JP4166019B2 - プレス加工品の歪み除去方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工品の歪み除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
プレス加工品は、一般に、加工品または製品に歪みが残ることが多く、歪み除去は課題の一つである。特に、プレス加工品の素材として、薄肉金属板が採用される場合には、歪み除去は重要な課題である。薄肉金属板（板厚０．５mm以下）を素材としてプレス成形されて製造されるもの（その一例が特開２００１−２５９７５２に開示されている）として、例えば、燃料電池用のセパレータがある。
【０００３】
燃料電池用のセパレータａは、図１３にて要部を拡大して概略的に例示したように、中心部に多数の凹凸部ａ１を有していて、一側にて電解質膜ｂを挟んで接合されて水素が流通供給される反応室ｃと酸素が流通供給される反応室ｄを形成するとともに、他側にてセパレータ同士直接に接合されて冷却水が流通供給される冷却室ｅを形成する。このため、２枚のセパレータａの密着度やセパレータａと電解質膜ｂの密着度を良好とするためには、セパレータ素材に歪みがないことが極めて重要である。なお、燃料電池用のセパレータ以外のプレス加工品においても、加工品または製品に歪みがないことが極めて重要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題に対処すべく、プレス装置のクランプ固定部材が薄肉金属板を素材とするプレス加工品の周縁部をクランプ固定した状態で、前記プレス装置の上型と下型を前記クランプ固定部材に対して上下方向に移動させることで、前記上型と前記下型で前記プレス加工品の中心部に多数の凹凸部を成形する第１の工程を経た後に、前記上型と前記下型が前記多数の凹凸部を挟んでその形状を維持した状態で、前記上型と前記下型を前記クランプ固定部材に対して下降させることで、前記プレス加工品における前記中心部を前記周縁部から離れる方向に移動させて前記中心部を囲む周囲部分を引き延ばして、同周囲部分と前記中心部の前記上型と前記下型にて挟まれていない部分を塑性変形させる第２の工程を経て、この塑性変形にてプレス加工品から歪みを除去するプレス加工品の歪み除去方法（請求項１に係る発明）に特徴がある。
【０００５】
この場合において、前記周囲部分の引き延ばし量は前記多数の凹凸部の有無による断面長差に略等しい量であること（請求項２に係る発明）が好ましい。また、前記プレス加工品は、前記第２の工程後に、前記周囲部分の設定位置で前記周縁部をカットされて平板状に製品化されること（請求項３に係る発明）も可能であり、平板状に製品化される前記プレス加工品は燃料電池用のセパレータであること（請求項４に係る発明）も可能である。
【０００６】
【発明の作用・効果】
本発明によるプレス加工品の歪み除去方法（請求項１に係る発明）においては、プレス加工品の形状を維持した状態（プレス装置の上型と下型がプレス加工品の中心部に成形した多数の凹凸部を挟んだ状態のプレス処理状態）で、前記上型と前記下型を前記クランプ固定部材に対して下降させることで、前記プレス加工品における前記中心部を前記周縁部から離れる方向に移動させて前記中心部を囲む周囲部分を引き延ばすのみの作業にて、プレス加工品の歪み除去を簡単に行うことが可能である。また、プレス工程（本発明の第１の工程）に歪み除去工程（プレス方向での引き延ばし工程である本発明の第２の工程）を無理なく組み込むことが可能である。
【０００７】
また、プレス加工品が中心部に多数の凹凸部を有する薄肉金属板であって、プレス加工品における周囲部分の引き延ばし量が多数の凹凸部の有無による断面長差に略等しい量としたものである場合（請求項２に係る発明の場合）には、多数の凹凸部の有無による断面長差が薄肉金属板に多数の凹凸部を形成しても板割れが生じない長さであるため、プレス加工品に割れを生じさせることなく、プレス加工品から歪みを除去することが可能である。また、引き延ばし処理後（本発明による第２の工程後）に、プレス加工品における周囲部分の設定位置で周縁部（歪み除去の影響が大きく残っている部位）をカットして平板状に製品化する場合（請求項３に係る発明の場合）には、製品化された平板状のプレス加工品（プレス製品）に歪み除去の影響が残り難い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態（燃料電池用のセパレータとなるプレス加工品の製造方法およびそのプレス装置）を図面に基づいて説明する。図１はプレス装置１００において下型１１と上型２１が共に下死点にある状態を示している。下型１１は、上下二層で構成されていて、ダイス１２に上下動可能に収容されており、バッキングプレート１３との当接によって下動を規制されるようになっている。ダイス１２は、ダイリング１４とともに、バッキングプレート１３とクッションシリンダベース１５の上に組付けられている。
【０００９】
クッションシリンダベース１５は、それぞれ一対のクッションブッシュ１６、クッションラム１７、クッションライナー１８等とによりクッション機構Ａを構成するものであり、下型架台１９上に組付けられている。各クッションブッシュ１６は、クッションシリンダベース１５に液密的に固着されていて、クッションラム１７を上下動可能に支持している。
【００１０】
各クッションラム１７は、クッションブッシュ１６に液密かつ上下動可能に組付けられてクッションシリンダベース１５内に圧力室Ｒ１を形成しており、クッションライナー１８を一体的に支持している。また、各クッションラム１７は、圧力室Ｒ１内に供給される油圧によって上動してクッションブッシュ１６と当接可能であり、クッションラム１７がクッションブッシュ１６に当接した状態では、クッションライナー１８がバッキングプレート１３の上面より０．５〜１．０mm（この値は、図１１に示した多数の凹凸部Ｗ１ａの有無による断面長差、すなわち多数の凹凸部Ｗ１ａが有る部位での断面長Ｌａと多数の凹凸部Ｗ１ａが無い部位での断面長Ｌｂとの差に略等しい量である）上方に突出するように設定されている。
【００１１】
各クッションライナー１８は、バッキングプレート１３に設けた貫通孔を貫通可能に挿通されていて、圧力室Ｒ１内に油圧が供給されている状態ではバッキングプレート１３の上面より上方に突出して下型１１を下方から支持し、圧力室Ｒ１内から油圧が排出された状態ではバッキングプレート１３の上面より下方に退避して下型１１の下面から離れるようになっている。
【００１２】
クッション機構Ａは、下型１１の下方に配置されていて、下型１１と上型２１によるプレス成形位置（図８に示した位置）より上型２１と下型１１の下死点（下型１１がバッキングプレート１３の上面に当接する図１０の位置）への下降を許容するものであり、図１１に示したプレス加工品Ｗの周囲部分Ｗ２（中心部Ｗ１を囲む部分）を中心部Ｗ１から離れる方向に引き延ばすとき（図８の状態から図１０の状態に移行するとき）に反力を受けるようになっている。
【００１３】
また、クッションシリンダベース１５には、圧力室Ｒ１内に作動油を給排するための油路Ｐ１が形成されている。また、クッションシリンダベース１５と下型架台１９には、図４および図６に示したように、プレス加工品Ｗと下型１１間に形成される圧力室Ｒ２内に作動液（例えば、油または水）を給排するための液路Ｐ２が形成されている。
【００１４】
一方、上型２１は、上下二層で構成されていて、パンチスペーサ２２とパンチバッキングプレート２３を介して上下動可能な上型架台２４に固着されており、上型架台２４と一体で上下動するようになっている。また、上型架台２４には、ロッドガイド２５を介してロッド２６が上下動可能に組付けられていて、ロッド２６にはブランクホルダー２７、ブランクホルダーインサート２８および液飛散防止カバー２９が一体的に組付けられている。また、上型架台２４とブランクホルダー２７間には、相対的な上下動を弾撥的に許容するスプリングユニットＳが介装されている。
【００１５】
上記のように構成した本実施形態のプレス装置１００は、図２に示した素材セット工程、図３に示した素材クランプ工程、図４に示した液圧成形工程、図６に示したハイドロリストライク工程（液介在状態での型成形工程）、図８に示したリストライク工程（液不介在状態での型成形工程）、図１０に示した歪み除去工程等を経て図１１に示したプレス加工品Ｗを成形製造する。
【００１６】
図２に示した素材セット工程では、上型２１側の各構成部材が図１の位置より所定量上動された状態で、プレス加工品Ｗの平板素材（板厚が０．５mm以下の薄肉金属板）が下型１１を覆うようにしてダイス１２の上にセットされる。この状態では、圧力室Ｒ１内に作動油が所定圧（図示省略のリリーフ弁によって設定されているリリーフ圧）で供給されていて、下型１１は下死点より所定量（０．５〜１．０mm）上方に保持されている。また、圧力室Ｒ２内には作動液が満たされていて、圧力室Ｒ２内へのエアーのかみこみ対策がなされている。
【００１７】
図３に示した素材クランプ工程では、プレス加工品Ｗの平板素材がその周縁部Ｗ３（図１１参照）をダイス１２とブランクホルダーインサート２８によりクランプされる。この状態でも、圧力室Ｒ１内に作動油が所定圧で供給されていて、下型１１は下死点より所定量（０．５〜１．０mm）上方に保持されており、また、圧力室Ｒ２内には作動液が満たされている。また、上型２１がプレス加工品Ｗの平板素材より僅か上方にあってプレス加工品Ｗの平板素材に当接してはいない。
【００１８】
図４に示した液圧成形工程では、上型２１がブランクホルダーインサート２８より設定量下方に（下死点の０．７〜１．２mm前）まで下降されて保持されるとともに、圧力室Ｒ２内に作動液が加圧供給されて、その加圧作動液と上型２１とによりプレス加工品Ｗの中心部Ｗ１（図１１参照）に多数の凹凸部Ｗ１ａが図５に示したように形成される。この状態では、圧力室Ｒ２内に加圧供給される作動液の圧力が圧力室Ｒ１内に加圧供給される作動油の圧力（リリーフ圧）より高くて、圧力室Ｒ１内の作動油がリリーフ排出されるため、下型１１は下死点にまで下降する。
【００１９】
図６に示したハイドロリストライク工程では、圧力室Ｒ２内の作動液が加圧されていない状態（加圧が解除されて排液可能な状態）で、上型２１が図４に示した位置から設定量（０．１mm）下方に下降される。この状態でも、圧力室Ｒ１内には作動油が所定圧で供給されているため、図４の状態にて下死点にまで下降した下型１１は下死点より所定量（０．５〜１．０mm）上方にまで持ち上げられる。このため、プレス加工品Ｗと下型１１が係合し、圧力室Ｒ２内に作動液が介在する状態で上型２１と下型１１によりプレス加工品Ｗの中心部Ｗ１に多数の凹凸部Ｗ１ａが図７に示したように膨出形成される。
【００２０】
図８に示したリストライク工程では、圧力室Ｒ２内から作動液が排出される状態で、上型２１が図６に示した位置から設定量（０．１mm）下方に下降されて、下型１１と上型２１がプレス加工品Ｗを挟んで嵌合し、下型１１とプレス加工品Ｗ間に作動液が殆ど介在しない状態で上型２１と下型１１によりプレス加工品Ｗの中心部Ｗ１に多数の凹凸部Ｗ１ａが図９に示したように所定の形状に成形される。この状態でも、圧力室Ｒ１内に作動油が所定圧で供給されていて、下型１１は下死点より所定量（０．５〜１．０mm）上方に保持されている。
【００２１】
図１０に示した歪み除去工程では、圧力室Ｒ１内から作動油がリリーフ排出される状態で、上型２１と下型１１が図８に示した位置から設定量（０．５〜１．０mm）下方（図１０の矢印方向）に下降されて、下型１１と上型２１がプレス加工品Ｗの凹凸部Ｗ１ａを挟んだ状態（プレス処理状態）で、プレス加工品Ｗの中心部Ｗ１を囲む周囲部分Ｗ２が中心部Ｗ１から離れる方向に相対的に引き延ばされる。これにより、プレス加工品Ｗ１の周囲部分Ｗ２が塑性変形されて、この塑性変形にてプレス加工品Ｗから歪みが除去される。
【００２２】
また、上記のようにして成形製造された図１１のプレス加工品Ｗは、周囲部分Ｗ２の設定位置で周縁部Ｗ３をカット機（図示省略）によりカットされるとともに、周囲部分Ｗ２と中心部Ｗ１の貫通孔形成部もカットされることで図１２に示したように平板状に製品化されて、燃料電池用のセパレータＷｏとされる。
【００２３】
以上の説明から明らかなように、この実施形態においては、上型２１と下型１１によるプレス処理状態（上型２１と下型１１がプレス加工品Ｗの中心部Ｗ１に成形した多数の凹凸部Ｗ１ａを挟んだ状態）にてプレス加工品Ｗの中心部Ｗ１を囲む周囲部分Ｗ２を中心部Ｗ１から離れる方向に引き延ばして、同プレス加工品Ｗの周囲部分Ｗ２を塑性変形させ、この塑性変形にてプレス加工品Ｗから歪みを除去するようにしている。このため、プレス加工品Ｗの形状を維持した状態（プレス処理状態）で、周囲部分Ｗ２を引き延ばすのみの作業にて、プレス加工品Ｗの歪み除去を簡単に行うことが可能である。
【００２４】
また、この実施形態においては、プレス装置１００のダイス１２とブランクホルダーインサート２８により周縁部Ｗ３をクランプ固定された状態で、上型２１と下型１１によりプレス成形されたプレス加工品Ｗの中心部Ｗ１を部分的に挟持した状態（凹凸部Ｗ１ａを挟持した状態）にて下方（プレス方向）に移動させることで、プレス加工品Ｗから歪みを除去するようにしている。このため、図２〜図９に示したプレス工程に図１０に示した歪み除去工程（プレス方向での引き延ばし工程）を無理なく組み込むことが可能である。
【００２５】
また、プレス加工品Ｗが中心部Ｗ１に多数の凹凸部Ｗ１ａを有する薄肉金属板であって、図１０に示した歪み除去工程での下降量（引き延ばし量）が多数の凹凸部Ｗ１ａの有無による断面長差（Ｌａ−Ｌｂ）に略等しい量（０．５〜１．０mm）であり、多数の凹凸部Ｗ１ａの有無による断面長差が薄肉金属板に多数の凹凸部Ｗ１ａを形成しても板割れが生じない長さであるため、プレス加工品Ｗに割れを生じさせることなく、プレス加工品Ｗから歪みを除去することが可能である。また、引き延ばし処理後に、周囲部分Ｗ２の設定位置でプレス加工品Ｗの周縁部Ｗ３（歪み除去の影響が大きく残っている部位）をカットして平板状に製品化するようにしているため、製品化された平板状のプレス加工品（プレス製品）に歪み除去の影響が残り難い。
【００２６】
また、この実施形態のプレス装置１００においては、上型２１が下型１１に向けて下降することでプレス加工品Ｗの中心部Ｗ１にプレス処理がなされるプレス装置１００における下型１１の下方に、下型１１と上型２１の下降を許容するクッション機構Ａを配置するようにしたものであるため、下型１１の下方のクッション機構Ａをコンパクトに組み込むことが可能である。
【００２７】
また、プレス加工品Ｗの周囲部分Ｗ２を中心部Ｗ１から離れる方向に引き延ばすときにプレス加工品Ｗと相対移動可能に接触するプレス型すなわちダイス１２と上型２１の角部（周縁部）が図１０に示したようにＲ面取りされているため、プレス加工品Ｗをプレス型（ダイス１２と上型２１）に対して滑らかに相対移動させることができて、プレス加工品Ｗから歪みを円滑に除去することが可能である。
【００２８】
上記実施形態においては、下型１１の下方にクッション機構Ａを配置して、ダイス１２とブランクホルダーインサート２８により周縁部Ｗ３をクランプ固定した状態で、上型２１と下型１１によりプレス成形されたプレス加工品Ｗの中心部Ｗ１を部分的に挟持した状態にて下方に移動させることで、プレス加工品Ｗの中心部Ｗ１を囲む周囲部分Ｗ２を中心部Ｗ１から離れる方向に引き延ばすようにして実施したが、上型２１と下型１１によりプレス成形されたプレス加工品Ｗの中心部Ｗ１を部分的に挟持した状態にて、プレス加工品Ｗの周囲部分Ｗ２および周縁部Ｗ３を側方（横方向）に移動させることで、プレス加工品Ｗの中心部Ｗ１を囲む周囲部分Ｗ２を中心部Ｗ１から離れる方向に引き延ばすようにして実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 プレス装置の上型と下型が共に下死点にある状態を示した縦断側面図である。
【図２】 図１に示したプレス装置が素材セット工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図３】 図１に示したプレス装置が素材クランプ工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図４】 図１に示したプレス装置が液圧成形工程にある状態の要部拡大縦断側面図である。
【図５】 図４のＸ部拡大断面図である。
【図６】 図１に示したプレス装置がハイドロリストライク工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図７】 図６のＹ部拡大断面図である。
【図８】 図１に示したプレス装置がリストライク工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図９】 図８のＺ部拡大断面図である。
【図１０】 図１に示したプレス装置が歪み除去工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図１１】 図１に示したプレス装置にて成形製造されたプレス加工品の概略的な斜視図である。
【図１２】 図１１に示したプレス加工品から平板状に製品化された燃料電池用のセパレータの概略的な斜視図である。
【図１３】 図１２に示したセパレータを採用して構成した燃料電池の概略的な要部断面図である。
【符号の説明】
１１…下型、１２…ダイス、１３…バッキングプレート、１４…ダイリング、１５…クッションシリンダベース、１６…クッションブッシュ、１７…クッションラム、１８…クッションライナー、１９…下型架台、２１…上型、２２…パンチスペーサ、２３…パンチバッキングプレート、２４…上型架台、２５…ロッドガイド、２６…ロッド、２７…ブランクホルダー、２８…ブランクホルダーインサート、２９…液飛散防止カバー、１００…プレス装置、Ａ…クッション機構、Ｓ…スプリングユニット、Ｒ１，Ｒ２…圧力室、Ｐ１…油路、Ｐ２…液路、Ｗ…プレス加工品、Ｗ１…中心部、Ｗ１ａ…凹凸部、Ｗ２…周囲部分、Ｗ３…周縁部。

Claims (4)

1. プレス装置のクランプ固定部材が薄肉金属板を素材とするプレス加工品の周縁部をクランプ固定した状態で、前記プレス装置の上型と下型を前記クランプ固定部材に対して上下方向に移動させることで、前記上型と前記下型で前記プレス加工品の中心部に多数の凹凸部を成形する第１の工程を経た後に、前記上型と前記下型が前記多数の凹凸部を挟んでその形状を維持した状態で、前記上型と前記下型を前記クランプ固定部材に対して下降させることで、前記プレス加工品における前記中心部を前記周縁部から離れる方向に移動させて前記中心部を囲む周囲部分を引き延ばして、同周囲部分と前記中心部の前記上型と前記下型にて挟まれていない部分を塑性変形させる第２の工程を経て、この塑性変形にてプレス加工品から歪みを除去するプレス加工品の歪み除去方法。
2. 請求項１に記載のプレス加工品の歪み除去方法において、前記周囲部分の引き延ばし量は前記多数の凹凸部の有無による断面長差に略等しい量であることを特徴とするプレス加工品の歪み除去方法。
3. 請求項１または２に記載のプレス加工品の歪み除去方法において、前記プレス加工品は、前記第２の工程後に、前記周囲部分の設定位置で前記周縁部をカットされて平板状に製品化されることを特徴とするプレス加工品の歪み除去方法。
4. 請求項３に記載のプレス加工品の歪み除去方法において、平板状に製品化される前記プレス加工品は燃料電池用のセパレータであることを特徴とするプレス加工品の歪み除去方法。

Images