JP3705979B2

JP3705979B2 - 筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法

Info

Publication number: JP3705979B2
Application number: JP35318699A
Authority: JP
Inventors: 成幸中川; 謙二金森; 久男谷川; 公雄伊藤
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2019-12-13
Also published as: JP2001170717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状部材の内部の液圧とバーリングパンチとを利用して、筒状部材にバーリング加工を行う加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車体やシャーシ部品には、ＣＯ₂ 削減のための軽量化や強度向上のための補強措置が要求されている。こうした要求に対して、中空の筒状部材が車体やシャーシ部品として使用され、さらに、そうした筒状部材の加工方法として、液圧成形法を適用する動きが高まってきている。なお、液圧成形法は、筒状部材の内部の液体を加圧することによって、その筒状部材を所定の形状に加工する方法である。
【０００３】
液圧成形された筒状部材には、他の部品を取り付けることができるように、バーリング穴を形成することが必要である。
【０００４】
従来、こうしたバーリング穴は、中空の筒状部材が所定の形状に液圧成形された後に、別工程で、中空部に挿入されたダイスと、筒状部材の外側から打ち付けられるバーリングパンチとによって加工されていた（特開平１０−２４３３０号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法は、筒状部材を所定の形状に液圧成形する工程と、成形後の筒状部材にバーリング穴を形成（以下「バーリング加工」ともいう。）する工程とが別工程として行われていたため、製造に手間がかかり、経済的でないという問題があった。さらに、液圧成形された筒状部材は、バーリング加工工程において再度位置出しされて加工されるので、加工されたバーリング穴の形成位置精度が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、こうした問題を解決し、筒状部材に高精度且つ経済的なバーリング加工を行うことを目的として、筒状部材の液圧成形と同一工程でバーリング穴を形成する加工方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法は、筒状部材の内部を液体で加圧して所定の形状に液圧成形を行った後、前記筒状部材にバーリング加工を行う加工方法において、予め内液圧により前記筒状部材の外側に凸となる突起を形成し、しかる後、バーリングパンチを前記突起に前進させてバーリング加工を行うことに特徴を有する。
【０００８】
本発明においては、予め液圧成形によって筒状部材の外側に凸となる突起が形成される。その突起の部分は、液圧成形されることによって、突起の先端側からの加圧に対する剛性が高くなっているので、バーリングパンチをその突起に前進させて押し付けると、その突起の先端に下穴を精度良くあけることができる。その後、バーリングパンチをさらに前進させると、その下穴が拡大変形し、所定の内径とねじきり部の有効長さを有するバーリング穴を形成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法の一例を示す工程説明用の断面図である。バーリング加工は、図１（ａ）から図１（ｄ）の順に行われる。
【００１１】
本発明のバーリング加工方法は、先ず、図１（ａ）に示すように、中空の筒状部材（以下「筒状部材１１」という。）の液圧成形時に、その筒状部材１１の外側にバーリングパンチ１が配置される。配置されるバーリングパンチ１は、筒状部材１１の内部に加わる液圧Ｐと同程度の圧力で、筒状部材１１の外側から内側に向かって押し付けられる。このときの筒状部材１１は、既に所定の形状に液圧成形された後のものであっても、前のものであってもよい。
【００１２】
図１（ｂ）は、バーリングパンチ１が筒状部材１１の外側方向に後退することによって、その後退した部分が、液圧Ｐによって筒状部材１１の外側に凸となる突起６に形成される態様を示している。このときの突起６は、バーリングパンチ１のガイドとして作用する摺動部材１０の開口部分を底面とし、バーリングパンチ１が後退した位置までをその高さとするドーム状の突起６となる。こうして形成された突起６は、液圧成形による加工履歴を伴うので、特に、突起６の先端側からの加圧に対する剛性が高くなっている。また、図１（ａ）に示す変形前の肉厚に比べて、突起６に変形した部分の肉厚は全体的に薄くなっている。
【００１３】
突起は６、（イ）筒状部材１１の内部に、バーリングパンチ１の圧力Ｐｃより大きな液圧Ｐが加わることによって、バーリングパンチ１が筒状部材１１の外側方向に後退するのと同時に形成されてもよく、（ロ）バーリングパンチ１の圧力Ｐｃが液圧Ｐよりも小さくなることによって、バーリングパンチ１が筒状部材１１の外側方向に後退するのと同時に形成されてもよく、（ハ）バーリングパンチ１が機械的に後退することによって、バーリングパンチ１が筒状部材１１の外側方向に後退するのと同時に形成されてもよく、また、（ニ）バーリングパンチ１が機械的に後退した後に、所定の大きさの液圧Ｐが加わることによって形成されてもよく、特にその形成方法は限定されない。従って、突起６の形成は、筒状部材１１自体の液圧成形後に引き続いて行われても、その液圧成形と同時に行われてもよい。何れにしても、液圧成形加工工程中に、本発明のバーリング加工が行われる。
【００１４】
摺動部材１０の開口部分は、所定のアール（通常、Ｒで表される。）で形成された外周端部９を有していることが好ましい。この外周端部９が所定のアールで形成されることによって、突起６の形成時に、その部分の肉厚が、突起６の他の部分の肉厚に比べて薄くなるのを防止することができる。その結果、外周端部９にに当接する部分の筒状部材は、バーリング加工中に穴があいたり割けたりすることがない。
【００１５】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）で形成された突起６の先端側から、バーリングパンチ１を前進させて、その突起６の先端に下穴をあける態様を示している。突起６は、その先端側からの加圧に対して高い剛性を有している。従って、バーリングパンチ１の穿孔部４ａをその突起６の先端に押し付けると、その突起６の先端のみに下穴を精度良くあけることができる。バーリングパンチ１は、摺動部材１０に沿って前進し、その制御は、圧力制御で行われても機械制御で行われてもよく、特に限定されない。また、その際、筒状部材１１には、下穴を精度良くあけることができるように、適宜設定される所定の液圧が加わっていることが好ましい。
【００１６】
図１（ｄ）は、図１（ｃ）で形成された下穴をさらに拡大してバーリング穴が形成される態様を示している。図１（ｃ）で精度良く下穴があけられた部分は、バーリングパンチ１をさらに前進させることによって、バーリング穴に加工される。バーリングパンチ１は、その先端２の穿孔部４ａと、これに連続した拡管部４ｂと、さらに連続した口径決定部４ｃとを有するので、剛性を有した突起６であっても、バーリングパンチ１の拡管部４ｂによって下穴が徐々に拡大され、口径決定部４ｃによって所定の寸法のバーリング穴が形成される。こうしたバーリングパンチ１の各部分の外径は、滑らかに連続して変化しているので、下穴が拡大される際に過大な応力が集中せず、局部的に薄くなる部分を形成することがない。その結果、各部で均一な厚さを有するバーリング穴を加工することができる。
【００１７】
バーリング加工される際には、筒状部材１１に対して所定の液圧が加わっていることが好ましい。このときの液圧は、バーリング加工されたねじきり部８を口径決定部４ｃに押し当てて、その形状を整えるために作用する。
【００１８】
以上説明したように、本発明のバーリング穴の加工方法は、ドーム状に形成された凸形の突起６の先端に下穴をあけ、その後その下穴を拡大して形成する方法である。従って、凸形の突起６を形成しないで加工する従来のバーリング穴の加工方法に比べて、下穴の周辺には塑性変形によるダレの発生が見られず、穴径精度が向上する。また、全体的に肉厚の薄いドーム状に加工された突起６は、バーリング加工されてねじきり部８を構成することとなるので、ねじきり部８の長さＬを従来よりも長くすることができる。また、抜きカス５の厚さも、従来の加工方法で得られた抜きカスの厚さに比べて薄くなるので、その分の肉厚をねじきり部８に割り当てることができ、ねじきり部８の有効長さＬが長くなっても、一定の肉厚を維持することができる。
【００１９】
また、本発明のバーリング加工においては、筒状部材１１のうちバーリング加工を行う部分に、予め局部軟化処理を行うことが好ましい。こうした局部軟化処理によって、その後の突起６の成形を容易に行うことができる。なお、こうした場合であっても、成形された後の突起の剛性は、局部軟化処理を施さない突起の剛性と同程度となっているので、バーリングパンチによってダレ等を発生させることなく精度のよい下穴をあけることができる。局部軟化は、通常は、高周波加熱などによって行われる。
【００２０】
図２は、本発明で使用されるバーリングパンチの先端の形状の一例を示す断面図である。このうち、図２（ａ）は、フラットな先端を有するバーリングパンチであり、図２（ｂ）は、先細の先端を有するバーリングパンチであり、図２（ｃ）は、その外周にエッヂ部分を有するバーリングパンチをそれぞれ示している。何れの形状の先端を有するバーリングパンチであっても、本発明のバーリング加工方法を好ましく行うことができる。抜きカスを出したくない場合には、図２（ｂ）に示すような、先細の先端を有するバーリングパンチを用いることが好ましい。また、外周にエッジ部分を有するバーリンングパンチは、予め突起６の先端に切り込み痕を形成することができるので、下穴の形成を容易にできる。
【００２１】
本発明で用いられる筒状部材１１は、通常アルミニウム合金が用いられるが、合金の種類は特に限定されるものではない。さらに、本発明のバーリング加工方法は、一般的に用いられている液圧成形加工工程で行われるので、バーリング加工の際の条件、すなわち流体の種類や液圧は液圧成形加工装置の一般的な条件の範囲内で行われる。例えば、液圧としては、約５００〜１５００気圧の圧力範囲で行われる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法によれば、バーリング加工を、液圧成形加工工程と同じ工程中で行うことができるので、筒状部材の加工を経済的に行うことができる。また、予め液圧成形によって筒状部材の外側に形成された突起は、その先端側からの加圧に対する剛性が高くなっているので、バーリングパンチをその突起に前進させことによって、その先端に割れや亀裂が全くない下穴を精度良くあけることができる。そして、バーリングパンチをさらに前進させるさせることによって、その下穴を拡大変形させ、所定の内径とねじきり部の有効長さを有するバーリング穴を極めて精度良く形成することができる。こうした結果、経済性にも優れた車体やシャーシ部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法の一例を示す工程説明用の断面図である。
【図２】本発明で使用されるバーリングパンチの先端形状の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１バーリングパンチ
２先端
４ａ穿孔部
４ｂ拡管部
４ｃ口径決定部
５抜きカス
６突起
８ねじきり部
９外周端部
１０摺動部材
１１筒状部材
Ｌねじきり部の有効長さ
Ｐ液圧
Ｐｃバーリングパンチの圧力
Ｒ外周端部のアール

Claims

筒状部材の内部を液体で加圧して所定の形状に液圧成形を行った後、前記筒状部材にバーリング加工を行う加工方法において、
予め内液圧により前記筒状部材の外側に凸となる突起を形成し、しかる後、バーリングパンチを前記突起に前進させてバーリング加工を行うことを特徴とする筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法。