(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成形材に第１の加工を行ってバルジ加工用素管を製造するための第１の加工工程と、被成形材にバルジ加工を容易化するための第２の加工を行うための第２の加工工程とを経てバルジ加工用素管を製造する際に、
前記第２の加工は、前記第１の加工工程が完了する前に行われること
を特徴とするバルジ加工用素管の製造法。
【請求項２】
前記第１の加工は、被成形材を管状体に成形する曲げ成形と、該曲げ成形により成形された管状体の溶接とを含む請求項１に記載されたバルジ加工用素管の製造法。
【請求項３】
前記曲げ成形は、Ｕ曲げを有し、さらにＣ曲げおよびＯ曲げのうちの少なくとも一つを有する請求項２に記載されたバルジ加工用素管の製造法。
【請求項４】
前記第２の加工は、前記Ｃ曲げ、前記Ｕ曲げ、前記Ｏ曲げおよび前記溶接のうちの少なくとも一つと同時に行われる請求項３に記載されたバルジ加工用素管の製造法。
【請求項５】
前記第２の加工は、前記被成形材の押し潰し成形、および該被成形材の長手方向への曲げ成形のうちの少なくとも一つである請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたバルジ加工用素管の製造法。
【請求項６】
前記バルジ加工用素管は、外周長が軸方向に変化する形状を有する請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載されたバルジ加工用素管の製造法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載されたバルジ加工用素管の製造法により製造されたバルジ加工用素管に、バルジ加工を行うことによって得られることを特徴とするバルジ成形品。
【請求項８】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載されたバルジ加工用素管の製造法により製造されたバルジ加工用素管に、バルジ加工を行うことによりバルジ成形品を製造することを特徴とするバルジ成形品の製造法。
【請求項９】
前記バルジ成形品は、外周長が軸方向に変化する形状を有する請求項８に記載されたバルジ成形品の製造法。
【請求項１０】
前記バルジ加工は液圧バルジ加工である請求項８または請求項９に記載されたバルジ成形品の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルジ加工用素管の製造法、バルジ成形品及びその製造法に関し、より具体的には、例えば液圧バルジ加工等のバルジ加工における成形不良の発生を抑制できるとともに工程を簡略化できるバルジ加工用素管の製造法、バルジ成形品及びその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バルジ加工（張出し加工）は、周知のように、薄肉円筒状のバルジ加工用素管の内部に流体圧または分割されたパンチによる機械的圧力を作用させることによってバルジ加工用素管の壁部を張り出させたり、あるいは拡大する加工法である。このバルジ加工のうちで液体圧を利用した液圧バルジ加工は、(i) 長手方向の断面形状が変化する複雑な形状も比較的容易に成形できるため、複数部材の溶接組立によらなければならなった製品を一体成形で提供できること、(ii)製品の全体に亘って加工硬化が得易いため、成形性が良好な軟質な素管を用いても高強度の製品を得られること、(iii) スプリングバックが少なく良好な形状凍結性を奏するために製品の寸法精度が向上し、手直し工程を省略できることという優れた特徴を有する。このため、液圧バルジ加工は、例えば自動車車体のクロスメンバ、エンジンクレードル等を初めとして、様々な分野の複雑な形状を有する製品の加工に積極的に適用されるようになってきた。これに伴い、液圧バルジ加工には、成形不良の発生防止による品質の向上と、生産効率の向上とが以前にも増して求められるようになってきた。
【０００３】
液圧バルジ加工によると、バルジ成形用の素管は、一般的に、略長手方向へ均一な円形断面を有するストレートな素管 (以下、「ストレート素管」という) を用い、このストレート素管に対して、曲げ加工や押し潰し加工等のプリフォーム加工を行った後に液圧バルジ加工を行うことによって、所望の断面形状を有するバルジ成形品が製造される。この液圧バルジ加工における成形は、液圧バルジ加工機の金型内にセットされたバルジ加工用素管、すなわちストレート素管にプリフォーム加工を加えた素管の内部に加工液を注入し、その圧力 (以下「内圧」という) を高めるとともに管端からの軸押し力を付加することによって行われる。ここで、一般的なバルジ成形品においては周長増加率である｛ (当該部位の外周長)/(素管の円周長) −１｝×100 (%) は０〜25％程度である。
【０００４】
しかし、この液圧バルジ加工により外周長が軸方向に大きく変化するバルジ成形品、すなわち軸方向の周長増加率が大きいバルジ成形品を製造しようとすると、割れやしわ等の成形不良が発生し易く、成形が困難となる。
【０００５】
そこで、センターピラ等の、長手方向に断面形状が大きく変化する製品を製造するために、例えば特開2001−321842号公報には、ストレート素管に替えて、長手方向に周長が変化する円錐状のテーパ素管を成形した後、プリフォームを加えたバルジ加工用素管を液圧バルジ加工機にセットして液圧バルジ加工を行う発明が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、プリフォーム加工は、液圧バルジ加工機の金型、すなわち製品形状と略同一の形状を有する金型に素管をセットする前段階における加工である。このため、プリフォーム加工が適切に施されていないと、以下に説明する問題が生じる。
【０００７】
すなわち、プリフォーム加工が不適切であると、液圧バルジ加工工程で内圧を付加する前に上金型を下降させて下金型と接触させる段階 (以下、「型締め」という) において、素管の一部が金型からはみ出してしまい (以下、「噛み出し」という) 、正常な成形を行えなくなることがある。また、かかる噛み出しが生じない場合であっても、液圧バルジ加工によって局部的な割れやしわといった成形不良が発生することがある。
【０００８】
上述したように、液圧バルジ加工におけるこれらの成形不良は、本来、素管に対するプリフォーム加工により、液圧バルジ加工により割れが発生する部分に対応した素管の適正な位置に凹みを与えるか、あるいは液圧バルジ加工によりしわが発生する部分に対応した素管の逆側の適正な位置に凹みを与えるといった、液圧バルジ加工での塑性流動を適正に見込んだ変形を素管に与えておけば、防止できるものである。
【０００９】
しかしながら、プリフォーム加工は、通常、成形された素管を一旦ライン外へ搬出した後に、この素管をプリフォーム加工機の金型へセットして行われるものである。このため、金型への素管のセットの際に、金型への位置決め精度の不良が発生し易く、かかる場合には、プリフォーム加工を行われた素管に形状不良が発生してしまう。特に、長手方向への断面形状 (外周長) が軸方向に複雑に変化するテーパ素管に対するプリフォーム加工では、ストレート素管に対するプリフォーム加工に比較して、金型へのテーパ素管の位置決めがより困難であり、形状不良が多発し易い。
【００１０】
また、このようなバルジ成形品の従来の製造方法では、素管を成形した後にプリフォーム加工を行い、その後に液圧バルジ加工を行う必要がある。このため、製造工程が煩雑であり、生産性が低下してしまう。特に、センターピラ等のように断面形状が長手方向に大きく変化するバルジ成形品を製造するには、ストレート素管よりも高価なテーパ素管を用いるとともにその製造工程も煩雑化することから、製造コストの上昇は著しく、量産性を勘案すると、その実施は容易ではない。
【００１１】
本発明は、バルジ成形品の従来の製造方法に起因したかかる課題を解決するためになされたものであり、新規かつ有用なバルジ加工用素管の製造法、バルジ成形品及びその製造法を提供することであり、より具体的には、例えば液圧バルジ加工等のバルジ加工においてストレート素管のみならずテーパ素管を用いた場合であっても、成形不良の発生を抑制できるとともに工程を簡略化できるバルジ加工用素管の製造法、バルジ成形品及びその製造法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来のように管状体に成形された後の素管に対してプリフォーム加工を行い、その後に液圧バルジ加工を行うのではなく、素管が管状体へ成形される工程を完了するまでにプリフォーム加工を行っておき、得られた素管に引き続いて液圧バルジ加工を行うこととすれば、上述した課題を解決することができるとの新規かつ重要な知見に基づくものである。
【００１３】
本発明は、被成形材に第１の加工を行ってバルジ加工用素管を製造するための第１の加工工程と、被成形材にバルジ加工を容易化するための第２の加工を行うための第２の加工工程とを経てバルジ加工用素管を製造する際に、第２の加工が、第１の加工工程が完了する前に行われることを特徴とするバルジ加工用素管の製造法である。
【００１４】
この本発明にかかるバルジ加工用素管の製造法では、第１の加工が、被成形材を管状体に成形する曲げ成形と、この曲げ成形により成形された管状体の溶接とを含むことが例示される。
【００１５】
これらの本発明にかかるバルジ加工用素管の製造法では、曲げ成形がＵ曲げを有し、さらにＣ曲げおよびＯ曲げのうちの少なくとも一つを有することが例示される。
【００１６】
これらの本発明にかかるバルジ加工用素管の製造法では、第２の加工が、第１の加工におけるＣ曲げ、Ｕ曲げ、Ｏ曲げおよび溶接のうちの少なくとも一つと同時に行われることが例示される。
【００１７】
これらの本発明にかかるバルジ加工用素管の製造法では、第２の加工が、被成形材の押し潰し成形、およびこの被成形材の長手方向への曲げ成形のうちの少なくとも一つであることが例示される。
【００１８】
これらの本発明にかかるバルジ加工用素管の製造法では、バルジ加工用素管が、外周長が軸方向に変化する形状を有することが例示される。
別の観点からは、本発明は、上述したバルジ加工用素管の製造法により製造されたバルジ加工用素管に、バルジ加工を行うことによって得られることを特徴とするバルジ成形品である。
【００１９】
さらに別の観点からは、本発明は、上述したバルジ加工用素管の製造法により製造されたバルジ加工用素管に、バルジ加工を行うことによりバルジ成形品を製造することを特徴とするバルジ成形品の製造法である。
【００２０】
この本発明にかかるバルジ成形品の製造法では、バルジ成形品が、外周長が軸方向に変化する形状を有することが例示される。
さらに、これらの本発明にかかるバルジ成形品の製造法では、バルジ加工が液圧バルジ加工であることが例示される。
【００２１】
これらの本発明において、「第１の加工工程」には、第１の加工を行っている期間はもちろんのこと、第１の加工のための搬送装置により搬送されている期間も含まれる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるバルジ加工用素管の製造法、バルジ成形品及びその製造法の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、バルジ加工が液圧バルジ加工であり、さらに、バルジ加工用素管がテーパ管である場合を例にとる。
【００２３】
本実施の形態では、被成形材に第１の加工工程と第２の加工工程とを経てバルジ加工用素管を製造し、得られたバルジ加工用素管にさらに液圧バルジ加工を行うことにより、バルジ成形品を製造する。そこで、以下、第１の加工工程および第２の加工工程について順次説明する。
【００２４】
[第１の加工工程]
本実施の形態のバルジ加工用素管の製造法は、第１の加工工程を有する。この第１の加工工程は、被成形材である金属板１に第１の加工を行ってバルジ加工用素管３を製造するための工程であり、本実施の形態では、第１の加工が、金属板１を管状体に成形する曲げ成形と、この曲げ成形により成形された管状体３の溶接とを有することが例示される。さらに、この曲げ成形は、Ｃ曲げ、Ｕ曲げおよびＯ曲げにより構成される、いわゆるＣＵＯ成形である。
【００２５】
図１(a) 〜図１(c) は、ＣＵＯ成形の工程の一例を示す説明図であり、図１(a) は端部のＣ曲げ工程を、図１(b) はＵ曲げ工程を、図１(c) はＯ曲げ工程を、それぞれ示す。
【００２６】
図１(a) に示すように、略台形に近い形状に切断された金属板１を素材として、プレス機に取り付けられたポンチ10およびダイス11によって、金属板１の両端部に曲げ加工を行う。なお、金属板１の端部のＣ曲げの曲率半径は、スプリングバックを考慮し、長手方向について変化させてある。
【００２７】
図１(b) に示すように、Ｃ曲げ加工された金属板１は、続いて、シリンダ21に取り付けられたＵ曲げ用ポンチ20およびダイス22によりＵ型に曲げられた後、金属板２の両端部が左右のサイドシリンダー23、23にそれぞれ取り付けられたローラ23a 、23a により水平方向に圧縮加工を受ける。なお、Ｕ曲げの曲率半径は、スプリングバックを考慮し、長手方向に変化させてある。
【００２８】
そして、図１(c) に示すように、Ｃ曲げ加工およびＵ曲げ加工を行われた後、金属板２をプレス機に取り付けられたダイス31、32にセットし、Ｏ曲げ加工を行う。なお、Ｏ曲げの曲率半径は、スプリングバックを考慮し、長手方向に変化させてある。
【００２９】
そして、Ｏ曲げ加工を行われた金属板３は、その突き合わせ部を図示しない溶接工程によリ、バルジ加工用素管であるテーパ素管が製造される。
なお、本実施の形態における第１の加工、すなわちＣ曲げ加工、Ｕ曲げ加工またはＯ曲げ加工を行われている期間のみならず、これらの加工のための搬送装置により搬送されている期間、すなわち、Ｃ曲げ加工の前の期間、Ｃ曲げ加工およびＵ曲げ加工の間の期間、Ｕ曲げ加工およびＯ曲げ加工の間の期間、Ｏ曲げ加工および溶接の間の期間、さらには溶接加工後における各搬送の期間も、本発明における第１の加工工程に包含される。
【００３０】
本実施の形態では、後述する第２の加工に関する事項を除いて、第１の加工工程は、このようにして行われる。
[第２の加工工程]
本実施の形態のバルジ加工用素管の製造法は、第２の加工工程を有する。この第２の加工工程は、被成形材である金属板１に液圧バルジ加工を容易化するための第２の加工として、プリフォーム加工を行うための工程である。本実施の形態では、第２の加工が、金属板１の押し潰し成形、およびこの金属板１の長手方向への曲げ成形のうちの少なくとも一つである。
【００３１】
本実施の形態では、この第２の加工は、上述した第１の加工工程が完了する前、すなわち溶接後における搬送工程が完了するまでの間に行われる。すなわち、この第２の加工は、第１の加工工程におけるＣ曲げ加工の前における搬送工程から、溶接後における搬送工程が完了するまでの間に、行われる。具体的には、本実施の形態では、第２の加工は、Ｃ曲げ加工、Ｕ曲げ加工、Ｏ曲げ加工および溶接の何れかの際に行う。以下、これらについて説明する。
【００３２】
(i)Ｃ曲げ加工
図２(a) 〜図２(c) は、Ｃ曲げ加工の際に第２の加工を行う例を模式的に示す説明図である。
【００３３】
図２(a) において、符号10および11は、それぞれ、金属板１の両端部のＣ曲げ加工に用いるポンチおよびダイスである。また、符号12および13は、それぞれ、第２の加工であるプリフォーム加工を行うためのポンチおよびダイスである。本実施の形態では、金属板１の両端部のＣ曲げ工程において、このポンチ12およびダイス13を用いて、第２の加工が行われる。なお、複動プレスを用いることによって、ポンチ12およびダイス13による第２の加工を行った後に、ポンチ10およびダイス11を用いて金属板１の両端部のＣ曲げ加工を行うことが望ましい。
【００３４】
図２(b) および図２(c) は、このようにしてＣ曲げ加工時に第２の加工を行った成形品の一例を示す説明図である。図２(b) には、長手方向の全長に亘って凸加工を施した金属板１’を示し、また図２(c) には、長手方向の一部に凸加工を施した金属板１''を示す。なお、後続する液圧バルジ加工において成形不良を発生させないように第２の加工による適正な形状を決定し、ポンチ10およびダイス11の長手方向の形状を決定すればよい。
【００３５】
このように、本実施の形態では、Ｃ曲げ加工において被成形材１が比較的平坦な形状であるうちに第２の加工 (プリフォーム加工) を行うことができるため、第２の加工を所定の位置に正確に行うことができる。
【００３６】
(ii) Ｕ曲げ加工
図３(a) 〜図３(c) は、Ｕ曲げ加工の際に第２の加工を行う例を模式的に示す説明図である。
【００３７】
図３(a) に示すように、符号21、22は、それぞれ、金属板２のＵ曲げ加工に用いるポンチ、ダイスであり、ポンチ21の先端20' の形状は異形形状により構成される。
【００３８】
また、符号24は、第２の加工 (プリフォーム加工) に用いるポンチであり、このポンチ24は、左右のサイドシリンダ23' に取り付けられる。このポンチ24により、Ｕ曲げ工程で第２の加工 (プリフォーム加工) が行われる。すなわち、上下方向のプレス機に取り付けられたポンチ21およびダイス22によってＵ曲げ成形が行われ、その後、ポンチ24およびサイドシリンダ23' によって、プリフォーム加工が行われる。
【００３９】
図３(b) および図３(c) は、このようにしてＵ曲げ加工時に第２の加工を行った成形品の一例を示す説明図である。
図３(b) には、長手方向の全長に亘り凸加工を施した金属板２’を示し、図３(c) には、長手方向の一部に凸加工を施した金属板２''を示す。なお、後続する液圧バルジ加工において成形不良を発生させないように第２の加工による適正な形状を決定し、ポンチ20’およびダイス24の長手方向の形状を決定すればよい。また、第２の加工を施されたＵ曲げ成形品２の取り出しは、ダイス22の長手方向ヘスライドさせればよい。
【００４０】
このように、本実施の形態では、Ｕ曲げ加工において被成形材２が十分に位置決めがなされている際に第２の加工 (プリフォーム加工) を行うことができるため、第２の加工を所定の位置に正確に行うことができる。
【００４１】
(iii)Ｏ曲げ加工
図４(a) 〜図４(c) は、Ｏ曲げ加工の際に第２の加工を行う例を模式的に示す説明図である。
【００４２】
図４(a) に示すように、符号31、32は、金属板３のＯ曲げに用いるダイスであり、符号34は、プリフォーム加工に用いるポンチであり、このポンチ34は左右のサイドシリンダー33に取り付けられる。
【００４３】
ポンチ34により、Ｏ曲げ加工の際に第２の加工 (プリフォーム加工) が行われる。すなわち、上下方向のプレス機に取り付けられたダイス31、32により、Ｏ曲げ加工が行われ、その後、ポンチ34によって第２の加工が行われる。
【００４４】
図４(b) および図４(c) は、このようにしてＯ曲げ加工時に第２の加工を行った成形品の一例を示す説明図である。
図４(b) には、長手方向の全長に亘り凸加工を施した金属板３' を示し、図４(c) には、長手方向の一部に凸加工を施した金属板３''を示す。なお、後続する液圧バルジ加工において成形不良を発生させないように第２の加工による適正な形状を決定し、ポンチ34の長手方向の形状を決定すればよい。
【００４５】
このように、本実施の形態では、Ｏ曲げ加工において被成形材２が十分に位置決めがなされている際に第２の加工 (プリフォーム加工) を行うことができるため、第２の加工を所定の位置に正確に行うことができる。
【００４６】
(iv) 溶接
図５は、溶接時に第２の加工を行う例を模式的に示す説明図である。
図５に示すように、Ｏ曲げ加工によって得られた金属板３”は、トーチ40で溶接され、溶接完了後に孔型ロール43、44によって、第２の加工が行われる。孔型ロール43、44は、図示されていないシリンダに連結され、設置位置が制御される。すなわち、テーパ管４の外径や付与する加工量に応じて、幅方向の位置が制御される。また、孔型ロール43、44の形状や配置を変更することによって、第２の加工の位置および形状を変更することができる。なお、図５に示す例では、金属板３”を移動させるとともに溶接トーチ40を静止させている例であるが、これとは逆に金属板３”を固定するとともにトーチ40を移動させるようにしてもよい。
【００４７】
このように、本実施の形態では、溶接工程においてテーパ管４が十分に位置決めされている際に、第２の加工 (プリフォーム加工) を行うことができるため、第２の加工を所定の位置に正確に行うことができる。
【００４８】
このように、本実施の形態では、第２の加工が、 (i)Ｃ曲げ加工、 (ii) Ｕ曲げ加工、 (iii)Ｏ曲げ加工および (iv) 溶接のうちの少なくとも一つと同時に行われる。このため、本実施の形態によれば、プリフォーム加工での位置決め精度を向上させ、さらに部品の製造工程を大幅に簡略化することができる。
【００４９】
本実施の形態では、第２の加工工程は、このようにして行われる。
[バルジ加工用素管]
本実施の形態では、上述した第１の加工工程および第２の加工工程を経て、外周長が軸方向に変化する形状を有するバルジ加工用素管４が製造される。
【００５０】
ここで、本実施の形態では、第２の加工が、第１の加工工程が完了する前に行われるため、バルジ加工用素管３が製造される第１の加工工程の完了時には、第２の加工であるプリフォーム加工が既に完了されている。
【００５１】
このため、従来の技術のようにプリフォーム加工に伴う形状不良を生じることなく、第２の加工 (プリフォーム加工) が行われた素管が得られる。
[バルジ加工]
本実施の形態では、このようにして製造されたバルジ加工用素管４に、慣用される手段、例えば液圧バルジ加工機の金型にこのバルジ加工用素管４をセットすることにより、液圧バルジ加工を行う。
【００５２】
この際、本実施の形態によれば、第２の加工 (プリフォーム加工) が適切に行われているため、プリフォーム加工機の型締めの際に噛み出しを生じることがなくなり、液圧バルジ加工を正常かつ確実に行うことができる。また、第２の加工 (プリフォーム加工) が正常に行われるため、単に噛み出しを生じないばかりでなく、液圧バルジ加工を行っても、局部的な割れやしわといった成形不良も発生しない。
【００５３】
さらに、本実施の形態によれば、テーパ素管の製造工程において第２の加工 (プリフォーム加工) が行われているため、テーパ素管にプリフォーム加工を行ってからバルジ加工を行う必要がなくなり、テーパ素管に直ちにバルジ加工を行うことができる。このため、製造工程が簡略化され、生産性が向上する。したがって、特に、本実施の形態のようにテーパ管を製造する場合には、従来よりも製造コストを顕著に低減でき、工業的規模で十分に量産化を図ることができる。
【００５４】
[バルジ成形品]
このようにして、外周長が軸方向に変化する形状を有するバルジ成形品が、安価かつ高品質で製造される。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、被成形材にバルジ加工を容易化するための第２の加工 (プリフォーム加工) を、被成形材に第１の加工工程 (曲げ成形、溶接およびそれに伴う搬送) が完了する前に行うため、被成形材に第２の加工 (プリフォーム加工) を正確に行いながら、テーパ素管を製造することができる。これにより、成形不良の発生を抑制することができるとともに、素管成形後のプリフォーム加工が不要となって工程を簡略化することができる。
【００５６】
特に、本実施の形態によれば、外周長が軸方向に変化するテーパ素管を形成する際の周方向の曲げ成形や溶接において第２の加工 (プリフォーム加工) を行うことにより、軸方向の周長増加率が大きいために従来は局部的な割れやしわといった成形不良が発生し易かった液圧バルジ成形品を、成形不良がない良好な品質で製造することができる。
【００５７】
このように、本実施の形態によれば、液圧バルジ加工においてテーパ素管を用いた場合であっても、成形不良の発生を抑制できるとともに工程を簡略化できるバルジ加工用素管の製造法、バルジ成形品及びその製造法が提供される。
【００５８】
【実施例】
さらに、本発明を実施例を参照しながら詳細に説明する。
(実施例１)
降伏点YS：300Mpa、引張強さTS：400Mpaであって板厚が２mmの炭素鋼鋼板を素材として、ＣＵＯ成形のＣ曲げ工程において図２(a) および図２(b) に示すように、図６(a) のＡ' 面に相当する部分の長手方向全長に凹みを付与するプリフォーム加工を行いながら、ＣＵＯ成形によって小径部：81mmに相当する周長を有するとともに大径部：162mm に相当する周長を有するテーパ素管に成形し、このテーパ素管に表１に示す液圧バルジ加工条件で液圧バルジ加工を行い、図６(a) 〜図６(c) にその外形を示すとともに表２に各部の寸法を示す成形品 (本発明例１) を製造した。
【００５９】
【表１】
0003835325.tif 000002
【００６０】
【表２】
0003835325.tif 000003
【００６１】
一方、比較のため、ＣＵＯ成形により成形した小径部：81mm、大径部：162mm のテーパ素管に、プリフォーム加工を行わずに、液圧バルジ加工を行ったもの（従来例１）と、ＣＵＯ成形により成形した小径部：81mm、大径部：162mm のテーパ素管に、オフラインのプレス機を用いて図７(a) に示すようにテーパ素管の溶接線と反対側、すなわち図６(a) に示す製品のＡ' 面に相当する部分の長手方向の全長について、凹みを付与するプリフォーム加工を行い、その後に液圧バルジ加工を行ったもの（従来例２）とを製造した。
【００６２】
本発明例１、従来例１および従来例２とについて、成形条件および結果を表３にまとめて示す。なお、液圧バルジ加工は溶接部が図６に示すＡ面の略中央に来るように位置決めした。
【００６３】
【表３】
0003835325.tif 000004
【００６４】
従来例１によれば、その全数に、Ａ面に局部的なしわと、Ａ' 面に微少な割れとが長手方向の全長に亘って発生した。
また、従来例２によれば、従来例１に比較して、しわおよび割れの発生は大幅に減少したが、プリフォーム加工の際の位置決め精度不良に起因して、全製品の約２％に軽度な微少しわおよび割れが発生した。また、オフラインのプレス機を用いてプリフォーム加工を行ったため、プリフォーム加工専用の設備およびその操業要員が必要となり、さらに製造リードタイムが長くなるとともに、途中工程の仕掛在庫が増加した。
【００６５】
これに対し、本発明例１によれば、しわおよび割れは全く発生せず、全数良好であった。また、Ｃ曲げと同時にプリフォーム加工を行うため、正確な位置決めが可能であった。さらに、オフラインのプレス機を用いてプリフォーム加工を行う必要がなく、プリフォーム加工専用の設備やその操業要員を配置する必要がなく、さらに製造リードタイムを短縮するとともに、途中工程の仕掛在庫を削減することができた。
【００６６】
(実施例２)
降伏点YS：300Mpa、引張強さTS：400Mpaであって板厚が２mmの炭素鋼鋼板を素材として、ＣＵＯ成形のＣ曲げ工程で図２(a) および図２(c) に示すように、図６(a) のＡ' 面に相当する部分の大径部から長手方向の中央部に亘り凹みを付与するプリフォーム加工を行いながら、ＣＵＯ成形により、小径部の直径：81mmに相当する周長を有するとともに大径部の直径：162mm に相当する周長を有するテーパ素管に成形し、このテーパ素管に上述した表１に示す液圧バルジ加工条件で液圧バルジ加工を行い、図６および表４に示す成形品 (本発明例２) を製造した。
【００６７】
【表４】
0003835325.tif 000005
【００６８】
一方、比較のため、ＣＵＯ成形により、小径部の外径：81mm、大径部の外径：162mm のテーパ管を成形し、プリフォーム加工を行わずに、液圧バルジ加工を行った成形品 (比較例３) と、ＣＵＯ成形により、小径部の外径：81mm、大径部の外径：162mm のテーパ素管を成形し、オフラインのプレス機を用いて図７(b) に示すようにテーパ管の溶接線と反対側、すなわち図６(a) に示す製品のＡ' 面に相当する部分の大径部から長手方向の中央部に亘って凹みを付与するプリフォーム加工を行い、その後に、液圧バルジ加工を行った成形品 (比較例４) とを製造した。
【００６９】
本発明例２、従来例３および従来例４とについて、成形条件および結果を表５に示す。なお、液圧バルジ加工は溶接部が図６に示すＡ面のほぼ中央に来るように位置決めした。
【００７０】
【表５】
0003835325.tif 000006
【００７１】
従来例３によれば、その全数に、Ａ面に局部的なしわと、Ａ' 面に微少な割れとが大径部から長手方向の中央部長手方向の全長に亘って発生した。また、従来例４によれば、従来例３に比較して、しわおよび割れの発生は大幅に減少したものの、プリフォーム加工の際の位置決め精度不良に起因して、全製品の約１％に軽度な微少しわおよび割れが発生した。また、オフラインのプレス機でプリフォーム加工を行うため、プリフォーム加工専用の設備およびその操業要員が必要となり、さらに製造リードタイムも長くなるとともに、途中工程の仕掛在庫が増加した。
【００７２】
これに対し、本発明例２によれば、しわおよび割れが発生せず、全数良好であった。また、Ｃ曲げと同時にプリフォームを行うことができるため、正確な位置決めが可能となった。また、オフラインのプレス機でプリフォームを必要としないため、プリフォーム専用の設備および操業要員が不要であり、さらに製造リードタイムも短くなるとともに、途中工程の仕掛在庫を削減することができた。
【００７３】
(実施例３)
降伏点YS：300Mpa、引張強さTS：400Mpaであって板厚が２mmの炭素鋼鋼板を素材として、ＣＵＯ成形のＵ曲げ工程で図３(a) および図３(c) に示すように、図８のR2とR4を結ぶ稜線の部分の長手方向全長に凹みを付与するプリフォーム加工を行いながら、ＣＵＯ成形により、小径部の直径：81mmに相当する周長を有するとともに大径部の直径：162mm に相当する周長を有するテーパ素管に成形し、このテーパ素管に対して表１に示す液圧バルジ加工条件で液圧バルジ加工を行い、図８および表６に示す成形品（本発明例３）に加工した。
【００７４】
また、上述したＣＵＯ成形のＯ曲げ工程において、テーパ管に図４(a) および図４(b) に示すように、図８のR2とR4を結ぶ稜線の部分の長手方向全長に凹みを付与するプリフォーム加工を行って、成形品（本発明例４）に加工した。
【００７５】
さらに、上述したＣＵＯ成形の溶接工程でにおいて、テーパ管に図５に示すように、図８のR2とR4を結ぶ稜線の部分の長手方向全長に凹みを付与するプリフォーム加工を行って、成形品（本発明例５）に加工した。
【００７６】
【表６】
0003835325.tif 000007
【００７７】
一方、比較のため、ＣＵＯ成形により、小径部の外径：81mm、大径部の外径：162mm のテーパ管を成形し、プリフォーム加工は実施せずに、液圧バルジ加工を行った成形品 (従来例５) と、ＣＵＯ成形により、小径部の外径：81mm、大径部の外径：162mm のテーパ素管を成形し、オフラインのプレス機を用いて図８(c) に示すようにテーパ管の溶接線と反対側の90°ずれた方向の図８のR2とR4を結ぶ稜線の部分全長に凹みを付与するプリフォーム加工を行い、その後に、液圧バルジ加工を行った成形品 (従来例６) とを製造した。
【００７８】
本発明例３〜本発明例５、従来例５および従来例６とについて、成形条件および結果を表７に示す。なお、液圧バルジ加工は、溶接部が図８に示すR1とR3のほぼ中央に来るように位置決めした。
【００７９】
【表７】
0003835325.tif 000008
【００８０】
従来例５によれば、その全数に、R2とR4を結ぶ稜線の部分の長手方向の全長に、微少な割れが発生した。また、従来例６によれば、しわと割れの発生は大幅に減少したが、プリフォーム加工の際の位置決め精度不良に起因して、全製品の約2.5 ％に軽度な微少しわと割れが発生した。また、オフラインのプレス機を用いてプリフォーム加工を行ったため、専用の設備と操業要員とが必要であり、さらに製造リードタイムが長くなった。
【００８１】
これに対し、本発明例３によれば、しわと割れが発生せず、全数良好であった。また、Ｕ曲げと同時にプリフォーム加工が実施できるため、正確な位置決めが可能であった。また、オフラインのプレス機でプリフォーム加工を必要としないため、プリフォーム加工専用の設備と操業要員が不要となり、さらに製造リードタイムは短くなるとともに、途中工程の仕掛在庫を削減することができた。
【００８２】
また、本発明例４によれば、しわと割れが発生せず、全数良好であった。Ｏ曲げと同時にプリフォーム加工を行うことができないため、正確な位置決めが可能であった。また、オフラインのプレス機でプリフォーム加工を必要としないため、プリフォーム加工専用の設備と操業要員が不要となり、さらに製造リードタイムが短くなるとともに、途中工程の仕掛在庫を削減することができた。
【００８３】
さらに、本発明例５によれば、しわと割れが発生せず、全数良好であった。溶接工程でプリフォーム加工を行うことができるため、正確な位置決めが可能であった。また、オフラインのプレス機でプリフォームを必要としないため、プリフォーム加工専用の設備と操業要員が不必要であり、さらに製造リードタイムが短くなるとともに、途中工程の仕掛在庫を削減することができた。
【００８４】
(実施例４)
降伏点YS：300Mpa、引張強さTS：400Mpaであって板厚が２mmの炭素鋼鋼板を素材として、図３(a) および図３(c) に示すように、図８のR2とR4を結ぶ稜線の部分の大径部から中央にかけて凹みをＵ曲げ工程で付与するプリフォーム加工を行いながら、ＣＵＯ成形を用いて、小径部の直径：81mmに相当する周長を有するとともに大径部の直径：162mm に相当する周長を有するテーパ素管に成形し、このテーパ素管に表１に示す液圧バルジ加工条件で液圧バルジ加工を行い、図８および表８に示す成形品（本発明例６）に加工した。
【００８５】
【表８】
0003835325.tif 000009
【００８６】
また、図４(a) および図４(c) に示すように、図８のR2とR4を結ぶ稜線の部分の大径部から中央にかけて凹みをＯ曲げ工程で付与するプリフォーム加工を行って、成形品（本発明例７）に加工した。
【００８７】
さらに、図５に示すように、板材よりＣＵＯ成形後の溶接の際に、図８のR2とR4を結ぶ稜線の部分の大径部から中央にかけて凹みを付与するプリフォーム加工を行ってテーパ素管を成形し、液圧バルジ加工を行い、図８および表８に示す成形品（本発明例８）に加工した。
【００８８】
成形条件と結果を表９に示す。液圧バルジ加工は、溶接部が図８に示すR1とR3の略中央にくるように位置決めした。
【００８９】
【表９】
0003835325.tif 000010
【００９０】
従来例７によれば、その全数において、R2とR4を結ぶ稜線の大径部から中央にかけてのコーナＲ部で微少な割れが発生した。
また、従来例８によれば、従来例７に比較して、しわと割れの発生は大幅に減少したが、プリフォーム加工の際の位置決め精度不良に起因して、全製品の約1.7 ％に軽度な微少割れが発生した。また、オフラインのプレス機を用いてプリフォーム加工を行うため、プリフォーム加工専用の設備と操業要員が必要であり、さらに製造リードタイムが長くなるとともに、途中工程の仕掛在庫が増加した。
【００９１】
これに対し、本発明例６によれば、しわと割れは発生せず、全数良好であった。また、オフラインのプレス機を用いたプリフォーム加工を必要としないため、プリフォーム加工専用の設備と操業要員が不要であり、さらに製造リードタイムも短くなるとともに、途中工程の仕掛在庫を削減することができた。
【００９２】
また、本発明例７によれば、しわと割れは発生せず、全数良好であった。Ｏ曲げと同時にプリフォーム加工を行うことができるため、正確な位置決めが可能となった。また、オフラインのプレス機でプリフォーム加工を必要としないため、プリフォーム加工専用の設備と操業要員が不要であり、さらに製造リードタイムも短くなるとともに、途中工程の仕掛在庫を削減することができた。
【００９３】
さらに、本発明例８によれば、しわと割れは発生せず、全数良好であった。Ｕ曲げと同時にプリフォーム加工を行うことができるため、正確な位置決めが可能となった。また、オフラインのプレス機を用いてプリフォーム加工を必要としないため、プリフォーム加工専用の設備と操業要員が不要であり、さらに製造リードタイムも短くなるとともに、途中工程の仕掛在庫を削減することができた。
【００９４】
(変形形態)
以上の実施の形態および実施例の説明では、第２の加工であるプリフォーム加工が第１の加工工程における第１の加工であるＣ曲げ、Ｕ曲げ、Ｏ曲げおよび溶接のうちの少なくとも一つと同時に行われる場合を例にとった。しかし、本発明は、この形態に限定されるものではなく、第２の加工は、第１の加工工程が完了する前に行われればよい。
【００９５】
以上の実施の形態および実施例の説明では、曲げ成形がＣ曲げ、Ｕ曲げおよびＯ曲げを有する場合を例にとった。しかし、本発明は、この形態に限定されるものではなく、曲げ成形がＵ曲げとＯ曲げとを有し、Ｃ曲げが省略された場合、あるいは、曲げ成形がＣ曲げとＵ曲げとを有し、Ｏ曲げが省略された場合においても、同様に行うことができる。
【００９６】
以上の実施の形態および実施例の説明では、Ｃ曲げ工程、Ｕ曲げ工程、Ｏ曲げ工程および溶接工程のいずれかの工程と同時に、第２の加工であるプリフォーム加工を行った例を示した。しかし、本発明は、この形態に限定されるものではなく、これらの工程のうちの２つあるいは３つあるいは全ての工程と同時に、もしくはＣ曲げ加工の前の期間、Ｃ曲げ加工およびＵ曲げ加工の間の期間、Ｕ曲げ加工およびＯ曲げ加工の間の期間、Ｏ曲げ加工および溶接の間の期間、さらには溶接加工後における各搬送の期間に、第２の加工を行うようにしてもよい。
【００９７】
以上の実施の形態および実施例の説明では、第２の加工であるプレフォーム加工により素管に凹みを付与する場合を例にとった。しかし、本発明はこの形態には限定されるものではなく、例えばポンチやダイス、さらには孔型ロール等の工具形状を変更することによって凸形状を付与することもできる。また、工具形状を変更することによって長手方向の曲げ変形のプリフォーム加工を与えることもできる。
【００９８】
以上の実施の形態および実施例の説明では、プリフォーム加工により局部的な凹みが付与される場合を例にとった。しかし、本発明はこの形態には限定されるものではなく、例えば、軸方向の曲げ変形を付与する加工も同様にして行うことができる。また、第２の加工は、管端部あるいは全長における断面の矩形化や製品形状に近い形状に加工するプリフォーム加工とすることもできる。さらに、実施例では、長手方向に単調に周長が増加するテーパ素管である場合のみを示したが、長手方向へ任意に周長が変化する異形管であってもよい。
【００９９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、例えば液圧バルジ加工等のバルジ加工においてストレート素管のみならずテーパ素管を用いた場合であっても、成形不良の発生を抑制できるとともに工程を簡略化できるバルジ加工用素管の製造法、バルジ成形品及びその製造法を提供することができた。
【０１００】
すなわち、素管成形時にプリフォーム加工を行うことができるため、正確な位置決めが可能となり、製品品質の向上が可能となる。さらに、素管成形後の別工程のプリフォーム加工が不要となり、オフラインでのプリフォーム設備と操業要員が不要となり、さらに製品の製造リードタイムが短くなり、効率的な生産が可能となる。もちろん、従来以上に複雑な形状を有する成形不良のない品質良好な製品を加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a) 〜図１(c) は、ＣＵＯ成形の工程の一例を示す説明図であり、図１(a) は端部のＣ曲げ工程を、図１(b) はＵ曲げ工程を、図１(c) はＯ曲げ工程を、それぞれ示す。
【図２】図２(a) 〜図２(c) は、Ｃ曲げ加工の際に第２の加工を行う例を模式的に示す説明図である。
【図３】図３(a) 〜図３(c) は、Ｕ曲げ加工の際に第２の加工を行う例を模式的に示す説明図である。
【図４】図４(a) 〜図４(c) は、Ｏ曲げ加工の際に第２の加工を行う例を模式的に示す説明図である。
【図５】溶接時に第２の加工を行う例を模式的に示す説明図である。
【図６】実施例１における成形品の形状を示す説明図である。
【図７】図７(a) 〜図７(d) は、素管の形状を示す説明図である。
【図８】実施例３における成形品の形状を示す説明図である。
【符号の説明】
12  プリフォーム加工用ポンチ
13  ダイス
20' Ｕ曲げ及びプリフォーム加工用ダイス
23',33  サイドシリンダ
24,34   プリフォーム加工用ポンチ
40  溶接トーチ
41,42   ガイドロール
43,44   プリフォーム用孔型ロール
【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】
0003835325.tif 000017
【図８】
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