金屬板材的成型方法及成型裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬板材的成型方法及成型裝置，其中金屬板材借助于分別具有沖模和沖頭的成型模具被成型為具有突出部。
【背景技術(shù)】
[0002]形成燃料電池隔板的金屬板材形成有多個褶裥形狀的突出部。鄰接的突出部之間形成有供諸如氫氣或氧氣等的氣體或處理水流過的流路。通常地，當(dāng)制造燃料電池隔板時，通過使用具有沖模和沖頭的成型模具的沖壓成型來形成突出部。然而，當(dāng)形成突出部時，局部存在材料的延伸差，因此容易在成型品上發(fā)生翹曲或起伏。特別是在通過壓延金屬材料和使金屬材料平坦化來成型突出部的情況下，材料內(nèi)部的周長的延伸變大，容易發(fā)生翹曲或起伏。
[0003]為了解決該問題，已提出了專利文獻I至專利文獻3公開的方法。專利文獻I公開了在塑性加工成型的金屬板材的凹凸部分處形成細(xì)密壓痕的隔板。該隔板具有由成型突出部導(dǎo)致的在隔板的里外之間的延伸量的差。因此，在隔板的里外之間也存在殘留應(yīng)力的差，容易在隔板上發(fā)生翹曲或起伏。在該方面，根據(jù)該文獻公開的發(fā)明，細(xì)密壓痕的形成能夠抑制在隔板上發(fā)生翹曲或起伏。
[0004]專利文獻2公開了這樣的隔板:金屬板材的中央形成有多個突出部并且金屬板材的外周緣部形成有肋。在這種隔板中，通過肋提高了金屬板材的周緣部的剛性，因此抑制了由成型突出部而產(chǎn)生的翹曲。
[0005]在專利文獻3公開的成型方法中，首先，在第一工序中在金屬板材的中央形成用于氣體流路的多個突出部。之后，在第二工序中固定平行于突出部的長度方向的金屬板材的周邊部。之后，沿與壓延突出部和使突出部平坦化的方向相同的方向僅拉伸與突出部的長度方向垂直的周邊部。根據(jù)該方法，金屬板材在第二工序中被拉伸和伸長，因而能夠修正由第一工序的壓延/平坦化操作而產(chǎn)生的變形。
[0006]然而，專利文獻I公開的隔板難以形成細(xì)密壓痕。另外，由于壓痕產(chǎn)生的凹凸，導(dǎo)致平坦度降低。另外，由于作為龜裂的起點的壓痕，將發(fā)生疲勞破損的可能性變高。
[0007]專利文獻2公開的隔板需要在金屬板材的外周緣部形成肋。因此，設(shè)計的自由度降低。另外，擔(dān)心在形成肋的同時將會發(fā)生其它翹曲。另外，通過形成肋，使得金屬板材的外周緣部的強度更高。因此，周長的延伸集中在金屬板材的中央，容易發(fā)生起伏。
[0008]在專利文獻3公開的成型方法中，通過拉伸和伸長金屬板材的周邊部來減少周長的延伸。然而，根據(jù)該方法，由于拉伸和伸長周邊部，具有突出部的金屬板材的中央附近也發(fā)生延伸。因此，降低了尺寸精度。另外，金屬板材的周邊部產(chǎn)生殘留應(yīng)力，因此也容易發(fā)生翹曲。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本特開2000-138065號公報
[0012]專利文獻2:日本特開2002-175818號公報
[0013]專利文獻3:日本特開2003-249241號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

_4] 發(fā)明要解決的問題
[0015]本發(fā)明的目的是提供一種能夠在抑制在金屬板材上發(fā)生翹曲或起伏的同時成型突出部的金屬板材的成型方法。
_6] 用于解決問題的方案
[0017]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種成型方法，所述成型方法通過使用具有沖模和沖頭的成型模具經(jīng)過多個工序在金屬板材成型多個突出部。在該方法中，使得后工序使用的沖模和沖頭的用于成型突出部的凹部與凸部之間的配置節(jié)距比前工序使用的沖模和沖頭的用于成型突出部的凹部與凸部之間的配置節(jié)距窄。
[0018]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種成型裝置，所述成型裝置通過使用具有沖模和沖頭的成型模具在金屬板材成型突出部。在該方法中，使得后工序使用的沖模和沖頭的用于成型突出部的凹部與凸部之間的配置節(jié)距比前工序使用的沖模和沖頭的用于成型突出部的凹部與凸部之間的配置節(jié)距窄。
[0019]存在當(dāng)在后工序中通過使用成型模具壓延和平坦化來成型突出部時突出部的材料沿著周長延伸的情況。在此方面，根據(jù)該成型方法，能夠通過減小成型模具的配置節(jié)距來對沿著突出部的材料的周長的延伸進行修正。因此，能夠抑制由成型突出部而產(chǎn)生的翹曲或起伏。
【附圖說明】
[0020]圖1是示出了通過根據(jù)本發(fā)明的實施方式的金屬板材的成型方法成型的成型品的立體圖。
[0021]圖2是沿圖1的線2-2的部分截面圖。
[0022]圖3是示出了成型方法的第一工序的部分截面圖。
[0023]圖4的(a)和圖4的(b)是順序地示出第一工序的成型過程的部分截面圖。
[0024]圖5是示出了成型方法的第二工序的部分截面圖。
[0025]圖6的(a)和圖6的(b)是順序地示出第二工序的成型過程的部分截面圖。
[0026]圖7是示出了成型方法的第三工序的部分截面圖。
[0027]圖8的(a)和圖8的(b)是順序地示出第三工序的成型過程的部分截面圖。
[0028]圖9是示出了第一工序至第三工序中的每一個的成型模具的沖頭的部分截面圖。
【具體實施方式】
[0029]以下將參照圖1至圖9說明采用根據(jù)本發(fā)明的金屬板材的成型方法來制造燃料電池隔板的實施方式。
[0030]如圖1和圖2所示，在做成燃料電池隔板的金屬板材21的兩面形成有多個突出部22。突出部22被成型為以褶裥形狀等間隔地隔開。諸如鈦、鈦合金或不銹鋼等的耐腐蝕性優(yōu)異的材料被用作金屬板材21。在本實施方式中使用鈦。
[0031]如圖3所示，成型加工前的平坦金屬板材21的厚度α I是總體均勻的。厚度α I在從0.06mm到0.20mm的范圍內(nèi)，在本實施方式中，厚度α I為0.10mm。如圖2所示，成型加工后的金屬板材21的厚度α是總體均勻的。厚度α在從0.04mm到0.18mm的范圍內(nèi)，在本實施方式中，厚度α為0.08mm。突出部22的配置節(jié)距(pitch) P在從0.50mm到2.0Omm的范圍內(nèi)，在本實施方式中，配置節(jié)距P為1.30mm。突出部22的底面與頂面之間的高度β在從0.40mm到0.80mm的范圍內(nèi)，在本實施方式中，高度β為0.60mm。
[0032]如圖2所示，每個突出部22均包括頂部221和在頂部221的兩側(cè)傾斜的側(cè)壁部222。突出部22的截面為大致的梯形。每個突出部22均具有相對于鄰接的其它突出部22上下顛倒的形狀。在面向下的突出部22中，頂部221為底部。該底部在下文描述為頂部221。頂部221包括位于在寬度方向上的中央處的平坦部223和位于在寬度方向上的兩端處的彎曲部224。彎曲部224沿圓弧延伸。彎曲部224的內(nèi)表面?zhèn)鹊那拾霃溅脑趶?.08mm到
0.15_的范圍內(nèi)，在本實施方式中，曲率半徑δ為0.10mm。側(cè)壁部222相對于平坦部223的角度Θ在從10度到30度的范圍內(nèi)，在本實施方式中，角度Θ為15度。
[0033]通過使用圖3和圖9示出的第一成型模具23的第一工序工序、使用圖5和圖9示出的第二成型模具24的作為后工序的第二工序和使用圖7和圖9示出的第三成型模具31的作為后工序的第三工序，對金屬板材21進行突出部22的成型。
[0034]如圖3所示，第一工序中使用的第一成型模具23包括沖模25和沖頭26，沖頭26能夠與沖模25接觸并且能夠與沖模25分離。凹部251和凸部252被等間隔隔開地交替形成于沖模25的上表面。凸部261和凹部262被等間隔隔開地交替形成于沖頭26的下表面。凸部261和凹部262被定位成分別與凹部251和凸部252對應(yīng)。
[0035]如圖3和圖9所示，凹部251和凸部252的配置節(jié)距P I或凸部261和凹部262的配置節(jié)距P I比突出部22的配置節(jié)距P略窄。凹部251或262的深度，即凸部252或凸部261的高度β I比從圖2示出的突出部22的高度β減去金屬板材21的厚度所得到的值小。凸部252、261的前端形成圓弧狀的截面。凹部251和凹部262的截面為橢圓形。
[0036]如圖5和圖6所示，第二工序中使用的第二成型模具24包括沖模28和沖頭29，沖頭29能夠與沖模28接觸并且能夠與沖模28分離。凹部281和凸部282被等間隔隔開地