(57)【要約】【課題】バルジ加工の成形限界を飛躍的に向上させる。【解決手段】一対の金型１１，１２内に素管Ｓ１  をセットし、素管Ｓ１  の端面より軸押し工具４，５で軸押し加工を付与しつつ、素管Ｓ１  の内部に高圧液体を供給して、前記両金型１１，１２のキャビティ７内に素管Ｓ１  を膨出する液圧バルジ加工方法である。素管Ｓ１  内部に供給する高圧液体に加えて、端部を含む素管全長の外周部と金型１１，１２のキャビティ７を含む空隙内にも高圧液体を供給し、前記素管Ｓ１  の内部及び外部から素管Ｓ１  に作用させる内圧と外圧の少なくとも何れか一方を制御しつつ加工する。【効果】バルジ加工の成形限界を飛躍的に向上させることが可能になり、現状の液圧バルジ成形では、割れなどの不良が発生しやすい材質や寸法であっても、液圧バルジ加工が可能になり、部品の軽量化や強度向上がなされた製品を得ることが出来る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の金型内に素管をセットし、素管の端面より軸押し加工を付与しつつ、素管の内部に高圧液体を供給して、前記両金型のキャビティ内に素管を膨出する液圧バルジ加工方法において、
前記素管内部に供給する高圧液体に加えて、端部を含む素管全長の外周部と金型のキャビティを含む空隙内にも高圧液体を供給し、前記素管の内部及び外部から素管に作用させる内圧と外圧の少なくとも何れか一方を制御しつつ加工することを特徴とする液圧バルジ加工方法。
【請求項２】
請求項１記載の液圧バルジ加工方法において、
成形中、前記素管の内部及び外部から素管に作用させる内圧と外圧の何れか一方又は両方を、少なくとも１回以上変動させることを特徴とする液圧バルジ加工方法。
【請求項３】
一対の金型と、
これら両金型の少なくとも何れか一方に夫々先端部を挿入され、前記一対の金型にセッティングされた素管の両端を挟持するシール工具を兼ねた軸押し工具とを備え、
前記両軸押し工具の少なくとも何れか一方には前記素管の内部に加工液を注入する注入孔が、また、両金型の少なくとも何れか一方には前記素管の端部を含む全長の外周部と金型間に加工液を注入する注入孔が夫々設けられ、
かつ、両金型の少なくとも何れか一方に、前記素管の端部を含む全長の外周部と金型間に注入された加工液の外部への流出を防ぐシール機構を設けたことを特徴とする液圧バルジ加工装置。
【請求項４】
請求項３記載の液圧バルジ加工装置において、
前記シール機構を、両金型の少なくとも何れか一方に設けるのに代えて、前記両金型を夫々固定する両金型ホルダーの少なくとも何れか一方に設けたことを特徴とする液圧バルジ加工装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の液圧バルジ加工装置において、
前記シール機構を装着する金型又は金型ホルダーの面がほぼ平面であることを特徴とする液圧バルジ加工装置。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか記載の液圧バルジ加工装置において、
前記シール機構を、両金型又は金型ホルダーの少なくとも何れか一方に設けるのに代えて、前記軸押し工具の外周面に設けたことを特徴とする液圧バルジ加工装置。
【請求項７】
前記軸押し工具の外周面にもシール機構を設けたことを特徴とする請求項３〜５の何れか記載の液圧バルジ加工装置。
【請求項８】
前記両金型の少なくとも何れか一方に、軸押し工具のガイド孔を設けたことを特徴とする請求項３〜７の何れか記載の液圧バルジ加工装置。
【請求項９】
請求項６又は７を引用する請求項８記載の液圧バルジ加工装置において、軸押し工具の外周面に設けるシール機構に代えて、軸押し工具の前記ガイド孔にシール機構を設けたことを特徴とする液圧バルジ加工装置。
【請求項１０】
前記一対の金型の一方の金型を他方の金型にはめ込む構造としたことを特徴とする請求項３〜９の何れか記載の液圧バルジ加工装置。
【請求項１１】
請求項３〜１０の何れか記載の液圧バルジ加工装置の一対の金型内に素管をセットした後、軸押し加工を行いつつ素管の内面と外面に高圧液を供給し、素管の内部及び外部から素管に作用させる内圧と外圧の少なくとも何れか一方を制御しつつ液圧バルジ加工を施したことを特徴とする液圧バルジ加工品。
【請求項１２】
請求項１１記載の液圧バルジ加工品において、
成形中、前記素管の内部及び外部から素管に作用させる内圧と外圧の何れか一方又は両方を、少なくとも１回以上変動させたことを特徴とする液圧バルジ加工品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧バルジ加工方法、及び、この方法を実施する液圧バルジ加工装置、並びに、液圧バルジ加工を施されたバルジ加工品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液圧バルジ加工には、通常の成形法に比べて以下の特長がある。
▲１▼  長手方向に断面形状の異なるやや複雑な形状を得ることができるため、従来は溶接で組み付けられていた部品の一体成形が可能になる。
【０００３】
▲２▼  製品の全体に亘って加工硬化が得やすいため、軟質な素管を用いても高強度な製品を得ることができる。
▲３▼  スプリングバックが少なく、製品の寸法精度が良好である（形状凍結性が良好である）ため、手直しの工程が省略できる。
【０００４】
以上のような優れた特長が評価され、近年、液圧バルジ加工は、特に自動車部品の製造工程に採用されるようになってきた。
一般的な管の液圧バルジ加工工程を次に説明する。
素材となる長手方向に均一な円断面を有するストレートな管（以下、「素管」と呼ぶ。）に対し、（１）曲げ加工、（２）押し潰し加工（以下、「プリフォーム加工」と呼ぶ。）、（３）液圧バルジ加工、の一連の加工を行うことによって製品を製造するものである。
【０００５】
図１３に示す最終工程である液圧バルジ加工では、上金型１，下金型２内にセットされた素管Ｓ１  の中に注入孔３を通じて加工液を注入し、加工液の圧力（以下、「内圧」と呼ぶ）を高めることに加えて、シール工具を兼ねた軸押し工具４，５によって両管端から軸方向に素管Ｓ１  を押し込む（以下、「軸押し」と呼ぶ。）ことで、種々の断面形状を有する製品Ｓ２  を製造する。なお、シール工具を兼ねた軸押し工具４，５は図示しない油圧シリンダに接続されており、バルジ加工中に軸方向位置或いは軸押し力が制御されている。
【０００６】
ここで、液圧バルジ加工における、管端からの軸方向への軸押しは、膨出時のメタルフローを助長せしめて拡管限界を向上させる効果があり、極めて重要な役割を果している。
【０００７】
ところで、バルジ加工の素材となる素管の内周面側の空間には加工液が注入されるが、軸押し工具と素管の間には後述するシールが施されているため、加工液は外部へは流出することがなく、高圧を保持することが出来る。従って、加工液から受ける内圧によって素管は膨出し、金型に接触後、キャビティの形状に沿って押し付けられて、バルジ成形が完了する。
【０００８】
軸押し工具と素管の間のシール方法には、種々の方式があるが、軸押し工具４，５に形成したシール方法の代表的な例を図１４に示す。図１４（ａ）は素管の端面と接する端面４ａ，５ａでシールする場合の例、（ｂ）は同じく端面４ａ，５ａに突起４ｂ，５ｂを付与した例、（ｃ）は平行部４ｃ，５ｃの端面４ａ，５ａとの境界部に段差４ｄ，５ｄを付与した例、（ｄ）は平行部４ｃ，５ｃにＯリング６を設けた例である。
【０００９】
すなわち、このようなシールにより、軸押し工具４，５の少なくともどちらか一方に設けられた加工液の注入孔３を介して供給される高圧の加工液を、素管Ｓ１  の内部に封じ込めることが可能となっている。
【００１０】
さて、近年、自動車部品には燃費や衝突安全性能の向上という観点から、さらなる部品の強度向上や薄肉化が求められている。
すなわち、従来以上に引張り強さ（Ｔ．Ｓ．）の高い硬質材（以下、「ハイテン材」と呼ぶ。）を素材とした溶接管や変形抵抗の高いシームレス鋼管を用いることによって、部品強度を高め、衝突安全性能の向上や、製品の薄肉化による軽量化の要求が高まっている。しかしながら、一般に、強度の高いハイテン材は伸びが小さく、同様のバルジ加工を行っても割れが発生する確率が高くなるという問題点がある。
【００１１】
また、衝突安全性能を向上するために、部品強度の向上や、部品強度を保持しつつ素材を薄肉化する別の方法として、バルジ加工での加工度を高めるという方法もある。すなわち、同一の材料を使用したとしても、バルジ加工での加工歪量を大きく（換言すればバルジ加工での拡管率を大きく）出来れば、材料の加工硬化により強度は向上するため、製品の板厚の減少も可能となる。そのためにも、バルジ加工の成形限界を飛躍的に向上させる技術が望まれていた。
【００１２】
以上、自動車部品について説明したが、これらの要求は自動車部品に限定されるものではなく、バルジ加工の成形限界が向上すれば、現在より幅広い用途への適用拡大が可能となることはいうまでもない。また、現状の加工割れを抑制可能な新たなバルジ加工方法が開発されれば、バルジ加工への適用が難しかった難加工材料の適用が可能となり、大幅に部品性能の向上がなされると期待されている。
【００１３】
これらの問題に対して、素管軸方向に圧縮力を付与しながら、素管の内周部に高圧加工液を供給すると共に、金型のキャビティと、このキャビティ内における素管の外周との間に高圧加工液を供給し、内圧と外圧の差を制御するバルジ加工装置が開示されている（例えば特許文献１参照。）。また、このバルジ加工装置を用いたバルジ加工において、加工がある程度進んだ状態で外圧を周期的に変動させる方法も開示されている（例えば特許文献２参照。）。
【００１４】
【特許文献１】
特許第３０２２５０６号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】
特許第２９９９７５７号公報（第１頁、図１〜２）
【００１５】
一般に、大きな引張りの周方向応力は素材の割れを引き起こす危険性が高いが、前記特許文献１や特許文献２では、図１５に示したように、素管Ｓ１  に内圧ｐｉと外圧ｐｏを作用させることによって、素管Ｓ１  の円周方向に働く引張り力（周方向応力）σθを減少させ、バルジ加工時の割れを抑制しようとしているのである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、さらに成形可能範囲を拡大したいという要求があるが、成形可能範囲の更なる拡大を図るためには、バルジ加工に際し、キャビティ７（図１３（ａ）参照）内における素管Ｓ１  の膨出時、円周方向に働く引張り力σθの減少を図ることはもとより、前記膨出に合わせて素管Ｓ１  の両端部分の軸押しをより円滑に行う必要がある。
【００１７】
しかしながら、前述の特許文献１や特許文献２に記載の装置や方法では、前述のように、キャビティ７内における素管Ｓ１  の円周方向に働く引張り力σθを減少することのみに考慮が払われ、素管Ｓ１  の両端部分は全く考慮されずに従来のバルジ加工となんら変わるところがなかったので、成形可能範囲の更なる拡大を図ることはできなかった。
【００１８】
また、前述の特許文献１や特許文献２に記載の装置や方法では、内圧に加えてキャビティとキャビティ内の素管の間に外圧も作用させるため、キャビティの外周部にこの外圧のシールを施す必要があるが、実際は、素管に外圧を付与するためのシール構造が難しいことから、特許文献１や特許文献２には、この外圧のシール構造について開示も示唆されていない。
【００１９】
すなわち、一般に、液圧バルジ加工装置においては、内圧による材料膨出によって上下金型が浮き上がるのを防止するために、通常、上下金型には油圧や機械的な力（以下「型締め力」と呼ぶ）を付与しているが、素管の外周部に高圧の外圧を作用させるので、前記型締め力だけでは、シールすることができない。加えて、上下金型と軸押し工具の間に隙間があるため、軸押し工具挿入部分からの漏れが発生してしまう。従って、如何に当業者であってもこの特許文献１や特許文献２に記載の内容のみに基づいて実用化することは不可能である。
【００２０】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、現状の液圧バルジ成形では、割れなどの不良が発生しやすい材質や寸法であっても、素材の割れの危険性を抑制できると共に、軸押し加工によるキャビティ部へのメタルフローを増大させることにより、バルジ加工の成形限界を飛躍的に向上させることができる液圧バルジ加工方法、加工装置、並びにその方法によって生産されるバルジ加工品を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る液圧バルジ加工方法は、一対の金型内に素管をセットされた素管内部に供給する高圧液体に加えて、端部を含む素管全長の外周部と金型のキャビティを含む空隙内にも高圧液体を供給し、前記素管の内部及び外部から素管に作用させる内圧と外圧の少なくとも何れか一方を制御しつつ加工することとしている。
【００２２】
そして、一対の金型と、これら両金型の少なくとも何れか一方に夫々先端部を挿入されて素管の両端を挟持するシール工具を兼ねた軸押し工具とを備え、前記両軸押し工具の少なくとも何れか一方には素管の内部に加工液を注入する注入孔が、また、両金型の少なくとも何れか一方には素管の端部を含む全長の外周部と金型間に加工液を注入する注入孔が夫々設けられ、かつ、両金型の少なくとも何れか一方に、前記素管の端部を含む全長の外周部と金型間に注入された加工液の外部への流出を防ぐシール機構を設けた本発明に係る液圧バルジ加工装置に、素管をセットした後、軸押し加工を行いつつ素管の内外両面に高圧液を供給し、素管に作用させる内圧と外圧の少なくとも何れか一方を制御しつつ液圧バルジ加工を施した本発明に係るバルジ加工品では、現状の液圧バルジ成形では、割れなどの不良が発生しやすい材質や寸法であっても、素材の割れの危険性を抑制できると共に、軸押し加工によるキャビティ部へのメタルフローを増大させることにより、バルジ加工の成形限界を飛躍的に向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明について、図１６を用いて説明する。図１６は、通常のバルジ成形である図１３における成形途中の一過程を示したものである。素管Ｓ１  は、内圧ｐｉを受けており、さらに、管端部は図示しない軸押し工具によって、軸押し加工を受けつつ成形が進行している。
【００２４】
ここで、冒頭でも述べたように、軸押し加工は、素管Ｓ１  の成形にとって極めて重要な加工である。すなわち、軸押しを行わないバルジ加工において、内圧ｐｉのみ作用させた場合には、軸方向の材料（素管Ｓ１  ）のメタルフローが少ないので、キャビティ７部での素管Ｓ１  の膨出に伴って板厚が減少してしまうことになるため、割れが発生しやすくなるのである。
【００２５】
これに対して、軸押し加工を加えた場合は、素管Ｓ１  が大きく膨出するキャビティ７部に軸端部から材料（素管Ｓ１  ）が供給されるため、前述の板厚減少が抑制され、成形可能範囲が拡大されることになる。
【００２６】
また、図１６には、成形中の素管Ｓ１  に作用する力を示している。素管Ｓ１  は全長に亘って受ける内圧ｐｉのほかに、キャビティ７以外の部分においては、上下の金型１，２からの面圧（垂直応力）ｐｋと、軸押し方向とは反対方向に摩擦応力ｐｍ（＝μｐｋ）を受ける。ここで、μは金型１，２と素管Ｓ１  の摩擦係数である。
【００２７】
従って、この摩擦応力ｐｍが大きいほど、軸押し加工によるキャビティ７部への材料（素管Ｓ１  ）の供給は阻害されることになるが、従来方法において、軸押し加工によるキャビティ７部への材料（素管Ｓ１  ）の供給を増加させ、割れを抑制しようとする場合には、金型１，２と素管Ｓ１  の摩擦係数μを減少させるために、素管Ｓ１  に潤滑剤を塗布したり、金型１，２に特殊なコーティング処理を行うといった煩雑な対策をとらざるを得なかった。
【００２８】
しかしながら、キャビティ７以外の部分、すなわち素管Ｓ１  の両端部にも外圧ｐｏを作用させることが出来れば、金型１，２からの面圧（垂直応力）ｐｋを小さくすることが出来、結果として軸押し方向とは反対方向の摩擦応力ｐｍを減少させることが出来る。従って、潤滑剤の塗布や剥離、さらには金型１，２に特殊なコーティング処理を施すような煩雑な方法をとらなくとも、軸押し加工によるキャビティ７部への材料（素管Ｓ１  ）の供給を増加させ、割れの抑制が可能になる。
【００２９】
本発明者は、上記知見を基に、さらに実験を積み重ねることで、素管の内外面に圧力を作用させることによるキャビティ部への別の効果も見出した。すなわち、図１７に示したような、従来の液圧バルジ加工装置を使用した、内圧のみで素管を膨出させるバルジ加工では、内圧がある程度高くなって素管の一部が上下金型１，２のキャビティ７内面と接触すると、接触した素管は上下金型１，２との摩擦によって自由な変形が妨げられてしまう。つまり、金型に接触した部分は変形を抑制される傾向にあることから、キャビティ７内における素管の伸びは上下金型１，２に接触していない別の部分に集中し、歪み分布が不均一になる。
【００３０】
これに対して、端部を含む素管全長の内外面に圧力をかけて膨出させていく方法では、端部を含む素管全長と金型内面の間に介在させる加工液に比較的高い外圧を作用させておけば、素管全長に亘って摩擦係数を低く保つことが出来る結果、加工歪みは均一化し、板厚が均一な製品を得ることが出来る。
【００３１】
ところで、端部を含む素管全長の内外面に圧力をかけて膨出させていく方法にあっては、キャビティ内のみならずキャビティ以外の部分でも変形が進むことになるが、素管に作用する面圧が増大して素管と金型間の摩擦応力が増加してしまった場合でも、少なくとも１回以上、
▲１▼  外圧をそのままに保ち、内圧を減少させる、
▲２▼  内圧をそのままに保ち、外圧を増大させる、
▲３▼  内圧を減少させると共に外圧を増大させる、
▲４▼  内圧を増加させるが、それ以上に外圧を増大させる、
の何れかを実施することで、金型と素管の摩擦応力ｐｍの高い部分が緩和され、続くバルジ加工時に、摩擦応力ｐｍが低下することが認められた。特に、変形の途中工程のサンプルを観察すると、素管が金型から離れ、後続するバルジ加工変形が均一化し、局部的な歪みの集中を防ぐことが出来る場合があった。
【００３２】
本発明は、上記の知見及びこの知見に基づく実験の積み重ねに基づいてなされたものである。
すなわち、本発明に係る液圧バルジ加工方法は、一対の金型内に素管をセットし、素管の端面より軸押し加工を付与しつつ、素管の内部に高圧液体を供給して、前記両金型のキャビティ内に素管を膨出する液圧バルジ加工方法において、
前記素管内部に供給する高圧液体に加えて、端部を含む素管全長の外周部と金型のキャビティを含む空隙内にも高圧液体を供給し、前記素管の内部及び外部から素管に作用させる内圧と外圧の少なくとも何れか一方を制御しつつ加工することを要旨とし、
必要に応じて、成形中、前記素管の内部及び外部から素管に作用させる内圧と外圧の何れか一方又は両方を、少なくとも１回以上変動させるものである。
【００３３】
また、本発明に係る液圧バルジ加工装置は、一対の金型と、これら両金型の少なくとも何れか一方に夫々先端部を挿入され、前記一対の金型にセッティングされた素管の両端を挟持するシール工具を兼ねた軸押し工具とを備え、
前記両軸押し工具の少なくとも何れか一方には前記素管の内部に加工液を注入する注入孔が、また、両金型の少なくとも何れか一方には前記素管の端部を含む全長の外周部と金型間に加工液を注入する注入孔が夫々設けられ、
かつ、両金型の少なくとも何れか一方に、前記素管の端部を含む全長の外周部と金型間に注入された加工液の外部への流出を防ぐシール機構を設けたことを要旨とするものである。
【００３４】
上記の本発明に係る液圧バルジ加工装置を使用すれば、素管内部に供給する高圧液体に加えて、端部を含む素管全長の外周部と金型のキャビティを含む空隙内にも高圧液体を供給でき、内外両面から素管全長に内圧と外圧を作用させることができるようになる。この本発明に係る液圧バルジ加工装置において、シール機構を、両金型の少なくとも何れか一方に設けるのに代えて、軸押し工具の外周面に設けた場合や、両金型を固定する金型ホルダーに設ける場合も同様の作用を奏するものであることは言うまでもない。
【００３５】
そして、その際、前記シール機構を装着する金型や金型ホルダーの面をほぼ平面とした場合には、シールの信頼性の向上を図ることができるようになる。
また、両金型の少なくとも何れか一方に加えて、前記軸押し工具の外周面にもシール機構を設けた場合には、軸押し工具の移動中にも、軸押し工具の外周面と金型の間からの液体漏れを防止することができる。
【００３６】
また、前記両金型の少なくとも何れか一方に、軸押し工具のガイド孔を設けた場合、当該部分には、両金型を重ね合わせたつなぎ目（いわゆる、「パーティングライン」）がなく、金型の段差や不連続部分がないので、シール機構の寿命延長が図れる。その際、前記軸押し工具の外周面に設けるシール機構に代えて、軸押し工具の前記ガイド孔にシール機構を設けた場合も、軸押し工具の移動中、軸押し工具の外周面と金型の間からの液体漏れを防止できる。
【００３７】
また、前記一対の金型の一方の金型を他方の金型にはめ込む構造とした場合には、更なるシールの信頼性の向上が図れる。
【００３８】
上記の本発明に係る液圧バルジ加工装置の一対の金型内に素管をセットした後、軸押し加工を行いつつ素管の内面と外面に高圧液を供給し、素管の内部及び外部から素管に作用させる内圧と外圧の少なくとも何れか一方を制御しつつ液圧バルジ加工を施した本発明に係る液圧バルジ加工品では、現状の液圧バルジ成形では、割れなどの不良が発生しやすい材質や寸法であっても、素材の割れの危険性を抑制でき、軸押し加工によるキャビティ部へのメタルフローの増大により、バルジ加工の成形限界が飛躍的に向上する。
【００３９】
また、上記の本発明に係る液圧バルジ加工品において、成形中、前記素管の内部及び外部から素管に作用させる内圧と外圧の何れか一方又は両方を、少なくとも１回以上変動させた場合には、素材割れの危険性の更なる抑制と、バルジ加工の成形限界の更なる向上が図れる。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明を図１〜図１２に示す実施例に基づいて、詳細に説明する。
図１、図２は本発明の第１実施例を示した説明図であり、図１は金型と軸押し工具の見取り図、図２は金型の正面、平面、側面を表した図である。
【００４１】
図１及び図２において、１１，１２は本発明の液圧バルジ加工装置を構成する例えば上金型と下金型であり、上金型１１を下金型１２にはめ込む構造となっている。そして、このうちの例えば下金型１２に加工液を注入する注入孔１２ａを設けており、図示しない増圧機よりこの注入孔１２ａを通じて、図３に示すように、端部を含む素管全長の外周部とキャビティ７を含む空隙内に比較的高圧の加工液が注入され、素管Ｓ１  の外表面全域に圧力が付加されるようになっている。
【００４２】
本発明の液圧バルジ加工装置では、素管Ｓ１  の内面ｐｉのみならず、端部を含む全長の外表面にも外圧ｐｏを付加することから、上金型１１と下金型１２の間の側面部分と、上下金型１１，１２と軸押し工具４，５の隙間からの水漏れを防止するために、例えば平面となした下金型１２の上面１２ｃにシール１３を取り付けるのに加えて、例えば下金型１２に軸押し工具４，５のガイド孔１２ｂを設けることによって、軸押し工具４，５の挿入部分における段差や不連続部分をなくし、軸押し工具４，５の外周面にシール１４を取り付けている。
【００４３】
このように、上記構成の上下金型１１，１２と軸押し工具４，５を備えた本発明の液圧バルジ加工装置においては、バルジ加工中、素管Ｓ１  の軸押し加工を行うために軸押し工具４，５が移動するが、軸押し工具４，５に取り付けられたシール１４は、下金型１２の端部のガイド孔１２ｂの内面に接して高圧を保持する。なお、シール１４は図４（ａ）に示したように、先端のシール工具４ｅ，５ｅに取り付けても良いし、図１や図４（ｂ）に示したように、先端のシール工具４ｅ，５ｅに連結されたロッド４ｆ，５ｆに取り付けても良い。
【００４４】
また、軸押し工具４，５の外周面にシール１４を取り付ける代わりに、図５に示す第２実施例のように、ガイド孔１２ｂの内周面にシール１５を取り付けても良く、この場合も上金型１１と下金型１２の間の側面部分からの水漏れと、上下金型１１，１２と軸押し工具４，５の隙間からの水漏れを防止することができる。この図５に示した場合には、軸押し工具４，５にはシール１４を取り付ける必要がないことは言うまでもない。
【００４５】
これら下金型１２に軸押し工具４，５のガイド孔１２ｂを設けた例では、外圧を保持するためのシール構造や金型構造も極めて簡単であり、加工液を内外圧共に高圧に保持することが出来、かつシール寿命も長い。また、素管Ｓ１  の取り出し、挿入も従来の金型と同様に行うことが出来る。図１，２及び図５に示した例では、軸押し工具４，５のガイド孔１２ｂの長さは比較的長く表現されているが、少なくともバルジ加工中の軸押し量以上、望ましくは素管Ｓ１  の挿入・取り出し時の軸押し工具４，５の可動長さとバルジ加工中の軸押し量を加えた長さを有すればよいため、このガイド孔１２ｂを設けても、金型のサイズはそれほど大型化するわけではない。
【００４６】
図６は本発明の第３実施例を示した説明図であり、図１とほぼ類似の構成となっている。但し、シール１３を取り付ける下金型１２の上面１２ｃが、中央部分で凹んだ形状とされ、この凹んだ中央水平面部１２ｃａと、この中央水平面部１２ｃａと両側の水平面部１２ｃｂを繋ぐ傾斜面部１２ｃｃにシール１３を取り付けている。この図６に示した第３実施例は、図１に示した上金型１１を下金型１２にはめ込む構造の第１実施例に比べて、金型構成がやや簡単になる。
【００４７】
図７は本発明の第４実施例を示した説明図であり、軸押し工具４，５に取り付けられたシール１４が接する軸押し工具のガイド孔１１ａ，１２ｂが、上金型１１と下金型１２にそれぞれ１個ずつ設けられている点を除いて、図６とほぼ類似の構成となっている。
【００４８】
この図７に示す第４実施例は、図１に示す第１実施例や図５に示す第２実施例に比べて、スペース的な余裕があるため素管Ｓ１  の挿入・取り出しがし易いという長所がある。さらに、上下金型１１，１２は図示しない上下ベッドに取り付けられ、油圧あるいは機械的に上下の昇降を行うようになっているが、この図７に示す第４実施例において、軸押し工具４に接続する油圧シリンダを上金型１１と同じベッドに取り付けた場合には、軸押し工具４の移動距離が短くなると共に、素管Ｓ１  の挿入・取り出しも容易であるため、大幅に作業性が向上する。
【００４９】
以上の第１〜第４実施例は、製品形状が略ストレートな場合についての実施例を示したが、本発明は通常の自動車部品に代表される３次元の複雑な形状の部品についても適用可能であることは言うまでもない。例えば、図８、図９は、それぞれ製品が、Ｃ型形状（直角曲げ形状）、Ｕ型形状（１８０°曲げ形状）の場合の図１に示した本発明の第１実施例に対応する第５、第６実施例を示したものである。
【００５０】
また、図１０は本発明の第７実施例を示した説明図である。この第７実施例は、図１に示した第１実施例のように、上下の金型１１，１２に軸押し工具のガイド孔を設けない点と、上金型１１を下金型１２にはめ込む構造とせずに、ただ単に上金型１１を下金型１２に載置する点を除いて、第１実施例と同じ構造である。
【００５１】
この第７実施例では、軸押し工具４，５の外周に取り付けられたシール１４と下金型１２に取り付けられたシール１３が軸方向の同一ライン上の位置にある場合には、図示しない素管の外表面に付加される圧力、すなわち、図示しない増圧機より注入孔１２ａを通じて注入される加工液の圧力を、第１実施例のように金型に軸押し工具４，５のガイド孔を設けた場合と同程度に、高圧に保持することが出来る。但し、シール構造はやや複雑になる。
【００５２】
しかしながら、軸押し工具４，５の外周に取り付けられたシール１４と下金型１２に取り付けられたシール１３の軸方向位置が一致しない場合には、圧力の保持のレベルは低下する。従って、この第７実施例では、例えば最初の段階では素管の外表面に作用する圧力を比較的低圧に設定し、軸押し工具４，５を移動させつつ成形を行い、シール１４と下金型１２に取り付けられたシール１３が軸方向の同一ライン上の位置まで到達した時点で、素管の外表面に高圧力を付加する等の制御を行えば良い。
【００５３】
また、この第７実施例では、上下金型１１，１２と軸押し工具４，５の隙間からの液漏れや、液圧バルジ加工中の軸押し工具４，５の移動時の液漏れは、軸押し工具４，５の外周に取り付けられているシール１４によって防止することができるが、上下金型１１，１２のパーティングラインにわずかな段差や不連続部分が存在するため、シールの寿命という観点からは、上述の第１〜第６実施例よりも若干劣ることになる。
【００５４】
図１１は本発明の第８実施例を示した説明図である。この第８実施例は、図１０に示した第７実施例の軸押し工具４，５の外周に取り付けたシール１４に代えて、下金型１２の軸押し工具４，５挿入部分にもシール１６を設け、このシール１６の位置に対応する上金型１１の部位にシール１７を取り付けたものである。
【００５５】
これらシール１６と１７の軸方向位置は、基本的には制約はないが、挿入するバルジ加工される素管の両端部より外側に配置することが望ましい。なぜなら、シール１６と１７の軸方向位置が素管の両端部より内側に位置する場合には、シール１６と１７が直接素管と接することになり、シールの寿命が短くなるからである。
【００５６】
この第８実施例の装置を用いれば、図示しない油圧シリンダに連結された軸押し工具４，５が液圧バルジ加工中に移動しても液漏れを防ぐことが出来、かつ、上下金型１１，１２内に注入された加工液を外へ漏らすことなく、高い圧力を保持することが可能である。但し、シール構造はやや複雑になる。
【００５７】
上記第１〜第８実施例は、下金型１２にシール１３を設けて上下金型１１，１２のパーティングラインからの液漏れを防止しようとするものであるが、下金型１２に設けたシール１３に代えて、図１２に示すように、上下金型ホルダー１８，１９の何れか一方にシール２０を設けることで、上下金型１１，１２のパーティングラインからの液漏れを防止しても良い。
【００５８】
例えば、図１２に示す第９実施例では、上記シール２０に加えて、下金型ホルダー１９に注入孔１９ａを設け、かつ、下金型ホルダー１９の両端部に軸押し工具４，５のガイド孔１９ｂを形成している。なお、図１２に示した第９実施例では、図示省略したが、軸押し工具４，５の外周にシール１４を取り付けることが望ましい。
【００５９】
この第９実施例を採用する場合は、従来の金型に、外圧を付与するための内部キャビティ内への加工液注入孔の位置を、下金型ホルダー１９の注入孔１９ａの位置に合わせる様に追加加工すれば、従来の金型を金型ホルダー１８，１９に挿入・固定することにより、内外圧を付与する本発明の液圧バルジ加工が可能となる。すなわち、現在の金型に最小の投資をするだけで良く、極めてコスト的に有効な方法である。
【００６０】
上記の本発明に係る液圧バルジ加工装置を用いてバルジ加工品を成形する場合には、素管Ｓ１  を本発明に係る液圧バルジ加工装置の一対の金型１１，１２内にセットした後、注入孔３，１２ａを通じて、素管Ｓ１  の内側のみならず外側全周に亘って加工液を注入する。
【００６１】
そして、上記の加工液の注入を、例えば加工液の内外両圧力を適正に制御しつつ高めるように行うことに加えて、軸押し工具４，５によって管端から軸押しする本発明の液圧バルジ加工方法により本発明の液圧バルジ加工品を製造する。
【００６２】
このような本発明によれば、キャビティ７のみならず、素管Ｓ１  の両端部にも外圧ｐｏを作用させるので、上下金型１１，１２からの面圧ｐｋを小さくすることができ、その結果、軸押し方向と反対方向の摩擦応力ｐｍが減少し、軸押し加工でのキャビティ７への素管Ｓ１  の供給が増加して加工歪みが均一化し、板厚の均一な、われのない製品を製造できるようになる。
【００６３】
そして、上記の本発明方法による液圧バルジ加工において、仮に素管Ｓ１  に作用する面圧が増大して、素管Ｓ１  と上下金型１１，１２間の摩擦応力ｐｍが増加した場合には、素管Ｓ１  に作用させる内外圧の何れか一方又は両方を、少なくとも１回以上変動させれば、上記摩擦応力ｐｍが低下し、局部的な歪みの集中を防止することができる。
【００６４】
上記の実施例では、下金型１２に素管Ｓ１  の外周面に作用させる加工液の注入孔１２ａを設けたものを示したが、この注入孔は上金型１１に設けても良い等、今回示した例は、あくまでも本発明の１つの具体例を示すものであり、本発明の技術的範囲内であれば、各種の設計変更は任意である。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バルジ加工の成形限界を飛躍的に向上させることが可能になり、現状の液圧バルジ成形では、割れなどの不良が発生しやすい材質や寸法であっても、液圧バルジ加工が可能になり、部品の軽量化や強度向上がなされた製品を得ることが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液圧バルジ加工装置の第１実施例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１における金型の正面図、（ｂ）は同じく平面図、（ｃ）は同じく側面図である。
【図３】本発明のバルジ成形途中の一過程における素管に作用する力を説明する図である。
【図４】軸押し工具の外周面に設けるシールの取り付け位置の説明図で、（ａ）は先端のシール工具に取り付けた例、（ｂ）は先端のシールに連結されたロッドに取り付けた例を示す図である。
【図５】本発明に係る液圧バルジ加工装置の第２実施例を示す金型の図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【図６】本発明に係る液圧バルジ加工装置の第３実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る液圧バルジ加工装置の第４実施例を示す斜視図である。
【図８】製品がＣ型形状（直角曲げ形状）の場合の図１に対応する第５実施例を示した斜視図である。
【図９】製品がＵ型形状（１８０°曲げ形状）の場合の図１に対応する第６実施例を示した斜視図である。
【図１０】本発明に係る液圧バルジ加工装置の第７実施例を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係る液圧バルジ加工装置の第８実施例を示す斜視図である。
【図１２】本発明に係る液圧バルジ加工装置の第９実施例を示す斜視図である。
【図１３】従来の液圧バルジ加工の説明図で、（ａ）は加工前、（ｂ）加工終了時を示す縦断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は従来のシール工具を兼ねた軸押し工具のシール構成を夫々説明する図である。
【図１５】従来のキャビティ内のみに内外厚を作用させて液圧バルジ加工を行う従来技術の作用を説明する図で、（ａ）はキャビティ内の素管を側面から見た図、（ｂ）はキャビティ内の素管に作用する応力を説明する図である。
【図１６】通常のバルジ成形途中の一過程における素管に作用する力を説明する図である。
【図１７】従来の液圧バルジ加工装置の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
３        注入孔
４        軸押し工具
５        軸押し工具
７        キャビティ
１１      上金型
１１ａ    ガイド孔
１２      下金型
１２ａ    注入孔
１２ｂ    ガイド孔
１３〜１７    シール
１８      上金型ホルダー
１９      下金型ホルダー
１９ａ    注入孔
１９ｂ    ガイド孔
２０      シール
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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