JP2000351029A - 筒状部材の液圧穴抜き加工方法 - Google Patents
筒状部材の液圧穴抜き加工方法Info
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Abstract
て容易に穴抜きすることができ、さらに、穴径や穴抜き
位置が高精度で且つ穴抜きされた部分が高品質の筒状部
材の液圧穴抜き加工方法を提供する。 【解決手段】 筒状部材14の内部を流体で加圧し且つ
穴抜きパンチ11を後退させることにより、筒状部材1
4に穴抜き加工を行う加工方法において、外周部にシャ
ーエッジ13が形成された穴抜きパンチ11を用いると
ともに、穴抜きパンチ11を一旦前進させて筒状部材1
4に押し込み、貫通させない状態で止めた後、穴抜きパ
ンチ11を後退させることにより穴抜きを行って、上記
課題を解決する。このとき、穴抜きパンチ11の押し込
み量Lと筒状部材14の板厚tとの関係が、L=0.7
t〜1.2tであることが好ましい。
Description
流体圧力(以下「内液圧」ともいう。)と穴抜きパンチ
を利用した筒状部材の穴抜き加工方法に関する。
強度向上のための車体補強を目的とした車体やシャーシ
部品が求められている。こうした車体やシャーシ部品と
して、中空の筒状部材を内液圧成形した部品を適用する
動きが高まってきている。これらの部品は、所定形状に
内液圧成形された後、他の部品を取り付けるための穴や
位置決めするための穴が加工される。しかし、最近、経
済性や加工精度の向上に対する要請に基づいて、内液圧
成形の一連の工程内で穴抜きを行う加工法が検討されて
いる。
は、筒状部材の内部を流体で加圧し、穴抜きパンチを筒
状部材の外側から内部に向かって打ち付けることによ
り、穴抜きする加工方法が開示されている。この方法に
よれば、穴抜きされた破断面の周辺には、ある程度のダ
レやバリが発生するという難点がある。また、図4に示
すように、平面状の先端42を有するパンチ41を、内
液圧Pを負荷しながら後退させ、その内液圧Pの負荷に
よって筒状部材44を変形させて、筒状部材44の外側
に穴抜きする方法も開示されている(塑性と加工、Vol.
39(No.453),p.1045〜1049,1998)。この方法によれば、
穴抜きされた破断面43の周辺には、一般にはダレが発
生しにくいとされている。
示したような平面状の先端42を有するパンチ41を用
いて筒状部材44の外側に向けて穴抜きする方法では、
内液圧Pを相当大きくしなければ穴抜きを行うことがで
きない。そのため、圧力発生装置及び加工設備が大型化
して設備投資が大きくなり、スペース効率の低下やコス
トアップといった問題がある。また、穴抜きされる部分
は、内液圧Pの負荷によって、筒状部材44の外側にド
ーム状に膨らみながら破断するため、破断面43の面粗
度や穴径精度が低下するといった問題もある。
低い内液圧であっても筒状部材の外側に向けて容易に穴
抜きすることができ、さらに、穴径や穴抜き位置が高精
度であり且つ穴抜きされた部分が高品質になる筒状部材
の液圧穴抜き加工方法を提供する。
材の液圧穴抜き加工方法は、筒状部材の内部を流体で加
圧し且つ穴抜きパンチを後退させることにより、前記筒
状部材に穴抜き加工を行う加工方法において、外周部に
シャーエッジが形成された前記穴抜きパンチを用いると
ともに、当該穴抜きパンチを一旦前進させて前記筒状部
材に押し込み、貫通させない状態で止めた後、前記穴抜
きパンチを後退させることにより穴抜きを行うことに特
徴を有する。
が形成された穴抜きパンチを、筒状部材の内側方向に一
旦前進させて押し込んでいるので、押し込まれた筒状部
材の外側には、穴抜きパンチのシャーエッジによって食
い込み痕が形成される。その後、穴抜きパンチを筒状部
材の外側方向に後退させるので、食い込み痕が形成され
た部分は、見かけ上の板厚が減少しているため、内液圧
によるせん断力を受けて低い内液圧で容易に破断する。
こうして破断した部分に表れる破断面は、食い込み痕が
形成された部分はいわゆる純粋なせん断面であり、その
他の部分はせん断力が集中した結果形成されたものであ
るので、穴抜きされた破断面の周辺にはダレの小さい品
質に優れた穴が形成されると共に、穴径や穴抜き位置の
精度に優れたものとなる。
の筒状部材の液圧穴抜き加工方法において、前記穴抜き
パンチの押し込み量Lと前記筒状部材の板厚tとの関係
が、L=0.7t〜1.2tであることに特徴を有す
る。
み量Lと筒状部材の板厚tとの関係をL=0.7t〜
1.2tとしたので、穴抜きパンチのシャーエッジによ
って筒状部材の外側に形成される食い込み痕は、低い内
液圧で容易に穴抜きできる程度の深さを有し、尚且つ、
穴抜きパンチを押し込んだだけでは穴抜きされない程度
の深さを有している。その結果、穴抜きパンチを筒状部
材の外側方向に後退させることによって、食い込み痕が
形成された部分は、低い内液圧で容易に破断して穴抜き
加工される。
請求項2に記載の筒状部材の液圧穴抜き加工方法におい
て、前記穴抜きパンチを所定位置まで一旦前進させた
後、前記筒状部材の内部の流体の圧力と、前記穴抜きパ
ンチの駆動手段の圧力との相対差により、前記穴抜きパ
ンチを強制後退させることに特徴を有する。
を、筒状部材の内部の内液圧と穴抜きパンチの駆動手段
の圧力との相対差によって行うので、穴抜きパンチの後
退時に、穴抜きカスの部分が穴抜きパンチの先端に接触
したまま穴抜き加工が行われる。従って、従来例のよう
なドーム状の膨らみが生じることなく、破断面はより純
粋なせん断力が作用したまま穴抜きがおこなわれるた
め、穴径の精度やせん断面の面粗度が高いものとなる。
を具体的に説明する。
工方法の一例を示す正面断面図である。図1において
は、図1(a)から図1(c)の順に加工される。本発
明の筒状部材の液圧穴抜き加工方法は、外周部にシャー
エッジ13が形成された穴抜きパンチ11を用いるとと
もに、筒状部材14の内部を流体で加圧した状態で、穴
抜きパンチ11を一旦前進させて筒状部材14に押し込
み、貫通させない状態で止めた後、穴抜きパンチ11を
後退させることによって、筒状部材14の穴抜きを行う
方法である。
筒状部材の液圧穴抜き加工方法においては、外周部にシ
ャーエッジ13が形成された穴抜きパンチ11が用いら
れる。この穴抜きパンチ11は、筒状部材14に穴開け
すべき所定の部位に設置され、筒状部材14の外側に設
けられた成形型16を摺動できるように設けられてい
る。穴抜きパンチ11を摺動させる駆動手段は、空気や
流体による圧力制御、機械制御、またはバネ等の弾性体
による圧力制御等に基づくものであってもよいが、通常
は、空気や流体による圧力制御またはバネ等の弾性体に
よる圧力制御に基づくものが適用されている。
流体で加圧される。流体としては、通常、水が用いられ
るが、一般的な液圧加工法に用いられている流体であれ
ば特に限定されることはない。
筒状部材14の内部が加圧された状態で、図1(b)に
示すように、穴抜きパンチ11は、一旦筒状部材14の
内部側に前進し、筒状部材14を外側から内部側に向か
って押し込む。押し込まれた穴抜きパンチ11は、筒状
部材14を貫通させない状態で止められる。こうして押
し込まれた部分は、筒状部材14の内部側に変形する。
穴抜きパンチ11には、筒状部材14を押し込む側の先
端12の外周部にシャーエッジ13が形成されているの
で、穴抜きパンチ11を押し込むことによって、筒状部
材14の外側表面にシャーエッジ13による食い込み痕
が形成される。こうした食い込み痕の深さや形状は、穴
抜きパンチ11の押し込み量や、シャーエッジ13の形
状によって変化させることができる。
Lは、筒状部材14の板厚tとの関係において、L=
0.7t〜1.2tであることが好ましい。この範囲内
で押し込むと、穴抜きパンチ11のシャーエッジ13に
よって筒状部材14の外側に形成される食い込み痕は、
低い内液圧Pで容易に穴抜きできる程度の深さで形成さ
れ、尚且つ、穴抜きパンチ11を押し込んだだけでは穴
抜きされない程度の深さとなる。その結果、穴抜きパン
チ11を筒状部材14の外側方向に後退させることによ
って、食い込み痕が形成された部分は、見かけ上の板厚
が減少しているため、低い内液圧Pで容易に破断して穴
抜き加工される。こうして破断した部分に表れる破断面
17は、食い込み痕が形成された部分はいわゆる純粋な
せん断面であり、その他の部分はせん断力が集中した結
果形成されたものであるので、穴抜きされた破断面17
の周辺にはダレが極めて小さく品質に優れた穴が形成さ
れると共に、穴径や穴抜き位置の精度に優れたものとな
る。
t未満の関係では、筒状部材14内に極めて高い内液圧
Pを与えなければ穴抜きを行うことができない。また、
穴抜きパンチ11の押し込み量Lが1.2tを超える関
係では、穴抜きパンチ11の押し込みによって筒状部材
14が内側に変形して、そのまま筒状部材14の内側方
向に穴抜きが行われてしまう。このとき、穴抜きされた
破断面17の周辺には、ダレが生じやすい。従って、穴
抜きパンチ11の押し込み量Lと筒状部材14の板厚t
との関係をL=0.7t〜1.2tに限定することが好
ましい。なお、押し込み量Lは、筒状部材14に当接し
ている成形型16と筒状部材14の接触面を基準とし、
その面からの押し込み深さで規定される。
化させることができる。図2は、穴抜きパンチの先端の
形状を示す正面断面図である。図2(a)に示す穴抜き
パンチ21は、図1に示した穴抜きパンチ11と同じ形
状のものである。穴抜きパンチ21には、筒状部材に食
い込み痕を形成するために、その先端の外周にシャーエ
ッジ27が形成され、さらに、逃げ面24が形成されて
いることが好ましい。逃げ面24は、穴抜きパンチ21
のシャーエッジ27が筒状部材の外側面上に食い込んだ
ときに、穴抜きされる部分が逃げる空間を形成し、穴抜
きパンチ21の先端から凹んだ形態で形成されている。
形成された逃げ面24の形状は特に限定されず、図2
(a)に示すような平らな逃げ面24であっても、図2
(b)に示すような円弧状の逃げ面25であってもよ
い。しかし、逃げ面24、25の深さdと筒状部材14
の板厚tとの関係が、d=0.5t〜2.0tの範囲内
であることが好ましい。逃げ面24、25の深さdの範
囲を、この範囲にすることによって、食い込み痕が形成
された部分の穴抜きを正確に行うことができるので、穴
抜きされた破断面17の周辺のダレは極めて小さく、穴
径精度が向上して穴抜き部分の品質が向上する。逃げ面
24、25の深さdが0.5t未満の関係では、筒状部
材14の外側表面に十分な深さで食い込み痕を形成する
ことができず、その部分で正確に穴抜き加工することが
できない。また、逃げ面24、25の深さdが2.0t
を超える関係では、筒状部材14の穴抜き部分は、内液
圧Pによって、例えば図2(b)に示すような円弧状の
逃げ面に沿ってドーム状に大きく膨らんだ後に破断する
ことになるので、食い込み痕にせん断力が集中しにくく
なって破断面が大きくなり、穴抜き精度や品質が低下す
る。従って、逃げ面24、25の深さdと筒状部材14
の板厚tとの関係をd=0.5t〜2.0tに限定する
ことが好ましい。この範囲内であれば、逃げ面24、2
5の形状は、図2(a)〜(c)に示すように、平面、
凹面、凸面等、何れの形状であってもよい。なお、逃げ
面24、25、26の深さdは、穴抜きパンチ21、2
2、23の先端を基準とした深さで規定される。
の逃げ面26の中央部に、高さhの突起28を穴抜きパ
ンチ23の先端方向に設けることによって、穴抜きした
後の穴抜きカス15を容易に穴抜きパンチ23の先端か
ら除去することができ、穴抜き加工を連続して多数行う
場合に特に有利となる。この時、突起28の高さhと筒
状部材の板厚tとの関係は、h=0.5t〜2.0tで
あることが上述の効果を発揮するために好ましい。さら
に、突起28の高さhの上限は、逃げ面26の深さd以
下、すなわちh≦dの関係とすることが好ましい。こう
した関係にすることによって、穴抜き後のカスを、穴抜
きパンチ23の先端から容易に除去することができる。
なお、突起28の高さhは、逃げ面26の最も深いとこ
ろを基準として、そこから先端方法に突出した頂点まで
の高さで規定される。この場合においても、逃げ面26
の深さdと筒状部材14の板厚tとの関係は、上述した
関係と同じである。
異形穴の何れの形状でもよく、求める形状に適合した穴
抜きパンチを用いることができる。
パンチ11が筒状部材14の内部側から外側に向かって
後退させることにより穴抜きが行われる。食い込み痕が
形成された部分には、筒状部材14の内液圧Pによるせ
ん断力が集中するので、その食い込み痕を起点として容
易に破断する。その結果、従来のような高い内液圧が必
要ではなく、低い内液圧でも容易に穴抜き加工すること
ができる。破断された部分の形状は、穴抜きパンチ11
の外周部のシャーエッジ13と同じ形状となる。こうし
て穴抜き加工された筒状部材は、食い込み痕が形成され
た部分にせん断力が集中して破断するので、穴抜きされ
た破断面17の周辺に発生するダレは極めて小さい。そ
のため、穴抜き加工された穴径精度の向上や穴の位置精
度の向上が達成される。
退を、内液圧Pと穴抜きパンチ11の駆動手段の圧力P
cとで制御して行うことができる。図3は、筒状部材1
4の内部の内液圧Pと穴抜きパンチ11の駆動手段の圧
力Pcとの相対差によって後退する穴抜きパンチ11の
態様を示す正面断面図である。穴抜きパンチ11の駆動
手段によって、図1(b)に示すような位置まで穴抜き
パンチ11を押し込んだ後、その穴抜きパンチ11を後
退させる手段としては、(i)内液圧Pを増圧し、穴抜
きパンチ11の駆動手段の圧力Pcよりも大きくする、
(ii)穴抜きパンチ11の駆動手段の圧力Pcを減圧
し、内液圧Pよりも小さくする、(iii)内液圧Pの
増圧と穴抜きパンチ11の駆動手段の圧力Pcの減圧を
同時に行い、内液圧Pを穴抜きパンチ11の駆動手段の
圧力Pcよりも大きくする、ことの三つの態様で行うこ
とができる。これら何れの態様で行うかは、内液圧Pの
制御のしやすさや、穴抜きパンチ11の駆動手段の圧力
Pcの制御のしやすさ、さらに、実際に使用する設備能
力や性能等を考慮して適宜設定されるものであり、特に
限定するものではない。
の内部の内液圧Pと穴抜きパンチ11の駆動手段の圧力
Pcとの相対差で行うことによって、穴抜きパンチ11
の後退時に、穴抜きカス15の部分が穴抜きパンチ11
の先端12に接触したまま穴抜き加工が行われる。従っ
て、従来例のようなドーム状の膨らみが生じることなく
(図4を参照。)、破断面17はより純粋なせん断力が
作用したまま穴抜きがおこなわれるため、穴径の精度や
せん断面の面粗度が高いものとなる。
の圧力Pcとの相対圧力差Pr、すなわちPr=P−P
cの大きさは、筒状部材14の材質や板厚t、筒状部材
14に形成された食い込み痕の形状や深さ、穴抜きパン
チ11の大きさや形状、内液圧Pと穴抜きパンチ11の
駆動手段の圧力Pcの絶対値、設定する穴抜きパンチの
後退速さ、等々によって異なるので、これらを考慮して
適宜最適な大きさが設定される。
動手段としては、空気圧制御、液圧制御またはバネ等の
弾性体による圧力制御など何れの手段であってもよい。
バネ等の弾性体で穴抜きパンチ11の圧力を制御する場
合には、機械制御、空気圧制御または液圧制御と組み合
わせて制御することもできる。
常アルミニウム合金が用いられるが、合金の種類は特に
限定されるものではない。また、本発明の穴抜き加工方
法は、一般的に用いられている内液圧加工方法に適用す
ることができる。従って、その条件、すなわち流体の種
類や内液圧は内液圧成形加工装置の一般的な条件の範囲
内で行われる。例えば、内液圧としては、約500〜1
500気圧の圧力範囲で行われる。
の液圧穴抜き加工方法によれば、外周部にシャーエッジ
が形成された穴抜きパンチを、筒状部材の内側方向に一
旦前進させて押し込んでいるので、押し込まれた筒状部
材の外側には、穴抜きパンチのシャーエッジによって食
い込み痕が形成される。その後、穴抜きパンチを筒状部
材の外側方向に後退させるので、食い込み痕が形成され
た部分は、内液圧によるせん断力を受けて低い内液圧で
容易に破断する。こうして破断した部分に表れる破断面
は、食い込み痕が形成された部分はいわゆる純粋なせん
断面であり、その他の部分はせん断力が集中した結果形
成されたものであるので、穴抜きされた破断面の周辺に
発生するダレは極めて小さく品質に優れた穴が形成され
る。従って、低い内液圧であっても筒状部材の外側に向
けて容易に穴抜きすることができ、さらに、穴径や穴抜
き位置が高精度で、高品質な穴抜き部分を有する車体や
シャーシ部材を得ることができる。
よって、パイプ状の中空筒状部材を内液圧成形法によっ
て成形加工する際に、成形加工と穴抜き加工を、内液圧
成形加工の一連の工程内で同時に行うことができる。そ
の結果、経済性にも優れた車体やシャーシ部品を得るこ
とができる。
を示す正面断面図である。
示す正面断面図である。
手段の圧力との相対差によって後退する穴抜きパンチの
態様を示す正面断面図である。
示す正面断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 筒状部材の内部を流体で加圧し且つ穴抜
きパンチを後退させることにより、前記筒状部材に穴抜
き加工を行う加工方法において、 外周部にシャーエッジが形成された前記穴抜きパンチを
用いるとともに、当該穴抜きパンチを一旦前進させて前
記筒状部材に押し込み、貫通させない状態で止めた後、
前記穴抜きパンチを後退させることにより穴抜きを行う
ことを特徴とする筒状部材の液圧穴抜き加工方法。 - 【請求項2】 前記穴抜きパンチの押し込み量Lと前記
筒状部材の板厚tとの関係が、L=0.7t〜1.2t
であることを特徴とする請求項1に記載の筒状部材の液
圧穴抜き加工方法。 - 【請求項3】 前記穴抜きパンチを所定位置まで一旦前
進させた後、前記筒状部材の内部の流体の圧力と、前記
穴抜きパンチの駆動手段の圧力との相対差により、前記
穴抜きパンチを強制後退させることを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の筒状部材の液圧穴抜き加工方
法。
Priority Applications (1)
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JP16720299A JP3676619B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 筒状部材の液圧穴抜き加工方法 |
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