JP2016144817A - Member joining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部材の接合方法に関する。 The present invention relates to a method for joining members.
自動車の軽量化や安全性向上のために、ハイテンション鋼と呼ばれる強度が高い薄鋼板が使用されている。これらのハイテンは軽量化や安全性向上に有効ではあるものの、アルミなどの低比重材料と比べると依然として重い。また、ハイテンション鋼には、その高強度ゆえに成形性が低下したり、成形荷重が上昇したり、さらには寸法精度が低下するなどの問題がある。これらの問題を解決するために、近年、鋼板よりも比重が軽いアルミなどを用いた押し出し成形品や鋳造品、プレス成形品を鋼製部品と合わせて活用するマルチマテリアル化が行われている。 In order to reduce the weight and improve safety of automobiles, a high strength steel sheet called high tension steel is used. Although these high tensile strengths are effective in reducing weight and improving safety, they are still heavy compared to low specific gravity materials such as aluminum. Further, high tension steel has problems such as a decrease in formability due to its high strength, an increase in forming load, and a decrease in dimensional accuracy. In order to solve these problems, in recent years, multi-materials have been used in which extruded products, cast products, and press-formed products using aluminum having a lighter specific gravity than steel plates are used together with steel parts.
このマルチマテリアル化で問題となるのは鋼板製部品とアルミなど軽金属部品との接合である。スポット溶接に代表される溶接技術においては鋼板とアルミ板の界面に脆弱な金属間化合物(IMC:intermetallic compound)が生じて問題となるため、電磁成形接合、ボルトとナットに代表されるねじ締結、摩擦撹拌接合(FSW:friction stir welding)、リベット、セルフピアスリベット(SPR:self-piercing rivet)、メカニカルクリンチング、接着などの接合技術が、いずれか1種もしくは2種以上の組み合わせにて実用化されている。 The problem with this multi-materialization is the joining of steel plate parts and light metal parts such as aluminum. In welding technology typified by spot welding, a weak intermetallic compound (IMC) occurs at the interface between the steel plate and aluminum plate, which causes problems, so electromagnetic forming joining, screw fastening represented by bolts and nuts, Friction stir welding (FSW), rivet, self-piercing rivet (SPR), mechanical clinching, bonding, and other joining technologies are put into practical use in any one or a combination of two or more. Has been.
特許文献1には、金属板材を相互に接続する方法において、一方の板材に貫通穴を形成し、他方の板材に貫通穴に嵌合する中空状の突出部を形成し、突出部を貫通穴に挿入し、押圧して潰すことでかしめる方法が開示されている。
In
特許文献2には、突起を有する第1の板状部材と、貫通穴を有する第2の板状部材とを接合する方法において、突起が貫通穴を通過するように両部材を重ね合わせ、支え部材によって支え、押し部材によって突起を押しつぶしてかしめる方法が開示されている。
In
特許文献3には、複数枚の金属板状体をかしめにより接合する方法において、有底筒状のカシメ部(突起)の成形を2工程で行う方法が開示されている。
特許文献1及び特許文献2には、突出部(突起)の成形方法について何ら記載されていない。近年、自動車部品に代表されるように、プレス部品には軽量化が求められ、強度が高く加工性が低い材料が用いられることが多く、張り出し成形における割れが発生しやすくなるため突出部(突起)の形成も容易ではない。
特許文献3に記載の方法では、パンチの底部形状が平坦であり高さが稼げないこと、さらには潰し加工の前に突起の底部中央を逆凹形状に加工するなどして高さを低くしてしまうなど問題が多い。また、当該突起の潰し加工においても同様で、潰し部に生じる曲げ変形に材料の加工性が追従できない場合もあり、何らかの工夫が必要である。
In the method described in
本発明は、接合強度を向上でき、強度が高く、難加工性の部材に対しても使用できる部材の接合方法を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a method for joining members that can improve joining strength, has high strength, and can be used for difficult-to-work members.
本発明は、第1部材と、貫通穴が設けられた第2部材とを準備し、第1金型セットを用い、前記第1部材を弾性的に押さえつつ部分的に膨出させて、前記貫通穴に挿通可能な最終形状における第2の径よりも大きい第1の径を有する突起を前記第1部材に形成し、第2金型セットを用い、前記突起を前記第1の径から前記第2の径に縮径するように成形し、第3金型セットを用い、前記突起が前記貫通穴に挿通されるように前記第1部材と前記第2部材を重ねた状態で前記突起を潰して前記第1部材と前記第2部材をかしめる部材の接合方法を提供する。 The present invention provides a first member and a second member provided with a through hole, and uses a first mold set to partially bulge while elastically holding the first member, A protrusion having a first diameter larger than the second diameter in the final shape that can be inserted into the through hole is formed on the first member, and a second mold set is used to move the protrusion from the first diameter to the first diameter. The projection is formed in such a manner that the first member and the second member are overlapped so that the projection is inserted into the through hole. A method for joining members that are crushed to caulk the first member and the second member is provided.
2段階の工程で最終形状の突起を形成するので、第1部材に対する負荷が軽減でき、第1部材に割れなどの損傷を生じさせることなく突起を形成できる。2段階の工程で形成された突起は、第1部材が高強度で難加工性であっても十分な高さを有するので、突起を潰した際にかしめのための十分なインターロック部を発現させることができる。その結果、第1部材と第2部材の接合強度を向上できる。 Since the final-shaped protrusion is formed in two steps, the load on the first member can be reduced, and the protrusion can be formed without causing damage such as cracking to the first member. The protrusion formed in the two-stage process has a sufficient height even when the first member is high in strength and difficult to process, so that a sufficient interlock portion for caulking is expressed when the protrusion is crushed Can be made. As a result, the bonding strength between the first member and the second member can be improved.
前記第1部材と前記第2部材は、互いに強度の異なる材料からなっていてもよい。 The first member and the second member may be made of materials having different strengths.
材料によらずにかしめ接合できるため、強度の異なる2部材をかしめ接合でき、マルチマテリアル化に対応できる。 Since it can be caulked and joined regardless of the material, two members having different strengths can be caulked and joined, and it can be made multi-material.
例えば、前記第1部材は鋼製であり、前記第2部材はアルミニウム合金製であってもよい。 For example, the first member may be made of steel, and the second member may be made of an aluminum alloy.
特に、高強度の鋼材と、低比重材料であるアルミニウム合金材を接合して活用でき、強度と軽量性を実現した汎用性の高いマルチマテリアル化に対応できる。 In particular, high-strength steel materials and aluminum alloy materials, which are low specific gravity materials, can be joined and used, and can be used for highly versatile multi-materials that achieve strength and light weight.
前記第1金型セットは、初期成形ダイと、パンチと、第1ストリッパとを備えてもよい。また、前記パンチは、中央部に球頭形状の第1曲面、及び、外周部に前記第1曲面とは異なる曲率の第2曲面を有する段付きパンチであってもよい。 The first mold set may include an initial forming die, a punch, and a first stripper. Further, the punch may be a stepped punch having a first curved surface having a spherical head shape at a central portion and a second curved surface having a curvature different from that of the first curved surface at an outer peripheral portion.
パンチを段付きパンチとすることで第1部材の破断を回避できる。段付きパンチで突起を形成する場合、まず、球頭形状の第1曲面の頂点で第1部材を押圧する。次に、段付きパンチの外周部の第2曲面で第1部材を押圧する。従って、通常の球頭形状のパンチと比べて第1部材に付加される押圧力が分散し、応力集中を防止できる。 Breaking the first member can be avoided by using a stepped punch as the punch. When forming a protrusion with a stepped punch, first, the first member is pressed at the apex of the first curved surface having a spherical head shape. Next, a 1st member is pressed with the 2nd curved surface of the outer peripheral part of a stepped punch. Accordingly, the pressing force applied to the first member is dispersed as compared with a normal ball-head shaped punch, and stress concentration can be prevented.
前記初期成形ダイの肩部は、面取りされていてもよい。 The shoulder portion of the initial forming die may be chamfered.
初期成形ダイの肩部が面取りされていると、面取りがない場合と比べ、突起の裾野部が持ち上がるため、突起の高さをさらに高くすることができ、接合強度を向上できる。 When the shoulder portion of the initial forming die is chamfered, the skirt portion of the protrusion is raised as compared with the case where there is no chamfering, so that the height of the protrusion can be further increased and the bonding strength can be improved.
前記第2金型セットは、最終成形ダイと、成形受座とを備えてもよい。また、前記成形受座は、前記突起の内側に挿入可能な前記突起の高さよりも低い成形凸部を有してもよい。 The second mold set may include a final molding die and a molding seat. Moreover, the said shaping | molding seat may have a shaping | molding convex part lower than the height of the said protrusion which can be inserted inside the said protrusion.
成形凸部により、最終形状の突起の径を制御できる。成形凸部がない場合、最終成形ダイにより突起が内側へ変形され縮径され過ぎる場合や突起の高さが低くなってしまうおそれがある。しかし、成形凸部を設けることで第1部材を最終成形ダイと成形凸部により挟み込むように成形できるため、これらを防止し、安定した突起の成形加工を実現できる。 The diameter of the final-shaped protrusion can be controlled by the forming convex portion. When there is no molding convex part, there is a possibility that the projection is deformed inward by the final molding die and the diameter is excessively reduced, or the height of the projection is lowered. However, since the first member can be formed so as to be sandwiched between the final forming die and the forming convex portion by providing the forming convex portion, it is possible to prevent these and realize a stable projection forming process.
前記成形受座の前記成形凸部の付根には、面取りされて傾斜したつば部が設けられていてもよい。 A chamfered and inclined collar portion may be provided at the base of the molding convex portion of the molding seat.
傾斜したつば部が設けられていることで材料が突起の頂部へ向かって押し出され、突起の高さをさらに高くでき、接合強度を向上できる。 By providing the inclined collar portion, the material is pushed out toward the top of the protrusion, the height of the protrusion can be further increased, and the bonding strength can be improved.
前記第2金型セットは第2ストリッパをさらに備え、前記第2ストリッパが最終形状よりも外径が大きく形成された前記突起の裾野部を面直に加圧拘束した状態で前記突起を最終形状に成形してもよい。 The second mold set further includes a second stripper, and the second stripper has the final shape in a state in which the skirt portion of the projection formed with an outer diameter larger than the final shape is pressure-restrained in a plane. You may shape | mold.
突起の裾野部を加圧拘束しているため、突起を最終形状に成形する際に突起の壁部の材料が裾野部分へ流動して突起の高さが低くなることを防止できる。 Since the skirt portion of the protrusion is pressure-constrained, the material of the wall portion of the protrusion can be prevented from flowing to the skirt portion and lowering the height of the protrusion when the protrusion is formed into a final shape.
前記第3金型セットは、押子と、カシメ受座とを備えてもよい。また、前記押子は、前記カシメ受座へ向かって先細り形状を有し、前記突起の中心部に対応する位置に端部を有してもよい。 The third mold set may include a presser and a caulking seat. Further, the pusher may have a tapered shape toward the caulking seat, and may have an end at a position corresponding to the center of the protrusion.
押子が先細り形状であると、押子が突起の中心部を押圧するため、突起を潰しながら外形を拡大でき、インターロック部を拡大でき、接合強度を向上できる。 When the presser has a tapered shape, the presser presses the central part of the projection, so that the outer shape can be enlarged while the projection is crushed, the interlock portion can be enlarged, and the bonding strength can be improved.
前記押子の前記端部を前記突起の前記中心部に食い込ませて厚みを減少させてもよい。 The end portion of the pusher may be bitten into the central portion of the protrusion to reduce the thickness.
突起の中心部を減肉させることにより第1部材の材料が側方へ(インターロック部へ)流出するため、インターロック部を拡大でき、接合強度を向上できる。 By reducing the thickness of the central part of the protrusion, the material of the first member flows out to the side (to the interlock part), so that the interlock part can be enlarged and the bonding strength can be improved.
前記カシメ受座は、前記突起の内側に挿入されるカシメ凸部を有してもよい。 The caulking seat may have caulking convex portions that are inserted inside the protrusions.
カシメ受座がカシメ凸部を有することで、突起をカシメ凸部に押しつけて潰すことができるため、安定した状態でより確実にかしめ接合できる。 Since the caulking seat has the caulking convex portion, the protrusion can be pressed against the caulking convex portion and crushed, so that the caulking can be more reliably performed in a stable state.
前記カシメ受座の前記カシメ凸部の高さは、前記第1部材の厚さと前記第2部材の厚さの合計以上、及び、前記第1部材の厚さの2倍と前記第2部材の厚さの合計以下であってもよい。 The height of the caulking convex portion of the caulking seat is equal to or greater than the sum of the thickness of the first member and the thickness of the second member, and twice the thickness of the first member. It may be less than the total thickness.
カシメ凸部の高さが第1部材の厚さと第2部材の厚さの合計以上であることでカシメ凸部が第2部材よりも高く位置し、突起をカシメ凸部に押しつけて潰すことができる。また、第1部材の厚さの2倍と第2部材の厚さの合計以下であることで過度な押しつぶしを防止できる。これらにより、安定したかしめ加工が実現でき、安定した接合強度が得られる。 The caulking convex portion is positioned higher than the second member because the height of the caulking convex portion is equal to or greater than the total thickness of the first member and the second member, and the protrusion is pressed against the caulking convex portion to be crushed. it can. Moreover, excessive crushing can be prevented by being less than the sum of the thickness of the 2nd member and the 2nd thickness of the 1st member. As a result, stable caulking can be realized, and a stable bonding strength can be obtained.
前記押子の外径は、前記第2金型セットにより成形された前記突起の外径以下であってもよい。 The outer diameter of the pusher may be equal to or smaller than the outer diameter of the protrusion formed by the second mold set.
押子の外径が突起の外径以下であることで第1部材の密着曲げを防止できる。押子の外径が突起の半径を上回っていると、密着曲げと呼ばれる折り曲げた部材が曲部において完全に密着して隙間が存在しない曲げが起こることがある。この場合、割れが発生することが多く、この方法を使用することでこれを防止できる。 When the outer diameter of the pusher is equal to or smaller than the outer diameter of the protrusion, the tight bending of the first member can be prevented. If the outer diameter of the pusher exceeds the radius of the protrusion, the bent member called close contact bending may be brought into close contact with each other at the bent portion, and bending without a gap may occur. In this case, cracks often occur and can be prevented by using this method.
前記押子は、前記突起を覆うように前記カシメ受座へ向かって突出した外周押圧部を有してもよい。 The pusher may have an outer peripheral pressing portion that protrudes toward the caulking seat so as to cover the protrusion.
外周押圧部を設けることで、突起の潰し加工に先立ち、第1部材と第2部材を押圧し、潰すことができる。従って、相対的に突起の高さを高めることができ、インターロック部を拡大でき、接合強度を向上できる。これは特に突起の高さを高めにくいハイテンション鋼材や超ハイテンション鋼材のかしめ加工において有効である。 By providing the outer periphery pressing portion, the first member and the second member can be pressed and crushed prior to the crushing process of the protrusions. Accordingly, the height of the protrusion can be relatively increased, the interlock portion can be enlarged, and the bonding strength can be improved. This is particularly effective in caulking of high-tension steel and ultra-high-tension steel that are difficult to increase the height of the protrusions.
前記第2部材の前記第1部材との接触面の反対側に座ぐり部を設けてもよい。 A counterbore may be provided on the opposite side of the contact surface of the second member with the first member.
座ぐり部を設けることで、突起の高さを相対的にさらに高くできる。具体的には、座ぐりにより、最大で第2部材の板厚分、突起の高さを高くできる。また、突起を押し潰す際も、最大で第2部材の板厚分多く押しつぶすことができるため、インターロック部を拡大でき、接合強度を向上できる。 By providing the counterbore, the height of the protrusion can be made relatively higher. Specifically, the height of the projection can be increased by the counterbore at the maximum by the thickness of the second member. Moreover, when crushing a protrusion, since it can crush by the board | plate thickness of a 2nd member at maximum, an interlock part can be expanded and joining strength can be improved.
本発明の部材の接合方法によれば、第1部材に設ける突起の高さを高くでき、かしめのための十分なインターロック部を発現させることができるため、接合強度を向上できる。また、この方法は、強度が高く、難加工性の部材に対しても使用できる。 According to the joining method of the member of this invention, since the height of the protrusion provided in the 1st member can be made high and the interlock part sufficient for crimping can be expressed, joining strength can be improved. Moreover, this method has high strength and can be used for difficult-to-work members.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、方向や位置を表す用語(例えば、「上側」、「下側」等)を用いる場合があるが、これらは発明の理解を容易にするためであり、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本発明の一形態の例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, terms (for example, “upper side”, “lower side”, etc.) representing directions and positions may be used, but these are for facilitating understanding of the invention, and depending on the meaning of these terms. The technical scope of the present invention is not limited. Further, the following description is merely an example of one embodiment of the present invention, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
(第1実施形態)
図1は、鋼製部品(第1部材)1とアルミ部品(第2部材)10をかしめた状態の断面を示している。鋼製部品1は、ハイテンション鋼等の鋼製であり、板状の部分に突起2が設けられている。アルミ部品10は、アルミニウム合金製であり、板状の部分に貫通穴11が設けられている。鋼製部品1及びアルミ部品10は、突起2を貫通穴11に挿通した状態で重ねて配置され、突起2を押し潰してインターロック部3を発現させることでかしめられている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a cross section of a state in which a steel part (first member) 1 and an aluminum part (second member) 10 are caulked. The
図2Aから図4Bを参照して、本実施形態のかしめ接合方法における第1から第3工程を説明する。第1工程では突起2を形成し、第2工程では第1工程で形成された突起2を最終形状に成形し、第3工程では突起2を押し潰して鋼製部品1とアルミ部品10をかしめている。
With reference to FIG. 2A to FIG. 4B, the first to third steps in the caulking joining method of the present embodiment will be described. In the first step, the
図2A及び図2Bに示すように、第1工程では、第1金型セット20を使用した絞り成形によって最終形状の径(第2の径)De(図3B参照)よりも大きな径(第1の径)Dsの突起2を形成する。
As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, in the first step, a diameter (first diameter) larger than the diameter (second diameter) De (see FIG. 3B) of the final shape by drawing using the first mold set 20. The diameter 2) of the
図2Aに示すように、第1金型セット20は、パンチ21と、初期成形ダイ22と、第1ストリッパ23とを備える。パンチ21は円柱状であり、図において上側の端部21aは球頭形状である。初期成形ダイ22は、プレス加工の際にパンチ21が部分的に挿入される凹部22aを有する。パンチ21及び初期成形ダイ22は、突起2を最終形状の径De(図3B参照)よりも大きな径Dsに形成するように、端部21a及び凹部22aの寸法が決定されている。第1ストリッパ23は、鋼製部品1を押さえるための板押さえ23aと、板押さえ23aを初期成形ダイ22に向かって(図において上方向へ)弾性的に付勢するためのクッション23bとを備え、パンチ21の周囲に配置されている。鋼製部品1は、第1ストリッパ23と初期成形ダイ22によって移動しないように固定されている。
As shown in FIG. 2A, the first mold set 20 includes a
図2Bに示すように、プレス加工の際には、第1ストリッパ23がパンチ21の周囲で鋼製部品1を押さえた状態で、パンチ21の端部21aが鋼製部品1を凹部22a内へ押圧し、突起2を形成する。形成された突起2は、概略ドーム状であり、パンチ21の形状に基づいて形成される。
As shown in FIG. 2B, in the press working, the
図3A及び図3Bに示すように、第2工程では、第2金型セット30を使用して、第1工程で形成した突起2を最終形状の径Deに成形加工する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the second step, the second mold set 30 is used to mold the
図3Aに示すように、第2金型セット30は、最終成形ダイ31と、成形受座32とを備える。最終成形ダイ31は、凹部31aを有している。最終成形ダイ31の凹部31は、初期成形ダイ22の凹部22aよりも小さい。このため、第1工程で形成された突起2を縮径できる。成形受座32は、最終成形ダイ31に対して平坦な支持面32aを有している。支持面32aによって鋼製部品1は支持されている。
As shown in FIG. 3A, the second mold set 30 includes a final molding die 31 and a
図3Bに示すように、成形加工により、第1工程で形成された突起2は最終成形ダイ31の凹部31aに挿入され、これにより突起2は縮径されて最終形状の径Deに成形される。このとき、突起2は縮径されるのみであり、実質的に高さは変化していない。
As shown in FIG. 3B, the
図4A及び図4Bに示すように、第3工程では、第3金型セット40を使用して、鋼製部品1とアルミ部品10をかしめ加工する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, in the third step, the
図4Aに示すように、第3金型セット40は、押子41と、カシメ受座42とを備える。押子41は底面に平坦な押圧面41aを有し、押圧面41aで突起2をカシメ受座42に向けて押し潰す。カシメ受座42は、上面に押子41に対して平坦な支持面42aを有する。鋼製部品1及びアルミ部品10は、突起2を貫通穴11に挿通させた状態で重ねて配置され、支持面42aにより支持されている。
As shown in FIG. 4A, the third mold set 40 includes a
図4Bに示すように、押子41を下降させて突起2を潰すことで、鋼製部品1とアルミ部品10をかしめ接合する。また、図4A及び図4Bに2点鎖線に示すように、押子41の外周に板押さえ43を配置してもよい。板押さえ43を先行下降させてアルミ部品10を介して突起2の裾野部2aを拘束し、その状態で押子41を下降させて突起2を押し潰すことで安定したかしめ加工が可能である。
As shown in FIG. 4B, the
かしめ加工では、十分なインターロック部3を発現させるために、鋼製部品1に設ける突起2の高さを高くすることが重要であるが、突起2の成形に多大な工数をかけることは生産性や製造コストなどの観点からできない。
In the caulking process, it is important to increase the height of the
本実施形態の方法によれば、2段階の工程で最終形状の突起2を形成するので鋼製部品1に割れなどの損傷を生じさせることなく、少ない工数で突起2を形成できる。さらに2段階の工程で形成された突起は鋼製部品1が高強度で難加工性であっても十分な高さを有するので、これを押し潰した際にかしめのための十分なインターロック部3を発現させることができる。このため、鋼製部品1とアルミ部品10の接合強度を向上できる。
According to the method of the present embodiment, since the final-shaped
また、材料によらずにかしめ接合できるため、強度の異なる2部材をかしめ接合でき、マルチマテリアル化に対応できる。本実施形態では、高強度の鋼材の鋼製部品1と、低比重材料であるアルミニウム合金材のアルミ部品10を接合し、強度と軽量性を実現した汎用性の高いマルチマテリアル化を行っている。しかし、接合する部材の材質は、これらに限らず様々な材質の部材を活用できる。
In addition, since caulking can be performed regardless of the material, two members having different strengths can be caulked and bonded, so that multi-materials can be achieved. In the present embodiment, a
次に、第1工程の代案に関する第2及び第3実施形態を説明する。 Next, 2nd and 3rd embodiment regarding the alternative of a 1st process is described.
(第2実施形態)
図5に示す本実施形態の接合方法は、パンチ21が段付きパンチ24に置換されたことに関する以外の構成は図2Aから図4Bの第1実施形態と同様である。従って、図2Aから図4Bに示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
The bonding method of this embodiment shown in FIG. 5 is the same as that of the first embodiment of FIGS. 2A to 4B except for the fact that the
図5に示すように、本実施形態の第1金型セット20の段付きパンチ24の形状は、中央部に球頭形状の第1曲面24a、及び、外周部に第1曲面24aとは異なる曲率の第2曲面24bを有する。しかし、突起2の高さを高くするためには、図5に示すように、段付きパンチ21とすることが好ましい。
As shown in FIG. 5, the shape of the stepped
このようにパンチ21を段付きパンチ21とすることで鋼製部品1の破断を回避できる。段付きパンチ21で突起2を形成する場合、まず、球頭形状の第1曲面24aの頂部で鋼製部品1を押圧する。次に、段付きパンチ21の外周部の第2曲面24bで鋼製部品1を押圧する。従って、通常の球頭形状のパンチ21と比べて鋼製部品1に付加される押圧力が分散し、応力集中を防止できる。
Thus, the breakage of the
(第3実施形態)
図6に示す本実施形態の接合方法は、初期成形ダイ22に関する部分以外の構成は図2Aから図4Bの第1実施形態と同様である。従って、図2Aから図4Bに示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
The joining method of this embodiment shown in FIG. 6 is the same as that of the first embodiment of FIGS. 2A to 4B except for the portion related to the initial forming
図6に示すように、本実施形態の第1金型セット20の初期成形ダイ22は、肩部22bがC面取りされている。ただし、面取りはC面に限定されず、いずれの角度で面取りされていてもよい。
As shown in FIG. 6, the
肩部22bが面取りされていることで、面取りがない場合と比べ、突起2の裾野部2a(図2B参照)が持ち上がるため、突起2の高さをさらに高くすることができ、接合強度を向上できる。
Since the
次に、第2工程の代案に関する第4から第6実施形態で説明する。 Next, fourth to sixth embodiments relating to alternatives of the second step will be described.
(第4実施形態)
図7A及び図7Bに示す本実施形態の接合方法は、成形受座32に関する部分以外の構成は図2Aから図4Bの第1実施形態と同様である。従って、図2Aから図4Bに示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
7A and 7B is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 2A to 4B except for the portion related to the
図7Aに示すように、本実施形態の第2金型セット30の成形受座32は、成形凸部32bを備える。成形凸部32bは、円柱状であり、最終成形ダイ31に向かって鉛直上方へ延びている。成形凸部32bは、突起2の内部に挿入されている。図7Bに示すように、成形加工の際には、成形凸部32bは、内側から鋼製部品1を支持し、最終成形ダイ31と共に鋼製部品1を挟み込むようにして突起2を成形する。
As shown to FIG. 7A, the shaping |
この方法によれば、成形凸部32bによって突起2の最終形状の径De(図3B参照)を制御できる。成形凸部32bがない場合、最終成形ダイ31により突起2が内側へ変形し、縮径され過ぎるおそれや突起2の高さが低くなってしまうおそれがある。しかし、成形凸部32bを設けることで鋼製部品1を最終成形ダイ31と成形凸部32bにより挟み込むように成形できるため、これらを防止し、安定した突起の成形加工を実現できる。成形凸部32bは、第1金型セット20のパンチ21(図2A及び図2B参照)と比べて2/3以下の径であることが好ましく、これによりさらに安定した成形加工が可能である。
According to this method, the final shape diameter De (see FIG. 3B) of the
(第5実施形態)
図8A及び図8Bに示す本実施形態の接合方法は、第2ストリッパ33に関する部分以外の構成は図7A及び図7Bの第4実施形態と同様である。従って、図7A及び図7Bに示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Fifth embodiment)
The joining method of this embodiment shown in FIGS. 8A and 8B is the same as that of the fourth embodiment of FIGS. 7A and 7B except for the portion related to the
図8Aに示すように、本実施形態の第2金型セット30は、第2ストリッパ33を備える。第2ストリッパ33は、鋼製部品1を押さえるための板押さえ33aと、板押さえ33aを最終成形ダイ31に向かって付勢するためのクッション33bとを備える。クッション33bは、一端を最終成形ダイ31に接続され、他端を板押さえ33aに接続されている。従って、第2ストリッパ33は、図において上下方向に可動し、板押さえ33aは鋼製部品1を成形受座32の支持面32aに対して押圧して固定している。
As shown in FIG. 8A, the second mold set 30 of this embodiment includes a
最終成形ダイ31が下降して突起2の外径Ds(図2B参照)を最終形状の径De(図3B参照)に縮小する際には、突起2の壁部2bの材料が突起2の裾野部2aへ逃げて高さが低くなる場合もある。そこで、図8Aに示すように、最終成形ダイ31の下降の前に、最終成形ダイ31の外周に板押さえ23aを配置し、板押さえ23aにて突起2の裾野部2aを抑えた後に、図8Bに示すように最終成形ダイ31を下降させて最終形状とすることがより好ましい。
When the final molding die 31 is lowered to reduce the outer diameter Ds (see FIG. 2B) of the
このようにすることで、突起2の裾野部2aを加圧拘束しているため、突起2を最終形状に成形する際に突起2の壁部2bの材料が裾野部2aへ流動して突起の高さが低くなることを防止できる。
By doing so, the
(第6実施形態)
図9A及び図9Bに示す本実施形態の接合方法は、成形受座32に関する部分以外の構成は図8A及び図8Bの第4実施形態と同様である。従って、図8及び図8Bに示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Sixth embodiment)
9A and 9B is the same as the fourth embodiment of FIGS. 8A and 8B except for the portion related to the
図9Aに示すように、本実施形態の第2金型セット30の成形受座32は、成形凸部32bの付根に傾斜したつば部32cを設けられている。つば部32cは、成形凸部32の全周にわたって設けられている。
As shown to FIG. 9A, the shaping |
この方法によれば、成形受座32による成形の下死点で突起2を成形すると、傾斜したつば部32cにより材料が突起2の頂部2cへ押し出され、突起2の高さがさらに高められる。
According to this method, when the
次に、第3工程代案に関する第7から第9実施形態で説明する。 Next, the seventh to ninth embodiments relating to the third process alternative will be described.
(第7実施形態)
図10A及び図10Bに示す本実施形態の接合方法は、カシメ受座42に関する部分以外の構成は図2Aから図4Bの第1実施形態と同様である。従って、図2Aから図4Bに示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Seventh embodiment)
10A and 10B is the same as the first embodiment of FIGS. 2A to 4B except for the portion related to the
図10Aに示すように、本実施形態の第3金型セット40のカシメ受座42は、カシメ凸部42bを備える。カシメ凸部42bは、円柱状であり、押子41に向かって鉛直上方へ延びている。カシメ凸部42bは、突起2の内部に挿入されている。図10Bに示すように、かしめ加工の際には、カシメ凸部42bは、内側から鋼製部品1を支持し、かしめ接合する。
As shown in FIG. 10A, the
このようにカシメ凸部42bを設けることで、鋼製部品1の一様な変形を補助し、安定したかしめ接合を実現できる。
Thus, by providing the crimping
また、図10Aに示すように、突起2の押し潰しに使用する押子41の外径D1は、第2金型セット30により成形された突起2の外径D2以下(D1≦D2)であることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 10A, the outer diameter D1 of the
これにより鋼製部品1の密着曲げを防止できる。押子41の外径D1が突起2の外径D2より大きい(D1>D2)場合、突起2の曲部3aを含めて押子41により押圧すると、曲部3aにおいて密着曲げと呼ばれる折り曲げた部材が曲部において完全に密着して隙間が存在しない曲げが起こることがある。この場合、割れが発生することが多いことが知られている。従って、押子41の外径D1を規定することで割れを防止できる。
Thereby, the tight bending of the
また、図10Bに示すように、カシメ受座42のカシメ凸部42bの高さHhが、鋼製部品1の厚さHsとアルミ部品10の厚さHaの合計以上(Hs+Ha≦Hh)で、鋼製部品1の厚さの2倍とアルミ部品10の厚さの合計以下(Hh≦2×Hs+Ha)としたカシメ受座42を使用することが好ましい。
Further, as shown in FIG. 10B, the height Hh of the crimping
これにより、カシメ凸部42bの高さHhが鋼製部品1の厚さHsとアルミ部品10の厚さHaの合計以上(Hs+Ha≦Hh)であることで、カシメ凸部42bの上面42cがアルミ部品10よりも高く位置する。従って、突起2をカシメ凸部42bに押しつけて潰すことができる。また、カシメ凸部42bの高さHhが鋼製部品1の厚さHsの2倍とアルミ部品10の厚さHaの合計以下(Hh≦2×Hs+Ha)であることで、過度な押しつぶしを防止できる。これらにより、安定したかしめ加工が実現でき、安定した接合強度が得られる。
As a result, the height Hh of the crimping
(第8実施形態)
図11A及び図11Bに示す本実施形態の接合方法は、押子41に関する部分以外の構成は図10A及び図10Bの第7実施形態と同様である。従って、図10A及び図10Bに示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Eighth embodiment)
In the joining method of the present embodiment shown in FIGS. 11A and 11B, the configuration other than the portion related to the
図11Aに示すように、本実施形態の第3金型セット40の押子41は、押圧面41aの中央がカシメ受座42に向かって(図において下向き)に膨出している。押子41の膨出形状は、突起2の頂部(中心部)2cに合わせて形成されている。従って、図11Bに示すように、突起2を潰しながら外形を拡大できる。
As shown in FIG. 11A, in the
押子41の膨出形状は様々に考えられ、例えば、図12A及び図12Bに示すように円錐台の形状、又は、図13A及び図13Bに示すように半球状の形状であってもよい。
The swell shape of the
この方法によれば、押子41が突起2の中心部2cを先に押圧するため、突起2を潰しながら外形を拡大でき、インターロック部3を拡大でき、接合強度を向上できる。
According to this method, since the
また、図14A及び図14Bに示すように、押子41を円錐形状とする場合、カシメ受座42のカシメ凸部42bの上面42cを活用して、円錐形状の図において下側の端部41cを突起2の中心部2cに食い込ませて厚みを減少させることができる。
Further, as shown in FIGS. 14A and 14B, when the
この方法によれば、突起2の中心部2cを減少させることにより鋼製部品1の材料が側方へ(インターロック部3へ)流出するため、インターロック部3を拡大でき、接合強度を向上できる。
According to this method, since the material of the
(第9実施形態)
図15Aから図16Bに示す本実施形態の接合方法は、外周押圧部41bに関する部分以外の構成は図10A及び図10Bの第7実施形態と同様である。従って、図10A及び図10Bに示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Ninth embodiment)
The joining method of this embodiment shown in FIGS. 15A to 16B is the same as the seventh embodiment of FIGS. 10A and 10B except for the portion related to the outer peripheral
図15Aに示すように、本実施形態の第3金型セット40の押子41は、外周押圧部41bを備える。外周押圧部41bは、押子41の外周部に設けられており、突起2の外周部を抱き込むように下向きに突出している。
As shown in FIG. 15A, the
この方法によれば、外周押圧部41bを設けることで、図15Bに示すように、突起2の潰し加工に先立ち、鋼製部品1とアルミ部品10を押圧し、潰すことができる。従って、相対的に突起2の高さを高めることができ、インターロック部3を拡大でき、接合強度を向上できる。これは特に突起2の高さを高めにくいハイテンション鋼材や超ハイテンション鋼材のかしめ加工において有効である。
According to this method, by providing the outer
図16A及び図16Bに示すように、外周押圧部41bの内径を拡大してもよい。内径を拡大することで、アルミ部品10の貫通穴11の縁部11aの変形を軽減できる。このように、外周押圧部41bの内径は、必要に応じて変更してもよい。
As shown in FIGS. 16A and 16B, the inner diameter of the outer peripheral
なお、図17に示すように、第1から第3工程の全てを通じて、アルミ部品10の鋼製部品1との接触面の反対側の貫通穴11の縁部11aに座ぐり部12を設けてもよい。このときの傾斜面の断面形状は、特に限定されず、直線的であっても曲線的であってもよく、例えば図に示す傾斜角度θ(本実施形態では45度)についても接合強度を考慮して決めればよい。
In addition, as shown in FIG. 17, the
このように、座ぐり部12を設けることで、突起2の高さを相対的にさらに高くできる。具体的には、座ぐりにより、最大でアルミ部品10の板厚分、突起2の高さを高くできる。また、突起2を押し潰す際も、最大でアルミ部品10の板厚分多く押しつぶすことができるため、インターロック部3を拡大でき、接合強度を向上できる。
Thus, by providing the
次に、自動車部品の1つであるバンパについて、本発明を実施した例について第10実施形態で説明する。 Next, an example in which the present invention is applied to a bumper that is one of automobile parts will be described in a tenth embodiment.
(第10実施形態)
図18に示すように、本実施形態では、ハットチャンネル断面の鋼製バンパービーム1に角筒形のアルミ製ステイ10を多点かしめにて接合している。
(10th Embodiment)
As shown in FIG. 18, in this embodiment, a square
実施に当たって、鋼製バンパービーム1は980MPa級で、板厚が1.4mmの冷延鋼板を用いており、側壁部1aの高さが70mm、底部1bの幅が120mm、及び全体の長さが1000mmのハットチャンネル型に成形している。突起2は、鋼製バンパービーム1の片側の側壁部1aに6箇所、両側で合計12箇所設けられている。アルミ製ステイ10はA6063のアルミニウム合金製で、板厚が3mm、内寸が120mm 、及び長さが150mmの角形断面のパイプ型である。アルミ製ステイ10は、鋼製バンパービーム1の両方の側壁部1aを外側から挟み込める形状に加工されている。アルミ製ステイ10には、突起2が挿通する貫通穴11が設けられており、貫通穴11に突起2をかしめることにより接合している。
In implementation, the
図19Aから図22Bを用いてかしめ加工全体を説明する。 The entire caulking process will be described with reference to FIGS. 19A to 22B.
図19Aから図19Dは、第1工程である突起2の形成過程を示している。図19Aに示すように、突起2を成形可能な球頭状の丸棒(パンチ)21と、板押さえ23a及びクッション23bを有する第1ストリッパ23と、球頭状の丸棒21が挿通可能な凹部31aが設けられた初期成形ダイ22とを備える第1金型セット20を準備する。第1金型セット20に鋼板(鋼製バンパービーム)1をセットし、図19Bに示すように、クッション23bにより弾性的に初期成形ダイ22に向かって付勢された板押さえ23aにて鋼板1を固定する。そして、図19Cに示すように、球頭状の丸棒21にて突起2を形成するとともに、接合用フランジ1cの曲げ加工を行う。図19Dは、突起2の形成後の鋼板1の断面形状を示している。
19A to 19D show a process of forming the
図20Aから図20Cは、第2工程である突起2の成形過程を示している。図20Aに示すように、平坦な支持面32aを有する成形受座32と、初期成形ダイ22の凹部22a(図19Aから図19C参照)よりも径の小さな凹部31aが設けられた最終成形ダイ31と、板押さえ33a及びクッション33bを有する第2ストリッパ33を備える第2金型セット30を準備する。突起2の成形が終了した鋼板1を第2金型セット30にセットし、即ち支持面32aに載置し、図20Bに示すように、クッション33bにより弾性的に最終成形ダイ31に向かって(図において下方向へ)付勢された板押さえ33aにて鋼板1を固定する。そして、図20Cに示すように、最終成形ダイ31と成形受座32により突起2を最終形状の径に成形する。
20A to 20C show a process of forming the
図21A及び図21Bは、鋼板1をハットチャンネル形状に成形する過程を示している。図21Aに示すように、突起2の成形が終了した鋼板1を支持するための下金型51と、曲げ加工を行うための上金型50とを準備する。下金型51は、平坦な上面51bと平坦な側面51cとを有する凸部51aを備える。上金型50は凸部51aに対応した凹部50bを備える。図21Bに示すように、曲げ加工は、上金型50が下降して肩部50aで鋼板1を曲げ、さらに凸部51aと凹部51bで鋼板1を部分的に挟み込むようにして行われ、ハットチャンネル断面の鋼製バンパービーム1が完成する。このとき、上金型50は図示しない先行パッドを内蔵し、曲げ加工に伴う鋼板1の移動(ずれ)を防止するのがより好ましい。
21A and 21B show a process of forming the
図22A及び図22Bは、鋼製バンパービーム1とアルミ製ステイ10のかしめ加工過程を示している。図22Aに示すように、鋼製バンパービーム1を嵌合可能なカシメ受座42と、かしめ加工のための押子41とを備える第3金型セット40を準備する。図22Aに示すように、カシメ受座42に鋼製バンパービーム1を嵌合させ、支持している。アルミ製ステイ10は、突起2を貫通穴11に挿通させた状態で鋼製バンパービーム1と重ねて配置されている。次に、図22Bに示すように、押子41を下降させ、側壁部1aの6箇所の突起2と、アルミ製ステイ10の貫通穴11とをかしめている。この後、鋼製バンパービーム1を上下反転させ、反対側の側壁部1aの6箇所のかしめ加工を完了する。
22A and 22B show a caulking process of the
また、図23に示すように、この方法によれば、突起2の径を大きくした大寸法のかしめも可能である。さらに、図24に示すように、ハットチャンネル4とクロージングプレート15の接合などにも適用が可能である。このようにこの方法を用いれば、鋼製部品1とアルミ部品10のような異なる種類の部材の接合を簡単に行うことが可能である。
Further, as shown in FIG. 23, according to this method, large-scale caulking in which the diameter of the
1 鋼製部品(鋼製バンパービーム)
1a 側壁部
1b 底部
1c フランジ
2 突起
2a 裾野部
2b 壁部
2c 頂部(中心部)
3 インターロック部
3a 曲部
4 ハットチャンネル
10 アルミ部品(アルミ製ステイ)
11 貫通穴
11a 縁部
12 座ぐり部
15 クロージングプレート
20 第1金型セット
21 パンチ
21a 端部
22 初期成形ダイ
22a 凹部
22b 肩部
23 第1ストリッパ
23a 板押さえ
23b クッション
24 段付きパンチ
24a 第1曲面
24b 第2曲面
30 第2金型セット
31 最終成形ダイ
31a 凹部
32 成形受座
32a 支持面
32b 成形凸部
32c つば部
33 第2ストリッパ
33a 板押さえ
33b クッション
40 第3金型セット
41 押子
41a 押圧面
41b 外周押圧部
41c 端部
42 カシメ受座
42a 支持面
42b カシメ凸部
42c 上面
43 板押さえ
50 上金型
50a 肩部
50b 凹部
51 下金型
51a 凸部
51b 上面
51c 側面
1 Steel parts (steel bumper beam)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Side wall part
3 Interlocking
DESCRIPTION OF
Claims (18)
第1金型セットを用い、前記第1部材を弾性的に押さえつつ部分的に膨出させて、前記貫通穴に挿通可能な最終形状における第2の径よりも大きい第1の径を有する突起を前記第1部材に形成し、
第2金型セットを用い、前記突起を前記第1の径から前記第2の径に縮径するように成形し、
第3金型セットを用い、前記突起が前記貫通穴に挿通されるように前記第1部材と前記第2部材を重ねた状態で前記突起を潰して前記第1部材と前記第2部材をかしめる、部材の接合方法。 Preparing a first member and a second member provided with a through hole;
A projection having a first diameter larger than the second diameter in the final shape that can be inserted into the through hole by using the first mold set and partially expanding while elastically holding the first member. Is formed on the first member,
Using a second mold set, the protrusion is molded to reduce the diameter from the first diameter to the second diameter,
Using a third mold set, the first member and the second member are crushed by crushing the protrusion in a state where the first member and the second member are overlapped so that the protrusion is inserted into the through hole. The method of joining the members.
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