JP2005169451A - Manufacturing method of metal pipe for hydrofoam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は金属管の液圧バルジ加工すなわち、ハイドロフォーム加工に適し、かつ、ハイドロフォーム加工後に管端部を切断すること無しに他部材と接合することができるハイドロフォーム用金属管の製造方法に関するものである The present invention relates to a method for producing a metal tube for hydrofoam, which is suitable for hydraulic bulging of a metal tube, that is, suitable for hydroforming, and can be joined to other members without cutting the tube end after hydroforming. Is a thing
ハイドロフォーム加工は、一般に金属管の両端をシールし、内部に充填した液体の圧力を上昇させるとともに管軸方向に押し込みを負荷し、所定の形状に成形を行なうものである。金型内部の形状は、製品の形状となっており、金属管は液圧により塑性変形し、拡管しながらこの金型内部の形状に添うため所望の形状を得ることができる。
現在のハイドロフォーム加工部材の主な適用先として、自動車用のシャシー用部品が上げられるが、その製造工程としては、ハイドロフォーム加工の後、(1)管端部のカット(切断)工程、(2)他部材との溶接工程、(3)洗浄塗装工程、を経て部品として完成する。とくにハイドロフォーム部材をメンバー類・ビーム類として使用する場合には、管端部にブラケットを溶接したり、他部材と突合せ溶接する必要があり、このために管端部を接合する相手方の部材の形状に応じて加工する、切断工程が必要となる。
このように通常ハイドロフォーム加工を行った金属管は、ハイドロフォーム加工後、他部材との接合のために、管端部分の切断を行う必要があり、従来この切断は、切り口が単一平面上の単純な場合では鋸などの機械加工による切断、もしくは、切り口が単一平面上にない複雑な場合には、ロボットにより倣い制御をしながらのレーザービーム、プラズマ等による切断が適用されている(例えば、特許文献1参照)。このように従来はハイドロフォーム後、切断工程が必要なことにより、切断工程をおこなうための設備が必要であり、また工程間の仕掛品も必要なため、コスト高になってしまう問題があった。
In the hydroforming process, generally, both ends of a metal tube are sealed, the pressure of the liquid filled in the inside is increased, and indentation is applied in the tube axis direction to form into a predetermined shape. The shape inside the mold is the shape of the product, and the metal tube is plastically deformed by the hydraulic pressure and follows the shape inside the mold while expanding the tube, so that a desired shape can be obtained.
As the main application destination of the current hydroforming parts, automotive chassis parts can be raised, and the manufacturing process includes (1) pipe end cutting (cutting) process after hydroforming. 2) It is completed as a part through a welding process with other members and (3) a cleaning coating process. In particular, when hydroform members are used as members or beams, it is necessary to weld a bracket to the pipe end or butt weld to other members. For this purpose, the other member that joins the pipe end is required. A cutting process for processing according to the shape is required.
In this way, a metal tube that has been normally hydroformed must be cut at the end of the tube for joining to other members after hydroforming. In simple cases, cutting by machining such as a saw, or in complicated cases where the cutting edge is not on a single plane, cutting by laser beam, plasma or the like while applying scanning control by a robot is applied ( For example, see Patent Document 1). As described above, conventionally, after the hydroforming, a cutting process is necessary, and thus a facility for performing the cutting process is necessary, and work in progress between the processes is also necessary, resulting in a problem of high costs. .
そこで、本発明は、従来必要であったハイドロフォーム加工後の管端部の切断工程を排除することによって、低コストでのハイドロフォーム製品製造を可能にしたハイドロフォーム用金属管の製造方法を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention provides a method for producing a metal pipe for hydrofoam, which makes it possible to produce a hydrofoam product at a low cost by eliminating the pipe end cutting step after hydrofoam processing, which has been necessary in the past. It is intended to do.
本発明者は、型抜きプレスにてブランク材の少なくとも一辺を連続的な直線でない形状とし、そのブランク材に曲げ加工を施し管成型したものを溶接してハイドロフォーム用金属管とすることによって、管端部が他部材と接合可能な形状に成形できるので、従来必要であったハイドロフォーム加工後の管端部の切断工程を排除することができ、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成した。 The present inventor made a metal tube for hydrofoam by welding a blank formed into a shape that is not a continuous straight line at least one side of the blank material with a die cutting press, Since the pipe end portion can be formed into a shape that can be joined to other members, it is possible to eliminate the step of cutting the pipe end portion after hydroforming, which has been necessary in the past, and to find out that the above problems can be solved. Was completed.
本発明の要旨は以下の通りである。
(1) 金属板を型抜きプレスでブランク材を製造し、該ブランク材に曲げ加工を施し管成型したものを溶接して金属管とし、該金属管にハイドロフォーム加工を施しハイドロフォーム製品を得ることができるハイドロフォーム用金属管の製造方法において、型抜きプレスにてブランク材の少なくとも一辺を連続的な直線でない形状としたブランク材に曲げ加工を施し管成型したものを溶接して金属管とすることを特徴とする、ハイドロフォーム用金属管製造方法。
(2) 前記ブランク材の少なくとも一辺が楕円状の凹部を有する形状のブランク材であることを特徴とする上記(1)記載のハイドロフォーム用金属管製造方法。
(3) 前記ブランク材の少なくとも一辺が階段状の形状のブランク材であることを特徴とする上記(1)記載のハイドロフォーム用金属管製造方法。
(4) ハイドロフォーム加工後、製品の少なくとも一端を切断しないまま他部材と結合することができるようにしたことを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかに記載のハイドロフォーム用金属管製造方法。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A blank material is manufactured with a die-cutting press of a metal plate, and the blank material is bent and pipe-formed to be welded to form a metal tube, and the metal tube is hydroformed to obtain a hydroform product. In a method for producing a metal tube for hydrofoam, a blank tube formed by bending a blank material in which at least one side of the blank material is not a continuous straight line by a die-pressing press and welded to form a metal tube and A method for producing a metal tube for hydrofoam, characterized in that:
(2) The method for producing a metal tube for a hydroform as described in (1) above, wherein the blank is a blank having a shape in which at least one side of the blank has an elliptical recess.
(3) The method for producing a metal tube for hydroform as described in (1) above, wherein at least one side of the blank material is a blank material having a stepped shape.
(4) After hydroforming, for hydroforms according to any one of the above (1) to (3), wherein at least one end of the product can be combined with other members without cutting. Metal tube manufacturing method.
本発明によれば、従来必要であったハイドロフォーム加工後の管端部の切断をすること無しに、他部材と接合することができるハイドロフォーム用金属管を製造することができる。特に、他部材が角柱や円柱状の形状のものであっても、ハイドロフォーム製品の少なくとも一端を切断しないまま他部材と結合することができる。そして、ハイドロフォーム加工後の切断工程を不要としたことにより、ハイドロフォーム製品の製造コストが低下でき、かつ在庫仕掛時間を大幅に削減できるという顕著な効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the metal pipe for hydroforming which can be joined with another member can be manufactured, without cut | disconnecting the pipe end part after a hydroforming process conventionally required. In particular, even if the other member has a prismatic or cylindrical shape, it can be combined with the other member without cutting at least one end of the hydroform product. And since the cutting process after a hydroforming process is made unnecessary, the manufacturing cost of hydroforming products can be reduced, and the remarkable effect that the inventory work time can be greatly reduced is produced.
本発明による実施の形態例を図に基づき説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はハイドロフォーム加工用金型の基本構成を示す断面図であり、通常ハイドロフォーム加工用金型は上金型1および下金型2からなり、これらの金型は液圧による成型反力を受け持つ型締め装置(図示せず)により支持される。またハイドロフォーム加工は管内部に液圧を付与しながら軸圧縮を行いながら加工するため、そのための液圧シール機能を持つ軸押しノズル4と、それを管軸方向に駆動するための軸押しシリンダ3とを持つ。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic structure of a hydroforming die, and usually a hydroforming die is composed of an
ハイドロフォーム用金型は、上金型1及び下金型2に通常金属管を挿入する金型内部凹み5があり、その凹み5の形状は、所望の製品形状を象ったものとなっている。ハイドロフォーム加工においては図2に示すようにこの凹み5の中に素材となる金属管6を挿入し、上下金型を数百から数千トンの圧力で型閉めした状態で内部に数百〜数千Barの水圧を付与し、さらに図3のように軸押しノズル4が矢印7に示すように前進し、金属管を管軸方向圧縮することにより、金属管6を円周方向に膨張させることで塑性加工を行う。ハイドロフォーム加工後の製品8は前述のしたように他部材との接合のため、端部を所望の形状に切断する必要があるため、通常は製品を金型から取り出した後、図4のようにハイドロフォーム製品の端部を別の機械加工装置9による切断工程にて(一般的には鋸)切断加工を行う。または多関節ロボット上のレーザービームもしくはプラズマトーチによる切断を行う場合もある。
The hydroform mold has a mold
また、ハイドロフォーム成型品の管端部を曲面形状の部材につき合わせ溶接しようとする場合には、切断部端面を単一平面上の切断面10や図5に示すような管端部を傾斜した切断面11ではなく、相手部材形状に合わせた複雑な形状の切断面にする必要がある。例えば、図6に示すような階段状切断面12、或は、図7に示すような凹面状の切断面13とする必要がある。その場合、図15に示すように、鋸による機械加工よりもさらに加工装置が高価で生産性の低い、矢印に示すように三次元に移動可能なレーザービームもしくはプラズマトーチを用いるロボット等による三次元切断加工可能な三次元切断装置14が必要で、コスト及び生産性でさらに不利である。
In addition, when trying to weld the pipe end of the hydroformed molded product to the curved member, the cut end face is inclined on the
図14は、ハイドロフォーム製品を製造するための従来技術と本発明技術のプロセスを示す図である。図14に示すように、このプロセスを、金属管の素材である、帯板コイルまで溯って見れば、従来技術では、(1)まず圧延工場から出荷される帯板コイルを、スリット加工工場に輸送し、(2)スリット加工を施した条板コイルを造管工場に輸送し、(3)造管した金属管を切断工場に輸送し、(4)切断工場で所望の長さに切断した金属管をハイドロフォーム加工工場に輸送し、(5)ハイドロフォーム加工した製品を切断工場に輸送し、(6)当該製品の端面に切断加工を施す、ことによってようやく他部材との結合が可能な状態の製品になる。このように上記(1)〜(5)の輸送コスト・在庫コストは膨大なものであり、なおかつ(6)の切断工程は、ハイドロフォーム加工工程と同じく、ハイドロフォーム製品コストのうち大きな部分を占めている。 FIG. 14 is a diagram showing the process of the prior art and the technique of the present invention for producing a hydrofoam product. As shown in FIG. 14, when this process is viewed up to the strip coil, which is the material of the metal tube, in the prior art, (1) First, the strip coil shipped from the rolling mill is turned into a slit processing factory. (2) The striped strip coil was transported to a pipe making factory, (3) the piped metal pipe was transported to a cutting factory, and (4) cut to a desired length at the cutting factory. The metal pipe is transported to a hydroforming factory, (5) the hydroformed product is transported to a cutting factory, and (6) the end face of the product is subjected to cutting processing so that it can finally be combined with other members. Become a state product. As described above, the transportation cost and the inventory cost of (1) to (5) are enormous, and the cutting process of (6) occupies a large part of the hydrofoam product cost as in the hydroforming process. ing.
本発明によれば、(1)まず圧延工場から出荷される帯板コイルを、ブランキング加工工場に輸送し、(2)任意の形状のブランクを造管工場に搬送し、(3)造管した金属管をハイドロフォーム加工工場に輸送し、(4)ハイドロフォーム後端面の切断無しで他部材との結合が可能である。つまりブランキング工程にて、すでに造管後に任意の端面形状となるようにその展開形状のブランクを形成して造管してある。その端面形状はハイドロフォーム後もそのままを保つことが出来るため、ハイドロフォーム加工後の製品は端面の再切断なしに他部材との結合が可能となる。 According to the present invention, (1) First, a strip coil shipped from a rolling mill is transported to a blanking factory, (2) a blank having an arbitrary shape is transported to a pipe mill, and (3) pipe molding (4) It can be combined with other members without cutting the hydroforming rear end face. That is, in the blanking process, a blank having a developed shape is already formed so as to have an arbitrary end face shape after pipe making. Since the end face shape can be maintained as it is even after hydroforming, the product after hydroforming can be connected to other members without recutting the end face.
図12に示すようなハイドロフォーム製品の素材ブランクは本発明に基づけば、図13のようなものになる。この場合製品の他部材16との接合部付近断面は階段状の形状で、接合する他部材(相手部材)の断面は長方形で、接合端面付近を直交して接合する場合には矩形形状のブランク形状で、概ね非連続直線による外形を示す。即ち、図13に示すようにブランク材の一辺が階段状の形状17に型抜きされていて、この素材ブランク材18を点線部分で順次折り曲げ成形加工を行うことによって、端部断面が階段状の金属管が得られる。この金属管をハイドロフォーム加工すれば、端面を再切断することなしに、他部材と接合できる図12に示すハイドロフォーム製品となる。
The material blank of the hydroform product as shown in FIG. 12 is as shown in FIG. 13 according to the present invention. In this case, the cross section near the joint portion with the
また、図11示すようなハイドロフォーム製品8の素材ブランク18は本発明に基づけば、図8のようなものになる。この場合製品の接合部付近断面は楕円で、接合する相手部材も楕円で、ブランク形状の交互の接合予定線は、調和関数的な形状を示す。即ち、図8に示すようにブランク材は一辺が楕円状の凹部19を有する形状に型抜きされていて、素材ブランク18を図9に示すように管状に成形し、突合せ部を溶接20することで造管され、図10に示す端部が楕円状の凹面21を有する金属管6が得られる。この金属管をハイドロフォーム加工することによって図11に示すハイドロフォーム製品8となる。このハイドロフォーム製品は、管端部を切断すること無しに、図7に示すように管状の他部材16と接合することが可能である。
A material blank 18 of the
下表に本発明によるプロセス処理時間および、在庫輸送時間の低減効果例を示す。 The table below shows examples of the effect of reducing the process processing time and the inventory transportation time according to the present invention.
板母材は熱延帯鋼板で、ハイドロフォーム製品の長さは1mのものであった。また表中のプロセス処理時間数字は、1mあたりの処理時間を示している。 The plate base material was a hot-rolled steel plate, and the hydrofoam product had a length of 1 m. Further, the process processing time numbers in the table indicate the processing time per meter.
比較例1では、スリット工場と造管工場は圧延工場と同じ敷地内の別棟内にあり、切断工場と、ハイドロフォーム工場はそれぞれ別地域にある。なおハイドロフォーム工場内にハイドロフォーム設備と、レーザーによる管端切断設備が同じライン内にあるためこの間の在庫仕掛時間は短くなっている。この場合造管装置は連続造管装置であったため、造管時間は非常に短いプロセス処理時間であったがその設備では工業規格に定められる定尺でしか鋼管を切断できないため、ハイドロフォーム製品に必要な長さに切断するために、切断工場に輸送し、そこで切断を行った。その後ハイドロフォーム工場に輸送されハイドロフォーム加工の後、レーザーにより切断されたが、トータルのプロセス処理時間は100秒で、在庫仕掛時間は輸送時間を含め200時間以上かかってしまった。その結果プロセスコスト、在庫費用の増と、在庫によるキャッシュフローの悪化が大きな大きな問題であった。 In Comparative Example 1, the slit factory and the pipe factory are in separate buildings on the same site as the rolling factory, and the cutting factory and the hydroform factory are in different areas. In addition, since the hydroform equipment and the laser pipe end cutting equipment are in the same line in the hydroform factory, the inventory work time is shortened. In this case, since the pipe making device was a continuous pipe making device, the pipe making time was very short, but the equipment can only cut steel pipes with the standard length specified in the industry standard. In order to cut to the required length, it was transported to a cutting plant where it was cut. After that, it was transported to a hydroform factory and cut by laser after hydroform processing, but the total process processing time was 100 seconds, and the inventory work time was over 200 hours including the transport time. As a result, increase in process cost and inventory cost and deterioration of cash flow due to inventory were major problems.
比較例2では、ブランキング工場と造管工場は圧延工場と同じ敷地内の別棟内にあり、ハイドロフォーム工場はそれぞれ別地域にある。なおハイドロフォーム工場内にハイドロフォーム設備と、レーザーによる管端切断設備が同じライン内にあるためこの間の在庫しかかり時間は短くなっている。この場合造管装置はブランク材の曲げ加工によるバッチ造管であったため、造管時間は長いプロセス処理時間であったが、ブランク材ですでにハイドロフォーム製品に必要な長さに切断するために、切断工程を経る必要はなかった。その後ハイドロフォーム工場に輸送されハイドロフォーム加工の後、レーザーにより切断された。経るプロセスの数が少なくなった分在庫仕掛時間は輸送時間を含め131時間と比較例1に比べて大幅に削減できたが、トータルのプロセス処理時間は110秒であった。その結果、在庫費用の減と、在庫によるキャッシュフローの向上が達成できたが、一方プロセスコストは高いままであった。 In Comparative Example 2, the blanking factory and the pipe making factory are in separate buildings on the same site as the rolling factory, and the hydroform factory is in a separate area. In addition, since the hydroform equipment and the laser pipe end cutting equipment are in the same line in the hydroform factory, the stocking time between them is short. In this case, since the pipe making device was batch pipe forming by bending the blank material, the pipe making time was a long processing time, but in order to cut the blank material to the length required for hydroform products already. There was no need to go through a cutting process. It was then transported to a hydroform factory where it was cut with a laser after hydroforming. The inventory in-process time was 131 hours including the transportation time, and the total process processing time was 110 seconds. As a result, inventory costs were reduced and inventory cash flow was improved, while process costs remained high.
本発明例では、各工程の配置は比較例2と同様であったが、本発明により、ハイドロフォーム加工後の管端部のレーザー切断工程が不要である。ゆえに在庫仕掛時間は比較例2と同様に大幅に削減出来、さらにプロセス時間も比較例1及び2に比べ大幅に削減出来た。これにより、低コストで短納期の製造が可能となり、向上収益向上に大きな成果を得ることが出来た。 In the example of the present invention, the arrangement of each process was the same as that in Comparative Example 2, but according to the present invention, the laser cutting process of the pipe end after the hydroforming is unnecessary. Therefore, the inventory work time can be greatly reduced as in Comparative Example 2, and the process time can be greatly reduced as compared with Comparative Examples 1 and 2. As a result, it was possible to manufacture at a low cost with a short delivery time, and it was possible to obtain great results in improving profitability.
1 上金型
2 下金型
3 軸押しシリンダー
4 軸押しノズル
5 金型内部凹み
6 金属管
7 矢印
8 ハイドロフォーム製品
9 機械加工装置
10 単一平面状の切断面
11 単一平面上の傾斜した切断面
12 階段状の切断面
13 凹面状の切断面
14 三次元切断装置
15 レーザービームもしくはプラズマトーチ
16 他部材
17 階段状の形状
18 素材ブランク材
19 楕円状の凹部
20 溶接
21 楕円状の凹面
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10047778B2 (en) | 2009-10-06 | 2018-08-14 | Böllhoff Verbindungstechnik GmbH | Connection between two components made of reinforced plastic and method for the production thereof |
| CN110743956A (en) * | 2019-11-04 | 2020-02-04 | 哈尔滨工业大学 | Ellipsoid shell shaft length size control method and system based on liquid volume loading |
| JP2021154346A (en) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | 住友重機械工業株式会社 | Processing device |
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2003
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