(57)【要約】【課題】軸押し量が大きくても金属管が座屈せず、拡管部の断面形状の縦横比が高く、拡管率の大きい製品を得ることが可能なハイドロフォーム加工方法及びハイドロフォーム加工用金型を提供する。【解決手段】金属管に内圧と管軸方向押し込み力を負荷し、所望の形状に成形するハイドロフォーム加工に用いられる金型であって、前記金型は、管軸方向に移動自在な２分割された可動金型とこれを保持する２分割された固定金型からなり、前記可動金型の先端が軸押し方向に対してＶ字型に切欠かれていることを特徴とするハイドロフォーム加工用金型。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管に内圧と管軸方向押し込み力を負荷し、所望の形状に成形するハイドロフォーム加工に用いられる金型であって、前記金型は、管軸方向に移動自在な２分割された可動金型とこれを保持する２分割された固定金型からなり、前記可動金型の先端が軸押し方向に対してＶ字型に切欠かれていることを特徴とするハイドロフォーム加工用金型。
【請求項２】
請求項１記載の金型を用いて金属管に内圧と素管直径の１倍以上の軸押しを負荷し、所望の形状に成形することを特徴とするハイドロフォーム加工方法。
【請求項３】
拡管部における管軸方向と垂直な断面の縦横比が最大で１．３以上になるように成形することを特徴とする請求項２記載のハイドロフォーム加工方法。
ただし、縦横比＝管軸方向と垂直な断面における金属管の最大外径／前記最大外径と直角方向の金属管の外径
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の排気系部品やサスペンション系部品等の製造に用いられるもので、金属管を分割した金型に入れ、当該金型を型締めした後、金属管内に内圧と管軸方向の押し力を負荷することにより所定形状に成形するハイドロフォーム加工方法及びハイドロフォーム加工用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年ハイドロフォーム技術は、部品数削減によるコスト削減や軽量化等の手段の一つとして自動車分野で注目を浴びており、欧米では数年前から既に実車に採用され、国内でも１９９９年から実車への適用も開始した。それ以降、ハイドロフォーム加工の適用部品は年々増加し、その市場規模は大幅に拡大してきた。ハイドロフォーム加工では、成形する金属管に内圧を加えると同時に管端部からの軸押しを加えることにより、材料を流入させ大きな変形を可能とすることができるが、この時、管軸方向に移動自在な可動金型によって金属管の管端部のみでなく、可動型と接触する部分全体を拘束して押し込むことでより効率的に材料を流入させ、低い内圧でより大きな変形をさせることができる。例えば、特許文献１〜３に前記の可動金型を使ったハイドロフォーム加工装置及び加工方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２９６３４７号公報
【特許文献２】
特開２０００−４５７６７号公報
【特許文献３】
特開２００２−１５３９１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来からハイドロフォーム成形によって金属管を拡管させる際に大きな拡管率を実現する為の有効な金型（下側の金型のみ示す。上側の金型は下側と対称であり、上下金型が１対となって加工用金型を形成する。）として、図１に示すような管軸方向に移動自在な可動金型２と、前記可動金型２を保持する固定金型１からなるハイドロフォーム加工用金型が提案されているが、このような金型では軸押しを行う際に可動金型の先端で金属管（図示しない）を充分に拘束して押し込むことが出来ず、図３に示す平面図のように可動金型２の先端部分で金属管５に座屈が生じやすい。このため成形限界が低いものとなっていた。特に、最終製品の断面形状の縦横比が大きい場合や軸押し量の大きい加工条件が求められる際に座屈の発生が顕著であった。
【０００５】
本発明は、軸押し量が大きくても金属管が座屈せず、拡管部の断面形状の縦横比が高く、拡管率の大きい製品を得ることが可能なハイドロフォーム加工用金型及びそれを用いたハイドロフォーム加工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは下記の通りである。
（１）金属管に内圧と管軸方向押し込み力を負荷し、所望の形状に成形するハイドロフォーム加工に用いられる金型であって、前記金型は、管軸方向に移動自在な２分割された可動金型とこれを保持する２分割された固定金型からなり、前記可動金型の先端が軸押し方向に対してＶ字型に切欠かれていることを特徴とするハイドロフォーム加工用金型。
（２）前記（１）記載の金型を用いて金属管に内圧と素管直径の１倍以上の軸押しを負荷し、所望の形状に成形することを特徴とするハイドロフォーム加工方法。
（３）拡管部における管軸方向と垂直な断面の縦横比が最大で１．３以上になるように成形することを特徴とする請求項２記載のハイドロフォーム加工方法。
ただし、縦横比＝管軸方向と垂直な断面における金属管の最大外径／前記最大外径と直角方向の金属管の外径。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の金型は、図２に示すように可動金型２の先端部は軸押し方向に対してＶ字型に切り欠いた形状になっており、これにより、金属管（図示しない）と可動金型２の先端部の接触面積が増加するとともに、金属管の拡管に伴い材料を最も強く押す部位が可動金型２のＶ字型切り込み頂点部からその外側へと変化していく事で材料流入をより効果的に引き起こし、従来可動金型の先端部で生じていた成形時の座屈発生をおさえ、より大きな拡管を実現できる。
【０００８】
また、前記可動金型２の先端部形状は図２のような管軸に対して対称なＶ字型のみならず、図４の平面図に示すように、（ａ）管軸に対して非対称な形状、（ｂ）Ｖ字が複数並んでいる形状、（ｃ）Ｖ字先端が円弧状のもの、（ｄ）Ｖ字が管軸方向に複数並んだもの等を用いることもできる。
【０００９】
加えて、図５の縦断面図に示すように、（ａ）上側固定金型３及び下側固定金型４、並びに上側可動金型２ａ、下側可動金型２ｂが異なる（非対称）形状の金型、及び（ｂ）上側固定金型３及び下側固定金型４が中央で大きく膨らんだ形状の固定金型を用いても同じ効果を得ることができる。
【００１０】
なお、本発明において、金属管として、鋼管、ステンレス管、アルミニウム管、チタン管等を使用する事ができる。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例として図２において各部の寸法をａ１＝ａ２、ｂ１＝６０．５ｍｍ、ｃ１＝１２００ｍｍ、ｄ１＝４００ｍｍ、ｅ１＝３６５ｍｍ、ｆ１＝（３６５ｍｍ＋ｂ２／２）、ｇ１＝１３０ｍｍ、ｈ１＝１３０ｍｍとしＶ字の切欠き形状を管軸方向に対して対称として、材質を固定金型はＳ５０Ｃ、可動金型はＳＣＭ４４０とした金型を作成し、直径＝６０．５ｍｍ、板厚＝３．２ｍｍ、長さ＝（８００ｍｍ＋左右の軸押し量の合計）のＳＴＫＭ１１Ａの鋼管を使用し、図６において拡管部方向の幅ａ２及びｂ２をそれぞれ７０ｍｍ、９０ｍｍ、１３０ｍｍに変化させた部品を成形した。ここで図２（ａ）、（ｃ）における左右の可動金型２は同形状とし、上下の可動金型２及び固定金型１もそれぞれ同形状とした。なお成形時の軸押しは左右同じ量とした。
【００１２】
また比較例として、図１において各部寸法をａ＝ａ２、ｂ＝６０．５ｍｍ、ｃ＝１２００ｍｍ、ｄ＝４００ｍｍ、ｅ＝３６５ｍｍ、ｆ＝（３６５ｍｍ＋ｂ２／２）、ｇ＝１３０ｍｍとし材質は固定金型１をＳ５０Ｃ、可動金型２をＳＣＭ４４０とした加工用金型を作成し、同様の部品を成形して本発明例と比較した。ここで、図１（ａ）、（ｃ）における左右の可動金型２は同形状とし、上下の可動金型２及び固定金型１もそれぞれ同形状とした。なお、成形時の軸押しは左右同じ量とした。いずれの金型の場合も成形時の管端のシールは、Ｏ−リングを装着したノズルを用いて行った。
【００１３】
試験結果を表１、２に示す。表１及び表２の結果より、本発明例の加工用金型は比較例と比べて軸押し量が大きく、拡管部の管軸と垂直方向断面における縦横比が高く、拡管率の大きい製品を座屈や破裂無く成形できることがわかる。
尚、表中の○は座屈や破裂が無く成形できた場合を示し、×は、座屈や破裂が生じ、うまく成形できなかった場合を示す。表中の軸押し量は左右の合計の軸押し量を表す。
【００１４】
【表１】
2004268066.tif 000003
【００１５】
【表２】
2004268066.tif 000004
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、軸押し量が大きく、拡管部の管軸と垂直方向断面における縦横比が高く、拡管率の大きい製品をハイドロフォームによって成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のハイドロフォーム金型例、図は下型で上下金型は同形状、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明のハイドロフォーム金型例、図は下型で上下金型は同形状、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図。
【図３】従来の可動金型で成形した際の座屈発生位置を示す平面図。
【図４】本発明の他の可動型先端部形状例を示す平面図。
【図５】本発明の他のハイドロフォーム金型例を示す縦断面図。
【図６】実施例におけるハイドロフォーム成形品、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図。
【符号の説明】
１・・・固定金型
２・・・可動金型
２ａ・・・上側可動金型
２ｂ・・・下側可動金型
３・・・上側固定金型
４・・・下側固定金型
５・・・ハイドロフォーム成形品（金属管）
【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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