CN100400189C - 液压胀形加工用异型毛坯管及其加工装置、方法和加工品 - Google Patents

Abstract

本发明的液压胀形加工用异型毛坯管，具有其外径从轴向的一方朝另一方逐渐增加或减少的周长且至少在一端侧形成有平行部。根据使用该异型毛坯管的加工装置、加工方法，例如，在对如锥管那样的沿轴向横截面形状变化的异型钢管进行液压胀形加工时，能进行组合内压负荷和沿轴向的轴推压的加工，能获得大于传统加工的扩管率，并且，容易进行与其他零件的接合或插接。

Description

液压胀形加工用异型毛坯管及其加工装置、方法和加工品

技术领域

本发明涉及一种供液压胀形加工用的异型毛坯管、及采用该异型毛坯管进行液压胀形加工的液压胀形加工装置、液压胀形加工方法、以及施加了液压胀形加工的液压胀形加工品。

背景技术

液压胀形加工，与其他成形加工方法相比，具有很多优点。例如，由于能加工长度方向截面形状不同的复杂形状的零件，所以能将必须用传统的进行焊接接合的机械零件以整体成形进行加工。另外，由于该加工能在施加加工的整个部位上产生加工硬化，所以即使采用软质的毛坯管也能获得高强度的制品。

并且，加工后的回弹小，制品的尺寸精度良好(形状冻结性良好)。因此，不需要手工矫正制品尺寸的工序，能简化工序。

液压胀形加工，具有上述优点，最近，特别是作为汽车用零件的制造方法被采用。

通常，在利用液压胀形加工成形加工管时，采用长度方向具有均匀圆截面的直管(以下，称为「直毛坯管」)作为毛坯料，在对该毛坯料施加了作为「予成形」的弯曲加工及压变形加工后，实施液压胀形加工作为加工工序的最终工序。经过这样一系列的加工工序，可以制造由直毛坯管被加工成规定形状的液压胀形加工品。

图1是采用传统直毛坯管并获得制品的液压胀形加工加工工序中的最终工序的说明图。如该图所示，在作为最终工序的液压胀形加工中，在被定位于上下模具1、2内的直毛坯管P1中，通过注入口3注入加工液，将内压作为负荷。并且，利用施加内压负荷、兼作密封工具的轴推压工具4、5，从两管端向轴向推压毛坯管P1(以下，称为「轴推压」)。

在液压胀形加工中，将施加内压负荷及轴推压进行组合，制造具有各种截面形状的制品P2。另外，兼作密封工具的轴推压工具4、5，与未图示的液压缸连接，并在液压胀形加工中，控制其轴向位置及轴推压力。

液压胀形加工中的、从管端沿轴向的轴推压，具有促进毛坯管鼓出时的金属塑性流动、提高毛坯管扩管界限的效果。为此，在液压胀形加工中，从管端沿轴向的轴推压，是极其重要的加工工序。

具体的是，在液压胀形加工中，当不实施轴推压且只用内压负荷进行加工时，随着毛坯管P1的鼓出、板厚明显减薄。因此，在液压胀形加工途中，会导致毛坯管P1断裂。即，毛坯管P1的可成形范围(扩管界限)受到限制。

并且，在液压胀形加工中，具有因毛坯管形状引起的问题。如前所述，即使作为该加工的优点之一是能获得轴向截面形状不同的复杂加工形状，但能获得的加工形状也受到限制。

例如，在定义了周长增加率(扩管率)＝{(该部位的加工品的外周长/毛坯管的圆周长)-1}×100％的情况下，虽然要依赖于加工品所要求的形状特性或使用的毛坯管条件(材料，壁厚)，但除了轴推压有效的管端部区域以外，周长增加率(扩管率)最高也为25％左右。

超过该界限的周长增加率(扩管率)，就不能实施液压胀形加工。按照这样的周长增加率(扩管率)的制约条件，为了提高加工品形状设计的自由度并获得具有更复杂截面的加工品，就必须在毛坯管形状上下工夫。

为了解决这个问题，有人提出用略呈圆锥状的毛坯管(以下，称为「锥毛坯管」)取代直毛坯管的提案。即，通过采用锥毛坯管，对于用直毛坯管难于成形的零件，例如，对于沿轴向周长变化大的零件，能降低伴随加工的周长增加率，并能形成规定的加工形状(例如，特开2001-321842号公报，第1页，参照图2)。

但是，在采用轴向截面形状变化的锥毛坯管并进行液压胀形加工时，在使用上述图1所示的直毛坯管用轴推压工具时，难以对锥毛坯管施加轴推压。

图2是用传统的直毛坯管用轴推压工具进行对锥毛坯管的轴推压时所产生的问题说明图。如该图所示，本身在大直径侧不能进行对锥毛坯管TP1的轴推压，另外，虽然在小直径侧能对锥毛坯管TP1进行轴推压，但当伴随轴推压、随着轴推压工具4进入了上下模具1、2内部，会使轴推压工具4侧的锥毛坯管TP1的内外面的约束变得不充分，会产生密封泄漏。

图3是采用传统锥管的液压胀形加工工序说明图，(a)是加工前的状态，(b)是施加内压负荷前的状态，(c)是加工结束时的状态。

在采用传统锥管TP1的液压胀形加工中，如图3所示，使用了前端部为锥状的轴推压工具6、7，但由于不能实施轴推压，所以一般只用内压负荷完成液压胀形加工。另外，图3中的TP2是形成了管端部以后的锥毛坯管，TP3表示液压胀形加工后的制品(液压胀形加工品)。

在图3所示的加工工序中，由于不能实施锥毛坯管TP2的轴推压，所以如上所述，只能在液压胀形加工阶段不产生破裂限度的成形范围内进行加工。因此，实际状况是在液压胀形加工中不能充分发挥采用锥毛坯管的效果。

为此，希望开发能在采用锥毛坯管进行液压胀形加工时，对毛坯管施加内压负荷并从管端沿轴向进行轴推压的技术。

在对传统的锥毛坯管实施液压胀形加工时，除了轴推压困难的问题以外，还有液压胀形加工品与其他部件接合时的问题。

图4是接合具有长方形截面的液压胀形加工品时的问题说明图。该图(a)表示传统液压胀形加工品的形状，(b)表示本发明的液压胀形加工品的形状，并表示各个加工品管端部相对于轴向的倾斜。(c)表示上述(a)和(b)的液压胀形加工品的截面形状。

以传统的锥毛坯管作为原料而进行液压胀形加工的制品PT3，如图4(a)所示，管端部只倾斜了θ。因此，在与其他部件焊接、接合时，由于难于确保精度，所以不容易与其他部件接合。

而且，在将管端以插入其他零件中结合实行插接结合时，同样地由于不能确保精度，而难于定位。因此，必须进行在液压胀形加工以后切掉液压胀形加工品端部等的后加工。

发明内容

本发明鉴于上述传统的问题，其目的在于提供一种在采用轴向横截面形状变化的异型毛坯管的液压胀形加工中，能对毛坯管施加内压负荷并从管端实施沿轴向的轴推压、以获得大扩管率的液压胀形加工用异型毛坯管，以及采用该异型毛坯管的液压胀形加工装置、液压胀形加工方法、及液压胀形加工品。

为达到上述目的，本发明的液压胀形加工用异型毛坯管，是供液压胀形加工用的异型毛坯管，具有其外径从轴向的一方朝另一方逐渐增加或减少的周长，并且至少在一端侧形成有平行部。

本发明的液压胀形加工用异型毛坯管，优选所述平行部的长度，为被施加液压胀形加工的轴推压量和进行液压胀形加工时密封所要求的长度的共计长度以上。

并且，供制造具有矩形截面或多边形状截面的液压胀形加工品的异型毛坯管，优选使所述平行部上的角部的曲率半径R、对应于因所述异型毛坯管的外径逐渐增加或减少所产生的周长的变化而变化。

并且，分别在上下两模具本体至少一方的端侧内面、及对应于该端侧内面的轴推压工具外面上设有平行部，只要将这样构成的本发明异型毛坯管装在本发明的液压胀形加工装置的模具内，就能组合内压负荷及轴推压加工。

因此，在液压胀形加工时，可以获得比以往加工大的扩管率，并且，也能容易地进行与其他零件的接合。

附图说明

图1是采用传统直毛坯管并获得制品的液压胀形加工的加工工序中最终工序的说明图。

图2是传统直毛坯管使用轴推压工具、对传统直毛坯管进行轴推压时所产生问题的说明图

图3是采用采用传统直毛坯管的液压胀形加工工序说明图，(a)表示加工前的状态，(b)表示施加内压负荷前的状态，(c)表示加工结束时的状态。

图4是接合具有长方形截面的液压胀形加工品时问题的说明图，(a)是采用传统直毛坯管的液压胀形加工品形状，(b)是本发明的液压胀形加工品形状，(c)表示它们的截面形状。

图5是构成本发明的液压胀形加工用异型毛坯管的锥管形状实例的截面图。

图6是本发明异型毛坯管整体结构实例图，(a)是在具有圆形截面的锥部两端形成具有圆截面的平行部的实例，(b)是在具有长方形截面的锥部两端设置具有长方形截面的平行部的实例。

图7是本发明其他异型毛坯管整体结构实例图，是在大直径侧平行部与中央锥部之间具有过渡部的实例。

图8是关于在大直径侧端部具有平行部的本发明异型毛坯管制造方法的说明图，(a)是整体立体图，(b)是展开图，(c)是接近(b)所示展开图的圆锥形形状示意图。

图9是本发明异型毛坯管其他实施例及对其使用轴推压工具的示意图，(a)是整体立体图，(b)是小口径侧的放大图，(c)是所使用的兼作小口径侧密封工具用的轴推压工具放大图。

图10是液压胀形加工品的小口径侧具有矩形截面时所用的本发明异型毛坯管端面形状的示意图，(a)是距小口径侧端部沿轴向只离开δL+L0位置的截面图，(c)是管端部的截面图，(b)是它们中间位置的截面图。

图11是液压胀形加工品的大口径侧具有矩形截面时所用的本发明异型毛坯管端面形状的示意图，(a)是距大口径侧端部沿轴向只离开δL’+L0’位置的截面图，(c)是管端部的截面图，(b)是它们中间位置的截面图。

图12是液压胀形加工品具有梯形截面时其截面形状的实例图。

图13是液压胀形加工品具有L字型截面时其截面形状的实例图。

图14是本发明方法第1实施例的说明图，是表示先用液压胀形加工而形成异型毛坯管的管端部平行部时的示意图。(a)是表示锥管向模具本体中放入状态的剖面图，(b)是在液压胀形加工前形成平行部状态的剖面图，(c)是结束液压胀形加工以后状态的剖面图。

图15是表示小口径侧的上模具本体、兼作密封工具的轴推压工具及异型毛坯管之间关系的示意图，(a)～(c)相当于上述图14(a)～(c)图。

图16是表示大口径侧的上模具本体、兼作密封工具的轴推压工具及异型毛坯管之间关系的示意图，(a)～(c)相当于上述图14(a)～(c)图。

图17是本发明方法第2实施例的说明图，是表示在向模具本体中放入之前，预先形成异型毛坯管的管端部平行部时的示意图。(a)是表示将异型管向模具本体中放入状态的剖面图，(b)是在液压胀形加工前状态的剖面图，(c)是结束了液压胀形加工以后状态的剖面图。

图18是本发明方法第3实施例的说明图，是表示在向模具本体中放入之前，预先形成异型毛坯管的管端部平行部的其他实施例，(a)～(c)与上述图17的情况相同。

图19是本发明方法第4实施例的说明图，是以大口径侧为基准单纯地沿轴向增加大口径侧平行部内侧型腔的结构实例图。(a)～(c)与上述图17的情况相同。

图20是兼作本发明的液压胀形加工装置结构部件密封工具的轴推压工具结构示意图。

具体实施方式

图5是构成本发明的液压胀形加工用异型毛坯管的锥管形状实例的截面图。本发明的液压胀形加工用异型毛坯管11，是供液压胀形加工的异型毛坯管，如该图(a)(b)所示，其外径具有从轴向的一方朝另一方逐渐增加或减少的周长，且至少在一端侧(在图5所示的实例中，小口径和大口径侧的两端)形成有平行部11a、11b。

本发明的液压胀形加工用异型毛坯管，其上述平行部11a、11b的长度，最好为用液压胀形加工的轴推压量与密封所必须长度的共计长度以上。

图6是本发明的异型毛坯管整体结构实例图，(a)是在具有圆形截面的锥部两端形成具有圆截面平行部的实例，(b)是在具有长方形截面的锥部两端设置具有长方形截面平行部的实例。

用图6(a)(b)进一步说明上述图5(a)所示的实施例。图6(a)表示了最基本的形式，是在具有圆形截面的锥部两端形成具有圆形截面的平行部11a、11b的结构。

另外，图6(b)是在具有长方形截面的锥部两端设置具有长方形截面的平行部11a、11b。在该图6(b)所示的实例中，平行部11a、11b的全长在小口径侧11a具有如后所述图10(a)所示的截面，及在大口径侧11b具有如后所述图11(c)所示的截面。

图7是本发明的其他异型毛坯管整体结构实例图，与上述图6的结构相比，是在大直径侧平行部与中央锥部之间具有过渡部的异型毛坯管结构。

以下，参照图7(a)(b)详细说明上述图5(b)所示的实施例。图7(a)是在具有圆截面的锥部两端形成具有圆截面平行部11a、11b的毛坯管，并在大口径侧平行部11b与中央的锥部之间具有过渡部11c。

另外，图7(b)是在具有长方形截面的锥部两端设置具有长方形截面的平行部11a、11b的毛坯管，并与上述同样地在大口径侧平行部11b与中央的锥部之间具有过渡部11c。

在上述图6(b)或图7(b)中，虽出示了被形成于两端部的平行部11a、11b的形状为简单的长方形截面的结构，但也可以是如后述图12所示的锥形截面形状或如后述图13所示的L字型截面形状、或者形成未图示的多边形截面形状。

此时，若将液压胀形加工后最终端面形状设计为与制品端面形状一致，则可提高材料利用率，是理想的。

另外，在图6(b)或图7(b)中表示了中央锥部也为长方形截面的毛坯管，但中央部为长方形截面没有特别的理由，也可以是图6(a)或图7(a)所示的圆截面，也可以是进行弯曲加工或从上下左右的压变形加工而能插入液压胀形加工的模具的结构。

图8是关于在大直径侧端部具有平行部的本发明的异型毛坯管的制造方法的说明图，(a)是整体立体图，(b)是展开图，(c)是接近(b)所示的展开图的锥形形状示意图。

关于在具有图8(a)所示圆截面的锥部大口径侧端部具有平行部11b的本发明的异型毛坯管11的制造方法，说明如下：

图8(a)所示的异型毛坯管11，是将图8(b)所示形状的板单纯地弯曲并将a-b与a’-b’、c-d与c’-d’、b-e与c-e、b’-e与c’-e、的端部接合，就可以获得如图8(a)所示的在大口径侧端部具有平行部11b的异型毛坯管11。

另-方面，在图8(c)上，将该(b)按虚线拼合，并以实线表示与其近似的锥形形状。

根据实线与虚线的比较可知，当单纯弯曲在图8(c)上以实线表示的锥形时，在b-c-e的区域及b’-c’-e’的区域产生多余的料。即，在以锥形形状作为原料的卷板工序中，很难制造如本发明的异型毛坯管11的、在端部具有平行部11a的异型毛坯管。

最简单的方法，如用图8所说明的，是将具有本发明的异型毛坯管11展开形状的板简单地弯曲并接合的方法，但以下说明以除此以外的方法来制造如上述图6、图7所示形状的本发明的异型毛坯管11的方法。

例如，将「单纯的锥管」作为原料并通过对小口径侧进行扩内径加工、对大口径侧进行缩外径加工即可获得上述图6(a)所示形状。并且，除了上述以外，在中央的筒身长部位进行压变形加工可以获得图6(b)所示的形状。

在本发明的说明中，所谓的「单纯的锥管」，是本发明的异型毛坯管的原料，是指还没有在一端侧或两端侧形成平行部的锥管。

当是上述图7(a)所示的形状时，例如，也可以将「单纯的锥管」作为原料在小口径侧、大口径侧同时进行扩内径加工。另外，利用在中央的筒身长部位进行压变形加工可以获得图7(b)所示的形状。

图9是本发明的异型毛坯管的其他实施例及对其使用轴推压工具的示意图，(a)是整体立体图，(b)是小口径侧的放大图，(c)是对其使用的兼作小口径侧密封工具用的轴推压工具放大图。在如图9所示的实施例中，图(a)所示的形式是在长方形截面的锥部的两端形成了长方形截面的平行部11a、11b。

另外，在图9所示的实施例中，在单纯的锥管小口径侧平行部11a、在与δL+L0对应的部分，在大口径侧平行部11b、在与δL+L0对应的部分，形成具有与制品大致相同宽度、高度尺寸的矩形截面。

并且，以如后所述那样决定角部的曲率半径R，以此在液压胀形加工中利用模具本体12、13及兼作密封工具的轴推压工具14、15，就不会因液压胀形加工时的轴推压而产生纵弯曲，并能进行极其顺利的材料压入。

图10是液压胀形加工品的小口径侧具有矩形截面时所用的本发明异型毛坯管端面形状的示意图，(a)是从小口径侧端部沿轴向只离开δL+L0位置的截面图，(c)是管端部的截面图，(b)是它们中间位置的截面图。

即，图10是本发明的异型毛坯管小口径侧平行部11a的各截面形状的说明图，从(a)到(c)的截面宽度W0及高度H0大致为一定。另外，利用预成形使角部的曲率半径R分阶段地变化。

如图10(a)～(c)所示，若小口径侧端部的角部曲率半径为R0、从小口径侧端部沿轴向只离开δL+L0位置的角部曲率半径为R1、从小口径侧端部沿轴向只离开X位置的角部曲率半径为R(x)，则具有下述(1)式的关系。

R0≥R(x)≥R1    ……(1)

在图10所示的实施例中，各截面的4个角部的曲率半径相同，但不是必须使其相同，也可以使角部是不同的曲率半径。

更详细的是，以单纯的锥管的两端部为基准周长的、距管端部X位置的周长差δd(x)可由下述(2)求得。其中，D0表示小口径侧外径、D0’  表示大口径侧外径、LT表示锥管的长度。

δd(x)＝π·(D0’-D0)·X/LT    ……(2)

在用预成形将端部的截面形成宽为W0、高为H0的矩形时，如图10所示，通过对应于上述周长差δd(x)而将角部的曲率半径R(x)的尺寸在轴向位置上变化，能决定适当的预成形形状。

图11是液压胀形加工品的大口径侧具有矩形截面时所用的本发明的异型毛坯管端面形状的示意图，(a)是从大口径侧端部沿轴向只离开δL’+L0’位置的截面图，(c)是管端部的截面图，(b)是它们中间位置的截面图。

即，图11是本发明的异型毛坯管大口径侧平行部11b的各截面形状的说明图，从(a)到(c)的截面宽度W0’及高度H0’大致为一定。另外，利用预成形使角部的曲率半径R分阶段地变化。

如图11(a)～(c)所示，若大口径侧端部的角部曲率半径为R0’、从大口径侧端部沿轴向只离开δL’+L0’位置的角部曲率半径为R1’、从大口径侧端部沿轴向只离开X位置的角部曲率半径为R’(x)，则具有下述(1’)式的关系。

R0’≤R’(x)≤R1’    ……(1’)

并且，以单纯的锥管大的两端部为基准周长的、距管端部X位置的周长差δd(x)，可由下述(2’)求得。其中，D0表示小口径侧外径、D0’表示大口径侧外径、LT表示锥管的长度。

δd(x)＝π·(D0’-D0)·X/LT    ……(2’)

在将端部的截面形成宽为W0’、高为H0’的矩形时，如图11所示，对应于上述周长差δd(x)，通过将角部曲率半径R’(x)的尺寸在轴向位置变化，能决定适当的预成形形状。

以上说明的是液压胀形加工品具有矩形截面的情况，但本发明的异型毛坯管不局限于此，也可以采用组合矩形或多边形形状，并在进行液压胀形加工时能极其稳定的实行轴推压。

图12是液压胀形加工品具有梯形截面时其截面形状的实例图。图13是液压胀形加工品具有L字型截面时其截面形状的实例图。它们都是在大口径侧预成形的截面形状实例，(a)是从大口径侧端部沿轴向只离开δL’+L0’位置的截面图，(c)是管端部的截面图，(b)是它们中间位置的截面图。

以下，参照附图说明本发明的液压胀形加工装置、及用其进行液压胀形加工的方法。

图14是本发明方法第1实施例的说明图，是表示先用液压胀形加工形成异型毛坯管的管端部平行部时的示意图。(a)是表示锥管向模具中放入状态的剖面图，(b)是在液压胀形加工前形成了平行部状态的剖面图，(c)是结束了液压胀形加工以后状态的剖面图。

图15是表示小口径侧的上模具本体、兼作密封工具的轴推压工具及异型毛坯管之间关系的示意图，(a)～(c)相当于上述图14(a)～(c)图。

图16是表示大口径侧的上模具本体、兼作密封工具的轴推压工具及异型毛坯管之间关系的示意图，(a)～(c)相当于上述图14(a)～(c)图。

图17是本发明方法第2实施例的说明图，是表示在向模具本体中放入之前，预先形成异型毛坯管的管端部平行部时的示意图。(a)是表示异型管向模具本体中放入状态的剖面图，(b)是在液压胀形加工前状态的剖面图，(c)是结束了液压胀形加工以后状态的剖面图。

图18是本发明方法第3实施例的说明图，是表示在向模具本体中放入之前，预先形成了异型毛坯管的管端部平行部的其他实施例，(a)是表示异型管向模具本体中放入状态的剖面图，(b)是在液压胀形加工前状态的剖面图，(c)是结束了液压胀形加工以后状态的剖面图。

本发明的液压胀形加工装置，例如，具有：形成了图14、图17及图18所示型腔的上下模具本体12、13、及将前端部插入两模具本体12、13的各个端部的兼作密封工具的轴推压工具14、15。并且，两模具本体12、13及轴推压工具14、15，是能由两者来夹持、保持本发明的异型毛坯管11两端部的结构。

并且，在上述轴推压工具的任意一方上设有注入加工液的注入孔，并且在上述模具本体的至少一方端侧(在图14、图17及图18所示的实例中为小口径侧和大口径侧的两端侧)内面、及与该端面内面对应的轴推压工具外面上，分别设有平行部12a、12b、13a、13b、14a、15a。

该轴推压工具14、15外面的平行部14a、15a，在轴压时从内面约束毛坯管，并发挥能圆滑变形的作用。

在该液压胀形加工装置上，当小口径部侧的轴推压量为δL、大口径部侧的轴推压量为δL’、小口径部侧所需密封长度为L0、大口径部侧所需密封长度为L0’时，设在两模具本体12、13的至少一方端侧(在图14、图17及图18所示的实例中为小口径侧和大口径侧的两端侧)内面的平行部12a、12b、13a、13b的长度，在设在小口径部侧时最好为δL+L0以上，在设在大口径部侧时最好为δL’+L0’以上。

同样，对应于设在该模具本体12、13的平行部12a、12b、13a、13b，轴推压工具14、15的平行部14a、15a的长度，在设在小口径部侧时最好为δL+L0以上，在设在大口径部侧时最好为L0’以上。

但是，在本发明的液压胀形加工装置中，小口径侧(大口径侧)的兼作密封工具的轴推压工具14(15)的前端部，必须能插入作为异型毛坯管11的单纯的锥管PT或异型毛坯管11小口径侧端部(大口径侧端部)。与此同时，平行部14a(15a)，必须在轴推压结束时不能在平行部14a(15a)最前端部分与异型毛坯管11内面之间产生间隙。

因此，例如，如图14所示，在将作为异型毛坯管11的单纯的锥管PT放入在上下模具本体12、13上以后，在实施液压胀形加工之前，在上下模具本体12、13内形成管端部的平行部11a、11b时，兼作密封工具的轴推压工具必须满足下述A、B的条件。

A.小口径侧的兼作密封工具的轴推压工具14(参照图15)

忽略前端局部凹部的包络线周长SD0，满足下述(3)式。

SD0≤(DO-2t/cosθ)×π    ……(3)

其中，D0：小口径部的外径

t：异型毛坯管11的壁厚

θ＝tan^-1{(D0’-D0)/(2·LT)}

LT：锥管PT的长度

D0’：大口径部的外径

B.大口径侧的兼作密封工具的轴推压工具15(参照图16)

忽略前端局部凹部的包络线周长SD0’，满足下述(4)式。

SD0’≤(D0’-2t/cosθ)×π    ……(4)

另一方面，如上述图17所示，在将其放入上下模具本体12、13之前，预先形成异型毛坯管11管端部上的平行部11a、11b时，兼作密封工具的轴推压工具满足下述C、D的条件。

C.小口径侧的兼作密封工具的轴推压工具14(参照图17)

前端部的周长SD0，满足下述(5)式。

SD0≤平行部14a的周长SD    ……(5)

D.大口径侧的兼作密封工具的轴推压工具15(参照图17)

前端部的周长SD0’，满足下述(6)式。

SD0’≤平行部15a的周长SD’    ……(6)

在使用本发明的液压胀形加工装置形成液压胀形加工品17时，例如，如图上述14(a)所示，将作为本发明的异型毛坯管11材料的的单纯的锥管PT装在液压胀形加工装置的一对上下模具本体12、13内。

然后，在液压胀形加工之前，沿轴向移动兼作密封工具的轴推压工具14、15，在被上下模具本体12、13和轴推压工具14、15夹持的锥管PT管端或两端，如图14(b)所示，在本发明的异型毛坯管11上形成平行部11a、11b。

此时，不需要同时进行利用轴推压工具14、15对异型毛坯管11的轴推压，例如也可以在用轴推压工具15在某种程度推压的阶段再开始轴推压工具14的推压。因此，只要选定能在模具本体12、13内对异型毛坯管11进行稳定的轴推压时间即可。

此时，若以上述尺寸为基准进行模具本体12、13和兼作密封工具的轴推压工具14、15的尺寸设计，则能顺利地将轴推压工具14、15插入锥管PT内。

在上述图14(b)的状态下，如图15(b)及16(b)所示，在锥管PT的两管端，在小口径侧形成L0以上、理想的是δL十L0以上长度的平行部11a、11b，在大口径侧形成L0’以上长度的平行部11a、11b，可获得本发明的异型毛坯管11。然后，在完全进行加工液密封的状态下，对该异型毛坯管11施加内压负荷。

随后，逐渐提高加工液的内压，并且一边向轴向移动轴推压工具14、15，一边施加液压胀形加工，如上述图14(c)所示，可形成用本发明方法的液压胀形加工品17。

即，将本发明的异型毛坯管11放入本发明的液压胀形加工装置上并进行液压胀形加工，可轴推压的结果、即用本发明方法的液压胀形加工品17，能获得比以往大的扩管率。

另外，如上述图4(b)所示，由于液压胀形加工品17的端面相对于轴心垂直，所以能容易地进行与其他零件、部件的接合焊接，并能决定插接的位置。

图19是本发明方法第4实施例的说明图，是以大口径侧为基准单纯地沿轴向增加大口径侧平行部内侧型腔的结构实例图。(a)是表示锥管向模具本体放入状态的剖面图，(b)是在液压胀形加工前形成平行部状态的剖面图，(c)是结束了液压胀形加工以后状态的剖面图。

图19所示的实施例是与上述图14、图17及图18所示实施例不同的实例。即，是在两模具本体12、13的两端部同样具有平行部12a、12b、13a、13b、但两模具本体12、13的大口径的平行部12a、12b内侧的型腔，不是象上述图14等所示实例的局部狭窄，而是以大口径端为基准，沿轴向单纯地减少上述12b、13b内侧的型腔。

在图19所示的实施例中，由于轴推压阻力小，有利于金属变形，所以能扩大可成形的范围(扩管界限)。因此，利用本发明的液压胀形加工装置，最好将模具本体12、13型腔形状设计为图19所示的形状。

另一方面，在汽车零件中，大多制品端部截面形状具有近似矩形或矩形的组合、或多边形等形状等复杂的形状。

如上所述，上述图18表示使用图9(a)所示的本发明的异型毛坯管11时的实施例，在采用其加工时，将上述图9(a)所示的异型毛坯管11放入在模具本体12、13内。图9(b)是本发明的异型毛坯管11小口径侧的放大图。另一方面，其小口径侧平行部11a的截面形状，如上述图10所示。

对于具有这样截面形状的异型毛坯管11，使用表示本发明一个实施例的兼作密封工具的轴推压工具14、15进行成形。即，图9(c)所示的兼作小口径侧密封工具的轴推压工具14，具有宽度为W0-2t、高度为H0-2t、角部的曲率半径为R1的平行部14a。

从上述图18(a)的状态，将轴推压工具14、15压入端部，在图18(b)阶段，结束异型毛坯管11端部的成形，在能获得如上述图9(b)所示的异型毛坯管11的同时，处于进行完全施加内压负荷的加工液的密封状态。

随后，一边升高加工液的内压，一边再沿轴向移动轴推压工具14、15，则能获得实施液压胀形加工的、用本发明方法加工的液压胀形加工品17。

另外，也可以在液压胀形加工之前，预先或在其以前的阶段形成管端的平行部11a、11b。可以利用拉深加工、扩孔加工、陷型模锻加工、旋压加工等现有的加工方法实施加工。

图20是兼作本发明的液压胀形加工装置结构部件的密封工具的轴推压工具结构示意图。图(a)是用与异型毛坯管11端面接触的端面14b、15b密封时的结构实例，图(b)是在同一端面14b、15b上添加了凸起14c、15c的结构实例，图(c)是在平行部14a、15a与端面14b、15b的交界部增加了台阶14d、15d的结构实例，图(d)是在平行部14a、15a上增加了O型环18的结构实例。

图20(a)～(d)所示的任何结构实例，都满足上述(3)～(6)式所示的平行部14a、15a与前端周长的关系。

上述的实施例，只是本发明的一个具体实例，所表示的模具本体12、13型腔形状是比较简单的形状，但也可以是代表通常汽车零件的3维复杂形状。

另外，在上述的实施例中，表示的是从小口径侧和大口径侧两方进行轴推压的实例，但也可以从任意一方单侧用本发明的方法、而另一方根据传统方法进行，例如，也可以采用上述图1所示的无轴推压方式。由于轴推压的效果因制品形状而变化，所以，只要根据其情况决定本发明的应用范围即可。

并且，在上述的实施例中，主要叙述了以单纯的锥管形状作为异型毛坯管11材料的情况，但在组合并焊接单纯的锥管形状、或组合了锥管和通常的直管时，由于两端部分别近似单纯的锥管的一部分，所以也适合作为本发明的异型毛坯管11的材料。

产业上的可利用性

本发明的液压胀形加工用异型毛坯管，具有其外径从轴向的一方朝另一方逐渐增加或减少的周长，且至少在一端侧形成平行部。在使用该异型毛坯管的加工装置、加工方法中，只要在上下两模具本体的至少一方的端侧面内、及对应该端侧内面的轴推压工具的外面分别设有平行部并放入在模具内，就能进行组合内压负荷和沿轴向轴推压的加工。因此，在实施了液压胀形加工的液压胀形加工品上，能获得大于传统的扩管率并且容易进行与其他零件的接合，能适用于汽车用或更广泛的产业机械用。

Claims (7)

1.一种伴随沿轴向的轴推压加工的液压胀形加工用的异型毛坯管，是供液压胀形加工用的异型毛坯管，其特征在于：

两端开口，具有其外径从轴向的一方朝另一方逐渐增加或减少的周长，并且至少在一端侧形成有用于进行所述轴推压加工的平行部。

2.根据权利要求1所述的液压胀形加工用异型毛坯管，其特征在于：所述平行部的长度，为被施加液压胀形加工的轴推压量和进行液压胀形加工时密封所要求的长度的共计长度以上。

3.根据权利要求1或2所述的液压胀形加工用异型毛坯管，其特征在于：是供制造具有矩形截面或多边形状截面的液压胀形加工品的异型毛坯管，对应于由逐渐增加或减少所述异型毛坯管的外径所产生的周长的变化，而使所述平行部的周长逐渐增加或减少，并使所述平行部上的角部的曲率半径逐渐增加或减少。

4.一种液压胀形加工装置，具有：一对模具本体、和由所述模具本体夹持并保持权利要求1～3中任意一项所述的异型毛坯管并将前端部插入所述模具本体的两端的兼作密封工具的轴推压工具，其特征在于：

在所述轴推压工具中的任意一个设有加工液的注入孔，在所述模具本体的至少一方的端侧内面及对应于该端侧内面的所述轴推压工具的外面上，分别设有用于进行轴推压加工的平行部。

5.根据权利要求4所述的液压胀形加工装置，其特征在于：当小口径部一侧的轴推压量为δL、大口径部一侧的轴推压量为δL’、小口径部一侧的密封所需的长度为L0、大口径部一侧的密封所需的长度为L0’时，

设于所述模具本体的小口径部一侧的平行部的长度为δL+L0以上，设于所述模具本体大口径部一侧的平行部长度为δL’+L0’以上，且设于轴推压工具的小口径部一侧的平行部的长度为δL+L0以上，设于轴推压工具大口径部一侧的平行部的长度为δL’+L0’以上。

6.一种液压胀形加工方法，是使用权利要求4或5所述的液压胀形加工装置的液压胀形加工方法，其特征在于：在制造权利要求1～3中任意一项所述的异型毛坯管中，在所述异型毛坯管内实施组合内压负荷和压入加工的液压胀形加工。

7.一种液压胀形加工品，其特征在于：将权利要求1～3中任意一项所述的异型毛坯管放入权利要求4或5所述的液压胀形加工装置的模具内，并在所述异型毛坯管内实施组合内压负荷和压入加工的液压胀形加工。

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