JP4007132B2 - 重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法および成形装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせた金属板を、ハイドロフォーム成形法により金型の凹部形状に合致した成形品に成形する重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属板を重ね合わせてなる重ね合わせ板材を、ハイドロフォーム成形法により、金型の成形用凹部の形状に合致した成形品に成形する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置は、成形用凹部を備える金型内に重ね合わせた金属板を入れ、これら金属板の間に内圧をかけて、成形用凹部の内面形状に合致した外面形状を有する成形品を成形するものである。ハイドロフォーム成形装置の金型には、重ね合わせた金属板の間に内圧を付加するための媒体（例えば、水などの液体）を供給するノズルが設けられている。このノズルは、成形品となる部分よりも外側つまり成形用凹部の外側に位置している。このため、重ね合わせた金属板には、ノズルから成形用凹部に位置する２枚の金属板の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部が必要となる。ノズルは、一方の金属板を貫通してゲート部に連通する。このゲート部は、内圧を付加する工程に先立って、予備成形によって金属板に形成されている。また、重ね合わせた金属板は、一般的に、金型に入れる前に予め、その縁部を全周にわたってまたは適宜個所溶接され、相互に接合されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−８５９４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ゲート部を予備成形した重ね合わせ板材を型締めする場合、ゲート部という中空部分が存在することから、金属板のうちゲート部を構成する部位を十分な圧接力で拘束することができない。
【０００６】
このため、型締めしたときに、ノズルが貫通する一方の金属板（例えば、下板）の材料が成形用凹部に向かう内側に引っ張られ、当該金属板が型内面から離れる方向に反り返ることがある。この反り返りにより、ノズルと当該ノズルが貫通する一方の金属板との間に隙間が生じ、ノズルから供給された媒体が前記隙間から漏れてしまう。この結果、成形用凹部に位置する２枚の金属板の間に十分な強さの内圧をかけることができなくなる。
【０００７】
内圧を上昇できないので（例えば、１５０ｂａｒ以下）、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることができず、成形品の形状に制限を受けるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、ノズルから供給された媒体の漏れを防止して、金属板の間にかける内圧を上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせ得る、重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法および装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１０】
成形用凹部を備える型内に重ね合わせた金属板を入れ、前記金属板の間に内圧をかけて、前記成形用凹部の形状に合致した成形品を成形する重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法において、
前記内圧を付加するための媒体を供給するノズルを、前記成形用凹部の外側に位置する前記金属板の間に形成される媒体供給空間に一方の金属板を貫通して臨ませ、
前記媒体供給空間の周辺に位置する重なり合った前記金属板のうち、一部に前記媒体供給空間に連通する非拘束部を残しつつ他の部位を拘束するように型締めし、
前記非拘束部から前記成形用凹部に位置する前記金属板の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部を、前記ノズルから供給された媒体の圧力によって形成するようにしたことを特徴とする重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法である。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズルから供給された媒体の漏れを防止して、金属板の間にかける内圧を上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置１０の要部を示す断面図であり、図１（Ａ）は、重ね合わせ板材を型締めしたハイドロフォーム成形開始時の状態を示し、図１（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形終了時の状態を示している。また、図２（Ａ）は、図１に示される上型２１の分割面の要部を示す平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図、図３（Ａ）は、図１に示される下型２２の分割面の要部を示す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図である。
【００１４】
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態のハイドロフォーム成形装置１０は、概説すれば、成形用凹部２３、２４を備え重ね合わせた上側金属板１１および下側金属板１２が入れられる上下型２１、２２と、成形用凹部２３、２４の外側に位置する金属板１１、１２の間に形成される媒体供給空間１４に下側金属板１２（一方の金属板に相当する）を貫通して臨み、内圧を付加するための媒体を供給するノズル３０と、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２のうち、一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位を拘束する拘束手段４０と、型内面に形成され非拘束部４１から成形用凹部２３、２４に至るゲート部用凹部５０と、を有している。そして、ノズル３０から供給された媒体の圧力によって金属板１１をゲート部用凹部５０に膨出ないし拡開させ、非拘束部４１から成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部５１を形成するようにしてある。以下、詳述する。
【００１５】
重ね合わせた上下の金属板１１、１２は、好ましくは、その縁部の全周あるいは適宜箇所に溶接を施し、相互に接合しておくことが望ましい。金属板１１、１２の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミ合金やステンレス鋼などである。下側金属板１２には、ノズル３０が挿通される円形の貫通孔１３が形成されている（図２（Ｂ）および図３（Ｂ）をも参照）。貫通孔１３は、ノズル３０の外径寸法に等しい若しくはやや小径の内径寸法を有する。
【００１６】
上下型２１、２２のそれぞれの内面には、カップ形状の成形用凹部２３、２４が形成されている。上型２１は、下型２２に対して相対的に接近離反移動する。上型２１および下型２２により、重ね合わせた金属板１１、１２の外周縁部が押さえ付けられる。各成形用凹部２３、２４は、板押さえ部から底部にかけて、なだらかな断面形状に設定されている。このような断面形状により、板押さえ部から成形品の内方部位に向けて材料が流入し易くしなる。上下型２１、２２の図示しない型締め機構に供給される油圧を調整することにより、上下型２１、２２間のクリアランスが調整され、上下型２１、２２による板押え圧が制御される。
【００１７】
ノズル３０は、成形用凹部２３、２４の外側に位置して下型２２に取り付けられ、下側金属板１２の貫通孔１３に挿通される円筒形状を有している。ノズル３０の上方は、下型２２の分割面を超え、上型２１に向けて突出している。ノズル３０の上方先端は、断面半円弧形状を有する。ノズル３０は、下型２２内の通路２５を介して、圧力供給装置３１に接続されている。所定の圧力に高められた媒体が圧力供給装置３１からノズル３０に導入される。
【００１８】
図２（Ｂ）に示すように、ノズル３０内には、媒体を供給する供給通路３２が形成されている。供給通路３２の一端は、ノズル３０の上方先端において開口し、他端は、前記通路２５に連通する。ノズル３０の上方先端における外周面の一部を削落し、供給通路３２に連通する傾斜した溝部３３を形成してある。かかる構成により、供給通路３２を通って上方先端まで供給されてきた媒体は、溝部３３を通り、当該溝部３３が伸びる方向（図２（Ｂ）では左方向）に向けて流れる。
【００１９】
上型２１は、ノズル３０の位置に対応して、ノズル３０の上方先端形状に合致した断面半円弧形状の凹所５２が形成されている。
【００２０】
図２（Ｂ）および図３（Ｂ）に示すように、上下の金属板１１、１２はともに平板であり、この状態では、金属板１１、１２の間に媒体供給空間１４は形成されていない。本実施形態では、ノズル３０の上方は上型２１に向けて下型２２の分割面から突出していることから、図１（Ａ）に示すように、型締めすると、ノズル３０は、重なり合った金属板１１、１２の間に下側金属板１２の貫通孔１３を貫通して進出することになる。このノズル３０の進出に伴って上側金属板１１が凹所５２に押圧され、上下の金属板１１、１２の間に媒体供給空間１４が形成される（図１参照）。これにより、ノズル３０は、金属板１１、１２の間に形成される媒体供給空間１４に下側金属板１２を貫通して臨み、内圧を付加するための媒体を供給し得る状態となる。
【００２１】
前記拘束手段４０は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、一部に切り欠き部４２を備えたリング形状をなす上型強圧プレート４３から構成されている。この上型強圧プレート４３は、下型２２との間のクリアランスを他の部位に比べて小さくするために、上型２１の分割面を超え、下型２２に向けてわずかに突出している。上型強圧プレート４３は、媒体供給空間１４を形成するための凹所５２の周囲を囲むように配置されている。上型強圧プレート４３の切り欠き部４２は、成形用凹部２３、２４に向かう側に配置されている。切り欠き部４２が成形用凹部２３、２４に向かう方向と、ノズル３０の溝部３３が成形用凹部２３、２４に向かう方向とは一致する。図２（Ａ）に点線で囲んで示すように、上型強圧プレート４３の切り欠き部４２が位置する部位である非拘束部４１は、他の部位における拘束力に対して相対的に小さな拘束力しか作用せず、媒体供給空間１４に連通し易くなる。これにより、上型強圧プレート４３は、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２のうち、一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位を拘束することになる。
【００２２】
なお、本明細書において「非拘束部４１」との用語は、拘束力がゼロである部位だけを指称するものではなく、前記他の部位つまり拘束部における拘束力に対して相対的に小さな拘束力しか作用せず、媒体による内圧がかかることによって拘束部よりも膨出ないし拡開し易い部位である、と解釈されるべきである。
【００２３】
前記ゲート部用凹部５０は、上型２１の内面に、非拘束部４１つまり上型強圧プレート４３の切り欠き部４２から成形用凹部２３に至るまで形成されている。ゲート部用凹部５０は、例えば、断面半円弧形状を有している。媒体供給空間１４に臨んだノズル３０から媒体を供給すると、媒体は、拘束力が比較的小さい非拘束部４１を通り、媒体供給空間１４からゲート部用凹部５０に沿う金属板１１、１２の間に注入される。これにより、上側金属板１１は、媒体の内圧がかかり、ゲート部用凹部５０に沿って成形用凹部２３、２４に向けて順次膨出して行く。一方、下側金属板１２も、媒体の内圧がかかり、ゲート部用凹部５０に沿って成形用凹部２３、２４に向けて順次下型２２に圧接して行く。上側金属板１１のゲート部用凹部５０に沿う膨出が成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間にまで達すると、媒体注入通路をなすゲート部５１が形成される（図１（Ｂ）参照）。
【００２４】
図２（Ａ）（Ｂ）および図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態のハイドロフォーム成形装置１０ではさらに、上下型２１、２２の内面に、重なり合った金属板１１、１２のうちの前記他の部位を拘束する位置に対応して、上型強圧プレート４３、ノズル３０の周囲からゲート部用凹部５０に沿うように、凹凸部４４、４５を形成してある。図示例では、上型２１に係合用凸部４４を、下型２２に係合用凹部４５を形成してある。これら係合用の凸部４４および凹部４５は、断面波形状を有し、ノズル３０と同心状に二重に形成されている。ゲート部用凹部５０には、上型２１の係合用凸部４４は形成されていない。凹凸部４４、４５を形成する位置は、貫通孔１３の内周端面１３ａが成形にともなって移動する寸法を考慮して定められる。
【００２５】
型締めすると、ノズル３０周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２は、上下型２１、２２の係合用凹凸部４４、４５により凹凸嵌合する。このため、内圧を付加しても、ノズル３０が貫通する下側金属板１２の材料が成形用凹部２３、２４に向かう内側に引っ張られ難くなる。したがって、ノズル３０と下側金属板１２との間に隙間が生じることがなく、ノズル３０から金属板１１、１２の間に注入された媒体の漏れが防止される。この結果、成形用凹部２３、２４に位置する２枚の金属板１１、１２の間に十分な強さの内圧をかけることが可能となる。
【００２６】
次に、図４〜図８を参照しつつ、ハイドロフォーム法による成形品の成形手順を説明する。
【００２７】
図４（Ａ）（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図に相当し、図４（Ａ）は、開いた上下型２１、２２内に重ね合わせた金属板１１、１２を入れた状態を示す断面図、図４（Ｂ）は、型締めした状態を示す断面図である。図５（Ａ）（Ｂ）および図６は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図に相当し、図５（Ａ）は、型締めした状態を示す断面図、図５（Ｂ）は、ノズル３０から媒体を供給し始め、上側金属板１１が膨出を開始した状態を示す断面図、図６は、ノズル３０から媒体を供給し続けて、上側金属板１１がさらに膨出するとともに下側金属板１２が下型２２に圧接した状態を示す断面図である。また、図７（Ａ）（Ｂ）および図８（Ａ）（Ｂ）は、重ね合わせた金属板１１、１２の工程ごとの変化の状態を概念的に示す図であり、図７（Ａ）は、ハイドロフォーム成形を開始する前、図７（Ｂ）は、型締めしたとき、図８（Ａ）は、ゲート部５１が形成されたとき、図８（Ｂ）は、成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２が膨出したときの状態をそれぞれ示している。
【００２８】
まず、図４（Ａ）に示すように、ハイドロフォーム成形装置１０の上下型２１、２２の間に、上下の金属板１１、１２を重ね合わせて入れる。ハイドロフォーム成形を開始する前における重ね合わせた金属板１１、１２は、図７（Ａ）に示すように平板状をなしている。
【００２９】
次いで、図４（Ｂ）および図５（Ａ）に示すように、上下型２１、２２を相対的に接近させ、所定の型締め力で型締めする。上下の金属板１１、１２の外周縁部は、上下型２１、２２により拘束される。型締めすると、ノズル３０は、重なり合った金属板１１、１２の間に下側金属板１２の貫通孔１３を貫通して進出する。このノズル３０の進出に伴って上側金属板１１が凹所５２に押圧され、上下の金属板１１、１２の間に媒体供給空間１４が形成される。ノズル３０の進出により媒体供給空間１４が形成された金属板１１、１２は、図７（Ｂ）に示される。
【００３０】
また、図４（Ｂ）に示すように、上型強圧プレート４３は、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２を下型２２との間で拘束する。さらに、ノズル３０周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２は、上下型２１、２２の凹凸部４４、４５により凹凸嵌合し、拘束力が高められる。一方、図５（Ａ）に示すように、非拘束部４１つまり上型強圧プレート４３の切り欠き部４２から成形用凹部２３に至るまで形成されたゲート部用凹部５０に沿っては、金属板１１、１２は、上下型２１、２２により拘束されていない。したがって、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２は、一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位が拘束されている。
【００３１】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、上下の金属板１１、１２およびノズル３０により囲繞された媒体供給空間１４内に、所定の圧力に高められた成形用媒体となる液体（例えば、水）をノズル３０から注入し、内圧Ｐを付加する。
【００３２】
上側金属板１１および下側金属板１２の変形が開始されるときの内圧ＰをＰ０とする。媒体供給空間１４に臨んだノズル３０から媒体を供給して内圧ＰがＰ０まで上昇すると、媒体は、拘束力が比較的小さい非拘束部４１を通り、媒体供給空間１４からゲート部用凹部５０に沿う金属板１１、１２の間に注入される。これにより、上側金属板１１のゲート部用凹部５０に沿う部分は、媒体の内圧がかかり、成形用凹部２３、２４に向けて順次膨出して行く。一方、下側金属板１２のゲート部用凹部５０に沿う部分も、媒体の内圧がかかり、成形用凹部２３、２４に向けて順次下型２２に圧接して行く。ノズル３０から供給された媒体は、溝部３３を通って、非拘束部４１つまり上型強圧プレート４３の切り欠き部４２に向けて流れ易い。このため、上側金属板１１はゲート部用凹部５０に沿って円滑に膨出し、下側金属板１２はゲート部用凹部５０に沿って円滑に圧接して行く。
【００３３】
次いで、図６に示すように、媒体の供給を継続すると、上側金属板１１のゲート部用凹部５０に沿う膨出は、成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間にまで達する。一方、下側金属板１２も、媒体の内圧によって、下型２２の係合用凹部４５に合致するように膨出する。これにより、媒体注入通路をなすゲート部５１の形成が完成する。ゲート部５１が形成された金属板１１、１２は、図８（Ａ）に示される。
【００３４】
ゲート部５１が完成すると、成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間に内圧がかかり始める。上下の金属板１１、１２は、外周縁部以外の部位において、膨出成形が開始される。膨出成形が始まると、外周縁部から内方に向けて材料の流入が始まる。膨出成形が始まっても、ノズル３０の周辺の金属板１１、１２は、上型強圧プレート４３の圧接、媒体から作用される内圧Ｐ、型内面に対する凹凸嵌合および型内面との間の摩擦により、ノズル３０の中心軸に向かう方向の拘束力が発生する。これにより下側金属板１２における貫通孔１３周辺の変形が抑制され、貫通孔１３の内周端面１３ａがノズル３０の外周面に圧接し、内周端面１３ａとノズル３０との間からの媒体の漏れが防止される（端面液漏れの防止）。また、金属板１１、１２の型内面に対する凹凸嵌合により、ノズル３０周辺からの材料の供給が抑制され、さらに、内圧Ｐによって金属板１１、１２と型内面との間に発生する板押さえ力によって、媒体の漏れが防止される（面圧液漏れ防止）。
【００３５】
ハイドロフォーム成形終了時には、図１（Ｂ）に示すように、上側金属板１１は成形用凹部２３の内面形状に合致した形状に成形され、下側金属板１２は成形用凹部２４の内面形状に合致した形状に成形される。そして、媒体の注入を終了し、上下型２１、２２を開いて成形品Ｗを取り出すと、一連のハイドロフォーム成形が完了する。ハイドロフォーム成形が完了した金属板１１、１２は、図８（Ｂ）に示される。その後、トリミングなどを施し、最終的な製品を得る。
【００３６】
上述したように、本実施形態は、内圧を付加するための媒体を供給するノズル３０を成形用凹部２３、２４の外側に位置する金属板１１、１２の間に形成される媒体供給空間１４に一方の金属板１２を貫通して臨ませ、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２のうち一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位を拘束するように型締めし、非拘束部４１から成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部５１をノズル３０から供給された媒体の圧力によって形成するようにしたハイドロフォーム成形方法およびこれを具現化した形成装置であるので、ノズル３０から供給された媒体の漏れを防止して、金属板１１、１２の間にかける内圧を上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることが可能となる。
【００３７】
ゲート部を予備成形した従来工法および装置では内圧を１５０ｂａｒ以下にまでしか上昇できないが、本実施形態の工法および装置によれば、媒体の漏れを防止できるので、内圧を１０００ｂａｒにまで上昇できる。このように内圧を高めて重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることができるので、比較的大物の自動車部品、例えば、サスペンション、メンバ部材、車両骨格部品などをハイドロフォーム成形することができ、軽量化と高剛性化とを両立させた自動車部品を製造することが可能となる。
【００３８】
また、ゲート部を予備成形した場合には、予備成形時のばらつきに起因して、金属板の型内面への密着性にばらつきが発生し、媒体の漏れが生じる虞がある。これに対して、ゲート部の予備成形を廃止し、供給された媒体の圧力によってゲート部５１を成形する手法による本実施形態によれば、金属板１１、１２の型内面への密着性にばらつきが発生しない。この観点からも、媒体の漏れを一層防止でき、金属板１１、１２の間にかける内圧を一層上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることが可能となる。ゲート部の予備成形を廃止したので、予備成形に伴なう工数を削減でき、製造コストの低減に寄与することが可能となる。
【００３９】
さらに、媒体供給空間１４は、重なり合った金属板１１、１２の間に一方の金属板１２を貫通してノズル３０を進出させるのに伴って形成されるので、媒体供給空間１４をなす膨出部を金属板１１に予備成形する必要がなく、予備成形に伴なう工数を削減でき、製造コストの低減に寄与することが可能となる。
【００４０】
さらに、重なり合った金属板１１、１２のうちの前記他の部位は、型内面に形成した係合用の凹凸部４４、４５により拘束されるので、拘束力をさらに高めて媒体の漏れをより一層防止でき、金属板１１、１２の間にかける内圧をより一層上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることが可能となる。
【００４１】
なお、重ね合わせ板材は、図示例のように同じ大きさの２枚の金属板１１、１２を重ね合わせる場合に限定されず、３枚以上の金属板を重ね合わせたもの、成形品の一部分の剛性を高めるために小さい金属板が接合されたものなども含まれる。
【００４２】
また、重なり合った金属板１１、１２の間に下側金属板１２を貫通してノズル３０を進出させるのに伴って媒体供給空間１４を形成する形態を示したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、貫通孔１３に臨む位置において上側金属板１１を予め凸形状にプレフォームし、媒体供給空間１４を予め形成しておく形態でもよい。この形態でも、ゲート部５１は予め存在しないので、媒体供給空間１４の周辺を十分な力で拘束でき、媒体の漏れを防止できる。
【００４３】
また、ノズル３０を、下型２２の分割面から突出する位置と分割面から退避する位置との間で進退移動自在に設け、型締めした後にノズル３０を移動させ、媒体供給空間１４を形成する形態でもよい。
【００４４】
また、拘束手段４０として上型２１とは別体の上型強圧プレート４３を例示したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、上型２１の分割面を、上型強圧プレート４３を取り付けたときと同様の形状に形成し、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板のうち、一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位を拘束してもよい。
【００４５】
また、係合用の凸部４４および凹部４５は、図示した断面波形状に限られず、断面矩形形状や断面台形形状などの適宜の形状を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置の要部を示す断面図であり、図１（Ａ）は、重ね合わせ板材を型締めしたハイドロフォーム成形開始時の状態を示し、図１（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形終了時の状態を示している。
【図２】 図２（Ａ）は、図１に示される上型の分割面の要部を示す平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型の断面図である。
【図３】 図３（Ａ）は、図１に示される下型の分割面の要部を示す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う上下型の断面図である。
【図４】 図４（Ａ）（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図に相当し、図４（Ａ）は、開いた上下型２１、２２内に重ね合わせた金属板１１、１２を入れた状態を示す断面図、図４（Ｂ）は、型締めした状態を示す断面図である。
【図５】 図５（Ａ）（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型の断面図に相当し、図５（Ａ）は、型締めした状態を示す断面図、図５（Ｂ）は、ノズルから媒体を供給し始め、上側金属板が膨出を開始した状態を示す断面図である。
【図６】 図６は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型の断面図に相当し、ノズルから媒体を供給し続けて、上側金属板がさらに膨出するとともに下側金属板が下型に圧接した状態を示す断面図である。
【図７】 図７（Ａ）（Ｂ）は、重ね合わせた金属板の工程ごとの変化の状態を概念的に示す図であり、図７（Ａ）は、ハイドロフォーム成形を開始する前、図７（Ｂ）は、型締めしたときの状態をそれぞれ示している。
【図８】 図８（Ａ）（Ｂ）は、重ね合わせた金属板の工程ごとの変化の状態を概念的に示す図であり、図８（Ａ）は、ゲート部が形成されたとき、図８（Ｂ）は、成形用凹部に位置する金属板が膨出したときの状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
１０…ハイドロフォーム成形装置
１１、１２…重ね合わせた金属板
１１…上側金属板
１２…下側金属板（一方の金属板）
１３…貫通孔
１４…媒体供給空間
２１…上型（型）
２２…下型（型）
２３、２４…成形用凹部
３０…ノズル
３１…圧力供給装置
４０…拘束手段
４１…非拘束部
４２…切り欠き部
４３…上型強圧プレート（拘束手段）
４４、４５…係合用凹凸部（凹凸部）
５０…ゲート部用凹部
５１…ゲート部
Ｐ…内圧
Ｗ…成形品
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせた金属板を、ハイドロフォーム成形法により金型の凹部形状に合致した成形品に成形する重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属板を重ね合わせてなる重ね合わせ板材を、ハイドロフォーム成形法により、金型の成形用凹部の形状に合致した成形品に成形する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置は、成形用凹部を備える金型内に重ね合わせた金属板を入れ、これら金属板の間に内圧をかけて、成形用凹部の内面形状に合致した外面形状を有する成形品を成形するものである。ハイドロフォーム成形装置の金型には、重ね合わせた金属板の間に内圧を付加するための媒体（例えば、水などの液体）を供給するノズルが設けられている。このノズルは、成形品となる部分よりも外側つまり成形用凹部の外側に位置している。このため、重ね合わせた金属板には、ノズルから成形用凹部に位置する２枚の金属板の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部が必要となる。ノズルは、一方の金属板を貫通してゲート部に連通する。このゲート部は、内圧を付加する工程に先立って、予備成形によって金属板に形成されている。また、重ね合わせた金属板は、一般的に、金型に入れる前に予め、その縁部を全周にわたってまたは適宜個所溶接され、相互に接合されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−８５９４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ゲート部を予備成形した重ね合わせ板材を型締めする場合、ゲート部という中空部分が存在することから、金属板のうちゲート部を構成する部位を十分な圧接力で拘束することができない。
【０００６】
このため、型締めしたときに、ノズルが貫通する一方の金属板（例えば、下板）の材料が成形用凹部に向かう内側に引っ張られ、当該金属板が型内面から離れる方向に反り返ることがある。この反り返りにより、ノズルと当該ノズルが貫通する一方の金属板との間に隙間が生じ、ノズルから供給された媒体が前記隙間から漏れてしまう。この結果、成形用凹部に位置する２枚の金属板の間に十分な強さの内圧をかけることができなくなる。
【０００７】
内圧を上昇できないので（例えば、１５０ｂａｒ以下）、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることができず、成形品の形状に制限を受けるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、ノズルから供給された媒体の漏れを防止して、金属板の間にかける内圧を上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせ得る、重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法および装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１０】
成形用凹部を備える型内に重ね合わせた金属板を入れ、前記金属板の間に内圧をかけて、前記成形用凹部の形状に合致した成形品を成形する重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法において、
前記内圧を付加するための媒体を供給するノズルを、前記成形用凹部の外側に位置する前記金属板の間に形成される媒体供給空間に一方の金属板を貫通して臨ませ、
前記媒体供給空間の周辺に位置する重なり合った前記金属板のうち、一部に前記媒体供給空間に連通する非拘束部を残しつつ他の部位を拘束するように型締めし、
前記非拘束部から前記成形用凹部に位置する前記金属板の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部を、前記ノズルから供給された媒体の圧力によって形成するようにしたことを特徴とする重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法である。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズルから供給された媒体の漏れを防止して、金属板の間にかける内圧を上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置１０の要部を示す断面図であり、図１（Ａ）は、重ね合わせ板材を型締めしたハイドロフォーム成形開始時の状態を示し、図１（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形終了時の状態を示している。また、図２（Ａ）は、図１に示される上型２１の分割面の要部を示す平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図、図３（Ａ）は、図１に示される下型２２の分割面の要部を示す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図である。
【００１４】
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態のハイドロフォーム成形装置１０は、概説すれば、成形用凹部２３、２４を備え重ね合わせた上側金属板１１および下側金属板１２が入れられる上下型２１、２２と、成形用凹部２３、２４の外側に位置する金属板１１、１２の間に形成される媒体供給空間１４に下側金属板１２（一方の金属板に相当する）を貫通して臨み、内圧を付加するための媒体を供給するノズル３０と、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２のうち、一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位を拘束する拘束手段４０と、型内面に形成され非拘束部４１から成形用凹部２３、２４に至るゲート部用凹部５０と、を有している。そして、ノズル３０から供給された媒体の圧力によって金属板１１をゲート部用凹部５０に膨出ないし拡開させ、非拘束部４１から成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部５１を形成するようにしてある。以下、詳述する。
【００１５】
重ね合わせた上下の金属板１１、１２は、好ましくは、その縁部の全周あるいは適宜箇所に溶接を施し、相互に接合しておくことが望ましい。金属板１１、１２の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミ合金やステンレス鋼などである。下側金属板１２には、ノズル３０が挿通される円形の貫通孔１３が形成されている（図２（Ｂ）および図３（Ｂ）をも参照）。貫通孔１３は、ノズル３０の外径寸法に等しい若しくはやや小径の内径寸法を有する。
【００１６】
上下型２１、２２のそれぞれの内面には、カップ形状の成形用凹部２３、２４が形成されている。上型２１は、下型２２に対して相対的に接近離反移動する。上型２１および下型２２により、重ね合わせた金属板１１、１２の外周縁部が押さえ付けられる。各成形用凹部２３、２４は、板押さえ部から底部にかけて、なだらかな断面形状に設定されている。このような断面形状により、板押さえ部から成形品の内方部位に向けて材料が流入し易くしなる。上下型２１、２２の図示しない型締め機構に供給される油圧を調整することにより、上下型２１、２２間のクリアランスが調整され、上下型２１、２２による板押え圧が制御される。
【００１７】
ノズル３０は、成形用凹部２３、２４の外側に位置して下型２２に取り付けられ、下側金属板１２の貫通孔１３に挿通される円筒形状を有している。ノズル３０の上方は、下型２２の分割面を超え、上型２１に向けて突出している。ノズル３０の上方先端は、断面半円弧形状を有する。ノズル３０は、下型２２内の通路２５を介して、圧力供給装置３１に接続されている。所定の圧力に高められた媒体が圧力供給装置３１からノズル３０に導入される。
【００１８】
図２（Ｂ）に示すように、ノズル３０内には、媒体を供給する供給通路３２が形成されている。供給通路３２の一端は、ノズル３０の上方先端において開口し、他端は、前記通路２５に連通する。ノズル３０の上方先端における外周面の一部を削落し、供給通路３２に連通する傾斜した溝部３３を形成してある。かかる構成により、供給通路３２を通って上方先端まで供給されてきた媒体は、溝部３３を通り、当該溝部３３が伸びる方向（図２（Ｂ）では左方向）に向けて流れる。
【００１９】
上型２１は、ノズル３０の位置に対応して、ノズル３０の上方先端形状に合致した断面半円弧形状の凹所５２が形成されている。
【００２０】
図２（Ｂ）および図３（Ｂ）に示すように、上下の金属板１１、１２はともに平板であり、この状態では、金属板１１、１２の間に媒体供給空間１４は形成されていない。本実施形態では、ノズル３０の上方は上型２１に向けて下型２２の分割面から突出していることから、図１（Ａ）に示すように、型締めすると、ノズル３０は、重なり合った金属板１１、１２の間に下側金属板１２の貫通孔１３を貫通して進出することになる。このノズル３０の進出に伴って上側金属板１１が凹所５２に押圧され、上下の金属板１１、１２の間に媒体供給空間１４が形成される（図１参照）。これにより、ノズル３０は、金属板１１、１２の間に形成される媒体供給空間１４に下側金属板１２を貫通して臨み、内圧を付加するための媒体を供給し得る状態となる。
【００２１】
前記拘束手段４０は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、一部に切り欠き部４２を備えたリング形状をなす上型強圧プレート４３から構成されている。この上型強圧プレート４３は、下型２２との間のクリアランスを他の部位に比べて小さくするために、上型２１の分割面を超え、下型２２に向けてわずかに突出している。上型強圧プレート４３は、媒体供給空間１４を形成するための凹所５２の周囲を囲むように配置されている。上型強圧プレート４３の切り欠き部４２は、成形用凹部２３、２４に向かう側に配置されている。切り欠き部４２が成形用凹部２３、２４に向かう方向と、ノズル３０の溝部３３が成形用凹部２３、２４に向かう方向とは一致する。図２（Ａ）に点線で囲んで示すように、上型強圧プレート４３の切り欠き部４２が位置する部位である非拘束部４１は、他の部位における拘束力に対して相対的に小さな拘束力しか作用せず、媒体供給空間１４に連通し易くなる。これにより、上型強圧プレート４３は、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２のうち、一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位を拘束することになる。
【００２２】
なお、本明細書において「非拘束部４１」との用語は、拘束力がゼロである部位だけを指称するものではなく、前記他の部位つまり拘束部における拘束力に対して相対的に小さな拘束力しか作用せず、媒体による内圧がかかることによって拘束部よりも膨出ないし拡開し易い部位である、と解釈されるべきである。
【００２３】
前記ゲート部用凹部５０は、上型２１の内面に、非拘束部４１つまり上型強圧プレート４３の切り欠き部４２から成形用凹部２３に至るまで形成されている。ゲート部用凹部５０は、例えば、断面半円弧形状を有している。媒体供給空間１４に臨んだノズル３０から媒体を供給すると、媒体は、拘束力が比較的小さい非拘束部４１を通り、媒体供給空間１４からゲート部用凹部５０に沿う金属板１１、１２の間に注入される。これにより、上側金属板１１は、媒体の内圧がかかり、ゲート部用凹部５０に沿って成形用凹部２３、２４に向けて順次膨出して行く。一方、下側金属板１２も、媒体の内圧がかかり、ゲート部用凹部５０に沿って成形用凹部２３、２４に向けて順次下型２２に圧接して行く。上側金属板１１のゲート部用凹部５０に沿う膨出が成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間にまで達すると、媒体注入通路をなすゲート部５１が形成される（図１（Ｂ）参照）。
【００２４】
図２（Ａ）（Ｂ）および図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態のハイドロフォーム成形装置１０ではさらに、上下型２１、２２の内面に、重なり合った金属板１１、１２のうちの前記他の部位を拘束する位置に対応して、上型強圧プレート４３、ノズル３０の周囲からゲート部用凹部５０に沿うように、凹凸部４４、４５を形成してある。図示例では、上型２１に係合用凸部４４を、下型２２に係合用凹部４５を形成してある。これら係合用の凸部４４および凹部４５は、断面波形状を有し、ノズル３０と同心状に二重に形成されている。ゲート部用凹部５０には、上型２１の係合用凸部４４は形成されていない。凹凸部４４、４５を形成する位置は、貫通孔１３の内周端面１３ａが成形にともなって移動する寸法を考慮して定められる。
【００２５】
型締めすると、ノズル３０周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２は、上下型２１、２２の係合用凹凸部４４、４５により凹凸嵌合する。このため、内圧を付加しても、ノズル３０が貫通する下側金属板１２の材料が成形用凹部２３、２４に向かう内側に引っ張られ難くなる。したがって、ノズル３０と下側金属板１２との間に隙間が生じることがなく、ノズル３０から金属板１１、１２の間に注入された媒体の漏れが防止される。この結果、成形用凹部２３、２４に位置する２枚の金属板１１、１２の間に十分な強さの内圧をかけることが可能となる。
【００２６】
次に、図４〜図８を参照しつつ、ハイドロフォーム法による成形品の成形手順を説明する。
【００２７】
図４（Ａ）（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図に相当し、図４（Ａ）は、開いた上下型２１、２２内に重ね合わせた金属板１１、１２を入れた状態を示す断面図、図４（Ｂ）は、型締めした状態を示す断面図である。図５（Ａ）（Ｂ）および図６は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図に相当し、図５（Ａ）は、型締めした状態を示す断面図、図５（Ｂ）は、ノズル３０から媒体を供給し始め、上側金属板１１が膨出を開始した状態を示す断面図、図６は、ノズル３０から媒体を供給し続けて、上側金属板１１がさらに膨出するとともに下側金属板１２が下型２２に圧接した状態を示す断面図である。また、図７（Ａ）（Ｂ）および図８（Ａ）（Ｂ）は、重ね合わせた金属板１１、１２の工程ごとの変化の状態を概念的に示す図であり、図７（Ａ）は、ハイドロフォーム成形を開始する前、図７（Ｂ）は、型締めしたとき、図８（Ａ）は、ゲート部５１が形成されたとき、図８（Ｂ）は、成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２が膨出したときの状態をそれぞれ示している。
【００２８】
まず、図４（Ａ）に示すように、ハイドロフォーム成形装置１０の上下型２１、２２の間に、上下の金属板１１、１２を重ね合わせて入れる。ハイドロフォーム成形を開始する前における重ね合わせた金属板１１、１２は、図７（Ａ）に示すように平板状をなしている。
【００２９】
次いで、図４（Ｂ）および図５（Ａ）に示すように、上下型２１、２２を相対的に接近させ、所定の型締め力で型締めする。上下の金属板１１、１２の外周縁部は、上下型２１、２２により拘束される。型締めすると、ノズル３０は、重なり合った金属板１１、１２の間に下側金属板１２の貫通孔１３を貫通して進出する。このノズル３０の進出に伴って上側金属板１１が凹所５２に押圧され、上下の金属板１１、１２の間に媒体供給空間１４が形成される。ノズル３０の進出により媒体供給空間１４が形成された金属板１１、１２は、図７（Ｂ）に示される。
【００３０】
また、図４（Ｂ）に示すように、上型強圧プレート４３は、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２を下型２２との間で拘束する。さらに、ノズル３０周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２は、上下型２１、２２の凹凸部４４、４５により凹凸嵌合し、拘束力が高められる。一方、図５（Ａ）に示すように、非拘束部４１つまり上型強圧プレート４３の切り欠き部４２から成形用凹部２３に至るまで形成されたゲート部用凹部５０に沿っては、金属板１１、１２は、上下型２１、２２により拘束されていない。したがって、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２は、一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位が拘束されている。
【００３１】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、上下の金属板１１、１２およびノズル３０により囲繞された媒体供給空間１４内に、所定の圧力に高められた成形用媒体となる液体（例えば、水）をノズル３０から注入し、内圧Ｐを付加する。
【００３２】
上側金属板１１および下側金属板１２の変形が開始されるときの内圧ＰをＰ０とする。媒体供給空間１４に臨んだノズル３０から媒体を供給して内圧ＰがＰ０まで上昇すると、媒体は、拘束力が比較的小さい非拘束部４１を通り、媒体供給空間１４からゲート部用凹部５０に沿う金属板１１、１２の間に注入される。これにより、上側金属板１１のゲート部用凹部５０に沿う部分は、媒体の内圧がかかり、成形用凹部２３、２４に向けて順次膨出して行く。一方、下側金属板１２のゲート部用凹部５０に沿う部分も、媒体の内圧がかかり、成形用凹部２３、２４に向けて順次下型２２に圧接して行く。ノズル３０から供給された媒体は、溝部３３を通って、非拘束部４１つまり上型強圧プレート４３の切り欠き部４２に向けて流れ易い。このため、上側金属板１１はゲート部用凹部５０に沿って円滑に膨出し、下側金属板１２はゲート部用凹部５０に沿って円滑に圧接して行く。
【００３３】
次いで、図６に示すように、媒体の供給を継続すると、上側金属板１１のゲート部用凹部５０に沿う膨出は、成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間にまで達する。一方、下側金属板１２も、媒体の内圧によって、下型２２の係合用凹部４５に合致するように膨出する。これにより、媒体注入通路をなすゲート部５１の形成が完成する。ゲート部５１が形成された金属板１１、１２は、図８（Ａ）に示される。
【００３４】
ゲート部５１が完成すると、成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間に内圧がかかり始める。上下の金属板１１、１２は、外周縁部以外の部位において、膨出成形が開始される。膨出成形が始まると、外周縁部から内方に向けて材料の流入が始まる。膨出成形が始まっても、ノズル３０の周辺の金属板１１、１２は、上型強圧プレート４３の圧接、媒体から作用される内圧Ｐ、型内面に対する凹凸嵌合および型内面との間の摩擦により、ノズル３０の中心軸に向かう方向の拘束力が発生する。これにより下側金属板１２における貫通孔１３周辺の変形が抑制され、貫通孔１３の内周端面１３ａがノズル３０の外周面に圧接し、内周端面１３ａとノズル３０との間からの媒体の漏れが防止される（端面液漏れの防止）。また、金属板１１、１２の型内面に対する凹凸嵌合により、ノズル３０周辺からの材料の供給が抑制され、さらに、内圧Ｐによって金属板１１、１２と型内面との間に発生する板押さえ力によって、媒体の漏れが防止される（面圧液漏れ防止）。
【００３５】
ハイドロフォーム成形終了時には、図１（Ｂ）に示すように、上側金属板１１は成形用凹部２３の内面形状に合致した形状に成形され、下側金属板１２は成形用凹部２４の内面形状に合致した形状に成形される。そして、媒体の注入を終了し、上下型２１、２２を開いて成形品Ｗを取り出すと、一連のハイドロフォーム成形が完了する。ハイドロフォーム成形が完了した金属板１１、１２は、図８（Ｂ）に示される。その後、トリミングなどを施し、最終的な製品を得る。
【００３６】
上述したように、本実施形態は、内圧を付加するための媒体を供給するノズル３０を成形用凹部２３、２４の外側に位置する金属板１１、１２の間に形成される媒体供給空間１４に一方の金属板１２を貫通して臨ませ、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板１１、１２のうち一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位を拘束するように型締めし、非拘束部４１から成形用凹部２３、２４に位置する金属板１１、１２の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部５１をノズル３０から供給された媒体の圧力によって形成するようにしたハイドロフォーム成形方法およびこれを具現化した形成装置であるので、ノズル３０から供給された媒体の漏れを防止して、金属板１１、１２の間にかける内圧を上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることが可能となる。
【００３７】
ゲート部を予備成形した従来工法および装置では内圧を１５０ｂａｒ以下にまでしか上昇できないが、本実施形態の工法および装置によれば、媒体の漏れを防止できるので、内圧を１０００ｂａｒにまで上昇できる。このように内圧を高めて重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることができるので、比較的大物の自動車部品、例えば、サスペンション、メンバ部材、車両骨格部品などをハイドロフォーム成形することができ、軽量化と高剛性化とを両立させた自動車部品を製造することが可能となる。
【００３８】
また、ゲート部を予備成形した場合には、予備成形時のばらつきに起因して、金属板の型内面への密着性にばらつきが発生し、媒体の漏れが生じる虞がある。これに対して、ゲート部の予備成形を廃止し、供給された媒体の圧力によってゲート部５１を成形する手法による本実施形態によれば、金属板１１、１２の型内面への密着性にばらつきが発生しない。この観点からも、媒体の漏れを一層防止でき、金属板１１、１２の間にかける内圧を一層上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることが可能となる。ゲート部の予備成形を廃止したので、予備成形に伴なう工数を削減でき、製造コストの低減に寄与することが可能となる。
【００３９】
さらに、媒体供給空間１４は、重なり合った金属板１１、１２の間に一方の金属板１２を貫通してノズル３０を進出させるのに伴って形成されるので、媒体供給空間１４をなす膨出部を金属板１１に予備成形する必要がなく、予備成形に伴なう工数を削減でき、製造コストの低減に寄与することが可能となる。
【００４０】
さらに、重なり合った金属板１１、１２のうちの前記他の部位は、型内面に形成した係合用の凹凸部４４、４５により拘束されるので、拘束力をさらに高めて媒体の漏れをより一層防止でき、金属板１１、１２の間にかける内圧をより一層上昇でき、重ね合わせ板材に大きな変形を生じさせることが可能となる。
【００４１】
なお、重ね合わせ板材は、図示例のように同じ大きさの２枚の金属板１１、１２を重ね合わせる場合に限定されず、３枚以上の金属板を重ね合わせたもの、成形品の一部分の剛性を高めるために小さい金属板が接合されたものなども含まれる。
【００４２】
また、重なり合った金属板１１、１２の間に下側金属板１２を貫通してノズル３０を進出させるのに伴って媒体供給空間１４を形成する形態を示したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、貫通孔１３に臨む位置において上側金属板１１を予め凸形状にプレフォームし、媒体供給空間１４を予め形成しておく形態でもよい。この形態でも、ゲート部５１は予め存在しないので、媒体供給空間１４の周辺を十分な力で拘束でき、媒体の漏れを防止できる。
【００４３】
また、ノズル３０を、下型２２の分割面から突出する位置と分割面から退避する位置との間で進退移動自在に設け、型締めした後にノズル３０を移動させ、媒体供給空間１４を形成する形態でもよい。
【００４４】
また、拘束手段４０として上型２１とは別体の上型強圧プレート４３を例示したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、上型２１の分割面を、上型強圧プレート４３を取り付けたときと同様の形状に形成し、媒体供給空間１４の周辺に位置する重なり合った金属板のうち、一部に媒体供給空間１４に連通する非拘束部４１を残しつつ他の部位を拘束してもよい。
【００４５】
また、係合用の凸部４４および凹部４５は、図示した断面波形状に限られず、断面矩形形状や断面台形形状などの適宜の形状を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置の要部を示す断面図であり、図１（Ａ）は、重ね合わせ板材を型締めしたハイドロフォーム成形開始時の状態を示し、図１（Ｂ）は、ハイドロフォーム成形終了時の状態を示している。
【図２】 図２（Ａ）は、図１に示される上型の分割面の要部を示す平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型の断面図である。
【図３】 図３（Ａ）は、図１に示される下型の分割面の要部を示す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う上下型の断面図である。
【図４】 図４（Ａ）（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う上下型２１、２２の断面図に相当し、図４（Ａ）は、開いた上下型２１、２２内に重ね合わせた金属板１１、１２を入れた状態を示す断面図、図４（Ｂ）は、型締めした状態を示す断面図である。
【図５】 図５（Ａ）（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型の断面図に相当し、図５（Ａ）は、型締めした状態を示す断面図、図５（Ｂ）は、ノズルから媒体を供給し始め、上側金属板が膨出を開始した状態を示す断面図である。
【図６】 図６は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う上下型の断面図に相当し、ノズルから媒体を供給し続けて、上側金属板がさらに膨出するとともに下側金属板が下型に圧接した状態を示す断面図である。
【図７】 図７（Ａ）（Ｂ）は、重ね合わせた金属板の工程ごとの変化の状態を概念的に示す図であり、図７（Ａ）は、ハイドロフォーム成形を開始する前、図７（Ｂ）は、型締めしたときの状態をそれぞれ示している。
【図８】 図８（Ａ）（Ｂ）は、重ね合わせた金属板の工程ごとの変化の状態を概念的に示す図であり、図８（Ａ）は、ゲート部が形成されたとき、図８（Ｂ）は、成形用凹部に位置する金属板が膨出したときの状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
１０…ハイドロフォーム成形装置
１１、１２…重ね合わせた金属板
１１…上側金属板
１２…下側金属板（一方の金属板）
１３…貫通孔
１４…媒体供給空間
２１…上型（型）
２２…下型（型）
２３、２４…成形用凹部
３０…ノズル
３１…圧力供給装置
４０…拘束手段
４１…非拘束部
４２…切り欠き部
４３…上型強圧プレート（拘束手段）
４４、４５…係合用凹凸部（凹凸部）
５０…ゲート部用凹部
５１…ゲート部
Ｐ…内圧
Ｗ…成形品
Claims (6)
- 成形用凹部を備える型内に重ね合わせた金属板を入れ、前記金属板の間に内圧をかけて、前記成形用凹部の形状に合致した成形品を成形する重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法において、
前記内圧を付加するための媒体を供給するノズルを、前記成形用凹部の外側に位置する前記金属板の間に形成される媒体供給空間に一方の金属板を貫通して臨ませ、
前記媒体供給空間の周辺に位置する重なり合った前記金属板のうち、一部に前記媒体供給空間に連通する非拘束部を残しつつ他の部位を拘束するように型締めし、
前記非拘束部から前記成形用凹部に位置する前記金属板の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部を、前記ノズルから供給された媒体の圧力によって形成するようにしたことを特徴とする重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。 - 前記媒体供給空間は、重なり合った前記金属板の間に前記一方の金属板を貫通して前記ノズルを進出させるのに伴って形成されることを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。
- 重なり合った前記金属板のうちの前記他の部位は、前記型の内面に形成した凹凸部により拘束されることを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形方法。
- 成形用凹部を備える型内に重ね合わせた金属板を入れ、前記金属板の間に内圧をかけて、前記成形用凹部の形状に合致した成形品を成形する重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置において、
前記成形用凹部の外側に位置する前記金属板の間に形成される媒体供給空間に一方の金属板を貫通して臨み、前記内圧を付加するための媒体を供給するノズルと、
前記媒体供給空間の周辺に位置する重なり合った前記金属板のうち、一部に前記媒体供給空間に連通する非拘束部を残しつつ他の部位を拘束する拘束手段と、
前記型の内面に形成され、前記非拘束部から前記成形用凹部に至るゲート部用凹部と、を有してなり、
前記ノズルから供給された媒体の圧力によって前記金属板を前記ゲート部用凹部に膨出させ、前記非拘束部から前記成形用凹部に位置する前記金属板の間にまで至る媒体注入通路をなすゲート部を形成するようにしたことを特徴とする重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置。 - 前記ノズルは、重なり合った前記金属板の間に前記一方の金属板を貫通して進出し、当該ノズルの進出に伴って前記媒体供給空間が形成されることを特徴とする請求項４に記載の重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置。
- 前記型の内面は、重なり合った前記金属板のうちの前記他の部位を拘束する位置に対応して、凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の重ね合わせ板材のハイドロフォーム成形装置。
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