CN101616758B - 管材的压弯加工装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够同时具有不需要大型设备或模具进行大弯曲半径的弯曲加工、不容易在弯曲内侧产生皱褶和纵弯曲的弯曲加工、生产率高的弯曲加工这三个特性的新的管材的弯曲加工装置及弯曲加工方法，是一种用冲头(12)和一组滚筒(13、13)进行管材的三点弯曲的压弯加工装置，冲头(12)具有宽度大于等于圆管(11)的宽度的槽(12a)，一组滚筒(13、13)由架台(14)支持着。滚筒(13、13)在与冲头(12)接触的状态下在架台(14)上向彼此分离的方向自由移动。架台(14)具有在圆管(11)的弯曲加工中供下降的冲头(12)和随之被弯曲下去的圆管(11)自由移动的空洞(14a)。

Description

管材的压弯加工装置及其方法

技术领域

本发明涉及制造汽车用部件、建筑用部件和家具用部件等时的管材的弯曲加工装置及弯曲加工方法。 

背景技术

近年来，在汽车用部件、建材用部件和家具用部件等领域，要求在确保刚性的状态下尽可能轻量化，作为其中的一个手段，使原材料变成中空是有效的。另一方面，由于配置空间小、装饰性强、多个部件成为一体等要求，这些部件弯曲加工的情况增加。 

管材弯曲加工的方法有很多种。举《管成型(tube forming)》36页-64页(日本Corona出版社1992年10月30日发行)中的几个例子，有拉伸弯曲(参照图1)、压弯(参照图2)、挤弯(参照图3)等。 

其中，拉伸弯曲是最广泛使用的方法。由于用回转弯管成型模(wiperdie)、芯棒和压力模(pressure die)等约束管材，因此具有弯曲内侧不容易产生皱褶和纵弯曲、能够进行小弯曲半径的弯曲的优点。但是，反过来说，具有在进行一种弯曲加工时需要多个模具的缺点。并且，虽然进行小弯曲半径的弯曲具有优势，但在进行大弯曲半径的弯曲时，需要大的旋转弯曲模具，并且装置本身也需要大型化。为了避免装置大型化，有时反复进行小弯曲半径和直线形状的弯曲，使整体近似大弯曲半径的弯曲，但由于进行多次弯曲加工，因此循环时间变长，生产效率不高。而且还存在弯曲形状只是圆弧、而且原则上只能进行一种弯曲半径的弯曲加工这样的缺点。 

另一方面，压弯像图2所示那样，除了是用弯曲模具和支持辊进行的方式以外，有时还像图4(《可塑性与加工》Vol.44，No.508(2003)，530页)那样支点不旋转。压弯与上述拉伸弯曲相比，需要的模具比较少就可以，并且只要移动冲头(图2中的弯曲模具)就能够进行弯曲加工，因此具有生产率高的优点。但是，由于受周围的模具的约束少，因此弯曲内 侧容易产生皱褶和纵弯曲，尤其是在支点之间的距离大的情况下，容易产生在冲头挤压的地方折弯这样的纵弯曲。 

挤弯为图3所示那样挤压模具在弯曲模具的周围旋转同时弯曲管材的方法。与上述拉伸弯曲比较相似，不同点在于是弯曲模具旋转还是挤压模具旋转。挤压模具除了使用图3那样的模具外，还有像图5(日本特开平3-32427号公报)所示那样使用滚筒的例子(另外，图5中(a)-(d)分别表示日本特开平3-32427号公报中的图1-图4，1为定模，2为引导面，3为槽，4为支持轴，4a为齿轮齿条，5为挤压用的流体压力缸，6为轴承框，7为挤压模具，7a为支轴，8为槽，9为旋转用流体压力缸，10为孔型，P为原材料管；Pa为顶端部分)。但是，与拉伸弯曲时一样存在弯曲形状仅限于圆弧形、设备难以进行大弯曲半径的弯曲加工这样的缺点。 

如上所述，现有的管材弯曲加工装置或方法，不能够同时具有不需要大型设备或模具的大弯曲半径的弯曲加工、弯曲内侧不容易产生皱褶和纵弯曲的弯曲加工、以及生产率高的弯曲加工这3个特性。 

发明内容

因此，本发明的目的就是要提供一种能同时具有这3个特性的新的管材弯曲加工装置及弯曲加工方法。 

为了解决上述问题，本发明的宗旨如下： 

(1)一种管材的压弯加工装置，其是由冲头和一组滚筒进行管材的三点弯曲的压弯加工装置，其特征在于：上述冲头在外周上具有宽度大于等于上述管材的宽度的槽；上述一组滚筒由架台支持着，并且在与上述冲头接触的状态下向彼此分离的方向在上述架台上自由移动；上述架台具有在上述管材的弯曲加工中供上述冲头和上述管材自由移动的空洞部分。 

(2)一种管材的压弯加工装置，其是在将管材的一部分与冲头固定的状态下由一个滚筒将管材挤压到冲头上的同时进行弯曲的压弯加工装置，其特征在于：上述冲头在外周上具有宽度大于等于上述管材的宽度的槽；上述滚筒由架台支持着，并且在与上述冲头接触的状态下自由移动；上述架台具有在上述管材的弯曲加工中供上述冲头和上述管材自由移动的空洞部分。 

(3)上述(1)或(2)中记载的管材压弯加工装置的特征在于：上述滚筒的中央部和上述冲头的槽的截面形状的一部分或全部包括半圆形、椭圆、长方形、多边形或组合了曲线的形状。 

(4)上述(1)或(2)所述的管材压弯加工装置的特征在于：上述管材的一部分被膨胀加工，在冲头上设置有能够安装该膨胀加工部的空洞部。 

(5)上述(1)或(2)所述的管材压弯加工装置的特征在于：上述滚筒能够相对于上述架台旋转。 

(6)上述(1)或(2)所述的管材压弯加工装置的特征在于：上述滚筒能够相对于上述冲头旋转。 

(7)上述(6)所述的管材压弯加工装置的特征在于：具有在使管材向管端前进的方向上旋转驱动滚筒的驱动装置。 

(8)上述(6)所述的管材压弯加工装置的特征在于：具有在使管材向与管端相反的方向前进的方向上旋转驱动滚筒的驱动装置。 

(9)上述(1)或(2)所述的管材压弯加工装置的特征在于：上述滚筒在滚筒的轴向上移动自由。 

(10)上述(1)或(2)所述的管材压弯加工装置的特征在于：上述架台的上述滚筒移动的面相对于上述冲头的行进方向成锐角。 

(11)一种管材的压弯加工方法，其特征在于：将管材插入设置在冲头外周上的槽中；由位于相对于管材与上述冲头相反的一侧、且由架台支持着的一组滚筒和上述冲头的一部分夹持管材，使上述冲头移动到上述架台一侧；使上述一组滚筒在与上述冲头接触的状态下在上述架台上向彼此分离的方向移动，使管材沿上述冲头的槽形状弯曲。 

(12)一种管材的压弯加工方法，其特征在于：在将管材的一部分固定在冲头上的状态下，在使管材与上述冲头成为一体的状态下，将管材和上述冲头推撞到位于相对于管材与上述冲头相反的一侧、且由架台支持着的一个滚筒上；使上述冲头的一部分与上述滚筒接触，在设置于上述冲头上的槽中与上述滚筒夹着管材，在这样的状态下，再使上述冲头移动到上述滚筒一侧；使上述滚筒在与上述冲头接触的状态下在架台上沿上述冲头移动，沿上述冲头的槽形状弯曲管材。 

(13)上述(11)或(12)所述的管材压弯加工方法的特征在于：使 用上述滚筒的中央部和上述冲头的槽的截面形状的全部或一部分包括半圆形、椭圆、长方形、多边形或组合了曲线的形状的冲头和滚筒，在使管材的截面形状变形的同时进行弯曲加工。 

(14)上述(11)或(12)所述的管材压弯加工方法的特征在于：使用膨胀加工了一部分的管材进行弯曲加工。 

(15)上述(11)或(12)所述的管材压弯加工方法的特征在于：使上述滚筒相对于上述架台旋转的同时进行弯曲加工。 

(16)上述(11)或(12)所述的管材压弯加工方法的特征在于：一边使上述滚筒相对于上述冲头旋转一边进行弯曲加工。 

(17)上述(16)所述的管材压弯加工方法的特征在于：在使管材向管端前进的方向上旋转驱动滚筒的同时进行弯曲加工。 

(18)上述(16)所述的管材压弯加工方法的特征在于：在使管材向与管端相反的方向前进的方向上旋转驱动滚筒的同时进行弯曲加工。 

(19)上述(11)或(12)所述的管材压弯加工方法的特征在于：使上述滚筒在滚筒的轴向上移动的同时进行弯曲加工。 

(20)上述(11)或(12)所述的管材压弯加工方法的特征在于：使上述滚筒以相对于上述冲头的行进方向成锐角的角度移动的同时进行弯曲加工。 

附图说明

图1为说明现有技术的旋转拉伸弯曲加工方法的图； 

图2为说明现有技术的压弯加工方法的图； 

图3为说明现有技术的挤弯加工方法的图； 

图4为说明现有技术的支点不旋转的压弯加工方法的图； 

图5为说明现有技术的挤弯加工方法的图； 

图6((a)→(b)→(c))依次为说明本发明的使用一组滚筒时的弯曲加工方法的包括局部剖视图的主视图和侧视图； 

图7为说明本发明的使用一个滚筒时的弯曲加工方法的图，(a)为剖视图，(b)为(a)的A-A剖视图； 

图8为表示本发明的弯曲加工方法及本发明使用的管材的截面形状的图，(a)为表示本发明的使用一组滚筒时的弯曲加工方法的包括局部剖视的主视图，(b)-(e)为表示本发明使用的管材的(a)中的A-A剖面形状的例子的图； 

图9为说明本发明中使用液压成型加工品进行弯曲加工时的顺序的包括局部剖视图的主视图，(a)表示液压成型加工品的扩管部位于滚筒一侧时的情形，(b)表示液压成型加工品的扩管部位于冲头存在的一侧时的情形； 

图10为表示能够适用本发明的弯曲形状的例子的图，(a)表示抛物线形状，(b)表示组合了曲线和直线的形状； 

图11为说明本发明中将圆形截面的管材变成长方形截面的同时进行弯曲加工时的图，(a)-(c)为表示弯曲加工方法的顺序的包括局部剖视图的主视图和侧视图，(d)为(a)的A-A剖视图，(e)为(b)的B-B剖视图； 

图12为说明本发明中进行弯曲加工并改变截面形状时的冲头及滚筒的槽形状例以及弯曲加工产生的截面形状的变化的图，(a)为表示弯曲加工前后的变化的包括局部剖视图的主视图，(b)为表示变成梯形截面形状时的(a)中的A-A剖视(加工前)的形状的剖视图，(c)为变成扁平圆截面形状时的(a)中的B-B剖视(加工后)的形状的剖视图； 

图13为表示本发明中冲头和滚筒的槽截面形状改变的例子的图，(a)为表示冲头的槽形截面沿长度方向变化的例子的主视图，(b)为(a)的A-A剖视图，(c)为(a)的B-B剖视图，(d)为表示滚筒的槽形截面沿圆周方向变化的例子的主视图，(e)为(d)的A-A剖视图，(f)为(d)的B-B剖视图； 

图14为说明本发明中滚筒相对于冲头和架台都滑动时的图，(a)为表示弯曲加工时的状态的包括局部剖视图的主视图，(b)为表示弯曲加工的状态的侧视图，(c)为(a)的G部放大图； 

图15为说明本发明中滚筒相对于冲头旋转、相对于架台滑移时的图，(a)为表示弯曲加工的状态的包括局部剖视图的主视图，(b)为表示弯曲加工的状态的侧视图，(c)为(a)的G部放大图，(d)为表示(a)中的 滚筒互相向外旋转时的图，(e)为表示(a)中的滚筒互相向内旋转时的图； 

图16为说明本发明中滚筒相对于冲头滑移、相对于架台旋转时的图，(a)-(c)为表示弯曲加工方法的顺序的包括局部剖视图的主视图和侧视图，(d)为(a)的G部放大图； 

图17为说明本发明中滚筒相对于冲头和架台都旋转时的图，(a)为表示弯曲加工的状态的包括局部剖视图的主视图，(b)为表示弯曲加工的状态的侧视图，(c)为(a)的G部分的放大图； 

图18为说明本发明中滚筒为能够沿滚筒的轴线方向移动的结构、能够进行三维形状的弯曲的滚筒与冲头的组合的图； 

图19为说明本发明中架台的上表面与冲头的行进方向成锐角时的图，(a)-(c)为表示弯曲加工方法的顺序的包括局部剖视图的主视图，(d)为(a)的A-A剖视图，(e)为(b)的B-B剖视图； 

图20为说明本发明的实施例1的图，(a)-(c)为表示弯曲加工的顺序的包括局部剖视图的主视图和侧视图，(d)为(b)的G部放大图； 

图21为说明本发明的实施例2的图，(a)为表示弯曲加工的状态的包括局部剖视图的主视图，(b)为表示弯曲加工的状态的侧视图，(c)为(a)的G部放大图； 

图22为说明本发明的实施例3的图，(a)为表示弯曲加工的状态的包括局部剖视图的主视图，(b)为表示弯曲加工的状态的侧视图； 

图23为说明本发明的实施例4的图，(a)为表示弯曲加工的状态的包括局部剖视图的主视图，(b)为表示弯曲加工的状态的侧视图； 

图24为说明本发明的实施例5的图，(a)为表示管材的液压成型加工方法的图，(b)为表示弯曲液压成型加工过的管材的顺序的包括局部剖视图的主视图，(c)为(b)中的G部分的放大图； 

图25为说明本发明的实施例6的图，(a)-(c)为表示弯曲加工方法的顺序的包括局部剖视图的主视图，(d)为(a)的A-A剖视图，(e)为(b)的B-B剖视图； 

图26为说明本发明的实施例7的图，(a)-(c)为表示弯曲加工方法的顺序的包括局部剖视图的主视图，(d)为(a)的A-A剖视图，(e)为(b)的B-B剖视图； 

图27为说明本发明的实施例8的图，(a)-(c)为表示弯曲加工方法的顺序的剖视图。 

具体实施方式

图6表示用本发明实施形态的加工装置将圆管(管材)11的中心弯曲成圆弧形的例子。下面使用本图详细说明本发明的加工装置和加工方法。另外，该图将装置整体结构的主视图表示在左边，将侧视图表示在右边。并且，主视图的中心线的左边为外观图，中心线的右边为中央剖视图。 

首先说明装置的整体结构。本装置包括冲头12和一组(2个)滚筒13、13、架台14。在冲头12的与圆管11接触的外周面上，设置有截面与圆管11的上半部分相同的槽，即设置有宽度与圆管11的直径(宽度)相等、截面由半圆形构成的槽12a。滚筒13的与圆管11接触的中央部31为具有截面与圆管11的下半部分相同的槽，即具有宽度与圆管11的直径(宽度)相等、截面由半圆形构成的槽13a的鼓形。如果从侧面看，支持滚筒13的架台14具有宽度比冲头12和圆管11中的任何一个的宽度大的空洞14a，下降的冲头12以及随之被弯曲下去的圆管11自由地向该空洞14a一侧移动。另外，虽然本实施例中架台14采用完全分割成2个的结构，但只要有足够大的空洞部，架台的下侧也可以是整体型。并且，由于一组滚筒13、13设置在架台14上，架台14和滚筒13的与冲头12的外周接触的端部30为圆柱形状，因此能够在架台14上移动。 

下面从图6的(a)开始依次说明本发明的加工方法。(a)表示初始状态。滚筒13、13在架台14上的位置为在中央排列有2个。既可以像图示那样互相接触，也可以在滚筒13、13之间设置挡块等，分别与挡块接触。无论怎样接触，都将使滚筒13、13向互相靠近的方向挤压它们的力(图中水平方向的箭头)作为负载。力的施加方法可以用液压缸或弹簧等进行。将圆管11放置在像上述那样设置在架台14上的一组滚筒13、13的更上方。 

接着，像该图(b)所示那样，使冲头12从圆管11的上方下降(朝架台14侧前进)。这样一来，圆管11被夹持在冲头12的半圆形槽12a与滚筒13的中央部31的半圆形槽13a之间。同时，在槽12a、13a的外侧部分，冲头12与滚筒13的端部30互相接触。本例中由于冲头12的外周面的中 央为圆弧形，因此当冲头12沿铅垂方向向下方压进去时，产生使滚筒13、13向彼此分离的方向(外侧)运动的力。但是，像上述那样，由于滚筒13、13上作用有使它们互相靠近的力，结果，随着冲头12下降，滚筒13、13的端部30一边与冲头12接触一边沿冲头12的外周面在架台14上移动。滚筒13、13上述那样的运动使圆管11被一组滚筒13、13挤压到冲头12上并弯曲下去。 

最后，像该图(c)所示那样，当滚筒13到达冲头12的直线部位时，弯曲加工结束。另外，弯曲加工后，当取出圆管11时，单纯使冲头12上升就能够容易地取出圆管11。 

以上为使用一组上述方案(1)的发明以及方案(11)的发明提出的滚筒13时的管材的压弯加工装置及方法的说明。下面用图7说明使用一个上述方案(2)的发明以及方案(12)的发明提出的滚筒13时的管材的压弯加工装置及方法。 

图7为将冲头12配置在下方、将架台14和滚筒13配置在上方的例子。首先，用固定夹具15将圆管11的右端固定在冲头12上。另外，在冲头12的与圆管11接触的外周面上，设置有截面与圆管11的下半部分相同的由半圆形构成的槽，即设置有宽度与圆管11的直径(宽度)相等的槽12a。滚筒13的与圆管11接触的中央部31为具有截面与圆管11的上半部分相同的由半圆形构成的槽，即具有宽度与圆管11的直径(宽度)相等的槽13a的鼓形。如果从侧面看，支持滚筒13的架台14具有宽度比冲头12和圆管11中的任何一个的宽度大的空洞14a，冲头12和圆管11在空洞14a内移动自由。并且，在滚筒13的与架台14接触的端部30的上部，设置有T型突起部13b，在架台14的下部形成有截面与突起部13b的截面相适应的引导槽14b。滚筒13的突起部13b嵌入架台14的引导槽14b，滚筒13支持在架台14上。与此同时，滚筒13能够在引导槽14b的引导下沿架台14的下表面移动。并且，冲头12的外周部和滚筒13的与架台14接触的端部30为圆柱状。 

如果采用本实施例，在使架台14和滚筒13成为一体的状态下向具有冲头12和圆管11的方向下降。在滚筒13上作用向右(图中水平箭头的方向)挤压的力，结果，随着架台14和滚筒13下降，并且滚筒13在与冲头 12接触的状态下移动。因此，被滚筒13和冲头12夹持着的圆管11被弯曲成沿冲头12的槽12a的形状。最终，当滚筒13到达冲头12的直线部位时，弯曲加工结束，然后，如果使架台14和滚筒13上升，能够取出弯曲加工过的圆管11。 

虽然以上图6的例子将冲头12配置在上方，图7的例子将冲头12配置在下方，但分别反过来配置也能够获得同样的效果。即，也可以将图6的例子中的冲头12配置在下方，将圆管11放置在其上面，使架台14和滚筒13从上方下降，将图7的例子中的架台14和滚筒13配置在下方，使固定圆管11的一部分的冲头12与圆管11一起从上方下降。并且，这些配置也可以不是上下方向而全部配置在水平方向上，使冲头12或者是架台14和滚筒13沿水平方向移动。 

本发明的优点在于，第一，由于装置简单，低成本就可以。基本上只要是冲压装置就可以，装置简单并且成本低。并且，当弯曲不同的弯曲形状时，只要重新制作冲头12就可以，能够共通地使用滚筒13或架台14，因此也能够降低模具的成本。 

第二个优点是生产率高。一般的拉伸弯曲加工一次弯曲要花20～30秒左右，如果是多次弯曲，有时需要花1分钟以上。与之相比，本发明的弯曲方法一次冲压就能够进行弯曲加工，因此几秒就能够弯曲。 

第三个优点是不容易产生皱褶和纵弯曲。用支点位置固定的三点弯曲法进行压弯容易在弯曲内侧产生皱褶和纵弯曲。但本发明的弯曲方法由于支点之间的距离即滚筒13、13之间的距离或者滚筒13与固定夹具15之间的距离最初短，因此不容易产生折弯，由于支点之间的距离随着弯曲加工的进行慢慢增大、逐渐弯曲，因此最终能够形成没有皱褶和纵弯曲的形状。 

虽然本实施例用圆管11进行弯曲，但管材的截面形状没必要是圆形，像图8的(b)-(d)的例子那样椭圆、方形及其他异形截面也能够适用本发明。并且，图8(e)的例子所示那样的横向排列2个用挤压铝型材生产的矩形的形状的截面等的内面有筋的管材或者外侧有筋的管材，也能适用本发明。此时，只要使冲头12的槽12a的截面形状或滚筒13的中央部31的槽13a的截面形状分别与各种管材的截面形状一致就可以。 

并且，也可以像图9的例子那样使用通过液压成型加工等预备成型的 加工品16。图9(a)为在滚筒13、13存在的一侧具有作为隆起加工部的液压成型扩管部16a的例子，此时，如果在初始状态下能够在不与滚筒13、13干涉的位置上配置扩管部16a的话，则能够照搬使用本发明的弯曲加工方法。并且，图9(b)为在冲头12存在的方向上具有液压成型的扩管部16a的例子，此时，如果在冲头12的与扩管部16a接触的地方设置作为空洞部的挖空部12b(图9的例子中为冲头12中央的下部)，则在弯曲加工时能够不压坏扩管部16a。 

弯曲圆管11的形状也没必要为圆弧形。也可以是图10(a)那样的抛物线形状，此外，双曲线形状和正弦波形状也可以适用本发明。并且，还可以是图10(b)那样组合了这些曲线或直线的形状。 

并且，管材11截面的形状与冲头12或滚筒13的中央部31的槽12a、13a的截面形状也没必要一样。例如，也可以像图11那样管材11的截面为圆形，冲头12或滚筒13、13的中央部31的槽12a、13a的形状为长方形。如果像这样的组合进行加工，能够使管材11的截面形状由圆形变形成长方形截面的同时对整体进行弯曲加工。如果弯曲原本为长方形截面的管材11，则容易产生截面变形或纵弯曲等问题，但如果像上述那样同时进行截面变形和弯曲加工的话，则加工后截面的精度变高，不容易产生纵弯曲。并且，由于还削减工序和减少模具的数量，因此对于降低成本也有利。 

另外，冲头12或滚筒13、13的中央部31的槽12a、13a的形状除长方形以外，还可以是图12所示那样将多边形或曲线进行组合的形状，但必须使槽12a、13a的宽度大于等于管材11的宽度，以便刚开始时能够插入管材11。并且，冲头12和滚筒13的中央部31的槽12a、13a的周长的合计长度希望与管材11的周长大致相等，但允许大小稍有不同。但是，如果相对于管材11的周长槽12a、13a的周长过大，则弯曲加工后截面形状的精度变差，反之，如果过小，则有可能产生皱褶。 

并且，槽12a、13a截面的形状也没必要沿长度方向均匀。例如，如果像图13(a)-(c)那样使冲头12的槽12a的截面沿长度方向改变，则能够使管材11变形为由两端是四边形、其他部分为圆形构成的截面形状，同时进行弯曲。并且，也可以像图13(d)-(f)那样使滚筒13的中央部31的槽13a的截面沿圆周方向反复在圆形截面与四边形截面之间变化。但 是，如上所述，由于希望冲头12的槽12a的周长与滚筒13的中央部31的槽13a的周长的合计与管材11原本的周长大致相同，因此使冲头12的槽12a和滚筒13的中央部31的槽13a的周长的合计均等地进行设计。 

下面说明滚筒13的旋转。图14表示滚筒13相对于架台14和冲头12都不旋转、沿架台14的上表面滑移的情况。为了起到结合的作用，滚筒13的与架台14接触的端部30的下表面为平面，与冲头12接触的端部30的上部为半圆形。另外，滚筒13的中央部31的槽13a的截面为半圆形。这种情况的优点是，滚筒13、13的结构变得简单；弯曲加工时在管材11上作用摩擦阻力，一边沿长度方向拉伸一边进行弯曲，因此不容易引起纵弯曲等。另一方面，缺点在于摩擦阻力大并且滚筒13、13难以移动。 

图15为滚筒13相对于架台14不旋转地滑移、相对于冲头12边旋转边移动的例子。为了起结合作用，滚筒13的与架台14接触的端部30的下表面为平面。并且，滚筒13的与冲头12接触的中央部31呈鼓状的圆形，与滚筒端部30独立地自由旋转。另外，滚筒13的中央部31的槽13a的截面为半圆形。此时，由于滚筒13对冲头12的阻力小、能够移动，因此在像图11那样边改变管材11截面的形状边弯曲加工时特别有效。并且，也可以像图13(d)-(f)所示那样使滚筒13的中央部31的槽13a的形状沿长度方向改变，边使管材11的弯曲外侧的截面形状改变边进行弯曲加工。但是，滚筒13的结构变得复杂，并且对管材11的拉力变小。因此，如果像图15(d)那样使滚筒13、13互相向外旋转(即，使管材11向管端前进的方向)地驱动滚筒13、13的话，则能够增加对管材11的拉力，具有抑制弯曲时纵弯曲的效果。反之，如果像图15(e)那样使滚筒13、13互相向内旋转(即，使管材11向与管端相反的方向前进的方向)地驱动滚筒13、13的话，则能够减小滚筒13移动的阻力。这样在滚筒13的与冲头12接触的面的接触角度接近水平的情况下特别有效，在弯曲初期能够使滚筒13顺畅地移动到外侧。 

作为滚筒在架台14上旋转、相对于冲头12滑动的例子，可以考虑图16那样的与冲头12接触的地方为平坦形状的滚筒17。为了起到结合的作用，滚筒17的与架台14接触的端部70为圆柱状，滚筒17的与冲头12接触的中央部71呈长方体的外形。并且，滚筒端部70与滚筒中央部71独立 地自由旋转，滚筒中央部71自由地追随冲头12的槽12a的形状所具有的角度。另外，滚筒17的中央部71的槽17a的截面为半圆形。此时，能够大面积将管材11压变形，对于防止局部变形等有效。并且，即使是圆形滚筒13在弯曲初期不能够压变形的管材11的中央部，如果使用平坦的滚筒17的话，也能够压变形。并且，虽然该平坦的滚筒17、17作为图16那样的相对于冲头12滑移、相对于架台14旋转的例子之一安装，但在相对于架台14滑移的图15那样的情况下也能够使用。 

最后，图17为滚筒13、13相对于架台14和冲头12都旋转的例子。为了起到结合的作用，滚筒13的与架台14接触的端部30为圆柱状，滚筒13的与冲头12接触的中央部31呈鼓状圆形。滚筒端部30与滚筒中央部31分别独立地自由旋转。另外，滚筒13的中央部31的槽13a的截面为半圆形。滚筒13移动的阻力比图14-图16所示的例中的小，移动顺畅，但由于对管材11的长度方向的拉力减小，因此对于防纵弯曲不利。 

以上说明了滚筒13的旋转，下面说明滚筒13沿轴线方向的移动。如图18所示，如果采用使冲头12的槽12a的形状沿短边方向(短手方向)变化、滚筒13的中央部31能够追随其形状沿滚筒13的轴向移动的结构的话，能够将管材11弯曲成三维形状。 

下面叙述架台14的形状。之前叙述的例子如图6那样，架台14的滚筒13移动的面与冲头12行进的方向成直角的角度。但是，在像该图(a)的弯曲初期那样冲头12与滚筒13接触的面的角度为相对于冲头12行进的方向大致为直角的情况下，冲头12行进难以使滚筒13向互相离开的方向移动。因此，如果使用图19那样滚筒17移动的面的角度与冲头12行进的方向成锐角的架台18的话，则即使在弯曲初期滚筒17也能够顺畅地移动。并且，如果使用这种滚筒的滑移面倾斜的架台18，即使是图19那样中央部平坦的冲头12，也能够使滚筒17从初期开始就顺畅地移动。 

下面说明本发明的实施例。 

[实施例1] 

圆管的管材11使用外径25.4mm、全长480mm的STKM20A机械构造用碳素钢钢管，壁厚t为2.0mm和1.6mm这2种。用该钢管像图20那样将管材11的中央90°弯曲成弯曲半径为203.2mm(外径的8倍)的圆弧 形。另外，滚筒13像图14所示那样采用相对于架台14和冲头12都不旋转而滑移的结构，尺寸如该图所示，外侧R＝25.4mm、内侧(槽底)R＝12.7mm。即，滚筒13的与架台14接触的端部30的下表面为平面，与冲头12接触的滚筒端部30的上部呈半圆形。并且，滚筒13的中央部31的槽13a的截面为半圆形。槽13a的形状为，冲头12一侧和滚筒13一侧都是直径与管材11的外径相同的半圆形的截面。并且，冲头12压入到作为最终的位置的2个滚筒13、13的中心间距离为400mm。 

[实施例2] 

使用与实施例1相同的管材11以相同的条件进行了弯曲加工，只改变滚筒13的结构。滚筒13如图21所示为圆形车轮30(滚筒端部30)在架台14上旋转的同时能够移动的结构，半圆形截面的鼓形滚筒中央部31能够相对于冲头12旋转的同时移动。另外，连接架台14上的车轮部分30和与冲头12接触的鼓形滚筒中央部31的车轴32与滚筒中央部31固定，但与车轮部分30能够自由旋转。并且，滚筒13的尺寸为，车轮部分30的外径为48mm、鼓形滚筒中央部31的外径为50.8mm、槽13a、13a之间的距离为25.4mm。 

[实施例3] 

使用与实施例2相同的管材11、冲头12、架台14和滚筒13，将冲头12压入到与实施例2相同的位置进行了弯曲加工。但是，驱动滚筒13强制地使滚筒13旋转的同时进行弯曲加工。在本实施例中，滚筒13的驱动使用了像图22所示那样在使管材11向管端前进的方向上旋转驱动滚筒13的驱动装置40。在驱动装置40中配置使电动机41和滚筒13的车轴32旋转的链条42，从电动机41通过链条42强制地使车轴32旋转。即，旋转的方向为使2个滚筒13、13互相向外侧的方向。 

[实施例4] 

与实施例3相比，只是滚筒13的驱动方向相反。即，使用了在使管材11向与管端相反的方向前进的方向上旋转驱动滚筒13的驱动装置50。在驱动装置50中配置使电动机51和滚筒13的车轴32旋转的链条52，使2个滚筒13、13向互相向内侧的方向旋转的同时进行弯曲加工(参照图23)。 

上述实施例1-4进行弯曲加工时的弯曲内侧是否有纵弯曲以及压入载 荷的结果的一览表示在表1中。为了比较，一并表示了以往的3点弯曲法加工的结果。另外，3点弯曲的支点使用形状与实施例1的滚筒13的形状相同的支点，支点之间的距离设定为与实施例1-4的最终位置相同的400mm。 

结果，现有技术的3点弯曲产生纵弯曲的厚度为2.0t材的弯曲，用本发明的方法时实施例1-4都没有产生纵弯曲。但是，如果是更薄壁材的1.6t材，在滚筒13相对于冲头12和架台14滑动的实施例1的条件下没有产生纵弯曲，但在滚筒13旋转的实施例2的条件下产生了纵弯曲。因此，如果像实施例3那样使滚筒13互相向外侧旋转地驱动滚筒13，则在管材11上作用有管轴方向的拉力，能够防止纵弯曲。 

但是，使滚筒13成为滑动的条件或者使滚筒13互相向外侧旋转的条件由于要增大冲头12的压入负荷，因此极力将设备能力抑制得小的观点来看不利。对此，如果像实施例4那样使滚筒13互相向内侧旋转的话，能够减小压入的载荷。为了用小的力弯曲纵弯曲不会成为瓶颈的厚壁材的弯曲，实施例4的方法有效。 

表1 

[实施例5] 

使用了弯曲加工的管材11不是单纯的直管、而是用液压成型进行一次加工过的加工品16的例子表示在图24中。首先通过液压成型将外径25.4mm、壁厚为2.0mm、全长为540mm的STKM20A钢种(与实施例1-4使用的厚度2.0t材相同的管材11、长度为60mm的长的原材料)成型为伸出30mm高度的扩管部16a的形状。此时液压成型的条件为，内压105MPa、两端的轴向推压量(軸押し)分别为30mm。因此，液压成型后的长度为480mm。在将该液压成型加工品16的扩管部16a朝下配置的状态进行弯曲加工。此时的冲头12和滚筒13的形状、滚筒13、13之间最终的距离与实施例1-4时一样，但滚筒13移动的条件为相对于冲头12旋转、相对于架台14滑动的条件。弯曲加工的结果未发现纵弯曲等成型不良，获得了形状良好的成型品。 

[实施例6] 

图25为使用与实施例1-4使用的厚度为2.0t材相同的管材11、冲头12的槽12a的形状和滚筒13的中央部31的槽13a的形状为长方形截面的例子。长方形设计成宽度为26.5mm、高度为8+8＝16mm、拐角R＝3mm。周长设定为：原来的管的外周为79.80mm，冲头12和滚筒13的槽12a、13a内面的合计周长为79.85mm，周长大致相同。冲头12的槽12a的轴向位置设计成不是在与压入方向平行的平面上、而是在倾斜10°的平面上通过的位置上。为了使滚筒13能够沿轴线方向移动，滚筒端部30为圆柱形状；滚筒中央部31能够沿滚筒13的轴向方向移动自由，以便在弯曲加工中能够沿冲头12的槽12a的位置移动。最终滚筒13、13下压到管端的位置，沿整个长度使截面变形。其他的条件与实施例2相同。用以上的装置和加工条件进行弯曲加工的结果是，一次弯曲加工就能够从圆形截面的直管获得长方形截面、并且三维弯曲的成型品。 

[实施例7] 

图26为冲头12的中央部为平坦形状的进行弯曲加工的例子。而且，由于是包括平坦部将管材11的截面变形成长方形的例子，因此滚筒13、13有必要从中央位置开始移动。因此，为了使架台18的滚筒13、13的端部30移动的面相对于冲头12的行进方向(图26中下方向)成锐角，像图示 那样使架台18相对于水平面向下倾斜15°，使滚筒13、13容易互相向外侧移动。并且，由于滚筒中央部31的截面也成型为长方形，因此使滚筒中央部31的截面形状为长方形而不是圆形。并且，滚筒中央部31与滚筒端部30独立地自由旋转，滚筒中央部31自由地追随冲头12的槽12a的形状形成的角度。另外，管材11使用了与实施例1-4中使用的厚度为2.0t材相同的管材11。最终，滚筒13、13压进到管端的位置，沿整个长度使截面变形。弯曲加工的结果，获得了截面为长方形、两端被弯曲的成型品。 

[实施例8] 

图27为用1个滚筒13在一个地方弯曲管材11的例子。冲头12和滚筒13的槽12a、13a的形状为单纯的圆形截面，管材11使用了与实施例1-4中使用的厚度2.0t材相同的管材11。并且，滚筒端部30的与架台14接触的上表面为平面、滚筒端部30的与冲头12的外周接触的下部呈半圆形(图中没有表示)，以便使滚筒13相对于架台14滑动、相对于冲头12旋转。并且，滚筒中央部31为具有半圆形槽13a的鼓形(图中没有表示)。滚筒13的初始位置为被挡块19挤在图26(a)所示的位置。弯曲加工的结果，能够获得一头为直管、另一头弯曲的成型品。 

产业上的可利用性 

本发明对于弯曲加工制造汽车用零部件、建筑用材料和家具用零部件等时的管材，或者弯曲加工各种设备中的管线所使用的管材有用。 

通过本发明，能够使现有技术的拉伸弯曲或挤弯中装置成本、模具成本高的大弯曲半径的弯曲加工低成本化，而且能够进行生产率高的弯曲加工，因此能够达到也降低生产成本的目的。另一方面，还能够不产生皱褶和纵弯曲地加工现有技术的用压弯加工方法会在弯曲内侧产生皱褶和纵弯曲从而不能进行加工的弯曲加工。由此，能够使汽车用部件、建材用部件和家具用部件等中的管材的弯曲加工部件的适用范围更广，不仅能够对轻量化有贡献，而且能够降低生产成本。 

Claims (20)

1.一种管材的压弯加工装置，其是由冲头和一组滚筒进行管材的三点弯曲的压弯加工装置，其特征在于：上述冲头在外周上具有宽度大于等于上述管材的宽度的槽；上述一组滚筒由架台支持着，并且在与上述冲头接触的状态下向彼此分离的方向在上述架台上自由移动；上述架台具有在上述管材的弯曲加工中供上述冲头和上述管材自由移动的空洞部分。

2.一种管材的压弯加工装置，其是在将管材的一部分与冲头固定的状态下由一个滚筒将管材挤压到冲头上的同时进行弯曲的压弯加工装置，其特征在于：上述冲头在外周上具有宽度大于等于上述管材的宽度的槽；上述滚筒由架台支持着，并且在与上述冲头接触的状态下自由移动；上述架台具有在上述管材的弯曲加工中供上述冲头和上述管材自由移动的空洞部分。

3.如权利要求1或2所述的管材的压弯加工装置，其特征在于：上述滚筒的中央部和上述冲头的槽的截面形状的一部分或全部包括半圆形、椭圆、长方形、多边形或组合了曲线的形状。

4.如权利要求1或2所述的管材的压弯加工装置，其特征在于：上述管材的一部分被膨胀加工，在冲头上设置有能够安装该膨胀加工部的空洞部。

5.如权利要求1或2所述的管材的压弯加工装置，其特征在于：上述滚筒能够相对于上述架台旋转。

6.如权利要求1或2所述的管材的压弯加工装置，其特征在于：上述滚筒能够相对于上述冲头旋转。

7.如权利要求6所述的管材的压弯加工装置，其特征在于：具有在使管材向管端前进的方向上旋转驱动滚筒的驱动装置。

8.如权利要求6所述的管材的压弯加工装置，其特征在于：具有在使管材向与管端相反的方向前进的方向上旋转驱动滚筒的驱动装置。

9.如权利要求1或2所述的管材的压弯加工装置，其特征在于：上述滚筒在滚筒的轴向上移动自由。

10.如权利要求1或2所述的管材的压弯加工装置，其特征在于：上述架台的上述滚筒移动的面相对于上述冲头的行进方向成锐角。

11.一种管材的压弯加工方法，其特征在于：

将管材插入设置在冲头外周上的槽中；

由位于相对于管材与上述冲头相反的一侧、且由架台支持着的一组滚筒和上述冲头的一部分夹持管材，使上述冲头移动到上述架台一侧；

使上述一组滚筒在与上述冲头接触的状态下在上述架台上向彼此分离的方向移动，使管材沿上述冲头的槽形状弯曲。

12.一种管材的压弯加工方法，其特征在于：

在将管材的一部分固定在冲头上的状态下，

在使管材与上述冲头成为一体的状态下，将管材和上述冲头推撞到位于相对于管材与上述冲头相反的一侧、且由架台支持着的一个滚筒上；

使上述冲头的一部分与上述滚筒接触，在设置于上述冲头上的槽中与上述滚筒夹着管材，在这样的状态下，再使上述冲头移动到上述滚筒一侧；

使上述滚筒在与上述冲头接触的状态下在架台上沿上述冲头移动，沿上述冲头的槽形状弯曲管材。

13.如权利要求11或12所述的管材的压弯加工方法，其特征在于：使用上述滚筒的中央部和上述冲头的槽的截面形状的全部或一部分包括半圆形、椭圆、长方形、多边形或组合了曲线的形状的冲头和滚筒，在使管材的截面形状变形的同时进行弯曲加工。

14.如权利要求11或12所述的管材的压弯加工方法，其特征在于：使用膨胀加工了一部分的管材进行弯曲加工。

15.如权利要求11或12所述的管材的压弯加工方法，其特征在于：使上述滚筒相对于上述架台旋转的同时进行弯曲加工。

16.如权利要求11或12所述的管材的压弯加工方法，其特征在于：使上述滚筒相对于上述冲头旋转的同时进行弯曲加工。

17.如权利要求16所述的管材的压弯加工方法，其特征在于：在使管材向管端前进的方向上旋转驱动滚筒的同时进行弯曲加工。

18.如权利要求16所述的管材的压弯加工方法，其特征在于：在使管材向与管端相反的方向前进的方向上旋转驱动滚筒的同时进行弯曲加工。

19.如权利要求11或12所述的管材的压弯加工方法，其特征在于：使上述滚筒在滚筒的轴向上移动的同时进行弯曲加工。

20.如权利要求11或12所述的管材的压弯加工方法，其特征在于：使上述滚筒以相对于上述冲头的行进方向成锐角的角度移动的同时进行弯曲加工。

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