JP7244192B2

JP7244192B2 - 筒状部品およびその製造方法

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Publication number: JP7244192B2
Application number: JP2019063877A
Authority: JP
Inventors: 昌宏浄徳; 隆史藤井
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP2020163398A

Description

本発明は、筒状部品およびその製造方法に関する。

下記の特許文献１には、ＵＯ曲げ成形方法により、断面円形の筒状部品を成形する方法が示されている。具体的には、まず、Ｕ曲げ工程において金属板を断面Ｕ字形状にプレス成形する。続くＯ曲げ工程において、断面Ｕ字形状の金属板１０１を下型１２０にセットし（図１０（Ａ）参照）、上型１１０を降下させて一対の縦壁部１０１ａの上端同士を互いに突き合わせる（図１０（Ｂ）参照）。その後、上型１１０をさらに降下させることにより、各縦壁部１０１ａを座屈させて外側に湾曲させ（図１０（Ｃ）参照）、上型１１０の成形面に押し付けることで、断面円形の筒状部品１３０が成形される（図１０（Ｄ）参照）。

また、下記の特許文献２には、異径断面の筒状部品をＵＯ曲げにより成形する方法が示されている。具体的には、Ｕ曲げ工程とＯ曲げ工程との間に、断面Ｕ字形状のワークの縦壁部に曲げ部を成形する中間曲げ工程を設けている。

特開２０１４－４６２６号公報特開２０１８－１６１６７８号公報

ＵＯ曲げ成形により筒状部品を成形する際には、通常、Ｕ曲げ工程の前に、金属板を所定形状に打ち抜くトリミング工程が設けられる。このとき、ワークが大型であったり湾曲した形状であったりすると、トリミングを複数回の切断工程に分けて施すことがある。例えば、図１１に示す第一の切断工程において、長方形の金属板２００の長辺２０１の両端を抜き金型２１０で打ち抜いた後、図１２に示すように、第二の切断工程において、長辺２０１の中央部を抜き金型２２０で打ち抜くことで、金属板２００が長辺２０１に沿って切断される。図示例では、第一の切断工程による切断線２０２の中央側の端部に、凹部２０２ａが設けられる。これにより、第二の切断工程において、金属板２００に対する抜き金型２２０の位置が金属板２００の幅方向（図１２の上下方向）に多少ずれた場合でも、第二の切断工程の切断線２０３を第一の切断工程の切断線２０２の凹部２０２ａの縁と交差させて、両切断線２０２、２０３を確実につなげることができる（図１３参照）。

この場合、トリミング後の金属板２００には、両切断線２０２、２０３の境界に凹部２０２ａが残る。このような金属板２００にＵＯ曲げを施して、図１４に示すように金属板２００の長辺同士を突き合わせると、突き合わせ部に、一対の凹部２０２ａで形成された隙間が形成される。このような大きな隙間が形成されると、その後の溶接工程において突き合わせ部を溶接する際に、溶接不良が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、トリミングによる凹部が形成された縁同士を突き合わせて筒状部品を形成するにあたり、突き合わせ部の溶接不良を防止することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、金属板を所定形状に打ち抜くトリミング工程と、前記トリミング工程を施した金属板を筒状に曲げて端部同士を突き合わせる曲げ工程と、前記金属板の端部同士の突き合わせ部に溶接を施す溶接工程とを有する筒状部品の製造方法であって、前記トリミング工程において、前記金属板の前記端部を複数回の切断工程に分けて切断すると共に、各切断工程で形成された切断線の境界に凹部を形成し、前記曲げ工程において、前記金属板の前記端部同士を突き合わせたときに、両端部に形成された前記凹部が前記突き合わせ部の延在方向で重ならないようにする筒状部品の製造方法を提供する。

また、前記課題を解決するために、本発明は、筒状に丸めた金属板の端部同士の突き合わせ部に溶接を施してなる筒状部品であって、互いに突き合う前記金属板の両端部のそれぞれに凹部が形成され、前記凹部が、前記突き合わせ部の延在方向で重ならないように配された筒状部品を提供する。

このように、互いに突き合う金属板の両端部に設けられた凹部を、突き合わせ部の延在方向で重ならないようにずらして配することで、突き合わせ部に形成される隙間の幅を最大でも凹部一個分に抑えることができるため、大きな隙間に起因する突き合わせ部の溶接不良を防止できる。

（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る方法で製造された筒状部品の平面図（Ｂ図のＡ方向から見た図）、（Ｂ）は同側面図（Ａ図のＢ方向から見た図）、（Ｃ）は同断面図（Ｂ図のＣ－Ｃ断面図）である。（Ａ）～（Ｇ）は、上記筒状部品の製造工程を示す図である。（Ａ）は、底部成形品の平面図（Ｂ図のＡ方向から見た図）、（Ｂ）は同側面図（Ａ図のＢ方向から見た図）、（Ｃ）は同断面図（Ｂ図のＣ－Ｃ断面図）である。準トリム品の平面図である。図４のＶ部の拡大図である。トリム品の平面図である。（Ａ）～（Ｄ）は、中間曲げ工程の手順を示す断面図である。（Ａ）～（Ｃ）は、Ｏ曲げ工程の手順を示す断面図である。Ｏ曲げ成形品の平面図である。（Ａ）～（Ｄ）は、従来のＵＯ曲げ成形におけるＯ曲げ工程の断面図である。金属板にトリミング（第一の切断工程）を施す様子を示す平面図である。金属板にトリミング（第二の切断工程）を施す様子を示す平面図である。トリミング後の金属板の平面図である。図１３の金属板を曲げて端部同士を突き合わせた状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態では、図１に示す筒状部品１の製造方法を示す。この筒状部品１は、車両のリアサスペンションの左右のトレーリングアームとして用いられる。筒状部品１は異形断面（非円形断面）を有し、本実施形態では、筒状部品１の断面形状が長手方向で変化している。また、筒状部品１は長手方向で湾曲しており、図示例では、図１（Ａ）に示す平面視及び図１（Ｂ）に示す側面視の何れにおいても湾曲している。筒状部品１は、金属板を筒状に曲げて端部同士を突き合わせ、この突き合わせ部１ａを溶接部１ｇで接合したものである。尚、以下の説明では、便宜上、筒状部品１の突き合せ部１ａがある側を上方、その反対側を下方と言う。

筒状部品１は、図１（Ｃ）に示すように、底部１ｂと、底部１ｂの幅方向（図中左右方向）両端から上方に立ち上がった一対の側部１ｃと、一対の側部１ｃの上端から幅方向内側に延びる一対の上部１ｄとを有する。一対の上部１ｄの端部同士を突き合わせた突き合わせ部１ａが、溶接部１ｇにより接合されている。底部１ｂと各側部１ｃとの境界には曲げ部（以下、「底曲げ部１ｅ」と言う。）が設けられ、各側部１ｃと各上部１ｄとの境界には曲げ部（以下、「肩曲げ部１ｆ」と言う。）が設けられる。

筒状部品１は、図２に示すように、平板状の金属板２に底部を成形する底部成形工程、底部成形品３にトリミングを施すトリミング工程、トリム品４にＵ曲げを施すＵ曲げ工程、Ｕ曲げ成形品５に中間曲げを施す中間曲げ工程、中間曲げ成形品６にＯ曲げを施すＯ曲げ工程、及びＯ曲げ成形品７に溶接を施す溶接工程を経て製造される。

底部成形工程では、平板状の金属板２を金型でプレス成形（絞り成形）することにより、図３に示す底部成形品３を形成する。底部成形品３は、底部１１と、底部１１の幅方向両端から上方に立ち上がった一対の縦壁部１２と、一対の縦壁部１２の上端から幅方向外側に延びる一対のフランジ部１３とを有する。底部１１と各縦壁部１２との境界には、底曲げ部１４が設けられる。底部成形品３の下方部分（底部１１及び底曲げ部１４）の形状は、完成品の筒状部品１の下方部分（底部１ｂ及び底曲げ部１ｅ）の形状と略同一である。

トリミング工程では、底部成形品３の一対のフランジ部１３を、長手方向に延びる切断線に沿って切断する。本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、フランジ部１３が平坦ではなく、長手方向両端が上方に湾曲している。このように湾曲したフランジ部１３に設けられた切断線は、全長を一度に打ち抜くことができないため、打ち抜き方向の異なる複数回（図示例では２回）の切断工程に分けて切断する。具体的に、フランジ部１３の長手方向両端領域を切断する第一の切断工程と、フランジ部１３の中央領域を切断する第二の切断工程とが行われる。

第一の切断工程では、フランジ部１３の長手方向両端領域を第一切断金型で打ち抜くことで、図３（Ａ）に散点で示す不要部分１３ａ、１３ｂを除去する。具体的に、第一切断金型は、図３（Ｂ）に示すプレス方向Ｐに沿って昇降する上型を有し、この上型には、プレス方向Ｐに対して一方側に角度αだけ傾斜した方向Ｑ１に沿って移動可能な抜き型Ｍ１と、プレス方向Ｐに対して他方側に角度βだけ傾斜した方向Ｑ２に沿って移動可能な抜き型Ｍ２とが設けられる。上型を降下させると、カム機構を介して抜き型Ｍ１、Ｍ２がそれぞれＱ１、Ｑ２方向に沿ってフランジ部１３を打ち抜いて、不要部分１３ａ、１３ｂを除去する。これにより、図４に示す準トリム品４’が形成される。準トリム品４’のフランジ部１３には、抜き型Ｍ１、Ｍ２による長手方向に沿った切断線２１が形成されている。切断線２１の長手方向中央側の端部には、凹部２１ａが設けられる。

第二の切断工程では、準トリム品４’のフランジ部１３の中央領域を第二切断金型Ｍ３で打ち抜くことで、図４に散点で示す不要部分１３ｃを除去し、トリム品４（図６参照）が形成される。このとき、図５に示すように、切断線２１の端部に凹部２１ａが形成されているため、第二切断金型Ｍ３が幅方向（図中上下方向）に多少ずれた場合でも、第二切断金型Ｍ３の切刃Ｍ３０を、切断線２１の凹部２１ａの縁に交差させることができる。これにより、図６に示すように、第一の切断工程で形成された切断線２１と、第二の切断工程で形成された切断線２２とを確実につなげることができる。

ところで、トリミング工程において、金型の打ち抜き方向が、その金型で打ち抜く面（本実施形態ではフランジ部１３）の法線方向に対して大きく傾斜していると、切断品質を安定させることができない。このため、各金型の打ち抜き方向と、その金型により切断する面の法線方向との間の角度は、所定の範囲内（例えば１０°以内）であることが条件となる。例えば、図３（Ｂ）のフランジ部１３のうち、第一切断金型の抜き型Ｍ１、Ｍ２で打ち抜き可能な範囲をＲ（Ｍ１）、Ｒ（Ｍ２）で示し、第二切断金型Ｍ３で切断可能なフランジ部１３の範囲をＲ（Ｍ３）で示す。この場合、第一切断金型の抜き型Ｍ１、Ｍ２による切断可能範囲Ｒ（Ｍ１）、Ｒ（Ｍ２）と第二切断金型Ｍ３による切断可能範囲Ｒ（Ｍ３）とがそれぞれ重複するように、各金型の形状や打ち抜き方向が設定され、これらの重複領域Ｒ１、Ｒ２に、フランジ部１３に形成する凹部２１ａ（すなわち、第一切断金型による切断線２１と第二切断金型による切断線２２との境界）が設けられる（図６参照）。

このとき、一対のフランジ部１３に設けられる凹部２１ａを、何れも最適位置（例えば、各重複領域Ｒ１、Ｒ２の長手方向中央）に設けると、後のＯ曲げ工程でワークの端部同士を突き合わせたときに、凹部２１ａ同士が重なって、Ｏ曲げ成形品７の突き合わせ部７ａに凹部２１ａ二個分の幅の隙間が形成されるおそれがある。そこで、一対のフランジ部１３に設けられる凹部２１ａの少なくとも一方を最適位置からずらすことで、Ｏ曲げ成形品７の突き合わせ部７ａにおける凹部２１ａの位置を長手方向にずらすことができる。本実施形態では、図６に示すように、各重複領域Ｒ１、Ｒ２に配された両フランジ部１３の凹部２１ａを、最適位置Ｂ１、Ｂ２の両側に配している。

Ｕ曲げ工程では、図６に示すトリム品４をＵ曲げ金型（図示省略）でプレスして、断面略Ｕ字形状のＵ曲げ成形品５（図２（Ｄ）参照）を成形する。具体的には、トリム品４のフランジ部１３を曲げ成形により立ち上げて、縦壁部１２の略延長面上に配する。以下、縦壁部１２とその延長面上に配したフランジ部１３をまとめて「縦壁部１２」と言う。

中間曲げ工程では、Ｕ曲げ成形品５をプレスして、縦壁部１２に肩曲げ部１２ａを成形し、中間曲げ成形品６（図２（Ｅ）参照）を形成する。具体的には、まず、図７（Ａ）に示すように、下型４２の凹部４２ａにＵ曲げ成形品５の底部１１をセットする。そして、上型４１を降下させて、Ｕ曲げ成形品５の一対の縦壁部１２の上端１２ｄを上型４１で下方に押し込むことにより、図７（Ｂ）に示すように、一対の縦壁部１２の上端１２ｄが、上型４１の傾斜面４１ａに沿って幅方向内側にガイドされて、上型４１に設けられた係止部４１ｄに突き当たる。この状態でさらに上型４１を降下させると、縦壁部１２が長さ方向に圧縮されて座屈が生じ、縦壁部１２の中間部が外側に膨出する｛図７（Ｃ）参照｝。さらに上型４１を降下させると、縦壁部１２の膨出部が上型４１の成形面４１ｃに押し付けられ、これにより縦壁部１２の中間部に肩曲げ部１２ａが成形される｛図７（Ｄ）参照｝。

Ｏ曲げ工程では、中間曲げ成形品６をプレスして、端部同士を突き合わせたＯ曲げ成形品７（図２（Ｆ）参照）を成形する。具体的には、まず、図８（Ａ）に示すように、下型５２の凹部５２ａに中間曲げ成形品６をセットする。そして、上型５１を降下させると、中間曲げ成形品６の縦壁部１２の上端１２ｄが上型５１で下方に押し込まれることにより、肩曲げ部１２ａがさらに曲げられ、縦壁部１２の上端１２ｄ同士が突き合う（図８（Ｂ）参照）。その後、上型５１をさらに降下させると、縦壁部１２全体が上型５１の成形面５１ａに押し付けられて、Ｏ曲げ成形品７が成形される｛図８（Ｃ）参照｝。

Ｏ曲げ成形品７は、図６に示すトリム品４の端部（長辺）同士を突き合わせているため、図９に示すように、端部同士の突き合わせ部７ａには凹部２１ａが残っている。本実施形態では、互いに突き合う端部に設けられた凹部２１ａが長手方向（突き合わせ部７ａの延在方向）で重ならないように配される。換言すると、Ｏ曲げ工程でワーク（中間曲げ成形品６）の端部同士を突き合わせたときに、ワークの両端部に形成された凹部２１ａが長手方向で重ならないように、トリミング工程において凹部２１ａの位置が設定される。

溶接工程では、図９に示すＯ曲げ成形品７の突き合わせ部７ａに溶接を施し、図１に示す筒状部品１が完成する。溶接部１ｇは、例えばアーク溶接で形成される。溶接部１ｇは、例えば突き合わせ部１ａの長手方向に沿って設けられ、図示例では、長手方向に離隔した複数箇所に設けられる。溶接部１ｇは、Ｏ曲げ成形品７の突き合わせ部７ａに形成された凹部２１ａ（隙間）を埋めるように形成される。このとき、上記のように凹部２１ａを長手方向でずらして設けることで、Ｏ曲げ成形品７の突き合わせ部７ａに形成される隙間の幅が最大でも凹部２１ａ一個分に抑えられるため、隙間に起因する溶接不良が防止される。

本発明は、上記の実施形態に限られない。以下では、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点は説明を省略する。

上記の実施形態では、図３（Ｃ）に示すように、底部成形品３の縦壁部１２の上端から、一対のフランジ部１３が幅方向外側にまっすぐ延びている。このため、図３（Ｂ）に示す側面視において、フランジ部１３は、縦壁部１２の上端と同様の湾曲形状を成している。このとき、底部成形品３の縦壁部１２は、完成品の筒状部品１の形状に準じているため、形状をほとんど変更することはできない。一方、底部成形品３のフランジ部１３は、その後のＵ曲げ工程等で成形されるため、形状の自由度が高い。例えば、図３（Ｂ）に示す側面視において、フランジ部１３（特に切断線２１、２２）が縦壁部１２よりも緩やかに湾曲する（すなわち、曲率が小さくなる）ように形状を変更すれば、トリミング工程においてフランジ部１３を打ち抜きやすくなるため、切断金型の設計が容易化される。

また、上記の実施形態では、トリミング工程において、金属板（底部成形品３）の端部を２回の切断工程に分けて切断した場合を示したが、これに限らず、金属板の端部を３回以上の切断工程に分けて切断し、各切断工程による切断線の境界に凹部を形成してもよい。

また、筒状部品１の製造工程は図２に示す手順に限られない。例えば、特に必要が無ければ、中間曲げ工程を省略して、Ｕ曲げ成形品５にＯ曲げ工程を施してもよい。あるいは、中間曲げ工程を多段階に分けて行ってもよい。

また、以上の実施形態では、本発明に係る筒状部品１が車両のトレーリングアームである場合を示したが、これに限られない。例えば、左右のトレーリングアームを連結する中間ビームや、ピラーツーピラーメンバ、あるいは、ドアのインパクトビーム等の筒状部品に、本発明を適用することができる。

１筒状部品
１ａ突き合わせ部
１ｇ溶接部
２金属板
３底部成形品
４トリム品
４’ 準トリム品
５Ｕ曲げ成形品
６中間曲げ成形品
７Ｏ曲げ成形品
７ａ突き合わせ部
１１底部
１２縦壁部
１３フランジ部
２１切断線
２１ａ凹部
２２切断線
Ｍ１、Ｍ２抜き型（第一切断金型）
Ｍ３第二切断金型
Ｐプレス方向
Ｑ１抜き型Ｍ１の抜き方向
Ｑ２抜き型Ｍ２の抜き方向

Claims

金属板を所定形状に打ち抜くトリミング工程と、前記トリミング工程を施した金属板を筒状に曲げて端部同士を突き合わせる曲げ工程と、前記金属板の端部同士の突き合わせ部に溶接を施す溶接工程とを有する筒状部品の製造方法であって、
前記トリミング工程において、前記金属板の前記端部を複数回の切断工程に分けて切断すると共に、各切断工程で形成された切断線の境界に凹部を形成し、
前記曲げ工程において、前記金属板の前記端部のうち、前記凹部以外の領域同士を突き合わせたときに、両端部に形成された前記凹部が前記突き合わせ部の延在方向で重ならないようにする筒状部品の製造方法。
筒状に丸めた金属板の端部同士の突き合わせ部に溶接を施してなる筒状部品であって、
互いに突き合う前記金属板の両端部のそれぞれに凹部が形成され、
前記金属板の両端部のうち、前記凹部以外の領域同士を突き合わせ、
前記凹部が、前記突き合わせ部の延在方向で重ならないように配された筒状部品。