(57)【要約】【課題】素材管の表面軸方向に対して斜め方向の張出部を持つ部品を、金型形状通りに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】素材管の表面軸方向に対して斜め奥方向に延びる斜め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ハイドロフォーミングを開始する。素材管の張出部頂点が接する位置にカウンターを配置しておき、接触後にハイドロフォーミングを行いながらカウンターを部品切断面と平行に移動させる。これにより張出し部の素材肉流れを斜め奥方向に誘導することができ、斜め方向の張出部を持つ部品を成形できる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材管の表面軸方向に対して斜め奥方向に延びる斜め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ハイドロフォーミングを開始し、素材管の表面が前記キャビティ内に張り出したとき、その張出部頂点が接する位置に設けられたカウンターを張出形状における部品切断面と平行に移動させ、素材肉流れを斜め奥方向に誘導しながらハイドロフォーミングすることを特徴とする斜め張出部を持つ部品のハイドロフォーミング方法。
【請求項２】
張出部頂点が接する面を移動方向に対して傾斜させたカウンターを用いる請求項１記載の斜め張出部を持つ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斜め張出部を持つ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】特開平７−１５５８５７号公報
【特許文献２】特開２００１−２１２６２９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法であり、中空部品の成形方法として開発が進められている。このハイドロフォーミング方法においては、単に直管を膨張させるだけではなく、上記の特許文献１，２に記載されているように、途中に張出部を持つ部品の成形も可能である。
【０００４】
このような張出部の成形は、高内圧により素材表面を外側に押し出すとともに、軸押しにより素材の肉を張出部に向けて流動させることによって行われる。このとき、内圧は素材管の表面軸方向に対して垂直に作用するため、素材表面は垂直方向に膨出する。従って特許文献１，２のいずれの場合にも、張出部は素材管の表面軸方向に対して垂直であり、このような垂直張出部の成形は実用化されている。なお特許文献１，２のいずれにおいても、垂直張出部の張出し量は垂直方向に後退できるカウンターによってコントロールされている。
【０００５】
ところが、自動車のエギゾーストマニホールドのような素材管の表面軸方向に対して斜め方向の張出部を持つ部品は、従来はハイドロフォーミングすることができなかった。すなわち、これまでのところ素材の肉を斜め方向の張出部に向けて誘導する技術がないため、金型の斜め張出部成形用のキャビティを素材の膨出によって埋めることができず、隙間が残ってしまうという問題があった。
【０００６】
【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、素材管の表面軸方向に対して斜め方向の張出部を持つ部品を、金型形状通りに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ためになされたものである。
【０００７】
【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は、素材管の表面軸方向に対して斜め奥方向に延びる斜め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ハイドロフォーミングを開始し、素材管の表面が前記キャビティ内に張り出したとき、その張出部頂点が接する位置に設けられたカウンターを張出形状における部品切断面と平行に移動させ、素材肉流れを斜め奥方向に誘導しながらハイドロフォーミングすることを特徴とするものである。なお、張出部頂点が接する面を移動方向に対して傾斜させたカウンターを用いることが好ましい。
【０００８】
本発明によれば、金型の斜め張出部成形用のキャビティ内にカウンターを設けておき、素材管の張出部頂点がカウンターに接した後にカウンターを移動させ、素材肉流れを斜め奥方向に誘導しながらハイドロフォーミングを行う。このため、素材管の表面軸方向に対して斜め方向の張出部を持つ部品を、金型形状通りにハイドロフォーミングすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１において、１はハイドロフォーミング用の金型であり、その内部には斜め張出部成形用のキャビティ２が形成されている。この金型１は一方だけに軸押し金具３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。斜め張出部成形用のキャビティ２は軸押し金具３が設けられた側から見て、斜め奥方向に延びるように形成されている。
【００１０】
この斜め張出部成形用のキャビティ２の奥側壁面４は、素材管Ｐの表面軸方向すなわち軸押力伝達方向に対して斜め奥方向に傾斜している。この実施形態では張出し点における素材管Ｐの表面軸方向は水平であるが、素材管Ｐは曲管であってもよく、その場合にも張出し点における素材管Ｐの表面軸方向を基準として傾斜させる。一方、斜め張出部成形用のキャビティ２の手前側（軸押し金具側）壁面５も同方向に傾斜させてあるがこの壁面５は途中までしかなく、その上方にはカウンター６が設けられている。
【００１１】
カウンター６は適宜の駆動手段によって、張出形状における部品切断面と平行に移動できるようにしておく。ここで部品切断面とは、ハイドロフォーミングされた部品の張出部の先端を切断して開口させるときの切断面である。この実施形態では部品切断面も図面上で水平面であるから、カウンター６は水平方向（素材管Ｐの表面軸方向＝軸押力伝達方向）に移動可能とされている。図示のようにこの実施形態では、カウンター６の素材管Ｐと接する側の面７は、カウンター６の移動方向である水平方向よりもやや斜め奥方向に傾斜させてある。
【００１２】
以下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。先ず図１に示すように、この金型１の内部に素材管Ｐをセットし、軸押し金具３の高圧流体供給孔１０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３を図面の右方向に移動させ、ハイドロフォーミングを開始する。このときカウンター６は軸押し金具３側に後退した位置にある。
【００１３】
素材管Ｐには軸押し力と内圧とが加えられるが、外周を金型１により拘束されている部分ではほとんど変形の余地がない。しかし斜め張出部成形用のキャビティ２の部分では図２に示すように、素材管Ｐの表面軸方向に対して内圧により垂直に張出しが生じる。カウンター６はこの張出部の頂点が接する位置に配置されており、前記の特許文献１，２に記載されたカウンターと同様に張出し量を規制する役割を持つ。
【００１４】
しかし本発明では張出部の頂点がカウンター６の面７に接触した後に、ハイドロフォーミングを継続しながら、カウンター６を右向き水平方向（素材管Ｐの表面軸方向＝軸押力伝達方向）に徐々に移動させる。これにより張出部の頂点は図３に示すようにカウンター６の下面７によって奥側に押圧され、同時に素材肉流れは斜め奥方向に誘導されキャビティ２の奥側壁面４側の隙間を埋める。このような変形を確実に生じさせるためには、カウンター６の移動をハイドロフォーミング中に行うことが好ましい。そして更にハイドロフォーミングを継続すると、最終的に図４に示すように斜め張出部成形用のキャビティ２の通りの形状に成形される。
【００１５】
なおこの実施形態のように、カウンター６の面７をカウンター６の移動方向に対して僅かに傾斜させておくことにより、張出部をより確実に奥側に押圧することができるが、カウンター６の下面７と張出部の頂点との間には大きい摩擦力が作用するので、カウンター６の下面７を傾斜させることは必須条件ではない。
【００１６】
この結果、図５に示すように素材管Ｐの表面軸方向に対して斜め方向の張出部８を持つ部品が得られるので、この張出部８の先端を部品切断面９で切断すればよい。次に本発明の実施例を示す。
【００１７】
【実施例】
図７に示す金型を用いて、図６に示す形状の部品のハイドロフォーミングを行った。素材管はフェライト系ステンレス鋼管である。この部品は両端が７０ｍｍＲで湾曲しているうえに、６０度の角度を持つ斜め方向の張出部を備えている。
切断後の張出し量は７ｍｍであり、両端部及び張出し部の口径はいずれも３５ｍｍ、肉厚は１．５ｍｍである。またＡＢ間の中心線長さは１７５ｍｍ、ＢＣ間の中心線長さは１０５ｍｍである。
【００１８】
図７に示す金型は２個を同時に成形する構造となっており、上下の両端に軸押し金具を備えている。金型の内表面は潤滑剤により摩擦係数が０．１程度となるように潤滑されている。素材管の内部に７０ＭＰａの内圧を加えながら両端からそれぞれ２５ｍｍ以上の軸押しを加え、ハイドロフォーミングを行った。また張出部の頂点が接触した後にカウンターを２０ｍｍ移動させることにより、素材肉流れを斜め奥方向に誘導した。成形品を金型から取り出し、中央部から切断するとともに張出部を切断することにより、図６に示すとおりの部品を得ることができた。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の斜め張出部を持つ部品のハイドロフォーミング方法によれば、張出部頂点が接する位置に設けられたカウンターを移動させ、素材肉流れを斜め奥方向に誘導しながらハイドロフォーミングすることによって、素材管の表面軸方向に対して斜め方向の張出部を持つ部品を、金型形状通りにハイドロフォーミングすることができる。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斜め張出部を持つ部品の製造に適したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す金型の断面図である。
【図２】張出部頂点がカウンターと接した状態を示す断面図である。
【図３】カウンターを移動させた状態を示す断面図である。
【図４】最終成形状態を示す断面図である。
【図５】成形品の断面図である。
【図６】実施例における部品の断面図である。
【図７】実施例の金型を示す断面図である。
【符号の説明】
１  金型
２  斜め張出部成形用のキャビティ
３  軸押し金具
４  キャビティの奥側壁面
５  キャビティの手前側壁面
６  カウンター
７  カウンターの素材管と接する面
８  斜め方向の張出部
９  部品切断面
１０  高圧流体供給孔
【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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