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WO2023038083A1 - 成形装置 - Google Patents

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WO2023038083A1
WO2023038083A1 PCT/JP2022/033727 JP2022033727W WO2023038083A1 WO 2023038083 A1 WO2023038083 A1 WO 2023038083A1 JP 2022033727 W JP2022033727 W JP 2022033727W WO 2023038083 A1 WO2023038083 A1 WO 2023038083A1
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WO
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molding
parts
metal pipe
pipe material
mold
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2022/033727
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English (en)
French (fr)
Inventor
正之 石塚
昂三郎 坂巻
宏之 粂野
紀条 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to KR1020247004723A priority patent/KR20240063105A/ko
Priority to CN202280056259.0A priority patent/CN117836073A/zh
Priority to EP22867404.0A priority patent/EP4400228A4/en
Priority to CA3226872A priority patent/CA3226872A1/en
Publication of WO2023038083A1 publication Critical patent/WO2023038083A1/ja
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    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/085—Cooling or quenching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0004—Devices wherein the heating current flows through the material to be heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2261/00—Machining or cutting being involved

Definitions

  • the present disclosure relates to molding equipment.
  • Patent Document 1 Conventionally, the one described in Patent Document 1 is known as a molding apparatus for molding metal materials. This forming apparatus forms a part of a desired shape by pressing a plate-like member.
  • the parts molded by the molding equipment described above are used to construct a given structure. Therefore, the molding apparatus must press multiple times to mold multiple parts. However, when the number of parts of the structure increases, the number of presses also increases, resulting in an increase in man-hours.
  • an object of the present disclosure is to provide a molding apparatus capable of reducing man-hours for manufacturing a plurality of parts.
  • a molding apparatus is a molding apparatus that heats and hardens a metal material, and molds a plurality of parts by one-time molding of one metal material.
  • This molding machine is a molding machine that heats and hardens metal materials.
  • the molding apparatus molds a plurality of parts by one-time molding of one metal material. Therefore, the molding apparatus can mold a plurality of parts at once by performing molding only once for one metal material. Therefore, man-hours for manufacturing a plurality of parts can be reduced.
  • a molding apparatus is a molding apparatus that performs expansion molding by supplying a fluid to a metal material, and molds a plurality of parts in one molding operation for one metal material.
  • This molding device is a molding device that performs expansion molding by supplying fluid to metal materials.
  • the molding apparatus molds a plurality of parts by one-time molding of one metal material. Therefore, the molding apparatus can mold a plurality of parts at once by performing molding only once for one metal material. Therefore, man-hours for manufacturing a plurality of parts can be reduced.
  • the molding device may mold a part having a closed cross section as the part.
  • the number of parts can be reduced as compared with a structure formed by combining a plurality of parts.
  • the molding device may mold, as a plurality of parts, a long first part and second and third parts on both sides of the first part in the longitudinal direction. This makes it possible to mold the elongated first part by adding the second part and the third part to both longitudinal sides of the first part.
  • the molding device may provide a difference in strength between one part and the other part among the plurality of parts. This makes it easier to adjust the strength according to the application of each part.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a molding device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2(a) is a schematic side view showing the heating and expansion unit.
  • FIG. 2(b) is a cross-sectional view showing how the nozzle seals the metal pipe material.
  • 3(a) and 3(b) are sectional views showing the state of molding.
  • FIG. 4(a) is a schematic configuration diagram of a molded product
  • FIG. 4(b) is a schematic top view of a lower mold. It is a figure which shows the specific example of a molded product. It is an expansion perspective view of a molded article. It is a figure which shows a front bumper.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a front bumper;
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a front bumper;
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a front bumper;
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a front bumper;
  • FIG. 4 is an exploded perspective
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX shown in FIG. 8;
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a front bumper configured using parts molded by a molding apparatus according to a comparative example;
  • FIG. 5 is a diagram showing characteristics of a front bumper configured using parts molded by the molding apparatus according to the embodiment and a front bumper according to a comparative example;
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding device 1 according to this embodiment.
  • a molding apparatus 1 is an apparatus for molding a hollow metal pipe by blow molding.
  • the molding device 1 is installed on a horizontal plane.
  • the molding apparatus 1 includes a molding die 2 , a drive mechanism 3 , a holding section 4 , a heating section 5 , a fluid supply section 6 , a cooling section 7 and a control section 8 .
  • the metal pipe material 40 (metal material) refers to a hollow article before completion of molding by the molding apparatus 1 .
  • the metal pipe material 40 is a hardenable steel type pipe material.
  • the direction in which the metal pipe material 40 extends during molding may be referred to as the "longitudinal direction”
  • the direction orthogonal to the longitudinal direction may be referred to as the "width direction”.
  • the molding die 2 is a die for molding the metal pipe 140 from the metal pipe material 40, and includes a lower die 11 and an upper die 12 facing each other in the vertical direction.
  • the lower die 11 and the upper die 12 are constructed from steel blocks.
  • Each of the lower die 11 and the upper die 12 is provided with a recess in which the metal pipe material 40 is accommodated.
  • the lower mold 11 and the upper mold 12 are in close contact with each other (mold closed state), and each recess forms a target-shaped space in which the metal pipe material is to be molded. Therefore, the surface of each recess becomes the molding surface of the molding die 2 .
  • the mold 11 on the lower side is fixed to the base 13 via a die holder or the like.
  • the upper die 12 is fixed to the slide of the drive mechanism 3 via a die holder or the like.
  • the drive mechanism 3 is a mechanism that moves at least one of the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the drive mechanism 3 has a configuration that moves only the upper mold 12 .
  • the drive mechanism 3 includes a slide 21 that moves the upper die 12 so that the lower die 11 and the upper die 12 are joined together, and a pull-back cylinder as an actuator that generates a force to lift the slide 21 upward. 22 , a main cylinder 23 as a drive source that pressurizes the slide 21 downward, and a drive source 24 that applies a drive force to the main cylinder 23 .
  • the holding part 4 is a mechanism that holds the metal pipe material 40 arranged between the lower mold 11 and the upper mold 12 .
  • the holding part 4 has a lower electrode 26 and an upper electrode 27 that hold the metal pipe material 40 at one end in the longitudinal direction of the molding die 2 and a metal pipe material at the other end in the longitudinal direction of the molding die 2 .
  • the lower electrode 26 and the upper electrode 27 on both sides in the longitudinal direction hold the metal pipe material 40 by sandwiching the end portions of the metal pipe material 40 from above and below.
  • the upper surface of the lower electrode 26 and the lower surface of the upper electrode 27 are formed with grooves having a shape corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 40 .
  • a driving mechanism (not shown) is provided for the lower electrode 26 and the upper electrode 27 so that they can move independently in the vertical direction.
  • the heating unit 5 heats the metal pipe material 40 .
  • the heating unit 5 is a mechanism that heats the metal pipe material 40 by energizing the metal pipe material 40 .
  • the heating unit 5 heats the metal pipe material 40 between the lower mold 11 and the upper mold 12 while the metal pipe material 40 is separated from the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the heating unit 5 includes the lower electrode 26 and the upper electrode 27 on both sides in the longitudinal direction, and a power source 28 for supplying current to the metal pipe material 40 via these electrodes 26 and 27 .
  • the heating unit may be arranged in a pre-process of the molding apparatus 1 to perform heating outside.
  • the fluid supply unit 6 is a mechanism for supplying high-pressure fluid into the metal pipe material 40 held between the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the fluid supply unit 6 supplies high-pressure fluid to the metal pipe material 40 that has been heated by the heating unit 5 to a high temperature state, thereby expanding the metal pipe material 40 .
  • the fluid supply units 6 are provided on both ends of the molding die 2 in the longitudinal direction.
  • the fluid supply unit 6 includes a nozzle 31 that supplies fluid from the opening at the end of the metal pipe material 40 to the inside of the metal pipe material 40, and a drive that moves the nozzle 31 forward and backward with respect to the opening of the metal pipe material 40. It comprises a mechanism 32 and a source 33 for supplying high pressure fluid into the metal pipe material 40 through the nozzle 31 .
  • the drive mechanism 32 brings the nozzle 31 into close contact with the end of the metal pipe material 40 while ensuring sealing performance during fluid supply and exhaust, and separates the nozzle 31 from the end of the metal pipe material 40 at other times.
  • the fluid supply unit 6 may supply gas such as high-pressure air or inert gas as the fluid. Further, the fluid supply unit 6 and the holding unit 4 having a mechanism for vertically moving the metal pipe material 40 and the heating unit 5 may be included in the same device.
  • FIG. 2(a) is a schematic side view showing the heating and expansion unit 150.
  • FIG. 2(b) is a cross-sectional view showing how the nozzle 31 seals the metal pipe material 40. As shown in FIG.
  • the heating and expansion unit 150 includes the lower electrode 26 and the upper electrode 27 described above, an electrode mounting unit 151 mounting the electrodes 26 and 27, the nozzle 31 and the drive mechanism 32 described above. , a lifting unit 152 and a unit base 153 .
  • the electrode mounting unit 151 includes an elevating frame 154 and electrode frames 156 and 157 . Electrode frames 156 and 157 function as part of drive mechanism 60 that supports and moves electrodes 26 and 27, respectively.
  • the driving mechanism 32 drives the nozzle 31 to move up and down together with the electrode mounting unit 151 .
  • the driving mechanism 32 includes a piston 61 holding the nozzle 31 and a cylinder 62 driving the piston.
  • the lifting unit 152 includes a lifting frame base 64 attached to the upper surface of the unit base 153, and a lifting actuator 66 for applying a lifting motion to the lifting frame 154 of the electrode mounting unit 151 by the lifting frame base 64. ing.
  • the elevating frame base 64 has guide portions 64 a and 64 b that guide the elevating motion of the elevating frame 154 with respect to the unit base 153 .
  • the lifting unit 152 functions as part of the driving mechanism 60 of the holding section 4 .
  • the heating and expansion unit 150 has a plurality of unit bases 153 with different upper surface inclination angles, and by exchanging these bases, the lower electrode 26, the upper electrode 27, the nozzle 31, the electrode mounting unit 151, the driving mechanism 32, the lifting and lowering It is possible to collectively change and adjust the tilt angle of the unit 152 .
  • the nozzle 31 is a cylindrical member into which the end of the metal pipe material 40 can be inserted.
  • the nozzle 31 is supported by the driving mechanism 32 so that the center line of the nozzle 31 is aligned with the reference line SL1.
  • the inner diameter of the supply port 31a at the end of the nozzle 31 on the metal pipe material 40 side substantially matches the outer diameter of the metal pipe material 40 after expansion molding.
  • the nozzle 31 supplies high-pressure fluid to the metal pipe material 40 from the internal flow path 63 .
  • gas etc. are mentioned as an example of a high-pressure fluid.
  • the cooling unit 7 is a mechanism for cooling the molding die 2. By cooling the molding die 2 , the cooling section 7 can rapidly cool the metal pipe material 40 when the expanded metal pipe material 40 comes into contact with the molding surface of the molding die 2 .
  • the cooling unit 7 includes flow paths 36 formed inside the lower mold 11 and the upper mold 12 and a water circulation mechanism 37 that supplies and circulates cooling water to the flow paths 36 .
  • the control unit 8 is a device that controls the molding device 1 as a whole.
  • the control unit 8 controls the drive mechanism 3 , the holding unit 4 , the heating unit 5 , the fluid supply unit 6 and the cooling unit 7 .
  • the control unit 8 repeats the operation of molding the metal pipe material 40 with the molding die 2 .
  • control unit 8 controls the timing of transport from a transport device such as a robot arm to place the metal pipe material 40 between the lower mold 11 and the upper mold 12 in the open state. Deploy. Alternatively, the controller 8 may manually place the metal pipe material 40 between the lower mold 11 and the upper mold 12 by an operator. In addition, the control unit 8 supports the metal pipe material 40 with the lower electrodes 26 on both sides in the longitudinal direction, and then lowers the upper electrode 27 to sandwich the metal pipe material 40. Control. Moreover, the control part 8 controls the heating part 5, and energizes and heats the metal pipe material 40. As shown in FIG. As a result, an axial current flows through the metal pipe material 40, and the electrical resistance of the metal pipe material 40 itself causes the metal pipe material 40 itself to generate heat due to Joule heat.
  • the control unit 8 controls the drive mechanism 3 to lower the upper mold 12 and bring it closer to the lower mold 11 to close the molding mold 2 .
  • the control unit 8 controls the fluid supply unit 6 to seal the openings at both ends of the metal pipe material 40 with the nozzles 31 and supply the fluid.
  • the metal pipe material 40 softened by heating expands and comes into contact with the molding surface of the molding die 2 .
  • the metal pipe material 40 is shape
  • the control unit 8 closes the molding die 2 and supplies the fluid to the metal pipe material 40 with the fluid supply unit 6 to perform blow molding (primary blow).
  • the control unit 8 molds the pipe portion 43 in the main cavity portion MC formed by the groove portions 47 of the molds 11 and 12, and causes the portion corresponding to the flange portion 44 to enter the sub-cavity portion SC.
  • the control unit 8 further closes the molding die 2 to further crush the portion that has entered the sub-cavity portion SC, thereby molding the flange portion 44 .
  • the control unit 8 lifts the upper mold 12 and separates it from the metal pipe material 40 to open the mold. Thereby, the molded product 41 is molded.
  • the molding device 1 is a molding device 1 that heats and hardens a metal pipe material 40 (metal material), and can mold a plurality of parts by one molding for one metal pipe material 40. can.
  • the molding device 1 is a molding device 1 that performs expansion molding by supplying a fluid to the metal pipe material 40 (metal material). Parts can be molded.
  • one molding is a series of steps from setting a new metal pipe material 40 to the molding apparatus 1 until molding the molded product 41 .
  • a series of processes including placement of the metal pipe material 40 in the mold 12, heating, and expansion molding correspond to one molding.
  • a single metal material is a metal material that extends continuously without being cut in the middle.
  • the molded product 41 will be described with reference to FIG. 4(a). Molding a plurality of parts in one molding for one metal pipe material 40 means that a plurality of parts are included in the molded product 41 . Note that before the molded product 41 is cut, the plurality of parts are in a state of being connected to each other as one single member.
  • the molded product 41 is formed by forming a long first component 50 , second components 51 on both sides of the first component 50 in the longitudinal direction, and third components. Part 52 is molded.
  • the second component 51 is provided on one longitudinal end side of the molded product 41 .
  • An electrode portion 53 held by the electrode of the heating portion 5 is formed at the position of the molded product 41 closest to one end.
  • a gradually changing portion 56A is formed between the electrode portion 53 and the second component 51 .
  • a gradually changing portion 56B is formed between the second part 51 and the first part 50 .
  • the third component 52 is provided on the other longitudinal end side of the molded product 41 .
  • An electrode portion 54 held by the electrode of the heating portion 5 is formed at the position of the most other end side of the molded product 41 .
  • a gradually changing portion 57A is formed between the electrode portion 54 and the third component 52 .
  • a gradually changing portion 57B is formed between the third component 52 and the first component 50 .
  • the gradually changing portions 56A, 56B, 57A, and 57B are portions that gradually change shape by being formed between each portion having a unique shape.
  • the boundaries of the parts of the molded product 41 are cut by laser processing or the like. Thereby, the first part 50, the second part 51, and the third part 52 can be handled as one independent part.
  • the parts 50, 51, 52 have closed cross sections. That is, the molding apparatus 1 molds the parts 50, 51, 52 having closed cross sections as parts.
  • FIG. 4(b) is a schematic top view showing the lower mold 11 for molding the molded article 41 as described above.
  • the upper mold 12 also has the same structure.
  • the groove portion 47 of the mold 11 includes the gradually changing portion 56A of the molded product 41, the second component 51, the gradually changing portion 56B, the first component 50, the gradually changing portion 57B, the gradually changing portion 57B, and the gradually changing portion 56B.
  • the gradual change molding portion 76A, the second part molding portion 71, the gradual change molding portion 76B, the first part molding portion 70, the gradual change molding portion 76A, and the gradual change molding portion 76B at positions and shapes corresponding to the parts 52 and the gradual change portion 57A. It has a molding portion 77B, a third component molding portion 72, and a gradual change molding portion 77A.
  • the molding apparatus 1 may provide a difference in strength between one part and the other part among the plurality of parts.
  • the molding apparatus 1 may provide the strength difference by making the strength of the first part 50 higher than that of the second part 51 and the third part 52 .
  • the molding apparatus 1 may perform molding so that the parts to be strengthened are quenched and the parts to be reduced in strength are not quenched.
  • the cooling unit 7 (see FIG. 1) of the molding apparatus 1 keeps the temperature of the molding surface of the cooling area CE including the first part molding unit 70 at a temperature at which the molded product 41 can be quenched.
  • the temperature of the molding surface of the region should be kept at a temperature at which the molding 41 cannot be quenched.
  • the cooling unit 7 causes a sufficient amount of cooling water to flow in the cooling region CE and does not flow cooling water in other regions (or, by separately embedding a heater or the like to the extent that quenching does not occur, the mold temperature and ensure a cooling rate that does not cause quenching).
  • the molding surfaces of the second component molding section 71 and the third component molding section 72 are not hardened with respect to the second component 51 and the third component 52, while the molding surfaces of the first component molding section 71 and the third component molding section 72 are not hardened.
  • the molding surface of 70 is hardened to the first component 50 .
  • FIG. 5 is a diagram showing a specific example of the molded product 41.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of the other end of the molded product 41.
  • the forming apparatus 1 forms a bumper beam 80 as the first part 50.
  • the molding apparatus 1 also molds the crush pipe 81 as the second part 51 and the crush pipe 82 as the third part 52 . Since the elongated bumper beam 80 has a gently curved shape, the molded product 41 has a gently curved shape as a whole. Therefore, the electrode portions 53 and 54 are inclined obliquely downward toward the outer side in the longitudinal direction. Accordingly, the heating and expansion unit 150 tilts the nozzle 31 and the electrodes 26 and 27 according to the tilt of the electrode portions 53 and 54 (see FIG. 2).
  • the bumper beam 80 and the crash tube 82 are parts that constitute the front bumper 100 of the vehicle as shown in FIG.
  • the front bumper 100 includes a bumper beam 80 extending in the width direction of the vehicle at the front end of the vehicle while being curved to be convex forward.
  • the bumper beam 80 is a member that receives the load from the front when the vehicle collides from the front.
  • the front bumper 100 includes crash pipes 81 and 82 provided on the rear surface of both ends of the bumper beam 80 in the vehicle width direction.
  • the crash pipes 81 and 82 are members that absorb the load by collapsing when the bumper beam receives the load and transmit the load to the frame structure on the rear side of the vehicle.
  • the front bumper 100 also includes base plates 83 and 84 provided at the rear ends of the crush pipes 81 and 82 so as to spread vertically.
  • the bumper beam 80 includes a front wall portion 80a, a rear wall portion 80b, an upper wall portion 80c, and a lower wall portion 80d. Since the bumper beam 80 is molded by the molding apparatus 1 described above, the materials of the connecting portions of the front wall portion 80a, the rear wall portion 80b, the upper wall portion 80c, and the lower wall portion 80d are continuous without a break. That is, the bumper beam 80 is configured as one part having a closed cross-sectional structure in which the front wall portion 80a, the rear wall portion 80b, the upper wall portion 80c, and the lower wall portion 80d are integrated. A plurality of (here, three) beads 86 are provided at different positions in the vertical direction on the front wall portion 80a. The bead 86 extends in the longitudinal direction of the bumper beam 80, that is, in the vehicle width direction (see FIG. 8).
  • the crush pipes 81 and 82 are tubular members extending in the front-rear direction.
  • the crush tubes 81, 82 are arranged in such a manner that they are open at the front and rear ends.
  • the crush pipes 81, 82 include laterally outer side wall portions 81a, 82a, laterally inner side wall portions 81b, 82b, upper wall portions 81c, 82c, and lower wall portions 81d, 82d. Since the crush pipes 81 and 82 are molded by the molding apparatus 1 described above, the connecting portions of the side wall portions 81a and 82a, the side wall portions 81b and 82b, the upper wall portions 81c and 82c, and the lower wall portions 81d and 82d are made of material.
  • the crush pipes 81 and 82 are each constructed as one component with a closed cross-sectional structure in which the side wall portions 81a and 82a, the side wall portions 81b and 82b, the upper wall portions 81c and 82c, and the lower wall portions 81d and 82d are integrated. ing.
  • the bumper beam 80 is quenched to set the strength of the material to be high.
  • the crash tubes 81 and 82 are not quenched, so that a difference in strength is provided so that the strength of the material is lower than that of the bumper beam 80 . Therefore, the crush tubes 81, 82 can absorb the load by being well crushed.
  • the portion corresponding to the end portion of the bumper beam 80 in the vehicle width direction and the portion corresponding to the end portion of the crash pipe 82 in the longitudinal direction face each other in the longitudinal direction. and both are connected by a gradually changing portion 57B.
  • the gradually changing portion 57B gradually changes from the shape of the end portion of the bumper beam 80 to the shape of the end portion of the crush pipe 82 .
  • a portion corresponding to the end of the crush tube 82 in the front-rear direction and the end of the electrode portion 54 are arranged so as to face each other in the longitudinal direction, and are connected by a gradually changing portion 57A.
  • the gradually changing portion 57A gradually changes from the shape of the end portion of the crush tube 82 to the annular shape of the end portion of the electrode portion 54 .
  • the opposite end (crush tube 81) of the molded product 41 also adopts a similar structure.
  • the molding apparatus 1 is a molding apparatus 1 that heats and hardens the metal pipe material 40 (metal material), and in one molding for one metal pipe material 40, a plurality of parts molding.
  • This molding apparatus 1 is a molding apparatus 1 that heats and hardens a metal pipe material 40 for molding.
  • the molding apparatus 1 molds a plurality of parts by molding one metal pipe material 40 once. For this reason, the molding apparatus 1 can mold a plurality of parts at once by molding only one metal pipe material 40 once. Therefore, man-hours for manufacturing a plurality of parts can be reduced.
  • the molding device 1 is a molding device 1 that performs expansion molding by supplying a fluid to the metal pipe material 40 (metal material), and in one molding for one metal pipe material 40 , molding multiple parts.
  • This molding device 1 is a molding device 1 that performs expansion molding by supplying a fluid to the metal pipe material 40 .
  • the molding apparatus 1 molds a plurality of parts by molding one metal pipe material 40 once. For this reason, the molding apparatus 1 can mold a plurality of parts at once by molding only one metal pipe material 40 once. Therefore, man-hours for manufacturing a plurality of parts can be reduced.
  • the molding device 1 may mold a part having a closed cross section as the part. In this case, the number of parts can be reduced as compared with a structure formed by combining a plurality of parts.
  • the molding apparatus 1 may mold, as a plurality of parts, a long first part 50 and a second part 51 and a third part 52 on both sides of the first part 50 in the longitudinal direction.
  • the second part 51 and the third part 52 can be added to both sides in the longitudinal direction of the long first part 50 when the first part 50 is formed.
  • the molding apparatus 1 may provide a difference in strength between one part and the other part among the plurality of parts. This makes it easier to adjust the strength according to the application of each part.
  • the bumper beam 180 is composed of two parts 180a and 180b
  • the crash pipe 181 is composed of two members 181a and 181b
  • the crash pipe 182 is composed of two members 182a. , 182b.
  • These parts are formed by press working, roll forming, or the like from a plate-like metal material.
  • each part is assembled by welding or bolting to complete the front bumper 200.
  • the forming apparatus 1 of the present embodiment manufactures the component parts of the front bumper 100 according to the example by the STAF (Steel Tube Air Forming: Hot Air Blow Forming) method.
  • Bumper beam 80 and crash tubes 81 and 82 are each constructed in one piece. Therefore, the front bumper 100 can be reduced to five parts instead of eight parts in the comparative example, and the number of parts can be greatly reduced.
  • the front bumper 200 according to the comparative example after forming by press or roll forming, the parts 180a and 180b subjected to trimming and drilling must be pasted together and spot welded at several tens of locations.
  • the front bumper 100 according to the embodiment after the bumper beam 80 is formed, trimming and drilling are completed. This makes it possible to significantly reduce the number of construction man-hours.
  • the crush pipes 81 and 82 are also the same.
  • the bumper beam 80 and the crash pipes 81 and 82 are formed as a single molded product 41, and these parts can be manufactured by one molding. It has become. Therefore, the molding apparatus 1 can significantly reduce man-hours and labor as compared with the comparative example.
  • the front bumper 100 according to the example was evaluated by a strength test.
  • the front bumper 100 according to the example and the front bumper 200 according to the comparative example were subjected to static push evaluation by analysis using a testing device 170 indicated by the phantom line in FIG.
  • the crush pipes 81 and 82 on both sides were completely fixed, a load was applied to the front surface of the bumper beam 80 by the test device 170, and the strength and energy absorption (EA) were evaluated.
  • the results are shown in FIG. With respect to yield strength, the example and the comparative example are almost the same up to a stroke of 120 mm, and the example exhibits a higher yield strength beyond a stroke of 120 mm.
  • the EA amount is higher in the example over the entire stroke, and the performance as a front bumper is equal to or better than that of the comparative example. It should be noted that in the example, the number of parts can be reduced by three compared to the comparative example, and the weight can be reduced by 10% while ensuring the same performance as in the comparative example.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiments.
  • the overall configuration of the molding apparatus is not limited to that shown in FIG. 1, and can be changed as appropriate without departing from the gist of the disclosure.
  • the combination mode of multiple parts is not limited.
  • the molding apparatus may mold two parts, a first part and a second part, from one metal material.
  • the molding apparatus may mold four or more parts from one metal material.
  • rear bumper parts may also be molded.
  • the parts molded by the molding apparatus 1 are not limited to components such as front bumpers and rear bumpers, and other parts may be molded.
  • the forming apparatus may be a forming apparatus that heats and hardens the metal material, and a forming apparatus using a hot stamping method may be employed.
  • the forming apparatus may be a forming apparatus that performs expansion molding by supplying a fluid to the metal material, and a hydroforming method forming apparatus may be employed.
  • SYMBOLS 1 Forming apparatus, 40... Metal pipe material (metal material), 50... First part, 51... Second part, 52... Third part, 80... Bumper beam (first part), 81... Crash Tube (second part), 82... Crush tube (third part).

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Abstract

成形装置は、金属材料を加熱し、焼き入れを行う成形装置であって、一つの金属材料に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する。

Description

成形装置
　本開示は、成形装置に関する。
　従来、金属材料を成形する成形装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この成形装置は、板状の部材をプレスすることによって所望の形状の部品を成形している。
特開２０１３－１８８７９３号公報
　上述のような成形装置で成形された部品は、所定の構造物を構築するために用いられる。従って、成形装置は、複数回のプレスを行って、複数の部品を成形する必要がある。しかし、構造物の部品点数が増える場合、プレスの回数も増加するため工数が増加するという問題が発生する。
　そこで、本開示は、複数の部品を製造するための工数を低減することができる成形装置を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る成形装置は、金属材料を加熱し、焼き入れを行う成形装置であって、一つの金属材料に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する。
　この成形装置は、金属材料を加熱し、焼き入れを行って成形を行う成形装置である。成形装置は、一つの金属材料に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する。このため、成形装置は、一つの金属材料に対して一回の成形を行うだけで、複数の部品を一度に成形することができる。そのため、複数の部品を製造するための工数を低減することができる。
　本開示の一態様に係る成形装置は、金属材料に流体を供給することで、膨張成形を行う成形装置であって、一つの金属材料に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する。
　この成形装置は、金属材料に流体を供給することで、膨張成形を行う成形装置である。成形装置は、一つの金属材料に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する。このため、成形装置は、一つの金属材料に対して一回の成形を行うだけで、複数の部品を一度に成形することができる。そのため、複数の部品を製造するための工数を低減することができる。
　成形装置は、部品として閉断面を有する部品を成形してよい。この場合、複数の部品を組み合わせて構造物を形成するものに比して、部品点数を低減することができる。
　成形装置は、複数の部品として、長尺な第１の部品と、第１の部品の長手方向の両側の第２の部品及び第３の部品と、を成形してよい。これにより、長尺な第１の部品を成形するのに合わせ、その長手方向の両側に第２の部品及び第３の部品を付加して成形することができる。
　成形装置は、複数の部品のうち、一の部品と他の部品との間で差強度を設けてよい。これにより、各部品の用途に応じて強度を調整し易くなる。
　本開示によれば、複数の部品を製造するための工数を低減することができる成形装置を提供できる。
本開示の実施形態に係る成形装置を示す概略構成図である。 図２（ａ）は、加熱膨張ユニットを示す概略側面図である。図２（ｂ）は、ノズルが金属パイプ材料をシールした時の様子を示す断面図である。 図３（ａ）（ｂ）は、成形の様子を示す断面図である。 図４（ａ）は、成形品の概略構成図であり、図４（ｂ）は、下側の金型の概略上面図である。 成形品の具体的な例を示す図である。 成形品の拡大斜視図である。 フロントバンパーを示す図である。 フロントバンパーを示す展開斜視図である。 図８に示すＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である。 比較例に係る成形装置で成形した部品を用いて構成したフロントバンパーを示す展開斜視図である。 実施形態に係る成形装置で成形した部品を用いて構成したフロントバンパーと、比較例に係るフロントバンパーの特性を示した図である。
　以下、本開示による成形装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　図１は、本実施形態に係る成形装置１の概略構成図である。図１に示すように、成形装置１は、ブロー成形によって中空形状を有する金属パイプを成形する装置である。本実施形態では、成形装置１は、水平面上に設置される。成形装置１は、成形金型２と、駆動機構３と、保持部４と、加熱部５と、流体供給部６と、冷却部７と、制御部８と、を備える。なお、本明細書において、金属パイプ材料４０（金属材料）は、成形装置１での成形完了前の中空物品を指す。金属パイプ材料４０は、焼入れ可能な鋼種のパイプ材料である。また、水平方向のうち、成形時において金属パイプ材料４０が延びる方向を「長手方向」と称し、長手方向と直交する方向を「幅方向」と称する場合がある。
　成形金型２は、金属パイプ材料４０から金属パイプ１４０を成形する型であり、上下方向に互いに対向する下側の金型１１及び上側の金型１２を備える。下側の金型１１及び上側の金型１２は、鋼鉄製ブロックで構成される。下側の金型１１及び上側の金型１２のそれぞれには、金属パイプ材料４０が収容される凹部が設けられる。下側の金型１１と上側の金型１２は、互いに密接した状態（型閉状態）で、各々の凹部が金属パイプ材料を成形すべき目標形状の空間を形成する。従って、各々の凹部の表面が成形金型２の成形面となる。下側の金型１１は、ダイホルダ等を介して基台１３に固定される。上側の金型１２は、ダイホルダ等を介して駆動機構３のスライドに固定される。
　駆動機構３は、下側の金型１１及び上側の金型１２の少なくとも一方を移動させる機構である。図１では、駆動機構３は、上側の金型１２のみを移動させる構成を有する。駆動機構３は、下側の金型１１及び上側の金型１２同士が合わさるように上側の金型１２を移動させるスライド２１と、上記スライド２１を上側へ引き上げる力を発生させるアクチュエータとしての引き戻しシリンダ２２と、スライド２１を下降加圧する駆動源としてのメインシリンダ２３と、メインシリンダ２３に駆動力を付与する駆動源２４と、を備えている。
　保持部４は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間に配置される金属パイプ材料４０を保持する機構である。保持部４は、成形金型２の長手方向における一端側にて金属パイプ材料４０を保持する下側電極２６及び上側電極２７と、成形金型２の長手方向における他端側にて金属パイプ材料４０を保持する下側電極２６及び上側電極２７と、を備える。長手方向の両側の下側電極２６及び上側電極２７は、金属パイプ材料４０の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料４０を保持する。なお、下側電極２６の上面及び上側電極２７の下面には、金属パイプ材料４０の外周面に対応する形状を有する溝部が形成される。下側電極２６及び上側電極２７には、図示されない駆動機構が設けられており、それぞれ独立して上下方向へ移動することができる。
　加熱部５は、金属パイプ材料４０を加熱する。加熱部５は、金属パイプ材料４０へ通電することで当該金属パイプ材料４０を加熱する機構である。加熱部５は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間にて、下側の金型１１及び上側の金型１２から金属パイプ材料４０が離間した状態にて、当該金属パイプ材料４０を加熱する。加熱部５は、上述の長手方向の両側の下側電極２６及び上側電極２７と、これらの電極２６，２７を介して金属パイプ材料４０へ電流を流す電源２８と、を備える。なお、加熱部は、成形装置１の前工程に配置し、外部で加熱をするものであっても良い。
　流体供給部６は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間に保持された金属パイプ材料４０内に高圧の流体を供給するための機構である。流体供給部６は、加熱部５で加熱されることで高温状態となった金属パイプ材料４０に高圧の流体を供給して、金属パイプ材料４０を膨張させる。流体供給部６は、成形金型２の長手方向の両端側に設けられる。流体供給部６は、金属パイプ材料４０の端部の開口部から当該金属パイプ材料４０の内部へ流体を供給するノズル３１と、ノズル３１を金属パイプ材料４０の開口部に対して進退移動させる駆動機構３２と、ノズル３１を介して金属パイプ材料４０内へ高圧の流体を供給する供給源３３と、を備える。駆動機構３２は、流体供給時及び排気時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部にシール性を確保した状態で密着させ、その他の時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部から離間させる。なお、流体供給部６は、流体として、高圧の空気や不活性ガスなどの気体を供給してよい。また、流体供給部６は、金属パイプ材料４０を上下方向へ移動する機構を有する保持部４とともに、加熱部５を含めて同一装置としても良い。
　保持部４、加熱部５、及び流体供給部６の構成要素は、ユニット化された加熱膨張ユニット１５０として構成されてよい。図２（ａ）は、加熱膨張ユニット１５０を示す概略側面図である。図２（ｂ）は、ノズル３１が金属パイプ材料４０をシールした時の様子を示す断面図である。
　図２（ａ）に示すように、加熱膨張ユニット１５０は、上述の下側電極２６及び上側電極２７と、各電極２６，２７を搭載した電極搭載ユニット１５１、上述のノズル３１及び駆動機構３２と、昇降ユニット１５２と、ユニットベース１５３と、を備える。電極搭載ユニット１５１は、昇降フレーム１５４と、電極フレーム１５６，１５７と、を備える。電極フレーム１５６，１５７は、各電極２６，２７を支持して移動させる駆動機構６０の一部として機能する。駆動機構３２は、ノズル３１を駆動させ、電極搭載ユニット１５１と共に昇降する。駆動機構３２は、ノズル３１を保持するピストン６１と、ピストンを駆動させるシリンダ６２とを備えている。昇降ユニット１５２は、ユニットベース１５３の上面に取り付けられる昇降フレームベース６４と、これらの昇降フレームベース６４によって、電極搭載ユニット１５１の昇降フレーム１５４に対して昇降動作を付与する昇降用アクチュエータ６６とを備えている。昇降フレームベース６４は、ユニットベース１５３に対する昇降フレーム１５４の昇降動作をガイドするガイド部６４ａ，６４ｂを有する。昇降ユニット１５２は、保持部４の駆動機構６０の一部として機能する。加熱膨張ユニット１５０は、上面の傾斜角度が異なる複数のユニットベース１５３を有し、これらを交換することにより、下側電極２６及び上側電極２７、ノズル３１、電極搭載ユニット１５１、駆動機構３２、昇降ユニット１５２の傾斜角度を一括的に変更調節することを可能としている。
　ノズル３１は、金属パイプ材料４０の端部を挿入可能な円筒部材である。ノズル３１は、当該ノズル３１の中心線が基準線ＳＬ１と一致するように、駆動機構３２に支持されている。金属パイプ材料４０側のノズル３１の端部の供給口３１ａの内径は、膨張成形後の金属パイプ材料４０の外径に略一致している。この状態で、ノズル３１は、内部の流路６３から高圧の流体を金属パイプ材料４０に供給する。なお、高圧流体の一例としては、ガスなどが挙げられる。
　図１に戻り、冷却部７は、成形金型２を冷却する機構である。冷却部７は、成形金型２を冷却することで、膨張した金属パイプ材料４０が成形金型２の成形面と接触したときに、金属パイプ材料４０を急速に冷却することができる。冷却部７は、下側の金型１１及び上側の金型１２の内部に形成された流路３６と、流路３６へ冷却水を供給して循環させる水循環機構３７と、を備える。
　制御部８は、成形装置１全体を制御する装置である。制御部８は、駆動機構３、保持部４、加熱部５、流体供給部６、及び冷却部７を制御する。制御部８は、金属パイプ材料４０を成形金型２で成形する動作を繰り返し行う。
　具体的に、制御部８は、例えば、ロボットアーム等の搬送装置からの搬送タイミングを制御して、開いた状態の下側の金型１１及び上側の金型１２の間に金属パイプ材料４０を配置する。あるいは、制御部８は、作業者が手動で下側の金型１１及び上側の金型１２の間に金属パイプ材料４０を配置してよい。また、制御部８は、長手方向の両側の下側電極２６で金属パイプ材料４０を支持し、その後に上側電極２７を降ろして当該金属パイプ材料４０を挟むように、保持部４のアクチュエータ等を制御する。また、制御部８は、加熱部５を制御して、金属パイプ材料４０を通電加熱する。これにより、金属パイプ材料４０に軸方向の電流が流れ、金属パイプ材料４０自身の電気抵抗により、金属パイプ材料４０自体がジュール熱によって発熱する。
　制御部８は、駆動機構３を制御して上側の金型１２を降ろして下側の金型１１に近接させ、成形金型２の型閉を行う。その一方、制御部８は、流体供給部６を制御して、ノズル３１で金属パイプ材料４０の両端の開口部をシールすると共に、流体を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料４０が膨張して成形金型２の成形面と接触する。そして、金属パイプ材料４０は、成形金型２の成形面の形状に沿うように成形される。なお、フランジ付きの金属パイプを形成する場合、下側の金型１１と上側の金型１２との間の隙間に金属パイプ材料４０の一部を進入させた後、更に型閉を行って、当該進入部を押しつぶしてフランジ部とする。金属パイプ材料４０が成形面に接触すると、冷却部７で冷却された成形金型２で急冷されることによって、金属パイプ材料４０の焼き入れが実施される。
　図３を参照して、成形装置１の成形の手順について説明する。図３（ａ）に示すように、制御部８は、成形金型２を型閉すると共に、流体供給部６で金属パイプ材料４０に流体を供給することで、ブロー成形を行う（一次ブロー）。一次ブローでは、制御部８は、各金型１１，１２の溝部４７によって構成されるメインキャビティ部ＭＣでパイプ部４３を成形すると共に、フランジ部４４に対応する部分をサブキャビティ部ＳＣへ進入させる。そして、図３（ｂ）に示すように、制御部８は、成形金型２を更に型閉することで、サブキャビティ部ＳＣに進入した部分を更に潰すことで、フランジ部４４を成形する。次に、制御部８は、上側の金型１２を上昇させて金属パイプ材料４０から離間させることで、型開を行う。これにより、成形品４１が成形される。
　次に、本実施形態に係る成形装置１によってどのような成形品４１を成形することができるかについて説明する。成形装置１は、金属パイプ材料４０（金属材料）を加熱し、焼き入れを行う成形装置１であって、一つの金属パイプ材料４０に対する一回の成形にて、複数の部品を成形することができる。また、成形装置１は、金属パイプ材料４０（金属材料）に流体を供給することで、膨張成形を行う成形装置１であって、一つの金属パイプ材料４０に対する一回の成形にて、複数の部品を成形することができる。なお、一回の成形とは、新たな金属パイプ材料４０を成形装置１にセットしてから、成形品４１が成形されるまでの一連の工程のことである。本実施形態に係る成形装置１では、前述の金属パイプ材料４０の金型１２内への配置、加熱、及び膨張成形を含む一連のプロセスが、一回の成形に該当する。一つの金属材料とは、途中で切れることなく連続して延びた状態の金属製の材料である。
　図４（ａ）を参照して、成形品４１について説明する。一つの金属パイプ材料４０に対する一回の成形にて、複数の部品を成形することとは、成形品４１の中に複数の部品が含まれていることである。なお、成形品４１の切断前においては、複数の部品は、同一の一つの部材として互いに連結された状態である。成形品４１は、図４（ａ）に示す例では、成形装置１は、長尺な第１の部品５０と、第１の部品５０の長手方向の両側の第２の部品５１及び第３の部品５２を成形する。第２の部品５１は、成形品４１の長手方向の一端側に設けられる。なお、成形品４１の最も一端側の位置には、加熱部５の電極で保持される電極部５３が形成される。電極部５３と、第２の部品５１との間には徐変部５６Ａが形成される。第２の部品５１と第１の部品５０との間には徐変部５６Ｂが形成される。第３の部品５２は、成形品４１の長手方向の他端側に設けられる。なお、成形品４１の最も他端側の位置には、加熱部５の電極で保持される電極部５４が形成される。電極部５４と、第３の部品５２との間には徐変部５７Ａが形成される。第３の部品５２と第１の部品５０との間には徐変部５７Ｂが形成される。徐変部５６Ａ，５６Ｂ，５７Ａ，５７Ｂは、固有の形状を有する各部位との間に形成されることで、徐々に形状が変化する部分である。
　成形品４１の各部分の境界部は、レーザ加工などによって切断される。これによって、第１の部品５０、第２の部品５１、及び第３の部品５２を独立した一つの部品として扱うことができる。
　成形品４１全体が管状部材であるため、部品５０，５１，５２は閉断面を有する。すなわち、成形装置１は、部品として閉断面を有する部品５０，５１，５２を成形する。
　図４（ｂ）は、上述のような成形品４１を成形するための下側の金型１１を示す概略上面図である。なお、上側の金型１２も同趣旨の構成を有する。図４（ｂ）に示すように、金型１１の溝部４７は、成形品４１の徐変部５６Ａ、第２の部品５１、徐変部５６Ｂ、第１の部品５０、徐変部５７Ｂ、第３の部品５２、及び徐変部５７Ａに対応する位置、及び形状にて、徐変成形部７６Ａ、第２の部品成形部７１、徐変成形部７６Ｂ、第１の部品成形部７０、徐変成形部７７Ｂ、第３の部品成形部７２、及び徐変成形部７７Ａを有する。
　成形装置１は、複数の部品のうち、一の部品と他の部品との間で差強度を設けてよい。例えば、成形装置１は、第１の部品５０の強度を第２の部品５１及び第３の部品５２よりも高くすることで、差強度を設けてよい。差強度を設ける方法として、成形装置１は、強度を高くする部品に対して焼き入れを行い、強度を低くする部品に対して焼き入れを行わないように成形を行ってよい。例えば、成形装置１の冷却部７（図１参照）は、第１の部品成形部７０を含む冷却領域ＣＥの成形面の温度を、成形品４１に対して焼き入れできる温度に保ち、その他の領域の成形面の温度を、成形品４１に対して焼き入れができない温度に保てばよい。例えば、冷却部７は、冷却領域ＣＥに十分な量の冷却水を流し、その他の領域には冷却水を流さない（あるいは、焼き入れが起きない程度にヒータなどを別途埋め込むことで金型温度を上げ、焼入れが起こらない冷却速度を確保する）ようにすればよい。この場合、第２の部品成形部７１及び第３の部品成形部７２の成形面は、第２の部品５１及び第３の部品５２に対して焼き入れを行わない一方、第１の部品成形部７０の成形面は、第１の部品５０に対して焼き入れを行う。
　次に、図５～図８を参照して、成形装置１で成形される部品について更なる具体例について説明する。図５は、成形品４１の具体例を示す図である。図６は、成形品４１の他端部の拡大斜視図である。図５に示すように、成形装置１は、第１の部品５０としてバンパービーム８０を成形する。また、成形装置１は、第２の部品５１としてクラッシュ管８１を成形し、第３の部品５２としてクラッシュ管８２を成形する。長尺なバンパービーム８０が緩やかに湾曲した形状を有しているため、成形品４１は、全体的に緩やかに湾曲した形状を有する。従って、電極部５３，５４は長手方向外側へ向かって斜め下方に傾斜する。従って、加熱膨張ユニット１５０は、このような電極部５３，５４の傾斜に合わせて、ノズル３１、及び電極２６，２７を傾斜させる（図２参照）。
　バンパービーム８０及びクラッシュ管８２は、図７に示すような車両のフロントバンパー１００を構成する部品である。フロントバンパー１００は、車両の前端部にて、前方へ凸となるように湾曲した状態で車幅方向に延びるバンパービーム８０を備える。バンパービーム８０は、車両が正面から衝突した場合に、正面からの荷重を受け止める部材である。フロントバンパー１００は、バンパービーム８０の車幅方向の両端部の後面に設けられたクラッシュ管８１，８２を備える。クラッシュ管８１，８２は、バンパービームが荷重を受け止めたときに、潰れることによって荷重を吸収すると共に、車両の後側の骨格構造に荷重を伝達する部材である。また、フロントバンパー１００は、各クラッシュ管８１，８２の後端に上下方向に広がるように設けられたベースプレート８３，８４を備える。
　図９に示すように、バンパービーム８０は、前壁部８０ａ、後壁部８０ｂ、上壁部８０ｃ、及び下壁部８０ｄを備える。バンパービーム８０は、前述の成形装置１で成形されたため、前壁部８０ａ、後壁部８０ｂ、上壁部８０ｃ、及び下壁部８０ｄの互いの連結部は材料が切れ目無く連続している。すなわち、バンパービーム８０は、前壁部８０ａ、後壁部８０ｂ、上壁部８０ｃ、及び下壁部８０ｄが一体化した閉断面構造の一つの部品として構成されている。前壁部８０ａには、上下方向の異なる位置に複数（ここでは三つ）のビード８６が設けられている。ビード８６は、バンパービーム８０の長手方向、すなわち車幅方向に延在している（図８参照）。
　図８に示すように、クラッシュ管８１，８２は、前後方向に延びる管状の部材である。クラッシュ管８１，８２は、前端と後端にて開口するような姿勢にて配置される。クラッシュ管８１，８２は、車幅方向外側の側壁部８１ａ，８２ａ、車幅方向内側の側壁部８１ｂ，８２ｂ、上壁部８１ｃ，８２ｃ、及び下壁部８１ｄ，８２ｄを備える。クラッシュ管８１，８２は、前述の成形装置１で成形されたため、側壁部８１ａ，８２ａ、側壁部８１ｂ，８２ｂ、上壁部８１ｃ，８２ｃ、及び下壁部８１ｄ，８２ｄの互いの連結部は材料が切れ目無く連続している。すなわち、クラッシュ管８１，８２は、側壁部８１ａ，８２ａ、側壁部８１ｂ，８２ｂ、上壁部８１ｃ，８２ｃ、及び下壁部８１ｄ，８２ｄが一体化した閉断面構造の一つの部品としてそれぞれ構成されている。なお、バンパービーム８０は焼き入れが行われることで材料の強度が高く設定されている。これに対し、クラッシュ管８１，８２は焼き入れが行われないことにより、バンパービーム８０よりも材料の強度が低くなるように差強度が設けられている。従って、クラッシュ管８１，８２は良好に潰れることによって荷重を吸収することができる。
　図６に示すように、成形品４１の状態では、バンパービーム８０の車幅方向の端部に該当する箇所と、クラッシュ管８２の前後方向の端部に該当する箇所とが、長手方向に対向するように配置されて、両者が徐変部５７Ｂによって接続されている。徐変部５７Ｂは、バンパービーム８０の端部の形状から徐々にクラッシュ管８２の端部の形状となるように変化している。また、クラッシュ管８２の前後方向の端部に該当する箇所と、電極部５４の端部とが、長手方向に対向するように配置されて、両者が徐変部５７Ａによって接続されている。徐変部５７Ａは、クラッシュ管８２の端部の形状から徐々に電極部５４の端部の円環形状となるように変化している。なお、成形品４１の反対側の端部（クラッシュ管８１）においても、同趣旨の構成が採用されている。
　次に、本実施形態に係る成形装置１の作用・効果について説明する。
　本実施形態に係る成形装置１は、金属パイプ材料４０（金属材料）を加熱し、焼き入れを行う成形装置１であって、一つの金属パイプ材料４０に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する。
　この成形装置１は、金属パイプ材料４０を加熱し、焼き入れを行って成形を行う成形装置１である。成形装置１は、一つの金属パイプ材料４０に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する。このため、成形装置１は、一つの金属パイプ材料４０に対して一回の成形を行うだけで、複数の部品を一度に成形することができる。そのため、複数の部品を製造するための工数を低減することができる。
　本実施形態に係る成形装置１は、金属パイプ材料４０（金属材料）に流体を供給することで、膨張成形を行う成形装置１であって、一つの金属パイプ材料４０に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する。
　この成形装置１は、金属パイプ材料４０に流体を供給することで、膨張成形を行う成形装置１である。成形装置１は、一つの金属パイプ材料４０に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する。このため、成形装置１は、一つの金属パイプ材料４０に対して一回の成形を行うだけで、複数の部品を一度に成形することができる。そのため、複数の部品を製造するための工数を低減することができる。
　成形装置１は、部品として閉断面を有する部品を成形してよい。この場合、複数の部品を組み合わせて構造物を形成するものに比して、部品点数を低減することができる。
　成形装置１は、複数の部品として、長尺な第１の部品５０と、第１の部品５０の長手方向の両側の第２の部品５１及び第３の部品５２と、を成形してよい。これにより、長尺な第１の部品５０を成形するのに合わせ、その長手方向の両側に第２の部品５１及び第３の部品５２を付加して成形することができる。
　成形装置１は、複数の部品のうち、一の部品と他の部品との間で差強度を設けてよい。これにより、各部品の用途に応じて強度を調整し易くなる。
　本実施形態の成形装置１を用いてフロントバンパー１００を作成する場合の効果について説明する。このようなフロントバンパー１００を単に「実施例」と称する場合がある。比較例として、図１０に示すようなフロントバンパー２００を作成する場合について説明する。図１０に示すように、比較例に係るフロントバンパー２００においてバンパービーム１８０は二つの部品１８０ａ，１８０ｂで構成され、クラッシュ管１８１は二つの部材１８１ａ，１８１ｂで構成され、クラッシュ管１８２は二つの部材１８２ａ，１８２ｂで構成される。これらの部品は、板状の金属材料をプレス加工、あるいはロールフォーミング等によりそれぞれ成形している。しかし、各部品の板厚、材料強度が異なるため、それに応じた金型等の製造設備が必要となっており工数、及びコストがかかっていた。また、各部品は、溶接接合あるいはボルト締結などにより組み立てられフロントバンパー２００として完成するが、部品点数がベースプレート８３，８４を含め八点も存在しているため、工数と労力が必要となっていた。
　これに対し、本実施形態の成形装置１は、ＳＴＡＦ（Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ Ａｉｒ Ｆｏｒｍｉｎｇ：熱間エアブロー成形）工法にて実施例に係るフロントバンパー１００の構成部品を製造する。バンパービーム８０、クラッシュ管８１、８２は、それぞれ一部品で構成されている。このため、フロントバンパー１００は、比較例では八部品を要していたものを、５部品に抑えることができ、大幅に部品数を削減できる。また、比較例に係るフロントバンパー２００では、プレスあるいはロールフォーミングにて成形後、トリミング・穴開けを施工した部品１８０ａ，１８０ｂを貼り合わせてスポット溶接を数十か所施工する必要がある。これに対し、実施例に係るフロントバンパー１００では、バンパービーム８０を成形した後、トリミング・穴開けを施工するのみで完了する。これにより、大幅な施工工数が削減可能である。なお、クラッシュ管８１，８２についても同様である。
　更に、図５に示すように、実施例に係るフロントバンパー１００においては、バンパービーム８０、クラッシュ管８１，８２を一つの成形品４１でセット取りとし、一回の成形にてこれらの部品が製造可能となっている。このため、成形装置１は、比較例に比べて大幅な工数と労力を削減できる。
　実施例に係るフロントバンパー１００を強度試験によって評価した。実施例に係るフロントバンパー１００と、比較例に係るフロントバンパー２００とを、図７の仮想線で示す試験装置１７０を用いて静押し評価を解析にて実施した。両側のクラッシュ管８１，８２を完全固定し、バンパービーム８０前面に試験装置１７０で負荷を掛け、耐力とエネルギー吸収量（ＥＡ）にて評価した。その結果を図１１に示す。耐力に関しては、１２０ｍｍストロークまで実施例と比較例とでほぼ同等であり、１２０ｍｍストロークを超えると実施例の方が耐力は高くなっている。ＥＡ量については、全ストロークに渡って実施例の方が高くなっていることが分かり、フロントバンパーとしての性能は比較例と同等あるいはそれ以上となっていることが分かる。なお、実施例は比較例に対して部品数を三部品削減できるとともに、比較例と同等性能を確保した上で、１０％の軽量化が可能である。
　本開示は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、成形装置の全体構成は図１に示すものに限定されず、開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　複数部品の組み合わせ態様は限定されない。例えば、成形装置は、一つの金属材料から第１の部品及び第２の部品の二つの部品を成形してもよい。また、成形装置は、一つの金属材料から四つ以上の部品を成形してもよい。
　成形装置１で成形された部品を用いてフロントバンパーを製造する例について説明したが、リアバンパーの部品を成形してもよい。
　また、成形装置１が成形する部品は、フロントバンパー、リアバンパーなどの構成部品に限られず、他の部品を成形してもよい。
　成形装置は、金属材料を加熱し、焼き入れを行う成形装置であればよく、ホットスタンピング法の成形装置が採用されてもよい。
　また、成形装置は、金属材料に流体を供給することで、膨張成形を行う成形装置であればよく、ハイドロフォーミング法の成形装置が採用されてもよい。
　１…成形装置、４０…金属パイプ材料（金属材料）、５０…第１の部品、５１…第２の部品、５２…第３の部品、８０…バンパービーム（第１の部品）、８１…クラッシュ管（第２の部品）、８２…クラッシュ管（第３の部品）。

Claims (5)

  1. 　金属材料を加熱し、焼き入れを行う成形装置であって、
    　一つの前記金属材料に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する、成形装置。
  2. 　金属材料に流体を供給することで、膨張成形を行う成形装置であって、
    　一つの前記金属材料に対する一回の成形にて、複数の部品を成形する、成形装置。
  3. 　前記部品として閉断面を有する部品を成形する、請求項１又は２に記載の成形装置。
  4. 　複数の前記部品として、長尺な第１の部品と、前記第１の部品の長手方向の両側の第２の部品及び第３の部品と、を成形する、請求項１～３の何れか一項に記載の成形装置。
  5. 　複数の前記部品のうち、一の部品と他の部品との間で差強度を設ける、請求項１～４の何れか一項に記載の成形装置。
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