JP2000317538A - ハイドロフォーミング用軸押し金具とこれを用いた金属管の加工法 - Google Patents
ハイドロフォーミング用軸押し金具とこれを用いた金属管の加工法Info
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- JP2000317538A JP2000317538A JP11125835A JP12583599A JP2000317538A JP 2000317538 A JP2000317538 A JP 2000317538A JP 11125835 A JP11125835 A JP 11125835A JP 12583599 A JP12583599 A JP 12583599A JP 2000317538 A JP2000317538 A JP 2000317538A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】座屈や折れ込みを防止しつつ、良好な成形を完
遂することができるハイドロフォーミング用軸押し金具
とこれを用いた金属管の加工法を提供する。 【解決手段】一方の軸押し金具本体４１の先端部に、金
属管Ｐの内面を金型２の膨出部５の対面６まで延びて座
屈を抑制する第１のランナウェイＲ１を形成し、他方の
軸押し金具本体４２の先端部にも、押し込み過程におい
て衝突しない第２のランナウェイ２を形成する。第２の
発明では、一方の軸押し金具本体４１の先端部に、金属
管Ｐの内面に接触して内側から押圧する成形補助用ラン
ナウェイを形成する。
遂することができるハイドロフォーミング用軸押し金具
とこれを用いた金属管の加工法を提供する。 【解決手段】一方の軸押し金具本体４１の先端部に、金
属管Ｐの内面を金型２の膨出部５の対面６まで延びて座
屈を抑制する第１のランナウェイＲ１を形成し、他方の
軸押し金具本体４２の先端部にも、押し込み過程におい
て衝突しない第２のランナウェイ２を形成する。第２の
発明では、一方の軸押し金具本体４１の先端部に、金属
管Ｐの内面に接触して内側から押圧する成形補助用ラン
ナウェイを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイドロフォーミ
ング又は液圧バルジ加工と呼ばれる金属管の塑性加工に
おいて用いられるハイドロフォーミング用軸押し金具と
これを用いた金属管の加工法に関するものである。
ング又は液圧バルジ加工と呼ばれる金属管の塑性加工に
おいて用いられるハイドロフォーミング用軸押し金具と
これを用いた金属管の加工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属管を素材として、素材長手方向の中
間に膨出部を持つト型、人型、Ｙ型等の形状の部品を製
造するために、従来からハイドロフォーミングと呼ばれ
る塑性加工法が知られている。この方法は例えば図１に
示されるように、人型の空洞部１を持つ金型２の内部に
素材となる金属管Ｐをセットし、その両端を液圧供給孔
３を備えた軸押し金具４により軸押しする方法である。
金属管Ｐは内部に液圧が加えられた状態で端面を軸押し
され、金型２の空洞部１の形状に沿って塑性変形する。
なおこの方法は、時に液圧バルジ加工等の他の名称で呼
ばれることもあるが、本明細書ではハイドロフォーミン
グと呼ぶこととする。
間に膨出部を持つト型、人型、Ｙ型等の形状の部品を製
造するために、従来からハイドロフォーミングと呼ばれ
る塑性加工法が知られている。この方法は例えば図１に
示されるように、人型の空洞部１を持つ金型２の内部に
素材となる金属管Ｐをセットし、その両端を液圧供給孔
３を備えた軸押し金具４により軸押しする方法である。
金属管Ｐは内部に液圧が加えられた状態で端面を軸押し
され、金型２の空洞部１の形状に沿って塑性変形する。
なおこの方法は、時に液圧バルジ加工等の他の名称で呼
ばれることもあるが、本明細書ではハイドロフォーミン
グと呼ぶこととする。
【０００３】このハイドロフォーミングでは、内圧に比
して軸押し力を与え過ぎた場合、金型２の膨出部５の対
面６の部分で金属管Ｐが内側に座屈する可能性がある。
この内圧と軸押し力とのバランス範囲は単純な金属管Ｐ
を単純な形状に成形加工する場合には比較的広いが、金
属管Ｐが予加工を受けていたり、あるいは複雑な形状に
成形加工する際にはバランス範囲が極端に狭くなり、工
業上加工不能になることもしばしばである。
して軸押し力を与え過ぎた場合、金型２の膨出部５の対
面６の部分で金属管Ｐが内側に座屈する可能性がある。
この内圧と軸押し力とのバランス範囲は単純な金属管Ｐ
を単純な形状に成形加工する場合には比較的広いが、金
属管Ｐが予加工を受けていたり、あるいは複雑な形状に
成形加工する際にはバランス範囲が極端に狭くなり、工
業上加工不能になることもしばしばである。
【０００４】そこで、金属管Ｐが予加工を受けていたり
あるいは複雑な形状に成形加工する際には、金属管Ｐに
おける膨出部５の対面６が内側に座屈することを防止す
るために、例えば特開平７−１５５８５７号公報に示さ
れるような円柱状の工具を用いる工夫がなされてきた。
しかしこの手法も成形形状が複雑な場合には顕著な効果
を得られず、また金属管Ｐが予加工を受けている場合に
は殆ど無効である。
あるいは複雑な形状に成形加工する際には、金属管Ｐに
おける膨出部５の対面６が内側に座屈することを防止す
るために、例えば特開平７−１５５８５７号公報に示さ
れるような円柱状の工具を用いる工夫がなされてきた。
しかしこの手法も成形形状が複雑な場合には顕著な効果
を得られず、また金属管Ｐが予加工を受けている場合に
は殆ど無効である。
【０００５】またそれとは別に、膨出部５のコーナー部
７に代表される曲率大変形個所においては、内圧と軸押
し力とのバランスが適切でない場合には折れ込みが発生
して最後までそれを解消できない場合が多い。この内圧
と軸押し力とのバランスは、一般には非常に狭い範囲に
しか存在しない。従って従来はこれに対応する手段はな
く、上述の円柱状の工具を用いることによりいくらかは
その内圧と軸押し力とのバランス範囲を広げる工夫を行
っているものの、顕著な効果を期待できなかった。
７に代表される曲率大変形個所においては、内圧と軸押
し力とのバランスが適切でない場合には折れ込みが発生
して最後までそれを解消できない場合が多い。この内圧
と軸押し力とのバランスは、一般には非常に狭い範囲に
しか存在しない。従って従来はこれに対応する手段はな
く、上述の円柱状の工具を用いることによりいくらかは
その内圧と軸押し力とのバランス範囲を広げる工夫を行
っているものの、顕著な効果を期待できなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、膨出部の対面や曲率大変形個所等の
座屈の発生し易い部位の座屈や折れ込みを防止しつつ、
良好な成形を完遂することができるハイドロフォーミン
グ用軸押し金具とこれを用いた金属管の加工法を提供す
るためになされたものである。
の問題点を解決し、膨出部の対面や曲率大変形個所等の
座屈の発生し易い部位の座屈や折れ込みを防止しつつ、
良好な成形を完遂することができるハイドロフォーミン
グ用軸押し金具とこれを用いた金属管の加工法を提供す
るためになされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた第１の発明のハイドロフォーミング用軸押
し金具は、金型の内部にセットされた金属管の端面を、
金属管の内面に液体圧を加えながら軸押しするハイドロ
フォーミングにおいて用いる軸押し金具であって、一方
の軸押し金具本体の先端部に、金属管の内面を金型の膨
出部の対面まで延びてその部位における金属管の座屈を
抑制する第１のランナウェイを形成するとともに、他方
の軸押し金具本体の先端部にも、押し込み過程において
上記第１のランナウェイと衝突しない第２のランナウェ
イを形成したことを特徴とするものである。
めになされた第１の発明のハイドロフォーミング用軸押
し金具は、金型の内部にセットされた金属管の端面を、
金属管の内面に液体圧を加えながら軸押しするハイドロ
フォーミングにおいて用いる軸押し金具であって、一方
の軸押し金具本体の先端部に、金属管の内面を金型の膨
出部の対面まで延びてその部位における金属管の座屈を
抑制する第１のランナウェイを形成するとともに、他方
の軸押し金具本体の先端部にも、押し込み過程において
上記第１のランナウェイと衝突しない第２のランナウェ
イを形成したことを特徴とするものである。
【０００８】また同一の課題を解決するためのなされた
第２の発明は、金型の内部にセットされた金属管の端面
を、金属管の内面に液体圧を加えながら軸押しするハイ
ドロフォーミングにおいて用いる軸押し金具であって、
一方の軸押し金具本体の先端部に、金属管の内面に接触
して金属管を内側から押圧する成形補助用ランナウェイ
を形成したことを特徴とするものである。さらに本発明
の金属管の加工法は、第１の発明又は第２の発明のハイ
ドロフォーミング用軸押し金具を用いることを特徴とす
るものである。
第２の発明は、金型の内部にセットされた金属管の端面
を、金属管の内面に液体圧を加えながら軸押しするハイ
ドロフォーミングにおいて用いる軸押し金具であって、
一方の軸押し金具本体の先端部に、金属管の内面に接触
して金属管を内側から押圧する成形補助用ランナウェイ
を形成したことを特徴とするものである。さらに本発明
の金属管の加工法は、第１の発明又は第２の発明のハイ
ドロフォーミング用軸押し金具を用いることを特徴とす
るものである。
【０００９】上記のように本発明では、軸押し金具の動
きを考慮して、互いの三次元的干渉を回避しつつランナ
ウェイにより金属管を内側から支持したり押圧すること
により、ハイドロフォーミング成形を補助する。従来の
ハイドロフォーミング成形は液体圧のみにより金属管を
内側から押していたのであるが、本発明ではランナウェ
イにも成形を補助させることにより、液体圧だけでは困
難であった膨出部の対面や曲率大変形個所等の円滑な成
形を可能としたものである。
きを考慮して、互いの三次元的干渉を回避しつつランナ
ウェイにより金属管を内側から支持したり押圧すること
により、ハイドロフォーミング成形を補助する。従来の
ハイドロフォーミング成形は液体圧のみにより金属管を
内側から押していたのであるが、本発明ではランナウェ
イにも成形を補助させることにより、液体圧だけでは困
難であった膨出部の対面や曲率大変形個所等の円滑な成
形を可能としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を示す。図２は人型のハイドロフォーミングの例を示
すもので、請求項１、２、４に対応するものである。こ
の金型２は膨出部５が上側に設定されているため、その
対面６の部分又は更にコーナー部７１、７２において金
属管Ｐが座屈し易い条件となっている。そこで金属管Ｐ
の両端面を軸押しする一方の軸押し金具本体４１の先端
には、第１のランナウェイＲ１を形成してある。この第
１のランナウェイＲ１は金属管Ｐの内面を金型２の膨出
部５の対面６まで延び、金属管Ｐの内面に接触してこの
部位の座屈を抑制している。
態を示す。図２は人型のハイドロフォーミングの例を示
すもので、請求項１、２、４に対応するものである。こ
の金型２は膨出部５が上側に設定されているため、その
対面６の部分又は更にコーナー部７１、７２において金
属管Ｐが座屈し易い条件となっている。そこで金属管Ｐ
の両端面を軸押しする一方の軸押し金具本体４１の先端
には、第１のランナウェイＲ１を形成してある。この第
１のランナウェイＲ１は金属管Ｐの内面を金型２の膨出
部５の対面６まで延び、金属管Ｐの内面に接触してこの
部位の座屈を抑制している。
【００１１】この第１のランナウェイＲ１は上半分がな
い半円筒形をしている。またこれと上下が逆になった第
２のランナウェイＲ２が、他方の軸押し金具本体４２の
先端に形成されている。このため軸押し過程において両
側から軸押し金具本体４１、４２が接近してきた際に
も、これらのランナウェイＲ１、Ｒ２は上下にラップす
るだけで衝突することはない。なお第１のランナウェイ
Ｒ１の長さは、座屈が発生する可能性のあるときまでに
既に膨出部５の対面６に達している必要がある。また第
２のランナウェイＲ２の長さは座屈が発生する可能性の
あるときまでに既に膨出部５のコーナー部７１、７２に
達していることが望ましく、その上側表面には溝や孔を
形成しておくことにより流体の流動を助長することがで
きる。いずれのランナウェイＲ１、Ｒ２も、軸押し金具
本体４１、４２と一体品であることが好ましい。
い半円筒形をしている。またこれと上下が逆になった第
２のランナウェイＲ２が、他方の軸押し金具本体４２の
先端に形成されている。このため軸押し過程において両
側から軸押し金具本体４１、４２が接近してきた際に
も、これらのランナウェイＲ１、Ｒ２は上下にラップす
るだけで衝突することはない。なお第１のランナウェイ
Ｒ１の長さは、座屈が発生する可能性のあるときまでに
既に膨出部５の対面６に達している必要がある。また第
２のランナウェイＲ２の長さは座屈が発生する可能性の
あるときまでに既に膨出部５のコーナー部７１、７２に
達していることが望ましく、その上側表面には溝や孔を
形成しておくことにより流体の流動を助長することがで
きる。いずれのランナウェイＲ１、Ｒ２も、軸押し金具
本体４１、４２と一体品であることが好ましい。
【００１２】このように構成されたハイドロフォーミン
グ用軸押し金具を用いれば、軸押し過程において最も座
屈が発生し易い金属管Ｐにおける膨出部５の対面６の部
位に、第１のランナウェイＲ１が内側から接して金属管
Ｐの内側への変形を阻止するため、座屈の発生を確実に
防止することができる。更に、第２のランナウェイＲ２
がコーナー部７１、７２に達していれば曲率大変形個所
での座屈の発生も確実に防止することができる。
グ用軸押し金具を用いれば、軸押し過程において最も座
屈が発生し易い金属管Ｐにおける膨出部５の対面６の部
位に、第１のランナウェイＲ１が内側から接して金属管
Ｐの内側への変形を阻止するため、座屈の発生を確実に
防止することができる。更に、第２のランナウェイＲ２
がコーナー部７１、７２に達していれば曲率大変形個所
での座屈の発生も確実に防止することができる。
【００１３】次に図３は予曲げ加工を受けた金属管Ｐを
Ｙ型にハイドロフォーミングする例を示すもので、請求
項３、４に対応するものである。この場合には予曲げ個
所がハイドロフォーミングの膨出部５と一致するかその
近傍にある。この例では片方の軸押し金具本体４１の先
端部に、長い成形補助用ランナウェイＲ３を形成してあ
る。この成形補助用ランナウェイＲ３は金属管Ｐの内面
に接触して内側から押圧するためのものであり、下面は
金属管Ｐの内面形状に沿ったラ円柱面であり、その先端
面ＲＲは図示のような円弧面となっている。
Ｙ型にハイドロフォーミングする例を示すもので、請求
項３、４に対応するものである。この場合には予曲げ個
所がハイドロフォーミングの膨出部５と一致するかその
近傍にある。この例では片方の軸押し金具本体４１の先
端部に、長い成形補助用ランナウェイＲ３を形成してあ
る。この成形補助用ランナウェイＲ３は金属管Ｐの内面
に接触して内側から押圧するためのものであり、下面は
金属管Ｐの内面形状に沿ったラ円柱面であり、その先端
面ＲＲは図示のような円弧面となっている。
【００１４】予曲げ加工された金属管Ｐは上側が薄肉化
される傾向となるが、図３のようなハイドロフォーミン
グ用軸押し金具を用いれば、軸押しの際に成形補助用ラ
ンナウェイＲ３の先端面ＲＲが金属管Ｐを内側から接触
押しするので接触摩擦が発生して薄肉化が緩和されると
ともに、最終工程において先端面ＲＲが膨出部５の他方
の軸押し金具４２側のコーナー部７２に達して金属管Ｐ
を金型２に押しつけ、良好なコーナー部形状の成形が可
能となる。更に図４では成形補助用ランナウェイＲ３の
先端面ＲＲは図３と同様に円弧面となっており、更にＲ
Ｒ面以外でも軸押し金具本体４１側のコーナー部７１に
達して金属管Ｐを金型２に押しつけ、更に良好なコーナ
ー部形状の成形が可能となる。
される傾向となるが、図３のようなハイドロフォーミン
グ用軸押し金具を用いれば、軸押しの際に成形補助用ラ
ンナウェイＲ３の先端面ＲＲが金属管Ｐを内側から接触
押しするので接触摩擦が発生して薄肉化が緩和されると
ともに、最終工程において先端面ＲＲが膨出部５の他方
の軸押し金具４２側のコーナー部７２に達して金属管Ｐ
を金型２に押しつけ、良好なコーナー部形状の成形が可
能となる。更に図４では成形補助用ランナウェイＲ３の
先端面ＲＲは図３と同様に円弧面となっており、更にＲ
Ｒ面以外でも軸押し金具本体４１側のコーナー部７１に
達して金属管Ｐを金型２に押しつけ、更に良好なコーナ
ー部形状の成形が可能となる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。直径３０ｍ
ｍ，肉厚１．０ｍｍ，全長２００ｍｍのステンレス系鋼
管を、本発明のハイドロフォーミング用軸押し金具と、
ランナウェイのない従来のハイドロフォーミング用軸押
し金具とを用いて加工し、加工性を比較した。図２に示
す金型を用い、高さ２０ｍｍ、幅３０ｍｍの円筒状の膨
出部を形成した場合、従来法では加工開始後まもなく膨
出部の対面において座屈が発生した。しかし本発明によ
れば、同一の成形条件においても座屈の発生がなく、膨
出部高さ２０ｍｍを達成することができた。
ｍ，肉厚１．０ｍｍ，全長２００ｍｍのステンレス系鋼
管を、本発明のハイドロフォーミング用軸押し金具と、
ランナウェイのない従来のハイドロフォーミング用軸押
し金具とを用いて加工し、加工性を比較した。図２に示
す金型を用い、高さ２０ｍｍ、幅３０ｍｍの円筒状の膨
出部を形成した場合、従来法では加工開始後まもなく膨
出部の対面において座屈が発生した。しかし本発明によ
れば、同一の成形条件においても座屈の発生がなく、膨
出部高さ２０ｍｍを達成することができた。
【００１６】次に上記と同じステンレス系鋼管を、３０
０ｍｍＲで予曲げ加工し、図３に示す金型を用いて加工
した。膨出部は上記と同じく高さ２０ｍｍ、幅３０ｍｍ
の円筒状のものである。従来法では加工開始後まもなく
膨出部の頂点付近において割れが発生したが、同一の成
形条件であっても本発明のハイドロフォーミング用軸押
し金具を用いた場合には、割れの発生なく膨出部高さ２
０ｍｍを達成することができた。
０ｍｍＲで予曲げ加工し、図３に示す金型を用いて加工
した。膨出部は上記と同じく高さ２０ｍｍ、幅３０ｍｍ
の円筒状のものである。従来法では加工開始後まもなく
膨出部の頂点付近において割れが発生したが、同一の成
形条件であっても本発明のハイドロフォーミング用軸押
し金具を用いた場合には、割れの発生なく膨出部高さ２
０ｍｍを達成することができた。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
軸押し金具のランナウェイの形状を最適に設定すること
により、金属管の変形を内側から拘束することが可能と
なり、それにより金属管の端部の座屈は勿論、膨出部の
対面における座屈を抑制することができる。また本発明
によれば、膨出部のコーナー形状の良好な加工や膨出部
の頂点割れの回避が可能となり、結果として従来は不可
能であった難度の大きい成形加工が可能となった。
軸押し金具のランナウェイの形状を最適に設定すること
により、金属管の変形を内側から拘束することが可能と
なり、それにより金属管の端部の座屈は勿論、膨出部の
対面における座屈を抑制することができる。また本発明
によれば、膨出部のコーナー形状の良好な加工や膨出部
の頂点割れの回避が可能となり、結果として従来は不可
能であった難度の大きい成形加工が可能となった。
【図１】軸押し加工法を示す斜視図である。
【図２】請求項１、２の発明の実施形態を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】請求項３の発明の実施形態を示す断面図であ
る。
る。
【図４】請求項３の発明の他の実施形態を示す断面図で
ある。
ある。
１ 空洞部 ２ 金型 ３ 液圧供給孔 ４ 軸押し金具 ５ 膨出部 ６ 対面 ７ コーナー部 ４１ 軸押し金具本体 ４２ 軸押し金具本体 ７１ コーナー部 ７２ コーナー部 Ｒ１ 第１のランナウェイ Ｒ２ 第２のランナウェイ Ｒ３ 成形補助用ランナウェイ Ｒ４ 円柱状ランナウェイ ＲＲ 先端面 Ｐ 金属管
Claims (4)
- 【請求項１】 金型の内部にセットされた金属管の端面
を、金属管の内面に液体圧を加えながら軸押しするハイ
ドロフォーミングにおいて用いる軸押し金具であって、
一方の軸押し金具本体の先端部に、金属管の内面を金型
の膨出部の対面まで延びてその部位における金属管の座
屈を抑制する第１のランナウェイを形成するとともに、
他方の軸押し金具本体の先端部にも、押し込み過程にお
いて上記第１のランナウェイと衝突しない第２のランナ
ウェイを形成したことを特徴とするハイドロフォーミン
グ用軸押し金具。 - 【請求項２】 第２のランナウェイが押し込み過程にお
いて上記第１のランナウェイと衝突しないようにラップ
するものである請求項１に記載のハイドロフォーミング
用軸押し金具。 - 【請求項３】 金型の内部にセットされた金属管の端面
を、金属管の内面に液体圧を加えながら軸押しするハイ
ドロフォーミングにおいて用いる軸押し金具であって、
一方の軸押し金具本体の先端部に、金属管の内面に接触
して金属管を内側から押圧する成形補助用ランナウェイ
を形成したことを特徴とするハイドロフォーミング用軸
押し金具。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のハイド
ロフォーミング用軸押し金具を用いることを特徴とする
金属管の加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125835A JP2000317538A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | ハイドロフォーミング用軸押し金具とこれを用いた金属管の加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125835A JP2000317538A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | ハイドロフォーミング用軸押し金具とこれを用いた金属管の加工法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000317538A true JP2000317538A (ja) | 2000-11-21 |
Family
ID=14920125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11125835A Withdrawn JP2000317538A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | ハイドロフォーミング用軸押し金具とこれを用いた金属管の加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000317538A (ja) |
-
1999
- 1999-05-06 JP JP11125835A patent/JP2000317538A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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