(57)【要約】【課題】コスト的に有利な、両側の縁に係止突起部を成形した重ね合わせた金属板による、重ね合わせ板材のシートハイドロフォーム成形方法を提供する。【解決手段】金属板の縁部を揃えて重ね合わせ当該縁部を接合して予備成形体を成形する段階と、当該予備成形体の内部に液圧を付与して液圧成形品を成形する段階と、を含む重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法において、前記予備成形体を成形する段階は、  前記揃えた縁部を溶接する段階と、当該溶接した直後当該縁部が軟化している間に、前記縁部に対して進退自在な押圧工具で前記縁部を押圧する段階と、前記押圧工具の押圧により当該縁部をフランジ状の係止突起部を形成する段階と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の縁部を揃えて重ね合わせ当該縁部を接合して予備成形体を成形する段階と、当該予備成形体の内部に液圧を付与して液圧成形品を成形する段階と、を含む重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法において、
前記予備成形体を成形する段階は、
前記揃えた縁部を溶接する段階と、
当該溶接した直後当該縁部が軟化している間に、前記縁部に対して進退自在な押圧工具で前記縁部を押圧する段階と、
前記押圧工具の押圧により当該縁部をフランジ状の係止突起部を形成する段階と、
を含むことを特徴とする重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項２】
前記液圧成形品を成形する段階は、
前記液圧成形品の形状に合致した形状の凹部と、前記係止突起部が前記凹部内に入り込むのを阻止する係止部と、を有する金型に、前記予備成型体を設置する段階と、
前記係止突起部を前記金型の前記係止部に係止させて前記予備成形体の内部に液圧を付与して膨出変形させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項３】
前記押圧工具は、ローラーであり、
前記ローラーの形状は、当接面の中央部に凹部を有し、
前記凹部の凹んでいる部分の幅は、前記金属板を重ね合わせる方向の前記予備成形体の厚さよりも大きく、
前記溶接した縁部は前記ローラーの前記凹部の幅方向の中心部分に押圧されることを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項４】
前記予備成形体を成形する段階は、
前記金属板を重ね合わせる方向の両側から、一対の挟持工具により当該金属板を挟持する段階を含み、
前記一対の挟持工具は、前記係止突起部を形成する分の長さを突出させて挟持することを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項５】
前記一対の挟持工具は、前記凹部の縁が面取りされた端部を有することを特徴とする請求項４に記載の重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項６】
前記予備成形体を成形する段階は、
前記金属板を重ね合わせる方向の両側から、一対の挟持工具により当該金属板を挟持する段階を含み、
前記一対の挟持工具は、前記凹部の縁が階段状に凹んだ端部を有することを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。
【請求項７】
金属板の縁部を揃えて重ね合わせ当該縁部を接合して予備成形体を成形する予備成形手段と、当該予備成形体の内部に液圧を付与して液圧成形品を成形する液圧成形手段と、を含む重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置において、
前記予備成形手段は、
前記揃えた縁部を溶接する縁部溶接手段と、
当該溶接した直後当該縁部が軟化している間に、前記縁部を押圧し当該縁部に対して進退自在な押圧手段と、
前記押圧手段の押圧により当該縁部をフランジ状の係止突起部を成形する係止突起部成形手段と、
を含むことを特徴とする重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、重ね合わせた二枚の板を金型で挟み込んでその外周部を型締めし、その二枚の板材間に液圧を注入して板材を膨出変形させ金型の凹部形状に合致した成形品に成形するハイドロフォーム成形法が知られている。
【０００３】
従来、ハイドロフォーム形成法を適用するに当たり、重ね合わせた二枚の板が金型の凹部に引き込まれて、液圧の注入による板材の膨出変形で板材同士が縁部で引き剥がされることを阻止するために、下記特許文献１で示されるように、重ね合わせ板材を金型に設置する前に、予め、二枚の板の縁部に溶接により接合した突出部を形成している。二枚の板に形成される突出部は、溶接により片方の板材より突出した溶接による肉盛ビードの盛り上がりを利用したり、溶接により片方の板材の端部を撓ませた盛り上がりを利用したりしている。形成された突出部は、型の凹部入口に引っ掛けられ止まり、二枚の板の型の凹部への進入を阻止している。
【特許文献１】特開２００２−９６１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溶接によって二枚の板に突出部を設ける方法では、その突出する形状が上板だけであったり、上下の板に突出する形状を設けても、その突出する形状、高さや位置が不安定なため、上下の位置にズレが生じたりする。そのズレのため、金型に引っ掛かるのが上下どちらか一方となり、これにより引っ掛かった部分を中心としてフランジ部を回転する力が発生し、フランジ部に局部的な板厚減少や割れなどの品質不具合が生じる恐れがある。
【０００５】
その他にも、その突出する形状や膨出部形状の位置が不安定だったり、高さが不足したり、形状が一定でないために、二枚の板の溶接部が凹部内に入り込むことを阻止できずに、溶接部において二枚の板が引き剥がされる不具合が発生する恐れがある。たとえ、阻止できてもその位置がばらつくために二枚の板の溶接部を含むフランジの長さが長くなってしまい、二枚の板の材料が余計に必要でコストアップになったり、成形形状部の部品設計上の自由度が減少したりする。
【０００６】
その他にも、所定の突出形状を形成するために溶加材を多く使用し、二枚の板の下板を上板より大きく（長く）する必要があり、コストアップとなってしまう。また、上下二枚の板のサイズが異なるため、上下二枚の板の打ち抜き金型がそれぞれ別々に必要でコストアップになっている。打ち抜き加工で形成された鋭利な形状がそのまま存在しているため、自動車のガソリンタンク周辺の部品を製造した場合、衝突などがあった場合にガソリンタンクとハイドロ部品の鋭利なフランジ部が接触し、ガソリンタンクを突き破る危険性がある。このため鋭利な形状を隠すために、フランジ端部に別部品を溶接接合し、鋭利な部分を溶接で溶かすなどして、ガソリンタンクとの接触があってもガソリンタンクを突き破ることのないような施策を図っていたためにコストアップとなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、金属板の縁部を揃えて重ね合わせ当該縁部を接合して予備成形体を成形する段階と、当該予備成形体の内部に液圧を付与して液圧成形品を成形する段階と、を含む重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法において、前記予備成形体を成形する段階は、前記揃えた縁部を溶接する段階と、当該溶接した直後当該縁部が軟化している間に、前記縁部に対して進退自在な押圧工具で前記縁部を押圧する段階と、前記押圧工具の押圧により当該縁部をフランジ状の係止突起部を形成する段階と、を含むことを特徴とする重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、重ね合わせた金属板の縁部を溶接するため、同じ大きさの金属板を用いることができ、コスト的に有利である。
【０００９】
重ね合わせた金属板の溶接した縁部が軟化している間に、押圧工具を溶接した縁部に押圧し、溶接した縁部を、金属板を重ね合わせる方向の両側にフランジ状に突出させた係止突起部を形成するため、工具を押圧するのみの小さな力で成形ができる。
【００１０】
係止突起部は、押圧工具の位置を制御し、金属板の縁部に押圧工具を押圧することにより形成されるため、係止突起部を形成するための溶加材を減らすことができる。
【００１１】
係止突起部は、工具の位置制御で形成されるため、安定した所定の高さの突起部を形成することができる。
【００１２】
係止突起部により、金型の凹部に入ることを阻止する引っ掛かり部で金属板を引っ掛けることができ、成形品のフランジの長さを短くすることができ、コスト的に有利となる。
【００１３】
重ね合わせた金属板の両側からフランジ状の係止突起部が突出しているため、金型の係止部の両側で同時に金属板を引っ掛けることができ、係止部に両側から同じ力を加えることとなり、重ね合わせた金属板の局部の板厚の減少や割れなどの品質不都合は発生しなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して本発明を適用した最良の実施形態を説明する。
【００１５】
［第１実施形態］  
（予備成形体の成形）  
図１および図２は、第１実施形態に係る予備成形体の成形過程を示す概略図である。
【００１６】
本実施形態において予備成形体の成形は次のような手順で行なわれる。
【００１７】
図１に示すように、二枚の金属板１、２を縁部が揃うように重ね合わせる。その金属板１、２の縁部を一対の挟持工具３ａ、４ａで重ね合わせた方向に圧力６、７を加えながら挟持する。そして、圧力６、７を加えた状態で金属板１、２の縁部を溶接５する。予備成形手段は、縁部溶接手段、押圧手段、係止突起形成部手段で構成される。たとえば、縁部溶接手段は溶融溶接装置であり、押圧手段は押圧工具としてのローラーであり、係止突起形成部手段は挟持工具としてのクランプ部材である。
【００１８】
次に、図２に示すように、溶接された縁部を一定の形状に成形するために、縁部に沿ってコの字型に窪んだ形状を有する押圧工具８ａを縁部に当接させ、縁部に向けて圧力９を加えて押圧する。そして、縁部を押圧工具８ａのコの字型の形状に成形する。なお、押圧工具８ａにおける金属板１、２厚み方向のコの字型の開口寸法は、溶接された金属板１、２の縁部の寸法よりも大きい。したがって、押圧工具８ａを金属板１、２の縁部に押圧させることによって、縁部にフランジ状（例えばＴ字状）に突出させた係止突起部１０ａを形成することができる。
【００１９】
重ね合わせた二枚の金属板１、２は、一つの打ち抜き金型で、液注入穴の有る下板金属板２と液注入穴の無い上板金属板１を打ち抜き、これらの上板金属板１と下板金属板２の縁部を揃えて重ね合わせる。例示において、下板金属板２が液注入穴を有し、上板金属板１が液注入穴を有していないが、液注入穴は二枚の金属板１、２のどちらに設けても良い。同じ大きさの金属板を用いることができるので、コスト的に有利である。
【００２０】
一対の挟持工具３ａ、４ａにより、重ね合わせた二枚の金属板１、２は、上下方向より挟持され、加圧６、７される。金属板１、２の縁部が、挟持工具３ａ、４ａから突出するようにセットする。挟持工具３ａ、４ａから突出される金属板１、２の縁部の長さは、係止突起部１０ａを形成する分の長さであることが望ましい。
【００２１】
重ね合わせた二枚の金属板１、２の縁部には溶接５が行われる。溶接５は、例えば拝み溶接であり、金属板１、２の縁部が溶接された後の所定の時間、軟化状態が続いていることが望ましい。
【００２２】
溶接５が行われた直後、重ね合わせた二枚の金属板１、２の縁部が軟化している間に、押圧工具８ａを金属板１、２の縁部に当接し、連続的な加圧成形９を行う。押圧工具８ａは、例えばローラーであり、挟持工具３ａ、４ａと共に係止突起部１０ａを成形する金型の機能も有する。ローラーとして、金属板１、２の縁部と当接する当接面が凹んでいる凹部を有し、断面形状がＨ状をしたローラーが望ましい。さらに、ローラーの回転中心軸が金属板１、２を重ね合わせる方向と平行であることが望ましい。ローラーの凹部の凹んでいる部分の幅は、重ね合わせた二枚の金属板１、２の厚さよりも大きい。溶接した縁部はローラーの凹部の中心に押圧される。
【００２３】
重ね合わせた二枚の金属板１、２の縁部は、押圧工具８ａが挟持工具３ａ、４ａ付近まで加圧成形９されることで、金属板１、２を重ね合わせる方向の両側にＴ字状に突出させられた係止突起部１０ａに変形される。係止突起部１０ａは、重ね合わせた二枚の金属板１、２の二枚板面に対し直角な受け面１１、１２を有する。
【００２４】
重ね合わせた金属板１、２の溶接した縁部が軟化している間に、溶接した縁部を係止突起部１０ａに形成するため、押圧工具８ａは溶接した縁部に押圧するのみの小さな力で成形ができる。係止突起部１０ａは、押圧工具８ａの位置を制御し、金属板１、２の縁部に押圧工具８ａを押圧することにより形成されるため、係止突起部１０ａを形成するための溶加材を減らすことができる。係止突起部１０ａは、挟持工具３ａ、４ａおよび押圧工具８ａの位置制御で形成されるため、安定した所定の高さの突起部にすることができる。
【００２５】
（液圧成形品の成形）  
図３および図４は、第１実施形態に係る液圧成形品の成形過程を示す概略図である。
【００２６】
本実施形態の液圧成形品の成形は、図３および図４に示すように、予備成形体を液圧成形品の形状に合致した形状を有する金型２１、２２にセットし、予備成形体内部に液圧を付与して膨出変形させることによって行われる。
【００２７】
一対の金型２１、２２は液圧成形手段として機能する。
【００２８】
本実施形態の液圧成形品の成形は、図３に示すように、係止突起部１０ａを有する重ね合わせた二枚の金属板１、２を上下から凹部を有する金型２１、２２で挟み込み、下板金属板２に設けられた液注入穴から液体を加圧注入し、金型２１、２２内の空間２３、２４に金属板１、２を膨出させる。係止突起部１０ａが金型２１、２２に設けられた係止部２５、２６よりも外側に十分な距離を保ちセットされる。
【００２９】
本実施形態の液圧成形品の成形において、図４に示すように、重ね合わせた二枚の金属板１、２は、その内部に液圧を付与され膨出変形することによって、液圧成形品の形状３０、３１に合致した形状となる。膨出変形する際、二枚の板面に対し直角な受け面１１、１２を有する係止突起部１０ａは金型２１、２２の外側に設けられた係止部２５、２６のストッパー形状２７、２８に引っかかることにより、金型２１、２２内への進入を阻止される。液圧成形品は安定したフランジ長さ２９を得ることができ、コスト的に有利となる。
【００３０】
また、Ｔ字状の係止突起部１０ａを有する重ね合わせた金属板１、２は、その縁部の両側から突出しているため、金型２１、２２の係止部２５、２６の両側で同時に金属板１、２を引っ掛けることができ、係止部２５、２６に両側から同じ力を加えることとなり、重ね合わせた金属板１、２の局部の板厚の減少や割れなどの品質不都合は発生しなくなる。
【００３１】
また、液圧成形品のＴ字状のフランジ端部に鋭利な形状がなくなるので、自動車のガソリンタンク周辺部品に使用しても、ガソリンタンクの干渉対策として別工程で鋭利な部分を溶接で溶かしたり、新たな別部品を溶接接合したりする必要が無く、コスト的に有利となる。
【００３２】
［第２実施形態］  
（予備成形体の成形）  
図５は、第２実施形態に係る予備成形体の成形を示す概略図である。なお、図１などに示す部材と共通する部材の説明は省略する。また、本実施形態に係る液圧成形品の成形は、予備成形体を成形した後に、第１実施形態と同様に行われるため説明は省略する。
【００３３】
図５に示すように、本実施形態の重ね合わせた二枚の金属板１、２に形成される係止突起部１０ｂは、前述の第１実施形態の係止突起部１０ａと同様に、金属板１、２の縁部に溶接が行われ、金属板１、２の縁部が軟化している間に、押圧工具８ｂを金属板の縁部に当接し、連続的な加工成形が行われ成形される。
【００３４】
押圧工具８ｂは、例えば第１実施形態と同様なローラーであり、一対の挟持工具３ｂ、４ｂと共に係止突起部１０ｂを成形する金型の機能も有する。挟持工具３ｂ、４ｂは、金属板１、２を挟持する面の係止突起部１０ｂを形成する側の縁が面取りされた端部を有し、第１実施形態とは異なり二枚の板面に対し直角な受け面を設けない係止突起部１０ｂを形成する。係止突起部１０ｂに二枚の板面に対し直角な受け面を設けないことによって、係止突起部１０ｂの形状の品質に合わせて、挟持工具３ｂ、４ｂや押圧工具８ｂの寿命や自由度を持たせることができる。
【００３５】
［第３実施形態］
（予備成形体の成形）
図６は、第３実施形態に係る予備成形体の成形を示す概略図である。なお、図１などに示す部材と共通する部材の説明は省略する。また、本実施形態に係る液圧成形品の成形は、予備成形体を成形した後に、第１実施形態と同様に行われるため説明は省略する。
【００３６】
図６に示すように、本実施形態の重ね合わせた二枚の金属板１、２に形成される係止突起部１０ｃは、前述の第１実施形態の係止突起部１０ａと同様に、金属板１、２の縁部に溶接が行われ、金属板１、２の縁部が軟化している間に、押圧工具８ｃを金属板１、２の縁部に当接し、連続的な加工成形が行われ成形される。
【００３７】
押圧工具８ｃは、円柱状のローラーであり、一対の挟持工具３ｃ、４ｃと共にＴ字状の係止突起部１０ｃを成形する金型の機能も有する。一対の挟持工具３ｃ、４ｃは、金属板に接する面の前記係止突起部を形成する側の縁が階段状に凹んだ端部を有する。係止突起部１０ｃを挟持工具３ｃ、４ｃの間で形成することによって、確実に二枚板面に対し直角な受け面１１、１２を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態に係る予備成形体の成形状態を示す概略図である。
【図２】第１実施形態に係る予備成形体の成形状態を示す概略図である。
【図３】第１実施形態に係る液圧成形品の成形状態を示す概略図である。
【図４】第１実施形態に係る液圧成形品の成形状態を示す概略図である。
【図５】第２実施形態に係る予備成形体の成形状態を示す概略図である。
【図６】第３実施形態に係る予備成形体の成形状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１、２  金属板、
３ａ、４ａ、３ｂ、４ｂ、３ｃ、４ｃ  挟持工具、
８ａ、８ｂ、８ｃ  押圧工具、
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  係止突起部、
２１、２２  金型、
２５、２６  係止部。
【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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