JP2001170719A

JP2001170719A - 筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法

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Publication number: JP2001170719A
Application number: JP35318899A
Authority: JP
Inventors: Nariyuki Nakagawa; 成幸中川; Kenji Kanamori; 謙二金森; Hisao Tanigawa; 久男谷川; Kimio Ito; 公雄伊藤
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; MA Aluminum Corp
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2001-06-26
Anticipated expiration: 2019-12-13
Also published as: JP3738884B2

Abstract

(57)【要約】【課題】筒状部材を液圧バルジ成形する工程中に、そ
の筒状部材に効率的且つダレの少ない穴加工を行うこと
ができる穴加工方法を提供する。【解決手段】長尺の押出形材を所定の寸法に加工して
なる筒状部材が、液圧バルジ成形される際にまたは液圧
バルジ成形された後に連続して行われる穴加工方法にお
いて、前記被加工面の所定の位置に形成する穴加工部の
周囲に、予め液圧バルジ成形によって細長いエンボス部
を形成した後、前記エンボス部の長手方向を、穴加工用
パンチの縦断面の両端に形成されたシャー角の方向に合
わせて穴加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒状部材を液圧バ
ルジ成形する工程中に行われる穴加工方法に関し、更に
詳しくは、筒状部材の所定の方向を、穴加工用パンチに
形成されたシャー角の方向に合わせて行う穴加工方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車体やシャーシ部品には、ＣＯ
_２削減のための軽量化や強度向上のための補強措置が
要求されている。こうした要求に対して、中空の筒状部
材が車体やシャーシ部品として使用され、さらに、そう
した筒状部材の加工方法として、液圧バルジ成形法を適
用する動きが高まってきている。なお、液圧バルジ成形
法は、筒状部材の内部に充填された液体を加圧すること
によって、その筒状部材を所定の形状に加工する方法で
ある。

【０００３】液圧バルジ成形された筒状部材には、他の
部品を取り付けるための穴や位置決め用の穴等を形成す
ることが必要である。

【０００４】従来、こうした穴加工は、中空の筒状部材
が所定の形状に液圧バルジ成形された後の別工程で、そ
の筒状部材の内部を液体で加圧しつつ、穴加工用パンチ
を筒状部材の外側から内側に向かって打ちつけることに
より行われている（特開平６−２９２９２９号公報）。
そして、この際に使用される穴加工用パンチは、先端が
平面のものや、適当なシャー角が縦断面の両端に形成さ
れたものが用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
穴加工は、筒状部材を所定の形状に液圧バルジ成形する
工程と、成形後の筒状部材に穴加工する工程とが別工程
で行われているため、金型などの工具費用が増加する等
してコストアップになっていた。

【０００６】また、シャー角を有する穴加工用パンチ
は、穴加工を精度よく行うために用いられるものである
が、一般に、シャー角が形成された両端の方向（以下
「シャー角方向」という。）の穴加工部分のダレは小さ
く、シャー角方向に直交する方向の穴加工部分のダレは
大きくなる。そのため、シャー角方向に直交する方向の
穴加工部分に発生する大きなダレによって、形成された
穴径の精度が低下するという問題があった。

【０００７】こうした問題に対して、本発明者は、先端
が平面の穴加工用パンチを用いて筒状部材の液圧バルジ
成形工程中に穴加工実験を行ったところ、形成された穴
加工部分のうち、筒状部材の押出方向に生じたダレの大
きさよりも、その押出方向に直交する方向に生じたダレ
の大きさの方が小さいことを見出した。そして、穴加工
用パンチのシャー角方向を考慮することによって、穴径
精度に優れた穴加工の可能性を知見した。本発明は、そ
うした知見を基になされたものであって、筒状部材を液
圧バルジ成形する工程中に、その筒状部材に効率的且つ
ダレの少ない穴加工を行うことができる穴加工方法を提
供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の筒状部
材の液圧バルジ成形における穴加工方法は、長尺の押出
形材を所定の寸法に加工してなる筒状部材が、液圧バル
ジ成形される際にまたは液圧バルジ成形された後に連続
して行われる穴加工方法において、前記被加工面の所定
の位置に形成する穴加工部の周囲に、予め液圧バルジ成
形によって細長いエンボス部を形成した後、前記エンボ
ス部の長手方向を、穴加工用パンチの縦断面の両端に形
成されたシャー角の方向に合わせることに特徴を有す
る。

【０００９】この発明においては、筒状部材の所定の位
置に形成する穴加工部の周囲に、予め液圧バルジ成形に
よって細長いエンボス部が形成される。このエンボス部
の長手方向は、筒状部材の押出方向に沿ったものであっ
ても、直交するものであってもよいが、何れにおいて
も、その細長いエンボス部の長手方向を、穴加工用パン
チの縦断面の両端に形成されたシャー角の方向に合わせ
ることにより、ダレの生じ易いエンボス部の長手方向の
穴加工を、穴加工用パンチのシャー角で行うことができ
るので、ダレが少なく穴径精度のよい穴を加工すること
ができる。

【００１０】また、こうしたエンボス部の成形加工と、
そのエンボス部に行う穴加工とを、筒状部材の液圧バル
ジ成形中に、または液圧バルジ成形した後に同一工程中
で連続的に行うことによって、効率的に穴加工をするこ
とができる。

【００１１】この場合、請求項２に記載するように、穴
径（Ｄ）と、前記筒状部材の押出方向に直交する押出幅
（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以下である場合に本
発明の穴加工方法を適用することが好ましい。

【００１２】穴径（Ｄ）と、前記筒状部材の押出方向に
直交する押出幅（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以下
である場合、すなわち、押出幅（Ｗ）に対して穴径
（Ｄ）が小さい場合は、穴加工時のだれが生じる割合が
高いことから、本発明を有効に適用することができるか
らである。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の筒状部材の液圧バルジ成形における穴
加工方法において、前記エンボス部が、前記筒状部材の
外側に向かって凸形状であることに特徴を有する。

【００１４】この発明によれば、エンボス部が、筒状部
材の内側から外側に向かって凸形状であるので、穴加工
を行う場合等において強度上好ましいからである。ま
た、凸形状であれば、そのエンボス部に、他の部品など
を設ける用途に好ましく使用することができる場合もあ
るからである。

【００１５】請求項４に記載の筒状部材の液圧バルジ成
形における穴加工方法は、長尺の多角形断面からなる押
出形材を所定の寸法に加工した筒状部材が、液圧バルジ
成形される際にまたは液圧バルジ成形された後に連続し
て行われる穴加工方法において、前記筒状部材は、前記
多角形断面の一辺をなす被加工面を有し、前記被加工面
上の押出方向を、穴加工用パンチの縦断面の両端に形成
されたシャー角の方向に合わせることに特徴を有する。

【００１６】この発明においては、筒状部材が、多角形
断面の一辺をなす被加工面を有するので、その被加工面
の長手方向、すなわち押出方向を、穴加工用パンチの縦
断面の両端に形成されたシャー角の方向に合わせること
により、ダレの生じ易い押出方向の穴加工を、穴加工用
パンチのシャー角で行うことができるので、ダレが少な
く穴径精度のよい穴を加工することができる。また、こ
うした穴加工を、筒状部材の液圧バルジ成形中に、また
は液圧バルジ成形した後に同一工程中で連続的に行うこ
とによって、効率的に穴加工をすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の一実施形態について説明する。

【００１８】図１は、本発明の筒状部材の液圧バルジ成
形における穴加工方法によって、穴加工された筒状部材
の一例を示す斜視図である。本発明においては、穴加工
用パンチ４１として、その縦断面の両端にシャー角４３
が形成されたものが使用される（図４（ａ）を参
照。）。そして、筒状部材１を液圧バルジ成形する工程
中で、その穴加工用パンチ４１によって、ダレが少なく
穴径精度のよい穴４を効率的に加工することができる。

【００１９】筒状部材１は、本発明の穴加工方法の対象
とされるものであり、長尺の押出形材を所定の長さに加
工したものである。筒状部材１の断面形状や肉厚等は特
に限定されないが、本発明の穴加工方法が液圧バルジ成
形工程中に行われるため、通常、図１に示すような中空
部２を有する筒状部材が用いられる。なお、長尺の押出
形材は、通常、切断加工によって所定の長さに加工され
る。

【００２０】上記筒状部材１上に形成されるエンボス部
３は、筒状部材１が液圧バルジ成形される際に、または
液圧バルジ成形された後に連続して、液圧バルジ成形に
よって筒状部材１の少なくとも一つの被加工面５に形成
される。エンボス部３は、強度上の観点および筒状部材
１に他の部品を設ける場合に便利となる場合がある等の
理由により、通常、筒状部材１の外側に向かって凸形状
であることが好ましい。

【００２１】エンボス部３は、細長い形状で形成され
る。この、細長い形状とは、エンボス部３の（長手方向
の長さ／幅方向の長さ）で規定される値が、１．５から
１０の範囲内であることが好ましい。１．５より小さい
場合は、だれの少ない穴加工を行うことが困難となり、
１０より大きい場合はエンボス加工上手間がかかる等の
問題があるからである。その細長いエンボス部３の長手
方向は、筒状部材１の押出方向と同一方向、またはその
押出方向に直交する方向の何れかで形成される。筒状部
材１が細長い場合には、エンボス部３は、通常、その長
手方向が筒状部材１の押出方向と同一方向になるように
形成されるが、筒状部材１の幅が広い場合には、筒状部
材１の押出方向に直交する方向に設けることもできる。
但し、エンボス部３の長手方向の向く方向は、上述の態
様に特に限定されるものではなく、例えば、同一の被加
工面５にエンボス部３を複数設けることもできる。複数
のエンボス部３を設ける場合には、筒状部材１の押出方
向に直交する方向にエンボス部の長手方向を向けて形成
してもよい。

【００２２】図２は、こうしたエンボス部を設ける方向
と、エンボス部３を複数設ける場合の態様の一例を示す
斜視図である。図２（ａ）は、筒状部材が細長い場合
に、エンボス部３の長手方向を筒状部材の押出方向に合
わせて、２つ形成した態様を示しており、図２（ｂ）
は、筒状部材の幅が広い場合に、エンボス部３の長手方
向を筒状部材１の押出方向に直交する方向に合わせて、
１つ形成した態様を示している。図２（ａ）、（ｂ）に
示すように、筒状部材に形成するエンボス部３の長さ
や、そこに形成する穴４の数は、適宜自由に設定するこ
とができる。

【００２３】このように形成されたエンボス部３は、そ
の長手方向に穴加工用パンチのシャー角を合わせて穴加
工を行うことができるので、穴加工を精度良く行うこと
ができる。

【００２４】穴加工に用いられる穴加工用パンチ４１
は、図４（ａ）に示すように、その縦断面の両端にシャ
ー角４３を有するものである。本発明においては、エン
ボス部３の長手方向もしくは筒状部材１の押出方向を、
そのシャー角４３の方向に合わせることによって、ダレ
が少なく穴径精度のよい穴加工を達成している。筒状部
材１の押出方向を、エンボス部３の長手方向に合わせた
場合、すなわち、エンボス部３の長手方向が押出方向と
同一方向である場合は、そのエンボス部３の長手方向
を、穴加工用パンチ４１のシャー角方向に合わせること
によって、ダレの少ない穴加工を行うことができる。ま
た、エンボス部３の長手方向が押出方向に直交する場合
であっても、エンボス部３の長手方向を、穴加工用パン
チ４１のシャー角方向に合わせることによって、ダレの
少ない穴加工を行うことができる。

【００２５】この場合、上記筒状部材１に施される穴の
穴径（Ｄ）と、上記筒状部材の押出方向に直交する押出
幅（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以下である場合に
本発明の穴加工方法を適用することが好ましい。

【００２６】穴径（Ｄ）と、前記筒状部材１の押出方向
に直交する押出幅（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以
下である場合、すなわち、押出幅（Ｗ）に対して穴径
（Ｄ）が小さい場合は、穴加工時のだれが生じる割合が
高いことから、本発明を特に有効に適用することができ
るからである。

【００２７】次に、エンボス部を形成しない筒状部材に
ついて行う穴加工方法を説明する。

【００２８】図３は、多角形断面を有する筒状部材の液
圧バルジ成形における穴加工方法によって、穴加工され
た筒状部材の他の一例を示す斜視図である。図３
（ａ）、（ｂ）に示すように、この態様で使用される筒
状部材３１、３２は、長尺の多角形断面からなる押出形
材を切断加工等によって所定の長さに加工したものであ
る。そして、この筒状部材３１、３２は、多角形断面の
一辺をなす被加工面３３を有している。

【００２９】筒状部材３１、３２の断面形状は、押出成
形時の押出ダイの形状と同一形状であるので、被加工面
３３の長手方向は常に押出方向と一致する。そのため、
被加工面３３の長手方向すなわち押出方向を、穴加工用
パンチ４１のシャー角方向に合わせることによって、押
出方向とシャー角方向とを常に一致させることができ
る。その結果、ダレが少なく穴径精度のよい穴３５を加
工することができる。また、こうした穴加工を、筒状部
材３１、３２の液圧バルジ成形中に、または液圧バルジ
成形した後の同一工程で連続的に行うことによって、効
率的に穴加工をすることができる。なお、本発明に用い
られる長尺の多角形断面からなる押出部材とは、特に限
定されるものではないが、上記図３の筒状部材３１、３
２に示すように、被加工面が外側に向かって凸部形状と
なっている多角形断面からなる押出部材であることが、
強度の面で好ましい。

【００３０】以上説明したように、本発明の穴加工方法
によれば、筒状部材１におけるエンボス３の長手方向、
および筒状部材３１、３２の押出方向を、穴加工用パン
チ４１のシャー角方向に合わせて穴加工を行うことによ
り、ダレが少なく穴径精度のよい穴４、３５を形成する
ことができる。

【００３１】本発明の穴加工方法は、液圧バルジ成形工
程において、筒状部材が液圧バルジ成形される際になさ
れるものであっても、筒状部材が液圧バルジ成形された
後に連続してなされるものであってもよい。そうした液
圧バルジ成形は、通常の液圧バルジ成形方法で行われる
ので、穴加工の際の条件、すなわち流体の種類や液圧
は、液圧バルジ成形加工装置の一般的な条件の範囲内で
行われる。例えば、液圧としては、約５００〜１５００
気圧の圧力範囲で行われる。なお、本発明で用いられる
筒状部材は、通常アルミニウム合金が用いられるが、合
金の種類は特に限定されるものではない。また、シャー
角４３を有する穴加工用パンチ４１は、一般的に使用さ
れているものを使用することができる。また、その穴加
工用パンチの駆動方法や、穴加工の手順についても、通
常行われる方法であればよく、特に限定されるものでは
ない。

【００３２】

【実施例】以下に、実施例によって本発明を具体的に説
明する。

【００３３】図４は、本発明で使用する穴加工用パンチ
（ａ）と、通常の平面パンチ（ｂ）を示す正面図であ
る。図４（ａ）に示すように、本発明で使用する穴加工
用パンチ４１の先端には、その縦断面の両端側に位置す
るようにシャー角４３が形成されている。

【００３４】図５は、こうした穴加工用パンチを使用し
て穴加工を行ったときの、穴周辺部に発生したダレ量を
評価した結果を示すグラフである。図５（ａ）は、シャ
ー角４３を有する穴加工用パンチ４１を使用して、異方
性のない材料に穴加工した際のダレ量のうち、シャー角
方向に発生したダレ量と、そのシャー角方向に直交する
方向に発生したダレ量とを比較した結果を示している。
結果から明らかなように、シャー角方向に発生したダレ
量が少なくなっており、シャー角４３がダレの発生を少
なくしていることを示している。図５（ｂ）は、シャー
角を有さない平面パンチ４２を使用して穴加工した際の
穴周辺部のダレ量のうち、筒状部材の長手方向つまり押
出方向に発生したダレ量と、その押出方向に直交する方
向に発生したダレ量とを比較した結果を示している。結
果から明らかなように、押出方向に発生したダレ量が大
きくなっており、ダレが押出方向に発生し易いこと示し
ている。

【００３５】図５（ｃ）は、シャー角４３を有する穴加
工用パンチ４１を使用して、本発明の穴加工方法によっ
て形成した穴周辺部に発生したダレ量のうち、筒状部材
の押出方向に発生したダレ量と、その押出方向に直交す
る方向に発生したダレ量とを比較した結果を示してい
る。この場合、エンボス部の長手方向を押出方向として
いるので、エンボス部の長手方向を穴加工用パンチ４１
のシャー角方向に合わせて穴加工を行うことになる。結
果から明らかなように、本発明の穴加工方法によれば、
ダレの発生量は何れも小さく、さらに、エンボス部の長
手方向に発生したダレ量と、その長手方向に直交する方
向に発生したダレ量とに差がなかった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１から請求
項３に記載した穴加工方法によれば、細長いエンボス部
の長手方向を穴加工用パンチのシャー角方向を合わせる
ことにより、筒状部材を液圧バルジ成形する工程中に、
その筒状部材にダレが少なく穴径精度のよい穴を効率的
に加工することができる。

【００３７】請求項４に記載の穴加工方法によれば、押
出方向である被加工面の長手方向を、穴加工用パンチの
シャー角方向に容易に合わせることができるので、ダレ
が少なく穴径精度のよい穴を加工することができる。ま
た、こうした穴加工を、筒状部材の液圧バルジ成形中
に、または液圧バルジ成形した後の同一工程で連続的に
行うことによって、効率的に穴加工をすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の筒状部材の液圧バルジ成形における穴
加工方法によって、穴加工された筒状部材の一例を示す
斜視図である。

【図２】エンボス部を設ける方向と、エンボス部を複数
設ける場合の態様の一例を示す斜視図である。

【図３】多角形断面を有する筒状部材の液圧バルジ成形
における穴加工方法によって、穴加工された筒状部材の
他の一例を示す斜視図である。

【図４】本発明で使用する穴加工用パンチ（ａ）と、通
常の平面パンチ（ｂ）を示す正面図である。

【図５】穴加工用パンチを使用して穴加工を行ったとき
の、穴周辺部のダレ量を評価した結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１、３１、３２筒状部材２、３４中空部３エンボス部４、３５穴５、３３被加工面４１、４２穴加工用パンチ４３シャー角Ｌ押出方向の長さＷ押出方向に直交する長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金森謙二神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者谷川久男東京都港区芝二丁目３番３号三菱アルミニウム株式会社内 (72)発明者伊藤公雄静岡県裾野市千福194番地三菱アルミニウム株式会社千福工場内Ｆターム(参考） 4E048 KA02 KA05 KA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺の押出形材を所定の寸法に加工して
なる筒状部材が、液圧バルジ成形される際にまたは液圧
バルジ成形された後に連続して行われる穴加工方法にお
いて、前記被加工面の所定の位置に形成する穴加工部の周囲
に、予め液圧バルジ成形によって細長いエンボス部を形
成した後、前記エンボス部の長手方向を、穴加工用パンチの縦断面
の両端に形成されたシャー角の方向に合わせることを特
徴とする筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方
法。
【請求項２】穴径（Ｄ）と、前記筒状部材の押出方向
に直交する押出幅（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以
下であることを特徴とする請求項１に記載の筒状部材の
液圧バルジ成形における穴加工方法。
【請求項３】前記エンボス部が、前記筒状部材の外側
に向かって凸形状であることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の筒状部材の液圧バルジ成形における
穴加工方法。
【請求項４】長尺の多角形断面からなる押出形材を所
定の寸法に加工した筒状部材が、液圧バルジ成形される
際にまたは液圧バルジ成形された後に連続して行われる
穴加工方法において、前記筒状部材は、前記多角形断面の一辺をなす被加工面
を有し、前記被加工面上の押出方向を、穴加工用パンチの縦断面
の両端に形成されたシャー角の方向に合わせることを特
徴とする筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方
法。