JP3630227B2 - 可変断面押出し加工装置、可変断面押出し加工方法及び可変断面押出し加工制御方法 - Google Patents

可変断面押出し加工装置、可変断面押出し加工方法及び可変断面押出し加工制御方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金などを素材として、長手方向に垂直な断面の形状が長手方向にわたって一様でなく変化するいわゆる可変断面押出し形材を得るのに用いられる、可変断面押出し加工装置、可変断面押出し加工方法及び可変断面押出し加工制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、押出し加工は、コンテナと称する容器内に入れた素材(ビレット)を加圧し、該素材をダイス孔を通して押し出して所定形状の押出し形材を得る方法であり、一工程で比較的複雑な断面形状の押出し形材製品を得ることができる。特に近年、環境・リサイクルの問題がクローズアップされ、こうした点からも、鉄道車両,自動車,船舶などの軽量化、高強度化及び低コストが要求される輸送機の外装構造部材として、また、同じく軽量化、高強度化及び低コストが要求される家電OA機器や各種機械部品の構造部材として、アルミニウム合金押出し形材の使用が増えてきている。
【0003】
ところが、前記のような構造部材のほとんどは、長手方向に垂直な断面の形状、いわゆる形材断面形状が長手方向にわたって一様でないことから、押出したままの一様断面材で使用されず、押出し後に何らかの2次加工が必要となり、場合によっては複雑な2次成形や溶接がなされている。このため、加工工数が多くなって手間がかかり、前述した一工程で製品が得られてコストパフォーマンスがよいというメリットが失われているのが実情である。
【0004】
こうしたことから、長手方向に垂直な断面の形状が長手方向にわたって一様でなく変化するいわゆる可変断面押出し形材を製造する技術の開発が進められている。
【0005】
図13は従来の可変断面押出し加工装置の構成を概略的に示す断面図である。同図において、51は素材(アルミニウムビレット)、52はコンテナ、53はステムをそれぞれ示している。54はコンテナ52の端部に交換可能に固定された固定ダイスであり、55は可動ダイスであって、素材51の押出し方向(Z方向)と直交する方向(素材押出し方向と垂直をなして交差する方向で、この例ではX方向)に固定ダイス54上を摺動し移動可能となされている。56は可動ダイス55の駆動装置としてのシリンダであり、該シリンダ56を制御することにより可動ダイス55の位置決めが行われる。
【0006】
図14は可変断面押出し加工用のダイスのダイス孔形状を示す図であって、その(a)は固定ダイスのダイス孔形状の一例を示す図、その(b)は可動ダイスのダイス孔形状の一例を示す図である。
【0007】
また、図15は図14に示す固定ダイスと可動ダイスとによって形成される押出し成形孔(押出し断面形状)の変化の様子を示す図であって、その(a)は押出し初期設定時の状態を示し、その(b)は可動ダイスを矢印で示すX方向に移動させてフラットバーの幅が最大幅となる状態を示し、その(c)は可動ダイスをさらにX方向に移動させてフラットバーの両端に薄いフランジ部が形成され始める状態を示し、その(d)は可動ダイスをさらにX方向に移動させてフランジ部肉厚が最大となる状態を示し、その(e)は可動ダイスをさらにX方向に移動させてウエブ幅がひろがる広がる状態を示し、その(f)はウエブ幅が最大となる状態を示している。
【0008】
図15は一部フランジが形成されていないH型材を押出し加工する例のものであり、図13〜図15よりわかるように、従来の可変断面押出し加工装置は、素材51の押出し加工中に素材押出し方向(Z方向)と直交する方向(X方向)に可動ダイス55を移動させることにより、固定ダイス54のダイス孔(開口)と可動ダイス55のダイス孔(開口)との重なり部分として形成される押出し成形孔(押出し断面形状)を変化させて、可変断面押出し形材50を得るようにしている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した従来の可変断面押出し加工装置では、可動ダイスを素材押出し方向と直交する方向(素材押出し方向と垂直をなして交差する方向)に移動させるようにしたものであるから、(1)摺動面の摩耗によって可動ダイスの寿命が短いこと、(2)押出し形材に矯正など手直しを要する曲がり変形が発生しやすいこと、(3)コンテナからの素材の流れが不安定になりやすく押出し成形の安定性が悪いこと、という問題点がある。
【0010】
まず、可動ダイスの寿命が短いという前記(1)の問題点について説明する。コンテナ52の端部に交換可能な固定ダイス54を設ける装置では、コンテナ52面と固定ダイス54面との間に押出し加工中に素材が漏れないようにシーリングが施される。そして、可動ダイス55を素材押出し方向と直交する方向に移動させる従来装置では、可動ダイス55については、固定ダイス54に作用する押出し圧力によって可動ダイス55が押出し方向へ変位することで固定ダイス54面と可動ダイス55面との間が押出し方向に開き、そこから押出し加工中に素材が漏れ出すということのないようにする必要がある。そのため、可動ダイス55には素材押出し方向と直交する方向への移動とシーリングの保持とが同時に要求されるので、可動ダイス55の摺動面には、該ダイス55近傍の素材を変形させる作用力の他に、相当に大きな押出しシーリング力S(図13参照)がかかるようになされている。このため、摺動面の摩耗によって可動ダイス55の寿命が短く、ひいては生産コストの上昇を招いている。
【0011】
次に、押出し形材に曲がり変形が発生しやすいという前記(2)の問題点について説明する。前記図13に示すように、固定ダイス54における可変断面押出し形材50の形状を最終的に規定するベアリング部Aと、可動ダイス55における可変断面押出し形材50の形状を最終的に規定するベアリング部Bとについて見ると、同一の、素材押出し方向(Z方向)と直交する面(XY平面)上に、固定ダイス54のベアリング部Aと可動ダイス55のベアリング部Bとの両者が位置していない。つまり、押出し方向(Z方向)に関してはベアリング部A,Bの位置は一致せずにずれている。このため、可変断面押出し形材50は、しばしば、真っ直ぐに押し出されずに図13におけるX方向に曲がりのあるものになってしまう。その結果、押出し後に矯正工程に流して曲がり変形を修正することが必要となり、生産コストの上昇を招いている。
【0012】
次に、コンテナからの素材の流れが不安定になりやすく押出し成形の安定性が悪いという前記(3)の問題点について説明する。コンテナ52内の素材(アルミニウムビレット)51をステム53により前方へ押し出すいわゆる直接押出しにおいて、押出し中に可動ダイス55を素材押出し方向と直交する方向に移動させると、押出し成形孔の近傍での素材の流れが変動するのみならず、コンテナ52内の広範囲にわたって素材51の流れが変動する。このようにコンテナ52内の素材51の流れが大きく乱されるので、押出し成形の安定性が劣り、微妙な調節制御が必要であった。
【0013】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、アルミニウム合金などの素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、素材押出し方向より傾けた該押出し方向に近い斜め方向に可動ダイスを移動させるようにすることにより、安定した押出し成形を行えるとともに、可動ダイスの寿命の延長を図ることができ、さらには、曲がり変形がなく真っ直ぐに延びる可変断面押出し形材を得ることができるようにした、可変断面押出し加工装置、可変断面押出し加工方法及び可変断面押出し加工制御方法を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項1の発明は、固定ダイスと単数又は複数個の可動ダイスとにより形成される押出し成形孔を素材の押出し加工中に前記可動ダイスを移動させて変化させることにより、可変断面押出し形材を得る可変断面押出し加工装置において、前記可動ダイスの少なくとも一つが素材押出し方向より傾けた斜め方向に移動可能となされていることを特徴とする可変断面押出し加工装置である。
【0015】
請求項2の発明は、請求項1に記載の可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、前記可動ダイスが一つの場合は該一つの可動ダイスを、複数個の場合は該複数個の可動ダイスのうちの少なくとも一つの可動ダイスを、素材の押出し中に素材押出し方向より傾けた斜め方向に移動させることにより、可変断面押出し形材を得ることを特徴とする可変断面押出し加工方法である。
【0016】
請求項3の発明は、請求項1に記載の可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、(イ)予め、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状から、可動ダイスの初期位置と、該可変断面押出し形材の各断面形状変化部分を形成するのに必要な前記可動ダイスの移動量・移動速度とを求めておくこと、(ロ)前記可動ダイスを前記初期位置に設定し、素材の押出し加工を開始すること、(ハ)押出し加工終了までの間に、押出し加工中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達する都度、可動ダイスを前記(イ)のステップで求めておいた移動量と移動速度にて移動させること、という前記(イ)〜(ハ)のステップにより可変断面押出し加工を制御することを特徴とする可変断面押出し加工制御方法である。
【0017】
本発明による可変断面押出し加工装置及び可変断面押出し加工方法においては、可動ダイスが複数個、例えば2個よりなる場合(図7,図8参照)、素材の押出し中に2個の可動ダイスそれぞれを素材の押出し方向(Z方向)より少し傾けた斜め方向(例えば図6に示すように、一方の可動ダイスは傾斜角θ=15°の方向、他方の可動ダイスは傾斜角θ=−15°の方向)に進退させると、固定ダイスと該2個の可動ダイスとによって形成される押出し成形孔が変化し、これによって可変断面押出し形材を得ることができる。また、2個の可動ダイスのうちの一方の可動ダイス(図3参照)を押出し方向より傾斜角θ(例えばθ=15°)傾けた斜め方向に進退させるとともに他方の可動ダイス(図4参照)を押出し方向に進退させることにより、固定ダイスと該2個の可動ダイスとによって形成される押出し成形孔が変化し、これによって可変断面押出し形材を得ることができる。また同様に、可動ダイスが単数よりなる場合、該可動ダイスを押出し方向より傾けた斜め方向に進退させることにより、固定ダイスと該可動ダイスとによって形成される押出し成形孔が変化し、これによって可変断面押出し形材を得ることができる。
【0018】
このように本発明では、従来と違って、素材押出し方向に近い斜め方向に可動ダイスを移動させるようにしたものであるから、可動ダイスと固定ダイスとの間が開くようなことがないので、可動ダイスに押出しシーリング力をかける必要がない。これによって、可動ダイス移動時の固定ダイス面との摺動による摩耗の度合いが大幅に緩和されて、従来に比べて可動ダイスの寿命を延ばすことができる。
【0019】
また本発明では、同一の、素材押出し方向(Z方向)と直交する面(XY平面)上に、複数個の可動ダイスの各々のベアリング部が位置する状態を保持しながら、該各可動ダイスを移動させることができる。これによって、可変断面押出し形材は真っ直ぐに押出し成形されて、可動ダイスの移動に起因する曲がりの発生を抑制することができる。
【0020】
さらに本発明では、素材押出し方向に近い斜め方向に可動ダイスを移動させて押出し成形孔を変化させるようにしたので、押出し成形孔の変化に伴う、つまり可動ダイスの移動に伴うコンテナ内の素材の流れの変動は、間接押出し法の場合の原理と同様で、押出し成形孔の近傍にとどめられることになる。よって、押出し中に可動ダイスを移動させても、素材の流れは安定している。
【0021】
なお、可動ダイスを移動させる際の前記傾斜角θについては、本発明においては可動ダイスの移動制御と傾斜角θとを組み合わせて、可変断面押出し形材の断面形状変化部分を形成するものであるから、形材製品の断面形状変化部分の形態によって特に傾斜角θが制約されるものではなく、可動ダイスが素材押出し方向(Z方向)より傾けた斜め方向に摺動自在に挿入される固定ダイスによって所要の傾斜角θを構成できさえすれば、傾斜角θは自由に決めることができる。しかしながら、実用可能な前記固定ダイスの寸法形状(傾斜角θを構成するための高さと幅)を考慮すると、前記傾斜角θについては、θ≦60°とすることがよい。
【0022】
また、本発明による可変断面押出し加工制御方法によれば、可変断面押出し形材を得るに際し、断面形状変化部分に対応して適切に可動ダイスを移動させることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の一実施形態による可変断面押出し加工装置の全体構成を概略的に示す断面図である。
【0024】
図1において、1は素材であるアルミニウムビレット、2はコンテナ、3はステムをそれぞれ示している。10は固定ダイスで、コンテナ2の端部に固定ダイスホルダー4にて固定されている。11は固定ダイス10の後述するダイス孔部内を素材1の押出し方向(Z方向)より傾けた斜め方向に摺動自在に移動しうる後述する一方の可動ダイス、12は該固定ダイス10のダイス孔部内を押出し方向(Z方向)に摺動自在に移動しうる後述する他方の可動ダイスである。6は可動ダイスホルダー5Aを介して一方の可動ダイス11を移動させる駆動装置としての第1のシリンダ、7は可動ダイスホルダー5Bを介して他方の可動ダイス12を移動させる駆動装置としての第2のシリンダである。
【0025】
図2は図1における固定ダイスを示す図であって、その(a)は平面図、その(b)は(a)のAA線断面図である。図3は図1における一方の可動ダイスを示す図であって、その(a)は平面図、その(b)は(a)のBB線断面図である。また、図4は図1における他方の可動ダイスを示す図であって、その(a)は平面図、その(b)は(a)のCC線断面図である。
【0026】
前記の固定ダイス10と可動ダイス11,12は、本例ではウエブ幅可変のH型形材のものである。固定ダイス10には、図2に示すように、傾斜孔部101及び垂直孔部102と、この両者101,102を連通するウエブ形成用孔部103とが設けられている。そして、傾斜孔部101及び垂直孔部102は、該孔部101,102同士の間隔(X方向距離)が本例ではコンテナ2側に行くにしたがって徐々に狭まるように設けられており、この傾斜孔部101及び垂直孔部102によってテーパ孔部が構成されている。すなわち、XY断面が矩形をなし、素材押出し方向(Z方向)に延びる垂直孔部102と、XY断面が矩形をなすとともに、平行をなして対向する一対の傾斜面101a,101aを持ち、素材押出し方向(Z方向)より傾斜角θ(本例ではθ=15°)傾けた斜め方向に延びる傾斜孔部101と、この両者を連通するウエブ形成用孔部103とが設けられている。
【0027】
次に、可動ダイス11,12について説明する。一方の可動ダイス11は、図3に示すように、XY断面が「倒T字形」をなして素材押出し方向(Z方向)に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部111を有するとともに、前記固定ダイス10の傾斜面101a,101aに対応した傾斜面112,112を持っている。この一方の可動ダイス11が、固定ダイス10の傾斜孔部101内にこれと摺動可能に挿入され、押出し方向(Z方向)より少し傾けた前記斜め方向に延びる該傾斜孔部101内を進退移動されるようになっている。また、他方の可動ダイス12は、図4に示すように、XY断面が「倒T字形」をなして素材押出し方向(Z方向)に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部121を有しており、固定ダイス10の垂直孔部102内にこれと摺動可能に挿入され、素材押出し方向に延びる該垂直孔部102内を進退移動されるようになっている。
【0028】
このように、固定ダイス10と可動ダイス11,12とによるその開口の重なり部分としてH字形の押出し成形孔が形成され、可動ダイス11,12を進退移動させることにより該押出し成形孔の断面を可変とすることができ、本実施形態ではウエブ幅を可変とすることができるようになっている。
【0029】
次に、このように構成された図1に示す可変断面押出し加工装置を用いて可変断面押出し形材を押出し加工する方法について可動ダイスの移動を中心に説明する。図5は本発明が適用された可変断面押出し形材の一例であって、ウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製H型形材を示す図である。
【0030】
まず、図5における(a)〜(b)の部分について説明する。前記の図1は押出し時の可動ダイス11,12の初期設定位置を示し、第1のシリンダ6により一方の可動ダイス11を固定ダイス10の傾斜孔部101の孔部出口端に位置決めするとともに、第2のシリンダ7により他方の可動ダイス12を固定ダイス10の垂直孔部102の孔部出口端に位置決めする。この可動ダイス位置にて押出しが開始され、該設定位置が所定期間維持されて、図5の(a)〜(b)の部分に示すように、ウエブの幅が最大幅W1で幅一定の状態のH型形材部分が所定長さ押し出される。
【0031】
次に、図5における(b)〜(c)の部分について説明する。押出し成形が図5における(b)の部分に達すると、第1のシリンダ6のピストンロッドを伸長して、傾斜孔部101内の可動ダイス11を傾斜孔部101入口の側に向かって所定速度で前進移動させるとともに、第2のシリンダ7のピストンロッドを伸長して、垂直孔部102内の可動ダイス12を垂直孔部102入口の側に向かって所定速度で前進移動させる。このとき、シリンダ6,7のピストンロッド速度を制御することにより、同一の、押出し方向(Z方向)と直交する面(XY平面)上に、一方の可動ダイス11のベアリング部と他方の可動ダイス12のベアリング部とを位置させる状態を保持しながら、可動ダイス11,12を前進移動するようになしてある。そして、ウエブの幅が徐々に狭められ行き、図5における(c)に示すように、ウエブの幅がW2(<W1)になると、可動ダイス11,12の前進移動が停止される。これにより、図5における(b)〜(c)の部分に示すように、ウエブの幅がW1からW2へと徐々に狭められた状態のH型形材部分が所定長さ押し出される。
【0032】
次いで、図5における(c)〜(d)の部分について説明する。押出し成形が図5における(c)の部分に達して可動ダイス11,12の前進移動が停止されると、このときの可動ダイス11,12の位置が保持された状態で、押出しが所定期間進行される。これにより、図5の(c)〜(d)の部分に示すように、ウエブの幅がW2で幅一定の状態のH型形材部分が所定長さ押し出される。
【0033】
次に、図5における(d)〜(e)の部分について説明する。押出し成形が図5における(d)の部分に達すると、第1のシリンダ6のピストンロッドを縮めて、傾斜孔部101内の可動ダイス11を傾斜孔部101出口の側に向かって所定速度で後退移動させるとともに、第2のシリンダ7のピストンロッドを縮めて、垂直孔部102内の可動ダイス12を垂直孔部102出口の側に向かって所定速度で後退移動させる。このとき、シリンダ6,7のピストンロッド速度を制御することにより、同一の、押出し方向(Z方向)と直交する面(XY平面)上に、一方の可動ダイス11のベアリング部と他方の可動ダイス12のベアリング部とを位置させる状態を保持しながら、可動ダイス11,12を後退移動するようになしてある。そして、ウエブの幅が徐々に拡げられて行き、図5における(e)に示すように、ウエブの幅がこの例では前記最大幅W1になると、可動ダイス11,12の後退移動が停止される。これにより、図5における(d)〜(e)の部分に示すように、ウエブの幅がW2からW1へと徐々に拡げられた状態のH型形材部分が所定長さ押し出される。
【0034】
そして終わりに、図5における(e)〜(f)の部分について説明する。押出し成形が図5における(e)の部分に達して可動ダイス11,12の後退移動が停止されると、このときの可動ダイス11,12の位置が保持された状態で、押出しが所定期間進行されから、押出しが完了する。これにより、図5の(e)〜(f)の部分に示すように、ウエブの幅がW1で幅一定の状態のH型形材部分が所定長さ押し出される。このようにして、ウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製H型形材を得ることができる。
【0035】
次に、固定ダイス及び可動ダイスの他の実施形態について説明する。図6は本発明による可変断面押出し加工装置に用いられる固定ダイスの他の実施形態を示す図で、その(a)は平面図、その(b)は(a)のAA線断面図である。図7は図6の固定ダイスと組み合わせて用いられる一方の可動ダイスを示す図で、その(a)は平面図、その(b)は(a)のBB線断面図である。また、図8は図6の固定ダイスと組み合わせて用いられる他方の可動ダイスを示す図で、その(a)は平面図、その(b)は(a)のCC線断面図である。
【0036】
この固定ダイス20及び可動ダイス21,22は、ウエブ幅可変のH型形材のものであり、前記固定ダイス10及び可動ダイス11,12との相違点は、可動ダイス21,22の両方を押出し方向より傾けた斜め方向に移動させるようにした点にある。
【0037】
まず、固定ダイス20には、図6に示すように、2つの傾斜孔部201,202とこの両者を連通するウエブ形成用孔部203とが設けられている。そして、2つの傾斜孔部201,202は、その孔部201,202同士の間隔(X方向距離)が本例ではコンテナ2側に行くにしたがって徐々に狭まるように設けられており、この2つの傾斜孔部201,202によってテーパ孔部が構成されている。すなわち、XY断面が矩形をなし、平行をなして対向する一対の傾斜面201a,201aを持ち、素材押出し方向(Z方向)より傾斜角θ(本例ではθ=15°)傾けた斜め方向に延びる一方の傾斜孔部201と、同じくXY断面が矩形をなし、平行をなして対向する一対の傾斜面202a,202aを持ち、素材押出し方向(Z方向)より傾斜角−θ(本例では−θ=−15°)傾けた斜め方向に延びる他方の傾斜孔部202と、この両者を連通するウエブ形成用孔部203とが設けられている。
【0038】
次に、可動ダイス21,22について説明する。一方の可動ダイス21は、図7に示すように、XY断面が「倒T字形」をなして素材押出し方向(Z方向)に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部211を有するとともに、前記固定ダイス20の傾斜面201a,201aに対応した傾斜面212,212を持っている。この一方の可動ダイス21が、固定ダイス20の傾斜孔部201内にこれと摺動可能に挿入され、押出し方向(Z方向)より傾斜角θにて傾けた前記斜め方向に延びる該傾斜孔部201内を進退移動されるようになっている。また、同様にして他方の可動ダイス22は、図8に示すように、XY断面が「倒T字形」をなして素材押出し方向(Z方向)に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部221を有するとともに、前記固定ダイス20の傾斜面202a,202aに対応した傾斜面222,222を持っている。この他方の可動ダイス22が、固定ダイス20の傾斜孔部202内にこれと摺動可能に挿入され、押出し方向(Z方向)より傾斜角−θにて傾けた前記斜め方向に延びる該傾斜孔部202内を進退移動されるようになっている。
【0039】
このように構成される固定ダイス20及び可動ダイス21,22を有する可変断面押出し加工装置によると、素材の押出し中に、一方の可動ダイス21を押出し方向(Z方向)より傾斜角θ(本例ではθ=15°)傾けた斜め方向に移動させるとともに、他方の可動ダイス22を押出し方向(Z方向)より傾斜角−θ(本例では−θ=−15°)傾けた斜め方向に移動させることにより、例えば、図9に示すように、左右対称をなしてウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製H型形材を得ることができる。
【0040】
図10は本発明による可変断面押出し加工装置に用いられる固定ダイスの他の実施形態を示す図で、その(a)は平面図、その(b)は(a)のAA線断面図である。図11は図10の固定ダイスと組み合わせて用いられる可動ダイスを示す図で、その(a)は平面図、その(b)は(a)のBB線断面図である。
【0041】
この固定ダイス30及び可動ダイス31は、ウエブ幅可変のH型形材のものであり、可動ダイス31が一つである点に特徴がある。
【0042】
まず、固定ダイス30には、図10に示すように、傾斜孔部301及びフランジ形成用孔部302と、この両者301,302を連通するウエブ形成用孔部303とが設けられている。そして、傾斜孔部301及びフランジ形成用孔部302は、該孔部301,302同士の間隔(X方向距離)が本例ではコンテナ2側に行くにしたがって徐々に狭まるように設けられている。すなわち、XY断面が矩形をなし、素材押出し方向(Z方向)に延びるフランジ形成用孔部302と、XY断面が矩形をなすとともに、平行をなして対向する一対の傾斜面301a,301aを持ち、素材押出し方向(Z方向)より傾斜角θ(本例ではθ=15°)傾けた斜め方向に延びる傾斜孔部301と、この両者を連通するウエブ形成用孔部303とが設けられている。
【0043】
次に、可動ダイス31について説明する。可動ダイス31は、図11に示すように、XY断面が「倒T字形」をなして素材押出し方向(Z方向)に延びるフランジ・ウエブ形成用切欠孔部311を有するとともに、前記固定ダイス30の傾斜面301a,301aに対応した傾斜面312,312を持っている。この可動ダイス31が、固定ダイス30の傾斜孔部301内に挿入され、両傾斜面301a,301aと312,312は互いに接触して摺動し、押出し方向(Z方向)より少し傾けた前記斜め方向に延びる該傾斜孔部301内を進退移動されるようになっている。
【0044】
このように、固定ダイス30と可動ダイス31とによるその開口の重なり部分としてH字形の押出し成形孔が形成され、可動ダイス31を進退移動させることにより該押出し成形孔の断面を可変とすることができ、前記図5に示すような、ウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製H型形材を得ることができる。ただし、この可動ダイス30を進退移動させる場合、可動ダイスが複数個の場合とは違って、同一の、押出し方向(Z方向)と直交する面(XY平面)上に、固定ダイス30によるベアリング部と可動ダイス31のベアリング部とを位置させることはできない。このため、可動ダイス31の移動に起因する曲がりの発生をなくす点において改善の余地を残している。
【0045】
次に、図1に示す可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、可動ダイスに関しどのような制御を行うかについて説明する。図12は本発明による可変断面押出し加工制御方法を説明するためのフローチャートである。
【0046】
まず、予め、押出し加工すべき成形対象の可変断面押出し形材の寸法形状に基づいて、押出し加工開始時における可動ダイスの初期位置、各断面形状変化部分における可動ダイスの移動量・移動速度を求めておく(ステップS1)。例えば前記図5の例では、第1の断面形状変化部分(b)〜(c)における可動ダイスの移動量・移動速度と、第2の断面形状変化部分(d)〜(e)における可動ダイスの移動量・移動速度とを計算により求めておく。しかる後、可動ダイスを初期位置に設定し(ステップS2)、押出し加工を開始する(ステップS3)。図5の例では、押出し加工が開始されると、位置(a)を先端とするH型形材部分が押し出される。
【0047】
そして、押し出し中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達したか否かが判定される(ステップS4)。図5の例では、第1の断面形状変化部分(b)〜(c)における開始位置(b)に達したか否かが判定される。ここで、該開始位置に到達していない場合(ステップS4でNO)には、ステップS6で可動ダイスを移動させることなく押出し加工が続行される。開始位置に到達した場合(ステップS4でYES)には、ステップS5に進み、可動ダイスを該断面形状変化部分についてステップS1で予め求めておいた移動量・移動速度にて移動させる。図5の例では、開始位置(b)に達した場合には、ステップS5において、可動ダイスを該第1の断面形状変化部分(b)〜(c)についてステップS1で予め求めておいた移動量・移動速度にて移動させる。このステップS5を実行することで第1の断面形状変化部分(b)〜(c)が押し出される。そして、可動ダイスを移動させることなく押出し加工を続行し(ステップS6)、次にステップS7で押出し加工終了か否かが判定されて、ここで押出し加工終了でない場合(ステップS7でNO)にはステップS4に戻ることになる。なお、ステップS7の押出し加工終了については、押出し加工している可変断面押出し形材の長手方向長さを検出すること、あるいはダイス出側において素材が押し出された量(形材成形量)を検出すること、などにより判断することができる。
【0048】
このようにしてステップS4〜ステップS7が繰り返される。したがって、押し出し中の形材が次の断面形状変化部分の開始位置に到達した場合(ステップS4でYES)には、ステップS5に進み、可動ダイスを該次の断面形状変化部分についてステップS1で予め求めておいた移動量・移動速度にて移動させる。図5の例では、第2の断面形状変化部分(d)〜(e)における開始位置(d)に達した場合には、ステップS5において、可動ダイスを該断面形状変化部分(d)〜(e)についてステップS1で予め求めておいた移動量・移動速度にて移動させる。このように、押出し加工終了までの間に、押出し加工中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達する都度、可動ダイスはステップS1で予め求めておいた移動量と移動速度にて移動制御される。
【0049】
このような可動ダイスの移動制御を行う装置は、可動ダイスを駆動するシリンダを制御するための制御弁などを持つシリンダ制御部と、このシリンダ制御部にシリンダによる可動ダイスの駆動とその移動量・移動速度を指令する信号を与えるコンピュータとにより構成されている。このコンピュータは、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状情報が入力されると、その寸法形状に基づいて該可変断面押出し形材の各断面形状変化部分における可動ダイスの移動量・移動速度を算出し、これらをメモリに格納するようになっている。
【0050】
また、押し出し中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達したこと、つまり可動ダイスを移動させるタイミングについては、例えば、ダイス出側において素材が押し出された量(形材成形量)を検出する手段を設置し、一方、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状情報から、該可変断面押出し形材の長手方向における寸法位置と前記形材成形量との対応関係を予め求めてメモリに格納しておく。そして、コンピュータは、押出し加工開始後、前記検出手段から入力される形材成形量情報と予め求めておいた前記対応関係とから、押し出し中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達したこと、つまり可動ダイスを移動させるタイミングになったことを認識することができる。あるいは、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状情報とその押出し速度とから、押出し加工開始からの経過時間により、可動ダイスを移動させるタイミングを知るように構成してもよい。
【0051】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による可変断面押出し加工装置、可変断面押出し加工方法及び可変断面押出し加工制御方法によると、アルミニウム合金などの素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、従来と違って素材押出し方向に近い斜め方向に可動ダイスを移動させるようにしたものであるから、安定した押出し成形を行えるとともに、可動ダイスの寿命の延長を図ることができ、さらには、可動ダイスが複数個より構成されるものでは曲がり変形がなく真っ直ぐに延びる可変断面押出し形材を得ることができ、これによって従来に比べて、生産コストを下げるとともに、製品品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による可変断面押出し加工装置の全体構成を概略的に示す断面図である。
【図2】図1における固定ダイスを示す図であって、その(a)は平面図、その(b)は(a)のAA線断面図である。
【図3】図1における一方の可動ダイスを示す図であって、その(a)は平面図、その(b)は(a)のBB線断面図である。
【図4】図1における他方の可動ダイスを示す図であって、その(a)は平面図、その(b)は(a)のCC線断面図である。
【図5】本発明が適用された可変断面押出し形材の一例であって、ウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製H型形材を示す図である。
【図6】本発明による可変断面押出し加工装置に用いられる固定ダイスの他の実施形態を示す図で、その(a)は平面図、(b)は(a)のAA線断面図である。
【図7】図6の固定ダイスと組み合わせて用いられる一方の可動ダイスを示す図で、その(a)は平面図、その(b)は(a)のBB線断面図である。
【図8】図6の固定ダイスと組み合わせて用いられる他方の可動ダイスを示す図で、その(a)は平面図、その(b)は(a)のCC線断面図である。
【図9】本発明が適用された可変断面押出し形材の一例であって、左右対称をなしてウエブ幅を変化させてなるアルミニウム合金製H型形材の要部を示す図である。
【図10】本発明による可変断面押出し加工装置に用いられる固定ダイスの他の実施形態を示す図で、その(a)は平面図、(b)は(a)のAA線断面図である。
【図11】図10の固定ダイスと組み合わせて用いられる可動ダイスを示す図で、その(a)は平面図、その(b)は(a)のBB線断面図である。
【図12】本発明による可変断面押出し加工制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図13】従来の可変断面押出し加工装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図14】可変断面押出し加工用のダイスのダイス孔形状を示す図であって、その(a)は固定ダイスのダイス孔形状の一例を示す図、その(b)は可動ダイスのダイス孔形状の一例を示す図である
【図15】図14に示す固定ダイスと可動ダイスとによって形成される押出し成形孔(押出し断面形状)の変化の様子を示す図である。
【符号の説明】
1…素材(アルミニウムビレット) 2…コンテナ 3…ステム 4…固定ダイスホルダー 5A,5B…可動ダイスホルダー 6…第1のシリンダ 7…第2のシリンダ 10…固定ダイス 101…傾斜孔部 101a…傾斜面 102…垂直孔部 103…ウエブ形成用孔部 11…可動ダイス 111…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部 112…傾斜面 12…可動ダイス 121…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部 20…固定ダイス 201…傾斜孔部 201a…傾斜面 202…傾斜孔部 202a…傾斜面 203…ウエブ形成用孔部 21…可動ダイス 211…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部 212…傾斜面22…可動ダイス 221…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部 222…傾斜面 30…固定ダイス 301…傾斜孔部 301a…傾斜面 302…フランジ形成用孔部 303…ウエブ形成用孔部 31…可動ダイス 311…フランジ・ウエブ形成用切欠孔部 312…傾斜面

Claims (3)

  1. 固定ダイスと単数又は複数個の可動ダイスとにより形成される押出し成形孔を素材の押出し加工中に前記可動ダイスを移動させて変化させることにより、可変断面押出し形材を得る可変断面押出し加工装置において、前記可動ダイスの少なくとも一つが素材押出し方向より傾けた斜め方向に移動可能となされていることを特徴とする可変断面押出し加工装置。
  2. 請求項1に記載の可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、前記可動ダイスが一つの場合は該一つの可動ダイスを、複数個の場合は該複数個の可動ダイスのうちの少なくとも一つの可動ダイスを、素材の押出し中に素材押出し方向より傾けた斜め方向に移動させることにより、可変断面押出し形材を得ることを特徴とする可変断面押出し加工方法。
  3. 請求項1に記載の可変断面押出し加工装置を用いて素材を押出し加工して可変断面押出し形材を得るに際し、以下のステップにより可変断面押出し加工を制御することを特徴とする可変断面押出し加工制御方法。
    (イ) 予め、押出し加工すべき可変断面押出し形材の寸法形状から、可動ダイスの初期位置と、該可変断面押出し形材の各断面形状変化部分を形成するのに必要な前記可動ダイスの移動量・移動速度とを求めておく。
    (ロ) 前記可動ダイスを前記初期位置に設定し、素材の押出し加工を開始する。
    (ハ) 押出し加工終了までの間に、押出し加工中の形材がその断面形状変化部分の開始位置に達する都度、可動ダイスを前記(イ)のステップで求めておいた移動量と移動速度にて移動させる。
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