WO2011115244A1

WO2011115244A1 - 板状ワークの成形方法および成形体

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Publication number: WO2011115244A1
Application number: PCT/JP2011/056523
Authority: WO
Inventors: 太田　高裕; 大介小椋; 淳史菅井; 石井　建
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2011-09-22
Also published as: EP2548667B1; CN102802829B; BR112012023546A2; CA2793530A1; US20130008222A1; EP2548667A4; US9616479B2; KR20120130263A; EP2548667A1; CN102802829A; CA2793530C

Abstract

　本発明の板状ワークの成形方法は、板状ワーク（１）の一方の面（１ａ）に凹部（１１）を形成し、その後、凹部（１１）を形成した板状ワーク（１）を、一方の面（１ａ）が凹面をなし、その裏面（１ｂ）が凸面をなすように曲げ加工する。

Description

板状ワークの成形方法および成形体

　本発明は、板状ワークの成形方法および成形体に関する。
　本願は、２０１０年３月１８日に日本に出願された特願２０１０－６２６２５号、および特願２０１０－６２６２６号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、民間航空機の胴体部に適用される外板等はアルミニウム合金板が用いられて軽量化が図られており、さらなる軽量化のために板材を部分的に薄くする加工、すなわち減肉（wall thinning）が施されている。そして、航空機の胴体形状となる外板は、一定の曲率で湾曲した形状に成形されており、一般的には平板をプレス曲げした後、ケミカルミーリングによって減肉されている。また、他の成形方法として、例えば、下記の特許文献１、２に開示されている方法がある。

　特許文献１は、外板を平板の状態で成形した後に、機械加工により減肉を実施する方法について記載したものである。
　特許文献２には、板状ワークにショット材を投射して所定の曲率を与える板状ワークの成形方法であって、所定の曲率を与える成形を行う前の板状ワークに、その板状ワークが成形後に製品として機能するために必要となる板厚を調整する前工程と、その前工程を経た板状ワークにショット材を投射して所定の曲率を与える工程と、を含む成形方法について提案されている。

特表２００７－５０８９５２号公報特開２００３－２５０２１号公報

　しかしながら、従来の一般的な成形方法においては、平板をプレス曲げした後のケミカルミーリングは処理時間が長く、溶液などの産業廃棄物が発生することがある。
　また、特許文献１では、一定の曲率で湾曲した外板に機械加工を施すため、ボールエンドミルを使用する必要があり、製造効率が低下することがある。
　また、特許文献２では、ショット材を投射して成形する方法であり、精度に再現性をもたせるのが困難であり、修正が必要となることがある。
　したがって、上述したような問題のない成形方法が求められており、その点で改良の余地があった。

　本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、製造効率の向上を図るとともに、産業廃棄物の発生を抑えることができる板状ワークの成形方法および成形体を提供することを目的とする。
　また、本発明は、成形精度に優れた再現性をもたせることができる板状ワークの成形方法および成形体を提供することを目的とする。

　本発明に係る板状ワークの成形方法は、板状ワークの一方の面に凹部を形成する工程と、前記板状ワークに型部材を押し付けて曲げ加工する工程とを有することを特徴する。
　本発明の成形方法の第一態様は、板状ワークの凹面（いずれ凹面に成形されるべき面）側に凹部を設ける工程と、前記板状ワークを、プレス又はロール曲げにより一方の面から他方の面の側へ曲げる工程とを有する。ここで、本発明における凹面とは、板状ワークの２つのフラットな側面のうち、曲げによって凹面に成形されるべき一方の面（第一面）を指し、凸面とは、曲げによって凸面に成形されるべき他方の面（第二面）を指す。即ち、本発明の成形方法の第一態様は、板状ワークの第一面に凹部を形成する工程と、前記板状ワークを、前記第一面が凹面をなし前記第二面が凸面をなすように、プレス又はロール曲げによって曲げ加工する工程とを有する。

　本発明に係る板状ワークの成形方法の第二態様は、板状ワークの凹面側に凹部を設ける工程と、前記板状ワークの凹面側に凸状の治具を当てつつ引張力を作用させる工程とを有する。即ち、本発明の成形方法の第二態様は、板状ワークの第一面に凹部を形成する工程と、前記板状ワークの前記第一面に凸状の型部材を当接させた状態を保ちながら前記板状ワークに引張力を作用させることにより、前記板状ワークを、前記第一面が凹面をなし前記第二面が凸面をなすように曲げ加工する工程とを有する。

　また、本発明に係る成形体は、上述した板状ワークの成形方法によって製造されたものである。

　本発明によれば、板状ワークに対する減肉を、板状ワークを曲げ加工する前に平板の状態で行うので、通常の三軸機械加工装置でエンドミルを使用した機械加工が可能となる。しかも、大径のエンドミルを使用できるので、減肉に要する時間の短縮が図れ、製造効率を向上させることができる。
　また、機械加工による減肉であるので、ケミカルミーリングを使用する場合のように廃液が発生せず、しかもエンドミルの切削によって生じる切屑がスクラップとして再利用も可能であることから、産業廃棄物の発生を抑えられる。

　さらに、減肉工程を経た板状ワークを、プレス機、或いはロール曲げ機を使用して曲げ加工したり、板状ワークに対して引張力を与えてストレッチ成形したりすることにより、ショット材を投射する従来の方法に比べて、成形精度の再現性に優れ、板材に対する修正が不要となるので、成形時間の短縮を図ることができる。

　本発明に係る板状ワークの成形方法においては、複数の凹部を、板状ワークの一方の面に、所定の間隔をおいて形成してもよい。
　本発明によれば、板状ワークの一方の側面に、複数の凹部を所定の間隔をおいて形成することにより、板状ワークを、一定の曲率に曲げ加工することができる。

　本発明に係る板状ワークの成形方法においては、凹部に対応する形状を有し、且つ板状ワークよりヤング率が小さい材料からなるシムを、凹部に挿入する工程を有していてもよい。
　本発明によれば、板状ワークに設けた凹部に板状ワークよりヤング率が小さいシムを挿入することにより、曲げ加工時にシムが板状ワークの曲げに追従して弾性変形により湾曲するため、板状ワークの成形後の曲げ半径を大きくすることが可能となる。そのため、凹部を形成された減肉部での曲げ半径が、凹部を形成されていない正規部の曲げ半径に近づくので、減肉部と正規部との曲げ形状に差が無くなり、多角形状に湾曲することがなく、滑らかな凹面形状を得ることができる。

　本発明に係る板状ワークの成形方法においては、シムは、凹部に対して緩み嵌めされていてもよい。
　本発明によれば、板状ワークを曲げたときに、凹部に対するシムのマイナス公差によって、シムの弾性変形が吸収されるので、シムと凹部との密着性が高められる、そのため、曲げ加工時であっても凹部からシムが外れることを防ぐことができる。

　本発明に係る板状ワークの成形方法においては、シムは、加工対象物よりもヤング率が低い材料からなり、ヤング率が７～１０ＧＰａのベークライトであってもよい。
　本発明によれば、ヤング率が７～１０ＧＰａのベークライトからなるシムを用いることで凹部に対してより優れた密着性能を得ることができる。つまり、シムの曲がりが少なく凹部に対する追従性が悪くなって密着性が低下したり、反対にシムが曲がり過ぎて凹部から抜け出したりするといった不具合を抑制することができる。

　また、本発明に係る板状ワークの成形方法においては、凹部は、階段状に形成されていてもよい。
　本発明では、シムにも凹部の階段状の段差部に対応する段部を設けることで、この段差部分での密着性をより一層高めることができ、追従性を高めることができ、板状ワークを滑らかに曲げることができる。

　また、本発明に係る板状ワークの成形方法では、凹部を設けた板状ワークは、引張方向の垂直断面の最大断面積／最小断面積の第１比率が、材料の引張強さ／耐力の第２比率と同等または小さくてもよい。
　本発明では、第１比率が第２比率よりも大きい場合のように、最小断面部に引張強さ以上の応力が発生して、破断や局部減肉が発生するのを防止することができる。

　本発明の板状ワークの成形方法によれば、板状ワークに対する減肉を、板状ワークを曲げ加工する前に平板の状態で行うので、通常の三軸機械加工装置でエンドミルを使用した機械加工が可能となる。これにより、製造効率の向上を図ることができる。さらに、ケミカルミーリングによる減肉に比べて、産業廃棄物の発生を抑えることができる。
　また、本発明の板状ワークの成形方法の第一態様によれば、板状ワークに対する曲げ加工を、プレス機、ロール曲げ機などの加工機械を使用して行うので、成形精度に優れた再現性をもたせることができる。
　また、本発明の板状ワークの成形方法の第二態様によれば、板状ワークに対する曲げ加工を、板状ワークに引張力を作用させるストレッチ成形機を使用して行うので、成形精度に優れた再現性をもたせることができる。

本発明の第一実施形態において減肉された板状ワークを示す断面図である。減肉された板状ワークに曲げ加工を施した状態を示す断面図である。プレス機による曲げ工程を示す部分断面図である。第二実施形態において減肉され、凹部にシムを挿入された板状ワークを示す断面図である。シムを挿入された板状ワークに曲げ加工を施した状態を示す断面図である。第三実施形態において板状ワークの曲げ工程を示す部分断面図である。図６に示す板状ワークの凹部周辺の部分拡大断面図である。第四実施形態において板状ワークのストレッチ成形を示す側断面図である。第五実施形態において減肉され、凹部にシムを挿入された板状ワークを示す断面図である。シムを挿入された板状ワークに曲げ加工を施した状態を示す断面図である。シムのヤング率と曲率の関係を示すグラフである。

　以下、本発明の実施の形態による板状ワークの成形方法および成形体について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

（第一実施形態）
　図１および図２に示す板状ワーク１は、例えば航空機の胴体部分に用いられる円筒形の外板の一部であり、本第一実施形態の成形方法によって所定の曲率に曲げ加工される。板状ワーク１にはアルミニウム合金が使用される。なお、板状ワーク１は、本発明の「成形体」に相当する。
　ここで、図１乃至図３に示す第一実施形態においては、板状ワーク１の上側面を、いずれ凹面に成形されるべき第一面（凹面）１ａとし、板状ワーク１の下側面を、いずれ凸面に成形されるべき第二面（凸面）１ｂとする。

　本第一実施形態における板状ワーク１の成形方法は、板状ワーク１の第一面１ａ側の面方向に所定の間隔をおいて複数のポケット１１（凹部）を設ける減肉工程と、プレス機により板状ワーク１を一方の面から他方の面側へ、つまり第二面１ｂから第一面１ａ側へ曲げる曲げ加工を行う曲げ工程とを有している。
　即ち、本第一実施形態の成形方法は、板状ワーク１の第一面１ａに複数のポケット１１を形成する減肉工程と、板状ワーク１の第一面１ａが凹に、第二面１ｂが凸になるように、板状ワーク１をプレス機を使って湾曲させる曲げ工程とを有する。
　ポケット１１は、板状ワーク１の第一面１ａの所定位置に配置され、例えば平面視略四角形状をなし、上述した減肉工程により適宜な厚さ寸法となるように形成されている。

　次に、板状ワーク１の成形方法についてさらに具体的に説明する。
　先ず、減肉工程において、図１に示す平板状態の板状ワーク１に対して例えばエンドミルを備えた通常の三軸機械加工装置を使用して、予め設定した箇所を所定深さ（厚さ寸法）にわたって切削し、複数のポケット１１を形成する。

　続いて、曲げ工程では、図３に示すように、プレス機２の下金型２１の上に減肉工程を経た板状ワーク１を載置する。ここで、プレス機２は、上下一対の金型（下金型２１、上金型２２）を有し、固定される下金型２１に対して上金型２２が上下動する構造となっている。下金型２１および上金型２２の幅寸法は、それぞれ板状ワーク１の幅寸法よりも大きな寸法となっている。そして、下金型２１には、上金型２２に対応する位置に開口凹部２１ａが設けられている。

　そして、板状ワーク１に対して、上金型２２を下金型２１側に押し込み、下金型２１の上に載置させた板状ワーク１を局部的に押圧することにより湾曲させる。そして、板状ワーク１を湾曲させる周方向（図３では矢印Ｘ方向）に送りつつ、上金型２２による押圧する動作を順次繰り返すことで平板状の板状ワーク１に円筒曲げを施すことができ、第一面１ａを滑らかな凹状に形成すること、すなわち板状ワーク１に凹面１ａを形成することができる。

　このような成形方法の具体例として、板状ワーク１として幅寸法２ｍ、長さ寸法６ｍ、板厚寸法ｔ１が約４ｍｍの形状で、２０２４－Ｔ３のアルミニウム合金のものを用い、局部的に板厚寸法ｔ２が２ｍｍとなるように、工具径５０ｍｍのエンドミルを使用して機械加工による減肉を行い、次いでプレス機２を使用して曲率半径が約３ｍの円筒形状に曲げ加工を行う。

　上述した本第一実施形態による板状ワークの成形方法および成形体では、板状ワーク１の第一面１ａにポケット１１を形成する減肉を、板状ワーク１を曲げ加工する前に平板の状態で行うので、通常の三軸機械加工装置でエンドミルを使用した機械加工が可能となる。しかも、大径のエンドミルを使用できるので、減肉に要する時間の短縮が図れ、製造効率を向上させることができる。

　また、減肉された板状ワーク１に対してプレス機２を使用して曲げ加工を行うため、ショット材を投射する従来の方法に比べて、成形精度の再現性に優れ、板材に対する修正が不要となるので、成形時間の短縮を図ることができる。
　さらに、機械加工により減肉を行うので、ケミカルミーリングを使用する場合のように廃液が発生せず、しかもエンドミルの切削によって生じる切屑がスクラップとして再利用も可能であることから、産業廃棄物の発生を抑えられる。

　次に、本発明の板状ワークの成形方法による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。

（第二実施形態）
　図４および図５に示すように、第二実施形態による板状ワークの成形方法は、上述した第一実施形態における減肉工程の後、板状ワーク１の第一面１ａに形成されたポケット１１に対応する形状をなし、且つ板状ワーク１よりヤング率が小さい材料からなるシム３を挿入する工程を有する。なお、曲げ工程においては、上述した実施の形態と同様のプレス機２（図３参照）を使用するので、ここでは詳しい説明は省略する。

　シム３としては、嵌合されるポケット１１に対して密着性が高く、なじみ易い材料が良く、またヤング率が５～２５ＧＰａである部材が好ましく、より好ましくは７～１０ＧＰａのベークライトが良い。
　そして、シム３は、ポケット１１の内空寸法より僅かに小さいマイナス公差で設けられ、ポケット１１に対して緩み嵌めされている。つまり、ポケット１１内に嵌合されたシム３は、ポケット１１に対して密着しつつ、外部から受ける力に応じて弾性変形により滑りが生じる状態となっている。

　本第二実施形態では、シム３を採用することで、ポケット１１を形成されていない正規部の第１板厚寸法ｔ１（図４参照）と、ポケット１１を設けた減肉部分の第２板厚寸法ｔ２（図４参照）との差（板厚寸法差Δｔ）を無くした状態で、曲げ工程を行うことができる。

　具体的には、板状ワーク１に設けたポケット１１に板状ワーク１よりヤング率（例えば上述したように５～２５ＧＰａ）が小さい材料からなるシム３を挿入することにより、曲げ加工時にシム３が板状ワーク１の曲げに追従して弾性変形により湾曲するため、板状ワーク１の成形後の曲げ半径を大きくすることが可能となる。
　そのため、ポケット１１を形成された減肉部での曲げ半径が、正規部の曲げ半径に近づくので、減肉部と正規部との曲げ形状に差が無くなり、多角形状（板厚寸法の大きな正規部を頂点とした多角形を形成するような曲げ）に湾曲することがなく、曲率が一定の滑らかな凹面形状を得ることができる。

　また、シム３がポケット１１に対して緩み嵌めされているので、板状ワーク１を曲げたときに、ポケット１１に対するシム３のマイナス公差によって、シム３の弾性変形が吸収されるので、シム３とポケット１１との密着性が高められる、そのため、曲げ加工時であってもポケット１１からシム３が外れることを防ぐことができる。

　また、上述したようなヤング率が７～１０ＧＰａを示す材料としてベークライトを使用することで、より優れた密着性能を得ることができる。

　なお、シム３のヤング率が２５ＧＰａ以上の場合には、シム３の弾性変形量が小さく変形し難い。したがって、ポケット１１の曲がりに対してシム３の追従性が悪くなって、両者間に隙間が発生し、密着性が低くなる。一方、シム３のヤング率が５ＧＰａ未満の場合には、シム３の弾性変形量が大きく変形し易いので、板状ワーク１を一定の曲率で湾曲させることが難しい。

（第三実施形態）
　図６および図７に示すように、第三実施形態による板状ワークの成形方法では、上述した第二実施形態による成形方法のポケット１１およびシム３の形状を代えた方法であって、板状ワーク１のポケット１１に角部に階段状（本実施の形態では一段）の段差部１１ａを形成する減肉を行い、この段差部１１ａに対応する段部３ａを有するシム３をポケット１１に嵌合させる。また、ポケット１１にシム３を嵌合させた状態で、板状ワーク１の第一面１ａにウレタンゴム等からなるシート状の保護材４を配置する。
　なお、曲げ工程においては、上述した実施の形態と同様のプレス機２（図３参照）を使用するので、ここでは詳しい説明は省略する。

　この場合、ポケット１１の段差部１１ａでシム３の段部３ａの追従性が高まり、この段差部分での密着性をより一層向上させることができ、板状ワーク１を一定の曲率で滑らかに曲げることができる。
　なお、保護材４は、第一面１ａに載せておくだけのものであり、曲げ加工時に曲がるシム３がポケット１１から突出するのを抑える当て止めの機能をもたせている。

（第四実施形態）
　図８に示すように、第四実施形態による板状ワークの成形方法では、曲げ工程において、上述した第一実施形態のプレス機による曲げ加工に代えて、板状ワークに引張力を作用させるストレッチ成形を行う。

　本第四実施形態における板状ワーク１の成形方法は、板状ワーク１の第一面１ａ側の面方向に所定の間隔をおいて複数のポケット１１（凹部）を設ける減肉工程と、板状ワーク１の第一面１ａ側に、下金型１２１（型部材）の凸部を当接させつつ引張力を作用させるストレッチ成形を行う曲げ工程とを有している。
　即ち、本第四実施形態の成形方法は、板状ワーク１の第一面１ａに複数のポケット１１を形成する減肉工程と、板状ワーク１の第一面１ａに下金型２１の凸部を当接させた状態を保ちながら、板状ワーク１に引張力を作用させる曲げ工程とを有する。なお、減肉工程においては、上述した第一実施形態と同様の加工を行うので、ここでは詳しい説明は省略する。

　ここで、ポケット１１を有する板状ワーク１は、ストレッチ成形が可能な強度を有する必要がある。そこで、板状ワーク１には、減肉後の引張方向の垂直断面の最大断面積／最小断面積の第１比率ｅ１が材料の引張強さ／耐力の第２比率ｅ２と同等或いは小さくなる成形部材を使用する。
　これにより、第１比率ｅ１が第２比率ｅ２よりも大きい場合（ｅ１＞ｅ２）のように、最小断面部に引張強さ以上の応力が作用して、破断や局部減肉が発生するのを防止することができる。

　ポケット１１は、板状ワーク１の第一面１ａの所定位置に配置され、例えば平面視略四角形状をなし、上述した減肉により適宜な厚さ寸法となるように形成されている。

　次に、板状ワーク１の成形方法についてさらに具体的に説明する。
　先ず、減肉工程において、平板状態の板状ワーク１に対して例えばエンドミルを備えた通常の三軸機械加工装置を使用して、予め設定した箇所を所定深さ（厚さ寸法）により減肉加工を施し、複数のポケット１１を形成する（図１参照）。
　例えば、板状ワーク１として幅寸法２ｍ、長さ寸法６ｍ、板厚寸法ｔ１が約４ｍｍの形状で、２０２４－Ｔ３のアルミニウム合金の部材を用い、局部的に板厚寸法ｔ２が２ｍｍとなるように、工具径５０ｍｍのエンドミルを使用して機械加工により減肉を行うことができる。

　続いて、曲げ工程によるストレッチ成形では、図８に示すように、下金型１２１の上に減肉工程を経た板状ワーク１を載置する。

　図８に示すように、ストレッチ成形を行うためのストレッチ成形機１０２は、上面に適宜な曲率の凸曲面１２１ａを有する前記下金型１２１と、下金型１２１上に配置した板状ワーク１を両端部１ｃ、１ｃを把持して凸曲面１２１ａに沿って引張力Ｆを与える一対の引張機１２２、１２３とを備えている。引張機１２２、１２３は、それぞれ下金型１２１を挟んで互いに向き合い、下金型１２１の凸曲面１２１ａの湾曲方向（接線方向）の両側に配置されており、下金型１２１上にセットされた板状ワーク１の端部１ｃを把持可能である。さらに、引張機１２２、１２３は互いに近接離反するようにして前記接線方向に往復移動可能である。

　そして、下金型１２１上に置いた板状ワーク１の両端部１ｃ、１ｃを引張機１２２、１２３によって把持した後、引張機１２２、１２３を互いに離反する方向へ移動させて板状ワーク１に引張力Ｆを与えることで、板状ワーク１が前記接線方向に伸びつつ凸曲面１２１ａに沿って湾曲する。これにより、平板状の板状ワーク１に円筒曲げを施すことができ、第一面１ａを滑らかな凹状に形成すること、すなわち板状ワーク１に凹面１ａを形成することができる。

　ここで、板状ワーク１には、ストレッチ成形機１０２による引張力Ｆによる張力が全面にわたって均等に作用するので、減肉された肉厚の薄い部分（減肉部）では大きな応力がかかり、肉厚の大きい部分（ポケットを形成されていない正規部）では小さい応力しかかからない。そのため、板状ワーク１としては、正規部の断面の応力を部材の耐力以上、且つ降伏応力以上とし、減肉部の応力を引張強さ以下とする必要がある。
　これに対して、本実施の形態では、上述したように、減肉工程を経た板状ワーク１の引張方向の垂直断面の最大断面積／最小断面積の第１比率ｅ１が材料の引張強さ／耐力の第２比率ｅ２と同等或いは小さくなる成形部材を使用することで、局部減肉や割れ等が発生しない好適なストレッチ成形を行うことができる。

　上述した本第一実施形態による板状ワークの成形方法および成形体では、減肉工程を経た板状ワーク１に対してストレッチ成形機１０２を使用して引張力を与えたストレッチ成形を行うため、ショット材を投射する従来の方法に比べて、成形精度の再現性に優れ、修正が不要となり、成形時間の短縮を図ることができる。

（第五実施形態）
　図９および図１０に示すように、第五実施形態による板状ワークの成形方法は、上述した第四実施形態における減肉工程の後、板状ワーク１の第一面１ａに形成されたポケット１１に対応する形状をなし、且つ板状ワーク１よりヤング率が小さい材料からなるシム３を挿入する工程を有する。なお、曲げ工程においては、第四実施形態と同様のストレッチ成形機１０２（図８参照）を使用する。

　本第五実施形態では、シム３を採用することで、ポケット１１を形成されていない正規部の第１板厚寸法ｔ１（図９参照）と、ポケット１１を設けた減肉部分の第２板厚寸法ｔ２（図９参照）との差（板厚寸法差Δｔ）を無くした状態で、曲げ工程を行うことができる。

　次に、上述した第二及び第三実施形態による板状ワークの成形方法および成形体による効果を裏付けるために行った試験例について以下説明する。

　本実施例では、ベークライトからなるシムをポケットに嵌合させたときの、板状ワークの曲げ加工による曲率を確認した。具体的には、ＦＥＭ解析を用い、板状ワークとシムのモデルを作成し、所定の形状、大きさのポケットにシムを嵌合させた状態で、板状ワークを下記の条件で曲げて解析をし、シム毎にヤング率を変えて板状ワークの曲率を求めた。
なお、解析により得られる曲率が大きい値ほど効率よく曲げることができる。

　解析条件としては、板状ワーク１の第１板厚寸法ｔ１を６．８７ｍｍ、第２板厚寸法ｔ２を２．５１ｍｍとし、板状ワーク１は、ヤング率を７２Ｐａ、ポアソン比を０．３３とし、密度２．７７ｇ／ｃｍ^３、降伏応力を３２４ＭＰａとした弾塑性体とした。シム３の密度は１．３２ｇ／ｃｍ^３とした。さらに曲げ加工の条件としては、金型と素材、素材同士の摩擦係数を０．２とし、成形速度（送り速度）を１０ｍｍ／ｓｅｃ、送りストロークを約８．９ｍｍとした。

　図１１に示すように、本解析結果によると、シムのヤング率が７～１０ＧＰａで曲率が大きくなっていることが確認できる。なお、比較するために、減肉がなされない場合（中実材）も示している。

　以上、本発明による板状ワークの成形方法および成形体の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　例えば、第一、第二、第三の実施形態では、曲げ工程にプレス機２を採用しているが、これに限定されることはなく、ロール曲げ機を使用した曲げ加工であっても良い。また、第四実施形態で曲げ工程に使用したストレッチ成形機１０２は、本実施形態で説明した構造に限定されることはない。

　第二、第三、第五の実施形態では、シム３としてベークライトを採用しているが、この素材であることに制限されることはなく、他の素材として例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等を使用してもよいし、これらの素材にガラス繊維を充填した部材であってもかまわない。

　シム３はポケット１１に対して脱落防止を目的として両面テープ等で仮止めするようにしてもよい。要は、ポケット１１に緩み嵌めされたシム３がその公差の範囲内で滑りが生じて曲げによる弾性変形が可能な状態となればよい。
　第三の実施形態では本実施の形態ではポケット１１に一段の段差部１１ａを設けているが、段差の数は任意に設定することが可能であり、段差部１１ａに二つ以上の段差を設けてもよい。例えば、板状ワーク１の板厚寸法が大きい場合には多段の段差部とし、板厚寸法が小さい場合には一段、あるいは段差無しとすることができる。

　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。

　本発明は、板状ワークの成形方法およびその方法により製造された成形体に関する。本発明によれば、湾曲した板状ワークの製造効率を向上させるとともに、産業廃棄物の発生を抑えることができる。

　１…板状ワーク（成形体）、
１ａ…凹面（第一面）、
２…プレス機、
３…シム、
３ａ…段部、
４…保護材、
１１…ポケット（凹部）、
１１ａ…段差部、
２１…下金型、
２２…上金型、
１０２…ストレッチ成形機、
１２１…下金型

Claims

　板状ワークの一方の面に凹部を形成する工程と、前記板状ワークに型部材を押し付けて曲げ加工する工程とを有する板状ワークの成形方法。
　前記板状ワークを、前記一方の面が凹面をなし、その裏面が凸面をなすように、プレス又はロール曲げにより曲げ加工する請求項１に記載の板状ワークの成形方法。
　複数の前記凹部が、前記板状ワークの一方の面に、所定の間隔をおいて形成される請求項１又は２に記載の板状ワークの成形方法。
　前記凹部に対応する形状を有し、且つ前記板状ワークよりヤング率が小さい材料からなるシムを、前記凹部に挿入する工程をさらに有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の板状ワークの成形方法。
　前記シムは、前記凹部に対して緩み嵌めされている請求項４に記載の板状ワークの成形方法。
　前記シムは、ヤング率が７～１０ＧＰａのベークライトである請求項４又は５に記載の板状ワークの成形方法。
　前記凹部は、階段状に形成されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の板状ワークの成形方法。
　前記板状ワークの前記一方の面に前記型部材を当接させた状態を保ちながら前記板状ワークに引張力を作用させることにより、前記板状ワークを、前記一方の面が凹面をなし、その裏面が凸面をなすように曲げ加工する請求項１に記載の板状ワークの成形方法。
　複数の前記凹部が、前記板状ワークの一方の面に、所定の間隔をおいて形成される請求項８に記載の板状ワークの成形方法。
　前記凹部に対応する形状を有し、且つ前記板状ワークよりヤング率が小さい材料からなるシムを、前記凹部に挿入する工程をさらに有する請求項８又は９に記載の板状ワークの成形方法。
　前記凹部を設けた前記板状ワークは、引張方向の垂直断面の最大断面積／最小断面積の第１比率が、材料の引張強さ／耐力の第２比率と同等または小さい請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の板状ワークの成形方法。
　請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の板状ワークの成形方法によって製造された成形体。