JP6331450B2 - Manufacturing method of molded article, disk for automobile wheel and die for hydraulic bulge processing - Google Patents
Manufacturing method of molded article, disk for automobile wheel and die for hydraulic bulge processingInfo
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Description
本発明は、素材金属板を成形してなる自動車ホイール用ディスク（以下、単に「ホイールディスク」ともいう）や断面形状がハット型の成形品（以下、単に「ハット型の成形品」ともいう）といった成形品の製造方法、および、それに用いる液圧バルジ加工用金型に関する。さらに詳しくは、所望の板厚分布の成形品を得ることが可能な成形品の製造方法、および、それに用いる液圧バルジ加工用金型に関する。また、Ｒ部およびハット部の板厚を確保しつつそれら以外の部分の板厚を減少させた自動車ホイール用ディスクに関する。 The present invention relates to an automotive wheel disk (hereinafter also simply referred to as “wheel disk”) formed by forming a metal sheet, or a hat-shaped molded product (hereinafter also simply referred to as “hat-shaped molded product”). And a hydraulic bulge processing mold used therefor. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing a molded product capable of obtaining a molded product having a desired thickness distribution, and a hydraulic bulge processing mold used therefor. The present invention also relates to a vehicle wheel disk in which the plate thickness of the R portion and the hat portion is ensured while the plate thickness of other portions is reduced.
一般に、自動車ホイールは、タイヤを装着して保持する円筒状のホイールリムと、そのリムを支持して自動車のハブに取り付けられる円盤状のホイールディスクとから構成される。これらのホイールリムとホイールディスクは、一体で成形することもできるが、別個に成形したものを溶接で接合して一体化することが多い。 In general, an automobile wheel is composed of a cylindrical wheel rim on which a tire is mounted and held, and a disc-shaped wheel disk that supports the rim and is attached to a hub of the automobile. Although these wheel rim and wheel disc can be molded integrally, they are often joined by welding separately molded ones.
図１は、自動車ホイール用ディスクの一例を示す断面図である。同図に示すホイールディスク１０は、素材金属板を成形してなり、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部１１、Ｒ部１２、内側湾曲部１３、ハット部１４、外側湾曲部１５およびフランジ部１６を有する。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an automobile wheel disk. A wheel disk 10 shown in FIG. 1 is formed by forming a material metal plate, and is concentrically in order from the disk center side, and includes a hub mounting part 11, an R part 12, an inner curved part 13, a hat part 14, and an outer curved part 15. And a flange portion 16.
ハブ取付け部１１にはその中心にハブ穴１１ａが形成される。また、ハブ取付け部１１には、ハブ穴１１ａの周囲にナット座１１ｂが形成され、このナット座１１ｂには、ハブ穴１１ａを中心とする同一円周上に等間隔で複数のボルト穴１１ｃが形成される。 A hub hole 11a is formed at the center of the hub attachment portion 11. The hub mounting portion 11 is formed with a nut seat 11b around the hub hole 11a. The nut seat 11b has a plurality of bolt holes 11c at equal intervals on the same circumference centered on the hub hole 11a. It is formed.
ハット部１４は、ハブ取付け部１１の外周から内側湾曲部１３を介してディスク表面側に突き出す。Ｒ部１２は、ハブ取付け部１１と内側湾曲部１３を繋ぐために設けられる。フランジ部１６は、ハット部１４の外周から外側湾曲部１５を介してディスク裏面側に延び出す。 The hat portion 14 protrudes from the outer periphery of the hub attachment portion 11 to the disk surface side via the inner curved portion 13. The R portion 12 is provided to connect the hub attachment portion 11 and the inner curved portion 13. The flange portion 16 extends from the outer periphery of the hat portion 14 via the outer curved portion 15 to the disk back surface side.
ホイールディスク１０は、フランジ部１６がホイールリムの内側に嵌め込まれて溶接などで接合され、これにより、ホイールディスク１０とホイールリムが一体化され、自動車ホイールとなる。自動車ホイールは、ハブ取付け部１１のハブ穴１１ａに自動車ハブのセンターボスを挿通させるとともに、ハブ取付け部１１の各ボルト穴１１ｃに自動車ハブからのボルトを挿通させ、各ボルトにナットを螺合させて締め付けることにより、自動車ハブに固定される。 The wheel disc 10 has a flange portion 16 fitted inside the wheel rim and joined by welding or the like, whereby the wheel disc 10 and the wheel rim are integrated to form an automobile wheel. In the automobile wheel, the center boss of the automobile hub is inserted into the hub hole 11a of the hub attachment portion 11, and the bolt from the automobile hub is inserted into each bolt hole 11c of the hub attachment portion 11, and a nut is screwed into each bolt. And fastened to the automobile hub.
このようなホイールディスクの成形に関し、従来から種々の提案がなされており、例えば、特許文献１がある。特許文献１に提案されるホイールディスクの成形方法は、予備成形工程と、本成形工程とを含む。予備成形工程では、平板状の基材を絞り成形することにより、底壁が周縁部から中心に向かって傾斜した凹部を有する中間材を得る。また、本成形工程は、中間材の凹部底壁を円盤形状にプレス成形することにより、ハブ取付け部を成形する。これにより、疲労強度に大きな影響を与えるＲ部の板厚を増加させることができるので、素材金属板の板厚を薄くでき、部品の軽量化を達成できるとしている。 Various proposals have been made regarding the formation of such a wheel disc. For example, there is Patent Document 1. The wheel disk forming method proposed in Patent Document 1 includes a pre-forming step and a main forming step. In the pre-forming step, an intermediate material having a recess whose bottom wall is inclined from the peripheral portion toward the center is obtained by drawing a flat substrate. Further, in this molding step, the hub attachment portion is molded by press-molding the concave bottom wall of the intermediate material into a disk shape. Accordingly, the thickness of the R portion that greatly affects the fatigue strength can be increased, so that the thickness of the material metal plate can be reduced and the weight of the component can be reduced.
また、成形品の部位毎の板厚を変化させる方法に関しても、従来から種々の提案がなされており、例えば、特許文献２がある。特許文献２は、厚さの異なる金属板を溶接した後にプレス成形または深絞り成形して成形部材を製造する方法を対象とし、この方法は、一般的にテーラードブランク工法と呼ばれる。特許文献２では、テーラードブランク工法は、厚さの異なる多数の金属板を成形した成形片から成形品を作製する場合と比べ、製造コストを削減できるとしている。 Moreover, various proposals have conventionally been made with respect to a method of changing the thickness of each part of a molded product. Patent Document 2 is directed to a method of manufacturing a molded member by press forming or deep drawing after welding metal plates having different thicknesses, and this method is generally called a tailored blank method. According to Patent Document 2, the tailored blank method can reduce the manufacturing cost as compared with a case where a molded product is manufactured from molded pieces obtained by molding a large number of metal plates having different thicknesses.
一方で、素材金属板を成形することにより、断面形状がハット型の成形品を得る場合がある。このハット型の成形品は、例えば、自動車の構造部品に用いられる。 On the other hand, by forming the material metal plate, a hat-shaped molded product may be obtained. This hat-shaped molded product is used for, for example, a structural part of an automobile.
図２は、ハット型断面の成形品の一例を示す模式図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は幅方向の断面図である。ハット型の成形品２０は、同図（ｂ）に示すように、ウェブ部２１と、そのウェブ部の両側にそれぞれ延びる縦壁部２２と、それらの縦壁部２２からさらにそれぞれ延びるフランジ部２３とを有する。ウェブ部２１と縦壁部２２とは、稜線部２４を介して繋がり、その稜線部２４は幅方向に湾曲する。 2A and 2B are schematic views showing an example of a molded product having a hat-shaped cross section, where FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a cross-sectional view in the width direction. As shown in FIG. 2B, the hat-shaped molded product 20 includes a web portion 21, vertical wall portions 22 extending on both sides of the web portion, and flange portions 23 further extending from the vertical wall portions 22. And have. The web part 21 and the vertical wall part 22 are connected via the ridgeline part 24, and the ridgeline part 24 curves in the width direction.
ハット型断面の成形品は、同図に示す成形品のように幅方向の中央で対称な場合に限らず、非対称の場合もある。また、ハット型断面の成形品は、同図に示す成形品のように長手方向で断面形状が一定の場合に限らず、長手方向で断面形状が変化する場合がある。さらに、ハット型断面の成形品は、同図に示す成形品のように長手方向に直線状に延びる場合に限らず、長手方向に湾曲する場合がある。 The molded product having a hat-shaped cross section is not limited to being symmetrical at the center in the width direction as in the molded product shown in FIG. In addition, the molded product having a hat-shaped cross section is not limited to the case where the cross-sectional shape is constant in the longitudinal direction as in the molded product shown in the figure, and the cross-sectional shape may change in the longitudinal direction. Furthermore, the molded product having a hat-shaped cross section is not limited to the case of linearly extending in the longitudinal direction like the molded product shown in the figure, but may be curved in the longitudinal direction.
上述のホイールディスクやハット型断面の成形品の成形方法として、ハイドロフォーミングとも称される液圧バルジ加工がある。この液圧バルジ加工では、１枚の素材金属板を成形する場合と、２枚の素材金属板を同時に成形する場合がある。 As a method for forming the above-described wheel disk or hat-shaped cross-section, there is a hydraulic bulging process also called hydroforming. In this hydraulic bulging, there are cases where one material metal plate is formed and two material metal plates are simultaneously formed.
図３は、液圧バルジ加工を１枚の素材金属板に施す場合の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は素材金属板の挟持完了時の状態、同図（ｂ）は膨出成形時の状態、同図（ｃ）は成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、素材金属板７０とを示す。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a processing flow in the case where the hydraulic bulge processing is performed on one material metal plate. FIG. 3 (a) shows a state when the material metal plate is completely clamped. (B) shows the state at the time of swell molding, and (c) shows the state at the end of molding. In the figure, a hydraulic bulging die 30 and a material metal plate 70 are shown.
液圧バルジ加工用金型３０は、一対の上型５０と下型４０とで構成される。上型５０には、凹状のキャビティー部５１が下型４０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。一方、下型４０は、上型５０と素材金属板を介して当接する先端面が平面状であり、流体を注入するための注入孔４２が設けられる。 The hydraulic bulge processing mold 30 includes a pair of an upper mold 50 and a lower mold 40. The upper mold 50 is provided with a concave cavity portion 51 on a front end surface that comes into contact with the lower mold 40 via the material metal plate. On the other hand, the lower die 40 has a flat tip surface that comes into contact with the upper die 50 via the material metal plate, and is provided with an injection hole 42 for injecting fluid.
このような金型を用いた液圧バルジ加工では、上型５０と下型４０とを離間させた状態で、上型５０と下型４０の間に素材金属板７０を配置する。この状態で、上型５０と下型４０とを上下方向に相対移動させ、上型５０と下型４０とを素材金属板を介して当接させることにより、同図（ａ）に示すように素材金属板７０の外周を挟持する。 In the hydraulic bulge processing using such a mold, the material metal plate 70 is disposed between the upper mold 50 and the lower mold 40 in a state where the upper mold 50 and the lower mold 40 are separated from each other. In this state, the upper mold 50 and the lower mold 40 are relatively moved in the vertical direction, and the upper mold 50 and the lower mold 40 are brought into contact with each other through the material metal plate, as shown in FIG. The outer periphery of the material metal plate 70 is clamped.
素材金属板７０を挟持した状態で金型３０内へ注入孔４２から流体を注入すると、注入された流体の圧力（液圧）が素材金属板７０にかかり、同図（ｂ）に示すように、素材金属板７０がキャビティー部５１に膨出する。さらに、注入孔４２から流体を注入すると、同図（ｃ）に示すように、素材金属板７０が金型３０のキャビティー部５１に押し当てられて所定の形状に膨出成形される。 When a fluid is injected from the injection hole 42 into the mold 30 with the material metal plate 70 sandwiched, the pressure (hydraulic pressure) of the injected fluid is applied to the material metal plate 70, as shown in FIG. The material metal plate 70 bulges into the cavity portion 51. Further, when a fluid is injected from the injection hole 42, the material metal plate 70 is pressed against the cavity portion 51 of the mold 30 and swelled into a predetermined shape as shown in FIG.
図４は、液圧バルジ加工を２枚の素材金属板に施す場合の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は素材金属板の挟持完了時の状態、同図（ｂ）は膨出成形時の状態、同図（ｃ）は成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、２枚の素材金属板７０とを示す。 FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of a processing flow in the case where the hydraulic bulge processing is applied to two material metal plates. FIG. 4 (a) shows a state when the material metal plate is completely clamped. (B) shows the state at the time of swell molding, and (c) shows the state at the end of molding. In the figure, a hydraulic bulge processing die 30 and two metal sheets 70 are shown.
液圧バルジ加工用金型３０は、一対の上型５０と下型４０とで構成される。上型５０には、凹状のキャビティー部５１が下型４０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。また、下型４０にも、凹状のキャビティー部４１が上型５０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。流体を注入するための注入孔４２は、下型４０のキャビティー部４１の外側に設けられる。その注入孔４２を囲繞するように環状の溝が設けられ、その溝にはシール材４３が配置される。 The hydraulic bulge processing mold 30 includes a pair of an upper mold 50 and a lower mold 40. The upper mold 50 is provided with a concave cavity portion 51 on a front end surface that comes into contact with the lower mold 40 via the material metal plate. The lower mold 40 is also provided with a concave cavity portion 41 on the front end surface that contacts the upper mold 50 via the material metal plate. The injection hole 42 for injecting the fluid is provided outside the cavity portion 41 of the lower mold 40. An annular groove is provided so as to surround the injection hole 42, and a sealing material 43 is disposed in the groove.
２枚の素材金属板７０は、重ねて配置され、その外周がシールされている。外周をシールする目的は、２枚の素材金属板７０の間から流体が漏れ出すのを防止し、液圧を保持するためである。このシールは、２枚の素材金属板７０の外周を溶接などで接合する方式やビード等によって２枚の素材金属板７０の外周を押圧する方式を採用できる。また、２枚の素材金属板７０のうちで下型４０と当接する素材金属板には、注入透過孔７０ａが注入孔４２の位置する部位に設けられる。 The two material metal plates 70 are arranged so as to overlap each other and the outer periphery thereof is sealed. The purpose of sealing the outer periphery is to prevent the fluid from leaking out between the two material metal plates 70 and maintain the hydraulic pressure. This seal can employ a method of joining the outer periphery of the two material metal plates 70 by welding or the like, and a method of pressing the outer periphery of the two material metal plates 70 by a bead or the like. In addition, an injection permeation hole 70 a is provided at a position where the injection hole 42 is located in the material metal plate that comes into contact with the lower mold 40 among the two material metal plates 70.
このような金型を用いた液圧バルジ加工では、上型５０と下型４０とを離間させた状態で、上型５０と下型４０の間に素材金属板７０を配置する。この状態で、上型５０と下型４０とを上下方向に相対移動させ、上型５０と下型４０とを素材金属板を介して当接させることにより、同図（ａ）に示すように素材金属板７０の外周を挟持する。 In the hydraulic bulge processing using such a mold, the material metal plate 70 is disposed between the upper mold 50 and the lower mold 40 in a state where the upper mold 50 and the lower mold 40 are separated from each other. In this state, the upper mold 50 and the lower mold 40 are relatively moved in the vertical direction, and the upper mold 50 and the lower mold 40 are brought into contact with each other through the material metal plate, as shown in FIG. The outer periphery of the material metal plate 70 is clamped.
素材金属板７０を挟持した状態で注入孔４２から金型３０内へ流体を注入すると、外周がシールされた２枚の素材金属板の間に流体が流入する。この流入した流体の圧力（液圧）が素材金属板７０にかかり、同図（ｂ）に示すように、２枚の素材金属板７０がキャビティー部（４１、５１）にそれぞれ膨出する。さらに、注入孔４２から流体を注入すると、同図（ｃ）に示すように、２枚の素材金属板７０がキャビティー部（４１、５１）にそれぞれ押し当てられて所定の形状に膨出成形される。 When a fluid is injected from the injection hole 42 into the mold 30 with the material metal plate 70 sandwiched, the fluid flows between the two material metal plates whose outer periphery is sealed. The pressure (fluid pressure) of the inflowing fluid is applied to the material metal plate 70, and the two material metal plates 70 bulge into the cavity portions (41, 51) as shown in FIG. Further, when the fluid is injected from the injection hole 42, as shown in FIG. 6C, the two material metal plates 70 are pressed against the cavity portions (41, 51), respectively, and are bulged into a predetermined shape. Is done.
ホイールディスクは、ハブ取付け部が自動車ハブに固定されることから、それに隣接するＲ部に大きな負荷が加わる。このため、Ｒ部は、十分な疲労強度が必要となる。また、自動車の走行中にホイールディスクには、ディスク表面からディスク裏面へ向かう方向の曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントに対し、ホイールディスクは、ハット部の形状を設けて剛性を高めることにより、変形の抑制が図られている。このため、ハット部に曲げ応力が繰り返して作用するので、ハット部にも十分な疲労強度が必要である。 In the wheel disc, since the hub mounting portion is fixed to the automobile hub, a large load is applied to the R portion adjacent thereto. For this reason, the R part needs sufficient fatigue strength. In addition, a bending moment in the direction from the disk surface to the disk back surface acts on the wheel disk while the vehicle is running. With respect to this bending moment, the wheel disk is designed to suppress deformation by providing a hat shape to increase rigidity. For this reason, since bending stress repeatedly acts on the hat portion, the hat portion also requires sufficient fatigue strength.
このようなホイールディスクの製造では、Ｒ部とハット部とで十分な疲労強度が確保できるように、素材金属板の板厚を設定する必要がある。一方で、軽量化の観点から、素材金属板の板厚を薄くすることが要求される。 In the manufacture of such a wheel disc, it is necessary to set the plate thickness of the material metal plate so that sufficient fatigue strength can be secured at the R portion and the hat portion. On the other hand, from the viewpoint of weight reduction, it is required to reduce the thickness of the material metal plate.
前述の特許文献１に提案されるホイールディスクの成形方法によれば、Ｒ部の板厚を増加させることができるが、ハット部の板厚については検討されていない。また、Ｒ部の板厚の増加には限度があり、Ｒ部の板厚を確保すると、疲労強度に与える影響が小さい部分（ハブ取付け部や内側湾曲部、外側湾曲部、フランジ部）で板厚が過大となる。このため、疲労強度に与える影響が小さい部分の板厚をさらに減少させることにより、軽量化を実現することが望まれている。 According to the method for forming a wheel disc proposed in Patent Document 1 described above, the thickness of the R portion can be increased, but the thickness of the hat portion has not been studied. In addition, there is a limit to the increase in the thickness of the R section, and securing the thickness of the R section can reduce the fatigue strength strength of the plate (hub mounting section, inner curved section, outer curved section, flange section). The thickness becomes excessive. For this reason, it is desired to reduce the weight by further reducing the thickness of the portion having a small influence on the fatigue strength.
また、前述の特許文献２に記載されるようなテーラードブランク工法は、下記の理由からホイールディスクの製造には不向きである。
（ａ）硬く、靱性に劣る溶接部とその周辺において、成形時に割れが発生し易い。
（ｂ）成形時に工具が硬い溶接部によって損傷し易い。
（ｃ）板厚が異なる素材金属板を繋ぎ合わせる場合、段差ができる。
（ｄ）円形状や環状の素材金属板を繋ぎ合わせる場合、繋ぎ合わせ部が曲線状となることから、溶接が困難である。
（ｅ）成形品の使用時に、溶接部が部品性能（例えば疲労強度、耐腐食性等）を劣化させるとともに外観を損なう。
Moreover, the tailored blank method as described in the above-mentioned Patent Document 2 is unsuitable for the production of wheel disks for the following reasons.
(A) Cracks are likely to occur at the time of molding in and around a welded part that is hard and inferior in toughness.
(B) The tool is easily damaged by a hard weld during molding.
(C) When the metal plates having different plate thicknesses are joined together, a step is formed.
(D) When joining circular or annular material metal plates, welding is difficult because the joining portion is curved.
(E) During use of the molded product, the welded portion deteriorates the component performance (for example, fatigue strength, corrosion resistance, etc.) and impairs the appearance.
一方、前述のハット型の成形品は、プレス成形によって作製することができる。この場合、稜線部で板厚が減少し易いことから、稜線部の板厚を増加させて強度を確保することが望まれている。また、ハット型の成形品を自動車の構造部品として使用する場合、使用箇所に応じて一部で板厚を増加させて強度を確保しつつ、一部で板厚を減少させて軽量化することが望まれている。 On the other hand, the hat-shaped molded product described above can be produced by press molding. In this case, since the plate thickness tends to decrease at the ridge line portion, it is desired to increase the plate thickness of the ridge line portion to ensure strength. In addition, when using a hat-shaped molded product as a structural part of an automobile, it is necessary to increase the plate thickness in part according to the location of use and ensure strength while partially reducing the plate thickness to reduce weight. Is desired.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、所望の板厚分布の成形品を得ることが可能な成形品の製造方法、および、それに用いる液圧バルジ加工用金型を提供することを目的とする。また、Ｒ部およびハット部の板厚を確保しつつそれら以外の部分の板厚を減少させた自動車ホイール用ディスクを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a manufacturing method of a molded product capable of obtaining a molded product having a desired plate thickness distribution, and a hydraulic bulge processing mold used therefor. The purpose is to do. It is another object of the present invention to provide a vehicle wheel disc in which the plate thickness of the R portion and the hat portion is secured while the plate thickness of the other portions is reduced.
本発明の要旨は、下記（１）〜（５）の成形品の製造方法、下記（６）の自動車ホイール用ディスク、および、下記（７）の液圧バルジ加工用金型にある。 The gist of the present invention resides in the following (1) to (5) manufacturing method of a molded article, (6) a vehicle wheel disc, and (7) a hydraulic bulging die.
（１）成形品の製造方法であって、上下一対の液圧バルジ加工用金型に挟持された１枚または２枚の素材金属板に液圧をかけ、前記液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形する前工程と、膨出成形された前記素材金属板を所望の形状に成形する後工程とを含み、前記前工程では、前記素材金属板を挟持する際に、前記素材金属板の一部を折り曲げた後、当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することを特徴とする成形品の製造方法。 (1) A method for manufacturing a molded article, wherein hydraulic pressure is applied to one or two material metal plates sandwiched between a pair of upper and lower hydraulic bulge processing molds, and the hydraulic bulge processing mold Including a pre-process for bulging and forming the raw metal plate in the cavity portion and a post-process for forming the bulge-formed raw metal plate into a desired shape. In the pre-process, the raw metal plate is sandwiched. In this case, after bending a part of the material metal plate, the bent portion is flattened while restraining the peripheral portion of the bent portion.
（２）前記前工程では、前記素材金属板を挟持する際に、前記液圧バルジ加工用金型が備える複数のパッドを用い、前記素材金属板の一部を折り曲げた後、当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することを特徴とする上記（１）に記載の成形品の製造方法。 (2) In the pre-process, when sandwiching the material metal plate, using a plurality of pads provided in the hydraulic bulge processing mold, after bending a part of the material metal plate, The method for producing a molded article according to (1), wherein the bent portion is flattened while restraining a peripheral portion.
（３）前記成形品が、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、Ｒ部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する自動車ホイール用ディスクであり、前記前工程では、前記素材金属板の一部を折り曲げた後で当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することにより、前記Ｒ部および前記ハット部で板厚を増加させ、前記キャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形することにより、前記ハブ取付け部で板厚を減少させることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の成形品の製造方法。 (3) The molded product is a disc for an automobile wheel having a hub attachment portion, an R portion, an inner curved portion, a hat portion, an outer curved portion and a flange portion concentrically in order from the disc center side. Then, after bending a part of the material metal plate, the bent portion is flattened while restraining the peripheral portion of the bent portion, thereby increasing the plate thickness at the R portion and the hat portion, and The method for producing a molded article according to (1) or (2) above, wherein the thickness of the metal plate is reduced at the hub attachment portion by bulging and forming the material metal plate in a tee portion.
（４）前記キャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形することにより、さらに、前記外側湾曲部および前記フランジ部で板厚を減少させることを特徴とする上記（３）に記載の成形品の製造方法。 (4) The molded product according to (3), wherein the material metal plate is bulged and formed in the cavity portion to further reduce the plate thickness at the outer curved portion and the flange portion. Manufacturing method.
（５）前記後工程は、プレス加工用金型を用いたプレス成形による工程であり、前記プレス加工用金型が、膨出成形時に流体によって加圧された側の面で前記素材金属板と当接し、前記Ｒ部、前記内側湾曲部、前記ハット部、前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する形状を有する第１金型と、前記第１金型に隣接してプレス方向にスライド可能であり、前記ハブ取付け部と対応する形状を有する第１金型側パッドと、前記第１金型が当接する面と反対側の面で素材金属板と当接し、前記ハット部の外側部分、前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する形状を有する第２金型と、前記第２金型に隣接してプレス方向にスライド可能であり、前記ハブ取付け部、前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分と対応する形状を有する第２金型側パッドとを備え、前記後工程のプレス成形が、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向に相対移動させることにより、前記第２金型側パッドと前記第１金型とで前記素材金属板を反らせるステップと、反らされた前記素材金属板に、前記第１金型側パッドをプレス方向にスライドさせることによって前記ハブ取付け部を成形するステップと、前記ハブ取付け部が成形された前記素材金属板に、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向にさらに相対移動させることにより、前記第２金型側パッドと前記第１金型とで前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分を成形するステップと、前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分が成形された前記素材金属板に、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向にさらに相対移動させることにより、前記ハット部の外側部分、前記外側湾曲部および前記フランジ部を成形するステップとを含むことを特徴とする上記（３）または（４）に記載の成形品の製造方法。 (5) The post-process is a step by press molding using a press working mold, and the press working mold is placed on the surface of the material metal plate on the side pressed by a fluid during bulging molding. A first die having a shape corresponding to the R portion, the inner curved portion, the hat portion, the outer curved portion, and the flange portion, and slidable in the press direction adjacent to the first die. A first mold side pad having a shape corresponding to the hub mounting portion, and a material metal plate in contact with a surface opposite to a surface on which the first mold contacts, an outer portion of the hat portion, A second die having a shape corresponding to the outer curved portion and the flange portion; and slidable in a pressing direction adjacent to the second die; the hub mounting portion, the R portion, and the inner curved portion. And corresponding to the inner part of the hat part A second mold-side pad having a shape, and in the subsequent press molding, the first mold and the second mold are moved relative to each other in the pressing direction, whereby the second mold-side pad and Warping the material metal plate with the first mold, and forming the hub attachment portion by sliding the first mold side pad in the pressing direction on the warped material metal plate; The second mold-side pad and the first mold are moved further relative to the first metal mold and the second mold in the pressing direction on the material metal plate on which the hub mounting portion is formed. Forming the R portion, the inner curved portion, and the inner portion of the hat portion, and forming the R portion, the inner curved portion, and the inner portion of the hat portion on the material metal plate, 1 mold and (3) or (4), further comprising the step of forming the outer portion of the hat portion, the outer curved portion and the flange portion by further moving the second mold in the pressing direction. ).
（６）前記成形品が、ウェブ部、縦壁部およびフランジ部を有するハット型断面の成形品であり、前記前工程では、前記素材金属板の一部を折り曲げた後で当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することにより、少なくとも、前記フランジ部と前記縦壁部とを繋ぐ稜線部で板厚を増加させることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の成形品の製造方法。 (6) The molded product is a molded product having a hat-shaped cross section having a web portion, a vertical wall portion, and a flange portion, and in the preceding step, after a portion of the material metal plate is folded, the periphery of the bent portion In the above (1) or (2), the plate thickness is increased at least at the ridge line portion connecting the flange portion and the vertical wall portion by flattening the bent portion while restraining the portion. The manufacturing method of the molded article of description.
（７）１枚の素材金属板を成形してなり、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する自動車ホイール用ディスクであって、前記ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、前記Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、前記ハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）とが、下記（１）式および下記（２）式の関係をいずれも満足することを特徴とする自動車ホイール用ディスク。
ｔ１／ｔ３≧１．２ ・・・（１）
ｔ２／ｔ３≧１．２ ・・・（２）
(7) A vehicle wheel disc formed by molding a single material metal plate and having a hub attachment portion, an inner curved portion, a hat portion, an outer curved portion and a flange portion in a concentric order from the center of the disc. The thickness t1 (mm) of the hat portion, the thickness t2 (mm) of the R portion, and the thickness t3 (mm) of the hub mounting portion are expressed by the following formula (1) and the following (2). An automotive wheel disc characterized by satisfying all the relations of the formulas.
t1 / t3 ≧ 1.2 (1)
t2 / t3 ≧ 1.2 (2)
（８）上型と下型とで対をなし、挟持された状態の素材金属板を膨出成形する液圧バルジ加工用金型であって、前記上型および前記下型のいずれか一方または両方に、前記素材金属板が膨出するキャビティー部が設けられ、前記上型に、前記素材金属板を挟持した状態で当該素材金属板を介して前記下型と当接する平坦部が設けられ、前記下型に、前記素材金属板を挟持した状態で当該素材金属板を介して前記上型と当接する平坦部が設けられ、前記液圧バルジ加工用金型が、さらに、前記上型に少なくとも１つ設けられ、上下方向にスライド可能な上型側パッドと、前記下型に少なくとも１つ設けられ、上下方向にスライド可能な下型側パッドとを備え、前記上型側パッドは、少なくとも一部が前記上型の前記平坦部に配置され、かつ、前記素材金属板を挟持する操作の開始時に前記上型から突き出るように配置され、前記下型側パッドは、少なくとも一部が前記下型の前記平坦部に配置され、かつ、前記素材金属板を挟持する操作の開始時に前記下型から突き出るように配置され、前記上型と前記下型とを上下方向に相対的に移動させることによる前記素材金属板の挟持過程で、前記上型側パッドが前記下型の平坦部によって押し込まれるとともに、前記下型側パッドが前記上型の平坦部によって押し込まれることを特徴とする液圧バルジ加工用金型。 (8) A hydraulic bulge processing mold for forming a pair of an upper mold and a lower mold and bulging and forming a sandwiched metal plate, wherein either one of the upper mold and the lower mold or Both are provided with a cavity portion in which the material metal plate bulges, and the upper die is provided with a flat portion that comes into contact with the lower die via the material metal plate while sandwiching the material metal plate. The lower mold is provided with a flat portion that comes into contact with the upper mold via the material metal plate in a state where the material metal plate is sandwiched, and the hydraulic bulging mold is further provided on the upper mold. At least one upper mold side pad that is slidable in the vertical direction, and at least one lower mold side pad that is slidable in the vertical direction, and the upper mold side pad includes at least one A portion is disposed on the flat portion of the upper mold, and the front It is arranged so as to protrude from the upper mold at the start of the operation of clamping the material metal plate, and at least a part of the lower mold side pad is arranged in the flat portion of the lower mold, and the material metal plate is clamped The upper mold side pad is disposed so as to protrude from the lower mold at the start of the operation, and in the clamping process of the material metal plate by relatively moving the upper mold and the lower mold vertically A hydraulic bulging die, wherein the lower die side pad is pushed by the upper die flat portion while being pushed by the lower die flat portion.
本発明の成形品の製造方法は、液圧バルジ加工用金型で挟持する際に素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ平坦化することにより、素材金属板の板厚を部分的に増加させる。また、液圧バルジ加工によって素材金属板の板厚を部分的に減少させる。このようにして所望の板厚分布に調整した素材金属板を後工程で成形するので、得られる成形品を所望の板厚分布にできる。また、液圧バルジ加工用金型のみで素材金属板の板厚分布を調整できるので、効率よく素材金属板を所望の板厚分布にできる。 The method for producing a molded product according to the present invention is a method for producing a metal plate by bending a portion of the metal plate when sandwiched by a hydraulic bulging die and then flattening it while constraining the periphery. Partially increase the thickness. Moreover, the plate | board thickness of a raw metal plate is partially reduced by hydraulic bulge processing. Since the raw material metal plate adjusted to have a desired plate thickness distribution is formed in a subsequent process, the obtained molded product can have a desired plate thickness distribution. In addition, since the thickness distribution of the material metal plate can be adjusted only by the hydraulic bulge processing mold, the material metal plate can be efficiently made to have a desired thickness distribution.
本発明の液圧バルジ加工用金型は、素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ平坦化するために複数のパッドを備える。このため、素材金属板の板厚を部分的に増加させるとともに減少させることができ、効率よく素材金属板を所望の板厚分布にできる。 The die for hydraulic bulging according to the present invention includes a plurality of pads for flattening while constraining the peripheral portion after a part of the material metal plate is bent. For this reason, the thickness of the material metal plate can be partially increased and decreased, and the material metal plate can be efficiently distributed to a desired thickness.
本発明の自動車ホイール用ディスクは、Ｒ部およびハット部の板厚を確保しつつそれら以外の部分の板厚を減少させた状態である。このため、疲労強度を確保しつつ軽量化した状態となる。 The disk for automobile wheels of the present invention is in a state in which the plate thickness of the other portions is reduced while securing the plate thickness of the R portion and the hat portion. For this reason, it will be in the state reduced in weight, ensuring fatigue strength.
以下に、本発明の成形品の製造方法、自動車ホイール用ディスクおよび液圧バルジ加工用金型を、前述のように規定した理由および好ましい範囲について説明する。 Below, the reason and the preferable range which prescribed | regulated the manufacturing method of the molded article of this invention, the disk for motor vehicle wheels, and the metal mold | die for hydraulic bulge processing as mentioned above are demonstrated.
［本発明の成形品の製造方法］
本発明の成形品の製造方法は、前工程と後工程とを含み、その前工程では、前述のような液圧バルジ加工を行う。具体的には、前工程では、上下一対の液圧バルジ加工用金型に挟持された１枚または２枚の素材金属板に液圧をかけ、液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に素材金属板を膨出成形する。これにより、素材金属板のうちでキャビティー部内に膨出した部位の板厚を減少させる。
[Method for producing molded product of the present invention]
The method for producing a molded article of the present invention includes a pre-process and a post-process, and the hydraulic bulge processing as described above is performed in the pre-process. Specifically, in the previous step, liquid pressure is applied to one or two material metal plates sandwiched between a pair of upper and lower hydraulic bulge processing molds, and the liquid bulge processing molds enter the cavity portion of the mold. The metal sheet is swelled and formed. Thereby, the plate | board thickness of the site | part which bulged in the cavity part among raw material metal plates is reduced.
また、前工程で液圧バルジ加工用金型によって素材金属板を挟持する際に、素材金属板の一部を折り曲げた後でその折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化する。具体例としては、液圧バルジ加工用金型が備える複数のパッドを用い、素材金属板の一部を折り曲げた後でその折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化する。これにより、素材金属板のうちで折り曲げられた後で平坦化された部位の板厚を増加させる。 Further, when the material metal plate is clamped by the hydraulic bulge processing mold in the previous step, after bending a part of the material metal plate, the bent portion is flattened while restraining the peripheral portion of the bent portion. As a specific example, a plurality of pads provided in a hydraulic bulge processing mold are used, and after bending a part of the material metal plate, the bent part is flattened while restraining the peripheral part of the bent part. Thereby, the plate | board thickness of the site | part planarized after being bent among raw material metal plates is increased.
したがって、本発明の成形品の製造方法は、前工程で素材金属板の折り曲げられた後で平坦化された部位で板厚を増加させるとともに、キャビティー部内に膨出した部位で板厚を減少させる。このようにして所望の板厚分布に調整した素材金属板を後工程で成形し、所望の形状の成形品を得る。得られる成形品は、前工程で板厚分布を調整していることから、所望の板厚分布となる。 Therefore, according to the method of manufacturing a molded product of the present invention, the plate thickness is increased at the portion flattened after the material metal plate is bent in the previous step, and the plate thickness is decreased at the portion bulged in the cavity portion. Let In this way, the material metal plate adjusted to a desired plate thickness distribution is formed in a subsequent process to obtain a molded product having a desired shape. The obtained molded product has a desired thickness distribution because the thickness distribution is adjusted in the previous step.
このような本発明の成形品の製造方法を、成形品がホイールディスクである場合を例にして、詳細に説明する。なお、以下の例では２枚の素材金属板を使用しているが、本発明の成形品の製造方法は１枚の素材金属板を用いてホイールディスクを製造することも可能である。 Such a method for producing a molded product of the present invention will be described in detail by taking the case where the molded product is a wheel disk as an example. In the following example, two raw metal plates are used. However, in the method for manufacturing a molded product of the present invention, a wheel disk can be manufactured using one raw metal plate.
図５は、成形品がホイールディスクである場合の前工程の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）はブランクホールドした状態、同図（ｂ）は素材金属板の一部を折り曲げた状態、同図（ｃ）は素材金属板を挟持した状態、同図（ｄ）は膨出成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、２枚の素材金属板７０とを示す。 FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of a processing flow in the previous step when the molded product is a wheel disk, where FIG. 5A is a blank-held state, and FIG. 5B is a raw metal plate. FIG. 2C shows a state where a part is bent, FIG. 3C shows a state in which the metal plate is clamped, and FIG. In the figure, a hydraulic bulge processing die 30 and two metal sheets 70 are shown.
同図に示す液圧バルジ加工用金型３０は、一対の上型５０と下型４０とで構成される。上型５０には、凹状のキャビティー部（５１ａ、５１ｂ）が下型４０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。また、下型４０にも、凹状のキャビティー部（４１ａ、４１ｂ）が上型５０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。流体を注入するための注入孔（図示なし）は、下型４０に設けられる。その注入孔を囲繞するように環状の溝（図示なし）が設けられ、その溝にはシール材（図示なし）が配置される。 The hydraulic bulge processing mold 30 shown in FIG. 1 includes a pair of upper mold 50 and lower mold 40. The upper mold 50 is provided with a concave cavity portion (51a, 51b) on a front end surface that comes into contact with the lower mold 40 via the material metal plate. The lower mold 40 is also provided with a concave cavity portion (41a, 41b) on the front end surface that comes into contact with the upper mold 50 via the material metal plate. An injection hole (not shown) for injecting a fluid is provided in the lower mold 40. An annular groove (not shown) is provided so as to surround the injection hole, and a sealing material (not shown) is disposed in the groove.
また、上型５０には、素材金属板を挟持した状態でその素材金属板を介して下型４０と当接する平坦部が設けられる。同図に示す上型５０では、中心のキャビティー部５１ａと外側のキャビティー部５１ｂの間の部分が平坦部となる。下型４０にも、素材金属板を挟持した状態でその素材金属板を介して上型５０と当接する平坦部が設けられる。同図に示す下型４０では、中心のキャビティー部４１ａと外側のキャビティー部４１ｂの間の部分が平坦部となる。 Further, the upper die 50 is provided with a flat portion that comes into contact with the lower die 40 via the material metal plate in a state where the material metal plate is sandwiched. In the upper mold 50 shown in the figure, a portion between the central cavity portion 51a and the outer cavity portion 51b is a flat portion. The lower die 40 is also provided with a flat portion that comes into contact with the upper die 50 via the material metal plate in a state where the material metal plate is sandwiched. In the lower mold 40 shown in the figure, a portion between the central cavity portion 41a and the outer cavity portion 41b is a flat portion.
上型の平坦部には、上型側パッド３２が設けられ、その上型側パッド３２はパッド用加圧機構（例えばばねやゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等）３３を介して上型５０に装着される。このように装着された上型側パッド３２は上下方向にスライド可能である。一方、下型の平坦部には、２つの下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）が設けられ、その下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）はパッド用加圧機構３３を介して下型４０にそれぞれ装着される。このように装着された下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）は、いずれも上下方向にスライド可能である。 An upper mold side pad 32 is provided on the flat portion of the upper mold, and the upper mold side pad 32 is connected to the upper mold 50 via a pad pressurizing mechanism 33 (for example, a spring, rubber, gas cylinder, hydraulic cylinder, etc.). Installed. The upper mold side pad 32 thus mounted is slidable in the vertical direction. On the other hand, two lower mold side pads (31a, 31b) are provided in the lower mold flat portion, and the lower mold side pads (31a, 31b) are respectively attached to the lower mold 40 via the pad pressurizing mechanism 33. Installed. The lower mold side pads (31a, 31b) thus mounted are slidable in the vertical direction.
素材金属板の外周を保持するため、金型３０には一対の外周ホルダー３５が設けられ、その外周ホルダー３５は、ホルダー用加圧機構３６を介して上型５０および下型４０にそれぞれ装着される。これらの外周ホルダー３５は、上下方向にそれぞれスライド可能である。 In order to hold the outer periphery of the material metal plate, the mold 30 is provided with a pair of outer periphery holders 35, and the outer periphery holders 35 are respectively attached to the upper die 50 and the lower die 40 via the holder pressing mechanism 36. The These outer periphery holders 35 can slide in the vertical direction.
挟持する際に素材金属板に径方向の圧縮力を付与するため、金型３０には圧縮用パッド３７が設けられる。圧縮用パッド３７は、素材金属板のエッジ部と当接し、パッド用加圧機構３３によって径方向にスライド可能である。この圧縮用パッドは、所定の角度間隔で複数配置され、例えば９０°間隔で４つ配置される。 A compression pad 37 is provided on the mold 30 in order to apply a radial compressive force to the material metal plate during clamping. The compression pad 37 abuts on the edge portion of the material metal plate and can be slid in the radial direction by the pad pressurizing mechanism 33. A plurality of compression pads are arranged at predetermined angular intervals, for example, four at 90 ° intervals.
２枚の素材金属板７０は、重ねて配置され、その最外周（外周ホルダー３５の外側）がシールされている。素材金属板７０の最外周のシールは、溶接などで接合する方式やビード等によって押圧する方式を採用できる。また、２枚の素材金属板のうちで下型４０と当接する素材金属板には、注入透過孔（図示なし）が下型の注入孔（図示なし）の位置する部位に設けられる。 The two material metal plates 70 are arranged so as to overlap each other, and the outermost periphery (outside of the outer periphery holder 35) is sealed. As the seal on the outermost periphery of the material metal plate 70, a method of joining by welding or the like and a method of pressing by a bead or the like can be adopted. Of the two material metal plates, the material metal plate that comes into contact with the lower mold 40 is provided with an injection transmission hole (not shown) at a position where the lower mold injection hole (not shown) is located.
このような金型を用いた液圧バルジ加工では、上型５０と下型４０とを離間させた状態で、上型５０と下型４０の間に素材金属板７０を配置する。ここで、上型側パッド３２は上型５０から突き出るように配置されるとともに、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）は下型４０から突き出るように配置される。このため、上型５０と下型４０とを上下方向に相対移動させると、同図（ａ）に示すように上型５０に装着された上型側パッド３２と、下型４０に装着された下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）とが素材金属板７０に当接する。このようにして素材金属板７０がホールドされる。 In the hydraulic bulge processing using such a mold, the material metal plate 70 is disposed between the upper mold 50 and the lower mold 40 in a state where the upper mold 50 and the lower mold 40 are separated from each other. Here, the upper die side pad 32 is arranged so as to protrude from the upper die 50, and the lower die side pads (31 a, 31 b) are arranged so as to protrude from the lower die 40. For this reason, when the upper mold 50 and the lower mold 40 are relatively moved in the vertical direction, the upper mold side pad 32 mounted on the upper mold 50 and the lower mold 40 are mounted as shown in FIG. The lower mold side pads (31a, 31b) abut against the material metal plate. In this way, the material metal plate 70 is held.
上型５０と下型４０とを上下方向にさらに相対移動させると、素材金属板のうちで上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位が、上型側パッド３２および下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）とに沿って変形して折り曲げられる。この折り曲げに伴って素材金属板の一部が外側から中心側に移動し、具体的には、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間にその外側に位置する部位が流入する。やがて、同図（ｂ）に示すように、上型側パッド３２は、素材金属板７０を介して下型の平坦部と当接し、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）は、素材金属板７０を介して上型の平坦部と当接する。その結果、素材金属板のうちで上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位は、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）とによって傾斜したような状態となる。 When the upper die 50 and the lower die 40 are further moved relative to each other in the vertical direction, a portion of the material metal plate located between the upper die side pad 32 and the lower die side pads (31a, 31b) is the upper die. It is deformed and bent along the side pad 32 and the lower mold side pads (31a, 31b). A part of the material metal plate moves from the outside to the center side with this bending, and specifically, a portion located on the outside between the upper die side pad 32 and the lower die side pads (31a, 31b). Flows in. Eventually, as shown in FIG. 5B, the upper die side pad 32 comes into contact with the flat portion of the lower die via the material metal plate 70, and the lower die side pads (31a, 31b) are made of the material metal plate 70. It contacts the flat part of the upper mold via As a result, a portion of the material metal plate located between the upper mold side pad 32 and the lower mold side pad (31a, 31b) is determined by the upper mold side pad 32 and the lower mold side pad (31a, 31b). It will be in an inclined state.
上型５０と下型４０とを上下方向にさらに相対移動させると、同図（ｃ）に示すように、上型と下型とが素材金属板を介して当接することにより素材金属板が金型に挟持される。 When the upper die 50 and the lower die 40 are further moved relative to each other in the vertical direction, the upper metal die and the lower die are brought into contact with each other via the raw metal plate as shown in FIG. Sandwiched between molds.
その際、上型側パッド３２が下型の平坦部によって押し込まれるとともに、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）が上型の平坦部によって押し込まれる。これに伴い、素材金属板のうちで上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位は、周辺部を上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）によって拘束された状態で、傾きが小さくなる。やがて、上型の平坦部と下型の平坦部とが素材金属板を介して当接し、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位は、上型の平坦部および下型の平坦部に沿う形状となって平坦化される。このように平坦化される過程で、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位は、折り曲げた際に外側の部位が流入していることから、その板厚が増加する。 At that time, the upper die side pad 32 is pushed by the lower die flat portion, and the lower die side pads (31a, 31b) are pushed by the upper die flat portion. Accordingly, a portion of the material metal plate located between the upper mold side pad 32 and the lower mold side pad (31a, 31b) has a peripheral portion of the upper mold side pad 32 and the lower mold side pad (31a, 31b). In the state constrained by 31b), the inclination becomes small. Eventually, the flat part of the upper mold and the flat part of the lower mold come into contact with each other through the material metal plate, and the portion located between the upper mold side pad 32 and the lower mold side pads (31a, 31b) Are flattened into a shape along the flat portion and the flat portion of the lower mold. In the process of flattening in this way, the part located between the upper mold side pad 32 and the lower mold side pad (31a, 31b) flows into the outer part when bent. Thickness increases.
素材金属板７０を挟持した状態で注入孔（図示なし）から金型３０内へ流体を注入すると、２枚の素材金属板の間に流体が流入する。この流入した流体の圧力（液圧）が素材金属板にかかり、素材金属板７０の一部がキャビティー部（４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂ）に膨出する。さらに、注入孔から流体を注入すると、同図（ｄ）に示すように、素材金属板７０の一部が、金型３０のキャビティー部（４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂ）に押し当てられて所定の形状に膨出成形される。このように素材金属板の一部が膨出する過程で、その膨出する部位は断面線長が増加することから、膨出する部位の板厚が減少する。 When a fluid is injected into the mold 30 from an injection hole (not shown) with the material metal plate 70 sandwiched, the fluid flows between the two material metal plates. The pressure (fluid pressure) of the inflowing fluid is applied to the material metal plate, and a part of the material metal plate 70 swells into the cavity portions (41a, 41b, 51a, 51b). Further, when the fluid is injected from the injection hole, a part of the material metal plate 70 is pressed against the cavity part (41a, 41b, 51a, 51b) of the mold 30 as shown in FIG. It is swelled into a predetermined shape. Thus, in the process in which a part of the material metal plate swells, the section line length of the swelled part increases, so the plate thickness of the swelled part decreases.
このような加工フロー例を採用できる本発明の成形品の製造方法は、上型側パッド３２および下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）を用いて素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ平坦化することにより、素材金属板の一部の板厚を増加させる。また、液圧バルジ加工によって素材金属板の一部の板厚を減少させる。このようにして所望の板厚分布に調整した素材金属板を後工程で成形し、所望の形状の成形品を得る。得られた成形品は、前工程で板厚分布を調整していることから、所望の板厚分布となる。 The manufacturing method of the molded product of the present invention that can adopt such a processing flow example is the peripheral part after a part of the material metal plate is bent using the upper mold side pad 32 and the lower mold side pad (31a, 31b). By flattening while constraining, the thickness of a part of the material metal plate is increased. Further, the thickness of a part of the material metal plate is reduced by hydraulic bulge processing. In this way, the material metal plate adjusted to a desired plate thickness distribution is formed in a subsequent process to obtain a molded product having a desired shape. The obtained molded product has a desired thickness distribution because the thickness distribution is adjusted in the previous step.
本発明の成形品の製造方法は、液圧バルジ加工用金型で素材金属板を挟持する際に部分的に板厚を増加させ、その後の液圧バルジ加工で部分的に板厚を減少させる。このように板厚を部分的に増加させる処理と板厚を部分的に減少させる処理とを同じ工程で、換言すると、同じ金型を用いて行うので、効率よく素材金属板を所望の板厚分布にできる。 The method for producing a molded product according to the present invention partially increases the plate thickness when the material metal plate is sandwiched by the hydraulic bulge processing mold, and partially decreases the plate thickness by subsequent hydraulic bulge processing. . In this way, the process of partially increasing the plate thickness and the process of partially decreasing the plate thickness are performed in the same process, in other words, using the same mold, so that the material metal plate can be efficiently formed to a desired plate thickness. Can be distributed.
本発明の成形品の製造方法は、液圧バルジ加工によって素材金属板の板厚を部分的に減少させることから、プレス成形で加工して板厚を減少させる場合と比べ、均一かつ安定的に素材金属板を変形させることができる。これは、液圧バルジ加工では、パンチに代えて流体を用いることから、素材金属板との摩擦が生じないためである。 The method for producing a molded article according to the present invention partially reduces the plate thickness of the material metal plate by hydraulic bulge processing, so that it can be uniformly and stably compared with the case where the plate thickness is reduced by press forming. The material metal plate can be deformed. This is because, in the hydraulic bulge processing, a fluid is used instead of the punch, and therefore friction with the material metal plate does not occur.
前記図５に示す液圧バルジ加工用金型３０は、上型側パッド３２の全部が上型５０の平坦部に配置されている。本発明の成形品の製造方法は、上型側パッド３２をキャビティー部（５１ａ、５１ｂ）と隣接させる場合、素材金属板の折り曲げや折り曲げ部の周辺部の拘束が実現できれば、上型側パッドの一部を上型の平坦部に配置する実施形態を採用できる。換言すると、上型側パッドの残部をキャビティー部（５１ａ、５１ｂ）に配置する実施形態を採用できる。 In the hydraulic bulge processing mold 30 shown in FIG. 5, the entire upper mold side pad 32 is disposed on the flat portion of the upper mold 50. In the method of manufacturing a molded product according to the present invention, when the upper mold side pad 32 is adjacent to the cavity part (51a, 51b), the upper mold side pad can be obtained if the material metal plate can be bent or the peripheral part of the bent part can be constrained. Embodiment which arrange | positions a part of to a flat part of an upper mold | type can be employ | adopted. In other words, an embodiment in which the remaining part of the upper mold side pad is disposed in the cavity part (51a, 51b) can be employed.
また、前記図５に示す液圧バルジ加工用金型３０は、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）の全部が下型４０の平坦部に配置されている。本発明の成形品の製造方法は、前記図５に示すように下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）をキャビティー部（４１ａ、４１ｂ）と隣接させる場合、素材金属板の折り曲げや折り曲げ部の周辺部の拘束が実現できれば、下型側パッドの一部を下型の平坦部に配置する実施形態を採用できる。換言すると、下型側パッドの残部をキャビティー部（４１ａ、４１ｂ）に配置する実施形態を採用できる。 Further, in the hydraulic bulge processing mold 30 shown in FIG. 5, all of the lower mold side pads (31 a, 31 b) are arranged in the flat portion of the lower mold 40. In the method for producing a molded product of the present invention, when the lower mold side pads (31a, 31b) are adjacent to the cavity portions (41a, 41b) as shown in FIG. If the restriction of the part can be realized, an embodiment in which a part of the lower mold side pad is arranged on the flat part of the lower mold can be adopted. In other words, an embodiment in which the remaining part of the lower mold side pad is disposed in the cavity part (41a, 41b) can be adopted.
本発明の成形品の製造方法は、素材金属板を液圧バルジ加工用金型で挟持する際に、圧縮用パッド３７を用いて素材金属板の外周側から圧縮力を付与するのが好ましい。この圧縮用パッド３７は、成形品がホイールディスクであれば、前記図５に示すように素材金属板に径方向の圧縮力を付与する。また、成形品がハット型であれば、素材金属板に幅方向の圧縮力を付与する。このような圧縮用パッド３７を用いれば、素材金属板を折り曲げる際に上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間にその外側に位置する部位が流入するのを促進でき、板厚をより増加させることができる。 In the method for producing a molded article of the present invention, it is preferable to apply a compressive force from the outer peripheral side of the material metal plate using the compression pad 37 when the material metal plate is sandwiched between the hydraulic bulge processing molds. If the molded product is a wheel disc, the compression pad 37 applies a compressive force in the radial direction to the material metal plate as shown in FIG. Further, if the molded product is a hat type, a compressive force in the width direction is applied to the material metal plate. When such a compression pad 37 is used, it is possible to promote the inflow of a portion located outside the upper mold side pad 32 and the lower mold side pad (31a, 31b) when the material metal plate is bent. The plate thickness can be further increased.
本発明の成形品の製造方法は、上型側パッド３２および下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）で素材金属板の一部を折り曲げた際に、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）の間に位置しない部位が過剰に反って変形するのを防止するため、適宜、ホルダーによって素材金属板を押さえてもよい。このホルダーは、前述の外周ホルダー３５が該当する。 The method of manufacturing a molded product according to the present invention is such that when a part of the material metal plate is bent by the upper mold side pad 32 and the lower mold side pad (31a, 31b), the upper mold side pad 32 and the lower mold side pad (31a , 31b), the material metal plate may be appropriately pressed by a holder in order to prevent the portion not located between the two portions from being excessively warped and deformed. This holder corresponds to the outer periphery holder 35 described above.
本発明の成形品の製造方法は、膨出成形された素材金属板における断面線長と、成形品における断面線長とを略同じとするのが好ましい。これにより、後工程で膨出成形された素材金属板を所望の形状に成形して成形品得る際に、板厚の減少やしわの発生を抑制することができる。具体的には、膨出成形された素材金属板における断面線長（ｍｍ）に対し、成形品における断面線長（ｍｍ）が占める割合を百分率で９０〜１１０％とするのが好ましい。 In the method for producing a molded product according to the present invention, it is preferable that the cross-sectional line length of the bulge-formed material metal plate is substantially the same as the cross-sectional line length of the molded product. Thereby, when the raw metal plate swelled and formed in the subsequent process is formed into a desired shape to obtain a molded product, it is possible to suppress a reduction in plate thickness and generation of wrinkles. Specifically, the ratio of the cross-sectional line length (mm) in the molded product to the cross-sectional line length (mm) in the bulge-formed material metal plate is preferably 90 to 110% as a percentage.
本発明において、断面線長とは、成形品がホイールディスクであれば、径方向の断面における板厚方向の中心に沿う線の長さを意味する。また、成形品がハット型であれば、幅方向の断面における板厚方向の中心に沿う線の長さを意味する。 In the present invention, the cross-sectional line length means the length of a line along the center in the plate thickness direction in the cross section in the radial direction if the molded product is a wheel disk. Moreover, if a molded article is a hat type, it means the length of a line along the center in the plate thickness direction in the cross section in the width direction.
上型側パッド３２と上型５０との間、および、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）と下型４０との間には、構造上隙間が生じる。これらの隙間が、素材金属板の板厚を超えると、液圧バルジ加工で素材金属板の一部を膨出成形する際に素材金属板が隙間に入り込み、せん断によって穴（切れ目）が生じるおそれがある。このため、本発明の成形品の製造方法は、上型側パッド３２と上型５０との隙間、および、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）と下型４０との隙間をいずれも素材金属板の板厚以下とするのが好ましい。 Structural gaps are generated between the upper die side pad 32 and the upper die 50 and between the lower die side pads (31a, 31b) and the lower die 40. If these gaps exceed the thickness of the material metal plate, the material metal plate may enter the gap when a part of the material metal plate is bulged and formed by hydraulic bulge processing, and a hole (cut) may be generated by shearing. There is. For this reason, the manufacturing method of the molded product according to the present invention is such that the gap between the upper mold side pad 32 and the upper mold 50 and the gap between the lower mold side pads (31a, 31b) and the lower mold 40 are all made of a material metal plate. It is preferable that the thickness be equal to or less than the plate thickness.
本発明の成形品の製造方法は、後工程で膨出成形された素材金属板を所望の形状に成形するが、その成形は、種々の成形法を用いて行うことができ、例えばプレス成形や液圧バルジ加工による膨出成形によって行うことができる。 In the method for producing a molded product of the present invention, a raw metal plate swelled and formed in a subsequent process is formed into a desired shape, and the forming can be performed using various forming methods such as press forming and It can be performed by bulging molding by hydraulic bulging.
［成形品をホイールディスクとする場合の実施態様］
本発明の成形品の製造方法は、前記図５の加工フロー例に示すように、成形品をホイールディスクとすることができる。このホイールディスクは、前記図１に示すように、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、Ｒ部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する。
[Embodiment when the molded article is a wheel disk]
In the method for manufacturing a molded product according to the present invention, as shown in the example of the processing flow in FIG. As shown in FIG. 1, the wheel disc has a hub attachment portion, an R portion, an inner curved portion, a hat portion, an outer curved portion, and a flange portion in order from the disc center side.
成形品をホイールディスクとする場合、前工程で素材金属板を挟持する際に素材金属板の一部を折り曲げた後でその折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化することにより、後工程の成形でＲ部およびハット部となる部位で板厚を増加させる。また、前工程で液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に素材金属板を膨出成形することにより、後工程の成形でハブ取付け部となる部位で板厚を減少させる。 When the molded product is used as a wheel disk, when the material metal plate is sandwiched in the previous process, after bending a portion of the material metal plate, the bent portion is flattened while constraining the periphery of the bent portion, The plate thickness is increased at the portion that becomes the R portion and the hat portion in the subsequent molding. In addition, the material metal plate is swelled and formed in the cavity portion of the hydraulic bulge processing mold in the previous process, so that the plate thickness is reduced at the portion that becomes the hub mounting portion in the subsequent process.
Ｒ部およびハット部となる部位における板厚増加は、例えば前記図５に示すようにパッドを配置することにより実現できる。具体的には、Ｒ部となる部位の内側に第１下型側パッド３１ａを配置するとともに、内側湾曲部となる部位に上型側パッド３２を配置する。これにより、Ｒ部となる部位の板厚増加を実現できる。加えて、ハット部となる部位の外側に第２下型側パッド３１ｂを配置する。この第２下型側パッド３１ｂと前述の上型側パッド３２とにより、ハット部となる部位の板厚増加を実現できる。 The increase in the plate thickness at the portion to be the R portion and the hat portion can be realized, for example, by arranging pads as shown in FIG. Specifically, the first lower mold side pad 31a is disposed inside the portion that becomes the R portion, and the upper mold side pad 32 is disposed in the portion that becomes the inner curved portion. Thereby, the plate | board thickness increase of the site | part used as R part is realizable. In addition, the second lower mold-side pad 31b is disposed outside the portion that becomes the hat portion. The second lower mold side pad 31b and the above-described upper mold side pad 32 can realize an increase in the thickness of a portion that becomes a hat portion.
ハブ取付け部となる部位の板厚減少は、例えば前記図５に示すように、第１下型側パッド３１ａの内側に第１キャビティー部（４１ａおよび５１ａ）を設けることにより実現できる。 For example, as shown in FIG. 5, the reduction in the plate thickness of the portion serving as the hub attachment portion can be realized by providing the first cavity portions (41a and 51a) inside the first lower mold side pad 31a.
このようにＲ部およびハット部となる部位で板厚を増加させることにより、得られる成形品でも、疲労強度に与える影響が大きいＲ部およびハット部の板厚を増加させることができる。また、ハブ取付け部となる部位で板厚を減少させることにより、得られる成形品でも、疲労強度に与える影響が小さいハブ取付け部の板厚を減少させることができる。このため、得られるホイールディスクで疲労強度を確保しつつ軽量化できる。 As described above, by increasing the plate thickness at the portions to be the R portion and the hat portion, it is possible to increase the plate thickness of the R portion and the hat portion having a great influence on the fatigue strength even in the obtained molded product. Further, by reducing the plate thickness at the portion to be the hub attachment portion, the thickness of the hub attachment portion that has a small influence on the fatigue strength can be reduced even in the obtained molded product. For this reason, the obtained wheel disk can be reduced in weight while ensuring fatigue strength.
成形品をホイールディスクとする場合、液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に素材金属板を膨出成形することにより、さらに、外側湾曲部およびフランジ部で板厚を減少させるのが好ましい。外側湾曲部およびフランジ部となる部位の板厚減少は、例えば前記図５に示すように、第２下型側パッド３１ｂの外側に第２キャビティー部（４１ｂおよび５１ｂ）を設けることにより実現できる。これにより、得られるホイールディスクで疲労強度を確保しつつさらに軽量化できる。 When the molded product is a wheel disk, it is preferable to further reduce the plate thickness at the outer curved portion and the flange portion by bulging and forming the material metal plate in the cavity portion of the hydraulic bulge processing mold. For example, as shown in FIG. 5, the thickness reduction of the portion that becomes the outer curved portion and the flange portion can be realized by providing the second cavity portion (41b and 51b) outside the second lower mold side pad 31b. . As a result, the obtained wheel disc can be further reduced in weight while ensuring fatigue strength.
ホイールディスクは、その形状が軸対称であることから、液圧バルジ加工で素材金属板のハブ取付け部となる部位を膨出成形する際に等二軸変形し易い。素材金属板が等二軸変形しつつ成形されると、ネッキングや割れが抑制されるため、不等二軸変形の場合と比べて板厚減少率を大きくすることが可能となる。このため、素材金属板の板厚を部分的に減少させる際に液圧バルジ加工を用いることにより、ハブ取付け部の板厚減少率大きくすることができ、ホイールディスクの軽量化の効果が顕著となる。 Since the shape of the wheel disk is axisymmetric, it is easy to deform biaxially when the portion that becomes the hub mounting portion of the material metal plate is bulged and formed by hydraulic bulge processing. When the material metal plate is formed while being deformed biaxially, necking and cracking are suppressed, so that the plate thickness reduction rate can be increased as compared with the case of unequal biaxial deformation. For this reason, by using hydraulic bulging when partially reducing the thickness of the material metal plate, the plate thickness reduction rate of the hub mounting portion can be increased, and the effect of reducing the weight of the wheel disc is remarkable. Become.
成形品をホイールディスクとする場合、下記図６に示すようなプレス加工用金型を用いて所望の形状にプレス成形するのが好ましい。 When the molded product is a wheel disk, it is preferable to press-mold into a desired shape using a pressing mold as shown in FIG.
図６は、成形品がホイールディスクである場合の後工程のプレス成形の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は第２金型側パッドが接触した状態、同図（ｂ）は素材金属板を反らせた状態、同図（ｃ）はハブ取付け部を成形した状態、同図（ｄ）はＲ部と内側湾曲部とハット部の内側部分とを成形した状態、同図（ｅ）はハット部の外側部分と外側湾曲部とフランジ部とを成形した状態をそれぞれ示す。同図には、プレス加工用金型６０と、前工程で膨出成形された素材金属板７０とを示す。同図に示す素材金属板７０は、前記図５に示す液圧バルジ加工用金型を用いて膨出成形された素材金属板である。 FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a processing flow of press molding in the subsequent process when the molded product is a wheel disk. FIG. 6 (a) shows a state in which the second mold side pad is in contact with the same. Fig. (B) shows a state in which the material metal plate is warped, Fig. (C) shows a state in which the hub mounting portion is formed, and Fig. (D) shows a state in which the R portion, the inner curved portion, and the inner portion of the hat portion are formed. FIG. 4E shows the outer part of the hat part, the outer curved part and the flange part, respectively. The figure shows a press working die 60 and a material metal plate 70 bulged and formed in the previous step. The material metal plate 70 shown in the figure is a material metal plate bulged and formed using the hydraulic bulge processing mold shown in FIG.
同図に示すプレス加工用金型６０は、下型である第１金型６１と、その第１金型６１に隣接する第１金型側パッド６２と、上型である第２金型６４と、その第２金型６４に隣接する第２金型側パッド６５とを備える。第１金型６１と第２金型６４とは、プレス機に装着され、プレス方向に相対移動可能に設けられる。 The press working mold 60 shown in the figure includes a first mold 61 as a lower mold, a first mold side pad 62 adjacent to the first mold 61, and a second mold 64 as an upper mold. And a second mold side pad 65 adjacent to the second mold 64. The first mold 61 and the second mold 64 are mounted on a press machine and are provided so as to be relatively movable in the pressing direction.
第１金型６１は、素材金属板と当接し、具体的には、素材金属板の表面のうちで膨出成形時に流体によって加圧された側の面と当接する。その第１金型６１は、ホイールディスクのＲ部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部に対応する形状を有する。 The 1st metal mold | die 61 contact | abuts with a raw material metal plate, and specifically contact | abuts the surface of the surface pressurized by the fluid at the time of bulging molding among the surfaces of a raw material metal plate. The first mold 61 has a shape corresponding to the R portion, the inner curved portion, the hat portion, the outer curved portion, and the flange portion of the wheel disk.
第１金型側パッド６２は、第１金型側パッド用加圧機構（例えばガスシリンダ、油圧シリンダ等）６３を介して第１金型６１に装着される。このような第１金型側パッド６２は、プレス方向にスライド可能であるとともに、プレス方向の位置を制御可能である。また、第１金型側パッド６２は、ホイールディスクのハブ取付け部と対応する形状を有する。 The first mold side pad 62 is attached to the first mold 61 via a first mold side pad pressurizing mechanism 63 (for example, a gas cylinder, a hydraulic cylinder, etc.). Such a first mold side pad 62 is slidable in the pressing direction and can control the position in the pressing direction. The first mold side pad 62 has a shape corresponding to the hub mounting portion of the wheel disc.
一方、第２金型６４は、素材金属板と当接し、具体的には、第１金型が当接する面と反対側の面と当接する。その第２金型６４は、ハット部の外側部分、外側湾曲部およびフランジ部に対応する形状を有する。同図に示す第２金型６４では、ハット部の外側部分が、ハット部のうちで頂点１４ａ（前記図１参照）より外側の部分となる。 On the other hand, the second mold 64 abuts on the material metal plate, and specifically abuts on the surface opposite to the surface on which the first mold abuts. The second mold 64 has a shape corresponding to the outer portion of the hat portion, the outer curved portion, and the flange portion. In the second mold 64 shown in the figure, the outer portion of the hat portion is the portion outside the apex 14a (see FIG. 1) of the hat portion.
第２金型側パッド６５は、第２金型側パッド用加圧機構（例えばばねやゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等）６６を介して第２金型６４に装着される。このような第２金型側パッド６５は、プレス方向にスライド可能である。また、第２金型側パッド６５は、ホイールディスクのハブ取付け部、Ｒ部、内側湾曲部およびハット部の内側部分と対応する形状を有する。同図に示す第２金型側パッド６５では、ハット部の内側部分が、ハット部のうちで頂点１４ａ（前記図１参照）より内側の部分となる。 The second mold side pad 65 is attached to the second mold 64 via a second mold side pad pressurizing mechanism 66 (for example, a spring, rubber, a gas cylinder, a hydraulic cylinder, etc.). Such a second mold side pad 65 is slidable in the pressing direction. The second mold side pad 65 has a shape corresponding to the hub mounting portion, the R portion, the inner curved portion, and the inner portion of the hat portion of the wheel disc. In the second mold side pad 65 shown in the same drawing, the inner part of the hat part is the part inside the hat part from the apex 14a (see FIG. 1).
このような金型を用いたプレス成形では、第１金型側パッド６２を、引き込ませた状態で配置し、例えば第１金型６１の素材金属板の当接する面と第１金型側パッドの素材金属板の当接する面とが連続するように配置する。また、第２金型側パッド６５を、第２金型６４の素材金属板の当接する面と第２金型側パッドの素材金属板の当接する面とが連続する位置よりも突き出るように配置する。このように第１金型側パッド６２および第２金型側パッド６５を配置するとともに第１金型６１と第２金型６４とを離間させた状態で、第１金型６１と第２金型６４の間に膨出成形済みの素材金属板７０を配置する。そして、第１金型６１と第２金型６４とをプレス方向に相対移動させると、同図（ａ）に示すように第２金型側パッド６５と第１金型６１とが素材金属板７０と接触する。 In press molding using such a mold, the first mold side pad 62 is disposed in a retracted state, for example, the surface of the first mold 61 that contacts the material metal plate and the first mold side pad. It arrange | positions so that the surface which the raw material metal plate contacts may be continuous. Further, the second mold side pad 65 is arranged so that the surface of the second mold 64 that contacts the material metal plate and the surface of the second mold side pad that contacts the material metal plate protrude from the continuous position. To do. With the first mold side pad 62 and the second mold side pad 65 arranged in this manner and the first mold 61 and the second mold 64 separated from each other, the first mold 61 and the second mold A material metal plate 70 that has been bulged and formed is placed between the molds 64. And if the 1st metal mold | die 61 and the 2nd metal mold | die 64 are relatively moved to a press direction, as shown to the same figure (a), the 2nd metal mold | die side pad 65 and the 1st metal mold | die 61 will be a raw material metal plate. 70 is contacted.
第１金型６１と第２金型６４とをプレス方向にさらに相対移動させると、同図（ｂ）に示すように第２金型側パッド６５と第１金型６１とによって素材金属板７０が反るように変形する。これに伴い、素材金属板７０の中心の膨出部（液圧バルジ加工時に第１キャビティー部（４１ａ、５１ａ）に膨出した部分）が押し込まれる。 When the first mold 61 and the second mold 64 are further moved relative to each other in the pressing direction, the material metal plate 70 is formed by the second mold side pad 65 and the first mold 61 as shown in FIG. Deforms to warp. Along with this, the bulging portion at the center of the material metal plate 70 (the portion bulging into the first cavity portion (41a, 51a) during the hydraulic bulge processing) is pushed.
このように素材金属板７０が反らされた状態で第１金型側パッド６２を制御してプレス方向にスライドさせ、同図（ｃ）に示すように第１金型側パッド６２が素材金属板７０を介して第２金型側パッド６５と当接する状態とする。これにより、素材金属板にハブ取付け部が成形される。 With the material metal plate 70 warped, the first mold side pad 62 is controlled and slid in the pressing direction, and the first mold side pad 62 is made of the material metal as shown in FIG. A state is brought into contact with the second mold side pad 65 through the plate 70. As a result, the hub mounting portion is formed on the material metal plate.
第１金型側パッド６２が素材金属板７０を介して第２金型側パッド６５と当接した状態で、第１金型６１と第２金型６４とをプレス方向にさらに相対移動させる。これに伴い、第１金型側パッド６２を、第１金型６１の素材金属板の当接する面と第１金型側パッドの素材金属板の当接する面とが連続する位置に戻るように制御する。このようにして同図（ｄ）に示すように第２金型側パッド６５が素材金属板７０を介して第１金型６１と当接する状態とする。これにより、素材金属板７０にＲ部、内側湾曲部およびハット部の内側部分が成形される。 With the first mold side pad 62 in contact with the second mold side pad 65 through the material metal plate 70, the first mold 61 and the second mold 64 are further moved relative to each other in the pressing direction. Accordingly, the first mold side pad 62 is returned to a position where the surface of the first metal mold 61 that contacts the material metal plate and the surface of the first metal mold side pad that contacts the material metal plate are continuous. Control. In this manner, the second mold side pad 65 is brought into contact with the first mold 61 via the material metal plate 70 as shown in FIG. Thereby, the inner portion of the R portion, the inner curved portion, and the hat portion is formed on the material metal plate 70.
第１金型６１と第２金型６４とをプレス方向にさらに相対移動させると、同図（ｅ）に示すように第１金型６１が素材金属板７０を介して第２金型６４と当接する。これにより、素材金属板７０にハット部の外側部分、外側湾曲部およびフランジ部が成形される。 When the first mold 61 and the second mold 64 are further moved relative to each other in the pressing direction, the first mold 61 and the second mold 64 are connected to each other via the material metal plate 70 as shown in FIG. Abut. As a result, the outer portion of the hat portion, the outer curved portion and the flange portion are formed on the material metal plate 70.
このような第１金型、第１金型側パッド、第２金型および第２金型側パッドを備えるプレス加工用金型を用いるプレス成形は、ホイールディスクの内側から順に成形する。これにより、素材金属板の変形は曲げ変形が主体となり、板厚が特に減少し易いハット部での板厚減少を抑制でき、前工程で素材金属板に付与した板厚分布をプレス成形後も維持することができる。また、前記図６（ｂ）に示すように素材金属板を反らした状態とすることにより、液圧バルジ加工で膨出成形した中心の膨出部の縦壁（前記図６（ａ）の二点鎖線で囲む部位）が座屈するのを防止できる。 Press molding using such a first mold, a first mold side pad, a second mold, and a press mold including the second mold side pad is sequentially performed from the inside of the wheel disk. As a result, the deformation of the material metal plate mainly consists of bending deformation, and it is possible to suppress the decrease in the plate thickness at the hat part where the plate thickness is particularly likely to decrease, and the plate thickness distribution applied to the material metal plate in the previous process can be reduced even after press forming. Can be maintained. Further, by making the material metal plate warped as shown in FIG. 6 (b), the vertical wall of the central bulge portion bulged and formed by hydraulic bulge processing (see FIG. 6 (a)). It is possible to prevent buckling of the part surrounded by the dotted line.
ここで、ホイールディスクの素材金属板は主に熱延鋼板である。熱延鋼板は冷延鋼板に比べて表面が粗く表層の凹凸が大きい。このような熱延鋼板をプレス成形する場合、鋼板は、表裏面ともに金型が強く押し付けられて金型と擦れ合うので、表層の凹凸のうち、凸部は削られて平滑化され、これに伴って凹部は先鋭化した微小孔となる。平滑面に微小孔が存在すると、負荷を受けたときにその微小孔に応力が集中するため、プレス成形によって得られる成形品は、素材金属板（熱延鋼板）よりも疲労強度が低下し疲労特性が悪化する。このことは、非特許文献１に記述されている。 Here, the material metal plate of the wheel disc is mainly a hot-rolled steel plate. A hot-rolled steel sheet has a rougher surface and larger surface irregularities than a cold-rolled steel sheet. When such a hot-rolled steel sheet is press-formed, both the front and back surfaces of the steel sheet are strongly pressed against each other and rubbed with the mold. Thus, the concave portion becomes a sharp micropore. If there are micropores on the smooth surface, stress concentrates on the micropores when a load is applied. Therefore, the molded product obtained by press forming has a lower fatigue strength than the material metal plate (hot rolled steel plate) and fatigue. Characteristics deteriorate. This is described in Non-Patent Document 1.
本発明の成形品の製造方法は、前工程で液圧バルジ加工によって素材金属板を膨出成形する。この液圧バルジ加工では、素材金属板は液圧によって膨出して金型に押し当てられて成形される。このため、後述する［成形品の表面性状を調査する基礎試験］欄で実証するように、素材金属板はほとんど平滑化されず、先鋭化した微小孔もほとんど発生しない。 In the manufacturing method of the molded product of the present invention, the material metal plate is bulged and formed by hydraulic bulge processing in the previous step. In this hydraulic bulging, the material metal plate is swelled by the hydraulic pressure and pressed against the mold to be molded. For this reason, the material metal plate is hardly smoothed and sharpened micropores are hardly generated, as will be demonstrated in the section “Basic test for investigating surface properties of molded products” described later.
また、第１金型、第１金型側パッド、第２金型および第２金型側パッドを備えるプレス加工用金型を用いるプレス成形では、前述の通り、素材金属板が主に曲げ変形によって成形される。このため、膨出成形された素材金属板における断面線長と、成形品における断面線長とが略同じとなり、プレス成形の過程で素材金属板が第１金型等と擦れ合うことがほとんどない。したがって、第１金型、第１金型側パッド、第２金型および第２金型側パッドを備えるプレス加工用金型を用いるプレス成形により、疲労強度を向上させることができる。 Further, in the press molding using the press working mold including the first mold, the first mold side pad, the second mold, and the second mold side pad, as described above, the material metal plate is mainly bent and deformed. Is molded by. For this reason, the cross-sectional line length in the bulge-formed material metal plate and the cross-sectional line length in the molded product are substantially the same, and the material metal plate hardly rubs against the first mold or the like in the press forming process. Therefore, the fatigue strength can be improved by press molding using a press working mold including the first mold, the first mold side pad, the second mold, and the second mold side pad.
［成形品の表面性状を調査する基礎試験］
液圧バルジ加工で素材金属板がほとんど平滑化されず、先鋭化した微小孔もほとんど発生しないことを実証するために基礎試験を実施した。その基礎試験では、プレス成形による場合と、液圧バルジ加工による場合とで成形品の表面性状を調査した。
[Basic test to investigate the surface properties of molded products]
A basic test was conducted to demonstrate that the metal plate was hardly smoothed by the hydraulic bulge processing and that sharpened micropores were hardly generated. In the basic test, the surface properties of the molded product were investigated in the case of press molding and in the case of hydraulic bulge processing.
図７は、基礎試験の工程の概略を示す断面図である。図８は、基礎試験で得られた成形品の表裏面それぞれの外観を示す写真であり、図９は、その成形品の裏面の一部を拡大したミクロ観察写真である。これらの図７〜図９のいずれでも、（ａ）はプレス成形による場合を、（ｂ）は液圧バルジ加工による場合をそれぞれ示す。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing an outline of the basic test process. FIG. 8 is a photograph showing the appearance of the front and back surfaces of the molded product obtained in the basic test, and FIG. 9 is a micro-observation photograph in which a part of the back surface of the molded product is enlarged. 7A to 9B, (a) shows a case by press molding, and (b) shows a case by hydraulic bulging.
基礎試験では、図７に示すように、その素材金属板７０に概ね半球状で高さが２５ｍｍの張り出し部を成形した。プレス成形の場合、素材として、２．３ｍｍの板厚で１５０ｍｍ角サイズの４４０ＭＰａ級汎用熱延鋼板（ＳＰＨ４４０）を採用し、液圧バルジ加工の場合、同じ板厚と鋼種で２５０ｍｍ角サイズの熱延鋼板を採用した。 In the basic test, as shown in FIG. 7, a protruding portion having a substantially hemispherical shape and a height of 25 mm was formed on the material metal plate 70. In the case of press forming, a 440 MPa class general-purpose hot-rolled steel plate (SPH440) with a plate thickness of 2.3 mm and a size of 150 mm square is used as the material, and in the case of hydraulic bulging, a heat of 250 mm square size with the same plate thickness and steel type. A steel sheet was adopted.
また、プレス成形の場合、図７（ａ）に示すように、中央に直径が１００ｍｍの穴８１ａが形成された上型８１と、中央に先端の曲率半径が５０ｍｍのパンチ８３が収納された下型８２とを用いた。その上型８１と下型８２とで素材金属板７０の外周を挟持し、その状態で、パンチ８３を素材金属板７０の裏面に当てがい押し上げた。 In the case of press molding, as shown in FIG. 7 (a), an upper die 81 having a hole 81a having a diameter of 100mm formed in the center and a punch 83 having a tip radius of curvature of 50mm accommodated in the center. A mold 82 was used. The upper die 81 and the lower die 82 sandwiched the outer periphery of the material metal plate 70. In this state, the punch 83 was pushed up against the back surface of the material metal plate 70.
一方、液圧バルジ加工の場合、図７（ｂ）に示すように、中央に直径が１００ｍｍの穴５０ａが形成された上型５０と、中央に液体が充満される凹部４０ａが形成された下型４０とを用いた。その上型５０と下型４０とで素材金属板７０の外周を挟持し、その状態で下型４０の凹部４０ａに流体９０を注入して素材金属板７０に裏面から液圧をかけ、素材金属板７０を膨らました。 On the other hand, in the case of hydraulic bulge processing, as shown in FIG. 7 (b), an upper mold 50 having a hole 50a with a diameter of 100 mm formed at the center and a recess 40a filled with liquid at the center are formed. A mold 40 was used. The upper die 50 and the lower die 40 sandwich the outer periphery of the material metal plate 70. In this state, the fluid 90 is injected into the recess 40a of the lower die 40 to apply hydraulic pressure to the material metal plate 70 from the back surface. The board 70 was expanded.
図８（ａ）に示すように、プレス成形で得られた成形品は、パンチが接触する裏面において、特に、張り出し部の頂部から約２０ｍｍの同一円周上に白色の領域が点在しているのがわかる。この白色領域は、金型（パンチ）との擦れ合いによって表層の凸部が削られて平滑化していることを示す。その白色領域を拡大した図９（ａ）のミクロ観察写真にも白色の領域が広く認められる。このため、プレス成形によれば、金型と接触する金属板表層で平滑化が生じていることが確認できる。 As shown in FIG. 8 (a), the molded product obtained by press molding is dotted with white areas on the same circumference of about 20 mm from the top of the overhanging portion, particularly on the back surface where the punch contacts. I can see that This white area | region shows that the convex part of a surface layer is shaved and smoothed by friction with a metal mold | die (punch). A white region is widely recognized in the micro observation photograph of FIG. 9A in which the white region is enlarged. For this reason, according to press molding, it can confirm that smoothing has arisen in the metal plate surface layer which contacts a metallic mold.
これに対し、図８（ｂ）、図９（ｂ）に示すように、液圧バルジ加工で得られた成形品は、液圧が付与される裏面において、特異に白色がかった領域は認められない。このため、液圧バルジ加工によれば、液圧が付与される鋼板表層で平滑化が生じていないことが確認できる。 On the other hand, as shown in FIG. 8B and FIG. 9B, in the molded product obtained by the hydraulic bulge processing, a unique whited area is recognized on the back surface to which the hydraulic pressure is applied. Absent. For this reason, according to the hydraulic bulge processing, it can be confirmed that smoothing does not occur in the steel sheet surface layer to which the hydraulic pressure is applied.
また、上記の基礎試験に先立ち、素材金属板の断面プロファイルを接触式表面粗さ計によって測定した。そして、その素材金属板をプレス成形して得られたプレス成形品、および液圧バルジ加工して得られたバルジ成形品について、それぞれの裏面（プレス成形品の場合はパンチと接触する面、バルジ成形品の場合は液圧が付与される面）の断面プロファイルを接触式表面粗さ計により測定した。さらに、各々の測定結果から、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠し、素材金属板、プレス成形品およびバルジ成形品それぞれの表面粗さとして算術平均粗さＲａを求めた。 Prior to the basic test, the cross-sectional profile of the material metal plate was measured with a contact-type surface roughness meter. And about the press-molded product obtained by press-molding the material metal plate and the bulge-molded product obtained by hydraulic bulge processing, each back surface (in the case of a press-molded product, the surface in contact with the punch, the bulge In the case of a molded product, the cross-sectional profile of the surface to which hydraulic pressure is applied was measured with a contact-type surface roughness meter. Furthermore, arithmetic average roughness Ra was calculated | required from each measurement result as surface roughness of each of a raw metal plate, a press-formed product, and a bulge-formed product in accordance with JIS B0601.
図１０は、基礎試験の結果として素材金属板、プレス成形品およびバルジ成形品の裏面の断面プロファイルの一例を示す図であり、同図（ａ）は素材金属板の場合を、同図（ｂ）はプレス成形品の場合を、同図（ｃ）はバルジ成形品の場合をそれぞれ示す。図１１は、その素材金属板、プレス成形品およびバルジ成形品の裏面の表面粗さをまとめた図である。なお、図１１に示す表面粗さＲａは、各対象材について、張り出し部の頂部から約２０ｍｍの位置において周方向に４箇所、半径方向に４箇所の合計８箇所でプロファイル測定を行い、その結果から求めた表面粗さＲａの平均値である。 FIG. 10 is a view showing an example of a cross-sectional profile of the back surface of the material metal plate, press-formed product, and bulge-formed product as a result of the basic test, and FIG. 10 (a) shows the case of the material metal plate. ) Shows the case of a press-formed product, and FIG. 9C shows the case of a bulge-formed product. FIG. 11 is a table summarizing the surface roughness of the back surface of the material metal plate, press-formed product, and bulge-formed product. Note that the surface roughness Ra shown in FIG. 11 is obtained by measuring the profile at each of the target materials at a total of 8 locations of 4 locations in the circumferential direction and 4 locations in the radial direction at a position of about 20 mm from the top of the overhang portion. It is the average value of the surface roughness Ra obtained from
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、プレス成形品の場合、素材金属板と比較し、表層の凹凸のうちの凸部が削られて平滑化されていることがわかる。これに対し、図１０（ａ）、（ｃ）に示すように、バルジ成形品の場合は、表層の凹凸が素材金属板と同等でほとんど変わらないことがわかる。 As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), in the case of a press-formed product, it can be seen that the convex portions of the irregularities of the surface layer are cut and smoothed as compared with the material metal plate. In contrast, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (c), in the case of a bulge molded product, it can be seen that the unevenness of the surface layer is the same as that of the material metal plate and hardly changes.
また、図１１に示すように、表面粗さＲａは、素材金属板の場合に０．９μｍ程度である。ところが、プレス成形品の場合は素材金属板よりも著しく小さい０．５μｍ程度であり、０．７μｍをはるかに下回る。バルジ成形品の表面粗さＲａは、素材金属板よりも僅かに小さい０．８μｍ程度であり、０．７μｍを超える。 Further, as shown in FIG. 11, the surface roughness Ra is about 0.9 μm in the case of a raw metal plate. However, in the case of a press-formed product, it is about 0.5 μm, which is significantly smaller than the raw metal plate, and is far below 0.7 μm. The surface roughness Ra of the bulge molded product is about 0.8 μm, which is slightly smaller than the raw metal plate, and exceeds 0.7 μm.
これらの試験結果より、熱延鋼板からホイールディスクを成形するのに液圧バルジ加工を活用すれば、表裏面のうちの裏面は平滑化されずに素材金属板の表面粗さが維持される。具体的には、裏面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．７μｍ以上に確保されることから疲労特性の向上が期待できる。すなわち、本発明の成形品の製造方法は、前工程で液圧バルジ加工を活用することから、後工程で、膨出成形された素材金属板として、液圧バルジ加工で液圧を付与された面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．７μｍ以上である素材金属板を用いることができる。このため、本発明の成形品の製造方法は、プレス成形のみで素材金属板からホイールディスクを得る場合と比べ、疲労強度を向上させることができる。 From these test results, if hydraulic bulging is used to form a wheel disk from a hot-rolled steel plate, the back surface of the front and back surfaces is not smoothed and the surface roughness of the material metal plate is maintained. Specifically, since the surface roughness of the back surface is ensured to be 0.7 μm or more in terms of arithmetic average roughness Ra, improvement in fatigue characteristics can be expected. That is, since the manufacturing method of the molded product of the present invention utilizes the hydraulic bulge processing in the previous step, the hydraulic pressure is applied by the hydraulic bulge processing as the bulging-formed material metal plate in the subsequent step. The raw material metal plate whose surface roughness is 0.7 micrometer or more by arithmetic mean roughness Ra can be used. For this reason, the manufacturing method of the molded article of this invention can improve fatigue strength compared with the case where a wheel disk is obtained from a raw metal plate only by press molding.
［成形品をハット型とする場合の実施態様］
本発明の成形品の製造方法は、成形品をハット型の成形品とすることができる。このハット型の成形品は、前記図２に示すように、ウェブ部、縦壁部およびフランジ部を有する。
[Embodiment when the molded product is a hat type]
In the method for producing a molded product of the present invention, the molded product can be a hat-shaped molded product. As shown in FIG. 2, the hat-shaped molded product has a web portion, a vertical wall portion, and a flange portion.
ハット型の成形品の場合、前工程で素材金属板を液圧バルジ加工用金型で挟持する際に素材金属板の一部を折り曲げた後でその折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化することにより、少なくとも、フランジ部と縦壁部とを繋ぐ稜線部で板厚を増加させる。このように稜線部で板厚を増加させるのは、プレス成形や絞り成形によって素材金属板からハット型の成形品を得る場合に稜線部で減肉し易いことによる。板厚を増加させる部位は、稜線部に限らず、後述するように他の部分を含んでもよい。 In the case of a hat-shaped molded product, when the material metal plate is clamped by the hydraulic bulge processing mold in the previous process, after bending a part of the material metal plate, the bent portion is restrained around the bent portion. By flattening, the plate thickness is increased at least at the ridge line portion connecting the flange portion and the vertical wall portion. The reason why the plate thickness is increased at the ridge line portion in this way is that it is easy to reduce the thickness at the ridge line portion when a hat-shaped molded product is obtained from the material metal plate by press molding or drawing. The part for increasing the plate thickness is not limited to the ridge line part, and may include other parts as described later.
ハット型の成形品の場合も、液圧バルジ加工用金型に挟持された素材金属板に液圧をかけ、液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に素材金属板を膨出成形することにより、当該部位の板厚を減少させる。この板厚を減少させる部位は、ハット型の成形品の用途に応じて適宜設定すればよい。 In the case of a hat-shaped molded product, liquid pressure is applied to the material metal plate sandwiched between the hydraulic bulge processing molds, and the material metal plate is bulged into the cavity of the hydraulic bulge processing mold. To reduce the thickness of the part. The portion for reducing the plate thickness may be set as appropriate according to the use of the hat-shaped molded product.
図１２は、ハット型の成形品において、稜線部の板厚を増加させるとともにウェブ部の板厚を減少させる場合の前工程の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）はパッドが接触した状態、同図（ｂ）は素材金属板の一部を折り曲げた状態、同図（ｃ）は素材金属板を挟持した状態、同図（ｄ）は膨出成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図は、前記図２に示す対称なハット型の成形品を対象とすることから、幅方向の左半分を省略した。 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing an example of a processing flow in a previous process in a case where the thickness of the ridge line portion is increased and the thickness of the web portion is decreased in the hat-shaped molded product. ) Is the state where the pad is in contact, FIG. 5B is a state where a part of the material metal plate is bent, FIG. 10C is the state where the material metal plate is sandwiched, and FIG. Each state is shown. Since this figure is intended for the symmetrical hat-shaped molded product shown in FIG. 2, the left half in the width direction is omitted.
同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、１枚の素材金属板７０とを示す。その液圧バルジ加工用金型３０は、一対の上型５０と下型４０とで構成される。下型４０には、凹状のキャビティー部４１が上型５０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。このキャビティー部４１は、ウェブ部となる部位に設けられ、同図に示す下型では幅方向の中央に設けられる。一方、上型５０には、流体を注入するための注入孔（図示なし）が設けられる。 In the figure, a hydraulic bulge processing die 30 and a single material metal plate 70 are shown. The hydraulic bulge processing mold 30 includes a pair of an upper mold 50 and a lower mold 40. The lower mold 40 is provided with a concave cavity portion 41 on the tip surface that comes into contact with the upper mold 50 via the material metal plate. This cavity part 41 is provided in the site | part used as a web part, and is provided in the center of the width direction in the lower mold | type shown to the same figure. On the other hand, the upper mold 50 is provided with an injection hole (not shown) for injecting a fluid.
また、上型５０の平面状の先端面は、素材金属板を介して下型４０と当接し、その一部が平坦部として機能する。一方、下型４０には、素材金属板を挟持した状態でその素材金属板を介して上型５０と当接する平坦部が設けられる。より具体的には、キャビティー部４１の外側から後述の上型側パッド３２に当接する部位までが平坦部として機能する。 Further, the planar tip surface of the upper mold 50 is in contact with the lower mold 40 via the material metal plate, and a part thereof functions as a flat portion. On the other hand, the lower mold 40 is provided with a flat portion that comes into contact with the upper mold 50 through the material metal plate in a state where the material metal plate is sandwiched. More specifically, a portion from the outside of the cavity portion 41 to a portion in contact with an upper mold side pad 32 described later functions as a flat portion.
上型の平坦部には、上型側パッド３２が設けられ、その上型側パッド３２はパッド用加圧機構（例えばばねやゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等）３３を介して上型５０に装着される。このように装着された上型側パッド３２は上下方向にスライド可能である。一方、下型の平坦部には、下型側パッド３１が設けられ、その下型側パッド３１はパッド用加圧機構３３を介して下型４０に装着される。このように装着された下型側パッド３１は、上下方向にスライド可能である。上型側パッド３２は稜線部となる部位の外側に設けられ、下型側パッド３１は稜線部となる部位の内側に設けられる。 An upper mold side pad 32 is provided on the flat portion of the upper mold, and the upper mold side pad 32 is connected to the upper mold 50 via a pad pressurizing mechanism 33 (for example, a spring, rubber, gas cylinder, hydraulic cylinder, etc.). Installed. The upper mold side pad 32 thus mounted is slidable in the vertical direction. On the other hand, a lower mold side pad 31 is provided on the lower mold flat portion, and the lower mold side pad 31 is attached to the lower mold 40 via a pad pressurizing mechanism 33. The lower mold side pad 31 thus mounted is slidable in the vertical direction. The upper mold side pad 32 is provided outside the part that becomes the ridge line part, and the lower mold side pad 31 is provided inside the part that becomes the ridge line part.
図１３は、ハット型の成形品において、ウェブ部および稜線部の板厚を増加させるとともに縦壁部の板厚を減少させる場合の前工程の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）はパッドが接触した状態、同図（ｂ）は素材金属板の一部を折り曲げた状態、同図（ｃ）は素材金属板を挟持した状態、同図（ｄ）は膨出成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図は、前記図２に示す対称なハット型の成形品を対象とすることから、幅方向の左半分を省略した。 FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing an example of a processing flow in the previous step when the thickness of the web portion and the ridge line portion is increased and the thickness of the vertical wall portion is decreased in the hat-shaped molded product, (A) is a state in which the pad is in contact, (b) is a state in which a part of the material metal plate is bent, (c) is a state in which the material metal plate is sandwiched, (d) is an inflated state. The state at the end of the extrusion is shown. Since this figure is intended for the symmetrical hat-shaped molded product shown in FIG. 2, the left half in the width direction is omitted.
同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、１枚の素材金属板７０とを示す。同図に示す液圧バルジ加工用金型３０は、前記図１２に示す液圧バルジ加工用金型と基本構成を同じとし、キャビティー部４１、上型側パッド３２および下型側パッド（３１ａおよび３１ｂ）の配置を変更したものである。キャビティー部４１は、縦壁部となる部位に設けられ、同図に示す下型では後述の第２下型側パッド３１ｂの外側に設けられる。また、上型側パッド３２は稜線部となる部位の内側に設けられる。さらに、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）は、幅方向の中央に第１下型側パッド３１ａが設けられ、稜線部となる部位の外側に第２下型側パッド３１ｂが設けられる。 In the figure, a hydraulic bulge processing die 30 and a single material metal plate 70 are shown. The hydraulic bulge processing mold 30 shown in the figure has the same basic structure as the hydraulic bulge processing mold shown in FIG. 12, and includes a cavity portion 41, an upper mold side pad 32, and a lower mold side pad (31a). And the arrangement of 31b) is changed. The cavity portion 41 is provided in a portion that becomes a vertical wall portion, and is provided outside a second lower die side pad 31b described later in the lower die shown in FIG. Moreover, the upper mold | type pad 32 is provided inside the site | part used as a ridgeline part. Further, the lower mold side pads (31a, 31b) are provided with a first lower mold side pad 31a at the center in the width direction, and a second lower mold side pad 31b is provided outside a portion to be a ridge line portion.
ハット型の成形品の場合も、後工程で膨出成形された素材金属板を所望の形状に成形するが、その成形は、種々の成形法を用いて行うことができ、例えばプレス成形や液圧バルジ加工による膨出成形によって行うことができる。 In the case of a hat-shaped molded product, the material metal plate swelled and formed in a subsequent process is formed into a desired shape. The forming can be performed using various forming methods, such as press forming and liquid forming. It can be performed by bulging molding by pressure bulging.
図１４は、ハット型の成形品において、後工程のプレス成形の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は素材金属板を配置した状態、同図（ｂ）はウェブ部等を成形した状態をそれぞれ示す。同図には、プレス加工用金型６０と、前工程で膨出成形された素材金属板７０とを示す。同図に示す素材金属板７０は、前記図１２に示す液圧バルジ加工用金型を用いて膨出成形された素材金属板である。同図は、前記図２に示す対称なハット型の成形品を対象とすることから、幅方向の左半分を省略した。 FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing an example of a processing flow of post-forming press forming in a hat-shaped molded product, in which FIG. 14 (a) shows a state in which a material metal plate is arranged, and FIG. The state which shape | molded the web part etc. is shown, respectively. The figure shows a press working die 60 and a material metal plate 70 bulged and formed in the previous step. The material metal plate 70 shown in the figure is a material metal plate formed by bulging using the hydraulic bulge processing mold shown in FIG. Since this figure is intended for the symmetrical hat-shaped molded product shown in FIG. 2, the left half in the width direction is omitted.
同図に示すプレス加工用金型６０は、下型である第１金型６１と、上型である第２金型６４とを備える。第１金型６１と第２金型６４とは、プレス機に装着され、プレス方向に相対移動可能に設けられる。 A press working mold 60 shown in the figure includes a first mold 61 as a lower mold and a second mold 64 as an upper mold. The first mold 61 and the second mold 64 are mounted on a press machine and are provided so as to be relatively movable in the pressing direction.
第１金型６１は、素材金属板と当接し、具体的には、素材金属板の表面のうちで膨出成形時にキャビティー部に押し当てられた側の面と当接する。その第１金型６１は、ダイとして機能し、ハット型の成形品のウェブ部、縦壁部およびフランジ部に対応する形状を有する。一方、第２金型６４は、素材金属板と当接し、具体的には、第１金型が当接する面と反対側の面と当接する。その第２金型６４は、パンチとして機能し、ハット型の成形品のウェブ部、縦壁部およびフランジ部に対応する形状を有する。 The first mold 61 abuts on the material metal plate, and specifically abuts on the surface of the material metal plate that is pressed against the cavity portion during the bulge forming. The first mold 61 functions as a die and has a shape corresponding to the web portion, the vertical wall portion, and the flange portion of the hat-shaped molded product. On the other hand, the second mold 64 abuts on the material metal plate, and specifically abuts on the surface opposite to the surface on which the first mold abuts. The second metal mold 64 functions as a punch and has a shape corresponding to the web part, the vertical wall part, and the flange part of the hat-shaped molded product.
以上にハット型の成形品を対象とする場合について、対称なハット型の成形品を例に説明したが、非対称の場合にも本発明の成形品の製造方法を適用できる。また、長手方向で断面形状が一定の場合に限らず、長手方向で断面形状が変化する場合にも本発明の成形品の製造方法を適用できる。さらに、長手方向に直線状に延びる場合に限らず、長手方向に湾曲する場合にも本発明の成形品の製造方法を適用できる。 As described above, the case of a hat-shaped molded product has been described by taking a symmetrical hat-shaped molded product as an example, but the method of manufacturing a molded product of the present invention can also be applied to an asymmetric case. Moreover, the manufacturing method of the molded product of this invention is applicable not only when a cross-sectional shape is constant in a longitudinal direction but also when a cross-sectional shape changes in a longitudinal direction. Furthermore, the manufacturing method of the molded product of the present invention can be applied not only when extending linearly in the longitudinal direction but also when bending in the longitudinal direction.
［本発明のホイールディスク］
本発明のホイールディスクは、前記図１に示すように、１枚の素材金属板を成形してなり、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する。本発明において「１枚の素材金属板を成形してなり」とは、成形品に溶接等による接合部がないことを意味する。このため、テーラードブランク工法により厚さの異なる金属板を溶接したものを素材として成形する場合は、「１枚の素材金属板を成形してなり」に該当しない。
[Wheel disc of the present invention]
As shown in FIG. 1, the wheel disk of the present invention is formed by forming a single metal plate, and concentrically in order from the disk center side, a hub mounting part, an inner curved part, a hat part, an outer curved part. And a flange portion. In the present invention, “made by forming a single metal sheet” means that the molded product does not have a joint by welding or the like. For this reason, when forming as a raw material what welded the metal plate from which thickness differs by the tailored blank construction method, it does not correspond to "form a raw material metal plate."
そして、本発明のホイールディスクは、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、ハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）とが、前記（１）式および前記（２）式の関係をいずれも満足する。これにより、Ｒ部およびハット部の板厚を確保しつつそれら以外の部分の板厚を減少させた状態となる。このため、本発明のホイールディスクは、疲労強度を確保しつつ軽量化した状態となる。 In the wheel disc of the present invention, the thickness t1 (mm) of the hat portion, the thickness t2 (mm) of the R portion, and the thickness t3 (mm) of the hub attachment portion are expressed by the above formula (1) and Both of the relations of the expression (2) are satisfied. Thereby, it will be in the state which reduced the plate | board thickness of parts other than those, ensuring the plate | board thickness of R part and a hat part. For this reason, the wheel disk of this invention will be in the state reduced in weight, ensuring fatigue strength.
前記（１）式でｔ１／ｔ３の下限を１．２とするのは、前述の特許文献２のようにプレス成形のみで板厚を増加させようとすると、しわや座屈が発生しやすく、ｔ１／ｔ３を１．２以上とするのが困難であることによる。軽量化の観点からｔ１／ｔ３の下限は１．４とするのが好ましい。一方、ｔ１／ｔ３が３．０を超えると、ハブ取付け部で割れが発生するおそれがあるので、ｔ１／ｔ３は３．０以下とするのが好ましい。 The lower limit of t1 / t3 in formula (1) is set to 1.2 because, if the plate thickness is increased only by press molding as described in Patent Document 2, wrinkles and buckling are likely to occur. This is because it is difficult to set t1 / t3 to 1.2 or more. From the viewpoint of weight reduction, the lower limit of t1 / t3 is preferably 1.4. On the other hand, if t1 / t3 exceeds 3.0, cracks may occur at the hub mounting portion, so t1 / t3 is preferably 3.0 or less.
前記（２）式でｔ２／ｔ３の下限を１．２とするのは、前述の特許文献２のようにプレス成形のみで板厚を増加させる場合にｔ２／ｔ３を１．２以上とするのが困難であることによる。軽量化の観点からｔ２／ｔ３の下限は１．４とするのが好ましい。一方、ｔ２／ｔ３が３．０を超えると、ハブ取付け部で割れが発生するおそれがあるので、ｔ２／ｔ３は３．０以下とするのが好ましい。 The reason why the lower limit of t2 / t3 is set to 1.2 in the equation (2) is that t2 / t3 is set to 1.2 or more when the plate thickness is increased only by press forming as in the above-mentioned Patent Document 2. Due to the difficulty. From the viewpoint of weight reduction, the lower limit of t2 / t3 is preferably 1.4. On the other hand, if t2 / t3 exceeds 3.0, cracks may occur at the hub mounting portion, so t2 / t3 is preferably 3.0 or less.
本発明のホイールディスクは、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、外側湾曲部の板厚ｔ４（ｍｍ）とが、前記（３）式および前記（４）式の関係をいずれも満足するのが好ましい。
ｔ１／ｔ４≧１．１ ・・・（３）
ｔ２／ｔ４≧１．１ ・・・（４）
In the wheel disc of the present invention, the thickness t1 (mm) of the hat portion, the thickness t2 (mm) of the R portion, and the thickness t4 (mm) of the outer curved portion are expressed by the above formula (3) and ( 4) It is preferable that both of the relations of the formulas are satisfied.
t1 / t4 ≧ 1.1 (3)
t2 / t4 ≧ 1.1 (4)
本発明のホイールディスクは、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、フランジ部の板厚ｔ５（ｍｍ）とが、前記（５）式および前記（６）式の関係をいずれも満足するのが好ましい。
ｔ１／ｔ５≧１．１ ・・・（５）
ｔ２／ｔ５≧１．１ ・・・（６）
In the wheel disk of the present invention, the thickness t1 (mm) of the hat portion, the thickness t2 (mm) of the R portion, and the thickness t5 (mm) of the flange portion are expressed by the above formula (5) and (6 It is preferable that both of the relations of the formulas) are satisfied.
t1 / t5 ≧ 1.1 (5)
t2 / t5 ≧ 1.1 (6)
ｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５の下限を１．１とするのは、前述の特許文献２のようにプレス成形のみで板厚を増加させようとすると、しわや座屈が発生しやすく、ｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５を１．１以上とするのが困難であることによる。軽量化の観点からｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５の下限は１．２とするのがより好ましい。一方、ｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５が２．５を超えると、ハブ取付け部で割れが発生するおそれがあるので、ｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５は２．５以下とするのが好ましい。 The reason why the lower limit of t1 / t4 and t1 / t5 is 1.1 is that when the plate thickness is increased only by press forming as in Patent Document 2 described above, wrinkles and buckling are likely to occur. This is because it is difficult to set t4 and t1 / t5 to 1.1 or more. From the viewpoint of weight reduction, the lower limit of t1 / t4 and t1 / t5 is more preferably 1.2. On the other hand, if t1 / t4 and t1 / t5 exceed 2.5, cracks may occur at the hub mounting portion. Therefore, t1 / t4 and t1 / t5 are preferably set to 2.5 or less.
ｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５の下限を１．１とするのは、前述の特許文献２のようにプレス成形のみで板厚を増加させる場合にｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５を１．１以上とするのが困難であることによる。軽量化の観点からｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５の下限は１．２とするのが好ましい。一方、ｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５が２．５を超えると、ハブ取付け部で割れが発生するおそれがあるので、ｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５は２．５以下とするのが好ましい。 The lower limit of t2 / t4 and t2 / t5 is set to 1.1 when t2 / t4 and t2 / t5 are set to 1.1 or more when the plate thickness is increased only by press forming as in Patent Document 2 described above. Because it is difficult to do. From the viewpoint of weight reduction, the lower limit of t2 / t4 and t2 / t5 is preferably 1.2. On the other hand, if t2 / t4 and t2 / t5 exceed 2.5, cracks may occur at the hub mounting portion. Therefore, t2 / t4 and t2 / t5 are preferably set to 2.5 or less.
本発明のホイールディスクにおいて、ハット部の板厚ｔ１、Ｒ部の板厚ｔ２、ハブ取付け部の板厚ｔ３、外側湾曲部の板厚ｔ４およびフランジ部の板厚ｔ５は、以下の手順による測定するものとする。
（１）超音波厚さ計を用い、ホイールディスクの中心から外側エッジまで１ｍｍ間隔で板厚を測定する。
（２）得られた板厚分布から、ハブ取付け部、Ｒ部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部に該当する測定値をそれぞれ抽出する。
（３）抽出したハブ取付け部、Ｒ部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部の測定値群について、それぞれ平均値を算出し、ハブ取付け部、Ｒ部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部の板厚とする。
In the wheel disk of the present invention, the thickness t1 of the hat portion, the thickness t2 of the R portion, the thickness t3 of the hub mounting portion, the thickness t4 of the outer curved portion, and the thickness t5 of the flange portion are measured by the following procedure. It shall be.
(1) Using an ultrasonic thickness meter, the plate thickness is measured at 1 mm intervals from the center of the wheel disk to the outer edge.
(2) From the obtained plate thickness distribution, the measurement values corresponding to the hub mounting portion, R portion, hat portion, outer curved portion and flange portion are extracted.
(3) The average values are calculated for the extracted measurement values of the hub mounting portion, R portion, hat portion, outer curved portion and flange portion, and the hub mounting portion, R portion, hat portion, outer curved portion and flange portion are calculated. The plate thickness is
本発明のホイールディスクは、素材金属板として、例えば、板厚１．４〜８．０ｍｍ程度の熱延鋼板または冷延鋼板を使用できる。軽量化の観点から、高抗張力鋼板等を使用することもできる。 The wheel disk of the present invention can use, for example, a hot-rolled steel plate or a cold-rolled steel plate having a thickness of about 1.4 to 8.0 mm as the material metal plate. From the viewpoint of weight reduction, a high tensile strength steel plate or the like can also be used.
［本発明の液圧バルジ加工用金型］
本発明の液圧バルジ加工用金型は、上型と下型とで対をなし、挟持された状態の素材金属板を膨出成形する液圧バルジ加工用金型である。この液圧バルジ加工用金型は、キャビティー部と、平坦部とが設けられ、上型側パッドと、下型側パッドとを備える。その構成例は、前記図５、１２および１３に示す液圧バルジ加工用金型である。このような本発明の液圧バルジ加工用金型は、本発明の成形品の製造方法に関する説明で述べた好ましい態様を採用できる。その使用方法は、本発明の成形品の製造方法に関する説明で述べた通りである。
[Die for hydraulic bulge processing of the present invention]
The hydraulic bulge processing mold of the present invention is a hydraulic bulge processing mold that forms a pair of an upper mold and a lower mold and bulges and forms a sandwiched metal plate. This hydraulic bulge processing mold is provided with a cavity part and a flat part, and includes an upper mold side pad and a lower mold side pad. An example of the configuration is the hydraulic bulge processing mold shown in FIGS. Such a hydraulic bulge processing mold of the present invention can employ the preferred embodiments described in the description of the method for producing a molded product of the present invention. The method for using the same is as described in the description of the method for producing a molded article of the present invention.
［ホイールディスク］
本発明の効果を検証するため、本発明の成形品の製造方法によってホイールディスクを得て、そのホイールディスクの板厚分布を調査する試験を行った。
[Wheel disc]
In order to verify the effect of the present invention, a wheel disk was obtained by the method for producing a molded article of the present invention, and a test was conducted to investigate the plate thickness distribution of the wheel disk.
本発明例１では、ＦＥＭ解析を行った。その解析の前工程では、前記図５を用いて説明した加工フローに沿い、液圧バルジ加工用金型３０を用いて素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化し、その後、膨出成形した。その際、素材金属板は、板厚が２．３ｍｍの４４０ＭＰａ級汎用熱延鋼板（ＳＰＨ４４０）とした。上型および下型の中心の第１キャビティー部の深さは最も深い部分で約１７．５ｍｍとし、外側の第２キャビティー部の深さは最も深い部分で約１１ｍｍとした。また、上型側パッドおよび下型側パッドの突き出し量は、いずれも１０ｍｍとした。 In Example 1 of the present invention, FEM analysis was performed. In the pre-process of the analysis, along the processing flow described with reference to FIG. 5, after bending a part of the material metal plate using the hydraulic bulge processing mold 30, the bent portion is constrained around the peripheral portion. Was flattened and then swelled. At that time, the material metal plate was a 440 MPa class general-purpose hot-rolled steel plate (SPH440) having a plate thickness of 2.3 mm. The depth of the first cavity portion at the center of the upper die and the lower die was about 17.5 mm at the deepest portion, and the depth of the outer second cavity portion was about 11 mm at the deepest portion. Further, the protruding amounts of the upper mold side pad and the lower mold side pad were both 10 mm.
後工程では、前記図６を用いて説明した加工フローに沿い、プレス加工用金型６０を用いて膨出成形済みの素材金属板をプレス成形した。その際、同図（ａ）の第２金型側パッドが接触した状態から同図（ｂ）は素材金属板を反らせた状態までにおける第１金型６１と第２金型６４との相対移動量は、約３０ｍｍとした。すなわち、第２金型側パッド６５によって素材金属板７０の中心の膨出部を約３０ｍｍ押し込むことにより、素材金属板７０を反らせた。 In the post-process, along with the processing flow described with reference to FIG. 6, the bulging-formed material metal plate was press-formed using the press working mold 60. At that time, the relative movement of the first mold 61 and the second mold 64 from the state in which the second mold side pad in FIG. 10A is in contact to the state in which the material metal plate is warped in FIG. The amount was about 30 mm. That is, the material metal plate 70 was warped by pushing the center bulge portion of the material metal plate 70 by about 30 mm by the second mold side pad 65.
比較例１として、プレス成形のみで素材金属板からホイールディスクを得る試験を行った。その際、素材金属板およびホイールディスクの形状は、本発明例１と同じ条件とした。また、プレス成形では、複数のステップに分けて各部位を順に成形することにより、Ｒ部およびハット部の板厚減少の抑制を図った。 As a comparative example 1, a test for obtaining a wheel disc from a metal plate by only press forming was performed. At that time, the shapes of the material metal plate and the wheel disk were set to the same conditions as in the first invention example. Moreover, in press molding, the reduction | decrease of the plate | board thickness reduction | decrease of R part and a hat part was aimed at by dividing | segmenting each site | part in order to a some step.
本発明例１では、膨出成形済みの素材金属板における中心からの半径方向の距離と板厚との関係を調査した。その結果、前工程によって第１キャビティー部および第２キャビティー部に膨出した部位で板厚が減少していることが確認できた。また、パッドにより折り曲げて平坦化した部位で板厚が増加していることが確認できた。より具体的には、前記図５に示す、第１下型側パッド３１ａと上型側パッド３２との間の部位、および、上型側パッド３２と第２下型側パッド３１ｂとの間の部位で板厚が増加していることが確認できた。 In Example 1 of the present invention, the relationship between the radial distance from the center and the plate thickness in the bulge-formed material metal plate was investigated. As a result, it was confirmed that the plate thickness was reduced at the portion bulged in the first cavity portion and the second cavity portion by the previous process. Moreover, it has confirmed that plate | board thickness was increasing in the site | part bent and planarized with the pad. More specifically, the part between the first lower mold side pad 31a and the upper mold side pad 32 and the upper mold side pad 32 and the second lower mold side pad 31b shown in FIG. It was confirmed that the plate thickness increased at the site.
図１５は、試験により得られたホイールディスクの板厚分布を示す図であり、同図（ａ）は中心からの半径方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係、同図（ｂ）は中心からの半径方向の距離（ｍｍ）と板厚変化率（％）との関係をそれぞれ示す。ここで、中心から半径方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係は、成形品の形状を示す。また、板厚変化率ｒ（％）は、素材金属板の板厚ｔｂ（ｍｍ）を基準として下記（７）式により算出した。下記（３）式において、ｔは成形品（ホイールディスク）の板厚（ｍｍ）である。
ｒ＝（ｔ−ｔｂ）／ｔｂ×１００ ・・・（７）
FIG. 15 is a diagram showing the plate thickness distribution of the wheel disc obtained by the test. FIG. 15A shows the relationship between the distance (mm) in the radial direction from the center and the height (mm), and FIG. b) shows the relationship between the radial distance (mm) from the center and the plate thickness change rate (%). Here, the relationship between the distance (mm) in the radial direction from the center and the height (mm) indicates the shape of the molded product. Further, the plate thickness change rate r (%) was calculated by the following equation (7) based on the plate thickness tb (mm) of the material metal plate. In the following formula (3), t is the thickness (mm) of the molded product (wheel disc).
r = (t−tb) / tb × 100 (7)
同図より、比較例１では、Ｒ部およびハット部の板厚減少の抑制を図り、Ｒ部およびハット部の板厚変化率は約０〜−３％となった。一方、ハブ取付け部、内側湾曲部、外側湾曲部およびフランジ部の板厚変化率は−５％より大きくなった。 From the same figure, in Comparative Example 1, the reduction in the thickness of the R portion and the hat portion was suppressed, and the thickness change rate of the R portion and the hat portion was about 0 to -3%. On the other hand, the plate thickness change rates of the hub mounting portion, the inner curved portion, the outer curved portion, and the flange portion were larger than -5%.
比較例１の試験結果から、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）とハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）との比ｔ１／ｔ３を算出したところ、ｔ１／ｔ３＝１．０５となった。また、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）とハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）との比ｔ２／ｔ３を算出したところ、ｔ２／ｔ３＝１．０２となった。さらに、ｔ１／ｔ４＝１．０、ｔ２／ｔ４＝０．９７、ｔ１／ｔ５＝０．９６、ｔ２／ｔ５＝０．９３となった。ここで、ｔ４は、外側湾曲部の板厚（ｍｍ）であり、ｔ５は、フランジ部の板厚（ｍｍ）である。 From the test results of Comparative Example 1, the ratio t1 / t3 between the thickness t1 (mm) of the hat portion and the thickness t3 (mm) of the hub mounting portion was calculated, and t1 / t3 = 1.05. Further, when the ratio t2 / t3 between the plate thickness t2 (mm) of the R portion and the plate thickness t3 (mm) of the hub mounting portion was calculated, t2 / t3 = 1.02 was obtained. Furthermore, t1 / t4 = 1.0, t2 / t4 = 0.97, t1 / t5 = 0.96, and t2 / t5 = 0.93. Here, t4 is the plate thickness (mm) of the outer curved portion, and t5 is the plate thickness (mm) of the flange portion.
同図より、本発明例１では、Ｒ部およびハット部で板厚変化率が正の値となり、板厚が増加していることが確認できた。一方、ハブ取付け部、内側湾曲部、外側湾曲部およびフランジ部の大部分で板厚変化率が−５％以下となり、板厚が減少していることが確認できた。 From the figure, it was confirmed that in Example 1 of the present invention, the plate thickness change rate was positive in the R portion and the hat portion, and the plate thickness was increased. On the other hand, the plate thickness change rate was −5% or less at most of the hub attaching portion, the inner curved portion, the outer curved portion and the flange portion, and it was confirmed that the plate thickness was reduced.
本発明例１の試験結果から、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）とハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）との比ｔ１／ｔ３を算出したところ、ｔ１／ｔ３＝１．７となった。また、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）とハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）との比ｔ２／ｔ３を算出したところ、ｔ２／ｔ３＝１．５となった。したがって、本発明の成形品の製造方法によって前記（１）式および（２）式を満たすホイールディスクが得られることが確認できた。なお、本発明例１では、ｔ１／ｔ４＝１．３、ｔ２／ｔ４＝１．２、ｔ１／ｔ５＝１．３、ｔ２／ｔ５＝１．２となった。 From the test results of Example 1 of the present invention, the ratio t1 / t3 between the thickness t1 (mm) of the hat portion and the thickness t3 (mm) of the hub mounting portion was calculated, and t1 / t3 = 1.7 was obtained. . Further, when the ratio t2 / t3 between the plate thickness t2 (mm) of the R portion and the plate thickness t3 (mm) of the hub mounting portion was calculated, t2 / t3 = 1.5 was obtained. Therefore, it was confirmed that a wheel disc satisfying the above formulas (1) and (2) can be obtained by the method for producing a molded article of the present invention. In Invention Example 1, t1 / t4 = 1.3, t2 / t4 = 1.2, t1 / t5 = 1.3, and t2 / t5 = 1.2.
［ハット型の成形品］
本発明の効果を検証するため、本発明の成形品の製造方法によってハット型の成形品を得て、その成形品の板厚分布を調査する試験を行った。
[Hat-shaped molded product]
In order to verify the effect of the present invention, a hat-shaped molded product was obtained by the method for manufacturing a molded product of the present invention, and a test was conducted to investigate the thickness distribution of the molded product.
本発明例２では、ＦＥＭ解析を行った。その解析の前工程では、前記図１２を用いて説明した加工フローに沿い、液圧バルジ加工用金型３０を用いて素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化し、その後、膨出成形した。すなわち、ウェブ部の板厚を減少させるとともに稜線部の板厚を増加させた。その際、素材金属板は、板厚が１．６ｍｍの５９０ＭＰａ級汎用冷延鋼板（ＳＰＣ５９０）とした。下型の中央のキャビティー部の深さは最も深い部分で約４０ｍｍとした。また、上型側パッドおよび下型側パッドの突き出し量は、いずれも１０ｍｍとした。 In Example 2 of the present invention, FEM analysis was performed. In the pre-process of the analysis, along the machining flow described with reference to FIG. 12, the bent metal plate 30 is bent using the hydraulic bulge forming mold 30 and then the peripheral portion is restrained to bend the bent portion. Was flattened and then swelled. That is, the thickness of the web portion was decreased and the thickness of the ridge line portion was increased. At that time, the material metal plate was a 590 MPa class general-purpose cold-rolled steel plate (SPC590) having a plate thickness of 1.6 mm. The depth of the central cavity portion of the lower mold was about 40 mm at the deepest portion. Further, the protruding amounts of the upper mold side pad and the lower mold side pad were both 10 mm.
後工程では、前記図１４に示す加工フローに沿い、プレス加工用金型６０を用いて膨出成形済みの素材金属板をプレス成形した。 In the post-process, along with the processing flow shown in FIG. 14, a bulging-formed material metal plate was press-formed using a press-working die 60.
本発明例３では、前工程で前記図１３を用いて説明した加工フローに沿い、液圧バルジ加工用金型３０を用いて素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化し、その後、膨出成形した。すなわち、縦壁部の板厚を減少させるとともにウェブ部および稜線部の板厚を増加させた。その際、下型のキャビティー部の深さは最も深い部分で約４０ｍｍとした。また、上型側パッドおよび下型側パッドの突き出し量は、いずれも１０ｍｍとした。後工程では、前記図１４に示す加工フローと同様に、プレス加工用金型６０を用いて膨出成形済みの素材金属板をプレス成形した。これら以外の試験条件は、本発明例２と同じ条件とした。 In Example 3 of the present invention, along the processing flow described with reference to FIG. 13 in the previous step, the peripheral portion is restrained after a part of the material metal plate is bent using the hydraulic bulging die 30. The bent part was flattened and then bulged. That is, the thickness of the vertical wall portion was decreased and the thickness of the web portion and the ridge line portion was increased. At that time, the depth of the cavity part of the lower mold was about 40 mm at the deepest part. Further, the protruding amounts of the upper mold side pad and the lower mold side pad were both 10 mm. In the post-process, as in the processing flow shown in FIG. The test conditions other than these were the same as those of Example 2 of the present invention.
比較例２では、前記図１４に示すプレス加工用金型を用い、プレス成形のみで素材金属板からハット型の成形品を得た。 In Comparative Example 2, a hat-shaped molded product was obtained from a material metal plate only by press molding using the press working mold shown in FIG.
図１６は、本発明例２により得られたハット型の成形品の板厚分布を示す図であり、同図（ａ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係、同図（ｂ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と板厚変化率（％）との関係を示す。ここで、中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係は、成形品の形状を示す。また、板厚変化率ｒ（％）は、素材金属板の板厚ｔｂ（ｍｍ）を基準として前記（３）式により算出した。また、同図（ｂ）には、比較例２の板厚変化率を併せて示す。 FIG. 16 is a view showing a plate thickness distribution of a hat-shaped molded product obtained in Example 2 of the present invention. FIG. 16 (a) shows the distance (mm) and height (mm) in the width direction from the center. FIG. 4B shows the relationship between the distance (mm) in the width direction from the center and the plate thickness change rate (%). Here, the relationship between the distance (mm) in the width direction from the center and the height (mm) indicates the shape of the molded product. The plate thickness change rate r (%) was calculated by the above equation (3) based on the plate thickness tb (mm) of the material metal plate. Moreover, the same figure (b) shows the plate | board thickness change rate of the comparative example 2 collectively.
同図より、比較例２では、素材金属板の稜線部で板厚変化率が負の値となり、板厚が減少していることが確認できた。一方、本発明例２では、稜線部の板厚変化率が正の値となり、板厚が増加していることが確認できた。また、本発明例２では、ウェブ部の板厚変化率が負の値となり、板厚が減少していることが確認できた。 From the figure, in Comparative Example 2, it was confirmed that the plate thickness change rate became a negative value at the ridge line portion of the material metal plate, and the plate thickness was reduced. On the other hand, in Example 2 of the present invention, it was confirmed that the plate thickness change rate at the ridge line portion was a positive value, and the plate thickness was increased. Moreover, in this invention example 2, the plate | board thickness change rate of the web part became a negative value, and it has confirmed that plate | board thickness was reducing.
図１７は、本発明例３により得られたハット型の成形品の板厚分布を示す図であり、同図（ａ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係、同図（ｂ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と板厚変化率（％）との関係を示す。ここで、中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係は、成形品の形状を示す。また、板厚変化率ｒ（％）は、素材金属板の板厚ｔｂ（ｍｍ）を基準として前記（３）式により算出した。また、同図（ｂ）には、比較例２の板厚変化率を併せて示す。 FIG. 17 is a view showing a plate thickness distribution of a hat-shaped molded product obtained in Example 3 of the present invention. FIG. 17 (a) shows the distance (mm) and height (mm) in the width direction from the center. FIG. 4B shows the relationship between the distance (mm) in the width direction from the center and the plate thickness change rate (%). Here, the relationship between the distance (mm) in the width direction from the center and the height (mm) indicates the shape of the molded product. The plate thickness change rate r (%) was calculated by the above equation (3) based on the plate thickness tb (mm) of the material metal plate. Moreover, the same figure (b) shows the plate | board thickness change rate of the comparative example 2 collectively.
同図より、本発明例３では、ウェブ部および稜線部の板厚変化率が正の値となり、板厚が増加していることが確認できた。また、本発明例３では、縦壁部の板厚変化率が負の値となり、板厚が減少していることが確認できた。 From the figure, it was confirmed that in Example 3 of the present invention, the plate thickness change rate of the web portion and the ridge line portion was a positive value, and the plate thickness was increased. Moreover, in the example 3 of this invention, the plate | board thickness change rate of the vertical wall part became a negative value, and it has confirmed that plate | board thickness was reducing.
本発明の成形品の製造方法および液圧バルジ加工用金型は、得られる成形品を効率よく所望の板厚分布にできる。本発明の本発明の自動車ホイール用ディスクは、上述の本発明の成形品の製造方法および液圧バルジ加工用金型により得ることができ、疲労強度を確保しつつ軽量化した状態となる。したがって、本発明は、自動車ホイール用ディスクの製造分野において、有効に利用することができる。 The method for producing a molded product and the hydraulic bulge processing mold of the present invention can efficiently obtain a molded product having a desired thickness distribution. The disk for automobile wheels of the present invention of the present invention can be obtained by the method for producing a molded product of the present invention and the mold for hydraulic bulge processing, and is in a lightened state while ensuring fatigue strength. Therefore, the present invention can be effectively used in the field of manufacturing automobile wheel disks.
１０：ホイールディスク（成形品）、 １１：ハブ取付け部、 １１ａ：ハブ穴、
１１ｂ：ナット座、 １１ｃ：ボルト穴、 １２：Ｒ部、 １３：内側湾曲部、
１４：ハット部、 １４ａ：ハット部の頂点 １５：外側湾曲部、
１６：フランジ部、 ２０：ハット型の成形品、 ２１：ウェブ部、 ２２：縦壁部、
２３：フランジ部、 ２４：稜線部、 ３０：液圧バルジ加工用金型、
３１：下型側パッド、 ３１ａ：第１下型側パッド、 ３１ｂ：第２下型側パッド、
３２：上型側パッド、 ３３：パッド用加圧機構、
３５：外周ホルダー、 ３６：ホルダー用加圧機構、 ３７：圧縮用パッド、
４０：下型、 ４１：下型のキャビティー部、 ４１ａ：下型の第１キャビティー部、
４１ｂ：下型の第２キャビティー部、 ４２：注入孔、 ４３：シール材、
５０：上型、 ５１：上型のキャビティー部、 ５１ａ：上型の第１キャビティー部、
５１ｂ：上型の第２キャビティー部、 ６０：プレス加工用金型、 ６１：第１金型、
６２：第１金型側パッド、 ６３：第１金型側パッド用加圧機構、 ６４：第２金型、
６５：第２金型側パッド、 ６６：第２金型側パッド用加圧機構、
７０：素材金属板、 ７０ａ：注入透過孔
10: Wheel disk (molded product), 11: Hub mounting portion, 11a: Hub hole,
11b: nut seat, 11c: bolt hole, 12: R part, 13: inner curved part,
14: Hat part, 14a: Apex of hat part 15: Outer curved part,
16: Flange part, 20: Hat-shaped molded product, 21: Web part, 22: Vertical wall part,
23: Flange part, 24: Ridge line part, 30: Mold for hydraulic bulge processing,
31: Lower mold side pad, 31a: First lower mold side pad, 31b: Second lower mold side pad,
32: Upper mold side pad 33: Pressure mechanism for pad
35: outer periphery holder, 36: pressure mechanism for holder, 37: pad for compression,
40: Lower mold 41: Lower mold cavity 41a: Lower mold first cavity
41b: second cavity portion of the lower mold, 42: injection hole, 43: seal material,
50: Upper mold 51: Cavity part of upper mold 51a: First cavity part of upper mold
51b: second cavity portion of the upper mold, 60: mold for pressing, 61: first mold,
62: First mold side pad 63: Pressure mechanism for first mold side pad 64: Second mold
65: second mold side pad, 66: second mold side pad pressurizing mechanism,
70: Material metal plate, 70a: Injection permeation hole
Claims (8)
上下一対の液圧バルジ加工用金型に挟持された１枚または２枚の素材金属板に液圧をかけ、前記液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形する前工程と、膨出成形された前記素材金属板を所望の形状に成形する後工程とを含み、
前記前工程では、前記素材金属板を挟持する際に、前記素材金属板の一部を折り曲げた後、当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することを特徴とする成形品の製造方法。 A method of manufacturing a molded article,
Liquid pressure is applied to one or two material metal plates sandwiched between a pair of upper and lower hydraulic bulge processing molds, and the material metal plate is bulged into the cavity of the hydraulic bulge processing mold. Including a pre-process and a post-process for forming the bulging-formed raw metal plate into a desired shape,
In the preceding step, when the material metal plate is sandwiched, after forming a portion of the material metal plate, the bent portion is flattened while restraining the peripheral portion of the bent portion. Product manufacturing method.
前記前工程では、前記素材金属板の一部を折り曲げた後で当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することにより、前記Ｒ部および前記ハット部で板厚を増加させ、
前記キャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形することにより、前記ハブ取付け部で板厚を減少させることを特徴とする請求項１または２に記載の成形品の製造方法。 The molded article is a disc for an automobile wheel having a hub mounting portion, an R portion, an inner curved portion, a hat portion, an outer curved portion and a flange portion, concentrically in order from the disc center side.
In the preceding step, after bending a part of the material metal plate, the bent portion is flattened while restraining the peripheral portion of the bent portion, thereby increasing the plate thickness at the R portion and the hat portion. ,
3. The method for manufacturing a molded product according to claim 1, wherein the thickness of the metal plate is reduced at the hub mounting portion by bulging and forming the material metal plate in the cavity portion. 4.
前記プレス加工用金型が、膨出成形時に流体によって加圧された側の面で前記素材金属板と当接し、前記Ｒ部、前記内側湾曲部、前記ハット部、前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する形状を有する第１金型と、
前記第１金型に隣接してプレス方向にスライド可能であり、前記ハブ取付け部と対応する形状を有する第１金型側パッドと、
前記第１金型が当接する面と反対側の面で素材金属板と当接し、前記ハット部の外側部分、前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する形状を有する第２金型と、
前記第２金型に隣接してプレス方向にスライド可能であり、前記ハブ取付け部、前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分と対応する形状を有する第２金型側パッドとを備え、
前記後工程のプレス成形が、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向に相対移動させることにより、前記第２金型側パッドと前記第１金型とで前記素材金属板を反らせるステップと、
反らされた前記素材金属板に、前記第１金型側パッドをプレス方向にスライドさせることによって前記ハブ取付け部を成形するステップと、
前記ハブ取付け部が成形された前記素材金属板に、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向にさらに相対移動させることにより、前記第２金型側パッドと前記第１金型とで前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分を成形するステップと、
前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分が成形された前記素材金属板に、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向にさらに相対移動させることにより、前記ハット部の外側部分、前記外側湾曲部および前記フランジ部を成形するステップとを含むことを特徴とする請求項３または４に記載の成形品の製造方法。 The post-process is a process by press molding using a press mold,
The press working die abuts on the material metal plate on the surface pressed by a fluid during bulging molding, and the R portion, the inner curved portion, the hat portion, the outer curved portion, and the flange A first mold having a shape corresponding to the part;
A first mold side pad that is slidable in the pressing direction adjacent to the first mold and has a shape corresponding to the hub mounting portion;
A second mold having a shape corresponding to the outer portion of the hat portion, the outer curved portion, and the flange portion, on the surface opposite to the surface on which the first die contacts,
A second mold side pad that is slidable in the pressing direction adjacent to the second mold and has a shape corresponding to the hub mounting portion, the R portion, the inner curved portion, and the inner portion of the hat portion; With
In the subsequent press molding, the raw metal plate is warped by the second mold side pad and the first mold by relatively moving the first mold and the second mold in the pressing direction. Steps,
Forming the hub attachment portion by sliding the first mold side pad in the pressing direction on the warped material metal plate;
By further moving the first mold and the second mold in the pressing direction to the material metal plate on which the hub mounting portion is formed, the second mold side pad and the first mold And forming the inner portion of the R portion, the inner curved portion and the hat portion,
By further moving the first mold and the second mold in the press direction relative to the material metal plate formed with the R portion, the inner curved portion, and the inner portion of the hat portion, the hat portion The method of manufacturing the molded product according to claim 3, further comprising a step of molding the outer portion, the outer curved portion, and the flange portion.
前記前工程では、前記素材金属板の一部を折り曲げた後で当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することにより、少なくとも、前記フランジ部と前記縦壁部とを繋ぐ稜線部で板厚を増加させることを特徴とする請求項１または２に記載の成形品の製造方法。 The molded product is a molded product having a hat-shaped cross section having a web portion, a vertical wall portion and a flange portion,
In the pre-process, at least the flange portion and the vertical wall portion are connected by flattening the bent portion while restraining the peripheral portion of the bent portion after bending a part of the material metal plate. The method of manufacturing a molded product according to claim 1 or 2, wherein the plate thickness is increased at the ridge line portion.
前記ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、前記Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、前記ハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）とが、下記（１）式および下記（２）式の関係をいずれも満足することを特徴とする自動車ホイール用ディスク。
３．０≧ｔ１／ｔ３≧１．２ ・・・（１）
３．０≧ｔ２／ｔ３≧１．２ ・・・（２） This is a disc for an automobile wheel, which is formed by forming a single metal sheet and has a hub mounting portion, an R portion, an inner curved portion, a hat portion, an outer curved portion and a flange portion in order from the center of the disc. And
The thickness t1 (mm) of the hat portion, the thickness t2 (mm) of the R portion, and the thickness t3 (mm) of the hub mounting portion are expressed by the following formulas (1) and (2). An automotive wheel disc characterized by satisfying all of the relationships.
3.0 ≧ t1 / t3 ≧ 1.2 (1)
3.0 ≧ t2 / t3 ≧ 1.2 (2)
前記上型および前記下型のいずれか一方または両方に、前記素材金属板が膨出するキャビティー部が設けられ、
前記上型に、前記素材金属板を挟持した状態で当該素材金属板を介して前記下型と当接する平坦部が設けられ、
前記下型に、前記素材金属板を挟持した状態で当該素材金属板を介して前記上型と当接する平坦部が設けられ、
前記液圧バルジ加工用金型が、さらに、前記上型に少なくとも１つ設けられ、上下方向にスライド可能な上型側パッドと、
前記下型に少なくとも１つ設けられ、上下方向にスライド可能な下型側パッドとを備え、
前記上型側パッドは、少なくとも一部が前記上型の前記平坦部に配置され、かつ、前記素材金属板を挟持する操作の開始時に前記上型から突き出るように配置され、
前記下型側パッドは、少なくとも一部が前記下型の前記平坦部に配置され、かつ、前記素材金属板を挟持する操作の開始時に前記下型から突き出るように配置され、
前記上型と前記下型とを上下方向に相対的に移動させることによる前記素材金属板の挟持過程で、前記上型側パッドが前記下型の平坦部によって押し込まれるとともに、前記下型側パッドが前記上型の平坦部によって押し込まれることを特徴とする液圧バルジ加工用金型。
A mold for hydraulic bulge processing that forms a pair of upper and lower molds and bulges and forms a sandwiched metal plate,
In one or both of the upper mold and the lower mold, a cavity part is provided in which the material metal plate swells,
The upper mold is provided with a flat portion that comes into contact with the lower mold via the material metal plate in a state of sandwiching the material metal plate,
The lower mold is provided with a flat portion that comes into contact with the upper mold via the material metal plate in a state of sandwiching the material metal plate,
The hydraulic bulge processing mold is further provided with at least one upper mold side pad that is slidable in the vertical direction; and
At least one lower mold provided with a lower mold side pad slidable in the vertical direction;
The upper mold side pad is arranged so that at least a part thereof is arranged on the flat portion of the upper mold and protrudes from the upper mold at the start of an operation of sandwiching the material metal plate,
The lower mold side pad is disposed so that at least a part thereof is disposed on the flat portion of the lower mold, and protrudes from the lower mold at the start of an operation of sandwiching the material metal plate,
The upper mold side pad is pushed by the flat part of the lower mold in the clamping process of the material metal plate by relatively moving the upper mold and the lower mold in the vertical direction, and the lower mold side pad Is pressed by the flat portion of the upper die.
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