(57)【要約】【課題】拡管要素と枝張出要素の両要素を有する形状からなる部品を、金型形状通りに精度よくハイドロフォーミングすることができる方法を提供する。【解決手段】枝張出部成形用のキャビティ２を備えた金型１Ａの内部に素材管Ｐをセットして枝張出部１１が最終形状に成形された中間体Ｑを成形する第１のハイドロフォーミング工程を経た後、得られた中間体Ｑを拡管部成形用のキャビティ３を備えた金型１Ｂの内部にセットして拡管部１２を最終形状に成形する第２のハイドロフォーミング工程を行う。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枝張出部成形用のキャビティを備えた金型の内部に素材管をセットして枝張出部が最終形状に成形された中間体を成形する第１のハイドロフォーミング工程を経た後、得られた中間体を拡管部成形用のキャビティを備えた金型の内部にセットして拡管部を最終形状に成形する第２のハイドロフォーミング工程を行うことを特徴とする拡管要素と枝張出要素の両要素を有する形状からなる部品のハイドロフォーミング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のエギゾーストマニホールドのような拡管要素と枝張出要素の両要素を有する部品のハイドロフォーミング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−６６６４８号公報
【０００３】
ハイドロフォーミング方法は、鋼管やステンレス管などの素材管を金型の内部にセットし、素材管の端部から軸押しを行うとともに内部に高内圧を加え、素材管を金型の内面形状に沿って塑性変形させる加工方法であり、従来のバルジ加工方法（金属管を金型内部に配置して金型の形状的拘束を与え、金属管内部に圧力を加えて加工する方法）の発展した中空部品の成形方法として開発が進められている。このようなハイドロフォーミング方法においては、特許文献１に示されるように、１個の金型内において所定内圧値になるまで内圧を徐々に上昇させるとともに軸押しを行い、所定内圧値に到達後は内圧を一定に保持した状態として軸押しを行うのが普通である。
【０００４】
一方、最近では例えば自動車のエギゾーストマニホールドのような中央部に拡管部を有し、更に素材管の表面軸方向に対して斜め方向の枝張出部を持つ複雑な形状の部品の成形を、ハイドロフォーミングすることが検討されている。
ところが、ハイドロフォーミングの場合、加工要素としては「拡管要素」と「枝張出要素」に大別することができる。拡管要素は平面歪を伴いつつ加工するものであるのに対し、枝張出要素はせん断歪を伴いつつ加工するもので両者は加工特性を異にするものである。従って、従来はわずかな拡管要素と枝張出要素を有する部品のみを対象にハイドロフォーミングしているにすぎず、エギゾーストマニホールドのように大きく突出している拡管部と枝張出部を持つ複雑な形状の部品の成形をハイドロフォーミングで成形することはほとんど不可能であると考えられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、大きく突出している拡管部と枝張出部を持つ複雑な形状の部品の成形を高精度にハイドロフォーミングで成形することができる拡管要素と枝張出要素の両要素を有する部品のハイドロフォーミング方法を提供することを目的として完成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の拡管要素と枝張出要素の両要素を有する部品のハイドロフォーミング方法は、枝張出部成形用のキャビティを備えた金型の内部に素材管をセットして枝張出部が最終形状に成形された中間体を成形する第１のハイドロフォーミング工程を経た後、得られた中間体を拡管部成形用のキャビティを備えた金型の内部にセットして拡管部を最終形状に成形する第２のハイドロフォーミング工程を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、先ず第１のハイドロフォーミング工程により枝張出部を最終形状まで完成させておき、次いで第２のハイドロフォーミング工程以降で拡管部を含む枝張出要素以外の部分を最終形状に成形することで、大きく突出した拡管部と枝張出部を持つ複雑な形状の部品であっても高精度にハイドロフォーミングすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１〜図２において、１Ａはハイドロフォーミング用の第１の金型であり、その内部には上方側に枝張出部成形用のキャビティ２が形成されている。また、この金型１Ａは一方だけに軸押し金具４を備えた片押し式のものであり、軸押し力は図面の右方向に作用するが、両側に軸押し金具を備えた両片押し式のものであってもよいことは勿論である。なお、５Ａは軸押し金具４Ａに設けられた高圧流体供給孔、Ｐは素材管である。
【０００９】
また図３において、１Ｂはハイドロフォーミング用の第２の金型であり、その内部には前記枝張出部成形用のキャビティ２に加えて更に拡管部成形用のキャビティ３が形成されている。また、この金型１Ｂも一方だけに軸押し金具４を備えた片押し式のものであり、軸押し力は図面の右方向に作用する点は前記第１の金型１Ａと同様である。なお、５Ｂは軸押し金具４Ｂに設けられた高圧流体供給孔である。
【００１０】
図１〜図３に示すように、この金型の内部に素材管Ｐをセットし、軸押し金具４Ａ、４Ｂの高圧流体供給孔５Ａ、５Ｂから素材管Ｐの内部に数十ＭＰａの高圧流体を供給しながら軸押し金具４Ａ、４Ｂを図面の右方向に移動させ、ハイドロフォーミングを行う点は従来のハイドロフォーミング方法と基本的には同じである。
そして本発明では、枝張出部成形用のキャビティ２を備えた金型１Ａの内部に素材管Ｐをセットして枝張出部１１が最終形状に成形された中間体Ｑを成形する第１のハイドロフォーミング工程を経た後、得られた中間体Ｑを拡管部成形用のキャビティ３を備えた金型１Ｂの内部にセットして拡管部１２を最終形状に成形する第２のハイドロフォーミング工程を行う点に特徴的構成を有する。
【００１１】
つまり本発明では、第１のハイドロフォーミング工程で拡管要素を加工せずに枝張出要素のみを完全に成形完了しておき、第２のハイドロフォーミング工程以降で拡管要素を含んだ残りの要素を加工することにより、大きく突出している拡管部と枝張出部を持つ複雑な形状の部品であってもハイドロフォーミングで精度よく加工成形するのである。
これは、本発明者が研究した結果、拡管要素が強い場合に最初に拡管要素を加工してしまうと、材料の痛みが大きくなり、次の枝張出要素等の加工時に悪影響を及ぼすことを究明し、枝張出要素の加工を最初に行い、拡管要素の加工を最後に行えば精度よく加工成形できるとの知見に基づき本発明を完成するに至ったのである。
【００１２】
次に、本発明のハイドロフォーミング方法の手順を説明すると、第１のハイドロフォーミング工程として、図１に示すように、先ず枝張出部成形用のキャビティ２を備えた金型１Ａの内部に素材管Ｐをセットし、図２に示すように、高圧流体供給孔５Ａから素材管Ｐの内部に数十ＭＰａの高圧流体を供給しながら軸押しして金具４Ａを図面の右方向に移動させ、ハイドロフォーミングを行い枝張出部１１が最終形状に成形された中間体Ｑを成形する。
この第１の工程では、拡管要素は全く加工せずに枝張出要素のみを加工し、しかも該枝張出要素の加工を完全に成形しつくすこととなる。
【００１３】
次に、第２のハイドロフォーミング工程として、図３に示すように、前記工程で得られた中間体Ｑを拡管部成形用のキャビティ３を備えた金型１Ｂの内部にセットして高圧流体を供給しながら軸押しして拡管部１２を最終形状に成形する。
この第２の工程では、得られた中間体Ｑの拡管要素を対象に加工を施すものであり、図示のものでは枝張出部１１はそのままの状態を保持して拡管部１２のみを最終形状に加工することとなる。
【００１４】
このように、枝張出部成形用のキャビティ２を備えた金型１Ａの内部に素材管Ｐをセットして枝張出部１１が最終形状に成形された中間体Ｑを成形する第１のハイドロフォーミング工程を経た後、得られた中間体Ｑを拡管部成形用のキャビティ３を備えた金型１Ｂの内部にセットして拡管部１２を最終形状に成形する第２のハイドロフォーミング工程を行うことにより、大きく突出している拡管部と枝張出部を持つ複雑な形状の部品の成形を高精度にハイドロフォーミングで成形することができることとなり、従来、成形が困難と考えられていた製品をハイドロフォーミングで成形可能となる。
【００１５】
なお、図４に示すように、本発明のハイドロフォーミング方法により素材管Ｐの表面に拡管部１２と枝張出部１１を持つ成形品が得られるので、この枝張出部１１の先端を部品切断面１３で切断すれば完成品となる。
また、枝張出要素と拡管要素以外の加工要素については、枝張出要素を最初とし拡管要素を最後とするように加工順位を決定するのが原則であるが、種々の加工条件を考慮して拡管要素の後に入れることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のハイドロフォーミング方法によれば、大きく突出している拡管部と枝張出部を持つ複雑な形状の部品の成形を高精度にハイドロフォーミングで成形することができることとなる。このため本発明は自動車のエギゾーストマニホールドのような複雑な形状を持つ部品の製造に適したものである。
よって本発明は従来の問題点を一掃した拡管要素と枝張出要素の両要素を有する形状からなる部品のハイドロフォーミング方法として、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す金型の断面図である。
【図２】第１のハイドロフォーミング工程を示す断面図である。
【図３】第２のハイドロフォーミング工程を示す断面図である。
【図４】本発明で得られる成形品を示す一部切欠断面図である。
【図５】本発明で得られる複雑な形状を持つ部品を示す一部切欠断面図である。
【符号の説明】
１Ａ  第１の金型
１Ｂ  第２の金型
２  枝張出部成形用のキャビティ
３  拡管部成形用のキャビティ
４Ａ  軸押し金具
４Ｂ  軸押し金具
５Ａ  高圧流体供給孔
５Ｂ  高圧流体供給孔
１１  枝張出部
１２  拡管部
【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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