JP3627662B2

JP3627662B2 - Method of hydraulic forming of laminated plate materials

Info

Publication number: JP3627662B2
Application number: JP2001075261A
Authority: JP
Inventors: 博戸高; 成幸中川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP2002273525A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車構造部材等となる重ね合わせ板材の液圧成形方法に関し、特に二枚の板状金属材料を重ね合わせてその外周部を溶接した後、その二枚の板状金属材料間に液体である所定の成形媒体を導入してその液圧にて所定形状に膨出成形するようにした重ね合わせ板材の液圧成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二枚の板状金属材料を重ね合わせた上でその外周部を溶接することにより形成された重ね合わせ板材を、製品断面形状に対応するところの凹状空間が設けられた上下一対の金型間に挟み込み、その二枚の板材間に高圧の成形媒体を供給して金型側の凹状空間に合致した形状となるように膨出成形する方法は、例えば特開平１１−３４７６４３号公報および特開平１０−８５９４４号公報などで知られている。
【０００３】
また、これらの成形方法において二枚の板材の間に成形媒体を注入する方法については、例えば、Ｔａｇｕｎｇｓｂａｎｄ：Ｔ１６ＥＦＢ−Ｋｏｌｌｏｑｕｉｕｍ（１９９６）ＩｎｎｏｖａｔｉｖｅＦｅｒｔｉｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｎ−ＵｍｆｏｒｍｅｎｕｎｄＬｏｃｈｅｎｍｉｔＩｎｎｅｎｈｏｃｈｄｒｕｃｋのＢｉｌｄ１に掲載されている。
【０００４】
先ず図１４，１５にて重ね合わせ板材の液圧成形方法について説明する。図１４は成形前の重ね合わせ板材１００と金型１０３の断面図を示し、所定の凹部１０４を有した上下型１０５，１０６の間に、重ね合わせた二枚の板材１０１，１０２の外周部をその全周にわたり連続的に溶接した重ね合わせ板材１００が挟まれている（溶接部を符号２０６で示す）。次いで、図１５に示すように、重ね合わせ板材１００の板材１０１，１０２間に水などの高圧の成形媒体を注入供給することにより液圧Ｐを作用させて重ね合わせ板材１００を膨張させ、金型１０３の凹部１０４の形状に合致した外形形状の成形品１１０を得る成形方法である。成形品１１０の幅寸法Ｙは、当初の重ね合わせ板材１００の幅寸法Ｘと比べ膨張に伴う材料流入量Ｗ分だけ両側が小さくなる。
【０００５】
この成形方法における成形媒体の注入方法については、例えば前述の文献には図１６に示すように、成形品形状部（Ｑ部）以外の部分（Ｒ部）にまでフランジ部１０７を延長し、そのフランジ部１０７に成形媒体注入部１０８を設定した構成としている。すなわち、図１６に示すように、重ね合わせ板材１００を形成している二枚の板材１０１，１０２のうち下側の板材１０２のフランジ部１０７相当部には予め注入穴１１１が形成されている一方、上側の板材１０１には注入ノズル１１２の先端形状に対応したドーム形状のエンボス部１１３と導入通路１１４とが予め形成されている。また、下型１０６には液圧導入孔１１１５を形成した注入ノズル１１２が固定されており、注入ノズル１１１２の先端は板材１０２に形成した注入穴１１１に挿入，嵌合されている。さらに注入ノズル１１２の外周部にはシールビード１１６が円環状に形成されている。一方、上型１０５には板材１０１側のエンボス部１１３を受容するべく、これに対応した凹部１１７が形成されている。液圧導入孔１１５はさらに高圧の成形媒体を発生させる増圧機（図示せず）に接続されている。
【０００６】
このような従来の成形媒体の注入構造では、高圧の成形媒体はまず液圧導入孔１１５を通り注入穴１１１とエンボス部１１３との間から板材１０１，１０２間の導入通路１１４に導かれ、成形品形状部（Ｑ部）に到達する。この間、成形媒体の注入穴１１１からの漏れは主に型締めに伴うシールビード１１６の下側の板材１０２への食い込みによって防止される。これによって、図１５のように重ね合わせ板材１００の間に液圧Ｐが作用して膨出成形されることにより金型１０３の凹部形状に合致した外形形状の成形品１１０が得られることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の重ね合わせ板材の液圧成形方法においては、フランジ部１０７を成形品形状部Ｑ以外の部分Ｒにまで延長してその部分に成形媒体注入部１０８を設定した構造となっているため、液圧成形後にその注入部１０８を含むフランジ部１０７をスクラップとして切除しなければならず、そのための加工工数が増加するほか、材料の無駄が発生するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、成形媒体注入部として機能した部分をスクラップとして切断除去する必要がないようにして、加工工数の削減と材料歩留まりの向上を図った重ね合わせ板材の液圧成形方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、金属板同士を重ね合わせてその外周部を溶接してなる重ね合わせ板材を上下一対の金型間に挟み込み、前記重ね合わせ板材の金属板同士の間に注入ノズルを介して高圧の成形媒体を供給することにより所定形状に成形するようにした重ね合わせ板材の液圧成形方法において、前記注入ノズルを金型の製品形状部空間に突出するように配置してその製品形状部空間に直接臨ませ、少なくとも一方の金属板に予め形成した注入穴を前記注入ノズルの外周部に嵌合させた状態で成形媒体を供給して、注入ノズルの外周部に嵌合している注入穴をその注入ノズルに沿って移動させながら重ね合わせ板材を膨出成形することを特徴としている。
【００１０】
この場合、請求項２に記載の発明のように、前記注入ノズルの外形状は先端部が細くなったテーパ形状となっていることが望ましく、さらには請求項３に記載の発明のように、前記注入ノズルのテーパＴは、ノズル先端径をＤ、成形深さをＨとした際、Ｔ＝（０．０３〜０．２５）Ｄ／Ｈであることがより望ましい。
【００１１】
したがって、これら請求項１〜３に記載の発明では、金型の製品形状部空間に臨んでいる注入ノズルがあたかも成形面の一部として機能することになり、その注入ノズルの外周に注入穴が密着したままで両者の相対移動を伴いながら重ね合わせ板材が膨出成形される。そして、成形品に注入ノズルが突き刺さったような形態をもって膨出成形が完了する。
【００１２】
特に、請求項２，３に記載の発明のように注入ノズルをテーパ状のものとすると、成形の進行に伴いその注入ノズルと注入穴とが相対移動するも両者は密着したままであり、両者のシール性が保たれて成形媒体の漏れを未然に防止できるようになる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明を前提として、前記注入ノズルの外周部に、注入穴の周囲を弾性支持するサポートリングを上下動可能に設けたことを特徴としている。
【００１４】
したがって、この請求項４に記載の発明では、型締め完了と同時に注入穴の周囲にサポートリングが圧接し、このサポートリングは重ね合わせ板材の膨出成形の進行に伴い徐々に後退することから、重ね合わせ板材の膨出成形過程での注入穴近傍の変形が抑制されて、その注入穴と注入ノズルとの間のシール性が良好に保たれる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明を前提として、前記注入穴が、成形後に別部品を組み付けるための組み付け穴であることを特徴としている。
【００１６】
したがって、この請求項５に記載の発明では、製品機能の上で必須な部品組み付け穴を液圧成形の際の注入穴として有効利用しているものであるから、膨出成形完了後には上記注入穴を部品組み付け穴として所定の部品が組み付けられることになる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明を前提として、前記注入穴の周囲を予め湾曲形状としたことを特徴としている。ここい言う湾曲形状とは、注入穴の開口縁部がもう一方の金属板から浮き上がるようにその断面形状を湾曲させることをいう。
【００１８】
したがって、この請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様に、注入ノズルの外周に注入穴が密着したままで両者の相対移動を伴いながら重ね合わせ板材が膨出成形される。特に上記湾曲成形によって注入穴が形成された一方の金属板が他方の金属板から浮き上がり気味となっていることから、二枚の金属板間への成形媒体の初期導入がよりスムーズに行われる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明を前提として、前記双方の金属板に形成した注入穴内にそれら双方の金属板同士の間に連通する連通孔を形成したカラーを予め挿入するとともに、型締めにより前記カラーの両端開口縁部にカーリング加工を施し、その型締め状態でカラーを支持している注入ノズルから連通孔を通して双方の金属板間に成形媒体を供給することにより重ね合わせ板材を膨出成形し、同時に双方の金属板に形成した注入穴の開口縁部をカラー側のカール部に密着させることでカラーと一体化することを特徴としている。
【００２０】
したがって、この請求項７に記載の発明では、型締めと同時にカラーのカーリング加工が施され、それに続く成形媒体の導入によって重ね合わせ板材が膨出成形されて、各注入穴の開口縁部がカラー側のカール部と密着し、膨出成形された重ね合わせ板材とカラーとが不離一体の関係となる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、金型の製品形状部空間に臨ませた注入ノズルに重ね合わせ板材側の注入穴を嵌合させるようにして、成形媒体注入部を実質的に成形品領域内に設定していることから、従来のように素材の一部を成形後に切除する必要がなくなり、加工工数の削減と併せて材料歩留まりの向上が図れるようになる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、注入ノズルをテーパ状のものとしたため、成形の進行に伴って注入ノズルと注入穴とが相対移動しつつも両者の密着状態がより良好なものとなり、請求項１に記載の発明と同様の効果に加えて、その密着部でのシール性が確保されて成形媒体の漏れを未然に防止できる効果がある。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、上記注入ノズルのテーパ形状の度合いを特定の関係となるように定めたため、その注入ノズルと注入穴との密着度合いに重ね合わせ板材の材料伸び率が考慮されていることになり、その密着部でのシール性がより良好なものとなるとともに、成形媒体の漏れをより確実に防止できる効果がある。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、注入ノズルとは別に上下動可能なサポートリングを設けたため、特に成形過程での注入穴の周囲の変形を未然に防止することができ、成形媒体のシール性が一段と良好なものとなる効果がある。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、膨出成形後に別部品が組み付けられることになる組み付け穴を注入穴として利用しているため、余分な穴加工を施す必要がなく、加工工数が少なくて済む利点がある。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、注入穴の周囲を予め湾曲形状となるように形成したため、注入ノズルに対する注入穴の密着性が一段と良好なものとなり、成形媒体の漏れ防止のためのシール性向上に寄与できるほか、注入穴が形成された金属板がもう一方の金属板から浮き上がり気味となっているので、特に二枚の金属板間への成形媒体の初期導入が一段とスムーズに行われる利点がある。
【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、注入穴に予め挿入されているカラーのカーリング加工と、重ね合わせ板材の膨出成形、ならびにカーリング加工後のカラーとの機械的結合とが一工程内にて行われることから、加工の集約化により加工工程を簡素化できる効果がある。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１〜４は本発明に係る液圧成型方法の第１の実施の形態を示す図で、請求項１〜３に記載の発明に対応している。図１は本発明を適用して液圧成形された自動車用構造部品の一例としてサスペンションフレーム１を示す斜視図であり、中空形状のフレーム本体２の長手方向両端にサスペンションカラー取付部３が形成されている。
【００３０】
図２は同サスペンションフレーム１の形状に成形する前の重ね合わせ板材４を示す斜視図である。成形前の重ね合わせ板材４には、上記サスペンションカラー取付部３となるべき領域のいずれか一方もしくは両方を有効利用して成形媒体注入部５が設けられている。重ね合わせ板材４は、所定のブランク形状に打ち抜き形成した二枚の金属板６，７を互いに重ね合わせた上で、その全周にわたり連続して溶接を施してある（溶接部を符号８で示す）。なお、先に述べた従来技術の場合には、例えば斜線部に示す成形品形状部以外の部分に成形媒体注入部１０８を形成して、膨出成形後にこの成形媒体注入部１０８を切除することになる。
【００３１】
図３は図１のＡ−Ａ線に沿った成形前のサスペンションカラー取付部３の断面図を示しており、成形面１１ａの一部にエンボス部１３を有した上型１１と同じく成形面１２ａの一部にエンボス部１４を有する下型１２との型締め状態をもって、両者の間に図２に示した成形前の重ね合わせ板材４が挟まれている。上下型１１，１２の凹状の成形面１１ａ，１２ａは上記型締め状態をもって製品形状部空間１５を形成しており、下型１２側のエンボス部１４には上記製品形状部空間１５内に突出するように注入ノズル１６が挿入支持されているとともに、そのエンボス部１４には注入ノズル１６を取り囲むようにして環状のシールビード１７が形成されている。また、重ね合わせ板材４のうち上記サスペンションカラー取付部３の中心に相当する位置において、下側の金属板７には所定の大きさの注入穴１８が、上側の金属板６には注入ノズル１６の先端部を受容するようなドーム形状のエンボス部１９が予めそれぞれに形成されている。
【００３２】
上記注入ノズル１６は、その先端部が下側の金属板７に形成された注入穴１８を貫通した上で、上側の金属板６のエンボス部１９に収まっている。注入ノズル１６の先端部外周面１６ａは上方に向かって先細りとなるテーパ形状に形成されている。注入ノズル１６自体に形成された液圧導入孔２０は、図３に示すように成形前の重ね合わせ板材４における下側の金属板７の注入穴１８と上側の金属板６のエンボス部１９との間に連通している。
【００３３】
図４は図１のＡ−Ａ線に沿った成形後のサスペンションカラー取付部３の断面図を示しており、図３の状態から成形媒体として所定の液体が注入ノズル１６の液圧導入孔２０から供給されると、液圧Ｐの作用にて上下の金属板６，７が互いに離間するようにして膨張し、上側の金属板６は上型１１の凹状成形面１１ａに合致した形状に成形される。一方、下側の金属板７は液圧Ｐの作用によりその注入穴１８の部分が注入ノズル１６の外周面１６ａと相対移動しながらその外周面１６ａに沿って膨出成形されるが、注入ノズル１６の外周面１６ａがテーパ形状となっているために、注入穴１８の開口端面が常に注入ノズル１６の外周面１６ａに密着して成形媒体をシールしながら、下型１２の凹形成形面１２ａに合致した形状に成形される。
【００３４】
さらに、下型１２のうち注入ノズル１６のまわりにはシールビード１７が設けられており、下側の金属板７がほぼ下型１２の凹状成形面１２ａに合致した形状に成形されると、シールビード１７がその下側の金属板７に食い込み、これによってもまた成形媒体をシールすることになる。
【００３５】
このように成形品形状部領域に注入穴１８を設けた構造、すなわち金型の製品形状部空間１５内に注入ノズル１６を直接臨ませてこれに下側の金属板７に予め形成した注入穴１８を嵌合させた状態で膨出成形するようにしたため、従来例のように成形媒体注入部を成形後に切除する必要がなくなるため、材料の無駄が少なくなる上に、二次加工のための工数が減少し、製造工程を簡素化することができるようになる。
【００３６】
ここで、上記注入ノズル１６の外周面１６ａのテーパＴは、膨出成形時の成形深さＨによる材料の伸び率に合わせてシール性が確保できるように設定し、望ましくはノズル先端径をＤ、成形深さをＨとした際、Ｔ＝（０．０３〜０．２５）Ｄ／Ｈの範囲で設定する。すなわち、一般的にはテーパ部の大径をＤ１、小径をＤ２、テーパ部の中心線長さをＬとしたとき、テーパＴはＴ＝（Ｄ１−Ｄ２）／Ｌで定義されるが、本実施の形態では、上記Ｄ１−Ｄ２の値を、材料（軟鋼）自体の伸びを考慮してＤ２（＝Ｄ）×伸び（０．０３〜０．２５）の値に置き換えて、Ｔ＝（０．０３〜０．２５）Ｄ／Ｈとしている。なお、材料の伸びの最小値０．０３の値は、上記注入穴１８まわりの伸びが３％〜５％であることを考慮してその最も小さい値である３％をそのまま使用し、最大値である０．２５の値は、材料自体の伸びが４０％程度であるので、上記注入穴１８まわりは２５％程度でよいと判断してその値を使用した。
【００３７】
図５は本発明の第２の実施の形態として図１のＡ−Ａ線に沿った成形前のサスペンションカラー取付部３の断面図であり、請求項４に記載の発明に対応している。なお、第１の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００３８】
本実施の形態では、図５に示すように、下型２２のうち注入ノズル２１の外周部分をサポートリング２３として分割し、このサポートリング２３を圧縮コイルばね等の弾性体２４を介して上下動可能に支持させてある。これによりサポートリング２３は常時上方に向けて付勢されていて、同図の型締め状態をもってサポートリング２３は下側の金属板７のうち注入穴１８の周囲に圧接している。また、サポートリング２３にはシールビード２５が形成されているとともに、そのサポートリング２３と注入ノズル２１との間にはＯリング２６が介装されている。
【００３９】
したがって、図５の状態から注入ノズル２１を通して成形媒体が導入されると、上記のように下側の金属板７にサポートリング２３が圧接したままの状態で重ね合わせ板材４の膨出成形が進行し、サポートリング２３は膨出成形過程での注入穴１８の周囲の変形を抑制する役割をする。さらに重ね合わせ板材４が膨出成形される際、注入穴１８の開口端面と注入ノズル２１のテーパ状の外周面２１ａとの間で液圧がシールされながら拡張する一方、サポートリング２３に形成したシールビード２５が下側の金属板板７に食い込み、成形媒体の漏れ等が生じないように確実にシールされることになる。
【００４０】
図６は図１のＡ−Ａ線に沿った断面の変形例を示し、液圧成形した成形品（サスペンションフレーム１）のサスペンションカラー取付部３に後からサスペンションカラーを挿入固定したものである。すなわち、成形品１の液圧成形後に上側の金属板６と下側の金属板７を貫通する取り付け孔２８を二次的に加工し、その取り付け孔２８に一方に外フランジ２７ａを有したサスペンションカラー２７が挿入される。そして、その挿入されたサスペンションカラー２７は上側の金属板６と下側の金属板７とにそれぞれ溶接部２９をもって溶接されて所定の成形品たるサスペンションフレーム１となる。
【００４１】
図７，８には本発明の第３の実施の形態として図６に示したサスペンションカラー２７の挿入を考慮した液圧成形方法を示す。なお、この実施の形態は、請求項１〜３に記載の発明のほか請求項５に記載の発明の対応している。
【００４２】
図７に示すように、一部にエンボス部１３を含んでなる凹状成形面１１ａを有した上型１１と同じく凹状成形面３２ａを有してなる下型３２との間に、両者の型締め状態をもって二枚の金属板６，７からなる重ね合わせ板材４が挟持されている。下型３２には比較的大径のテーパ状の外周面３０ａを有する注入ノズル３０が挿入支持されているとともに、下型３２のうち注入ノズル３０の外側に環状のシールビード３１が突出形成されている。注入ノズル３０には液圧導入孔３３が形成されているとともに、その先端部が重ね合わせ板材４のうち下側の金属板７に形成されたた注入穴３４に嵌合しつつ、上側の金属板６のドーム形状のエンボス部３５に収まっている。
【００４３】
図８に示すように、図７の状態から成形媒体が注入ノズル３１の液圧導入孔３３から供給されると、液圧Ｐの作用にて上側の金属板６は上型１１側の凹形成形面１１ａに合致した形状に成形される一方、下側の金属板７は同じく液圧Ｐの作用により注入穴３４の部分が注入ノズル３０の外周面３０ａに沿って膨出成形される。このとき、注入ノズル３０の外周面３０ａがテーパ形状となっているため、注入穴３４の部分は上記と同様に成形媒体をシールしながら下型３２の凹状成形面３２ａに合致した形状に成形される。もちちろん、下側のシービード３１が下側の金属板７に食い込むことによってもシールされる。
【００４４】
本実施の形態では、膨出成形後の注入穴３４の直径Ｍが図６に示したサスペンションカラー取り付け穴２８の直径に合致するように設定したものであり、したがって膨出成形後に上側の金属板７のみにサスペンションカラー取り付け穴２８を形成すれば図６のようにサスペンションカラー２７を挿入することが可能となるので、液圧成形後の穴加工工数を削減することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態においてはサスペンションカラー２７などの他部品の取り付け穴を注入穴として用いたが、これに限定されるものではなく、後加工によって孔あけを必要とする重量軽減穴や水抜き穴等を注入穴として用いてもよい。
【００４６】
図９，１０は本発明の第４の実施の形態を示す図で、図７，８に示した実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。なお、本実施の形態は請求項１，６に記載の発明に対応している。
【００４７】
本実施の形態では、図９に示すように、注入ノズル３６の外周面３６ａをテーパ形状ではなくストレートな円筒面形状とした点、および重ね合わせ板材４を形成する下側の金属板３７に予め形成されることになる注入穴３４の周辺部を断面形状が湾曲した形状となるように湾曲部３８を予備成形したものである。上記のように注入穴３４の周辺部を予め湾曲形状とすることにより、その注入穴３４の開口縁部は上側の金属板６に対して浮き上がり気味もしくは口開き気味状態となっている。
【００４８】
このような構造においては、図１０に示すように液圧導入孔３３から上側の金属板６と下側の金属板３７との間に液圧Ｐを作用させると、下側の金属板３７に予め形成した注入穴３４周囲に設けた湾曲部３８が、下側の金属板３７の拡張に伴って注入ノズル３６の外周面３６ａに密着したままで膨出成形されるため、液圧Ｐを確実にシールしながら成形できるようになる。また、下型３２にはシールビード３１があり、成形後半には、前記湾曲部３８と注入ノズル３６の外周面３６ａとのシールに加えて、シールビード３１２が下側の金属板３７に食い込むことによっても成形媒体をシールできる構造となっているため、より確実に成形媒体の漏れを防ぐことができる。
【００４９】
ここで、注入ノズル３６の外周面は円筒面３６ａとしたが、前記実施例と同様にテーパ形状とするとシール性がなお一層良好なものとなる。また、成形後の注入穴３４の直径Ｎがそのまま図６に示したサスペンションカラー取り付け穴２８の直径となるので、液圧成形後の穴加工工数を削減することができる。
【００５０】
図１１〜１３は本発明の第５の実施の形態として図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を示している。本実施の形態では、液圧成形された成形品であるサスペンションフレーム１にサスペンションカラー４０が挿入されることを前提として、そのサスペンションカラー４０の局部的な加工と液圧成形された成形品１との機械的結合を一工程内にて行うようにしたものである。なお、本実施の形態は請求項１および請求項６，７に記載の発明に対応している。
【００５１】
図１１は金型が開いている状態での部品セッティング工程を示しており、また図１２は型締めによりサスペンションカラー４０に予備成形としてカーリング加工を施した状態を示している。
【００５２】
図１１，１２に示すように、重ね合わせ板材４４に挿入支持されることになるサスペンションカラー４０の上下の開口縁部にはテーパ部４１をもって外側に拡径しつつ外フランジタイプのカール部４２を形成する必要があるために、上型５１にはサスペンションカラー４０のテーパ部４１およびカール部４２を加工するための成形面５３，５４を有したインサート型５５が組み付けられている。同様に下型５２にもサスペンションカラー４０のテーパ部４１およびカール部４２を加工するためのインサート型を兼ねた注入ノズル５６が組み付けられていて、このインサート型を兼ねた注入ノズル５６にはテーパ部４１およびカール部４２を加工するため成形面５７，５８が形成されている。
【００５３】
インサート型を兼ねた注入ノズル５６には液圧導入孔５９が形成されていて、その注入ノズル５６には円筒状のサスペンションカラー４０が挿入されているとともに、その注入ノズル５６とサスペンションカラー４０との間にはＯリング６０が介装されている。サスペンションカラー４０にはその長手方向中央部の全周に沿って単一のビード部４３が膨出形成されているとともに、そのビード部４３を貫通するようにして複数の連通穴４５が形成されている。そして、サスペンションカラー４０にはそのビード部４３を組付位置として重ね合わせ板材４４が予め挿入されていて、連通穴４５を挟むかたちでそれぞれに湾曲部４６が形成された重ね合わせ板材４４の上側の金属板４７と下側の金属板４８とが挿入されている。これにより、各連通穴４５は上下の金属板４７，４８同士の間の空間に連通している。
【００５４】
なお、また上型５１および下型５２には先の実施の形態と同様にそれぞれにシールビード６１が突出形成されている。
【００５５】
図１２は、図１１の型開き状態から上下型５１，５２間を型締めした状態を示しており、上下のインサート型５５，５６同士が突き合わされることによりサスペンションカラー４０の予備成形としてその上下両端部が拡径されて、それぞれにテーパ部４１とカール部４２とが成形される。
【００５６】
その後、インサート型を兼ねた注入ノズル５６内に形成された液圧導入孔５９を通して供給された成形媒体がサスペンションカラー４０に設けられた連通穴４５を通って、端部に湾曲部４６が形成された上側の金属板４７と下側の金属板４８との間に供給される。この液圧Ｐの供給を受けて、図１３に示すように上側の金属板４７と下側の金属板４８とが互いに離間するようにして上下に膨出成形され、最終的には上下の金属板４７，４８の湾曲部４６がサスペンションカラー４０の外周面のカール部４２に合致しつつ密着するまで成形される。
【００５７】
この際、上下の金属板４７，４８に湾曲部４６が形成されており、なお且つサスペンションカラー４０の上下両端部にはテーパ部４１とカール部４２とが形成されているため、両者が相対移動しながら拡張する過程での液圧シールが確実に行われる。その上、上下型４７，４８にはシールビード６１が形成されていて、成形後期にはそのシールビード６１が各湾曲部４６に噛み込むことでさらに確実なシールを行うことができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、サスペンションカラー４０を予め重ね合わせ板材４４にセッティングしておけばよく、成形後の孔加工やサスペンションカラー４０の挿入作業の工程を省略できるため、製造工程をきわめて簡素化できる。また、液圧成形後にサスペンションカラー４０は図６と同様にして上下の金属板４７，４８にそれぞれ溶接されるが、その際、液圧成形により両者は確実に密着しているため、溶接作業性が向上するとともに溶接変形も低減でき、部品の寸法精度を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧成形方法によって成形される成形品の一例として自動車のサスペンションフレームを示す斜視図。
【図２】図１のサスペンションフレームに成形される前の重ね合わせ板材の形状を示す斜視図。
【図３】本発明に係る液圧成形方法の第１の実施の形態を示す図で、図１のＡ−Ａ線に沿う成形金型の断面図。
【図４】図３の状態から液圧が導入されて成形が完了した状態を示す断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す成形金型の断面図。
【図６】図１のＡ−Ａ線に沿う断面での変形例を示す断面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す成形金型の断面図。
【図８】図７の状態から液圧が導入されて成形が完了した状態を示す断面図。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示す成形金型の断面図。
【図１０】図９の状態から液圧が導入されて成形が完了した状態を示す断面図。
【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す成形金型の断面図。
【図１２】図１１の状態から型締めした状態を示す断面図。
【図１３】図１２の状態から液圧が導入されて成形が完了した状態を示す断面図。
【図１４】従来の液圧成形方法の一例を示す断面図。
【図１５】図１４の状態から液圧が導入されて成形が完了した状態を示す断面図。
【図１６】従来の液圧成形媒体注入部の具体例を示す断面図。
【符号の説明】
１…サスペンションフレーム（成形品）
３…サスペンションカラー取付部
４…重ね合わせ板材
６，７…金属板
１１…上型
１１ａ…凹状の成形面
１２…下型
１２ａ…凹状の成形面
１５…製品形状部空間
１６…注入ノズル
１８…注入穴
２２…下型
２３…サポートリング
２４…弾性体
２７…サスペンションカラー
２８…取り付け孔
３０…注入ノズル
３２…下型
３４…注入穴
３６…注入ノズル
３７…金属板
３８…湾曲部
４０…サスペンションカラー
４２…カール部
４４…重ね合わせ板材
４５…連通穴
４６…湾曲部
４７…金属板
４８…金属板
５１…上型
５５…インサート型
５６…注入ノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic forming method for a laminated plate material used as an automobile structural member or the like, and in particular, after two plate-shaped metal materials are overlapped and the outer periphery thereof is welded, between the two plate-shaped metal materials. The present invention relates to a method for hydraulically forming a laminated plate material in which a predetermined forming medium that is a liquid is introduced and swelled into a predetermined shape by the liquid pressure.
[0002]
[Prior art]
An overlapping plate material formed by superimposing two plate-shaped metal materials and then welding the outer periphery thereof is placed between a pair of upper and lower molds provided with a concave space corresponding to the product cross-sectional shape. For example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-347643 and 10 disclose a method of sandwiching and supplying a high-pressure forming medium between the two plates to form a shape that matches the concave space on the mold side. -85944 and the like.
[0003]
In addition, a method for injecting a forming medium between two plate materials in these forming methods is described in, for example, Tagungsband: T16 EFB-Kolloquaum (1996) Innovative Fertigentechnolgen lndrenmit Ind. .
[0004]
First, referring to FIGS. 14 and 15, a method of hydraulic forming a laminated plate material will be described. FIG. 14 is a cross-sectional view of the overlapped plate material 100 and the mold 103 before forming, and the outer peripheral portions of the two stacked plate materials 101 and 102 are placed between the upper and lower molds 105 and 106 having a predetermined recess 104. The overlapping plate material 100 continuously welded over the entire circumference is sandwiched (a welded portion is indicated by reference numeral 206). Next, as shown in FIG. 15, by injecting and supplying a high-pressure forming medium such as water between the plate materials 101 and 102 of the overlapping plate material 100, the hydraulic pressure P is applied to expand the overlapping plate material 100, and the mold This is a molding method for obtaining a molded product 110 having an outer shape that matches the shape of the concave portion 104 of 103. The width dimension Y of the molded product 110 is smaller on both sides than the original width dimension X of the overlapped plate member 100 by the material inflow amount W accompanying expansion.
[0005]
As for the injection method of the molding medium in this molding method, for example, as shown in FIG. 16, in the above-mentioned document, the flange portion 107 is extended to a portion (R portion) other than the molded product shape portion (Q portion). The molding medium injection unit 108 is set in the flange unit 107. That is, as shown in FIG. 16, the injection hole 111 is formed in advance in the portion corresponding to the flange portion 107 of the lower plate member 102 of the two plate members 101, 102 forming the overlapping plate member 100. The upper plate 101 is preliminarily formed with a dome-shaped embossed portion 113 and an introduction passage 114 corresponding to the tip shape of the injection nozzle 112. An injection nozzle 112 having a fluid pressure introduction hole 1115 is fixed to the lower mold 106, and the tip of the injection nozzle 1112 is inserted and fitted into an injection hole 111 formed in the plate material 102. Further, a seal bead 116 is formed in an annular shape on the outer periphery of the injection nozzle 112. On the other hand, the upper mold 105 is formed with a concave portion 117 corresponding to the embossed portion 113 on the plate material 101 side. The hydraulic pressure introduction hole 115 is connected to a pressure intensifier (not shown) that generates a higher-pressure forming medium.
[0006]
In such a conventional molding medium injection structure, the high-pressure molding medium first passes through the hydraulic pressure introduction hole 115 and is guided from between the injection hole 111 and the embossed portion 113 to the introduction passage 114 between the plate members 101 and 102 to form the molding medium. The product shape part (Q part) is reached. During this time, leakage of the molding medium from the injection hole 111 is mainly prevented by biting into the lower plate 102 of the seal bead 116 accompanying mold clamping. As a result, as shown in FIG. 15, the molded product 110 having an outer shape that matches the concave shape of the mold 103 is obtained by bulging and molding the hydraulic pressure P between the overlapping plate materials 100. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional method for hydraulically forming laminated sheets, the flange portion 107 is extended to the portion R other than the molded product shape portion Q, and the forming medium injection portion 108 is set in that portion. Therefore, the flange portion 107 including the injection portion 108 must be cut out as scrap after the hydraulic forming, and there are problems that the processing man-hours for that increase and the waste of material occurs.
[0008]
The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and it is not necessary to cut and remove the portion functioning as the molding medium injection portion as scrap, thereby reducing the processing man-hours and improving the material yield. The present invention provides a method for hydroforming a laminated sheet material.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an overlapping plate material formed by overlapping metal plates and welding their outer peripheral portions is sandwiched between a pair of upper and lower molds, and an injection nozzle is provided between the metal plates of the overlapping plate material. In the method of hydroforming a laminated plate material that is formed into a predetermined shape by supplying a high-pressure forming medium through the injection nozzle, the injection nozzle is placed in the product shape portion space of the mold. Place it so that it protrudes and directly face the product shape part space, In a state where an injection hole previously formed in at least one metal plate is fitted to the outer peripheral portion of the injection nozzle While feeding the molding medium and moving the injection hole fitted to the outer periphery of the injection nozzle along the injection nozzle It is characterized by bulging and forming a laminated plate material.
[0010]
In this case, as in the invention described in claim 2, it is desirable that the outer shape of the injection nozzle is a tapered shape with a thin tip, and further, as in the invention described in claim 3, The taper T of the injection nozzle is more preferably T = (0.03 to 0.25) D / H, where D is the nozzle tip diameter and H is the molding depth.
[0011]
Therefore, in the inventions according to the first to third aspects, the injection nozzle facing the product shape portion space of the mold functions as a part of the molding surface, and the injection hole is formed on the outer periphery of the injection nozzle. The overlapped plate material is bulged and formed with the relative movement of the two members in close contact. Then, the bulging molding is completed with a form in which the injection nozzle pierces the molded product.
[0012]
In particular, if the injection nozzle is tapered as in the inventions of claims 2 and 3, the injection nozzle and the injection hole move relative to each other as the molding proceeds, but both remain in close contact with each other. Thus, it is possible to prevent the molding medium from leaking.
[0013]
According to a fourth aspect of the invention, on the premise of the second aspect of the invention, a support ring that elastically supports the periphery of the injection hole is provided on the outer peripheral portion of the injection nozzle so as to be movable up and down. .
[0014]
Therefore, in the invention according to the fourth aspect, the support ring comes into pressure contact with the periphery of the injection hole at the same time as the mold clamping is completed, and the support ring gradually recedes with the progress of the bulge molding of the laminated plate material. Deformation in the vicinity of the injection hole in the bulge forming process of the laminated plate material is suppressed, and the sealing property between the injection hole and the injection nozzle is kept good.
[0015]
The invention described in claim 5 is characterized in that, based on the invention described in claim 2, the injection hole is an assembly hole for assembling another part after molding.
[0016]
Therefore, in the invention described in claim 5, since the part assembly hole essential for the product function is effectively used as the injection hole in the hydraulic forming, the injection is performed after the completion of the expansion molding. A predetermined part is assembled using the hole as a part assembly hole.
[0017]
The invention according to claim 6 is characterized in that, based on the invention according to claim 1, the periphery of the injection hole is previously curved. The curved shape referred to here means that the cross-sectional shape is curved so that the opening edge of the injection hole is lifted from the other metal plate.
[0018]
Therefore, in the invention according to claim 6, as in the invention according to claim 1, the overlapping plate material is swelled while the injection hole is kept in close contact with the outer periphery of the injection nozzle and accompanied by relative movement between the two. The In particular, since one metal plate in which the injection hole is formed by the above curve forming is lifted from the other metal plate, the initial introduction of the forming medium between the two metal plates is performed more smoothly.
[0019]
In the invention described in claim 7, on the premise of the invention described in claim 6, a collar in which a communication hole communicating between the two metal plates is formed in advance in the injection holes formed in the two metal plates is previously provided. By inserting and curling the edges of both ends of the collar by clamping, and supplying the molding medium between the two metal plates through the communication hole from the injection nozzle supporting the collar in the clamping state. The laminated plate material is formed by bulging and integrated with the collar by bringing the opening edge of the injection hole formed in both metal plates into close contact with the curl portion on the collar side.
[0020]
Therefore, in the invention described in claim 7, the curling process of the collar is performed at the same time as the mold clamping, and the overlapping plate material is swelled by the subsequent introduction of the molding medium, and the opening edge of each injection hole is the collar. The curled portion on the side is in close contact with each other, and the bulging-molded overlapping plate material and the collar are in an integral relationship.
[0021]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the injection hole on the overlapping plate material side is fitted to the injection nozzle facing the product shape part space of the mold so that the molding medium injection part is substantially formed. Since it is set in the area, it is not necessary to cut out part of the material after molding as in the past, reducing the number of processing steps Together with materials Increases the yield of fees.
[0022]
According to the invention described in claim 2, since the injection nozzle is tapered, the close contact state between the injection nozzle and the injection hole is relatively better as the molding progresses, In addition to the effect similar to that of the first aspect of the invention, there is an effect that the sealing property at the close contact portion is secured and leakage of the forming medium can be prevented in advance.
[0023]
According to the third aspect of the present invention, since the degree of taper shape of the injection nozzle is determined to have a specific relationship, the material elongation rate of the overlapped plate material is considered in the degree of adhesion between the injection nozzle and the injection hole. As a result, the sealing performance at the contact portion is improved, and the molding medium can be prevented from leaking more reliably.
[0024]
According to the invention described in claim 4, since the support ring capable of moving up and down is provided separately from the injection nozzle, it is possible to prevent deformation around the injection hole in the molding process, and to seal the molding medium. There is an effect that the property is further improved.
[0025]
According to the invention described in claim 5, since an assembly hole in which another part is assembled after bulging molding is used as an injection hole, it is not necessary to perform extra hole processing, and the number of processing steps is small. There is an advantage to end.
[0026]
According to the invention described in claim 6, since the periphery of the injection hole is formed in a curved shape in advance, the adhesion of the injection hole to the injection nozzle is further improved, and a seal for preventing leakage of the molding medium In addition to contributing to improved performance, the metal plate in which the injection hole is formed floats up from the other metal plate, so the initial introduction of the forming medium between the two metal plates is made even smoother. There are advantages.
[0027]
According to the invention described in claim 7, the curling process of the collar inserted in advance into the injection hole, the bulging molding of the overlapping plate material, and the mechanical coupling with the collar after the curling process are performed in one step. Therefore, there is an effect that the machining process can be simplified by integrating the machining.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
1-4 is a figure which shows 1st Embodiment of the hydraulic-molding method based on this invention, and respond | corresponds to the invention of Claims 1-3. FIG. 1 is a perspective view showing a suspension frame 1 as an example of an automotive structural part that is hydraulically formed by applying the present invention. Suspension collar mounting portions 3 are formed at both longitudinal ends of a hollow frame body 2. ing.
[0030]
FIG. 2 is a perspective view showing the overlapping plate material 4 before being formed into the shape of the suspension frame 1. The overlapped plate member 4 before molding is provided with a molding medium injection part 5 by effectively utilizing one or both of the regions to be the suspension collar attachment part 3. The overlapping plate material 4 is formed by superimposing two metal plates 6 and 7 punched and formed in a predetermined blank shape on each other, and continuously welding the entire circumference (the welded portion is indicated by reference numeral 8). ). In the case of the above-described prior art, for example, the molding medium injection portion 108 is formed in a portion other than the molded product shape portion indicated by the hatched portion, and the molding medium injection portion 108 is cut off after the bulging molding. become.
[0031]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the suspension collar mounting portion 3 before molding along the line AA in FIG. 1, and embossing is performed on a part of the molding surface 11a. Part 13 2 is sandwiched between the upper mold 11 and the lower mold 12 having the embossed portion 14 on a part of the molding surface 12a, and the unmolded laminated plate material 4 shown in FIG. . The concave molding surfaces 11a and 12a of the upper and lower molds 11 and 12 form a product shape part space 15 with the above-described mold clamping state, and the embossed part 14 on the lower mold 12 side protrudes into the product shape part space 15. The injection nozzle 16 is inserted and supported as described above, and an annular seal bead 17 is formed on the embossed portion 14 so as to surround the injection nozzle 16. Further, at a position corresponding to the center of the suspension collar mounting portion 3 in the overlapping plate material 4, a predetermined size injection hole 18 is formed in the lower metal plate 7, and an injection nozzle 16 is formed in the upper metal plate 6. A dome-shaped embossed portion 19 is formed in advance so as to receive the tip portion of each of them.
[0032]
The injection nozzle 16 has a tip end penetrating through an injection hole 18 formed in the lower metal plate 7 and is then accommodated in an embossed portion 19 of the upper metal plate 6. The tip outer peripheral surface 16a of the injection nozzle 16 is formed in a tapered shape that tapers upward. As shown in FIG. 3, the hydraulic pressure introduction hole 20 formed in the injection nozzle 16 itself includes an injection hole 18 in the lower metal plate 7 and an embossed portion 19 in the upper metal plate 6 in the laminated plate material 4 before forming. Communicating between
[0033]
4 shows a cross-sectional view of the suspension collar mounting portion 3 after molding along the line AA in FIG. 1. From the state of FIG. 3, a predetermined liquid as a molding medium is introduced into the hydraulic pressure introducing hole 20 of the injection nozzle 16. The upper and lower metal plates 6 and 7 are expanded so as to be separated from each other by the action of the hydraulic pressure P, and the upper metal plate 6 is molded into a shape that matches the concave molding surface 11a of the upper mold 11. Is done. On the other hand, the lower metal plate 7 is moved relative to the outer peripheral surface 16a of the injection nozzle 16 by the action of the hydraulic pressure P. While its outer surface Although the outer peripheral surface 16a of the injection nozzle 16 has a tapered shape, the opening end surface of the injection hole 18 is always in close contact with the outer peripheral surface 16a of the injection nozzle 16, and the molding medium is formed. While sealing, it is formed into a shape that matches the concave forming surface 12a of the lower mold 12.
[0034]
Further, a seal bead 17 is provided around the injection nozzle 16 in the lower mold 12, and when the lower metal plate 7 is molded into a shape substantially matching the concave molding surface 12 a of the lower mold 12, the seal bead 17 is formed. The bead 17 bites into the metal plate 7 below it, which also seals the forming medium.
[0035]
In this way, the injection hole 18 is formed in the molded product shape region, that is, the injection nozzle 16 is directly exposed in the product shape space 15 of the mold, and the injection hole is formed in the lower metal plate 7 in advance. Since the swelled molding is performed with the 18 fitted, it is not necessary to cut the molding medium injection part after molding as in the conventional example, so that waste of material is reduced and secondary processing is performed. Man-hours are reduced, and the manufacturing process can be simplified.
[0036]
Here, the taper T of the outer peripheral surface 16a of the injection nozzle 16 is set so as to ensure a sealing property in accordance with the elongation rate of the material due to the molding depth H at the time of bulging molding, and preferably the nozzle tip diameter is D. When the forming depth is H, it is set in the range of T = (0.03-0.25) D / H. That is, generally, the taper T is defined as T = (D1−D2) / L, where D1 is the large diameter of the taper portion, D2 is the small diameter, and L is the center line length of the taper portion. In the embodiment, the value of D1-D2 is replaced with a value of D2 (= D) × elongation (0.03-0.25) in consideration of the elongation of the material (mild steel) itself, and T = (0 .03 to 0.25) D / H. Note that the minimum value of 0.03 of the material elongation is 3%, which is the smallest value in consideration of the elongation around the injection hole 18 being 3% to 5%. Since the elongation of the material itself is about 40%, the value of 0.25 is determined to be about 25% around the injection hole 18 and used.
[0037]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the suspension collar mounting portion 3 before forming along the line AA in FIG. 1 as a second embodiment of the present invention, and corresponds to the invention described in claim 4. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in a 1st form.
[0038]
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the outer peripheral portion of the injection nozzle 21 in the lower mold 22 is divided as a support ring 23, and the support ring 23 is moved up and down via an elastic body 24 such as a compression coil spring. It is supported as possible. As a result, the support ring 23 is always urged upward, and the support ring 23 is in pressure contact with the periphery of the injection hole 18 in the lower metal plate 7 in the mold-clamped state shown in FIG. A seal bead 25 is formed on the support ring 23, and an O-ring 26 is interposed between the support ring 23 and the injection nozzle 21.
[0039]
Therefore, when the forming medium is introduced through the injection nozzle 21 from the state of FIG. 5, the bulging forming of the laminated plate material 4 proceeds with the support ring 23 kept in pressure contact with the lower metal plate 7 as described above. The support ring 23 serves to suppress deformation around the injection hole 18 in the bulge forming process. Further, when the laminated plate material 4 is swelled, it expands while the hydraulic pressure is sealed between the opening end surface of the injection hole 18 and the tapered outer peripheral surface 21 a of the injection nozzle 21, while it is formed on the support ring 23. The seal bead 25 bites into the lower metal plate 7 and is surely sealed so as not to leak the forming medium.
[0040]
FIG. 6 shows a modification of the cross section taken along the line AA of FIG. 1, in which a suspension collar is inserted and fixed later on the suspension collar mounting portion 3 of a molded product (suspension frame 1) that has been hydraulically molded. That is, a suspension having a mounting hole 28 penetrating through the upper metal plate 6 and the lower metal plate 7 after the hydraulic molding of the molded product 1 and having an outer flange 27a on one side of the mounting hole 28. A collar 27 is inserted. Then, the inserted suspension collar 27 is welded to the upper metal plate 6 and the lower metal plate 7 by the welded portions 29 to form the suspension frame 1 as a predetermined molded product.
[0041]
7 and 8 show a hydraulic forming method in consideration of insertion of the suspension collar 27 shown in FIG. 6 as a third embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to the invention described in claim 5 in addition to the invention described in claims 1-3.
[0042]
As shown in FIG. 7, between the upper mold 11 having the concave molding surface 11a partially including the embossed portion 13 and the lower mold 32 having the concave molding surface 32a, both the molds are clamped. An overlapping plate material 4 composed of two metal plates 6 and 7 is sandwiched in a state. An injection nozzle 30 having a tapered outer peripheral surface 30a having a relatively large diameter is inserted and supported in the lower mold 32, and an annular seal bead 31 is formed to protrude outside the injection nozzle 30 in the lower mold 32. Yes. The injection nozzle 30 is formed with a hydraulic pressure introduction hole 33, and the tip portion of the injection nozzle 30 is fitted into the injection hole 34 formed in the lower metal plate 7 of the overlapping plate material 4, and the upper metal The dome-shaped embossed portion 35 of the plate 6 is accommodated.
[0043]
As shown in FIG. 8, when the forming medium is supplied from the hydraulic pressure introducing hole 33 of the injection nozzle 31 from the state of FIG. 7, the upper metal plate 6 forms a concave on the upper mold 11 side by the action of the hydraulic pressure P. On the other hand, the lower metal plate 7 is formed by bulging and forming the portion of the injection hole 34 along the outer peripheral surface 30 a of the injection nozzle 30 by the action of the hydraulic pressure P. At this time, since the outer peripheral surface 30a of the injection nozzle 30 is tapered, the portion of the injection hole 34 is molded into a shape that matches the concave molding surface 32a of the lower mold 32 while sealing the molding medium in the same manner as described above. The Of course, sealing is also achieved by the lower sea bead 31 biting into the lower metal plate 7.
[0044]
In the present embodiment, the diameter M of the injection hole 34 after bulging is set so as to match the diameter of the suspension collar mounting hole 28 shown in FIG. If the suspension collar attachment hole 28 is formed only in the number 7, the suspension collar 27 can be inserted as shown in FIG. 6, so that the number of hole processing steps after the hydraulic forming can be reduced.
[0045]
In the present embodiment, the mounting holes for other parts such as the suspension collar 27 are used as the injection holes. However, the present invention is not limited to this, and weight reduction holes and water drains that require drilling by post-processing are used. A hole or the like may be used as the injection hole.
[0046]
FIGS. 9 and 10 are views showing a fourth embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to the parts common to the embodiments shown in FIGS. The present embodiment corresponds to the inventions described in claims 1 and 6.
[0047]
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the outer peripheral surface 36 a of the injection nozzle 36 is not a taper shape but a straight cylindrical surface shape, and the lower metal plate 37 that forms the overlapping plate material 4 is previously provided. The curved portion 38 is preformed so that the peripheral portion of the injection hole 34 to be formed has a curved cross-sectional shape. As described above, the peripheral portion of the injection hole 34 is formed in a curved shape in advance, so that the opening edge of the injection hole 34 is lifted or slightly open with respect to the upper metal plate 6.
[0048]
In such a structure, when a hydraulic pressure P is applied between the upper metal plate 6 and the lower metal plate 37 from the hydraulic pressure introducing hole 33 as shown in FIG. Since the curved portion 38 provided around the injection hole 34 formed in advance is swelled and formed in close contact with the outer peripheral surface 36a of the injection nozzle 36 as the lower metal plate 37 is expanded, the hydraulic pressure P is surely maintained. It becomes possible to mold while sealing. The lower die 32 has a seal bead 31. In the latter half of molding, in addition to the seal between the curved portion 38 and the outer peripheral surface 36a of the injection nozzle 36, the seal bead 312 bites into the lower metal plate 37. Therefore, the molding medium can be sealed, so that leakage of the molding medium can be prevented more reliably.
[0049]
Here, the outer peripheral surface of the injection nozzle 36 is a cylindrical surface 36a. However, when the injection nozzle 36 is tapered like the above embodiment, the sealing performance is further improved. In addition, since the diameter N of the injection hole 34 after molding becomes the diameter of the suspension collar mounting hole 28 shown in FIG. 6 as it is, the number of hole processing steps after hydraulic molding can be reduced.
[0050]
11 to 13 are sectional views taken along line AA of FIG. 1 as a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, on the assumption that the suspension collar 40 is inserted into the suspension frame 1 that is a hydraulically molded product, the local processing of the suspension collar 40 and the hydraulically molded product 1 The mechanical coupling is performed in one step. This embodiment corresponds to the invention described in claim 1 and claims 6 and 7.
[0051]
FIG. 11 shows a part setting process in a state where the mold is opened, and FIG. 12 shows a state in which the suspension collar 40 is curled as a preform by clamping.
[0052]
As shown in FIGS. 11 and 12, the upper and lower opening edges of the suspension collar 40 to be inserted and supported by the overlapping plate material 44 are provided with an outer flange type curled portion 42 with a taper portion 41 while expanding outwardly. Since it needs to be formed, an insert die 55 having molding surfaces 53 and 54 for processing the tapered portion 41 and the curled portion 42 of the suspension collar 40 is assembled to the upper die 51. Similarly, an injection nozzle 56 that also serves as an insert mold for processing the taper portion 41 and the curl portion 42 of the suspension collar 40 is assembled to the lower die 52. Forming surfaces 57 and 58 are formed for processing 41 and the curled portion 42.
[0053]
A hydraulic pressure introducing hole 59 is formed in the injection nozzle 56 that also serves as an insert type, and a cylindrical suspension collar 40 is inserted into the injection nozzle 56, and between the injection nozzle 56 and the suspension collar 40. An O-ring 60 is interposed between them. The suspension collar 40 is formed with a single bead portion 43 bulging along the entire circumference of the central portion in the longitudinal direction, and a plurality of communication holes 45 are formed so as to penetrate the bead portion 43. Yes. The suspension collar 40 is pre-inserted with the overlapping plate material 44 with the bead portion 43 as an assembly position, and the upper side of the overlapping plate material 44 formed with the curved portions 46 in the form of sandwiching the communication holes 45. A metal plate 47 and a lower metal plate 48 are inserted. Thereby, each communication hole 45 is connected to the space between the upper and lower metal plates 47 and 48.
[0054]
In addition, the upper bead 51 and the lower die 52 are each formed with a protruding projecting bead 61 as in the previous embodiment.
[0055]
FIG. 12 shows a state in which the upper and lower molds 51 and 52 are clamped from the mold open state of FIG. 11, and the upper and lower insert molds 55 and 56 are brought into contact with each other as a preliminary molding of the suspension collar 40. Both end portions are expanded in diameter, and a tapered portion 41 and a curled portion 42 are formed respectively.
[0056]
After that, the molding medium supplied through the hydraulic pressure introduction hole 59 formed in the injection nozzle 56 also serving as the insert mold passes through the communication hole 45 provided in the suspension collar 40, and a curved portion 46 is formed at the end. It is supplied between the upper metal plate 47 and the lower metal plate 48. Upon receiving the supply of the hydraulic pressure P, as shown in FIG. 13, the upper metal plate 47 and the lower metal plate 48 are swelled up and down so as to be separated from each other. Molding is performed until the curved portions 46 of the plates 47 and 48 are in close contact with the curled portion 42 on the outer peripheral surface of the suspension collar 40.
[0057]
At this time, the curved portions 46 are formed on the upper and lower metal plates 47 and 48, and the tapered portions 41 and the curled portions 42 are formed at the upper and lower end portions of the suspension collar 40. However, the hydraulic seal is reliably performed during the expansion process. In addition, a seal bead 61 is formed on the upper and lower molds 47 and 48, and the seal bead 61 is engaged with each curved portion 46 at a later stage of molding, so that a more reliable sealing can be performed.
[0058]
In the present embodiment, the suspension collar 40 may be set in advance on the overlapping plate material 44, and the manufacturing process can be greatly simplified because the steps of hole forming after molding and the insertion work of the suspension collar 40 can be omitted. it can. Further, after the hydraulic forming, the suspension collar 40 is welded to the upper and lower metal plates 47 and 48 in the same manner as in FIG. 6. At this time, since both are securely adhered by the hydraulic forming, welding workability is improved. As a result, the welding deformation can be reduced and the dimensional accuracy of the parts can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a suspension frame of an automobile as an example of a molded product molded by the hydraulic molding method of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the shape of an overlapping plate before being formed on the suspension frame of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of a hydraulic molding method according to the present invention, and is a cross-sectional view of a molding die along the line AA in FIG. 1;
4 is a cross-sectional view showing a state in which molding has been completed by introducing hydraulic pressure from the state of FIG. 3;
FIG. 5 is a sectional view of a molding die showing a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a modification of the cross section taken along the line AA in FIG. 1;
FIG. 7 is a cross-sectional view of a molding die showing a third embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a state in which molding has been completed by introducing hydraulic pressure from the state of FIG. 7;
FIG. 9 is a sectional view of a molding die showing a fourth embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view showing a state in which molding has been completed by introducing hydraulic pressure from the state of FIG. 9;
FIG. 11 is a sectional view of a molding die showing a fifth embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view showing a state where the mold is clamped from the state of FIG.
13 is a cross-sectional view showing a state in which molding has been completed by introducing hydraulic pressure from the state of FIG. 12;
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of a conventional hydraulic forming method.
15 is a cross-sectional view showing a state in which molding has been completed by introducing hydraulic pressure from the state of FIG. 14;
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a specific example of a conventional hydroforming medium injection part.
[Explanation of symbols]
1 ... Suspension frame (molded product)
3. Suspension collar mounting part
4 ... Laminated plate material
6,7 ... Metal plate
11 ... Upper mold
11a ... concave molding surface
12 ... Lower mold
12a ... concave molding surface
15 ... Product shape space
16 ... Injection nozzle
18 ... Injection hole
22 ... Lower mold
23 ... Support ring
24. Elastic body
27 ... Suspension collar
28 ... Mounting hole
30 ... Injection nozzle
32 ... Lower mold
34 ... Injection hole
36 ... Injection nozzle
37 ... Metal plate
38 ... Bending part
40 ... Suspension collar
42 ... curl
44 ... Laminated plate material
45 ... Communication hole
46: Curved part
47 ... Metal plate
48 ... metal plate
51 ... Upper mold
55 ... Insert type
56 ... Injection nozzle

Claims

A superposed plate material formed by superimposing metal plates and welding the outer periphery is sandwiched between a pair of upper and lower molds, and a high-pressure forming medium is supplied between the metal plates of the superposed plate material via an injection nozzle. In the hydraulic forming method of the laminated plate material that is shaped into a predetermined shape by
The injection nozzle is arranged so as to protrude into the product shape part space of the mold and directly faces the product shape part space,
Supplying a forming medium in a state in which an injection hole previously formed in at least one metal plate is fitted to the outer peripheral portion of the injection nozzle ;
A method for hydroforming a superposed plate material, wherein the superposed plate material is swelled while moving an injection hole fitted to the outer periphery of the injection nozzle along the injection nozzle .

2. The method of hydraulic forming a laminated plate material according to claim 1, wherein the outer shape of the injection nozzle is a tapered shape with a tip portion narrowed.

The taper T of the injection nozzle is T = (0.03 to 0.25) D / H, where D is a nozzle tip diameter and H is a molding depth. Liquid pressure forming method for laminated plate materials.

The method for hydroforming a laminated plate material according to claim 2, wherein a support ring that elastically supports the periphery of the injection hole is provided on the outer peripheral portion of the injection nozzle so as to be movable up and down.

The method for hydroforming a laminated plate material according to claim 2, wherein the injection hole is an assembly hole for assembling another part after molding.

The method for hydroforming a laminated plate material according to claim 1, wherein the periphery of the injection hole is previously curved.

Inserting in advance a collar in which a communicating hole communicating between the two metal plates is inserted into the injection holes formed in both the metal plates, and curling the both end opening edges of the collar by clamping,
The overlapping plate material is swelled by supplying a forming medium between both metal plates through the communication hole from the injection nozzle supporting the collar in the clamped state,
The method for hydroforming a laminated plate material according to claim 6, wherein the opening edge portion of the injection hole formed in both metal plates is brought into close contact with the curl portion on the collar side so as to be integrated with the collar.