JP2001047127A - 中間絞り管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中間に絞り部を有する管において、両端の径
差が大きい管を容易に製造する。 【解決手段】 管素材１の他端部を一端部より大径に形
成するものであって、管素材１の直径γを、前記一端部
に形成される縮管部３の直径αと、他端部に形成される
拡管部６の直径βとの中間の径に設定する。この管素材
１の一端部に縮径加工を他端部に拡径加工を施す。その
後に管素材１の中間部をスピニング加工により前記縮径
された一端部の直径αよりも小径Ｓに絞り加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管の両端部が中間
部に比べて大径の形状、所謂中間絞り管の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属管の両端部が中間部に比べて
大径の形状、所謂中間絞り管を製造する場合、通常、管
素材の両端部をダイス押し込みによって拡管加工してい
る。

【０００３】しかし、拡管部と中間部の径差が最大拡管
率を超える場合、すなわち、両端部の拡管加工のみでは
中間部に対して両端部を所望の大径に達しない場合に
は、先ず、図５（ａ）に示す管素材１００の中間部に図
５（ｂ）に示すようにスピニングローラ１０１によるス
ピニング加工或いはスウェージング加工によって絞り部
１０２を形成し、次で、図５（ｃ）のようなダイス１０
３を用いて、これを図５（ｄ）に示すように、管素材１
００の一端部１０４に圧入して該一端部１０４に拡管部
１０５を形成し、更に、前記の管素材１００を上下に反
転して他端部１０６を所望の径のダイスで拡径すること
がよく行われている。すなわち、管素材の中間部を絞っ
た後に両端部を拡径して、この絞りと拡管により所望形
状を得る工法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のように、先
ず中間部を絞った後に両端部をダイスで拡管する方法に
おいては、スピニング加工によりその絞り部１０２と該
絞り部１０２の両側が薄肉化された後に、その薄肉部に
ダイスによる管軸方向への荷重が作用するとともに拡管
加工（薄肉化）が施されるため、図５（ｄ）に示す屈曲
部１０７が座屈しやすい。特に拡管加工時におけるダイ
スのテーパ角が急である場合（拡管率が大きい場合）に
は座屈しやすい。そのため、この座屈を防ぐ上から拡管
率を低くせねばならず、所望形状が得られ難い問題があ
る。

【０００５】また、スピニング加工においては両端部を
強固に把持（チャック）して回転力を与える必要があ
り、管端にチャック部分をとって、加工後にこの部分を
切除してから拡径せねばならず、両把持部の材料が無駄
になって非経済的であるとともに、切除の工程も必要と
なる問題があった。

【０００６】更に、所望形状が得られたとしても、薄肉
化された端部を拡管加工することから、成形精度、特に
端部における管軸との直角度・真円度が低くなり、両端
部を相手部品と接続（溶接・嵌合等）するためには、形
状修正加工や切削加工が必要になるという問題がある。

【０００７】更に、前記のように一端部１０４を拡管し
た後に他端部１０６を拡管する際には、その薄肉化した
拡管部１０５で自立させたまま他端部１０６をダイスで
拡管加工することは困難であるため、図６に示すよう
に、管素材１００の外部を総型１０８で拘束保持する必
要がある。特に両端の径が大きく異なるような場合は、
総型が必要である。

【０００８】しかし、前記図５（ｃ）のように台１０８
に載置した状態では、そのＡ面を加工基準面と定めて拡
管変形量を正確にコントロールできるのに対し、前記の
ように総型１０８を使用すると、管素材１００の外面全
体が総型１０８で拘束されているため、図６のＢ面を加
工基準面とすることができず、ますます加工精度が悪化
する問題がある。

【０００９】そこで本発明は、前記の問題を解決するこ
とができる中間絞り管の製造方法を提供することを目的
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、管素材の他端部を一端部より大径に形
成するものであって、管素材の直径を、前記一端部に形
成される縮管部の直径と、他端部に形成される拡管部の
直径との中間の径に設定し、この管素材の一端部に縮径
加工を他端部に拡径加工を施し、その後に管素材の中間
部をスピニング加工により前記縮径された一端部の直径
よりも小径に絞り加工することを特徴とするものであ
る。

【００１１】なお、管素材の一端部をダイスによって縮
径し、その後に管素材の他端部をパンチによって拡径
し、その後、管素材の中間部にスピニング加工によって
前記縮径加工部および拡径加工部と重複する部分を含ん
で前記縮径された一端部の径よりも小径の絞り部を形成
して、両端の径に差がある形状の管を製造するとよい。

【００１２】また、前記スピニング加工時において、管
素材の両端面に保持型を当接して、前記保持型の少なく
とも一方で管端を管軸方向における内側に押圧し、両端
面が管軸方向における外側へ逃げることを阻止してスピ
ニング加工を施すとよい。

【００１３】更に、前記保持型に、管素材の中間部の最
終内面形状と略同一の外形状を有する中間内型を設ける
とよい。

【００１４】更に、前記スピニング加工時において、管
素材および両保持型を略鉛直に配してその管軸周りに回
転し、スピニングローラが管軸に対して平行および直交
する方向に移動するとよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１乃至図４に示す実施例に基い
て本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図３
は第１実施例を示す。

【００１６】図１（ａ）は管素材を示し、該管素材１は
所定径の略直管からなる金属管であり、その直径γは、
後工程でその一端部に成形される縮管部３の直径αと、
後工程で他端部に成形される拡管部６の直径βとの中間
の径に設定されている。該管素材１を先ず、図１（ｂ）
に示すように加工基準面Ａとなる台２上に嵌合起立させ
てその管軸を略鉛直にし、かつ、略鉛直に配したダイス
４で前記管素材１の一端部を所望径に縮管して塑性変形
させ、所望口径の縮管部３を形成する。すなわち、図２
に示すように、管素材１の直径γよりも小径の直径αに
縮径する。

【００１７】次で、前記管素材１を上下に反転して前記
の縮管部３を図１（ｃ）に示すように加工基準面Ｂとな
る台５上に嵌合起立させて、その管素材１の他端部を略
鉛直に配したパンチ７により拡管して塑性変形させ、所
望口径の拡管部６を形成する。すなわち、図２に示すよ
うに、管素材１の直径γよりも大径の直径βに拡径す
る。前記縮管加工と拡管加工を第１の工程とする。

【００１８】次で、前記のように縮管及び拡管された管
素材１を適宜手段により保持し、図１（ｄ）に示すよう
に、スピニングローラ８により管素材１の中間部を絞り
加工し、該中間部に絞り部９を形成する。該絞り部９
は、前記縮径加工部３ａおよび拡径加工部６ａと重複す
る部分を含んで、図２に示すように、前記縮径された縮
管部３の直径αより小径Ｓに形成する。このスピニング
加工を第２の工程とする。

【００１９】この第２の工程のスピニング加工時には、
図３（ａ）に示すように管素材１を略鉛直に配し、第１
の工程で加工された縮管部３と拡管部６の内側に、略鉛
直に配した保持型１０，１１を嵌合するとともにその少
なくとも一方の保持型で管端を管軸方向の内側に所定圧
で押圧して管素材１を略鉛直に保持する。この両保持型
１０，１１は図示しない駆動手段（加圧手段）により管
軸方向に移動可能に備えられており、更に該両保持型１
０，１１には、管端面に当接する段状の当接面１０ａ，
１１ａと、管端部内面、すなわち縮管部３と拡管部６の
内面形状と略同一の外周面の型面１０ｂ，１１ｂを有す
る。そして、図３（ａ）の保持状態において、管素材１
に軸押し荷重をかけながら図３（ｂ）に示すように回転
自在なスピニングローラ８を管素材１の中間部に押し当
てる。そして、管素材１を略鉛直に配した管軸周りに回
転させ、回転自在なスピニングローラ８を管素材１の表
面に押し付け、管軸と平行する方向と直交する方向とに
移動してスピニング加工を行い、図３（ｂ）に示すよう
に管素材１の中間部を絞って塑性変形させ、絞り部９を
成形する。これにより、図１（ｄ）に示すような、両端
の径に差がある中間絞り管が形成される。

【００２０】以上、要するに、本実施例は、管素材から
中間絞り管を製造する方法であって、管素材の一端部を
ダイスによって縮径し、その後に管素材の他端部をパン
チによって拡径し、その後、管素材の中間部にスピニン
グ加工によって前記縮径加工部および拡径加工部と重複
する部分を含んで前記縮径された一端部の径よりも小径
の絞り部を形成して、両端の径に差がある形状の管を製
造することを特徴とする中間絞り管の製造方法である。

【００２１】このように、管素材１と両保持型１０，１
１を略垂直に配した縦型にすることにより、従来のよう
に水平に管軸を配する横型方式に比べて装置スペースを
縮小できる。特に、両端から挿入した両保持型１０，１
１を回転させるには、重力の影響を受けない鉛直配置が
効果的である。

【００２２】以上のように、薄肉化されていない管素材
のままの板厚状態で、管素材の加工限界に左右される
（加工難度の大きい）ダイスおよびパンチによる塑性加
工を、スピニング加工より先に第１の工程として行うた
め、その管素材１を図１（ｂ）（ｃ）に示すように、基
準面Ａ，Ｂを有する台２，５に自立させてダイス４およ
びパンチ７で確実に加工できる。そのため、製品精度が
向上するとともに、前記従来のような高価な総型による
拘束保持が必要とならない。

【００２３】すなわち、素管１の一端側を、先ず軸方向
荷重による縮径によって板厚の増加を図り、その後に他
端側を拡径するため、図１（ｃ）に記載されているよう
に１個の芯金５のみで加工が可能となる。したがって、
加工設備の簡易化、コスト低減を図ることができる。

【００２４】更に、通常、拡径率には限界があり、従来
のように両端を共に拡径するものにおいては、一端側を
拡径率の限界まで拡径しても、他端側を拡径することに
より両端間の径差が拡管率の限界より小さくなってしま
う。これに対し、本実施例のように、一端側を縮径し、
他端側を拡管率の限界まで拡径することにより、両端相
互の径差を拡管率の限界よりも大きくすることができ
る。そのため、両端の径差が大きい管の要望に容易に対
応できる効果がある。

【００２５】また、前記の第１の工程で管素材１が薄肉
化しても、第２の工程のスピニング加工によって座屈に
至ることがないため、第１の工程の拡管率または縮管率
を加工限界まで高めることができ、前記従来の方法に比
べて加工自由度が増す。

【００２６】更に、第２の工程のスピニング加工時に
は、管軸方向に圧縮荷重をかけながらスピニング加工を
施すので、スピニングローラ８によって管素材１の材料
が管軸方向に逃げようとするが、その管素材１の両端面
が保持型１０，１１の当接面１０ａ，１１ａによりその
逃げが阻止され、その両端部の材料が留まり、この両端
面の管軸に対する直角度や真円度の精度が高く確保され
るとともに、その両端部が厚肉化してこの部分の強度も
高くなる。また、同時に第１の工程で生じた管素材１の
全長のバラツキも材料流れによって矯正される。

【００２７】更に、両保持型１０，１１が前記のような
管素材１の両端面に当接する当接面１０ａ，１１ａと管
素材１の両端部内面に当接する型面１０ｂ，１１ｂを有
するので、管素材１がこれらの面に規制されて、すなわ
ち、芯金（マンドレル）的効果によって、管素材１の両
端部形状の精度が一層向上する。更に、両保持型１０，
１１の軸芯を管軸と合致させて両保持型１０，１１を回
転することにより、管素材１の両端部の同軸度が向上す
る。

【００２８】図４は前記第１実施例の両保持型１０，１
１を、管素材１の中間部内面にも当接する中間内型をも
った保持型としたものである。すなわち、前記のように
スピニングローラ８によって成形される管素材１の中間
部の最終形状の内面と合致する外周形を有する中間内型
１２を、他方の保持型１１から、これを貫通して一方の
保持型１０側へ突出させ、その突出端部に連結穴１３を
形成し、該連結穴１３に、一方の保持型１０に形成した
連結突部１４を嵌合して、両保持型１０，１１を連結し
たものである。

【００２９】本第２実施例においても前記第１実施例と
同様の工程により加工するものであるが、本実施例のよ
うに中間内型１２を配置することにより、これが芯金
（マンドレル）的効果を有し、スピニング加工による管
素材の中間部の成形精度がより一層向上する。更に、両
保持型１０，１１を管軸上で嵌合連結して回転するの
で、両保持型１０，１１、ひいては管素材１の両端部の
同軸度が一層向上する。

【００３０】なお、図４に示すように、前記両保持型１
０，１１の外周に、管素材１の両端部外面に当接する外
型１５，１６を配置固設すると、管素材１の両端部の成
形精度をより一層向上させることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果を発揮で
きる。通常、拡径率には限界があり、従来のように両端
を共に拡径するものにおいては、一端側を拡径率の限界
まで拡径しても、他端側を拡径することにより両端間の
径差が拡管率の限界より小さくなってしまう。これに対
し、本発明のように、一端側を縮径し、他端側を拡管率
の限界まで拡径することにより、両端相互の径差を拡管
率の限界よりも大きくすることができる。そのため、両
端の径差が大きい管の要望に容易に対応できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す工程図で、（ａ）は加工
されていない管素材を示し、（ｂ）は管素材の一端をダ
イスで縮管した図を示し、（ｃ）は管素材の他端をパン
チで拡管した図を示し、（ｄ）は管素材の中間部をスピ
ニング加工する図を示す。

【図２】図１（ｄ）の成形品と管素材の径寸法関係を説
明する図。

【図３】図１におけるスピニング加工時の管素材の保持
状態を示すもので、（ａ）は保持型で管素材を保持した
状態、（ｂ）はスピニング加工状態を示す。

【図４】図３の保持型に中間内型を設けた他の例を示す
断面図。

【図５】従来の加工方法を示すもので、（ａ）は加工さ
れていない管素材を示し、（ｂ）は管素材の中間部をス
ピニング加工した図、（ｃ）は（ｂ）の管素材をパンチ
で拡管する前の図、（ｄ）はパンチで拡管した図。

【図６】図５における拡管時に総型を用いた断面図。

【符号の説明】

１ 管素材 ３ 縮管部 ６ 拡管部 ８ スピニングローラ ９ 絞り部 α 縮管部の直径 β 拡管部の直径 γ 管素材の直径

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管素材の他端部を一端部より大径に形成
   するものであって、管素材の直径を、前記一端部に形成
   される縮管部の直径と、他端部に形成される拡管部の直
   径との中間の径に設定し、この管素材の一端部に縮径加
   工を他端部に拡径加工を施し、その後に管素材の中間部
   をスピニング加工により前記縮径された一端部の直径よ
   りも小径に絞り加工することを特徴とする中間絞り管の
   製造方法。