JP2020138221A - 金型、管加工機および把持装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】管を強固に把持するために用いられる金型、把持装置とその把持装置を用いる管加工機を提供する。【解決手段】金型100は、半円筒形の凹部である把持部30を備える固定側金型100aと、固定側金型100aの把持部30に対向する把持部を備える可動側金型100bと、を備え、固定側金型100aの把持部30と可動側金型100bの把持部とが、凹部内に突出する突起部30aと、突起部間の溝部30bと、突起部30aから更に突出し、鋭角状の断面形状を有する隆起部と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、金型、管加工機および把持装置に関する。
冷熱・空調機器の製造過程では、冷媒の流路を形成するために、管を接合することがある。その際、管同士を接合するために、管端部を継ぎ手形状にする必要があり、例えば、管端部に、拡管加工或いは縮管加工を施すことがある。加工には、金型を使用し、把持部で加工対象の管を把持しつつ、管の端部に応力を加えて塑性変形させて加工する。
把持部の一例が、特許文献1に開示されている。この把持部は、加工対象の管が挿通される断面円弧状の凹面である把持面を有する。この把持面には、複数条の螺旋溝が形成されており、把持面で加工対象の管を締め付けることにより、加工対象の管を把持する。
特許文献1に記載の把持部は複数条の螺旋溝を備えるにすぎない。このため、加工により生じる推力が増大すると、管が把持部を滑ってしまい、加工不良が発生するおそれがある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、管を強固に把持するために用いられる金型、把持装置とその把持装置を用いる管加工機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る金型は、半円筒形の凹部である把持部を備える固定側金型と、固定側金型の把持部に対向する把持部を備える可動側金型と、を備える。固定側金型の把持部と可動側金型の把持部とが、凹部内に突出する突起部と、突起部間の溝部と、突起部から更に突出し、鋭角状の断面形状を有する隆起部と、を備える。
本発明によれば、隆起部が突起部とともに管に食い込むので、管端部に加工を施すときに加わる力が増大しても、管が把持部を滑ることを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る把持装置と管加工機について、図面を参照しながら説明する。本明細書において「管滑り」とは、加工時に加わる力が、把持装置が管を把持する力を上回ることによって、管が把持装置からずれることを意味する。
[実施の形態1]
以下、実施の形態1に係る把持装置を、把持部として備える拡管用の金型を例に説明する。
以下、実施の形態1に係る把持装置を、把持部として備える拡管用の金型を例に説明する。
また、以下、図では、理解を容易にするため、半円筒形の軸方向をX軸方向、X軸方向に直交する方向をZ軸方向、X軸方向とZ軸方向に垂直な方向をY軸方向とするXYZ直交座標を設定する。
図1に示すように、本実施の形態に係る金型100は、固定側金型100aと可動側金型100bという一方の部材と他方の部材とこれらを締め付ける部材とを備える。
固定側金型100aと可動側金型100bとは、合わせ面に対して面対称に形成されており、互いに組み合わされて、図4(A)に示すように、加工対象の管10が挿通される断面円形の貫通孔を形成する。この貫通孔に、加工対象の管10を拡管加工するための加工部20と、管10を把持する把持部30が形成されている。
また、固定側金型100aと可動側金型100bの背面には、各金型を支持する支持部を装着するためのアリ溝60aが形成されている。
より詳細に説明すると、固定側金型100aは、加工対象の管に拡管加工を施すための加工部20と、管10を把持する把持部30と、把持部30が管10を把持することによって生じた余剰の管肉を収容する管肉収容部40と、を備える。
また、可動側金型100bは、図示しないが、面対称である点を除いて実質的に同一構成の加工部20と把持部30と管肉収容部40とを有する。
加工部20は、管10の端部を収容し、端部が拡管加工される半円筒形の凹部である。加工部20は、形成したい拡管部の外径およびサイズと等しい内径およびサイズに形成されている。
把持部30は、加工部20と連通且つ同心に形成された半円筒形の凹部である。
把持部30は、図2に示すように、その凹部の周方向に沿った凸状の突起部30aと、その凹部の周方向に沿った凹状の溝部30bとを備える。突起部30aと溝部30bは、交互に存在し、等間隔かつ平行に存在する。
図3に固定側金型100aと可動側金型100bと管10との関係を示すように、突起部30aは、頂部に隆起部30cを有し、突起部30aは隆起部30cの支持部材として機能する。また、突起部30aは隆起部30cとともに管10に食い込むことにより、管10の把持部材として機能する。突起部30aの断面形状は、四角形形状、円形状、台形形状であることが好ましく、四角形形状であることがより好ましい。
溝部30bは、把持部30における凹状の部分である。把持部30には2つ以上の溝部30bが設けられている。把持部30が管10を把持したときに、管10の管肉が溝部30bに収容されることによって、把持部30の管10に対する摩擦力が増大する。
溝部30bのピッチを短くすることによって溝部30bの数を増加させることができる。そのため、拡管パンチが管10に挿入することによって発生する推力により、隆起部30cおよび突起部30aが折れない程度であれば、溝部30bのピッチは小さいことが好ましい。なお、溝部30bの断面形状は、矩形状である。
隆起部30cは、突起部30aの頭頂部の角部から把持部30の内部空間に向かって延出する凸状の部分である。詳細には、隆起部30cは、その断面が、突起部30aのX軸方向の一側から急激に立ち上がり、X軸方向に指数関数的に立ち下がる尖端状の部分である。換言すると、隆起部30cは、突起部30aの一側面と面一の一側面を有し、他面が指数関数的に立ち下がる「カエリ」に相当する形状を有し、断面視で鋭角状の頂部を有する。ここで、「断面視で鋭角状」とは、隆起部30cの頂部に局所的に鈍角状の部分、例えば平坦、円弧状などの部分が存在しても、断面視した隆起部30c全体として頂部が尖端状であることを表す。
突起部30aの延出量L1は、固定側金型100aと可動側金型100bとを組み合わせて予定された力で締め付けたときに、突起部30aが管10に接するかわずかに食い込む量である。
一方、隆起部30cの延出量L2は、固定側金型100aと可動側金型100bとを組み合わせて予定された力で締め付けたときに、隆起部30cの先端が管10に食い込むが、管10の内壁を貫通せず、かつ、管10の強度を維持できる量である。
なお、固定側金型100aと可動側金型100bとが組み合わされた状態で、把持部30の内径D1は、管10の外径D0よりも大きい。
また、隆起部30cが突起部30aとともに管10に食い込むことにより、溝部30bに収容される管10の管肉が増加する。
図4(B)に示すように、管肉収容部40は、固定側金型100aと可動側金型100bとの合わせ面と、把持部30とのエッジ部にアール加工を施すことにより形成される空隙部分である。詳細には、図2、図4(A)および(B)に示すように、突起部30aのコーナー部が丸められている。その結果、図4(B)に示すように、固定側金型100aと可動側金型100bとの合わせ面に空隙部分ができ、把持部30が管10を把持することによって生じた管10の余剰の管肉が収容される。
次に、金型100を用いて拡管加工する方法について説明する。
まず、可動側金型100bを移動して、固定側金型100aとの間隔を大きくとり、加工対象の管10を固定側金型100aと可動側金型100bの間の円筒状の空間に配置する。このとき、管10の端部を加工部20内に位置させ、加工部20で加工可能な状態にすることを目的として、管10を位置合わせする。
次に、可動側金型100bと固定側金型100aとを締め付ける。これにより、図3に示すように、把持部30において、突起部30aと隆起部30cとが管10に食い込み、管10を把持する。さらに、食い込みにより管肉が厚くなり、一部が溝部30bに収容される。さらに、管肉の厚くなった一部は、管肉収容部40に収容される。
この状態で、拡管用工具を用いて、加工部20内の管10の端部を加工し、加工部20の内面に対応する形状およびサイズに拡径する。
このとき、加工により、管10の軸方向に推力が働くが、把持部30において、突起部30aと隆起部30cとが管10に食い込み、管肉の一部が溝部30bに収容されているため、把持力が強力で、管10の滑りを防ぐことができる。
次に把持部30の形成方法を説明する。
まず、図5(A)に示す把持部30に加工予定の部材部分を、図5(B)に示すように、例えば、Tスロットカッター、ハンドタップ、スパイラルタップ、ポイントタップ、盛上げタップ、管用タップなどのタップ、ヘリカルカッター、アンギュラーカッターなどの刃物で切削することで、溝部30bを複数形成する。これにより、溝部30b間に突起部30aが付随的に形成される。
続いて、突起部30aの頭頂部の角部を前述の刃物を用いて切削し、図5(C)に示すように、「カエリ」に相当する形状に形成し、隆起部30cとする。
以上説明したように、本実施の形態に係る金型100は、固定側金型100aと可動側金型100bそれぞれの把持部30が、突起部30aと溝部30bと隆起部30cとを備え、加工対象の管10に食い込んで把持するため、把持力が強固である。このため、管滑りなく、管10を加工することができる。
なお、この発明は上記実施の形態に限定されない。
なお、この発明は上記実施の形態に限定されない。
例えば、突起部30aと溝部30bと隆起部30cの形状は適宜変更可能である。例えば、溝部30bの断面は図6(A)に示すようにV字形状でもよい。また、突起部30aの形状も断面矩形状に限定されず、図6(A)に例示するようにV字形状でもよい。
さらに、隆起部30cは管10の壁に食い込む必要があり、隆起部30cの頂部が鋭角状であることが望ましい。
さらに、隆起部30cは管10の壁に食い込む必要があり、隆起部30cの頂部が鋭角状であることが望ましい。
また、突起部30aの一側面と隆起部30cの一側面とが面一となる例を示したが、これらは、ずれていてもよい。
また、突起部30aと隆起部30cとは同一の材料で一体的に形成されることが望ましいが、材質が異なっていてもよい。
また、隆起部30cは、図3および図6(A)に示すように、カエリに相当する断面鋭角状の形状を有することが望ましく、図6(B)に示すように、カエリに相当する形状が失われてしまうような、ブラスト処理等の表面加工を施すことは望ましくない。
また、図3では、金型100が管10を把持したときに固定側金型100aと可動側金型100bとの隆起部30cが対向して位置する態様を示しているが、固定側金型100aの隆起部30cと可動側金型100bの隆起部30cとが対向しない位置にあってもよい。
また、図6(C)に示すように、断面視で突起部30aの頭頂部を凹状にすることによって、突起部30aの頭頂部の両角部から、突起部30aの突出方向と同軸方向に、隆起部30cを断面視で鋭角状に突出させてもよい。また、図6(D)に示すように、断面視で突起部30aの両側面を凹状にすることによって、突起部30aの両側面から、突起部30aの突出方向に対して垂直方向に、隆起部30cを断面視で鋭角状に突出させてもよい。このように、隆起部30cは1つの突起部30aに複数設けられてもよい。
[実施の形態2]
次に、実施の形態2に係る金型100を用いる管端部拡管加工機300について、図7を参照して説明する。
次に、実施の形態2に係る金型100を用いる管端部拡管加工機300について、図7を参照して説明する。
図7(A)に示すように、管端部拡管加工機300は、実施の形態1に記載の金型100の固定側金型100aおよび可動側金型100bと、固定側金型100aを固定するプレス機固定部200aと、可動側金型100bを保持して固定側金型100aに向かって管10を押し付けるプレス機可動部200bと、管10を突くことにより拡管加工する拡管パンチ50と、を備える。
固定側金型100aおよび可動側金型100bの把持部30がある側の面の裏面には、プレス機固定部200aまたはプレス機可動部200bのホゾ60bに嵌合可能なアリ溝60aが設けられる。
図7(A)および(B)に示すように、拡管パンチ50は管端部を拡管加工するために用いられる、先端部がテーパ形状の部材である。管10が割れることなく拡管加工を行うために、拡管パンチ50の先端部の周縁部にはアール加工が施されている。また、拡管パンチ50の先端部には、拡管加工を行う際の摩擦力および摩耗を低減するため、加工油が塗布される。
次に、管端部拡管加工機300を用いて拡管加工する方法について説明する。
図7(A)に示すように、固定側金型100aおよび可動側金型100bは、アリ溝60aにホゾ60bが嵌合することにより、プレス機固定部200aおよびプレス機可動部200bに固定される。次に、管10を固定側金型100aの加工部20において拡管可能に配置する。その後、固定側金型100aと可動側金型100bの合わせ面を重ね合わせ、可動側金型100bを管10に押し付ける。そして、拡管パンチ50を、把持部30に保持された管10の上端に押し当て、管10に挿入する。これにより、図7(B)に示すように、拡管パンチ50は、管10の上端を拡管する。拡管サイズは固定側金型100aおよび可動側金型100bで規定されており、設定したサイズに管端部を拡管できる。拡管パンチ50が管10に挿入していくときに管10は下方向に押されるが、管10は把持部30によって強固に把持されるため、管滑りを防ぐことができる。
[実施の形態3]
上述の実施の形態1および2において、把持部30の突起部30aに隆起部30cを設けることで管10を把持する力を向上させる構成は、管曲げ加工機400において管10を把持するとともに曲げ加工するクランプ金型70にも適用することが可能である。
上述の実施の形態1および2において、把持部30の突起部30aに隆起部30cを設けることで管10を把持する力を向上させる構成は、管曲げ加工機400において管10を把持するとともに曲げ加工するクランプ金型70にも適用することが可能である。
管曲げ加工機400について、図面を参照して説明する。
図8(A)および(B)に示すように、管曲げ加工機400は、管10を把持するとともに曲げ加工するクランプ金型70と、加工の際に管10を固定する固定部材80と、クランプ金型70に接続され一体となって同軸回転する曲げロール90aと、を備える。
クランプ金型70は、実施の形態1に記載の把持部30を備えた金型である。上述の実施の形態1に記載したように、把持部30は、隆起部および突起部を備える。クランプ金型70と曲げロール90aの間には、加工対象の管10が挿入可能である。また、クランプ金型70は、曲げロール90aの回動軸の回りに、曲げロール90aとともに回動可能である。
固定部材80は、管10がクランプ金型70と曲げロール90aの間に挿入されたときに、管10に接触する面に凹部を有する。凹部は、管10の円筒形状に対応する円筒形状を有する。固定部材80が管10を固定し、管10の移動を制限するため、クランプ金型70と曲げロール90aが回動することにより管10が倒れることを防止する。
曲げロール90aは、実施の形態1に記載の把持部30を有する。曲げロール90aは、クランプ金型70とともに管10を把持する部材である。詳細には、曲げロール90aとクランプ金型70との間に挿入された加工対象の管10を把持部30で挟み、曲げロール90aの回転により曲げロール90aおよびクランプ金型70が同軸回転し、管10に連続的に曲げ加工を行う。
次に、管曲げ加工機400の使用方法について説明する。
図8(A)のように、管10をクランプ金型70および曲げロール90aの把持部30で挟む。このとき、クランプ金型70および曲げロール90aの把持部30の隆起部および突起部が管10に食い込む。
管10の曲げ加工の際の管10の回転および円筒軸の方向への移動を制限するため、固定部材80の凹部に管10を収容する。そして、図8(B)に示すように、曲げロール90aが曲げロール回転軸90bを中心に回転することによって、曲げロール90aおよびクランプ金型70が同軸回転し、管10が引っ張られることにより、管10に曲げ加工が施される。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態1および2では、把持部30には何ら表面処理を施していない。しかし、本発明はこれに限定されず、把持部30に表面処理を施すか否かは任意である。把持部30には、把持部30の表面を粗くして管10と、把持部30との摩擦力を増大させる表面処理加工として、例えば、放電加工、ショットブラスト加工などを施してもよい。ただし、この場合には、突起部30aの角が丸まり、把持部30のストッパーとしての機能が弱まるため、把持部30に溝部30bを設けないことが好ましい。
また、上記は拡管加工を例に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、縮管加工にも適用することができる。
図9に示すように、縮管加工の金型500においては、加工部20のような加工部は設けられていない。これは、図10(A)および(B)に示すように、管10の縮管加工される部分が縮管ダイス51で挟み込まれることによって縮管加工されるためである。
さらに、図10(A)に示すように、管端部縮管加工機700は、加工対象の管10の外径以上の外径の半円筒形の凹部である把持部30を有する固定側金型500aと、固定側金型500aに重ね合わせ可能である可動側金型500bと、実施の形態2に記載のプレス機固定部600aおよびプレス機可動部600bと、管10を絞り込む縮管ダイス51と、を備える。
固定側金型500aおよび可動側金型500bは、実施の形態1に記載の把持部30および管肉収容部40を備える。また、固定側金型500aおよび可動側金型500bの把持部30がある側の面の裏面には、実施の形態2に記載の、ホゾ60bに嵌合可能なアリ溝60aを備える。
図10(A)および(B)に示すように、縮管ダイス51は管端部を縮管加工するために用いられる、凹部形状の部材である。管10が割れることなく縮管加工を行うために、管10が挟み込まれる縮管ダイス51において、管10が挟み込まれる凹部が漏斗のような形状に成型されている。また、縮管加工を行う際の摩擦力および摩耗を低減するために、縮管ダイス51の凹部には加工油が塗布される。
次に、管端部縮管加工機700を用いて縮管加工する方法について説明する。
図10(A)に示すように、アリ溝60aにホゾ60bが嵌合することにより固定側金型500aおよび可動側金型500bはプレス機固定部600aおよびプレス機可動部600bに固定される。次に、管10を固定側金型500aの把持部30の外側において縮管可能に配置する。その後、固定側金型500aと可動側金型500bの合わせ面を重ね合わせ、可動側金型500bを管10に押し付ける。そして、縮管ダイス51を、把持部30に保持された管10の上端に押し当て、縮管ダイス51に挿入する。これにより、図10(B)に示すように、縮管ダイス51は、管10の上端を縮管する。縮管サイズは縮管ダイス51の内径で規定されており、設定したサイズに管端部を縮管できる。管10が縮管ダイス51に挿入していくときに管10は下方向に押されるが、管10は把持部30によって強固に把持されるため、管滑りを防ぐことができる。
10 管、100 金型、100a 固定側金型、100b 可動側金型、200a プレス機固定部、200b プレス機可動部、300 管端部拡管加工機、400 管曲げ加工機、500 縮管加工の金型、500a 縮管加工の固定側金型、500b 縮管加工の可動側金型、600a 縮管加工のプレス機固定部、600b 縮管加工のプレス機可動部、700 管端部縮管加工機、20 加工部、30 把持部、40 管肉収容部、30a 突起部、30b 溝部、30c 隆起部、50 拡管パンチ、51 縮管ダイス、60a アリ溝、60b ホゾ、70 クランプ金型、80 固定部材、90a 曲げロール、90b 曲げロール回転軸。
Claims (10)
- 半円筒形の凹部である把持部を備える固定側金型と、
前記固定側金型の前記把持部に対向する把持部を備える可動側金型と、を備え、
前記固定側金型の前記把持部と前記可動側金型の前記把持部とが、凹部内に突出する突起部と、突起部間の溝部と、前記突起部から更に突出し、鋭角状の断面形状を有する隆起部と、を備える、
金型。 - 前記隆起部が、前記突起部の頭頂部の両角部から、前記突起部の突出方向と同軸方向に、断面視で鋭角状に突出している、
請求項1に記載の金型。 - 前記隆起部が、前記突起部の両側面から、前記突起部の突出方向に対して垂直方向に、断面視で鋭角状に突出している、
請求項1に記載の金型。 - 前記固定側金型と前記可動側金型との合わせ面と、前記把持部とのエッジ部に形成された空隙部分を備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の金型。 - 前記把持部に把持された管が拡管加工される半円筒形の加工部を備える、
請求項1から4のいずれか1項に記載の金型。 - 前記把持部に把持された管を縮管加工するために使用される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の金型。 - 請求項5に記載の金型と、前記固定側金型を固定するプレス機固定部と、前記可動側金型を保持して前記固定側金型に向かって前記管を押し付けるプレス機可動部と、テーパ形状の部材である拡管パンチと、を備え、
前記把持部により把持された前記管の上端から前記拡管パンチを挿入し、前記管の端部を拡管する、
管加工機。 - 請求項6に記載の金型と、前記固定側金型を固定するプレス機固定部と、前記可動側金型を保持して前記固定側金型に向かって前記管を押し付けるプレス機可動部と、凹部形状の部材である縮管ダイスと、を備え、
前記把持部により把持された前記管の上端に前記縮管ダイスを挿入し、前記管の端部を縮管する、
管加工機。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の構成を備えるクランプ金型と、
請求項1から4のいずれか1項に記載の構成を備え、前記クランプ金型とともに管を把持し、曲げロール回転軸が回転することによって、前記クランプ金型と同軸回転する曲げロールと、
前記管に接触する面に凹部を有し、前記同軸回転によって前記管に曲げ加工を施す際に、前記管を固定する固定部材と、を備える、
管加工機。 - 半円筒形の凹部である把持部を備える一方の部材と、
前記一方の部材の前記把持部に対向する把持部を備える他方の部材と、
前記一方の部材と前記他方の部材とを締め付ける手段と、を備え、
前記一方の部材の前記把持部と前記他方の部材の前記把持部とが、凹部内に突出する突起部と、突起部間の溝部と、前記突起部から更に突出し、鋭角状の断面形状を有する隆起部と、を備える、
把持装置。
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JP2019036267A Pending JP2020138221A (ja) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | 金型、管加工機および把持装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020138221A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022038933A1 (ja) | 2020-08-18 | 2022-02-24 | 富士フイルム株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム |
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2019
- 2019-02-28 JP JP2019036267A patent/JP2020138221A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022038933A1 (ja) | 2020-08-18 | 2022-02-24 | 富士フイルム株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム |
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