JP4630759B2

JP4630759B2 - バルジ成形方法

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Publication number: JP4630759B2
Application number: JP2005237880A
Authority: JP
Inventors: 啓之奥中; 卓生小林; 孝樹水谷; 裕一永井; 出堀; 大介山本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-08-18
Also published as: JP2007050432A

Description

本発明は、中空部材に圧力流体を流通させて成形加工を施すバルジ成形方法に関する。

長尺であり、且つ長手方向に直交する方向の断面形状・寸法が部位によって相違する中空成形体を作製する手法として、バルジ成形加工が採用されている。直管を原材料とするバルジ成形加工につき具体的に説明すると、先ず、この直管が挟持されて金型に収容され、この状態で、圧力流体（一般的には高圧水）が直管の内部に供給される。

このため、直管の内周壁が圧力流体に押圧され、これにより直管が直径方向外方に膨張する。直管が金型に収容されているので、膨張した部位は最終的に金型で堰止され、このために直管がキャビティに対応する形状に成形加工される。この工程は、拡管工程とも呼称される。

次に、膨張した直管が別の金型に移され、圧縮機構の作用下に前記直管が押圧されて所定の形状に予備成形される。さらに、別の金型で仕上げ成形加工が施され、これにより最終成形品が得られるに至る。

ところで、拡管工程に際しては、直管が膨張することに伴って肉厚が小さくなる。肉厚が過度に小さくなると、必然的に、強度や剛性が低下してしまう。そこで、特許文献１には、膨張量、換言すれば、長手方向の伸び率を考慮して所定の肉厚を有する直管を選定することが提案されている。

また、特許文献２には、直管を軸対称に拡管した場合に次工程（曲げ成形）時に大きな肉厚減少が生じることを回避するべく、非軸対称、すなわち、曲げ成形時に曲げの外側になる部分を内側になる部分よりも大きく張出させることが提案されている。

特開平１０−２５８３２８号公報特開平１０−１１３７３０号公報

拡管工程は、直管の直径方向への膨張を伴う。このため、直径方向の肉厚変化も考慮しなければならないが、特許文献１、２にはこの点に関しての提案はなされていない。なお、直管と最終成形品との直径方向に沿う寸法差を考慮して直管の肉厚を選定することも想起されるが、例えば、該特許文献１の図１３（ｂ）のように左右非対称な断面異形状の最終成形品を作製しようとする場合、成形型に当接している箇所では肉の移動がない。このため、ある部位は膨張し、別のある部位は膨張しないことがあり、この場合、肉厚が不均一となる。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、長手方向に直交する方向の断面における肉厚を周囲長に沿って略均等とすることが可能であり、しかも、所望の形状に成形加工することも容易なバルジ成形方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、中空部材に圧力流体を流通させて成形加工を施すバルジ成形方法であって、
前記中空部材に圧力流体を流通して膨張させる拡管工程と、
膨張した前記中空部材に対して予備成形加工を施す予備成形工程と、
予備成形が施された前記中空部材を第１本成形型及び第２本成形型で製品形状に成形加工する本成形工程と、
を有し、
前記中空部材における前記第１本成形型に最初に当接する第１箇所から前記第２本成形型に最初に当接する第２箇所までの２点間の一方である第１部位間の距離を第１距離、他方である第２部位間の距離を第２距離とするとともに、前記第１本成形型における前記第１箇所に対向する第３箇所から前記第２本成形型における前記第２箇所に対向する第４箇所までの２点間の一方であり且つ前記第１部位間に対向する第３部位間の距離を第３距離、他方であり且つ前記第２部位間に対向する第４部位間の距離を第４距離とするとき、前記予備成形工程で、前記第１距離と前記第３距離が略等しく且つ前記第２距離と前記第４距離が略等しい予備成形体を作製することを特徴とする。

すなわち、本発明においては、予備成形体の所定の２点間の周囲長と、本成形型における前記２点間に対応する部位間の距離とを略等しく設定するようにしている。これにより、本成形加工において膨出する箇所が設けられることがなくなるので、膨出に伴って肉厚が小さくなる部位が形成されることを回避することができる。すなわち、長手方向に直交する方向の断面における肉厚を周囲長に沿って略均等とすることが可能となる。従って、部位によって強度や剛性が低下することを回避することができる。

また、キャビティの形状に沿う肉の流動が容易に起こるようになるので、所定の形状の最終成形品を得ることが容易となる。

このような成形方法は、特に、前記本成形工程で断面が非対称な断面異形状部を設ける際に有効となる。すなわち、断面異形状部を形成する場合においても、肉厚が略均等な最終成形品を容易に作製することができる。

本発明によれば、予備成形体の所定の２点間の周囲長と、本成形型におけるこの２点間に対応する箇所の長さとを略等しく設定するようにしている。これにより、肉厚が略均等であるために強度ないし剛性が略均等な最終成形品を所望の形状で容易に作製することが可能となる。

以下、本発明に係るバルジ成形方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るバルジ成形加工が施される直管１０の概略全体斜視図である。この直管１０は、最終的に、長手方向に直交する方向の断面が図２Ａ〜図２Ｄに示すように種々変化する長尺成形体１２に成形加工される。なお、以下においては、長尺成形体１２を最終成形品１２とも表記する。

直管１０は、先ず、挟持機構によって両端から挟持された後、電極等で加熱されて４５０〜５５０℃程度に昇温される。

加熱された直管１０は、拡管工程を行う拡管ステーションに移送され、該拡管ステーションに配設された拡管下型２０と拡管上型２２の間に位置する（図３参照）。

その後、拡管下型２０が直管１０に指向して上昇することにより型締めがなされ、図３に示すように、拡管下型２０と拡管上型２２で形成されるキャビティ２４に直管１０が収容される。キャビティ２４の一部の寸法は直管１０に比して大きく、このため、直管１０の側周壁の一部は、拡管下型２０及び拡管上型２２の双方から離間する。

次に、前記挟持機構を介して圧縮エアが直管１０の内部に供給され、これに伴って直管１０の内部の圧力が上昇する。すなわち、直管１０が圧縮エアによって内部から押圧され、拡管下型２０と拡管上型２２から離間した部位では、これら拡管下型２０と拡管上型２２に指向して膨出し始める。

膨出した部位は、最終的に、拡管下型２０及び拡管上型２２に堰止される。これにより膨出が停止され、キャビティ２４に対応する形状の拡管成形体２６（図４参照）が形成される。

型締めがされて所定時間が経過した後、拡管成形体２６内の圧縮エアが排気され、さらに、拡管下型２０が下降して型開きがなされる。

露呈した拡管成形体２６は、次に、予備成形ステーションに移送され、予備成形下型３０と予備成形上型３２の間に配置される（図４参照）。

次に、予備成形下型３０が上昇し、これにより拡管成形体２６が予備成形上型３２に指向して押圧される。予備成形下型３０が拡管成形体２６に当接する直前に、前記挟持機構を介して圧縮エアが供給される。この際の供給圧力は、拡管成形体２６が拡管されない程度に設定すればよい。

予備成形下型３０が拡管成形体２６に当接すると、図４に示すキャビティ３４が形成される。この場合、予備成形下型３０及び予備成形上型３２の一部から突出成形された圧潰部３６によって拡管成形体２６における一部が圧潰され、最終的に、断面が図５に示す形状となる部位を有する予備成形体３８が形成される。また、図６に示す予備成形体３８の別の部位においては、図７に示すように単純な楕円形状が形成され、結局、予備成形体３８は、長手方向と直交する方向の断面が図５及び図７に示される形状となる部位を有する。勿論、断面がその他の形状となる部位が存在していてもよい。

予備成形体３８は、９０°回転され、その結果、水平方向に沿って延在していた長手方向が鉛直方向に沿って延在するようになる。

ここで、予備成形体３８の図５に示される部位の周囲長は、本成形加工で使用される本成形下型４０及び本成形上型４２（図８参照）によって形成されるキャビティ４４（図９参照）の距離に対応するように設定される。

具体的には、予備成形体３８において、本成形下型４０、本成形上型４２の各々に最初に当接する箇所を、それぞれ、Ａ点、Ｂ点とする。予備成形体３８の断面が非対称であるため、Ａ−Ｂ間の距離は、予備成形体３８の図８における左方と右方とで異なる。本実施の形態においては、この中の左方を第１部位間４６とし、右方を第２部位間４８とする。すなわち、第１部位間４６の距離は、予備成形体３８の図８における左方のＡ−Ｂ間の距離であり、第２部位間４８の距離は、予備成形体３８の図８における右方のＡ−Ｂ間の距離である。

図９に、型締めを行ってキャビティ４４を形成した状態を示す。このキャビティ４４の成形面において、Ａ点、Ｂ点に対向する箇所をそれぞれＣ点、Ｄ点とする。キャビティ４４の断面が非対称であるため、Ｃ−Ｄ間の距離は、図９における左方と右方とで異なる。本実施の形態においては、この中の左方を第３部位間５０とし、右方を第４部位間５２とする。すなわち、第３部位間５０の距離は、キャビティ４４の図９における左方のＣ−Ｄ間の距離であり、第４部位間５２の距離は、キャビティ４４の図９における右方のＣ−Ｄ間の距離である。

予備成形工程において、予備成形体３８は、第１部位間４６の距離が第３部位間５０の距離に略等しく、且つ第２部位間４８の距離が第４部位間５２の距離に略等しくなるように成形される。

すなわち、本実施の形態においては、予備成形体３８における本成形下型４０・本成形上型４２に最初に当接するＡ−Ｂ間の距離と、本成形下型４０・本成形上型４２によって形成されるキャビティ４４の成形面において該Ａ−Ｂ間に対向するＣ−Ｄ間の距離とを略等しくするようにして、本成形加工を行う。このようにして本成形加工を行うことにより、ある部位が膨出することに伴って当該部位の肉厚が他の部位に比して小さくなることを回避することができる。

また、距離を合わせて本成形加工を行うので、成形加工が比較的容易である。すなわち、本実施の形態によれば、本成形下型４０・本成形上型４２によって形成されるキャビティ４４の成形面の周長に略一致する周長の予備成形体３８を作製するので、該予備成形体３８が成形面に沿って変形する際、該予備成形体３８の肉が引っ張られたり収縮されたりすることがほとんどない。従って、予備成形体３８を容易に変形させることが可能となる。

このため、最終成形品１２として複雑な形状のものを作製することができる。例えば、図８及び図９に示すように、本成形下型４０に湾曲したＲ部５４を設け、このＲ部５４に対応する形状のＲ部５６を最終成形品１２に設けるようにした場合であっても、予備成形体３８における対応箇所を容易に変形させることができ、寸法精度が良好なＲ部５６が得られる。

なお、予備成形下型３０・予備成形上型３２において、第１部位間４６、第２部位間４８の距離を第３部位間５０、第４部位間５２に略合致させるための成形面の形状及び寸法は、例えば、シミュレーションによって求めることができる。

その一方で、断面が図７に示される形状の部位は、本成形下型４０・本成形上型４２によって、図１０及び図１１に示すように左右対称な形状に成形加工される。なお、この部位を成形加工する場合も、上記と同様に、本成形下型４０・本成形上型４２に最初に当接するＡ’点とＢ’点との間の距離である第１部位間６０及び第２部位間６２と、Ａ’点に対向するＣ’点とＢ’点に対向するＤ’点との間の距離である第３部位間６４及び第４部位間６６とを略合致させるようにしてもよい。勿論、この場合も、本成形下型４０に設けられたＲ部５４によって、該Ｒ部５４に対応する形状のＲ部５６を最終成形品１２に設けることができる。

拡管工程、予備成形工程、本成形工程のいずれにおいても、型締めの際には直管１０、予備成形体３８、最終成形品１２を挟持する挟持機構が振動しないように位置決め固定を行うことが好ましい。また、成形加工の進行に伴って位置決め固定が解除されるように、挟持機構を変位させるための変位手段を構成するサーボモータによるロックを徐々に解除すること、すなわち、いわゆるサーボフリーとが好ましい。

上記した実施の形態では、圧縮エアを使用して成形加工を行うようにしているが、高圧水を使用するようにしてもよいことはいうまでもない。

本実施の形態に係るバルジ成形加工が施される直管の概略全体斜視図である。図２Ａ〜図２Ｄは、最終成形品（長尺成形体）の長手方向に直交する方向の様々な部位における断面図である。直管に対し、拡管下型と拡管上型で拡管加工を施す状態を示す要部概略縦断面図である。拡管成形体を予備成形下型と予備成形上型で挟持した状態の一部を示す要部概略縦断面図である。拡管成形体に対し、予備成形下型と予備成形上型で予備成形加工を施す状態の一部を示す要部概略縦断面図である。拡管成形体を予備成形下型と予備成形上型で挟持した状態の一部を示す要部概略縦断面図である。拡管成形体に対し、予備成形下型と予備成形上型で予備成形加工を施す状態の他の一部を示す要部概略縦断面図である。予備成形体を本成形下型と本成形上型で挟持した状態を示す要部概略縦断面図である。図８に示す部位に対し、本成形下型と本成形上型で本成形加工を施す状態を示す要部概略縦断面図である。予備成形体の別部位を本成形下型と本成形上型で挟持した状態を示す要部概略縦断面図である。図１０に示される部位に対し、本成形下型と本成形上型で本成形加工を施す状態を示す要部概略縦断面図である。

符号の説明

１０…直管１２…長尺成形体（最終成形品）
２０…拡管下型２２…拡管上型
２４、３４、４４…キャビティ２６…拡管成形体
３０…予備成形下型３２…予備成形上型
３６…圧潰部３８…予備成形体
４０…本成形下型４２…本成形上型
４６、６０…第１部位間４８、６２…第２部位間
５０、６４…第３部位間５２、６６…第４部位間
５４、５６…Ｒ部

Claims

中空部材に圧力流体を流通させて成形加工を施すバルジ成形方法であって、
前記中空部材に圧力流体を流通して膨張させる拡管工程と、
膨張した前記中空部材に対して予備成形加工を施し、断面が非対称な断面異形状部を有する予備成形体を得る予備成形工程と、
前記予備成形体を第１本成形型及び第２本成形型で製品形状に成形加工し、断面が非対称で且つ前記予備成形体の前記断面異形状部と周囲長が略等しい断面異形状部を有する本成形品を得る本成形工程と、
を有し、
前記予備成形体における前記第１本成形型に最初に当接する第１箇所から前記第２本成形型に最初に当接する第２箇所までの２点間の一方である第１部位間の距離を第１距離、他方である第２部位間の距離を第２距離とするとともに、前記第１本成形型における前記第１箇所に対向する第３箇所から前記第２本成形型における前記第２箇所に対向する第４箇所までの２点間の一方であり且つ前記第１部位間に対向する第３部位間の距離を第３距離、他方であり且つ前記第２部位間に対向する第４部位間の距離を第４距離とするとき、前記予備成形工程で、前記第１距離と前記第３距離が略等しく且つ前記第２距離と前記第４距離が略等しい前記予備成形体を作製することを特徴とするバルジ成形方法。