CN110216183A - 隔板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够抑制翘曲的隔板的制造方法。本实施方式所涉及的隔板的制造方法具备：将具有流路形成区域(11)的隔板材料(10)配置在第1上模(51)与第1下模(50)之间的工序；和使用第1上模(51)和第1下模(50)对隔板材料(10)进行冲压加工，而在流路形成区域(11)形成第1凹凸形状(13)，并且在流路形成区域(11)的外侧形成第2凹凸形状(14)的工序。

Description

隔板的制造方法

技术领域

本发明涉及隔板的制造方法。

背景技术

日本特开2012-99371号公报中公开有燃料电池用的隔板的制造装置以及制造方法。日本特开2012-99371号公报的制造装置具备：对配置于上模与下模之间的金属制平板进行冲压而形成凹凸的冲压成型单元；和对隔板的模进行冲裁的冲裁加工单元工序。下模的表面粗糙度大于上模的表面粗糙度。

在通过冲压加工将隔板材料亦即薄板成型的情况下，有时会在隔板材料产生翘曲。若由于成型时的走形而在隔板产生翘曲，则在将隔板粘合时，会产生余料。或者，会成为隔板的堆叠时的组装不良、工件输送不良的主要因素。因此，期望进一步抑制冲压加工时的翘曲。

发明内容

本实施方式所涉及的隔板的制造方法具备：将具有流路形成区域的隔板材料配置在第1上模与第1下模之间的工序；和使用上述第1上模和上述第1下模对上述隔板材料进行冲压加工，而在上述流路形成区域形成第1凹凸形状，并且在上述流路形成区域的外侧形成第2凹凸形状的工序。

上述的制造方法也可以为如下：还具备将上述第2凹凸形状压扁的工序。

上述的制造方法也可以为如下：还具备对形成有上述第2凹凸形状的区域进行冲裁的工序，在上述隔板的歧管部形成有上述第2凹凸形状。

在上述的制造方法中，优选上述第2凹凸形状的凹凸高度比上述第1凹凸形状的凹凸高度高。

在上述的制造方法中也可以为如下：上述第2凹凸形状的凹部和凸部沿着在俯视时相对于上述隔板材料的长边方向倾斜的方向重复。

根据本实施方式，能够提供能够抑制冲压加工时的翘曲的隔板的制造方法。

附图说明

以下给出的详细描述和附图将更全面地理解本发明的对象、特征和优点，附图仅为了对本发明进行说明，因而不应被视为对本发明的限制。

图1是表示隔板的制造工序的图。

图2是用于对第1冲压加工工序进行说明的剖视图。

图3是表示第1冲压加工工序中的隔板材料的结构的图。

图4是放大表示第2凹凸形状的结构的剖视图。

图5是放大表示第1凹凸形状的剖视图。

图6是放大表示第2凹凸形状的剖视图。

图7是用于对第2冲压加工工序进行说明的剖视图。

图8是表示第2冲压加工工序下的隔板材料的结构的图。

图9是表示脱料工序下的隔板材料的结构的图。

图10是表示翘曲值的测量结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的具体的实施方式详细地进行说明。但是，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，为了使说明明确，对以下的记载以及附图适当地进行简化。

参照附图对本实施方式所涉及的隔板的制造方法进行说明。图1是表示隔板的制造方法的流程图。如图1所示，在本实施方式中，按顺序实施第1冲压加工工序(拉深工序)、第2冲压加工工序(按压工序)、以及脱料工序，而制造隔板。

首先，开始进行第1冲压加工(S11)。如图2所示，在第1上模51与第1下模50之间配置隔板材料10。此外，图2是将用于对隔板材料10进行冲压加工的模具的结构简化示出的侧视剖视图。隔板材料10为厚度为0.1mm左右的金属板。作为隔板材料10，能够使用铝、不锈钢、钛等导电性的平板。第1上模51以及第1下模50是形成有与成型的形状相应的凹凸的模具。

图3是示意性示出隔板材料10的形状的俯视图，并示意性示出第1冲压加工工序后的结构。在图3中，为了进行说明，示出XYZ三维正交坐标系。隔板材料10在XY俯视下成为长方形形状。这里，将长方形形状的隔板材料10的长边方向设为X方向、将短边方向设为Y方向。长边方向(X方向)是冷却水以及燃料气体流动的方向。将隔板材料10的厚度方向(高度方向)设为Z方向。另外，将+Z侧设为上侧、将-Z侧设为下侧进行说明。隔板材料10的短边方向的长度为100mm～150mm左右，长边方向的长度为200mm～250mm左右。

隔板材料10具备流路形成区域11和歧管部16。隔板材料10的在X方向上的中央配置有流路形成区域11。经由本实施方式所涉及的制造方法的冲压加工工序，而在流路形成区域11形成有成为冷却水以及燃料气体的流路的凹凸形状。

凹凸形状是在隔板材料10的表面和背面翻转了的形状。因此，流路分别形成于隔板材料10的表面以及背面。具体而言，凹凸形状的凹处成为流路槽，冷却水以及燃料气体在该流路槽流动。在流路形成区域11形成有多个流路槽，且分别沿着X方向延伸。在流路形成区域11，沿Y方向排列配置有多个流路槽。

并且，流路形成区域11的在X方向上的两侧配置有歧管部16。换句话说，歧管部16配置于隔板材料10的X方向上的两端部。歧管部16形成燃料气体以及冷却水的出入口。

在歧管部16设置有孔形成部12。在后述的脱料工序中，孔形成部12是形成有贯通孔的位置。此外，在图3中，在单侧的歧管部16形成有3个孔形成部12，但孔形成部12的数量并未被特别限定。

如图2所示，将第1上模51以及第1下模50的与流路形成区域11对应的区域设为第1加工区域53，将与孔形成部12对应的区域设为第2加工区域54。在第1加工区域53形成有凹凸55。在第2加工区域54形成有凹凸56。第1下模50一体形成。第1上模51一体形成。

在被第1上模51和第1下模50夹着的隔板材料10上，形成第1凹凸形状13和第2凹凸形状14(S12)。换句话说，利用第1上模51和第1下模50对隔板材料10进行夹持，并利用具有加压缸等的冲压机械对模具进行加压。由此，在隔板材料10的流路形成区域11形成有第1凹凸形状13，并且在孔形成部12形成有第2凹凸形状14。第1凹凸形状13由第1加工区域53的凹凸55形成，第2凹凸形状14由第2加工区域54的凹凸56形成。第1加工区域53的凹凸55的凹凸高度比凹凸56的凹凸高度低。另外，第1下模50、第1上模51中，第1加工区域53以及第2加工区域54以外的部分变得平坦。

图3中示意性示出隔板材料10的A-A剖视图。在A-A剖视图示意性示出第2凹凸形状14的剖面形状。在第2凹凸形状14，交替地配置有凹部和凸部。

图4示出第2凹凸形状14的详细形状的一个例子。第2凹凸形状14具备多个凸部14b和多个凹部14a。在图4的纸面横向方向上，第2凹凸形状14成为凸部14b和凹部14a交替重复的结构。

这里，将凸部14b和凹部14a重复的方向设为重复方向。图3的A-A剖视图以及图4的剖视图是沿着重复方向的剖视图。重复方向是相对于X方向以及Y方向倾斜的方向。具体而言，重复方向相对于X方向倾斜45°。凹部14a的上侧和凸部14b的下侧成为槽14r。多个平行槽14r与重复方向正交，并且沿着与Z方向正交的方向延伸。换句话说，槽14r在与纸面正交的方向上延伸。

这样，在流路形成区域11的外侧形成第2凹凸形状14，因而在进行冲压加工时，隔板材料10被锁定在模具内。因此，防止隔板材料10被往下拉，而能够抑制隔板材料10的翘曲。

具体而言，在形成流路形成区域11与歧管部16间的边界部分(合流部)时，材料被沿图3的箭头A1的方向往下拉。这里，箭头A1是与第2凹凸形状14的凹部14a、凸部14b的重复方向平行的方向，是从隔板材料10的长边方向(X方向)倾斜的方向。通过在歧管部16形成第2凹凸形状14，能够减少在流路形成区域11与歧管部16间的边界部分处的在长边方向上的走形。由此，能够抑制隔板材料10的翘曲。这样，凹部14a和凸部14b在相对于X方向倾斜的方向上重复。此外，重复方向也可以是矩形形状的隔板材料10的对角方向。

这里，为了在对流路形成区域11进行加工之前，将隔板材料10锁定，优选第2凹凸形状14的凹凸高度比第1凹凸形状13的凹凸高度高。即，在由凹凸56进行的第2凹凸形状14的加工开始之后，开始进行由凹凸55进行的第1凹凸形状13的加工。由此，在第2加工区域54中，在隔板材料10锁定于第1下模50以及第1上模51，之后，在第1加工区域53中，第1下模50以及第1上模51使隔板材料10变形。在歧管部16，模具能够将隔板材料10锁定，而能够抑制隔板材料10的被往下拉。

使用图5以及图6，对第1凹凸形状13、第2凹凸形状14详细地进行说明。图5以及图6是放大示出隔板材料10被第1上模51和第1下模50夹持的状态的剖视图。在图5中，示出第1加工区域53处的剖面，换句话说，示出形成第1凹凸形状13的位置的剖面。图6示出第2加工区域54处的剖面，换句话说，示出形成第2凹凸形状14的位置处的剖面。

如图5所示，第1凹凸形状13具备凹部13a和凸部13b。将凹部13a的最低位置设为底部13c，将凸部13b的最高位置设为顶部13d。第1凹凸形状13的凹凸高度为H1。凹凸高度H1是第1凹凸形状13的一个面上的从底部13c至顶部13d的在Z方向上的距离。因此，凹凸高度H1与第1加工区域53处的第1上模51的凹凸高度一致。换言之，凹凸高度H1与第1加工区域53处的第1下模50的凹凸高度一致。凹凸高度H1例如为0.4mm～0.5mm左右。

如图6所示，第2凹凸形状14具备凹部14a和凸部14b。与第1凹凸形状13相同，将凹部14a的最低位置设为底部14c，将凸部14b的最高位置设为顶部14d。将第2凹凸形状14的凹凸高度设为H2。凹凸高度H2是第2凹凸形状14的一个面上的从底部14c至顶部14d的在Z方向上的距离。因此，凹凸高度H2与第2加工区域54处的第1上模51的表面的凹凸高度一致。换言之，凹凸高度H2与第2加工区域54处的第1下模50的凹凸高度一致。凹凸高度H2例如为0.5mm～0.6mm程度。

优选第2凹凸形状14的凹凸高度H2比第1凹凸形状13的凹凸高度H1高。具体而言，优选第2凹凸形状14的凹凸高度H2比第1凹凸形状13的凹凸高度H1高0.1mm以上。这样，在流路形成区域11形成第2凹凸形状14之前，能够可靠地将隔板材料10可靠地锁定在模具内。

返回至图1的说明。第1冲压加工结束(S13)。即，打开模具，将具有第1凹凸形状13和第2凹凸形状14的隔板材料10从模具取出。接下来，开始进行第2冲压加工(S21)。这里，如图7所示，在第2下模60与第2上模61之间配置形成有第1凹凸形状13和第2凹凸形状14(在图7中未图示)的隔板材料10。

如图7所示，将第2上模61和第2下模60的与流路形成区域11对应的区域设为第2加工区域63，将与孔形成部12对应的区域设为第2加工区域64。在第2加工区域63形成有凹凸65。在第2加工区域64形成有平坦面66。第2下模60一体形成。第2上模61一体形成。

然后，使用第2上模61和第2下模60对隔板材料10进行冲压加工，而将第2凹凸形状14压扁(S22)。换句话说，利用第2上模61和第2下模60对隔板材料10进行夹持，并利用具有加压缸等的冲压机械对模具进行加压。

在第2上模61和第2下模60的第2加工区域64形成有平坦面66。因此，如图8所示，孔形成部12成为平坦部18。通过将第2凹凸形状14压扁，在流路形成区域11与歧管部16间的边界部分，隔板材料10被沿图8的箭头A3的方向被往下拉。因此，材料被送出至流路形成区域11，能够减少在S12产生的拉伸的走形(图3的箭头A2)。

并且，在S22，在流路形成区域11形成有流路17。与在第1冲压加工工序形成的第1凹凸形状13相比，流路17的凹凸高度较小。例如，流路17的凹凸高度为0.3mm～0.4mm左右。在S22后，流路17的凹凸高度比孔形成部12的凹凸高度大。

第2冲压加工结束(S23)。即，打开模具，将具有流路17以及平坦部18的隔板材料10从模具取出。

此外，在第2冲压加工工序中，以使孔形成部12成为平坦部18的方式将隔板材料10压扁。具体而言，决定模具尺寸，以在加压时，使第2加工区域64处的第2下模60与第2上模61间的间隙成为隔板材料10的板厚的上限。因此，孔形成部12的凹凸高度成为0。此外，在S22，孔形成部12也可以不是完全平坦。即，使S22之后的孔形成部12的凹凸高度比第1冲压加工工序中形成的第2凹凸形状14的凹凸高度小即可。

然后，将孔形成部12落料(S31)。由此，如图9所示，在孔形成部12的位置形成贯通孔22，而完成隔板20。对形成有第2凹凸形状14的区域进行冲裁。为了对燃料气体以及冷却水进行供给或者排出，而将贯通孔22形成于歧管部16。即，从隔板20的在X方向上的一端侧的贯通孔22供给的燃料气体以及冷却水，通过流路17进而从另一端侧的贯通孔22排出。

图10中示出实施例所涉及的隔板材料的翘曲量与比较例所涉及的隔板材料的翘曲量的测量结果。在实施例的制造方法中，第1冲压加工工序中，在孔形成部12形成第2凹凸形状14，与此相对地，在比较例的制造方法中，第1冲压加工工序中，未在孔形成部12形成第2凹凸形状14。此外，在图10中，示出在第1冲压加工工序(拉深工序)、第2冲压加工工序(按压工序)、以及脱料工序各个工序中测量出的翘曲量(翘曲值)。实施例以及比较例共同示出N个样本的翘曲值的平均值。

如图10所示，在各个工序中，本实施例中的翘曲值的平均值比比较例的翘曲值的平均值小。并且，经由第2冲压工序以及脱料工序，使翘曲值及其差别变小。这样，能够以较高的生产率来制造标准值(10mm)以下的隔板20。

第1冲压加工工序中，在位于流路形成区域11的外侧的歧管部16形成第2凹凸形状14。这样，能够抑制隔板材料10的翘曲。能够抑制隔板20的走形。能够防止将隔板20粘合时的余料、堆叠时的组装不良、工件输送不良等。因此，能够提高隔板材料10以及燃料电池的生产率。

并且，在脱料工序中形成有贯通孔22的孔形成部12，形成有第2凹凸形状14。即，对形成有第2凹凸形状14的位置进行冲裁。能够不改变隔板20的最终产品形状地抑制翘曲。能够不在隔板材料10上增加仅用于形成第2凹凸形状14的空间，就可以进行冲压加工。因此，能够提高空间效率。

另外，在第1冲压加工工序与脱料工序之间的第2冲压加工工序中，将第2凹凸形状14压扁。这样，在第2冲压加工工序，能够减少在歧管部16与流路形成区域11间的边界产生的陡变的剪力差。例如，比较例以及实施例中，对加压时的构造进行了解析的结果是，实施例的点P1与点P2(参照图8)的剪力差为2N，在比较例中，剪力差为5N。这样，在本实施例中，能够减少由冲压加工产生的陡变的剪力差。

比较例中，在流路形成区域11与歧管部16间的边界部分，长边方向(X方向)的走形较大。由于该走形，隔板材料10的在端部处的翘曲量变大。根据本实施方式，第2冲压加工工序中，将第2凹凸形状14压扁使其平坦，而能够减少陡变的剪力差，能够抑制翘曲。

第1下模50、第1上模51、第2下模60、第2上模61分别一体形成。例如，在一体形成的第1上模51设置有第1加工区域53和第2加工区域54。相同地，在一体形成的第1下模50设置有第1加工区域53和第2加工区域54。因此，能够防止执行器等附带设备增加，能够提高生产率。

与此相对地，在日本特开2012-99371号公报中，下模以及上模分别分割为中间部形成用模和外周部按压模这两个部分。因此，中间部成型模和外周部押按压模分别需要油压缸等加压设备。另外，若分别对上模和下模进行分割，则模具在滑动部发生摩损，需要进行保全。因此，在日本特开2012-99371号公报的方法中，生产率降低。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当地变更。

根据上述发明所描述的内容，本发明的实施例可以发生变化。不应将这些变化视为脱离本发明的精神和范围，且对于本领域技术人员而言显而易见的所有这些修改包括在所附权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种隔板的制造方法，其中，具备：

将具有流路形成区域的隔板材料配置在第1上模与第1下模之间的工序；和

使用所述第1上模和所述第1下模对所述隔板材料进行冲压加工，而在所述流路形成区域形成第1凹凸形状，并且在所述流路形成区域的外侧形成第2凹凸形状的工序。

2.根据权利要求1所述的隔板的制造方法，其中，

所述隔板的制造方法还具备：将所述第2凹凸形状压扁的工序。

3.根据权利要求1或2所述的隔板的制造方法，其中，

所述隔板的制造方法还具备：对形成有所述第2凹凸形状的区域进行冲裁的工序，

在所述隔板的歧管部形成有所述第2凹凸形状。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的隔板的制造方法，其中，

所述第2凹凸形状的凹凸高度比所述第1凹凸形状的凹凸高度高。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的隔板的制造方法，其中，

所述第2凹凸形状的凹部和凸部沿着在俯视时相对于所述隔板材料的长边方向倾斜的方向重复。