專利名稱：液壓成形制品、液壓成形加工方法及其中使用的金屬模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對被供給到管狀金屬材料內(nèi)部的加工液體施加負荷壓力而膨脹成形的液壓成形(hydro form)制品、加工方法以及金屬模具，更具體是涉及，在液壓成形加工的一系列的工序內(nèi)，在進行膨脹成形的同時，在其膨脹部上穿孔(開孔)了長孔的液壓成形制品、液壓成形加工方法和在其中所使用的金屬模具。因此，作為本發(fā)明的對象的液壓成形加工并不限于對材料進行膨脹成形的膨脹工序，還包括開孔長孔的穿孔(piercing)工序。
背景技術(shù)：
通常，在液壓成形加工中，通過向成為原材料的金屬管(以下稱為“金屬管材”)的內(nèi)部供給加工液體，并對該加工液體施加負荷壓力(以下簡稱為“內(nèi)壓”)，沿著保持金屬管材的金屬模具膨脹成形，由此可加工各種復(fù)雜形狀的管狀制品。因此，液壓成形加工被廣泛地應(yīng)用在汽車部件的成形加工中。
在這樣的汽車部件中，由于進行形成用于與其他部件安裝的孔和用于定位的孔等的各種加工，所以有時在成形加工成規(guī)定的形狀后，必須實施開孔加工。在這樣的情況下，在對鋼板等沖壓成形品實施開孔加工時，作為工具而使用凹模(dies)和沖頭(punch)，從而可以在規(guī)定位置適當(dāng)?shù)剡M行開孔加工。
但是，由于利用液壓成形加工形成的成形品被膨脹成形為管狀，所以除了管端附近，在管內(nèi)部的規(guī)定位置配置凹模是困難的。因此，不能像在鋼板等沖壓成形品中的開孔加工那樣，使用凹模和沖頭而簡單地進行開孔加工。
因此，一直以來，為了對液壓成形制品進行穿孔，提出了各種利用了內(nèi)壓負荷的方法。例如，在特開平6-292929號公報(段落 、 、圖21、圖22)中，提出了一種在對管狀框架部件進行沖孔加工的情況下，如果完成了利用液壓成形加工形成的膨脹部的成形，則在施加了高內(nèi)壓負荷的狀態(tài)下，通過將沖孔沖頭從外側(cè)向管狀體的膨脹部的內(nèi)部敲打，來進行沖孔加工的方法(以下稱為“第一以往方法”)。
另外，在特開2001-18016號公報中提出了一種在金屬模具內(nèi)面上設(shè)置凹模孔，在凹?？變?nèi)插入沖頭，以使其前端面形成為與金屬模具的內(nèi)面在同一面上，然后進行金屬管材的膨脹成形，并且在保持施加了內(nèi)壓負荷的狀態(tài)下使沖頭后退，使內(nèi)壓負荷于形成在凹模孔內(nèi)的膨脹部，來進行穿孔的方法(以下稱為“第二以往方法”)。
根據(jù)所提出的“第一、第二以往方法”，由于是在基于液壓成形加工的膨脹成形后，通過施加負荷內(nèi)壓而在膨脹部上穿孔，所以能夠在一系列的加工工序內(nèi)進行膨脹成形和開孔加工，在制造成本和操作性的方面，可期望獲得預(yù)想的效果。但是，雖然可獲得這些效果，但只限于穿孔對象為圓形或近似圓的形狀的情況。
如上所述，在汽車部件等的加工中，由于要求進行各種開孔加工，所以被穿孔的孔的形狀不限于圓或近似圓的情況。例如，對于為了調(diào)整部件的安裝位置和高度而設(shè)置的孔，為了使其與緊固夾具組合而發(fā)揮調(diào)整功能，一般使用長孔。
但是，在采用以往的方法進行長孔的穿孔時，隨著沖頭的沖擊而產(chǎn)生撓曲，由此使得沖成的長孔的形狀發(fā)生變形，長孔的全周不能被均勻地剪斷加工，因此有時會產(chǎn)生局部的剪斷殘余。
因此，如果穿孔形成的長孔的變形明顯，或者在長孔的部分圓周上產(chǎn)生了剪斷殘余，則不能被作為汽車部件使用，從而使得成品率下降。這樣的加工不良的產(chǎn)生，如后述的圖6所示，受長孔的長寬(aspect)比的影響。
圖1是表示在汽車部件等上穿孔形成的長孔的形狀例的圖。圖1(a)～(c)所示的形狀是在汽車部件等上形成的長孔的示例，作為本發(fā)明的對象的長孔不限于此。作為可確切地表示這樣的長孔的形狀特性的指數(shù)是長寬比，在把長孔的最小寬度(短邊)設(shè)為a、把最大寬度(長邊)設(shè)為b時，用b/a表示。
液壓成形加工中的穿孔的難易程度與長寬比有關(guān)，例如，如果長孔的長寬比為3以上，則利用所述的“第一、第二以往方法”進行開孔加工是困難的。下面，結(jié)合表示液壓成形加工中的剖面變化的圖，對在采用“第一、第二以往方法”進行長孔的穿孔的情況下產(chǎn)生的加工不良的狀況進行說明。
圖2是說明在采用“第一以往方法”進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況下的變形過程的圖。圖2的左側(cè)所示的X-X剖面是基于所述圖1(d)所示的X-X剖面的主視剖面圖，同樣，在右側(cè)所示的Y-Y剖面是基于所述圖1(d)所示的Y-Y剖面的主視剖面圖。
圖2(a)表示在通過液壓成形加工而膨脹成形了之后的狀態(tài)，該圖(b)表示在通過液壓成形加工而膨脹成形了之后使沖頭3前進了少許的狀態(tài)，該圖(c)放大表示了所述圖(b)中的剪斷加工部的主要部分，該圖(d)表示從金屬管材1的外側(cè)向內(nèi)部沖擊了沖頭3的狀態(tài)。
如圖2(a)所示，在金屬模具2上設(shè)有沖頭3可滑動的凹?？?，金屬管材1被收容在金屬模具2的內(nèi)面，對金屬管材1的內(nèi)部施加加工液體的內(nèi)壓Pi。
如圖2(b)所示，在通過液壓成形加工而膨脹成形之后，使沖頭3前進少許，進行利用沖頭3的前端面的剪斷加工。但是，如圖2(c)所示，在沖頭3的前進的同時，雖然在X-X剖面所示的A部，一邊形成剪斷面一邊進行剪斷加工，但在Y-Y剖面所示的B部，長孔的邊緣形成大的撓曲，使得剪斷加工不能繼續(xù)進行。
然后，如圖2(d)所示，隨著沖頭3的沖擊，在完成了A部的剪斷加工后，雖然B部的剪斷加工在進行，但在B部已經(jīng)產(chǎn)生大的撓曲，在長孔的穿孔后，殘留撓曲。因此，形成了產(chǎn)生明顯變形了的長孔，因而不能作為液壓成形加工的成形制品來使用。
圖3是說明在采用“第二以往方法”進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況下的變形過程的圖。與圖2的情況同樣，左側(cè)所示的X-X剖面是基于所述圖1(d)所示的X-X剖面的主視剖面圖，右側(cè)所示的Y-Y剖面是基于所述圖1(d)所示的Y-Y剖面的主視剖面圖。
圖3(a)表示通過液壓成形加工而膨脹成形之后的狀態(tài)，該圖(b)表示在通過液壓成形加工而膨脹成形之后使沖頭3后退，在凹?？?內(nèi)形成了膨脹部的狀態(tài)，該圖(c)放大表示了所述圖(b)中的剪斷加工部的主要部分，該圖(d)表示使內(nèi)壓Pi負荷于凹?？?內(nèi)的膨脹部，進行了穿孔的狀態(tài)。
如圖3(b)所示，如果在通過液壓成形加工而膨脹成形之后使沖頭3后退，則在凹模孔3內(nèi)形成膨脹部。在該膨脹部的形成初期，X-X剖面的A部(長孔的短邊剖面)幾乎不變形，Y-Y剖面的B部(長孔的長邊剖面)形成大的膨脹。
圖3(c)表示主要加工部分的剪斷面C，在X-X剖面所示的短邊剖面上幾乎未產(chǎn)生剪斷面，而在Y-Y剖面所示的長邊剖面上產(chǎn)生了大的剪斷面。并且，在長孔的長邊產(chǎn)生的剪斷面在長邊的中央部最大，越靠近端部越小。
因此，如圖3(d)所示，長孔雖然在任意一個長邊剖面(Y-Y剖面的B部)完成了剪斷加工，但此時在其他的長邊和短邊，幾乎不進行剪斷加工。因此，即使長孔的長邊完成了剪斷加工，也未完成長孔全周的剪斷加工，因而產(chǎn)生了局部的剪斷殘余。
表示長孔的形狀特性的長寬比越大，這樣的在長孔產(chǎn)生的剪斷殘余越容易產(chǎn)生。特別是，在進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況下，產(chǎn)生剪斷殘余的情況多，使得液壓成形制品的成品率急劇下降。
如上所述，在進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況下，由于如果采用“第一以往方法”，則隨著沖頭的沖擊，殘存大的撓曲，所以加工成的長孔明顯變形。另外，如果采用“第二以往方法”，則不能將長孔的全周均勻地剪斷，產(chǎn)生了部分的剪斷殘余。
因此，在對具有長寬比為3以上的長孔的汽車部件等進行加工的情況下，在制造(膨脹工序)了通過液壓成形加工而膨脹成形的成形制品之后，需要利用一般的機械加工來進行開孔加工(穿孔工序)。因此，在一系列的工序內(nèi)不能應(yīng)對液壓成形加工，必須采用銑削等煩雜的機械加工方法，由此導(dǎo)致了制造成本的增加和生產(chǎn)效率的低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述以往的問題點而提出的發(fā)明，其目的是提供一種液壓成形制品、液壓成形加工方法以及其中所使用的金屬模具，從而，在通過液壓成形加工來進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況下，即使采用由膨脹工序和穿孔工序構(gòu)成的液壓成形加工，也能夠在一系列的加工工序內(nèi)進行，并且能夠確保良好的長孔形狀。
本發(fā)明者為了解決上述的問題，反復(fù)進行了各種研究，根據(jù)其結(jié)果，注意到在所述“第二以往方法”中，通過提高與凹?？紫喈?dāng)?shù)牟课恢械?、金屬管材的長度方向的剛性，可消除在長孔全周的部分的剪斷殘余。
具體是，在開孔用沖頭的前端面預(yù)先形成長度方向的凹部，在進行液壓成形加工時，使金屬管材沿著該凹部膨脹，構(gòu)成凸部(肋)，由此可提高金屬管材中的與凹模孔相對的部位的長度方向的剛性。
由此可知，在液壓成形加工后，使開孔用沖頭后退，進行穿孔加工時，可防止如所述圖3(b)～(d)所示那樣只有長孔的長邊中央部先行膨脹的情況，不僅在長孔的長邊全區(qū)域，而且可在遍及長孔的全周而大致均勻地膨脹的同時、進行剪斷加工，從而可防止部分的剪斷殘余的產(chǎn)生，而且可穿孔形成良好形狀的長孔。
本發(fā)明就是基于上述的認識而完成的發(fā)明，其主要技術(shù)內(nèi)容包括下述的(1)、(2)的液壓成形制品，(3)的液壓成形加工方法以及(4)的液壓成形加工用金屬模具。
(1)一種液壓成形制品，其特征在于，利用被供給到內(nèi)部的加工液體所負荷的壓力，穿孔形成了長寬比為3以上的長孔。
(2)一種液壓成形制品，其特征在于，利用被供給到內(nèi)部的加工液體所負荷的壓力，膨脹成形，然后穿孔形成了長寬比為3以上的長孔。
(3)一種液壓成形加工方法，該方法是在設(shè)置了開孔用沖頭能夠滑動的凹?？椎囊粚饘倌＞弑３纸饘俟懿模趯┙o到內(nèi)部的加工液體負荷壓力的同時、進行長寬比為3以上的長孔的穿孔，其特征在于，使所述凹?？椎拈_口面的長寬比為3以上，在所述開孔用沖頭的前端面，在長度方向上形成有凹部，使所述開孔用沖頭滑動到其前端面與所述金屬模具的模腔面形成為同一面的位置，對所述金屬管材的內(nèi)部負荷液壓，沿著所述金屬模具的模腔面和開孔用沖頭的前端面膨脹成形，然后，使所述開孔用沖頭后退，進行所述長孔的穿孔。
(4)一種液壓成形加工用金屬模具，是用于在上述(3)所述的金屬管材上進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的液壓成形加工方法的金屬模具，其特征在于，設(shè)有開孔用沖頭能夠滑動的凹?？?，所述凹模孔的開口面的長寬比為3以上，在所述開孔用沖頭的前端面，在長度方向上形成有凹部。
在本發(fā)明的液壓成形加工方法和液壓成形加工用金屬模具中，在金屬管材的膨脹部的壁厚設(shè)為t的情況下，形成于所述開孔用沖頭的前端面的凹部深度Hg，優(yōu)選滿足下述(1)式的關(guān)系。
0.1t＜Hg＜3t … (1)同樣，在沖頭寬度設(shè)為Wp的情況下，形成于所述開孔用沖頭的前端面的凹部寬度Wg，優(yōu)選滿足下述(2)式的關(guān)系。
0.4＜Wg/Wp＜0.95 … (2)根據(jù)本發(fā)明的液壓成形加工方法，即使是在被液壓成形加工了的膨脹部進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況，也能夠在液壓成形加工的一系列的工序內(nèi)進行長孔的穿孔，而不需要通過銑削等煩雜的機械加工來進行開孔加工，而且可確保良好的長孔形狀。
因此，本發(fā)明的液壓成形制品最適合用于要求各種開孔加工的汽車部件等，本發(fā)明的液壓成形加工用金屬模具可廣泛適用于汽車部件等的加工。


圖1是表示在汽車部件等上穿孔形成的長孔的形狀例的圖；圖2是說明在采用“第一以往方法”進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況下的變形過程的圖；圖3是說明在采用“第二以往方法”進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況下的變形過程的圖；圖4是說明本發(fā)明所使用的沖頭的前端面的形狀的圖，其中示出了(a)～(c)三種形狀例；圖5是說明在采用本發(fā)明的方法，并使用所述圖4(a)所示的沖頭3進行長孔的穿孔的情況下的變形過程的圖；圖6是表示在液壓成形加工后進行穿孔的情況下的長寬比與不良率之間的關(guān)系的圖；圖7是表示在液壓成形加工后進行穿孔的情況下，隨著凹部寬度的比率(Wg/Wp)的變動的不良率與沖頭刃口的破損度之間的關(guān)系的圖；圖8是表示實施例的進行了液壓成形加工的成形品的形狀的圖，(a)表示主視剖面圖，(b)表示側(cè)視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及通過液壓成形加工將金屬管材膨脹成形，并進一步進行了長寬比為3以上的長孔的穿孔的成形品、液壓成形加工方法以及在其中使用的金屬模具，其特征是在開孔用沖頭(以下簡稱“沖頭”)的前端面的長度方向上形成有凹部。
圖4是說明在本發(fā)明中使用的沖頭的前端面的形狀的圖，表示了(a)～(c)的三種形狀例。在圖4(a)所示的沖頭3中，沖頭寬度為Wp、凹部寬度為Wg以及凹部深度為Hg，并構(gòu)成為在前端面的長度方向的全體范圍具有凹部3g的形狀。根據(jù)這樣的構(gòu)造，在進行穿孔加工時，可對長孔的周邊進行均勻地剪斷加工。
圖4(b)所示的沖頭3是除了長度方向的兩端，具有凹部3g的形狀，在液壓成形加工時，在金屬管材在金屬模具面上滑動時，金屬管材接觸于凹模孔的邊緣，從而可防止在金屬管材上產(chǎn)生表面瑕疵或破裂。
圖4(c)所示的沖頭3與圖4(a)所示的沖頭3同樣，是在前端面的長度方向的全體范圍具有凹部3g的形狀，其列舉了另一種凹部形狀。
關(guān)于沖頭3的刃部，雖然對其材質(zhì)和形狀沒有特殊的限定，但為了使沖頭3具有耐久性，希望形成從凹部3g平滑連續(xù)的形狀，以避免形成鋒利的刃口(sharp edge)。
圖5是說明在采用本發(fā)明的方法、并使用所述圖4(a)所示的沖頭3進行長孔的穿孔的情況下的變形過程的圖。圖5的左側(cè)所示的X-X剖面是基于所述圖1(d)所示的X-X剖面的主視剖面圖，同樣，右側(cè)所示的Y-Y剖面是基于所述圖1(d)所示的Y-Y剖面的主視剖面圖。
圖5(a)表示在通過液壓成形加工而膨脹成形之后的狀態(tài)，該圖(b)表示在通過液壓成形加工而膨脹成形之后使沖頭3后退，在凹模孔4內(nèi)形成膨脹部，并持續(xù)進行了剪斷加工的狀態(tài)，該圖(c)放大表示了所述圖5(b)中的剪斷加工部的主要部分，該圖(d)表示使內(nèi)壓Pi負荷于凹?？?內(nèi)的膨脹部，進行了穿孔的狀態(tài)。
如圖5(a)所示，金屬管材1通過利用了內(nèi)壓Pi的負荷的液壓成形加工，沿著金屬模具2的模腔面而被膨脹成形，同時沿著形成于沖頭3的前端面的凹部而被成形。這樣，通過使金屬管材沿著凹部膨脹，可提高金屬管材1的與凹模孔4相對的部位的長度方向上的剛性。
此時，沖頭3的后方由未圖示的汽缸保持，在液壓成形加工中，沖頭3不滑動地被固定在規(guī)定的位置。為了使沖頭3在液壓成形加工時不隨之滑動，需要使通過汽缸來保持沖頭3的載重F滿足下述式(3)。
F＞A·Pmax … (3)其中，A凹模孔的剖面面積；Pmax液壓成形加工時的最大內(nèi)壓。
然后，如圖5(b)所示，在使內(nèi)壓Pi負荷于膨脹成形了的金屬管材1的同時，使沖頭3后退，通過對在凹?？?內(nèi)形成的金屬管材1的膨脹部負荷的內(nèi)壓Pi，進行長孔的剪斷加工和穿孔。
此時，由于在金屬管材1的膨脹部上，沿著形成于沖頭3的前端面的凹部，在長度方向上形成有凸部，所以遍及膨脹部整體地提高了剛性。因此，如圖5(c)所示，由于金屬管材1的與凹模孔4相對的部位均勻地膨脹到凹?？?內(nèi)，所以在長孔的全周形成大致一樣的剪斷面，并進行均勻的剪斷加工。
然后，如圖5(d)所示，最終雖然在長孔的全周中的剪斷加工進程最快的部位，龜裂形成了貫通，但由于其他部位也處于同等水平的剪斷加工進程，所以能夠在不產(chǎn)生部分的剪斷殘余的情況下，進行長孔全周的剪斷加工，完成穿孔。
為了對金屬管材負荷內(nèi)壓來進行開孔加工，在液壓成形加工后的穿孔中，需要使內(nèi)壓Pi滿足下述式(4)的條件。
Pi＞S·t·k/A… (4)其中，S凹?？椎闹荛L；A凹模孔的面積；t加工部中的金屬管材的壁厚；k剪斷阻力在圖5所示的構(gòu)造中，雖然在金屬模具2內(nèi)設(shè)置凹模5，但不是必須設(shè)置凹模5。這是因為，由于金屬模具2本身是硬質(zhì)的，所以即使不特別地重新設(shè)置凹模5，而通過在金屬模具2直接設(shè)置凹?？?，也能夠發(fā)揮凹模5的作用。
因此，本發(fā)明所規(guī)定的凹?？纂m然是為了進行長孔的穿孔而設(shè)置的，并規(guī)定了其尺寸，但該凹?？滓部梢灾苯釉O(shè)置于金屬模具2，或也可以配置于在金屬模具2內(nèi)設(shè)置的凹模5。
在不設(shè)置凹模5的情況下，如果凹?？?因磨損而發(fā)生了變形，則必須更換金屬模具2整體，因此，優(yōu)選在金屬模具2上設(shè)置可簡單更換的凹模5。
另外，在圖5所示的構(gòu)造中，雖然表示了一組凹模孔4以及可滑動的沖頭3，但是它們的形狀和個數(shù)可根據(jù)被作為對象的成形制品的規(guī)格來確定。
如上所述，本發(fā)明的特征在于在所采用的沖頭的前端面形成了凹部，但是關(guān)于該凹部的形狀，在一定的范圍內(nèi)是理想的，下面，對此進行說明。
圖6是表示在液壓成形加工之后進行穿孔的情況下的長寬比與不良率之間關(guān)系的圖。這里，被作為“不良”的對象是指，在穿孔后，還殘留一部分剪斷加工殘余，并且在被加工的長孔的一部分附著了剪斷殘余的情況。
在圖6中，表示的是形成在沖頭前端面的凹部深度Hg與金屬管材的膨脹部的壁厚t的關(guān)系，在使用了以往的沖頭的情況下(Hg＝0)，如果被加工的長寬比超過3，則不良率明顯增加，并且如果長寬比超過5，則幾乎不能進行良好的長孔的穿孔。
在使用了本發(fā)明規(guī)定的沖頭的情況下，例如如果凹部深度Hg為0.1t，長寬比在9以下，則不良率可下降到20％左右，在凹部深度Hg為0.2t的情況下，不良率下降到10％以下，而且與長寬比無關(guān)。并且如果凹部深度Hg為0.5t，則不良率幾乎成為0(零)。
如果凹部深度Hg過淺，則金屬管材沿著凹部膨脹的高度變低，使得提高金屬管材的在與凹?？?長孔)的長邊相對的部位的剛性的效果下降。因此，凹部深度Hg優(yōu)選為0.1t以上。另一方面，如果凹部深度Hg過深，則由于金屬管材在沿著凹部膨脹時有可能發(fā)生破裂，所以凹部深度Hg優(yōu)選為3.0t以下。
即，凹部深度Hg與加工部中的金屬管材的壁厚t的關(guān)系希望滿足下述式(1a)的條件。
0.1t＜Hg＜3t… (1a)由于不良率可下降到10％以下，而且與長寬比無關(guān)，所以凹部深度Hg與加工部中的金屬管材的壁厚t的關(guān)系還希望滿足下述式(1b)的條件。
0.2t＜Hg＜3t… (1b)由于最理想的是能夠基本防止不良的發(fā)生，所以凹部深度Hg與加工部中的金屬管材的壁厚t的關(guān)系滿足下述式(1c)的條件。
0.5t＜Hg＜3t… (1c)其次，關(guān)于凹部寬度，由于凹部寬度Wg相對于沖頭寬度Wp越大，則金屬管材越容易沿著凹部膨脹，所以是理想的。并且，如果凹部寬度Wg增大，則通過使由膨脹形成的凸部接近于被進行剪斷加工的部位，增強了約束，從而可抑制局部進行的剪斷加工。
圖7是表示在液壓成形加工后進行穿孔的情況下、隨著凹部寬度的比率(Wg/Wp)的變動的不良率與沖頭刃口的破損度的關(guān)系的圖。與所述圖6的情況同樣地，被作為“不良”的對象是指，在穿孔后，還殘留一部分剪斷加工殘余，并且在被加工的長孔的一部分附著了剪斷殘余的情況。并且，“沖頭刃口的破損度”是指，將進行了10000次試驗后的沖頭刃口的破損程度分為5級進行了評價的結(jié)果，0表示無破損，該數(shù)值越大，表示破損程度越顯著。
定性地講，凹部寬度Wg相對于沖頭寬度Wp越大，則越可提高剛性，進而可加強對被進行剪斷加工的部位的限制。定量地講，根據(jù)圖7所示的結(jié)果，優(yōu)選Wg/Wp在0.4以上。
另一方面，如果凹部寬度Wg變得過大，則沖頭刃口變薄，強度下降，變得容易破損，如果Wg/Wp超過0.95，則沖頭的破損度變得顯著。
即，凹部寬度WgHg與沖頭寬度Wp的關(guān)系，希望滿足下述式(2)的條件。
0.4＜Wg/Wp＜0.95 … (2)實施例下面，結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明的液壓成形加工方法的效果進行說明。
(本發(fā)明例)作為金屬管材，使用了外徑60.5mm、壁厚2mm、長度800mm的機械碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼管STKM11A(JIS G3445)作為試驗用材料。該金屬管材的屈服強度為330MPa，拉伸強度為440MPa。
圖8是表示實施例的液壓成形加工了的成形品的形狀的圖，(a)表示主視剖面圖，(b)表示側(cè)視圖。
對上述的金屬管材實施由所述圖5所示的過程構(gòu)成的液壓成形加工，膨脹成形了圖8所示的形狀的成形品6，然后，進行了長孔7的穿孔。成形品6的尺寸為，高H46mm、寬W75mm、長L760mm、以及端部外徑D60.5mm。
并且，在液壓成形加工中使用的沖頭為所述圖4(a)所示的形狀，其最大寬度a30mm、最小寬度b8mm、凹部寬度Wg6mm、以及凹部深度Hg2mm。
在成形為所述圖8所示的成形品6的形狀之后，將內(nèi)壓保持為190MPa，使沖頭后退，進行了長邊30mm、短邊8mm(長寬比為3.75)的長孔7的穿孔。
雖然實施了10000次長孔的穿孔試驗，但都沒有出現(xiàn)殘留了剪斷加工殘余的情況，并都實現(xiàn)了良好形狀的長孔的穿孔。
(比較例)使用與本發(fā)明例相同的金屬管材，實施由所述圖3所示的過程構(gòu)成的液壓成形加工，在膨脹成形了圖8所示的形狀的成形品6后，進行了長孔7的穿孔。但是，在液壓成形加工中所使用的沖頭，雖然其最大寬度a30mm、以及最小寬度b8mm，但凹部深度Hg0mm，即、未設(shè)置凹部。
在成形為所述圖8所示的成形品6的形狀后，將內(nèi)壓保持為190MPa，使沖頭后退，實施了10000次的尺寸與本發(fā)明例相同的長孔7的穿孔試驗。試驗的結(jié)果是，能夠良好地進行長孔的穿孔的比例僅為1％，其余全都發(fā)生了部分地附著剪斷加工殘余的不良現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的液壓成形加工方法，在對被液壓成形加工了的膨脹部進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況下，即使采用由膨脹工序和穿孔工序構(gòu)成的液壓成形加工，也能夠在一系列的加工工序內(nèi)進行，不需要通過銑削等煩雜的機械加工來進行開孔加工，而且，可確保良好的長孔形狀。因此，本發(fā)明的液壓成形制品最適合于要求各種開孔加工的汽車部件等，本發(fā)明的液壓成形加工用金屬模具由于能夠廣泛適用于汽車部件等的加工，所以本發(fā)明不限于汽車，而且可被廣泛地用于其他產(chǎn)業(yè)機械的部件加工。
權(quán)利要求
1.一種液壓成形制品，其特征在于，利用被供給到內(nèi)部的加工液體所負荷的壓力，穿孔形成了長寬比為3以上的長孔。
2.一種液壓成形制品，其特征在于，利用被供給到內(nèi)部的加工液體所負荷的壓力，膨脹成形，然后穿孔形成了長寬比為3以上的長孔。
3.一種液壓成形加工方法，該方法是在設(shè)置了開孔用沖頭能夠滑動的凹?？椎囊粚饘倌＞弑３纸饘俟懿?，在對供給到內(nèi)部的加工液體負荷壓力的同時、進行長寬比為3以上的長孔的穿孔，其特征在于，使所述凹?？椎拈_口面的長寬比為3以上，在所述開孔用沖頭的前端面，在長度方向上形成有凹部，使所述開孔用沖頭滑動到其前端面與所述金屬模具的模腔面形成為同一面的位置，對所述金屬管材的內(nèi)部負荷液壓，沿著所述金屬模具的模腔面和開孔用沖頭的前端面膨脹成形，然后，使所述開孔用沖頭后退，進行所述長孔的穿孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓成形加工方法，其特征在于，在所述金屬管材的膨脹部的壁厚設(shè)為t的情況下，形成于所述開孔用沖頭的前端面的凹部深度Hg，滿足下述(1)式的關(guān)系。0.1t＜Hg＜3t…(1)
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓成形加工方法，其特征在于，在沖頭寬度設(shè)為Wp的情況下，形成于所述開孔用沖頭的前端面的凹部寬度Wg，滿足下述(2)式的關(guān)系。0.4＜Wg/Wp＜0.95…(2)
6.一種液壓成形加工用金屬模具，是用于在權(quán)利要求3所述的金屬管材上穿孔形成長寬比為3以上的長孔的液壓成形加工方法的金屬模具，其特征在于，設(shè)有開孔用沖頭能夠滑動的凹模孔，所述凹模孔的開口面的長寬比為3以上，在所述開孔用沖頭的前端面，在長度方向上形成有凹部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液壓成形加工用金屬模具，其特征在于，在所述金屬管材的膨脹部的壁厚設(shè)為t的情況下，形成于所述開孔用沖頭的前端面的凹部深度Hg，滿足下述(1)式的關(guān)系。0.1t＜Hg＜3t…(1)
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液壓成形加工用金屬模具，其特征在于，在沖頭寬度設(shè)為Wp的情況下，形成于所述開孔用沖頭的前端面的凹部寬度Wg，滿足下述(2)式的關(guān)系。0.4＜Wg/Wp＜0.95 …(2)
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的液壓成形加工方法，在對被液壓成形加工了的膨脹部進行長寬比為3以上的長孔的穿孔的情況下，即使采用由膨脹工序和穿孔工序構(gòu)成的液壓成形加工，也能夠在一系列的加工工序內(nèi)進行，不需要通過銑削等煩雜的機械加工來進行開孔加工，而且，可確保良好的長孔形狀。因此，本發(fā)明的液壓成形制品最適合于要求各種開孔加工的汽車部件等，本發(fā)明的液壓成形加工用金屬模具可被廣泛地用于汽車部件等的加工。
文檔編號B21D26/035GK1921967SQ20058000534
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者內(nèi)田光俊 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社, 日本精工株式會社, 恩斯克轉(zhuǎn)向器株式會社, 住友鋼管株式會社