(57)【要約】【課題】拡管された被加工部材について、全体的にバランスのとれた強度の向上を図ることができる技術を提案する。【解決手段】密閉される金型１のキャビティ２内において、管状の被加工部材３の内部に成形液圧ｐを付与して拡管し、前記被加工部材３を前記キャビティ内表面２ａに密着させることで、前記被加工部材３を前記キャビティ内表面２ａに沿った形状に成形するチューブハイドロフォーミング方法であって、前記被加工部材３の外表面３ａと前記キャビティ内表面２ａの間の所定の位置に、所定の空間５ａ・５ｂ・・・が形成されるように、かつ、前記被加工部材３の断面周長が、前記キャビティ２の断面周長よりも長くなるように、予備成形された前記被加工部材３をキャビティ２内にセットし、前記被加工部材３の内部に成形液圧を付与する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉される金型のキャビティ内において、管状の被加工部材の内部に成形液圧を付与して拡管し、前記被加工部材を前記キャビティ内表面に密着させることで、前記被加工部材を前記キャビティ内表面に沿った形状に成形するチューブハイドロフォーミング方法であって、
前記被加工部材の外表面と前記キャビティ内表面の間の所定の位置に、所定の空間が形成されるように、かつ、前記被加工部材の断面周長が、前記キャビティの断面周長よりも長くなるように、予備成形された前記被加工部材をキャビティ内にセットし、
前記被加工部材の内部に成形液圧を付与して、前記所定の空間が形成された範囲の被加工部材を前記キャビティ内表面に密着させ、前記所定の空間を埋めることとする、チューブハイドロフォーミング方法。
【請求項２】
前記チューブハイドロフォーミング方法により最終的に得られる製品の断面形状が、隅Ｒ形状のコーナー部を有するものであり、前記コーナー部を形成するために、前記コーナー部を挟んで両側となる位置に、前記所定の空間を配置する、ことを特徴とする、請求項１に記載のチューブハイドロフォーミング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状の被加工部材を成形液圧にて拡管し、キャビティ形状に沿って成形させるチューブハイドロフォーミングの技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、管状の被加工部材を成形液圧にて拡管し、キャビティ形状に沿って成形させるチューブハイドロフォーミングの技術は公知となっており、この技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このチューブハイドロフォーミングでは、例えば、図３に示すごとく、小さな隅Ｒ形状のコーナー部の成形が望まれる場合では、非常に大きな成形液圧が必要とされることから、この小さな隅Ｒ形状のコーナー部の成形については、チューブハイドロフォーミングは実用的といえないものであった。
【０００４】
即ち、この図３の例において、金型４０内に形成されるキャビティ４１のコーナー部４２の内壁４３に、被加工部材５０のコーナー部５１を密着させて、前記コーナ部５１を小さな隅Ｒ形状に整形するためには、コーナー部５１の内アールＲ、被加工部材５０の板厚ｔ、被加工部材の変形に要する応力σ、成形液圧ｐ、とすると、Ｒ＝ｔ・σ／ｐの関係を成立させる必要がある。ここで、Ｒ＝３ｍｍ、ｔ＝２．９ｍｍ、σ＝９８０Ｍｐａとすると、前記成形液圧ｐは、９５０Ｍｐａという大きな数字となり、周知のチューブハイドロフォーミングの工法では、コーナー部４２・５１が密着し合うレベルまで拡管できないものとなる。
【０００５】
他方、特許文献１においては、きわめて鋭い断面コーナー部の成形を可能とする技術が開示されているが、ダイによって挟み込んで圧縮成形を施すため、その圧縮成形の際に被加工部材が均一に圧縮されず、その後にチューブハイドロフォーミングを行ったとしても、圧縮による変形が影響し、形状制度が悪くなってしまうということが考えられる。
【０００６】
また、特許文献１のように、圧縮成形をしてしまうと、圧縮された被加工部材において、圧縮された部位には、圧縮による残留応力が発生することになるが、圧縮されない部位には、この残留応力が発生しないことになる。このことにより、残留応力の不均一性が発生し、圧縮されない部位の強度が弱くなるといった、強度の不均一性も発生することになる。
【０００７】
また、特許文献１においては、前記隅Ｒ形状の成形について、キャビティと被加工部材の形状の相対的な関係を考慮しておらず、より小さな隅Ｒ形状を実現するためには、前記相対的な関係を踏まえ、被加工部材を拡管させる際の、該被加工部材の流れを考慮する必要があると考える。
【特許文献１】特表２００３−５１６８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、より小さな隅Ｒ形状の成形を可能とし、また、拡管された被加工部材について、全体的にバランスのとれた強度の向上を図ることができる新規なチューブハイドロフォーミング方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１に記載のごとく、
密閉される金型のキャビティ内において、管状の被加工部材の内部に成形液圧を付与して拡管し、前記被加工部材を前記キャビティ内表面に密着させることで、前記被加工部材を前記キャビティ内表面に沿った形状に成形するチューブハイドロフォーミング方法であって、
前記被加工部材の外表面と前記キャビティ内表面の間の所定の位置に、所定の空間が形成されるように、かつ、前記被加工部材の断面周長が、前記キャビティの断面周長よりも長くなるように、予備成形された前記被加工部材をキャビティ内にセットし、
前記被加工部材の内部に成形液圧を付与して、前記所定の空間が形成された範囲の被加工部材を前記キャビティ内表面に密着させ、前記所定の空間を埋めることとする、チューブハイドロフォーミング方法とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載のごとく、
前記チューブハイドロフォーミング方法により最終的に得られる製品の断面形状が、隅Ｒ形状のコーナー部を有するものであり、前記コーナー部を形成するために、前記コーナー部を挟んで両側となる位置に、前記所定の空間を配置するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、拡管された被加工部材について、全体的にバランスのとれた強度の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項２においては、従来のチューブハイドロフォーミングでは不可能とされていた小さい隅Ｒ形状のコーナー部の成形も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１（ａ）（ｂ）に示すごとく、本実施例では、
密閉される金型１のキャビティ２内において、管状の被加工部材３の内部に成形液圧ｐを付与して拡管し、前記被加工部材３を前記キャビティ内表面２ａに密着させることで、前記被加工部材３を前記キャビティ内表面２ａに沿った形状に成形するチューブハイドロフォーミング方法であって、
前記被加工部材３の外表面３ａと前記キャビティ内表面２ａの間の所定の位置に、所定の空間５ａ・５ｂ・・・が形成されるように、かつ、前記被加工部材３の断面周長が、前記キャビティ２の断面周長よりも長くなるように、予備成形された前記被加工部材３をキャビティ２内にセットし、
前記被加工部材３の内部に成形液圧を付与して、前記所定の空間５ａ・５ｂ・・・が形成された範囲の被加工部材３を前記キャビティ内表面２ａに密着させ、前記所定の空間５ａ・５ｂ・・・を埋めることとし、これにより、前記被加工部材３を構成している素材の周方向の移動を発生させることとするものである。
【００１７】
図１（ａ）は、チューブハイドロフォーミングを実施する前の状態を示し、図１（ｂ）は、チューブハイドロフォーミングが実施され、金属製等の被加工部材３がキャビティ内表面２ａに沿うように成形された状態を示している。
【００１８】
図１（ａ）に示すごとく、前記被加工部材３は、金型１のキャビティ２内にセットされる前に、最終的に目標とされる製品形状とは異なる断面形状に予備成形される。
この予備成形は、断面形状が、前記被加工部材３の外表面３ａと前記キャビティ内表面２ａの間の所定の位置に、所定の空間５ａ・５ｂ・・・が形成されるように、かつ、前記被加工部材３の断面周長が、前記キャビティ２の断面周長よりも長くなるようにするものである。そして、このように予備成形された被加工部材３を、上型１Ａ・下型１Ｂの間に配置し、両型１Ａ・１Ｂを閉じることで、キャビティ２内に被加工部材３を配置することとしている。
【００１９】
本実施例では、チューブハイドロフォーミングにより最終的に得られる製品の断面形状が、図１（ｂ）に示すキャビティ内表面２ａの形状のごとく、長方形であり、予備成形では、前記被加工部材３の四辺の中途部を内側に凹ませる、即ち、拡管方向とは反対方向に押圧するようにして、前記所定の空間５ａ・５ｂ・・・が形成されるようにするとともに、その断面周長を前記キャビティ２の断面周長よりも長くなるように拡張させている。
【００２０】
また、この所定の空間５ａ・５ｂ・・・の容積は、拡管の際における変形量を加味して適宜決定されるものであり、拡管によって埋められることが想定されている。
【００２１】
また、この予備成形の具体的な実施方法については、特に限定するものではないが、例えば、プレス成形によることによれば、単純・簡易な作業により、予備成形を実施することができる。
【００２２】
さらに、本実施例では、図１（ｂ）に示すごとく、最終的な成形の目標とされる製品の断面形状が、小さい隅Ｒ形状のコーナー部６ａ・６ｂ・・・を有するものであり、このコーナー部６ａ・６ｂ・・・を形成するために、前述のように、前記コーナー部６ａ・６ｂ・・・を挟み込む位置、換言すれば、コーナー部６ａ・６ｂ・・・を挟んで両側となる位置に、前記所定の空間５ａ・５ｂ・・・を配置している。
【００２３】
そして、図１（ａ）に示すごとく、前記所定の空間５ａ・５ｂ・・・についての配置を、コーナー部６ａ・６ｂ・・・を基準として決定することにより、前記被加工部材３の内部に成形液圧を付与して、該被加工部材３を、前記所定の空間５ａ・５ｂ・・・を埋めるように拡管させてキャビティ内表面に密着させる際に、該被加工部材３を構成している素材が、コーナー部６ａ・６ｂ・・・に向かって周方向に移動することとなる（隅Ｒ部への素材供給）。
これにより、被加工部材３のコーナー部６ａ・６ｂ・・・と、キャビティ２のコーナー部７ａ・７ｂ・・・との間に形成される隅部空間８ａ・８ｂ・・・を埋めるように、被加工部材３が拡管されることとなる。
【００２４】
また、図１（ａ）に示すごとく、本実施例では、被加工部材３の四辺の中途部を内側に凹ませて空間５ａ・５ｂを形成しているので、例えば、コーナー部６ａについては、このコーナー部６ａを挟んで両側に位置する広い範囲９ａ・９ｂに、成形液圧ｐを作用させることができる。これにより、被加工部材３の周方向への大きな移動量を確保することができて、隅部空間８ａ・８ｂ・・・を容易に埋めることが可能となっている。
【００２５】
仮に、予備成形において、空間５ａ・５ｂを形成せずに、四辺の中途部をキャビティ内表面２ａに当着させていたとすると、この中途部に作用する圧力（成形液圧ｐ）を、被加工部材３を構成する素材の移動に作用させることができないことになり、コーナー部７ａ・７ｂ・・・の隅部空間８ａ・８ｂ・・・を埋めることが困難になる。また、被加工部材３のコーナー部６ａ・６ｂ・・・の近傍に作用する圧力（成形液圧ｐ）の合計は小さいことになることから、前記隅部空間８ａ・８ｂ・・・を埋めることが困難になることとなる。
【００２６】
また、図１（ａ）に示すごとく、本実施例では、前記被加工部材３の断面周長が、前記キャビティ２の断面周長よりも長くなるようにしているため、成形液圧ｐによるハイドロフォーミングが実施される前段階において、被加工部材３の周長が余ることになる。この余った分の周長が成形液圧ｐによってキャビティ内表面２ａに沿うように拡げられる。そして、余った分の周長が大きい分だけ、被加工部材３を構成する素材の周方向への大きな移動量を得ることができ、より小さな隅Ｒ形状のコーナー部の成形が可能となる。
【００２７】
さらに、このように、被加工部材３を構成する素材の大きな移動量を確保し、また、広い範囲９ａ・９ｂにおいて成形液圧ｐによる被加工部材３を構成する素材の移動を確保することにより、広範囲において、周方向に圧縮力が付与されることになり、脱型後における形状凍結性を向上させることができる。つまり、周方向の塑性歪は、全体に圧縮状態となり、形状凍結性に優れたものとなる。また、強度を向上させることができ、また、その強度の均一性を向上させることができる。
【００２８】
また、以上の一連の拡管において、被加工部材３を構成する素材の大きな移動量を確保できることとなるから、成形液圧ｐについては、従来のものよりも低い圧力に設定することが可能になる。即ち、相対的に小さな成形液圧ｐで所望の小さな隅Ｒ形状を得ることが可能となる。これにより、高圧状態を形成するための装置構成の簡易化、小型化といったことも可能となり、ひいては、コスト削減を図ることが可能となる。
【００２９】
以上のようにして、本実施例によれば、従来のチューブハイドロフォーミングでは不可能とされていた小さい隅Ｒ形状のコーナー部の成形も可能となる。
【実施例２】
【００３０】
本実施例２は、図２（ａ）（ｂ）に示すごとく、断面視略Ｕ字状の被加工部材１３についてチューブハイドロフォーミングを行う場合についてのものであり、前述の実施例１と同様に、予備成形を行った上でのハイドロフォーミングにより、所定の形状を得るものである。
そして、予備成形においては、断面形状が、前記被加工部材１３の外表面１３ａとキャビティ内表面１２ａの間の所定の位置に、所定の空間１５ａが形成されるように、かつ、前記被加工部材１３の断面周長が、前記キャビティ１２の断面周長よりも長くなるようにするものである。
【００３１】
そして、本実施例２のように、略Ｕ字状の被加工部材１３においても、成形液圧ｐを広い範囲に作用させる、即ち、空間１５ａを広い範囲に構成することにより、拡管の際に被加工部材１３を構成する素材の移動が生じる範囲を広く確保することが可能となり、広範囲において、周方向に圧縮力が付与されることになり、脱型後における形状凍結性を向上させることができる。つまり、周方向の塑性歪は、全体に圧縮状態となり、形状凍結製に優れたものとなる。また、強度を向上させることができ、また、その強度の均一性を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施例２のように、断面視において左右対称の構成される被加工部材１３について、その左右中央部において、前記空間１５ａを確保することとし、その両側に向かって拡がる方向に被加工部材３を構成する素材の流れ１６・１６を形成させることにより、左右対称な被加工部材３の移動を確保することができ、成形後における残留応力のバランスを確保することができる。また、被加工部材１３における屈曲度合いの大きいコーナー部１３ｂ・１３ｂに、大きな圧縮力を与えることが可能となり、特に強度的に弱い部位においても、十分な強度を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）は、実施例１において、チューブハイドロフォーミングを実施する前の状態を示す図、（ｂ）は、実施例１において、チューブハイドロフォーミングが実施された状態を示す図。
【図２】（ａ）は、実施例２において、チューブハイドロフォーミングを実施する前の状態を示す図、（ｂ）は、実施例２において、チューブハイドロフォーミングが実施された状態を示す図。
【図３】従来のチューブハイドロフォーミングによる隅Ｒ形状の成形について説明する図。
【符号の説明】
【００３４】
１    金型
２    キャビティ
２ａ  キャビティ内表面
３    被加工部材
３ａ  外表面
５ａ・５ｂ    空間
６ａ・６ｂ    コーナー部
７ａ・７ｂ    コーナー部
８ａ・８ｂ    隅部空間
ｐ    成形液圧
【図１】
2008149343.tif 000003
【図２】
2008149343.tif 000004
【図３】
2008149343.tif 000005