JP2001286945A - チューブハイドロフォーミングの軸押制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チューブハイドロフォーミングの成形不良
率を減少し、生産性を高めることにある。 【解決手段】 ハイドロフォーミングノチューブ材料
８を端部に押し当てる軸押パンチ６、７を成形始めはチ
ューブ材料８が座屈を生じない軸押力で押していきチュ
ーブ材料８の端部が塑性変形して軸押パンチ６、７に水
密的に接合した後、所定の軸押力でチューブ材料８を軸
押ししてチューブ１を成形していくものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ハイドロフォーミ
ング分野におけるチューブハイドロフォーミングの軸押
制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車のフロントサブフレームや
リアサブフレーム、センターピラー、リアアクスルシャ
フトなどをチューブハイドロフォーミングによって一体
的に成形することが知られ、強度や生産性の向上、コス
トダウンに寄与している。

【０００３】このようなハイドロフォーミングでは、チ
ューブ材料を軸押パンチで軸押ししてチューブ材料の内
圧シールと軸方向力を発生して行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現在のところ
チューブ材料を金型にそわせるようにハイドロフォーミ
ングしても、チューブの端部や曲り部に座屈によるしわ
が発生したりして不良品となり、成形の歩留りがよくな
いものであった。

【０００５】その要因としては、チューブ材料の端部を
シールし、軸押しする軸押パンチをハイドロフォーミン
グの成形開始から成形完了まで横押しシリンダーを位置
制御で軸押ししていたため、チューブ材料の長さや端面
の傾き誤差等による軸押パンチ部でのシール不良および
押し量の過不足の発生によるものであった。

【０００６】そのため、たとえチューブ材料の長さや端
面形状の誤差があっても、軸押パンチ部のシールを良好
にして押し量を一定にできて、成形不良率を減少するこ
とが課題であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、ハイ
ドロフォーミングでチューブ材料を所定の形状に成形す
るチューブハイドロフォーミングの軸押制御方法であっ
て、チューブ材料の端部に押し当てる軸押パンチを成形
始めはチューブ材料が座屈を生じない軸押力で押してい
き、チューブ材料の端部が塑性変形して軸押パンチに水
密的に接合した後、所定の軸押力でチューブ材料を軸押
ししてチューブを成形していくことを特徴とするチュー
ブハイドロフォーミングの軸押制御方法を提供するにあ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のチューブハイドロフォー
ミングの軸押制御方法は、チューブ材料の端部に押し当
てる軸押パンチを成形始めはチューブ材料が座屈を生じ
ない軸押力で押していき、チューブ材料の端部が塑性変
形して軸押パンチに水密的に接合した後、所定の軸押力
でチューブ材料を軸押ししてチューブを成形していくこ
とを特徴としている。

【０００９】チューブ１のハイドロフォーミングの成形
機２は、図１のように上金型３を下金型４に開閉可能に
形成した金型５の両側部に軸押パンチ６、７を配設し、
この金型５に所定径、所定長さのチューブ材料８を投入
して型締めプレス９で型締めし、一方の軸押パンチ７側
から増圧器１０で増圧した成形用液１１を圧入するとと
もに、横押しプレス１２、１３で軸押パンチ６、７を軸
押ししてチューブ材料８を所要の形状のチューブ１に成
形するようにしている。

【００１０】上記軸押パンチ６、７は、ハイドロフォー
ミングの成形開始から成形終了まで加圧力をチューブ内
圧に対応して制御しているもので、特に軸押パンチ６、
７を成形始めはチューブ材料８が座屈を生じない軸押力
で押していき、チューブ材料８の端部が塑性変形して軸
押パンチ６、７に水密的に接合した後、所定の軸押力で
チューブ材料８を軸押しするようにしている。

【００１１】上記軸押パンチ６、７の待機位置への移動
は位置制御手段を介して横押しプレス１２、１３を制御
するものであり、また上記チューブ材料８の初期座屈荷
重は実験で求めて軸押パンチ７に近いチューブ材料８内
の圧力を圧力センサー１４を介して検出して軸押パンチ
６、７を上記のように軸押し制御するものである。

【００１２】そして、チューブ成形中は、内圧上昇分、
金型５との摩擦力分、チューブ材料８の塑性変形分を比
例的に軸押力に加えていくもので、内圧に比例して座屈
荷重（塑性変形分）も増加し、金型５の摩擦力分も内圧
に比例して増加するので、実際の軸押力の圧力制御とし
ては内圧にほぼ比例して行うものである。

【００１３】上記チューブ材料８の座屈荷重（塑性変形
分）、金型５との摩擦力分は、それぞれ実際で求めるこ
とができ、内圧と軸押力とは図２に示すような関係でほ
ぼ比例して増加するものである。なお、実験や実際等の
データにもとづいて詳細に対応するように、コンピュー
ター制御するようにもできるものである。

【００１４】また、上記軸押パンチ６、７の端部のチュ
ーブ材料８へのチューブ挿入部１５分は、図３のように
その外周部を１〜５度位の少しの勾配とするのが好まし
く、このようにすることによって、ハイドロフォーミン
グ時のチューブ材料８の端部でのシールが良好となるも
のであり、チューブ１の端部に段差が生じずに奇麗に成
形でき、ハイドロフォーミング成形後のチューブ１の端
部が不良となって切断して廃棄することなく、そのまま
製品として利用するようにできる。

【００１５】また、上記したチューブ１としては、図４
のように中間に１ないし複数個の張り出し部１６を設け
て開孔したものを成形するようにもできる。

【００１６】さらに、このようなチューブ１の成形は、
図５のように金型５、軸押パンチ６、７を多段に配設
し、同一のプレス出力で、１回のハイドロフォーミング
で複数個のチューブ１を成形するようにもできる。な
お、このような多段成形の場合、図のように中間型開閉
装置１７を開閉自在に配設するのが好ましく、また軸押
パンチ６、７を各段共用としたり、別々としたり、増圧
器も共用したり、別々としたりするなど適宜に行うこと
ができる。

【００１７】またさらに、成形用液１１としては、ヒー
トパイプ用の高温沸点の作動液であるサーメックス（Ｉ
ＣＩ社製）やダウサーム（ダウケミカル社製）等を２５
０〜４００度Ｃで利用することができ、チューブ材料の
変形、伸びを容易にするようにもできるものである。

【００１８】

【実施例】図１、図２は、本発明の一実施例で、その成
形としては、ハイドロフォーミング成形機２の金型５に
チューブ材料８を投入して型締めし、チューブ材料８の
両端部に軸押パンチ６、７を待機装置に位置制御する。

【００１９】ついで、軸押パンチ６、７をチューブ材料
８の端部にそれぞれ押し当てて、図２のように所定の初
期圧の成形用液１１をチューブ材料８内に圧入していく
とともに、軸押パンチ６、７を成形始めはチューブ材料
８が座屈を生じない軸押力で押していく。

【００２０】そして、所定時間内に圧力センサー１５で
内圧が所定の初期圧力に達したことを確認すると、チュ
ーブ材料８の端部に軸押パンチ６、７が水密的に当接し
ているので、成形用液１１の圧力を上昇していくととも
に、図２のように内圧の上昇分に比例して軸押パンチ
６、７の軸押力を増加していってチューブ材料８をハイ
ドロフォーミングするものである。

【００２１】軸押パンチ６、７は、その完了位置で停止
し、所定時間停止した後、後退位置まで位置制御して後
退していくものである。

【００２２】したがって、たとえチューブ材料の長さや
端面形状の誤差があっても、軸押パンチのシールを良好
にし、かつ押し量も一定でできて成形不良率を減少でき
るものである。

【００２３】なお、所定時間内に圧力センサー１４で内
圧が所定の初期圧力に達することを検出できなければ、
警報を鳴らしてハイドロフォーミングを中止し、チュー
ブ材料を交替したりして再度成形を開始する。

【００２４】また特に、軸押パンチ６、７のチューブ材
料内に挿入するチューブ挿入部１５を少しの勾配を設け
たものとすることによって、チューブ材料８の端部のシ
ール性がよくなり、生産性を一層向上することができ
る。

【００２５】上記実施側では、軸押力を内圧上昇分に直
線的に比例させたが、段階的に比例させたり、指数関数
的に比例させたりするなど、試行錯誤的に追及してより
よいように実施することができるものである。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明にあっては、チュー
ブ材料の端部に押し当てる軸押パンチを成形始めはチュ
ーブ材料が座屈を生じない軸押力で押していくので、た
とえチューブ材料の長さや端面形状の誤差があっても、
シールを良好にし、かつ押し量も一定でできて成形する
ことできる。

【００２７】そして、チューブ材料の端部が塑性変形し
て軸押パンチに水密的に接合した後、所定の軸押力でチ
ューブ材料を軸押ししてチューブを成形していくことに
よって、チューブハイドロフォーミングの成形不良率を
減少し、生産性を高めることができるものである。

【００２８】また、チューブ成形中は内圧上昇分、金型
との摩擦分、チューブ材料の塑性変形分を軸押パンチの
軸押力に加えて成形内圧にほぼ比例して軸押制御してい
くことによって、チューブを品質よく生産していくこと
ができる。

【００２９】さらにまた、軸押パンチのチューブ材料内
に挿入するチューブ挿入部を少しの勾配を設けて成形す
ることによって、チューブ材料の端部のシール性がよく
なり、生産性を一層向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概要説明用断面図、

【図２】同上の軸押力と内圧との関係図、

【図３】同上の軸押パンチ部の断面図、

【図４】同上の他の実施例のチューブ成形説明用断面図
（ａ）、（ｂ）、

【図５】同上のさらに他の実施例のチューブ成形説明用
断面図。

【符号の説明】

１…チューブ ２…成形機 ３
…金型 ６、７…軸押パンチ ８…チューブ材料 １１
…成形用機 １４…圧力センサー

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月３１日（２０００．３．３
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また、上記軸押パンチ６、７の端部のチュ
ーブ材料８へのチューブ挿入部１５は、図３（ａ）、
（ｂ）のようにチューブ保持部やチューブ支持部を設け
てチューブ材料８の端部側に座屈が生じないようにした
り、チューブ端部が金型５と軸押パンチ６、７との間に
かみ込まないようにするのが好ましい。また、図３
（ｃ）のようにその外周部を１〜５度位の少しの勾配と
するのが好ましく、このようにすることによって、ハイ
ドロフォーミング時のチューブ材料８の端部でのシール
が良好となるものであり、チューブ１の端部に段差が生
じずに奇麗に成形でき、ハイドロフォーミング成形後の
チューブ１の端部が不良となって切断して廃棄すること
なく、そのまま製品として利用するようにできる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】同上の軸押パンチ部の断面図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハイドロフォーミングでチューブ材料を
   所定の形状に成形するチューブハイドロフォーミングの
   軸押制御方法であって、 チューブ材料の端部に押し当てる軸押パンチを成形始め
   はチューブ材料が座屈を生じない軸押力で押していき、 チューブ材料の端部が塑性変形して軸押パンチに水密的
   に接合した後、所定の軸押力でチューブ材料を軸押しし
   てチューブを成形していくことを特徴とするチューブハ
   イドロフォーミングの軸押制御方法。
2. 【請求項２】 チューブ材料の端部が塑性変形して軸押
   パンチに水密的に接合した後、チューブ成形中は内圧上
   昇分、金型との摩擦分、チューブ材料の塑性変形分を軸
   押パンチの軸押力に加えて成形内圧にほぼ比例して軸押
   制御していく請求項１に記載のチューブハイドロフォー
   ミングの軸押制御方法。
3. 【請求項３】 軸押パンチの端部にチューブ材料の端部
   を保持するようにチューブ保持形状を設けてチューブ材
   料を成形していく請求項１または２に記載のチューブハ
   イドロフォーミングの軸押制御方法。
4. 【請求項４】 軸押パンチのチューブ材料内に挿入する
   チューブ挿入部を少しの勾配を設けてチューブ材料を軸
   押ししていく請求項１または２に記載のチューブハイド
   ロフォーミングの軸押制御方法。