(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品成形方法であって、
ブランクをダイに挿入するステップであって、前記ダイが、封止相手の上に装着されたモールドを備えるステップと、
前記ブランクを前記モールドと前記封止相手との間にクランプするステップと、
前記ブランクを上方に押圧して前記モールドに対応する形状部品を成形するように、前記封止相手から前記ブランクに第１の圧力を加えるステップであって、前記モールドは、前記第１の圧力が加えられて成形された前記ブランクが届かないコーナーを有し、前記コーナーと前記形状部品との間にポケットが形成される、ステップと、
前記モールドと前記封止相手とを分離した後も前記モールドに対して前記形状部品を保持するために、前記ポケットに真空を適用するステップであって、真空が、前記コーナーに位置する前記モールドの少なくとも１つの開口部を通して前記ポケットに適用されるステップと、
前記形状部品を前記モールドから解放することを可能にするために、前記真空の適用を中断するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記真空は、前記モールドの複数の開口部を通して適用され、前記方法は、前記真空を中断した後に前記ポケットに第２の圧力を加えるステップをさらに備え、前記第２の圧力は、前記開口部を通して加えられ、前記開口部の少なくとも１つが、少なくとも別の１つの前記開口部の前に加圧されるようにシーケンスされている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の圧力は、前記封止相手にディフューザを介して加えられ、前記ディフューザは、ガスが次のレベルに移動する前に畳み込まれた経路を通過する、複数のレベルを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ブランクをクランプするステップは、前記ブランクからの利用可能な伸びを最小限しか消費しない高温クラッシュ成形を含み、前記第１の圧力を加えるステップは、前記形状部品を生成する高速ブロー成形工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ブランクを挿入する前に前記ダイを溶接部に配置するステップをさらに備え、前記溶接部は、加熱状態で前記ダイを別のダイに交換することを可能にする断熱材を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記溶接部上のキーパーを使用して、前記溶接部内で前記ダイをセンタリングするステップであって、前記キーパーが前記ダイの熱膨張および収縮を可能にするステップをさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記形状部品を成形する間にしわを除去するステップをさらに備え、前記しわは前記モールドに形成された少なくとも１つのプールを用いて除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
部品成形方法であって、
ブランクをダイに挿入するステップであって、前記ダイが、封止相手の上に装着されたモールドを備えるステップと、
前記ブランクを前記モールドと前記封止相手との間にクランプするステップと、
前記ブランクを上方に押圧して前記モールドに対応する形状部品を成形するように、前記封止相手から前記ブランクに第１の圧力を加えるステップであって、前記モールドは、前記第１の圧力が加えられて成形された前記ブランクが届かないコーナーを有し、前記コーナーと前記形状部品との間にポケットが形成され、前記第１の圧力は、前記封止相手にディフューザを介して加えられ、前記ディフューザは、ガスが次のレベルに移動する前に畳み込まれた経路を通過する、複数のレベルを備えるステップと、
前記モールドと前記封止相手とを分離した後も前記モールドに対して前記形状部品を保持するために、前記ポケットに真空を適用するステップと、
前記形状部品を前記モールドから解放することを可能にするために、前記真空の適用を中断するステップと、
を含む方法。
【請求項９】
前記真空は、前記モールド内の複数の開口部を通して適用され、前記方法は、前記真空を中断した後に前記ポケットに第２の圧力を加えるステップをさらに備え、前記第２の圧力は、前記開口部を通して加えられ、前記開口部の少なくとも１つが、少なくとも別の１つの前記開口部の前に加圧されるようにシーケンスされている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記真空は、前記第１の圧力が加えられたときに前記ブランクが届かない前記モールドの前記コーナーに位置する前記モールドの少なくとも１つの開口部を通して適用される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ブランクをクランプするステップは、前記ブランクからの利用可能な伸びを最小限しか消費しない高温クラッシュ成形を含み、前記第１の圧力を加えるステップは、前記形状部品を生成する高速ブロー成形工程を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記形状部品を成形する間にしわを除去するステップをさらに備え、前記しわは前記モールド内に形成された少なくとも１つのプールを用いて除去される、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
アルミニウムから部品を成形する方法であって、
ブランクをダイに挿入するステップであって、前記ダイが、封止相手の上に装着されたモールドを備えるステップと、
前記ブランクを前記モールドと前記封止相手との間にクランプするステップであって、前記ブランクをクランプするステップが、前記ブランクからの利用可能な伸びを最小限しか消費しない高温クラッシュ成形を含むステップと、
前記ブランクを上方に押圧して前記モールドに対応する形状部品を成形するように、前記封止相手から前記ブランクに第１の圧力を加えるステップであって、前記モールドは、前記第１の圧力が加えられて成形された前記ブランクが届かないコーナーを有し、前記コーナーと前記形状部品との間にポケットが形成され、前記第１の圧力を加えるステップが、前記形状部品を生成する高速ブロー成形工程を含むステップと、
前記モールドと前記封止相手とを分離した後も前記モールドに対して前記形状部品を保持するために、前記ポケットに真空を適用するステップと、
前記形状部品を前記モールドから解放することを可能にするために、前記真空の適用を中断するステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記真空は、前記モールドの複数の開口部を通して適用され、前記方法は、前記真空を中断した後に前記ポケットに第２の圧力を加えるステップをさらに備え、前記第２の圧力は、前記開口部を通して加えられ、前記開口部の少なくとも１つが、少なくとも別の１つの前記開口部の前に加圧されるようにシーケンスされている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記真空は、前記第１の圧力が加えられたときに前記ブランクが届かない前記モールドの前記コーナーに位置する前記モールドの少なくとも１つの開口部を通して適用される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の圧力は、前記封止相手にディフューザを介して加えられ、前記ディフューザは、ガスが次のレベルに移動する前に畳み込まれた経路を通過する、複数のレベルを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ブランクを挿入する前に前記ダイを溶接部に配置するステップをさらに備え、前記溶接部は、加熱状態で前記ダイを別のダイに交換することを可能にする断熱材を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記溶接部上のキーパーを使用して、前記溶接部内で前記ダイをセンタリングするステップであって、前記キーパーが前記ダイの熱膨張および収縮を可能にする、ステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記形状部品を成形する間にしわを除去するステップをさらに備え、前記しわは前記モールドに形成された少なくとも１つのプールを用いて除去される、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
部品成形方法であって、
溶接部にモールドと封止相手とを備えるダイを配置するステップであって、前記モールドは形状部品を成形するように構成された雄型のモールドであって、前記モールドは複数の開口部を有し、かつ前記形状部品のスクラップ領域に形成された少なくとも１つのプールを有し、前記封止相手は前記雄型のモールドに基づく逆形状を有するステップと、
前記溶接部に前記ダイを配置した後、前記ダイを加熱するステップと、
前記ダイを備えた前記溶接部をプレスに移動するステップと、
前記ダイを備えた前記溶接部をプレス内に設置するステップであって、前記モールドが前記封止相手の上に装着されるステップと、
ブランクを予熱するステップと、
前記ブランクを前記プレス内の前記ダイに挿入するステップと、
前記モールドおよび前記封止相手の少なくとも一方を他方に対して移動させて高温クラッシュ成形部品を生成することによって、高温クラッシュ成形を実施するステップであって、前記ブランクが前記モールドと前記封止相手との間にクランプされて封止を形成するステップと、
前記封止相手にディフューザを介して空気を吹き付けて前記形状部品を成形することによって、前記高温クラッシュ成形部品の高速ブロー成形を実施するステップであって、前記モールドは、第１の圧力が加えられて成形された前記ブランクが届かない１つ以上のコーナーを有し、前記１つ以上のコーナーと前記形状部品との間に１つ以上のポケットが形成され、前記ディフューザは、前記空気が次のレベルに移動する前に畳み込まれた経路を通過する複数のレベルを備えるステップと、
前記モールドに対して前記形状部品を保持するために、前記モールドの開口部を通して前記１つ以上のポケットに真空を適用するステップであって、少なくともいくつかの前記開口部が、前記モールドの前記１つ以上のコーナーに位置するステップと、
前記真空を前記１つ以上のポケットに適用した後に前記モールドと前記封止相手とを分離するステップであって、前記形状部品が前記真空によって前記モールドに保持される、ステップと、
前記形状部品の下にキャリアを配置するステップと、
前記開口部を使用して、シーケンスされた排出を実施するステップであって、前記シーケンスされた排出が、前記開口部の各々について、ｉ）前記真空の適用をやめるステップと、ｉｉ）前記開口部を通して加圧空気を前記１つ以上のポケットに適用するステップであって、前記加圧空気が、前記開口部のうちのある開口部に、他の開口部よりも先に適用されるステップであって、前記形状部品が重力によって前記モールドから分離されるステップと、
前記シーケンスされた排出の後に部品が前記キャリアに捕捉されるステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１５年９月２５日に出願された米国特許出願第１４／８６５，６２５号、「ＨＩＧＨ  ＳＰＥＥＤ  ＢＬＯＷ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれ、あらゆる目的で本出願の一部とされる。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの金属部品は、金属ブランクを所望の形状に押圧する冷間成形などの成形技術を使用して現在製造されている。いくつかの状況では、冷間成形が完成部品の形状を生産できない場合などに、超塑性成形が使用される。しかし、超塑性成形は時間のかかるプロセスであり、例えば自動車製造業における大量生産シナリオでは実用的ではない可能性がある。
【発明の概要】
【０００３】
第１の態様では、部品成形方法は、ブランクをダイに挿入するステップであって、ダイが、封止相手の上に装着されたモールドを備えるステップと、ブランクをモールドと封止相手との間にクランプするステップと、ブランクを上方に押圧してモールドに対応する形状部品を成形するように、封止相手からブランクに第１の圧力を加えるステップと、モールドと封止相手とを分離した後もモールドに対して形状部品を保持するために、形状部品に真空を適用するステップであって、真空が、第１の圧力が加えられるときにブランクが届かないモールドのコーナーに位置するモールドの少なくとも１つの開口部を通して適用されるステップと、形状部品をモールドから解放することを可能にするために、真空を中断するステップとを備える。
【０００４】
実施形態には、以下の特徴のいずれかまたは全てを含めることができる。真空は、モールドの複数の開口部を通して適用され、方法は、真空を中断した後に形状部品に第２の圧力を加えるステップをさらに備え、第２の圧力は、開口部を通して加えられ、開口部の少なくとも１つが、少なくとも別の１つの開口部の前に加圧されるようにシーケンスされている。第１の圧力は、封止相手にディフューザを介して加えられ、ディフューザは、ガスが次のレベルに移動する前に畳み込まれた経路を通過する、複数のレベルを備える。ブランクをクランプするステップは、ブランクからの利用可能な伸びを最小限しか消費しない高温クラッシュ成形を含み、第１の圧力を加えるステップは、形状部品を生成する高速ブロー成形工程を含む。この方法はさらに、ブランクを挿入する前にダイを溶接部に配置するステップを含み、溶接部は、加熱状態でダイを別のダイに交換することを可能にする断熱材を備える。この方法は、溶接部上のキーパーを使用して溶接部内でダイをセンタリングするステップをさらに備え、キーパーはダイの熱膨張および収縮を可能にする。この方法は、形状部品を成形する間にしわを除去するステップをさらに備え、しわは、モールドに形成された少なくとも１つのプールを用いて除去される。
【０００５】
第２の態様では、部品成形方法は、ブランクをダイに挿入するステップであって、ダイが、封止相手の上に装着されたモールドを備えるステップと、ブランクをモールドと封止相手との間にクランプするステップと、ブランクを上方に押圧してモールドに対応する形状部品を成形するように、封止相手からブランクに第１の圧力を加えるステップであって、第１の圧力は、封止相手にディフューザを介して加えられ、ディフューザは、ガスが次のレベルに移動する前に畳み込まれた経路を通過する、複数のレベルを備えるステップと、モールドと封止相手とを分離した後もモールドに対して形状部品を保持するために、形状部品に真空を適用するステップと、形状部品をモールドから解放することを可能にするために、真空を中断するステップとを備える。
【０００６】
実施形態には、以下の特徴のいずれかまたは全てを含めることができる。真空は、モールドの複数の開口部を通して適用され、方法は、真空を中断した後に形状部品に第２の圧力を加えるステップをさらに備え、第２の圧力は、開口部を通して加えられ、開口部の少なくとも１つが、少なくとも別の１つの開口部の前に加圧されるようにシーケンスされている。真空は、第１の圧力が加えられるときにブランクが届かないモールドのコーナーに位置するモールドの少なくとも１つの開口部を通して適用される。ブランクをクランプするステップは、ブランクからの利用可能な伸びを最小限しか消費しない高温クラッシュ成形を含み、第１の圧力を加えるステップは、形状部品を生成する高速ブロー成形工程を含む。この方法は、形状部品を成形する間にしわを除去するステップをさらに備え、しわは、モールドに形成された少なくとも１つのプールを用いて除去される。
【０００７】
第３の態様では、アルミニウムから部品を成形する方法は、ブランクをダイに挿入するステップであって、ダイが、封止相手の上に装着されたモールドを備えるステップと、ブランクをモールドと封止相手との間にクランプするステップであって、ブランクをクランプするステップが、ブランクからの利用可能な伸びを最小限しか消費しない高温クラッシュ成形を含むステップと、ブランクを上方に押圧してモールドに対応する形状部品を成形するように、封止相手からブランクに第１の圧力を加えるステップであって、第１の圧力を加えるステップが、形状部品を生成する高速ブロー成形工程を含むステップと、モールドと封止相手とを分離した後もモールドに対して形状部品を保持するために、形状部品に真空を適用するステップと、形状部品をモールドから解放することを可能にするために、真空を中断するステップと，を備える。
【０００８】
実施形態には、以下の特徴のいずれかまたは全てを含めることができる。真空は、モールドの複数の開口部を通して適用され、方法は、真空を中断した後に形状部品に第２の圧力を加えるステップをさらに備え、第２の圧力は、開口部を通して加えられ、開口部の少なくとも１つが、少なくとも別の１つの開口部の前に加圧されるようにシーケンスされている。真空は、第１の圧力が加えられるときにブランクが届かないモールドのコーナーに位置するモールドの少なくとも１つの開口部を通して適用される。第１の圧力は、封止相手にディフューザを介して加えられ、ディフューザは、ガスが次のレベルに移動する前に畳み込まれた経路を通過する、複数のレベルを備える。この方法はさらに、ブランクを挿入する前にダイを溶接部に配置するステップを含み、溶接部は、加熱状態でダイを別のダイに交換することを可能にする断熱材を備える。この方法は、溶接部上のキーパーを使用して溶接部内でダイをセンタリングするステップをさらに備え、キーパーはダイの熱膨張および収縮を可能にする。この方法は、形状部品を成形する間にしわを除去するステップをさらに備え、しわは、モールドに形成された少なくとも１つのプールを用いて除去される。
【０００９】
第４の態様では、部品成形方法は、溶接部にモールドと封止相手とを備えるダイを配置するステップであって、モールドは形状部品を成形するように構成された雄型のモールドであって、モールドは複数の開口部を有し、かつ形状部品のスクラップ領域に形成された少なくとも１つのプールを有し、封止プレートは雄型のモールドに基づく逆形状を有する、ステップと、溶接部にダイを配置した後、ダイを加熱するステップと、ダイを備えた溶接部をプレスに移動するステップと、ダイを備えた溶接部をプレスに設置するステップであって、モールドが封止相手の上に装着される、ステップと、ブランクを予熱するステップと、ブランクをプレス内のダイに挿入するステップと、モールドおよび封止相手の少なくとも一方を他方に対して移動させて高温クラッシュ成形部品を生成することによって、高温クラッシュ成形を実施するステップであって、ブランクがモールドと封止相手との間にクランプされて封止を形成する、ステップと、封止相手にディフューザを介して空気を吹き付けて形状部品を成形することによって、高温クラッシュ成形部品の高速ブロー成形を実施するステップであって、ディフューザは、空気が次のレベルに移動する前に畳み込まれた経路を通過する複数のレベルを備える、ステップと、モールドに対して形状部品を保持するために、モールドの開口部を通して形状部品に真空を適用するステップであって、少なくともいくつかの開口部が、第１の圧力が加えられたときにブランクが届かないモールドの１つ以上のコーナーに位置する、ステップと、真空を適用した後にモールドと封止相手とを分離するステップであって、形状部品が真空によってモールドに保持される、ステップと、形状部品の下にキャリアを配置するステップと、開口部を使用して、シーケンスされた排出を実施するステップであって、シーケンスされた排出が、開口部の各々について、ｉ）真空の適用をやめるステップと、ｉｉ）開口部を通して加圧空気を適用するステップであって、加圧空気が、開口部のうちのある開口部に、他の開口部よりも先に適用される、ステップであって、形状部品が重力によってモールドから分離されるステップと、シーケンスされた排出の後に部品がキャリアに捕捉されるステップと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】真空開口部を有するモールドの一例の断面図を示す。
【００１１】
【図２】成形部品に真空または圧力を適用するためのシステムの一例を示す。
【００１２】
【図３】封止プレート内のディフューザの一例を示す。
【００１３】
【図４】ディフューザの断面を示す。
【００１４】
【図５】高温クラッシュ成形中のダイの側面図を示す。
【００１５】
【図６】高温クラッシュ成形ブランクの一例を示す。
【００１６】
【図７】成形部品のヘミング加工の例を示す。
【００１７】
【図８】溶接部の一例を示す。
【００１８】
【図９】溶接部のキーパーの一例を示す。
【００１９】
【図１０】プロセスの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書では、大量製造プロセスにおける改善された部品成形のためのシステムと技術の例について説明する。特に、急速部品形成は、高温クラッシュ成形ステップと高速ブロー成形とを組み合わせることによって達成することができる。また、部品を成形するモールドは、ダイの上部として位置決めすることができる。これらの手法の一部または全ては、複雑な形状を有する部品を効率的に作成する必要があるあらゆるシナリオに適用できる。例えば、自動車製造業では、スループットを向上させ、他の技術を用いて作製することができない部品を作成することを可能にする。
【００２１】
部品は、アルミニウムなどの適切に成形可能な材料を使用して作製することができる。アルミニウム合金の中で、５０００シリーズは従来、超塑性成形に用いられてきた。しかし、超塑性成形は、ひずみ速度が遅いため比較的時間のかかるプロセスである。例えば、その複雑さに応じて、部品を成形するのに１０〜１５分かかることがある。大量生産のためには、このペースは実用不可能な程に遅い可能性があるか、または製造における大幅なリードタイム、または多くの部品を並行して処理する能力が最低限必要である。
【００２２】
一方、高速ブロー成形は、超塑性成形よりもはるかに迅速なプロセスである。本発明者らは、高速ブロー成形を２０００，５０００，６０００および７０００シリーズ合金を含むいくつかのタイプのアルミニウム合金に適用することを可能にする技術を発明した。マグネシウム、チタンおよび鋼合金を含むがこれらに限定されないアルミニウム以外の材料を、本明細書に記載の技術を用いて成形することもできる。
【００２３】
高速ブロー成形は、適所にクランプされた加熱および潤滑された金属ブランク（ｂｌａｎｋ）に圧力および／または真空を適用し、ブランクが加圧の反対側でモールドに追従することを含む。本明細書の実施例は、圧力を加えるための媒体として空気を使用するが、ブランクおよびダイの残りの部分と適合する任意のガスを使用することができる。本明細書に記載された実施形態では、高速ブロー成形による形成は超塑性成形よりも実質的に速く起こる。例えば、１つの部品を１５秒未満で成形することができる。さらに、高速ブロー成形は、部品の著しい伸びを可能にする。例えば、いくつかの実施例では、２００％超の伸びを得ることができる。高速ブロー成形中のひずみ速度は、０．１ｍｍ／ｍｍ／秒以上の単位であり得る。
【００２４】
高速ブロー成形の温度は、成形される材料に少なくとも部分的に基づいて選択することができる。例えば、アルミニウム５０００シリーズの場合、温度は約４３０〜４９０℃の範囲であり得るが、２０００〜６０００シリーズの場合、範囲は約４７０〜５５０℃を含み得る。７０００シリーズの場合、温度は比較的低く、例えば約４３０〜５５０℃であり得る。成形温度は、最終的な部品形状を達成し、ヘム性、溶接性、耐腐食性、優れた塗料審美性および耐デント性などの所望の特性を達成する能力に依存して選択することができる。
【００２５】
改善された成形技術の一態様は、主成形段階の前に高温クラッシュ成形工程を行うことであり得る。いくつかの実施例では、高温クラッシュ成形は、主成形段階のためのモールドと封止相手との間で行われる。例えば、雄型のモールドは、加熱されたブランクを、封止相手の対応するキャビティ内に押し付けることができる。ブランクのこの初期成形は、その変形のかなりの部分を占めることができる。例えば、高温クラッシュ成形は、ブランクを薄くすることなく、完成部品の全形状の約５０％超を製作することができる。これは、より高度で複雑な形状を作成することができるように、ブランク材料の利用可能な伸びを完成部品への最終成形に使用できることを意味する。
【００２６】
モールドをダイの上部として配置することは、大きな利点を提供することができる。例えば、重力は金型から離れる方向に部品を引っ張る傾向があるため除去工具が不要であることから、完成部品の除去を簡単にすることができ、そうでなければ除去工具が部品を変形させる可能性がある。必要であれば、完成部品の背面に圧力を加えることによって、および／または真空カップを使用して、部品の排出を補助することができる。本明細書の実施例では、圧力を加えるための媒体として空気を使用するが、完成部品およびダイの残りの部分と適合する任意のガスを使用することができる。別の利点として、モールドを頂部に装着することは、ブランクからの潤滑剤がモールド上に落ちるという欠点を回避する。一方、底部に装着されたモールドでは、モールド表面が潤滑剤、埃、汚染物質、または断熱材に起因する破片によって汚染されている場合に、完成部品の品質が低下し、モールドを頻繁に清掃する必要があり得る。
【００２７】
図１は、真空開口部１０２を有するモールドの一例の断面図を示す。モールドは、この例ではその一部のみが示されているが、形状表面１０４を有し、形状表面１０４は、実質的に全ての領域において形状表面に対してブランクを押圧することによって特定の部分を成形するように設計されている。このモールドは、製造プロセスでブランク（図示せず）がモールド上に本質的に上向きに押圧されるように、ダイの上部として装着することができる。
【００２８】
真空開口部１０２は、モールド材料に形成された導管１０６に接続されている。例えば、導管は開口部よりも広く、開口部は比較的小さくすることができる。導管は、次に、モールド全体の真空システムの一部を形成するチューブ１０８（その一部のみが見える）に接続される。各チューブは、クラスタおよび最終的には開口部１０２に真空または加圧ガスを供給するように機能する１つ以上のパイプ１１０に接続される。例えば、パイプ１１０は、適切な加圧チャンバまたは真空ポンプに選択的に接続することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、開口部１０２は狭い穴である。例えば、開口部は、１〜数ｍｍ幅の単位であり得る。穴は、形状表面のコーナー１１２に配置される。この実施例のコーナー１１２では、形状表面は本質的にコーナーの表面１１２Ａと表面１１２Ｂとの間の段差を含み、表面１１２Ａ〜１１２Ｂは表面１１２Ｃによって分離されている。
【００３０】
製造プロセス中に、ブランクの材料は、加圧ガスによってコーナー１１２（ならびに形状表面の残りの部分）に向かって押される。しかし、コーナーでの比較的急勾配の表面傾斜のために、ブランクの材料は、コーナー１１２の底まで完全に届かないかもしれない。むしろ、材料とコーナーとの間に中程度のサイズのポケットを形成することができる。このポケットの中に開口部１０２が配置される。すなわち、ブランク材料と真空穴との間に小さなチャンバが存在することを確実にすることによって、開口部１０２が非常に小さいサイズであっても、ブランクをモールドに保持するのに十分なブランクに対する吸引力を得、また重力によってブランクが落下するのを阻止することができる。モールドは、その表面上の選択された位置に配置された多数の真空開口部１０２を有し、その部品が成形されたときに真空開口部を取り囲む小さなポケットを形成する能力があるという理由で、これらの位置の少なくともいくつかを選択することができる。そのような位置は、実験によって、および／または完成部品が異なる形状表面のモールドにどのように追従するかを予測するシミュレーションプログラムを実行することによって、特定することができる。
【００３１】
図２は、成形部品に真空または圧力を加えるためのシステム２００の一例を示す。システムは、ここでは形状表面１０４の反対側から見たモールド１００を含み、形状表面１０４は、ここでは点線で示されている。モールドがダイの上部として設置される場合に、この図はダイの上面図を表す。
【００３２】
このシステムは、その両側に延在するパイプ１１０を有する。パイプは、モールドの上または中に形成される複数のクラスタ２０２のそれぞれに接続されている。ここで、クラスタの１つは、それぞれの分岐部２０２Ａ〜Ｄを有する。各分岐部は、１つ以上のチューブ１０８（図１）から構成することができ、少なくとも１つの導管１０６が取り付けられている。
【００３３】
上述したように、システム２００は、ダイが開かれたときにモールド上に完成部品を保持するために使用することができる。このシステムを使用して、完成部品のシーケンスされた解放を実行することもできる。すなわち、一部の領域は固着している可能性があるため、真空を解放することは、モールドから部品を解放するのに十分ではない可能性がある。この理由のために、加圧ガス（例えば、空気）を開口部１０２（図１）のいくつかまたは全てを通して適用することができる。しかし、完成部品の一部の領域は、他の領域よりも型に固着する傾向があり得る。したがって、部品のより均一な解放を確実にし、変形を回避するために、これらの領域には他の領域の直前に圧力を加えることが有利であり得る。例えば、ダイのビード領域に沿って分岐部を有する１つ以上のクラスタ２０２を、１つ以上の他の領域の直前に（例えば、ミリ秒単位で）加圧することができる。
【００３４】
形状表面１０４は、１つ以上のプール２０４を含むことができる。プールは、伸長プロセスの間にブランク材料の一部を収集するように設計された形状表面の凹みである。１つ以上の他の構造を追加的または代替的に使用することができる。例えば、キャビティ、ゲイナー、フランジ、および／または３Ｄ封止プレートを使用することができる。ゲイナーはプールの反対の意味であり、表面上に隆起している。いくつかの実施形態では、プールは、余分な材料をモールドの別の領域から引き離し、それによってその領域内のしわまたはスリップ線を排除するように配置される。例えば、伸長プロセスのコンピュータシミュレーションを実施してしわが生じやすい領域を見出すことができ、次にその情報に基づいてプールを配置することができる。
【００３５】
図３は、封止プレート３０２内のディフューザ３００の一例を示す。封止プレートは、モールドと反対側のダイ部分であってもよい。例えば、モールドを頂部に装着する場合には、封止相手を底部に配置することができる。封止プレートは、ビード３０４を提供し、ビード３０４は、モールド上の対応するビードと共に、これらの部品が共にクランプされるときに気密シールを形成する働きをする。すなわち、これにより、高速ブロー成形プロセスのためのチャンバの加圧が可能になる。
【００３６】
ビードの周囲内にキャビティ３０６が形成される。キャビティは、高速ブロー成形工程の前の最初のステップであり得る高温クラッシュ成形中にブランクが押し込まれる空間を提供する。すなわち、モールドが雄型の形態を有する場合、ダイが共にクランプされる際にモールドをブランクに対して押圧することができ、それによってブランクがキャビティ３０６に部分的に入る。ブランクは、このような段階の間にキャビティのいずれの部分とも接触する必要はない。例えば、封止相手に面するブランクの側面は、表面損傷を回避するためにダイのいずれの部分にも接触してはならないクラスＡ表面とみなすことができ、高速ブロー成形は本質的に手仕上げを必要としない部品を提供することができる。むしろ、キャビティは、モールドおよびブランクが押し付けられて形作られ、封止プレートのいずれの部分とも衝突することなく部分的にキャビティに入ることを可能にするように、モールドに対応することができる。
【００３７】
ディフューザ３００は、キャビティ内に加圧ガスを注入してブランクをモールドに押圧する働きをする。いくつかの実施形態では、ディフューザは、空気が加熱されたブランクに適用される前に適切な温度に達することを確実にする、有利な方法を提供する。例えば、空気を加熱するとプロセスを加速することができ、空気は、より少ない伸びを必要とする領域など、部品のより重要でない領域に導かれる。空気は、最初は本質的に室温で供給されてもよいが、ダイの内部は約５００°である。ディフューザは、空気が排出される前にプレートのスタックを通過するところに多層構造を含むことができる。ここでは、各プレートに空気をかけることができる蛇行経路の例が示されている。ディフューザは、１つ以上のパイプ３０８を使用して供給される。
【００３８】
封止プレート３０２は、その周囲のいくつかの位置に位置決めされたキーパースペーサ３１０を有する。モールドがそれぞれのキーパーを有することもできる。いくつかの実施形態では、キーパーは、製造プロセス中に封止プレートの適切な位置決めを確実にする働きをすることができる。例えば、封止プレートの熱膨張および収縮によって、整列不良を引き起こす可能性がある。すなわち、キーパースペーサは、封止プレートをダイの残りの部分に対してセンタリングするのを助け、封止プレートが自由に伸縮するようにすることができる。
【００３９】
図４では、ディフューザの断面を示す。入口４００は、加圧空気の供給を提供する。プレートのスタック４０２は、空気が、この例では底部から頂部まで、ディフューザを通って移動する経路を提供する。その途中で、空気は、それぞれのプレートの中または間に形成された蛇行パターン４０４を通過する。すなわち、ディフューザは、空気を、ダイの残りの部分およびブランクと同じまたは類似の温度を有する構造体を通って相当な距離移動させる。ディフューザは、侵入空気がキャビティに入る１つ以上の出口４０６を提供する。例えば、この空気の流れは、高速ブロー成形プロセスの一部として加熱されたブランクに対して圧力を加える。出口４０６は、１つ以上の方向に向けることができる。例えば、出口は、部品の重要な領域が大きなエアブラストを受けることを避けるために、侵入空気を複数の方向に拡散することができる。
【００４０】
図５では、高温クラッシュ成形中のダイ５００の側面図を示す。ダイは、ここでは上部に位置決めされたモールド５０２と、下部にある封止相手５０４とを有する。モールドは、この例では雄型のモールドである形状表面５０６を有し、封止相手は高温クラッシュ成形を容易にするためのキャビティ５０８を有する。ブランク５１０は、ここではモールドとキャビティとの間に示されている。高温クラッシュ成形が始まっているが、完了する前のダイが現在表示されている。すなわち、ブランクは、形状表面５０６からの圧力によって変形し始め、モールドと封止相手との間の隙間が閉じるとさらに変形する可能性がある。最終的に、これらのダイ部品は、ブランク上をクランプし、例えばビード３０４（図３）を使用して、その中央部分の周囲に封止を形成する。しかし、高温クラッシュ成形は、多くても最小量の利用可能な材料の伸びを使用する。本明細書で使用される場合、最小量は、伸びの約５パーセント未満に相当する。むしろ、材料は、高速ブロー成形中など後続の製造段階で伸長することができる。
【００４１】
図６では、高温クラッシュ成形ブランク６００の一例を示す。例えば、変形したブランクが入るためのキャビティを有するダイ内の加熱されたブランクに対して雄型のモールドを押圧することによって、この部品を成形することができる。ビード領域６０２は、モールドと封止相手との間のクランプによってダイが封止される場所を示し、圧力を加えて部品をさらに成形することができる。
【００４２】
図７では、成形部品７０２上のヘミング加工７００の例を示す。部品７０２は、ここでは比較的薄いゲージで作られているので、車両の本体部分として単独で機能するだけの構造または剛性を有していない。むしろ、この部品は内部部品（図示せず）によって追随される。したがって、ヘミング加工は、本質的に１８０度の曲げに適合する材料を必要とする。例えば、６０００シリーズのアルミニウム合金は、最初は非常に柔らかい状態を呈することがあり、ヘミング加工は困難を生じない。一方、５０００シリーズの合金に関しては、ヘミング加工を行うことができるように、高速ブロー成形が材料に十分なコンプライアンスを与えることができる。このように、これはまた、成形部品の大量生産におけるこのような技術の使用にも利益をもたらす。
【００４３】
図８では、溶接部８００の一例を示す。溶接部は、ベース８０４に取り付けられた壁８０２を含む。溶接部は、成形プロセスの前、間および後にダイの断熱を容易にして、工具を取り扱い易くする。例えば、溶接部はダイの操作点を提供する。ダイは、溶接部に一旦配置されると、製造プロセス中も不使用時も溶接部に留まることができる。例えば、ダイが生産ラインから一時的に取り出されると、ダイはそれ自身の溶接部を有する別のダイと置き換えられる。すなわち、溶接部は、それぞれのモールドとダイの相手とを含むことができ、各ダイは一体型のヒータを有することができる。キーパースペーサ８０６は、ここでは、モールドまたは相手に取り付けられたプレート８０８からいくつかの方向に延出している。溶接部には複数のキーパーを使用することができる。プレートはダイを加熱した結果加熱される。キーパースペーサは、壁の断熱された開口部を通過し、断熱されたキーパーブロックがその端部に位置決めされている。
【００４４】
図９では、溶接部のキーパーの一例を示す。この図は、壁８０２の開口部を通過するスペーサ８０６と、キーパーブロック８１０の位置とを示している。ここでは、ボルト９００がキーパースペーサの端部に取り付けられ、ボルトはキーパーブロックの開口部９０２を通過する。例えば、キーパーの手法は、ビードが適切に封止するように、モールドと相手との間の位置合わせを維持しながら、ダイの加熱に関連する熱膨張および収縮に対応する。
【００４５】
図１０では、プロセス１０００の一例を示す。１００２において、ダイを溶接部に配置する。例えば、ダイおよび／または溶接部は、溶接部に位置決めされた状態でダイを加熱するように構成されている。別の例として、ダイを溶接部に配置される前に加熱することができる。１００４において、溶接部を、それが使用される生産ラインに搬送することができる。部品の大量生産にはいくつかの実施形態が使用され、あるダイから別のダイへ効率的に切り替え可能であることが重要となり得る。例えば、現在使用されているダイを交換するために（それ自身の溶接部内で）既に加熱されたダイを持ってくる能力は、著しい生産停止なしに数個のダイ間でローテーションを可能にするなど、効率を著しく改善する。１００６において、溶接部をプレスに配置する。例えば、モールドを上部に位置決めし、封止相手を底部に位置決めすることができる。
【００４６】
１００８において、ブランクを予熱する。任意の適切な加熱技術を使用することができる。ブランクに潤滑を施すこともできる。１０１０において、キャビティを有するダイの部品上にブランクを配置する。例えば、これは高温クラッシュ成形用のキャビティとディフューザなどの空気分配機構とを有する封止相手である。１０１２において、加熱されたブランクを高温クラッシュ成形する。これは、図５を参照して上述したように行うことができる。例えば、高温クラッシュ成形にかかる時間は、プレスがダイ部品を合わせて閉じる必要がある例えば数秒のみである。その結果、最終形状に向けて部分的に変形した高温クラッシュ成形部品がもたらされる。例えば、最終形状の変形の約５０％以上が高温クラッシュ成形から生じ得る。１０１４において、高温クラッシュ成形の終わりに、ブランクは、モールドと封止相手との間にクランプされる。例えば、ビード領域は、ブランクの周囲に密封をもたらすことができる。
【００４７】
１０１６において、高温クラッシュ成形部品をその最終形状に高速ブロー成形する。いくつかの実施形態では、これは、モールドの反対側から部品に高圧を加えることを含み、その結果、部品はモールドの形状に向かって引き伸ばされ、さもなければ変形される。空気圧をかける時間の長さおよび圧力レベルは、両方とも制御することができる。圧力は、ある時間の間増加させ、その後、プロセスのプラトーとして一定に保持することができ、その後、加圧を再び増加させるか、または減少させることができる。例えば、これにより材料のいくらかのストレスを緩和することができる。高速ブロー成形工程には、１０〜２０秒程度、または数分かかることがある。成形時間は、特定のひずみ速度の最終形状を達成するために、高温クラッシュ成形後に必要とされる伸びによって決定される。
【００４８】
１０１８において、完成部品に真空を適用する。いくつかの実施形態では、ダイの上部であるモールドの開口部を通して真空が適用される。例えば、開口部のいくつかは比較的小さくすることができるが、高速ブロー中にブランク材料が届かないモールドのコーナーまたは他の急な曲がり目の近くに開口部を配置することによって、部品を適所に保持するのに十分な面積が得られる。１０２０において、ダイの頂部と底部を分離する。例えば、これは、モールドを持ち上げること、または封止相手を下げること、またはその両方を含む。部品は、適用された真空によってモールドに対して適所に保持される。
【００４９】
１０２２において、ロボット、例えば自動シャトルが、ダイの部品の間に導入される。例えば、ロボットは、完成部品のすぐ下に、部品に触れることなく配置することができる。ロボットは、部品をダイから取り外すためにモールドから解放するときに部品を捕捉するように位置決めされる。１０２４において、シーケンスされた排出を実行する。いくつかの実施形態では、これは、真空をオフにし、開口部を通して加圧空気を適用することを含む。例えば、バランスのとれた排出のために、いくつかの開口部を他の開口部の前に加圧することにより、完成部品の曲げまたは変形を回避または低減することができる。いくつかの実施形態では、部品を排出するために、モールド上にディフューザ（例えば、上記と同様のもの）を単独でまたは真空開口部と組み合わせて使用することができる。１０２６において、完成部品がロボットに捕捉される。いくつかの実施形態では、ロボットは、部品用の座部として真空カップを有することができる。例えば、ロボット上の真空は、完成部品のスクラップ部分に適用することができる。
【００５０】
いくつかの実施態様では、上述したステップよりも多いまたは少ないステップを実行することができる。別の例として、２つ以上のステップを異なる順序で実行することができる。
【００５１】
本明細書に記載された成形技術は、製造プロセスの効率の他に、完成部品にも利点を提供することができる。いくつかの実施態様では、他の手法を使用することが不可能な車両部品が成形される。例えば、車両のリフトゲートまたはトランク上のいわゆるダックテールは、その幅の大部分に沿ったリッジを備えることがある。このようなリッジは、いくつかの複雑な特徴、例えば、冷間成形を用いて製造することが不可能であるいくつかの視点（例えば、横、前および上）からの同時曲率を有することがある。前述したように、超塑性成形は、車両の大量生産に使用するには時間がかかりすぎる場合がある。さらに、ダックテールは縁部の先端部に急な曲率半径を有する可能性がある。例えば、アルミニウムの冷間成形されたダックテールは、歩留まり要件を満たすために約８ｍｍの曲率半径を有する縁部を有することができるが、本技術では、このような半径の半分未満、例えば数ｍｍの曲率半径まで達成することが可能であり得る。すなわち、このようなリッジは、いくつかの既存の技術を使用して作成されたものよりも著しく鋭い縁部を有することができる。これは審美的利点を有し、部品がより明確であり、車両のスタイリングに加えるために成形技術を使用する機会が増える。さらに、このような特徴は、空力的観点から利点を有することができ、車両の燃費または一充電走行距離を改善するために重要である。例えば、電気自動車では、車両のトランクまたはリアリフトゲート上の鋭い縁部によって車両の一充電走行距離を改善することができる。別の例として、鋭いテールゲートリッジは、その場所における別のスポイラーの必要性を排除することができる。
【００５２】
いくつかの実施例を例として説明してきた。それにもかかわらず、以下の請求項の範囲によって他の実施形態が含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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