JP3705979B2 - 筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状部材の内部の液圧とバーリングパンチとを利用して、筒状部材にバーリング加工を行う加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、車体やシャーシ部品には、CO2 削減のための軽量化や強度向上のための補強措置が要求されている。こうした要求に対して、中空の筒状部材が車体やシャーシ部品として使用され、さらに、そうした筒状部材の加工方法として、液圧成形法を適用する動きが高まってきている。なお、液圧成形法は、筒状部材の内部の液体を加圧することによって、その筒状部材を所定の形状に加工する方法である。
【0003】
液圧成形された筒状部材には、他の部品を取り付けることができるように、バーリング穴を形成することが必要である。
【0004】
従来、こうしたバーリング穴は、中空の筒状部材が所定の形状に液圧成形された後に、別工程で、中空部に挿入されたダイスと、筒状部材の外側から打ち付けられるバーリングパンチとによって加工されていた(特開平10−24330号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法は、筒状部材を所定の形状に液圧成形する工程と、成形後の筒状部材にバーリング穴を形成(以下「バーリング加工」ともいう。)する工程とが別工程として行われていたため、製造に手間がかかり、経済的でないという問題があった。さらに、液圧成形された筒状部材は、バーリング加工工程において再度位置出しされて加工されるので、加工されたバーリング穴の形成位置精度が低下するという問題があった。
【0006】
本発明は、こうした問題を解決し、筒状部材に高精度且つ経済的なバーリング加工を行うことを目的として、筒状部材の液圧成形と同一工程でバーリング穴を形成する加工方法を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法は、筒状部材の内部を液体で加圧して所定の形状に液圧成形を行った後、前記筒状部材にバーリング加工を行う加工方法において、予め内液圧により前記筒状部材の外側に凸となる突起を形成し、しかる後、バーリングパンチを前記突起に前進させてバーリング加工を行うことに特徴を有する。
【0008】
本発明においては、予め液圧成形によって筒状部材の外側に凸となる突起が形成される。その突起の部分は、液圧成形されることによって、突起の先端側からの加圧に対する剛性が高くなっているので、バーリングパンチをその突起に前進させて押し付けると、その突起の先端に下穴を精度良くあけることができる。その後、バーリングパンチをさらに前進させると、その下穴が拡大変形し、所定の内径とねじきり部の有効長さを有するバーリング穴を形成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【0010】
図1は、本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法の一例を示す工程説明用の断面図である。バーリング加工は、図1(a)から図1(d)の順に行われる。
【0011】
本発明のバーリング加工方法は、先ず、図1(a)に示すように、中空の筒状部材(以下「筒状部材11」という。)の液圧成形時に、その筒状部材11の外側にバーリングパンチ1が配置される。配置されるバーリングパンチ1は、筒状部材11の内部に加わる液圧Pと同程度の圧力で、筒状部材11の外側から内側に向かって押し付けられる。このときの筒状部材11は、既に所定の形状に液圧成形された後のものであっても、前のものであってもよい。
【0012】
図1(b)は、バーリングパンチ1が筒状部材11の外側方向に後退することによって、その後退した部分が、液圧Pによって筒状部材11の外側に凸となる突起6に形成される態様を示している。このときの突起6は、バーリングパンチ1のガイドとして作用する摺動部材10の開口部分を底面とし、バーリングパンチ1が後退した位置までをその高さとするドーム状の突起6となる。こうして形成された突起6は、液圧成形による加工履歴を伴うので、特に、突起6の先端側からの加圧に対する剛性が高くなっている。また、図1(a)に示す変形前の肉厚に比べて、突起6に変形した部分の肉厚は全体的に薄くなっている。
【0013】
突起は6、(イ)筒状部材11の内部に、バーリングパンチ1の圧力Pcより大きな液圧Pが加わることによって、バーリングパンチ1が筒状部材11の外側方向に後退するのと同時に形成されてもよく、(ロ)バーリングパンチ1の圧力Pcが液圧Pよりも小さくなることによって、バーリングパンチ1が筒状部材11の外側方向に後退するのと同時に形成されてもよく、(ハ)バーリングパンチ1が機械的に後退することによって、バーリングパンチ1が筒状部材11の外側方向に後退するのと同時に形成されてもよく、また、(ニ)バーリングパンチ1が機械的に後退した後に、所定の大きさの液圧Pが加わることによって形成されてもよく、特にその形成方法は限定されない。従って、突起6の形成は、筒状部材11自体の液圧成形後に引き続いて行われても、その液圧成形と同時に行われてもよい。何れにしても、液圧成形加工工程中に、本発明のバーリング加工が行われる。
【0014】
摺動部材10の開口部分は、所定のアール(通常、Rで表される。)で形成された外周端部9を有していることが好ましい。この外周端部9が所定のアールで形成されることによって、突起6の形成時に、その部分の肉厚が、突起6の他の部分の肉厚に比べて薄くなるのを防止することができる。その結果、外周端部9にに当接する部分の筒状部材は、バーリング加工中に穴があいたり割けたりすることがない。
【0015】
図1(c)は、図1(b)で形成された突起6の先端側から、バーリングパンチ1を前進させて、その突起6の先端に下穴をあける態様を示している。突起6は、その先端側からの加圧に対して高い剛性を有している。従って、バーリングパンチ1の穿孔部4aをその突起6の先端に押し付けると、その突起6の先端のみに下穴を精度良くあけることができる。バーリングパンチ1は、摺動部材10に沿って前進し、その制御は、圧力制御で行われても機械制御で行われてもよく、特に限定されない。また、その際、筒状部材11には、下穴を精度良くあけることができるように、適宜設定される所定の液圧が加わっていることが好ましい。
【0016】
図1(d)は、図1(c)で形成された下穴をさらに拡大してバーリング穴が形成される態様を示している。図1(c)で精度良く下穴があけられた部分は、バーリングパンチ1をさらに前進させることによって、バーリング穴に加工される。バーリングパンチ1は、その先端2の穿孔部4aと、これに連続した拡管部4bと、さらに連続した口径決定部4cとを有するので、剛性を有した突起6であっても、バーリングパンチ1の拡管部4bによって下穴が徐々に拡大され、口径決定部4cによって所定の寸法のバーリング穴が形成される。こうしたバーリングパンチ1の各部分の外径は、滑らかに連続して変化しているので、下穴が拡大される際に過大な応力が集中せず、局部的に薄くなる部分を形成することがない。その結果、各部で均一な厚さを有するバーリング穴を加工することができる。
【0017】
バーリング加工される際には、筒状部材11に対して所定の液圧が加わっていることが好ましい。このときの液圧は、バーリング加工されたねじきり部8を口径決定部4cに押し当てて、その形状を整えるために作用する。
【0018】
以上説明したように、本発明のバーリング穴の加工方法は、ドーム状に形成された凸形の突起6の先端に下穴をあけ、その後その下穴を拡大して形成する方法である。従って、凸形の突起6を形成しないで加工する従来のバーリング穴の加工方法に比べて、下穴の周辺には塑性変形によるダレの発生が見られず、穴径精度が向上する。また、全体的に肉厚の薄いドーム状に加工された突起6は、バーリング加工されてねじきり部8を構成することとなるので、ねじきり部8の長さLを従来よりも長くすることができる。また、抜きカス5の厚さも、従来の加工方法で得られた抜きカスの厚さに比べて薄くなるので、その分の肉厚をねじきり部8に割り当てることができ、ねじきり部8の有効長さLが長くなっても、一定の肉厚を維持することができる。
【0019】
また、本発明のバーリング加工においては、筒状部材11のうちバーリング加工を行う部分に、予め局部軟化処理を行うことが好ましい。こうした局部軟化処理によって、その後の突起6の成形を容易に行うことができる。なお、こうした場合であっても、成形された後の突起の剛性は、局部軟化処理を施さない突起の剛性と同程度となっているので、バーリングパンチによってダレ等を発生させることなく精度のよい下穴をあけることができる。局部軟化は、通常は、高周波加熱などによって行われる。
【0020】
図2は、本発明で使用されるバーリングパンチの先端の形状の一例を示す断面図である。このうち、図2(a)は、フラットな先端を有するバーリングパンチであり、図2(b)は、先細の先端を有するバーリングパンチであり、図2(c)は、その外周にエッヂ部分を有するバーリングパンチをそれぞれ示している。何れの形状の先端を有するバーリングパンチであっても、本発明のバーリング加工方法を好ましく行うことができる。抜きカスを出したくない場合には、図2(b)に示すような、先細の先端を有するバーリングパンチを用いることが好ましい。また、外周にエッジ部分を有するバーリンングパンチは、予め突起6の先端に切り込み痕を形成することができるので、下穴の形成を容易にできる。
【0021】
本発明で用いられる筒状部材11は、通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。さらに、本発明のバーリング加工方法は、一般的に用いられている液圧成形加工工程で行われるので、バーリング加工の際の条件、すなわち流体の種類や液圧は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、液圧としては、約500〜1500気圧の圧力範囲で行われる。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法によれば、バーリング加工を、液圧成形加工工程と同じ工程中で行うことができるので、筒状部材の加工を経済的に行うことができる。また、予め液圧成形によって筒状部材の外側に形成された突起は、その先端側からの加圧に対する剛性が高くなっているので、バーリングパンチをその突起に前進させことによって、その先端に割れや亀裂が全くない下穴を精度良くあけることができる。そして、バーリングパンチをさらに前進させるさせることによって、その下穴を拡大変形させ、所定の内径とねじきり部の有効長さを有するバーリング穴を極めて精度良く形成することができる。こうした結果、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法の一例を示す工程説明用の断面図である。
【図2】本発明で使用されるバーリングパンチの先端形状の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 バーリングパンチ
2 先端
4a 穿孔部
4b 拡管部
4c 口径決定部
5 抜きカス
6 突起
8 ねじきり部
9 外周端部
10 摺動部材
11 筒状部材
L ねじきり部の有効長さ
P 液圧
Pc バーリングパンチの圧力
R 外周端部のアール
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状部材の内部の液圧とバーリングパンチとを利用して、筒状部材にバーリング加工を行う加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、車体やシャーシ部品には、CO2 削減のための軽量化や強度向上のための補強措置が要求されている。こうした要求に対して、中空の筒状部材が車体やシャーシ部品として使用され、さらに、そうした筒状部材の加工方法として、液圧成形法を適用する動きが高まってきている。なお、液圧成形法は、筒状部材の内部の液体を加圧することによって、その筒状部材を所定の形状に加工する方法である。
【0003】
液圧成形された筒状部材には、他の部品を取り付けることができるように、バーリング穴を形成することが必要である。
【0004】
従来、こうしたバーリング穴は、中空の筒状部材が所定の形状に液圧成形された後に、別工程で、中空部に挿入されたダイスと、筒状部材の外側から打ち付けられるバーリングパンチとによって加工されていた(特開平10−24330号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法は、筒状部材を所定の形状に液圧成形する工程と、成形後の筒状部材にバーリング穴を形成(以下「バーリング加工」ともいう。)する工程とが別工程として行われていたため、製造に手間がかかり、経済的でないという問題があった。さらに、液圧成形された筒状部材は、バーリング加工工程において再度位置出しされて加工されるので、加工されたバーリング穴の形成位置精度が低下するという問題があった。
【0006】
本発明は、こうした問題を解決し、筒状部材に高精度且つ経済的なバーリング加工を行うことを目的として、筒状部材の液圧成形と同一工程でバーリング穴を形成する加工方法を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法は、筒状部材の内部を液体で加圧して所定の形状に液圧成形を行った後、前記筒状部材にバーリング加工を行う加工方法において、予め内液圧により前記筒状部材の外側に凸となる突起を形成し、しかる後、バーリングパンチを前記突起に前進させてバーリング加工を行うことに特徴を有する。
【0008】
本発明においては、予め液圧成形によって筒状部材の外側に凸となる突起が形成される。その突起の部分は、液圧成形されることによって、突起の先端側からの加圧に対する剛性が高くなっているので、バーリングパンチをその突起に前進させて押し付けると、その突起の先端に下穴を精度良くあけることができる。その後、バーリングパンチをさらに前進させると、その下穴が拡大変形し、所定の内径とねじきり部の有効長さを有するバーリング穴を形成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【0010】
図1は、本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法の一例を示す工程説明用の断面図である。バーリング加工は、図1(a)から図1(d)の順に行われる。
【0011】
本発明のバーリング加工方法は、先ず、図1(a)に示すように、中空の筒状部材(以下「筒状部材11」という。)の液圧成形時に、その筒状部材11の外側にバーリングパンチ1が配置される。配置されるバーリングパンチ1は、筒状部材11の内部に加わる液圧Pと同程度の圧力で、筒状部材11の外側から内側に向かって押し付けられる。このときの筒状部材11は、既に所定の形状に液圧成形された後のものであっても、前のものであってもよい。
【0012】
図1(b)は、バーリングパンチ1が筒状部材11の外側方向に後退することによって、その後退した部分が、液圧Pによって筒状部材11の外側に凸となる突起6に形成される態様を示している。このときの突起6は、バーリングパンチ1のガイドとして作用する摺動部材10の開口部分を底面とし、バーリングパンチ1が後退した位置までをその高さとするドーム状の突起6となる。こうして形成された突起6は、液圧成形による加工履歴を伴うので、特に、突起6の先端側からの加圧に対する剛性が高くなっている。また、図1(a)に示す変形前の肉厚に比べて、突起6に変形した部分の肉厚は全体的に薄くなっている。
【0013】
突起は6、(イ)筒状部材11の内部に、バーリングパンチ1の圧力Pcより大きな液圧Pが加わることによって、バーリングパンチ1が筒状部材11の外側方向に後退するのと同時に形成されてもよく、(ロ)バーリングパンチ1の圧力Pcが液圧Pよりも小さくなることによって、バーリングパンチ1が筒状部材11の外側方向に後退するのと同時に形成されてもよく、(ハ)バーリングパンチ1が機械的に後退することによって、バーリングパンチ1が筒状部材11の外側方向に後退するのと同時に形成されてもよく、また、(ニ)バーリングパンチ1が機械的に後退した後に、所定の大きさの液圧Pが加わることによって形成されてもよく、特にその形成方法は限定されない。従って、突起6の形成は、筒状部材11自体の液圧成形後に引き続いて行われても、その液圧成形と同時に行われてもよい。何れにしても、液圧成形加工工程中に、本発明のバーリング加工が行われる。
【0014】
摺動部材10の開口部分は、所定のアール(通常、Rで表される。)で形成された外周端部9を有していることが好ましい。この外周端部9が所定のアールで形成されることによって、突起6の形成時に、その部分の肉厚が、突起6の他の部分の肉厚に比べて薄くなるのを防止することができる。その結果、外周端部9にに当接する部分の筒状部材は、バーリング加工中に穴があいたり割けたりすることがない。
【0015】
図1(c)は、図1(b)で形成された突起6の先端側から、バーリングパンチ1を前進させて、その突起6の先端に下穴をあける態様を示している。突起6は、その先端側からの加圧に対して高い剛性を有している。従って、バーリングパンチ1の穿孔部4aをその突起6の先端に押し付けると、その突起6の先端のみに下穴を精度良くあけることができる。バーリングパンチ1は、摺動部材10に沿って前進し、その制御は、圧力制御で行われても機械制御で行われてもよく、特に限定されない。また、その際、筒状部材11には、下穴を精度良くあけることができるように、適宜設定される所定の液圧が加わっていることが好ましい。
【0016】
図1(d)は、図1(c)で形成された下穴をさらに拡大してバーリング穴が形成される態様を示している。図1(c)で精度良く下穴があけられた部分は、バーリングパンチ1をさらに前進させることによって、バーリング穴に加工される。バーリングパンチ1は、その先端2の穿孔部4aと、これに連続した拡管部4bと、さらに連続した口径決定部4cとを有するので、剛性を有した突起6であっても、バーリングパンチ1の拡管部4bによって下穴が徐々に拡大され、口径決定部4cによって所定の寸法のバーリング穴が形成される。こうしたバーリングパンチ1の各部分の外径は、滑らかに連続して変化しているので、下穴が拡大される際に過大な応力が集中せず、局部的に薄くなる部分を形成することがない。その結果、各部で均一な厚さを有するバーリング穴を加工することができる。
【0017】
バーリング加工される際には、筒状部材11に対して所定の液圧が加わっていることが好ましい。このときの液圧は、バーリング加工されたねじきり部8を口径決定部4cに押し当てて、その形状を整えるために作用する。
【0018】
以上説明したように、本発明のバーリング穴の加工方法は、ドーム状に形成された凸形の突起6の先端に下穴をあけ、その後その下穴を拡大して形成する方法である。従って、凸形の突起6を形成しないで加工する従来のバーリング穴の加工方法に比べて、下穴の周辺には塑性変形によるダレの発生が見られず、穴径精度が向上する。また、全体的に肉厚の薄いドーム状に加工された突起6は、バーリング加工されてねじきり部8を構成することとなるので、ねじきり部8の長さLを従来よりも長くすることができる。また、抜きカス5の厚さも、従来の加工方法で得られた抜きカスの厚さに比べて薄くなるので、その分の肉厚をねじきり部8に割り当てることができ、ねじきり部8の有効長さLが長くなっても、一定の肉厚を維持することができる。
【0019】
また、本発明のバーリング加工においては、筒状部材11のうちバーリング加工を行う部分に、予め局部軟化処理を行うことが好ましい。こうした局部軟化処理によって、その後の突起6の成形を容易に行うことができる。なお、こうした場合であっても、成形された後の突起の剛性は、局部軟化処理を施さない突起の剛性と同程度となっているので、バーリングパンチによってダレ等を発生させることなく精度のよい下穴をあけることができる。局部軟化は、通常は、高周波加熱などによって行われる。
【0020】
図2は、本発明で使用されるバーリングパンチの先端の形状の一例を示す断面図である。このうち、図2(a)は、フラットな先端を有するバーリングパンチであり、図2(b)は、先細の先端を有するバーリングパンチであり、図2(c)は、その外周にエッヂ部分を有するバーリングパンチをそれぞれ示している。何れの形状の先端を有するバーリングパンチであっても、本発明のバーリング加工方法を好ましく行うことができる。抜きカスを出したくない場合には、図2(b)に示すような、先細の先端を有するバーリングパンチを用いることが好ましい。また、外周にエッジ部分を有するバーリンングパンチは、予め突起6の先端に切り込み痕を形成することができるので、下穴の形成を容易にできる。
【0021】
本発明で用いられる筒状部材11は、通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。さらに、本発明のバーリング加工方法は、一般的に用いられている液圧成形加工工程で行われるので、バーリング加工の際の条件、すなわち流体の種類や液圧は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、液圧としては、約500〜1500気圧の圧力範囲で行われる。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法によれば、バーリング加工を、液圧成形加工工程と同じ工程中で行うことができるので、筒状部材の加工を経済的に行うことができる。また、予め液圧成形によって筒状部材の外側に形成された突起は、その先端側からの加圧に対する剛性が高くなっているので、バーリングパンチをその突起に前進させことによって、その先端に割れや亀裂が全くない下穴を精度良くあけることができる。そして、バーリングパンチをさらに前進させるさせることによって、その下穴を拡大変形させ、所定の内径とねじきり部の有効長さを有するバーリング穴を極めて精度良く形成することができる。こうした結果、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法の一例を示す工程説明用の断面図である。
【図2】本発明で使用されるバーリングパンチの先端形状の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 バーリングパンチ
2 先端
4a 穿孔部
4b 拡管部
4c 口径決定部
5 抜きカス
6 突起
8 ねじきり部
9 外周端部
10 摺動部材
11 筒状部材
L ねじきり部の有効長さ
P 液圧
Pc バーリングパンチの圧力
R 外周端部のアール
Claims (1)
- 筒状部材の内部を液体で加圧して所定の形状に液圧成形を行った後、前記筒状部材にバーリング加工を行う加工方法において、
予め内液圧により前記筒状部材の外側に凸となる突起を形成し、しかる後、バーリングパンチを前記突起に前進させてバーリング加工を行うことを特徴とする筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法。
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JP35318699A JP3705979B2 (ja) | 1999-12-13 | 1999-12-13 | 筒状部材の液圧成形におけるバーリング加工方法 |
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JP2001170717A JP2001170717A (ja) | 2001-06-26 |
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JP5967180B2 (ja) * | 2014-12-09 | 2016-08-10 | 株式会社ワンズ | 薄板金属孔明け用のパンチ及びこれを用いた薄板金属の孔明け装置 |
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1999
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