CN102292174A - 旋压加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋压加工方法，使用配置于被加工管体的外周且在上述被加工管体的周围相对地公转的加工辊，通过使上述加工辊一边在上述被加工管体的半径方向上移动一边在轴向往返移动，由此对上述被加工管体进行缩径加工，此时，在将由弹簧钢板等具有弹性的板状材料构成的卷绕体作为芯状部件插入被加工管体的缩径加工部的管内侧后的状态下，利用上述加工辊实施缩径加工。

Description

旋压加工方法

技术领域

本发明涉及在汽车的转换器壳体、消音器中使用的钢管等金属制管体的管端等形成缩径部的方法。

背景技术

在装备于汽车的排气系统的排气净化用催化器(Converter)的壳体、或者消音器(muffler)的壳体中，由于需要大容量化，因此作为坯料，使用大径的管。进而，在该壳体部件端部，为了与前后部件连接，具备锥形部，此外，根据需要而具备与锥形部连接的小径的直管部。

图1示出如下例子：此类壳体1由坯料亦即大径的管的部分(1c)、为了与前后的部件连接而设置的锥形部(1b)、以及与锥形部连续的小径的直管部(1a)构成。

作为上述壳体1的成形方法，多数情况使用如图2所示的旋压加工方法。

进而，以加工时的褶皱抑制、加工部的板厚调整、或者内外表面的尺寸精度的提高为目的，例如如图3所示，使用芯状部件来实施该旋压加工。

但是，在以多道次(pass)进行加工时，芯状部件仅在最终道次有效地发挥功能，在中间工序几乎不发挥功能。并且，由于需要用于保持芯状部件的夹具等原因，因此对管端实施缩径加工时的芯状部件利用技术未必现实。

因此，当在管端实施以缩径为目的的旋压加工时，不使用芯状部件、将辊按压于中空状态的管体而进行成形的情况增多。

在不使用芯状部件地实施旋压加工的情况下，为了正常地进行加工，需要克服由辊产生的加工力而保持管体本来的形状。

然而，另一方面，在此类管体加工品中，以轻量化等作为目的，要求管壁的薄壁化。当与管体的直径相比管壁变薄时，管体的刚性不足。其结果是，管体加工品的形状精度降低。并且，在进行旋压加工时，如果被加工管体弹性地弯曲或起伏，则由于该变形部位与辊冲突，在进行旋压加工的部位产生褶皱或发生变形，无法继续进行旋压加工。即，产生图4所示的不良品。

对于这种形状精度降低、加工无法继续进行的现象，被加工管体的壁厚越薄、或者加工速度越快，则越容易发生。

因此，专利文献1提出了如下方案：为了抑制因被加工管体的刚性不足导致的弹性变形、防止褶皱、龟裂的产生、提高形状精度和加工速度，在将加工辊按压于旋转的金属制管体的外周，并不使用成型模具地进行缩小上述管体的直径的旋压加工时，在上述管体的内侧夹装由泡沫树脂构成的填充材料，利用上述加工辊对上述管体和上述填充材料一并进行缩径加工。

专利文献1：日本特开2006-346695号公报

在上述专利文献1所提出的方法中，能够获得如下相应的效果：能够抑制因被加工管体的刚性不足导致的弹性变形，并且，能够防止成形中产生振动、能够防止褶皱、龟裂等成形失败，能够实现形状精度、加工速度的提高。

但是，对于填充于被加工管体的内侧的泡沫树脂，在施加有压力的情况下，内部的气泡被压破而变形。因此，朝向外方的反弹力降低，不足以充分补偿被加工管体的刚性。即，填充的泡沫树脂虽然在变形量少时追随被加工管体的变形而相应地发挥功能，但是在变形量多的情况下，无法产生与变形量相抵的反弹力。

并且，填充于被加工管体的内侧的泡沫树脂形成为如下形态：伴随着管端的缩径加工，上述泡沫树脂的形状变形为沿着管端形状的形状而被填充。因此，不易从管端开口部取出泡沫树脂，生产率低。并且，作为填充材料的泡沫树脂完全不可能再利用。因此，在专利文献1中提出的泡沫树脂利用技术从结果来看增高了成本。

发明内容

本发明是为了消除此类问题点而提出的，其目的在于提供一种进行旋压加工的方法，当在金属制管体的管端等形成缩径部时，能够抑制因被加工管体的刚性不足导致的弹性变形，能够防止褶皱、龟裂的产生，能够实现形状精度和加工速度的提高，从而能够高生产率地进行旋压加工。

为了达到上述目的，本发明的旋压加工方法使用配置于被加工管体的外周且在上述被加工管体的周围相对地公转的加工辊，通过使上述加工辊一边在上述被加工管体的半径方向上移动一边在轴向往复移动，由此，缩小上述被加工管体的直径，其中，在将由具有弹性的板状材料构成的卷绕体作为芯状部件插入上述被加工管体的缩径加工部的管内侧胡的状态下，利用上述加工辊进行缩径加工。

作为上述具有弹性的板状材料，优选以使用弹簧钢板的卷绕体作为芯状部件来使用。

在本发明的旋压加工方法中，使用配置于被加工管体的外周且在上述被加工管体的周围相对地公转的加工辊，通过使上述加工辊一边在上述被加工管体的半径方向上移动一边在轴向往复移动来对上述被加工管体实施缩径加工，此时，作为芯状部件，插入由弹簧钢板等具有弹性的板状材料构成的卷绕体。由于由弹簧钢板等构成的卷绕体成为直径可变的芯状部件，因此在利用多道次实施缩径加工时，上述卷绕体作为芯状部件在整个阶段有效地发挥功能。并且，即使被加工管体是薄壁材料，也能够抑制因被加工管体的刚性不足导致的弹性变形。并且，能够防止成形中产生振动、能够防止褶皱、龟裂等成形失败，能够实现形状精度、加工速度的提高。此外，由于不仅在加工后容易去除芯状部件，而且作为芯状部件，能够对卷绕体进行再利用，因此能够高生产率地进行旋压加工。

附图说明

图1是说明排气净化用催化器(转换器)的壳体的形状的概要图。

图2是说明旋压加工方法的示意图。

图3是说明使用芯状部件的旋压加工方法的图。

图4是说明在旋压加工时容易发生的不良问题的图。

图5是说明在本发明中使用的作为直径可变芯状部件的弹簧钢板卷绕体的图。

图6是说明本发明的旋压加工方法的示意图。

图7是汇总了实施例的结果的图。

具体实施方式

本发明人等对在对管端进行缩径加工时使用泡沫树脂作为芯状部件这一专利文献1的技术上的问题点再次探讨，重复探讨了即使在直径变细时也能够呈现朝向外方的强反弹力，并且能够再利用的芯状部件。

在此过程中，发现由弹簧钢板等具有弹性的板状材料构成的筒状卷绕体能够作为芯状部件使用。

以下，利用将由弹簧钢板构成的卷绕体作为芯状部件使用的实施方式对其细节进行说明。

如图5所示，在本发明的旋压加工方法中作为芯状部件使用的弹簧钢板的卷绕体是将普通的弹簧钢板薄板卷绕一至多圈而得到的筒状物体。至少需要使内侧的板端与外侧的板的内壁重叠。如图5所示，优选上述卷绕体的内侧的板端向内侧弯折，以使得随着直径变细，易于沿着外侧的板内壁滑动。

对于弹簧钢板的卷绕体，卷绕圈数越多，缩径时的反弹力越大。这一点与螺旋弹簧相同。由于克服缩径加工结束后的增大了的反弹力而取出卷绕体，因此不需要卷绕圈数太多的卷绕体。虽然也与弹簧钢板的特性有关，但卷绕一到两圈就足够了。

卷绕体的筒的长度只要稍稍超出将要实施缩径的缩径部的长度即可。

下面，对使用如上所述的弹簧钢板的卷绕体进行旋压加工的方法详细地进行说明。

图6是利用本发明的旋压加工方法对管端实施缩径加工时的示意图。首先，如图6(a)所示，将弹簧钢板的卷绕体插入被加工管端。此时，卷绕体在利用克服朝向上述卷绕体的外方的反弹力使其直径变细后的状态下插入。在除去克服反弹力的力之后，弹簧钢板的卷绕体的直径增大到直至与被加工管体的内径一致、并以从被加工管体的内侧向外侧按压该被加工管体的内壁的方式被保持于被加工管体的内侧。

在此状态下，与在图2、3所看到的同样，利用加工辊对管端实施缩径加工(参照图6的(b))。此时，如上述那样，由于弹簧钢板的卷绕体以通过自身的反弹力被按压于管端内壁的方式被保持，因此不需要另外对该弹簧钢板的卷绕体进行保持、支承。伴随着管端的缩径加工，卷绕体的直径被缩小，上述卷绕体的反弹力伴随着加工而增大。

另外，在进行旋压加工时，虽然图2、3示出了对被加工管体进行固定，并使加工辊公转的实施方式，但也可以是使被加工管体旋转的实施方式。

虽然由弹簧钢板的卷绕体构成的芯状部件的朝向外方的按压力对被加工管体的刚性进行补偿，但是由于该按压力随着缩径加工的进展而增大，因此，即使被加工管体的壁厚薄，也能够抑制因被加工管体自身的刚性不足导致的弹性变形。

在对管端实施缩径加工时，如果在被加工部位不对材料进行约束的话，则容易产生裂纹，但是，当上述管端与芯状部件接触时，特别是当如本发明那样地赋予按压力地与芯状部件接触时，被加工部位的对材料进行约束的效果变得更大，不仅能够防止加工时产生裂纹，也能够实现形状精度、加工速度的提高。

加工结束后，取出作为芯状部件的弹簧钢板的卷绕体。

伴随着加工，弹簧钢板的卷绕体的直径变细，朝向外方的反弹力变得更大。因此，为了使卷绕体的直径变细以便从被加工管体抽出，需要对卷绕体施加增大后的反弹力以上的力。除了需要增大后的反弹力以上的力以外，对于抽出卷绕体没有困难之处。

由于抽出后的弹簧钢板的卷绕体复原至最初的形状，因此能够再次作为芯状部件在管体的缩径加工中使用。因此，能够将生产成本抑制得较低。

通常，作为对管端实施的旋压加工，多数情况是在保持管端部为正圆形状的情况下对管端部进行缩径加工。本发明方法虽然在此类通常的正圆缩径加工中被采用，但是也能够适用于相对于形成于管端的缩径部不是正圆形状，而是具有略微不同的长径和短径的椭圆形状的缩径加工。

即，由于薄板的弹簧钢板卷绕体沿着被成形的管体的内壁形状而变形，因此只要截面不是方形形状，就能够沿着管端加工形状而变形。因此，上述旋压加工也能够没有任何问题地适用于相对于具有不同的长径和短径的椭圆形状的缩径加工。

另外，在上述说明中，虽然对在被加工管体的管端进行缩径加工的实施方式进行了说明，但是，本发明当然也能够应用于管端以外的部位(例如，被加工管体长度方向的中央部)。

实施例

作为试样，使用外径为150mm的铁素体不锈钢电焊钢管。此时，使用坯料板厚为0.8mm、1.05mm以及1.2mm的3种钢管。

作为芯状部件，使用以板厚为0.5mm的弹簧用冷轧钢板(JISG4802，S55C-CSPB)为坯料且直径为150mm、宽度为100mm的卷绕一圈的卷绕体。

将上述弹簧钢板卷绕体插入上述3种被加工钢管的管端，加工辊一边以600rpm的转速旋转一边与被加工钢管接触，并且以6000mm/分的进给速度、以11道次按照60％的缩径率(diameter reduction ratio)进行缩径加工，直至管端外径为90mm为止。

在坯料钢管的板厚为0.8mm的情况下，虽然无论是否使用芯状部件，在直径缩小而到达60％的缩径率之前，都会产生褶皱而无法继续加工，但是如图7所示，在不使用芯状部件的情况下在初期产生褶皱，与此相对，在使用芯状部件的情况下在加工后期产生褶皱。

并且，在坯料钢管的板厚为1.2mm的情况下，无论是否使用芯状部件，都能够进行缩径加工直至缩径率达到60％为止。

与此相对，在坯料钢管的板厚为1.05mm的情况下，按照本发明，在以弹簧钢板卷绕体作为芯状部件时，能够进行缩径加工缩径率达到60％为止，但是在不使用弹簧钢板卷绕体时，无法进行60％的缩径率的缩径加工。

汇总上述结果，如表1所示。能够理解作为芯状部件的弹簧钢板卷绕体的有用性。

另外，对于成为芯状部件的由具有弹性的板状材料构成的卷绕体，只要是能够抑制在旋压加工时因被加工管体的刚性不足导致的弹性变形的卷绕体，当然也可以应用弹簧钢板以外的板材。

表1

表1：试验结果

Claims (2)

1.一种旋压加工方法，其特征在于，

使用配置于被加工管体的外周且在上述被加工管体的周围相对地公转的加工辊，通过使上述加工辊一边在上述被加工管体的半径方向上移动一边在轴向往复移动，由此缩小上述被加工管体的直径，其中，

在将由具有弹性的板状材料构成的卷绕体作为芯状部件插入上述被加工管体的缩径加工部的管内侧后的状态下，利用上述加工辊进行缩径加工。

2.根据权利要求1所述的旋压加工方法，其特征在于，

上述卷绕体由弹簧钢板构成。

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