JP2004314171A - 重ね合わせ板材の液圧成形装置と液圧成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 型締め時に生じする板材の弾性変形の戻りを利用して板材と金型との間のシール性を高め、液漏れを防止し、成形品の再現性や寸法安定性などの品質向上を図り、生産性の高い重ね合わせ板材の液圧成形装置と液圧成形方法を提供する。
【解決手段】 少なくとも２枚の板材１１，１２を重ね合せて一対の金型２０，２１間に挟み込むと共に型締めし、板材１１，１２の液圧注入部１４から板材１１，１２間に成形媒体を注入手段６０により注入し、板材１１，１２を金型２０，２１のキャビティ２２，２３に合致する形状に成形する場合、金型２０，２１の液圧注入部１４近傍に板材を成形空間側に押圧する突出部７１を形成するかあるいは凹部８０を形成し、前記型締め時に少なくとも１枚の板材１１，１２と金型２０，２１とを相互に密着させ、シール性を高め、生産性を高めたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、液圧により重ね合せた板材を金型のキャビティに合致する形状に成形する、重ね合わせ板材の液圧成形装置と液圧成形方法に関する。

従来の液圧成形装置においては、縁部が接合された２枚の金属板材に、予め注入口を形成し、この注入口から高圧の成形媒体を注入することにより膨出変形させ、複雑な形状の成形品を得ている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。
特開２００２−９６１１６号公報（段落番号［０００７］，［００５１］、図３（Ａ），図５（Ｃ）参照） 特開平９−１６８８２７号公報（段落番号［０００５］，［００１５］、図２，図６参照） このような従来の液圧成形装置で高圧の成形媒体を注入する場合には、液漏れを防止するため、前記特許文献１では、金型ノズルを注入口に挿入する場合、注入口を金型ノズルでしごき加工し、注入口の内周面を金型ノズルの外周面に圧接し、注入口の内周面と金型ノズルの外周面との間に隙間が生じないようにしている。しかし、注入口を金型ノズルでしごき加工すると、液漏れを防止する点からは良好な結果が得られても、ある程度の挿入長を要するため、生産性が低下する虞がある。

前記特許文献２では、金型間に注入口を有するプレートを設けるか、あるいは両ブランク材間に供給口部材を設け、このプレートあるいはこれらブランク材及び供給口部材を金型で挟圧し、液漏れを防いでいる。しかし、プレートあるいは供給口部材等を金型で挟圧するのみでは、液漏れを確実に防止することは難しい。

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、型締め時に生じる板材の弾性変形の戻りあるいは液圧を利用して板材と金型との間のシール性を高め、液漏れを防止し、成形品の再現性や寸法安定性などの品質向上を図り、生産性の高い、重ね合わせ板材の液圧成形装置と液圧成形方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成する第１の発明は、少なくとも２枚の板材を重ね合せて挟み込み型締めする金型と、液圧注入部から板材間に成形媒体を注入する注入手段とを有し、前記成形媒体により前記板材を金型のキャビティに合致する形状に成形する液圧成形装置において、前記金型の前記液圧注入部近傍に、型締め時に少なくとも１枚の板材と金型とが相互に密着するよう、前記板材を成形空間側に押圧する突出部を形成したことを特徴とする重ね合わせ板材の液圧成形装置である。

第２の発明は、少なくとも２枚の板材を重ね合せて金型間に挟み込むと共に型締めし、前記板材の液圧注入部から前記板材間に成形媒体を注入手段により注入し、前記板材を金型のキャビティに合致する形状に成形する液圧成形方法において、前記金型の前記液圧注入部近傍に前記板材を成形空間側に押圧する突出部を形成し、前記型締め時に少なくとも１枚の板材と金型とを相互に密着させたことを特徴とする重ね合わせ板材の液圧成形方法である。

第３の発明は、少なくとも２枚の板材を重ね合せて挟み込み型締めする金型と、液圧注入部から板材間に成形媒体を注入する注入手段とを有し、前記成形媒体により前記板材を金型のキャビティに合致する形状に成形する液圧成形装置において、前記金型の前記液圧注入部近傍に凹部を形成し、前記成形媒体により他の板材より分離された少なくとも１枚の板材が前記凹部内に向って変位し当該凹部の内面と密着するようにしたことを特徴とする重ね合わせ板材の液圧成形装置である。

第４の発明は、少なくとも２枚の板材を重ね合せて金型間に挟み込むと共に型締めし、前記板材の液圧注入部から前記板材間に成形媒体を注入手段により注入し、前記板材を金型のキャビティに合致する形状に成形する液圧成形方法において、前記成形媒体により他の板材より分離された少なくとも１枚の板材が、前記金型に形成された凹部内に向って変位し当該凹部の内面と密着させることを特徴とする重ね合わせ板材の液圧成形方法である。

第１および第２の発明によれば、金型の液圧注入部を挟持する部分に突出部を形成したため、型締め時に突出部で弾性変形した板材のスプリングバックにより金型と板材とを金型内で密着させることができ、しごき加工や強圧しなくても、確実に液漏れの発生を防止できる。また、型締め時にシール性が発揮されるので、生産性の面でも有利となる。

第３および第４の発明によれば、成形媒体により他の板材より分離された少なくとも１枚の板材が、金型の液圧注入部近傍に形成した凹部を利用して変位し、当該凹部の内面と密着するようにしたため、凹部の内面に当接した板材が液圧により凹部の内面を押圧し、板材を金型に大きな受圧面積で密着させることができ、しごき加工や強圧しなくても、確実に液漏れの発生を防止できる。また、板材の形状によっては、型締め時にスプリングバックにより金型と板材とを金型内で密着させることができ、強力なシール性が発揮され、生産性の面でも有利となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る成形品を示す斜視図、図２は同成形品の予備成形体を示す斜視図、図３は同実施形態で使用される液圧成形装置を示す構成図、図４は図３の要部拡大断面図である。

本実施形態は、例えば、自動車構造部材を成形する装置であり、図２に示す予備成形体１０を図３に示す液圧成形装置により成形し、図１に示す最終成形品１を成形するものである。

前記予備成形体１０は、図２に示すように、重ね合わせた２枚の板材１１，１２の外周を、例えば、レーザー溶接、アーク溶接あるいは接着剤等により全周接合して気密性のある接合部１３とし、板材１２の一端部位に通孔である液圧注入部１４を形成したものである。

この予備成形体１０を成形する液圧成形装置は、図３，４に示すように、上下一対の金型２０，２１と、圧力発生装置３０，４０と、これら圧力発生装置３０，４０に接続され、内部に成形媒体が流れる液圧回路５０と、この液圧回路５０と連結され予備成形体１０内に成形媒体を注入する注入手段６０と、制御装置Ｃとを有している。

さらに詳述する。前記金型２０，２１は、相互に近接離間可能にボルスタ（図示せず）により支持され、内部には最終成形品１の外形形状に対応する形状のキャビティ２２，２３が形成されている。

金型２０，２１は、予備成形体１０を挟み込んで型締めする上型と下型であるが、これら金型２０，２１は、キャビティ２２，２３の側端に、予備成形体１０に形成された液圧注入部１４から成形媒体を注入する注入手段６０を有している。

注入手段６０は、下型２１に形成された凹部内に埋設され、下型２１の表面から突出されたノズル部６１により構成され、このノズル部６１には、外部から供給された成形媒体が流通し、吐出口６１ａから流出するように流路６２が形成されている。

ノズル部６１は、図３に示すように、予備成形体１０の１枚の板材に孔明けされた液圧注入部１４に嵌合する位置に形成され、型締め時に下型２１の表面から成形空間側に頂部のドーム状部分が突出される。つまり、ノズル部６１は、型締め時に、予備成形体１０の液圧注入部１４に入り込み、流路６２からの成形媒体を予備成形体１０内に注入可能となる。なお、流路６２は、下型２１からノズル部６１内を挿通するように形成されている。

一方、上型２０は、ドーム状に突出されたノズル部６１の先端部分に対応する形状と位置に凹部２４が形成され、この凹部２４と連通するように凹溝２５が形成されている。この凹溝２５は、予備成形体１０内に成形媒体を供給したとき、成形媒体が流通する液圧路２６を生じさせるためのものである。

図５は下型の要部平面図、図６は図５の６−６線に沿う断面図、図７は本実施形態のシール状態を示す説明図である。

特に、本実施形態では、図４に示すように、上型２０と下型２１が予備成形体１０を挟持する部分に、成形媒体注入時の液漏れを防止する液漏れ防止手段７０が施されている。

この液漏れ防止手段７０は、図５，６に示すように、下型２１に形成された突出部７１により形成されている。この突出部７１では、型締め時に下型２１により加圧された予備成形体１０の下方の板材１２が、図７に一点鎖線で示すように、弾性変形し、この板材１２自体のスプリングバックにより板材１２と突出部７１が接点Ａで接触する。そして、液圧が注入されると、図７に実線で示すように、先端部分が液圧により押圧され、突出部７１の上面に押圧されることになる。この結果、液圧成形時の初期段階では、接点Ａでの板材１２と突出部７１の接触によりシール性を高めることができ、また、液圧が次第に高くなると、ノズル部６１近傍の板材１２が液圧に加圧され突出部７１に密着し、ノズル部６１近傍が密着閉鎖され、シール性を高めることができる。このシール性は、板材１２と突出部７１の密着性によるため、液圧が高圧になればなるほど高まることになる。

したがって、この突出部７１は、ノズル部６１を取り囲む位置、つまり、図５に示すように、下型２１に形成されたノズル部６１の基部周辺に形成することが好ましい。成形媒体は、ノズル部６１から吐出され、予備成形体１０内に入り、一対の板材１１，１２を膨出させるが、この一対の板材１１，１２が膨出するにつれて、吐出された成形媒体が予備成形体１０内（図７の空間部６４）を経てノズル部６１先端の吐出口６１ａの反対側等にも移動し、ここで漏れが生じる虞がある。しかし、突出部７１をノズル部６１の基部周辺に形成すれば、成形媒体の漏れを確実に防止できる。

しかも、本実施形態の突出部７１は、図６，７に示すように、前記板材１２と突出部７１の接触が、確実に行なわれるように所定の曲率半径Ｒを有する円弧面としているので、板材１２がスプリングバックにより突出部７１に密着、厳密には線接触することになり、より一層漏れ部分が生じにくくなる。

この円弧面の曲率半径Ｒとしては、板材１２と突出部７１が密着するものであるならば、どのような大きさであってもよいが、具体的には、材料強度が４４０ＭＰａで、板厚が１．８ｍｍの鋼板を使用する場合には、１００〜２００ｍｍ程度が好ましいことが判明している。

さらに、本実施形態は、前記シール性を高めるために、図４〜６に示すように、前記突出部７１の周辺を取り囲むように、略環状をした凹凸部７２が形成されている。この凹凸部７２も前記液漏れ防止手段７０の１つである。

このような凹凸部７２を形成すると、図４に示すように、型締め時に凹凸部７２により板材１１，１２にビード部１１ａ，１２ａが形成され、板材１１，１２相互が噛み合うことになり、密着箇所が多くなり、これにより一層液漏れ防止できる。

しかも、この凹凸部７２は、型締め時に予備成形体１０を位置固定的に保持する機能も発揮するので、予備成形体１０の支持が確実になり、成形も確実に行なわれることになり、成形品質の向上並びに均質化にも寄与することになる。

したがって、この凹凸部７２は、ノズル部６１又は凹部２４を中心に環状に切れ目なく形成することが好ましいが、成形媒体が流通する前記液圧路２６の部分を除くことは当然である。

前記圧力発生装置３０，４０は、図３に示すように、低圧の成形媒体を供給する増圧シリンダと、高圧の成形媒体を供給する増圧シリンダとにより構成されている。圧力発生装置３０が低圧供給用の増圧シリンダであり、圧力発生装置４０が高圧供給用の増圧シリンダである。

圧力発生装置３０は、ピストン３０ａの２次側ピストン面積３２が１次側ピストン面積３１に比べ充分大きく設定され、これにより比較的低圧の成形媒体を多量に供給することに適した圧力特性を有することになる。なお、この圧力発生装置３０の作動は、電磁バルブ等の制御手段３３によって制御される。

一方、圧力発生装置４０は、ピストン４０ａの２次側ピストン面積４２が１次側ピストン面積４１に比べ充分小さく設定され、これにより単位時間当たりに供給できる流量は少ないが、高圧の成形媒体を供給することに適した圧力特性を有することになる。この圧力発生装置４０の作動も電磁バルブ等の制御手段４３によって制御される。

なお、圧力発生装置３０，４０は、増圧シリンダのみに限定されるものではなく、他の流体圧供給手段であってもよい。

前記液圧回路５０は、一端部が注入手段６０の流路６２と接続され、ここから順に、逆止弁５１、低圧用の圧力発生装置３０、逆止弁５１、ポンプ（送水ポンプ）５２、及び成形媒体タンク５３が接続されているが、この液圧回路５０の成形媒体の圧力情報は、圧力検出手段５４により検出され、制御装置Ｃに入力される。

また、液圧回路５０には、分岐部５５及び切換バルブ５７を介して排出回路５６が接続されている。この排出回路５６は、切換バルブ５７を切り替えることにより高圧の成形媒体を成形媒体タンク５８に抜き出す（除圧する）ようになっている。圧力検出手段５４によって検出された圧力が設定圧力に達すると、切換バルブ５７は、流路６２と排出回路５６を連通し、高圧の成形媒体を成形媒体タンク５８抜き出す（除圧する）。

前記制御装置Ｃは、制御手段３３，４３、切換バルブ５７及び圧力検出手段５４に接続され、これらを制御することにより圧力発生装置３０，４０の各増圧シリンダの作動及び成形媒体の供給と排出を制御している。つまり、この制御装置Ｃは、予備成形体１０の成形進行状況に応じて、成形媒体を供給する圧力発生装置３０，４０を切換える切換手段として機能する。

したがって、予備成形体１０の成形進行状況に応じて必要とされる成形媒体の圧力及び流量を確保するために適した圧力特性の圧力発生装置３０又は４０を適宜使用できる。例えば、膨出変形が急激に進行する成形初期は、低圧で多量の成形媒体を供給できる圧力発生装置３０を作動させ、膨出変形があまり進行しないけれども、成形には高圧な成形媒体が必要な成形中期以後は、単位時間当たりの供給量が少ないが、高圧成形媒体を供給できる圧力発生装置４０を作動させることができる。

この結果、単一の圧力特性を有する圧力発生装置を使用する場合に比べ、成形初期から中期までの成形時間を短くでき、タクトタイムの短縮、生産性の向上が達成でき、良好な形状寸法精度も得られ、成形品の品質も向上する。

前記制御装置Ｃは、成形媒体の圧力情報を圧力検出手段５４から取得するが、これにより予備成形体１０の成形進行状況を正確にモニタリングでき、最適な圧力発生装置を選択することが可能となる。

次に、液圧成形方法を説明する。

図８（Ａ）は液圧成形開始時、（Ｂ）は液圧成形初期、（Ｃ）は液圧成形中期、（Ｄ）は液圧成形終了時の各予備成形体の状態を示す断面図、図９は予備成形体の液圧成形の進行に伴う成形媒体の圧力と流量の経時変化を示すグラフである。

まず、図１に示される予備成形体１０が、上型２０と下型２１とにより挟まれ、型締めされる（図８Ａ参照）。この型締め時に、ノズル部６１が予備成形体１０の液圧注入部１４に入り込み、吐出口６１ａが予備成形体１０内に臨み、成形媒体注入可能状態となる。

この注入可能状態となると、（送水）ポンプ５２を作動し、成形媒体（水）を液圧回路５０及び流路６２を介して予備成形体１０の内部に供給する。そして、制御装置Ｃにより切換バルブ５７を作動し、予備成形体１０内と成形媒体タンク５８とを連通する。この結果、予備成形体１０内部に存在する空気を成形媒体と共に排出回路５６を介して成形媒体タンク５８に排出することができる。

空気の排出が完了すると、切換バルブ５７を閉鎖し、制御装置Ｃにより低圧用の圧力発生装置３０を作動し、低圧の成形媒体を予備成形体１０内に供給する。予備成形体１０の液圧成形の開始である（図８Ａ及び図９参照）。

この成形開始から予備成形体１０が膨出変形するが、成形開始から成形初期を経て、予備成形体１０の膨出部の頂点１３が金型２０，２１のキャビティ２２，２３に接する中期までは、膨出変形が急激に進行する。図９に示すように、液圧成形開始から中期（液圧Ｐ１）までは、液圧Ｐは小さいが、成形媒体の流量Ｑは急激に増大する。

低圧用の圧力発生装置３０は、これに対応して低圧の成形媒体を短時間で供給する構造となっているので、タクトタイムは短く、高い生産性を発揮することになる。また、この時点では、液圧回路５０及び予備成形体１０の内部に空気は存在していないため、成形媒体の充填がより円滑で、成形品の品質も向上する。

具体例を挙げれば、自動車構造部材では、予備成形体１０として、材料強度が４４０ＭＰａで、板厚が１．８ｍｍの鋼板を用いる。この場合、予備成形体１０の膨出部の頂点１３がキャビティ２２，２３に最初に接する状態の液圧Ｐ１は、１０ＭＰａ程度である。また、予備成形体１０がキャビティ２２，２３に接触する面積が増大するに伴い液圧が急激に上昇することになるが、この液圧Ｐ２が２５ＭＰａ程度である。そして、所望の角部曲率半径が得られる最終圧力Ｐ３は、１２０ＭＰａである。

このように成形過程では、中期（図８Ｃ及び図９参照）を過ぎると、予備成形体１０におけるキャビティ２２，２３に接触する面積が次第に増大することになり、必要とされる液圧Ｐは、Ｐ１からＰ２に上昇し、予備成形体１０自体の変形量は小さいので、成形媒体の流量はあまり必要でなくなる。

したがって、低圧の成形媒体が注入され、圧力検出手段５４が所定値（液圧Ｐ２）を検出すると、制御装置Ｃにより圧力発生装置３０の作動を停止し、圧力発生装置４０を作動させる。この圧力発生装置４０は、高圧の成形媒体を予備成形体１０の内部に注入し、最終液圧（液圧Ｐ３）を付加する。この場合、圧力発生装置３０から圧力発生装置４０に切り替えても、逆止弁５１の存在によって、圧力発生装置３０側への回路は遮断される。この高圧の圧力発生装置４０は、単位時間当たりの供給量は少ないものの、高圧の成形媒体を予備成形体１０に注入し、強力に予備成形体１０を成形する。

なお、液圧成形過程で、板材１１が金型２０，２１の肩部Ｓ近傍に押し付けられ、板材１１と金型２０，２１との間の摩擦力によって材料流入を抑制されたり、あるいは膨出変形が進行し、板材１１と金型２０，２１の壁面との接触面積が増加してくると、摩擦力によって材料流入が阻害されたり、局部的な板厚減少が発生したり、最終成形時に割れが生じる虞があるが、このような事態が生じると、材料流入をより多く必要とする成形中期の過程で、低圧用の圧力発生装置（増圧シリンダ）３０と高圧用の圧力発生装置（増圧シリンダ）７０を同時に併用し、成形媒体に液圧変動、つまり脈動を発生させて、板材１１と金型壁面との接触を一時的あるいは瞬間的に緩和させ、材料流入を促進するようにしてもよい。

このようにすれば、予備成形体１０の成形限界を向上させ、成形品の再現性や寸法安定性などの品質向上を図ることもできる。

その後、予備成形体１０が、成形品１の外形形状に対応する金型２０，２１のキャビティ２２，２３に合致する形状まで膨出成形されると、液圧成形が完了する。

最後に、制御装置Ｃにより切換バルブ５７を作動し、高圧の成形媒体を排出回路５６より成形媒体タンク５８に抜き出し、除圧した後、型開きし、得られた成形品１を金型２０，２１から取り出し、液圧注入部１４等を切除する。

このような成形作用において、成形媒体を予備成形体１０内に注入する場合の液漏れを、本実施形態の液漏れ防止手段７０は、防止している。

本実施形態では、まず、型締め時に予備成形体１０が金型２０，２１により加圧されると、金型２１に形成されている突出部７１が、図７に一点鎖線で示すように、下方の板材１２を弾性変形させ、この板材１２自体のスプリングバックにより板材１２と突出部７１が接点Ａで接触することになる。そして、液圧を注入すると、図７に実線で示すように、先端部分が液圧により押圧され、突出部７１の上面に押圧される。

この結果、液圧成形時の初期段階では、接点Ａでの板材１２と突出部７１の接触によりシール性を高めることができ、また、液圧が次第に高くなると、ノズル部６１近傍の板材１２が液圧により加圧され突出部７１に密着することになり、ノズル部６１近傍のシール性が高まることになる。

一対の板材１１，１２が膨出するにつれて、吐出された成形媒体が予備成形体１０内を経て吐出口６１ａの反対側等にも移動することもあるが、突出部７１がノズル部６１の基部周辺に形成されているので、成形媒体の漏れは防止される。

本実施形態の突出部７１は、ノズル部６１の基部周辺において所定の曲率半径Ｒを有する円弧面としているので、板材１２と突出部７１とは確実に線状に接触することになり、より一層漏れ部分が生じにくくなる。

また、本実施形態は、型締め時に略環状をした凹凸部７２により板材１１，１２にビード部１１ａ，１２ａを形成し、突出部７１の周辺を取り囲むように板材１１，１２相互を噛み合わせた状態にするので、板材１１，１２相互の密着箇所が多くなり、シール性が高められ一層液漏れ防止できる。

凹凸部７２は、予備成形体１０を位置固定的に保持するので、成形が確実にでき、成形品質の向上並びに均質化にも寄与することになる。
＜第２の実施形態＞
上述した第１の実施形態は、液漏れ防止手段７０の１つとして、ノズル部６１の基部周辺に円弧の突出部７１を形成しているが、本実施形態では、逆にノズル部６１の基部周辺に凹部を形成し、板材１２を凹部内面に密着させ、液漏れを防止するものである。

図１０は本発明の第２の実施形態に係るノズル部近傍の断面図、図１１は同ノズル部近傍の平面図であり、図１〜９に示す部材と共通する部材には、同一符号を付し説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態に係る金型、つまり下型２１は、前記液漏れ防止手段７０として、ビード成形用の凹凸部７２と、ノズル部６１近傍に形成された凹部８０とを有している。この凹凸部７２に関しては、前述のものと同様、板材にビードを形成し、液漏れを防止するものであるが、凹部８０は、板材１２との共働により液漏れ防止の機能や、液圧を円滑に流入させる機能も発揮する。

重ね合わせた２枚の板材１１，１２の液圧注入部１４にノズル部６１を入れ、流路６２からの成形媒体をノズル部６１の吐出口６１ａから予備成形体１０内に注入するには、液圧の入口部分は大きいことが好ましい。ノズル部６１近傍に凹部８０を形成すると、成形媒体により板材１１より分離された板材１２が凹部８０内に向って変位することになり、液圧の入口部分を大型化することができる。この結果、凹部８０は、まず、液圧の円滑な流入を可能にする意義を有することになる。

また、凹部８０は、当該凹部８０内に板材１２が入り込み、凹部８０の内周面８０ｂと当接すると、シール性も発揮する部分となる。たとえば、液圧成形時の初期段階では、接点Ａで板材１２と内周面８０ｂが接触することになるが、この接触によりシール性を高めることができる。また、液圧が次第に高くなると、板材１２が凹部８０内に入り込み、内周面８０ｂと接触し、大きな受圧面積で液圧を受けることになり、これによってもシール性が高まる。このシール性は、板材１２と内周面８０ｂとの密着性によるため、液圧が高圧になればなるほど高まることになる。

この成形媒体は、ノズル部６１から吐出され、予備成形体１０内に入り、一対の板材１１，１２を膨出するが、この一対の板材１１，１２が膨出するにつれて、吐出された成形媒体が予備成形体１０内（図１０の空間部６４）を経てノズル部６１先端の吐出口６１ａの反対側等にも移動し、ここで漏れが生じる虞があるが、凹部８０をノズル部６１の基部周辺に形成すれば、前述した接点Ａでの接触や、板材１２と内周面８０ｂとの接触により、このような迂回する成形媒体の漏れも確実に防止できる。

また、板材１２の入口部分１２ａの形状、つまり、ノズル部６１から吐出された液圧が予備成形体１０内に注入される部分での板材１２の形状によっては、前記第１の実施形態と同様に、板材１２のスプリングバックを利用してシール性を高めることもできる。

板材１２の入口部分１２ａを、凹部８０内に入り込む程度に曲げるのみでなく、図１０に破線で示す程度まで大きく円弧状に湾曲させると、予備成形体１０を金型２０，２１内に設置した後、型締めすると、この型締めにより板材１２の入口部分１２ａが下型２１により押し上げられて変形し、凹部８０の内周面を押圧することになる。この押圧に対する反力、つまり、板材１２のスプリングバックによって板材１２が凹部８０の内周面に密着することになる。

この板材１２の入口部分１２ａと凹部８０の内周面８０ｂとの密着によってもシール性を高めることができるが、ここに、液圧が注入されると、この液圧も板材１２の入口部分１２ａに作用し、スプリングバックと液圧の両者により板材１２が内周面８０ｂに密着し、大きな受圧面積を有することになり、より確実に液漏れの発生を防止できる。

ただし、板材１２の入口部分１２ａの形状は、必ずしもスプリングバックを生じるほど湾曲する必要はなく、凹部８０の底部に接しない程度に曲げたものであってもよい。

凹部８０の形状は、前記板材１２の入口部分１２ａの形状に応じて浅くしたり、深くすればよいが、いずれにしても凹部８０の内周面は、板材１２が密着し易いように円弧状とすることが好ましい。たとえば、図１０に示すように、凹部８０の外周縁部８０ａは、曲率半径Ｒ１の円弧面とし、凹部８０の内周面８０ｂは、曲率半径Ｒ２の円弧面とすることが好ましい。実験によれば、この曲率半径Ｒ１としては３ｍｍ程度、曲率半径Ｒ２としては１０ｍｍ程度が好ましいことが判明している。

次に、作用を説明する。

たとえば、板材１２の入口部分の形状が平坦な形状の予備成形体１０を、型内に設置した後、型締めすると、板材１１，１２の液圧注入部１４にノズル部６１が位置する。そして、流路６２からの成形媒体をノズル部６１の吐出口６１ａから予備成形体１０内に注入すれば、板材１２の入口部分が、凹部８０内に向って変形し、大きな開口が得られ、円滑に成形媒体を予備成形体１０内に注入できる。

注入された成形媒体は、液圧が板材１２の入口部分１２ａに作用し、図１０に実線で示す状態から一点鎖線で示す状態に変形し、凹部８０の内周面８０ｂに密着することになる。これにより板材１２は大きな受圧面積で内周面８０ｂに密着し、液圧付与時の入口部分１２ａと内周面８０ｂとの密着力が大きくなり、広い範囲でシール性が発揮され、液漏れの発生を確実に防止できる。

また、板材１２の入口部分１２ａを大きく湾曲した予備成形体１０を型に設置して、型締めすると、この型締め時に下型２１により板材１２の入口部分１２ａが変形され、凹部８０の内周面８０ｂを押圧する。この押圧に対する入口部分１２ａのスプリングバックによって入口部分１２ａが凹部８０の内周面に密着する。

この密着によってもシール性は高められるが、ここに成形媒体を注入すると、液圧も入口部分１２ａに作用し、大きな受圧面積で液圧を受ける。この結果、スプリングバックと液圧の両方で入口部分１２ａを内周面８０ｂに密着させることになり、大きな受圧面積であることから密着性も高まり、より確実に液漏れの発生を防止できる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、前記第１の実施形態では、円弧状に膨出した突出部７１に板材１２が当接するため、板材１２が湾曲されていないストレートなものであっても、スプリングバックが得られるが、この第１の実施形態であっても、さらに大きなスプリングバック力が得られるように大きく湾曲してもよい。

また、上述した実施形態の予備成形体１０は、平坦な棒状で、１つの液圧注入部を有するものであるが、このようなもののみに限定されるものではなく、対向する端部に液圧注入部１４を形成したもの、多数の液圧注入部を有するものでもよく、また、全体形状が矩形あるいは環状のもの等、種々のものを使用することができることはいうまでもない。

本発明は、金型内に保持した状態で、重ね合わせた２枚の板材内に液圧を注入し、板材を所定形状に成形するので、自動車構造部材の成形に適したものである。

本発明の第１の実施形態による成形品を示す斜視図である。 同成形品の予備成形体を示す斜視図である。 同実施の形態で使用される液圧成形装置を示す構成図である。 図３の要部拡大断面図である。 下型の要部平面図である。 図５の６−６線に沿う断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るシール状態を示す説明図である。 （Ａ）は液圧成形開始時、（Ｂ）は液圧成形初期、（Ｃ）は液圧成形中期、（Ｄ）は液圧成形終了時の各予備成形体の状態を示す断面図である。 予備成形体の液圧成形の進行に伴う成形媒体の圧力と流量の経時変化を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るノズル部近傍の断面図である。 同ノズル部近傍の平面図である。

符号の説明

１１，１２…板材、
１４…液圧注入部、
２０，２１…金型、
２２，２３…キャビティ、
２６…液圧路、
６０…注入手段、
６１…ノズル部、
６２…流路、
７１…突出部、
７２…凹凸部、
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２…曲率半径、
８０…凹部、
８０ｂ…凹部の内周面。

Claims (13)

1. 少なくとも２枚の板材を重ね合せて挟み込み型締めする金型と、液圧注入部から板材間に成形媒体を注入する注入手段とを有し、前記成形媒体により前記板材を金型のキャビティに合致する形状に成形する液圧成形装置において、
   前記金型の前記液圧注入部近傍に、型締め時に少なくとも１枚の板材と金型とが相互に密着するよう、前記板材を成形空間側に押圧する突出部を形成したことを特徴とする、重ね合わせ板材の液圧成形装置。
2. 前記注入手段は、１枚の板材に孔明けされた前記液圧注入部に嵌合する位置に形成され、型締め時に前記１枚の板材に対応する金型の表面から成形空間側に突出し、外部から供給された成形媒体を吐出するノズル部により構成したことを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ板材の液圧成形装置。
3. 前記突出部は、前記ノズル部を設けた金型の当該ノズル部の基部の周囲に形成したことを特徴とする請求項２に記載の重ね合わせ板材の液圧成形装置。
4. 前記突出部は、前記型締め時に弾性変形した板材のスプリングバックにより当該板材が前記ノズル部の周囲で密着するように所定の曲率半径を持った円弧面としたことを特徴とする請求項１又３に記載の重ね合わせ板材の液圧成形装置。
5. 前記金型は、前記突出部の周囲にビード成形用の凹凸部を有する請求項１〜４のいずれかに記載の重ね合わせ板材の液圧成形装置。
6. 少なくとも２枚の板材を重ね合せて金型間に挟み込むと共に型締めし、前記板材の液圧注入部から前記板材間に成形媒体を注入手段により注入し、前記板材を金型のキャビティに合致する形状に成形する液圧成形方法において、
   前記金型の前記液圧注入部近傍に前記板材を成形空間側に押圧する突出部を形成し、前記型締め時に少なくとも１枚の板材と金型とを相互に密着させたことを特徴とする、重ね合わせ板材の液圧成形方法。
7. 少なくとも２枚の板材を重ね合せて挟み込み型締めする金型と、液圧注入部から板材間に成形媒体を注入する注入手段とを有し、前記成形媒体により前記板材を金型のキャビティに合致する形状に成形する液圧成形装置において、
   前記金型の前記液圧注入部近傍に凹部を形成し、前記成形媒体により他の板材より分離された少なくとも１枚の板材が前記凹部内に向って変位し当該凹部の内面と密着するようにしたことを特徴とする、重ね合わせ板材の液圧成形装置。
8. 前記注入手段は、１枚の板材に孔明けされた前記液圧注入部に嵌合する位置に形成され、型締め時に前記１枚の板材に対応する金型の表面から成形空間側に突出し、外部から供給された成形媒体を吐出するノズル部により構成したことを特徴とする請求項７に記載の重ね合わせ板材の液圧成形装置。
9. 前記凹部は、前記ノズル部が設けられた金型の当該ノズル部の基部の周囲に形成したことを特徴とする請求項７に記載の重ね合わせ板材の液圧成形装置。
10. 前記板材は、前記型締め時に、板材が前記ノズル部の周囲で密着するように所定の形状が予め付与されていることを特徴とする請求項１，２，４，７，８のいずれかに記載の重ね合わせ板材の液圧成形装置。
11. 前記板材は、前記型締め時に生じるスプリングバックにより前記凹部の内周面に密着するように予め所定の形状が付与されていることを特徴とする請求項７または８に記載の重ね合わせ板材の液圧成形装置。
12. 前記金型は、前記凹部の外周領域であって成形媒体が流通する液圧路を除く領域にビード成形用の凹凸部を有する請求項７〜９のいずれかに記載の重ね合わせ板材の液圧成形装置。
13. 少なくとも２枚の板材を重ね合せて金型間に挟み込むと共に型締めし、前記板材の液圧注入部から前記板材間に成形媒体を注入手段により注入し、前記板材を金型のキャビティに合致する形状に成形する液圧成形方法において、
    前記成形媒体により他の板材より分離された少なくとも１枚の板材が、前記金型に形成された凹部内に向って変位し当該凹部の内面と密着させることを特徴とする、重ね合わせ板材の液圧成形方法。

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