(57)【要約】【課題】膨出変形の際における破断を抑制し得る液圧成形方法を提供する。【解決手段】重ね合わせた板材１１，１２の周辺を接合してなる予備成形体１０の内部に、成形媒体を供給して液圧を付加することで、予備成形体１０を膨出変形させる液圧成形方法であって、膨出変形の際に外周方向に延伸する予備成形体のフランジ部１６Ａに対して、外周方向に関して屈曲した断面形状を有するように、成形加工を施し、その後、予備成形体１０の内部に成形媒体を供給する。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わせた板材の周辺を接合してなる予備成形体の内部に、成形媒体を供給して液圧を付加することで、予備成形体を膨出変形させる液圧成形方法であって、
膨出変形の際に外周方向に延伸する予備成形体のフランジ部に対して、前記外周方向に関して屈曲した断面形状を有するように、成形加工を施し、
その後、予備成形体の内部に成形媒体を供給する
ことを特徴とする液圧成形方法。
【請求項２】
前記屈曲した断面形状は、波形であることを特徴とする請求項２に記載の液圧成形方法。
【請求項３】
前記成形加工が施される部位は、破断が想定される位置から離間していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液圧成形方法。
【請求項４】
前記成形加工は、前記フランジ部の半径方向に沿って施されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液圧成形方法。
【請求項５】
前記成形加工は、前記屈曲した断面形状が、前記フランジ部の縁部端面に向かって徐々に大きくなるように、施されることを特徴とする請求項４に記載の液圧成形方法。
【請求項６】
前記フランジ部の縁部端面の近傍における前記屈曲した断面形状の曲率半径は、膨出変形の際における材料流入が終了する液圧に対応する曲率半径より、小さいことを特徴とする請求項５に記載の液圧成形方法。
【請求項７】
前記材料流入が終了する液圧は、予備成形体の膨出する頂部が、金型のキャビティに接触する際に付加される液圧であることを特徴とする請求項６に記載の液圧成形方法。
【請求項８】
型閉めによって前記フランジ部を押圧する金型の当たり面は、前記屈曲した断面形状の頂部によって形成される稜線に対して、正の勾配を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の液圧成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液圧成形方法においては、縁部が溶接された２枚の金属板材からなる予備成形体に、高圧の成形媒体を供給することにより、予備成形体を膨出変形させ、複雑な形状の成形品を得ている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３４７６４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、膨出変形による材料流入に伴って外周方向に延伸するフランジ部が形成される場合、フランジ部の縁部端面近傍の部位、例えば、溶接部の熱影響部位が、破断し易い問題がある。
【０００５】
一方、材料流入を抑制する場合、縁部端面近傍の部位における破断を避けることは可能であるが、金型のキャビティに隣接する部位の板厚減少が促進され、当該部位が、破断し易くなる問題を生じる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、膨出変形の際における破断を抑制し得る液圧成形方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、
重ね合わせた板材の周辺を接合してなる予備成形体の内部に、成形媒体を供給して液圧を付加することで、予備成形体を膨出変形させる液圧成形方法であって、
膨出変形の際に外周方向に延伸する予備成形体のフランジ部に対して、前記外周方向に関して屈曲した断面形状を有するように、成形加工を施し、
その後、予備成形体の内部に成形媒体を供給する
ことを特徴とする液圧成形方法である。
【０００８】
【発明の効果】
上記のように構成した本発明においては、膨出変形の際に外周方向に延伸するフランジ部は、外周方向に関して屈曲した断面形状を有する成形加工部位を有する。そのため、予備成形体の内部に成形媒体を供給して、膨出変形させる際に、成形加工部位は、外周方向への延伸を吸収し、破断を抑制する。つまり、膨出変形の際における破断を抑制し得る液圧成形方法を提供することが可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態１に係る液圧成形装置を説明するための断面図、図２は、図１に示される予備成形体を説明するための斜視図、図３は、本発明の実施の形態１に係る成形品を説明するための斜視図である。
【００１１】
実施の形態１に係る液圧成形装置は、金型４０，４５、軸押しポンチ５０，６０、軸押しシリンダ５１，６１を有する。
【００１２】
金型４０，４５は、予備成形体１０を挟み込んで型締めするための上型および下型からなる。上型４０および下型４５は、近接離間可能であり、成形品３０の外形形状に対応するキャビティ４１，４６が形成されている。
【００１３】
予備成形体１０は、重ね合せられた少なくとも２枚の板材１１，１２からなり、成形媒体が注入される液圧注入部１４，１５を有する。板材１１，１２の端部周辺は、接合部１３を有する。接合部１３は、例えば、溶接あるいは接着によって全周に形成されており、気密性が確保されている。溶接は、例えば、レーザー溶接や、アーク溶接である。
【００１４】
予備成形体１０を液圧成形することによって得られる成形品３０は、例えば、自動車構造部材である。成形品３０のフランジ部３１は、予備成形体１０における接合部１３の近傍の部位からなるフランジ部１６によって形成される。なお、符号３１Ａは、膨出変形に伴って外周方向に延伸する予備成形体１０のフランジ部１６Ａによって形成される成形品３０のフランジ部である。
【００１５】
軸押しポンチ５０，６０は、上型４０および下型４５の側面に配置され、軸押しシリンダ５１，６１に連結されている。軸押しポンチ５０，６０は、予備成形体１０の液圧注入部１４，１５を経由して、例えば水からなる成形媒体を予備成形体１０に供給するための注入ノズル５２，６２を有する。注入ノズル５２，６２の外周形状は、液圧注入部１４，１５の内周形状に対応している。
【００１６】
注入ノズル５２，６２は、先端に形成される注入口５３，６３と、注入口５３，６３から内部を延長する成形媒体通路５４，６４とを有する。成形媒体通路５４，６４は、成形媒体タンクや圧力発生装置に連結された液圧回路（不図示）に接続されている。例えば、液圧回路には、圧力センサ、電磁バルブ、逆止弁等が適宜配置されている。
【００１７】
軸押しシリンダ５１，６１は、軸押しポンチ５０，６０を、金型側に向かって進退自在に支持している。軸押しシリンダ５１，６１の駆動源は、例えば、油圧あるいは空圧である。
【００１８】
なお、注入口５３，６３および成形媒体通路５４，６４は、成形媒体を抜き出す（除圧する）ためや、予備成形体１０の内部に滞留している空気を排出するためにも使用される。
【００１９】
図４は、図２に示されるフランジ部１６Ａを説明するための平面図、図５は、図４の線Ｖ−Ｖに関する断面図、図６は、フランジ部１６Ａを押圧する金型の当たり面の形状を説明するための、図４の線ＶＩ−ＶＩに関する断面図である。
【００２０】
膨出変形の際に外周方向に延伸するフランジ部１６Ａは、外周方向に関して屈曲した断面形状を有するように、成形加工を施されている。つまり、フランジ部１６Ａは、外周方向に関して屈曲した断面形状を有する成形加工部位（成形加工が施された部位）２１〜２６を有する。
【００２１】
したがって、予備成形体１０の内部に成形媒体を供給して膨出変形させる際に、成形加工部位２１〜２６は、外周方向への延伸を吸収し、破断を抑制する。なお、屈曲した断面形状は、波形である。また、符号２１Ａ〜２６Ａは、成形加工部位２１〜２６の頂部（屈曲した断面形状の頂部）および頂部によって構成される稜線を示している。
【００２２】
成形加工部位２１〜２６は、破断が想定されるライン２０から離間して配置されており、膨出変形の際に、ライン２０の近傍におけるキャビティ４１，４６に向かう材料流入を妨げない。したがって、キャビティ４１，４６の近傍に位置するフランジ部１６Ａの内側端部１７における板厚の過度の減少が防がれる。
【００２３】
なお、内側に位置する成形加工部位２３，２４とライン２０との間の離間距離Ｄ１は、フランジ部１６Ａの縁部端面において、例えば、板材１１，１２の板厚の約５倍である。また、成形加工部位２１〜２６は、ライン２０を挟んだ両側に設けることに限定されず、一方の側のみに設けることも可能である。
【００２４】
成形加工部位２１〜２６は、フランジ部１６Ａの半径方向に沿って配置されている。したがって、膨出変形の際に、外周方向への延伸を効率的に吸収すると共に、半径方向の材料流入を妨げない。
【００２５】
成形加工部位２１〜２６の形状（屈曲した断面形状）は、フランジ部１６Ａの半径方向に沿って変化しており、フランジ部１６Ａの縁部端面において最大となっている。つまり、成形加工部位２１〜２６は、フランジ部１６Ａの縁部端面に向かって、徐々に大きくなる。
【００２６】
この場合、膨出変形の際における外周方向への延伸が大きい部位においては、成形加工部位２１〜２６の形状も大きくなるため、外周方向への延伸を確実に吸収することができる。なお、フランジ部１６Ａの縁部端面における頂部２１Ａ〜２６Ａと板材１１，１２の重ね合わせ面との間の距離は、板材１１，１２の板厚の２倍以下が好ましい。
【００２７】
フランジ部１６Ａの縁部端面の近傍における成形加工部位２１〜２６の屈曲した断面形状の曲率半径Ｒは、材料流入が終了する液圧Ｐ１に対応する曲率半径Ｒ１より、小さいことが好ましい。
【００２８】
この場合、材料流入の終了時においても、フランジ部１６Ａの縁部端面の近傍における成形加工部位２１〜２６は、その形状を維持する。つまり、成形加工部位２１〜２６は、材料流入の開始時から終了時まで、外周方向への延伸を吸収する効果を確実に保持することが可能である。
【００２９】
なお、液圧Ｐ１は、予備成形体１０の膨出する頂部が、キャビティ４１，４６に接触する際に付加される液圧であり、例えば、最終液圧Ｐ２の３０％以下の値である。最終液圧Ｐ２は、目的とする成形品３０のコーナー部の曲率半径に対応して決定される。また、曲率半径Ｒ１は、定数ｋと板材１１，１２の引張強度Ｔｓの積を液圧Ｐ１によって除した値に、板材１１，１２の板厚ｔを加算することによって算出される。
【００３０】
型閉めによってフランジ部１６Ａを押圧する上型４０および下型４５の当たり面４２，４７は、成形加工部位２１〜２６の稜線２１Ａ〜２６Ａに対して、正の勾配を有する。つまり、上型４０の当たり面４２と成形加工部位２１，２３，２４，２６の稜線２１Ａ，２３Ａ，２４Ａ，２６Ａとがなす角度θと、下型４５の当たり面４７と成形加工部位２２，２５の稜線２２Ａ，２５Ａとがなす角度θは、正の値である。
【００３１】
したがって、上型４０および下型４５の当たり面４２，４７は、膨出変形の際に、成形加工部位２１〜２６による外周方向の延伸の吸収および半径方向の材料流入を妨げない。なお、フランジ部１６Ａの縁部端面の近傍における成形加工部位２１〜２６と当たり面４２，４７との間のクリアランスＤ２は、接合部１３の引き剥がれを抑制するためには、板材１１，１２の合計板厚の１５％以下であることが好ましい。
【００３２】
次に、予備成形体１０が適用される液圧成形方法を説明する。図７は、型締め時を説明するための断面図、図８は、図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに関する断面図、図９は、液圧成形の初期を説明するための断面図、図１０は、液圧成形の初期におけるフランジ部の膨出変形を説明するための斜視図、図１１は、図９に続く，膨出変形過程を説明するための断面図、図１２は、液圧成形の終了時を説明するための断面図である。
【００３３】
まず、予備成形体１０のフランジ部１６Ａに、例えば、プレスによる成形加工を施し、成形加工部位２１〜２６を形成する。成形加工後の予備成形体１０は、上型３０および下型３５を有する金型によって、挟み込まれて型締めされる。
【００３４】
その後、軸押しシリンダ５１，６１が、軸押しポンチ５０，６０を金型側に押し込める（図７および図８参照）。予備成形体１０の液圧注入部１４，１５は、軸押しポンチ５０，６０により拡張されると共に、上型３０および下型３５により拡張が規制される。そのため、予備成形体１０の液圧注入部１４，１５は、軸押しポンチ５０，６０に密着して、予備成形体１０の気密性が確保される。
【００３５】
そして、成形媒体が、成形媒体通路５４，６４を経由し、注入口５３，６３から予備成形体１０の内部に供給される。その結果、予備成形体１０に液圧が付加され、予備成形体１０の膨出変形が開始する（図９参照）。
【００３６】
この際、フランジ部１６Ａは、外周方向に関して屈曲した断面形状を有する成形加工部位２１〜２６を有するのため、外周方向への延伸が吸収される（図１０参照）。したがって、外周方向への延伸がライン２０に集中しないため、ライン２０の近傍における破断が抑制される。
【００３７】
また、キャビティ４１，４６に向かう材料流入は、妨げられないため、キャビティ４１，４６の近傍に位置するフランジ部１６Ａの内側端部１７における板厚の過度の減少が防がれる。
【００３８】
そして、成形媒体の供給が継続され、予備成形体１０に付加される液圧が上昇し、予備成形体１０の膨出する頂部１８が、キャビティ４１，４６に接触することで、材料流入が終了する（図１１参照）。
【００３９】
なお、フランジ部１６Ａの縁部端面の近傍における成形加工部位２１〜２６の曲率半径Ｒが、液圧Ｐ１に対応する曲率半径Ｒ１より小さい場合、材料流入の終了時においても、その形状が維持されるため、外周方向への延伸を吸収する効果を確実に保持することが可能である。
【００４０】
その後、材料流入が終了する液圧Ｐ１から最終液圧Ｐ２に到達すると（図１２参照）、液圧の上昇が停止され、所定時間保持されることで、液圧成形が完了する（図１２参照）。
【００４１】
除圧後、型開きされ、成形品３０が金型から取り出され、両端に形成されている液圧注入部１４，１５が、適宜切除される。
【００４２】
以上のように、本実施の形態においては、膨出変形の際に外周方向に延伸する予備成形体のフランジ部に対して、外周方向に関して屈曲した断面形状を有するように、前もって成形加工が施される。
【００４３】
そのため、予備成形体の内部に成形媒体を供給して、膨出変形させる際に、成形加工が施された部位は、外周方向への延伸を吸収し、フランジ部における破断を抑制する。つまり、本実施の形態は、膨出変形の際における破断を抑制し得る液圧成形方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液圧成形装置を説明するための断面図である。
【図２】図１に示される予備成形体を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る成形品を説明するための斜視図である。
【図４】図１に示される予備成形体のフランジ部を説明するための平面図である。
【図５】図４の線Ｖ−Ｖに関する断面図である。
【図６】フランジ部を押圧する金型の当たり面の形状を説明するための、図４の線ＶＩ−ＶＩに関する断面図である。
【図７】型締め時を説明するための断面図である。
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに関する断面図である。
【図９】液圧成形の初期を説明するための断面図である。
【図１０】液圧成形の初期におけるフランジ部の膨出変形を説明するための斜視図である。
【図１１】図９に続く，膨出変形過程を説明するための断面図である。
【図１２】液圧成形の終了時を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０…予備成形体、
１１，１２…板材、
１３…接合部、
１４，１５…液圧注入部、
１６，１６Ａ…フランジ部、
１７…内側端部、
１８…頂部、
２０…ライン、
２１〜２６…成形加工部位（成形加工が施された部位）、
２１Ａ〜２６Ａ…頂部（稜線）、
３０…成形品、
３１，３１Ａ…フランジ部、
４０…上型、
４１…キャビティ、
４２…当たり面、
４５…下型、
４６…キャビティ、
４７…当たり面、
５０，６０…軸押しポンチ、
５１，６１…軸押しシリンダ、
５２，６２…注入ノズル、
５３，６３…注入口、
５４，６４…成形媒体通路、
Ｄ１…離間距離、
Ｄ２…クリアランス、
Ｐ１，Ｐ２…液圧、
Ｒ，Ｒ１…曲率半径、
θ…角度。
【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】
2005000942.tif 000010
【図９】
2005000942.tif 000011
【図１０】
2005000942.tif 000012
【図１１】
2005000942.tif 000013
【図１２】
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