JP2021137820A - 成形装置、及び成形方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】成形物のコーナー部の丸みの径を小さくすることができる成形装置、及び成形方法を提供する。【解決手段】成形金型2では、上成形面53は、横成形面51に対して相対的に移動可能である。すなわち、角部56を形成する一方の面である上成形面53は、金属パイプ材料40を押圧する押圧方向へ移動可能である。成形時において、上成形面53は、角部56と金属パイプ材料40とが接触する前段階に、押圧方向へ移動する。角部56と金属パイプ材料40とが接触する前段階では、コーナー部43に該当する箇所において、焼き入れが完了しておらず、変形し易い状態である。従って、上成形面53は、焼き入れ前において、金属パイプ材料40のコーナー部43に対応する箇所に、深く食い込むことができる。これにより、金属パイプ41のコーナー部43の丸みの径(角R)の大きさは、材料の特性や成形条件で決まる大きさよりも、小さくすることができる。【選択図】図2

Description

本発明は、成形装置、及び成形方法に関する。
従来、加熱された金属材料の成形に用いられる成形装置が知られている。例えば、下記特許文献1には、互いに対になる下型及び上型を有する成形金型と、成形金型の間に保持された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、通電加熱によって当該金属パイプ材料を加熱する加熱部と、を備える成形装置が開示されている。
特開2009−220141号公報
上記従来技術のような成形装置の成形金型は、成形物のコーナー部を形成するために、角部を有する場合がある。このような角部は、互いに直交する成形面によって形成される。金属材料は、互いに直交する成形面とそれぞれ接触することで、当該角部に対応する形状に成形される。しかし、成形物のコーナー部の丸みの径(角R)の大きさは、材料の特性や成形条件で決まってしまうものであるため、それよりも丸みの径を小さくすることが難しいという問題があった。
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、本発明の目的は、成形物のコーナー部の丸みの径を小さくすることができる成形装置、及び成形方法を提供することである。
本発明の一態様に係る成形装置は、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置であって、成形金型は、断面視において、互いに交差する第1の成形面及び第2の成形面によって形成される角部を有し、第2の成形面は、第1の成形面に対して相対的に移動可能であり、成形時において、第2の成形面は、角部と金属材料とが接触する前段階に、金属材料を押圧する押圧方向へ移動する。
このような成形装置の成形金型は、断面視において、互いに交差する第1の成形面及び第2の成形面によって形成される角部を有する。従って、成形時には、金属材料は、成形金型の角部に沿って変形し、コーナー部を有する形状となる。ここで、第2の成形面は、第1の成形面に対して相対的に移動可能である。すなわち、角部を形成する一方の面である第2の成形面は、金属材料を押圧する押圧方向へ移動可能である。成形時において、第2の成形面は、角部と金属材料とが接触する前段階に、金属材料を押圧する押圧方向へ移動する。角部と金属材料とが接触する前段階では、コーナー部に該当する箇所において、焼き入れが完了しておらず、変形し易い状態である。従って、第2の成形面は、焼き入れ前において、金属材料のコーナー部に対応する箇所に、深く食い込むことができる。これにより、成形物のコーナー部の丸みの径(角R)の大きさは、材料の特性や成形条件で決まる大きさよりも、小さくすることができる。以上より、成形物のコーナー部の丸みの径を小さくすることができる。
成形金型は、第1の成形面を有し、成形時において移動が規制された第1の金型と、第2の成形面を有し、第1の金型に対して相対的に移動可能な第2の金型と、を有してよい。この場合、成形時において、第2の金型は、移動が規制された第1の金型に対して押圧方向へ移動することができる。これにより、第2の成形面が、第2の成形面に対して押圧方向へ移動し、金属材料のコーナー部に食い込むことができる。
成形金型は、金属材料を挟んで両側に一対の第2の金型を有してよい。この場合、成形金型は、金属材料の両側のコーナー部の丸みの径を小さくすることができる。
成形金型は、第1の成形面を有し、互いに対向する第1の主金型及び第2の主金型と、第2の成形面を有し、第1の主金型に対して相対的に移動可能な第1の複動金型と、第2の成形面を有し、第2の主金型に対して相対的に移動可能な第2の複動金型と、を備えてよい。この場合、第1の主金型と第2の主金型とで金属材料にフランジ部を形成しつつ、金属材料のコーナー部の丸みの径を小さくすることができる。
本発明の一態様に係る成形方法は、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形方法であって、成形金型は、断面視において、互いに交差する第1の成形面及び第2の成形面によって形成される角部を有し、第2の成形面は、第1の成形面に対して相対的に移動可能であり、成形時において、角部と金属材料とが接触する前段階に、金属材料を押圧する押圧方向へ第2の成形面を移動する。
この成形方法によれば、上述の成形装置と同趣旨の作用・効果を得ることができる。
本発明の一態様に係る成形装置は、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置であって、成形金型は、断面視において、互いに交差する第1の成形面及び第2の成形面によって形成される角部を有し、第2の成形面は、第1の成形面に対して相対的に移動可能であり、成形時において、第2の成形面は、金属材料のコーナー部に対応する箇所に角部によって焼き入れがなされる前段階に、金属材料を押圧する押圧方向へ移動することで、金属材料にコーナー部を形成する。
成形時において、第2の成形面は、金属材料のコーナー部に対応する箇所に焼き入れがなされる前段階に、金属材料を押圧する押圧方向へ移動する。焼き入れがなされる前段階では、金属材料のコーナー部に対応する箇所が、変形し易い状態である。従って、第2の成形面は、焼き入れ前において、金属材料のコーナー部に対応する箇所に、深く食い込むことができる。これにより、成形物のコーナー部の丸みの径(角R)の大きさは、材料の特性や成形条件で決まる大きさよりも、小さくすることができる。以上より、成形物のコーナー部の丸みの径を小さくすることができる。
本発明によれば、成形物のコーナー部の丸みの径を小さくすることができる成形装置、及び成形方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係る成形装置の概略図である。 ノズルが金属パイプ材料をシールした時の様子を示す断面図である。 成形金型の断面図である。 成形金型の角部の様子を示す拡大図である。 変形例に係る成形装置の成形金型の断面図である。 変形例に係る成形装置の成形金型の断面図である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本実施形態に係る成形装置1の概略図である。図1に示すように、成形装置1は、ブロー成形によって中空形状を有する金属パイプ(成形物)を成形する装置である。本実施形態では、成形装置1は、水平面上に設置される。成形装置1は、成形金型2と、駆動機構3と、保持部4と、加熱部5と、流体供給部6と、冷却部7と、制御部8と、を備える。なお、本明細書において、金属パイプは、成形装置1での成形完了後の中空物品を指し、金属パイプ材料40(金属材料)は、成形装置1での成形完了前の中空物品を指す。金属パイプ材料40は、焼入れ可能な鋼種のパイプ材料である。また、水平方向のうち、成形時において金属パイプ材料40が延びる方向を「長手方向」と称し、長手方向と直交する方向を「幅方向」と称する場合がある。
成形金型2は、金属パイプ材料40を金属パイプに成形する型であり、上下方向に互いに対向する下側の金型11(第1の金型)及び上側の金型12(第2の金型)を備える。下側の金型11及び上側の金型12は、鋼鉄製ブロックで構成される。下側の金型11は、ダイホルダ等を介して基台13に固定される。上側の金型12は、ダイホルダ等を介して駆動機構3のスライドに固定される。
駆動機構3は、下側の金型11及び上側の金型12の少なくとも一方を移動させる機構である。図1では、駆動機構3は、上側の金型12のみを移動させる構成を有する。駆動機構3は、下側の金型11及び上側の金型12同士が合わさるように上側の金型12を移動させるスライド21と、上記スライド21を上側へ引き上げる力を発生させるアクチュエータとしての引き戻しシリンダ22と、スライド21を下降加圧する駆動源としてのメインシリンダ23と、メインシリンダ23に駆動力を付与する駆動源24と、を備えている。
保持部4は、下側の金型11及び上側の金型12の間に配置される金属パイプ材料40を保持する機構である。保持部4は、成形金型2の長手方向における一端側にて金属パイプ材料40を保持する下側電極26及び上側電極27と、成形金型2の長手方向における他端側にて金属パイプ材料40を保持する下側電極26及び上側電極27と、を備える。長手方向の両側の下側電極26及び上側電極27は、金属パイプ材料40の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料40を保持する。なお、下側電極26の上面及び上側電極27の下面には、金属パイプ材料40の外周面に対応する形状を有する溝部が形成される。下側電極26及び上側電極27には、図示されない駆動機構が設けられており、それぞれ独立して上下方向へ移動することができる。
加熱部5は、金属パイプ材料40を加熱する。加熱部5は、金属パイプ材料40へ通電することで当該金属パイプ材料40を加熱する機構である。加熱部5は、下側の金型11及び上側の金型12の間にて、下側の金型11及び上側の金型12から金属パイプ材料40が離間した状態にて、当該金属パイプ材料40を加熱する。加熱部5は、上述の長手方向の両側の下側電極26及び上側電極27と、これらの電極26,27を介して金属パイプ材料へ電流を流す電源28と、を備える。なお、加熱部は、成形装置1の前工程に配置し、外部で加熱をするものであっても良い。
流体供給部6は、下側の金型11及び上側の金型12の間に保持された金属パイプ材料40内に高圧の流体を供給するための機構である。流体供給部6は、加熱部5で加熱されることで高温状態となった金属パイプ材料40に高圧の流体を供給して、金属パイプ材料40を膨張させる。流体供給部6は、成形金型2の長手方向の両端側に設けられる。流体供給部6は、金属パイプ材料40の端部の開口部から当該金属パイプ材料40の内部へ流体を供給するノズル31と、ノズル31を金属パイプ材料40の開口部に対して進退移動させる駆動機構32と、ノズル31を介して金属パイプ材料40内へ高圧の流体を供給する供給源33と、を備える。駆動機構32は、流体供給時及び排気時にはノズル31を金属パイプ材料40の端部にシール性を確保した状態で密着させ(図2参照)、その他の時にはノズル31を金属パイプ材料40の端部から離間させる。なお、流体供給部6は、流体として、高圧の空気や不活性ガスなどの気体を供給してよい。また、流体供給部6は、金属パイプ材料40を上下方向へ移動する機構を有する保持部4とともに、加熱部5を含めて同一装置としても良い。
図2は、ノズル31が金属パイプ材料40をシールした時の様子を示す断面図である。図2に示すように、ノズル31は、金属パイプ材料40の端部を挿入可能な円筒部材である。ノズル31は、当該ノズル31の中心線が基準線SL1と一致するように、駆動機構32に支持されている。金属パイプ材料40側のノズル31の端部の供給口31aの内径は、膨張成形後の金属パイプ材料40の外径に略一致している。この状態で、ノズル31は、内部の流路63から高圧の流体を金属パイプ材料40に供給する。
図1に戻り、冷却部7は、成形金型2を冷却する機構である。冷却部7は、成形金型2を冷却することで、膨張した金属パイプ材料40が成形金型2の成形面と接触したときに、金属パイプ材料40を急速に冷却することができる。冷却部7は、下側の金型11及び上側の金型12の内部に形成された流路36と、流路36へ冷却水を供給して循環させる水循環機構37と、を備える。
制御部8は、成形装置1全体を制御する装置である。制御部8は、駆動機構3、保持部4、加熱部5、流体供給部6、及び冷却部7を制御する。制御部8は、金属パイプ材料40を成形金型2で成形する動作を繰り返し行う。
具体的に、制御部8は、例えば、ロボットアーム等の搬送装置からの搬送タイミングを制御して、開いた状態の下側の金型11及び上側の金型12の間に金属パイプ材料40を配置する。あるいは、制御部8は、作業者が手動で下側の金型11及び上側の金型12の間に金属パイプ材料40を配置することを待機してよい。また、制御部8は、長手方向の両側の下側電極26で金属パイプ材料40を支持し、その後に上側電極27を降ろして当該金属パイプ材料40を挟むように、保持部4のアクチュエータ等を制御する。また、制御部8は、加熱部5を制御して、金属パイプ材料40を通電加熱する。これにより、金属パイプ材料40に軸方向の電流が流れ、金属パイプ材料40自身の電気抵抗により、金属パイプ材料40自体がジュール熱によって発熱する。
制御部8は、駆動機構3を制御して上側の金型12を降ろして下側の金型11に近接させ、成形金型2の型閉を行う。その一方、制御部8は、流体供給部6を制御して、ノズル31で金属パイプ材料40の両端の開口部をシールすると共に、流体を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料40が膨張して成形金型2の成形面と接触する。そして、金属パイプ材料40は、成形金型2の成形面の形状に沿うように成形される。金属パイプ材料40が成形面に接触すると、冷却部7で冷却された成形金型2で急冷されることによって、金属パイプ材料40の焼き入れが実施される。
図3を参照して、成形装置1の成形金型2の詳細な構成、及び成形の手順について説明する。図3(a)に示すように、成形金型2は、(金属パイプ材料40の長手方向から見た)断面視において、横側において上下方向に広がる一対の横成形面51(第1の成形面)と、下側において横方向に広がる下成形面52と、上側において横方向に広がる上成形面53(第2の成形面)と、を有する。これにより、成形金型2は、断面視において、互いに交差(ここでは直交)する横成形面51及び下成形面52によって形成される角部54と、互いに交差(ここでは直交)する横成形面51及び上成形面53によって形成される角部56と、を有する。なお、本実施形態では、下成形面52及び上成形面53は、波形の形状を有している。これにより、金属パイプ41(図3(c))の下面及び上面は、補強のための波形形状を有する。
金型11は、成形時において移動が規制された金型である。金型11は、駆動機構3などとは接続されておらず、基台13に固定されたものである。従って、金型11は、動かないように、移動が規制された状態となっている。金型11は断面視において凹状の形状を有している。従って、金型11は、内部空間側の一対の側面によって構成される横成形面51と、内部空間側の底面によって構成される下成形面52と、を有する。
金型12は、金型11に対して相対的に移動可能な金型である。前述のように、金型12は、駆動機構3の駆動力によって上下方向に移動可能である。金型12は、内部空間側の下面によって構成される上成形面53を有する。このような構成により、上成形面53は、横成形面51に対して相対的に移動可能である。
金型12は、金型11の一対の横成形面51の間に設けられる。横成形面51は、成形に用いられない箇所も、更に上方に延びている。金型12は、当該箇所にガイドされるように、上下方向に移動可能である。金型12の両側の側面は、金型11の一対の横成形面51と略接するように配置され、当該横成形面51に沿って上下方向に移動する。また、金型12の上成形面53は、一対の横成形面51の間の横方向の全域にわたって広がっている。
成形時において、上成形面53は、角部56と金属パイプ材料40とが接触する前段階に、金属パイプ材料40を押圧する押圧方向(ここでは下方)へ移動する。上成形面53は、加熱された金属材料に対して流体供給部6から高圧の流体が供給されて、ブロー成形がなされるときに、金属パイプ材料40を圧縮するように下方へ移動する。なお、角部56と金属パイプ材料40とが接触する前段階とは、金属パイプ材料40のうち、コーナー部43に対応する箇所が角部56と接触する前段階のことである。当該段階では、コーナー部43に対応する箇所が成形金型2と接触していない状態であるため(例えば図3(b)参照、焼き入れが完了しておらず、変形し易い状態である。なお、本明細書において、角部56とは、横成形面51と上成形面53との交点から5.0mm程度の狭い範囲のことを指すものとする。従って、図3(b)では、金属パイプ材料40の一部が横成形面51及び上成形面53に接触しているが、この状態は、金属パイプ材料40が角部56と接触した状態には該当しない。
上述のような関係から、成形時において、上成形面53は、金属パイプ材料40のコーナー部43に対応する箇所に焼き入れがなされる前段階に、金属パイプ材料40を押圧する押圧方向へ移動することで、金属パイプ材料40にコーナー部43を形成する。なお、金属パイプ材料40にコーナー部43が形成されたら、当該コーナー部43が成形金型に接触した状態となる。従って、当該コーナー部43に焼き入れがなされる。
制御部8は、図3(a)に示すように、金型11の内部空間に金属パイプ材料40が配置されたら、金型12を金型11の内部空間に挿入するように下方へ降ろす。次に、制御部8は、金型12を下方へ降ろしながら、流体供給部6で金属パイプ材料40に流体を供給することで、ブロー成形を行う。これにより、図3(b)に示すように、金属パイプ材料40は、膨張すると共に、一部が各成形面51,52,53と接触する。これにより、金属パイプ材料40は、各成形面51,52,53に対応する形状に変形する。制御部8は、引き続き流体供給部6で金属パイプ材料40に流体を供給すると共に、金型12を更に下方へ降ろす。これにより、図3(c)に示すように、金属パイプ材料40は、各成形面51,52,53に沿った形状となり、金属パイプ41が完成する。なお、制御部8は、完成前の所定のタイミングにて、流体供給部6の圧力を上昇させて、仕上げ成形を行う。
次に、本実施形態に係る成形装置1の作用・効果について説明する。
成形装置1の成形金型2は、断面視において、互いに交差する横成形面51及び上成形面53によって形成される角部56を有する。従って、成形時には、金属パイプ材料40は、成形金型2の角部56に沿って変形し、コーナー部43を有する形状となる。
ここで、図4(c)(d)を参照して、比較例に係る成形装置の成形金型について説明する。比較例に係る成形装置の成形金型では、角部156を形成する横成形面151と上成形面153とは、互いに相対移動することなく、一つの金型によって構成される。この場合、金属パイプ41のコーナー部43の丸みの径(角R)の大きさは、材料の特性や成形条件で略一義的に決まってしまうものであるため、それよりも丸みの径を小さくすることが難しいという問題があった。すなわち、コーナー部43の丸みの径は、図4(d)に示す状態よりも小さくできないという問題があった。
これに対し、本実施形態に係る成形装置1の成形金型2では、上成形面53は、横成形面51に対して相対的に移動可能である。すなわち、角部56を形成する一方の面である上成形面53は、金属パイプ材料40を押圧する押圧方向へ移動可能である。図4(a)に示すように、成形時において、上成形面53は、角部56と金属パイプ材料40とが接触する前段階に、金属パイプ材料40を押圧する押圧方向へ移動する。角部56と金属パイプ材料40とが接触する前段階では、コーナー部43に該当する箇所において、焼き入れが完了しておらず、変形し易い状態である。従って、上成形面53は、焼き入れ前において、金属パイプ材料40のコーナー部43に対応する箇所に、深く食い込むことができる。これにより、図4(b)に示すように、金属パイプ41のコーナー部43の丸みの径(角R)の大きさは、材料の特性や成形条件で決まる大きさよりも、小さくすることができる。以上より、成形物のコーナー部の丸みの径を小さくすることができる。
成形金型2は、横成形面51を有し、成形時において移動が規制された金型11と、上成形面53を有し、金型11に対して相対的に移動可能な金型12と、を有する。この場合、成形時において、金型12は、移動が規制された金型11に対して押圧方向へ移動することができる。これにより、上成形面53が、横成形面51に対して押圧方向へ移動し、金属パイプ材料40のコーナー部43に食い込むことができる。
成形方法は、加熱された金属パイプ材料40を成形金型2で成形する成形方法であって、成形金型2は、断面視において、互いに交差する上成形面53及び横成形面51によって形成される角部56を有し、横成形面51は、上成形面53に対して相対的に移動可能であり、成形時において、角部56と金属パイプ材料40とが接触する前段階に、金属パイプ材料40を押圧する押圧方向へ横成形面51を移動する。
この成形方法によれば、上述の成形装置1と同趣旨の作用・効果を得ることができる。
また、成形時において、上成形面53は、金属パイプ材料40のコーナー部43に対応する箇所に焼き入れがなされる前段階に、金属パイプ材料40を押圧する押圧方向へ移動することで、金属パイプ材料40にコーナー部43を形成する。焼き入れがなされる前段階では、金属パイプ材料40のコーナー部43に対応する箇所が、変形し易い状態である。従って、横成形面51は、焼き入れ前において、金属パイプ材料40のコーナー部43に対応する箇所に、深く食い込むことができる。これにより、金属パイプ41のコーナー部43の丸みの径(角R)の大きさは、材料の特性や成形条件で決まる大きさよりも、小さくすることができる。以上より、金属パイプ41のコーナー部43の丸みの径を小さくすることができる。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
上述の実施形態では、上側の角部56の上成形面53は横成形面51に対して移動可能に構成されていたのに対し、下側の角部54の下成形面52は横成形面51と一体に構成されていた。これに代えて、図5に示すように、下側の角部54の下成形面52も横成形面51に対して移動可能であってよい。具体的に、金型は、主金型11A及び複動金型11Bを備える。主金型11Aは、横成形面51を有し、成形時において移動が規制された金型である。複動金型11Bは、下成形面52を有し、主金型11Aに対して相対的に移動可能な金型である。成形時において、下成形面52は、角部54と金属パイプ材料40とが接触する前段階に、金属パイプ材料40を押圧する押圧方向へ移動する。ここでは、下成形面52は、押圧方向として上方へ向かって移動する。なお、複動金型11Bに動作は、押圧方向として上方へ移動する点以外は、金型12と同趣旨である。この場合、成形金型2は、金属パイプ材料40を挟んで上下両側に一対の移動可能な金型を有する構成となる。これにより、成形金型2は、金属パイプ材料40の上下両側のコーナー部42,43の丸みの径を小さくすることができる。
上述の実施形態及び図5に示す変形例では、横成形面51を有する金型は、成形時において移動を規制された金型であった。しかし、横成形面51を有する金型の構成は特に限定されるものではない。例えば、図6に示すような成形金型102を採用してもよい。成形金型102は、横成形面51a,51b(第1の成形面)を有し、互いに対向する主金型11A(第1の主金型)及び主金型12A(第2の主金型)と、下成形面52(第2の成形面)を有し、主金型11Aに対して相対的に移動可能な複動金型11B(第1の複動金型)と、上成形面53(第2の成形面)を有し、主金型12A(第2の主金型)に対して相対的に移動可能な複動金型12B(第2の複動金型)と、を備える。
主金型11A,12Aは、互いに上下方向に対向する面がフランジ部44を形成するためのフランジ成形面57として機能する。従って、主金型11A,12Aのフランジ成形面57間の空間はサブキャビティSCとなる。
例えば、図6(a)に示すように、制御部8は、流体供給部6で金属パイプ材料40に流体を供給することで、主金型11A,12A間のサブキャビティSCに金属パイプ材料40の一部を進入させる。このとき、複動金型11B,12Bを押圧方向へ移動させる。その後、更に型閉を行って、図6(b)に示すように、サブキャビティSCへの進入部を押しつぶしてフランジ部44とする。また、制御部8は、複動金型11B,12Bを更に押圧することで、コーナー部42,43の丸みの径を小さくする。以上より、図6に示す変形例によれば、主金型11A,12Aとで金属パイプ41にフランジ部44を形成しつつ、金属パイプ41のコーナー部42,43の丸みの径を小さくすることができる。
成形物の形状は、上述の実施形態に係るものに限定されず、コーナー部を有するものであれば、本発明を適用する事が可能である。また、上述の実施形態では、角部が互いに直交する成形面(成形面が90°をなす角部)によって構成されていたが、角部の角度は特に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
なお、上述の実施形態では、STAF用の成形装置において採用される金型を例にして説明を行った。しかし、本発明に係る金型が採用される成形装置の種類は特に限定されず、ホットスタンピングの成形装置、その他の成形装置などであってもよい。
1…成形装置、2…成形金型、11…金型(第1の金型)、11A…主金型(第1の金型、第1の主金型)11B…複動金型(第2の金型、第1の複動金型)、12A…主金型(第2の主金型)、12B…複動金型(第2の金型、第2の複動金型)、40…金属パイプ材料(金属材料)、41…金属パイプ(成形物)、42,43…コーナー部、51…横成形面(第1の成形面)、52…下成形面(第2の成形面)、53…上成形面(第2の成形面)54,56…角部。

Claims (6)

  1. 加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置であって、
    前記成形金型は、断面視において、互いに交差する第1の成形面及び第2の成形面によって形成される角部を有し、
    前記第2の成形面は、前記第1の成形面に対して相対的に移動可能であり、
    成形時において、前記第2の成形面は、前記角部と前記金属材料とが接触する前段階に、前記金属材料を押圧する押圧方向へ移動する、成形装置。
  2. 前記成形金型は、
    前記第1の成形面を有し、成形時において移動が規制された第1の金型と、
    前記第2の成形面を有し、前記第1の金型に対して相対的に移動可能な第2の金型と、を有する、請求項1に記載の成形装置。
  3. 前記成形金型は、前記金属材料を挟んで両側に一対の前記第2の金型を有する、請求項2に記載の成形装置。
  4. 前記成形金型は、
    前記第1の成形面を有し、互いに対向する第1の主金型及び第2の主金型と、
    前記第2の成形面を有し、前記第1の主金型に対して相対的に移動可能な第1の複動金型と、
    前記第2の成形面を有し、前記第2の主金型に対して相対的に移動可能な第2の複動金型と、を備える、請求項1に記載の成形装置。
  5. 加熱された金属材料を成形金型で成形する成形方法であって、
    前記成形金型は、断面視において、互いに交差する第1の成形面及び第2の成形面によって形成される角部を有し、
    前記第2の成形面は、前記第1の成形面に対して相対的に移動可能であり、
    成形時において、前記角部と前記金属材料とが接触する前段階に、前記金属材料を押圧する押圧方向へ前記第2の成形面を移動する、成形方法。
  6. 加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置であって、
    前記成形金型は、断面視において、互いに交差する第1の成形面及び第2の成形面によって形成される角部を有し、
    前記第2の成形面は、前記第1の成形面に対して相対的に移動可能であり、
    成形時において、前記第2の成形面は、前記金属材料のコーナー部に対応する箇所に前記角部によって焼き入れをする前段階に、前記金属材料を押圧する押圧方向へ移動することで、前記金属材料に前記コーナー部を形成する、成形装置。
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Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3642404B2 (ja) * 2000-02-25 2005-04-27 日産自動車株式会社 液圧成形方法および液圧成形型
JP3972006B2 (ja) * 2003-02-27 2007-09-05 新日本製鐵株式会社 ハイドロフォーム加工方法及びハイドロフォーム加工用金型
JP5136998B2 (ja) * 2004-08-26 2013-02-06 日産自動車株式会社 液圧バルジ方法および液圧バルジ製品
JP2017177188A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6233987B2 (ja) * 2016-06-03 2017-11-22 株式会社岡村製作所 管状部材の製造装置
JP6285082B2 (ja) * 2015-08-27 2018-02-28 住友重機械工業株式会社 成形装置及び成形方法
JP6296212B2 (ja) * 2016-03-10 2018-03-20 新日鐵住金株式会社 自動車用部品の製造方法及び自動車用部品
JP6326224B2 (ja) * 2013-12-09 2018-05-16 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6401953B2 (ja) * 2014-07-15 2018-10-10 住友重機械工業株式会社 成形装置及び成形方法
JP6449104B2 (ja) * 2015-06-02 2019-01-09 住友重機械工業株式会社 成形装置
WO2019171867A1 (ja) * 2018-03-09 2019-09-12 住友重機械工業株式会社 成形装置、及び金属パイプ
JP6688375B2 (ja) * 2018-12-13 2020-04-28 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6739437B2 (ja) * 2015-08-28 2020-08-12 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6757553B2 (ja) * 2015-03-31 2020-09-23 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6860548B2 (ja) * 2016-03-01 2021-04-14 住友重機械工業株式会社 成形装置及び成形方法
WO2021149387A1 (ja) * 2020-01-20 2021-07-29 住友重機械工業株式会社 フランジ付き部材
JP7041569B2 (ja) * 2018-03-28 2022-03-24 住友重機械工業株式会社 成形システム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3206505B2 (ja) * 1997-08-06 2001-09-10 住友金属工業株式会社 金属管の液圧バルジ加工方法および液圧バルジ加工装置
US6237382B1 (en) * 1997-08-06 2001-05-29 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method and apparatus for hydroforming metallic tube
DE19829577B4 (de) * 1998-07-02 2005-06-16 Carsten Dipl.-Ing. Binder Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Teilen mit Hilfe der Innen-Hochdruck-Umformtechnik
US6415638B1 (en) * 1999-03-26 2002-07-09 Nissan Motor Co., Ltd. Method and device for forming tubular work into shaped hollow product by using tubular hydroforming
DE10202201A1 (de) * 2002-01-22 2003-07-31 Porsche Ag Verfahren zum Umformen und Vorrichtung hierfür
CA2666678A1 (en) * 2006-10-17 2008-04-24 Honda Motor Co., Ltd. Press-working method, and press-working apparatus
JP2009220141A (ja) 2008-03-14 2009-10-01 Marujun Co Ltd パイプ製品の製造方法及び同製造装置
JP5904201B2 (ja) * 2013-12-27 2016-04-13 トヨタ自動車株式会社 車体構成部材の製造装置及び製造方法
CN106457723B (zh) * 2014-06-19 2017-12-22 住友重机械工业株式会社 成型系统
CA2993957A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Magna International, Inc. Stamping die
JP6721544B2 (ja) * 2017-06-28 2020-07-15 株式会社神戸製鋼所 プレス成形品の製造方法

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3642404B2 (ja) * 2000-02-25 2005-04-27 日産自動車株式会社 液圧成形方法および液圧成形型
JP3972006B2 (ja) * 2003-02-27 2007-09-05 新日本製鐵株式会社 ハイドロフォーム加工方法及びハイドロフォーム加工用金型
JP5136998B2 (ja) * 2004-08-26 2013-02-06 日産自動車株式会社 液圧バルジ方法および液圧バルジ製品
JP6326224B2 (ja) * 2013-12-09 2018-05-16 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6401953B2 (ja) * 2014-07-15 2018-10-10 住友重機械工業株式会社 成形装置及び成形方法
JP6757553B2 (ja) * 2015-03-31 2020-09-23 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6449104B2 (ja) * 2015-06-02 2019-01-09 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6285082B2 (ja) * 2015-08-27 2018-02-28 住友重機械工業株式会社 成形装置及び成形方法
JP6739437B2 (ja) * 2015-08-28 2020-08-12 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6860548B2 (ja) * 2016-03-01 2021-04-14 住友重機械工業株式会社 成形装置及び成形方法
JP6296212B2 (ja) * 2016-03-10 2018-03-20 新日鐵住金株式会社 自動車用部品の製造方法及び自動車用部品
JP6611180B2 (ja) * 2016-03-31 2019-11-27 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP2017177188A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP6233987B2 (ja) * 2016-06-03 2017-11-22 株式会社岡村製作所 管状部材の製造装置
WO2019171867A1 (ja) * 2018-03-09 2019-09-12 住友重機械工業株式会社 成形装置、及び金属パイプ
JP7041569B2 (ja) * 2018-03-28 2022-03-24 住友重機械工業株式会社 成形システム
JP6688375B2 (ja) * 2018-12-13 2020-04-28 住友重機械工業株式会社 成形装置
WO2021149387A1 (ja) * 2020-01-20 2021-07-29 住友重機械工業株式会社 フランジ付き部材

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