JP2021035688A - Metal plate thickening method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属板の部分的な増肉加工に関する。 The present invention relates to a partial thickening process of a metal plate.
自動車を構成する材料として金属板が用いられており、例えば金属板をプレス成形したプレス成形品が車体のフレーム等に用いられる。 A metal plate is used as a material for constituting an automobile. For example, a press-molded product obtained by press-molding a metal plate is used for a frame of a vehicle body or the like.
そして、このような金属板の各部の厚みに差を設ける加工を施すことで、部分的に金属板の強度を高めたり、金属板を軽量化したりすることが従来からなされている。 Then, by performing such a process of providing a difference in the thickness of each part of the metal plate, it has been conventionally performed to partially increase the strength of the metal plate or reduce the weight of the metal plate.
例えば特許文献1では、圧延機によって鋼板を部分的に加熱しながら圧延加工することで、その厚みが均一でない差厚鋼板を形成している。
For example, in
特許文献1のような加工方法では、専用の圧延機や圧延工程が別途必要になるため、その製造コストが増加したり、製造の設備が大型化したりするという課題があった。
In the processing method as in
また特許文献1とは異なる方法で、金属板の増肉加工方法として、プレス工程内で金属板をその下面側から拘束し、上面側を開放した状態で、金属板の厚み方向と直交する方向の両端側から加圧圧縮することで、金属板を上面側へ増肉させる方法が存在する。
Further, as a method for thickening the metal plate by a method different from
この方法では、プレス成形工程内で成形型を取り換えるだけで金属板を増肉加工することが可能になるものの、増肉箇所を限定することが困難であるため、所望の箇所以外が増肉化して非効率的な増肉加工になったり、加工後の金属板の厚みの分布にバラつきが大きくなり、加工の品質が安定しないという課題があった。 In this method, the metal plate can be thickened only by changing the molding die in the press molding process, but it is difficult to limit the thickening portion, so that the thickening portion is increased except for the desired portion. Therefore, there is a problem that the thickness of the metal plate after the processing becomes inefficient and the distribution of the thickness of the metal plate after the processing becomes uneven, and the quality of the processing is not stable.
上記の課題を解決するため、本発明は、金属板の部分的な増肉加工方法であって、前記金属板の厚み方向の一方側面と、他方側面の増肉部でない部分とを拘束し、前記増肉部を加圧すると共に、加熱手段により加熱し、前記厚み方向に直交する方向に加圧圧縮することにより、前記増肉部を増肉させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a method for partially thickening a metal plate, in which one side surface of the metal plate in the thickness direction and a portion of the other side surface that is not the thickening portion are constrained. It is characterized in that the thickened portion is thickened by pressurizing the thickened portion, heating the thickened portion by a heating means, and pressurizing and compressing the thickened portion in a direction orthogonal to the thickness direction.
本発明によれば、金属板の厚み方向の他方側面を部分的に開放し、その部分(増肉部)を加熱手段により加熱することで、その部分を選択的に増肉させることができる。従って、効率的な増肉加工が可能になると共に、加工の精度を高めることができる。また、増肉のための加圧力も小さくすることができ、加圧設備を小型化することができる。 According to the present invention, the other side surface in the thickness direction of the metal plate is partially opened, and the portion (thickening portion) is heated by the heating means, so that the portion can be selectively thickened. Therefore, it is possible to efficiently increase the thickness and improve the accuracy of the processing. In addition, the pressing force for thickening can be reduced, and the pressurizing equipment can be miniaturized.
また、上記の増肉部を軽加圧部により加圧しながら増肉加工することで、増肉部の座屈を防止することができる。つまり、金属板、特に厚みの小さい金属製の薄板をその両端側から加圧して部分的に増肉する場合、増肉部に座屈が生じてしまう。しかし、適当な加圧力で増肉部を加圧することで、増肉部の座屈を防止しながら増肉させることができる。 Further, buckling of the thickened portion can be prevented by performing the thickening process while pressurizing the thickened portion by the light pressurizing portion. That is, when a metal plate, particularly a thin metal plate having a small thickness, is pressed from both ends to partially increase the thickness, buckling occurs in the thickened portion. However, by pressurizing the thickened portion with an appropriate pressing force, it is possible to increase the thickness while preventing buckling of the thickened portion.
また本発明は、屈曲部を有する金属板の増肉加工方法であって、前記金属板の前記屈曲部外側に相当する面を拘束すると共に、前記屈曲部を加熱手段によって加熱し、前記屈曲部を境とした前記金属板の一方側と他方側とから、前記屈曲部を加圧圧縮することで、前記屈曲部をその内側へ増肉させることを特徴とする。 Further, the present invention is a method for thickening a metal plate having a bent portion, in which a surface corresponding to the outside of the bent portion of the metal plate is restrained and the bent portion is heated by a heating means to obtain the bent portion. By pressurizing and compressing the bent portion from one side and the other side of the metal plate with the boundary between the two, the bent portion is thickened inward.
本発明によれば、屈曲部の内側のみを選択的に増肉させることができる。従って、効率的な増肉加工が可能になると共に、加工の精度を高めることができる。また、増肉のための加圧力も小さくすることができ、加圧設備を小型化することができる。 According to the present invention, only the inside of the bent portion can be selectively thickened. Therefore, it is possible to efficiently increase the thickness and improve the accuracy of the processing. In addition, the pressing force for thickening can be reduced, and the pressurizing equipment can be miniaturized.
本発明によれば、大掛かりな設備を必要とすることなく、所望の箇所を選択的に増肉させることができ、加工のコストを低減すると共に、加工の精度を高めることができる。 According to the present invention, it is possible to selectively increase the thickness of a desired portion without requiring a large-scale equipment, reduce the processing cost, and improve the processing accuracy.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施形態の増肉加工装置10は、上型11と下型12と、軽加圧部材としての加熱パンチ13と、加圧部材としての圧縮パンチ14等を有する。
As shown in FIG. 1, the
金属製の薄板であるワークとしての金属板1は、上型11と下型12との間に形成されたキャビティ19に配置されている。
The
金属板1の下面1bは、その全面で下型12に当接されている。一方、金属板1の上面1aは、その一部が上型11に当接され、その一部に上型11が当接しない増肉部としての開放部1eが設けられている。言い換えると、金属板1は、その上面1aの一部が上型11に、下面1bが下型12によって拘束されている。また金属板1は、図1の紙面に垂直方向の両端面が上型11および下型12、あるいは、図示しない拘束型に当接されて拘束されている。これらの拘束により、後述する増肉加工時に、金属板1のこの部分の増肉を規制することができる。なお、開放部1eは紙面垂直方向に延在し、金属板1のこの方向の一端側から他端側にわたって設けられている。
The lower surface 1b of the
金属板1の開放部1eに対向する位置に加熱パンチ13が設けられる。加熱パンチ13は、図1の紙面垂直方向にわたって延在する平坦な加圧面13aを有する。
A
加熱パンチ13は、図の上下方向へ移動することができ、開放部1eを図の下方向へ加圧することができる。
The
また加熱パンチ13には、加熱手段としての加熱コイル15が内蔵される。加熱パンチ13は加熱コイル15によって加熱され、開放部1eを加圧すると共に、加熱手段の熱を開放部1eへ伝達することができる。このように、加熱コイル15は、加熱パンチ13を介して開放部1eを加熱する。ただし、加熱手段は加熱パンチ13の外周側に配置してもよいし、あるいは、加熱パンチ13を加熱するものではなく、例えば上型11に設ける等して開放部1eを加熱するものであってもよい。
Further, the
金属板1の左右両端面1c、1dにそれぞれ対向する位置に圧縮パンチ14が設けられる。圧縮パンチ14は、図の左右方向へ移動することができ、金属板1側への移動により、金属板1の左右両端面1c、1dにそれぞれ当接して金属板1を加圧圧縮することができる。
金属板1の増肉加工を行う際には、金属板1の3面(下面1bおよび紙面垂直方向の両端面)、および、上面1aの開放部1e以外の部分を拘束した状態で、図2に示すように、圧縮パンチ14により金属板1の端面1c、1dをそれぞれ加圧する。この際、加熱手段によって加熱された加熱パンチ13が、開放部1eを加圧および加熱する。より詳細には、加熱パンチ13が、後述する座屈防止のための所定の加圧力で開放部1eを加圧すると共に、加熱手段から伝達された熱により、開放部1eおよびその周辺部(例えば、図の散点で示す領域Aを参照)を加熱することができる。
When the
金属板1は、圧縮パンチ14によってその両端面1c、1dを加圧されることで圧縮され、その一部が増肉する。具体的には、金属板1は、その3面および上面1aの一部が拘束されることで、開放部1eが図の上側へ選択的に増肉させることになる。
The
特に本実施形態では、加熱パンチ13により開放部1eを加熱することで、開放部1eを軟化させてその増肉を促すことができる。
In particular, in the present embodiment, by heating the open portion 1e with the
また、本実施形態のように厚みの小さい金属板1を圧縮して増肉させる場合、増肉部分に座屈が生じるおそれがある。しかし本実施形態では、加熱パンチ13が、増肉部である開放部1eを増肉方向とは反対の方向へ軽加圧することで、開放部1eの座屈を防止することができる。
Further, when the
加熱パンチ13の開放部1eに対する加圧力が大きすぎると、開放部1eの増肉を妨げてしまうが、一方で、加圧力が小さすぎると開放部1eの座屈を十分に防止することができなくなってしまう。そこで、加熱パンチ13の加圧力は、金属板1の厚みや圧縮強度などの材料特性、上型11および下型12の型形状、金属板1との摩擦係数などの成形関数をパラメータとして、力学的な数値計算により適当な加圧力に設定され、例えばこの加圧力はCAE(Computer Aided Engineering)解析により算出することができる。また、上記の座屈を防止するための適当な加圧力は、金属板1の圧縮量、あるいは、増肉量に応じて、増肉加工の過程で時々刻々と大きくなっていく。従って、上記の数値計算には金属板1の増肉率もパラメータとして考慮され、加熱パンチ13の加圧力を変化させていく。例えば加熱パンチ13の制御として、圧縮パンチ14の変位量に応じてその加圧力を変化させることができる。
If the pressing force on the opening portion 1e of the
以上のように本実施形態では、金属板1の所定の箇所を選択的に増肉させることができ、効率的な増肉加工が可能である。また、増肉箇所を限定することで、増肉に必要な加圧圧縮力が小さくなるため、圧縮パンチ14を小型化することができ、加工コストを低減することができる。
As described above, in the present embodiment, the predetermined portion of the
なお、金属板1の両端面1c、1dを圧縮パンチ14により加圧する必要は必ずしもなく、例えば、一方の端面側を拘束型などで拘束し、他方側のみから圧縮パンチ14により加圧することもできる。この場合でも、金属板1に圧縮方向の応力を生じさせて開放部1eを選択的に増肉することができる。
It is not always necessary to pressurize the both end faces 1c and 1d of the
本実施形態の増肉加工方法を適用する一例として、プレス成形後の金属板のR部に相当する部分を増肉させる場合について説明する。 As an example of applying the thickening processing method of the present embodiment, a case where the portion corresponding to the R portion of the metal plate after press molding is thickened will be described.
図3(a)に示すように、金属板1の図の左右方向の2か所を増肉部(開放部)1eとして、前述の増肉加工方法により増肉させる。そしてプレス成形により、図3(b)に示すように、増肉部1eによりR部を形成した凸部1fを形成することができる。これにより、強度的に弱くなりやすいR部を補強することができる。図示例では、増肉部1eを方形状としたが、上型11(図2参照)の形状を変更することで、増肉部1eの形状を変更することができ、例えば円形状にすることもできる。
As shown in FIG. 3A, the
図4に示すように、本実施形態の金属板2は、屈曲部2eを有し、この屈曲部2eから、互いに略垂直な2方向へ延在した部分を有する断面略L字状をなしている。本実施形態の金属板2は、例えば、平板状の薄板を曲げ成形して形成される。
As shown in FIG. 4, the
金属板2は、屈曲部2eの外側に相当する外側面2bが、拘束型21により拘束され、屈曲部2eの内側に相当する内側面2aは開放されている。また、図の紙面垂直方向の両端面がそれぞれ拘束されている。
In the
増肉加工時には、上記垂直方向の一方側端面2cと他方側端面2dとが加圧される(図の矢印参照)。つまり、屈曲部2eは、屈曲部2eを境とした金属板1の一方側と他方側(つまり、金属板1の屈曲部2eよりも端面2c側と端面2d側)の両側から加圧される。また屈曲部2eが、その内側から、非接触の加熱手段である誘導加熱装置22により加熱される。加圧手段としては、前述のような加圧方向およびその反対方向へ移動可能なパンチ部材を用いることができる。
During the wall thickening process, the one
誘導加熱装置22による加熱によって軟化された屈曲部2eは、端面2cおよび端面2dに対する加圧力により、外側面2bの側が拘束型21に張り付くと共に、図のように開放された内側面2aの方向へ増肉する。
In the
以上のように本実施形態では、端面2cおよび端面2dに対する加圧方向が交差する箇所、つまり、屈曲部2eが加圧圧縮されることで、増肉箇所を屈曲部2eの部分(特に内側面2a側の部分)に限定することができる。従って本実施形態では、内側面2aを拘束することなく、増肉箇所を屈曲部2eに限定することができる。
As described above, in the present embodiment, the portion where the pressurizing directions with respect to the end face 2c and the
また、誘導加熱装置22によって屈曲部2eを加熱することで、屈曲部2eの内側への増肉を促すことができる。
Further, by heating the
本実施形態のように屈曲部2eをその内側へ増肉させる場合、前述の実施形態のように、平坦部である開放部1eを増肉させる場合のような座屈が生じて、増肉部分が大きく撓むことがない。従って、座屈防止のための加圧力を加える軽加圧部を設けることなく、増肉加工を行うことができる。
When the
さらに、加熱手段を非接触の誘導加熱装置22とすることで、内側面2aに加熱手段を接触させる必要がない。つまり本実施形態では、座屈防止のため、あるいは、加熱のために、軽加圧部に相当する部材を内側面2aに当接させる必要がなく、従って、増肉部分である屈曲部2eの内側部分との摺動による軽加圧手段や加熱手段の摩耗を防止することもできる。
Further, by using the non-contact
1 金属板
1a 上側面
1b 下側面
1c 端面
1d 端面
1e 開放部(増肉部)
2 金属板
2a 内側面
2b 外側面
2c 端面
2d 端面
2e 屈曲部(増肉部)
10 増肉加工装置
11 上型
12 下型
13 加熱パンチ(軽加圧部材)
14 圧縮パンチ(加圧部材)
15 加熱コイル(加熱手段)
21 拘束型
22 誘導加熱装置(加熱手段)
1 Metal plate 1a Upper side surface 1b
2
10
14 Compression punch (pressurizing member)
15 Heating coil (heating means)
21
Claims (2)
前記金属板の厚み方向の一方側面と、他方側面の増肉部でない部分とを拘束し、
前記増肉部を加圧すると共に、加熱手段により加熱しながら、前記厚み方向に直交する方向に加圧圧縮することにより、前記増肉部を増肉させることを特徴とする金属板の増肉加工方法。 It is a method of partially thickening a metal plate.
Restraining one side surface of the metal plate in the thickness direction and the portion of the other side surface that is not the thickened portion,
A thickening process of a metal plate, characterized in that the thickened portion is thickened by pressurizing and compressing the thickened portion in a direction orthogonal to the thickness direction while heating the thickened portion by a heating means. Method.
前記金属板の前記屈曲部外側に相当する面を拘束すると共に、前記屈曲部を加熱手段によって加熱し、
前記屈曲部を境とした前記金属板の一方側と他方側とから、前記屈曲部を加圧圧縮することで、前記屈曲部をその内側へ増肉させることを特徴とする金属板の増肉加工方法。 This is a method for thickening a metal plate having a bent portion.
The surface of the metal plate corresponding to the outside of the bent portion is restrained, and the bent portion is heated by a heating means.
The thickness of the metal plate is increased by pressurizing and compressing the bent portion from one side and the other side of the metal plate with the bent portion as a boundary to increase the thickness of the bent portion inward. Processing method.
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WO2022186257A1 (en) | 2021-03-05 | 2022-09-09 | 旭化成株式会社 | Separator for power storage devices, and power storage device |
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- 2019-08-30 JP JP2019158106A patent/JP2021035688A/en active Pending
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