JP2006061944A - 液圧バルジ方法、液圧バルジ製品および液圧バルジ金型 - Google Patents

Abstract

【課題】形成されるフランジ幅を所定寸法で、ばらつきを少なく加工でき、さらに軸押しが可能であり、フランジ先端部に発生する割れを低減できる液圧バルジ方法を提供。
【解決手段】（１）プリフォームにおいて、金属管の長手方向に仕上げフランジ厚さより厚い粗フランジを形成し、次いで、液圧バルジにおいて、仕上げフランジを形成した後、または中間フランジおよび仕上げフランジを形成した後、液圧を増加せしめて前記閉断面製品を仕上げ加工することを特徴とする液圧バルジ方法である。（２）収容される前記金属管に形成されるフランジと対向する面が縦壁で構成され、少なくとも仕上げフランジ先端部が前記縦壁に当接されることを特徴とする液圧バルジ金型である。
【選択図】図１５

Description

本発明は、他の部品を結合させるフランンジを有する閉断面製品を製造する液圧バルジに関し、さらに詳しくは、形成されるフランジ幅が所望される寸法を満足し、かつばらつきが少なく、さらに液圧バルジの拡管率を大きくすることができるとともに、フランジ先端部の割れが少なく、優れた疲労強度が得られる液圧バルジ方法、およびその方法で製造された液圧バルジ製品、並びに液圧バルジ金型に関するものである。

近年において、金属管の液圧バルジはその優れた特長が評価され、自動車部品をはじめとし種々の加工分野で盛んに適用されている。通常、液圧バルジを用いて自動車部品などを製造する場合には、加工素材となる、ほぼ長手方向に均一な円断面を有するストレートな金属管（以下、単に「素管」という場合がある）に、曲げ加工や押し潰し加工など、いわゆるプリフォームを施した後、この金属管内部に導入した液体に圧力を付加し、閉断面からなる製品を仕上げ加工する工程が採用される。

この液圧バルジには、通常の成形法に比べ、種々の特長がある。例えば、（ａ）長手方向に断面形状の異なる複雑な形状品を製造できることから、従来では溶接で組み立てられていた部品を一体成形で加工でき、また（ｂ）製品の全体に亘って加工硬化が得られ易いので、軟質な金属素材を用いても高強度な製品を製造することができ、さらに（ｃ）スプリングバックが少なく製品の寸法精度がよく、形状凍結性が良好であり、手直しの工程が省略できるなどの特長が挙げられる。

図１は、従来から自動車部品などの一般的な加工法とした採用されている液圧バルジ方法を説明する図であり、（ａ）は金属管Ｐ１を上下の金型１、２内に収容した状態を示し、（ｂ）は金属管内部に液圧を付加し製品Ｐ４を得た状態を示している。

図１に示すように、液圧バルジ方法は、上下の液圧バルジ金型１、２内に収容された金属管Ｐ１の内部に注入孔３を通じて加工液を注入し、加工液の圧力（以下、「液圧」という）を増加せしめて、種々の断面形状を有する製品Ｐ４を製造する方法である。このとき、液圧バルジ方法では、シール工具を兼ねた軸押し工具４、５によって両管端から金属管Ｐ１の軸方向に押し込みを加えることもできる（以下、「軸押し」という）。

通常、このシール工具を兼ねた軸押し工具４、５は、図示しない油圧シリンダーに接続されており、液圧バルジ中における軸方向位置や軸押し力は制御されている。

上記の軸押しは、液圧バルジにおける金属管の膨出時のメタルフローを促進し、拡管限界を向上させる作用があるので、液圧バルジ方法において極めて重要な工程である。例えば、軸押しを加えることなく液圧バルジを行うと、金属素材の膨出に対応して板厚が著しく減少する場合があり、その場合には初期の加工段階から金属管の破断に至り、限られた拡管限界でしか加工ができず、複雑な断面形状を確保することができない。

ところで、この液圧バルジ方法によって仕上げ加工された製品（以下、「液圧バルジ製品」という）は、製品単体で使用される場合もあるが、他部品と結合されて使用される場合が多くある。この場合に、部品間の代表的な結合方法として、溶接接合やボルト締結がある。

図２は、金属板をプレス成形して製作したフランンジ付き部品の一例を示す斜視図であり、（ａ）は他部品８をスポット溶接９ｂで接合した例を示し、（ｂ）はボルト１０で締結した例を示している。

閉断面構造の部品をプレス成形により製作する場合に、プレス成形した２つの部材６ａ、６ｂをスポット溶接９ａにより組み合わせ、フランジ７同士を接合して２つの部材を固定することができる。このフランジ７を利用して、図２(ａ)に示すように他部品８とスポット溶接９ｂにより、また図２（ｂ）に示すようにボルト締結１０によって接合することができる。

しかしながら、通常、液圧バルジ製品はフランジ無しの閉断面構造であり、他の部品を接合する場合には、アーク溶接などの方法が採用されている。

図３は、液圧バルジ製品に他部品を結合した構成例を示す斜視図であり、（ａ）はアーク溶接１１で接合した例を示し、（ｂ）はボルト１０で締結した例を示している。すなわち、図３（ａ）に示すように、直接に他部品８を液圧バルジ製品Ｐ４に結合する場合には、他部品８と液圧バルジ製品Ｐ４とをアーク溶接１１で結合する必要があり、また、図３（ｂ）に示すように、ボルト１０で他部品８を締結する場合にも、まずブラケット１２を液圧バルジ製品Ｐ４にアーク溶接１１で接合する必要がある。しかし、アーク溶接は、スポット溶接に比べて生産性が低く、さらに溶接時の熱によって製品の寸法精度が悪化する問題がある。

このように、アーク溶接を用いて液圧バルジ製品にフランジを設ける場合に、溶接に多くの工数を要したり、寸法精度が確保できないことから、これらの問題を解消するため、液圧バルジ方法においても、液圧バルジ製品自体にフランジを設けることが試みられている。

例えば、特許文献１には、液圧成形（液圧バルジ）によって、フランジ付き管状部材を製造することが開示されている。しかし、特許文献１に開示されたフランジ付き管状部材は、液圧バルジによってフランジを加工するものではない。特許文献１に開示されたフランジ付き管状部材におけるフランジは、液圧バルジを行う前に既に設けられる構造になっている。

すなわち、特許文献１の段落［００２５］に記載されているように、特許文献１に開示された液圧バルジは、金属製の板材の中央部を丸めて円筒部をなすとともに両端部を重ねることによって、円筒部と当該円筒部から外側に延長する板材の重なり部とを有する管状材を、液圧バルジ用の素材とするものである。そのため、当該管状素材の板材の重なり部が、そのまま液圧バルジ製品のフランジとなるのである。

特許文献２には、その段落［００１２］に記載されているように、丸パイプ材の外面長手方向にフィンを押出し成形等により一体に成形しておき、これをバルジ型内に納めて液圧バルジすることにより、フランジ付きの構成部材（フランジ付き液圧バルジ製品）を製造することが開示されている。しかし、特許文献２に開示されたフランジ付き液圧バルジ製品におけるフランジも、特許文献１の場合と同様に、液圧バルジによって形成されたものではなく、実質的に液圧バルジを行う前に、押出し成形等によって形成されたフランジである。

特許文献３には、ハイドロフォーム部品（液圧バルジ製品）と他部品とを溶接によって結合する方法に関し、ハイドロフォーム部品における所定箇所の壁部を一部がつながった状態で打ち抜いて、外側へ折り曲げることによりフランジを形成することが開示されている。

また、特許文献３の段落［０００４］に、ハイドロフォーム（液圧バルジ）によって、ハイドロフォーム部品にフランジを形成する技術が既に存在することを開示している。すなわち、特許文献３の段落［０００４］には、ハイドロフォームによって、ハイドロフォーム部品の成形を行うと同時に、フランジの形成をも行う技術が開示されている。

しかし、本発明者らの検討によれば、特許文献３の段落［０００４］のように、ハイドロフォーム部品の成形とフランジの形成とを、ハイドロフォームのみによって、かつ同時に行ったのでは、フランジの寸法形状のバラツキが大きくなり、高精度の寸法形状のフランジが要求される場合には、適用するのが困難であることが判明した。

特許文献４には、金属素管を製品形状にバルジ加工しつつ、金属素管のフランジ成形予定部位を膨出させ、膨出後、膨出部分をポンチで押し潰してフランジを形成することが開示されている。

本発明者らの調査では、特許文献３の段落［０００４］に開示されたフランジ形成方法がハイドロフォーミング（液圧バルジ）のみを利用するのに対し、特許文献４に開示されたフランジ形成方法は液圧バルジとポンチによる押し潰しとを併用しているので、フランジの寸法形状の精度は向上した。

一般に、液圧バルジ成形では、加工時間が長く生産性が低いという問題がある。特許文献４に開示された方法では、フランジ成形の前に内圧を上昇させた後、フランジ成形部をポンチで押し潰し、さらに内圧を上昇させ、製品形状に仕上げ成形を行うものである。このため、通常の液圧バルジ成形に比べて、昇圧回数が多くポンチでの押し潰し成形が付加されるために、加工時間が長くなる。

そこで、生産性を改善するために、すなわち加工時間を短縮するために、フランジ成形前の圧力の絶対値を低下させたり、ポンチの降下タイミングを早めて、全体のサイクルタイムを短縮すると、フランジ成形部の膨出量のばらつきが大きくなり、結果として所望する寸法形状のフランジが得られない場合があることが分かった。

なお、特許文献４には、その段落［００１６］に液圧バルジ加工時にフランジを成形する方法であって、上型をさらに降下させた状態で材料が座屈または腰折れを起こした噛み出し部を利用する方法を開示している。

材料の噛み出し現象を利用する方法は、特許文献４に開示される前述の膨出部分をポンチで押し潰してフランジを形成する方法とは異なるものの、フランジ幅の制約、材料の強度や金型の摩擦によるフランジ幅のばらつき、さらにフランンジを設けることによる製品形状の制約等の問題を包含している（段落［００１８］〜［００２０］参照）。

特開２００２−２７３５２８号公報（特許請求の範囲、段落［００２５］） 特開平６−２２６３３９号公報（特許請求の範囲、段落［００１２］、［００１３］） 特開平１１−１７００６０号公報（特許請求の範囲、段落［０００４］） 特開２００１−２５９７５４号公報（特許請求の範囲、第６図）

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、他部品との締結に必要なフランジを有する液圧バルジ製品を製造する際に、形成されるフランジ幅が所望される寸法を満たし、かつばらつきが少なく、必要に応じて液圧バルジの拡管率を大きくすることができ、さらにフランジ先端部の割れを有効に防止することができる液圧バルジ方法、およびその方法で製造された液圧バルジ製品、並びに液圧バルジ金型を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記の課題を解決するため、種々の検討を重ねた結果、液圧バルジ方法でフランジを有する閉断面製品を製造する場合に、粗フランジをプリフォームされた金属管を用いて液圧バルジ金型内で仕上げフランジを成形することが有効であることに着目した。

具体的には、本発明者らは種々の検討を加え、液圧バルジの前段階となるプリフォームで粗フランジを形成し、その後の液圧バルジで仕上げフランジを形成するか、または中間フランジおよび仕上げフランジを形成するならば、所定幅のフランジをばらつきなく形成できることを見出した。

前述の通り、軸押しは液圧バルジ方法において極めて重要な工程であるが、フランジ部を押し潰して仕上げフランジを形成すると、軸押しが仕上げフランジに拘束され、その作用が発揮されない。ここで、仕上げフランジを形成する前に中間フランジを形成することとしたのは、液圧バルジの前段階のプリフォームで粗フランジ加工を行った後に、液圧バルジで中間フランジ、すなわち、粗フランジ厚さより薄いが仕上げフランジ厚さより厚いフランジを形成することによって、軸押しを有効に作用させ得ることを知見したことによる。

さらに、プリフォームで粗フランジを形成した後、液圧バルジで仕上げフランジを形成するか、または中間フランジおよび仕上げフランジを形成する場合に、プリフォームされた金属管が液圧バルジ金型内で移動しないようにすることにより、所定幅のフランジをばらつきなく、確実に形成できることを明らかにした。

例えば、液圧バルジにおいて、プリフォームされた金属管が金型内で移動しないようにするには、その前段階であるプリフォームにおいて、プリフォームされた金属管の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ幅になるように加工するのが有効である。

また、フランジ当接部の金型形状を変更することにより、噛み出しを抑制できるとともに、フランジ先端部の割れも防止できることを見出した。

本発明は、上記の検討結果に基づいて完成されたものであり、下記（１）〜（５）の液圧バルジ方法、（６）の液圧バルジ製品並びに（７）〜（９）の液圧バルジ金型を要旨としている。

（１）素材である金属管にプリフォームとそれに続く液圧バルジを行うことによって、本体部とその長手方向にフランジとを有する閉断面製品を製造する液圧バルジ方法であって、前記プリフォームにおいて、前記フランジの仕上げフランジ厚さより厚い粗フランジを形成し、前記液圧バルジにおいて、仕上げフランジを形成した後、前記閉断面製品の本体部を仕上げ加工することを特徴とする液圧バルジ方法である（以下、「第１のバルジ方法」という）。

（２）素材である金属管にプリフォームとそれに続く液圧バルジを行うことによって、本体部とその長手方向にフランジとを有する閉断面製品を製造する液圧バルジ方法であって、前記プリフォームにおいて、前記フランジの仕上げフランジ厚さより厚い粗フランジを形成し、前記液圧バルジにおいて、前記粗フランジ厚さより薄いが仕上げフランジ厚さより厚い中間フランジを形成し、当該金属管を長手方向に圧縮するための軸押しを行い、次いで、仕上げフランジを形成した後、前記閉断面製品の本体部を仕上げ加工することを特徴とする液圧バルジ方法である（以下、「第２のバルジ方法」という）。

（３）素材である金属管にプリフォームとそれに続く液圧バルジを行うことによって、本体部とその長手方向にフランジとを有する閉断面製品を製造する液圧バルジ方法であって、前記プリフォームにおいて、前記フランジの仕上げフランジ厚さより厚い粗フランジを形成し、前記液圧バルジにおいて、前記粗フランジ厚さより薄いが仕上げフランジ厚さより厚い中間フランジを形成し、当該金属管を長手方向に圧縮するための軸押しを行い、次いで、前記閉断面製品の本体部を仕上げ加工した後、仕上げフランジを形成することを特徴とする液圧バルジ方法である（以下、「第３のバルジ方法」という）。

（４）上記第１〜第３バルジ方法では、液圧バルジにおいて、プリフォームされた金属管が金型内で移動しないように、例えば、プリフォームされた金属管の加工幅が閉断面製品のフランジを有する仕上げ加工幅になるように加工するのが望ましい。

（５）上記（１）〜（３）に記載の液圧バルジ方法では、一つの金型を用いて前記プリフォームとそれに続く液圧バルジを行うのが望ましい。
（６）上記（１）〜（３）に記載の液圧バルジ方法によって製造される本体部とその長手方向にフランジとを備えた閉断面製品であって、当該フランジ先端部の半径（Ｒ）がフランジ厚さ（ｔ）の０．６倍以上であることを特徴とする液圧バルジ製品である。

（７）上記（１）〜（３）に記載の液圧バルジ方法に用いられる金型であって、粗フランジ、中間フランジまたは仕上げフランジが形成される際に、当該フランジと対向する位置に縦壁が設けられていることを特徴とする液圧バルジ金型である。この液圧バルジ金型を用いて、少なくとも仕上げフランジを形成する際に、フランジ先端部を前記縦壁に当接させるようにすれば、フランジ先端部の噛み出しを防止できるので望ましい。

（８）上記（１）〜（３）に記載の液圧バルジ方法に用いられる金型であって、プリフォームされた金属管の加工幅を挟んで対向する両側位置に縦壁が設けられていることを特徴とする液圧バルジ金型である。例えば、この液圧バルジ金型を用いて金属管をプリフォームする際に、前記金属管の加工幅の両端部を両側位置に設けられた縦壁に当接させるようにすれば、簡易にプリフォームされた金属管の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ加工幅になるように加工できる。

（９）上記（５）に記載の液圧バルジ方法に用いられる金型であって、前記粗フランジ、中間フランジまたは仕上げフランジを形成するために複動構造になっていることを特徴とする液圧バルジ金型である。この液圧バルジ金型に複動金型を用いることによって、粗フランジおよび仕上げフランジ、または粗フランジ、中間フランジおよび仕上げフランジを同じ液圧バルジ金型で形成することができる。

通常、液圧バルジは、上下型締め、低圧送水、高圧付与、軸押し、圧抜きおよび上下型開き（型上げ）の加工工程から構成されるが、本明細書の説明で「液圧バルジ」と規定する場合は、これらの工程を包含した成形加工を意味するものとする。さらに、「プリフォーム」は、液圧バルジの前段階となる予備加工を示す。

本発明の液圧バルジ方法によれば、プリフォームされた金属管を用いて本体部とその長手方向にフランジとを有する閉断面製品を製造するので、フランジ幅を所望される寸法で、かつばらつきを少なく加工できる。さらに、液圧バルジ中に中間フランジを形成するので、軸押しが可能になる。しかも、押し潰し加工されたフランジ先端部に発生する割れを低減できるので、製造された閉断面製品が優れた疲労強度を発揮することができる。

さらに、本発明の液圧バルジ金型を用いれば、フランジ先端部の噛み出しを防止できる。したがって、本発明の液圧バルジ製品は、他部品との結合用フランンジを具備する自動車部品等に最適であり、同用途の自動車部品等の加工用として広く適用することができる。

本発明の液圧バルジ方法は、液圧バルジの前段階となるプリフォームで、粗フランジを形成し、それに続く液圧バルジで仕上げフランジを形成し、または中間フランジおよび仕上げフランジを形成し、その後、フランンジを有する閉断面製品を仕上げ加工することを特徴としている。

図４は、本発明の液圧バルジ方法によって製造された液圧バルジ製品の断面構成例を示す図であり、（ａ）は片側のみにフランジを有する製品Ｐ４の断面構成を示し、（ｂ）は両側にフランジを有する製品Ｐ４の断面構成を示している。製品Ｐ４は、本体部と本体部の長手方向に形成されるフランジからなる。本体部は幅Ｗおよび高さＨで示される閉断面で構成され、フランジ７の形状は（仕上げ）フランジ幅ｆおよび（仕上げ）フランジ厚さｔで示される。さらに、製品Ｐ４の断面幅は、フランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆで示される。

以下、本発明の内容について、液圧バルジ方法、液圧バルジ金型および液圧バルジ製品に項目を分けて説明する。

１．液圧バルジ方法
１−１ 第１のバルジ方法について
第１のバルジ方法では、プリフォームにおいて、素管の長手方向に仕上げフランジ厚さｔより厚い粗フランジを形成し、次いで、液圧バルジにおいて、仕上げフランジを形成した後、前記閉断面製品の本体部を仕上げ加工する。

図５は、プリフォームで素管の片側に粗フランジを形成する方法を示す図であり、 （ａ）は素管Ｐ１をプリフォーム金型１ａ、２ａに収容した状態を示し、（ｂ）はプリフォーム管Ｐ２に粗フランジ７ｒが形成された状態を示している。

液圧バルジの前段階となるプリフォームでは、図５（ａ）に示すように、素管Ｐ１は、上プリフォーム金型１ａと下プリフォーム金型２ａの間に収容され、上下プリフォーム金型が閉じることによって、図５（ｂ）に示すように、製品の仕上げフランジが形成されるべき部位に粗フランジ７ｒが形成される。

図５（ｂ）に示すように、粗フランジの厚さｔｒは、製品に形成される仕上げフランジ厚さｔより厚くされており、粗フランジの長さｆｒは、製品に形成されるフランジ長さｆとほぼ同等の長さを確保するのが望ましい。粗フランジ７ｒが形成されたプリフォーム管Ｐ２は、液圧バルジに供給される。

図６は、第１のバルジ方法によりプリフォーム管を用いて液圧バルジ製品を加工する方法を説明する図であり、（ａ）はプリフォーム管Ｐ２が液圧バルジ金型１ｂ、２ｂに収容された状態を示し、（ｂ）は上下液圧バルジ金型が閉じた状態で仕上げフランジ７を形成した状態を示し、（ｃ）は液圧を増加せしめて液圧バルジ製品Ｐ４を仕上げ加工した状態を示している。

プリフォーム管Ｐ２が液圧バルジのため液圧バルジ金型１ｂ、２ｂに収容された後、図６（ｂ）に示すように、上下液圧バルジ金型１ｂ、２ｂを閉じる過程で仕上げフランジ７が形成されるが、液圧バルジの初期段階であるため、プリフォーム管Ｐ２の内部に加工液の注入がなされていないか、なされていても加工液の圧力が低い状態である。

その後に、図６（ｃ）に示すようにプリフォーム管Ｐ２の内部の液圧を増加せしめて、フランジ７を有する液圧バルジ製品Ｐ４を仕上げ加工する。形成されるフランジ７の形状は、結合する他部品の形状に合わせて設計される。

繰り返しになるが、図６から分かるように、プリフォーム管Ｐ２には粗フランジ長さ７ｒが十分確保されているので、最終的なフランジ幅ｆが容易に得られる。すなわち、図６（ａ）に示すように、プリフォーム管Ｐ２の粗フランジ長さ７ｒが十分確保されていれば、図６（ｂ）に示す上下液圧バルジ金型を閉じる過程で、フランジ先端部が下液圧バルジ金型２ｂの縦壁に当接した状態で、フランジの押し潰し加工が行われるため、確実にフランジ幅ｆを確保することができる。

図７は、液圧バルジにおける液圧バルジ金型内でプリフォーム管のフランジ形成部との反対側に隙間が生じている状態を示す図である。図７に示すように、隙間Ｌが生じている状態でプリフォーム管Ｐ２に仕上げフランジ、または中間フランジを形成しようとすると、金型下降時にプリフォーム管Ｐ２がフランジ形成部と逆向きに移動し、フランジの押し潰し長さが不安定になる場合がある。このような不安定な加工が行われる場合には、フランジ幅ｆにばらつきが生じるおそれがある。

このため、プリフォームで粗フランジを形成した後、液圧バルジで仕上げフランジを形成するか、または中間フランジおよび仕上げフランジを形成する場合に、プリフォーム管Ｐ２が上下液圧バルジ金型１ｂ、２ｂ内で移動じないようにするのが望ましい。

プリフォーム管Ｐ２が液圧バルジ金型内で移動しないようにするには、種々の手段を採用することができるが、例えば、その前段階であるプリフォームにおいて、プリフォーム管Ｐ２の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆになるように加工するのが有効である。

図８は、プリフォームにおいてプリフォーム管の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆになるように加工する方法を説明する図であり、（ａ）は素管Ｐ１をプリフォーム金型１ａ、２ａに収容した状態を示し、（ｂ）はプリフォーム管Ｐ２の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆになるように加工された状態を示している。

図８（ｂ）に示すように、プリフォームにおいて、プリフォーム管Ｐ２に粗フランジ７ｒを加工するとともに、その加工幅をフランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆに相当した長さにする。粗フランジ７ｒが形成され、その加工幅も確保されたプリフォーム管Ｐ２は、液圧バルジに供給される。

図９は、加工幅が確保されたプリフォーム管を用いて液圧バルジ製品を加工する方法を説明する図であり、（ａ）はプリフォーム管Ｐ２が液圧バルジ金型１ｂ、２ｂに収容された状態を示し、（ｂ）は上下液圧バルジ金型が閉じた状態で仕上げフランジ７を形成した状態を示し、（ｃ）は液圧を増加せしめて液圧バルジ製品Ｐ４を仕上げ加工した状態を示している。

図９（ａ）〜（ｂ）に示すように、プリフォーム管Ｐ２の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆになるように加工されていれば、仕上げフランジ７が形成される上下液圧バルジ金型１ｂ、２ｂを閉じる過程で、プリフォーム管Ｐ２が液圧バルジ金型１ｂ、２ｂ内で移動することなく安定して保持されるため、確実にフランジ幅ｆを確保することができる。

本発明において、プリフォーム管Ｐ２の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆになるように加工する場合に、液圧バルジ金型１ｂ、２ｂへの投入性を考慮して、その加工幅は製品仕上げ幅ＳＷｆを超えることができない。したがって、プリフォーム管Ｐ２の加工幅が製品仕上げ幅ＳＷｆと同等、または若干小さくなるように加工する必要がある。

プリフォーム管Ｐ２が液圧バルジ金型内で移動しないようにするには、他にも、図１０に示すように、液圧バルジ下金型２ｂにビード部２ｃを設けておき、これに沿うようにプリフォーム管Ｐ２の該当部位に凹部を設けるようにしてもよい。さらに、図１１に示すように、液圧バルジ下金型に溝部を設けておき、これに沿うようにプリフォーム管Ｐ２の該当部位に凸部を設けるようにしてもよい。

（液圧バルジ金型に複動金型を用いる場合）
液圧バルジ金型に複動金型を用いることによって、粗フランジおよび仕上げフランジ、または粗フランジ、中間フランジおよび仕上げフランジを同じ液圧バルジ金型で形成することも可能になる。

図１２は、複動金型を用いた液圧バルジ金型で粗フランジおよび仕上げフランジを形成する方法を説明する図であり、（ａ）は素管Ｐ１を液圧バルジ金型１、２に収容した状態を示し、（ｂ）は粗フランジ７ｒを形成した状態を示し、（ｃ）は複動金型（ポンチ）１ｃを作動させ仕上げフランジ７を形成した状態を示し、（ｄ）は液圧を増加せしめて液圧バルジ製品Ｐ４を加工した状態を示している。

図１２に示す液圧バルジ金型１、２では、上金型１内に複動金型１ｃとしてポンチを設けることによって、粗フランジ７ｒおよび仕上げフランジ７を同じ液圧バルジ金型１、２で形成できるようになる。具体的には、上金型１、１ｃを上昇させて下金型２の孔型に素管Ｐ１を収容し、図１２（ｂ）に示すように、上金型１、１ｃを下降させて粗フランジ７ｒを形成する。

その後、図１２（ｃ）に示すように、上金型１内のポンチ１ｃを下降させ、仕上げフランジ７を形成する。さらに、図１２（ｄ）に示すように、フランジ７部をポンチ１ｃで押さえ付けた状態で液圧を増加せしめ、液圧バルジ製品Ｐ４を仕上げ加工する。

１−２ 第２、第３のバルジ方法について
以下では、理解を容易にするため、はじめに第３のバルジ方法の内容を説明し、次に、第２のバルジ方法の内容を説明する。まず、第３のバルジ方法では、プリフォームにおいて、素管の長手方向に仕上げフランジ厚さｔより厚い粗フランジを形成し、次いで、液圧バルジにおいて、前記粗フランジ厚さｔｒより薄いが仕上げフランジ厚さｔより厚い中間フランジを形成し、液圧を増加せしめつつ、素管の全体を長手方向に圧縮するための軸押しを行い、次いで、前記閉断面製品の本体部を仕上げ加工した後、仕上げフランジを形成する。

後述する図１３に示すように、第３のバルジ方法では、液圧バルジで中間フランジを形成するまでは上下一対の液圧バルジ金型で加工できるが、その後、液圧を増加せしめるとともに軸押し加工を行って仕上げフランジを形成するには、ポンチを設けた複動金型を用いるのが望ましい。なお、仕上げフランジの形成を別のプレス機などを用いて加工することも可能である。

一方、第２のバルジ方法では、仕上げフランジを形成した後、液圧バルジ製品の本体部を仕上げ加工する。第２、第３のバルジ方法においても、液圧バルジの前段階として、前記図５に示すプリフォーム工程が採用される。このため、プリフォームでフランジが成形される部位に粗フランジが形成されたプリフォーム管が、同様に、液圧バルジに供給される。

図１３は、第３のバルジ方法によりプリフォーム管を用いて液圧バルジ製品を加工する方法を説明する図であり、（ａ）はプリフォーム管Ｐ２が液圧バルジ金型１ｂ、２ｂに収容された状態を示し、（ｂ）は上下液圧バルジ金型が閉じた状態で中間フランジ７ｍを形成した状態を示し、（ｃ）は液圧を増加せしめるとともに軸押し加工を行い中間製品Ｐ３を加工した状態を示し、（ｄ）はさらに液圧を増加せしめて液圧バルジ製品の本体部を仕上げ加工した状態を示し、（ｅ）はポンチ１ｃを下降させ仕上げフランジ７を加工した状態を示している。

プリフォーム管Ｐ２が液圧バルジ金型１ｂ、２ｂに収容された後、図１３（ｂ）に示すように、液圧バルジの初期段階の上下液圧バルジ金型を閉じる過程で、フランジ部を密着させることなく、粗フランジ厚さｔｒより薄いが仕上げフランジ厚さｔより厚い中間フランジ７ｍを形成する。このとき、プリフォーム管Ｐ２の内部は加工液の注入がないかまたは液圧が低い状態である。

その後に、図１３（ｃ）〜（ｄ）に示すように、液圧を増加せしめて軸押しを行う。この段階では、フランジ部が上下液圧バルジ金型によって拘束されることなく、軸押しが可能である。したがって、拡管による肉厚減少も軸押しによって抑制可能である。つまり、中間製品Ｐ３では拡管率の制約が緩和され、比較的複雑な形状の部品であっても加工が可能になる。

上記の図１３（ａ）〜（ｄ）で中間フランジ７ｍを形成した中間製品Ｐ３を加工するまでは、上下一対の液圧バルジ金型で加工できるが、図１３（ｅ）に示すように、中間フランジ７ｍを押し潰して仕上げフランジ７を加工するには、液圧バルジ金型としてポンチ等が作動可能に設置される複動金型１ｃを用いることが望ましい。なお、図１３（ｅ）に示す加工は、別のプレス機などを用いて加工することができるが、後述の図２２（ｂ）に示すような部分的なフランジを有する製品を加工する場合は、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す上下一対の液圧バルジ金型の加工で十分である。

図１４は、第２のバルジ方法によりプリフォーム管を用いて液圧バルジ製品を加工する方法を説明する図であり、（ａ）はプリフォーム管Ｐ２が液圧バルジ金型１ｂ、２ｂに収容された状態を示し、（ｂ）は上下液圧バルジ金型が閉じた状態で中間フランジ７ｍを形成した状態を示し、（ｃ）は液圧を増加せしめるとともに軸押し加工を行い中間製品Ｐ３を加工した状態を示し、（ｄ）はポンチ１ｃを下降させ中間製品の仕上げフランジ７を加工した状態を示し、（ｅ）はポンチ１ｃを下降させたままで液圧を保持しつつまたは液圧を増加させ液圧バルジ製品Ｐ４の本体部を仕上げ加工した状態を示している。

第２のバルジ方法は、液圧バルジ金型１ｂ、２ｂとして、ポンチ等を設けた複動金型１ｃを用いることが望ましい。この複動金型を用いることによって、図１４（ａ）〜（ｅ）に示す液圧バルジを、材料取り出さずに一連の動作として同一の製造ラインで行うことが可能になる。

図１４（ｄ）に示すように、ポンチ１ｃを下降させ、フランジ部を押し潰して仕上げフランジ７を形成する際、液圧を減少させてもよいし、上昇させてもよい。いずれの場合にも、図１４（ｅ）に示す液圧バルジ製品Ｐ４を仕上げ加工する段階では、液圧を所定圧力に増加せしめることが必要になる。

（液圧バルジ金型に複動金型を用いる場合）
第２、第３のバルジ方法は、プリフォーム管を形成した後液圧バルジを行うために、プリフォーム金型と液圧バルジ金型とを用いることになる。しかし、液圧バルジ金型に複動金型を用いることによって、粗フランジ、中間フランジおよび仕上げフランジを同じ液圧バルジ金型で形成することができる。次に、第２のバルジ方法への複動金型の適用例を説明する。

図１５は、第２のバルジ方法により複動金型を用いた液圧バルジ金型で粗フランジ、中間フランジおよび仕上げフランジを形成する方法を示す図であり、（ａ）は素管Ｐ１を液圧バルジ金型１、２に収容した状態を示し、（ｂ）は粗フランジ７ｒを形成した状態を示し、（ｃ）は複動金型（ポンチ）１ｃを作動させ中間フランジ７ｍを形成した状態を示し、（ｄ）は液圧を増加せしめて中間製品Ｐ３を加工した状態を示し、（ｅ）はパンチ１ｃを下降させ仕上げフランジ７を加工した状態を示し、（ｆ）は液圧を付加せしめて液圧バルジ製品Ｐ４を仕上げ加工した状態を示している。

図１５に示す液圧バルジ金型１、２では、上金型内に複動金型１ｃとしてポンチを設けることによって、粗フランジ７ｒ、中間フランジ７ｍおよび仕上げフランジ７を同じ液圧バルジ金型で形成することができる。図１５（ａ）〜（ｅ）の各段階での動作は、前述の通りである。

第３のバルジ方法への複動金型の適用についても、前記の第２のバルジ方法への適用例と同様に設計することができる。

２．液圧バルジ金型
本発明の液圧バルジ金型は、プリフォームされた金属管からフランジを有する閉断面製品を製造する液圧バルジに用いられる金型であり、プリフォーム金型および液圧バルジ金型を包含するものである。具体的な構成としては、収容される素管に形成されるフランジと対向する面が縦壁で構成されており、少なくとも仕上げフランジを形成する際に、その仕上げフランジ先端部が前記縦壁に当接されることを特徴としている。

図１６、図１７は、両側にフランジを有する液圧バルジ製品を加工する場合に用いられる、本発明の液圧バルジ金型の構成を説明する図である。

図１６は、プリフォーム金型として用いた場合の構成を説明する図であり、（ａ）は素管Ｐ１が上下プリフォーム金型１ａ、２ａの間に収容された状態を示し、（ｂ）は粗フランジ７ｒが形成された状態を示している。本発明のプリフォーム金型１ａ、２ａによって、素管Ｐ１は粗フランジ７ｒが形成されプリフォーム管Ｐ２となり、液圧バルジに供給される。

図１７は、液圧バルジ金型として用いた場合の構成を説明する図であり、（ａ）はプリフォーム管Ｐ２を液圧バルジ金型１ｂ、２ｂに収容した状態を示し、（ｂ）は仕上げフランジ７を形成した状態を示し、（ｃ）は液圧を増加せしめて液圧バルジ製品Ｐ４を仕上げ加工した状態を示している。

本発明で規定する「縦壁」とは、フランジの形成時にフランジ先端部が金型から噛み出すのを阻止するために設けるものであり、前記図１６に示すプリフォーム金型２ａにおいてＶｐで示す部位に相当し、また図１７に示す液圧バルジ金型２ｂにおいてＶｂで示す部位に相当する。

これらの縦壁Ｖｐ、Ｖｂは、素管に形成されるフランジと対向する面に設けられる。したがって、図１６、図１７に示すように、両側にフランジを有する製品を加工する場合には両面に設けられる。縦壁Ｖｐ、Ｖｂの高さはフランジ先端部が噛み出すのを防止できる高さであればよいが、その効果を充分に発揮するため、製品の本体高さＨと同等、またはそれ以上に確保するのが望ましい。

図１８は、縦壁を構成しない液圧バルジ金型を使用した場合に発生する噛み出し状況を説明する図であり、（ａ）はプリフォーム管Ｐ２を液圧バルジ金型１ｂ、２ｂに収容した状態を示し、（ｂ）はフランジ先端部に噛み出し部１４が発生した状態を示している。

プリフォーム工程で粗フランジ７ｒを形成したプリフォーム管Ｐ２を液圧バルジ金型１ｂ、２ｂに収容して、上下金型を閉じた場合に、フランジと対向する面に縦壁を構成していないため、フランジ先端部に噛み出し部１４を発生する。液圧バルジ中に噛み出し部１４が発生すると、製品不良の原因となるばかりではなく、金型自体を破損させるおそれがある。

これに対し、前記図１７に示すように、液圧バルジ金型２ｂにおいて縦壁Ｖｂを構成することによって、フランジ先端部を縦壁Ｖｂに当接させ、噛み出しを確実に防ぐことができる。しかも、フランジ先端部を縦壁Ｖｂに当接させることによって、フランジ長さも調整することができる。

上述の通り、フランジ先端部を当接せしめる縦壁は、フランジ長さを規制し、噛み出しを防止できることから、仕上げフランジを形成する際に最も有効であるが、粗フランジ、または中間フランジを形成する際に縦壁に当接させることも有効である。

さらに、本発明の液圧バルジ金型は、プリフォーム管の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆになるように加工する場合に、プリフォーム管の加工幅を挟んで対向する両側位置に「縦壁」を設けることができる。例えば、この液圧バルジ金型を用いてプリフォーム管を加工する際に、このプリフォーム管の加工幅の両端部を両側位置に設けられた縦壁に当接させるようにすれば、簡易にプリフォーム管の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ幅になるように加工できる。

３．液圧バルジ製品
本発明の液圧バルジ製品は、望ましくはフランジ先端部の半径（Ｒ）をフランジ厚さ（ｔ）の０．６倍以上にすることを特徴としている。フランジ先端部の半径（Ｒ）を規定することにより、先端部の割れを低減するとともに、応力集中を緩和して疲労強度を向上させることができる。

通常、液圧バルジによるフランジの形成部位では、金属素材の１８０°曲げに加えて、液圧が付加されることから周方向応力が付与されるが、このようなフランジ加工は、内圧を付与しない密着曲げ加工よりも、加工条件が過酷であり、割れ発生の頻度が高くなる。

本発明の液圧バルジ製品では、さらにフランジ先端部の形状を改善することによって、割れを防止するとともに、疲労強度の向上を図ることとした。

図１９、図２０は、本発明の液圧バルジ製品におけるフランジ先端部の形状例を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）はフランジ７の先端部の形状と上下液圧バルジ金型１、２の断面形状との関係を示している。図１９、図２０に示すように、フランジ７の先端部の半径（Ｒ）を調整することにより割れを防止することができる。

図２１は、フランジ先端部の形状｛フランジ先端部の半径（Ｒ）／フランジ厚さ（ｔ）｝がフランジ先端部の割れ発生に及ぼす影響を示す図である。供試素管として外径５４ｍｍ、肉厚２．０ｍｍの鋼管を用い、材質はＡ材、Ｂ材、Ｃ材およびＤ材の４種とし、それぞれのＪＩＳ１２Ｂ号弧状引張試験の結果を表１に示す。

表１に示す供試素管を用い、本体幅Ｗが３５ｍｍ、本体高さが２６ｍｍ、フランジ幅ｆが３４ｍｍからなる片側フランジを有する液圧バルジ製品を液圧バルジする際に、フランジ先端部の半径（Ｒ）を種々変化させて、成形条件毎に１００〜２００個の試験を行い、フランジ先端部の割れ（微小クラック）発生率を調査した。なお、液圧バルジでの最高圧力は１７０ＭＰａとした。

図２１に示す結果から明らかなように、材質によって割れ発生率に差が見られるが、フランジ先端部の半径（Ｒ）をフランジ厚さ（ｔ）の０．６倍以上にすることによって割れ（微小クラック）発生を大幅に低減できる。

一般に、自動車部品をはじめとした工業製品には疲労強度が求められる場合が多い。したがって、フランジを有する液圧バルジ製品においても、フランジ先端部の半径（Ｒ）を大きくするほど応力集中が緩和され、製品の疲労強度が向上する。このため、フランジ先端部の形状改善は、自動車部品に使用される液圧バルジ製品として、工業的に有用な改善となる。

図２２は、本発明の液圧バルジ製品に形成されたフランジ形状を示す斜視図であり、（ａ）はフランジ７での密着押し潰し加工が直線状に施された状態を示し、（ｂ）はフランジ７での密着押し潰し加工がスポット状に施された状態を示している。密着押し潰し部は斜線部で示されるが、いずれもフランジ先端のＲが設けられており、フランジ厚さｔの０．６倍以上の外周曲げ半径が確保されていることを示している。

以下に、本発明の液圧バルジ方法および液圧バルジ製品による効果を、具体的な実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
前記図４（ａ）に示す、片側フランジを有する液圧バルジ製品であり、本体幅Ｗが３５ｍｍ、本体高さＨが２６ｍｍ、フランジ幅ｆが３４ｍｍからなる製品を液圧バルジで製造した。

素管としては、外径５４ｍｍ、肉厚２．０ｍｍの構造用鋼管ＳＴＫＭ−１１Ａ（ＪＩＳ１２Ｂ号弧状引張り試験での引張り強さ：３８０ＭＰａ、伸び３４％）を用いた。フランジ先端まで押し潰し、フランジ先端部のＲは３ｍｍ（フランジ厚さｔの０．７５倍）とした。

比較例１として、プリフォームを行うことなく、図６に示す液圧バルジ金型に素管を収容した後、上下液圧バルジ金型を閉じる過程で仕上げフランジを形成し、フランジ先端まで押し潰し加工した。その後、液圧を１７０ＭＰａまで増加せしめて液圧バルジ製品を製造した。

発明例１として、前記図５に示すプリフォームで粗フランジ加工を実施した。次に、得られたプリフォーム品を前記図６に示す液圧バルジ金型に収容し、上下金型を閉じる過程で仕上げフランジを形成し、フランジ先端まで押し潰し加工をした。その後、液圧を１７０ＭＰａまで増加せしめて液圧バルジ製品を製造した。

発明例２として、前記図１２に示すポンチを設けた複動金型を用いて、同じ液圧バルジ金型内で粗フランジ加工を形成し、ポンチを作動させて仕上げフランジを形成し、フランジ先端まで押し潰し加工をした。その後、液圧を１７０ＭＰａまで増加せしめて液圧バルジ製品を製造した。

発明例３として、前記図８に示すプリフォームで粗フランジ加工を実施した。次に、得られたプリフォーム品を前記図９に示す液圧バルジ金型に収容し、上下金型を閉じる過程で仕上げフランジを形成し、フランジ先端まで押し潰し加工をした。その後、液圧を１７０ＭＰａまで増加せしめて液圧バルジ製品を製造した。

なお、発明例１〜３では、いずれのプリフォームにおいても、フランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆを確保した。

いずれの場合も約２０００個の製品を製造した結果、比較例１、発明例１、２、３ともフランジ先端部に割れは発生しなかった。

しかし、比較例１ではフランジ幅ｆが所定の３４ｍｍまで到達しない製品が多く、製品のフランジ幅ｆの平均値は３２ｍｍであり、フランジ幅が３３ｍｍ以下であった１５２３個の製品は不合格とした。これに対し、発明例１、２、３では全数フランジ幅ｆが３４ｍｍの目標を満足し、全て合格とした。

（実施例２）
前記図４（ａ）に示す、片側フランジを有する液圧バルジ製品であり、本体幅Ｗが３８ｍｍ、本体高さＨが２９ｍｍ、フランジ幅ｆが３４ｍｍからなる製品を液圧バルジで製造した。前記（実施例１）とは本体寸法ＷおよびＨの寸法が相違し、（実施例１）と比較して、フランジ幅ｆは同一であるが本体寸法ＷおよびＨが大きくなっている。この場合には、液圧バルジにおいて軸押しが重要な加工となる。

素管としては、外径５４ｍｍ、肉厚２．０ｍｍの構造用鋼管ＳＴＫＭ−１１Ａ（ＪＩＳ１２Ｂ号弧状引張り試験での引張り強さ：３８０ＭＰａ、伸び３４％）を用いた。フランジ先端まで押し潰し、フランジ先端部のＲは３ｍｍ（フランジ厚さｔの０．７５倍）とした。

比較例２として、プリフォームを行うことなく、図６に示す液圧バルジ金型に素管を収容した後、上下金型を閉じる過程で仕上げフランジを形成し、フランジ先端まで押し潰し加工をした。その後、液圧を１７０ＭＰａまで増加せしめて液圧バルジ製品を製造した。

発明例４として、前記図５に示すプリフォームで粗フランジ加工を実施した。次に、得られたプリフォーム品を前記図１４に示す液圧バルジ金型に収容し、上下金型を閉じる過程で中間フランジをフランジ厚み６ｍｍで形成した。ここでは、前記図１４に示す液圧バルジ金型として、フランジ部の押し潰しのために作動可能なポンチを有する複動金型を用いた。次に、液圧を１００〜１７０ＭＰａまで調整するとともに軸押し加工を行い、その後、液圧を保持したままポンチを移動させフランジ先端まで押し潰し仕上げフランジを形成し、さらに液圧１７０ＭＰａまで増加せしめて液圧バルジ製品を製造した。

発明例５として、前記図５に示すプリフォームで粗フランジ加工を実施した。次に、得られたプリフォーム品を前記図１４に示す液圧バルジ金型に収容し、上下金型を閉じる過程で中間フランジをフランジ厚み６ｍｍで形成した。次に、液圧を１００〜１７０ＭＰａまで調整するとともに軸押し加工を行い、その後、液圧を一時減少しポンチを移動させフランジ先端まで押し潰し仕上げフランジを形成し、さらに液圧１７０ＭＰａまで増加せしめて液圧バルジ製品を製造した。

発明例６として、前記図５に示すプリフォームで粗フランジ加工を実施した。次に、得られたプリフォーム品を前記図１３に示す液圧バルジ金型に収容し、上下金型を閉じる過程で中間フランジをフランジ厚み６ｍｍで形成した。次に、液圧を１００〜１７０ＭＰａまで調整するとともに軸押し加工を行った。その後、前記図１３（ｄ）に示す中間製品を取り出して、別の製造ラインでフランジ先端まで押し潰し仕上げフランジを形成し、液圧バルジ製品を製造した。

いずれの場合も約２０００個の製品を製造した結果、比較例２、発明例４〜６ともフランジ先端部に割れは発生しなかった。

しかし、比較例２ではフランジ幅ｆが所定の３４ｍｍまで到達しない製品が多く、製品のフランジ幅ｆの平均値は３２ｍｍであり、フランジ幅が３３ｍｍ以下であった１７５０個の製品は不合格とした。これに対し、発明例４〜６では全数フランジ幅ｆが３４ｍｍの目標を満足し、全て合格とした。

さらに、発明例４、５は、製品の寸法精度が良好であり、目標値に対して全数±０．０５ｍｍ以内であった。発明例６は、目標値に対して全数±０．１ｍｍ以内であり、やや発明例４、５に劣る寸法精度であったが、要求される精度を満足するものであるから全て合格とした。

（実施例３）
前記図４（ａ）に示す、片側フランジを有する液圧バルジ製品であって、本体幅Ｗが３５ｍｍ、本体高さＨが２６ｍｍ、フランジ幅ｆが３４ｍｍ〜３７ｍｍからなる製品を液圧バルジで製造した。そして、フランジの押し潰し加工の形態は前記図２２（ａ）に示すものとした。

素管としては、外径５４ｍｍ、肉厚１．８ｍｍの構造用鋼管ＳＴＫＭ−２０Ａ（ＪＩＳ１２Ｂ号弧状引張り試験での引張り強さ：５９０ＭＰａ、伸び２３％）を用いた。

液圧バルジ製品の製造に際し、図５に示すプリフォームで粗フランジ加工を実施し、得られたプリフォーム品を図６に示す液圧バルジ金型に収容し、上下金型を閉じる過程で仕上げフランジを形成し、その後、液圧を増加せしめて液圧バルジ製品を製造した。このとき、フランジ先端のＲ形状と液圧を変化させた。

発明例７では、液圧バルジの液圧を１７０ＭＰａとし、金型のフランジ幅は３７ｍｍで、フランジは先端まで押し潰し、先端部のＲは１．８ｍｍ（フランジ厚さｔの０．５倍）とした。

発明例８では、液圧バルジの液圧を２００ＭＰａとし、金型のフランジ幅は３７ｍｍで、フランジは先端まで押し潰し、先端部のＲは１．８ｍｍ（フランジ厚さｔの０．５倍）とした。

発明例９では、液圧バルジの液圧を１７０ＭＰａとし、金型のフランジ幅は３５ｍｍで、フランジは先端まで押し潰し、先端部のＲは１．８ｍｍ（フランジ厚さｔの０．５倍）とした。

発明例１０では、液圧バルジの液圧を１７０ＭＰａとし、金型のフランジ幅は３５ｍｍで、フランジは先端まで押し潰し、先端部のＲは２．７ｍｍ（フランジ厚さｔの０．７５倍）とした。

いずれの場合にも約２０００個の製品を製造した。発明例７では、８２％（１６４０個）の製品にフランジ先端の割れが発生した。同様に、発明例８では、９３％（１８６５個）の成形品にフランジ先端の割れが発生した。発明例７、８の加工過程を観察すると、液圧バルジで液圧を付与する段階で、密着曲げ加工部が金型の縦壁に接触していなかった。

発明例９では、１．８％の製品にフランジ先端の割れが発生した。成形過程を観察すると、液圧バルジで液圧を付与する段階で、密着曲げ加工部が金型の縦壁に接触していた。また、発明例１０では、全数の製品にフランジ先端の割れは発生しなかった。

（実施例４）
前記図４（ｂ）に示す、両フランジを有する液圧バルジ製品であり、本体幅Ｗが６７ｍｍ、本体高さＨが３３ｍｍ、フランジ幅ｆが１５ｍｍからなる製品を液圧バルジで製造した。そして、フランジの押し潰し加工の形態は、発明例１１を除き、前記図２２（ｂ）に示す直径約８ｍｍのものとした。得られた製品の疲労試験を行い、それぞれの疲労強度を評価した。

具体的には、フランジ先端が開く方向の引張力が作用するように荷重を負荷し、最大荷重Ｐｍａｘと最小荷重Ｐｍｉｎの比を０．０５となるようにした。最大荷重Ｐｍａｘのレベルを変化させ片振りの荷重を繰り返し負荷し、寿命が１０^７回になるときの荷重を疲労強度とした。

素管としては、外径８９．１ｍｍ、肉厚２．０ｍｍの構造用鋼管ＳＴＫＭ−１１Ａ（ＪＩＳ１２Ｂ号弧状引張り試験での引張り強さ３８０ＭＰａ、伸び３４％）を用いた。

液圧バルジ製品の製造に際し、前記図１６に示すプリフォームで粗フランジ加工を実施し、得られたプリフォーム品を図１７に示す液圧バルジ金型に収容し、上下金型を閉じる過程で仕上げフランジを形成し、その後、液圧を１７０ＭＰａまで増加せしめて液圧バルジ製品を製造した。

発明例１１では、フランジ先端部のＲは２ｍｍ（フランジ厚さｔの０．５倍）とした。また、発明例１２は、フランジ先端部のＲは３ｍｍ（フランジ厚さｔの０．７５倍）とし、直径約８ｍｍの部分を押し潰した。さらに、発明例１３は、フランジ先端部のＲは７ｍｍ（フランジ厚さｔの１．０倍）とし、直径約８ｍｍの部分を押し潰した。

発明例１１〜１３では、いずれも先端部に割れは発生しなかった。疲労強度は、発明例１１は発明例１０の約１．２倍となり、発明例１２は発明例１０の約１．３倍となった。

本発明の液圧バルジ方法および液圧バルジ金型によれば、プリフォームされた金属管を用いて本体部とその長手方向にフランジとを有する閉断面製品を製造するので、フランジ幅を所望される寸法で、かつばらつきを少なく加工でき、さらに、液圧バルジ中に中間フランジを形成するので軸押しが可能になるとともに、密着状態に押し潰し加工されたフランジ先端部に発生する割れを低減でき、優れた疲労強度を発揮することができる。

したがって、本発明によって製造された液圧バルジ製品は、他の部品を結合させるフランンジを有する自動車部品等に最適である。

従来から自動車部品などの一般的な加工法とした採用されている液圧バルジ方法を説明する図である。 自動車部品用として金属板をプレス成形して製作したフランンジ付き部品の一例を示す斜視図である。 自動車部品用として液圧バルジ製品に他部品を結合した構成例を示す斜視図である。 本発明の液圧バルジ方法によって製造された液圧バルジ製品の断面構成例を示す図である。 本発明方法によりプリフォームで素管の片側に粗フランジを形成する方法を示す図である。 本発明の第１のバルジ方法によりプリフォーム管を用いて液圧バルジ製品を加工する方法を説明する図である。 図７は、液圧バルジにおける液圧バルジ金型内でプリフォーム管のフランジ形成部との反対側に隙間が生じている状態を示す図である。 プリフォームにおいてプリフォーム管の加工幅がフランジを有する部分の製品仕上げ幅ＳＷｆになるように加工する方法を説明する図である。 加工幅が確保されたプリフォーム管を用いて液圧バルジ製品を加工する方法を説明する図である。 プリフォーム管が液圧バルジ金型内で移動を生じないようにするための実施形態を説明する図である。 プリフォーム管が液圧バルジ金型内で移動を生じないようにするための他の実施形態を説明する図である。 本発明の第１のバルジ方法により複動金型を用いた液圧バルジ金型で粗フランジおよび仕上げフランジを形成する方法を説明する図である。 本発明の第３のバルジ方法によりプリフォーム管を用いて液圧バルジ製品を加工する方法を説明する図である。 本発明の第２のバルジ方法によりプリフォーム管を用いて液圧バルジ製品を加工する方法を説明する図である。 本発明の第２のバルジ方法により複動金型を用いた液圧バルジ金型で粗フランジ、中間フランジおよび仕上げフランジを形成する方法を示す図である。 本発明の液圧バルジ金型をプリフォーム金型として用いた場合の構成を説明する図である。 本発明の液圧バルジ金型を液圧バルジ金型として用いた場合の構成を説明する図である。 縦壁を構成しない液圧バルジ金型を使用した場合に発生する噛み出し状況を説明する図である。 本発明の液圧バルジ製品におけるフランジ先端部の形状例を示す図である。 本発明の液圧バルジ製品におけるフランジ先端部の他の形状例を示す図である。 フランジ先端部の形状｛フランジ先端部の半径（Ｒ）／フランジ厚さ（ｔ）｝がフランジ先端部の割れ発生に及ぼす影響を示す図である。 本発明の液圧バルジ製品に形成されたフランジ形状を示す斜視図である。

符号の説明

１：上金型、上液圧バルジ金型、 １ａ：上プリフォーム金型
１ｂ：上液圧バルジ金型、 １ｃ：複動金型、ポンチ
２：下金型、下液圧バルジ金型 ２ａ：下プリフォーム金型
２ｂ：下液圧バルジ金型、 ２ｃ：ビード部分、 ３：注入孔
４、５：軸押し工具、 ６ａ、６ｂ：部材
７、７ｒ、７ｍ：フランジ、粗フランジ、中間フランジ
８：他部品、 ９ａ、９ｂ：スポット溶接
１０：ボルト締結、 １１：アーク溶接
１２：ブラケット、 １４：噛み出し部
Ｐ１：金属管、素管、 Ｐ２：プリフォーム管
Ｐ３：中間製品、 Ｐ４：液圧バルジ製品、製品

Claims (10)

1. 素材である金属管にプリフォームとそれに続く液圧バルジを行うことによって、本体部とその長手方向にフランジとを有する閉断面製品を製造する液圧バルジ方法であって、
   前記プリフォームにおいて、前記フランジの仕上げフランジ厚さより厚い粗フランジを形成し、
   前記液圧バルジにおいて、仕上げフランジを形成した後、前記閉断面製品の本体部を仕上げ加工することを特徴とする液圧バルジ方法。
2. 素材である金属管にプリフォームとそれに続く液圧バルジを行うことによって、本体部とその長手方向にフランジとを有する閉断面製品を製造する液圧バルジ方法であって、
   前記プリフォームにおいて、前記フランジの仕上げフランジ厚さより厚い粗フランジを形成し、
   前記液圧バルジにおいて、前記粗フランジ厚さより薄いが仕上げフランジ厚さより厚い中間フランジを形成し、当該金属管を長手方向に圧縮するための軸押しを行い、次いで、仕上げフランジを形成した後、前記閉断面製品の本体部を仕上げ加工することを特徴とする液圧バルジ方法。
3. 素材である金属管にプリフォームとそれに続く液圧バルジを行うことによって、本体部とその長手方向にフランジとを有する閉断面製品を製造する液圧バルジ方法であって、
   前記プリフォームにおいて、前記フランジの仕上げフランジ厚さより厚い粗フランジを形成し、
   前記液圧バルジにおいて、前記粗フランジ厚さより薄いが仕上げフランジ厚さより厚い中間フランジを形成し、当該金属管を長手方向に圧縮するための軸押しを行い、次いで、前記閉断面製品の本体部を仕上げ加工した後、仕上げフランジを形成することを特徴とする液圧バルジ方法。
4. 前記液圧バルジにおいて、プリフォームされた金属管が金型内で水平移動しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液圧バルジ方法。
5. 前記プリフォームにおいて、プリフォームされた金属管の加工幅が前記閉断面製品のフランジを有する仕上げ幅になるように加工することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液圧バルジ方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の液圧バルジ方法であって、一つの金型を用いて前記プリフォームとそれに続く液圧バルジを行うことを特徴とする液圧バルジ方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の液圧バルジ方法によって製造される本体部とその長手方向にフランジとを備えた閉断面製品であって、当該フランジ先端部の半径（Ｒ）がフランジ厚さ（ｔ）の０．６倍以上であることを特徴とする液圧バルジ製品。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の液圧バルジ方法に用いられる金型であって、前記粗フランジ、中間フランジまたは仕上げフランジが形成される際に、当該フランジと対向する位置に縦壁が設けられていることを特徴とする液圧バルジ金型。
9. 請求項１〜６のいずれかに記載の液圧バルジ方法に用いられる金型であって、プリフォームされた金属管の加工幅を挟んで対向する両側位置に縦壁が設けられていることを特徴とする液圧バルジ金型。
10. 請求項６に記載の液圧バルジ方法に用いられる金型であって、前記粗フランジ、中間フランジまたは仕上げフランジを形成するために複動構造になっていることを特徴とする液圧バルジ金型。
    

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