JP4730164B2 - Hydraulic bulge parts with flange - Google Patents
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Description
本発明は、他の部品を結合させるためのフランジを備えた液圧バルジ加工部品に関する。 The present invention relates to a hydraulic bulging part provided with a flange for joining other parts.
金属からなる管状の素材、あるいはこれを予備加工した管状素材(以下金属素管と略す)を上下一対の金型内にセットし、この素管内部に導入した液体に圧力を付与するとともに、必要に応じて素管の端部から軸方向に圧縮力を加えることにより金属素管をバルジ変形させて、前記金型の内部形状にならった成形品を得る液圧バルジ加工が自動車部品等の閉断面構造品の製造に用いられている。 A tubular material made of metal, or a prefabricated tubular material (hereinafter abbreviated as a metal element tube) is set in a pair of upper and lower molds, and pressure is applied to the liquid introduced into the element tube. In response to this, a hydraulic bulging process is applied to obtain a molded product that conforms to the internal shape of the mold by applying a compressive force in the axial direction from the end of the raw tube to obtain a molded product that conforms to the internal shape of the mold. Used in the manufacture of cross-section products.
この液圧バルジ加工によって成形された製品(以下液圧バルジ加工部品と記す)は部品単体で使用される場合もあるが、他の部品と結合させて使用される場合が多い。代表的な結合方法には、溶接と脱着可能なボルト締結がある。 A product formed by this hydraulic bulge processing (hereinafter referred to as a hydraulic bulge processing part) may be used as a single part, but is often used in combination with other parts. Typical coupling methods include welding and detachable bolt fastening.
ところで、上記液圧バルジ加工部品に類するものを金属板をプレス成形して製作する場合は、プレス成形された2つの部材を組み合わせてスポット溶接し、閉断面構造とする方法が採られている。 By the way, when manufacturing what is similar to the said hydraulic bulge processing part by press-molding a metal plate, the method of carrying out spot welding combining two press-molded members and making it a closed cross-section structure is taken.
図1は、金属板をプレス成形して製作したフランジ付き部品の一例を示す斜視図で、図1(a)は他の部品をスポット溶接により結合した状態を示し、図1(b)はボルトにより結合した状態を示す。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of a flanged part produced by press-molding a metal plate. FIG. 1 (a) shows a state where other parts are joined by spot welding, and FIG. 1 (b) shows a bolt. Shows the combined state.
閉断面構造の部品をプレス成形により製作する場合、プレス成形した2つの部材1a、1bを組み合わせ、フランジ同士2をスポット溶接4aして2つの部材を固定する。このフランジを利用して、図1(a)に示すように他部品とスポット溶接4bをしたり、図1(b)に示すように、ボルト締結5によって接合することができる。
When a part having a closed cross-sectional structure is manufactured by press molding, the two members 1a and 1b that are press-molded are combined, and the
一方、金属素管から製造される液圧バルジ加工部品の場合は、一般にフランジがないが、液圧バルジ加工部品にフランジを設ける方法としては、下記のような方法がある。 On the other hand, in the case of a hydraulic bulge processed part manufactured from a metal base tube, there is generally no flange. However, as a method of providing a flange on a hydraulic bulge processed part, there are the following methods.
図2は、液圧バルジ加工部品に他部品を結合した状態を示す斜視図で、図2(a)はアーク溶接で接合した状態を示し、図2(b)はボルトにより接合した状態を示す。 FIG. 2 is a perspective view showing a state in which other parts are joined to the hydraulic bulge processing part, FIG. 2 (a) shows a state joined by arc welding, and FIG. 2 (b) shows a state joined by bolts. .
図2(a)は、他の部品3を液圧バルジ加工部品1に直接アーク溶接7aして結合した例である。
FIG. 2A shows an example in which another
また、図2(b)に示すようにボルト締結の場合は、ブラケット6を部品1にアーク溶接7bにより取り付ける必要がある。アーク溶接は、スポット溶接に比べて生産性が低く、さらに溶接時の熱によって製品の寸法精度が悪くなる恐れもある。
In addition, as shown in FIG. 2B, in the case of bolt fastening, it is necessary to attach the
また、他の方法として特許文献1に、液圧バルジ加工部品の所定箇所の壁部に一部切れ目を入れ、外側に折り曲げてフランジとする方法が開示されている。
As another method,
図3は、同公報に示されている方法を説明するための斜視図である。同図に示されているように、この方法は液圧バルジ加工部品1の壁部8の一部に切り目を入れた後、外側に折り曲げてフランジ2とする方法である。このフランジに、他の部品3がスポット溶接により接合される。
FIG. 3 is a perspective view for explaining the method disclosed in the publication. As shown in the figure, this method is a method in which a slit is formed in a part of the
しかし、この方法には下記の2つの問題がある。 However, this method has the following two problems.
第一の問題は、側壁に開口部を設けることになるので、液圧バルジ加工部品の強度、剛性を著しく低下させることである。 The first problem is that an opening is provided in the side wall, so that the strength and rigidity of the hydraulic bulge processed part are significantly reduced.
第二の問題は、切れ目を設けた後の折り曲げ加工は、液圧バルジ加工部品の中に工具を入れることが困難なために手間がかかることである。 The second problem is that the bending process after providing the cut is troublesome because it is difficult to put a tool into the hydraulic bulging part.
特許文献1には、液圧バルジ加工時に上下の金型で被成形材の一部を挟んで成形する方法が開示されている。
図4は、特許文献1に示されている液圧バルジ加工時にフランジを成形する方法を説明するための断面図で、図4(a)は下型11にセットした素管10に降下させた上金型12が接触した状態を示し、図4(b)は上型をさらに降下させた状態で材料が座屈あるいは腰折れを起こし材料のかみ出し部13が生じた状態を示し、図4(c)は上下金型が密着してかみ出し部が密着状態まで潰された状態を示す。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method of forming a flange at the time of hydraulic bulge processing shown in
図4から明らかなように、この方法は液圧バルジ加工の準備段階である上下型を閉じる過程で生じる噛み出し現象を利用した方法である。しかし、この方法には三つの問題がある。 As is apparent from FIG. 4, this method uses a biting phenomenon that occurs in the process of closing the upper and lower molds, which is a preparation stage for hydraulic bulging. However, this method has three problems.
第一の問題は、フランジ幅fに制約があることである。すなわち、素管10の外径Dを一定とするとフランジを除く製品幅Wが大きければfが小さくなる関係にあるので、製品幅Wとに関係なく目標とする幅fを決定することができない。
The first problem is that the flange width f is limited. That is, if the outer diameter D of the
第二の問題は、素管の噛み出し現象を利用しているために材料の強度や金型の摩擦の影響を受けてフランジ幅fがばらつくことである。 The second problem is that the flange width f varies due to the influence of the strength of the material and the friction of the mold because of utilizing the biting phenomenon of the raw tube.
第三の問題は、噛みだし現象を利用しているために、製品の一部分にフランジを設けることができず、製品の一部分にフランジを設けるとすると製品形状に制約がでることである。 The third problem is that a flange cannot be provided in a part of the product because the biting phenomenon is used, and if the flange is provided in a part of the product, the product shape is restricted.
図5は、上記第3の問題を説明するための図で、図5(a)は特許文献1に記載の方法で製品の一部にフランジを設けた場合の製品の斜視図である。図5(b)は、製品の形状を変更することなしに製品に一部分にフランジを設けた場合の製品の斜視図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the third problem, and FIG. 5A is a perspective view of the product when a flange is provided on a part of the product by the method described in
特許文献1に記載の方法では、図5(b)に示すような幅Wが一定の製品の側壁の一部分にフランジを成形することはできない。すなわち、噛み出しにより素管の一部分にフランジを成形するためには、素管の外周が一定であるため図5(a)に示すようにフランジを成形する部分の製品幅W1を隣接する部位の幅W2、W3よりも小さくせざるを得ないからである。このように、上記の方法では製品形状がフランジの有無によって影響を受けてしまう。
In the method described in
本発明の課題は、任意の形状と寸法のフランジを備えた液圧バルジ加工部品を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hydraulic bulge processing part having a flange having an arbitrary shape and size.
本発明者らは、上記課題を解消すべく種々実験、検討した結果、以下の知見を得るに至った。 As a result of various experiments and studies to solve the above problems, the present inventors have obtained the following knowledge.
a)金属素管を液圧バルジ加工しつつ、フランジ形成予定部位をも膨出させた後、この膨張部をポンチで押し潰すことにより膨出部から外部に突出した任意の寸法、形状に安定してフランジ成形することができる。 a) After bulging the part where the flange is to be formed while hydraulic bulging the metal element tube, the expanded part is crushed with a punch to stabilize it to any size and shape projecting from the expanded part. And can be flanged.
b)金属素管を一旦フランジの無い形状にバルジ加工し、膨出加工部の一部をポンチで押し潰すことにより膨出部の内側に任意の寸法、形状に安定したフランジ成形することができる。 b) Once the metal tube is bulged into a flange-free shape, and a portion of the bulging portion is crushed with a punch, a stable flange can be formed inside the bulging portion in any size and shape. .
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、下記の(1)および(2)に示すフランジ付き液圧バルジ加工部品を要旨とする。 The present invention has been made on the basis of such knowledge, and the gist of the flanged hydraulic bulge processing parts shown in the following (1) and (2).
(1)液圧バルジ加工により成形された膨出部から外部に突出した他の部品を結合させるためのフランジを備えた液圧バルジ加工部品であって、そのフランジが、膨出部を構成している材料の一部が膨出加工された後押し潰されて成形されたフランジであって、フランジの一端または両端にリブを有することを特徴とするフランジ付き液圧バルジ加工部品。
( 1 ) A hydraulic bulge processing part having a flange for joining other parts protruding outside from a bulging part formed by hydraulic bulging, the flange constituting the bulging part A flanged hydraulic bulge processing part, characterized in that a flange is formed by crushing and molding a part of the material being bulged and having ribs at one or both ends of the flange.
(2)リブが、フランジの強度および剛性を向上させるためのものであることを特徴とする上記(1)に記載のフランジ付き液圧バルジ加工部品。
( 2 ) The flanged hydraulic bulge processing part according to (1 ) above, wherein the rib is for improving the strength and rigidity of the flange.
本発明によれば、他部品とスポット溶接やボルト締結の可能な任意の形状と寸法のフランジを液圧バルジ加工の工程中に成形することができ、液圧バルジ加工部品の任意の場所に必要最小限のフランジを備えた液圧バルジ加工部品を得ることができる。 According to the present invention, flanges of any shape and size that can be spot welded and bolted to other parts can be formed during the process of hydraulic bulging and are required at any location of hydraulic bulging parts. Hydraulic bulge parts with minimum flanges can be obtained.
以下、本発明について具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described.
図6は、バルジ加工により成形した膨出部から外部に突き出たフランジ付き液圧バルジ加工部品を形成する方法を説明するための図であり、図6(a)は素材を金型にセットした状態、 図6(b)はフランジ成形予定部を膨出させた状態、図6(c)は上下のポンチを前進させフランジを成形した状態、図6(d)は液圧を増加させて最終製品形状に仕上げ成形した状態を示す図である。 FIG. 6 is a view for explaining a method of forming a flanged hydraulic bulge processing part protruding outward from a bulge formed by bulging, and FIG. 6 (a) shows a material set in a mold. Fig. 6 (b) shows a state in which the flange forming part is bulged, Fig. 6 (c) shows a state in which the upper and lower punches are advanced to form the flange, and Fig. 6 (d) shows the final state after increasing the hydraulic pressure. It is a figure which shows the state final-molded to the product shape.
本発明の液圧バルジ加工部品の成形時に用いる金型は、図6(a)に示すように、製品の外部形状と同じ形状をした空間部21と金属素管のフランジ成形予定部位24を膨出させるための空間部22とを備え、この空間部22に向けて前後進可能なポンチ23を内蔵している。 As shown in FIG. 6 (a), the mold used for forming the hydraulic bulge processing part of the present invention has a space 21 having the same shape as the external shape of the product and a flange forming scheduled portion 24 of the metal base tube. And a punch 23 that can be moved forward and backward toward the space 22.
この例では、上下の金型内にポンチを設けているが、フランジを設ける部位あるいはフランジの形状によっては、ポンチは上下金型のどちらか片側だけでよい場合もある。 In this example, punches are provided in the upper and lower molds. However, depending on the portion where the flange is provided or the shape of the flange, the punch may be provided on only one side of the upper and lower molds.
フランジを成形するための膨出加工するための空間部22を形成するポンチとダイスの形状も特に限定されず、目的とするフランジの形状に合わせればよい。大きな膨出量を容易に得るためには、膨出部の高さをできるだけ大きくとるのがよい。 The shape of the punch and the die that form the space portion 22 for bulging to form the flange is not particularly limited, and may be matched to the shape of the target flange. In order to easily obtain a large bulge amount, it is preferable to make the height of the bulge portion as large as possible.
図7は、膨出部の各種の形状例を示す図であり、図7(a)は膨出部の高さHが成形後の製品の高さと同じ場合、図7(b)は膨出部が製品の側面中央にある場合、図7(c)は膨出部の一面が製品の一面と同じになっている場合、図7(d)は膨出部の高さHが製品の高さと同じで、かつ形状が丸みをおびている場合を示す図である。図7に示すように、膨出部の形状は膨出部の空間を種々変更することにより任意に変えることができる。 FIG. 7 is a diagram showing various shape examples of the bulging portion. FIG. 7A shows the case where the height H of the bulging portion is the same as the height of the product after molding, and FIG. 7 (c) shows that one side of the bulging part is the same as one side of the product, and FIG. 7 (d) shows that the height H of the bulging part is the height of the product. It is a figure which shows the case where it is the same as that, and the shape is rounded. As shown in FIG. 7, the shape of the bulging portion can be arbitrarily changed by variously changing the space of the bulging portion.
加工工程を前記図6に基づいて説明する。図示しない液圧バルジ加工装置に組み込まれている上金型12を上昇させて下金型11の孔型に金属素管21をセットし、図6(a)に示すように、上金型を下降させ下金型に当接する。次いで図6(b)に示すように金属素管内に導入した液体に圧力を付与し、製品となる形状に液圧バルジ加工をおこないつつ、フランジ成形予定断面部の膨出加工をおこない、膨出部25を成形する。その後、液圧を低下させて上下の金型に内蔵させているポンチ23を前進させ、図6(c)に示すように膨出部25を加工してフランジ26を形成する。
The processing steps will be described with reference to FIG. The upper die 12 incorporated in a hydraulic bulge processing apparatus (not shown) is raised to set the metal base tube 21 in the hole die of the
この際、膨出後も液圧を低下させることなく、ポンチを前進させてフランジを形成することができる場合もある。しかし、液圧が高いままポンチを前進させて潰し加工をおこなうと材料破断が生じやすく、かつ、潰した後のフランジ幅を大きくとることができない場合もあり、潰し加工に大きな圧力が必要となる。したがって、液圧を低下させてから潰し加工をおこなうことが望ましい。液圧を下げて、ポンチを前進させて潰し加工をおこなうと、変形が膨出部だけにとどまらず液圧バルジ加工製品本体の方も変形し図6(c)のように変形する。 In this case, the flange may be formed by advancing the punch without lowering the hydraulic pressure even after bulging. However, if the punch is advanced and crushed while the hydraulic pressure is high, material breakage tends to occur, and the flange width after crushing may not be able to be increased, and a large pressure is required for the crushing process. . Therefore, it is desirable to perform the crushing process after reducing the hydraulic pressure. When the hydraulic pressure is lowered and the punch is advanced and crushed, the deformation is not limited to the bulging portion, and the hydraulic bulge processed product body is also deformed and deformed as shown in FIG.
最後に、図6(d)に示すようにフランジ部をポンチで押さえ付けたままの状態で被加工材内の液圧を増加させ、フランジ部以外の部位を再成形し製品形状に仕上げる。 Finally, as shown in FIG. 6 (d), the hydraulic pressure in the workpiece is increased while the flange portion is pressed with a punch, and parts other than the flange portion are reshaped to finish the product.
なお、ポンチに必要な荷重は膨出部を押し潰し、かつ図6(d)に示す製品形状に仕上げる工程で液圧によりポンチが持ち上がらないだけの荷重が必要である。 It should be noted that the load necessary for the punch needs to be sufficient to prevent the punch from being lifted by the hydraulic pressure in the process of crushing the bulging portion and finishing the product into the product shape shown in FIG. 6 (d).
次に、フランジの形状であるが、結合する他の部品の形状に合わせて接合し易い形状にすればよい。また、フランジの形状はポンチで膨出部を押し潰した際にポンチと金型とで形成される空間部の形状により決定されるので、フランジ成形のための空間部となるようにポンチと金型の形状を決めればよい。 Next, although it is the shape of a flange, what is necessary is just to make it the shape which is easy to join according to the shape of the other components couple | bonded. In addition, since the shape of the flange is determined by the shape of the space formed by the punch and the mold when the bulging portion is crushed by the punch, the punch and the metal are formed so as to be a space for flange formation. The shape of the mold can be determined.
図8は、フランジの形状例を示す図であり、図8(a)は単なるフランジを備えた加工部品の斜視図、図8(b)はフランジの2辺にリブを備えたフランジ付き加工部品の斜視図を示している。 FIG. 8 is a view showing an example of the shape of the flange, FIG. 8 (a) is a perspective view of a processed part having a simple flange, and FIG. 8 (b) is a processed part with a flange having ribs on two sides of the flange. FIG.
フランジの剛性、強度を上げたい場合には、図8(b)に示すようにフランジの長手方向の両端にリブ31を備えたフランジとすればよい。 When it is desired to increase the rigidity and strength of the flange, as shown in FIG. 8B, a flange having ribs 31 at both ends in the longitudinal direction of the flange may be used.
図9は、リブの形状例を示す図で、図9(a)は図8(b)のAA断面を示す図で、両サイドにリブを有するフランジで、図9(b)はフランジの上面部のみにリブがあるフランジ、図9(c)はフランジの一端のみにリブがあるフランジを示す。このような形状は、リブに必要な強度、剛性により決めればよい。 FIG. 9 is a view showing an example of the shape of the rib, FIG. 9A is a view showing the AA cross section of FIG. 8B, a flange having ribs on both sides, and FIG. 9B is an upper surface of the flange. FIG. 9C shows a flange having a rib only at one end of the flange. Such a shape may be determined by the strength and rigidity required for the rib.
リブ付きフランジの成形は、膨出部をポンチで押し潰した際にポンチと金型間にリブの厚さ分の空間ができるようにポンチと金型を設計すればよい。言い換えれば、膨出部をフランジとなる部分のみを部分的にポンチで押し潰すことである。 In forming the flange with the rib, the punch and the mold may be designed so that a space corresponding to the thickness of the rib is formed between the punch and the mold when the bulging portion is crushed by the punch. In other words, only the portion that becomes the flange of the bulging portion is partially crushed with a punch.
図10は、バルジ加工により成形した膨出部の内側にフランジを備えた液圧バルジ加工部品を形成する方法を説明するための図である。図10(a)は素材を金型にセットした状態、 図10(b)は液圧バルジ加工で、フランジ形成予定部をフランジがない形状に膨出させた状態、図10(c)は、内圧を低下させた後で上下のつぶしポンチを前進させフランジを成形した状態、図10(d)は、内圧を増加させて最終形状に仕上げ成形した状態を示す図である。 FIG. 10 is a view for explaining a method of forming a hydraulic bulge processing part having a flange inside the bulging portion formed by bulge processing. 10 (a) shows a state in which a material is set in a mold, FIG. 10 (b) shows a state in which a flange formation planned portion is bulged into a shape without a flange by hydraulic bulging, and FIG. FIG. 10D is a diagram showing a state in which the inner pressure is lowered and the upper and lower crushing punches are advanced to form the flange, and FIG.
本発明の方法に用いる金型は、図10(a)に示すように、製品形状と同じ形状をした空間部を備え、この空間部に向けて前後進可能なポンチを内蔵している。 As shown in FIG. 10 (a), the mold used in the method of the present invention has a space portion having the same shape as the product shape, and has a built-in punch that can move forward and backward toward this space portion.
この例では上下の金型にポンチを設けているが、フランジを設ける部位あるいはフランジの形状によっては潰しポンチは上下金型のどちらか片側だけでよい場合もある。 In this example, punches are provided on the upper and lower molds. However, depending on the part where the flange is provided or the shape of the flange, the crushing punch may be provided on only one side of the upper and lower molds.
フランジを成形するためのポンチの形状についても特に限定するものでは無く、目的とするフランジの形状に合わせればよい。 The shape of the punch for forming the flange is not particularly limited, and may be matched with the shape of the target flange.
加工工程としては、図示しない液圧バルジ加工装置に組み込まれている上金型を上昇させて、下金型の孔型に金属素管をセットし、図10(a)に示すように上金型を下降させ下金型に当接する。 As a processing step, an upper mold incorporated in a hydraulic bulge processing apparatus (not shown) is raised, and a metal base tube is set in the hole mold of the lower mold, and the upper mold as shown in FIG. 10 (a). Lower the mold and contact the lower mold.
次いで、図10(b)に示すように金型素管内に導入した液体に圧力を付与し、製品となる形状に液圧バルジ加工をおこないつつ、フランジ形成予定部も膨出加工をおこなう。なお、この際完全に製品形状まで膨出させなくとも途中で止めてもよい。 Next, as shown in FIG. 10 (b), pressure is applied to the liquid introduced into the mold tube, and the bulge processing is performed on the flange formation scheduled portion while performing the hydraulic bulge processing to the product shape. In this case, it may be stopped halfway without completely expanding to the product shape.
その後、上下の金型に内蔵させているポンチを前進させ、図10(c)に示すように膨出部を潰し加工してフランジを形成する。 Thereafter, the punches built in the upper and lower molds are advanced, and the bulging portion is crushed and formed into a flange as shown in FIG. 10 (c).
ここで、内圧を保持させたまま、ポンチを前進させてフランジを形成できる場合もあるが、内圧が高いままポンチを前進させて潰し加工を行うと材料破断を生じやすい。また、潰し加工に大きな力が必要である。従って、内圧を低下させてから潰し加工をおこなうことが望ましい。 Here, there are cases where the flange can be formed by advancing the punch while maintaining the internal pressure, but if the crushing process is performed by advancing the punch while the internal pressure is high, material breakage tends to occur. Moreover, a great force is required for the crushing process. Therefore, it is desirable to perform the crushing process after reducing the internal pressure.
最後に、図10(d)に示すようにフランジ形成予定部をポンチで押さえたままの状態で内圧を増加させ、第2ステップで成形したフランジ形成予定部以外の部位を再成形し、最終製品形状に仕上げる。 Finally, as shown in FIG. 10 (d), the internal pressure is increased while the flange formation planned part is held by a punch, and the parts other than the flange formation planned part formed in the second step are re-molded to obtain the final product. Finish in shape.
なお、ポンチには膨出部を潰し、かつ図10(d)の工程で液圧によりポンチが持ち上がらない大きさの荷重を負荷する必要がある。 In addition, it is necessary to load a load of such a size that the bulging portion is crushed and the punch is not lifted by the hydraulic pressure in the step of FIG. 10 (d).
次に、フランジの形状であるが、結合する他の部品と結合しやすい形状とすればよい。 Next, although it is the shape of a flange, what is necessary is just to make it the shape which is easy to couple | bond with the other components to couple | bond.
図11は、フランジの形状を示す図で、図11(a)は上下のポンチで潰し加工をおこない、側面の中程にフランジを設けた加工部品の斜視図で、図11(b)は片側のポンチのみで潰し加工をおこない、下面と面一のフランジを設けた加工部品の斜視図である。 FIG. 11 is a view showing the shape of the flange. FIG. 11 (a) is a perspective view of a processed part in which the upper and lower punches are crushed and a flange is provided in the middle of the side, and FIG. 11 (b) is one side. FIG. 6 is a perspective view of a processed part that is crushed only with a punch and provided with a flange that is flush with the lower surface.
図11(a)、(b)の場合は、最初のバルジ加工から最後の仕上げバルジ加工まで、バルジ加工部品のフランジを含む断面の周長は同じであるため、加工中に割れが発生したり、しわが発生することはなく、容易に成形できる。 In the case of FIGS. 11 (a) and 11 (b), since the circumference of the cross section including the flange of the bulge processed part is the same from the first bulge process to the final finish bulge process, cracks may occur during the process. Wrinkles do not occur and can be easily molded.
図11(c)は膨出部中央にポンチを押し込み上下の壁を密着させフランジとした加工部品の斜視図である。この幅中央にフランジを設ける場合、フランジがある形状の周長はフランジが無い形状の周長より断面の高さh1の2倍だけ増加するため、断面の高さh1を小さくすることが望ましい。 FIG. 11 (c) is a perspective view of a machined part in which a punch is pushed into the center of the bulging portion and the upper and lower walls are brought into close contact with each other to form a flange. When the flange is provided in the center of the width, the circumferential length of the shape with the flange is increased by twice the height h1 of the cross section than the circumferential length of the shape without the flange. Therefore, it is desirable to reduce the height h1 of the cross section.
(実施例1)
図12は、バルジ加工により成形した膨出部の部外に突出したフランジを有する部品を成形するのに用いた金型の孔型形状を示す図で、図12(a)は孔型の平面図、図12(b)は正面図、図12(c)は側面図である。図中の21は製品の外部形状と同じ形状の空間部で、22は金属素管のフランジ成型予定部を膨出させるための空間部である。
(Example 1)
FIG. 12 is a view showing a hole shape of a mold used for forming a part having a flange protruding outside the bulging portion formed by bulging, and FIG. 12 (a) is a plan view of the hole mold. Fig. 12 (b) is a front view, and Fig. 12 (c) is a side view. In the figure, 21 is a space portion having the same shape as the external shape of the product, and 22 is a space portion for expanding the flange forming scheduled portion of the metal base tube.
金型の孔型寸法は、 H:50mm、W1:40mm、W:80mm、R:8mm、L:80mmであった。 The die size of the mold was H: 50 mm, W1: 40 mm, W: 80 mm, R: 8 mm, L: 80 mm.
ポンチは、断面が80mm×40mmと60mm×40mmの2種を用いた。 また、素管としては外径:76.3mm、肉厚2.0mm、長さ700mmの機械構造用炭素鋼鋼管STKM11Aを用い、図8(a)および(b)に示す形状のフランジを成形加工した。 Two types of punches having a cross section of 80 mm × 40 mm and 60 mm × 40 mm were used. Also, a carbon steel pipe STKM11A for mechanical structure having an outer diameter of 76.3 mm, a wall thickness of 2.0 mm, and a length of 700 mm is used as the raw pipe, and a flange having the shape shown in FIGS. 8A and 8B is formed. did.
図14は、液圧バルジ加工時の内圧、軸押しおよびポンチの動作パターンである。最初の液圧バルジ加工時のみ金属素管の両端から軸押力を付与して液圧でバルジ加工して膨出成形した後、内圧を抜いてポンチを前進させ、フランジを成形した。最後に、ポンチを前進させたまま、内圧のみを最初の液圧バルジ加工時と同じレベルまで上昇させ最終形状に仕上げ成形した。 FIG. 14 is an operation pattern of internal pressure, shaft pushing and punching during hydraulic bulge processing. Only at the time of the first hydraulic bulging, axial pressing force was applied from both ends of the metal base tube, and bulging was performed by bulging with hydraulic pressure. Then, the internal pressure was released, the punch was advanced, and the flange was molded. Finally, with the punch moved forward, only the internal pressure was raised to the same level as in the first hydraulic bulging, and finished to the final shape.
ポンチで潰し加工をおこなう前のフランジに相当する部分の膨出部の長さ{図6(b)のL1}は15mmであったが、ポンチで潰し扁平加工をおこなった後の長さ{図6(c)のL2}は27mmであった。二度目の液圧バルジ加工後の最終形状でのフランジの長さ{図6(d)のL3}は26mmであった。 The length of the bulging portion {L1 in FIG. 6 (b)} corresponding to the flange before crushing with a punch was 15 mm, but the length after crushing with a punch and flattening {Fig. L2} of 6 (c) was 27 mm. The flange length {L3 in FIG. 6D) in the final shape after the second hydraulic bulge processing was 26 mm.
2種のポンチのいずれも、形状不良や割れなく、ポンチ幅が80mmの場合は図8(a)に示すフラットな形状のフランジとなり、ポンチ幅が60mmの場合は図8(b)のようにフランジの両側にリブの付いたフランジが成形できた。 Both of the two types of punches have no shape defects or cracks. When the punch width is 80 mm, the flange has a flat shape as shown in FIG. 8 (a). When the punch width is 60mm, as shown in FIG. 8 (b). A flange with ribs on both sides of the flange could be formed.
フランジ部に荷重をかけ、剛性を調査した結果、上記リブ付きのフランジはリブ無しの場合の約50倍の剛性を示した。 As a result of investigating the rigidity by applying a load to the flange portion, the flange with the rib showed about 50 times the rigidity of the case without the rib.
(実施例2)
図13は、バルジ加工により成形した膨出部の内側にフランジを有する部品を成形するのに用いた金型の孔型形状を示す図で、図13(a)は孔型の平面図、図13(b)は正面図、図13(c)は側面図である。図13(d)はポンチの端面形状図である。図13(a)中の点線部にポンチが位置する。
(Example 2)
FIG. 13 is a view showing a hole shape of a mold used for forming a part having a flange inside a bulge portion formed by bulging, and FIG. 13 (a) is a plan view of the hole mold. 13 (b) is a front view, and FIG. 13 (c) is a side view. FIG. 13D is an end face shape diagram of the punch. The punch is located at the dotted line in FIG.
金型の孔型寸法は、H:50mm、W:80mm、R:8mmで、ポンチの形状は、h:30、w30で側面と端面の角部のコーナRは3mmであった。 The hole size of the mold was H: 50 mm, W: 80 mm, R: 8 mm, the punch shape was h: 30, w30, and the corner R at the corners of the side and end faces was 3 mm.
素管としては外径:76.3mm、肉厚2.0mm、長さ700mmの機械構造用炭素鋼鋼管STKM11Aを用い、図11(a)、(b)に示す形状のフランジを成形した。 A carbon steel pipe STKM11A for mechanical structure having an outer diameter of 76.3 mm, a wall thickness of 2.0 mm, and a length of 700 mm was used as the raw pipe, and a flange having the shape shown in FIGS. 11A and 11B was formed.
液圧バルジ加工時の内圧、軸押し及びポンチの動作パターンは図14に示した通りとした。 The internal pressure, shaft pushing, and punch operation patterns during hydraulic bulging were as shown in FIG.
最初の液圧バルジ加工時のみ金属素管の両端から軸押しを併用して液圧で拡菅して膨出加工した後、内圧を抜いてポンチを前進させ、フランジを成形した。最後に、ポンチを前進させたまま、内圧のみを最初の液圧バルジ加工時と同じレベルまで上昇させ最終形状に仕上げ形成した。 Only at the time of the first hydraulic bulging, the shaft was pressed from both ends of the metal base tube and expanded by hydraulic pressure to bulge, then the internal pressure was released and the punch was advanced to form a flange. Finally, with the punch moved forward, only the internal pressure was raised to the same level as in the first hydraulic bulge processing to finish the final shape.
その結果、形状不良や、加工中に割れの発生もなくバルジ加工部内にフランジを備えたバルジ成形部品が得られた。 As a result, a bulge-formed part having a flange in the bulge-processed portion was obtained without any defective shape or cracking during processing.
本発明によれば、他部品とスポット溶接やボルト締結の可能な任意の形状と寸法のフランジを液圧バルジ加工の工程中に成形することができ、液圧バルジ加工部品の任意の場所に必要最小限のフランジを備えた液圧バルジ加工部品を得ることができる。 According to the present invention, flanges of any shape and size that can be spot welded and bolted to other parts can be formed during the process of hydraulic bulging and are required at any location of hydraulic bulging parts. Hydraulic bulge parts with minimum flanges can be obtained.
1a、1b 部材
2 フランジ
3 他の部品
4 スポット溶接部
7a、7b アーク溶接部
10 金属素管
11 下金型
12 上金型
21 製品形状整形用空間部
22 膨出部成形用空間部
23 ポンチ
25 膨出部
31 リブ
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