JP2003285121A - Method for forming flange with seal seating face and head flange for exhaust manifold formed by the method - Google Patents
Method for forming flange with seal seating face and head flange for exhaust manifold formed by the methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シール座面を有す
るフランジの形成方法およびその方法を用いて形成され
たエキゾーストマニホールドのヘッドフランジに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a flange having a seal seat surface and an exhaust manifold head flange formed by the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エンジンの各シリンダから排出される排
気ガスをエキゾーストパイプに送るエキゾーストマニホ
ールドのヘッドフランジには、シール座面を有する複数
のフランジが形成されている。これらフランジの周部に
は、エンジン内のガスケットまたはシリンダヘッドとの
シール性を確保するために、シール座面が設けられてい
る。2. Description of the Related Art A head flange of an exhaust manifold that sends exhaust gas discharged from each cylinder of an engine to an exhaust pipe is formed with a plurality of flanges having a seal seat surface. A seal seating surface is provided on the peripheral portions of these flanges in order to ensure sealing performance with a gasket or cylinder head in the engine.
【０００３】従来、このシール座面を有するフランジ
は、図５に示すような方法で形成されている。まず、
（イ）に示す第１工程では、板状素材に下穴０１を形成
する（ピアス加工）。次に、（ロ）に示す第２工程で
は、下穴０１の開口縁を円錐形または円筒形のポンチで
突き出してフランジ０２を立てる（バーリング加工）。
最後に、（ハ）に示す第３工程では、フランジ０２の周
部をパンチとダイとで挟み、平坦なシール座面０３を形
成する（ジョックル加工）。これらの工程を経ることに
より、平坦なシール座面０３を有するフランジ０２が得
られる。Conventionally, the flange having the seal bearing surface is formed by the method shown in FIG. First,
In the first step shown in (a), the prepared hole 01 is formed in the plate-shaped material (piercing process). Next, in the second step shown in (b), the opening edge of the prepared hole 01 is projected with a conical or cylindrical punch to form the flange 02 (burring process).
Finally, in the third step shown in (c), the peripheral portion of the flange 02 is sandwiched between the punch and the die to form a flat seal bearing surface 03 (jocking process). Through these steps, the flange 02 having the flat seal seating surface 03 is obtained.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシール座面を有するフランジの加工方法にあって
は、バーリング曲げ部分の半径Ｒ０を素材板圧よりも小
さく形成することが不可能であるため、シール座面０３
においてシールに必要な平面長さＬ０を確保するために
は、フランジ０２の径方向外側へ向かってＬ０の寸法を
拡げなければならない。従って、製品の外形寸法が大き
くなり、重量増、コスト増の要因となっていた。また、
エンジンレイアウからの制約上、採用できないケースも
多かった。However, in the conventional method for processing the flange having the seal seat surface, it is impossible to form the radius R 0 of the burring bent portion smaller than the material plate pressure. Therefore, the seal seat surface 03
In order to secure the plane length L 0 necessary for the sealing, the dimension of L 0 must be expanded outward in the radial direction of the flange 02. Therefore, the external dimensions of the product are increased, which causes increase in weight and cost. Also,
Due to restrictions from the engine layout, there were many cases that could not be adopted.
【０００５】本発明は、上記問題に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、バーリング曲げ部分の
半径を小さく形成することができ、従来品と比較して、
シール座面を径方向外側へ拡げることなく大きなシール
面積を確保することができるシール座面を有するフラン
ジの形成方法およびその方法を用いて形成されたエキゾ
ーストマニホールドのヘッドフランジを提供しようとす
るものである。The present invention has been made in view of the above problems. The purpose of the present invention is to make it possible to form a small radius of the burring bent portion.
An object of the present invention is to provide a method for forming a flange having a seal seat surface capable of ensuring a large seal area without expanding the seal seat surface radially outward, and an exhaust manifold head flange formed by using the method. is there.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明請求項１に記載のシール座面を有するフラン
ジの形成方法では、素材に下穴を形成する第１工程と、
前記下穴の開口縁を一方側へ突き出してフランジを形成
すると共に、このフランジの立ち上がり部分をフランジ
の立ち上がり方向と反対方向へ突き出して余肉部を形成
する第２工程と、前記余肉部を圧潰し、フランジの周部
に余肉部の頂部よりもフランジ側へ位置する平坦なシー
ル座面を形成する第３工程と、を備えることを特徴とす
る。In order to achieve the above object, in the method for forming a flange having a seal seat surface according to claim 1 of the present invention, a first step of forming a prepared hole in a material,
A second step of protruding the opening edge of the prepared hole to one side to form a flange, and protruding a rising portion of the flange in a direction opposite to a rising direction of the flange to form a surplus portion, and the surplus portion. A third step of crushing and forming a flat seal seating surface located on the flange side with respect to the top of the excess thickness portion on the peripheral portion of the flange.
【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のシール座面を有するフランジの形成方法において、
前記第３工程は、フランジの頂部側への伸びを規制した
状態でシール座面を形成することを特徴とする。According to a second aspect of the invention, in the method for forming the flange having the seal seat surface according to the first aspect,
The third step is characterized in that the seal seat surface is formed in a state in which the extension of the flange toward the top side is restricted.
【０００８】請求項３に記載のエキゾーストマニホール
ドのヘッドフランジでは、エキゾーストマニホールドを
接続するフランジを、請求項１または請求項２に記載の
シール座面を有するフランジの形成方法を用いて形成し
たことを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a head flange for an exhaust manifold, wherein a flange for connecting the exhaust manifold is formed by using the method for forming a flange having a seal seat surface according to the first or second aspect. Characterize.
【０００９】[0009]
【発明の作用および効果】請求項１に記載の発明では、
まず、第１工程で下穴を形成し、次に、第２工程でフラ
ンジの立ち上がり部分をフランジの立ち上がり方向と反
対方向へ突き出して余肉部を形成する。最後に、第３工
程で余肉部を圧潰し、余肉部の頂部よりもフランジ側へ
位置するシール座面を形成する。According to the invention described in claim 1,
First, the prepared hole is formed in the first step, and then the rising portion of the flange is projected in a direction opposite to the rising direction of the flange to form a surplus portion in the second step. Finally, in the third step, the surplus portion is crushed to form a seal seat surface located closer to the flange than the top of the surplus portion.
【００１０】このとき、余肉部はフランジの立ち上がり
部分へ押し出されるので、余肉がバーリング曲げ部分へ
流動し、バーリング曲げ半径が非常に小さなフランジが
形成される。すなわち、従来方法と比較して、シール座
面がフランジの径方向内側へ拡がるので、従来品と比較
して、シール座面を径方向外側へ拡げることなく大きな
シール面積を確保することができる。よって、シール座
面を有するフランジの小型化・軽量化を図ることができ
る。At this time, since the excess thickness is pushed out to the rising portion of the flange, the excess thickness flows to the burring bending portion, and a flange having a very small burring bending radius is formed. That is, as compared with the conventional method, since the seal seat surface expands radially inward of the flange, it is possible to secure a large seal area as compared with the conventional product without expanding the seal seat surface radially outward. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the flange having the seal seat surface.
【００１１】請求項２に記載の発明では、第３工程にお
いて、余肉部を圧潰してフランジの立ち上がり部分へ余
肉を流動させるとき、余肉がフランジ頂部側へ逃げるの
を阻止することができる。よって、バーリング曲げ半径
を極小化することができるという効果が得られる。According to the second aspect of the present invention, in the third step, when the excess thickness is crushed to flow the excess thickness to the rising portion of the flange, the excess thickness can be prevented from escaping to the flange top side. it can. Therefore, the effect that the burring bending radius can be minimized is obtained.
【００１２】請求項３に記載の発明では、従来の方法で
形成されたヘッドフランジと比較して、シール座面のシ
ール面積が大きいので、シール性に優れ、排ガスの漏れ
をより確実に防止することができる。また、要求される
シール性能が従来品と同じでよい場合は、シール座面の
直径を小さくすることができるので、外形を小さくして
コンパクト化、軽量化を図ることができる。According to the third aspect of the invention, the sealing area of the seal seat surface is larger than that of the head flange formed by the conventional method, so that the sealing performance is excellent and the leakage of exhaust gas is more reliably prevented. be able to. Further, when the required sealing performance is the same as that of the conventional product, the diameter of the seal seat surface can be reduced, so that the outer shape can be reduced and the size and weight can be reduced.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下に、本発明のシール座面を有
するフランジの形成方法を実現する実施の形態を、第１
実施例に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments for realizing a method of forming a flange having a seal seat surface according to the present invention will be described below.
A description will be given based on examples.
【００１４】（第１実施例）図１は、エキゾーストマニ
ホールドのヘッドフランジに、シール座面を有するフラ
ンジを形成する方法を工程順に示したものである。(First Embodiment) FIG. 1 shows a method of forming a flange having a seal seat surface on a head flange of an exhaust manifold in the order of steps.
【００１５】図に示すように、本実施例のシール座面を
有するフランジの形成方法は、（イ）に示す板状のワー
クＷに下穴ａを形成する第１工程と、（ロ）に示す下穴
ａにフランジｂを立てると共にフランジｂの立ち上がり
部分に余肉部ｃを形成する第２工程と、（ハ）に示すフ
ランジｂの周部にシール座面ｄを形成する第３工程とか
ら構成される。As shown in the drawing, the method of forming the flange having the seal seat surface of the present embodiment includes the first step of forming the prepared hole a in the plate-like work W shown in (a) and (b). A second step of forming a flange b in the prepared hole a and forming a surplus portion c in the rising portion of the flange b, and a third step of forming a seal seat surface d on the peripheral portion of the flange b shown in (c). Composed of.
【００１６】図２は第２工程に用いられる金型構造を示
す断面図である。図において、上ホルダ１には、ダイ４
とダイホルダ５とが固定されている。一方、下ホルダ２
には、ポンチ３が固定されている。前記ダイ４の下端に
は凸Ｒ形状部４ａが形成され、下ホルダ２のポンチ３周
部には、前記凸Ｒ形状部４ａと対応する凹Ｒ形状部２ａ
が形成されている。これら凸Ｒ形状部４ａと凹Ｒ形状部
２ａは、ワークＷのフランジｂの立ち上がり部分に余肉
部ｃを形成するためのものである。なお、ブランクホル
ダ６は、クッションピン７により所定の圧力で上方へ押
圧されており、ダイホルダ５とでワークＷを挟持してい
る。FIG. 2 is a sectional view showing the mold structure used in the second step. In the figure, the upper holder 1 has a die 4
And the die holder 5 are fixed. On the other hand, the lower holder 2
A punch 3 is fixed to the. A convex R-shaped portion 4a is formed on the lower end of the die 4, and a concave R-shaped portion 2a corresponding to the convex R-shaped portion 4a is formed on the punch 3 around the lower holder 2.
Are formed. The convex R-shaped portion 4a and the concave R-shaped portion 2a are for forming a surplus portion c at the rising portion of the flange b of the work W. The blank holder 6 is pressed upward by the cushion pin 7 with a predetermined pressure, and holds the work W with the die holder 5.
【００１７】図３は第３工程に用いられる金型構造を示
す断面図である。図において、上ホルダ１１には、ダイ
１４とダイホルダ１５とエッジポンチ１６とが固定され
ている。一方、下ホルダ１２には、ポンチ１３が固定さ
れている。前記ダイ１４の下端には凸平面部１４ａが形
成され、下ホルダ１２のポンチ１３周部には、前記凸平
面部１４ａと対応する凹平面部１２ａが形成されてい
る。これら凸平面部１４ａと凹平面部１２ａは、ワーク
Ｗのフランジｂの周部にシール座面ｄを形成するための
ものである。なお、前記凹平面部１２ａのワーク当接面
（上面）は、前記凹Ｒ形状部２ａの最下端部よりも上方
へ位置している。FIG. 3 is a sectional view showing the mold structure used in the third step. In the figure, a die 14, a die holder 15, and an edge punch 16 are fixed to the upper holder 11. On the other hand, the punch 13 is fixed to the lower holder 12. A convex flat surface portion 14a is formed on the lower end of the die 14, and a concave flat surface portion 12a corresponding to the convex flat surface portion 14a is formed on the periphery of the punch 13 of the lower holder 12. The convex flat surface portion 14a and the concave flat surface portion 12a are for forming the seal seat surface d on the peripheral portion of the flange b of the work W. The work contact surface (upper surface) of the concave flat portion 12a is located above the lowermost end of the concave R-shaped portion 2a.
【００１８】前記エッジポンチ１６は、前記凸平面部１
４ａと凹平面部１２ａとにより余肉部ｃを圧潰する際、
ワークＷのフランジｂの頂部と当接し、フランジｂの頂
部の伸びを規制するためのものである。The edge punch 16 has the convex flat surface portion 1.
When the extra thickness portion c is crushed by the 4a and the concave flat surface portion 12a,
This is for contacting the top of the flange b of the work W and restricting the extension of the top of the flange b.
【００１９】次に、エキゾーストマニホールドのヘッド
フランジに、シール座面を有するフランジを形成する方
法を、工程別に説明する。
［第１工程］まず、図示しないパンチとダイとを用い
て、ワークＷの所定位置に所定形状の下穴ａを形成す
る。Next, a method of forming a flange having a seal bearing surface on the head flange of the exhaust manifold will be described step by step. [First Step] First, a prepared hole a is formed at a predetermined position of the work W by using a punch and a die (not shown).
【００２０】［第２工程］次に、ワークＷを図２に示し
た金型へ移し、ワークＷをダイ４とブランクホルダ６と
で保持し、クッションピン７から伝達されるダイクッシ
ョン力により適当な圧力で挟持する。上ホルダ１を下降
させると、ワークＷにはポンチ３とダイ４とにより曲げ
力が作用し、バーリング加工が開始する。このとき、ダ
イ４の凸Ｒ形状部４ａと下ホルダ２の凹Ｒ形状部２ａと
により、フランジｂの立ち上がり部分には、フランジｂ
の立ち上がり方向と反対方向に突出する余肉部ｃが形成
される。[Second Step] Next, the work W is transferred to the mold shown in FIG. 2, the work W is held by the die 4 and the blank holder 6, and is appropriately adjusted by the die cushion force transmitted from the cushion pin 7. Hold with a proper pressure. When the upper holder 1 is lowered, a bending force acts on the work W by the punch 3 and the die 4, and the burring process is started. At this time, due to the convex R-shaped portion 4a of the die 4 and the concave R-shaped portion 2a of the lower holder 2, the flange b is formed at the rising portion of the flange b.
A surplus portion c protruding in a direction opposite to the rising direction of is formed.
【００２１】［第３工程］次に、ワークＷを図３に示し
た金型へ移し、第２工程で形成した余肉部ｃを圧潰して
シール座面ｄを形成する。余肉部ｃはダイ１４の凸平面
部１４ａと下ホルダ１２の凹平面部１２ａとにより圧潰
されて平坦なシール座面ｄとなる。このとき、余肉部ｃ
の余肉はフランジｂの立ち上がり部分へ向かって流動す
るが、バーリングｂの頂部はエッジポンチ１６により上
方への伸びを規制されているため、余肉部ｃの余肉はバ
ーリングｂの上部方向へ逃げず、バーリングｂの立ち上
がり部分、すなわちバーリング曲げ部分へ押し込まれ、
小径のバーリング曲げ部分を有するフランジが形成され
る。[Third Step] Next, the work W is transferred to the mold shown in FIG. 3, and the excess thickness portion c formed in the second step is crushed to form the seal seat surface d. The extra thickness portion c is crushed by the convex flat surface portion 14a of the die 14 and the concave flat surface portion 12a of the lower holder 12 to form a flat seal seat surface d. At this time, the extra portion c
Of the burring portion b flows toward the rising portion of the flange b, but the top portion of the burring b is restricted from extending upward by the edge punch 16. Without escaping, it is pushed into the rising portion of burring b, that is, the burring bent portion,
A flange having a small diameter burring bend is formed.
【００２２】上述した第１工程、第２工程および第３工
程を、必要回数繰り返し行った後、外形を加工すること
により、フランジｂの周部に平坦なシール座面ｄを有す
るフランジを複数備えたエキゾーストマニホールドのヘ
ッドフランジが得られる。After repeating the above-mentioned first step, the second step and the third step a required number of times and then processing the outer shape, a plurality of flanges having a flat seal seat surface d are provided on the peripheral portion of the flange b. The head flange of the exhaust manifold is obtained.
【００２３】図４は上記の方法で形成されたフランジの
バーリング曲げ部分を示す断面図である。図で明らかな
ように、フランジｂのバーリング曲げ部分の半径Ｒは、
従来の加工方法により形成されたフランジ０２のバーリ
ング曲げ部分の半径Ｒ０（図５（ハ）参照）と比較し
て、非常に小さく形成されている。よって、シール座面
ｄの平面長さＬは、従来のＬ０と比較して、フランジｂ
の径方向内側へ長く形成されている。FIG. 4 is a sectional view showing a burring bent portion of the flange formed by the above method. As is apparent from the figure, the radius R of the burring bending portion of the flange b is
The radius R 0 of the burring bent portion of the flange 02 formed by the conventional processing method (see FIG. 5C) is extremely small. Therefore, the plane length L of the seal seat surface d is smaller than that of the conventional L 0 by the flange b.
Is formed inwardly in the radial direction.
【００２４】次に、効果を説明する。
(1) 本実施例のシール座面を有するフランジの形成方法
にあっては、シール座面ｄがフランジｂの径方向内側へ
拡がるので、従来の形成方法により形成された従来品と
比較して、シール座面ｄを径方向外側へ拡げることなく
大きなシール面積を確保することができる。よって、小
型化およびそれに伴う軽量化を図ることができる。Next, the effect will be described. (1) In the method of forming the flange having the seal seat surface of the present embodiment, the seal seat surface d expands inward in the radial direction of the flange b, so compared with the conventional product formed by the conventional forming method. A large sealing area can be secured without expanding the seal seat surface d outward in the radial direction. Therefore, it is possible to reduce the size and the weight accordingly.
【００２５】(2) 本実施例の形成方法により形成された
ヘッドフランジは、従来の方法で形成されたヘッドフラ
ンジと比較して、シール座面ｄのシール面積が大きいの
で、シール性に優れ、排ガスの漏れをより確実に防止す
ることができる。また、要求されるシール性能を従来品
と同じにした場合は、シール座面の直径を小さくするこ
とができるので、外形を小さくしてコンパクト化、軽量
化を図ることができる。(2) The head flange formed by the forming method of this embodiment has a larger seal area on the seal seat surface d than the head flange formed by the conventional method, and therefore has excellent sealability. It is possible to more reliably prevent the exhaust gas from leaking. Further, if the required sealing performance is the same as that of the conventional product, the diameter of the seal seating surface can be reduced, so that the outer shape can be reduced and the size and weight can be reduced.
【００２６】以上、本発明の実施の形態を第１実施例に
基づいて説明したが、具体的な構成については、これら
の実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各
請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更
や追加等は許容される。Although the embodiment of the present invention has been described based on the first embodiment, the specific structure is not limited to these embodiments, but is defined in each of the claims. Design changes and additions are allowed without departing from the gist of the invention.
【００２７】例えば、第１実施例では、エキゾーストマ
ニホールドのヘッドフランジに設けられる各フランジを
形成する方法を示したが、これに限るものではない。ま
た、余肉部ｃの形状は任意である。For example, in the first embodiment, the method of forming each flange provided on the head flange of the exhaust manifold has been shown, but the present invention is not limited to this. Further, the shape of the extra thickness portion c is arbitrary.
【００２８】第１実施例では、ダイ４（１４）とダイホ
ルダ５（１５）とを別体に形成した例を示したが、一体
に形成してもよい。さらに、第１実施例に示した金型構
造は本発明のシール座面を有するフランジの形成方法を
実現するための一例であって、金型構造は任意に設定す
ることができる。Although the die 4 (14) and the die holder 5 (15) are separately formed in the first embodiment, they may be integrally formed. Furthermore, the mold structure shown in the first embodiment is an example for realizing the method for forming the flange having the seal seat surface of the present invention, and the mold structure can be set arbitrarily.
【図１】第１実施例のシール座面を有するフランジの形
成方法を工程順に示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a method of forming a flange having a seal bearing surface of the first embodiment in order of steps.
【図２】第２工程に用いられる金型構造を示す断面図で
ある。FIG. 2 is a sectional view showing a mold structure used in a second step.
【図３】第３工程に用いられる金型構造を示す断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mold structure used in a third step.
【図４】第１実施例により得られたフランジのバーリン
グ曲げ部分を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a burring bent portion of the flange obtained in the first embodiment.
【図５】従来のシール座面を有するフランジの形成方法
を工程順に示した説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a method of forming a flange having a conventional seal bearing surface in the order of steps.
Ｗ ワーク ａ 下穴 ｂ フランジ ｃ 余肉部 ｄ シール座面 １ 上ホルダ ２ 下ホルダ ２ａ 凹Ｒ形状部 ３ ポンチ ４ ダイ ４ａ 凸Ｒ形状部 ５ ダイホルダ ６ ブランクホルダ ７ クッションピン １１ 上ホルダ １２ 下ホルダ １２ａ 凹平面部 １３ ポンチ １４ ダイ １４ａ 凸平面部 １５ ダイホルダ １６ エッジポンチ W work a prepared hole b flange c extra thickness d seal bearing surface 1 Upper holder 2 Lower holder 2a concave R-shaped part 3 punches 4 die 4a Convex R-shaped part 5 Die holder 6 Blank holder 7 cushion pin 11 Upper holder 12 Lower holder 12a concave flat surface 13 punch 14 dies 14a Convex plane part 15 Die holder 16 edge punch
Claims (3)
すると共に、このフランジの立ち上がり部分をフランジ
の立ち上がり方向と反対方向へ突き出して余肉部を形成
する第２工程と、 前記余肉部を圧潰し、フランジの周部に余肉部の頂部よ
りもフランジ側へ位置する平坦なシール座面を形成する
第３工程と、 を備えることを特徴とするシール座面を有するフランジ
の形成方法。1. A first step of forming a prepared hole in a material, and a flange is formed by projecting an opening edge of the prepared hole to one side, and a rising portion of the flange is projected in a direction opposite to a rising direction of the flange. A second step of forming a surplus portion by crushing the surplus portion, and a third step of crushing the surplus portion to form a flat seal seating surface located on the flange side with respect to the top of the surplus portion, A method for forming a flange having a seal bearing surface, comprising:
ランジの形成方法において、 前記第３工程は、フランジの頂部側への伸びを規制した
状態でシール座面を形成することを特徴とするシール座
面を有するフランジの形成方法。2. The method for forming a flange having a seal seat surface according to claim 1, wherein the third step forms the seal seat surface in a state where extension of the flange toward the top side is restricted. Of forming a flange having a seal seating surface.
ランジを、請求項１または請求項２に記載のシール座面
を有するフランジの形成方法を用いて形成したことを特
徴とするエキゾーストマニホールドのヘッドフランジ。3. A head flange for an exhaust manifold, wherein a flange for connecting the exhaust manifold is formed by using the method for forming a flange having a seal seat surface according to claim 1 or 2.
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