JP2005040797A - 金属板の液圧成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形の難しい形状のものでも成形できる金属板の液圧成形方法を提供する。
【解決手段】金属板１の液圧成形方法であって、液圧成形を複数回に分け、ある回とその次の回（例えば図１（ａ）〜（ｄ）の１回目と図１（ｅ）〜（ｇ）の２回目）で金属板に液圧のかかる面を金属板の表面と裏面で反転する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や電気機器など、金属板を成形して用いる部材の製造において、液圧による成形を用いて凹凸の多いパネルを製造するのに好適な、金属板の液圧成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなパネルの成形には、例えば薄鋼板などの金属板を素材としてプレス成形が行われる場合が多い。プレス成形とは、パンチ金型と呼ばれる凸型の金型と、ダイ金型と呼ばれる凹型の金型で金属板を挟圧することで行われるが、素材の伸びに対して成形高さ（深さ）が大きい場合にはワレやシワ等の不具合を生じやすくなる。また、ワレやシワが生じないまでも、一旦プレスされたパネルが型抜きと同時に弾性的に変形する所謂スプリングバックにより、所望の形状に成形できない場合も少なくない。かかる不具合は、経験的知見をもとにプレス成形条件のパラメータ（クッション圧、潤滑、成形予定形状等）を変更することで対症療法的に解決するのが一般的である。近年、シミュレーション計算による不具合予測と対処法予測が可能になってきているが、最終的には現場での試行錯誤を避けられないのが実情である。
【０００３】
最近では、液圧を直接金属板に作用させる技術が進歩し、薄鋼板の成形にも実用されるようになってきている。これは、従来のプレス成形のパンチ金型もしくはダイ金型を高圧の液体に置き換え、金属板を金型に押し付けて所望の形状に加工するというものである（例えば特許文献１）。このような液圧を直接金属板に作用させる技術を液圧成形というが、この液圧成形により従来のプレス成形では金属板が金型間に挟まれて動けなくなるために成形が困難であった形状でも成形が可能になる他、金型費用が低減できる等のメリットがあるが、一般的に広く普及するには金型以外の設備費や生産性の面で従来のプレス成形に比べ問題を残しているため、さらに成形の難しい形状のものでも成形できるようにすることでその分を補うことが一つの目的となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２１２４６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のように、液圧成形を用いて、より成形の難しい形状のものでも成形できる一つの方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属板の液圧成形方法であって、液圧成形を複数回に分け、ある回とその次の回で該金属板に液圧のかかる面を該金属板の表面と裏面で反転することを特徴とする金属板の液圧成形方法である。そして、本発明においては、該金属板の表裏を反転することで、液圧のかかる面を該金属板の表面と裏面で反転するのが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図４に断面図を示すプロファイルのパネル５を製造する場合を例にとり、従来の成形方法と比較して説明する。
【０００８】
図５に液圧を用いない従来のプレスによる成形過程を示す。成形は（ａ）〜（ｄ）の順に進行する。このような成形を行うと、Ｃ〜Ｄ、Ｅ〜Ｆ、およびＧ〜Ｈのような部分では金属板１がパンチ２やダイ３の金型と強い力で接触して金属板１が拘束されるため、変形はＢ〜Ｃ、Ｄ〜Ｅ、Ｆ〜Ｇ、Ｈ〜Ｉのような拘束されていない部分に集中し、この部分での板厚減少が著しく、ワレを発生しやすい。
【０００９】
また、図６には１回だけの液圧成形による成形過程を示す。ここでは、図５においてパンチ２に代えて液圧を用いて金属板１をダイ３に押し付けるようにした場合を示しており、成形は（ａ）〜（ｄ）の順に進行する。このような成形を行うと、図５に示した従来のプレスに比べて、成形の初期では金属板１は金型と接触しないので、拘束されることなく比較的均一に伸ばされ、有利であることがわかる。しかし成形が進行して、金属板１がダイ３に接触するとＥ〜Ｆは拘束され、成形への寄与が小さくなる。
【００１０】
一方、図１には本発明の１つの実施の形態を示す。すなわち、２回の液圧成形を行う場合の成形過程を示す。１回目（図１（ａ）〜（ｄ）；この順に成形が進行）では液圧でダイ金型３Ａに金属板１を押し当てるが、この際にダイ側の凸部（図４のＤＥＦＧに相当する箇所を成形する部分、従来のプレスでは図５のダイ３による成形によりＤＥＦＧに相当する箇所を成形する部分）を除去したものを用いる。これにより所定の成形高さまで金属板１を均一に変形させることが可能となる。しかる後に２回目（図１（ｅ）〜（ｇ）；この順に成形が進行）では、ダイ３Ａをパンチ２に置き換え、成形対象とする金属板１を表裏反転することで、該金属板１に液圧のかかる面を表面と裏面で反転し、金属板１を液圧でパンチ２に押し付け、所望の形状への成形を完成させる。２回目は１回目で成形が完了している部分はパンチ２に拘束されるため、１回目以上には変形せず、未成形の部分だけが均一に伸ばされて成形が完了する。１回目と２回目両方を通じてパンチ２とダイ３Ａ両方の金型により挟圧されることによる拘束をなくすことで、金属板１を均一に変形させることが可能になる。すなわち、局部的な変形の集中を回避することで成形性が向上できる。
【００１１】
もう１つの別な実施の形態としては、１回目と２回目とで金属板を反転するのではなくて、液圧をかける側を金属板の表面と裏面で反転する方法がある。この様子を図２に示すが、（ａ）〜（ｄ）は先程の図１の場合と共通しており、（ｅ）〜（ｇ）では、液圧をかける側とパンチ２の位置関係を図１の場合と逆にしている。前者の実施の形態は液圧をかける側が表面側と裏面側片側で済むという利点があり、後者の側は金属板を反転するためにパンチとダイを一度開放し、またセットし、という時間ロスがないため、生産能率が高いという利点がある。
【００１２】
なお、ここでは簡単のために２回の液圧成形の場合を例に説明したが、凹凸が多く、より複雑な形状の成形には、液圧成形回数をさらに増すことが有効である。すなわち、液圧成形が３回以上となっても、本発明は当然適用できる。
【００１３】
【実施例】
厚さ１．０ｍｍ 、一辺１ｍの正方形の４００ＭＰａ級（引張強さ４０２ＭＰａ）の鋼板を用い、２００ＭＰａの液圧成形を施し、２００ｍｍ の成形高さに加工した場合を例にとり、従来のプレス成形によるもの、および１回だけ液圧成形したものを、本発明による方法で成形したものと比較した結果を図３に示す。ちなみに、図３中の下の図で、Ｃ〜Ｄ、Ｅ〜Ｆ、Ｇ〜Ｈの幅方向寸法は各２００ｍｍ 、Ｂ〜Ｃ、Ｄ〜Ｅ、Ｆ〜Ｇ、Ｈ〜Ｉは同１００ｍｍ の場合を例にとった。この図３には、成形パネル５の形状に沿った線長に対する板厚の分布を示した。比較例１（従来のプレス）では線長に沿った板厚の変動が著しく、局所的に急峻な減少を示している。一方、比較例２（１回だけ液圧成形）では、急峻な板厚減少が緩和されている。さらに、本発明の実施例（２回の液圧成形を行い、１回目と２回目では金属板の表裏を反転させ、液圧のかかる面を表面と裏面で反転させた）では、線長に沿った板厚の変動がさらに緩和され、最小板厚も厚く保たれていることから、成形性が向上されていることがわかる。
【００１４】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、成形性が向上し、従来ワレやシワ等の不具合の発生が避けられなかった難成形形状のものでも成形が可能となり、また板厚の変動が少なくなり、より安定した品質のパネルの製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態による成形過程の例を示す断面図である。
【図２】本発明のもう１つの実施の形態による成形過程の別な例を示す断面図である。
【図３】本発明による成形性向上の様子を示すパネル線長に沿った板厚の分布図である。
【図４】パネルの形状の１例を示す断面図である。
【図５】従来のプレスによる成形過程を示す断面図である。
【図６】１回の液圧成形による成形過程を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 金属板
２ パンチ（パンチ金型）
３ ダイ（ダイ金型）
３Ａ ダイ（ダイ金型）
４ フランジ押さえ
５ パネル（成形パネル）

Claims (2)

1. 金属板の液圧成形方法であって、液圧成形を複数回に分け、ある回とその次の回で該金属板に液圧のかかる面を該金属板の表面と裏面で反転することを特徴とする金属板の液圧成形方法。
2. 金属板の液圧成形方法であって、液圧成形を複数回に分け、ある回とその次の回で該金属板の表裏を反転して液圧のかかる面を金属板の表面と裏面で反転することを特徴とする金属板の液圧成形方法。

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