(57)【要約】【課題】  生産性を向上させて加工工数を低減させることができる液圧バルジ成形方法、液圧バルジ成形装置および液圧バルジ成形品を提供する。【解決手段】  成形素材である管材Ｐ１を予備成形した後、管材Ｐ１の内部に液圧を付加してフランジ１を有する液圧バルジ成形品Ｐ４を製造する液圧バルジ成形方法であって、前記管材Ｐ１を予備的に潰して予備成形品Ｐ２を作製する予備成形工程と、前記予備成形品Ｐ２を部分的に押圧してフランジ１を形成した後に、当該フランジ１を保持しながら液圧を予備成形品Ｐ２の内部に付加することにより予備成形品Ｐ２を膨出させる液圧バルジ成形工程と、前記フランジ１の端部に形成される折り返し部であるフランジ端部２に穴開けを行う穴開け工程と、を有する。【選択図】            図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形素材である管材を予備成形した後、管材の内部に液圧を付加してフランジを有する液圧バルジ成形品を製造する液圧バルジ成形方法であって、
前記管材を予備的に潰して予備成形品を作製する予備成形工程と、
前記予備成形品を部分的に押圧してフランジを形成した後に、当該フランジを保持しながら液圧を予備成形品の内部に付加することにより予備成形品を膨出させる液圧バルジ成形工程と、
前記フランジの端部に形成される折り返し部であるフランジ端部に穴開けを行う穴開け工程と、を有することを特徴とする液圧バルジ成形方法。
【請求項２】
前記フランジ端部は、内部に隙間部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液圧バルジ成形方法。
【請求項３】
前記穴開け工程は、前記フランジ端部の外側からフランジ内部の隙間部へ貫通するように、フランジの潰し面に沿う方向へ穴開けすることを特徴とする請求項１または２に記載の液圧バルジ成形方法。
【請求項４】
前記穴開け工程は、前記フランジの潰し面と交差する方向へ穴を押し広げるようにして穴開けすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液圧バルジ成形方法。
【請求項５】
前記穴開け工程は、前記液圧バルジ成形工程において使用される液圧成形用金型内で行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液圧バルジ成形方法。
【請求項６】
前記穴開け工程の後に、前記フランジに、当該フランジの面と交差する方向へ貫通する取り付け穴を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液圧バルジ成形方法。
【請求項７】
成形素材である管材を予備成形する予備成型用金型と、前記予備成形用金型により形成された予備成形品を部分的に押圧してフランジを形成し、当該フランジを保持しながら液圧を前記予備成形品の内部に付加する液圧成形用金型と、を有する液圧バルジ成形装置であって、
液圧バルジ成形後に、前記フランジの端部に形成される折り返し部であるフランジ端部に対してフランジの潰し面に沿って進退動可能な穴開け用切断刃を有することを特徴とする液圧バルジ成形装置。
【請求項８】
前記穴開け用切断刃は、先端が楔状であることを特徴とする請求項７に記載の液圧バルジ成形装置。
【請求項９】
前記予備成型用金型および液圧成形用金型は共通の複動型金型であって、当該複動型金型は、相対的に近接離間する複動型上型および複動型下型と、前記複動型上型に設けられ、当該複動型上型と独立して前期複動型下型に対して近接離間可能なポンチと、を有することを特徴とする請求項７または８に記載の液圧バルジ成形装置。
【請求項１０】
前記液圧成形用金型は、当該液圧成形用金型からフランジ端部が設置される部位まで貫通する挿入穴と、当該挿入穴に外側から抜き差し可能な閉鎖部材と、を有し、
前記穴開け用切断刃は、前記挿入穴に挿入可能であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の液圧バルジ成形装置。
【請求項１１】
成形素材である管材を部分的に潰してフランジが形成され、当該フランジの端部に形成される折り返し部であるフランジ端部の内部に隙間部を有し、当該フランジ端部の外側から前記隙間部へ向かってフランジの潰し面に沿って貫通する塗料対策穴を有することを特徴とする液圧バルジ成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧バルジ成形方法、液圧バルジ成形装置および液圧バルジ成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の構造材等に用いられる中空状部材の成形技術として、液圧バルジ成形が一般的に行われている。この成形方法は密封した成形素材を部品形状が掘り込まれている金型に装着し、成形素材内に液圧をかけて成形素材を膨らませてキャビティに合致する形状に成形している。この液圧バルジ方法により加工された部材は、単体で使用される場合もあるが、他部品と結合するために締結用ナットを設ける場合には、部材の一部を切断してウエルドナットを溶接するか、予めナットを溶接してあるブラケットを部材に溶接する等の加工が施される（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６８６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、加工された部材を切断するためには、一般に機械加工、プラズマ切断、もしくはレーザー切断等を必要とするため、加工工程が増加することとなり、生産性が悪化する要因となる。また、ブラケットを加工された部材に溶接する場合には、部品点数が増加するため、製造コスト的に不利で、しかも設備費や加工工数が増大して生産性が悪化する要因となる。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、設備費を低減させ、生産性を向上させることが可能な液圧バルジ成形方法、液圧バルジ成形装置および液圧バルジ成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明に係る液圧バルジ成形方法は、成形素材である管材を予備成形した後、管材の内部に液圧を付加してフランジを有する液圧バルジ成形品を製造する液圧バルジ成形方法であって、前記管材を予備的に潰して予備成形品を作製する予備成形工程と、前記予備成形品を部分的に押圧してフランジを形成した後に、当該フランジを保持しながら液圧を予備成形品の内部に付加することにより予備成形品を膨出させる液圧バルジ成形工程と、前記フランジの端部に形成される折り返し部であるフランジ端部に穴開けを行う穴開け工程と、を有することを特徴とする。
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る液圧バルジ成形装置は、成形素材である管材を予備成形する予備成型用金型と、前記予備成形用金型により形成された予備成形品を部分的に押圧してフランジを形成し、当該フランジを保持しながら液圧を前記予備成形品の内部に付加する液圧成形用金型と、を有する液圧バルジ成形装置であって、液圧バルジ成形後に、前記フランジの端部に形成される折り返し部であるフランジ端部に対してフランジの潰し面に沿って進退動可能な穴開け用切断刃を有することを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る液圧バルジ成形品は、成形素材である管材を部分的に潰してフランジが形成され、当該フランジの端部に形成される折り返し部であるフランジ端部の内部に隙間部を有し、当該フランジ端部の外側から前記隙間部へ向かってフランジの潰し面に沿って貫通する塗料対策穴を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明は、予備成形によりフランジを形成するため、液圧バルジ成形後にブラケットを取り付ける必要がなく、生産性を向上させて加工工数を低減させることができる。また、フランジの端部に塗装対策穴が設けられるため、塗料溜り等の塗装不良を防ぎ、部材内部の水溜りを防止して良好な部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態に係る最終成形品の全体斜視図、図２は図１の要部の拡大斜視図である。
【００１１】
本発明の液圧バルジ成形方法は、成形素材である管材Ｐ１に予備成形を施した（予備成形工程）後、この予備成形により得られた予備成形品Ｐ２を部分的に押圧してフランジ１を成形し、当該フランジ１を保持した状態で予備成形品Ｐ２内部に液圧を付与して膨出させて成形し(液圧バルジ成形工程)、フランジ１の端部に形成される折り返し部であるフランジ端部２に穴開けを行う（穴開け工程）ことにより、図１，２に示す最終成形品Ｐ４を成形する方法である。
【００１２】
図３は第１の実施形態に係る予備成形工程を示す液圧バルジ成形装置の縦断面図であって、図３（Ａ）は予備成形工程前、図３（Ｂ）は予備成形工程中、図３（Ｃ）は予備成形工程後の図であり、図４は予備成形を行わない場合の例を示す縦断面図であって、図４（Ａ）は成形工程前、図４（Ｂ）は成形工程中、図４（Ｃ）は成形工程後を示す図である。
【００１３】
まず予備成形工程においては、図３のように管材Ｐ１を予備成形用金型３内へ配置する。この管材Ｐ１は、本実施形態においては例えば金属管であるが、金属に限定されるものではない。
【００１４】
予備成形用金型３は、上下一対の予備成形用上型３Ａおよび予備成形用下型３Ｂを有しており、予備成形用上型３Ａと予備成形用下型３Ｂを相対的に離反させて管材Ｐ１を内部に設置（図３（Ａ）参照）した後、押圧装置（不図示）により予備成形用上型３Ａと予備成形用下型３Ｂを相対的に近接させて管材Ｐ１を押圧する（図３（Ｂ）参照）。予備成形用上型３Ａと予備成形用下型３Ｂの内壁には、両金型が閉じたときに所定の狭い隙間を残して互いに近接する面となる突出型面４Ａ，４Ｂが設けられており、この突出型面４Ａ，４Ｂが近接することにより管材Ｐ１が押圧されて、最終的にフランジ１となる粗フランジ部５が予備成形される（図３（Ｃ）参照）。このとき、この粗フランジ部５では管材は完全に潰されず、上下の板材間に所定の隙間を有している。
【００１５】
予備成形用下型３Ｂの、突出型面４Ｂと水平方向に反対側の側端には、垂直方向（押圧方向）に伸延して比較的長く形成される側壁面６が形成され、予備成形用上型３Ａの端部がこの側壁面６に沿って昇降動する。このため、押圧時に管材Ｐ１は、突出型面４Ａ，４Ｂにより加圧されて側壁面６の設けられている方向に逃げようとするが、管材Ｐ１はこの側壁面６と接して移動が拘束される。このような側壁面６がない場合、例えば図４のような金型で管材を押圧すると、管材Ｐ１が移動して（図４（Ｂ）参照）上下の金型に挟まれたカミコミ部７が生じ（図４（Ｃ）参照）、また管材Ｐ１の移動量が予測できないためフランジの長さを均一にすることが困難となる。しかし本実施形態の場合、側壁面６により管材Ｐ１の移動が拘束されるためカミコミ部７が発生せず、また租フランジ部２の長さも均一に作製でき、適正な予備成形が可能となる。
【００１６】
予備成形工程の後、予備成形品Ｐ２を予備成型用金型３Ａ，３Ｂから取出し、液圧成形用金型８の内部へ設置して液圧バルジ成形工程を実施する。
【００１７】
図５は第１の実施形態に係る液圧バルジ成形工程を示す液圧バルジ成形装置の縦断面図であって、図５（Ａ）は液圧バルジ成形工程前、図５（Ｂ）は液圧バルジ成形工程中、図５（Ｃ）は液圧バルジ成形工程後の図であり、図６は第１の実施形態に係る液圧バルジ成形装置の長手方向端部を示す縦断面図である。
【００１８】
液圧成形用金型８は、相対的に近接離間する液圧成型用上型８Ａと液圧成形用下型８Ｂを有している。液圧成型用上型８Ａと液圧成形用下型８Ｂは、最終成形品Ｐ４の形状に対応する型面を有し、予備成形品Ｐ２の粗フランジ部５と対応する位置にフランジ押圧部９Ａ，９Ｂを有している。フランジ押圧部９Ａ，９Ｂは、両金型が閉じたときに、最終的に形成されるフランジ１の最終厚さ分だけ隙間を残して互いに近接する面となる（図５（Ｃ）参照）。
【００１９】
また、この液圧成型用上型８Ａのフランジ押圧部９Ａの金型外側方向端部には、予備成形品Ｐ２の長手方向に沿って凹溝１０が形成されており、予備成形品Ｐ２に形成される租フランジ部５の端部が凹溝１０により成形される。凹溝１０の形状は、所定の曲率を有するか、またはその他の形状でも良い。また、液圧成型用下型８Ｂに形成しても良い。
【００２０】
予備成形品Ｐ２の長手方向端部には、図６のように、予備成形品の内部に液圧を付与するノズル１１が挿入される。
【００２１】
液圧成型用上型８Ａと液圧成形用下型８Ｂを互いに離反して予備成形品Ｐ２を金型内に設置した後（図５（Ａ）参照）、押圧装置（不図示）により液圧成型用上型８Ａと液圧成形用下型８Ｂを相対的に近接させて、フランジ押圧部９Ａ，９Ｂにより予備成形品Ｐ２を押圧する（図５（Ｂ）参照）。予備成形工程によって予備成形品Ｐ２が液圧成形用金型８とある程度一致した形状に形成されているため、予備成形品Ｐ２は金型から逃げずにカミコミ部７が形成されず、高精度で望ましい形状寸法のフランジ１が形成される。このとき、フランジ端部２は凹溝１０内に収まっており、完全に潰されることなく隙間部Ｈが形成されている。フランジ端部２は折り返し曲げとなるため、管材Ｐ１の引っ張り強さが高強度である場合には破断する可能性があるが、本実施形態では管材Ｐ１の板厚相当分の隙間部Ｈが設けられており、これにより、折り返し部での破断を防止することができる。
【００２２】
この後、図６のように予備成形品Ｐ２の長手方向端部にノズル１１が挿し込まれ、注入口１２から液圧が内部に流入される。これにより、予備成形品Ｐ２は液圧成形用金型８Ａ，８Ｂの内壁に対応する形状に膨出される（図５（Ｃ）参照）。なお、液圧を流入させながらノズル１１を金型内部方向へ移動させることが可能な構造とし、予備成形品Ｐ２を側面から押圧して、予備成形品Ｐ２自体の材料の金型内への流入を促進させることができる。
【００２３】
この液圧付与時において、予備成形品Ｐ２のフランジ１がフランジ押圧部９Ａ，９Ｂにより押圧されて固定的に保持されており、液圧を付与することによりフランジ１の寸法がほとんど変化しないため、フランジ１を望ましい形状で高精度に形成することができる。
【００２４】
次に、液圧バルジ成形された液圧バルジ成形品Ｐ３を液圧成形用金型８から取出して保持し、フランジ端部２の外側からフランジ面に沿う方向へ、隙間部Ｈまで貫通する穴開け工程を実施する。
【００２５】
図７は第１の実施形態に係る穴開け用切断刃を示す斜視図、図８は第１の実施形態に係る穴開け工程を説明するための縦断面図であって、図８（Ａ）は穴開け工程前、図８（Ｂ）は穴開け工程後を示す図である。
【００２６】
穴開け工程は、図７，８のように穴開け用切断刃１３により行われる。穴開け用切断刃１３は、フランジ端部２に近接する側が尖った楔形状であってフランジ端部２に沿う方向（管材長手方向）に所定の長さの刃を有している。穴開け用切断刃１３は、図８のように、フランジ端部２の外側に対して進退可能で、フランジ端部２の外側からフランジ面に沿う方向へ隙間部Ｈをフランジ面の交差方向へ押し広げるように貫通し（図８（Ｂ）参照）、フランジ端部２に沿うスリット状の塗料対策穴１４を形成する。穴開け工程においては、例えばフランジ面と交差する方向から穴を開けようとすると、隙間部Ｈが押し潰されて穴を開けることが困難となるが、本実施形態ではフランジ端部２の外側からフランジ面に沿う方向へ穴開けをするため、確実に塗料対策穴１４を設けることができる。
【００２７】
この後、機械加工により、フランジ１の面と交差する方向へ貫通する取り付け穴１５がフランジ１に形成され、最終成形品Ｐ４が完成する（図２参照）。
【００２８】
本実施形態により形成された最終成形品Ｐ４は塗料対策穴１４が設けられるため、余分な塗料が排出され、エアーポケットや塗料溜り等が生じずに塗料が適切な厚さで均一に付着される。このため、水溜り等が生じ難く、腐食等の生じ難い良好な液圧バルジ成形品を作製することができる。
【００２９】
通常、隙間部Ｈを設けると、その部位にエアーポケットや塗料溜り等の塗料不良が発生する。エアーポケットが生じると、隙間部Ｈへの塗料の流入や余分な塗料の排出が阻害され、塗装が不均一行われる等の塗装不良が生じ易い。このような塗装不良は塗装部での水溜りの原因となり、したがって部材の腐食等の要因となる。しかし、本実施形態の最終成形品Ｐ４はこのような不具合はなく良好な成形品となる。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、予備成形工程と液圧バルジ成形工程を共通の複動型金型で実施するものである。
【００３１】
図９は第２の実施形態に係る液圧バルジ成形装置を示す縦断面図であって、（Ａ）は予備成形工程前、（Ｂ）は予備成形工程後、（Ｃ）は液圧バルジ成形工程中、（Ｄ）は液圧バルジ成形工程後を示す図である。
なお、第１の実施形態と同様の機能を有する部材については同一の符号を使用し、重複を避けるためその説明を省略する。
【００３２】
第２の実施形態に係る複動型金型１６は、上下一対の複動型上型１６Ａおよび複動型下型１６Ｂと、複動型上型１６Ａと同方向へ別個に進退動可能なポンチ１７とを有している。
【００３３】
複動型下型１６Ｂには、管材にフランジを形成するための突出型面４Ｂが設けられ、この突出型面４Ｂと対応して上方にポンチ１７が設けられている。
【００３４】
また、このポンチ１７の外側方向端部には、管材Ｐ１の長手方向に沿って凹溝１０が形成されており、管材Ｐ１に最終的に形成されるフランジ端部２がこの凹溝１０内に一致する。
【００３５】
初めに、金型内部に管材Ｐ１を設置し（図９（Ａ）参照）、複動型上型１６Ａおよびポンチ１７を一緒に複動型下型１６Ｂに対して所定量近接移動させて管材Ｐ１の予備成形工程が実施され、予備成形品Ｐ２が形成される（図９（Ｂ）参照）。ただし、第１の実施形態と同様に、管材Ｐ１の租フランジ部５は完全に潰さず、所定の間隔を残して予備成形される。この後、複動型上型１６Ａを固定した状態でポンチ１７を複動型下型１６Ｂに近接移動させ、予備成形品Ｐ２が潰されてフランジ１が形成される（図９（Ｃ）参照）。このとき、フランジ端部２は凹溝１０内に収まっており、完全に潰されることなく、内部に隙間部Ｈを有している。
【００３６】
この後、液圧バルジ成形（図９（Ｄ）参照）およびフランジ端部の穴開け工程が行われるが、第１の実施形態と同様であるため省略する。
【００３７】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、液圧バルジ成形工程の後に金型内で穴開け工程を実施するものであり、液圧バルジ成形までの工程は、第１または第２の実施形態と同様である。
【００３８】
図１０は第３の実施形態に係る液圧バルジ成形装置を示す縦断面図である。
【００３９】
図１０のように、液圧成形用金型１８Ａ，１８Ｂの側面からフランジ押圧部９Ａ，９Ｂの形成されている側面に挿入穴１９が形成されており、この挿入穴に、液圧成形用金型１８の内壁と連続的な内壁を形成する先端部を有する閉鎖部材２０が挿入されている。この閉鎖部材２０は、液圧バルジ成形工程が終了するまで金型と一体的に連結されており、液圧バルジ成形工程が終わった後に抜き取られる。その後、挿入穴１９から穴開け用切断刃１３が挿入され、第１の実施形態と同様にフランジ端部２に穴開けが実施される。また、この挿入穴１９は必ずしも液圧成形用上型１８Ａと液圧成形用下型１８Ｂの間に設ける必要は無く、金型の形状に応じて、例えば液圧成形用上型１８Ａまたは液圧成形用下型１８Ｂに形成されてもよい。
【００４０】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、本実施形態により設けられる塗料対策穴はスリット状であるが、塗料等が抜けることができればどのような形状でも良く、穴開け用切断刃の形状を変更して他の形状としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態に係る最終成形品の全体斜視図である。
【図２】図１の要部の拡大斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る予備成形工程を示す液圧バルジ成形装置の縦断面図であって、（Ａ）は予備成形工程前、（Ｂ）は予備成形工程中、（Ｃ）は予備成形工程後を示す図である。
【図４】予備成形を行わない場合の例を示す縦断面図であって、（Ａ）は成形工程前、（Ｂ）は成形工程中、（Ｃ）は成形工程後を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る液圧バルジ成形工程を示す液圧バルジ成形装置の縦断面図であって、（Ａ）は液圧バルジ成形工程前、（Ｂ）は液圧バルジ成形工程中、（Ｃ）は液圧バルジ成形工程後を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る液圧バルジ成形装置の長手方向端部を示す縦断面図である。
【図７】第１の実施形態に係る穴開け用切断刃を示す斜視図である。
【図８】第１の実施形態に係る穴開け工程を説明するための縦断面図であって、（Ａ）は穴開け工程前、（Ｂ）は穴開け工程後を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る液圧バルジ成形装置を示す縦断面図であって、（Ａ）は予備成形工程前、（Ｂ）は予備成形工程後、（Ｃ）は液圧バルジ成形工程中、（Ｄ）は液圧バルジ成形工程後を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係る液圧バルジ成形装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    フランジ、
２    フランジ端部、
３Ａ  予備成型用上型、
３Ｂ  成形用金型、
４Ａ，４Ｂ  突出型面、
５    粗負担時部、
６    租フランジ、
７    カミコミ部、
８Ａ、１８Ａ  液圧成形用上型、
８Ｂ、１８Ｂ  液圧成形用下型、
９Ａ，９Ｂ  フランジ押圧部、
１０    凹溝、
１１    ノズル、
１２    注入口、
１３    穴開け用切断刃、
１４    塗料対策穴、
１５    取り付け穴、
１６Ａ  複動型上型、
１６Ｂ  複動型下型、
１７    ポンチ、
１９    挿入穴、
２０    閉鎖部材、
Ｈ      隙間部、
Ｐ１    管材、
Ｐ２    予備成形品、
Ｐ３    液圧バルジ成形品、
Ｐ４    最終成形品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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