WO2005080019A1

WO2005080019A1 - ハイドロフォーム成形品、並びにハイドロフォーム加工方法およびそれに用いられる金型

Info

Publication number: WO2005080019A1
Application number: PCT/JP2005/002567
Authority: WO
Inventors: Mitsutoshi Uchida
Original assignee: Sumitomo Metal Industries, Ltd.; Nsk Ltd.; Nsk Steering Systems Co., Ltd.; Sumitomo Pipe & Tube Co., Ltd.
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2005-09-01
Also published as: US20090071215A1; US20060277958A1; JP4855928B2; EP1719564B1; KR20080072968A; CN1921967B; US7464571B2; CN1921967A; EP1719564A4; JPWO2005080019A1; KR20060117358A; EP1719564A1; KR100899740B1

Abstract

　本発明のハイドロフォーム加工方法によれば、ハイドロフォーム加工された膨出部にアスペクト比が３以上の長孔をピアシングする場合に、膨出工程とピアシング工程とからなるハイドロフォーム加工であっても、一連の加工工程内で可能とし、ミーリング等の煩雑な機械加工により孔明け加工を不要とし、しかも、良好な長孔形状を確保することができる。このため、本発明のハイドロフォーム成形品は、各種の孔明け加工が要求される自動車部品等に最適であり、本発明のハイドロフォーム加工用金型は、自動車部品等の加工用として広く適用することができる。

Description

明細書

ハイド口フォーム成形品、並びにハイド口フォーム加工方法およびそれに用いられる金型

技術分野

[0001] 本発明は、管状の金属素材の内部に供給された加工液体に圧力を負荷して膨出成形されたハイド口フォーム成形品、加工方法および金型に関し、さら〖こ詳しくは、ハイド口フォーム加工の一連の工程内で膨出成形とともに、その膨出部に長孔をピアシング（孔明け）されたハイド口フォーム成形品、並びにハイド口フォーム加工方法およびそれに用いられる金型に関するものである。したがって、本発明が対象とするハイドロフォーム加工は、素材を膨出成形する膨出工程に限定されず、長孔を孔明けするピアシング工程を包含するものである。

背景技術

[0002] 通常、ハイド口フォーム加工では、素材となる金属管（以下、「金属素管」 t 、う）の内部に加工液体を供給し、この加工液体に圧力（以下、単に「内圧」という）を負荷し、金属素管を保持する金型に沿って膨出成形することにより、種々の複雑形状の管状製品をカ卩ェできる。このため、ハイド口フォーム力卩ェは自動車部品の成形力卩ェに広く利用されている。

このような自動車部品では、他の部品に取り付けるための孔ゃ位置決めするための孔など各種の加工が行われることから、所定形状に成形加工されたのち、孔明けカロェを施さなければならない場合がある。このような場合に、鋼板等のプレス成形品に孔明け力卩ェを施す際には、工具としてダイスとポンチとを用いて、適宜、所定位置にピアシングすることができる。

[0003] ところが、ハイド口フォーム加工による成形品は管状に膨出成形されるため、管端近傍を除ぐ管内部の所定位置にダイスを配置するのが困難である。このため、鋼板等のプレス成形品での孔明けカ卩ェのように、ポンチとダイスを用いて、簡易に、孔明け加工を行うことができない。

[0004] そこで、従来から、ハイド口フォーム成形品にピアシングを行うため、内圧負荷を利用した種々の方法が提案されている。例えば、特開平 6— 292929号公報 (段落 [00 36]、 [0037]、図 21、図 22)では、管状フレーム部材に穴抜きする加工を行う場合に、ハイド口フォーム加工による膨出部の成形が完了すると、高い内圧を負荷した状態で、穴抜きパンチを管状体の膨出部に外側から内部に向かって打ち付けることにより、穴抜き加工を行う方法が提案されている（以下、「第 1の従来方法」という)。

[0005] また、特開 2001— 18016号公報では、金型内面にダイス孔を設け、ダイス孔内にポンチをその先端面が金型内面と同一面を形成するように挿入して、金属素管を膨出成形し、内圧を負荷させたままでポンチを後退させて、ダイス孔内に形成される膨出部に内圧を負荷させて、ピアシングする方法が開示されている（以下、「第 2の従来方法」という）。

[0006] 提案された「第 1、 2の従来方法」によれば、ハイド口フォーム加工による膨出成形後に、内圧を負荷して膨出部にピアシングするので、一連の加工工程内で膨出成形および孔明け加工が可能になり、製造コストや作業性の観点からは所定の効果が期待できる。し力しながら、これらの効果が期待できるのも、ピアシングする対象が円または円に近似する形状である場合に限定される。

発明の開示

[0007] 前述の通り、自動車部品等の加工において、各種の孔明け加工が要求されることから、ピアシングされる孔の形状は、円または円に近似する場合に限定されない。例えば、部品の取付位置や高さを調整するために設けられる孔は、締め付け治具と組み合わせて調整機能を発揮させるため、一般に長孔が用いられる。

[0008] ところが、従来の方法で長孔をピアシングしょうとすると、パンチの打ち抜きにともなつてたわみが発生し、打ち抜かれた長孔の形状が変形したり、長孔の全周が均一に剪断加工されず、部分的に切れ残りが生じることがある。

このため、ピアシングされた長孔の変形が著し力つたり、長孔の部分周に切れ残りが発生すると、自動車部品として使用することができず、歩留まりを低下させることになる。このようなカ卩ェ不良の発生は、後述する図 6に示すように、長孔のアスペクト比の影響を受けることになる。

[0009] 図 1は、自動車部品等にピアシングされる長孔の形状例を示す図である。図 1 (a) 一（c)に示す形状は、自動車部品等に施工される長孔の例示であり、本発明が対象とする長孔を限定するものではない。このような長孔の形状特性を適切に示す指数としてアスペクト比があり、長孔の最小幅（短辺） aおよび最大幅 (長辺） bとしたとき、 h/ aで示される。

ノ、イド口フォームカ卩ェにおけるピアシングの難易はアスペクト比に依存しており、例えば、長孔のアスペクト比が 3以上になると、前述の「第 1、 2の従来方法」では、孔明け加工が困難になる。以下に、「第 1、 2の従来方法」で長孔をピアシングする場合に発生する加工不良の状況を、ハイド口フォーム加工における断面挙動を示す図に基づいて説明する。

[0010] 図 2は、「第 1の従来方法」によるアスペクト比が 3以上の長孔をピアシングする場合の変形挙動を説明する図である。図 2の左側に示す X— X矢視は、前記図 1 (d)に示す X— X矢視に基づく正面断面図であり、同じぐ右側に示す Y— Y矢視は、前記図 1 ( d)に示す Y— Y矢視に基づく正面断面図である。

図 2 (a)はハイド口フォーム加工で膨出成形した後の状態を示し、同（b)はハイド口フォーム加工で膨出成形した後にポンチ 3を少し前進させた状態を示し、同（c)は前記 (b)における剪断加工部の要部拡大を示し、同（d)はパンチ 3を金属素管 1の外側力も内部に向かって打ち抜、た状態を示して、る。

[0011] 図 2 (a)に示すように、金型 2にはポンチ 3が摺動可能なダイス孔 4が設けられており、金属素管 1は金型 2の内面に収容され、金属素管 1の内部には加工液体の内圧 Pi が負荷されている。

図 2 (b)に示すように、ノ、イド口フォームカ卩ェで膨出成形した後にポンチ 3を少し前進させると、ポンチ 3の先端面による剪断加工が行われる。しかし、図 2 (c)に示すように、ポンチ 3の前進と共に、 X— X矢視による A部ではせん断面を生じつつ剪断加工が進むが、 Y— Y矢視による B部では長孔の縁が大きくたわみ、剪断加工が進まない

[0012] その後、図 2 (d)に示すように、パンチ 3の打ち抜きにともなって、 A部の剪断加工が完了したのち、 B部の剪断加工が進行するが、 B部に既に大きなたわみが発生しており、長孔のピアシング後にたわみが残存する。このため、著しく変形した長孔がピアシングされることになり、ハイド口フォームカ卩ェによる成形製品として採用することができない。

[0013] 図 3は、「第 2の従来方法」によるアスペクト比が 3以上の長孔をピアシングする場合の変形挙動を説明する図である。図 2の場合と同様に、左側に示す X— X矢視は、前記図 1 (d)に示す X— X矢視に基づく正面断面図であり、右側に示す Y— Y矢視は、前記図 1 (d)に示す Y— Y矢視に基づく正面断面図である。

図 3 (a)はハイド口フォーム加工で膨出成形した後の状態を示し、同（b)はハイド口フォーム加工で膨出成形した後にポンチ 3を後退させ、ダイス孔 4内に膨出部を形成した状態を示し、同（c)は前記 (b)における剪断加工部の要部拡大を示し、同（d)はダイス孔 4内の膨出部に内圧 Piを負荷させ、ピアシングした状態を示している。

[0014] 図 3 (b)に示すように、ノ、イド口フォームカ卩ェで膨出成形した後にポンチ 3を後退させると、ダイス孔 3内に膨出部が形成される。この膨出部の形成初期においては、 X— X矢視の A部 (長孔の短辺断面)ではほとんど変形せず、 Y— Y矢視の B部 (長孔の長辺断面)で大きく膨出する。

図 3 (c)は加工要部の剪断面 Cを示すが、 X— X矢視で示す短辺断面にはほとんど剪断面が生じず、 Y— Y矢視で示す長辺断面で大きな剪断面が生じている。さらに、長孔の長辺で生じる剪断面は、長辺の中央部で最も大きぐ端部になるほど小さくなる。

[0015] そのため、図 3 (d)に示すように、長孔はいずれかの長辺断面 (Y— Y矢視の B部）で剪断加工が完了する力その時点では他の長辺および短辺でほとんど剪断加工が進行しない。このため、長孔の長辺で剪断加工が完了しても、長孔の全周が剪断加ェされることにならず、部分的に切れ残りが生じることになる。

このような長孔での切れ残りの発生は、長孔の形状特性を示すアスペクト比が大きくなるほど発生しやすくなる。特に、アスペクト比 3以上の長孔をピアシングする場合には、切れ残りが多発し、ハイド口フォーム成形品の歩留まりが極端に低下することになる。

[0016] 上述の通り、アスペクト比が 3以上の長孔をピアシングする場合には、「第 1の従来方法」では、パンチの打ち抜きにともなって、大きなたわみが残存するため、著しく変形した長孔が加工されることになる。また、「第 2の従来方法」では、長孔の全周を均一に剪断することができず、部分的に切れ残りが生じることになる。

したがって、アスペクト比が 3以上の長孔を備える自動車部品等を加工する場合には、ハイド口フォーム加工によって膨出成形された成形品を製造 (膨出工程)したのち

、一般的な機械加工により孔明け加工 (ピアシング工程)を行うことが必要になる。このため、ハイド口フォーム力卩ェを一連の工程内で対応することができず、ミーリング等の煩雑な機械加工方法を採用しなければならず、製造コストの高騰とともに効率的な生産を阻害する要因になる。

[0017] 本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ノ、イド口フォームカロェによりアスペクト比が 3以上の長孔をピアシングする場合に、膨出工程とピアシング工程と力もなるハイド口フォームカ卩ェであっても、一連の加工工程内で可能とし、しかも良好な長孔形状を確保することができる、ハイド口フォーム成形品、並びにノ、イド口フォームカ卩ェ方法およびそれに用いられる金型を提供することを目的として!/、る。

[0018] 本発明者は、上記の課題を解決するため、種々の検討を重ねた結果、前記「第 2の従来方法」において、ダイス孔に相当する部位における、金属素管の長手方向の剛性を高めることにより、長孔全周での部分的な切れ残りを解消できることに着目した。具体的には、孔明け用ポンチの先端面に長手方向の凹部を形成しておき、ハイド口フォーム加工時に、この凹部に沿って金属素管を膨出させ、凸部（リブ)を構成することによって、金属素管のうちダイス孔に対向する部位の長手方向の剛性を高めることがでさる。

[0019] これにより、ノ、イド口フォーム後に孔明け用ポンチを後退させてピアシンダカ卩ェを行う際に、前記図 3 (b)— (d)に示すように、長孔の長辺中央部のみが先行して膨出するのを防止し、長孔の長辺全域のみならず、長孔全周に亘つてほぼ均一に膨出させつつ、剪断加工を進行させることができ、部分的な切れ残りの発生を防止し、し力も良好な形状の長孔をピアシングできることを知見した。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、下記（1)、（2)のハイド口フォーム成形品、 (3)のハイド口フォーム加工方法および（4)のハイド口フォーム加工用金型を要旨としている。 [0020] (1)内部に供給されたカ卩工液体に負荷された圧力によって、アスペクト比が 3以上の長孔がピアシングされたことを特徴とするハイド口フォーム成形品である。

(2)内部に供給された加工液体に負荷された圧力によって、膨出成形され、次いでアスペクト比が 3以上の長孔がピアシングされたことを特徴とするハイド口フォーム成形品である。

[0021] (3)金属素管を孔明け用ボンチが摺動可能なダイス孔を設けた一対の金型に保持し、内部に供給した加工液体に圧力を負荷しつつ、アスペクト比が 3以上の長孔をピアシングするノ、イド口フォーム加工方法であって、前記ダイス孔の開口面はアスペクト比力 S3以上とし、前記孔明け用ポンチの先端面には長手方向に凹部を形成しており、前記孔明け用ポンチを、その先端面が前記金型のキヤビティー面と同一面を形成する位置に摺動させ、前記金属素管の内部に液圧を負荷し、前記金型のキヤビティー面および孔明け用ポンチの先端面に沿って膨出成形させ、次いで、前記孔明け用ポンチを後退させて、前記長孔をピアシングすることを特徴とするノ、イド口フォームカロェ方法である。

[0022] (4)上記（3)に記載の金属素管にアスペクト比が 3以上の長孔をピアシングするハイドロフォーム加工方法に用いられる金型であって、孔明け用ボンチが摺動可能なダイス孔が設けられ、前記ダイス孔の開口面はアスペクト比が 3以上であり、前記孔明け用ポンチの先端面には長手方向に凹部を形成していることを特徴とするハイドロフォーム加工用金型である。

[0023] 本発明のハイド口フォーム加工方法およびハイド口フォーム加工用金型においては、前記孔明け用ポンチの先端面に形成された凹部深さ Hgが、金属素管の膨出部の肉厚 tとした場合に、下記（1)式の関係を満足するのが望ましい。

0. lt<Hg< 3t · · · (1)

同様に、前記孔明け用ポンチの先端面に形成された凹部幅 Wg力ポンチ幅 Wpとした場合に、下記（2)式の関係を満足するのが望まヽ。

[0024] 本発明のハイド口フォームカ卩ェ方法によれば、ハイド口フォームカ卩ェされた膨出部にアスペクト比が 3以上の長孔をピアシングする場合であっても、ハイド口フォーム加ェの一連の工程内で長孔のピアシングを可能とし、ミーリング等の煩雑な機械力卩ェにより孔明け加工を不要として、しかも、良好な長孔形状を確保することができる。

したがって、本発明のハイド口フォーム成形品は、各種の孔明け加工が要求される自動車部品等に最適であり、本発明のハイド口フォーム加工用金型は、自動車部品等の加工用として広く適用することができる。

図面の簡単な説明

[0025] 図 1は、自動車部品等にピアシングされる長孔の形状例を示す図である。

図 2は、「第 1の従来方法」によるアスペクト比が 3以上の長孔をピアシングする場合の変形挙動を説明する図である。

図 3は、「第 2の従来方法」によるアスペクト比が 3以上の長孔をピアシングする場合の変形挙動を説明する図である。

図 4は、本発明で用いるポンチの先端面の形状を説明する図であり、（a)—（c)の 3 種の形状例を示している。

図 5は、本発明方法による、前記図 4 (a)に示すポンチ 3を用いて長孔をピアシングする場合の変形挙動を説明する図である。

図 6は、ハイド口フォームカ卩ェ後にピアシングする場合における、アスペクト比と不良率との関係を示す図である。

図 7は、ハイド口フォームカ卩ェ後にピアシングする場合に、凹部幅の比率 (WgZWp )変動にともなう不良率とポンチ刃先の破損度との関係を示す図である。

図 8は、実施例でノヽイド口フォームカ卩ェした成形品の形状を示す図であり、（a)は正面断面図を示し、（b)は側面図を示している。

発明を実施するための最良の形態

[0026] 本発明は、ハイド口フォームカ卩ェによって金属素管を膨出成形し、さらにアスペクト比が 3以上の長孔がピアシングされた成形品、並びにハイド口フォーム加工方法およびそれに用いられる金型に関するものであり、孔明け用ポンチ（以下、単に「ボンチ」 t 、う）の先端面の長手方向に凹部を形成して、ることを特徴として、る。

[0027] 図 4は、本発明で用いるポンチの先端面の形状を説明する図であり、（a)—（c)の 3 種の形状例を示している。図 4 (a)に示すポンチ 3では、ポンチ幅 Wp、凹部幅 Wgおよび凹部深さ Hgとし、先端面の長手方向のすべてに凹部 3gを有する形状を構成している。このような構成により、ピアシンダカ卩ェに際し、長孔の周辺を均一に剪断加工することができる。

[0028] 図 4 (b)に示すポンチ 3は、長手方向の両端を除いて凹部 3gを有する形状であり、ハイド口フォーム加工時に金属素管が金型面を滑るときに、ダイス孔のエッジに金属素管が接触して、金属素管に表面疵ゃ割れが発生することを防止できる。

図 4 (c)に示すポンチ 3は、図 4 (a)に示すポンチ 3と同様に、先端面の長手方向のすべてに凹部 3gを有する形状であり、他の凹部形状を例示するものである。

ポンチ 3の刃部は、特にその材質および形状について限定しないが、ポンチ 3の耐久性のために、シャープエッジとならないようにして、凹部 3gから滑らかに連続する形状にするのが望ましい。

[0029] 図 5は、本発明方法による、前記図 4 (a)に示すポンチ 3を用いて長孔をピアシングする場合の変形挙動を説明する図である。図 5の左側に示す X— X矢視は、前記図 1 (d)に示す X— X矢視に基づく正面断面図であり、同じぐ右側に示す Y— Y矢視は、前記図 1 (d)に示す Y— Y矢視に基づく正面断面図である。

図 5 (a)はハイド口フォーム加工で膨出成形した後の状態を示し、同（b)はハイド口フォーム加工で膨出成形した後にポンチ 3を後退させ、ダイス孔 4内に膨出部を形成し剪断加工が進行した状態を示し、同（c)は前記 (b)における剪断加工部の要部拡大を示し、同（d)はダイス孔 4内の膨出部に内圧 Piを負荷させ、ピアシングした状態を示している。

[0030] 図 5 (a)に示すように、金属素管 1は内圧 Piの負荷によるハイド口フォーム加工により、金型 2のキヤビティー面に沿って膨出成形され、同時にポンチ 3の先端面に形成された凹部に沿って成形される。このように、凹部に沿って金属素管を膨出させることによって、金属素管 1のダイス孔 4に対向する部位の長手方向の剛性を高めることができる。

このとき、ポンチ 3の後方は、図示しないシリンダによって保持されており、ノ、イドロフオームカ卩ェ中には、ポンチ 3は摺動することなく所定位置に固定される。シリンダによつてポンチ 3が保持される荷重 Fは、ハイド口フォーム力卩ェにともなって摺動することがないように、下記（3)式を満足する必要がある。

F>A-Pmax · · · (3)

ただし、 A：ダイス孔の断面積

Pmax:ハイド口フォーム加工時の最大内圧

[0031] 次いで、図 5 (b)に示すように、膨出成形された金属素管 1に内圧 Piを負荷させつつ、ポンチ 3を後退させ、ダイス孔 4内に生じる金属素管 1の膨出部に負荷される内圧 Piにより、長孔を剪断加工しピアシングする。

このとき、金属素管 1の膨出部にはポンチ 3の先端面に形成された凹部に沿って、長手方向に凸部が形成されているため、膨出部の全体にわたり剛性が高くなつている。このため、図 5 (c)に示すように、金属素管 1のダイス孔 4に対向する部位が均一にダイス孔 4内に膨出するようになるので、長孔の全周にお、て剪断面がほぼ一様に形成され、均一に剪断加工が進行する。

[0032] そして、最終的には、図 5 (d)に示すように、長孔の全周のうち、最も剪断加工が進行した部位で亀裂が貫通する力他の部位でも同レベルの剪断加工が進行して!/、るため、部分的に切れ残りを発生することなぐ長孔の全周が剪断加工されてピアシングが完了する。

金属素管に内圧を負荷して孔明け力卩ェを行うためには、ハイド口フォームカ卩ェ後のピアシングにお、て、内圧 Piは下記 (4)式の条件を満たす必要がある。

Pi>S -t-k/A · · · (4)

ただし、 S :ダイス孔の周長、 A:ダイス孔の面積、

t :加工部における金属素管の肉厚、 k:剪断抵抗

[0033] 図 5に示す構成では、ダイス 5を金型 2内に設けている力ダイス 5を設けることを必須としない。これは、金型 2自体が硬質であるため、特にダイス 5を新たに設けなくとも、金型 2にダイス孔 4を直接設けることによりダイス 5の機能を発揮させることができる力である。

したがって、本発明で規定するダイス孔は、長孔をピアシングするために設けられ、その寸法を特定するものであるが、金型 2に直接設けてもよぐ金型 2内に設けたダイス 5に配してもよい。 [0034] ダイス 5を設けない場合には、摩耗によりダイス孔 4が変形すると、金型 2全体を取り替えなければならないので、簡単に取り替えのできるダイス 5を金型 2に設けることが望ましい。

なお、図 5に示す構成では、 1組のダイス孔 4および摺動可能なポンチ 3を示しているが、これらの形状や個数は、対象とする成形製品の仕様によって決定される。

[0035] 前述の通り、本発明が採用するポンチの先端面に凹部を形成することを特徴とするものであるが、この凹部の形状に関し望ましい範囲があり、以下、これについて説明する。

図 6は、ハイド口フォームカ卩ェ後にピアシングする場合における、アスペクト比と不良率との関係を示す図である。ここで、「不良」の対象としたのは、ピアシング後に剪断加工カスの一部が切れ残り、加工された長孔の一部に切れ残りが付着した場合である。

[0036] 図 6中では、ポンチ先端面に形成された凹部深さ Hgを、金属素管の膨出部の肉厚 tと関係で示しており、従来のポンチを用いた場合 (Hg = 0)、加工されるアスペクト比力 S3を超えるようになると、不良率が著しく悪化し、さらにアスペクト比が 5を超えると、ほとんど良好な長孔をピアシングすることができない。

本発明で規定するポンチを用いた場合、例えば、凹部深さ Hgが 0. Itでは、ァスぺタト比が 9以下であると、不良率は 20%程度までに低減し、凹部深さ Hgが 0. 2tでは、アスペクト比に拘わらず、不良率は 10%以下に低減し、さらに、凹部深さ Hgが 0. 5 tでは、不良率はほぼ 0 (ゼロ）となる。

[0037] 凹部深さ Hgが浅すぎると、金属素管が凹部に沿って膨出する高さが小さくなり、ダイス孔 (長孔)の長辺に対向する、金属素管の部位での剛性を上げる効果が小さくなる。このため、凹部深さ Hgを 0. It以上にするのが望ましい。一方、凹部深さ Hgが深すぎると、金属素管が凹部に沿って膨出する際に割れを発生する場合があるので、凹部深さ Hgを 3. Ot以下にするのが望ましい。

すなわち、凹部深さ Hgは、加工部における金属素管の肉厚 tとの関係で、下記（la )式の条件を満足するのが望ま、。

0. lt<Hg< 3t · · · (la) [0038] アスペクト比に拘わらず、不良率は 10%以下に低減できることから、凹部深さ Hgは、加工部における金属素管の肉厚 tとの関係で、下記（lb)式の条件を満足するのがさらに望ましい。

0. 2t<Hg< 3t · · · (lb)

最も望ましくは、不良の発生をほぼ防止できるので、凹部深さ Hgは、加工部における金属素管の肉厚 tとの関係で、下記（lc)式の条件を満足することである。

0. 5t<Hg< 3t · · · (lc)

[0039] 次に、凹部幅に関しては、凹部幅 Wgがポンチ幅 Wpに対して大きくなるほど、金属素管が凹部に沿って膨出し易くなるので望ましい。さらに、凹部幅 Wgが大きくなると、膨出により形成された凸部が剪断加工が行われる部位に近づくことにより拘束を強め、剪断加工の局所的な進行を抑制することができる。

[0040] 図 7は、ハイド口フォームカ卩ェ後にピアシングする場合に、凹部幅の比率 (WgZWp )変動にともなう不良率とポンチ刃先の破損度との関係を示す図である。前記図 6の場合と同様に、「不良」の対象としたのは、ピアシング後に剪断加工カスの一部が切れ残り、加工された長孔の一部に切れ残りが付着した場合である。さら〖こ、「ボンチ刃先の破損度」とは、 10000回試験した後のポンチ刃先の破損程度を 5段階に区分して評価した結果であり、 0は破損無しを示し、その数値が大きくなるほど破損の程度が顕著であることを示す。

[0041] 定性的には、凹部幅 Wgがポンチ幅 Wpに対して大きくなるほど、剛性を高めることができ、さらに剪断加工が行われる部位の拘束を強めることができる。定量的には、図 7に示す結果から、 WgZWpを 0. 4以上にするのが望ましい。

一方、凹部幅 Wgが大きくなり過ぎると、ポンチ刃先が薄肉となって強度が低下し、破損し易くなり、 WgZWpが 0. 95を超えると、ポンチの破損度が顕著になる。

すなわち、凹部幅 WgHgは、ポンチ幅 Wpとの関係で、下記（2)式の条件を満足するのが望ましい。

実施例

[0042] 以下に、本発明のハイド口フォームカ卩ェ方法による効果を、具体的な実施例に基づいて説明する。

(本発明例）

金属素管として、外径： 60. 5mm,肉厚： 2mm、長さ： 800mmの機械構造用炭素鋼管 STKM11A FIS G3445)を供試材とした。この金属素管の降伏強さは 330M Pa、引張強さは 440MPaであった。

[0043] 図 8は、実施例でノヽイド口フォームカ卩ェした成形品の形状を示す図であり、（a)は正面断面図を示し、（b)は側面図を示している。

上記の金属素管に、前記図 5で示した構成力もなるハイド口フォーム加工を施して、図 8に示す形状の成型品 6を膨出成形した後、長孔 7をピアシングした。成形品 6の寸法は、高さ H :46mm、幅 W: 75mm、長さ L : 760mmおよび端部外径 D: 60. 5m mとした。

さらに、ハイド口フォーム力卩ェに使用したポンチは、前記図 4 (a)に示す形状として、最大幅 a : 30mm、最小幅 b : 8mm、凹部幅 Wg : 6mmおよび凹部深さ Hg : 2mmとした。

[0044] 前記図 8に示す成形品 6の形状に成形した後、内圧を 190MPaに保持し、ポンチを後退させて、長辺： 30mm、短辺： 8mm (アスペクト比 3. 75)の長孔 7をピアシングした。

長孔をピアシングする試験を 10000回実施した力いずれの場合にも剪断加工力スが切れ残ることなぐかつ良好な形状の長孔をピアシングすることができた。

[0045] (比較例）

本発明例と同じ金属素管を用いて、前記図 3で示した構成力もなるハイド口フォーム加工を施して、図 8に示す形状の成型品 6を膨出成形した後、長孔 7をピアシングした。し力し、ハイド口フォーム加工に使用したポンチは、最大幅 a : 30mmおよび最小幅 b : 8mmとしたが、凹部深さ Hg : 0mmとして、凹部は設けなかった。

前記図 8に示す成形品 6の形状に成形した後、内圧を 190MPaに保持し、ポンチを後退させて、本発明例と同じ寸法の長孔 7をピアシングする試験を 10000回実施した。実験結果は、良好に長孔をピアシングできたのは 1%のみで、残りは全て剪断加工カスが部分的に付着する不良が発生した。産業上の利用の可能性

本発明のハイド口フォームカ卩ェ方法によれば、ハイド口フォームカ卩ェされた膨出部にアスペクト比が 3以上の長孔をピアシングする場合に、膨出工程とピアシング工程と力もなるハイド口フォーム加工であっても、一連の加工工程内で可能とし、ミーリング等の煩雑な機械加工により孔明け加工を不要とし、し力も、良好な長孔形状を確保することができる。このため、本発明のハイド口フォーム成形品は、各種の孔明け加工が要求される自動車部品等に最適であり、本発明のハイド口フォーム加工用金型は、自動車部品等の加工用として広く適用することができるので、本発明は、自動車のみならず、その他産業機械の部品加工用として広く採用される。

Claims

請求の範囲

[1] 内部に供給されたカ卩工液体に負荷された圧力によって、アスペクト比が 3以上の長孔がピアシングされたことを特徴とするハイド口フォーム成形品。

[2] 内部に供給された加工液体に負荷された圧力によって、膨出成形され、次いでァスぺタト比が 3以上の長孔がピアシングされたことを特徴とするハイド口フォーム成形

P

PPo

[3] 金属素管を孔明け用ボンチが摺動可能なダイス孔を設けた一対の金型に保持し、内部に供給した加工液体に圧力を負荷しつつ、アスペクト比が 3以上の長孔をピアシングするハイド口フォーム加工方法であって、

前記ダイス孔の開口面はアスペクト比が 3以上とし、前記孔明け用ポンチの先端面には長手方向に凹部を形成しており、

前記孔明け用ポンチを、その先端面が前記金型のキヤビティー面と同一面を形成する位置に摺動させ、

前記金属素管の内部に液圧を負荷し、前記金型のキヤビティー面および孔明け用ポンチの先端面に沿って膨出成形させ、

次いで、前記孔明け用ポンチを後退させて、前記長孔をピアシングすることを特徴とするハイド口フォームカ卩ェ方法。

[4] 前記孔明け用ポンチの先端面に形成された凹部深さ Hgが、前記金属素管の膨出部の肉厚 tとした場合に、下記（1)式の関係を満足することを特徴とする請求項 3に記載のハイド口フォーム加工方法。

0. lt<Hg< 3t · · · (1)

[5] 前記孔明け用ポンチの先端面に形成された凹部幅 Wgが、ポンチ幅 Wpとした場合に、下記（2)式の関係を満足することを特徴とする請求項 3に記載のハイド口フォーム加工方法。

[6] 請求項 3に記載の金属素管にアスペクト比が 3以上の長孔をピアシングするハイド口フォームカ卩ェ方法に用いられる金型であって、

孔明け用ボンチが摺動可能なダイス孔が設けられ、前記ダイス孔の開口面はアスペクト比が 3以上であり、

前記孔明け用ポンチの先端面には長手方向に凹部を形成していることを特徴とするハイド口フォームカ卩ェ用金型。

[7] 前記孔明け用ポンチの先端面に形成された凹部深さ Hgが、前記金属素管の膨出部の肉厚 tとした場合に、下記（1)式の関係を満足することを特徴とする請求項 6に記載のハイド口フォーム加工用金型。

0. lt<Hg< 3t · · · (1)

[8] 前記孔明け用ポンチの先端面に形成された凹部幅 Wgが、ポンチ幅 Wpとした場合に、下記（2)式の関係を満足することを特徴とする請求項 6に記載のハイド口フォーム加工用金型。

0. 4<Wg/Wp< 0. 95 · · · (2)