JP2001150046A - 超塑性成形金型の補強構造 - Google Patents

超塑性成形金型の補強構造

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JP2001150046A
JP2001150046A JP33133099A JP33133099A JP2001150046A JP 2001150046 A JP2001150046 A JP 2001150046A JP 33133099 A JP33133099 A JP 33133099A JP 33133099 A JP33133099 A JP 33133099A JP 2001150046 A JP2001150046 A JP 2001150046A
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mold
furnace body
superplastic
molding
superplastic forming
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JP33133099A
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Yasu Yokoyama
鎮 横山
Ryoichi Kageyama
良一 蔭山
Takashi Ogawa
貴史 小川
Tomonori Yamamoto
朋則 山本
Hiroshi Mizutani
弘 水谷
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱及び圧力の掛る超塑性成形金型の薄肉化、
軽量化及び低コスト化を図る。 【解決手段】 下型16の両端部をブラケット32,3
2に断熱材ピース36,36を介して載せ、ボルト3
7,37で結合することで下型16を下部分割炉体30
に一体結合する。同様に、上型13の両端部をブラケッ
ト42,42に断熱材ピース46,46を介して載せ、
ボルト47,47で結合することで上型13を上部分割
炉体40に一体結合する。 【効果】 補強効果により、金型自身の剛性は下げるこ
とができ、金型の軽量化並びに低コスト化が達成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は超塑性成形金型の補
強構造に関する。なお、本書において、「型組み」は下
型に上型を重ねる(又は他方の型に一方の型を重ねる)
ことをいい、「型締め」は上下型(又は一方・他方の
型)が分離しないように型同士をクランプ等で締付ける
ことをいう。
【0002】
【従来の技術】金属材料を一定の条件の下に塑性加工を
施すと、800〜1000%もの極めて大きな伸びを出
現させることができる。この現象を「超塑性」と呼び、
この超塑性は粒界すべり現象によるものであると説明さ
れている。
【0003】この超塑性成形に係る技術として、例えば
特開平7−265966号公報「超塑性成形装置」が知
られており、この装置は同公報の図1に示される通り
に、型合せ部をフランジ構造にし且つフランジ同士をク
ランプで結合する構造を採用している。すなわち、型締
めはクランプのみで実施している。
【0004】上記公報の図2では符号7はフランジ、3
は分割型、17は断熱材、18はヒータ、19は給気
孔、13は分割炉体、48,48はクランプ座である。
分割型3において、ブロー成形するために給気孔19か
ら高圧ガスを吹込むと、このガス圧が成形体のみならず
分割型3の下面にも作用する。分割型3はクランプ座4
8,48が支点となった両端支持梁若しくは周辺固定平
板となる。
【0005】両端支持梁若しくは周辺固定平板であるか
ら、分割型3の下面に上向きの圧力が作用すると、両端
(又は周辺)は支えられているため上へは移動しない
が、中央(給気孔19付近)は大いに上へ移動する。こ
れは梁や平板の撓みとして構造力学的に説明され、この
撓みは支点間距離(ほぼ左のクランプ座48と右のクラ
ンプ座48との距離)のべき乗に比例する。下方の分割
型4,5も同様である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したクランプで結
合した金型にあっては、作用圧力に十分耐えるだけの剛
性を持たせた型構造としなければならない。特に、熱分
布が不均一になり易い超塑性金型にあっては、圧力と温
度の双方に耐えるべく、十分に剛性を持たせる必要があ
り、金型が大型になり、金型費用が嵩むことになる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、圧力や温
度を考慮して金型の剛性を決定する従来方式では金型の
軽量化並びに低コスト化が難しいことから、金型を別の
手段で補強することを思いつき、この別の手段として金
型の近傍に存在する加熱炉の炉体を当てることにした。
具体的には、請求項1は、下型と上型との間に超塑性材
料を介在させ、上下型をフランジで合せ、これらのフラ
ンジをクランプで締結し、これらを加熱炉で囲って温
め、一方の型に成形凹部を設け、他方の型に成形ガス吹
込み口を設け、成形ガス吹込み口から吹込んだガスの圧
力で超塑性材料を成形凹部に押し付けることでブロー成
形する超塑性成形金型において、加熱炉の炉体の剛性を
高め、この様な炉体で上下型を各々補強したことを特徴
とする。
【0008】炉体の剛性を高め、この様な炉体で上下型
を各々補強する。この補強効果により、金型自身の剛性
は下げることができ、金型の軽量化並びに低コスト化が
達成できる。
【0009】請求項2では、前記補強のための部材に、
炉体から上型の上面中央へ延ばした支持金具及び炉体か
ら下型の下面中央へ延ばした支持金具を含める。フラン
ジをクランプ結合する金型では、クランプから遠い部位
の撓みや変形が問題となる。クランプから遠い部位であ
る上下型の中央を支持金具で抑えることで、補強効果を
高めることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図1は本発明の第1実施例に係
る超塑性成形金型と分割式加熱炉との断面図であり、超
塑性成形金型10は、周縁にフランジ11を備え、中央
下部に成形凹部12を備えた上型13と、周縁にフラン
ジ14を備え、中央に成形ガス吹込み口15,15を備
えた下型16と、からなる。17は高圧ガス発生器であ
り、高圧ガス発生器17はガスコンプレッサ又はガスボ
ンベである。
【0011】加熱炉20は、前記超塑性成形金型10を
囲い、それを600℃程度に温める加熱手段であり、加
熱炉20は、型鋼(Iビーム、Hビーム、チャンネルな
ど)を格子組みした丈夫な下部フレーム31の両端から
略L断面の丈夫なブラケット32,32を延ばし、断熱
材33を内張りし、下部ヒータ34・・・(・・・は複数を示
す。以下同様。)を所定ピッチで配列してなる下部分割
炉体30と、型鋼を格子組みした丈夫な上部フレーム4
1の両端から略L断面の丈夫なブラケット42,42を
延ばし、断熱材43を内張りし、上部ヒータ44・・・を
所定ピッチで配列してなる上部分割炉体40とからな
る。45,45は昇降用ジャッキである。
【0012】そして、下型16の両端部をブラケット3
2,32に断熱材ピース36,36を介して載せ、ボル
ト37,37で結合することで下型16を下部分割炉体
30に一体結合する。すなわち、丈夫な下部分割炉体3
0で下型16を補強し、下型16の曲りや反りの発生を
抑える。このことにより、下型16の薄肉化、軽量化が
達成できる。
【0013】同様に、上型13の両端部をブラケット4
2,42に断熱材ピース46,46を介して載せ、ボル
ト47,47で結合することで上型13を上部分割炉体
40に一体結合する。すなわち、丈夫な上部分割炉体4
0で上型13を補強し、上型13の曲りや反りの発生を
抑える。このことにより、上型13の薄肉化、軽量化が
達成できる。図はジャッキ45,45で上部分割炉体4
0及び上型13を吊り上げ、その下方に超塑性材料51
を挿入した様子を示す。
【0014】図2は本発明の第1実施例に係る超塑性成
形金型の補強構造説明図であり、上部分割炉体40を下
げ、下型16に上型13を型組みし、フランジ11,1
4を合せ、これらのフランジ11,14をクランプ52
L,52R(Lは左、Rは右を示す添え字)でクランプ
(結合)する。これで型締めが完了する。
【0015】型締めが完了したので、ヒータ34・・・,
44・・・にて上下型13,16を成形温度まで温め、高
温ガス発生器17から高圧ガスを吹込み、このガス圧で
超塑性材料51を成形凹部12に押し付ける。これで、
ブロー成形が完了する。ブロー成形にために高圧ガスを
吹込むと、上型13及び下型16に大きな曲げ力が作用
する。本発明では上下型13,16を丈夫な上下部分割
炉体30,40で補強したので、曲げを効果的に炉体3
0,40で抑えることができる。
【0016】本発明に係る別実施例を次に説明する。図
3は本発明の第2実施例に係る超塑性成形金型と分割式
加熱炉との断面図であり、超塑性成形金型10は、周縁
にフランジ11を備え、中央下部に成形凹部12を備え
た上型13と、周縁にフランジ14を備え、中央に成形
ガス吹込み口15,15を備えた下型16と、からな
る。17は高圧ガス発生器であり、高圧ガス発生器17
はガスコンプレッサ又はガスボンベである。
【0017】加熱炉20Bは、前記超塑性成形金型10
を囲い、それを600℃程度に温める加熱手段であり、
加熱炉20Bは、型鋼を格子組みした丈夫な下部フレー
ム31の両端から略L断面の丈夫なブラケット32,3
2を延ばすとともに下部フレーム31の中央に3本(こ
の本数は任意である。)の支持金具38・・・を載置し、
断熱材33を内張りし、下部ヒータ34・・・を所定ピッ
チで配列してなる下部分割炉体30Bと、型鋼を格子組
みした丈夫な上部フレーム41の両端から略L断面の丈
夫なブラケット42,42を延ばすとともに上部フレー
ム41の中央に3本(この本数は任意である。)の支持
金具48・・・を配置し、断熱材43を内張りし、上部ヒ
ータ44・・・を所定ピッチで配列してなる上部分割炉体
40Bとからなる。
【0018】そして、下型16の両端部をブラケット3
2,32に断熱材ピース36,36を介して載せ、ボル
ト37,37で結合するとともに、下型16の下面中央
に支持金具38・・・を当てる若しくは図示せぬボルトで
結合することで下型16を下部分割炉体30Bに一体結
合する。
【0019】同様に、上型13の両端部をブラケット4
2,42に断熱材ピース46,46を介して載せ、ボル
ト47,47で結合するとともに、下型16の下面中央
に支持金具48・・・を当てる若しくは図示せぬボルトで
結合することで上型13を上部分割炉体40Bに一体結
合する。図はジャッキ45,45で上部分割炉体40及
び上型13を吊り上げ、その下方に超塑性材料51を挿
入した様子を示す。
【0020】図4は本発明の第2実施例に係る超塑性成
形金型の補強構造説明図であり、上部分割炉体40Bを
下げ、下型16に上型13を型組みし、フランジ11,
14を合せ、これらのフランジ11,14をクランプ5
2L,52Rでクランプ(結合)する。同時に、下部分
割炉体30Bの支持金具38,38,38と上部分割炉
体40Bの支持金具48,48,48とで、超塑性成形
金型10の下面中央と上面中央とを挟持する。これで型
締めが完了する。
【0021】型締めが完了したので、ヒータ34・・・,
44・・・にて上下型13,16を成形温度まで温め、高
温ガス発生器17から高圧ガスを吹込み、このガス圧で
超塑性材料51を成形凹部12に押し付ける。これで、
ブロー成形が完了する。ブロー成形にために高圧ガスを
吹込むと、上型13及び下型16、特にそれらの中央に
大きな曲げ力が作用する。本発明ではこの曲げ力を上下
の支持金具38・・・,48・・・で対策したものであり、こ
れらの支持金具38・・・,48・・・の作用を次に説明す
る。
【0022】図5は本発明の第2実施例に係る補強構造
の作用説明図であり、超塑性成形金型10を縁のフラン
ジ11,14はクランプ52L,52Rで拘束し、下型
16の下面中央並びに上型13の上面中央は支持金具3
8・・・,48・・・で抑えたので、下型16は下へ膨らまず
(撓まず)、上型13は上へ膨らまない。左右のクラン
プ52L,52R間距離を増加しても、支持金具38・・
・,48・・・の拘束力が効果的であり、上下型13,16
の撓みを有効に抑制することができる。この様に、本発
明の第2実施例では、超塑性成形金型10の周縁はクラ
ンプ52L,52Rで抑え、中央部は支持金具38・・
・,48・・で抑えたので、超塑性成形金型10の膨らみ
を確実に防止することができるとともに、金型10の薄
肉化、軽量化が図れる。
【0023】尚、図1では上下型13,16の両端部
に、上下部分割炉体30,40を連結することで上下型
13,16の補強を図ったが、相互の連結部位並びに数
は変更することができる。従って、請求項1で記載した
「炉体で上下型を各々補強する」態様は図1,2に限定
するものではない。
【0024】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1は、炉体の剛性を高め、この様な炉体で
上下型を各々補強した。この補強効果により、金型自身
の剛性を下げることができ、金型の軽量化並びに低コス
ト化が達成できる。
【0025】請求項2では、前記補強に、炉体から上型
の上面中央へ延ばした支持金具及び炉体から下型の下面
中央へ延ばした支持金具を含める。フランジをクランプ
結合する金型では、クランプから遠い部位の撓みや変形
が問題となる。クランプから遠い部位である上下型の中
央を支持金具で抑えることで、補強効果を高めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る超塑性成形金型と分
割式加熱炉との断面図
【図2】本発明の第1実施例に係る超塑性成形金型の補
強構造説明図
【図3】本発明の第2実施例に係る超塑性成形金型と分
割式加熱炉との断面図
【図4】本発明の第2実施例に係る超塑性成形金型の補
強構造説明図
【図5】本発明の第2実施例に係る補強構造の作用説明
【符号の説明】
10…超塑性成形金型、11,14…フランジ、12…
成形凹部、13…上型、15…成形ガス吹込み口、16
…下型、17…高圧ガス発生器、20,20B…加熱
炉、30,30B…分割炉体(下部分割炉体)、32,
42…ブラケット、40,40B…分割炉体(上部分割
炉体)、38,48…支持金具、51…超塑性材料、5
2L,52R…クランプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 貴史 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 山本 朋則 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 水谷 弘 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 4E050 BA05 JC01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下型と上型との間に超塑性材料を介在さ
    せ、上下型をフランジで合せ、これらのフランジをクラ
    ンプで締結し、これらを加熱炉で囲って温め、一方の型
    に成形凹部を設け、他方の型に成形ガス吹込み口を設
    け、成形ガス吹込み口から吹込んだガスの圧力で超塑性
    材料を前記成形凹部に押し付けることでブロー成形する
    超塑性成形金型において、 前記加熱炉の炉体の剛性を高め、この様な炉体で上下型
    を各々補強したことを特徴とする超塑性成形金型の補強
    構造。
  2. 【請求項2】 前記補強のための部材に、炉体から上型
    の上面中央へ延ばした支持金具及び炉体から下型の下面
    中央へ延ばした支持金具を含むことを特徴とする請求項
    1記載の超塑性成形金型の補強構造。
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