(57)【要約】【課題】液圧バルジ加工時に、ピアシングパンチで管に孔を抜くピアシング加工において、ピアシングパンチで抜かれたスクラップを確実に孔内に戻して、スクラップの除去を容易にする。【解決手段】型２，３内に管１を配置し、管１に内圧と軸圧縮荷重を付加して管１に膨出部を形成する液圧バルジ加工時に、ピアシングパンチ１１を管１の板厚剪断方向へ進退移動させ、管１に孔１３を抜くピアシング加工において、先ずピアシングパンチ１１の先端面１１ａと型内面２ａとを略同一面に位置させ、液圧バルジ加工により管１に膨出部を形成する第１工程と、次いでピアシングパンチ１１を、管１の板厚剪断方向へ前進又は後退させて管１に孔１ａを半抜きする第２工程と、次いでピアシングパンチ１１を、第２工程とは逆向きに後退又は前進させて管１に孔１３を完全抜きする第３工程を含むことを特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型内に管を配置し、管に内圧と軸圧縮荷重を付加して管に膨出部を形成する液圧バルジ加工時に、ピアシングパンチを管の板厚剪断方向へ進退移動させ、管に孔を抜くピアシング加工において、
先ずピアシングパンチの先端面と型内面とを略同一面に位置させ、液圧バルジ加工により管に膨出部を形成する第１工程と、
次いでピアシングパンチを、管の板厚剪断方向へ前進又は後退させて管に孔を半抜きする第２工程と、
次いでピアシングパンチを、第２工程とは逆向きに後退又は前進させて管に孔を完全抜きする第３工程
を有することを特徴とする管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法。
【請求項２】
前記半抜き工程において、スクラップ部が管と繋がっていることを特徴とする請求項１記載の管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法。
【請求項３】
前記半抜き工程及び完全抜き工程で生じるスクラップが、常時、孔内に存在することを特徴とする請求項１記載の管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法。
【請求項４】
型内に管を配置し、管に内圧と軸圧縮荷重を付加して管に膨出部を形成する液圧バルジ加工時に、ピアシングパンチを管の板厚剪断方向へ進退移動させ、管に孔を抜くピアシング加工において、
先ずピアシングパンチの先端面と型内面とを略同一面に位置させ、液圧バルジ加工により管に膨出部を形成する第１工程と、
次いでピアシングパンチを、孔が完全に抜ける最小ストローク量だけ、管の板厚剪断方向へ前進又は後退させて管に孔を完全抜きする第２工程と、
次いでピアシングパンチを、第２工程とは逆向きに後退又は前進させてスクラップを孔に押し戻して嵌め込む第３工程
を有することを特徴とする管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属製の管素材の内部に液圧を加えながら、管素材の両端を軸方向へ圧縮し、管の一部に様々の断面形状の膨出部を形成する液圧バルジ加工（別名：ハイドロフォーム加工）が知られている。そして、このような液圧バルジ加工において、図８に示すように、液圧バルジ加工における管内の圧力を利用し、管の壁に孔を抜くピアシング加工が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この図８に示すピアシング加工方法は、次の▲１▼から▲５▼の工程により行われる。
▲１▼型１０１内を進退可能なピアシングパンチ１０２を、その先端面１０３と金型内面１０４とが同一面となるように型１０１に配置する（図８（ａ））。
【０００４】
▲２▼型１０１内に管１０５を挿入し、液圧バルジ加工により、管１０５に膨出部を形成する（図８（ａ））。
【０００５】
▲３▼ピアシングパンチ１０２を後退させ、管１０５内の圧力を利用し、膨出部に貫通孔１０６を抜き、管１０５とスクラップ１０７とを完全に分離する（図８（ｂ））。
【０００６】
▲４▼ピアシングパンチ１０２を前進させ、ピアシング加工で生じたスクラップ１０７を前記貫通孔１０６に押し戻して嵌め込む（図８（ｃ））。
【０００７】
▲５▼成形品１０８を加工装置から取り出し（図８（ｄ））、スクラップ１０７を除去して貫通孔１０６を形成する（図８（ｅ））。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１８０１６号公報（第１頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のピアシング加工方法においては、図８（ｂ）の工程において、スクラップ１０７を管１０５から完全に分離するようにして貫通孔１０６が形成されると、貫通孔１０６が抜かれた瞬間に生じる衝撃および内圧の変動により、スクラップ１０７が管（ワーク）１０５に対し回転するか或いは傾いてしまい、その後にスクラップ１０７を貫通孔１０６に嵌合する際に、上手く嵌まらず、抜け落ちるおそれがある。
【００１０】
更に、貫通孔１０６が抜かれると、管１０５の内圧が低下してしまい、スクラップ１０７を貫通孔１０６に押し戻す時に、貫通孔１０６の周縁にダレが発生するおそれがある。
【００１１】
更に、スクラップ１０７の周縁形状と、貫通孔１０６の周縁形状とが完全に一致しないため、スクラップ１０７を貫通孔１０６に押し戻す時に、貫通孔１０６の周縁に大きなダレが生じるおそれがある。
【００１２】
そこで本発明はこれらの問題を解決する、管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、型内に管を配置し、管に内圧と軸圧縮荷重を付加して管に膨出部を形成する液圧バルジ加工時に、ピアシングパンチを管の板厚剪断方向へ進退移動させ、管に孔を抜くピアシング加工において、
先ずピアシングパンチの先端面と型内面とを略同一面に位置させ、液圧バルジ加工により管に膨出部を形成する第１工程と、
次いでピアシングパンチを、管の板厚剪断方向へ前進又は後退させて管に孔を半抜きする第２工程と、
次いでピアシングパンチを、第２工程とは逆向きに後退又は前進させて管に孔を完全抜きする第３工程
を有することを特徴とする管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記半抜き工程において、スクラップ部が管と繋がっていることを特徴とする管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法である。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記半抜き工程及び完全抜き工程で生じるスクラップが、常時、孔内に存在することを特徴とする管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法である。
【００１６】
請求項４記載の発明は、型内に管を配置し、管に内圧と軸圧縮荷重を付加して管に膨出部を形成する液圧バルジ加工時に、ピアシングパンチを管の板厚剪断方向へ進退移動させ、管に孔を抜くピアシング加工において、
先ずピアシングパンチの先端面と型内面とを略同一面に位置させ、液圧バルジ加工により管に膨出部を形成する第１工程と、
次いでピアシングパンチを、孔が完全に抜ける最小ストローク量だけ、管の板厚剪断方向へ前進又は後退させて管に孔を完全抜きする第２工程と、
次いでピアシングパンチを、第２工程とは逆向きに後退又は前進させてスクラップを孔に押し戻して嵌め込む第３工程
を有することを特徴とする管の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図１乃至図７に示す実施例に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の液圧バルジ加工におけるピアシング加工方法に用いられる加工装置を図１に示す。
【００１９】
図１において、金属製の管（ワーク）１を加工する一対の型２，３の対向面には、管１に所望の断面形状の膨出部（例えば、管１の軸方向に対して直交する方向の横断面において長方形、その他、円形、多角形等、製品目的に応じた任意の断面形状）を形成するための型穴４，５を有する。前記型２，３は各々、ベース１４，１５を介し、図示しない駆動手段により離型及び型締め可能になっている。型２，３の両端には、軸押しシリンダ６，７の作動により、型２，３内を摺動し管１の両端をシールするとともに、管１に軸圧縮荷重を付加する軸押しパンチ８，９が配置されている。また、図示しないが、軸押しパンチ８，９には、管１内に液体を圧入して管１内に内圧を付加するノズルが設けられている。また、型２，３には、ピアシング用シリンダ１０の作動により、管１の板厚剪断方向へ進退自在するピアシングパンチ１１が設けられている。
【００２０】
本発明は、例えば自動車部品である車両のクロスメンバの製造方法に採用することができるものである。
【００２１】
また、加工される金属製の管素材（ワーク）としては、例えば材質ＳＴＫＭ１１Ａ、板厚２．５ｍｍであり、この材質及び板厚はこれに限定されるものではなく、ＳＵＳ材等でもよい。又、管直径は任意である。
【００２２】
次に、本発明のピアシング加工方法の第１実施例を図１乃至図３に基づいて説明する。
【００２３】
先ず、図２（ａ）に示すように、ピアシングパンチ１１を、その先端面１１ａが型２の内面２ａと略同一面になるように位置させておき、管素材（ワーク）１を型２，３間にセットし、型２，３を型締めした後、左右両端の軸押しパンチ８，９を管端へ向けて移動させ、管素材１の両端をシールする。そして、管素材１に内圧Ｐを付加するとともに軸押しパンチ８，９により軸圧縮荷重を付加し、管素材１に膨出部を形成する（第１工程）。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、内圧Ｐが付加された管１に対し、ピアシングパンチ１１を、管１の板厚剪断方向（管の内側方向）へ前進させ、管壁に孔１ａを“半抜き”する（第２工程）。この“半抜き”とは、管１の板厚の途中まで孔１ａが抜かれる、すなわち管１の板厚の途中までスクラップ１２が剪断される状態であり、管１とスクラップ１２とが繋がった未貫通の孔が形成された状態である。図において、１ｂは繋がり部を示す。この孔の形成時に管１の半抜き孔周縁にダレ１ｃが生じる。
【００２５】
また、図３に示すように、ピアシングパンチ１１を管１の板厚以上に移動させた場合であっても、内圧Ｐの値によっては、管１とスクラップ１２とが繋がった状態になる場合がある。この場合も半抜きと見なす。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示すように、ピアシングパンチ１１を、前記の半抜き方向とは逆向き、すなわち管１の外側方向に、ピアシングパンチ１１の先端面１１ａが型２の内面２ａと略同一面になるように後退させると、内圧により管１に孔１３が完全抜きされる。これによって生じるスクラップ１２は、内圧により孔１３に強制的に押し戻されて嵌め込められ、孔１３に保持（固定）され、管１と一体になる（第３工程）。この工程により、前記第２工程で生じた孔周縁のダレ１ｃ部に肉が押し戻され、ダレが消失する。
【００２７】
そして、図示しないが、内圧を開放し、軸押しパンチ８，９を後退させ、型２，３を離型し、成形品を型２，３から取り出し、孔１３に嵌まったスクラップ１２を適宜手段で除去して、図２（ｄ）に示すような孔１３が明いた製品１Ａが完成する。
【００２８】
以上のようであるから、ピアシング加工の過程において、スクラップ１２が孔から分離することなく抜き穴に存在するか管と繋がった状態にあるため、前記従来のように、スクラップが管に対して回転したり、傾くことが防止され、スクラップを孔内に戻す工程において、スクラップが孔内に容易に嵌まり、成形品を型から取り出した後にスクラップを除去することが容易になる。また、孔周縁のダレの発生も抑えることができる効果がある。
【００２９】
次に、本発明の第２実施例を図４に示す。
本第２実施例は、前記第１実施例における第２工程及び第３工程が異なるものである。
【００３０】
すなわち、本第２実施例は、図４（ｂ）に示す第２工程で、ピアシングパンチ１１を管１の板厚剪断方向である外側方向へ後退させて、内圧により孔１ａを半抜きし、図４（ｃ）に示す第３工程で、ピアシングパンチ１１を前記の半抜き方向とは逆向き、すなわち、管１の内側方向へ、図４（ａ）と同等位置まで前進させて孔１３を完全に抜き形成するとともに、スクラップ１２を孔１３に押し戻して嵌め込むようにしたものである。
【００３１】
その他の図４（ａ）に示す第１工程と、図４（ｄ）に示す工程は、前記第１実施例における第１工程及び第４工程と同様である。
【００３２】
本第２実施例においても前記第１実施例と同様の作用、効果を発揮する。
次に、図５に示す本発明の第３実施例について説明する。
【００３３】
本第３実施例は、前記図２に示す第１実施例の第１工程と同様の第１工程（図５（ａ））及び第１実施例の第２工程と同様の第２工程（図５（ｂ））の後に、図５（ｃ）に示すように、更に、ピアシングパンチ１１を、その先端面１１ａが型２の内面２ａより外側に位置するように後退させ、スクラップ１２の内面と管１の内面との間に高さが板厚より小さい凹段差が形成されるようにする。これにより、孔１３が完全抜きされる。このとき、スクラップ１２の一部が、孔１３に嵌まった状態になる。
【００３４】
その後、ピアシングパンチ１１を、図５（ｄ）に示すように、その先端面１１ａが型２の内面２ａと略同一面になるように前進させ、スクラップ１２を孔１３に押し込み、孔１３に保持（固定）する。そして、成形品を型２，３から取り出し、孔１３に嵌まったスクラップ１２を除去することにより図５（ｅ）に示すように、孔１３が明いた製品１Ａが完成する。
【００３５】
本第３実施例においても前記第１実施例と同様の作用、効果を発揮する。
次に、図６に示す本発明の第４実施例について説明する。
【００３６】
本第４実施例は、前記図４に示す第２実施例の第１工程と同様の第１工程（図６（ａ））及び第２実施例の第２工程と同様の第２工程（図６（ｂ））の後に、図６（ｃ）に示すように、更に、ピアシングパンチ１１を、その先端面１１ａが型２の内面２ａより内側に位置するように前進させ、スクラップ１２の外面と管１の外面との間に高さが板厚より小さい凹段差が形成されるようにする。これにより、孔１３が完全抜きされる。このとき、スクラップ１２の一部が、孔１３に嵌まった状態になる。
【００３７】
その後、ピアシングパンチ１１を、図６（ｄ）に示すように、その先端面１１ａが型２の内面２ａと略同一面になるように後退させ、内圧によってスクラップ１２を孔１３に押し込み、孔１３に保持（固定）する。そして、成形品２，３から取り出し、孔１３に嵌まったスクラップ１２を除去することにより図６（ｅ）に示すように孔１３が明いた製品１Ａが完成する。
【００３８】
本第４実施例においても前記第１実施例と同様の作用、効果を発揮する。
次に、図７に示す本発明の第５実施例について説明する。
【００３９】
本第５実施例は、前記第１実施例の第１工程と同様の第１工程（図７（ａ））の後に、第２工程（図７（ｂ））において、ピアシングパンチ１１を、孔１３が半抜きではなく、完全に抜ける最小ストローク量だけ管１側へ前進移動させ、孔１３を完全抜きする。その後ピアシングパンチ１１を、図７（ｃ）に示すように、その先端面１１ａが型２の内面２ａと略同一面になるよう後退させ、スクラップ１２を内圧によって孔１３に押し込み、孔１３に保持（固定）する。そして、成形品を型２，３から取り出し、孔１３に嵌まったスクラップ１２を除去することにより、図７（ｄ）に示すように孔１３が明いた製品１Ａが完成する。
【００４０】
本第５実施例においては、孔１３の完全抜き時（図７（ｂ））に、管１とスクラップ１２との距離が極めて短いため、スクラップ１２を孔１３内に戻す際にスクラップ１２が確実に管１に形成された孔１３に嵌まる。
【００４１】
本第５実施例においても、前記第１実施例と同様の作用、効果を発揮する。
なお、前記図７に示す第５実施例の第２工程において、ピアシングパンチ１１を、孔１３が半抜きではなく完全に抜ける最小ストローク量だけ管１の外側へ後退移動させ、孔１３を完全抜きするようにしてもよい。
【００４２】
また、前記第１実施例において、材質ＳＴＫＭ１１Ａ、板厚２．５ｍｍの管素材に対し、内圧Ｐ＝１８０〜２００ＭＰａ、ピアシングパンチ１１の半抜きストローク量を２．２ｍｍに設定すると、良好な製品が得られる。
【００４３】
更に、ピアシング加工は、液圧バルジ加工によって形成された膨出部に限定されるものではなく、非膨出部（管素材一般部）であっても内圧が付加されている部位であれば、どの部位でも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上のようであるから、本発明によれば、スクラップが管に形成された孔に確実に嵌まるため、スクラップの除去が容易となる。また、孔周縁のダレの発生を抑えることができる。
【００４５】
また、請求項４記載の発明によれば、孔の完全抜き時に、管とスクラップとの距離が極めて短く、スクラップが管に形成された孔に確実に嵌まるため、スクラップの除去が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する加工装置を示す断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１実施例の工程を示す断面図で、（ｂ）と（ｃ）はピアシングパンチと孔とスクラップ部を示す拡大断面図。
【図３】図２の実施例における半抜き状態の変形例を示す。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２実施例の工程を示す断面図で、（ｂ）と（ｃ）はピアシングパンチと孔とスクラップ部を示す拡大断面図。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３実施例の工程を示す断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はピアシングパンチと孔とスクラップ部を示す拡大断面図。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第４実施例の工程を示す断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はピアシングパンチと孔とスクラップ部を示す拡大断面図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第５実施例の工程を示す断面図で、（ｂ）と（ｃ）はピアシングパンチと孔とスクラップ部を示す拡大断面図。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は従来のピアシング加工方法を示す工程図。
【符号の説明】
１    管
１ａ  孔
１ｃ  繋がり部
２，３    型
２ａ  型２の内面
１１  ピアシングパンチ
１１ａ  先端面
１３    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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【図８】
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