JP3738884B2 - 筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状部材を液圧バルジ成形する工程中に行われる穴加工方法に関し、更に詳しくは、筒状部材の所定の方向を、穴加工用パンチに形成されたシャー角の方向に合わせて行う穴加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車体やシャーシ部品には、ＣＯ_２ 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、液圧バルジ成形法を適用する動きが高まってきている。なお、液圧バルジ成形法は、筒状部材の内部に充填された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】
液圧バルジ成形された筒状部材には、他の部品を取り付けるための穴や位置決め用の穴等を形成することが必要である。
【０００４】
従来、こうした穴加工は、中空の筒状部材が所定の形状に液圧バルジ成形された後の別工程で、その筒状部材の内部を液体で加圧しつつ、穴加工用パンチを筒状部材の外側から内側に向かって打ちつけることにより行われている（特開平６−２９２９２９号公報）。そして、この際に使用される穴加工用パンチは、先端が平面のものや、適当なシャー角が縦断面の両端に形成されたものが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の穴加工は、筒状部材を所定の形状に液圧バルジ成形する工程と、成形後の筒状部材に穴加工する工程とが別工程で行われているため、金型などの工具費用が増加する等してコストアップになっていた。
【０００６】
また、シャー角を有する穴加工用パンチは、穴加工を精度よく行うために用いられるものであるが、一般に、シャー角が形成された両端の方向（以下「シャー角方向」という。）の穴加工部分のダレは小さく、シャー角方向に直交する方向の穴加工部分のダレは大きくなる。そのため、シャー角方向に直交する方向の穴加工部分に発生する大きなダレによって、形成された穴径の精度が低下するという問題があった。
【０００７】
こうした問題に対して、本発明者は、先端が平面の穴加工用パンチを用いて筒状部材の液圧バルジ成形工程中に穴加工実験を行ったところ、形成された穴加工部分のうち、筒状部材の押出方向に生じたダレの大きさよりも、その押出方向に直交する方向に生じたダレの大きさの方が小さいことを見出した。そして、穴加工用パンチのシャー角方向を考慮することによって、穴径精度に優れた穴加工の可能性を知見した。本発明は、そうした知見を基になされたものであって、筒状部材を液圧バルジ成形する工程中に、その筒状部材に効率的且つダレの少ない穴加工を行うことができる穴加工方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法は、長尺の押出形材を所定の寸法に加工してなる筒状部材が、液圧バルジ成形される際にまたは液圧バルジ成形された後に連続して行われる穴加工方法において、前記被加工面の所定の位置に形成する穴加工部の周囲に、予め液圧バルジ成形によって細長いエンボス部を形成した後、前記エンボス部の長手方向を、穴加工用パンチの縦断面の両端に形成されたシャー角の方向に合わせることに特徴を有する。
【０００９】
この発明においては、筒状部材の所定の位置に形成する穴加工部の周囲に、予め液圧バルジ成形によって細長いエンボス部が形成される。このエンボス部の長手方向は、筒状部材の押出方向に沿ったものであっても、直交するものであってもよいが、何れにおいても、その細長いエンボス部の長手方向を、穴加工用パンチの縦断面の両端に形成されたシャー角の方向に合わせることにより、ダレの生じ易いエンボス部の長手方向の穴加工を、穴加工用パンチのシャー角で行うことができるので、ダレが少なく穴径精度のよい穴を加工することができる。
【００１０】
また、こうしたエンボス部の成形加工と、そのエンボス部に行う穴加工とを、筒状部材の液圧バルジ成形中に、または液圧バルジ成形した後に同一工程中で連続的に行うことによって、効率的に穴加工をすることができる。
【００１１】
この場合、請求項２に記載するように、穴径（Ｄ）と、前記筒状部材の押出方向に直交する押出幅（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以下である場合に本発明の穴加工方法を適用することが好ましい。
【００１２】
穴径（Ｄ）と、前記筒状部材の押出方向に直交する押出幅（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以下である場合、すなわち、押出幅（Ｗ）に対して穴径（Ｄ）が小さい場合は、穴加工時のだれが生じる割合が高いことから、本発明を有効に適用することができるからである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法において、前記エンボス部が、前記筒状部材の外側に向かって凸形状であることに特徴を有する。
【００１４】
この発明によれば、エンボス部が、筒状部材の内側から外側に向かって凸形状であるので、穴加工を行う場合等において強度上好ましいからである。また、凸形状であれば、そのエンボス部に、他の部品などを設ける用途に好ましく使用することができる場合もあるからである。
【００１７】
【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。
【００１８】
図１は、本発明の筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法によって、穴加工された筒状部材の一例を示す斜視図である。本発明においては、穴加工用パンチ４１として、その縦断面の両端にシャー角４３が形成されたものが使用される（図４（ａ）を参照。）。そして、筒状部材１を液圧バルジ成形する工程中で、その穴加工用パンチ４１によって、ダレが少なく穴径精度のよい穴４を効率的に加工することができる。
【００１９】
筒状部材１は、本発明の穴加工方法の対象とされるものであり、長尺の押出形材を所定の長さに加工したものである。筒状部材１の断面形状や肉厚等は特に限定されないが、本発明の穴加工方法が液圧バルジ成形工程中に行われるため、通常、図１に示すような中空部２を有する筒状部材が用いられる。なお、長尺の押出形材は、通常、切断加工によって所定の長さに加工される。
【００２０】
上記筒状部材１上に形成されるエンボス部３は、筒状部材１が液圧バルジ成形される際に、または液圧バルジ成形された後に連続して、液圧バルジ成形によって筒状部材１の少なくとも一つの被加工面５に形成される。エンボス部３は、強度上の観点および筒状部材１に他の部品を設ける場合に便利となる場合がある等の理由により、通常、筒状部材１の外側に向かって凸形状であることが好ましい。
【００２１】
エンボス部３は、細長い形状で形成される。この、細長い形状とは、エンボス部３の（長手方向の長さ／幅方向の長さ）で規定される値が、１．５から１０の範囲内であることが好ましい。１．５より小さい場合は、だれの少ない穴加工を行うことが困難となり、１０より大きい場合はエンボス加工上手間がかかる等の問題があるからである。その細長いエンボス部３の長手方向は、筒状部材１の押出方向と同一方向、またはその押出方向に直交する方向の何れかで形成される。筒状部材１が細長い場合には、エンボス部３は、通常、その長手方向が筒状部材１の押出方向と同一方向になるように形成されるが、筒状部材１の幅が広い場合には、筒状部材１の押出方向に直交する方向に設けることもできる。但し、エンボス部３の長手方向の向く方向は、上述の態様に特に限定されるものではなく、例えば、同一の被加工面５にエンボス部３を複数設けることもできる。複数のエンボス部３を設ける場合には、筒状部材１の押出方向に直交する方向にエンボス部の長手方向を向けて形成してもよい。
【００２２】
図２は、こうしたエンボス部を設ける方向と、エンボス部３を複数設ける場合の態様の一例を示す斜視図である。図２（ａ）は、筒状部材が細長い場合に、エンボス部３の長手方向を筒状部材の押出方向に合わせて、２つ形成した態様を示しており、図２（ｂ）は、筒状部材の幅が広い場合に、エンボス部３の長手方向を筒状部材１の押出方向に直交する方向に合わせて、１つ形成した態様を示している。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、筒状部材に形成するエンボス部３の長さや、そこに形成する穴４の数は、適宜自由に設定することができる。
【００２３】
このように形成されたエンボス部３は、その長手方向に穴加工用パンチのシャー角を合わせて穴加工を行うことができるので、穴加工を精度良く行うことができる。
【００２４】
穴加工に用いられる穴加工用パンチ４１は、図４（ａ）に示すように、その縦断面の両端にシャー角４３を有するものである。本発明においては、エンボス部３の長手方向もしくは筒状部材１の押出方向を、そのシャー角４３の方向に合わせることによって、ダレが少なく穴径精度のよい穴加工を達成している。筒状部材１の押出方向を、エンボス部３の長手方向に合わせた場合、すなわち、エンボス部３の長手方向が押出方向と同一方向である場合は、そのエンボス部３の長手方向を、穴加工用パンチ４１のシャー角方向に合わせることによって、ダレの少ない穴加工を行うことができる。また、エンボス部３の長手方向が押出方向に直交する場合であっても、エンボス部３の長手方向を、穴加工用パンチ４１のシャー角方向に合わせることによって、ダレの少ない穴加工を行うことができる。
【００２５】
この場合、上記筒状部材１に施される穴の穴径（Ｄ）と、上記筒状部材の押出方向に直交する押出幅（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以下である場合に本発明の穴加工方法を適用することが好ましい。
【００２６】
穴径（Ｄ）と、前記筒状部材１の押出方向に直交する押出幅（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以下である場合、すなわち、押出幅（Ｗ）に対して穴径（Ｄ）が小さい場合は、穴加工時のだれが生じる割合が高いことから、本発明を特に有効に適用することができるからである。
【００２７】
次に、エンボス部を形成しない筒状部材について行う穴加工方法を説明する。
【００２８】
図３は、多角形断面を有する筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法によって、穴加工された筒状部材の他の一例を示す斜視図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、この態様で使用される筒状部材３１、３２は、長尺の多角形断面からなる押出形材を切断加工等によって所定の長さに加工したものである。そして、この筒状部材３１、３２は、多角形断面の一辺をなす被加工面３３を有している。
【００２９】
筒状部材３１、３２の断面形状は、押出成形時の押出ダイの形状と同一形状であるので、被加工面３３の長手方向は常に押出方向と一致する。そのため、被加工面３３の長手方向すなわち押出方向を、穴加工用パンチ４１のシャー角方向に合わせることによって、押出方向とシャー角方向とを常に一致させることができる。その結果、ダレが少なく穴径精度のよい穴３５を加工することができる。また、こうした穴加工を、筒状部材３１、３２の液圧バルジ成形中に、または液圧バルジ成形した後の同一工程で連続的に行うことによって、効率的に穴加工をすることができる。なお、本発明に用いられる長尺の多角形断面からなる押出部材とは、特に限定されるものではないが、上記図３の筒状部材３１、３２に示すように、被加工面が外側に向かって凸部形状となっている多角形断面からなる押出部材であることが、強度の面で好ましい。
【００３０】
以上説明したように、本発明の穴加工方法によれば、筒状部材１におけるエンボス３の長手方向、および筒状部材３１、３２の押出方向を、穴加工用パンチ４１のシャー角方向に合わせて穴加工を行うことにより、ダレが少なく穴径精度のよい穴４、３５を形成することができる。
【００３１】
本発明の穴加工方法は、液圧バルジ成形工程において、筒状部材が液圧バルジ成形される際になされるものであっても、筒状部材が液圧バルジ成形された後に連続してなされるものであってもよい。そうした液圧バルジ成形は、通常の液圧バルジ成形方法で行われるので、穴加工の際の条件、すなわち流体の種類や液圧は、液圧バルジ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。なお、本発明で用いられる筒状部材は、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。また、シャー角４３を有する穴加工用パンチ４１は、一般的に使用されているものを使用することができる。また、その穴加工用パンチの駆動方法や、穴加工の手順についても、通常行われる方法であればよく、特に限定されるものではない。
【００３２】
【実施例】
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明する。
【００３３】
図４は、本発明で使用する穴加工用パンチ（ａ）と、通常の平面パンチ（ｂ）を示す正面図である。図４（ａ）に示すように、本発明で使用する穴加工用パンチ４１の先端には、その縦断面の両端側に位置するようにシャー角４３が形成されている。
【００３４】
図５は、こうした穴加工用パンチを使用して穴加工を行ったときの、穴周辺部に発生したダレ量を評価した結果を示すグラフである。図５（ａ）は、シャー角４３を有する穴加工用パンチ４１を使用して、異方性のない材料に穴加工した際のダレ量のうち、シャー角方向に発生したダレ量と、そのシャー角方向に直交する方向に発生したダレ量とを比較した結果を示している。結果から明らかなように、シャー角方向に発生したダレ量が少なくなっており、シャー角４３がダレの発生を少なくしていることを示している。図５（ｂ）は、シャー角を有さない平面パンチ４２を使用して穴加工した際の穴周辺部のダレ量のうち、筒状部材の長手方向つまり押出方向に発生したダレ量と、その押出方向に直交する方向に発生したダレ量とを比較した結果を示している。結果から明らかなように、押出方向に発生したダレ量が大きくなっており、ダレが押出方向に発生し易いこと示している。
【００３５】
図５（ｃ）は、シャー角４３を有する穴加工用パンチ４１を使用して、本発明の穴加工方法によって形成した穴周辺部に発生したダレ量のうち、筒状部材の押出方向に発生したダレ量と、その押出方向に直交する方向に発生したダレ量とを比較した結果を示している。この場合、エンボス部の長手方向を押出方向としているので、エンボス部の長手方向を穴加工用パンチ４１のシャー角方向に合わせて穴加工を行うことになる。結果から明らかなように、本発明の穴加工方法によれば、ダレの発生量は何れも小さく、さらに、エンボス部の長手方向に発生したダレ量と、その長手方向に直交する方向に発生したダレ量とに差がなかった。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１から請求項３に記載した穴加工方法によれば、細長いエンボス部の長手方向を穴加工用パンチのシャー角方向を合わせることにより、筒状部材を液圧バルジ成形する工程中に、その筒状部材にダレが少なく穴径精度のよい穴を効率的に加工することができる。
【００３７】
請求項４に記載の穴加工方法によれば、押出方向である被加工面の長手方向を、穴加工用パンチのシャー角方向に容易に合わせることができるので、ダレが少なく穴径精度のよい穴を加工することができる。また、こうした穴加工を、筒状部材の液圧バルジ成形中に、または液圧バルジ成形した後の同一工程で連続的に行うことによって、効率的に穴加工をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法によって、穴加工された筒状部材の一例を示す斜視図である。
【図２】エンボス部を設ける方向と、エンボス部を複数設ける場合の態様の一例を示す斜視図である。
【図３】多角形断面を有する筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法によって、穴加工された筒状部材の他の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明で使用する穴加工用パンチ（ａ）と、通常の平面パンチ（ｂ）を示す正面図である。
【図５】穴加工用パンチを使用して穴加工を行ったときの、穴周辺部のダレ量を評価した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１、３１、３２ 筒状部材
２、３４ 中空部
３ エンボス部
４、３５ 穴
５、３３ 被加工面
４１、４２ 穴加工用パンチ
４３ シャー角
Ｌ 押出方向の長さ
Ｗ 押出方向に直交する長さ

Claims (3)

1. 長尺の押出形材を所定の寸法に加工してなる筒状部材が、液圧バルジ成形される際にまたは液圧バルジ成形された後に連続して行われる穴加工方法において、筒状部材の被加工面の所定の位置に形成する穴加工部の周囲に、予め液圧バルジ成形によって細長いエンボス部を形成した後、穴加工用パンチとしてその縦断面の両端にシャー角の形成されたパンチを用い、前記エンボス部の長手方向を、穴加工用パンチの縦断面の両端に形成されたシャー角の方向に合わせて、穴加工を行うことを特徴とする筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法。
2. 穴径（Ｄ）と、前記筒状部材の押出方向に直交する押出幅（Ｗ）との比（Ｄ／Ｗ）が、１／５以下であることを特徴とする請求項１に記載の筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法。
3. 前記エンボス部が、前記筒状部材の外側に向かって凸形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の筒状部材の液圧バルジ成形における穴加工方法。

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