JP2002096117A - バルジ成形装置 - Google Patents

バルジ成形装置

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学 丸山
Izuru Hori
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Yuji Kanai
裕司 金井
Yoshihiro Kageyama
善浩 影山
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 複数の工程でバルジ成形するような際、流体
圧や型締め力等を低圧にしても成形出来るようにし、ま
た成形時間の短縮を図る。 【解決手段】 上型2と中型3と下型4を上下に積重ね
て、上型2と中型3の間に単純拡管成型用キャビティ6
が形成されるようにし、中型3と下型4の間に異形断面
成型用キャビティ7が形成されるようにする。そしてパ
イプ素管P0を単純拡管成型用キャビティ6にセットす
るとともに、中間パイプ製品P1を異形断面成型用キャ
ビティ7にセットし、それぞれのパイプ内に同時に流体
圧を加えて単純拡管成型用キャビティ6では大径の中間
パイプ製品P1を成形し、異形断面成型用キャビティ7
では最終パイプ製品P2を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金型で周囲を拘束
した金属中空部材の内部に圧力流体を導入して所望の形
状に成形するバルジ成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、金型の成形キャビティに金属中空
部材をセットした後、型締めし、中空部内に圧力流体を
導入することで、金属中空部材の断面形状を金型の成形
キャビティの形状に合わせて成形するようなバルジ成形
法が知られており、このようなバルジ成形技術として、
例えば高圧によって所定部位の径を膨出させて所望の形
状に成形する高圧法や、低圧によって周長がほぼ同一で
断面形状が異なる成形を主体とする低圧法等が一般的な
技術であるが、小径の丸パイプ管から、大径の角パイプ
管を成形するような技術として、例えば特開平11−3
33525号のような技術も知られている。この技術
は、第1工程で丸パイプ管の所定部位をバルジ成形法に
より拡径した後、第2工程でパイプ管の内部に圧力を加
えた状態で、プレス型により拡径した部分に外圧を加
え、断面形状を変化させるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の場合
は、小径の丸パイプ管から、大径の角パイプ管のような
小アール部を有する断面形状のパイプ管を成形する場
合、前記特開平11−333525号のように2工程で
成形しようとすると、それぞれの金型で別個に成形しな
ければならず、流体加圧機構や型締め機構もそれぞれ別
個に作製する必要があるため、設備費や生産費等が高騰
化するという問題がある。一方、1回の工程で、小径の
丸パイプ管から、大径の角パイプ管のような小アール部
を有する断面形状のパイプ管を成形しようとすると、高
圧の流体圧と強い力で型締め出来る金型が必要になると
ともに、成形時間も長くなるという問題がある。
【0004】そこで本発明は、例えば複数の工程でバル
ジ成形するような際、流体圧や型締め力等を低圧にして
も成形出来るようにし、また成形時間の短縮化を図るこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、金型の成形キャビティ内に金属中空部材をセ
ットして型締めし、中空部内に流体圧を加えて所望の形
状に成形するようにしたバルジ成形装置において、複数
の金型を上下方向に積み重ねて、型締めし合う金型の成
形キャビティが、上下方向に多段形成されるようにし
た。
【0006】このように成形キャビティが上下方向に多
段形成されるようにし、それぞれの成形キャビティに金
属中空部材をセットして成形すれば、設備構成が簡素化
される。また、小径の丸パイプ管から、大径で且つ小ア
ール部を有する断面形状のパイプ管を成形するような場
合、拡径のための工程と、小アール部を形成するための
工程に分けて行うようにし、これらの成形キャビティを
同一の金型の上下に設けて同時に成形するようにすれ
ば、1回の工程で直接成形することに較べて、中空部内
へ導入する流体圧や、金型の型締め力を低減させること
ができる。また、拡径のための成形キャビティと、小ア
ール部を形成するための成形キャビティを横に並べるよ
うにした単一の金型で成形することに較べても、型締め
力を減少させることが出来る。
【0007】すなわち、例えば拡径工程と、小アール部
形成工程に分けて成形することにより、中空部内に導入
する流体圧の低減化が図れるとともに、成形キャビティ
を上下方向に形成することにより、成形キャビティ内の
金属中空部材に内圧をかけた際に、上下の成形キャビテ
ィにかかる内圧同士が相殺され、型締め力の低減が図ら
れる。
【0008】また請求項2では、各段の金型の型締めタ
イミングを調整可能にした。
【0009】このように各段の金型の型締めタイミング
を調整可能にすれば、例えば型締め時に金属中空部材の
一部に金型が接触して、金属中空部材に型締め圧が外圧
として加わるような場合に、当該金型が金属中空部材に
接触すると同時に内圧をかけることが出来るようにな
り、外圧で形状が歪むような不具合を防止出来る。
【0010】また請求項3では、多段の成形キャビティ
を、いずれか一ヶ所が最終製品成型用であるようにし、
その他は中間製品成型用であるようにした。
【0011】このように、数回の中間成形工程を経て最
終製品を成形するような場合に本装置を適用すれば好適
である。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで図1は本発明に係る
バルジ成形装置の構成概要図、図2は軸押し部材の一例
を示す説明図、図3は型締め要領等を示す工程図、図4
は型締めタイミングと流体加圧タイミングの一例を示す
説明図で(a)は型締めタイミング、(b)は流体加圧
タイミング、図5は本装置で成形されるパイプ材の形態
の一例図、図6は型締め圧の差異を説明するための説明
図である。
【0013】本発明に係るバルジ成形装置は、例えば図
5(a)に示すような小径のパイプ素管P0から、図5
(c)に示すような大径で角型の最終パイプ製品P2
成形するような際、小径のパイプ素管P0を、図5
(b)に示すような大径の中間パイプ製品P1に拡管す
る工程と、大径の中間パイプ製品P1を角型の最終パイ
プ製品P2に成形する工程に分けて行い、これらの工程
を同時に行うことが出来るような装置1として構成さ
れ、図1に示すように、上型2と中型3と下型4の3つ
の金型を一体に備えている。
【0014】そして、上型2と中型3、及び中型3と下
型4は、それぞれガイド支柱5に沿って型締め、型開き
自在とされ、上型2と中型3の型合わせ面には、図3
(b)に示すような単純拡管成形用キャビティ6が形成
されるようになっており、中型3と下型4の型合わせ面
には、図3(c)に示すような異形断面成形用キャビテ
ィ7が形成されるようになっている。
【0015】また、上型2には、図1に示すような左右
一対の軸押しシリンダユニット8が設けられ、図2に示
すような軸押し部材9によって、パイプ素管P0の両端
部を軸押し出来るようにされている。すなわち、この軸
押しシリンダユニット8は、パイプ素管P0の径を拡大
する際、単に内圧を加えるだけでは肉厚の減少を伴うた
め、軸押しして肉厚減少率を軽減するためのものであ
る。これに対して異形断面成型用キャビティ7では、等
周長加工であり、断面形状だけが異なる加工であるた
め、実施例では軸押しシリンダユニットを配設せず、必
要に応じて両端開口部をシールする不図示のシール手段
を設け、このシール手段に流体圧導入部等を形成してい
る。
【0016】また、金型の近傍には、流体圧発生装置1
1が設けられ、加圧ホース12が各成形キャビティ6、
7内にセットされるパイプ素管P0、及び中間パイプ製
品P1の端部に直接的または間接的に接続可能となっ
て、パイプ内部に流体圧を加えることが出来るようにさ
れるとともに、流体圧は自由に調整出来るようにされて
いる。この際、単純拡管成型用キャビティ6にセットさ
れるパイプ素管P0に対しては、例えば図2に示すよう
な軸押し部材9を介して加圧ホース12が接続されるよ
うになっている。
【0017】また、以上のような金型は上下2段で型締
め、型開きが出来るようにされており、上段の単純拡管
成型用キャビティ6では、パイプ素管P0がセットされ
て型締めされた後、パイプ内への流体圧によって、中間
パイプ製品P1がバルジ成形されるようになり、下段の
異形断面成型用キャビティ7では、上段で成形された中
間パイプ製品P1がセットされて型締めされた後、パイ
プ内への流体圧によって、角型の最終パイプ製品P2
成形されるようになっているが、上下2段とも型締め速
度調整機構を有しており、これら型締め速度調整機構
は、各ガイド支柱5に組み込まれている。
【0018】以上のようなバルジ成形装置1における成
形方法等について図3及び図4に基づき説明する。尚、
図4(a)では、上型2と中型3の型間距離をXとし、
中型3と下型4の型間距離をYとしている。まず、図3
(a)に示すように、上段の単純拡管成型用キャビティ
6にパイプ素管P0をセットすると同時に、下段の異形
断面成型用キャビティ7に中間パイプ製品P1をセット
する。
【0019】次いで、図3(b)に示すように、上型2
と中型3を型締めした後、中型3と下型4を型締めする
途中で中型3が中間パイプ製品P1に当接した時点
(t1)から、図4(b)に示すように、流体圧発生装
置11による流体圧の導入が開始される。そして、中型
3と下型4が型締めを完了した時点(t2)で流体圧が
概ね正規の圧力に達するようにしている。
【0020】そして、図3(c)に示すように、流体圧
により各パイプP0、P1が各成形キャビティ6、7の内
面に押しつけられてバルジ成形が完了した時点(t3
で、中型3と下型4の型開きが開始され、その後、上型
2と中型3の型開きが開始される。このようにすること
で、上段側の単純拡管成型用キャビティ6にセットした
パイプ素管P0が、中間パイプ製品P1に成形され、下段
側の異形断面成型用キャビティ7にセットした中間パイ
プ製品P1が、角型の最終パイプ製品P2に成形される。
【0021】以上のような成形工程において、パイプ内
に流体圧を加える時期を、中型3が中間パイプ製品P1
に当接する時点(t1)としているのは、内圧をかけな
い状態で型締めすると、中間パイプ製品P1が潰れて綺
麗に成形出来ない可能性があり、またこの時点から上段
のパイプ素管P0と下段の中間パイプ製品P1に内圧をか
けることにより、上下段の成形キャビティ6、7から中
型3に伝達される内圧荷重が相殺され、型締め力を軽減
出来るからである。
【0022】ここで、金型を上下に積重ねている時の型
締め力について、図6に基づき説明する。まず、図6
(a)に示すように、ある条件下で、小径のパイプ素管
0を大径で且つ小アール部を有する角型の最終パイプ
製品P2に一回の工程でバルジ成形する際の流体圧が1
500kgf/cm2で、型締め力が296トンである
とする。
【0023】そして、図6(b)に示すように、2列並
列の金型で成形した場合、流体圧はそれぞれ600kg
f/cm2であるが、型締め力が238トンになる。と
ころが、図6(c)に示すように、上下に積重ねた場
合、流体圧はそれぞれ600kgf/cm2であり、型
締め力は119トンで済む。これは、上下の成形キャビ
ティで発生する内圧が相殺するからである。
【0024】従って、本発明のバルジ成形装置1は、1
回の工程で成形することに較べて流体圧を低減すること
が可能であるとともに、成形キャビティを横2列に並べ
ることに較べて型締め力の低減が可能である。
【0025】尚、本発明は以上のような実施形態に限定
されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載し
た事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を
奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば上下
に積重ねる成形キャビティは、3段以上でもよく、中間
製品と最終製品に限られるものではなく、また、成形す
るパイプ材の形状等も任意である。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明に係るバルジ成形装
置は、複数の金型を上下方向に積み重ねて、型締めし合
う金型の成形キャビティが、上下方向に多段形成される
ようにしたため、設備構成が簡素化されるとともに、例
えば大径への拡管と異形断面の成形を伴うような加工に
おいて、流体圧や型締め圧を低減させることが出来る。
また請求項2のように、各段の金型の型締めタイミング
を調整可能にすれば、例えば型締め時にパイプ材に型締
め圧が外圧として加わるような場合に、パイプ材が潰れ
る前に内圧をかけることが出来るようになり、綺麗に成
形出来る。そして請求項3のように、多段の成形キャビ
ティを、いずれか一ヶ所が最終製品成形用で、その他は
中間製品成形用であるようにすれば好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るバルジ成形装置の構成概要図
【図2】軸押し部材の一例を示す説明図
【図3】型締め要領等を示す工程図
【図4】型締めタイミングと流体加圧タイミングの一例
を示す説明図で(a)は型締めタイミング、(b)は流
体加圧タイミング
【図5】本装置で成形されるパイプ材の形態等の説明図
【図6】型締め圧の差異を説明するための説明図
【符号の説明】
1…バルジ成形装置、2…上型、3…中型、4…下型、
6…単純拡管成形用キャビティ、7…異形断面成形用キ
ャビティ、8…軸押しシリンダユニット、11…流体圧
発生装置、P0…パイプ素管、P1…中間パイプ製品、P
2…最終パイプ製品。
フロントページの続き (72)発明者 金井 裕司 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 影山 善浩 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 AA14

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型の成形キャビティ内に金属中空部材
    をセットして型締めし、中空部内に流体圧を加えて所望
    の形状に成形するようにしたバルジ成形装置であって、
    複数の金型を上下方向に積み重ねて、型締めし合う金型
    の成形キャビティが、上下方向に多段形成されるように
    したことを特徴とするバルジ成形装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の成形装置において、前
    記各段の金型の型締めタイミングは調整可能にされるこ
    とを特徴とするバルジ成形装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のバルジ成
    形装置において、前記多段の成形キャビティは、いずれ
    か一ヶ所が最終製品成形用であり、その他は中間製品成
    形用であることを特徴とするバルジ成形装置。
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