JP2010227988A - Method and apparatus for expansion forming of steel pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼管の端部開口にパンチを挿入して拡管成形を行う鋼管の拡管成形方法および拡管成形装置に関する。 The present invention relates to a steel pipe expansion molding method and a pipe expansion molding apparatus that perform pipe expansion molding by inserting a punch into an end opening of a steel pipe.
近年、鋼管の一方の開口端部へパンチを挿入して、鋼管の端部に拡管成形された部分を成形する方法が用いられている。
例えば、特許文献1には、複数の拡径ポンチを用いて段階的に拡管成形を行う金属製筒体の製造方法について開示されている。
In recent years, a method has been used in which a punch is inserted into one open end of a steel pipe to form a portion that has been expanded and formed at the end of the steel pipe.
For example,
しかしながら、上記従来の鋼管の拡管成形方法では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された鋼管の拡管成形方法では、複数の拡径ポンチを用いて段階的に拡管する際に、拡管成形速度等を適切にコントロールしないと、座屈、割れ、減肉が生じるおそれがある。
However, the conventional steel pipe expansion forming method has the following problems.
That is, in the method for expanding and forming a steel pipe disclosed in the above publication, buckling, cracking, and thinning may occur if the tube expansion speed is not appropriately controlled when expanding in stages using a plurality of diameter expansion punches. May occur.
本発明の課題は、多段階で拡管成形を行う鋼管の拡管成形において、座屈や割れ等の発生を防止しつつ、効率よく歩留まりのよい拡管成形を実施することが可能な鋼管の拡管成形方法および拡管成形装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a steel pipe expansion molding method capable of efficiently performing a pipe expansion molding with a good yield while preventing the occurrence of buckling, cracking, etc. And it is providing a pipe expansion molding apparatus.
第1の発明に係る鋼管の拡管成形方法は、大きさの異なる複数のパンチを鋼管の端部開口へ挿入して多段階で拡管成形を行う鋼管の拡管成形方法であって、第1拡管成形ステップと、第2拡管成形ステップと、を備えている。第1拡管成形ステップは、複数のパンチのうち最も小さい第1パンチを鋼管に挿入し、鋼管の端部を押圧しない。第2拡管成形ステップは、第1パンチよりも大きい第2パンチを鋼管に挿入するとともに、サイド金型を用いて鋼管の端部を第2のパンチの挿入方向へ押圧する。 A steel pipe expansion forming method according to a first aspect of the present invention is a steel pipe expansion forming method in which a plurality of punches having different sizes are inserted into an end opening of a steel pipe to perform pipe expansion forming in multiple stages. A step and a second tube expansion forming step. The first tube forming step inserts the smallest first punch among the plurality of punches into the steel pipe and does not press the end of the steel pipe. In the second pipe expansion forming step, a second punch larger than the first punch is inserted into the steel pipe, and the end of the steel pipe is pressed in the insertion direction of the second punch using a side mold.
ここでは、大きさが異なる複数のパンチを鋼管の端部開口から挿入しながら多段階で拡管成形を行う鋼管の拡管成形方法において、最初の拡管成形ステップに当たる最も小さいパンチ(第1パンチ)を用いた拡管成形時には、後の第2拡管成形ステップ等とは異なり、鋼管の端部をサイド金型によって押圧することなく、パンチの挿入だけを行う。
つまり、複数のパンチを用いて複数段階で拡管成形を行う際に、最初の拡管成形ステップにおいてはサイド金型を使用せずに、鋼管の端部開口への第1パンチの挿入だけを行う。そして、以降の拡管成形ステップでは、パンチの挿入と並行して、所定のタイミングでサイド金型を用いた鋼管の端部を押圧する。
Here, in the steel pipe tube forming method in which a plurality of punches of different sizes are inserted from the end opening of the steel tube and the tube is formed in multiple stages, the smallest punch (first punch) corresponding to the first tube expansion forming step is used. At the time of pipe expansion molding, unlike the subsequent second pipe expansion molding step or the like, only the punch is inserted without pressing the end of the steel pipe with the side mold.
That is, when performing pipe expansion molding in a plurality of stages using a plurality of punches, only the first punch is inserted into the end opening of the steel pipe without using a side mold in the first pipe expansion molding step. In the subsequent tube expansion forming step, the end portion of the steel pipe using the side mold is pressed at a predetermined timing in parallel with the insertion of the punch.
ここで、上述した拡管成形ステップは、上記第1・第2拡管成形ステップを含んでいればよく、2段階で拡管成形を実施してもよいし、3段階以上で拡管成形を実施してもよい。
これにより、拡管成形時における座屈や割れ等の発生を防止するために有効なサイド金型を用いた鋼管端部への押圧を、第1拡管成形ステップにおいて省いて最小限とすることで、拡管成形時における成形速度を早めることができる。また、サイド金型による鋼管端部への過剰な押圧によって、鋼管に座屈等が発生することを回避することができる。この結果、必要最小限だけ、サイド金型と複数のパンチとを併用して多段階で拡管成形を行うことで、効率よく歩留りのよい高品質な拡管成形を実施することができる。
Here, the tube expansion forming step described above may include the first and second tube expansion forming steps, and the tube expansion forming may be performed in two stages, or the tube expansion forming may be performed in three or more stages. Good.
Thereby, by pressing the steel pipe end using an effective side mold in order to prevent the occurrence of buckling or cracking at the time of pipe expansion molding, omitting it in the first pipe expansion molding step and minimizing it, The molding speed at the time of pipe expansion molding can be increased. Further, it is possible to avoid the occurrence of buckling or the like in the steel pipe due to excessive pressing on the end portion of the steel pipe by the side mold. As a result, high-quality pipe expansion molding with high yield and high yield can be performed by performing pipe expansion molding in multiple stages using a side mold and a plurality of punches in combination as much as necessary.
第2の発明に係る鋼管の拡管成形方法は、第1の発明に係る鋼管の拡管成形方法であって、第1パンチは、複数のパンチのうち最も拡管率が大きい。
ここでは、鋼管の端部開口に最初に挿入される第1パンチが、他のパンチよりも拡管率が大きくなるように設定されている。
ここで、上記拡管率とは、それぞれの拡管成形ステップ前の鋼管の外径に対する拡管成形ステップ後の鋼管の外径の拡大率を意味している。
これにより、拡管成形による減肉が最も少ない最初のステップにおいて拡管率が最大のパンチを使用することで、安全かつ効率的に成形性を向上させることができる。
The steel pipe expansion forming method according to the second invention is a steel pipe expansion forming method according to the first invention, wherein the first punch has the largest expansion ratio among a plurality of punches.
Here, the first punch that is inserted first into the end opening of the steel pipe is set to have a larger pipe expansion ratio than the other punches.
Here, the said pipe expansion rate means the expansion rate of the outer diameter of the steel pipe after the pipe expansion forming step with respect to the outer diameter of the steel pipe before each pipe expansion forming step.
Thereby, a moldability can be improved safely and efficiently by using a punch with the largest pipe expansion ratio in the first step with the least thickness reduction by the pipe expansion molding.
第3の発明に係る鋼管の拡管成形方法は、第1または第2の発明に係る鋼管の拡管成形方法であって、鋼管は、断面が略円形の丸鋼管である。
ここでは、上述した多段階での拡管成形を、丸鋼管に対して実施する。ここで、上記丸鋼管とは、略円形の断面形状を有する鋼管をいう。
これにより、丸鋼管の端部に、効率よく拡管成形部を形成することができる。
A steel pipe expansion forming method according to a third invention is a steel pipe expansion forming method according to the first or second invention, wherein the steel pipe is a round steel pipe having a substantially circular cross section.
Here, the above-described multi-stage pipe expansion molding is performed on the round steel pipe. Here, the said round steel pipe means the steel pipe which has a substantially circular cross-sectional shape.
Thereby, a pipe expansion molding part can be efficiently formed in the edge part of a round steel pipe.
第4の発明に係る鋼管の拡管成形方法は、第1から第3の発明のいずれか1つに係る鋼管の拡管成形方法であって、第2拡管成形ステップの後、第2パンチよりも大きい第3パンチを鋼管に挿入する第3拡管成形ステップを、さらに備えている。
ここでは、大きさの異なる3つのパンチを用いて、3段階で拡管成形を行う。
これにより、多段階の拡管成形を実施する場合でも、最小限のステップによって、座屈や割れ等が生じにくく、効率的な方法で、鋼管の端部に拡管部を成形することができる。
The steel pipe expansion forming method according to the fourth invention is a steel pipe expansion forming method according to any one of the first to third inventions, and is larger than the second punch after the second pipe expansion forming step. A third tube expansion forming step for inserting the third punch into the steel tube is further provided.
Here, tube expansion molding is performed in three stages using three punches having different sizes.
As a result, even when performing multi-stage tube expansion forming, the tube expansion portion can be formed at the end portion of the steel pipe by an efficient method, with minimal steps, which are unlikely to cause buckling or cracking.
第5の発明に係る鋼管の拡管成形方法は、第4の発明に係る鋼管の拡管成形方法であって、第3拡管成形ステップでは、第2拡管成形ステップと同様に、サイド金型を用いて鋼管の端部を押圧する。 The steel pipe expansion forming method according to the fifth invention is a steel pipe expansion forming method according to the fourth invention, and in the third pipe expansion forming step, a side mold is used as in the second pipe expansion forming step. Press the end of the steel pipe.
ここでは、上述した3段階で拡管成形を行う方法において、最初の第1拡管成形ステップを除く、第2・第3拡管成形ステップにおいて、パンチの挿入とともにサイド金型を用いた鋼管端部への押圧を行う。
これにより、減肉が生じにくい最初の第1拡管成形ステップでは鋼管端部への押圧を行わずに、第2・第3拡管成形ステップにおいて鋼管端部への押圧を実施することで、効率よく成形性の高い拡管成形を実施することができる。
Here, in the method of performing the pipe expansion molding in the three stages described above, in the second and third pipe expansion molding steps, excluding the first first pipe expansion molding step, the punch is inserted and the steel pipe end portion using the side mold is used. Press.
Thus, the first pipe expansion forming step in which the thinning is unlikely to occur is not performed on the steel pipe end portion, and the second and third pipe expansion forming steps are pressed to the steel pipe end portion efficiently. Tube forming with high moldability can be performed.
第6の発明に係る拡管成形装置は、大きさの異なる複数のパンチを鋼管の端部開口へ挿入して多段階で拡管成形を行う拡管成形装置であって、複数のパンチと、サイド金型と、制御部と、を備えている。サイド金型は、鋼管の端部をパンチの挿入方向へ押圧する。制御部は、複数のパンチのうち最も小さいパンチを鋼管の端部開口へ挿入する最初の第1拡管成形ステップにおいてはサイド金型を使用せず、それ以降の拡管成形ステップにおいてパンチとサイド金型とを併用して拡管成形を実施するように制御を行う。 A pipe expansion molding apparatus according to a sixth invention is a pipe expansion molding apparatus for performing pipe expansion molding in multiple stages by inserting a plurality of punches having different sizes into an end opening of a steel pipe, the plurality of punches and a side mold. And a control unit. The side mold presses the end of the steel pipe in the punch insertion direction. The control unit does not use the side mold in the first first expansion forming step of inserting the smallest punch among the plurality of punches into the end opening of the steel pipe, and the punch and the side mold in the subsequent tube expansion forming step. Control is performed so that pipe expansion molding is performed in combination.
ここでは、大きさが異なる複数のパンチを鋼管の端部開口から挿入しながら多段階で拡管成形を行う拡管成形装置において、最初の拡管成形ステップに当たる最も小さいパンチを用いた拡管成形時には、後の拡管成形ステップ等とは異なり、鋼管の端部をサイド金型によって押圧することなく、パンチの挿入だけを行う。
つまり、複数のパンチを用いて複数段階で拡管成形を行う際に、最初の拡管成形ステップにおいてはサイド金型を使用せずに、鋼管の端部開口へのパンチの挿入だけを行う。そして、以降の拡管成形ステップでは、パンチの挿入と並行して、所定のタイミングでサイド金型を用いた鋼管の端部を押圧する。
Here, in the tube expansion molding apparatus that performs tube expansion molding in multiple stages while inserting a plurality of punches having different sizes from the end opening of the steel pipe, at the time of tube expansion molding using the smallest punch that corresponds to the first tube expansion molding step, Unlike the tube expansion forming step or the like, only the punch is inserted without pressing the end of the steel tube with the side mold.
That is, when pipe expansion molding is performed in a plurality of stages using a plurality of punches, only the punch is inserted into the end opening of the steel pipe without using a side mold in the first pipe expansion molding step. In the subsequent tube expansion forming step, the end portion of the steel pipe using the side mold is pressed at a predetermined timing in parallel with the insertion of the punch.
ここで、上述した拡管成形ステップは、2段階で拡管成形を実施してもよいし、3段階以上で拡管成形を実施してもよい。
これにより、拡管成形時における座屈や割れ等の発生を防止するために有効なサイド金型を用いた鋼管端部への押圧を、最初の拡管成形ステップにおいて省いて最小限とすることで、拡管成形時における成形速度を早めることができる。また、サイド金型による鋼管端部への過剰な押圧によって、鋼管に座屈等が発生することを回避することができる。この結果、必要最小限だけ、サイド金型と複数のパンチとを併用して多段階で拡管成形を行うことで、効率よく歩留りのよい高品質な拡管成形を実施することができる。
Here, the above-described tube expansion forming step may be performed in two stages, or may be performed in three or more stages.
By this, by pressing the steel pipe end using the effective side mold to prevent the occurrence of buckling, cracking, etc. during pipe expansion molding, omit it in the first pipe expansion molding step and minimize it. The molding speed at the time of pipe expansion molding can be increased. Further, it is possible to avoid the occurrence of buckling or the like in the steel pipe due to excessive pressing on the end portion of the steel pipe by the side mold. As a result, high-quality pipe expansion molding with high yield and high yield can be performed by performing pipe expansion molding in multiple stages using a side mold and a plurality of punches in combination as much as necessary.
本発明に係る鋼管の拡管成形方法によれば、必要最小限だけ、サイド金型と複数のパンチとを併用して多段階で拡管成形を行うことで、効率よく歩留りのよい高品質な拡管成形を実施することができる。 According to the method for expanding and forming a steel pipe according to the present invention, a high-quality tube-expanding method having a high yield and a high yield is achieved by performing tube-expanding molding in multiple stages using a side mold and a plurality of punches in combination as much as possible. Can be implemented.
本発明の一実施形態に係る鋼管の拡管成形方法および拡管成形装置について、図1〜図8を用いて説明すれば以下の通りである。
[拡管成形装置10の構成]
本実施形態に係る拡管成形装置10は、丸鋼管Pの内部に、大きさの異なる複数のパンチ12を挿入して多段階で拡管成形を行う装置である。そして、拡管成形装置10は、図1に示すように、メインシリンダ11と、拡管成形用のパンチ12と、サイド金型21、サイドシリンダ22を含むサイド加圧装置15と、制御部20と、外型加圧装置23,24と、クランプ装置25,26と、位置決め部27と、を備えている。
A steel pipe expansion forming method and a pipe expansion forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[Configuration of Tube Expansion Apparatus 10]
The tube
丸鋼管Pは、略円形の断面形状を有するパイプ材である。
メインシリンダ11は、油圧ポンプ16に対して接続されており、油圧ポンプ16から供給される作動油によって、固定配置された丸鋼管Pに対してパンチ12を挿入するための押圧力を付与する。
パンチ12は、図2に示すように、丸鋼管Pの開口端部から挿入されて丸鋼管Pの端部に拡管部P1(図6参照)を形成するための部材である。また、本実施形態では、図2および図3(a)〜図3(c)に示すように、大きさが異なる3種類のパンチ12a〜12cを順番に用いて、3段階のステップを経て、丸鋼管Pの端部に拡管部P1を成形する。
The round steel pipe P is a pipe material having a substantially circular cross-sectional shape.
The
As shown in FIG. 2, the
ここで、上記3種類のパンチ12a〜12cのうち、最初の第1ステップにおいて使用される最も小さいパンチ12aは、3種類のパンチ12a〜12cの中で最も拡管率が大きくなるように設定されている。これにより、最も減肉が生じにくい最初の第1ステップにおいて最大限の拡管率とすることで、急激な減肉や成形不良等を生じさせることなく、効率よく拡管成形を実施することができる。
Here, among the three types of
なお、拡管率とは、例えば、第1〜第3ステップにおける各ステップ前の丸鋼管Pの外径d1、各ステップ後の丸鋼管Pの外径d2とすると、拡管率αは以下の式(1)によって表される。
拡管率α=(d2−d1)/d1 ・・・・・(1)
つまり、拡管率は、パンチ12挿入前の外径寸法に対して、パンチ12の挿入によって丸鋼管Pの外径寸法がどれだけ拡大されたかを意味している。
Note that the pipe expansion rate is, for example, the outer diameter d1 of the round steel pipe P before each step in the first to third steps and the outer diameter d2 of the round steel pipe P after each step. Represented by 1).
Tube expansion rate α = (d2−d1) / d1 (1)
That is, the pipe expansion rate means how much the outer diameter dimension of the round steel pipe P is expanded by the insertion of the
サイド加圧装置15は、拡管成形の対象となる丸鋼管Pの一方の開口端部に対して、パンチ12の挿入方向と同じ方向に向かって押圧力を付与する機構である。そして、サイド加圧装置15は、図1に示すように、サイド金型21、サイドシリンダ22を有している。サイド金型21は、略円環状の部材であって、上述したパンチ12の大きさに応じて複数サイズが設けられており(後述するサイド金型21b,21c)、上述したパンチ12が略円環状の内周部分内を移動するように配置されており、拡管成形された丸鋼管Pの開口端部に当接して、パンチ12の挿入方向と同じ方向に軸押しする。サイドシリンダ22は、可動部の先端に取り付けられたサイド金型21を、パンチ12の挿入方向に向かって押圧する。また、サイドシリンダ22は、メインシリンダ11におけるパンチ12を前進させる際のストロークおよび速度に基づいて、丸鋼管Pの開口端部に向かって適度な押圧力が付与されるように、制御部20によってフィードフォワード制御される。
The
制御部20は、上述のように、メインシリンダ11におけるパンチ12を前進させるストロークや速度に関する情報に基づいて、サイド加圧装置15によるサイド金型21を最適な押圧力によって丸鋼管Pに向かって前進させるようにサイドシリンダ22に対して作動油を供給する油圧ポンプ16の制御を行う。また、制御部20は、図3(a)〜図3(c)に示すように、3段階で拡管成形する工程において、パンチ12aの挿入だけを行うステップ(第1ステップ)と、パンチ12b、パンチ12cとサイド金型21とを併用するステップ(第2・第3ステップ)とで、それぞれパンチ12a〜12c、サイド金型21とを制御する。なお、このような拡管成形の内容については、後段にて詳述する。
As described above, the
外型加圧装置23,24は、上方および下方からそれぞれ丸鋼管Pの拡管部P1の周辺部分を挟み込むように配置されており、外型部23a,24aと、外型シリンダ23b,24bと、を有している。外型部23a,24aは、成形終了まで一定の大きさのものが使用され、丸鋼管Pとの当接部分付近に、丸鋼管Pに挿入されるパンチ12の先端部分の形状の沿ったテーパ形状を有しており、丸鋼管Pの外周面に対して当接する。これにより、パンチ12が挿入されて拡管成形される拡管部P1周辺を外周面側から支持して、成形性を向上させることができる。外型シリンダ23b,24bは、油圧ポンプ16に接続されており、パンチ12やサイド金型21の移動に合わせて、外型部23a,24aを丸鋼管Pの拡管部P1の外周部分に対して近接する位置まで移動させる。
The outer
クランプ装置25,26は、丸鋼管Pの長手方向におけるほぼ中央部分付近の外周部を、上下方向からそれぞれ挟み込むようにして丸鋼管Pを支持する。そして、クランプ装置25,26は、それぞれクランプ型25a,26aと、クランプシリンダ25b,26bと、を有している。クランプ型25a,26aは、丸鋼管Pが拡管成形装置10にセットされる際に丸鋼管Pの外周面に当接して支持する。クランプシリンダ25b,26bは、油圧ポンプ16に接続されており、丸鋼管Pの長手方向に直交する方向にクランプ型25a,26aを移動させる。
位置決め部27は、拡管成形装置10に丸鋼管Pがセットされる際に、丸鋼管Pにおける拡管成形される側とは反対側の端部が当接し、長手方向における位置決めを行う。
The
When the round steel pipe P is set in the pipe
<本拡管成形装置10による拡管成形の流れ>
本実施形態では、上述した構成を備えた拡管成形装置10において、図3(a)〜図3(c)、図4(a)〜図4(c)に示すように、大きさの異なる3種類のパンチ12a〜12cを用いて3つの段階に分けて段階的に丸鋼管Pの拡管成形を行う。本実施形態では、このように複数段階に分けて拡管成形を実施することで、丸鋼管Pにかかる成形負荷を軽減して成形限界を向上させている。
<Flow of tube expansion forming by the tube
In the present embodiment, in the tube
具体的には、本実施形態では、図5に示すフローチャートに従って、以下に示すような手順で丸鋼管Pの拡管成形を行う。
すなわち、本実施形態の拡管成形装置10では、ステップS1(第1拡管成形ステップ)において、図3(a)に示すように、クランプ装置25,26によって支持された丸鋼管Pの開口端部に対して、パンチ12a〜12cの中で最も小さく拡管率が最も大きいパンチ12a(パンチA)を挿入していくように、メインシリンダ11を駆動する。ここで、本ステップS1では、パンチ12aを移動させる工程中に、丸鋼管Pの開口端部を押圧するサイド金型21は駆動しない。このとき、パンチ12aを駆動するメインシリンダ11のストローク量と成形圧力は、図4(a)に示すように、パンチ12aが丸鋼管P内に挿入されていき、丸鋼管Pの拡管部分にストレート部が形成され始めると、成形圧力が段階的に上昇していく。
Specifically, in the present embodiment, the round steel pipe P is expanded according to the following procedure according to the flowchart shown in FIG.
That is, in the tube
次に、ステップS2では、第1ステップ目が終了したか否かを確認する。なお、第1ステップ目の終了は、パンチ12aを駆動するメインシリンダ11が所定のストローク量に達したこと等を検出して判断すればよい。
次に、ステップS3では、丸鋼管Pの開口端部からパンチ12aを取り出す。
次に、ステップS4(第2拡管成形ステップ)では、第1ステップ目においてパンチ12aによって丸鋼管Pの端部に形成された拡管部分の開口端部から、図3(b)に示すように、パンチ12aよりも大きく拡管率が小さいパンチ12bを挿入する。
Next, in step S2, it is confirmed whether or not the first step has been completed. The end of the first step may be determined by detecting that the
Next, in step S3, the
Next, in step S4 (second pipe expansion molding step), as shown in FIG. 3 (b), from the opening end of the pipe expansion portion formed at the end of the round steel pipe P by the
次に、ステップS5(第2拡管成形ステップ)では、パンチ12bを挿入していく工程に合わせて、丸鋼管Pの拡管部分の開口端部に対して、パンチ12bの大きさに対応するサイド金型21bを当接させ、パンチ12bの挿入方向と同じ方向に押圧する。
このとき、パンチ12b、サイド金型21bを駆動するメインシリンダ11、サイドシリンダ22のストローク量と成形圧力は、図4(b)に示すように、パンチ12bが丸鋼管P内に挿入されていくのとほぼ同時にサイド金型21bによる開口端部への押圧が開始される。そして、丸鋼管Pの拡管部分にストレート部が形成され始めると、パンチ12bにかかる成形圧力が段階的に上昇していく。
Next, in step S5 (second tube expansion forming step), a side metal corresponding to the size of the
At this time, the
次に、ステップS6では、第2ステップ目が終了したか否かを確認する。なお、第2ステップ目の終了は、ステップS2と同様に、パンチ12bを駆動するメインシリンダ11が所定のストローク量に達したこと等を検出して判断すればよい。
次に、ステップS7では、丸鋼管Pの開口端部からパンチ12bを取り出す。
次に、ステップS8(第3拡管成形ステップ)では、第2ステップ目においてパンチ12bによって丸鋼管Pの端部に形成された拡管部分の開口端部から、図3(c)に示すように、パンチ12bよりも大きいパンチ12cを挿入する。
Next, in step S6, it is confirmed whether or not the second step has been completed. Note that the end of the second step may be determined by detecting that the
Next, in step S7, the
Next, in step S8 (third pipe expansion molding step), as shown in FIG. 3C, from the opening end of the pipe expansion portion formed at the end of the round steel pipe P by the
次に、ステップS9(第3拡管成形ステップ)では、パンチ12cを挿入していく工程に合わせて、丸鋼管Pの拡管部分の開口端部に対して、パンチ12cの大きさに対応するサイド金型21cを当接させ、パンチ12cの挿入方向と同じ方向に押圧する。
このとき、パンチ12c、サイド金型21cを駆動するメインシリンダ11、サイドシリンダ22のストローク量と成形圧力は、図4(c)に示すように、パンチ12cが丸鋼管P内に挿入されていくのとほぼ同時にサイド金型21cによる開口端部への押圧が開始される。そして、丸鋼管Pの拡管部分にストレート部が形成され始めると、パンチ12cにかかる成形圧力が段階的に上昇していく。
Next, in step S9 (third pipe expansion forming step), in accordance with the process of inserting the
At this time, the
次に、ステップS10では、第3ステップ目が終了したか否かを確認する。なお、第3ステップ目の終了は、第1・第2ステップ目の終了時と同様に、パンチ12cを駆動するメインシリンダ11が所定のストローク量に達したこと等を検出して判断すればよい。
次に、ステップS11では、丸鋼管Pの開口端部からパンチ12cを取り出す。
次に、ステップS12では、サイド金型21cや外型部23a,24a等を退避させ、クランプ装置25,26による支持を解除して、開口端部に拡管部P1が形成された丸鋼管Pを取り出す。
Next, in step S10, it is confirmed whether or not the third step is completed. Note that the end of the third step may be determined by detecting that the
Next, in step S11, the
Next, in step S12, the
ここで、上述した3段階の拡管成形が完了した丸鋼管Pは、図6に示すように、拡管成形された開口端部側から順に、ストレート部、テーパ部、素管部の3つに分類される。なお、拡管部P1は、側断面視において平行部を含むストレート部、同じく側断面視において傾斜部分を含むテーパ部を含む部分をいう。素管部は、拡管成形前の丸鋼管Pの外径を有する部分である。よって、3段階の拡管成形後の拡管率は、ストレート部の外径から素管部の外径を引いた寸法を素管部の外径で除することで求められる。 Here, as shown in FIG. 6, the round steel pipe P for which the above-described three-stage pipe expansion molding has been completed is classified into the straight part, the taper part, and the raw pipe part in order from the opening end part side subjected to the pipe expansion molding. Is done. In addition, the pipe expansion part P1 means a straight part including a parallel part in a side sectional view, and a part including a tapered part including an inclined part in the side sectional view. The raw pipe portion is a portion having an outer diameter of the round steel pipe P before the pipe expansion molding. Therefore, the tube expansion ratio after the three-stage tube expansion molding can be obtained by dividing the dimension obtained by subtracting the outer diameter of the raw tube portion from the outer diameter of the straight portion by the outer diameter of the raw tube portion.
ここで、上述した拡管成形後における丸鋼管Pの各部における板厚の変化について調べた結果、図7に示すように、サイド金型21による開口端部への押圧(軸押し)の有無によって、板厚減少を大幅に抑制することができた。特に、ストレート部とテーパ部との境界部分付近における板厚減少は、サイド金型21のパンチ12との併用によって、大幅に抑制されていた。
さらに、上述した第1〜第3ステップにおける丸鋼管Pの板厚減少について調べた結果、図8に示すように、第2・第3ステップにおけるサイド金型21による開口端部への押圧(軸押し)の有無によって、第2・第3ステップにおいて板厚減少を大幅に抑制することができた。
Here, as a result of investigating the change in the plate thickness in each part of the round steel pipe P after the pipe expansion forming as described above, as shown in FIG. 7, depending on the presence or absence of pressing (shaft pressing) to the opening end by the
Furthermore, as a result of investigating the reduction in the plate thickness of the round steel pipe P in the first to third steps described above, as shown in FIG. 8, the pressing (shaft on the opening end by the
本実施形態の拡管成形装置10では、以上のように、大きさが異なる複数のパンチ12a〜12cを用いて複数段階で所望の拡管率を有する拡管部P1を形成する工程において、最初の第1ステップでは、サイド金型21を使用せずに、パンチ12aを丸鋼管Pの開口端部に挿入して拡管部分を成形する。そして、それ以降のステップ(第2・第3ステップ)では、パンチ12b,12cとサイド金型21とを併用して、パンチ12b,12cの挿入と同時にサイド金型21による開口端部への押圧(軸押し)を行う。
In the tube
これにより、パンチ12a〜12cの挿入とサイド金型21による軸押しとを併用することで、丸鋼管Pの端部に拡管部P1を形成する際の急激な肉厚の減少を抑制して成形限界を上昇させ、座屈や割れ等の発生を効果的に防止することができる。また、座屈や割れ等が発生しにくい最初の第1ステップにおいてはサイド金型21を併用しないことで、サイド金型21による軸押しを併用することによる成形時間の延長を最小限とし、効率よく拡管成形を実施することができる。
Thereby, by using both the insertion of the
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施形態では、第1〜第3の拡管成形ステップを含む3段階で拡管成形を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、2段階の拡管成形ステップや、4段階以上の拡管成形ステップを含む方法によって鋼管の拡管成形を行ってもよい。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention.
(A)
In the said embodiment, the example which performs a pipe expansion shaping | molding in three steps including the 1st-3rd pipe expansion shaping | molding step was given and demonstrated. However, the present invention is not limited to this.
For example, the steel pipe may be expanded by a method including a two-stage tube forming step or a four-stage or more tube expanding step.
(B)
上記実施形態では、断面が略円形の丸鋼管に対して拡管成形を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、断面形状が略四角形、多角形等の異形鋼管に対して、上述した拡管成形方法を用いて拡管成形を実施してもよい。
(B)
In the said embodiment, the example which performs pipe expansion shaping | molding with respect to the round steel pipe with a substantially circular cross section was given and demonstrated. However, the present invention is not limited to this.
For example, the pipe expansion molding may be performed on a deformed steel pipe having a substantially square shape, polygonal shape, or the like using the pipe expansion molding method described above.
(C)
上記実施形態では、パンチ12挿入過程において拡管部P1にストレート部が形成されるタイミングで、サイド金型21を用いて丸鋼管Pの開口端部への軸押しを開始する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(C)
In the said embodiment, the example which starts the axial push to the opening edge part of the round steel pipe P using the side metal mold | die 21 at the timing when a straight part is formed in the pipe expansion part P1 in the
例えば、拡管部付近の肉厚減少が始まるタイミングで、サイド金型を用いて丸鋼管の開口端部への軸押しを開始してもよい。
なお、この肉厚減少の検出については、例えば、丸鋼管へ挿入中のパンチのストローク量やパンチにかかる圧力変動に基づいて検出すればよい。
For example, the shaft pressing to the open end of the round steel pipe may be started using the side mold at the timing when the thickness reduction near the expanded pipe portion starts.
The thickness reduction may be detected based on, for example, the stroke amount of the punch being inserted into the round steel pipe or the pressure fluctuation applied to the punch.
本発明の鋼管の拡管成形方法は、複数段階を含む鋼管の拡管成形方法による成形限界を広げて、効率よく歩留りのよい拡管成形を実施することができるという効果を奏することから、各種素材の拡管成形に対しても広く適用可能である。 The steel pipe expansion forming method of the present invention has the effect of expanding the forming limit of the steel pipe expansion forming method including a plurality of stages and efficiently performing pipe expansion forming with a high yield. Widely applicable to molding.
10 拡管成形装置
11 メインシリンダ
12 パンチ
12a パンチA(第1パンチ)
12b パンチB(第2パンチ)
12c パンチC(第3パンチ)
15 サイド加圧装置
16 油圧ポンプ
20 制御部
21,21b,21c サイド金型
22 サイドシリンダ
23,24 外型加圧装置
23a,24a 外型部
23b,24b 外型シリンダ
25,26 クランプ装置
25a,26a クランプ型
25b,26b クランプシリンダ
27 位置決め部
S ステップ
DESCRIPTION OF
12b Punch B (second punch)
12c Punch C (3rd punch)
15
Claims (6)
前記複数のパンチのうち最も小さい第1パンチを前記鋼管に挿入し、前記鋼管の端部を押圧しない第1拡管成形ステップと、
前記第1パンチよりも大きい第2パンチを前記鋼管に挿入するとともに、サイド金型を用いて前記鋼管の端部を前記第2のパンチの挿入方向へ押圧する第2拡管成形ステップと、
を備えている鋼管の拡管成形方法。 A steel pipe expansion molding method in which a plurality of punches having different sizes are inserted into an end opening of a steel pipe to perform pipe expansion molding in multiple stages,
Inserting the smallest first punch among the plurality of punches into the steel pipe, and a first tube expansion forming step that does not press the end of the steel pipe;
Inserting a second punch larger than the first punch into the steel pipe, and using a side mold to press the end of the steel pipe in the insertion direction of the second punch; and
A method for expanding and forming a steel pipe.
請求項1に記載の鋼管の拡管成形方法。 The first punch has the largest tube expansion ratio among the plurality of punches,
The steel pipe expansion forming method according to claim 1.
請求項1または2に記載の鋼管の拡管成形方法。 The steel pipe is a round steel pipe having a substantially circular cross section.
A method for expanding and forming a steel pipe according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の鋼管の拡管成形方法。 After the second tube expansion forming step, the method further comprises a third tube expansion forming step of inserting a third punch larger than the second punch into the steel pipe.
The method for expanding and forming a steel pipe according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の鋼管の拡管成形方法。 In the third pipe expansion molding step, as in the second pipe expansion molding step, the end of the steel pipe is pressed using the side mold.
The method for expanding and forming a steel pipe according to claim 4.
前記複数のパンチと、
前記鋼管の端部を前記パンチの挿入方向へ押圧するサイド金型と、
前記複数のパンチのうち最も小さいパンチを前記鋼管の端部開口へ挿入する最初の第1拡管成形ステップにおいては前記サイド金型を使用せず、それ以降の拡管成形ステップにおいて前記パンチと前記サイド金型とを併用して拡管成形を実施するように制御を行う制御部と、
を備えている拡管成形装置。
A tube expansion molding device that inserts a plurality of punches having different sizes into an end opening of a steel pipe and performs tube expansion molding in multiple stages,
The plurality of punches;
A side mold for pressing the end of the steel pipe in the punch insertion direction;
In the first first tube forming step of inserting the smallest punch among the plurality of punches into the end opening of the steel pipe, the side mold is not used, and in the subsequent tube forming step, the punch and the side die are used. A control unit that performs control so that pipe expansion molding is performed in combination with a mold;
Expanded pipe forming apparatus.
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