角形パイプ状成形品の製造方法
【課題】パイプ状の金属素材を成形して適正形状の角形パイプ状成形品を容易に製造する。
【解決手段】パイプ状の金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに成形する予備成形工程と、上記金属素材Ｗ内に流体を充填する流体注入工程と、上型３および下型４により金属素材Ｗを周囲から加圧するとともに、該金属素材Ｗの内圧を調節しつつその外形を成形金型５のキャビティ面８に対応した形状に成形する加圧成形工程とを有し、該加圧成形工程において調節される金属素材Ｗの内圧を、該金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に制御した。
【解決手段】パイプ状の金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに成形する予備成形工程と、上記金属素材Ｗ内に流体を充填する流体注入工程と、上型３および下型４により金属素材Ｗを周囲から加圧するとともに、該金属素材Ｗの内圧を調節しつつその外形を成形金型５のキャビティ面８に対応した形状に成形する加圧成形工程とを有し、該加圧成形工程において調節される金属素材Ｗの内圧を、該金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に制御した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ状の金属素材をハイドロフォーム加工することにより、四角形状パイプ材または角部を含む異形パイプ材等からなる角形パイプ状成形品を製造する角形パイプ状成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に示されるように、内面が角形の断面形状を有する上下一対の金型の内部に丸型の断面形状を有する素材管をセットし、金型を型締めした上で素材管の内面に液体圧を加えながら軸押しするハイドロフォーム加工法において、金型の型締め時に押されるように型締め方向に細長く予加工された素材管を用いることにより、断面丸型の素材管を、角部に割れを生じさせることなく、断面角形になるまでハイドロフォーム加工することが行われている。
【０００３】
また、下記特許文献２に示されるように、コーナ部に分割金型を有する成形金型に素材管を装着した状態で、成形金型を型締めし、上記分割金型を後退させたまま、素材管の内圧と管軸方向の押し力とを負荷して当該素材管を変形させ、次いで上記素材管に内圧を負荷しながら上記分割金型を成形金型の内面と同一位置まで前進させることにより、従来の内圧と軸押しだけの成形や、従来の可動金型による成形では困難な小半径のコーナ部をハイドロフォーム加工することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４５９２２号公報
【特許文献２】特許第３９７２００６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されているように、上下に相対向して設置された金型の型締め方向に細長く予加工された素材管をその長手方向に加圧することにより、型締め完了時点で金型の角部に向かって素材管を張り出させるように構成した場合においても、成形品のコーナ部を金型のキャビティ面に対応させて小半径に形成することは可能であるが、上記素材管の板厚が小さいと、軸押しができないので、素材管が座屈変形し、壁面に皺が形成され易いという問題があった。
【０００６】
なお、上記座屈の発生を防止するとともに、成形品のコーナ部を小半径に形成するために、上記素材管内に高圧の液体圧を注入して素材管の内圧を上昇させることが一般的である。このように構成した場合には、上記内圧の上昇に対応させて金型の型締め圧力を上昇させる必要があり、大型で高価な製造装置を用いなければならないという問題がある。また、図６に示すように、金型のキャビティ面８に接触していない素材管Ｗのコーナ部に過大な伸長力が集中して作用することにより、当該部分が膨張して薄肉部Ｕが形成され易く、成形品の強度を充分に維持することが困難であった。
【０００７】
一方、上記特許文献２に開示されているように、成形金型のコーナ部に設けられた分割金型を後退させた状態で、上記素材管に所定の内圧を作用させて素材管を膨張させることにより、上記コーナ部近傍に位置する素材管の予肉部を下方に膨出させるように変形させた後、上記素材管に内圧を負荷しながら上記分割金型を最終成形品の底面に対応した位置まで前進させるように構成した場合には、上記コーナ部に位置する部分の板厚が薄くなるのを防止しつつ、成形品のコーナ部を金型のキャビティ面に対応させて小半径に形成できるという利点がある。
【０００８】
しかし、上記のように成形金型のコーナ部に分割金型を設けて該分割金型を駆動手段により昇降するように構成した場合には、成形装置の構造が複雑化するという問題がある。また、上記分割金型を後退させることにより形成された空間部内に膨出させた素材管の予肉部を、上記分割金型により上方に押動して最終成形品に対応した形状に成形する際に、その外面にＰＬ痕（金型の割線に対応した傷）等が形成され易いという弊害があり、かつ薄肉の素材では座屈が起こるために成形が困難であった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、パイプ状の金属素材を成形して適正形状の角形パイプ状成形品を容易に製造することができ、特に薄肉状材からなる角パイプ材のコーナ部を小半径に形成することができるとともに、表面に荒れ、傷がないので外観部品に使用できる角形パイプ状成形品の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、金属素材の周囲から接離可能に設置された成形金型によりパイプ状の金属素材をハイドロフォーム加工して角形パイプ状に成形する角形パイプ状成形品の製造方法であって、上記金属素材の周長を角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形する予備成形工程と、上記金属素材内に流体を充填する流体注入工程と、上記成形金型により金属素材を周囲から加圧するとともに、該金属素材の内圧を調節しつつその外形を成形金型のキャビティ面に対応した形状に成形する加圧成形工程とを有し、該加圧成形工程において調節される金属素材の内圧を、該金属素材に加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品のコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に制御したものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の角形パイプ状成形品の製造方法において、角形パイプ状成形品の周長よりも短い周長を有するパイプ状の金属素材を予備成形工程で拡径することにより金属素材の周長を角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形するように構成したものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２に記載の角形パイプ状成形品の製造方法において、成形金型は、左右一対の横型と、左右の横型間において接離可能に設置された上型および下型とを備えたものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の角形パイプ状成形品の製造方法加圧成形工程において、金属素材に加えられる外力による変形に応じて金属素材の内圧を圧力調整機構により調節するように構成したものである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項に記載の角形パイプ状成形品の製造方法において、１．５ｍｍ以下の板厚を有するパイプ状の金属素材を使用するものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、上記金属素材の加圧成形時に、その外力に応じた内圧を付加することで金属素材に座屈が生じるのを防止することにより、角形パイプ状成形品の壁面に皺が形成されるのを効果的に抑制しつつ、上記内圧が高すぎることに起因して角形パイプ状成形品のコーナ部が大きく伸長するのを効果的に防止し、該コーナ部の板厚を充分に確保できるとともに、上記パイプ状の金属素材を適正形状に容易かつ正確に成形できるという利点がある。しかも、上記金属素材の加圧成形時に、該金属素材に内圧を作用させた状態で金型を移動させながら成形することにより、金属素材が高圧で金型に押し付けられた状態で擦られることを防止するように構成したため、傷の発生を効果的に抑制できるという利点がある。また、内圧で金属素材を膨らませてはいないため、該内圧で金属素材を膨らませる際に材料が流動することに起因した傷の発生が効果的に防止できる利点がある。
【００１６】
請求項２に係る発明では、角形パイプ状成形品の周長よりも短い周長を有するパイプ状の金属素材を予備成形工程で拡径することにより金属素材の周長を略均一な板厚で角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形するように構成したため、上記成形金型を使用して金属素材を加圧成形する際に、該金属素材の周長を大きく伸長させたり、逆に該金属素材の壁面を圧縮変形させたりすることなく、適正形状の角形パイプ状成形品を容易かつ正確に製造できるという利点がある。
【００１７】
請求項３に係る発明では、左右一対の横型と、左右の横型間において接離可能に設置された上型および下型とを備えた上記成形金型を使用するように構成したため、成形金型の構造を簡略化しつつ、上記金属素材を容易かつ適正に加工できるという利点がある。
【００１８】
請求項４に係る発明は、金属素材に加えられる外力による変形に応じて金属素材の内圧を圧力調整機構により調節するように構成したため、成形金型の移動による製品形状の変化に伴って最適な内圧を作用させるように制御することで、角形パイプ状成形品を精度よく安定して製造できるという利点がある。
【００１９】
請求項５に係る発明では、従来方法では使用することができなかった薄肉の素材、つまり１．５ｍｍ以下の板厚を有するパイプ状の金属素材を使用した場合においても、上記のように加圧成形工程で調節される金属素材の内圧を、該金属素材の加圧成形時に加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈や皺が発生するのを防止するとともに、成形品のコーナ部が薄肉化するのを防止し得る値に制御することにより、上記パイプ状の金属素材を成形して薄肉の角形パイプ状成形品を容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る角形パイプ状成形品の製造方法を実施するために使用する角形パイプ状成形品の製造装置の具体的構成を示す説明図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】栓部材の具体的構成を示す拡大図である。
【図４】上型を成型位置に下降させた状態を示す図２相当図である。
【図５】金属素材に座屈が生じた状態を示す説明図である。
【図６】金属素材に薄肉部が形成された状態を示す説明図である。
【図７】金属素材に作用する内圧と応力の関係を示す説明図である。
【図８】金属素材の加圧過程を示す図２相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜図４は、ハイドロフォーム加工により本発明に係る角形パイプ状成形品の製造方法を実施するために使用する角形パイプ状成形品の製造装置の具体的構成を示している。該角形パイプ状成形品の製造装置は、左右一対の横型１，２と、該左右の横型１，２間において接離可能に設置された上型３および下型４とからなる成形金型５と、該成形金型５の両端部に設けられた固定金型６，７とを有している。
【００２２】
上記成形金型５の下型４を横型１，２の下端部間に固定した状態で、上記上型３を図外の駆動手段により、図２に示す上方の待機位置から図４に示す下方の成形位置に昇降駆動するように構成されている。そして、該成形位置に下降した上型３と、上記下型４および横型１，２により、丸パイプ等からなるパイプ状の金属素材Ｗを角形パイプ状成形品Ｓに成形するためのキャビティ面８が形成されるようになっている。当実施形態では、上記横型１，２の内面に形成された平坦面からなる左右一対の縦壁と、上型３の下面および下型４の上面に形成された円弧状の形状面からなる上下一対の横壁とにより、略長方形の断面形状を有する角形パイプ状成形品Ｓを成形するためのキャビティ面８が形成されている。なお、上記角形パイプ状成形品Ｓとしては、略長方形の断面形状を有するものに限られず、角部を含む種々の形状を有する異形パイプ材等を製造可能である。
【００２３】
上記成形金型５の一端部側に設けられた固定金型６には、金属素材Ｗの一端部が挿入される挿入部９と、上記金属素材Ｗの一端部を密封する栓部材１０とが設けられている。該栓部材１０の外周部には、Ｏリング１１からなるシール材が設置されている。そして、上記固定金型６の挿入部９に上記パイプ状の金属素材Ｗの一端部を挿入した状態で、上記栓部材１０の先端部を、固定金型６の挿入部９に挿入するとともに、金属素材Ｗの一端部に挿入することにより、上記Ｏリング１１が金属素材Ｗの内周面に圧接された状態で、該金属素材Ｗの一端部が上記栓部材１０により密封されるようになっている。
【００２４】
また、上記成形金型５の他端部側に設けられた固定金型７には、金属素材Ｗの他端部が挿入される挿入部１２と、上記金属素材Ｗの他端部を密封する栓部材１３とが設けられている。該栓部材１３には貫通孔１４が中央部に形成されるとともに、Ｏリング１５からなるシール材が外周部に設置されている。そして、上記固定金型７の挿入部１２にパイプ状の金属素材Ｗの他端部を挿入した状態で、上記栓部材１３の先端部を、固定金型７の挿入部１２に挿入するとともに、金属素材Ｗの他端部に挿入することにより、上記Ｏリング１５が金属素材Ｗの内周面に圧接された状態で、該金属素材Ｗの他端部周面が上記栓部材１３により密閉されるようになっている。（図３参照）
【００２５】
また、上記栓部材１３の貫通孔１４に配管１６が装着され、該配管１６を介して金属素材Ｗの内部と排水ピット１７とが接続されている。上記配管１６には、後述の金属素材Ｗの加圧成形時に、その内圧、つまり金属素材Ｗの内部に充填された水等からなる流体の圧力を測定する圧力計１８と、該内圧が一定値以上に上昇した時点で開状態となって金属素材Ｗ内の流体を排水ピット１７に導出することにより上記金属素材Ｗの内圧を一定値に維持するリリーフ弁１９とが設けられるとともに、ストップバルブ２０を有する注水管２１が接続されている。そして、該注水管２１から上記金属素材Ｗ内に充填された流体が、上記加圧成形時にダイスの役割を果たすことにより、座屈を生じさせることなく上記金属素材Ｗを折り曲げることが可能となり、小半径のコーナ部が形成されることになる。
【００２６】
上記リリーフ弁１９のリリーフ圧は、成形金型５の上型３を下降させて金属素材Ｗを加圧成形する際に該金属素材Ｗに、金型の移動によって加えられる外力（加圧力）に対抗し得る値に制御されることにより金属素材Ｗに座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に予め制御されるようになっている。すなわち、上記リリーフ圧が低すぎると、金属素材Ｗの加圧成形時に成形金型５から付与される外力を内側から適正に支持することができないため、図５に示すように、金属素材Ｗが座屈変形することに起因した皺Ｔが壁面に形成されることが避けられない。
【００２７】
したがって、上記金属素材Ｗの加圧成形時に座屈が発生するのを防止し、かつ上記角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部をキャビティ面８にピッタリと沿わせて小半径に形成するためには、上記リリーフ弁１９のリリーフ圧を極力高い値に制御することが望ましい。しかし、該リリーフ弁の１９のリリーフ圧が高すぎると、金属素材Ｗの内圧に抗して該金属素材Ｗを加圧するための駆動手段、つまり上記上型３を下降させる駆動手段として大型で高価な装置を用いなければならないとともに、上記金属素材Ｗには、図６に示すように、成形金型５のキャビティ面８に接触していないコーナ部に過大な伸長力が集中して作用することにより、当該部分が過度に伸長して薄肉部Ｕが形成され易いという弊害がある。
【００２８】
このため、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部に過大な伸長力が局部的に作用する前に上記リリーフ弁１９を開状態として金属素材Ｗの内圧を逃がし、該金属素材Ｗの半径Ｒ、板厚ｔおよび弾性限度σｆに基づき、上記リリーフ圧を適正値に制御することにより、成形品のコーナ部が過度に伸長するのを防止する必要がある。例えば図７に示すように、上記金属素材Ｗの半径Ｒおよび板厚ｔとすれば、該金属素材Ｗに作用する内圧ｑの合力は、２Ｒ×ｑ（＝∫ｑ・Ｒ・ｓｉｎαｄα）となる。この合力は上記金属素材Ｗの断面に引張力２Ｐと釣り合うために、次式（１），（２）が成立する。
【００２９】
Ｒ×ｑ＝Ｐ＝σ×ｔ…（１）
ｑ＝σ×ｔ／Ｒ…（２）
上記内圧ｑに応じ、金属素材Ｗをキャビティ面８に沿わせるように変形させて角形パイプ状成形品Ｓを成形するためには、上記式（１），（２）の応力σを金属素材Ｗの弾性限度σｆ以上に上昇させる必要がある。該弾性限度σｆを、金属素材Ｗの降伏応力σｙ（ＭＰａ）および引張強さσＢ（ＭＰａ）に応じて（σｙ＋σＢ）／３とするとともに、上記式（２）のσ＝ｋ×σｆとすると、次式（３）が成立する。なお、上記ｋは、金属素材Ｗの断面に生じる応力σを、その弾性限度σｆ以上とするために、１よりも大きい値に設定される係数である。
【００３０】
ｑ＝ｋ×σｆ×ｔ／Ｒ＝ｋ×（σｙ＋σＢ）×ｔ／３Ｒ…（３）
上記製造装置を使用して角形パイプ状成形品Ｓを製造するには、まず丸パイプ材等からなる金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに予備成形する。具体的には、上記成形金型５の設計データ等に基づいて算出された角形パイプ状成形品Ｓの周長よりもやや短い周長を有する丸パイプ材等に、図外の拡径加工装置を用いて拡径加工を施すことにより、該丸パイプ材等からなる金属素材Ｗの周長が上記角形パイプ状成形品Ｓの周長と略等しくなるように上記金属素材Ｗを予備成形する。なお、上記拡径加工装置を使用して金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに加工するように構成した上記実施形態に代え、種々の直径を有する丸パイプ材等から角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さを有する丸パイプ材等を選択することにより、上記予備成形を行うように構成してもよい。
【００３１】
次いで、成形金型５内に上記予備成形が施された金属素材Ｗを配設し、その両端部に栓部材１０，１３を圧入することにより金属素材Ｗの両端部をシールするとともに、固定金型６，７に固定した状態で、流体注入工程において上記ストップバルブ２０を開放することにより注水管２１から上記金属素材Ｗ内に水等からなる流体を注入した後、上記ストップバルブ２０を閉止して上記金属素材Ｗ内に流体を封入する（図１参照）。
【００３２】
そして、上記成形金型５の上型３および下型４により金属素材Ｗを上下から加圧するとともに、上記配管１６に設けられたリリーフ弁１９により上記金属素材Ｗの内圧を調節しつつ、その外形を上記成形金型５のキャビティ面８に対応した形状に成形する加圧成形を行う。すなわち、上記計算式に応じてリリーフ弁１９のリリーフ圧を制御するとともに、金属素材Ｗを成形してリリーフ弁１９のリリーフ圧を確認することにより、加圧成形工程において上記成形金型５により金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値を求め、該値を維持しつつ上記外力を作用させることにより金属素材Ｗに座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が過度に伸長するのを防止し得るようにリリーフ弁１９のリリーフ圧を制御した状態で、図２の矢印Ａに示すように、上型３を下降させてその下面を金属素材Ｗの上面に当接させる。
【００３３】
上記上型３の下面が金属素材Ｗの上面に圧接されるとともに、該金属素材Ｗ内に封入された流体により金属素材Ｗが内方から支持されつつ、上記上型３と下型４とで金属素材Ｗが上下から挟持されることにより、図８に示すように、該金属素材Ｗが上下に圧縮されることにより、横型１，２の内壁面に沿った側壁部が形成される。この状態から上記上型３をさらに下降させて金属素材Ｗに外力を作用させると、小半径のコーナ部が形成される。
【００３４】
上記のように左右一対の横型１，２と、左右の横型１，２間において接離可能に設置された上型３および下型４とを有する成形金型５によりパイプ状の金属素材Ｗをハイドロフォーム加工して角形パイプ状に成形する角形パイプ状成形品Ｓの製造方法において、上記金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに成形する予備成形工程と、上記金属素材Ｗ内に流体を充填する流体注入工程と、上記上型３および下型４により金属素材Ｗを上下から加圧するとともに該金属素材Ｗの内圧を調節しつつその外形を成形金型５のキャビティ面８に対応した形状に成形する加圧成形工程とを有し、該加圧成形工程において調節される金属素材Ｗの内圧を、該金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈や皺が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が薄肉化するのを防止し得る値に制御したため、パイプ状の金属素材Ｗを成形して適正形状の角形パイプ状成形品Ｓを容易に製造できるという利点がある。
【００３５】
すなわち、上記実施形態では、金属素材Ｗの内圧ｑが一定値以上に上昇した時点で開状態となるリリーフ弁１９を上記配管１６に設け、該リリーフ弁１９のリリーフ圧を加圧成形工程において上記成形金型５により金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材Ｗに座屈が発生するのを防止するとともに、上記内圧ｑに応じて角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に制御している。このため、上記金属素材Ｗの加圧成形時に、その内圧ｑに応じて金属素材Ｗに座屈が生じるのを防止することにより、角形パイプ状成形品Ｓの壁面に皺Ｔが形成されるのを効果的に抑制しつつ、上記内圧ｑが高すぎることに起因して角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が大きく伸長するのを効果的に防止し、該コーナ部の板厚を充分に確保できるという利点がある。
【００３６】
また、上記成形金型（下型）のコーナ部に分割金型を設けて該分割金型を駆動手段により昇降するように構成した従来例のように成形装置の構造が複雑化したり、上記分割金型を後退させることにより形成された空間部内に膨出させた素材管の予肉部を、上記分割金型により上方に押動して最終成形品に対応した形状に成形する際に、その外面にＰＬ痕等が形成されたりする等の弊害を生じることなく、上記パイプ状の金属素材Ｗを容易かつ適正に成形することができる。特に、座屈が生じ易いために成形が不可能であった薄肉の金属素材Ｗを適正形状に成形できるという利点がある。
【００３７】
なお、上記加圧成形工程において金属素材Ｗに加えられる外力に応じてリリーフ弁１９のリリーフ圧を変化させる圧力調整機構を設けることにより、上記金属素材Ｗの内圧を調整可能に構成してもよい。このように構成した場合には、成形金型５の移動による製品形状の変化に伴って最適な内圧を作用させるように制御することで、角形パイプ状成形品Ｓを精度よく安定して製造できるという利点がある。
【００３８】
なお、左右一対の横型１，２と、左右の横型１，２間において接離可能に設置された上型３および下型４とを備えた上記成形金型を使用するように構成した上記実施形態に代え、左右一対の横型１，２を接離可能に設置し、上記金属素材Ｗの上下左右から金型を圧接されるように構成された成形金型によりパイプ状の金属素材をハイドロフォーム加工して角形パイプ状に成形するよう構成してもよい。この場合には、上記成形金型の型締め時に、金属素材Ｗの上記横型１，２に接触した部分が擦れて傷が発生したり、上記金属素材Ｗが上型３に押されて座屈して皺が形成されるのを効果的に防止できるという利点がある。
【００３９】
一方、上記実施形態に示すように、左右一対の横型１，２と、左右の横型１，２間において接離可能に設置された上型３および４下型とを備えた上記成形金型５を使用するように構成した場合には、成形金型５の構造を簡略化しつつ、上記金属素材Ｗを容易かつ適正に加工できるという利点がある。
【００４０】
また、上記実施形態では、角形パイプ状成形品Ｓの周長よりも短い周長を有するパイプ状の金属素材Ｗを予備成形工程で拡径することにより金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに成形するように構成したため、上記成形金型５を使用して金属素材Ｗを加圧成形する際に、該金属素材Ｗの周長を大きく伸長させたり、逆に圧縮変形させたりすることなく、適正形状の角形パイプ状成形品Ｓを容易かつ正確に製造することができる。したがって、従来方法では使用することができなかった薄肉の金属素材Ｗであっても、これを適正形状に成形できるという利点がある。
【００４１】
例えば、１．５ｍｍ以下の板厚を有するパイプ状の金属素材Ｗを使用した場合においても、上記のように加圧成形工程で調節される金属素材Ｗの内圧を、該金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈や皺が発生するのを防止するとともに、成形品のコーナ部が薄肉化するのを防止し得る値に制御することにより、上記パイプ状の金属素材Ｗを成形して薄肉の角形パイプ状成形品Ｓを容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【符号の説明】
【００４２】
１，２ 横型
３ 上型
４ 下型
５ 成形金型
Ｓ 角パイプ状成形品
Ｗ 金属素材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ状の金属素材をハイドロフォーム加工することにより、四角形状パイプ材または角部を含む異形パイプ材等からなる角形パイプ状成形品を製造する角形パイプ状成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に示されるように、内面が角形の断面形状を有する上下一対の金型の内部に丸型の断面形状を有する素材管をセットし、金型を型締めした上で素材管の内面に液体圧を加えながら軸押しするハイドロフォーム加工法において、金型の型締め時に押されるように型締め方向に細長く予加工された素材管を用いることにより、断面丸型の素材管を、角部に割れを生じさせることなく、断面角形になるまでハイドロフォーム加工することが行われている。
【０００３】
また、下記特許文献２に示されるように、コーナ部に分割金型を有する成形金型に素材管を装着した状態で、成形金型を型締めし、上記分割金型を後退させたまま、素材管の内圧と管軸方向の押し力とを負荷して当該素材管を変形させ、次いで上記素材管に内圧を負荷しながら上記分割金型を成形金型の内面と同一位置まで前進させることにより、従来の内圧と軸押しだけの成形や、従来の可動金型による成形では困難な小半径のコーナ部をハイドロフォーム加工することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４５９２２号公報
【特許文献２】特許第３９７２００６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されているように、上下に相対向して設置された金型の型締め方向に細長く予加工された素材管をその長手方向に加圧することにより、型締め完了時点で金型の角部に向かって素材管を張り出させるように構成した場合においても、成形品のコーナ部を金型のキャビティ面に対応させて小半径に形成することは可能であるが、上記素材管の板厚が小さいと、軸押しができないので、素材管が座屈変形し、壁面に皺が形成され易いという問題があった。
【０００６】
なお、上記座屈の発生を防止するとともに、成形品のコーナ部を小半径に形成するために、上記素材管内に高圧の液体圧を注入して素材管の内圧を上昇させることが一般的である。このように構成した場合には、上記内圧の上昇に対応させて金型の型締め圧力を上昇させる必要があり、大型で高価な製造装置を用いなければならないという問題がある。また、図６に示すように、金型のキャビティ面８に接触していない素材管Ｗのコーナ部に過大な伸長力が集中して作用することにより、当該部分が膨張して薄肉部Ｕが形成され易く、成形品の強度を充分に維持することが困難であった。
【０００７】
一方、上記特許文献２に開示されているように、成形金型のコーナ部に設けられた分割金型を後退させた状態で、上記素材管に所定の内圧を作用させて素材管を膨張させることにより、上記コーナ部近傍に位置する素材管の予肉部を下方に膨出させるように変形させた後、上記素材管に内圧を負荷しながら上記分割金型を最終成形品の底面に対応した位置まで前進させるように構成した場合には、上記コーナ部に位置する部分の板厚が薄くなるのを防止しつつ、成形品のコーナ部を金型のキャビティ面に対応させて小半径に形成できるという利点がある。
【０００８】
しかし、上記のように成形金型のコーナ部に分割金型を設けて該分割金型を駆動手段により昇降するように構成した場合には、成形装置の構造が複雑化するという問題がある。また、上記分割金型を後退させることにより形成された空間部内に膨出させた素材管の予肉部を、上記分割金型により上方に押動して最終成形品に対応した形状に成形する際に、その外面にＰＬ痕（金型の割線に対応した傷）等が形成され易いという弊害があり、かつ薄肉の素材では座屈が起こるために成形が困難であった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、パイプ状の金属素材を成形して適正形状の角形パイプ状成形品を容易に製造することができ、特に薄肉状材からなる角パイプ材のコーナ部を小半径に形成することができるとともに、表面に荒れ、傷がないので外観部品に使用できる角形パイプ状成形品の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、金属素材の周囲から接離可能に設置された成形金型によりパイプ状の金属素材をハイドロフォーム加工して角形パイプ状に成形する角形パイプ状成形品の製造方法であって、上記金属素材の周長を角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形する予備成形工程と、上記金属素材内に流体を充填する流体注入工程と、上記成形金型により金属素材を周囲から加圧するとともに、該金属素材の内圧を調節しつつその外形を成形金型のキャビティ面に対応した形状に成形する加圧成形工程とを有し、該加圧成形工程において調節される金属素材の内圧を、該金属素材に加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品のコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に制御したものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の角形パイプ状成形品の製造方法において、角形パイプ状成形品の周長よりも短い周長を有するパイプ状の金属素材を予備成形工程で拡径することにより金属素材の周長を角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形するように構成したものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２に記載の角形パイプ状成形品の製造方法において、成形金型は、左右一対の横型と、左右の横型間において接離可能に設置された上型および下型とを備えたものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の角形パイプ状成形品の製造方法加圧成形工程において、金属素材に加えられる外力による変形に応じて金属素材の内圧を圧力調整機構により調節するように構成したものである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項に記載の角形パイプ状成形品の製造方法において、１．５ｍｍ以下の板厚を有するパイプ状の金属素材を使用するものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、上記金属素材の加圧成形時に、その外力に応じた内圧を付加することで金属素材に座屈が生じるのを防止することにより、角形パイプ状成形品の壁面に皺が形成されるのを効果的に抑制しつつ、上記内圧が高すぎることに起因して角形パイプ状成形品のコーナ部が大きく伸長するのを効果的に防止し、該コーナ部の板厚を充分に確保できるとともに、上記パイプ状の金属素材を適正形状に容易かつ正確に成形できるという利点がある。しかも、上記金属素材の加圧成形時に、該金属素材に内圧を作用させた状態で金型を移動させながら成形することにより、金属素材が高圧で金型に押し付けられた状態で擦られることを防止するように構成したため、傷の発生を効果的に抑制できるという利点がある。また、内圧で金属素材を膨らませてはいないため、該内圧で金属素材を膨らませる際に材料が流動することに起因した傷の発生が効果的に防止できる利点がある。
【００１６】
請求項２に係る発明では、角形パイプ状成形品の周長よりも短い周長を有するパイプ状の金属素材を予備成形工程で拡径することにより金属素材の周長を略均一な板厚で角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形するように構成したため、上記成形金型を使用して金属素材を加圧成形する際に、該金属素材の周長を大きく伸長させたり、逆に該金属素材の壁面を圧縮変形させたりすることなく、適正形状の角形パイプ状成形品を容易かつ正確に製造できるという利点がある。
【００１７】
請求項３に係る発明では、左右一対の横型と、左右の横型間において接離可能に設置された上型および下型とを備えた上記成形金型を使用するように構成したため、成形金型の構造を簡略化しつつ、上記金属素材を容易かつ適正に加工できるという利点がある。
【００１８】
請求項４に係る発明は、金属素材に加えられる外力による変形に応じて金属素材の内圧を圧力調整機構により調節するように構成したため、成形金型の移動による製品形状の変化に伴って最適な内圧を作用させるように制御することで、角形パイプ状成形品を精度よく安定して製造できるという利点がある。
【００１９】
請求項５に係る発明では、従来方法では使用することができなかった薄肉の素材、つまり１．５ｍｍ以下の板厚を有するパイプ状の金属素材を使用した場合においても、上記のように加圧成形工程で調節される金属素材の内圧を、該金属素材の加圧成形時に加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈や皺が発生するのを防止するとともに、成形品のコーナ部が薄肉化するのを防止し得る値に制御することにより、上記パイプ状の金属素材を成形して薄肉の角形パイプ状成形品を容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る角形パイプ状成形品の製造方法を実施するために使用する角形パイプ状成形品の製造装置の具体的構成を示す説明図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】栓部材の具体的構成を示す拡大図である。
【図４】上型を成型位置に下降させた状態を示す図２相当図である。
【図５】金属素材に座屈が生じた状態を示す説明図である。
【図６】金属素材に薄肉部が形成された状態を示す説明図である。
【図７】金属素材に作用する内圧と応力の関係を示す説明図である。
【図８】金属素材の加圧過程を示す図２相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜図４は、ハイドロフォーム加工により本発明に係る角形パイプ状成形品の製造方法を実施するために使用する角形パイプ状成形品の製造装置の具体的構成を示している。該角形パイプ状成形品の製造装置は、左右一対の横型１，２と、該左右の横型１，２間において接離可能に設置された上型３および下型４とからなる成形金型５と、該成形金型５の両端部に設けられた固定金型６，７とを有している。
【００２２】
上記成形金型５の下型４を横型１，２の下端部間に固定した状態で、上記上型３を図外の駆動手段により、図２に示す上方の待機位置から図４に示す下方の成形位置に昇降駆動するように構成されている。そして、該成形位置に下降した上型３と、上記下型４および横型１，２により、丸パイプ等からなるパイプ状の金属素材Ｗを角形パイプ状成形品Ｓに成形するためのキャビティ面８が形成されるようになっている。当実施形態では、上記横型１，２の内面に形成された平坦面からなる左右一対の縦壁と、上型３の下面および下型４の上面に形成された円弧状の形状面からなる上下一対の横壁とにより、略長方形の断面形状を有する角形パイプ状成形品Ｓを成形するためのキャビティ面８が形成されている。なお、上記角形パイプ状成形品Ｓとしては、略長方形の断面形状を有するものに限られず、角部を含む種々の形状を有する異形パイプ材等を製造可能である。
【００２３】
上記成形金型５の一端部側に設けられた固定金型６には、金属素材Ｗの一端部が挿入される挿入部９と、上記金属素材Ｗの一端部を密封する栓部材１０とが設けられている。該栓部材１０の外周部には、Ｏリング１１からなるシール材が設置されている。そして、上記固定金型６の挿入部９に上記パイプ状の金属素材Ｗの一端部を挿入した状態で、上記栓部材１０の先端部を、固定金型６の挿入部９に挿入するとともに、金属素材Ｗの一端部に挿入することにより、上記Ｏリング１１が金属素材Ｗの内周面に圧接された状態で、該金属素材Ｗの一端部が上記栓部材１０により密封されるようになっている。
【００２４】
また、上記成形金型５の他端部側に設けられた固定金型７には、金属素材Ｗの他端部が挿入される挿入部１２と、上記金属素材Ｗの他端部を密封する栓部材１３とが設けられている。該栓部材１３には貫通孔１４が中央部に形成されるとともに、Ｏリング１５からなるシール材が外周部に設置されている。そして、上記固定金型７の挿入部１２にパイプ状の金属素材Ｗの他端部を挿入した状態で、上記栓部材１３の先端部を、固定金型７の挿入部１２に挿入するとともに、金属素材Ｗの他端部に挿入することにより、上記Ｏリング１５が金属素材Ｗの内周面に圧接された状態で、該金属素材Ｗの他端部周面が上記栓部材１３により密閉されるようになっている。（図３参照）
【００２５】
また、上記栓部材１３の貫通孔１４に配管１６が装着され、該配管１６を介して金属素材Ｗの内部と排水ピット１７とが接続されている。上記配管１６には、後述の金属素材Ｗの加圧成形時に、その内圧、つまり金属素材Ｗの内部に充填された水等からなる流体の圧力を測定する圧力計１８と、該内圧が一定値以上に上昇した時点で開状態となって金属素材Ｗ内の流体を排水ピット１７に導出することにより上記金属素材Ｗの内圧を一定値に維持するリリーフ弁１９とが設けられるとともに、ストップバルブ２０を有する注水管２１が接続されている。そして、該注水管２１から上記金属素材Ｗ内に充填された流体が、上記加圧成形時にダイスの役割を果たすことにより、座屈を生じさせることなく上記金属素材Ｗを折り曲げることが可能となり、小半径のコーナ部が形成されることになる。
【００２６】
上記リリーフ弁１９のリリーフ圧は、成形金型５の上型３を下降させて金属素材Ｗを加圧成形する際に該金属素材Ｗに、金型の移動によって加えられる外力（加圧力）に対抗し得る値に制御されることにより金属素材Ｗに座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に予め制御されるようになっている。すなわち、上記リリーフ圧が低すぎると、金属素材Ｗの加圧成形時に成形金型５から付与される外力を内側から適正に支持することができないため、図５に示すように、金属素材Ｗが座屈変形することに起因した皺Ｔが壁面に形成されることが避けられない。
【００２７】
したがって、上記金属素材Ｗの加圧成形時に座屈が発生するのを防止し、かつ上記角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部をキャビティ面８にピッタリと沿わせて小半径に形成するためには、上記リリーフ弁１９のリリーフ圧を極力高い値に制御することが望ましい。しかし、該リリーフ弁の１９のリリーフ圧が高すぎると、金属素材Ｗの内圧に抗して該金属素材Ｗを加圧するための駆動手段、つまり上記上型３を下降させる駆動手段として大型で高価な装置を用いなければならないとともに、上記金属素材Ｗには、図６に示すように、成形金型５のキャビティ面８に接触していないコーナ部に過大な伸長力が集中して作用することにより、当該部分が過度に伸長して薄肉部Ｕが形成され易いという弊害がある。
【００２８】
このため、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部に過大な伸長力が局部的に作用する前に上記リリーフ弁１９を開状態として金属素材Ｗの内圧を逃がし、該金属素材Ｗの半径Ｒ、板厚ｔおよび弾性限度σｆに基づき、上記リリーフ圧を適正値に制御することにより、成形品のコーナ部が過度に伸長するのを防止する必要がある。例えば図７に示すように、上記金属素材Ｗの半径Ｒおよび板厚ｔとすれば、該金属素材Ｗに作用する内圧ｑの合力は、２Ｒ×ｑ（＝∫ｑ・Ｒ・ｓｉｎαｄα）となる。この合力は上記金属素材Ｗの断面に引張力２Ｐと釣り合うために、次式（１），（２）が成立する。
【００２９】
Ｒ×ｑ＝Ｐ＝σ×ｔ…（１）
ｑ＝σ×ｔ／Ｒ…（２）
上記内圧ｑに応じ、金属素材Ｗをキャビティ面８に沿わせるように変形させて角形パイプ状成形品Ｓを成形するためには、上記式（１），（２）の応力σを金属素材Ｗの弾性限度σｆ以上に上昇させる必要がある。該弾性限度σｆを、金属素材Ｗの降伏応力σｙ（ＭＰａ）および引張強さσＢ（ＭＰａ）に応じて（σｙ＋σＢ）／３とするとともに、上記式（２）のσ＝ｋ×σｆとすると、次式（３）が成立する。なお、上記ｋは、金属素材Ｗの断面に生じる応力σを、その弾性限度σｆ以上とするために、１よりも大きい値に設定される係数である。
【００３０】
ｑ＝ｋ×σｆ×ｔ／Ｒ＝ｋ×（σｙ＋σＢ）×ｔ／３Ｒ…（３）
上記製造装置を使用して角形パイプ状成形品Ｓを製造するには、まず丸パイプ材等からなる金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに予備成形する。具体的には、上記成形金型５の設計データ等に基づいて算出された角形パイプ状成形品Ｓの周長よりもやや短い周長を有する丸パイプ材等に、図外の拡径加工装置を用いて拡径加工を施すことにより、該丸パイプ材等からなる金属素材Ｗの周長が上記角形パイプ状成形品Ｓの周長と略等しくなるように上記金属素材Ｗを予備成形する。なお、上記拡径加工装置を使用して金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに加工するように構成した上記実施形態に代え、種々の直径を有する丸パイプ材等から角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さを有する丸パイプ材等を選択することにより、上記予備成形を行うように構成してもよい。
【００３１】
次いで、成形金型５内に上記予備成形が施された金属素材Ｗを配設し、その両端部に栓部材１０，１３を圧入することにより金属素材Ｗの両端部をシールするとともに、固定金型６，７に固定した状態で、流体注入工程において上記ストップバルブ２０を開放することにより注水管２１から上記金属素材Ｗ内に水等からなる流体を注入した後、上記ストップバルブ２０を閉止して上記金属素材Ｗ内に流体を封入する（図１参照）。
【００３２】
そして、上記成形金型５の上型３および下型４により金属素材Ｗを上下から加圧するとともに、上記配管１６に設けられたリリーフ弁１９により上記金属素材Ｗの内圧を調節しつつ、その外形を上記成形金型５のキャビティ面８に対応した形状に成形する加圧成形を行う。すなわち、上記計算式に応じてリリーフ弁１９のリリーフ圧を制御するとともに、金属素材Ｗを成形してリリーフ弁１９のリリーフ圧を確認することにより、加圧成形工程において上記成形金型５により金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値を求め、該値を維持しつつ上記外力を作用させることにより金属素材Ｗに座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が過度に伸長するのを防止し得るようにリリーフ弁１９のリリーフ圧を制御した状態で、図２の矢印Ａに示すように、上型３を下降させてその下面を金属素材Ｗの上面に当接させる。
【００３３】
上記上型３の下面が金属素材Ｗの上面に圧接されるとともに、該金属素材Ｗ内に封入された流体により金属素材Ｗが内方から支持されつつ、上記上型３と下型４とで金属素材Ｗが上下から挟持されることにより、図８に示すように、該金属素材Ｗが上下に圧縮されることにより、横型１，２の内壁面に沿った側壁部が形成される。この状態から上記上型３をさらに下降させて金属素材Ｗに外力を作用させると、小半径のコーナ部が形成される。
【００３４】
上記のように左右一対の横型１，２と、左右の横型１，２間において接離可能に設置された上型３および下型４とを有する成形金型５によりパイプ状の金属素材Ｗをハイドロフォーム加工して角形パイプ状に成形する角形パイプ状成形品Ｓの製造方法において、上記金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに成形する予備成形工程と、上記金属素材Ｗ内に流体を充填する流体注入工程と、上記上型３および下型４により金属素材Ｗを上下から加圧するとともに該金属素材Ｗの内圧を調節しつつその外形を成形金型５のキャビティ面８に対応した形状に成形する加圧成形工程とを有し、該加圧成形工程において調節される金属素材Ｗの内圧を、該金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈や皺が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が薄肉化するのを防止し得る値に制御したため、パイプ状の金属素材Ｗを成形して適正形状の角形パイプ状成形品Ｓを容易に製造できるという利点がある。
【００３５】
すなわち、上記実施形態では、金属素材Ｗの内圧ｑが一定値以上に上昇した時点で開状態となるリリーフ弁１９を上記配管１６に設け、該リリーフ弁１９のリリーフ圧を加圧成形工程において上記成形金型５により金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材Ｗに座屈が発生するのを防止するとともに、上記内圧ｑに応じて角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に制御している。このため、上記金属素材Ｗの加圧成形時に、その内圧ｑに応じて金属素材Ｗに座屈が生じるのを防止することにより、角形パイプ状成形品Ｓの壁面に皺Ｔが形成されるのを効果的に抑制しつつ、上記内圧ｑが高すぎることに起因して角形パイプ状成形品Ｓのコーナ部が大きく伸長するのを効果的に防止し、該コーナ部の板厚を充分に確保できるという利点がある。
【００３６】
また、上記成形金型（下型）のコーナ部に分割金型を設けて該分割金型を駆動手段により昇降するように構成した従来例のように成形装置の構造が複雑化したり、上記分割金型を後退させることにより形成された空間部内に膨出させた素材管の予肉部を、上記分割金型により上方に押動して最終成形品に対応した形状に成形する際に、その外面にＰＬ痕等が形成されたりする等の弊害を生じることなく、上記パイプ状の金属素材Ｗを容易かつ適正に成形することができる。特に、座屈が生じ易いために成形が不可能であった薄肉の金属素材Ｗを適正形状に成形できるという利点がある。
【００３７】
なお、上記加圧成形工程において金属素材Ｗに加えられる外力に応じてリリーフ弁１９のリリーフ圧を変化させる圧力調整機構を設けることにより、上記金属素材Ｗの内圧を調整可能に構成してもよい。このように構成した場合には、成形金型５の移動による製品形状の変化に伴って最適な内圧を作用させるように制御することで、角形パイプ状成形品Ｓを精度よく安定して製造できるという利点がある。
【００３８】
なお、左右一対の横型１，２と、左右の横型１，２間において接離可能に設置された上型３および下型４とを備えた上記成形金型を使用するように構成した上記実施形態に代え、左右一対の横型１，２を接離可能に設置し、上記金属素材Ｗの上下左右から金型を圧接されるように構成された成形金型によりパイプ状の金属素材をハイドロフォーム加工して角形パイプ状に成形するよう構成してもよい。この場合には、上記成形金型の型締め時に、金属素材Ｗの上記横型１，２に接触した部分が擦れて傷が発生したり、上記金属素材Ｗが上型３に押されて座屈して皺が形成されるのを効果的に防止できるという利点がある。
【００３９】
一方、上記実施形態に示すように、左右一対の横型１，２と、左右の横型１，２間において接離可能に設置された上型３および４下型とを備えた上記成形金型５を使用するように構成した場合には、成形金型５の構造を簡略化しつつ、上記金属素材Ｗを容易かつ適正に加工できるという利点がある。
【００４０】
また、上記実施形態では、角形パイプ状成形品Ｓの周長よりも短い周長を有するパイプ状の金属素材Ｗを予備成形工程で拡径することにより金属素材Ｗの周長を角形パイプ状成形品Ｓの周長と略同一長さに成形するように構成したため、上記成形金型５を使用して金属素材Ｗを加圧成形する際に、該金属素材Ｗの周長を大きく伸長させたり、逆に圧縮変形させたりすることなく、適正形状の角形パイプ状成形品Ｓを容易かつ正確に製造することができる。したがって、従来方法では使用することができなかった薄肉の金属素材Ｗであっても、これを適正形状に成形できるという利点がある。
【００４１】
例えば、１．５ｍｍ以下の板厚を有するパイプ状の金属素材Ｗを使用した場合においても、上記のように加圧成形工程で調節される金属素材Ｗの内圧を、該金属素材Ｗに加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈や皺が発生するのを防止するとともに、成形品のコーナ部が薄肉化するのを防止し得る値に制御することにより、上記パイプ状の金属素材Ｗを成形して薄肉の角形パイプ状成形品Ｓを容易かつ適正に製造できるという利点がある。
【符号の説明】
【００４２】
１，２ 横型
３ 上型
４ 下型
５ 成形金型
Ｓ 角パイプ状成形品
Ｗ 金属素材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属素材の周囲から接離可能に設置された成形金型によりパイプ状の金属素材をハイドロフォーム加工して角形パイプ状に成形する角形パイプ状成形品の製造方法であって、上記金属素材の周長を角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形する予備成形工程と、上記金属素材内に流体を充填する流体注入工程と、上記成形金型により金属素材を周囲から加圧するとともに、該金属素材の内圧を調節しつつその外形を成形金型のキャビティ面に対応した形状に成形する加圧成形工程とを有し、該加圧成形工程において調節される金属素材の内圧を、該金属素材に加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品のコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に制御したことを特徴とする角形パイプ状成形品の製造方法。
【請求項２】
角形パイプ状成形品の周長よりも短い周長を有するパイプ状の金属素材を予備成形工程で拡径することにより金属素材の周長を角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の角形パイプ状成形品の製造方法。
【請求項３】
成形金型は、左右一対の横型と、左右の横型間において接離可能に設置された上型および下型とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の角形パイプ状成形品の製造方法。
【請求項４】
加圧成形工程において金属素材に加えられる外力の変形に応じて金属素材の内圧を圧力調整機構により調節するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の角形パイプ状成形品の製造方法。
【請求項５】
１．５ｍｍ以下の板厚を有するパイプ状の金属素材を使用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の角形パイプ状成形品の製造方法。
【請求項１】
金属素材の周囲から接離可能に設置された成形金型によりパイプ状の金属素材をハイドロフォーム加工して角形パイプ状に成形する角形パイプ状成形品の製造方法であって、上記金属素材の周長を角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形する予備成形工程と、上記金属素材内に流体を充填する流体注入工程と、上記成形金型により金属素材を周囲から加圧するとともに、該金属素材の内圧を調節しつつその外形を成形金型のキャビティ面に対応した形状に成形する加圧成形工程とを有し、該加圧成形工程において調節される金属素材の内圧を、該金属素材に加えられる外力に対抗し得る値に制御して金属素材に座屈が発生するのを防止するとともに、角形パイプ状成形品のコーナ部が過度に伸長するのを防止し得る値に制御したことを特徴とする角形パイプ状成形品の製造方法。
【請求項２】
角形パイプ状成形品の周長よりも短い周長を有するパイプ状の金属素材を予備成形工程で拡径することにより金属素材の周長を角形パイプ状成形品の周長と略同一長さに成形するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の角形パイプ状成形品の製造方法。
【請求項３】
成形金型は、左右一対の横型と、左右の横型間において接離可能に設置された上型および下型とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の角形パイプ状成形品の製造方法。
【請求項４】
加圧成形工程において金属素材に加えられる外力の変形に応じて金属素材の内圧を圧力調整機構により調節するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の角形パイプ状成形品の製造方法。
【請求項５】
１．５ｍｍ以下の板厚を有するパイプ状の金属素材を使用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の角形パイプ状成形品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−４０６０４（Ｐ２０１２−４０６０４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６４９７（Ｐ２０１０−１８６４９７）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００２４０９４９）片山工業株式会社 (42)
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００２４０９４９）片山工業株式会社 (42)
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