JP3206505B2 - 金属管の液圧バルジ加工方法および液圧バルジ加工装置 - Google Patents
金属管の液圧バルジ加工方法および液圧バルジ加工装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属管の液圧バル
ジ加工方法および液圧バルジ加工装置に関する。
ジ加工方法および液圧バルジ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属管の液圧バルジ加工は、素材となる
金属管（以下、素管という）に加工液を注入して加圧
し、その圧力（以下、内圧という）と管端からの軸押し
力とを組み合わせて付加することによって、種々の断面
形状の異形管状製品（以下、製品という）を得る加工方
法である。
金属管（以下、素管という）に加工液を注入して加圧
し、その圧力（以下、内圧という）と管端からの軸押し
力とを組み合わせて付加することによって、種々の断面
形状の異形管状製品（以下、製品という）を得る加工方
法である。
【０００３】図７は、素管および製品を示す図で、同図
（ａ１）は素管の側面図、同図（ａ２）は、素管の正面
図で、同図（ｂ１）、（ｃ１）は素管を液圧バルジ加工
して得られた製品の側面図で、同図（ｂ２）、（ｃ２）
は製品の正面図を示す図である。
（ａ１）は素管の側面図、同図（ａ２）は、素管の正面
図で、同図（ｂ１）、（ｃ１）は素管を液圧バルジ加工
して得られた製品の側面図で、同図（ｂ２）、（ｃ２）
は製品の正面図を示す図である。
【０００４】角製品は角断面形状の膨出部２a、３aと、
素管１の直径Ｄ0 と同一外径の端部２b、３bで構成され
ている。図７（ｂ１）、（ｂ２）に示す製品は膨出部２
ａの断面辺長Ｄ1、Ｄ2 が素管径Ｄ0よりも大きい場合
（以下製品２と記す）、図７（ｃ１）、（ｃ２）に示す
製品は、膨出部３a の断面辺長の少なくとも一つ（この
場合にはＤ1）が素管径Ｄ0よりも小さい場合（以下製品
３と記す）である。なお、製品３の膨出部３aの周長も
素管の周長以上である。製品２、３の全長Ｌ1、Ｌ2は、
素管の長さＬ0以下である。
素管１の直径Ｄ0 と同一外径の端部２b、３bで構成され
ている。図７（ｂ１）、（ｂ２）に示す製品は膨出部２
ａの断面辺長Ｄ1、Ｄ2 が素管径Ｄ0よりも大きい場合
（以下製品２と記す）、図７（ｃ１）、（ｃ２）に示す
製品は、膨出部３a の断面辺長の少なくとも一つ（この
場合にはＤ1）が素管径Ｄ0よりも小さい場合（以下製品
３と記す）である。なお、製品３の膨出部３aの周長も
素管の周長以上である。製品２、３の全長Ｌ1、Ｌ2は、
素管の長さＬ0以下である。
【０００５】まず、製品２の加工に用いられている従来
の液圧バルジ加工装置について説明する。
の液圧バルジ加工装置について説明する。
【０００６】図８は、従来の液圧バルジ加工装置の金型
部分を示す図で、同図（ａ）は金型（ダイス）の長手方
向断面図（以下縦断面図と記す）、同図（ｂ）は図８
（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
部分を示す図で、同図（ａ）は金型（ダイス）の長手方
向断面図（以下縦断面図と記す）、同図（ｂ）は図８
（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【０００７】金型は下金型４と上金型５とからなり、下
金型４は図示しないプレス装置の下部ボルスタ１０に、
上金型５は同プレス装置の上部ラムヘッド１１に取り付
けられている。ラムヘッド１１は図示しない油圧シリン
ダにて上下動し、上金型５を下金型４に所定の力で押し
付ける。下金型４と上金型５の間には、素管を収納する
溝（以下ダイス溝と記す）４a、５aとガイド溝４b、５b
が設けられている。ダイス溝４a、５aは、上下金型を合
わせた状態で製品膨出部を形成する空間を構成し、その
内郭形状は製品膨出部２a の外郭形状と同一である。ま
た、上下金型を合わせた状態でのガイド溝４b、５b の
内径は素管１の外径Ｄ0と同一である。左右の軸押し工
具６、７は、図示しない左右横プレス装置に取り付けら
れており、金型の左右ガイド溝４b、５bに向かって前進
あるいは後退する。
金型４は図示しないプレス装置の下部ボルスタ１０に、
上金型５は同プレス装置の上部ラムヘッド１１に取り付
けられている。ラムヘッド１１は図示しない油圧シリン
ダにて上下動し、上金型５を下金型４に所定の力で押し
付ける。下金型４と上金型５の間には、素管を収納する
溝（以下ダイス溝と記す）４a、５aとガイド溝４b、５b
が設けられている。ダイス溝４a、５aは、上下金型を合
わせた状態で製品膨出部を形成する空間を構成し、その
内郭形状は製品膨出部２a の外郭形状と同一である。ま
た、上下金型を合わせた状態でのガイド溝４b、５b の
内径は素管１の外径Ｄ0と同一である。左右の軸押し工
具６、７は、図示しない左右横プレス装置に取り付けら
れており、金型の左右ガイド溝４b、５bに向かって前進
あるいは後退する。
【０００８】次に、この装置を使用した製品２のバルジ
加工方法を説明する。
加工方法を説明する。
【０００９】図９は、従来のバルジ加工方法を説明する
ための図で、同図（ａ１）、（ａ２）は金型に素管をセ
ットした縦断面およびＣ−Ｃ断面図、同図（ｂ１）、
（ｂ２）は加工終了した時点の縦断面図およびＣ−Ｃ断
面図、同図（ｃ）は同図（ｂ２）図の丸印イ部の拡大
図、同図（ｄ）は成形した後の製品の斜視図である。
ための図で、同図（ａ１）、（ａ２）は金型に素管をセ
ットした縦断面およびＣ−Ｃ断面図、同図（ｂ１）、
（ｂ２）は加工終了した時点の縦断面図およびＣ−Ｃ断
面図、同図（ｃ）は同図（ｂ２）図の丸印イ部の拡大
図、同図（ｄ）は成形した後の製品の斜視図である。
【００１０】図９（ａ１）、（ａ２）に示すように、ま
ず下金型両端部のガイド溝４a に素管１をセットし、ラ
ムヘッド１１を降下させ、上金型５を下金型４に押しつ
け、左右方向から軸押し工具６、７を前進させ、素管１
の両管端内径部に軸押し工具先頭部６a、７aを圧入して
シールをおこなう。次いで、左側の軸押し工具６を貫通
させた流路６b から図示しないポンプ装置によって、加
工液８を注入しながら右側の軸押し工具７を貫通する流
路７bから素管内の空気を押し出し、流路７bの延長上を
図示しないバルブで閉鎖してから素管１の内部を加工液
８で充満させる。
ず下金型両端部のガイド溝４a に素管１をセットし、ラ
ムヘッド１１を降下させ、上金型５を下金型４に押しつ
け、左右方向から軸押し工具６、７を前進させ、素管１
の両管端内径部に軸押し工具先頭部６a、７aを圧入して
シールをおこなう。次いで、左側の軸押し工具６を貫通
させた流路６b から図示しないポンプ装置によって、加
工液８を注入しながら右側の軸押し工具７を貫通する流
路７bから素管内の空気を押し出し、流路７bの延長上を
図示しないバルブで閉鎖してから素管１の内部を加工液
８で充満させる。
【００１１】加工液８としては防錆のための数％の油脂
分を水に分散させたエマルジョンが一般に用いられる。
次いで、左右方向から軸押し工具６、７を前進させると
ともに素管内の加工液８の圧力を徐々に増加し、図９
（ｂ１）、（ｂ２）に示すように材料をダイス溝４a、
５a内に膨出させて製品２を得る。
分を水に分散させたエマルジョンが一般に用いられる。
次いで、左右方向から軸押し工具６、７を前進させると
ともに素管内の加工液８の圧力を徐々に増加し、図９
（ｂ１）、（ｂ２）に示すように材料をダイス溝４a、
５a内に膨出させて製品２を得る。
【００１２】予め上下金型を押し付けておくのは、内圧
と軸押しによって材料が膨出する際に上金型が浮き上が
るのを防止するためである。また、軸押しを行うのは、
ガイド溝内の材料をダイス溝内に供給することによって
材料の膨出にともなう減肉を軽減するためである。
と軸押しによって材料が膨出する際に上金型が浮き上が
るのを防止するためである。また、軸押しを行うのは、
ガイド溝内の材料をダイス溝内に供給することによって
材料の膨出にともなう減肉を軽減するためである。
【００１３】この後、内圧を大気圧まで低下させてから
上金型５を上昇させ、軸押し工具６、７を後退させて製
品内の加工液８を流し出し、製品２を取り出す。
上金型５を上昇させ、軸押し工具６、７を後退させて製
品内の加工液８を流し出し、製品２を取り出す。
【００１４】次に、製品３の従来の液圧バルジ加工につ
いて説明する。 図１０は、同製品３を加工するのに用
いられている従来の金型部分を示す図で、同図（ａ
１）、（ａ２）は各縦断面図とＣ−Ｃ断面図で、同図
（ｂ１）、（ｂ２）は他の金型の縦断面図とＣ−Ｃ断面
図である。
いて説明する。 図１０は、同製品３を加工するのに用
いられている従来の金型部分を示す図で、同図（ａ
１）、（ａ２）は各縦断面図とＣ−Ｃ断面図で、同図
（ｂ１）、（ｂ２）は他の金型の縦断面図とＣ−Ｃ断面
図である。
【００１５】図１０（ａ１）、（ａ２）に示す金型は、
下金型１４、上金型１５のダイス溝１４a、１５aで構成
される矩形断面の縦方向の辺長Ｄ1 が横方向の辺長より
も短い場合である。図１０（ｂ１）、（ｂ２）の金型
は、下金型２４、上金型２５のダイス溝２４a、２５aで
構成される矩形断面の横方向の辺長Ｄ1 が縦方向の辺長
よりも短い場合である。
下金型１４、上金型１５のダイス溝１４a、１５aで構成
される矩形断面の縦方向の辺長Ｄ1 が横方向の辺長より
も短い場合である。図１０（ｂ１）、（ｂ２）の金型
は、下金型２４、上金型２５のダイス溝２４a、２５aで
構成される矩形断面の横方向の辺長Ｄ1 が縦方向の辺長
よりも短い場合である。
【００１６】図１０（ａ１）（ｂ１）のいずれの金型の
場合でも素管をあらかじめ後述するように偏平加工して
おく必要がある。
場合でも素管をあらかじめ後述するように偏平加工して
おく必要がある。
【００１７】図１０（ａ１）の金型の場合には、ダイス
溝１４a、１５a の横方向幅Ｄ2が素管径Ｄ0よりも大き
いので素管をそのままセットして加工できるように見え
るが、上下間隔Ｄ1が素管径Ｄ0よりも小さいので、ガイ
ド溝１４b、１５bにはセットできない。すなわち、素管
を下金型のダイス溝１４a にセットして上金型を降下さ
せると素管は上金型のダイス溝１５aで上下方向につぶ
される。
溝１４a、１５a の横方向幅Ｄ2が素管径Ｄ0よりも大き
いので素管をそのままセットして加工できるように見え
るが、上下間隔Ｄ1が素管径Ｄ0よりも小さいので、ガイ
ド溝１４b、１５bにはセットできない。すなわち、素管
を下金型のダイス溝１４a にセットして上金型を降下さ
せると素管は上金型のダイス溝１５aで上下方向につぶ
される。
【００１８】図１１は、上記図１０（ａ１）に示す金型
にダイス溝の横方向幅Ｄ2 より大きい径Ｄ0 の素管をセ
ットして加工した場合の素管の変形状態を示す断面図
で、図１１（ａ）は、ダイス溝内における素管の変形状
態を、同図（ｂ）はダイスガイド溝内における素管の変
形状態を示す断面図である。
にダイス溝の横方向幅Ｄ2 より大きい径Ｄ0 の素管をセ
ットして加工した場合の素管の変形状態を示す断面図
で、図１１（ａ）は、ダイス溝内における素管の変形状
態を、同図（ｂ）はダイスガイド溝内における素管の変
形状態を示す断面図である。
【００１９】図１１（ａ）に示すように、管をダイス溝
にセットして上金型を降下させると素管１６が変形し、
ダイス溝内においてはまゆ形につぶれ、両サイドに腰折
れ１７が生ずる。また、この影響により、ダイス溝に近
いガイド溝内においても、図１１（ｂ）に示すような腰
折れ１８が生ずる。
にセットして上金型を降下させると素管１６が変形し、
ダイス溝内においてはまゆ形につぶれ、両サイドに腰折
れ１７が生ずる。また、この影響により、ダイス溝に近
いガイド溝内においても、図１１（ｂ）に示すような腰
折れ１８が生ずる。
【００２０】これらの腰折れは上下金型を密着させる際
に噛み込むので、製品と金型を損傷することになる。ダ
イス溝幅Ｄ2 が大きい場合には腰折れ１７と上下金型の
干渉は避けられるが、腰折れ１８と上下金型ガイド溝と
の干渉は避けられない。そのため、上下金型を密着させ
た状態のダイス溝１４a、１５aおよびガイド溝１４b、
１５bの中に素管を収納できるように、予め素管を偏平
加工しておく必要がある。 また、前述の図１０（ｂ
１）の場合も、素管がダイス溝２４a、２５a内に入らな
いので、素管を予め偏平加工しておく必要がある。
に噛み込むので、製品と金型を損傷することになる。ダ
イス溝幅Ｄ2 が大きい場合には腰折れ１７と上下金型の
干渉は避けられるが、腰折れ１８と上下金型ガイド溝と
の干渉は避けられない。そのため、上下金型を密着させ
た状態のダイス溝１４a、１５aおよびガイド溝１４b、
１５bの中に素管を収納できるように、予め素管を偏平
加工しておく必要がある。 また、前述の図１０（ｂ
１）の場合も、素管がダイス溝２４a、２５a内に入らな
いので、素管を予め偏平加工しておく必要がある。
【００２１】図１２は、上記素管の偏平加工方法を説明
するための図で、同図（ａ１）は、素管を偏平加工用ダ
イスにセットし、素管両端にプラグを挿入した状態を示
す縦断面図およびＣ−Ｃ断面図である。同図（ｂ１）、
（ｂ２）は上方から図示しないプレス装置によってポン
チを降下させ、偏平素管に加工とした状態の縦断面図お
よびＣ−Ｃ断面図である。
するための図で、同図（ａ１）は、素管を偏平加工用ダ
イスにセットし、素管両端にプラグを挿入した状態を示
す縦断面図およびＣ−Ｃ断面図である。同図（ｂ１）、
（ｂ２）は上方から図示しないプレス装置によってポン
チを降下させ、偏平素管に加工とした状態の縦断面図お
よびＣ−Ｃ断面図である。
【００２２】図１２（ａ１）に示すように、素管１の両
端にプラグ３２を挿入した状態で偏平加工用ダイス３０
にセットする。このとき、ダイス３０の溝幅 Ｄ2´は図
１０（ａ２）、（ｂ２）に示すダイス溝１４a、１５aの
溝幅Ｄ2 よりも僅かに小さくしておく。プラグ３２は、
金型のガイド溝１４b、１５b内に入る素管部位の変形防
止が目的であり、頭部３２a の直径は素管の内径部にほ
ぼ一致させておく。プラグ３２の位置決めはフランジ３
２ bを素管の管端に当てることによって行われる。
端にプラグ３２を挿入した状態で偏平加工用ダイス３０
にセットする。このとき、ダイス３０の溝幅 Ｄ2´は図
１０（ａ２）、（ｂ２）に示すダイス溝１４a、１５aの
溝幅Ｄ2 よりも僅かに小さくしておく。プラグ３２は、
金型のガイド溝１４b、１５b内に入る素管部位の変形防
止が目的であり、頭部３２a の直径は素管の内径部にほ
ぼ一致させておく。プラグ３２の位置決めはフランジ３
２ bを素管の管端に当てることによって行われる。
【００２３】図１２（ｂ１）に示すように、上方から図
示しないプレス装置によってポンチ３１を降下させ、素
管を高さＤ1´まで加工して偏平素管３３とする。高さ
Ｄ1´は、図１０（ａ２）、（ｂ２）に示すダイス溝高
さＤ1 よりも僅かに小さくしておく。偏平素管３３の偏
平加工部３３a の断面はまゆ形に変形するが、ダイス内
壁３０a によって図１１（ａ）に示す腰折れ１７は防止
される。また、プラグ３２によって図１１（ｂ）に示す
腰折れ１８も防止される。なお、偏平加工中にプラグ３
２が抜け出さないようにしておく。
示しないプレス装置によってポンチ３１を降下させ、素
管を高さＤ1´まで加工して偏平素管３３とする。高さ
Ｄ1´は、図１０（ａ２）、（ｂ２）に示すダイス溝高
さＤ1 よりも僅かに小さくしておく。偏平素管３３の偏
平加工部３３a の断面はまゆ形に変形するが、ダイス内
壁３０a によって図１１（ａ）に示す腰折れ１７は防止
される。また、プラグ３２によって図１１（ｂ）に示す
腰折れ１８も防止される。なお、偏平加工中にプラグ３
２が抜け出さないようにしておく。
【００２４】次いで、プラグ３２を抜き取った偏平素管
３３を、図１０（ａ１）あるいは同（ｂ１）の金型にセ
ットして液圧バルジ加工を行う。
３３を、図１０（ａ１）あるいは同（ｂ１）の金型にセ
ットして液圧バルジ加工を行う。
【００２５】図１３は、製品３を、図１０（ａ１）に示
した金型を用いての液圧バルジ加工を説明するための断
面図で、図１３（ａ１）、（ａ２）は、素管を金型にセ
ットした縦断面図およびＣ−Ｃ断面図で、（ｂ１）（ｂ
２）は液圧により製品形状に加工した状態を示す縦断面
図およびＣ−Ｃ断面図である。 図１３（ａ１）に示す
ように、下金型のダイス溝１４aおよびガイド溝１４bに
偏平素管３３をセットし、上金型１５を降下し、所定の
力で下金型１４に押しつけ、左右方向から軸押し工具
６、７を前進させ、偏平素管３３に軸押し工具先頭部６
a、７aを圧入してシールを行い、加工液８を充満させ
る。次いで、加工液８の内圧を増加してダイス溝１４
a、１５a内のまゆ形断面の材料を膨張させ、図１３
（ｂ）に示すようにダイス溝に沿った形状の製品に成形
する。
した金型を用いての液圧バルジ加工を説明するための断
面図で、図１３（ａ１）、（ａ２）は、素管を金型にセ
ットした縦断面図およびＣ−Ｃ断面図で、（ｂ１）（ｂ
２）は液圧により製品形状に加工した状態を示す縦断面
図およびＣ−Ｃ断面図である。 図１３（ａ１）に示す
ように、下金型のダイス溝１４aおよびガイド溝１４bに
偏平素管３３をセットし、上金型１５を降下し、所定の
力で下金型１４に押しつけ、左右方向から軸押し工具
６、７を前進させ、偏平素管３３に軸押し工具先頭部６
a、７aを圧入してシールを行い、加工液８を充満させ
る。次いで、加工液８の内圧を増加してダイス溝１４
a、１５a内のまゆ形断面の材料を膨張させ、図１３
（ｂ）に示すようにダイス溝に沿った形状の製品に成形
する。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】図９で説明した、従来
の製品２のような液圧バルジ加工方法には２つの問題が
ある。
の製品２のような液圧バルジ加工方法には２つの問題が
ある。
【００２７】第１の問題は、図９（ｂ２）に示す丸印イ
で示す膨出部断面の４つのコーナ部での減肉の発生であ
る。製品膨出部２aの周長Ｓ2と素管周長Ｓ0 の比Ｓ2／
Ｓ0が大きいほど、また、図９(c) に拡大図で示すコー
ナ部の半径ｒが小さいほどコーナ部の減肉が大きくな
る。したがって、製品に必要な肉厚を確保できなくなっ
たり、減肉が大きくなると図９（ｄ）に示すコーナ部の
破断７０が生じてしまう。強度が大きい材料は延性が乏
しいので、コーナ半径によっては適用できなくなる。
で示す膨出部断面の４つのコーナ部での減肉の発生であ
る。製品膨出部２aの周長Ｓ2と素管周長Ｓ0 の比Ｓ2／
Ｓ0が大きいほど、また、図９(c) に拡大図で示すコー
ナ部の半径ｒが小さいほどコーナ部の減肉が大きくな
る。したがって、製品に必要な肉厚を確保できなくなっ
たり、減肉が大きくなると図９（ｄ）に示すコーナ部の
破断７０が生じてしまう。強度が大きい材料は延性が乏
しいので、コーナ半径によっては適用できなくなる。
【００２８】軸押し工具６、７によってガイド溝内の材
料を押し込んでダイス溝内に材料を供給することでコー
ナ部の減肉をある程度は抑制することが可能であるが、
製品膨出部２a の長さＬが大きい場合には膨出部の中央
部分にまで軸押しの効果が及ばないので、やはりコーナ
部の減肉が問題となる。
料を押し込んでダイス溝内に材料を供給することでコー
ナ部の減肉をある程度は抑制することが可能であるが、
製品膨出部２a の長さＬが大きい場合には膨出部の中央
部分にまで軸押しの効果が及ばないので、やはりコーナ
部の減肉が問題となる。
【００２９】本発明者の実験によれば、例えば引張強度
４０kgf／mm2級の炭素鋼素管でＬが素管径Ｄ0の４倍、
製品膨出部の周長Ｓ2と素管周長Ｓ0の比 Ｓ2／Ｓ0 =
１．２５の正方形断面の膨出部２a を成形する場合は、
ｒを肉厚ｔの５倍以下にすることは困難である。
４０kgf／mm2級の炭素鋼素管でＬが素管径Ｄ0の４倍、
製品膨出部の周長Ｓ2と素管周長Ｓ0の比 Ｓ2／Ｓ0 =
１．２５の正方形断面の膨出部２a を成形する場合は、
ｒを肉厚ｔの５倍以下にすることは困難である。
【００３０】コーナ部の減肉が直辺部の減肉よりも大き
いのは、膨出によるコーナ対角線方向の直径増加が最大
となるからで、さらに、ダイス溝１４a、１５aに早い段
階で接触する直辺部の周方向伸び変形がダイス溝との摩
擦によって抑制される分だけコーナ部の周方向伸び変形
が促進されるからである。
いのは、膨出によるコーナ対角線方向の直径増加が最大
となるからで、さらに、ダイス溝１４a、１５aに早い段
階で接触する直辺部の周方向伸び変形がダイス溝との摩
擦によって抑制される分だけコーナ部の周方向伸び変形
が促進されるからである。
【００３１】第２の問題は、加工に必要な加工液８の圧
力が大きいことである。図９で説明した加工法において
は、図９（ｃ）に示す製品コーナ半径ｒを形成するのに
必要な内圧ｐを付加する必要がある。この場合の必要内
圧ｐは一般に次式で見積もられる。
力が大きいことである。図９で説明した加工法において
は、図９（ｃ）に示す製品コーナ半径ｒを形成するのに
必要な内圧ｐを付加する必要がある。この場合の必要内
圧ｐは一般に次式で見積もられる。
【００３２】ｐ=（ｔ×σ）／ｒ ここで、ｔは肉厚、σは材料の変形強度である。
【００３３】例えば、ｔ=３mm、σ=５０kgf/mm2、ｒ=１
５mmとすれば、ｐ=１０kgf/mm2すなわち１０００気圧の
高圧が必要である。高圧になればなるほど、圧力発生装
置が大がかりとなるほか、上下の金型を締め付けるのに
必要なプレス力が大きくなる。金型の強度も大きくする
必要があるので、液圧バルジ加工装置全体が高価なもの
になってしまい、加工コストの上昇をきたしてしまう。
５mmとすれば、ｐ=１０kgf/mm2すなわち１０００気圧の
高圧が必要である。高圧になればなるほど、圧力発生装
置が大がかりとなるほか、上下の金型を締め付けるのに
必要なプレス力が大きくなる。金型の強度も大きくする
必要があるので、液圧バルジ加工装置全体が高価なもの
になってしまい、加工コストの上昇をきたしてしまう。
【００３４】次に、図１３で説明した従来の製品３のよ
うな液圧バルジ加工方法には２つの問題がある。
うな液圧バルジ加工方法には２つの問題がある。
【００３５】第１の問題は、製品膨出部３a の減肉、特
に断面コーナ部の減肉である。図１３のバルジ加工にお
いては、素管材料がダイス段差部１４c、１５cを通過す
る際の抵抗が障害となってガイド溝１４b、１５b 内の
素管材料をダイス溝１４a、１５a内にスムースに押し込
むことが困難である。その結果として、膨出部３aの長
さＬが小さい場合でも断面コーナ部の減肉が大きくなっ
てしまう。
に断面コーナ部の減肉である。図１３のバルジ加工にお
いては、素管材料がダイス段差部１４c、１５cを通過す
る際の抵抗が障害となってガイド溝１４b、１５b 内の
素管材料をダイス溝１４a、１５a内にスムースに押し込
むことが困難である。その結果として、膨出部３aの長
さＬが小さい場合でも断面コーナ部の減肉が大きくなっ
てしまう。
【００３６】第２の問題は、図１３（ａ１）に示すまゆ
形の加工前形状が原因となって、図１３（ｂ１）、（ｂ
２）に示すような矩形断面形状にならない形状不良が生
じることである。
形の加工前形状が原因となって、図１３（ｂ１）、（ｂ
２）に示すような矩形断面形状にならない形状不良が生
じることである。
【００３７】図１４は、図１３で説明した加工において
発生する形状不良の発生状況を示す図で、同図（ａ）は
液圧バルジ加工初期の段階、同図（ｂ）は加工中期の段
階および同図（ｃ）は加工終了段階におけるそれぞれの
断面図である。
発生する形状不良の発生状況を示す図で、同図（ａ）は
液圧バルジ加工初期の段階、同図（ｂ）は加工中期の段
階および同図（ｃ）は加工終了段階におけるそれぞれの
断面図である。
【００３８】図１４（ａ）に示すように、液圧バルジ加
工初期の段階においては、加工液８の圧力によってまゆ
形の凸部３５がダイス溝１４a、１５aに接触した状態と
なる。この後の内圧上昇によって凹部３４の深さが徐々
に減少するとともに、同図（ｂ）に示すように凹部３４
の両側にダイス溝との接触域３６が形成される。接触域
３６の摩擦効果によって凹部３４はもはや引き延ばされ
ることはなく、コーナ部３７の材料は周方向に伸びなが
らコーナｒは徐々に小さくなっていく。凹部３４では材
料の線長が余っているので内圧を増加させても、この部
位をダイス溝に沿わせることはできず、図１４（ｃ）に
示すように凹部３４が製品に残留してしまう。以上の問
題点は図１０（ｂ）の金型による成形の場合も同様であ
る。
工初期の段階においては、加工液８の圧力によってまゆ
形の凸部３５がダイス溝１４a、１５aに接触した状態と
なる。この後の内圧上昇によって凹部３４の深さが徐々
に減少するとともに、同図（ｂ）に示すように凹部３４
の両側にダイス溝との接触域３６が形成される。接触域
３６の摩擦効果によって凹部３４はもはや引き延ばされ
ることはなく、コーナ部３７の材料は周方向に伸びなが
らコーナｒは徐々に小さくなっていく。凹部３４では材
料の線長が余っているので内圧を増加させても、この部
位をダイス溝に沿わせることはできず、図１４（ｃ）に
示すように凹部３４が製品に残留してしまう。以上の問
題点は図１０（ｂ）の金型による成形の場合も同様であ
る。
【００３９】本発明の課題は、高い液圧を必要としない
で、コーナ部の減肉および形状不良が発生しない液圧バ
ルジ加工方法と装置を提供することにある。
で、コーナ部の減肉および形状不良が発生しない液圧バ
ルジ加工方法と装置を提供することにある。
【００４０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
問題に鑑みなされたもので、高い液圧を必要としない
で、コーナ部の減肉および形状不良が発生しない液圧バ
ルジ加工方法と装置を開発すべく種々実験、検討した結
果、素管の膨出予定部位の周長を製品膨出部周長と同一
に一旦膨出加工する一次バルジ加工と、膨出部の外面を
機械的に押圧して曲げ成形し、その断面を製品膨出部の
断面形状に仕上げる二次バルジ加工とに分けて加工する
ことにより上記問題を解消できるとの知見を得るに至っ
た。本発明は、このような知見に基づきなされたもの
で、その要旨は以下の通りである。
問題に鑑みなされたもので、高い液圧を必要としない
で、コーナ部の減肉および形状不良が発生しない液圧バ
ルジ加工方法と装置を開発すべく種々実験、検討した結
果、素管の膨出予定部位の周長を製品膨出部周長と同一
に一旦膨出加工する一次バルジ加工と、膨出部の外面を
機械的に押圧して曲げ成形し、その断面を製品膨出部の
断面形状に仕上げる二次バルジ加工とに分けて加工する
ことにより上記問題を解消できるとの知見を得るに至っ
た。本発明は、このような知見に基づきなされたもの
で、その要旨は以下の通りである。
【００４１】（１）上下一対の金型に収納した金属素管
の内部に液圧を付与して金属素管に異形断面の膨出部を
成形する液圧バルジ加工方法において、金属素管軸方向
に直交した水平方向の金型溝幅が製品の膨出部位の幅と
同じである金型を用い、金属素管の膨出予定部位の周長
を製品膨出部周長と同一に膨出させる一次バルジ加工
と、上金型内と下金型内にそれぞれ組み込んだ上下動可
能なパッドによって、前記一次バルジ加工で形成した膨
出部を上下方向から押圧して製品膨出部断面形状に仕上
げる二次バルジ加工を同一金型内で連続しておこなうこ
とを特徴とする金属管の液圧バルジ加工方法。
の内部に液圧を付与して金属素管に異形断面の膨出部を
成形する液圧バルジ加工方法において、金属素管軸方向
に直交した水平方向の金型溝幅が製品の膨出部位の幅と
同じである金型を用い、金属素管の膨出予定部位の周長
を製品膨出部周長と同一に膨出させる一次バルジ加工
と、上金型内と下金型内にそれぞれ組み込んだ上下動可
能なパッドによって、前記一次バルジ加工で形成した膨
出部を上下方向から押圧して製品膨出部断面形状に仕上
げる二次バルジ加工を同一金型内で連続しておこなうこ
とを特徴とする金属管の液圧バルジ加工方法。
【００４２】（２）上下一対の金型に収納した金属素管
の内部に液圧を付与して金属素管に異形断面の膨出部を
成形する液圧バルジ加工方法において、金属素管軸方向
に直交した水平方向の金型内部の幅が製品の水平方向の
幅と同じ金型を用い、かつ周長が製品膨出部の周長と同
一である金属素管を用い、上金型内と下金型内にそれぞ
れ組み込んだ上下動可能なパッドによって上下方向から
押圧して製品膨出部断面形状に仕上げるバルジ加工をお
こなうことを特徴とする金属管の液圧バルジ加工方法。
の内部に液圧を付与して金属素管に異形断面の膨出部を
成形する液圧バルジ加工方法において、金属素管軸方向
に直交した水平方向の金型内部の幅が製品の水平方向の
幅と同じ金型を用い、かつ周長が製品膨出部の周長と同
一である金属素管を用い、上金型内と下金型内にそれぞ
れ組み込んだ上下動可能なパッドによって上下方向から
押圧して製品膨出部断面形状に仕上げるバルジ加工をお
こなうことを特徴とする金属管の液圧バルジ加工方法。
【００４３】（３）下部ボルスタに取り付けられた下金
型と上部ラムヘッドに取り付けられた上金型間に収納し
た金属素管の内部から液圧を付与して金属素管に異形断
面の膨出部を成形する液圧バルジ加工装置において、上
金型内と下金型内にそれぞれ組み込まれた上下動可能な
パッドと、これらパッドを押圧するための加圧ユニット
を下部ボルスタおよび上部ラムヘッド内に収納している
ことを特徴とする金属管の液圧バルジ加工装置。
型と上部ラムヘッドに取り付けられた上金型間に収納し
た金属素管の内部から液圧を付与して金属素管に異形断
面の膨出部を成形する液圧バルジ加工装置において、上
金型内と下金型内にそれぞれ組み込まれた上下動可能な
パッドと、これらパッドを押圧するための加圧ユニット
を下部ボルスタおよび上部ラムヘッド内に収納している
ことを特徴とする金属管の液圧バルジ加工装置。
【００４４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の液圧バルジ加工
装置の１例を示す断面図で、同図（ａ）は素管をセット
する金型の長手方向断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に
おけるＣ−Ｃの断面図である。
装置の１例を示す断面図で、同図（ａ）は素管をセット
する金型の長手方向断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に
おけるＣ−Ｃの断面図である。
【００４５】金型は下金型４１と上金型４２とからな
り、下金型４１は図示しないプレス装置の下部ボルスタ
５０に、上金型４２は同プレス装置の上部ラムヘッド５
１に取り付けられている。
り、下金型４１は図示しないプレス装置の下部ボルスタ
５０に、上金型４２は同プレス装置の上部ラムヘッド５
１に取り付けられている。
【００４６】ラムヘッド５１は、図示しない油圧シリン
ダにて上下動し、上金型４２を下金型４１に所定の力で
押し付ける。ボルスタ５０およびラムヘッド５１にはそ
れぞれ加圧ユニット５２が上下対向して収納されてい
る。
ダにて上下動し、上金型４２を下金型４１に所定の力で
押し付ける。ボルスタ５０およびラムヘッド５１にはそ
れぞれ加圧ユニット５２が上下対向して収納されてい
る。
【００４７】図１においては、加圧ユニット５２がボル
スタ５０およびラムヘッド５１にそれぞれ２個づつ配置
されているが、数については制約はない。加圧ユニット
５２は、ケース５２a、シリンダ５２b、ピストンロッド
５２c およびピストンヘッド５２dで構成されている。
図示しないポンプから作動液を配管５２eあるいは５２f
を通じてシリンダ５２bに送り込むことによってピスト
ンロッド５２c を上下動させ、ピストンヘッド５２dは
ケース５２aの内壁でガイドされて上下動する。
スタ５０およびラムヘッド５１にそれぞれ２個づつ配置
されているが、数については制約はない。加圧ユニット
５２は、ケース５２a、シリンダ５２b、ピストンロッド
５２c およびピストンヘッド５２dで構成されている。
図示しないポンプから作動液を配管５２eあるいは５２f
を通じてシリンダ５２bに送り込むことによってピスト
ンロッド５２c を上下動させ、ピストンヘッド５２dは
ケース５２aの内壁でガイドされて上下動する。
【００４８】下金型４１と上金型４２にはダイキャビテ
ィ（ダイス内の空間部）４１a 、４２aとガイド溝４１
b、４２bが上下対向して設けられている。ダイキャビテ
ィ４１a、４２aにはパッド４３、４４が収納されてお
り、ダイキャビティ４１a、４２a の側面とパッド４
３、４４で囲まれた空間で製品膨出部を成形する。すな
わち、ダイキャビティの長さＬおよび幅Ｄ2 （金型溝
幅）は図７（ｂ）、（ｃ）の製品膨出部２a、３aの長さ
および幅と同一である。また、ガイド溝４１b、４２bの
内径Ｄ0 は素管１の外径と同一である。パッド４３、４
４と上下のピストンヘッド５２dの間にはピン６０が設
置されており、ピストンロッド５２cの上下動によって
パッド４３、４４が上下する。上部のパッド４４、ピン
６０については、落下しないように、例えば上部ラムヘ
ッド側のピストンヘッド５２dに接続しておく。 図
２は、図１に示した液圧バルジ加工装置を用いて、製品
２を加工する方法を説明するための金型部の図で、２図
（ａ１）は素管を金型にセットした状態、同図（ｂ１）
は一次バルジ加工した状態、同図（ｃ１）は二次バルジ
加工した状態を示すそれぞれの縦断面図である。なお、
図２の（ａ２）〜ｃ２）は、図２（ａ１）〜（ｃ１）の
Ｃ−Ｃ断面図である。
ィ（ダイス内の空間部）４１a 、４２aとガイド溝４１
b、４２bが上下対向して設けられている。ダイキャビテ
ィ４１a、４２aにはパッド４３、４４が収納されてお
り、ダイキャビティ４１a、４２a の側面とパッド４
３、４４で囲まれた空間で製品膨出部を成形する。すな
わち、ダイキャビティの長さＬおよび幅Ｄ2 （金型溝
幅）は図７（ｂ）、（ｃ）の製品膨出部２a、３aの長さ
および幅と同一である。また、ガイド溝４１b、４２bの
内径Ｄ0 は素管１の外径と同一である。パッド４３、４
４と上下のピストンヘッド５２dの間にはピン６０が設
置されており、ピストンロッド５２cの上下動によって
パッド４３、４４が上下する。上部のパッド４４、ピン
６０については、落下しないように、例えば上部ラムヘ
ッド側のピストンヘッド５２dに接続しておく。 図
２は、図１に示した液圧バルジ加工装置を用いて、製品
２を加工する方法を説明するための金型部の図で、２図
（ａ１）は素管を金型にセットした状態、同図（ｂ１）
は一次バルジ加工した状態、同図（ｃ１）は二次バルジ
加工した状態を示すそれぞれの縦断面図である。なお、
図２の（ａ２）〜ｃ２）は、図２（ａ１）〜（ｃ１）の
Ｃ−Ｃ断面図である。
【００４９】素管１を下金型ガイド溝４１b にセット
し、上方より図示しないラムヘッド５１を降下して上金
型４２を図示しないボルスタ５０の上の下金型４１に所
定の力で押しつけ、左右方向から軸押し工具６、７を前
進させ、素管１の両管端内径部に軸押し工具先頭部６
a、７aを圧入してシールを行う。次いで、左側の軸押し
工具６を貫通させた流路６b から図示しないポンプ装置
によって加工液８を注入しながら右側の軸押し工具７を
貫通する流路７b から素管内の空気を押し出し、素管１
を加工液８で充満させる。
し、上方より図示しないラムヘッド５１を降下して上金
型４２を図示しないボルスタ５０の上の下金型４１に所
定の力で押しつけ、左右方向から軸押し工具６、７を前
進させ、素管１の両管端内径部に軸押し工具先頭部６
a、７aを圧入してシールを行う。次いで、左側の軸押し
工具６を貫通させた流路６b から図示しないポンプ装置
によって加工液８を注入しながら右側の軸押し工具７を
貫通する流路７b から素管内の空気を押し出し、素管１
を加工液８で充満させる。
【００５０】この後、一次バルジ加工をおこなう。すな
わち、軸押し工具６、７を前進させながら加工液８の圧
力を上昇させ、図２（ｂ１）、（ｂ２）に示すようにダ
イキャビテイ４１a、４２a 内に材料を一次膨出させ
る。一次膨出部２a´の周長は、図７bの製品膨出部２a
の周長と同一にしておく。なお、周長は、外周の長さで
なく、肉厚の中央部における周長を示すものとする。そ
れは、一次バルジ加工時に外周面の長さにしておくと、
下記する二次バルジ加工でコーナ部の外周面がわずかに
伸び製品の外周よりそれだけ長くなるからである。肉厚
の中央における周長とすると、二次バルジ加工でも肉厚
中央部は伸びないので、一次バルジ加工の肉厚中央部で
の外周は二次加工後も変化しないためである。
わち、軸押し工具６、７を前進させながら加工液８の圧
力を上昇させ、図２（ｂ１）、（ｂ２）に示すようにダ
イキャビテイ４１a、４２a 内に材料を一次膨出させ
る。一次膨出部２a´の周長は、図７bの製品膨出部２a
の周長と同一にしておく。なお、周長は、外周の長さで
なく、肉厚の中央部における周長を示すものとする。そ
れは、一次バルジ加工時に外周面の長さにしておくと、
下記する二次バルジ加工でコーナ部の外周面がわずかに
伸び製品の外周よりそれだけ長くなるからである。肉厚
の中央における周長とすると、二次バルジ加工でも肉厚
中央部は伸びないので、一次バルジ加工の肉厚中央部で
の外周は二次加工後も変化しないためである。
【００５１】一次膨出部の周長を製品膨出部の周長と同
一にするのは、一次膨出部の周長が製品膨出部の周長よ
り長いと、二次バルジ加工でしわ等の形状不良が発生す
るためである。
一にするのは、一次膨出部の周長が製品膨出部の周長よ
り長いと、二次バルジ加工でしわ等の形状不良が発生す
るためである。
【００５２】一次膨出部 ２a´の断面形状は小判形にな
っているが、これは断面全体が周方向になるべく均等に
伸びるように配慮したものであり、この形状に限定され
るものではない。断面丸み部の半径は製品膨出部の２a
のコーナ半径よりも大きいので、一次バルジ加工に必要
な加工液圧力は小さくできる。
っているが、これは断面全体が周方向になるべく均等に
伸びるように配慮したものであり、この形状に限定され
るものではない。断面丸み部の半径は製品膨出部の２a
のコーナ半径よりも大きいので、一次バルジ加工に必要
な加工液圧力は小さくできる。
【００５３】この後、加工液８の圧力を後述の二次バル
ジ圧力に設定し、二次バルジ加工をおこなう。すなわ
ち、図１の加圧ユニット５２を作動させ、ピン６０を介
してパッド４３、４４により、図２（ｃ１）に示すよう
に上下から一次膨出部 ２a´を押しつぶし、製品膨出部
２aの断面形状に仕上げる。
ジ圧力に設定し、二次バルジ加工をおこなう。すなわ
ち、図１の加圧ユニット５２を作動させ、ピン６０を介
してパッド４３、４４により、図２（ｃ１）に示すよう
に上下から一次膨出部 ２a´を押しつぶし、製品膨出部
２aの断面形状に仕上げる。
【００５４】この二次バルジ加工においては、加工液の
圧力によって材料が内側から支えられる効果により、図
１２（ｂ）に示したようなまゆ形変形は生じない。逆に
言えば、二次バルジ圧力はまゆ形変形を防止する程度で
よく、例えば１００〜２００気圧程度で十分である。
圧力によって材料が内側から支えられる効果により、図
１２（ｂ）に示したようなまゆ形変形は生じない。逆に
言えば、二次バルジ圧力はまゆ形変形を防止する程度で
よく、例えば１００〜２００気圧程度で十分である。
【００５５】一次バルジ加工ですでに製品膨出部に必要
な周長が得られているので、断面コーナ部は加工液圧力
で形成されるのではなく、素管材料の曲げ変形によって
形成される。したがって、コーナ部の減肉を抑制するこ
とができるばかりでなく、小さいコーナ半径を低い加工
液圧力で得ることができる。
な周長が得られているので、断面コーナ部は加工液圧力
で形成されるのではなく、素管材料の曲げ変形によって
形成される。したがって、コーナ部の減肉を抑制するこ
とができるばかりでなく、小さいコーナ半径を低い加工
液圧力で得ることができる。
【００５６】図３は、図１の液圧バルジ加工装置を用い
て、製品３を加工する状況を示す一例で、図３（ａ１）
は素管を金型にセットした状態、同図（ｂ）は一次バル
ジ加工した状態、同図（ｃ）は二次バルジ加工した状態
を示す縦断面図で、同図（ａ２）〜（ｃ２）は同図（ａ
１）〜（ｃ１）のＣ−Ｃ断面図である。
て、製品３を加工する状況を示す一例で、図３（ａ１）
は素管を金型にセットした状態、同図（ｂ）は一次バル
ジ加工した状態、同図（ｃ）は二次バルジ加工した状態
を示す縦断面図で、同図（ａ２）〜（ｃ２）は同図（ａ
１）〜（ｃ１）のＣ−Ｃ断面図である。
【００５７】素管１を下金型ガイド溝４１bにセット
し、上方より図示しないラムヘッド５１を降下して上金
型４２を図示しないボルスタ５０の上の下金型４１に所
定の力で押しつけ、左右方向から軸押し工具６７を前進
させ、素管１の両管端内径部に軸押し工具先頭部６a、
７aを圧入してシールを行う。次いで、左側の軸押し工
具６を貫通させた流路６b から図示しないポンプ装置に
よって加工液８を注入しながら右側の軸押し工具７を貫
通する流路７b から素管内の空気を押し出し、素管１を
加工液８で充満させる。
し、上方より図示しないラムヘッド５１を降下して上金
型４２を図示しないボルスタ５０の上の下金型４１に所
定の力で押しつけ、左右方向から軸押し工具６７を前進
させ、素管１の両管端内径部に軸押し工具先頭部６a、
７aを圧入してシールを行う。次いで、左側の軸押し工
具６を貫通させた流路６b から図示しないポンプ装置に
よって加工液８を注入しながら右側の軸押し工具７を貫
通する流路７b から素管内の空気を押し出し、素管１を
加工液８で充満させる。
【００５８】この後、一次バルジ加工をおこなう。すな
わち、軸押し工具６、７を前進させながら加工液８の圧
力を上昇させ、図３（ｂ）に示すようにダイキャビテイ
４１a、４２a 内に材料を一次膨出させる。一次膨出部
３a´の周長は、図７（ｃ１）の製品膨出部３aの周長と
同一にしておく。
わち、軸押し工具６、７を前進させながら加工液８の圧
力を上昇させ、図３（ｂ）に示すようにダイキャビテイ
４１a、４２a 内に材料を一次膨出させる。一次膨出部
３a´の周長は、図７（ｃ１）の製品膨出部３aの周長と
同一にしておく。
【００５９】したがって、素管１の周長が製品膨出部３
a の周長と同一の場合は、図２（ｂ）に示す一次バルジ
加工は不要である。
a の周長と同一の場合は、図２（ｂ）に示す一次バルジ
加工は不要である。
【００６０】一次膨出部 ３a´の断面形状を円形に示し
てあるが、これは断面全体が周方向になるべく均等に伸
びるように配慮したものであり、この形状に限定される
ものではない。断面丸み部の半径は製品膨出部の２aの
コーナ半径よりも大きいので、一次バルジ加工に必要な
加工液圧力は小さくて済む。
てあるが、これは断面全体が周方向になるべく均等に伸
びるように配慮したものであり、この形状に限定される
ものではない。断面丸み部の半径は製品膨出部の２aの
コーナ半径よりも大きいので、一次バルジ加工に必要な
加工液圧力は小さくて済む。
【００６１】この後、加工液の圧力を二次バルジ圧力に
設定し、二次バルジ加工を行う。すなわち、図１の加圧
ユニット５２を作動させ、ピン６０を介してパッド４
３、４４により、図３（ｃ１）に示すように上下から一
次膨出部 ３a´を押しつぶし、製品膨出部３aの断面形
状に仕上げる。
設定し、二次バルジ加工を行う。すなわち、図１の加圧
ユニット５２を作動させ、ピン６０を介してパッド４
３、４４により、図３（ｃ１）に示すように上下から一
次膨出部 ３a´を押しつぶし、製品膨出部３aの断面形
状に仕上げる。
【００６２】この二次バルジ加工においては、加工液の
圧力によって材料が内側から支えられる効果により、図
１２（ｂ）に示すようなまゆ形変形は生じない。二次バ
ルジ圧力は、図２の場合と同様にまゆ形変形を防止する
程度でよく、例えば１００〜２００気圧程度で十分であ
る。この場合も一次バルジ加工ですでに製品膨出部に必
要な周長が得られているので、必要な断面コーナ半径を
減肉を抑制しつつ、しかも低い加工液圧力で形成するこ
とができる。
圧力によって材料が内側から支えられる効果により、図
１２（ｂ）に示すようなまゆ形変形は生じない。二次バ
ルジ圧力は、図２の場合と同様にまゆ形変形を防止する
程度でよく、例えば１００〜２００気圧程度で十分であ
る。この場合も一次バルジ加工ですでに製品膨出部に必
要な周長が得られているので、必要な断面コーナ半径を
減肉を抑制しつつ、しかも低い加工液圧力で形成するこ
とができる。
【００６３】以上のように、本発明によれば製品２、３
等をバルジ加工する場合、断面コーナ部の減肉を抑制す
ることができるので、強度が大きく延性が小さい材料で
あっても小さなコーナｒに仕上げることができる。
等をバルジ加工する場合、断面コーナ部の減肉を抑制す
ることができるので、強度が大きく延性が小さい材料で
あっても小さなコーナｒに仕上げることができる。
【００６４】また、必要な加工液圧力が小さくて済むの
でバルジ加工設備が安価となり、加工費を低減すること
が可能となる。さらに、製品３の場合には、図１２に示
すような素管の偏平加工が不要である。したがって、偏
平加工に伴う図１４に示すような凹み欠陥が製品に残る
こともない。
でバルジ加工設備が安価となり、加工費を低減すること
が可能となる。さらに、製品３の場合には、図１２に示
すような素管の偏平加工が不要である。したがって、偏
平加工に伴う図１４に示すような凹み欠陥が製品に残る
こともない。
【００６５】本発明の対象となる液圧バルジ加工製品
は、膨出部が図７（ｂ）、（ｃ）に示すような矩形断面
のものに限定されるものではない。
は、膨出部が図７（ｂ）、（ｃ）に示すような矩形断面
のものに限定されるものではない。
【００６６】図４は、本発明の対象となる液圧バルジ加
工製品の断面形状の例を示す断面図である。これらのよ
うな異形のものであっても上下パッドの形状をそれぞれ
の形状に対応したものにしておけば成形可能である。
工製品の断面形状の例を示す断面図である。これらのよ
うな異形のものであっても上下パッドの形状をそれぞれ
の形状に対応したものにしておけば成形可能である。
【００６７】また、図７（ｂ１）、（ｃ１）に示すよう
な直線状の製品に限定されるものではない。
な直線状の製品に限定されるものではない。
【００６８】図５は、製品全体が曲がっている例を示す
図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）、（ｃ）は膨出
部の断面図である。
図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）、（ｃ）は膨出
部の断面図である。
【００６９】図５に示すように、本発明は製品７０のよ
うに全体が曲がっているような製品にも適用できる。製
品７０は複数の膨出部７０a、７０b、７０c と素管と同
径の部位７０d、７０e、７０fから成り、７０ｂの断面
を図５（ｂ）に、７０ｃ の断面を図５（ｃ）に示す。
うに全体が曲がっているような製品にも適用できる。製
品７０は複数の膨出部７０a、７０b、７０c と素管と同
径の部位７０d、７０e、７０fから成り、７０ｂの断面
を図５（ｂ）に、７０ｃ の断面を図５（ｃ）に示す。
【００７０】図６は、曲がっている製品を成形するため
の液圧バルジ加工装置のボルスタおよびラムヘッド５の
配置を示す平面図である。
の液圧バルジ加工装置のボルスタおよびラムヘッド５の
配置を示す平面図である。
【００７１】曲がっているような製品を液圧バルジ加工
するには、図６に示すようなボルスタ５０およびラムヘ
ッド５１を備えた液圧バルジ加工装置を使用し、製品膨
出部の位置に対応した複数の加圧ユニット、例えば図５
の製品の場合は、７０ａ、〜７０ｃに対応する５２−
４、５２−２、５２−６を作動させて成形すればよい。
これら加圧ユニットの加圧力および加圧ストロークはそ
れぞれ必要に応じて独立して制御することも可能であ
る。
するには、図６に示すようなボルスタ５０およびラムヘ
ッド５１を備えた液圧バルジ加工装置を使用し、製品膨
出部の位置に対応した複数の加圧ユニット、例えば図５
の製品の場合は、７０ａ、〜７０ｃに対応する５２−
４、５２−２、５２−６を作動させて成形すればよい。
これら加圧ユニットの加圧力および加圧ストロークはそ
れぞれ必要に応じて独立して制御することも可能であ
る。
【００７２】なお、金属素管は、鋼、アルミニウムや銅
のようなどのような金属の管であってもよい。
のようなどのような金属の管であってもよい。
【００７３】
（実施例１）図７（ｂ１）に示した製品２をバルジ加工
の対象とし、製品の寸法は、それぞれ Ｄ1＝９０ｍｍ、
Ｄ2＝９０ｍｍ、Ｒ＝６ｍｍ、Ｌ＝４００ｍｍ、Ｌ1＝５
００ｍｍ、Ｄ0＝８９．１ｍｍとした。まず、本発明の
方法として、図１に示す、ボルスタ５０およびラムヘッ
ド５１内に最大推力４０ｔｏｎ、最大ストローク１００
ｍｍの加圧ユニット５２を２個づつ内蔵した液圧バルジ
加工装置を使用した。
の対象とし、製品の寸法は、それぞれ Ｄ1＝９０ｍｍ、
Ｄ2＝９０ｍｍ、Ｒ＝６ｍｍ、Ｌ＝４００ｍｍ、Ｌ1＝５
００ｍｍ、Ｄ0＝８９．１ｍｍとした。まず、本発明の
方法として、図１に示す、ボルスタ５０およびラムヘッ
ド５１内に最大推力４０ｔｏｎ、最大ストローク１００
ｍｍの加圧ユニット５２を２個づつ内蔵した液圧バルジ
加工装置を使用した。
【００７４】素管１は、外径８９．１ｍｍ、肉厚２．３
ｍｍ、長さＬ0＝６００ｍｍ の機械構造用炭素鋼鋼管Ｓ
ＴＫＭ１２Ａ（ＪＩＳＧ３４４５）である。この素管を
図２（ａ）に示すように下金型４１にセットし、上金型
４２を金型締め力１５０ｔｏｎで下金型４１に押しつ
け、両管端を軸押し工具６、７でシールして３％の油脂
分を水に分散させたエマルジョン加工液８で充満させ
た。次いで、図２（ｂ１）に示すように軸押し工具６、
７を前進させながら加工液圧力を３００ａｔｍまで増加
させ、周長が３５０ｍｍの膨出部２a´を形成する一次
バルジ加工を行った。 軸押し力は最大４０ｔｏｎであ
った。一次膨出部２a´の断面は短径９０ｍｍ、長径１
２４ｍｍの小判形である。
ｍｍ、長さＬ0＝６００ｍｍ の機械構造用炭素鋼鋼管Ｓ
ＴＫＭ１２Ａ（ＪＩＳＧ３４４５）である。この素管を
図２（ａ）に示すように下金型４１にセットし、上金型
４２を金型締め力１５０ｔｏｎで下金型４１に押しつ
け、両管端を軸押し工具６、７でシールして３％の油脂
分を水に分散させたエマルジョン加工液８で充満させ
た。次いで、図２（ｂ１）に示すように軸押し工具６、
７を前進させながら加工液圧力を３００ａｔｍまで増加
させ、周長が３５０ｍｍの膨出部２a´を形成する一次
バルジ加工を行った。 軸押し力は最大４０ｔｏｎであ
った。一次膨出部２a´の断面は短径９０ｍｍ、長径１
２４ｍｍの小判形である。
【００７５】次いで、加工液圧力を１５０ａｔｍに低下
させた後、前記加圧ユニット５２を作動させて上下のパ
ッド４３、４４で前記一次膨出部を長径方向に押圧し、
図２（ｃ１）に示すように高さＤ２＝９０ｍｍの矩形断
面の膨出部２ａを得る二次バルジ加工を行い、製品２を
成形した。膨出部２ａの断面コーナ半径Ｒは所定の６ｍ
ｍが得られた。また、最小肉厚は２．０ｍｍで、製品の
必要肉厚１．８ｍｍを満足した。
させた後、前記加圧ユニット５２を作動させて上下のパ
ッド４３、４４で前記一次膨出部を長径方向に押圧し、
図２（ｃ１）に示すように高さＤ２＝９０ｍｍの矩形断
面の膨出部２ａを得る二次バルジ加工を行い、製品２を
成形した。膨出部２ａの断面コーナ半径Ｒは所定の６ｍ
ｍが得られた。また、最小肉厚は２．０ｍｍで、製品の
必要肉厚１．８ｍｍを満足した。
【００７６】従来方法として、上記と同様の素管を図９
（ａ１）に示すように下金型４１にセットし、上金型４
２を金型締め力４５０ｔｏｎで下金型４１に押しつけ、
両管端を軸押し工具６７でシールして３％の油脂分を懸
濁させたエマルジョン加工液８で充満させた。次いで図
９（ｂ１）に示すように、軸押し工具６、７を前進させ
ながら加工液圧力を９００ａｔｍまで増加させて、膨出
部２a を成形した。軸押し力は最大８０ｔｏｎであっ
た。膨出部２ａの断面コーナ半径Ｒは１４ｍｍで、その
部位の最小肉厚は１．８ｍｍ製品の必要肉厚であった。
さらに加工液圧力を増加させると製品必要肉厚以下にな
ってしまうため、製品２のコーナ半径（６ｍｍ）を得る
ことはできなかった。
（ａ１）に示すように下金型４１にセットし、上金型４
２を金型締め力４５０ｔｏｎで下金型４１に押しつけ、
両管端を軸押し工具６７でシールして３％の油脂分を懸
濁させたエマルジョン加工液８で充満させた。次いで図
９（ｂ１）に示すように、軸押し工具６、７を前進させ
ながら加工液圧力を９００ａｔｍまで増加させて、膨出
部２a を成形した。軸押し力は最大８０ｔｏｎであっ
た。膨出部２ａの断面コーナ半径Ｒは１４ｍｍで、その
部位の最小肉厚は１．８ｍｍ製品の必要肉厚であった。
さらに加工液圧力を増加させると製品必要肉厚以下にな
ってしまうため、製品２のコーナ半径（６ｍｍ）を得る
ことはできなかった。
【００７７】以上のように、本発明では従来法よりも小
さい金型締め力、軸押し力、加工液内圧で加工ができ、
しかも膨出部断面のコーナ半径を小さくすることができ
た。 （実施例２）図７（ｃ１）に示した製品３をバルジ加工
の対象とし、製品寸法はそれぞれＤ1＝５０ｍｍ、Ｄ2＝
１３７ｍｍ、Ｒ＝１４ｍｍ、Ｌ＝４００ｍｍ、Ｌ1＝５
００ｍｍ、Ｄ０＝８９．１ｍｍ とした。
さい金型締め力、軸押し力、加工液内圧で加工ができ、
しかも膨出部断面のコーナ半径を小さくすることができ
た。 （実施例２）図７（ｃ１）に示した製品３をバルジ加工
の対象とし、製品寸法はそれぞれＤ1＝５０ｍｍ、Ｄ2＝
１３７ｍｍ、Ｒ＝１４ｍｍ、Ｌ＝４００ｍｍ、Ｌ1＝５
００ｍｍ、Ｄ０＝８９．１ｍｍ とした。
【００７８】まず、本発明の方法として、図１に示す、
ボルスタ５０およびラムヘッド５１内に最大推力４０ｔ
ｏｎ、最大ストローク１００ｍｍの加圧ユニット５２を
２個づつ内蔵した液圧バルジ加工装置を使用した。
ボルスタ５０およびラムヘッド５１内に最大推力４０ｔ
ｏｎ、最大ストローク１００ｍｍの加圧ユニット５２を
２個づつ内蔵した液圧バルジ加工装置を使用した。
【００７９】素管１は、外径８９．１ｍｍ、肉厚２．０
ｍｍ、長さＬ０＝６００ｍｍの機械構造用炭素鋼鋼管Ｓ
ＴＫＭ１２Ａ（ＪＩＳＧ３４４５）である。この素管を
図３（ａ１）に示すように下金型４１にセットし、上金
型４２を金型締め力１５０ｔｏｎで下金型４１に押しつ
け、両管端を軸押し工具６７でシールして３％の油脂を
水に分散させたエマルジョン加工液８で充満させた。次
いで、図３（ｂ）に示すように軸押し工具６７を前進さ
せながら加工液圧力を１５０ａｔｍまで増加させ、周長
が３５０ｍｍの円形断面の膨出部３a´を形成する一次
バルジ加工を行った。
ｍｍ、長さＬ０＝６００ｍｍの機械構造用炭素鋼鋼管Ｓ
ＴＫＭ１２Ａ（ＪＩＳＧ３４４５）である。この素管を
図３（ａ１）に示すように下金型４１にセットし、上金
型４２を金型締め力１５０ｔｏｎで下金型４１に押しつ
け、両管端を軸押し工具６７でシールして３％の油脂を
水に分散させたエマルジョン加工液８で充満させた。次
いで、図３（ｂ）に示すように軸押し工具６７を前進さ
せながら加工液圧力を１５０ａｔｍまで増加させ、周長
が３５０ｍｍの円形断面の膨出部３a´を形成する一次
バルジ加工を行った。
【００８０】軸押し力は最大３２ｔｏｎであった。つい
で、加工液圧力を１５０ａｔｍのまま、前記加圧ユニッ
ト５２を作動させて上下のパッド４３、４４で前記一次
膨出部を上下方向に押圧し、図３（ｃ１）に示すように
高さＤ2＝５０ｍｍ、幅Ｄ1＝１５０ｍｍの矩形断面の膨
出部３a を得る二次バルジ加工を行い、製品３を成形し
た。膨出部３a の断面コーナ半径Ｒは所定の１４ｍｍが
得られた。また、最小肉厚は１．８ｍｍで、製品の必要
肉厚１．６ｍｍを満足した。 次に、従来方法として、
上記と同様の素管を使用し、図１２（ａ１）に示すよう
に、素管両管端に外径８４．５ｍｍのプラグ３２b を挿
入し、図１２（ｂ１）のように偏平加工をおこなってＤ
1´＝４８ｍｍ、Ｄ2´＝１１０ｍｍとし、ついで図１３
（ａ１）に示すように下金型４１にセットし、上金型４
２を金型締め力５００ｔｏｎで下金型４１に押しつけ、
両管端を軸押し工具６７でシールして３％の油脂分を水
に分散させたエマルジョン加工液８で充満させた。
で、加工液圧力を１５０ａｔｍのまま、前記加圧ユニッ
ト５２を作動させて上下のパッド４３、４４で前記一次
膨出部を上下方向に押圧し、図３（ｃ１）に示すように
高さＤ2＝５０ｍｍ、幅Ｄ1＝１５０ｍｍの矩形断面の膨
出部３a を得る二次バルジ加工を行い、製品３を成形し
た。膨出部３a の断面コーナ半径Ｒは所定の１４ｍｍが
得られた。また、最小肉厚は１．８ｍｍで、製品の必要
肉厚１．６ｍｍを満足した。 次に、従来方法として、
上記と同様の素管を使用し、図１２（ａ１）に示すよう
に、素管両管端に外径８４．５ｍｍのプラグ３２b を挿
入し、図１２（ｂ１）のように偏平加工をおこなってＤ
1´＝４８ｍｍ、Ｄ2´＝１１０ｍｍとし、ついで図１３
（ａ１）に示すように下金型４１にセットし、上金型４
２を金型締め力５００ｔｏｎで下金型４１に押しつけ、
両管端を軸押し工具６７でシールして３％の油脂分を水
に分散させたエマルジョン加工液８で充満させた。
【００８１】次いで、図１３（ｂ１）のように、軸押し
工具６、７を停止させたままの状態で加工液圧力を７０
０ａｔｍまで増加させ、膨出部３a を有する製品３を成
形した。膨出部３a の断面コーナ半径Ｒは１４ｍｍが得
られ、その部位の肉厚は１．６ｍｍ（製品必要肉厚）で
あった。
工具６、７を停止させたままの状態で加工液圧力を７０
０ａｔｍまで増加させ、膨出部３a を有する製品３を成
形した。膨出部３a の断面コーナ半径Ｒは１４ｍｍが得
られ、その部位の肉厚は１．６ｍｍ（製品必要肉厚）で
あった。
【００８２】しかしながら、膨出部の平坦面に図１４
（ｃ）に示す深さ２ｍｍ、幅８ｍｍの凹み３４が残留
し、無欠陥の製品３を得ることはできなかった。
（ｃ）に示す深さ２ｍｍ、幅８ｍｍの凹み３４が残留
し、無欠陥の製品３を得ることはできなかった。
【００８３】以上のように、本発明の液圧バルジ加工方
法では従来法よりも小さい金型締め力と加工液内圧で加
工ができ、しかも膨出部の減肉が少なく、凹みなどの欠
陥のない製品３を製造できた。
法では従来法よりも小さい金型締め力と加工液内圧で加
工ができ、しかも膨出部の減肉が少なく、凹みなどの欠
陥のない製品３を製造できた。
【００８４】
【発明の効果】本発明の液圧バルジ加工方法および液圧
バルジ加工装置によれば、膨出部の断面コーナ部の減肉
を抑制できるので、素管肉厚を必要最小限にできるほ
か、延性が小さい材料も加工できるようになる。
バルジ加工装置によれば、膨出部の断面コーナ部の減肉
を抑制できるので、素管肉厚を必要最小限にできるほ
か、延性が小さい材料も加工できるようになる。
【００８５】また、バルジ加工前に素管を金型に入るよ
うに偏平加工する必要はないので、バルジ加工後に凹み
欠陥が残ることもない。さらに、バルジ加工での加工液
圧力を小さくすることができるので、従来法よりもラム
ヘッドの金型締め力と軸押し力を低下させることが可能
となる。これらは、バルジ加工設備費用の低下につなが
る。加工液圧力の低下はバルジ加工金型の強度を低下す
ることも可能にするので、金型費の低減効果もある。以
上のように、本発明は管の液圧バルジ加工のコストダウ
ンに大きな効果を奏する。
うに偏平加工する必要はないので、バルジ加工後に凹み
欠陥が残ることもない。さらに、バルジ加工での加工液
圧力を小さくすることができるので、従来法よりもラム
ヘッドの金型締め力と軸押し力を低下させることが可能
となる。これらは、バルジ加工設備費用の低下につなが
る。加工液圧力の低下はバルジ加工金型の強度を低下す
ることも可能にするので、金型費の低減効果もある。以
上のように、本発明は管の液圧バルジ加工のコストダウ
ンに大きな効果を奏する。
【図１】本発明の液圧バルジ加工装置の１例を示す断面
図である。
図である。
【図２】本発明の液圧バルジ加工方法を説明するための
金型部の断面図である。
金型部の断面図である。
【図３】本発明の液圧バルジ加工方法の他例を説明する
ための断面図である。
ための断面図である。
【図４】バルジ加工製品の膨出部形状の例を示す断面図
である。
である。
【図５】長手方向に複数の膨出部を有する製品例を示す
図である。
図である。
【図６】ボルスタおよびラムヘッドへの加圧ユニットの
配置例を示す図である。
配置例を示す図である。
【図７】バルジ加工用の素管と加工製品の例を示す図で
ある。
ある。
【図８】従来の液圧バルジ加工金型の断面図である。
【図９】従来の液圧バルジ加工方法を説明するための金
型部の断面図である。
型部の断面図である。
【図１０】従来の液圧バルジ加工金型の断面図である。
【図１１】従来の液圧バルジ加工で発生する噛みだしト
ラブルの説明図である。
ラブルの説明図である。
【図１２】素管の偏平加工状態を示す断面図である。
【図１３】偏平加工した素管の液圧バルジ加工状態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１４】素管の偏平加工に起因する凹み欠陥の形成状
態を示す図である。
態を示す図である。
１ 金属素管 6、7 軸押し工具 41 下金型 42 上金型 50 ボルスタ 51 ラムヘッド 52b シリンダー 43、44 パッド
Claims (3)
- 【請求項１】上下一対の金型に収納した金属素管の内部
に液圧を付与して金属素管に異形断面の膨出部を成形す
る液圧バルジ加工方法において、金属素管軸方向に直交
した水平方向の金型溝幅が製品の膨出部位の幅と同じで
ある金型を用い、金属素管の膨出予定部位の周長を製品
膨出部周長と同一に膨出させる一次バルジ加工と、上金
型内と下金型内にそれぞれ組み込んだ上下動可能なパッ
ドによって、前記一次バルジ加工で形成した膨出部を上
下方向から押圧して製品膨出部断面形状に仕上げる二次
バルジ加工を同一金型内で連続しておこなうことを特徴
とする金属管の液圧バルジ加工方法。 - 【請求項２】上下一対の金型に収納した金属素管の内部
に液圧を付与して金属素管に異形断面の膨出部を成形す
る液圧バルジ加工方法において、金属素管軸方向に直交
した水平方向の金型溝幅が製品の水平方向の幅と同じ金
型を用い、かつ周長が製品膨出部の周長と同一である金
属素管を用い、上金型内と下金型内にそれぞれ組み込ん
だ上下動可能なパッドによって上下方向から押圧して製
品膨出部断面形状に仕上げるバルジ加工をおこなうこと
を特徴とする金属管の液圧バルジ加工方法。 - 【請求項３】下部ボルスタに取り付けられた下金型と上
部ラムヘッドに取り付けられた上金型間に収納した金属
素管の内部から液圧を付与して金属素管に異形断面の膨
出部を成形する液圧バルジ加工装置において、上金型内
と下金型内にそれぞれ組み込まれた上下動可能なパッド
と、これらパッドを押圧するための加圧ユニットを下部
ボルスタおよび上部ラムヘッド内に収納していることを
特徴とする金属管の液圧バルジ加工装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21167997A JP3206505B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 金属管の液圧バルジ加工方法および液圧バルジ加工装置 |
| US09/119,963 US6105409A (en) | 1997-08-06 | 1998-07-21 | Method and apparatus for hydroforming metallic tube |
| EP98305970A EP0895820B1 (en) | 1997-08-06 | 1998-07-27 | Apparatus for hydroforming a metallic tube |
| DE69817947T DE69817947T2 (de) | 1997-08-06 | 1998-07-27 | Vorrichtung zum Hydroformen eines Rohres aus Metall |
| KR1019980031710A KR100286623B1 (ko) | 1997-08-06 | 1998-08-04 | 금속관 액압벌징 가공방법 및 그 장치 |
| CA002244548A CA2244548C (en) | 1997-08-06 | 1998-08-05 | Method and apparatus for hydroforming metallic tube |
| US09/542,292 US6237382B1 (en) | 1997-08-06 | 2000-04-04 | Method and apparatus for hydroforming metallic tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21167997A JP3206505B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 金属管の液圧バルジ加工方法および液圧バルジ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1147842A JPH1147842A (ja) | 1999-02-23 |
| JP3206505B2 true JP3206505B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=16609805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21167997A Expired - Fee Related JP3206505B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 金属管の液圧バルジ加工方法および液圧バルジ加工装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6105409A (ja) |
| EP (1) | EP0895820B1 (ja) |
| JP (1) | JP3206505B2 (ja) |
| KR (1) | KR100286623B1 (ja) |
| CA (1) | CA2244548C (ja) |
| DE (1) | DE69817947T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107597942A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-01-19 | 燕山大学 | 一种高强铝合金管材构件的制备方法及其装置 |
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| US6519855B1 (en) * | 1999-08-31 | 2003-02-18 | Dana Corporation | Method of manufacturing a vehicle body and frame assembly |
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| JP4676594B2 (ja) * | 2000-08-07 | 2011-04-27 | 新日本製鐵株式会社 | ハイドロフォーム加工法 |
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