特許 6032115 金属板材の成形方法及び成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6032115

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】金属板材の成形方法及び成形装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/02 20060101AFI20161114BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20161114BHJP

   B21D 13/02 20060101ALI20161114BHJP

   H01M 8/0202 20160101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   B21D22/02 B

   B21D22/26 C

   B21D13/02

   H01M8/02 B

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-91506(P2013-91506)

(22)【出願日】2013年4月24日

(65)【公開番号】特開2014-213345(P2014-213345A)

(43)【公開日】2014年11月17日

【審査請求日】2015年9月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】平田 和之

【審査官】 豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−００８３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１３３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５１０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５９８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４３２５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ２２／０２ − ２２／２６

Ｂ２１Ｄ １３／０２

Ｈ０１Ｍ ８／０２０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイとパンチとが設けられた成形型をそれぞれ用いる第１工程と同第１工程より後の後工程により金属板材に複数の張出し部を成形するようにした成形方法において、
後工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチを、第１工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチより狭くする金属板材の成形方法。

【請求項2】

前記後工程として、第２工程及び第２工程より後の第３工程を備え、
第２工程の張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチを、第１工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチより狭くし、
第３工程の張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチを、第１工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチより狭くするとともに、第２工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチより広くする請求項１に記載の金属板材の成形方法。

【請求項3】

襞状の張出し部を金属板材の表裏に交互に形成する請求項１または２に記載の金属板材の成形方法。

【請求項4】

襞状の張出し部を等間隔に形成する請求項３に記載の金属板材の成形方法。

【請求項5】

第１工程と同第１工程より後の後工程においてそれぞれ用いられるダイとパンチを設けた成形型により金属板材に張出し部を成形するための成形装置において、
後工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチを、第１工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチより狭くした金属板材の成形装置。

【請求項6】

前記後工程として、第２工程及び第２工程より後の第３工程を備え、
第２工程で用いられるダイ及びパンチの張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチを、第１工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチより狭くし、
第３工程で用いられるダイ及びパンチの凹部及び凸部の配列ピッチを、第１工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチより狭くするとともに、第２工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチより広くした請求項５に記載の金属板材の成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ダイとパンチとを有する成形型により金属板材に張出し部を成形する金属板材の成形方法及び成形装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、燃料電池用セパレータとして、金属板材に複数の襞状の張出し部を設けて、その張出し部間に水素，酸素等のガスや生成水を流すための流路を形成したものが知られている。このような燃料電池用セパレータを製造する際には、一般にダイとパンチとを設けた成形型により、金属板材に複数の張出し部をプレス成形している。この金属板材に対する張出し部の成形時には、材料の延びが部分的に異なるため、成形品に反りやうねりが発生しやすい。特に、金属材料を圧延することにより張出し部を成形する場合には、材料内部での周長の伸びが大きくなって、反りやうねりの発生が著しくなった。

【0003】

このように、成形品に発生する反りやうねりを抑制するために、例えば特許文献１〜特許文献３に開示されるようなセパレータや成形方法が従来から提案されている。
特許文献１には、金属板材に複数のガス流路用の張出し部を成形するとともに、その成形により塑性加工を受けた凹凸形状部分に細密な圧痕を設けたセパレータが示されている。このセパレータでは、張出し部の成形にともないセパレータの表裏に異なった伸び量が生じて、セパレータの表裏の残留応力が相違し、セパレータ全体に反りやうねりを生じるおそれがあるが、この反りやうねりが細密な圧痕の形成によって抑制されるとしている。

【0004】

特許文献２には、金属板材の中央部に複数のガス流路用の張出し部を成形するとともに、金属板材の外周縁部にリブを形成したセパレータが示されている。このセパレータでは、リブの形成によって金属板材の周縁部の剛性が高められることにより、張出し部の成形にともなう反りの発生が抑制されるとしている。

【0005】

特許文献３には、第１工程で金属板材の中央部に複数のガス流路用の張出し部を成形した後、第２工程で張出し部の長手方向と平行となる金属板材の周辺部を固定して、張出し部の長手方向と直交する周辺部のみに張出し部の圧延方向と同方向への引張力を加えるようにした成形方法が示されている。この成形方法では、第１工程において金属板材の圧延に伴って発生した歪を、第２工程において加えられる引張力により引き伸ばして是正するとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０００−１３８０６５号公報

【特許文献2】特開２００２−１７５８１８号公報

【特許文献3】特開２００３−２４９２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、これらの従来技術においては、次のような問題があった。
特許文献１に記載のセパレータでは、細密な圧痕の形成が困難であって、圧痕の形成にともなう凹凸に起因して平面度の低下を招くとともに、圧痕が亀裂の起点になって、疲労破損の可能性が増加する。

【0008】

特許文献２に記載のセパレータでは、外周縁部のリブにより反りの発生を抑制しているため、設計の自由度が低下する。また、リブの成形にともなって別の反りが発生するとともに、リブの形成により金属板材の外周縁の強度が高くなって、周長の伸びが金属板材の中央部に集中し、うねりの増加を招きやすい。

【0009】

特許文献３に記載の成形方法では、金属板材の周辺部を引き伸ばして周長の伸びを緩和しているため、周辺部の引き伸ばしにともない張出し部を設けた金属板材の中央部に伸びが生じて、寸法精度の低下を招く。また、金属板材の周辺部に残留応力が生じて、反りが発生しやすい。

【0010】

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、金属板材に対して反りやうねりの発生を抑えて張出し部を成形することができる金属板材の成形方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、この金属板材の成形方法は、ダイとパンチとが設けられた成形型をそれぞれ用いる第１工程と同第１工程より後の後工程により金属板材に複数の張出し部を成形するようにした成形方法において、後工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチを、第１工程で用いられるダイ及びパンチにおける張出し部成形用の凹部及び凸部の配列ピッチより狭くしたことを特徴としている。

【0012】

従って、この金属板材の成形方法では、後工程において成形型により張出し部が圧延等により成形される際に、材料内部で周長に伸びが発生しても、その周長の伸び量を成形型における配列ピッチの狭小によって補正することができる。よって、張出し部の成形にともなう周長の伸びにより、成形品に反りやうねりが発生するおそれを抑制することができる。

【発明の効果】

【0013】

前記の金属板材の成形方法によれば、金属板材に対して反りやうねりの発生を抑えて張出し部を成形することができるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態の金属板材の成形方法により成形された成形品を示す斜視図。

【図2】図１の２−２線における部分拡大断面図。

【図3】実施形態の成形方法の第１工程を示す部分断面図。

【図4】（ａ）及び（ｂ）は第１工程の成形過程を順に示す部分断面図。

【図5】実施形態の成形方法の第２工程を示す部分断面図。

【図6】（ａ）及び（ｂ）は第２工程の成形過程を順に示す部分断面図。

【図7】実施形態の成形方法の第３工程を示す部分断面図。

【図8】（ａ）及び（ｂ）は第３工程の成形過程を順に示す部分断面図。

【図9】第１〜第３工程の成形型のパンチを示す部分断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態の成形方法及び成形装置は、燃料電池用セパレータの製造において採用される。燃料電池用のセパレータとなる金属板材２１は、その表裏両面に複数の襞状の張出し部２２が等間隔おきで交互に成形されている。金属板材２１の材質としては、耐腐食性に優れた材料が用いられ、例えば、チタン，チタン合金やステンレススチールが用いられる。この実施形態では、チタンが用いられる。

【0016】

図３に示すように、成形加工前のフラットな金属板材２１は全体が均一な厚さであって、厚さαの値は、０．０６〜０．２０ｍｍの範囲内であり、この実施形態では、０，１０ｍｍである。図２に示すように、成形加工後の金属板材２１は、全体が均一な厚さであって、その厚さαの値は、０．０４〜０．１８ｍｍの範囲内であり、この実施形態では、０．０８ｍｍである。前記張出し部２２の配列ピッチρは、０．８０〜２．１０ｍｍの範囲内であって、この実施形態では１．３０ｍｍである。張出し部２２の底面と頂面との間の高さβは０．４０〜０．８０ｍｍの範囲内であって、この実施形態では０．６０ｍｍである。

【0017】

図２に示すように、各張出し部２２は前記のように金属板材２１の表裏両面側に形成され、頂部２２１と、その頂部２２１の両側に連なる傾斜状の側壁部２２２とを備え、断面ほぼ台形状となるように形成されている。各張出し部２２は、隣接する他の張出し部２２と上下逆の形状であって、下向きの張出し部２２の頂部２２１は底部であるが、この底部も頂部２２１として説明する。頂部２２１は、その幅方向の中央部のフラットな平坦部２２３と、その幅方向の両端部の湾曲部２２４とを備えている。湾曲部２２４は、円弧状をなし、その内面側の曲率半径δは、０．０８〜０．１５ｍｍの範囲内であって、この実施形態では、０，１２ｍｍである。図６（ｂ）に示すように、頂部２２１の平坦部２２３に対する側壁部２２２の角度θは、１０〜３０度の範囲内であって、この実施形態では１５度である。

【0018】

そして、図３及び図９に示す第１成形型２３を用いた第１工程と、図５及び図９に示す第２成形型２４を用いた後工程の第２工程と、図７及び図９に示す第３成形型３１を用いた後工程の第３工程とにより、金属板材２１に対する張出し部２２の成形が行われる。

【0019】

図３に示すように、前記第１工程で用いられる第１成形型２３は、ダイ２５とそのダイ２５に対して接離可能に対応配置されたパンチ２６とから構成されている。ダイ２５の上面には、凹部２５１及び凸部２５２が等間隔おきで交互に設けられている。パンチ２６の下面には、ダイ２５の凹部２５１及び凸部２５２に対応する凸部２６１及び凹部２６２が等間隔おきで交互に設けられている。

【0020】

図３及び図９に示すように、前記凹部２５１及び凸部２５２，凸部２６１及び凹部２６２の各配列ピッチρ１は、前記張出し部２２の配列ピッチρよりやや狭い。凹部２５１，２６２の深さ，すなわち凸部２５２，凸部２６１の高さβ１は、図２に示す張出し部２２の高さβから金属板材２１の厚さを減じた値より小さい。前記凸部２５２，２６１の先端部は断面円弧状をなし、その曲率半径δ１は０．１０〜０．３０ｍｍの範囲内であって、この実施形態では、０．１５ｍｍである。前記凹部２５１及び凹部２６２は、断面楕円形をなし、その長半径は０．７５〜１．５０ｍｍの範囲内，短半径は０．２５〜０．６５ｍｍの範囲内であって、この実施形態では長半径は１．００ｍｍで、短半径が０．５０ｍｍである。

【0021】

図５及び図６に示すように、前記第２工程の第２成形型２４は、ダイ２８とそのダイ２８に対して接離可能に対応配置されたパンチ２９とから構成されている。ダイ２８の上面には、断面台形状の凹部２８１及び凸部２８２が等間隔おきで交互に設けられている。パンチ２９の下面には、ダイ２８の凹部２８１及び凸部２８２に対応する断面台形状の凸部２９１及び凹部２９２が等間隔おきで交互に設けられている。前記凹部２８１，２９２の形状は、前記張出し部２２の外面側の形状と近似しており、前記凸部２８２，２９１の形状は、張出し部２２の内面側の形状と近似している。ただし、凹部２８１，２９２の幅方向の両端部の曲率半径δ３は、張出し部２２の外面側の幅方向の両端部の曲率半径δよりわずかに小さくなっている。また、前記凹部２８１，２９２の配列ピッチρ２，すなわち凸部２８２，２９１の配列ピッチρ２は、図３に示す第１成形型２３の配列ピッチρ１よりやや狭い。さらに、前記凹部２８１，２９２及び凸部２８２，２９１の側壁部の傾斜角度θ１は２０度である。

【0022】

図７及び図８に示すように、前記第３工程の第３成形型３１は、ダイ３２とそのダイ３２に対して接離可能に対応配置されたパンチ３３とから構成されている。ダイ３２の上面には、断面台形状の凹部３２１及び凸部３２２が等間隔おきで交互に設けられている。パンチ３３の下面には、ダイ３２の凹部３２１及び凸部３２２に対応する断面台形状の凸部３３１及び凹部３３２が等間隔おきで交互に設けられている。凹部３２１，３３２及び凸部３２２，３３１の配列ピッチρ３は、第２成形型２４の配列ピッチよりやや広く、第１成形型２３の配列ピッチρ１よりやや狭い。図６（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、第３成形型３１のダイ３２及びパンチ３３における凹部３２１，３３２及び凸部３２２，３３１の側壁面の傾斜角度θ３は、前記第２成形型２４の傾斜角度θ１よりも小さい１５度である。第３成形型３１のその他の寸法は第２成形型２４とほぼ同じであるが、パンチ３３の下死点位置におけるダイ３２及びパンチ３３の凸部３２２，３３１の側壁面間の隙間の寸法は第３成形型３１が第２成形型２４よりやや狭くなっている。

【0023】

次に、この実施形態の成形方法を説明する。まず、この成形方法における第１工程について説明する。
図３に示すように、第１工程においては、第１成形型２３のダイ２５上にフラットな厚さ０．１０ｍｍの金属板材２１がセットされる。この状態で、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、パンチ２６がダイ２５に向かって接近移動される。このため、パンチ２６の凸部２６１及び凹部２６２とダイ２５の凹部２５１及び凸部２５２との間で金属板材２１が所定間隔おきに裏面側及び表面側へ交互に張出されて、波形状の初期張出し部２７が成形される。この成形時には、初期張出し部２７の頂部２７１がパンチ２６及びダイ２５の凸部２６１，２５２の押圧により引き伸ばされ、その初期張出し部２７の両側に側壁部２７２が形成される。なお、ダイ２５の下死点位置において、ダイ２５及びパンチ２６の凹部２５１，２６２の内底部と金属板材２１とは金属板材２１に対して圧延力が作用しない程度，つまり成形圧力が付与されない程度で軽く当接すればよく、あるいは当接することなく、それらの間に空間が形成されてもよい。

【0024】

そして、このとき、図４（ｂ）から明らかなように、第１成形型２３の凸部２６１，２５２の曲率半径が凹部２６２，２５１の曲率半径より小さくなっているため、前記側壁部２７２と凹部２６２，２５１の内側面との間に空間２５５，２６５が形成される。なお、これらの空間２５５，２６５は、必ずしも形成される必要はなく、パンチ２６及びダイ２５が金属板材２１に全面で当接してもよいが、当接したとしても、金属板材２１に圧延力，すなわち成形圧力が作用しない程度の小さな接触圧とする。このため、図４（ｂ）に矢印で示すように、その頂部２７１の部分が引き延ばされるとともに、頂部２７１の部分の材料が拘束されることなく側壁部２７２側に移動されて、頂部２７１の肉厚が０．０９ｍｍ程度までに薄くなる。

【0025】

第２工程においては、図５に示すように、初期張出し部２７を形成した金属板材２１が第２成形型２４のダイ２８上にセットされた状態で、パンチ２９がダイ２８に向かって接近移動される。このため、図６（ａ）に示すように、パンチ２９及びダイ２８の凸部２９１，２８２により、初期張出し部２７の頂部２７１が対向するダイ２８及びパンチ２９の凹部２８１，２９２内に向かって押圧される。このため、初期張出し部２７がさらに絞られるように引き延ばし加工される。ただし、この場合、図３及び図４（ａ）（ｂ）に示す成形加工開始からの引き延ばし量は、フラット状態の金属板材２１に対して最大４０％であり、好ましくは２０％以下である。

【0026】

そして、その後、図６（ｂ）に示すように、パンチ２９及びダイ２８における凸部２９１，２８２の側壁面と、対向するダイ２８及びパンチ２９における凹部２８１，２９２の側壁面との間で初期張出し部２７の側壁部２７２が挟圧される。このため、側壁部２７２が圧延されて、側壁部２７２の肉厚が０．０８ｍｍ強まで薄くなるとともに、側壁部２７２の傾斜角度θ１が２０度の張出し部２２が成形される。図６（ｂ）の状態においては、凸部２９１，２８２と凹部２８１，２９２との間の張出し部２７の頂部２７１には、凸部２９１，２８２の先端面と凹部２８１，２９２の内面が当接しているが、挟圧力はほとんど作用せず、その頂部２７１の肉厚が減じることはない。

【0027】

また、図６（ｂ）の状態では、金属板材２１の剛性に基づいて、凸部２９１，２８２の付け根部と金属板材２１との間、凸部２９１，２８２の先端面の中央部と張出し部２７の頂部２７１の内面との間に空間２７５，２７６が形成される。ただし、これらの空間２７５，２７６が形成されず、金属板材２１とパンチ２９及びダイ２８とが全面で当接してもよいが、その当接圧力は、金属板材２１に対して変形を付与しない程度のレベルにする。そして、図６（ｂ）の状態においては、圧延によって側壁部２７２の肉厚が減じるため、材料が矢印で示すように、張出し部２２の頂部２７１側に移動される。このため、図６（ａ）の状態の絞り加工によって頂部２７１の肉厚が減じたとしても、側壁部２７２側からの材料の移動によって、肉厚の減じた分が補われる。この場合、前記のように空間２７５，２７６が形成されるため、側壁部２７２から頂部２７１への材料の移動が円滑に行なわれる。そして、図６（ｂ）の状態では、このようにして、図６（ｂ）に矢印で示すように、初期張出し部２７の側壁部２７２の材料が頂部２７１側に移動されて、成形される張出し部２２の頂部２２１及び側壁部２２２の肉厚が０．０８強ｍｍに均一化される。

【0028】

以上のように、張出し部２２を交互に形成するとともに、厚さを減じた金属板材２１が加工される。そして、第１工程では、金属板材２１の引き延ばしによる薄肉化と成形とが行なわれる。また、第２工程においては、金属板材２１の圧延による材料移動によって薄肉化と成形とが行なわれる。

【0029】

そして、第３工程においては、図７に示すように、張出し部２２を形成した金属板材２１が第３成形型３１のダイ３２上にセットされた状態で、パンチ３３がダイ３２に向かって接近移動される。すると、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、パンチ３３及びダイ３２における凸部３３１，３２２の側壁面と、対向するダイ３２及びパンチ３３における凹部３２１，３３２の側壁面との間で、張出し部２２の側壁部２２２が圧延されるとともに、起立方向に整形される。これにより、張出し部２２の側壁部２２２の傾斜角度θ３が１５度に低減されるとともに、張出し部２２の頂部２２１が幅方向に拡げられる。

【0030】

そして、このとき、金属板材２１の剛性に基づき、凸部２９１，２８２の付け根部と金属板材２１との間、凸部２９１，２８２の先端面の中央部と張出し部２７の頂部２７１の内面との間に空間２７５，２７６が形成される。ただし、これらの空間２７５，２７６が形成されず、金属板材２１とパンチ２９及びダイ２８とが全面で当接してもよいが、その当接圧力は、金属板材２１に対して変形を付与しない程度のレベルにする。そして、図８（ｂ）の状態においては、圧延によって側壁部２７２の肉厚が減じるため、材料が矢印で示すように張出し部２２の頂部２７１側に移動される。このため、図８（ａ）の状態において頂部２７１が幅方向に拡げられてその肉厚が減じたとしても、側壁部２７２側からの材料の移動によって、減じた分が補われる。従って、頂部２７１の肉厚が極端に薄くなることはなく、しかも、頂部２７１には、引き延ばし力はほとんど作用しない。このようにして、張出し部２２の肉厚が０．０８ｍｍに均一化される。そして、この場合も、前記のように空間２７５，２７６が形成されるため、側壁部２７２から頂部２７１への材料の移動が円滑に行なわれる。

【0031】

前記の第１〜第３工程において、第２工程で用いられる第２成形型２４のパンチ２９における張出し部成形用の凸部２９１及び凹部２９２の配列ピッチρ２が、前工程の第１工程で用いられる第１成形型２３のパンチ２６における張出し部成形用の凸部２６１及び凹部２６２の配列ピッチρ１より狭くなるように設定されている。当然、図示はしないが、第２成形型２４のダイ２８における凹部２８１及び凸部２８２の配列ピッチρ２も、第１工程で用いられる第１成形型２３のダイ２５における凹部２５１及び凸部２５２の配列ピッチρ１より狭くなるように設定されている。

【0032】

そして、第２工程において第２成形型２４により初期張出し部２７の側壁部２７２が圧延されて、初期張出し部２７の材料内部で周長に伸びが発生するが、その周長の伸び量が前記ダイ２８及びパンチ２９における凹部２８１，２９２及び凸部２８２，２９１の配列ピッチρ２を狭くしたことによって補正される。つまり、第２工程の成形における初期張出し部２７の周長の伸び量を見込んで、配列ピッチρ２の狭い凹部２８１，２９２及び凸部２８２，２９１により、初期張出し部２７の側壁部２７２が圧延される。これにより、反りやうねりを抑えた張出し部２２が成形される。

【0033】

また、第３工程で用いられる第３成形型３１のダイ３２及びパンチ３３における凹部３２１，３３２及び凸部３２２，３３１の配列ピッチρ３が、第２成形型２４のダイ２８及びパンチ２９における凹部２８１，２９２及び凸部２８２，２９１の配列ピッチρ２より広くされている。それとともに、第３工程で用いられる第３成形型３１のダイ３２及びパンチ３３における凹部３２１，３３２及び凸部３２２，３３１の配列ピッチρ３が、第１工程で用いられる第１成形型２３のダイ２５及びパンチ２６における凹部２５１，２６２及び凸部２５２，２６１の配列ピッチρ１より狭くされている。

【0034】

この第３工程においては、第３成形型３１のダイ３２及びパンチ３３により、張出し部２２の側壁部２２２が圧延されることなく起立方向に整形されるのみであるため、張出し部２２の材料内部で周長に大きな伸びが発生することはない。このため、第３成形型３１の配列ピッチρ３が第２成形型２４の配列ピッチρ２と第１成形型２３の配列ピッチρ１との間の値に設定されて、起立整形される張出し部２２の最終の配列ピッチが第１成形型２３の配列ピッチρ１に近づけられる。

【0035】

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この実施形態において、第１工程においては、第１成形型２３により金属板材２１に初期張出し部２７をその頂部２７１が他の部分より薄くなるように引き延ばしによって成形する。次の第２工程及び第３工程においては、第２成形型２４により初期張出し部２７の側壁部２７２を圧延して、前記張出し部２２を成形する。

【0036】

このため、この実施形態では、第１工程に続く第２工程及び第３工程において第２成形型２４及び第３成形型３１により初期張出し部２７の側壁部２７２が圧延されるとき、側壁部２７２の材料が頂部２７１側に移動される。よって、金属板材２１の張出し部２２の引き延ばし成形が、初期の張出し部２７の成形を除いて圧延によって達成される。言い換えれば、引き延ばし成形は第１工程において行なわれ、他の工程は圧延工程である。従って、材料破断を招きやすい引き延ばし成形の割合を少なくできるため、金属板材２１の破断を防止できる。従って、張出し部２２が高くても、あるいは頂部２７１の幅が広くても金属板材２１を破断することなく成形することができる。ちなみに、張出し部２２が高く、頂部２７１の幅が広いほうが、冷却水やガス等を案内する機能が優れ、燃料電池のセパレータとして好ましい。

【0037】

（２） この実施形態では、前記のように、金属板材２１を引き延ばしにより薄肉化するのは、第１工程だけで、その後の薄肉化は金属板材２１を圧延して実行するため、金属板材２１の破断を防止することができる。しかも、第１工程では、全長に対して２０％しか引き延ばしをしないだけではなく、第２工程の圧延によって引き延ばされた部分に対して材料を移動させるため、さらに有効な破断防止効果を得ることができる。ちなみに、従来工法におけるピンホールやクラック等の破断発生による不良率は、１０〜２０％であったが、実施形態の工法によれば、０．０２％まで低下した。

【0038】

（３） この実施形態では、張出し部２７の引き延ばし成形された頂部２７１に対して側壁部２７２を圧延して材料を頂部２７１に供給するため、均一な肉厚の張出し部２２を成形することができるとともに、引き延ばしによって形成された頂部２７１に材料を戻すことができる。このため、応力の集中を緩和できて、成形品の強度分布や応力分布のバランスが良好になり、前記と同様に破断に対する強度を高めることができるとともに、成形品の反りや歪みを抑制できて、高精度な成形品とすることができる。

【0039】

（４） この実施形態では、襞状の張出し部２２を金属板材２１の表裏に交互に形成している。このため、この成形品を燃料電池用セパレータとして用いた場合、両側の襞状の張出し部２２によってセパレータの表裏両面にガス流路を有効に形成することができる。

【0040】

（５） この実施形態では、前記第１実施形態の第２工程の成形に続いて、第３工程において第３成形型３１により張出し部２２の側壁部２２２を起立方向に整形している。このため、この成形品を燃料電池用セパレータとして用いた場合、張出し部２２の側壁部２２２の起立整形により、セパレータ上に設けられるガス流路の断面積を拡張することができる。

【0041】

（６） この実施形態では、第３工程において第３成形型３１により張出し部２２の頂部２２１を拡げている。このため、この成形品を燃料電池用セパレータとして用いた場合、張出し部２２の頂部２２１の拡張により、他の接合プレートに対する張出し部２２の頂部２２１の接合面積を大きく確保することができて、接合強度を高めることができる。これによって、セパレータの内側に設けられる発電部材への面圧が分散され、発電部材が破断しにくくなるとともに、セパレータ上に設けられるガスや冷却水等の流路の断面積を拡張することができて、発電効率が向上する。

【0042】

（７） この実施形態では、第２工程で用いられる第２成形型２４のダイ２８及びパンチ２９における張出し部成形用の凹部２８１，２９２及び凸部２８２，２９１の配列ピッチρ２が、第１工程で用いられる第１成形型２３のダイ２５及びパンチ２６における張出し部成形用の凹部２５１，２６２及び凸部２５２，２６１の配列ピッチρ１より狭くれている。

【0043】

このため、第２工程において第２成形型２４により初期張出し部２７の側壁部２７２が圧延される際に、初期張出し部２７の材料内部で周長に伸びが発生しても、その周長の伸び量を第２成形型２４における配列ピッチρ２の狭小によって補正することができる。よって、初期張出し部２７の側壁部２７２の圧延にともなう周長の伸びにより、成形品に反りやうねりが発生するおそれを抑制することができる。

【0044】

（８） この実施形態では、第３工程で用いられる第３成形型３１のダイ３２及びパンチ３３における凹部３２１，３３２及び凸部３２２，３３１の配列ピッチρ３が、第２成形型２４の配列ピッチρ２より広くなるとともに、第１成形型２３のダイ２５及びパンチ２６における凹部２５１，２６２及び凸部２５２，２６１の配列ピッチρ１より狭くされている。

【0045】

このため、成形にともなう金属板材２１の延びを見込んで金属板材２１を成形できるため、所要寸法の製品を高精度に成形できる。
（変更例）
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

【0046】

・ 金属板材２１を燃料電池のセパレータ以外の他の用途，例えば放熱板の用途に用いること。
・ 前記第３工程に続いて、第４工程あるいはそれ以上の工程を実行すること。第４工程以上の工程としては、張出し部２２の側壁部２２２をさらに起立させたり、所要箇所に孔をあけたりすることが考えられる。

【0047】

・ 第１工程の前に別工程を設けること。この別工程としては、研磨工程や、孔あけ工程等が考えられる。
・ 単一の張出し部のみを設けた金属板材に対して前記実施形態の成形方法を実施すること。

【0048】

・ 張出し部を前記実施形態とは別の用途に用いること。例えば、隣接する他の部材とのシール部を構成する突部等が具体化される。
・ パンチとダイと上下入れ換えること。

【符号の説明】

【0049】

２１…金属板材、２２…張出し部、２３…第１成形型、２４…第２成形型、２５…第１成形型のダイ、２５１…凹部、２５２…凸部、２６…第１成形型のパンチ、２６１…凸部、２６２・・・凹部、２７…初期張出し部、２８…第２成形型のダイ、２８１…凹部、２８２…凸部、２９…第２成形型のパンチ、２９１…凸部、２９２…凹部、３１…第３成形型、３２…第３成形型のダイ、３２１…凹部、３２２…凸部、３３…第３成形型のパンチ、３３１…凸部、３３２・・・凹部、ρ１〜ρ３…配列ピッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】