CN103958084B - 管端成形方法 - Google Patents

Abstract

一种将管坯的一端成形为双重结构以及扩径结构的方法，包括在管坯的一端形成锥形部和小径管部的缩管工序、准备具有管坯孔和扩管孔的保持模具的工序、以及扩管工序，所述扩管工序包括将所述管坯安装在保持模具的管坯孔中的第一步骤、以所述锥形部为起点将所述小径管部朝向所述管坯的内侧折回的第二步骤、以及将所述折回的部分向所述扩管孔的内壁推压扩展的第三步骤。在缩管工序中，由于小径管部可以不是锥形，所以容易成形。另外，在扩管工序中，由于在将小径管部折回形成双重结构的同时，可以将双重结构的部分扩管，所以能够以更少的工序数进行成形。

Description

管端成形方法

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2011年11月14日在日本专利局提交的日本发明专利申请第2011-248871号的优先权，所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并入本文。

技术领域

本发明涉及一种将管坯的一端成形为双重结构以及扩径结构的方法。

背景技术

以往，已知如专利文献1中所记载的，以在管坯的开口端方向上管径逐渐减小的方式使管坯缩径从而形成第1锥形部，与此同时，形成第2锥形部，第2锥形部与该第1锥形部相连续，且以与第1锥形部的管径的渐减比例不同的比例逐渐减小，并通过将第1锥形部以及第2锥形部朝向管坯的内侧折曲而形成双重结构的方法。在这种情况下，通过将管坯的一端形成为双重结构可以增加该双重结构部分的强度及壁厚。因此，即使使用壁厚比较薄的管坯，也能够在管坯的双重结构部分形成螺孔等或进行焊接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本发明专利第2909713号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在上述以往的方法中，因为必须形成第1锥形部以及第2锥形部，所以成形操作或工序可能会变得复杂。而且，在将第1锥形部以及第2锥形部朝向管坯的内侧折曲的工序之后，另外需要扩展因折曲而重叠的部分以使管壁彼此贴紧的工序，后工序也可能会变得复杂。

期望提供一种可以通过简易的工序容易地成形管的一端的管端成形方法。

解决问题的技术方案

本发明的第1方面为，包括:对管坯的一端进行成形的缩管工序，所述缩管工序在管坯的一端形成锥形部和小径管部，所述锥形部随着接近端缘而缩径，所述小径管部从该锥形部的小径侧以与该小径侧的直径大致相同的直径连续至端缘；准备保持模具的工序，所述保持模具具有管坯孔和扩管孔，所述管坯孔用于保持所述管坯，所述扩管孔以与所述管坯孔相连续的方式形成，并且具有比所述管坯的外径大规定值的内径；以及扩管工序，所述扩管工序包含以所述锥形部的至少一部分被收纳在所述扩管孔内的方式，将所述管坯安装在所述管坯孔内的第一步骤，通过利用冲头部件在轴向上推压所述小径管部从而以所述锥形部为起点将所述小径管部朝向所述管坯的内侧折回的第二步骤，在折回所述小径管部后，通过使所述冲头部件在轴向上进一步移动，将所述冲头部件所具有的扩管部插入所述管坯中的折回的部分的内部，从而将所述折回的部分向所述扩管孔的内壁推压扩展的第三步骤。

在本发明的第2方面中，在所述冲头部件的前端形成有可插入所述小径管部中的定位部，所述第二步骤包含通过将所述定位部插入所述小径管部中而进行所述冲头部件和所述小径管部的定位的步骤。

在本发明的第3方面中，在所述冲头部件上，在所述定位部和所述扩管部之间形成有台阶部，所述第二步骤包含通过使所述台阶部接触所述小径管部的管端从而在轴向上推压所述小径管部的步骤。

在本发明的第4方面中，在所述冲头部件上，在所述台阶部和所述扩管部之间形成有直径小于所述扩管部的直线部。

在本发明的第5方面中，所述直线部的外径与所述小径管部的外径大致相同。

发明效果

在本发明的管端成形方法中，在缩管工序中形成锥形部和小径管部。小径管部可以不是锥形，与以往相比易于成形。另外，在扩管工序中，在通过折回小径管部形成双重结构的同时，可将双重结构的部分扩管。由此，取得了能够以更少的工序数进行成形的效果。

另外，在冲头部件的前端形成有定位部，通过使用这样的冲头部件对管坯和冲头部件的定位准确且容易。另外，在冲头部件上形成有台阶部，通过使用这样的冲头部件，在定位的同时能够容易地推压管坯的管端。另外，在冲头部件上形成有直线部，当使用这样的冲头部件时抑制了在成形时将不必要的压力施加于管坯。其结果为，能够抑制在成形时产生裂纹等。

附图说明

图1A-1B是示出第1实施方式中缩管工序的说明图。

图2是示出本第1实施方式中扩管工序的开始状态的说明图。

图3A-3B是示出本第1实施方式中扩管工序的折回状态的说明图。

图4是示出本第1实施方式中扩管工序的结束状态的说明图。

图5是示出通过本第1实施方式的管端成形方法成形的管的使用例的截面图。

图6是示出比较例的说明图。

图7A-7C是示出第2实施方式的管端成形方法的说明图。

图8是示出第3实施方式的管端成形方法的扩管工序的说明图。

附图标记的说明

1…管坯；1a…小径管部；1b…锥形部；2…缩管模具；4…缩管孔；6…锥形孔；8…管坯孔；20…保持模具；21…冲头部件；22…扩管孔；23…管坯孔；24…定位部；26…直线部；27…锥形部；28…扩管部；30…台阶部；31…凸缘

具体实施方式

下面将参看附图详细说明本具体实施方式。

[第1实施方式]

在图1A-1B中，管坯1为所谓的薄壁型管(圆柱形管)。在本第1实施方式中，管坯1的壁厚t为0.8mm。首先利用缩管模具2将管坯1成形为如后所述的预期形状。

缩管模具2具有缩管孔4、锥形孔6以及管坯孔8。缩管孔4、锥形孔6以及管坯孔8连续地形成在同一轴线上。

缩管孔4的内径D1小于管坯1的外径D2(D1<D2)。另外，内径D1比从外径D2中减去壁厚t的4倍而得到的值(D2-4t)稍小。

锥形孔6为连接缩管孔4和管坯孔8的锥形的孔。锥形孔6的锥形角度θ(参看图1A)优选为30-70度左右。并且，角度θ是指，在图1A的状态下水平面和锥形孔6的内壁所形成的角度。换言之，缩管模具2的下端面和锥形孔6的内壁的延长线所形成的角度。

管坯孔8的内径形成为可插入管坯1的尺寸。例如，管坯孔8可形成为管坯1的外壁抵接管坯孔8的内壁。

参看图1A-1B说明缩管工序。

在缩管工序中，首先，管坯1被插入到管坯孔8中。之后，如图1B所示，管坯1经由锥形孔6被推入到缩管孔4内。通过该工序，在管坯1上形成锥形部1b和小径管部1a(参看图1B)。

锥形部1b是按照锥形孔6形成的锥形的部分。具体地，其是朝向管坯1的端缘1e侧逐渐缩径的部分。

小径管部1a是按照缩管孔4形成的部分，以具有与锥形部1b的小径侧的直径大致相同的直径的方式，从锥形部1b的小径侧连续至端缘1e的部分。小径管部1a的外径形成为小于管坯1的外径D2。

在这样的缩管工序中，通过将管坯1依次推入缩管模具2的管坯孔8、锥形孔6以及缩管孔4的一个工序，就能够形成小径管部1a以及锥形部1b，从而能够抑制工序数的增加。

另外，通过这样的缩管工序，在管坯1的端缘1e(小径管部1a的端缘1e)不会形成波动形的凹凸。这是因为形成凹凸的力不以任何方式作用于管坯1的端缘1e(小径管部1a的端缘1e)。因此，不需要例如通过研磨或切断管坯1的端缘1e(小径管部1a的端缘1e)以使得该端缘1e平坦的操作或工序。

接下来，参看图2-图4说明扩管工序。在扩管工序中使用保持模具20和冲头部件21。保持模具20具有扩管孔22和管坯孔23。

扩管孔22的内径D3大于管坯1的外径D2(D2<D3)。具体地，在本第1实施方式中，内径D3可取下述范围内的值:从将外径D2与管坯1的壁厚t的2倍相加而得到的值(D2+2t)直至外径D2的例如约1.4倍的值(1.4×D2)，即(D2+2t≦D3≦1.4×D2)。

当内径D3小于(D2+2t)时，或当内径D3大于(1.4×D2)时，在成形工序中存在容易产生裂纹等的倾向。

扩管孔22的深度大于在缩管工序中成形的小径管部1a和锥形部1b的轴向长度(两者加在一起的长度)。

冲头部件21具有定位部24、直线部26、锥形部27以及扩管部28。

定位部24的外径形成为定位部24可插入小径管部1a内的尺寸。具体地，定位部24以及小径管部1a形成为定位部24的外壁可贴紧小径管部1a的内壁。由此，当定位部24插入小径管部1a内时，能够进行冲头部件21和管坯1的定位(能够确定冲头部件21和管坯1的相对位置关系)。

定位部24和直线部26通过台阶部30相连接。

台阶部30形成为当将定位部24插入管坯1时，管坯1的端缘1e和该台阶部30可以相抵接。

直线部26的外径形成为小于扩管部28的外径，并且与小径管部1a的外径大致相同。

扩管部28的外径大致形成为从扩管孔22的内径D3中减去管坯1的壁厚t的4倍而得到的值(D3-4t)。

锥形部27形成为锥形以使得直线部26和扩管部28顺滑连接。

在扩管工序中将在缩管工序中形成有小径管部1a的管坯1保持在保持模具20中。

具体地，以锥形部1b的一部分或全部收容在扩管孔22中的方式(优选以锥形部1b不超出扩管孔22外侧的方式)，将管坯1保持在保持模具20的管坯孔23中。另外，优选锥形部1b的小径端1x位于和保持模具20的上端大致相同的高度。其理由为，当管坯1在大径部1y的部分折曲，与此同时，由扩管部28将其向径向外侧推压扩展时(对于该点将在后面进行阐述)，优选推压扩展的作用被扩管孔22的内壁所限制(或者，需要被限制)。为了实现该限制，需要将锥形部1b的一部分或全部(优选全部)收容在扩管孔22中。

在管坯1被保持在保持模具20中的状态下，冲头部件21的定位部24被插入小径管部1a内直至台阶部30与小径管部1a的端缘1e相接触。

而且，对小径管部1a施加沿着轴向的推压力以将冲头部件21推入保持模具20中。

由此，如图3A所示，管坯1在锥形部1b朝向该管坯1的内侧折曲。即，小径管部1a进入管坯1的内侧。此时，锥形部1b的大径端1y以管坯1的内壁彼此面对的方式折曲成U字形。另一方面，锥形部1b的小径端1x以管坯1的外壁彼此面对的方式折曲成U字形。换言之，锥形部1b的大径端1y和小径端1x分别向相反的方向折曲从而形成大致S形。

如果推压小径管部1a从而将小径管部1a推入管坯1的内侧，则锥形部1b的大径端1y被向径向外侧推压扩展。但是，锥形部1b的大径端1y的变形被扩管孔22的内壁限制，因此锥形部1b的大径端1y不会被推压扩展向外侧以至超出扩管孔22的内壁。

在此，如图6的比较例所示，没有在保持模具20内形成扩管孔22时，当沿着轴向推压小径管部1a时，在锥形部1b的小径端1x的折回部分没有成为U字形，而成为了贴紧的V字形，因折回部分以该V字形的形状紧贴在一起所以难以变形。接下来，即使进一步推压小径管部1a，也不能实现从小径端1x至端缘1e的部分以依次折曲的方式进一步进入管坯1的内侧。

在本第1实施方式中，如图3A所示，锥形部1b的大径端1y朝向管坯1的内侧折曲成U字形(朝向管坯1的内侧折回)。另外，大径端1y的部分被向外侧推压扩展以使得大径端1y的外侧与扩管孔22的内壁相抵接。另外，小径端1x朝向管坯1的外侧折曲成U字形。

如果通过台阶部30进一步推压小径管部1a，则小径管部1a将逐渐进入管坯1的内侧以使得小径管部1a贴紧管坯1的内壁。通过将小径管部1a推入管坯1的内侧，管坯1以在小径端1x折曲成U字形的部分依次移动的方式变形，最终该折曲部分变形为大致平坦的形状，小径管部1a以及小径端1x的部分再次成形为沿着管坯1的内壁的圆柱形。

小径管部1a以及小径端1x如上所述进行再次成形的同时，管坯1如下变形。

具体地，如果使冲头部件21沿着轴向移动，如图3B所示，直线部26将到达管坯1内。接下来，扩管部28到达管坯1内。此时，扩管部28抵接于大径部1y附近的折回部分，并将该部分向外侧推压扩展。如果使冲头部件21进一步移动，扩管部28以向保持模具20的扩管孔22的内壁按压小径管部1a抵接或靠近管坯1的内壁而形成的双重结构的部分的方式将该双重结构的部分向径向外侧依次推压扩展。

在此，如果在冲头部件21上不设置直线部26以及锥形部27，仅形成台阶部30以及扩管部28，并通过这样的冲头部件21推压扩展管坯1时，则可能会在大径端1y的部分(折曲成U字形的部分)产生裂纹。对此，在本第1实施方式中，通过设置直线部26以及锥形部27而在台阶部30和扩管部28之间隔开距离，从而能够抑制裂纹的产生。

如图4所示，如果更进一步移动冲头部件21，则小径管部1a全部被折回，而且，双重结构的部分全部被向径向外侧推压扩展。在这种情况下，管坯1以被按压到保持模具20的扩管孔22的内壁的方式变形，因此，管坯1的外壁贴紧扩管孔22的内壁，成形品的外径的精度稳定。

在此，如上所述，在本第1实施方式中，扩管孔22的深度大于在缩管工序中成形的小径管部1a和锥形部1b的轴向长度(两者加在一起的长度)。因此，在成形后的管坯1中，构成双重结构的部分的长度可以小于被扩径部分的长度(例如，参看图4)。具体地，端缘1e不到达成形后的管坯1的锥形部1t，可终止于稍靠近锥形部1t的位置。

在本第1实施方式中，在缩管工序中形成锥形部1b和小径管部1a。该成形能够通过将管坯1插入缩管模具2中容易地进行。

另外，在扩管工序中，通过折回小径管部1a而形成双重结构，与此同时，推压扩展该双重结构的部分(进行扩管)。在该工序中，仅推入冲头部件21即可，即，通过一个工序能够进行折回和扩管。因此，能够抑制工序数的增加。另外，通过在冲头部件21上设置直线部26，能够抑制成形时裂纹的产生。

而且，通过在冲头部件21的前端设置定位部24，能够容易地进行管坯1和冲头部件21的定位(决定管坯1和冲头部件21的相对位置)。接下来，通过在冲头部件21上设置台阶部30，能够一边进行管坯1和冲头部件21的定位(两者的相对位置不会偏离)，一边通过推压管坯1的端缘1e而进行管坯1的成形。

由此，如图5所示，将成形为具有双重结构的部分的管坯1插入凸缘31的筒部32内，并对筒部32和双重管状的管坯1进行角焊缝焊接。即使筒部32壁厚，管坯1壁薄，通过在管坯1的双重结构的部分进行焊接，即便进行MIG焊接，也可以抑制管坯1的焊接部分(双重结构的部分)烧穿。因此，易于焊接。

另外，管坯1的双重结构的部分被扩径，由此，该双重结构的部分的内径也被扩径。换言之，通过将双重结构的部分整体扩径来避免因形成双重结构而引起的内径减小。因此，管坯1的内径整体上大致相同。由此，可以抑制管坯1内部的流路阻力增加。因此，当将管坯1用于例如排气管等时，可以避免排气性能恶化。

[第2实施方式]

接下来，对本发明的第2实施方式以与第1实施方式不同的点为中心参看图7A-7C进行说明。

在本第2实施方式中，首先，如图7A所示，实施使得小径管部1a比第1实施方式的长度长的缩管工序。这通过将管坯1推入至相对于缩管孔4的更深处(与第1实施方式的深度相比更深)而达成。

具体地，小径管部1a被形成为小径管部1a和锥形部1b的轴向长度(两者加在一起的长度)在扩管孔22的深度以上。

接下来，在扩径工序中，使用直线部26与第1实施方式相比长度更长的冲头部件21。

在这样的本第2实施方式中，通过将小径管部1a形成为小径管部1a和锥形部1b的轴向长度(两者加在一起的长度)在扩管孔22的深度以上，当将小径管部1a折回管坯1的内部时，双重结构的部分通过以下方式形成。具体地，在成形后的管坯1中，至少锥形部1t的部分也可以被构成为双重结构(参看图7C)。更详细地，端缘1e超过锥形部1t而终止，双重结构的部分被形成为超过锥形部1t延伸至管坯1的主体侧。

小径管部1a和锥形部1t的轴向长度越长，在管坯1中，形成为双重结构的区域可以变得越大。因此，为了使双重结构的区域成为所希望的尺寸，可以调节小径管部1a的长度。换言之，在缩管工序中可以调节管坯1相对于缩管孔4的推入量。

根据上述本第2实施方式，通过至少将锥形部1t也形成为双重结构，可提高锥形部1t的强度。由此，可以抑制锥形部1t的破损等。

[第3实施方式]

接下来，对本发明的第3实施方式以与第1实施方式不同的点为中心参看图8进行说明。

在第1实施方式中，对于在扩管工序中，以将锥形部1b的一部分或全部收容在扩管孔22中的方式(优选以锥形部1b不超出扩管孔22的方式)，将管坯1保持在保持模具20的管坯孔23中的例子进行了说明。这是为了使得由扩管孔22的内壁来限制推压扩展管坯1的作用。

在本第3实施方式中，以锥形部1b可以位于超出扩管孔22的上方的位置的方式，将管坯1保持在管坯孔23中，另一方面，另行设置限制部件40来限制由扩管部28向径向外侧推压扩展管坯1的作用。

即，在扩管工序中，包含准备限制部件40的步骤。限制部件40可以配置在保持模具20的上表面上。并且，限制部件40的内径形成为与扩管孔22的内径大致相同。

通过准备这样的限制部件40，由扩管部28所产生的向径向外侧推压扩展管坯1的作用被限制部件40(具体地，被限制部件40的内壁)所限制。由此，可以取得锥形部1b的一部分或全部(优选全部)被收容在扩管孔22中的、与第1实施方式相同的作用效果，并可以实现管坯1的成形。

至此，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的范围内可以以各种形式实施。

例如，在上述实施方式中，管坯1的壁厚t不限于0.8mm，也可以是1.2mm或1.5mm等。

另外，在上述各实施方式中，锥形部27可以是顺滑连接直线部26和扩管部28的形状，也可以形成为曲线形。

另外，在上述第2实施方式中，对于使用直线部26长于第1实施方式的长度的冲头部件21的例子进行了说明，但是，根据不同情况，也可以使用与第1实施方式相同的冲头部件21。

另外，在上述第3实施方式中，限制部件40的内径形成为与扩管孔22的内径大致相同，但是，根据不同情况，限制部件40的内径可以与扩管孔22的内径不同。具体地，限制部件40的内径既可以小于扩管孔22的内径也可以大于扩管孔22的内径。

Claims (5)

1.一种管端成形方法，其特征在于，

所述管端成形方法具有:

缩管工序，其为对管坯的一端进行成形的缩管工序，其在管坯的一端形成锥形部和小径管部，所述锥形部随着接近端缘而缩径，所述小径管部从该锥形部的小径侧以与该小径侧的直径大致相同的直径连续至端缘；

准备保持模具的工序，所述保持模具具有管坯孔和扩管孔，所述管坯孔用于保持所述管坯，所述扩管孔以经由锥形部与所述管坯孔相连续的方式形成，并且具有比所述管坯的外径大规定值的内径；以及

扩管工序，其包含，以所述锥形部的至少一部分被收纳在所述扩管孔内的方式，将所述管坯安装在所述管坯孔内的第一步骤，通过利用冲头部件在轴向上推压所述小径管部从而以所述锥形部为起点将所述小径管部朝向所述管坯的内侧折回，同时通过使所述冲头部件在轴向上连续地移动，将所述冲头部件所具有的锥形部以及扩管部插入所述管坯中的折回的部分的内部，从而将所述折回的部分向所述扩管孔的内壁推压扩展的第二步骤。

2.根据权利要求1所述的管端成形方法，其特征在于，

在所述冲头部件的前端形成有可插入所述小径管部中的定位部，

所述第二步骤包含通过将所述定位部插入所述小径管部中而进行所述冲头部件和所述小径管部的定位的步骤。

3.根据权利要求2所述的管端成形方法，其特征在于，

在所述冲头部件上，在所述定位部和所述扩管部之间形成有台阶部，

所述第二步骤包含通过使所述台阶部接触所述小径管部的管端从而在轴向上推压所述小径管部的步骤。

4.根据权利要求3所述的管端成形方法，其特征在于，

在所述冲头部件上，在所述台阶部和所述扩管部之间形成有直径小于所述扩管部的直线部。

5.根据权利要求4所述的管端成形方法，其特征在于，

所述直线部的外径与所述小径管部的外径大致相同。