(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の少なくとも一部に、曲げ予定部（３ａ）を設け、
先ず、前記曲げ予定部（３ａ）の少なくとも一部に、プレス加工により、前記金属板の一般面（２ｂ）から突出するように円弧状に曲がる曲がり部（３ｂ）を形成して、その曲がり部（３ｂ）より先部（３ｄ）を、前記曲がり部（３ｂ）が一般面（２ｂ）から突出する側と反対側へストレート状態で起き上がらせて湾曲部（Ａ）を形成する予備曲げ加工を行い、
次で、プレス加工により、前記曲がり部（３ｂ）と、該曲がり部（３ｂ）よりも内側の部分を、板厚が減少するように潰して、該潰し部の減肉分の肉を曲げ部（３）の先端方向に移動させつつ湾曲部（Ａ）の先部（３ｄ）を最終曲げ位置に達しない途中位置まで起こす潰し工程を行い、
次で、前記湾曲部（Ａ）の先部（３ｄ）を最終曲げ位置まで起こす曲げ工程を行うことを特徴とする金属板の曲げ加工方法。
【請求項２】
前記曲げ工程として、湾曲部の先部を扱きながら行うことを特徴とする請求項１記載の金属板の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記曲げ工程として、最終曲げ形状における曲がり部の内側の曲げ半径を、板厚よりも小さくすることを特徴とする請求項１又は２記載の金属板の曲げ加工方法。
【請求項４】
前記の曲げ工程として、曲げ部を略直角に曲げた後に、更に鋭角に曲げる工程を有することを特徴とする請求項１又は２又は３記載の金属板の曲げ加工方法。
【請求項５】
前記曲げ部がフランジのブラケットであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の金属板の曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属板の曲げ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気管、例えば図９に示すような排気マニホールド１０１には、その周辺部品の熱害対策としてヒート・インシュレータ（遮熱板）１０２が設けられるが、この排気マニホールド１０１とヒート・インシュレータ１０２の取付構造として、従来、次のような技術のものがある。
【０００３】
先ず、第１の従来の技術として、図９に示すように、ヘッド側フランジ１０３に、ナット１０４を有するブラケット１０５を別部品として立設し、出口側フランジ１０６に、ナット１０７を有するブラケット１０８を別部品として立設し、ヒート・インシュレータ１０２を前記各ナット１０４，１０７にボルト締めして両フランジ１０３，１０６に取り付けるようにした技術が、例えば実開平４−９５６１７号公報に開示されている。
【０００４】
また、第２の従来の技術として、前記出口側フランジ１０６とブラケット１０８を一体成形するものとして、図１０に示すように、フランジ２０６とブラケット２０８を熱間鍛造により一体成形した後にブラケット２０８部に雌ねじ２０７を刻設し、該フランジ２０６を貫通穴２０９等によって前記排気マニホールド１０１に取り付け、ブラケット２０８に前記ヒート・インシュレータ１０２を、雌ねじ２０７を用いてボルトで締着するようにする。
【０００５】
更に、第３の従来の技術として、内燃機関と排気マニホールドをスティ等により強固に締結したい場合、図１１に示すように、金属板からなるフランジ３０６の一部にブラケット予定部を設け、これをプレス加工により図１１に示すように折曲してブラケット３０８を一体的に形成し、該ブラケット３０８に雌ねじ３０７を刻設し、該ブラケット３０８に前記のようにヒート・インシュレータ１０２やスティ等を締着するようにする。特に、ブラケット自体の強度、およびブラケットとフランジの一体的強度が要求される場合、本技術が採用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記第１の従来の技術におけるフランジ１０６とブラケット１０８においては、これらを別部品で形成した後に相互に組み付ける必要があることから、両部品の加工によるコストと組み付けによるコストがかかり、製品コストが嵩む問題がある。
【０００７】
また、前記第２の従来の技術においては、前記第１の従来の技術と比較してコスト低減を図ることができるが、熱間鍛造であることから、前記第３の従来の技術のようなプレス成形に比べてはコスト高になる問題がある。
【０００８】
更に、前記第３の従来の技術においては、図１１（ａ）に示すブラケット座面３０８ａにおける必要な平面範囲Ｌ１をできる限り広く確保するためには、フランジ３０６からブラケット３０８を折曲する際に、曲がり部３１０を最小曲げＲで曲げることが必要となる。このように最小曲げＲとすると、それによって、曲がり部３１０の外側曲部Ｒ１は材料の伸びが大きく（厳しく）なり、曲がり部３１０に割れが発生しやすくなる。更に、図１１（ｂ）に示すようにブラケット３０８の両側における外側部に、そのブラケット３０８の一般部よりくびれ量Ｌ２の大きいくびれ部３０８ｂが発生したり、また、図１１（ｃ）に示すような大きなめくれ部３０８ｃが発生し、必要な締結座面を確保できなかったり、応力集中部位を形成してしまう等の問題がある。
【０００９】
そこで本発明は、前記の各問題点を解決する金属板の曲げ加工方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、金属板の少なくとも一部に、曲げ予定部（３ａ）を設け、
先ず、前記曲げ予定部（３ａ）の少なくとも一部に、プレス加工により、前記金属板の一般面（２ｂ）から突出するように円弧状に曲がる曲がり部（３ｂ）を形成して、その曲がり部（３ｂ）より先部（３ｄ）を、前記曲がり部（３ｂ）が一般面（２ｂ）から突出する側と反対側へストレート状態で起き上がらせて湾曲部（Ａ）を形成する予備曲げ加工を行い、
次で、プレス加工により、前記曲がり部（３ｂ）と、該曲がり部（３ｂ）よりも内側の部分を、板厚が減少するように潰して、該潰し部の減肉分の肉を曲げ部（３）の先端方向に移動させつつ湾曲部（Ａ）の先部（３ｄ）を最終曲げ位置に達しない途中位置まで起こす潰し工程を行い、
次で、前記湾曲部（Ａ）の先部（３ｄ）を最終曲げ位置まで起こす曲げ工程を行うことを特徴とする金属板の曲げ加工方法である。
【００１１】
本発明においては、予備曲げ工程により、湾曲部の先部が、最終曲げ位置まで達しない途中位置まで起こされる（曲げられる）ため、最終曲げ位置、例えば略直角まで起こす場合に比べ、この曲がり部における板外側での伸びが少ない。そのため、この予備曲げ工程時において曲がり部での割れ、めくれ、くびれなどの発生がない。
【００１２】
更に、前記予備曲げ工程後における潰し工程により、曲がり部へ肉（材料）が流されて補充されるため、最終曲げ工程における曲がり部での肉（材料）の伸び量が実質的に抑えられ、最終曲げ工程における曲がり部の割れの発生がなく、めくれ、くびれなどの発生を問題ないレベルに抑制できる。
【００１３】
請求項２記載の第２の発明は、前記第１の発明において、前記曲げ工程として、湾曲部の先部を扱きながら行うことを特徴とする金属板の曲げ加工方法である。
【００１４】
本発明においては、湾曲部の先部を扱いて曲げることにより、この曲げ部の面を高精度の平面にすることができる。
【００１５】
請求項３記載の第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、前記曲げ工程として、最終曲げ形状における曲がり部の内側の曲げ半径を、板厚よりも小さくすることを特徴とする金属板の曲げ加工方法である。
【００１６】
本発明においては、曲げ部のストレート長を長くとることができ、この曲げ部に取付座面を広く確保できる。
【００１７】
請求項４記載の第４の発明は、前記第１又は第２又は第３の発明において、前記の曲げ工程として、曲げ部を略直角に曲げた後に、更に鋭角に曲げる工程を有することを特徴とする金属板の曲げ加工方法である。
【００１８】
本発明においては、鋭角状に曲がる曲げ部を要求される場合にも対応でき、設計の自由度が向上する。
【００１９】
請求項５記載の第５の発明は、前記第１乃至第４のいずれかに記載の発明において、前記曲げ部がフランジのブラケットであることを特徴とする金属板の曲げ加工方法である。
【００２０】
本発明においては、ブラケットを有するフランジを前記第１乃至第５のいずれかの発明によって金属板から一体成形でき、また、前記第１乃至第４の発明と同様の作用、効果を発揮できる。
【００２１】
すなわち、金属板の少なくとも一部をプレス加工により折り曲げてブラケットを形成するフランジの加工方法において、前記ブラケットの予定部となる曲げ部の少なくとも一部に湾曲部を形成する予備曲げ工程と、前記湾曲部の少なくとも一部を潰して板厚を減少させつつ湾曲部の先部を最終曲げ位置に達しない途中位置まで起こす潰し工程と、湾曲部の先部を最終曲げ位置まで起こす曲げ工程とからなることを特徴とするフランジの加工方法をも提供できる。
【００２２】
更に、前記曲げ工程として、湾曲部の先部を扱きながら行うことを特徴とするフランジの加工方法も提供できる。
【００２３】
更に、前記曲げ工程として、最終曲げ形状における曲がり部の内側の曲げ半径を、板厚よりも小さくすることを特徴とするフランジの加工方法も提供できる。
【００２４】
更に、前記の曲げ工程として、曲げ部を略直角に曲げた後に、更に鋭角に曲げる工程を有することを特徴とするフランジの加工方法も提供できる。
【００２５】
更に、金属板のフランジであって、その少なくとも一部にプレス加工により折り曲げて形成されたブラケットを有するフランジにおいて、金属板におけるブラケットの予定部を湾曲状に折曲し、この湾曲部の少なくとも一部を潰して板厚を減少させつつ湾曲部の先部を最終曲げ位置に達しない途中位置まで起こし、その後、湾曲部の先部を最終曲げ位置まで曲げ起こしてブラケットを形成したことを特徴とするフランジをも提供できる。
【００２６】
更に、前記ブラケットが、その曲げ起こし時に扱かれて形成されていることを特徴とするフランジをも提供できる。
【００２７】
更に、前記ブラケットの最終曲げ形状における曲がり部の内側の曲げ半径を、板厚よりも小さくしたことを特徴とするフランジをも提供できる。
【００２８】
更に、前記ブラケットをフランジに対して鋭角に曲げたフランジをも提供できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図１乃至図８に示す実施例に基づいて説明する。
【００３０】
図１乃至図７は本発明の金属板の曲げ加工方法をフランジに適用した第１実施例を示すもので、図１はブラケットを有するフランジの成形品を示し、図２乃至図７はその加工工程を示す。
【００３１】
加工工程の第１工程として先ず図２に示すように、鉄又はステンレス製等の金属製で、その板厚が例えば９ｍｍの金属板１を用意し、これを、フランジ部を形成するためのフランジ予定部２ａと、ブラケット部を形成するための曲げ予定部３ａの外形状を見込んだ所望の形状に外抜きしてフランジ部２と曲げ部３を形成する。４はその外抜き部を示す。また、本実施例のフランジは、前記図９に示す排気マニホールドの出口側フランジとして使用する例であることから、フランジ予定部２ａの中央に、排気マニホールドを接続するための貫通穴５を外抜きして形成している。６はその外抜き部を示す。なお、図の例では、前記フランジ部２と曲げ部３の外形は、前記貫通穴５を中心とする点対称に形成されているが、必ずしも点対称でなくてもよい。
【００３２】
本発明により形成されるフランジは前記排気マニホールドに適用するものに限るものではなく、その他のフランジに適用できるものであり、そのため、前記フランジ部２の外形、曲げ部３の外形、すなわち、突出長Ｌ３及び幅Ｌ４、貫通穴５の形状は図２の形状に限るものではなく、任意である。また、前記貫通穴５が無いものでもよい。
【００３３】
また、前記の外抜き方法は、例えばプレス加工で行うが、プレス加工以外の方法でもよく、その方法は特に限定しない。
【００３４】
また、フランジ部２と曲げ部３との境界部７は曲面で形成されているが、その曲面７の半径Ｒ２は、できる限り小さくする。これは、この半径Ｒ２が大きいと、後工程における曲げの際に、この境界部７における金属板１の側面のねじれが大きくなり、前記図１１に示したくびれやめくれ等が発生しやすくなるからである。
【００３５】
次に前記のように外抜きされたフランジ部２より突出した曲げ部３を、図３に示すように予備曲げする。
【００３６】
この予備曲げ工程に使用する型は、図３に示すように、断面円弧状の凸部８ａを有する第１型８と、断面円弧状の凹部９ａを有する第２型９を対向して配置し、これら両型８，９間に前記曲げ部３を介在してプレス加工するようになっている。また、前記の凸部８ａの頂部と凹部９ａの底部は、加工すべき前記曲げ部３の幅Ｌ４方向の全長にわたるように形成されている。
【００３７】
そして、曲げ部３を、これを立設（立起し）したい側に凸部８ａが位置し、かつ、凸部８ａと凹部９ａが曲げ部３の曲がり部３ｂに位置するようにして、凸部８ａと凹部９ａ間に配置する。
【００３８】
次に、両型８，９を相対的に近づけるプレス加工を行い、曲げ部３の曲がり部３ｂを曲げる。この加工により図３に示すＡの範囲が湾曲され、該湾曲部Ａの形状は、曲がり部３ｂにおける凸側面３ｃがフランジ部２の一般面２ｂから突出し、また、曲がり部３ｂよりも先部３ｄがストレート状態で凸部８ａ側へ起き上がった形状になる。この起き上がり角度θ１は９０°よりも小さい。この起き上がり位置を初期位置Ｂとする。このとき、前記凸側面３ｃ側の材料が矢印のように伸びるが、この伸び量は、曲げ部３の起き上がり量が、前記従来のように略直角に曲がる場合に比べて少ない。そのため、この予備曲げ工程において、曲がり部３ｂに前記従来のような割れ、めくれ、くびれは発生しない。
【００３９】
前記の予備曲げ工程が終了した後に、図４及び図５に示す潰し工程に移る。
【００４０】
この潰し工程に使用する型は、前記曲げ部３の起き上がった側に配置されるとともに、曲がり部３ｂと、これよりも内側の面に当接する加圧面１０ａを有し、かつ、該加圧面１０ａの外側部に曲面１０ｂを有する第３型１０と、該第３型１０と対向する側に配置され、前記曲げ部３における曲がり部３ｂと該部３ｂより内側の面に当接する潰し面１１ａを有する第４型１１とからなる。なお、曲げ部３の基部には、図４に示すようにシール材（ガスケット）を嵌合するための凹部１２が形成されているため、前記第４型１１には凹部１２が嵌合する突部１３が形成されている。この突部１３は潰し工程時における係止部１３となり、前記潰し面１１ａの奥部に位置する。
【００４１】
なお、図４及び図５において、１４は次工程で使用する第５型であり、前記第４型１１の端面１１ｂに矢印方向へ摺動可能に配置されている。
【００４２】
また、前記第３型１０の端面１０ｃと第４型１１の端面１１ｂとの距離Ｄは、曲げ部３における先部３ｄの板厚と略同等に設定されている。
【００４３】
そして、潰し加工時には、第３型１０と第４型１１間にフランジ部２の一般部と曲げ部３、すなわち前記湾曲部Ａの一部を図４に示すようにセットする。
【００４４】
次に、図５に示すように、前記第３型１０と第４型１１を相対的に近づけるプレス加工を行い、湾曲部Ａを加圧する。このプレス加工により、前記図４に示す曲がり部３ｂが第４型１１の潰し面１１ａによって第３型１０側へ押されて湾曲部Ａの先部３ｄが最終曲げ形状まで至らない途中位置Ｃ（途中の角度θ２）まで起こされる。
【００４５】
また、このとき、第３型１０の加圧面１０ａと第４型１１の潰し面１１ａとで、曲げ部３における曲がり部３ｂ付近から内側の部分を、板厚が１ｍｍ程度減少するように潰す。図５においてＥは潰し（減肉）量を示す。この潰しにより減肉分の肉（材料）は図５の矢印Ｆ方向、すなわち、曲げ部３の先端方向に流れるように移動する。特に、図のように係止部１３を形成し、該係止部１３に曲げ部３の凹部１２を嵌合することにより、曲げ部３における外側の肉が先部３ｄと反対方向へ流れることを抑制し、曲がり部３ｂへの肉の流れ（移動）を良くする。このような肉の流れにより、板外側に発生する材料の伸びに対して材料を補充する格好となる。
【００４６】
前記の潰し工程後に図６に示すような曲げ工程に移る。
【００４７】
前記のように第３型１０と第４型１１とがフランジ部２と前記の潰し部を挟持した図５の状態で、第５型１４が第３型１０方向へ移動するように、第３型１０及び第４型１１と第５型１４とを相対的に移動させるプレス加工を行う。これにより、湾曲部Ａの先部３ｄが第５型１４によって図６に示すように最終曲げ形状に折曲される。図６の例では先部３ｄの最終曲げ形状位置Ｇが、フランジ部２の一般面２ｂに対して略９０°の角度になっている。
【００４８】
この曲げ工程において曲がり部３ｂが略直角に曲げられてもその曲がり部３ｂには割れの発生がなく、めくれ、くびれなどを問題ないレベルに抑制できる。これは、前記図３に示す予備曲げ工程において、曲がり部３ｂの板外側の伸びを割れなどが発生しない量に抑えて曲がり部３ｂを予備曲げし、また、潰し工程において、曲がり部３ｂへ肉移動をして伸びに対する肉の補充をし、その後の最終曲げ工程を行うため、この最終曲げ工程での板外側の肉の実質的な伸びが少なくなるからである。
【００４９】
なお、図４に示す前記第３型１０と第５型１４との間の距離Ｄは、材料板厚（本実施例では９ｍｍ）と同寸法（９ｍｍ）としてもよいが、材料板厚（９ｍｍ）よりも小さい距離（例えば８ｍｍ）として、第５型１４によって曲げ部３のストレート部３ｅを扱いてもよい。このように扱くことにより、図７に示す製品状態の曲げ部３におけるストレート部３ｅの面（取付面）を高精度の平面にすることができる。
【００５０】
また、前記のように、曲がり部３ｂの割れなどの発生を抑制できるため、図７に示す曲がり部３ｂにおける板内側曲面部３ｆの曲げ半径Ｒ３を板厚ｔよりも小さくすることができる。そのため、この曲げ半径Ｒ３を板厚よりも小さく、例えば板厚が９ｍｍの場合は５ｍｍにすることにより、平面度必要範囲、すなわち、取付座面となる前記ストレート部３ｅを広く確保することができる。
【００５１】
前記の最終曲げ工程により、図７に示すように、フランジ部２とブラケット部（曲げ部）３が一体となったフランジが成形される。
【００５２】
前記の最終曲げ工程後、フランジを型から取り出し、そのブラケット部３に図７に示すように雌ねじ１５を刻設してブラケット付フランジとしての製品とする。この雌ねじ１５の形成工程は一番最後の工程とする。これは雌ねじ１５の形成を予備曲げ工程から最終曲げ工程の途中で行うと、前記の曲げ変形により雌ねじ孔が変形するからである。
【００５３】
前記のようにして形成されたブラケット付フランジの製品を図１に示す。
【００５４】
図８は第２実施例を示す。
【００５５】
この第２実施例は、前記第１実施例における図６に示す曲げ工程の次に、図８に示す第６型１６と第７型１７とにより、前記先部３ｄを、フランジ部２の一般部２ｂに対して鋭角に曲げるようにしたものである。
【００５６】
この第２実施例における第６型１６には、テーパ型面１６ａと、ストッパ面１６ｂが形成されており、両型１６，１７間に前記の曲げ工程により起立した曲げ部３を介在し、両型１６，１７を相対的に近づけるプレス加工を行うことにより、起立した曲げ部３の先端がテーパ面１６ａによって内側（矢印Ｇ方向）へ押され、曲げ部３が図８の鎖線のようにフランジ部２の一般面２ｂに対して鋭角θ３に折曲される。また、この曲げ加工中において、ストッパ面１６ｂにより曲げ部３の先端面が曲がり部３ｂ方向（矢印Ｈ方向）へ押圧される。この押圧により、先部３ｄの肉（材料）が曲がり部３ｂにおける板外側に送られ、板外側の伸びによる割れなどが防止される。
【００５７】
なお、前記両実施例は、曲げ部３を平板状態に曲げ起こしたが、前記とは別の型を用いて、曲げ部３を３次元的に曲げ起こしてもよい。
【００５８】
また、前記実施例は排気マニホールドとヒート・インシュレータやスティ等とを連結するフランジに本発明を適用した例であるが、本発明はこのようなフランジおよびその加工方法に限るものではなく、その他、金属板を折曲して形成する種々な用途のフランジおよびその加工方法に適用できるものであり、更には、フランジの加工方法に限らず、一般の金属板の曲げ加工方法にも適用できるものである。
【００５９】
【発明の効果】
以上のようであるから、請求項１乃至４に記載の金属板の曲げ加工方法によれば、曲げ部を別部品とするものや熱間鍛造により成形するものに比べてコストが低いプレス加工により、割れの発生がなく、めくれ、くびれを問題ないレベルに抑えて大きな曲げ加工を行うことができる。
【００６０】
更に、請求項２記載の発明によれば、曲げ部に高精度の平面を確保できる。
【００６１】
更に、請求項３記載の発明によれば、曲げ部におけるストレート部を長く確保でき、曲げ部における必要な平面を広く確保できる。
【００６２】
更に、請求項４記載の発明によれば、曲げ部の設計自由度が向上する。
【００６３】
また、請求項５に記載の発明によれば、フランジの成形において前記と同様の効果が得られ、ブラケットの取付面の平面度が高く、ブラケットの取付面が広く、更にはブラケットが鋭角状に曲がったフランジが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により得られたブラケット付フランジの斜視図。
【図２】本発明をブラケット付フランジの加工に適用した実施例の加工工程における金属板から外抜きする工程を示す図。
【図３】図２により形成された曲げ部の予備曲げ工程を示す図。
【図４】図３の工程後の曲げ部を潰し工程用の型にセットした図。
【図５】図３の状態からの潰し工程を示す図。
【図６】図５の工程後の曲げ工程を示す図。
【図７】図５の工程により形成された製品の要部拡大断面図。
【図８】図６の工程後に曲げ部を鋭角に曲げる第２実施例を示す図。
【図９】排気マニホールドとヒート・インシュレータとを連結する第１の従来のフランジを示す図。
【図１０】第２の従来の技術を示すもので、熱間鍛造により成形されたフランジを示す斜視図。
【図１１】第３の従来の技術であるプレス加工により成形されたフランジを示すもので、（ａ）は要部の側断面図、（ｂ）はくびれを示す正面図、（ｃ）はめくれを示す斜視図。
【符号の説明】
１      金属板
２      フランジ部
３      曲げ部
３ｂ    曲がり部
３ｄ    先部
３ｆ    内側の曲面部
８，９  湾曲部を形成する型
１０，１１    潰し工程の型
１４    曲げ工程の型
１６    鋭角に曲げる型
Ａ      湾曲部
【図１】
0004328061.tif 000002
【図２】
0004328061.tif 000003
【図３】
0004328061.tif 000004
【図４】
0004328061.tif 000005
【図５】
0004328061.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004328061.tif 000008
【図８】
0004328061.tif 000009
【図９】
0004328061.tif 000010
【図１０】
0004328061.tif 000011
【図１１】
0004328061.tif 000012