JPS6068130A - 円筒物の成形方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円筒物の成形方法及びその装置に係シ、特に薄
肉長尺物の成形に好適なものである、円筒物の成形は板
金加工・溶接、鋳漬、鍛造など種々の方法で実施されて
おり、それぞれ長所、短所を有している。以下にその概
要を述べる。

（１）　板金加工・溶接二通常最も使用されている方法
であり、板材をプレスあるいはベンデインダロールにて
半円あるいは円弧状に曲げたあと、突合せ部を溶接１−
て円筒を製作する。この特徴は作業が容易で材料歩留ジ
もよく、最も安価にできることである。しかし欠点とし
て、溶接部の検査に費用を要すること、溶接部の強度が
母材に対して低く、また信頼性に欠けること、円筒精度
がよくないことなどである。また、高炭素鋼など溶接が
困難な素材については不向きである。

１２１　ｆＩＡ造：鋳造による方法としては遠心鋳造と
溶造がある。前者の遠心鋳造は鍛造品と比較して品質的
に問題が多く、後者の溶造は品質的な問題はないが精度
とコストに問題がある。

（３）鍛造二通常、鍛造で円筒物を製作する方法として
は、リングミルや穴拡げ作業があり、特殊なものとして
チューブスピニングやロータリスェージングがある。前
者のリングミルや穴拡げ作業は短尺の円筒状素材全ロー
ルあるいはマンドレルと押治具間で押しつぶし、素材全
周方向に伸ばしてゆくもので、作業の進行と共に素拐径
は太きくなる。

第１図はリングミル加工の概念図であジ、同図において
、ロール１．２間に被加工物である短尺の円筒状素材３
が挟圧され、矢印方向に回転することによシ圧延加工が
行われる。第２図はリングミル加工前後の被加工物の形
状を表わしたもので、第２図に示すように加工前の円筒
状素材３はリングミル加工によって外径は犬きくなるが
軸方向長さの変化の小さい製品４と々る。

第３図は穴拡げ作業の概念図であり、同図において、円
筒状素材３は内側に挿入されたマンドレル５と外側の押
治具６で押圧されてこの部分が周方向に伸ばされる。こ
の場合もリングミル加工と同様に素材の外径は大きくな
るが、軸方向長さの変化は小さい。

このリングミル、穴拡げ作業の欠点は上述の通シ、変形
が径方向であるため精度の確保が困難なこと、軸方向長
さの変化が小さいこと、また素材の厚さが５Ｑｍｇ以下
となると加工が困難になること、成形可能な軸方向長さ
が肉厚の４〜６倍までに限られること等、薄肉長尺円筒
の成形ができないことである。

−Ｊ、？＆者のチューブスピニングやロータリスェージ
ングは円筒状素材内にマンドレルを挿入し、素材の外周
からロールあるいは・・ンマで素材をマンドレルに押付
けて成形するものであり、素材は周方向よりも軸方向に
伸ばされる。

第４図はチューブスピニング加工の概念図でｈす、チュ
ーブスピニング加工はマンドレル７に嵌込まれた円筒状
素材８をその外周面に圧接したロール９で軸方向に圧延
するもので、通常マンドレル７を駆動し、ロール９はこ
れに従動する。第５図はチューブスピニング加工前後の
被加工物の形状を表わしたものでちるが、素材８は内径
の変化は小さく、軸方向長さが伸びた製品１０に加工さ
れる。

第６図はロータリスェージング加工の概念図でおる。こ
れは上記チューブスピニングのロール９のかわシに・・
ンマ１１を用い、円筒状素材８をマンドレル７に挿入し
、・・ンマ１１にて上下から押圧するもので、原理的に
はチューブスピニングと同じものである。賞、このロー
タリスェージング加工機は第６図に示した・・シマ１１
全２つ有する２ヘツドのものだけでなく、４ヘツドから
多藪のヘッドをもつもの壕で各種製作されている。

チューブスピニング、ロータリスェージングの欠点は、
いずれも専用の設備が必要であり、他の用途への転用が
困難であり、ある程度の生産個数がないと設備費用の点
から゛コスト的に採用できないこと、同−設備で大幅に
寸法の異なる製品を作ることができないことである。

本発明は上述の実状に鑑みて成されたもので、大径の一
体形薄肉長尺円筒を比較的低コストで成形し得る成形方
法及びその装置ｔ　’に提供することを目的とするもの
である。かかる目的を達成する本発明の円筒物の成形方
法の構成は、円筒状素材の内側にマンドレルを挿入する
と共に素材外周から押治具にて押圧して素材を軸方向へ
伸延加工する円筒物の成形方法において、マンドレルに
テーバ部を形成すると共に該テーバ部上に分割ダイスを
配置して該分割ダイスと該テ−パ部の相対位置を変化さ
せることにより該分割ダイスを拡・縮径し、所定径とさ
れた前記分割グ・イス上で素材を押治具にて押圧加工し
、加工後前記分割ダイスを縮径させて素材を所定角度回
動させて加工位置を変え、再び前記分割ダイスを所定径
まで拡径させて前記抑圧加工を繰返すことを特徴とする
。また、本発明の円筒物の成形装置の構成は、円筒状素
材の内側にマンドレルを挿入すると共に素材外周から押
治具にて押圧して素材を軸方向へ伸延加工する円筒物の
成形装置において、テーパ部が形成されたマント１／ル
と、前記テーパ部外周上に複数に分割して配置され径方
向に移動可能とされた分割ダイスと、前記分割ダイスと
円筒状素材を挾んで対向し該円筒状素材を押圧加工する
押治具と、前記マンドレルと前記分割ダイスの軸方向相
対位置を変化させ該分割ダイスを拡・縮径する調整装置
とを具えたことを特徴とする。

以下本発明の実施例を図面によシ詳細に説明する。第７
図は本発明の一実施例のダイス部の断面図、第８図はそ
の素材加工時の断面図、第９図は同じくその素材加工時
の横断面図である。

図面において、１２はマンドレル、１３は分割ダイス、
１４は調整装置、１５は別のダイス、１６は押治具、１
７は円筒状素材である。マンドレル１２は先端部に断面
四角形のテーパ部１２ａ分有し、基端部は図示しない公
知の支持装置に連結されている。マンドレル１２のテー
パ部１２ａには二つに分割した分割ダイス１３が上下方
向から係合している。分割ダイス１．３は二つ合わせて
外形が略円柱形をなすと共に、その内側にテーパ部１２
ａと嵌合するテーパが形成されている。また、分割ダイ
ス１３の一端は調整装置１４に連結されておシ、分割ダ
イス１３は調整装置１４によりマンドレル１２の長手軸
方向に駆動されることによりテーパ部１２ａとの相対位
置を変化させてテーパの作用によりその外径が拡大ある
いは縮少されるようになっている。

また、本実施例ではマンドレル１２の円柱部１２ｂには
テーパ部１２ａに隣接して別のダイス１５が嵌着されて
いる。

一方、マンドレル１２の外周辺には上下に押治具１６が
配設される。押治具１６はそれぞれ対向面に半円形の抑
圧部１６ａを有し、また軸方向の厚さは比較的薄く形成
される。さらに、押治具１６は図示しない公・知のプレ
ス、・・ンマ等の駆動装置に連結されていて、所要の押
圧力がイＭられるようになっている。

次に、不発明による成形方法について説明する。先ず、
円筒状素材１７ｆｆｉマンドレル１２、分割ダイス１３
上に挿嵌する。ここで、素材１７が分割ダイス１３上に
入りにくい場合は、分割ダイス１３を調整装置１４によ
シ予めテーパ部１２ａの先端細径側に位置させて縮径さ
せておき、挿嵌後に分割ダイス１３をテーパｍ　１２　
ａの太径側に移動させて所定径まで拡径させるようにし
てもよい。次に、押治具１６を駆動して分割ダイス１３
上で素材１７を押圧加工する。

押治具１６を一定量押込んだ後、押治具１６を後退させ
ると共に、分割ダイス１３を調整装置１４によりテーパ
部１２ａ細径側に移動させて縮径し、素材１７を一定旬
°回動させて加工位置を変える。次に再び分割ダイス１
３を元の位置に彷帰さ一亡て所定径壕で拡径し、押治具
１６を駆動してその位置の抑圧加工を行う。こうして順
次押治具１６にょる押圧加工、分割ダイス１３の縮径、
索材１７の回動、分割ダイス１３の拡径全繰返して索材
１７の位置を変化させながら成形加工を行ってゆく。冑
、第８図中１８は加工された素材部分を示している。

このように、半円形の抑圧部１６ａを有する押治具１６
を用いることで素材１７０周方向の伸びを抑制し、また
押圧接触部を周方向に長く軸方向に幅狭とすることにょ
シ、素材１７を軸方向に伸延成形することができる。こ
こで、分割ダイス１３の外形は製作する円筒の内径と正
確に一致する必要はなく、従って同一の分割ダイス１３
、同一の押治具１６であってもある範囲まで内径を可変
とすることができ、段付円筒の加工も可能である。

一方、円筒の剛性を向上させることを企図して、円筒状
素材１７の内部に周方向リブを設けることが行われてい
るが、従来このリフ゛は円筒成形後に溶接により取付け
られたり、あるいは厚肉の円筒から機械加工により形成
されており、加工工数の増大、コヌト高を招いていた妙
；、本実施例によれば第８図に示したように、公害０り
゛イスｌ　３　、！：ダイス１５の間に形成された隙間
１９を利用して、その部分で押治具１６にて押加工する
ことによｐ内周にリプを形成することが可能である。

虜、本実施例においてはマンドレル１２のテーバ部１２
ａ’に断面四角形とし、押治具１６の押圧部１６ａを半
円形としているか、本発明はこれらの形状に限定される
ものではなく、マンドレル１２のテーノく部１２ａは分
割ダイス１３を支持できるものであればよく、！Ｆた押
治具１６の押圧部１６ａは、素材１７の周方向の伸び防
止のため、７字形その他押付力の合力が軸心方向に働く
ものであればよい。

さらに、本実施例ではマンドレル１２と分割ダイス１３
の支持は左右両側からそれぞれ行っているが、操作上あ
るいは場所的制約によっては同一方向から支持するのが
好ましい場合もあシ、それらは適宜選択し得るものであ
る。

第１０図はＶ字形の押圧部１６ａ’ｅ有する押治具１６
を用いた例を示しており、この場合は７字形の傾斜角度
を変化させることでもある範囲の素材内径に対応させる
ことが可能である。

以上実施例を挙げて詳細にれ明したように本発明によれ
ば、プレス、・・ンマ等現有設備に汎用性のあるマンド
レル、分割ダイスを取付けることで直ちに実用に供する
ことができ、これまで困難とされてきた薄肉長尺円筒を
成形することが可能となる。しかも、従来の鍛造、板金
・溶接加工に比べて精度的に高く安定しておシ、薄肉化
が可能である。また点接触の加工であるので小さな力で
強加工が可能であシ、同一押治具、同一分割ダイスで広
範囲な円筒加工が可能である等、多種小量生産に適Ｌ〜
、薄肉長尺円筒全容易に、安価に製造することができる
。従って本発明は例えば、ロケットモータケース、その
他特に品質管理、検査の厳重な高圧容器用円筒等の製造
に極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はリングミル加工の概念図、第２図はりングミル
加工前後の被加工物の形状の説明図、第３図は穴拡げ作
業の概念図、第４図はチューブスピニング加工の概念図
、第５図はチューブスピニング加工前後の液加ニー物の
形状の説明図、第６図はロータリスェージング加工の概
念図、第７図〜第９図は本発明の一実施例に係シ、第７
図はそのダイス部の断面図、第８図はその素材加工時の
断面図、第９図は同じくその素材加工時の横断面図、第
１Ｏ図は本発明の他の実施例の素材加工時の横断面図で
ある。 図　面　中、 １２はマンドレル、 １２ａはテーバ部、 １３は分割ダイス、 １４は調整装置、 １６は押治具、 １７は円筒状素材である。 特許出願人　三菱重工業株式会社 復代理人弁理士　光石士部（他１名） 第１図 第３図 第４図 第６図 第５図 ８　１０ 第７図 第８図 ｂ 第１Ｏ図 ６ （

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　円筒状素材の内側にマンドレルを挿入すると共
   に素材外周から押治具にて押圧して素材を軸方向へ伸延
   加工する円筒物の成形方法において、マンドレルにテー
   バ部を形成すると共に該テーバ部上に分割ダイスを配置
   して該分割ダイスと該テーバ部の相対位置全変化させる
   ことにより該分割ダイスを拡・縮径し、所定径とされた
   前記分割ダイス上で素材を押治具にて抑圧加工し、加工
   後前記分割ダイスを縮径させて素材を所定角度回動させ
   て加工位置を変え、再び前記分割ダイスを所定径まで拡
   径させて前記抑圧加工を繰返すことを特徴とする円筒物
   の成形力法。
2. （２）　円筒状素材の内側にマンドレルを挿入すると共
   に素材外周から押治具にて押圧して素材を軸方向へ伸延
   加工する円筒物の成形装置において、テーバ部が形成さ
   れたマンドレルと、前記テーバ部外周上に複数に分割し
   て配置され径方向に移動可能とされた分割ダイスと、前
   記分割ダイスと円筒状素材を挾んで対向し該円筒状素材
   を押圧加工する押治具と、前記マンドレルと前記分割ダ
   イスの軸方向相対位置を変化させ該分割ダイスを拡・縮
   径する調整装置とを具えたことを特徴とする円筒物の成
   形装置。