CN101528378A - 使用了液压成形的穿孔方法、穿孔装置以及液压成形加工部件和构造体 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于能够省略在向液压成形的成形品安装螺栓连结用的螺母时所需的短管构件，能够不为了安装螺母而增加液压成形的成形难易度，能够为了确保螺栓连结时的充分强度而使螺母长度较长，能够适用薄壁的液压成形的成形品，在具有穿孔冲头的组合模中插入金属管，该穿孔冲头在相对于管轴而正交或倾斜的方向上能够自由移动，并且其前端部的直径比中间部的直径细，在上述前端部的周围配置有螺母，该螺母的内径比上述前端部的外径大并且比上述中间部的外径小，在液压成形后，使上述穿孔冲头前进而对液压成形的成形品的一部分进行穿孔，利用配置在上述螺母的后方的上述中间部推压上述螺母，从而使上述螺母嵌入金属管。

Description

使用了液压成形的穿孔方法、穿孔装置以及液压成形加工部件和构造体

技术领域

本发明适用于汽车用的排气系统部件、悬架系统部件、车身系统部件等的制造，涉及在如下的液压成形中，即，将金属管放入模具中，并在该模具合模后，通过向管内施加内压以及管轴方向的推力负荷，从而成形为规定形状的液压成形中，利用在该成形中被组装在该模具内部的穿孔用冲头(以后称为冲孔冲头)对金属管进行穿孔(以后称为冲孔(piercing))的方法和模具、以及由此加工而成的液压成形加工部件、与该加工部件结合的构造体。

背景技术

近年来，作为通过削溅部件数来降低成本以及实现轻量化等的方法之一，液压成形技术在汽车领域受到了瞩目，在日本国内，从1999年开始将其适用于实车。之后，液压成形加工的适用部件逐年增加，其市场规模大幅扩大。

除了上述的部件数削溅以及轻量化以外，液压成形的优点还有很多，例如，还能够在液压成形的同时实现金属管的冲孔。该技术大致如图1所示，是通过向模具空洞方向推出被组装在液压成形模具(本例的情况为上模具2)上的冲孔冲头6，来在液压成形的成形品1上开孔的技术。此时，由于高压的内压而液压成形的成形品1被推压在模具2上，因此孔边不会向内面侧弯曲，能够得到良好的切断面。此外，冲孔后的金属片7有时如图1(a)所示被完全冲切掉而使其与部件分离，还有时如图1(b)所示仅一部分未被切断而残留在部件上。具体的讲，通过增大冲孔冲头的前端的拐角半径来防止该部位的断开。

如上所述，液压成形具有多个优点，然而也有与其他部件结合困难的缺点。关于以往的冲压加工件的情况，利用如图2(a)所示的点焊接或者如图2(b)所示的螺栓连结来与其他部件11固定。然而，由于液压成形的成形品是中空的部件，因此进行点焊接比较困难，而且也不能够在内部安装螺母。如图3所示，尽管能够在液压成形的成形品1的外面侧焊接螺母13，但是螺母13会向液压成形的成形品1的外面侧突出相应的部分，这导致在与其他部件11结合时，部件之间不能够面接触。

作为在液压成形的成形品上安装螺母的例子，有日本特开2002-45926号公报。如图4所示，公开了将安装有盖形螺母(袋状ナツト)60的短管构件61卷绕在液压成形的成形品1的外面而进行液压成形的方法。

此外，作为在液压成形的成形品上安装螺母的其他的例子，有如图5所示的日本特开2003-334625号公报。本方法与上述的日本特开2002-45926号公报的主要区别在于，螺母13被夹在短管构件61和液压成形的成形品1之间。

此外，作为其他的现有技术，还有日本特开2005-297060号公报。本方法如图6所示，在液压成形的成形品的内面侧加工出翻边(burring)加工部62，在从液压成形模具取出成形品之后，在该翻边加工部实施螺纹加工63，然后使用螺栓64来使其与其他部件65结合。

然而，在上述日本特开2002-45926号公报的技术中，需要在液压成形前通过焊接等将盖形螺母安装在短管构件上。而且，在卷绕该短管构件的状态下进行液压成形时，该部位的成形变得非常困难，在液压成形中产生破裂、折皱等的成形不良的危险性增加。因此，能够适用的液压成形的成形品形状也是有限的。相反，为了能够进行液压成形，会产生需要不得不缩短螺母长度的情况，因此不能够充分确保螺栓的连结强度。

此外，在上述日本特开2003-334625号公报的技术中存在需要短管构件的问题、液压成形时成形困难的问题、螺母长度可能变短的问题，在日本特开2002-45926号公报中也存在相同的问题。

此外，在使用了上述日本特开2005-297060号公报的技术的情况下，在液压成形工序后需要进行螺纹加工，作为制造工序来讲效率不高。此外，本方法是对液压成形的成形品进行直接螺纹加工，因此不适用于成形品为薄壁的情况。

发明内容

本发明目的在于提供一种加工方法、模具以及由此得到的加工部件和构造体，如上所述，能够省略以往在向液压成形的成形品安装螺栓连结用的螺母时所需的短管构件，能够不为了安装螺母而增加液压成形的成形难易度，能够为了确保螺栓连结时的充分强度而使螺母长度较长，能够适用薄壁的液压成形的成形品。

为了解决这些课题，本发明的宗旨如下所述。

(1)一种使用了液压成形的穿孔方法，其特征在于，在具有穿孔冲头的组合模中插入金属管，该穿孔冲头在相对于所插入的所述金属管的管轴正交或倾斜的方向上能够自由移动，并且该穿孔冲头的前端部的直径比中间部的直径细，在上述前端部的周围配置有螺母，该螺母的内径比上述前端部的外径大并且比上述中间部的外径小，向上述金属管施加内压以及管轴方向上的推力，或者施加内压来进行液压成形，在使上述穿孔冲头前进而利用上述穿孔冲头的前端部对上述金属管的一部分进行穿孔后，上述螺母受到配置在上述螺母的后方的上述中间部的推压，从而使上述螺母前进，一边将穿孔所形成的孔的周围推入上述金属管的内面侧，一边将上述螺母嵌入金属管。

(2)一种液压成形的穿孔装置，用于液压成形装置，该液压成形装置具有安装有金属管的组合模、内压施加单元以及推轴单元，该液压成形的穿孔装置的特征在于，

具有穿孔冲头，该穿孔冲头在相对于金属管的管轴而正交或倾斜的方向上能够自由移动，并且其前端部的直径比中间部的直径细，在上述穿孔冲头的前端部的周围配置有螺母，上述螺母的内径比上述前端部的外径大且比上述中间部的外径小，在使上述穿孔冲头前进并利用上述穿孔冲头的前端部对上述金属管进行穿孔之后，一边通过上述螺母将穿孔所形成的孔的周围推入上述金属管的内面侧，一边将上述螺母嵌入金属管。

(3)如上述(2)所述的液压成形的穿孔装置，其特征在于，在上述穿孔冲头的前端部的周围，且在上述螺母与上述穿孔冲头的中间部之间设有二次冲头。

(4)一种液压成形加工部件，在金属管的侧壁部具有开口部，其特征在于，上述开口部具有朝向金属管的内面侧的翻边加工部，在该翻边加工部的内侧嵌入了螺母。

(5)如上述(4)所述的液压成形加工部件，其特征在于，上述螺母的横断面形状由多角形或椭圆形构成，或者上述螺母的横断面形状的轮郭由直线和曲线的组合构成或由曲线的组合构成。

(6)如上述(4)或(5)所述的液压成形加工部件，其特征在于，上述螺母的横断面形状在上述螺母的轴方向上不同。

(7)如上述(4)～(6)中任一项所述的液压成形加工部件，其特征在于，整个上述螺母被嵌入至比金属管的外表面更靠近管的内面侧。

(8)如上述(4)～(7)中任一项所述的液压成形加工部件，其特征在于，上述翻边加工部的前端的孔径比上述螺母的外径小，上述翻边加工部一直覆盖至上述螺母的内面侧拐角为止。

(9)如上述(4)～(8)中任一项所述的液压成形加工部件，其特征在于，上述螺母的侧面具有凹状或凸状的印痕。

(10)如上述(4)～(9)中任一项所述的液压成形加工部件，其特征在于，上述螺母和金属管被焊接在一起。

(11)一种构造体，其特征在于，该构造体与上述(4)～(10)中任一项所述的液压成形加工部件螺栓连结成一体。

根据本发明，能够省略以往在向液压成形的成形品安装螺栓连结用的螺母时所需的短管构件，能够不为了安装螺母而增加液压成形的成形难易度，能够为了确保螺栓连结时的充分强度而使螺母长度较长，能够适用薄壁的液压成形的成形品。由此，在液压成形后与其他部件的螺栓连结变得容易，能够使适用液压成形的汽车部件的范围扩大。其结果，使汽车轻量化而导致耗油量降低，能够有助于地球环境的改善。此外，由于能够省略以往必需的短管构件，因此能够降低成本。

附图说明

图1是表示以往的冲孔方法的说明图。

图2是表示以往的冲压加工品和其他部件之间的结合方法的说明图。

图3是表示在以往的液压成形的成形品的外侧焊接螺母而与其他部件螺栓连结的情况的说明图。

图4是表示从日本特开2002-45926号公报中摘录出的向液压成形的成形品安装螺母的方法的说明图。

图5是表示从日本特开2003-334625号公报中摘录出的向液压成形的成形品安装螺母的方法的说明图。

图6是表示从日本特开2005-297060号公报中摘录出的对液压成形的成形品实施翻边加工并进行直接螺纹加工的方法的说明图。

图7是表示向本发明的液压成形的成形品安装嵌入螺母的方法的说明图。图7(a)、(b)、(c)、(d)分别表示穿孔前、穿孔后、嵌入后、完成后的状态。

图8是表示向本发明的液压成形的成形品安装嵌入螺母的方法之中的使用二次冲孔冲头的方法的说明图。图8(a)、(b)、(c)、(d)分别表示穿孔前、穿孔后、嵌入后、完成后的状态。

图9是表示嵌入了本发明的螺母的液压成形的成形品，以及对该液压成形的成形品和其他部件进行螺栓连结的构造体的说明图。(a)表示嵌入后(剖视图表示外观图的A-A断面)的情况，(b)表示螺栓连结后(剖视图表示外观图的A-A断面)的情况。

图10是表示本发明的嵌入螺母的横断面形状的例。图(a)、(b)、(c)、(d)分别表示6角形、椭圆、直线与曲线的组合、曲线的组合的情况。

图11是表示本发明的嵌入螺母的纵断面形状的例子。(a)表示管内面侧是大径的情况，(b)表示管内面侧是小径的情况，(c)表示中央部分是大径的情况，(d)表示中央部分是小径的情况，(e)表示内面侧设有凸肩(つば)的情况，(f)表示侧面设有槽的情况。

图12是表示使嵌入螺母的管外表面侧的面被嵌入至比液压成形的成形品的外表面更靠近内面侧的情况的本发明的说明图。图(a)、(b)分别表示在管外面侧具有缩颈部(食い达み部)的情况、具有被压扁的缩颈部的情况。

图13是表示翻边加工部的前端的孔径比螺母的外径小的情况的本发明的说明图。

图14是表示用于得到翻边加工部的前端的孔径比螺母的外径小的构造的加工方法的例。(a)、(b)、(c)、(d)分别表示穿孔前、穿孔后、嵌入后、完成后的状态。

图15是表示在本发明的侧面实施了印痕(timple)加工的嵌入螺母的说明图。(a)、(b)分别表示凹状的印痕、凸状的印痕的情况。

图16是表示通过焊接对嵌入螺母和液压成形的成形品进行固定的情况的本发明的说明图。剖视图表示外观图的A-A断面。

图17是表示使用了实施例的液压成形模具的说明图。

图18是表示在实施例所使用的液压成形下模具中组装的冲孔冲头的构造的说明图。(a)、(b)分别表示仅有一次冲孔冲头的情况、具有二次冲孔冲头的情况。

图19是表示实施例所使用的嵌入螺母的说明图。(a)、(b)、(c)、(d)分别表示真圆断面、椭圆断面、真圆断面且为桶形形状、真圆断面且侧面有印痕的情况。

图20是表示在实施例所使用的液压成形下模具中组装的冲孔冲头的构造中，在初始状态下螺母表面向模具内部突出的情况的说明图。

具体实施方式

在本发明中，首先实施通常的液压成形加工。通常的液压成形加工是指在上模具和下模具之间安装管材，在管材内部充满水等的压力介质，在提高其压力的同时，根据需要从管端开始用推轴冲头(軸押しパンチ)将材料向轴方向压入，从而使管材成形为与上模具和下模具的内面的形状一致的加工方法。图7表示了在通过上述的通常的液压成形加工而成形了液压成形的成形品1之后，继续从下模具3嵌入螺母17的工序。本例是从下模具3的方向向液压成形的成形品1嵌入螺母17的例子，所述螺母17具有比后述的冲孔冲头16的前端部18的外径大且比中间部19的外径小的内径，仅对该部位进行了扩大表示。后面，使用本图来说明本发明的详细内容。另外，在以后的说明中，上面是指本图中的上方的面，下面是指本图中的下方的面。即，在从纸面中的上方向下方穿孔的情况下，上面和下面是相反的。

在下模具3内部组装有一次冲孔冲头16。一次冲孔冲头16是从图中的上方开始的小径的前端部18、大径的中间部19、小径的后端部20的构造。在后端部20更下方设置有缸(未图示)，使用该缸能够使该一次冲孔冲头16上升。另外，在本例中设有小径的后端部20，也可以省略该后端部20，而直接通过缸来推压大径的中间部19的下面。

在一侧的下模具3上设置的孔的形状是内径分三段变化的构造，从图中的上方开始，前端部21、中间部22、后端部23越往下内径变得越小。该中间部22的内径和上述的一次冲孔冲头中间部19的外径大致相等，将该部位作为基准，使一次冲孔冲头16上升。另外，该中间部22的深度比一次冲孔冲头中间部19的高度更大。此外，该后端部23的内径比上述的一次冲孔冲头后端部20的外径更大。

在图7(a)的状态表示正在进行液压成形，通过压力介质5向管内部施加了高压的负荷，液压成形的成形品1变为贴在下模具3表面的状态。在该时刻，一次冲孔冲头中间部19的下面与下模具孔后端部23上面接触，即使由于液压成形而处于被施加了内压的负荷的状态，一次冲孔冲头16也不会下降至比该位置更下方的位置。另外，一次冲孔冲头前端部18穿过环状的嵌入螺母17的中央孔部分而配置，冲孔冲头前端部18的上面的高度在该时刻与下模具3的表面相同。

使得嵌入螺母17的外径比上述的下模具孔前端部21的内径小，高度与下模具孔前端部21的深度相等。此外，在嵌入螺母17的内侧加工螺纹24，螺纹24的牙顶的内径比上述的一次冲孔冲头前端部18的外径更大。若设定为以上的尺寸，在图7(a)的状态下，嵌入螺母17变为位于下模具孔中间部22的上面的位置的状态，而且嵌入螺母17上面A的位置变为与下模具3表面以及一次冲孔冲头前端部18上面的位置相同。

接着，如图7(b)所示，在保持液压成形的成形品1的内部为高压的状态下，使一次冲孔冲头16的前端部18穿过嵌入螺母17而上升(前进)。一次冲孔冲头前端部18的上面拐角25因没有设置圆角而较锋利。因此，液压成形的成形品1被穿孔后与金属片7分离。进行所谓的如图1(a)所说明的冲孔。

如图7(c)所示，若进一步使一次冲孔冲头16上升，则由于一次穿孔中间部19比一次冲孔冲头前端部18的半径大，一次冲孔冲头中间部19的上面向上方推压嵌入螺母17。但是，由于嵌入螺母17的上面(内面侧)拐角26实施了圆角加工，因此，即使被推入液压成形的成形品1中也不会实施穿孔。这与图1(b)所说明的效果相同，若冲孔冲头前端的拐角半径大，则液压成形的成形品1不会被切断。其结果，随着嵌入螺母17的上升，通过上述的工序(b)而开孔的液压成形的成形品1的孔被推扩，在液压成形的成形品1的内面侧成形了翻边加工部27。

此外，如图7(c)所示，若一次冲孔冲头16上升的最终的高度使得中间部19的上面正好与下模具3的表面高度相同，则嵌入螺母17的下面B变为与液压成形的成形品1的外表面位置相同。

最后，如图7(d)所示，若一次冲孔冲头16向下方后退，则仅有嵌入螺母17残留在翻边加工部27内。另外，使一次冲孔冲头16后退的定时有几种。例如，若在维持内压的状态下，使一次冲孔冲头16后退，则内部的水自动漏出而内压下降。从周期时间方面来考虑的话应该优选该方法，但存在水飞溅等的问题。另一方面，在预先使内压下降后若使一次冲孔冲头16后退则水不容易飞溅，但周期时间变长。此外，也可以在从下模具3取出液压成形的成形品1后再使一次冲孔冲头16后退。在该情况下，在取下液压成形的成形品1时需要注意不要损伤嵌入螺母17的螺纹24。但是，本发明的情况下，一次冲孔冲头16的驱动方向不仅限于上方，后退的情况也可以在取出液压成形的成形品1之后通过手动或者自动装置(robot)等向下方推入一次冲孔冲头16。特别是在连续加工的情况下，为了接下来的加工而需要设置嵌入螺母17，此时将一次冲孔冲头16也向下方推入即可。

以上所述的使用图7进行的一系列的说明是冲孔冲头仅为一次冲孔冲头16的情况。然而，一次冲孔冲头16首先需要对液压成形的成形品1进行穿孔，在材质上多使用工具钢等的非常硬的材料。另一方面，螺母通常多使用软钢。因此，嵌入螺母17的下面在一次冲孔冲头中间部19的上面的推压下有凹陷的可能性。为了防止该情况的发生，如图8所示将二次冲孔冲头28追加在嵌入螺母17和冲孔冲头中间部19之间即可。二次冲孔冲头28的外径与下模具孔前端部21的内径大致相等，在高度方面，其与嵌入螺母17的高度的合计与下模具孔前端部21的深度相同。材质优选硬的材质，从而不会因一次冲孔冲头中间部19的上面的压入而凹陷。此外，由于二次冲孔冲头28与嵌入螺母17大面积接触，因此在螺母17上产生凹陷部的危险性降低。此外，若准备多种高度的二次冲孔冲头28，则即使在嵌入螺母17的高度产生变化的情况下，也能够在不改变一次冲孔冲头16或下模具3的孔形状的情况下容易地进行对应。

若使用以上这样的穿孔装置进行加工，例如如图9(a)所示，在液压成形的成形品1的内面侧成形翻边加工部27，从而得到在该部位安装有嵌入螺母17的液压成形加工部件。即，不需要如现有技术的日本特开2002-45926号公报或日本特开2003-334625号公报中所述的那样设置所必需的短管构件，就能够得到嵌入了螺母的液压成形加工部件。此外，在本发明中，由于在螺母的嵌入以前液压成形已经完成，不会为了嵌入螺母而增加液压成形的难易度。

向通过上述过程而得到的嵌入有螺母的液压成形加工部件上安装其他部件11，并通过螺栓29进行固定，由此得到图9(b)那样的构造体。在本发明中，如上所述，液压成形的难易度没有增加，嵌入螺母的高度能够自由改变。因此，为了提高螺栓连结强度，提高嵌入的螺母高度从而增加有效螺纹长度变得容易。此外，在安装有嵌入螺母17的部位，由于设有贯通液压成形的成形品1的孔，能够使安装螺栓29贯通插入至液压成形的成形品1的内部。因此，关于安装螺栓29和嵌入螺母嵌合的有效螺纹长度，也优于日本特开2002-45926号公报和日本特开2003-334625号公报中的现有技术。此外，在本发明中，由于还能够自由地改变嵌入螺母17的厚度，因此，对于日本特开2005-297060号公报中的现有技术不能够适用的薄壁的液压成形的成形品这一点，本发明也能够适用。

在本发明中，由于是在高内压下将嵌入螺母17安装在液压成形的成形品1上，仅这一点，嵌入螺母17和液压成形的成形品1就能够坚固地嵌合在一起。然而，由于部件不同，还存在需要更坚固的安装强度的情况，因此，下面来说明增加安装强度的方法。

首先，说明在螺纹连结时以及安装了其他部件后的、使嵌入螺母17不旋转的强化方法。若嵌入螺母17的横断面为圆形则容易旋转，因此图10所示的横断面形状的嵌入螺母17更有效。同图(a)是六角形的嵌入螺母30的例子，除了六角形以外，也可以是八角形等的多角形形状。其中，在嵌入六角形的嵌入螺母30并进行翻边加工时，在六角形的角部31的部位液压成形的成形品1存在断裂的危险性，因此优选拐角半径尽可能大的六角形的角部31。此外，在使用六角形的嵌入螺母30的情况下，可以直接使用出售的六角螺母，或者只需要使角部的圆角半径增大一些就可以，因此能够降低成本。

同图(b)是表示横断面形状是椭圆形的嵌入螺母32的例子。在椭圆形的情况下，由于不存在多角形的情况时的角部，因此有翻边加工时不易断裂的优点。但是，制作螺母的成本增加。

对此，同图(c)是表示横断面形状是切掉圆形断面的一部分的螺母33的例子。这与椭圆形的情况效果大致相同，并且，螺母的制作成本也比椭圆形的情况更低。这样，横断面形状的轮郭也可以是组合了直线和曲线的形状。

另外，同图(d)是表示横断面形状的轮郭是组合曲线的形状的嵌入螺母34的例子。若形状变得复杂，则螺母制作成本增加，并且翻边时容易断裂，但加强了防止螺母旋转的效果。

接着，对防止嵌入螺母17向液压成形的成形品1的外面侧或者内面侧脱落的有效方法进行说明。如图11所示的螺母的纵断面形状，将嵌入螺母的横断面形成为在轴方向上不规则的形状即可，下面说明各个具体例。(a)是管内面侧直径比管外面侧直径大的圆锥形状的嵌入螺母35。在嵌入该螺母35的初期阶段中，翻边加工部27被扩孔为大径，但由于施加有高压的负荷，越向内面侧进行嵌入，翻边加工部27的立起部(立ち上がり部)越缩为小径。其结果，螺母35以(a)的形状而被嵌入，成为螺母35很难向管外面侧脱落的构造。

相反，若使用管内面侧直径比管外面侧直径小的圆锥形状的嵌入螺母36，则成为同图(b)那样的很难向管内面侧脱落的构造。

同时具有上述(a)和(b)的优点的形状如(c)和(d)所示。(c)是轴方向的中央部分的直径比轴方向的两端部分的直径大的桶状的嵌入螺母37的例子，(d)是中央部分为小径的鼓状的嵌入螺母38的例子。其中的任一种情况都是螺母很难向管的内面侧及外面侧脱落的构造。

此外，嵌入螺母的断面不需要连续地变化，也可以是如(e)所示的带有高度差的凸肩的嵌入螺母39。在本例中，在管的内面侧带有凸肩40，并且翻边加工部27的前端与凸肩40卡和，这种构造是螺母很难向管的外面侧脱落的构造。

此外，如(f)的例子所示，在螺母的侧面的一个或者多个部位设置槽42的嵌入螺母41也是有效的。当然，不采用槽而采用凸部也能够得到相同的效果。

接者，根据嵌入螺母17的位置来说明防止向管外面侧脱落的方法。如图12(a)所示，实施螺母嵌入，直到使嵌入螺母17的管外表面侧的面B比液压成形的成形品1的外表面更靠近管内面侧。于是，通过内压的作用，在翻边加工部27的阶段中设置缩颈部43，成为螺母很难向管外面侧脱落的构造。另外，如同图(b)所示，若使用安装螺栓29从而与其他部件11结合，则随着安装螺栓29的紧固而缩颈部43被压扁，从而变为螺母更加不容易脱落的构造。

相反，在嵌入螺母17的管内面侧残留翻边前端部44，使翻边加工部的前端的孔径比螺母的外径更小，翻边加工部覆盖至螺母的内面侧拐角26的例子如图13所示。在这样的构造中，嵌入螺母17很难向管内面侧脱落。此外，与将翻边加工部的前端的孔径扩大到嵌入螺母17的外径为止的情况相比，由于冲孔的扩孔率变低，因此在液压成形的成形品1的材料的扩孔率低的情况下能够发挥作用。

如上所述，为了使翻边前端部44不扩大至嵌入螺母17的外径，只要降低嵌入螺母17的高度即可。但是，在该情况下，由于螺纹的连结强度也降低，因此，在保持嵌入螺母17的高度的情况下，得到图13所示的构造的方法如下所述。如图14(a)所述，在冲孔前的液压成形的时刻，使得一次冲孔冲头16以及嵌入螺母17的上面A是比下模具3的内面更向管内面侧突出的状态。这样的突出的状态，例如，可以这样来实现，例如，将下模具孔的前端部21的深度设定为比嵌入螺母17的高度小，或者将一次冲孔冲头前端部18以及二次冲孔冲头28的长度设定得较高等。在该状态下，如(b)所示进行冲孔，在如(c)所示翻边，并将嵌入螺母17嵌入液压成形的成形品1。由于可以减小在该(c)工序中的冲孔冲头上升冲程，从而可以相应地减小冲孔的扩孔率。其结果，如(d)所示，即使在嵌入螺母17的高度较高的情况下，也能够得到图13所示的构造。

另外，图15是表示在嵌入螺母的侧面设有印痕的例子。(a)是加工有凹状的印痕46的嵌入螺母45的例子，(b)是加工有凸状的印痕48的嵌入螺母47的例子。对于其中任一种例子，若在螺母侧面设有印痕，则也能够抑制嵌入螺母的旋转，此外还能够抑制向管的内面侧以及外面侧的脱落。

若使用以上的方法，则嵌入螺母17很难从液压成形的成形品1中脱落，但是为了进一步加强固定，如图16所示，如在嵌入后对嵌入螺母17和液压成形的成形品1进行焊接则效果更好。焊接可以是如图所示那样的全周焊接，即使是在某几个点进行点焊接也是有效果的。焊接方法可以是MIG(熔化极气体保护)、TIG(钨极惰性气体保护)等的电弧焊接，也可以是激光焊接。

实施例

管材采用外径63.5mm、壁厚2.3mm、全长490mm的钢管，钢的种类采用机械构造用炭素钢钢管的STKM13B。液压成形所使用的模具是如图17所示的向长方形断面进行扩管的形状。冲孔冲头被组装在下模具3的中心，其构造如图18所示。虽然进行不使用二次冲孔冲头28的情况(a)和使用二次冲孔冲头28的情况(b)的2种冲孔，但其中的每种情况的一次冲孔冲头前端部18的外径为10mm，中间部19的外径为15mm，下模具孔前端部21的内径为20mm，中间部的内径为15.10mm。此外，一次冲孔冲头16从初始位置开始直到与嵌入螺母17或二次冲孔冲头28的下面接触为止的冲程为8mm。下模具孔前端部21的深度在没有二次冲孔冲头28的情况(a)下是7mm，在有二次冲孔冲头28的情况(b)下是20mm(＝7mm+二次冲孔冲头高度13mm)。此外，与嵌入螺母17或二次冲孔冲头28的下面接触后的冲程是7mm。即，在最终时刻，在(a)、(b)的任一种情况下，嵌入螺母17的下面变为正好与液压成形品1的外面高度相等。另外，作为模具的钢种，上模具2以及下模具3选用S50C，一次冲孔冲头16选用SKH51，二次冲孔冲头28选用SKD11。

嵌入螺母的形状使用了如图19所示的4个种类。(a)作为基本形状是20φ的真圆断面的圆筒形状，(b)是20mm×18mm的椭圆断面的圆筒形状，(c)是真圆断面且中央膨大的桶形形状，(d)是在与(a)相同形状的表面上加工了2.5φ的印痕的形状。其中的任一种螺母高度是7mm，中央施加了M12的螺纹加工。

使用如上所述的管材、加工装置(模具)，进行将各种螺母分别嵌入液压成形加工品中的试验。作为液压成形的条件，在最大内压200MPa、两端的推轴量50mm的条件下实施成形。成形后，保持压力为200MPa不变，穿过嵌入螺母17的孔部分推入一次冲孔冲头16，将各螺母嵌入液压成形的成形品1。即，首先，在一次冲孔冲头前端部18穿孔，孔径为10φ，保持该状态上升冲程8mm后，嵌入螺母17也一起上升，一边扩大10φ的孔，一边向该翻边部位嵌入各螺母。由于嵌入螺母17的上升冲程是7mm，因此最后嵌入螺母17的下面与液压成形的成形品1的外表面变为相同的高度。

其结果，能够将图19(a)～(d)的任一种螺母嵌入液压成形的成形品1，即使嵌入后从模具取下成型品1，螺母也不回脱落。由于在螺母嵌入过程中内压几乎没有下降，因此嵌入部周边的液压成形的成形品1的形状也良好，不会在翻边加工部27产生断裂。另外，对有无二次冲孔冲头的情况都进行了试验，任一种情况都能够同样地嵌入螺母。但是，在没有二次冲孔冲头的情况下，在加工后的若干螺母表面上可以看到一次冲孔冲头的压入痕，因此对于加工注重外观的部件的情况来讲，优选设置二次冲孔冲头。

即使螺母的横断面变为图10(a)、(c)、(d)所示的形状、纵断面变为图11(a)、(b)、(d)～(f)所示的形状，也能够同样地实施嵌入。

接着，在利用与图18(a)相同的穿孔构造来嵌入图19(a)的螺母的试验中，仅将嵌入螺母的上升冲程从7mm变为10mm。其结果，钢管的外表面侧的螺母的面B被嵌入至比液压成形的成形品1的外表面高3mm的位置(参照图12(a))，而且如图12(a)所示，对于比螺母低的部分，翻边加工部分为缩颈的形状。

此外，还实施了利用图20所示的冲孔冲头构造来嵌入图19(a)的螺母的试验。在该情况下，由于一次冲孔冲头前端部18和二次冲孔冲头28的长度增加了3mm，在放置螺母的初始状态下，螺母上面位于比下模具3的表面高3mm的位置(管的内侧)。在这种程度下，能够在不改变液压成形的条件下进行成形。而且，在成形后推入冲孔冲头而嵌入螺母，由于嵌入螺母的冲程设定为4mm，因此最终的螺母下面的位置变为与液压成形的成形品1的外表面高度相同。但是，由于只推入4mm，因此孔径没有完全扩大为螺母径20φ，而是在扩大为17φ后就结束了。因此，翻边加工部的前端的孔径比螺母的外径小，翻边加工部覆盖至螺母的内面侧拐角为止，从而得到了螺母的上面被覆盖一部分的形状的构造。

如上所述，在所有的试验中都可靠地将螺母嵌入了液压成形的成形品1。接着，使用其他部件，例如开有14φ的孔且板厚为3mm的钢板，通过M12×长度20mm的六角螺栓将上述所得到的带嵌入螺母的液压成形的成形品固定在上述其他部件上。其结果，上述的任一种情况的成型品都可靠地实现了与其他部件的螺栓连结。此外，作为安装了图19(a)的螺母的液压成形的成形品之中的一个形态是通过TIG对螺母和液压成形的成形品进行全周焊接，另一个形态是通过手焊接进行点焊接。从而可靠地对该成形品和其他部件进行了螺栓连结。

工业实用性

本发明是在将金属管放入模具中从而成形为规定形状的液压成形中，利用在该成形中组装于该模具内部的穿孔用冲头对金属管进行穿孔，尤其在对液压成形加工部件进行加工时非常有用，所述液压成形加工部件是在制造例如汽车用的排气系统部件、悬架系统部件、车身系统部件等时所使用的部件。

Claims (11)

1.一种使用了液压成形的穿孔方法，其特征在于，

在具有穿孔冲头的组合模中插入金属管，该穿孔冲头在相对于所插入的所述金属管的管轴正交或倾斜的方向上能够自由移动，并且该穿孔冲头的前端部的直径比中间部的直径细，在上述前端部的周围配置有螺母，该螺母的内径比上述前端部的外径大并且比上述中间部的外径小，

向上述金属管施加内压以及管轴方向上的推力，或者施加内压来进行液压成形，

在使上述穿孔冲头前进而利用上述穿孔冲头的前端部对上述金属管的一部分进行穿孔后，上述螺母受到配置在上述螺母的后方的上述中间部的推压，从而使上述螺母前进，一边将穿孔所形成的孔的周围推入上述金属管的内面侧，一边将上述螺母嵌入金属管。

2.一种液压成形的穿孔装置，用于液压成形装置，该液压成形装置具有安装有金属管的组合模、内压施加单元以及推轴单元，该液压成形的穿孔装置的特征在于，

具有穿孔冲头，该穿孔冲头在相对于金属管的管轴正交或倾斜的方向上能够自由移动，并且该穿孔冲头的前端部的直径比中间部的直径细，在上述穿孔冲头的前端部的周围配置有螺母，上述螺母的内径比上述前端部的外径大且比上述中间部的外径小，在使上述穿孔冲头前进并利用上述穿孔冲头的前端部对上述金属管进行穿孔之后，一边通过上述螺母将穿孔所形成的孔的周围推入上述金属管的内面侧，一边将上述螺母嵌入金属管。

3.如权利要求2所述的液压成形的穿孔装置，其特征在于，

在上述穿孔冲头的前端部的周围，且在上述螺母与上述穿孔冲头的中间部之间设有二次冲头。

4.一种液压成形加工部件，在金属管的侧壁部具有开口部，其特征在于，

上述开口部具有朝向金属管的内面侧的翻边加工部，在该翻边加工部的内侧嵌入了螺母。

5.如权利要求4所述的液压成形加工部件，其特征在于，

上述螺母的横断面形状由多角形或椭圆形构成，或者上述螺母的横断面形状的轮郭由直线和曲线的组合构成或者由曲线的组合构成。

6.如权利要求4或5所述的液压成形加工部件，其特征在于，

上述螺母的横断面形状在上述螺母的轴方向上不同。

7.如权利要求4～6中任一项所述的液压成形加工部件，其特征在于，

整个上述螺母被嵌入至比金属管的外表面更靠近管的内面侧。

8.如权利要求4～7中任一项所述的液压成形加工部件，其特征在于，

上述翻边加工部的前端的孔径比上述螺母的外径小，上述翻边加工部一直覆盖至上述螺母的内面侧拐角为止。

9.如权利要求4～8中任一项所述的液压成形加工部件，其特征在于，

上述螺母的侧面具有凹状或凸状的印痕。

10.如权利要求4～9中任一项所述的液压成形加工部件，其特征在于，

上述螺母和金属管被焊接在一起。

11.一种构造体，其特征在于，

该构造体与权利要求4～10中任一项所述的液压成形加工部件螺栓连结成一体。

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