JP2004291030A

JP2004291030A - ハイドロフォーム用金型

Info

Publication number: JP2004291030A
Application number: JP2003087449A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Kuriyama; 幸久栗山; Keinosuke Iguchi; 敬之助井口; Masaaki Mizumura; 正昭水村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】金型に亀裂が発生せず、中子の分割線の転写もなく、製品のコーナの半径も小さく加工でき、金型の亀裂発生を回避するとともに、製品に中子の分割線が転写されないハイドロフォーム用金型を得る。
【解決手段】上下に分割された金型において、製品のコーナ部において更に分割され、型締め時に互に対向する入れ子金型４ａ〜４ｄと前記入れ子金型を保持する外側金型１ａ、１ｂからなり、前記入れ子金型と前記外側金型で製品と接触する面を形成することを特徴とするハイドロフォーム用金型。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイドロフォーム加工・バルジ加工用の金型に関し、さらに詳しくは、上下に分割された金型内に素管を挿入し、素管の内部に液圧を負荷しながら素管の両端から管軸方向に押し込みを負荷し金型に沿った形状に加工するハイドロフォーム加工・バルジ加工用の金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液圧バルジ加工は、一般に素管の両端をシールし、内部に液体を充満し、さらにその液体の圧力を上げることにより拡管し所定の形状に成形を行うものである。ハイドロフォーム加工は、一般に液圧バルジ加工において素管両端をシールするだけでなく積極的に管軸方向に押し込み力を負荷し、拡管による素管の肉厚減少を素材の流入により補うものである。これらの液圧による加工法では、金型内面に液圧による応力が発生するが金型コーナ部では液圧によりコーナを押し開こうとする引張応力が発生する。
【０００３】
図１（ａ）に上側の金型１ａ及び下側の金型１ｂからなる従来の一般的な金型を示す。
液圧バルジ加工やハイドロフォーム加工等の液圧による加工法では、金型内面に液圧による応力が発生し、製品のコーナ部２では液圧によりコーナ部２を押し開こうとする引張応力が発生する。この引張応力により金型１ａ、１ｂに亀裂が発生し破損することがある。このような亀裂発生を避けるため加工液圧を低減すると製品のコーナが所定の半径まで小さく加工できないと言う問題があった。
また、図１（ｂ）に示すように中子金型３ａ、３ｂを設けた場合でもコーナ部２にかかる引張応力は変わらず、破損時の対処が楽なだけであり、引張応力により中子金型３ａ、３ｂに亀裂が発生し破損する問題は解決しなかった。
【０００４】
このような問題に対し、本件出願人は図２に示すような内側の中子金型を分割した中子金型３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを用いて中子金型の引張応力を低減する発明を特許文献１で提案した。しかしながら、このような中央部で分割する中子金型は発生応力を緩和する点では十分な効果が認められたが、製品形状に中子の分割線が転写され後工程での手直しが必要になる場合がある。また、中子の分割線の転写を避けるため加工液圧を減少すると、所定の形状に加工するのが困難となるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特願２００２−５７５８９
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、金型の亀裂発生を回避するとともに、中子の分割線の転写をも同時に解決する金型を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は金型に用いる中子の分割線を製品のコーナ部に配置することを特徴とする。つまり、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）上下に分割された金型において、製品のコーナ部において更に分割され、型締め時に互に対向する入れ子金型と前記入れ子金型を保持する外側金型からなり、前記入れ子金型と前記外側金型で製品と接触する面を形成することを特徴とするハイドロフォーム用金型。
（２）上下に分割された金型において、製品のコーナ部において更に分割され、型締め時に互に対向する入れ子金型と、前記入れ子金型を保持する中間金型と、前記中間金型を保持する外側金型からなり、前記入れ子金型と前記中間金型で製品と接触する面を形成することを特徴とするハイドロフォーム用金型。
（３）入れ子金型の圧力を受ける面の高さｈ（ｍｍ）と入れ子金型の最大高さＨ（ｍｍ）がＨ／ｈ≧１．０５を満たすことを特徴とする前記（１）又は（２）記載のハイドロフォーム用金型。
（４）入れ子金型の圧力を受ける面方向の高さＨと、その直交方向の深さＬが、Ｌ／Ｈ≦２を満たすことを特徴とする前記（１）又は（２）記載のハイドロフォーム用金型。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明にかかる金型の具体例を図３に示す。図３（ａ）は前記（１）に係る発明の例であり、上下に分割された金型において、製品のコーナ部において更に分割され、型締め時に互に対向する入れ子金型４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと前記入れ子金型を保持する外側金型１ａ、１ｂからなり、前記入れ子金型４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと前記外側金型１ａ、１ｂで製品と接触する面を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明の金型は中子を製品の面の中央部で分割せずにコーナで分割した入れ子金型としているので、分割線が製品に転写されることはない。また、型締め時に対向する分割された入れ子金型では、応力集中が発生する外側金型のコーナ部のＲを製品形状に係わらず大きく設定することが出来る事に加えて、入れ子と外側金型の接触面を大きくとることができ広い面で面圧を受けとめる用にできる為、応力集中が低くなり、コーナ部の亀裂が発生しにくくなる。
【００１０】
図３（ｂ）は前記（２）に係る発明の例であり、上下に分割された金型において、製品のコーナ部において更に分割され、型締め時に互に対向する入れ子金型４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、前記入れ子金型４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを保持する中間金型５と、前記中間金型５を保持する外側金型１ａ、１ｂからなり、前記入れ子金型４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと前記中間金型５で製品と接触する面を形成することを特徴とする。
【００１１】
係る構成においても入れ子金型は製品のコーナ部において分割されているので分割線が製品に転写されることはない。また、型締め時に対向する分割された入れ子金型と外側金型の接触面を大きく取ることが出来、加えて外側金型のコーナーＲも大きくとれる為、発生応力が低くなりコーナ部の亀裂も発生しにくい。
【００１２】
前記（３）に係る発明では更に、入れ子金型の圧力を受ける面の高さｈ（ｍｍ）と入れ子金型の最大高さＨ（ｍｍ）がＨ／ｈ≧１．０５を満たすことを特徴とする。
入れ子金型の口開きを抑制するためには、Ｈ／ｈが１．０５以上とすることが好ましい。Ｈ／ｈの上限は特に定めないが、入れ子金型の大きな面で面圧を受けるためには、１０以下とすることが好ましい。
【００１３】
前記（４）に係る発明は、入れ子金型の圧力を受ける面方向の高さＨと、その直交方向の幅Ｌが、Ｌ／Ｈを２以下とすることを特徴とする。
Ｌ／Ｈを２以下とすることで、金型に発生する応力を低減できると共に、型の口開き量を低減することができる。
これらにより、コーナでの割れ発生もなく、分割線の製品への転写もなく、金型の口開きも小さなハイドロフォーム用金型を実現できる。
【００１４】
【実施例】
本発明例として、図３（ａ）に示す形状の金型を用いて図４に示すような長方形断面の製品を成形した。金型の寸法はｈ＝３５ｍｍ、ｈ２＝４０ｍｍ、Ｈ＝８０ｍｍ、Ｈ２＝８０ｍｍ、Ｈ３＝３００ｍｍ、Ｈ４＝３００ｍｍ、Ｌ＝１５０ｍｍ、Ｗ＝６５ｍｍ、Ｗ２＝５００ｍｍ、Ｒ＝８０Ｒ、Ｒ２＝８０Ｒとした。なお金型は左右対称とし製品断面のコーナーＲは１０Ｒとした。
一方、比較例１として図１（ｂ）に示す形状の金型を用いた。金型の寸法はａ＝３５ｍｍ、ｂ＝４０ｍｍ、ｃ＝６５ｍｍ、ｄ＝１２０ｍｍ、ｅ＝５００ｍｍ、ｆ＝７０ｍｍ、ｇ＝８０ｍｍ、ｈ＝３００ｍｍ、ｉ＝３００ｍｍ、ｊ＝２０Ｒとした。なお、金型形状は左右対称とし外側金型のコーナＲは、四箇所とも同じ値とした。
また、比較例２として図２に示す形状の金型を用いた。金型の寸法はａ２＝３５ｍｍ、ｂ２＝４０ｍｍ、ｃ２＝６５ｍｍ、ｄ２＝１２０ｍｍ、ｅ２＝５００ｍｍ、ｆ２＝７０ｍｍ、ｇ２＝８０ｍｍ、ｈ２＝３００ｍｍ、ｉ２＝３００ｍｍ、ｊ２＝２０Ｒ、ｋ２＝３０Ｒ、ｌ２＝８０ｍｍ、ｍ２＝７０ｍｍとした。なお金型形状は左右対称とし四つの入れ子金型外側のコーナＲは同じ値とした。また外側金型のコーナＲ四箇所も同じ値とした。
素材は機械構造用鋼管ＳＴＫＭ１１Ａ（外径φ６３．５ｍｍ×板厚２．３ｍｍ、長さ４８０ｍｍ）を用い、内圧を３５ＭＰａに保持して片側＝４０ｍｍづつ軸押しを加えた後内圧を２００ＭＰａまで上昇させて成形をおこなった。
【００１５】
本発明例では金型１ａ、１ｂに亀裂が発生せず、中子の分割線の転写もなく、製品のコーナの半径が１１ｍｍまで小さく加工できた。
一方、比較例１では製品のコーナの半径が１１ｍｍまで小さく加工できたものの、１０３回成形を行った時点で中子金型３ａ、３ｂのコーナに長さ２０ｍｍ程度の亀裂が発生した。
また、比較例２も製品のコーナの半径が１１ｍｍまで小さく加工できたものの、製品に中子の分割線が転写された。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、金型に亀裂が発生せず、中子の分割線の転写もなく、製品のコーナの半径も小さく加工でき、金型の亀裂発生を回避するとともに、製品に中子の分割線が転写されないハイドロフォーム用金型を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）従来のハイドロフォーム用金型の断面図を示す。（ｂ）中子金型を有する従来のハイドロフォーム用金型の断面図を示す。
【図２】亀裂発生しやすい箇所を示す。
【図３】（ａ）本発明に係る金型の断面図を示す。（ｂ）中間金型を有する本発明に係る別の金型の断面図を示す。
【図４】実施例におけるハイドロフォーム成形品、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図。
【符号の説明】
１ａ上側の（外側）金型
１ｂ下側の（外側）金型
２製品のコーナ部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ中子金型
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ入れ子金型
５中間金型
６ハイドロフォーム成形品

Claims

上下に分割された金型において、製品のコーナ部において更に分割され、型締め時に互に対向する入れ子金型と前記入れ子金型を保持する外側金型からなり、前記入れ子金型と前記外側金型で製品と接触する面を形成することを特徴とするハイドロフォーム用金型。
上下に分割された金型において、製品のコーナ部において更に分割され、型締め時に互に対向する入れ子金型と、前記入れ子金型を保持する中間金型と、前記中間金型を保持する外側金型からなり、前記入れ子金型と前記中間金型で製品と接触する面を形成することを特徴とするハイドロフォーム用金型。
入れ子金型の圧力を受ける面の高さｈ（ｍｍ）と入れ子金型の最大高さＨ（ｍｍ）がＨ／ｈ≧１．０５を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載のハイドロフォーム用金型。
入れ子金型の圧力を受ける面方向の高さＨと、その直交方向の幅Ｌが、Ｌ／Ｈ≦２を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載のハイドロフォーム用金型。