JP2018138306A - 内側フランジの成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状のパイプの端部を、内側方向に折曲して形成する内側フランジの成形方法において、内側フランジを所定の形状に安定して形成する内側フランジの成形方法を提供する。
【解決手段】
パイプの端部１０ｃを、このパイプ１０の軸芯と平行な外側拘束面１７と、外側拘束面１７に対して傾斜する外側傾斜面１８を有するダイス１６と、パイプの軸芯と平行な内側拘束面１３と、パイプの軸芯に対して傾斜する内側傾斜面１４を有する芯金１２を用いて、折曲するとともに挟圧してテーパ部２０を形成するテーパ形成工程と、テーパ部２０を、パイプの軸芯と平行な外側拘束面２７と、パイプの軸芯に対して直交する外側直交面２８を有するダイス２６と、パイプの軸芯と平行な内側拘束面２３と、パイプの軸芯に対して直交する内側直交面２４を有する芯金２２を用いて、折曲するとともに挟圧して内側フランジ３を形成するフランジ形成工程とを、有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内側フランジの成形方法に関する。

従来、円筒状のパイプの端部を、そのパイプの内側方向に、パイプの軸芯と直交するように折曲して形成された内側フランジの成形方法として、ダイスにより、パイプの本体部を外側から拘束し、パンチをパイプの軸方向の外側から、パイプの端部に押し当てて、パイプの端部を内側方向に折曲して形成する方法が知られている（特許文献１参照）、以下、これを従来技術１という。

また、ダイスとポンチを所定距離離間した状態で固定し、このダイスとポンチとの間の隙間に、円筒状のパイプの端部を圧入して、パイプの端部を絞り加工して、内側フランジを成形する方法が知られている（特許文献２参照）。以下、これを従来技術２という。

特許第４３５２７７７号公報 特開２００３−２９０８５３号公報

上記従来技術１の成形方法では、ダイスによりパイプの本体部を外側から拘束し、パイプの軸方向の外側からパンチを押し当てているため、パイプの端部の加工が進み、縮径率が大きくなると加工限界を超え、パイプの内側方向に材料が逃げ、図１２に示すように、パイプ１０１の内側フランジ１０２が波状に変形する恐れがある。

また、上記従来技術２の成形方法では、ダイスとポンチとの間の隙間に、円筒状のパイプの端部を圧入するため、パイプの外側面がダイスと擦れて、パイプの外側面に傷が生じるとともに、ダイスの内側面が摩耗する恐れがある。

そこで、本発明は、上記問題点を解決した内側フランジの成形方法を提案することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、本発明は、パイプの端部を、このパイプの軸芯と平行な外側拘束面と、該外側拘束面に対して傾斜する外側傾斜面を有するダイスと、前記パイプの軸芯と平行な内側拘束面と、前記パイプの軸芯に対して傾斜する内側傾斜面を有する芯金を用いて、折曲するとともに挟圧してテーパ部を形成するテーパ形成工程と、
前記テーパ部を、前記パイプの軸芯と平行な外側拘束面と、前記パイプの軸芯に対して直交する外側直交面を有するダイスと、前記パイプの軸芯と平行な内側拘束面と、前記パイプの軸芯に対して直交する内側直交面を有する芯金を用いて、折曲するとともに挟圧して内側フランジを形成するフランジ形成工程とを、
有することを特徴とする内側フランジの成形方法である。

また、前記テーパ形成工程を複数回行い、前記テーパ部の前記パイプの軸芯に対する角度を、漸増させてもよい。

本発明は、パイプの端部を、外側拘束面と外側傾斜面を有するダイスと、内側拘束面と内側傾斜面を有する芯金を用いて、折曲するとともに挟圧してテーパ部を形成し、このテーパ部を、外側拘束面と外側直交面を有するダイスと、内側拘束面と内側直交面を有する芯金を用いて、折曲するとともに挟圧して内側フランジを形成したことにより、パイプの端部が座屈することなく、所定形状の内側フランジを安定して形成することができる。

また、パイプの端部が、芯金やダイスと擦れず、パイプの内外面に傷が生じることを抑制できる。また、芯金やダイスが摩耗することも低減できる。

本発明の実施例１により成形された成形品の斜視図。 本発明の実施例１に用いるパイプの縦断面図。 本発明の実施例１に係る内側フランジの成形方法を説明するための図で、図２のパイプをテーパ形成芯金に外嵌めした状態の縦断面図。 図３の状態から、テーパ形成ダイスを降下させた状態の縦断面図。 図４の状態から、テーパ形成ダイスを上昇させた状態の縦断面図。 テーパ部を形成したパイプをフランジ形成芯金に外嵌めした状態の縦断面図。 図６の状態から、フランジ形成ダイスを降下させた状態の縦断面図。 図７の状態から、フランジ形成ダイスを上昇させた状態の縦断面図。 図１の成形品の縦断面図。 本発明の実施例２におけるテーパ形成工程を説明するための縦断面図。 図１０で成形した予備テーパ部を更に折曲しテーパ部を成形した状態の縦断面図。 従来技術１により成形された成形品の斜視図。

本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係る内側フランジの成形方法を用いて成形した成形品１の斜視図を示す。

成形品１は、金属材料で形成され、本体部２と、本体部２の一方の端部を、本体部２の軸芯Ｘ−Ｘ側（内側）方向に、本体部２の軸芯Ｘ−Ｘと直交するように折曲して形成された内側フランジ３を有する。本体部２は、円筒状や、四角形等の任意の多角形の筒状に形成され、本実施例は、図１に示すように、円筒状に形成した。

次に、内側フランジ３の成形方法について説明する。

先ず、図２に示すように、軸芯Ｘ−Ｘ方向に任意の長さを有するとともに、断面円形で、軸芯Ｘ−Ｘ方向全体に亘って同じ外径で形成された金属製の円筒状のパイプ１０を用意する。なお、パイプ１０の断面形状を、本実施例においては真円状に形成したが、真円状以外にも四角形等の多角形状に形成してもよい。パイプ１０は、内部に軸芯Ｘ−Ｘ方向の両端が開口する中空部１０ａが形成されている。

次に、パイプ１０を、図３に示すように、ベース１１に立設されたテーパ形成芯金１２に外嵌めし、すなわち、テーパ形成芯金１２をパイプ１０の中空部１０ａ内に挿入し、パイプ１０における他方の端部１０ｂの端面がベース１１に当接するように取付ける。

テーパ形成芯金１２には、後述するテーパ形成ダイス１６側である先部において、パイプ１０の軸芯Ｘ−Ｘ（テーパ形成芯金１２の軸芯）と平行に形成された円筒状の内側拘束面１３が形成され、内側拘束面１３の先部には、パイプ１０の軸芯Ｘ−Ｘに対して傾斜するとともに、先端部程縮径するテーパ状の内側傾斜面１４が、テーパ形成芯金１２の全周に亘って内側拘束面１３と連続して形成されている。

パイプ１０における一方の端部１０ｃの端面は、内側傾斜面１４の外側に位置するとともに、内側傾斜面１４の先端と同じ位置か、奥側に位置するようになっている。

テーパ形成ダイス１６が、テーパ形成芯金１２の軸芯方向に移動可能に設けられるとともに、図３に示すように、その軸芯が、テーパ形成芯金１２の軸芯と同軸上に位置するように配置されている。また、図３に示す状態においては、テーパ形成ダイス１６は、テーパ形成芯金１２に対して所定距離、離間している。テーパ形成ダイス１６には、パイプ１０の軸芯Ｘ−Ｘと平行に形成された円筒状の外側拘束面１７が形成され、外側拘束面１７におけるテーパ形成芯金１２側とは反対側には、外側拘束面１７、すなわち、パイプ１０の軸芯Ｘ−Ｘに対して傾斜するとともに、テーパ形成芯金１２側程拡径するテーパ状の外側傾斜面１８が、テーパ形成ダイス１６全周に亘って外側拘束面１７と連続して形成されている。

内側傾斜面１４と外側傾斜面１８のパイプ１０の軸芯Ｘ−Ｘに対する傾斜角度αは、同じに設定され、その傾斜角度αは、パイプ１０の材質、肉厚、縮径率などに応じて任意に設定する。

テーパ形成ダイス１６には、外側拘束面１７のテーパ形成芯金１２側に位置して、テーパ形成芯金１２側程拡径するテーパ状の案内面１９が形成されている。

次に、図示しない油圧シリンダ等の移動手段により、テーパ形成ダイス１６を、図４に示すように、テーパ形成芯金１２方向に、パイプ１０の軸芯Ｘ−Ｘに沿って移動させ、パイプ１０の一方の端部１０ｃを、テーパ形成芯金１２の内側傾斜面１４と、テーパ形成ダイス１６の外側傾斜面１８との間で、パイプ１０の軸芯Ｘ−Ｘ側方向、すなわち、内側方向に折曲するとともに、挟圧してテーパ部２０を形成する。

このテーパ部２０を形成する際に、テーパ部２０近傍のパイプ１０の内外周面は、テーパ形成芯金１２の内側拘束面１３と、テーパ形成ダイス１６の外側拘束面１７により拘束されているため、本体部２となるパイプ１０の部分におけるテーパ部２０近傍の変形を抑制することができる。

次に、図示しない移動手段により、テーパ形成ダイス１６を、図５に示すように、テーパ形成芯金１２から離間する方向に退避させ、テーパ部２０が形成されたパイプ１０Ａをテーパ形成芯金１２から取り出す。このテーパ部２０を形成する工程を、テーパ形成工程とする。

次に、上記のようにテーパ部を成形したパイプ１０Ａを、図６に示すように、そのテーパ部２０とは反対側である他方の端部１０ｂ側から、ベース２１に立設されたフランジ形成芯金２２を、パイプ１０Ａの中空部１０ａ内に挿入して、フランジ形成芯金２２に対してパイプ１０Ａを外嵌めする。また、パイプ１０Ａにおける他方の端部１０ｂの端面を、
ベース２１に当接させる。

フランジ形成芯金２２の他端側には、パイプ１０Ａの軸芯Ｘ−Ｘ（フランジ形成芯金２２の軸芯）と平行に形成された円筒状の内側拘束面２３が形成され、内側拘束面２３の先部には、パイプ１０の軸芯Ｘ−Ｘに対して直交する内側直交面２４がフランジ形成芯金２２の全周に亘って内側拘束面２３と連続して形成されている。テーパ部２０は、図６に示すように、内側直交面２４より先部側に突出するようになっている。

フランジ形成ダイス２６が、フランジ形成芯金２２の軸芯方向に移動可能に設けられるとともに、図６に示すように、フランジ形成芯金２２と同軸線上に配置されている。図６に示す状態において、フランジ形成ダイス２６は、フランジ形成芯金２２に対して所定距離、離間している。

フランジ形成ダイス２６には、パイプ１０Ａの軸芯Ｘ−Ｘと平行に形成された円筒状の外側拘束面２７が形成され、外側拘束面２７におけるフランジ形成芯金２２側と反対側には、パイプ１０Ａの軸芯Ｘ−Ｘに対して直交する外側直交面２８がフランジ形成ダイス２６の全周に亘って外側拘束面２７と連続して形成されている。フランジ形成芯金２２の内側直交面２４と、フランジ形成ダイス２６の外側直交面２８は平行に形成されている。フランジ形成ダイス２６には、外側拘束面２７のフランジ形成芯金２２側に位置して、フランジ形成芯金２２側程拡径するテーパ状の案内面２９が形成されている。

次に、図示しない油圧シリンダ等の移動手段により、フランジ形成ダイス２６を、図７に示すように、フランジ形成芯金２２方向に、パイプ１０Ａの軸芯Ｘ−Ｘに沿って移動させると、テーパ部２０が、フランジ形成芯金２２の内側直交面２４と、フランジ形成ダイス２６の外側直交面２８との間で、パイプ１０Ａの軸芯Ｘ−Ｘ側方向、すなわち、内側方向に更に折曲されるとともに、挟圧されて内側フランジ３が形成される。この内側フランジ３を形成する工程を、フランジ形成工程とする。

この内側フランジ３を形成する際に、内側フランジ３近傍のパイプ１０Ａの内外周面は、フランジ形成芯金２２の内側拘束面２３と、フランジ形成ダイス２６の外側拘束面２７により拘束されているため、本体部２となるパイプ１０Ａの部分における内側フランジ３近傍の変形を抑制することができる。

次に、図示しない移動手段により、フランジ形成ダイス２６を、図８に示すように、フランジ形成芯金２２から離間する方向に退避させ、内側フランジ３が形成された成形品１をフランジ形成芯金２２から取り出し、図１，図９に示す成形品１を得る。

以上のように、パイプ１０の端部を、テーパ形成芯金１２の内側傾斜面１４と、テーパ形成ダイス１６の外側傾斜面１８との間で内側方向に折曲するとともに、挟圧してテーパ部２０を形成し、このテーパ部２０を、フランジ形成芯金２２の内側直交面２４と、フランジ形成ダイス２６の外側直交面２８との間で、更に、内側方向に折曲するとともに、挟圧して内側フランジ３を形成したことにより、パイプ１０の端部が座屈することなく、所定形状の内側フランジ３を安定して形成することができる。また、パイプ１０の端部が、芯金１２，２２やダイス１６，２６と擦れず、成形品１の内外面に傷が生じることを抑制できる。また、芯金１２，２２やダイス１６，２６が摩耗することも低減できる。

なお、上記実施例１を説明する図においては、芯金１２，２２に対して、ダイス１６，２６を上方に配置するように図示したが、芯金１２，２２に対するダイス１６，２６の位置関係は、相対的にパイプ１０，１０Ａの軸芯Ｘ−Ｘ方向に移動できれば、芯金１２，２２とダイス１６，２６が横方向に相対的に位置するなど任意に設定することができる。

［実施例２］
上記実施例１においては、テーパ部２０を１回のテーパ形成工程で形成したが、複数回のテーパ形成工程により、テーパ部におけるパイプ１０の軸芯Ｘ−Ｘに対する傾斜角度を漸増させて、所定の傾斜角度βとなるようにしてもよい。

例えば、図１０に示すように、パイプ１０の一方の端部１０ｃを、第１フランジ形成芯金３２と第１フランジ形成ダイス３３を用いて、傾斜角度β_０を有する第１テーパ部３５を形成した後に、図１１に示すように、第２フランジ形成芯金３６と第２フランジ形成ダイス３７を用いて、第１テーパ部３５を、より深く折曲して、傾斜角度β_０より傾きの大きな傾斜角度βとなるテーパ部４０を形成するようにしてもよい。

このように、例えば、２回のテーパ形成工程を経て、テーパ部３５，４０の傾斜角度を漸増させて、所定の傾斜角度βを有するテーパ部４０を形成するようにしてもよい。なお、傾斜角度β_０，βは、パイプ１０の材質、肉厚、縮径率などに応じて任意に設定する。

それ以外の構造は、前記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例２においても前記実施例１と同様の効果を奏する。

一般に、形成する内側フランジ３の長さが長くなる程、内側フランジ３の内側部における縮径率は高くなり、座屈や割れが生じやすくなるが、本実施例２のように、複数回のテーパ形成工程により、パイプ１０の一方の端部１０ｃを、徐々に折曲するとともに挟圧を行うことにより、座屈や割れが生じることを抑制し、安定して、所定形状を有する内側フランジ３を成形することができ、加工が容易となる。

［実施例３］
上記実施例１，２においては、芯金１２，２２を固定し、移動手段を用いてダイス１６，２６を、パイプ１０，１０Ａの軸芯Ｘ−Ｘ方向に移動させるようにしたが、ダイス１６，２６を固定し、芯金１２，２２を、パイプ１０，１０Ａの軸芯Ｘ−Ｘ方向に移動させるようにしてもよいし、芯金１２，２２と、ダイス１６，２６の両者を移動するようにしてもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１，２と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例３においても前記実施例１，２と同様の効果を奏する。

３ 内側フランジ
１０ パイプ
１２，３２，３６ テーパ形成芯金
１３ 内側拘束面
１４ 内側傾斜面
１６，３３，３７ テーパ形成ダイス
１７ 外側拘束面
１８ 外側傾斜面
２０，３５，４０ テーパ部
２２ フランジ形成芯金
２３ 内側拘束面
２４ 内側直交面
２６ フランジ形成ダイス
２７ 外側拘束面
２８ 外側直交面

Claims (2)

1. パイプの端部を、このパイプの軸芯と平行な外側拘束面と、該外側拘束面に対して傾斜する外側傾斜面を有するダイスと、前記パイプの軸芯と平行な内側拘束面と、前記パイプの軸芯に対して傾斜する内側傾斜面を有する芯金を用いて、折曲するとともに挟圧してテーパ部を形成するテーパ形成工程と、
   前記テーパ部を、前記パイプの軸芯と平行な外側拘束面と、前記パイプの軸芯に対して直交する外側直交面を有するダイスと、前記パイプの軸芯と平行な内側拘束面と、前記パイプの軸芯に対して直交する内側直交面を有する芯金を用いて、折曲するとともに挟圧して内側フランジを形成するフランジ形成工程とを、
   有することを特徴とする内側フランジの成形方法。
2. 前記テーパ形成工程を複数回行い、前記テーパ部の前記パイプの軸芯に対する角度を、漸増させることを特徴とする請求項１記載の内側フランジの成形方法。
   
   

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