管状複雑形状部品の金型プレス加工技術開発

管状複雑形状部品の金型プレス加工技術開発
契約期間｜平成 18 年度 ∼ 平成 20 年度
分野｜金属プレス加工
川下の抱える課題及びニーズ
◦自動車に関する事項
軽量化／衝突安全性の向上／複雑形状化／短納期化／低コスト
化／環境配慮
高度化目標
軽量化／衝突安全性の向上／複雑形状化／短納期化／低コスト
化／環境配慮
研究の背景及び経緯
輸送用機器産業では、燃費の制約と燃料の高騰や、安全・
安心に対応するための先進的な技術と日本におけるものづ
くりを構築するためには、これを支える基盤技術を一段と
高度化しなければならない。金属プレス加工技術の開発を
通じ、軽量化、高強度化、複雑形状化、環境対応等を図る
ための先進的取り組みとして
①世界初のパイプ材を多用した中空化複雑形状化部品の
成形
②難加工材の板状・棒状部品を多用した軽量且つ高強度
で複雑形状化部品の成形に挑戦し基盤技術の高度化
と、川下産業のニーズへの対応、そして新規産業創出
へと発展させていく。
本研究では、管・板状難加工材への金属プレス加工によ
る中空化のための極小Ｒ曲げ、拡・縮管等の異形成形技術、
超高張力鋼板等の高精度プレス加工と管･板状部品の接合
技術開発、金型の長寿命化技術開発及びリードタイム短縮
を図る加工デジタル技術開発等の研究と実用化を行う。
1）國本工業は、独自の管成形要素技術を基盤技術として、
新構想のチューブフォーミングシステムを企画・設計・
開発する。このシステムは、管素材にせん断、曲げ、
拡管、縮管、バルジ、仕上げ等の一連の成形を一貫し
て行う管状製品の自動成形システムである。
2）やまと興業は、自動車部品として使われるアルミ合金
製可とう性パイプの新成形技術の開発を行う。
3）べルソニカおよびオーミは、980 ～ 1180MPa級ま
での超高張力鋼板とテーラード・ブランクの複雑形状
高精度部品成形技開発を行う。エンシュウはテーラー
ド・ブランクの作製、および3次元立体成形部品の接
合技術開発を行う。
4）静 岡 大 学 は 上 記 テ ー マ に 関 連 す る3D-CAD/CAM/
CAE/CATのデジタル技術の開発と適用を行う。
研究開発の概要と成果
1）管素材の金型成形技術の開発
（担当　國本工業株式会社）
従来、管素材の成形は、曲げ、拡・縮管、せん断等の工
程を個別に生産していた。本開発ではプレス金型を用いた
成形法を開発し、曲げ成形条件およびせん断成形条件を確
立した。これらの成形工程を統合して、チューブフォーミ
ングシステム（図1）を開発・設計・製作し、自動車部品
用の管状製品の実生産を行い、自動車メーカに納入した。
図 1　チューブフォーミングシステム
2）アルミ合金製可とう性パイプの
新成形技術の開発
（担当　やまと興業株式会社）
従来、エアコンパイプはゴムを用いて可とう性をもたせ
ていた。本開発で試作した蛇腹成形機を用いて高圧対応用
のアルミニウム製ベローズ付きの自動車用エアコンパイプ
の試作を行った（図2）。
(a) ベローズ製造用金型
(b) ９山アルミニウム合金製ベローズ製品
図 2　アルミニウムベローズ形成
3）超高張力鋼板とテーラード・ブランクの
複雑形状高精度部品成形技術の開発
（担当　株式会社ベルソニカ、株式会社オーミ、エン
シュウ株式会社）
従来、590MPa級の高張力鋼板のプレス成形は実績が
あった。本開発では1180MPaまでの超高張力鋼板の直線
ハット形、Sレール形、及び複雑 Sレール形の成形につい
て、２工程成形縦壁圧縮法により、スプリングバックおよ
18年度採択
［一般枠］
No.18131809081
び壁そり変形、及び底面の平坦度不良等の形状不良がない
製品の試作に成功した（図3）
。また、超高張力鋼板製３
次元ハット形部品同士のレーザ溶接に成功した（図4）。
(b) 複雑Ｓレール形状成形品の寸法精度
図 3　複雑 S レール形状製品の成形
（担当　やまと興業株式会社）
直径8mmのパイプに外径15mmで、3 ～ 9山のベロー
ズ形状を成形する蛇腹部品製造装置。また、その装置を用
いて試作したアルミニウム合金A3003、A6063製ベロー
ズ付きの自動車用エアコンパイプ。
3）超高張力鋼板とテーラード・ブランクの複
雑形状高精度部品成形技術の開発
（担当　株式会社ベルソニカ、株式会社オーミ、エン
シュウ株式会社）
1180MPaまでの超高張力鋼板製で、スプリングバック
および壁そり変形、及び底面の平坦度不良等の形状不良が
ない直線ハット形、Sレール形、及び複雑 Sレール形状の
製品、およびその３次元レーザ溶接製品（図5）。
図 4　ハット曲げ製品のレーザ溶接
4）1）～ 3）の実施内容に関連する3D-CAD/
CAM/CAE/CATのデジタル技術の開発
（担当　国立大学法人静岡大学）
成形シミュレーション、強度解析シミュレーション、及
び3D計測により、成形解析、精度解析を実施し、製品の
形状精度を検証した。
上記1）～ 4）の研究開発に要した設備、資材の購入お
よび開発業務は、当初の計画に基づき、実施執行された。
図 5　複雑 S レール形状製品の成形シミュレーション
開発された製品・技術のスペック
1）チューブフォーミングシステム
（担当　國本工業株式会社）
直径10 ～ 50mm程度の管素材から、せん断、曲げ、拡
管、縮管、バルジ、仕上げ等の成形をタクト20秒以内で、
全自動で製造する装置。
また、その装置を用いて成形した自動車用管状製品。
この研究へのお問い合わせ
国立大学法人 静岡大学
◎担当者：牧澤　久光　◎所在地：〒 432-8561　静岡県浜松市中区城北三丁目５番１号
◎ TEL：053-478-1757　◎ FAX：053-478-1005
◎ E-mail：[email protected]　◎ URL：http://www.shizuoka.ac.jp
事業管理者名
国立大学法人 静岡大学
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◎所在地：〒 432-8561　静岡県浜松市中区城北三丁目５番１号
◎ TEL：053-478-1757　◎ FAX：053-478-1005
◎プロジェクト参画研究機関：国立大学法人静岡大学、國本工業株式会社、株式会社ベルソニカ、株式会社オーミ、
やまと興業株式会社、エンシュウ株式会社
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金属プレス加工
(a) 複雑Ｓレール形状成形用金型
2）アルミ合金製可とう性パイプの新成形技術
の開発