JP4556585B2

JP4556585B2 - 液圧バルジ成形品および液圧バルジ成形方法

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Publication number: JP4556585B2
Application number: JP2004273171A
Authority: JP
Inventors: 淳富澤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006088165A

Description

本発明は、液圧バルジ成形品および液圧バルジ成形方法に関する。

近年、自動車部品をはじめとして種々の分野における部品の製造に、金属管の液圧バルジ成形が盛んに適用されるようになってきた。金属管を素材とした液圧バルジ成形による部品の一般的な生産工程を以下に説明する。

液圧バルジ成形法では、素材となるほぼ長手方向に均一な円形断面を有するストレートな管（以下、素管と呼ぶ）を、（１）曲げ加工、（２）押し潰し加工（プリフォーム加工と呼ぶ）、および（３）液圧バルジ成形の三つの加工を順次行うことによって部品が製造される。

前記（１）の曲げ加工および（２）の押し潰し加工は、ともに素材の金属管を製品の形状に近い形状にするための加工であり、これらの予加工により液圧バルジ成形が容易になる。製品形状が単純な形状の場合は、上記（１）および（２）の加工は省略される場合もある。

図１は最終工程である液圧バルジ成形を説明するための図で、図１（ａ）は液圧バルジ成形直前の状態を示す金型周辺の縦断面図、同（ｂ）は液圧バルジ成形直後の金型周辺の縦断面図である。この図は、素材として上記（１）と（２）の加工が施されていない金属管を用いた例を示す。

上下一対の金型２ａ、２ｂは、図示しない装置に搭載される。この金型は、製品の外郭を形作るキャビティ３を有する。そして、これらの上下一対の金型２ａ、２ｂ間に素管１がセットされ、図示しない加圧装置によって上金型２ａが下型２ｂに押し付けられる。次いで、素管１の両管端に向かって、図示しない駆動装置によって軸押し工具４ａ、４ｂを前進せしめ、加工液のシールを兼ねた軸押し工具の先頭部５ａ、５ｂを素管内に圧入し、一方の軸押し工具５ａを貫通する流路６から加工液を注入するとともに、素管内の空気を他方の軸押し工具を貫通する流路７から排出し、流路７の延長先の図示しないバルブを閉じ、素管内を加工液で満たして圧力を付与し、膨出加工を行う。加工液としては、水あるいは油が一般に用いられる。

図１（ｂ）は、液圧バルジ加工が終了し、金属管が膨出してキャビティの形状に成形された状態を示している。このようにして、液圧バルジ成形により種々の断面形状を有する製品が製造される。このような液圧バルジ成形方法には以下に示す特長がある。

１）溶接等により組み付けられていた部品の一体成形が可能となる。

２）バルジ成形によれば、製品の全体に亘って加工硬化が生じるため、加工が容易な軟質な素管を用いても、高強度の製品を得ることができる。

３）成形後のスプリングバックが少なく、製品の寸法精度が良好である。即ち、形状凍結性が良好である。従って、成形後の手直しの工程が省略できる。

以上のような優れた特長が評価され、液圧バルジ成形方法は、近年、特に自動車部品の製造工程に広く採用されるに到った。

この液圧バルジ成形法によって成形された製品（以下「液圧バルジ成形品」と呼ぶ）は、部品単体で、使用される場合もあるが、他の部品と係合させて使用される場合が多い。代表的な係合方法には、溶接やボルト締結がある。しかし、金属管を素材とした液圧バルジ成形品の場合は、一般にはフランジ（製品本体からのはみ出し部分）を有していない場合がほとんどである。従って、他の部品と締結するには液圧バルジ成形品に締結のための部材（以下「係合部材」という）を溶接等で取り付ける必要が生じ、製品を効率よく製造することができず、製造コストが高くなる。

液圧バルジ成形法以外の加工方法で部品を製造する方法として、金属板をプレス加工して製品形状に成形し、それに他の部品を溶接やボルトで締結する方法がある。

図２は金属板をプレス加工し、溶接やボルト結合により制作した部品の一例を示す斜視図で、図２（ａ）は、プレス成形されたフランジ付きの２つの部品を組み合わせて、他の部品１３をスポット溶接により結合した場合、同図（ｂ）は他の部品１３をボルトにより結合した場合を示している。

図２に示すように、プレス成形されたフランジ付きの２つの部材１１ａ，１１ｂを組み合わせて、フランジ１２どうしを１４ａのように溶接し、２つの部材が固定される。このフランジ１２を利用して、図２（ａ）に示すような他部品１３をスポット溶接１４ｂや、図２（ｂ）に示すようなボルト締結１５により結合することができる。

このように、上記方法で製造した部品では、フランジ部を他部品との結合に利用することができる。

自動車部品では、軽量化や衝突時の安全性の向上が求められており、プレス成形素材として高張力鋼板（以下、ハイテン材と記す）が一般に用いられている。しかしながら、ハイテン材を用いたプレス成形においては、成形後にスプリングバックが発生するため、製品の寸法精度を確保することができない場合が多く、複数のプレス製品を合わせて溶接するのは難しく、製造効率が悪くなる。特に、複雑な形状のプレス成形品には「ねじれ」が発生することもあり、溶接前に矯正工程を通す必要があった。

図１には金属管を素材とした液圧バルジ成形方法を示したが、例えば、特許文献１には、２枚以上の素材となる金属板（以下「ブランク」とも呼ぶ）の間に流体を注入し、加圧して膨出させる「金属板の液圧バルジ加工方法」が開示されている。この方法は、複雑な形状を有する製品でも容易に成形ができるため、有効な加工法であり、管の液圧バルジ成形と同様の利点がある。

特開２００３−２５０２２号公報次に、２枚以上の素材となる金属板の間に流体を注入し、加圧して膨出させる従来の「金属板の液圧バルジ成形方法」について以下に説明する。

図３は、鋼板の液圧バルジ成形用のブランクおよび製品形状を示す図で、同図（ａ）は２枚のブランクの斜視図、同図（ｂ）は２枚のブランクを重ねた状態の斜視図、同図（ｃ）は液圧バルジ成形を施した製品の斜視図、同図（ｄ）は製品の側面図である。

金属板２枚を重ねて液圧バルジ成形をおこなう場合は、製品形状により決定される形状をしたブランク1８ａと、同形状の端部の所定位置に流体を注入するための注入口１９を打ち抜きあるいはレーザ切断などの加工で設けたブランク１８ｂの２枚のブランクを用いる。これらのブランク１８ａ、１８ｂを図３（ｂ）に示すように重ね合わせ、周囲を溶接し、液圧バルジ成形用の素材ブランク２０とする。バルジ成形においては、ブランク周囲の溶接は必須ではないが、加工液圧が高圧となる製品で成形深さが深いバルジ加工の場合には、内部に注入する流体の漏れ防止にはブランクの周囲を溶接するのが有効である。

図４は、金属板の液圧バルジ加工を説明するための縦断面図で、同図（ａ）は液圧バルジ成形直前の状態、同図（ｂ）は液圧バルジ成形途中の状態、同図（ｃ）は液圧バルジ成形が終了した直後の状態をそれぞれ示す。

図示しない装置に搭載された、製品の外郭を形作るキャビティ２６を有する上下一対の金型２ａ、２ｂの間に、バルジ成形用の素材であるブランク２０をセットする。下金型２５ｂには、高圧流体を注入するための流路２７が設けられており、また下金型とブランクとの間から加工液が漏れるのを防止するため、流路周辺にシール手段２８が備えられている。

なお、ブランク２０に設けられた注入口１９（図３参照）は、下金型の流路２７と一致するようセットされている。また、上金型２５ａには、注入口１９に対向する位置から上金型のキャビティに通じる流路形成用の空間２９が設けられている。

下金型は、図示しないプレス装置の加圧装置によって上金型により押圧される。図４では、シール手段２８の周辺にビードがない例を示したが、製品形状によってはブランクがキャビティ内に過度に引き込まれることがあり、注入口１９の位置が成形中にずれて、加工液の注入が中断されてしまうこともある。そのような場合には、シール手段２８の周辺の上下金型にビードを設ければ、このビードによってブランクの引き込まれるのが防止されて、成形中にブランク２０の注入口１９の位置をシール手段２８で囲まれる範囲に留ませることが可能である。

次に、図４（ｂ）に示すように、図示しないバルジ成形装置の圧力発生装置に接続された流路２７を通じて、高圧の加工液が供給される。続いて、加工液は、注入口１９を通してブランク２０の内部に供給される。その際、上ブランク２０ａには注入口１９に対向する位置から上金型のキャビティに通じる流路３０が形成される。流路３０を通じて、ブランク２０の内部に加工液が注入され、ブランク２０は膨出し始める。最終的には、図４（ｃ）に示すように、ブランク２０は、製品の形状であるキャビティ２６に押し付けられ、成形が終了し、図３（ｃ）および（ｄ）に示すような製品２１が得られる。

しかし、従来の金属板の液圧バルジ製品は、係合部まで含めて設計がおこなわれることがなかった。例えば、自動車部品においては、軽量化の要求に応えるためにはフランジ部は不要であり、できるだけ小さい方が好ましい。フランジ部が大きいと、液圧バルジ成形後に切削等により除去しなければならず、製造効率がわるくなる。このような理由で、素材として金属板を用いた場合でも、フランジ部を意図的に大きくすることはない。そして、他の部品と係合させる必要がある場合には、フランジ部にさらに係合用部材を溶接するのが通常であった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は自動車部品等の部品の製造工程における溶接工程を簡略化することができて、強度的に信頼度の高い係合部を備えた液圧バルジ成形品、およびその成形品を製造する液圧バルジ成形方法を提供することにある。

本発明者は、自動車部品や各種装置の部品の製造において、従来は必須となっていた下記の溶接作業を省略する技術の開発を試みた。

(1)金属管を素材として液圧バルジ成形した製品の場合、その製品と他の部品と結合するための溶接。

(2)金属板を素材としてプレス成形で製品を作る場合のプレス成形半製品どうしの組立て溶接および係合用部材を取り付けるための溶接。

その結果、下記の知見を得て、それらを基礎として本発明を完成した。

Ａ．従来の方法で作製した液圧バルジ成形品では上記(1)および(2)の溶接の省略は困難である。

Ｂ．金属板を素材として液圧バルジ加工を行えば、素材の金属板の状態で金属板どうしを接合する溶接が容易にできる。その素材段階での溶接によって、プレス成形した半製品の組立て溶接は不必要になる。

Ｃ．素材の金属板の大きさを、係合部を加えた大きさにしておけば、製品になった後で係合用部材を別途溶接する必要がなくなる。

Ｄ．係合部の加工は、液圧バルジ成形装置によって、素材を金型にセットした状態で行えば、製造効率が高まる。

本発明は、下記（１）〜（７）の液圧バルジ成形品、および（８）の液圧バルジ成形方法を要旨とする。

（１）重ね合わせた複数枚の金属板素材の合わせ面の間に金属板素材に設けた注入口から加工液を注入し加圧して膨出加工された液圧バルジ成形品であって、液圧バルジ成形品のフランジと一体に形成された、他の部材と係合させるための係合部を有し、かつ、係合部となる部分の「Ｒ止まりからの長さ」Ｌ_１が、フランジと一体に形成されたフランジ部の係合部になる部分ではなく、かつ注入口のある部分でもない部分の「Ｒ止まりからの長さ」Ｌ_２よりも長いこと、および係合部の少なくとも一つにおいて、その係合部を構成するフランジの一方が他のフランジよりも長いことを特徴とする液圧バルジ成形品。

（２）フランジと一体に形成されたフランジ部の係合部になる部分ではなく、かつ注入口のある部分でもない部分の「Ｒ止まりからの長さ」Ｌ_２が、重ね合わせた金属板素材の総板厚の３倍以下である上記（１）に記載の液圧バルジ成形品。

（３）フランジと一体形成された係合部が、加工液の注入口を有する上記（１）または（２）に記載の液圧バルジ成形品。

（４）フランジどうしを接合するための溶接部が、Ｒ止まりよりも外側にあることを特徴とする上記（１）から（３）までのいずれかに記載の液圧バルジ成形品。

（５）係合部に曲げ加工が施されている上記（１）から（４）までのいずれかの液圧バルジ成形品。

（６）係合部が他部材を係合するための貫通孔を有している上記（１）から（５）までのいずれかの液圧バルジ成形品。

（７）係合部の複数枚の金属板が相互に溶接により接合補強されている上記（１）から（６）までのいずれかの液圧バルジ成形品。

（８）製品の外郭形状のキャビティを備えた上下一対の金型間で、重ね合わせた複数枚の金属板素材の合わせ面の間に金属板素材に設けた注入口から加工液を注入して加圧することによって膨出加工させる液圧バルジ成形方法において、金属板素材の少なくとも一方の膨出予定部以外の部分に他の部材との係合部となる部分を設け、その係合部の形状加工を上下金型間にセットした後の金属板素材間に加工液を注入する前か、または液圧バルジ成形後の上下金型に負荷した押圧力を開放する前に行うことを特徴とする上記（１）から（７）までのいずれかに記載の液圧バルジ成形品を製造する液圧バルジ成形方法。

ここで、フランジ部の「Ｒ止まり」とは、液圧バルジ成形品の膨出部とフランジの境に形成されるＲ面（湾曲面）がフランジ面と同じ面になる点をいう。また、係合部の「Ｒ止まりからの長さ」とは、膨出部に直交する方向におけるフランジの長さである。

図５の（ａ）は、「Ｒ止まり」と「Ｒ止まりからの長さ」を説明するための図で、図３（ｄ）図の断面図である。同図に示すように、Ａ点が「Ｒ止まり」、Ｌが「Ｒ止まりからの長さ」である。

なお、図５の（ｂ）は、前記（２）の係合部となる部分の「Ｒ止まりからの長さ」Ｌ₁とフランジ部の係合部になる部分ではなく、かつ注入口のある部分でもない部分の「Ｒ止まりからの長さ」Ｌ₂とを説明する図である。

本発明の液圧バルジ成形品の形態について、以下に詳しく説明する。

１．液圧バルジ成形品
本発明の液圧バルジ成形品は、重ね合わせた複数枚の金属板素材の合わせ面間に、金属板素材に設けた注入口から加工液を注入、加圧して膨出加工された液圧バルジ成形品であり、液圧バルジ成形品のフランジと一体に形成された他の部材と係合させるための係合部を有することが特徴である。

係合部とは、液圧バルジ成形品を他の部材と係合させる部分をいう。この「係合」には、他部材の取付け（固定、締結）のみならず、係合部自体が他の部材と関連して摺動部材となる例や、例えば部品の移動の限界を規制するストッパーとなるような例も含まれる。

以下、金属板素材を２枚用いる場合について説明するが、金属板を２枚以上重ね合わせて各金属板間に加工液を注入する成形もできる。

図６は、液圧バルジ成形品の実施例を示す膨出部とフランジ部周辺の断面図で、同図（ａ）は従来の成形品、同図（ｂ）〜（ｇ）は、本発明の成形品を示す図である。いずれも、ブランク３５ａと３５ｂを重ね合わせて、ブランク周囲を溶接３６し、加工液を注入して加圧することによって得られた成形品の部分断面図である。図６（ａ）に示すように、従来の成形品ではフランジ部３７の長さが極めて短い。

図６（ｂ）に示す本発明の成形品の例は、ブランクの片方が従来の成形品よりも長くなっており、この部分が係合部３４となる。この係合部のＡ面側あるいはＢ面側に他部品を係合させることが可能になっている。このままの液圧バルジ製品で、フランジの延長面にボルト締結の場合には穴を設けることができ、また溶接により他部品と接続、固定することも可能である。従って、従来の成形品においては必須であった係合部を設けるための加工工程を省略することができる。また、締結部材として用いる場合、従来の成形品に比べ自由度が増し、大型の部品も容易に結合できる。さらに、液圧バルジ成形品と係合部は一体であるから、別途係合部を取り付ける場合よりも製品の強度が向上する。また、部品締結のためのつなぎの部品などが省略できるために、歩留まりロスが減少する。

フランジどうしを接合する場合は、図６（ｂ）に示すように、Ｒ止まりのＡ点よりも外側で溶接するのが好ましい。Ｒ止まりよりも内側であると、液圧バルジ成型時に内圧が付加された時に溶接部に上下方向の引張力がかかり破断する可能性が生じるからである。なお、この溶接は金属板素材を重ね合わせた状態で液圧バルジ成形する前におこなっておくのが好ましい。液圧バルジ加工前に溶接をおこなう場合には、素材が平坦であるため重ね合わせが容易で、精度良く溶接ができ、また液圧バルジ成形時のシールになる。また、液圧バルジ加工後に溶接を施してもよい。液圧バルジ成形の場合は、成形後のスプリングバックがほとんど生じないので、プレス成形の場合と比べて合わせ溶接が容易である。

係合部および注入口部以外のフランジ部の「Ｒ止まりからの長さＬ₂」が、重ね合わせた金属板素材の総板厚［図５（ａ）中のｔ］の３倍以下で、かつ、係合部の「Ｒ止まりからの長さＬ₁」が係合部および注入口以外のフランジ部の「Ｒ止まりからの長さＬ₂」よりも長いのが好ましい［図５の（ｂ）参照］。

係合部および注入口部以外のフランジ部の「Ｒ止まりからの長さＬ₂」を、重ね合わせた金属板素材の総板厚の３倍以下とするのが好ましい理由は、３倍を超えると液圧バルジ成形後にフランジを除去する必要性が高くなり、切削除去する工程が増えて製造効率が悪くなるからである。

また、係合部の「Ｒ止まりからの長さＬ₁」を係合部および注入口以外のフランジ部の「Ｒ止まりからの長さＬ₂」よりも長くするのが好ましい理由は、長くすれば係合部材としての有効面積を確保することができるからである。

図６（ｃ）は、他部品との締結強度を高めるために、両方のフランジ部の大きさを大きくし、係合のためのスペースを確保した例である。

図６（ｄ）も図６（ｃ）と同様であるが、さらに他部品との係合強度を高めるために、付加的な溶接３６を施した例である。溶接３６は液圧バルジ加工の後の段階で施してもよいが、液圧バルジ成形前の上下ブランク３５ａ、３５ｂの組み立て溶接時に実施するのが、工程的にも最も手間がかからず推奨される。

図６（ｅ）は、フランジの片方が従来の成形品よりも長くなっており、さらに係合予定スペースを曲げ加工したものである。Ａ面側あるいはＣ面側に他部品を係合させることが可能になっている。曲げ加工は、液圧バルジ成形後に別ラインでおこなってもよいが、液圧バルジ成形装置にさらに曲げ加工用の油圧シリンダーなどを準備して液圧バルジ成形の一連の動作中に実施するのが好ましい。すなわち、ブランクをセットして上下金型でブランクを押圧して加工液を注入する前の段階、あるいは、液圧バルジ成形が終了して上下金型の押圧力を解放する前の段階のいずれかで実施するのがよい。

図６（ｆ）は、両側のフランジ部が従来の成形品より長くなっており、さらに係合予定スペースを曲げ加工した例である。Ａ面側、Ｂ面側あるいはＣ面側に他部品と係合させることが可能になっている。

図６（ｇ）は、図６（ｆ）と同様であるが、他部品との係合強度を高めるために、付加的な溶接３６を施した例である。Ａ面側、Ｂ面側あるいはＣ面側で他部品との係合が可能になっている。

図７は、液圧バルジ成形品の他の実施例を示す縦断面図で、同図（ａ）は従来の成形品、同図（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の成形品を示す図である。
図７（ａ）は、ブランク４０ａと４０ｂを重ね合わせて、ブランクの周囲を溶接３６ａし、加工液を注入して加圧することによって膨出させて得られた従来の成形品の縦断面図を示しているが、フランジ３７は極めて短い。

図７（ｂ）は、図７（ａ）で示した従来の成形品と同形状に成形したものであるが、フランジ部の片方が従来の成形品より長くなっており、Ａ面側、Ｂ面側あるいはＣ面側に他部品を係合させることが可能になっている。また、付加的な溶接３６が施してあり、係合のための曲げ加工もなされている。

図７（ｃ）は、図７（ｂ）とほぼ同じ形状であるが、下方のフランジを大きくした点で異なっており、この形状は係合部品の種類や強度によって選択すればよい。

図７（ｄ）は、フランジ部の両方が従来の成形品より大きくなっており、下方のフランジ部をより大きくした例で、Ａ面側、Ｂ面側、Ｃ面側あるいはＤ面側に他部品を係合させることができるようになっている。また、付加的な溶接３６も施してあり、係合のための曲げ加工も両方のフランジに施されている。

図８は、本発明の液圧バルジ成形品のさらにもう一つの例を示す断面図で、成形したままの状態を示す図である。

図８（ａ）は、ブランク４５ａと、ブランク４５ｂを重ね合わせて、周囲を溶接３６ａし、加工液を注入して膨出成形したままの状態を示しており、注入口１９の周辺のＡの部分を意図的に長くしてある。このようにＡの部分を他のフランジ部よりも長くすれば、この部分を係合部として利用することができる。

図８（ｂ）は、部品係合面として同図に示すＡ面側を選び、部品係合に必要なより広いスペースを確保した例である。注入口１９の周囲では平面が確保されているため、通常の液圧バルジ方法で、係合品のスペースを確保すればよい。

図８（ｃ）は、締結品のスペースを確保した上で、締結のための孔４６をあけた例である。ボルト締結などのための孔あけ加工は、液圧バルジ成形品を金型から取り出し、別ラインでおこなってもよいが、そのための油圧シリンダーなどを準備して液圧バルジ成形の一連の動作中でも実施可能である。すなわち、ブランクを金型間にセットして上下金型でブランクを押圧し加工液を注入する前の段階、あるいは液圧バルジ成形が終了して後、上下金型の押圧力を解放する前の段階のいずれかで実施するのが好ましい。

図８（ｄ）は、図８（ｃ）とほぼ同じであるが、フランジの片側のみを延長した例である。図８（ｅ）は、図８（ｃ）とほぼ同様であるが、さらに他部品との係合強度を高めるために、付加的な溶接３６が施してある。

図８（ｆ）は、さらに他部品との係合性を向上するために、曲げ加工を施した例である。Ａ面側あるいはＢ面側に他部品を係合させることが可能になっている。

なお、上述の各図では付加的な溶接は上下２枚のブランクどうしの溶接の場合しか示していないが、もちろん別の鋼板や別部材、別部品を溶接してもよい。

本発明の液圧バルジ成形品は、自動車部品に好適で、その部品としては、例えば、サスペンションメンバ−、サイドメンバー、フロントサイドメンバー等の部品類、Ａピラー、Ｂピラー、ルーフレール等のピラー類およびそれらの補強部材、バンパー、クラッシュボックス、ロアアームやブレーキペダル等が挙げられる。

２．液圧バルジ成形方法
液圧バルジ成形では、製品の外郭形状のキャビティを備えた上下一対の金型間に、重ね合わせた複数枚の金属板素材をセットし、その合わせ面の間に金属板素材に設けた注入口から加工液を注入し、加圧して膨出加工させる方法において、液圧バルジ成形による金属板素材の膨出予定部以外の金属素材と一体で係合部を設け、その係合部の形状加工を上下金型間にセットした金属板素材間に加工液を注入する前か、または液圧バルジ成形後の上下金型に負荷した押圧力を開放する前に行うことにより係合部を備えた信頼度の高い液圧バルジ成形品が効率よく得られる。

加工液としては防錆油を添加した水等でよい。また、一体で係合部を設けるには、。素材の金属板のブランクの係合部を必要とする位置を大きくしておけばよい
係合部の形状加工とは、締結するための貫通孔を設けるとか、曲げ加工を施すといった加工であり、係合する目的により係合部材に適した形状に加工することである。このような加工は、通常、別ラインで行ってもよいが、油圧シリンダー等を液圧バルジ成形装置に付設すれば、液圧バルジ成形工程の中で行うことができ、製造効率が上がる。

なお、金属板素材間への流体の注入方法は特に限定されるものではなく、前述の方法以外に、例えば特開平９−２９３２９号公報に記載されているような方法であってもよい。

（実施例１）
図９は、液圧バルジ成形により製作した大型複雑部品を説明するための平面図で、同図（ａ）は片側のブランク、同図（ｂ）はもう一方のブランク、同図（ｃ）は２枚のブランクを重ね合わせた状態、同図（ｄ）は２枚のフランジ部を接合するためにブランクの周辺を溶接した状態、同図（ｅ）は液圧バルジ成形前にブランクに締結孔を設けた状態をそれぞれ示す。

素材として、材質が固溶強化型のハイテン材で、引張り強さ４４０ＭＰａの厚さ１．８ｍｍの鋼板を用いた。

液圧バルジ成形の変形量を見込んで、ブランクの大きさを決定した。図９（ａ）で示す記号でＬが１４００ｍｍ、Ｗが１２００ｍｍの大きさとした。ブランク５０ａに比較して、５０ｂはやや小さなブランクとし、５０ｂには注入口１９を２つ設けた。また、ブランク５０ａの４ヶ所に係合部５１を設けた。

図９（ｃ）に示すようにブランクを重ね、液圧バルジ成形に必要な溶接３６ａを実施した。次に、ブランクを金型間にセットして金型でブランクを押圧し、金型に取り付けて置いた前後進可能なポンチで締結に必要な孔５２の打ち抜きを行った。その後、ブランクに設けた加工液注入口から高圧水を注入して液圧バルジ成形を実施した。

従来のプレス成形部品の溶接組立て法に比較して、加工の工数は約１／５に減少し、部品締結の強度が２０％上昇した。なお、上記従来のプレス成形部品の溶接組立て法では、本体部の６部品をプレス成形した後、それらを合わせ溶接し、さらに締結部品として４部品をプレス成形した後、それらを前記本体部品にアーク溶接より取付けた。

（参考例）
図１０は、液圧バルジ成形により製作した他の大型複雑部品を説明するための平面図で、同図（ａ）は片側のブランク、同図（ｂ）はもう一方のブランク、同図（ｃ）は２枚のブランクを重ね合わせ、２枚のフランジ部を接合するためブランクの周辺を溶接した状態、同図（ｅ）は係合部に強度を上げるために付加的な溶接を施した状態、同図（ｄ）は液圧バルジ成形前にブランクに締結孔を設けた状態をそれぞれ示す。ブランクの材質は、実施例１に用いたものと同様である。

液圧バルジ成形の変形量を見込んで、ブランクの大きさを決定した。図１０（ａ）で示す記号でＬが１４００ｍｍ、Ｗが１２００ｍｍの大きさの部品である。

この例では、ブランク５０ａと５０ｂは同じ大きさとし、５０ｂには注入口１９を２つ設けた。注入口は１つでもよいが、この成形品今回は体積が大きいので２つにした。また、２枚のブランクの両方に図１０に示すように係合部５１を４ヶ所設けた。

図１０（ｃ）に示すようにブランクを重ね、液圧バルジ加工に必要な溶接３６ａを実施した。同時に、締結強度を向上させるために、付加的な溶接３６も実施した。次に、ブランクを金型にセットして、ブランクに設けた加工液注入口から高圧水を注入して液圧バルジ成形を行った。

液圧バルジ成形が終了して、内圧を下降させて上下金型の押圧力を解放する前の段階で、金型に取付けておいた前後進可能なポンチで締結に必要な孔５２の打ち抜きをおこなった。また、注水口周辺のブランクも他部品の締結に使用するため、加工液注入口を締結用の孔として用いた。

従来のプレス成形部品の溶接組立て法に比較して、加工の工数は約１／３に減少し、部品締結の強度が３０％上昇した。その結果、組立て部品全体としての製品強度が向上したため、従来と同一強度設計すれば板厚を薄肉化可能なことが分かり、１５％の軽量化がなされた。

なお、上記従来のプレス成形部品の溶接組立て法では、本体部品としてプレス成形により６部品成形してそれらを合わせ溶接し、さらに締結部品として４部品をプレス成形した後、それらを前記本体部品にアーク溶接により取付けた。

本発明により、液圧バルジ成形品の製造において、従来必要とされていた係合部を設けるための溶接が省略でき、信頼性の高い、液圧バルジ成形品を効率よく得られる。

金属管の液圧バルジ加工を説明するための図である。金属板をプレス加工し、溶接やボルト結合により制作した部品の一例を示す斜視図である。鋼板の液圧バルジ成形用のブランクおよび製品形状を示す図である。金属板の液圧バルジ成形を説明するための縦断面図である。「Ｒ止まり」と「Ｒ止まりからの長さ」を説明するための図である。図６液圧バルジ成形品の実施例を示す膨出部とフランジ部周辺の断面図である。液圧バルジ成形品の他の実施例を示す縦断面図である。液圧バルジ成形品のもう一つの例を示す断面図である。実施例で液圧バルジ成形により製作した大型複雑部品を説明するための図である。参考例で液圧バルジ成形により製作した他の大型複雑部品を説明するための平面図である。

符号の説明

１：金属素管
２ａ、２ｂ：上金型、下金型
３：金型のキャビティ
４ａ、４ｂ：シール工具をかねた軸押し工具
６：加工液流路
１８ａ、１８ｂ：ブランク
１９：加工液注入口
２１：液圧バルジ成形品
２７：加工液流路
３４：係合部
３６：補強用溶接部
３６ａ：液圧バルジ成形時のシールのための溶接部
３７：フランジ部

Claims

重ね合わせた複数枚の金属板素材の合わせ面の間に金属板素材に設けた注入口から加工液を注入し加圧して膨出加工された液圧バルジ成形品であって、液圧バルジ成形品のフランジと一体に形成された、他の部材と係合させるための係合部を有し、かつ、係合部となる部分の「Ｒ止まりからの長さ」Ｌ_１が、フランジと一体に形成されたフランジ部の係合部になる部分ではなく、かつ注入口のある部分でもない部分の「Ｒ止まりからの長さ」Ｌ_２よりも長いこと、および係合部の少なくとも一つにおいて、その係合部を構成するフランジの一方が他のフランジよりも長いことを特徴とする液圧バルジ成形品。
フランジと一体に形成されたフランジ部の係合部になる部分ではなく、かつ注入口のある部分でもない部分の「Ｒ止まりからの長さ」Ｌ_２が、重ね合わせた金属板素材の総板厚の３倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の液圧バルジ成形品。
フランジと一体形成された係合部が、加工液の注入口を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液圧バルジ成形品。
フランジどうしを接合するための溶接部が、Ｒ止まりよりも外側にあることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の液圧バルジ成形品。
係合部に曲げ加工が施されている請求項１から４までのいずれかに記載の液圧バルジ成形品。
係合部が他部材を係合するための貫通孔を有している請求項１から５までのいずれかに記載の液圧バルジ成形品。
係合部の複数枚の金属板が相互に溶接により接合補強されている請求項１から６までのいずれかに記載の液圧バルジ成形品。
製品の外郭形状のキャビティを備えた上下一対の金型間で、重ね合わせた複数枚の金属板素材の合わせ面の間に金属板素材に設けた注入口から加工液を注入して加圧することによって膨出加工させる液圧バルジ成形方法において、金属板素材の少なくとも一方の膨出予定部以外の部分に他の部材との係合部となる部分を設け、その係合部の形状加工を上下金型間にセットした後の金属板素材間に加工液を注入する前か、または液圧バルジ成形後の上下金型に負荷した押圧力を開放する前に行うことを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の液圧バルジ成形品を製造する液圧バルジ成形方法。