JP2650534B2 - アルミニウム合金製自動車部材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金から
なる押し出し成形品に曲げ加工などの２次成形を行って
自動車部材を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車においては、安全性や快適
性を向上することから、空調装置や電子制御装置および
その他の機能部品などの車載部品点数が多くなる傾向に
あり、車体剛性に支障を招くことなく、車体を軽くする
ために、アルミニウム合金を使うことが考えられてきて
いる。つまり、アルミニウム合金は、鋼材などよりも比
重が極めて軽いことから、肉厚を厚くすることができ、
必要かつ十分な剛性を保つことができるからである。

【０００３】ここで、フロントピラーのような自動車部
材を製造する方法を、図８〜図１０を用いて説明する。
先ず、図８に示すような所定長さの長尺状な押し出し成
形品１を、アルミニウム合金ビレットから押し出し成形
する。この押し出し成形品１は、筒状の成形品本体２の
外側に、フランジ３を、成形品本体２の押し出し方向に
沿って一体形成してある。このフランジ３と成形品本体
２の外側面との間の挟角なるフランジ形成角度θは、鋭
角になっている。次に、所定長さの長尺状に押し出し成
形された押し出し成形品１は、図９および図１０に示す
ような２次成形としての曲げ加工が施されてフロントピ
ラーのような自動車部材となる。この２次成形は、具体
的には、図９に示すように、押し出し成形品１のフラン
ジ３が上方に向くようにして、押し出し成形品１の成形
品本体２の両端部を引っ張り成形機１０の材料クランプ
１１，１２に保持し、引っ張り成形機１０のコントロー
ラ１３からの指示で材料クランプ１１，１２を押し出し
成形品１の長手方向両側に移動して、押し出し成形品１
に材料の降伏点以上の応力がかかるような引っ張り力Ｐ
₁を長手方向に付与する。そして、引っ張り力Ｐ₁を付与
したまま、コントローラ１３からの指示で引っ張り成形
機１０の成形型１４を上昇駆動して、図１０（Ａ）に示
すように、押し出し成形品１に曲げモーメントＭを加え
ることにより、押し出し成形品１を成形型１４の所定曲
げ半径を有する加工面１５に沿って曲げる。これによ
り、押し出し成形品１が所定の曲げ形状に成形されたフ
ロントピラーのような自動車部材となる。なお、図１０
（Ａ）中において、Ｌ₁は押し出し成形品１の２次成形
非対象部分、Ｌ₂は押し出し成形品１の２次成形対象部
分である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したアルミニウム
合金製自動車部材の製造方法にあっては、２次成形時
に、図１０（Ａ）に示す曲げモーメントＭを受ける２次
成形対象部分Ｌ₂において、フランジ３が、図１０
（Ｂ）に仮想線で示す押し出し成形時のフランジ形成角
度θを小さくしようとする力Ｐ₂を受けて仮想線示から
実線示のような変形量Ｃを生じる。この２次成形時に生
じる断面形状の変形は、２次成形終了後に、図外のプレ
スを使用した機械加工、あるいは手加工による断面形状
の修正を要し、製作工数が増大し、コストアップの要因
となる。

【０００５】そこで本発明は、アルミニウム合金製の押
し出し成形品を、自動車部材として製造する場合に、曲
げ加工などの２次成形時での押し出し成形品の断面形状
を維持させることを課題にしている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
合金からなる押し出し成形品の曲げ加工などの２次成形
対象部分に、２次成形による変形を見込んだ逆方向の予
備変形を与えながら押し出し成形を行った後、この押し
出し成形品の２次成形対象部分に曲げなどの２次成形を
行う。

【０００７】

【作用】２次成形時において、押し出し成形品の予備変
形が、正常な断面形状となるように、回復する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面とともに前述
の従来例と同一部分に同一符号を付して詳述する。

【０００９】第１実施例 図１は、第１実施例に使用する押し出し成形機を示して
いる。この図１に示す押し出し成形機２０は、押し出し
プレス２１によりアルミニウム合金ビレット２２を、成
形ダイス２３から所定の断面形状に押し出して、成形品
本体２の外側にフランジ３Ａを一体形成してなる押し出
し成形品１Ａを成形する。この成形ダイス２３から押し
出された押し出し成形品１Ａは、ガイドレール２４に沿
って押し出し成形品１Ａの押し出し方向Ｘに移動する保
持装置２５で保持されながら長尺状になる。この押し出
し成形機２０には、成形ダイス２３から押し出された直
後において、押し出し成形品１Ａのフランジ３Ａの曲げ
加工などの２次成形対象部分Ｌ₂に、２次成形による変
形を見込んだ逆方向の予備変形を与えるために、予備変
形加工装置３０を設けてある。この予備変形加工装置３
０のコントローラ３１は、押し出しプレス２１に設けら
れた圧力センサ３２が検出した検出押し出し圧力に相当
する出力信号（以下、検出押し出し圧力と称する）と、
保持装置２５に設けられた速度センサ３３が検出した押
し出し成形品１Ａの検出押し出し速度に相当する出力信
号（以下、検出押し出し速度と称する）とにより、成形
ダイス２３の押し出し方向下流側近傍に設けられた油圧
駆動タイプの加工工具３４を駆動制御するものであっ
て、このコントローラ３１への押し出し成形品１Ａの生
産計画データ入力により、加工工具３４のアクチュエー
タ３５への油圧供給路切り換え機構３６を動作させて、
加工工具３４を押し出し成形品１Ａの押し出し方向Ｘと
直交する方向Ｙへ前後進制御する。なお、図１中の符号
４０は、予備変形加工を実施する部分以外の押し出し成
形品１Ａが変形するのを阻止する拘束部材である。

【００１０】したがって、この第１実施例では、予備変
形加工装置３０のコントローラ３１が、圧力センサ３２
から入力された検出押し出し圧力と、速度センサ３３か
ら入力された検出押し出し速度と、コントローラ３１に
予め入力された生産計画データとにより、油圧供給路切
り換え機構３６を動作し、この油圧供給路切り換え機構
３６を通して油圧供給源３７から作動油をアクチュエー
タ３５の前進ポートに供給したり、または、油圧供給源
３７から作動油をアクチュエータ３５の後進ポートに供
給したりすることにより、加工工具３４の移動量と移動
方向とを制御しつつ、加工工具３４を前後進して、成形
ダイス２３から押し出された押し出し成形品１Ａのフラ
ンジ３Ａの２次成形対象部分Ｌ₂に、２次成形による変
形を見込んだ逆方向の予備変形量Ｄを与える。この予備
変形量Ｄは、２次成形としての曲げ加工を行うことによ
り、フランジ３Ａが所定のフランジ形成角度θに回復す
る量であり、図２に示すように、２次成形対象部分Ｌ₂
において、曲げ加工の中心部分が最大値となり、２次成
形非対象部分Ｌ₁との境目で最小値０となるように、押
し出し成形品１Ａの押し出し方向Ｘに沿って連続的に変
化させられている。

【００１１】このようにして得られた押し出し成形品１
Ａは、従来と同様に、成形本体２の両端部を引っ張り成
形機１０の材料クランプ１１，１２で保持し（図９参
照）、押し出し成形品１Ａに材料の降伏点以上の応力が
かかるような引っ張り力Ｐ₁を付与したまま、引っ張り
成形機１０の成形型１４に沿わせて、押し出し成形品１
Ａに曲げモーメントＭを加えることにより（図１０
（Ａ）参照）、フランジ３Ａの予備変形量Ｄが回復し、
２次成形対象部分Ｌ₂でのフランジ形成角度が、２次成
形非対象部分Ｌ₁でのフランジ形成角度θとほぼ同じに
なり、長手方向にわたって断面形状が維持されたフロン
トピラーのような自動車部材を得ることができる。

【００１２】この第１実施例の実験結果を、図３〜図５
にもとづいて説明する。図３は、押し出し成形後に曲げ
加工を行ったフロントピラーを示している。このフロン
トピラーにおいては、図３（Ｂ）に示す断面形状を持つ
押し出し成形部材１Ｂを、図３（Ａ）に示す曲げ半径３
００ｍｍにて曲げ加工を実施した後、各測定点Ｇ，Ｈ，
Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｋ′，Ｊ′，Ｉ′，Ｈ′，Ｇ′での変
形量を測定した。この押し出し成形部材１Ｂは、成形品
本体２Ｂとフランジ３Ｂとを備えている。

【００１３】この実験においては、従来例と第１実施例
との対比を知るために、（１）フランジ２Ｂに逆方向の
予備変形量Ｄを与えずに（Ｄ＝０）、押し出し成形部材
１Ｂを押し出し成形し、この押し出し成形部材１Ｂに曲
げ加工を実施したときの各測定点での変形量（曲げ加工
後の変形量）Ｃを図４に示し、（２）フランジ２Ｂに逆
方向の予備変形量Ｄの最大値を、予備変形量Ｄを与えな
いときの曲げ加工後の変形量Ｃの最大値の０.５倍，１.
０倍，１.５倍の３種類に設定し、曲げ加工を実施した
ときの各測定点での変形量（曲げ加工後の変形量）Ｃ′
を図５に示し、（３）与える予備変形量Ｄは、測定点Ｋ
−Ｌ−Ｋ′間で最大値とし、測定点Ｋ−Ｊ−Ｉ−Ｈ間お
よび測定点Ｋ'−Ｊ'−Ｉ'−Ｈ′間で最大値から最小値
０まで徐々に変化させ、測定点Ｈ−Ｇ間および測定点
Ｈ'−Ｇ′間で０とした。

【００１４】この図４および図５に示した実験結果を考
察すると、予備変形量Ｄの最大値を、予備変形量Ｄを与
えないときの曲げ加工後の変形量Ｃの最大値の１.０倍
とし、その予備変形量Ｄを最大値から０に徐々に近づけ
て変化させることにより、断面形状の変形の少ない２次
成形部材を得ることが確認できる。

【００１５】第２実施例 図６は、第２実施例に使用する押し出し成形機２０を示
したものであって、予備変形加工装置５０の加工工具５
１と、加工工具５１の駆動機構５２とに特徴がある。つ
まり、予備変形加工装置５０は、コントローラ３１から
の指示により、駆動機構５２のパルスモータ５３の回転
量と回転方向とを制御し、このパルスモータ５３の回転
力を駆動機構５２の複数のギヤからなる減速機構５４を
介して加工工具５１に伝達し、加工工具５１を成形ダイ
ス２３の押し出し成形品１Ａの押し出し方向下流側近傍
で押し出し成形品１Ａの周方向に回転運動させることに
より、押し出し成形品１Ａの２次成形対象部分Ｌ₂に、
前記第１実施例と同様の予備変形を与える。また加工工
具５１は、図７に示すように、支持部材５５の軸受け部
５６に回転可能に外嵌装着されている。この加工工具５
１には、押し出し成形品１Ａのフランジ３Ａが通る加工
溝５７を形成してある。この加工溝５７の底部には、ほ
ぼ半円形の逃げ溝５８を形成してある。上記支持部材５
５の軸受け部５６は、内部に押し出し部材１Ａを通す円
筒状に形成されている。軸受け部材５６の周壁には、フ
ランジ３Ａを通す逃げ溝５９を形成してある。したがっ
て、加工工具５１が軸受け部５６を中心として図７に示
す矢印Ｗ方向に正転または逆転することにより、成形ダ
イス２３から押し出し成形された押し出し成形品１Ａの
２次成形対象部分Ｌ₂のフランジ３Ａに予備変形を与え
る。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、アルミニ
ウム合金の押し出し成形時に、その押し出し成形品の２
次成形対象部分に、２次成形による変形量を見込んだ逆
方向の変形量を与えておき、その後、押し出し成形品の
２次成形対象部分に曲げ加工などの２次成形を実施する
ので、２次成形時において押し出し成形品の予備変形が
正常な断面形状となるように回復する。したがって、２
次成形後の修正が不要となり製作工数が低減し、アルミ
ニウム合金製の自動車部材を安価に提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に使用する押し出し成形機
を示す構成図。

【図２】第１実施例による押し出し成形品を示すもので
あって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ−Ｂ
線に沿う断面図。

【図３】第１実施例の実験に使用したフロントピラーを
示すものであって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）に
示すＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図４】第１実施例の実験に使用した予備変形を与えな
いときの曲げ加工後のフランジの変形量を示す測定結果
図。

【図５】第１実施例の実験に使用した予備変形を与えと
きの曲げ加工後のフランジの変形量を示す測定結果図。

【図６】本発明の第２実施例に使用した押し出し成形機
を示す構成図。

【図７】図６に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図８】従来のアルミニウム合金からなる押し出し成形
品を示す斜視図。

【図９】従来の押し出し成形品に引っ張り力を付与した
状態を示す曲げ加工工程図。

【図１０】従来の押し出し成形品に曲げモーメントを付
与した状態を示すものであって、（Ａ）は曲げ加工工程
図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１，１Ａ…押し出し成形品 １Ｂ…押し出し成形部材 ２，２Ｂ…成形品本体 ３，３Ａ，３Ｂ…フランジ ２２…アルミニウム合金ビレット Ｄ…予備変形量

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金からなる押し出し成形
   品の曲げ加工などの２次成形対象部分に、２次成形によ
   る変形を見込んだ逆方向の予備変形を与えながら押し出
   し成形を行った後、この押し出し成形品の２次成形対象
   部分に曲げなどの２次成形を行うことを特徴とするアル
   ミニウム合金製自動車部材の製造方法。