JP3240307B2 - 環状部材の口絞り、口拡げ同時成形加工方法 - Google Patents

環状部材の口絞り、口拡げ同時成形加工方法

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JP3240307B2 JP17766792A JP17766792A JP3240307B2 JP 3240307 B2 JP3240307 B2 JP 3240307B2 JP 17766792 A JP17766792 A JP 17766792A JP 17766792 A JP17766792 A JP 17766792A JP 3240307 B2 JP3240307 B2 JP 3240307B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、環状素材の一端を口絞
りしそれと同時に他端を口拡げ加工する成形加工方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】管材の端末を口絞りあるいは口拡げ加工
する方法については、日本塑性加工学会チューブフォー
ミング分科会が編集したチューブフォーミング技術資料
集(昭和61年8月発行)の中に収集、整理されてい
る。また、プレス技術、第26巻第3号、第18〜24
頁、「パイプの管端加工法と最近の技術動向」では、最
近の新技術も含めて紹介されている。
【0003】これらの従来成形方法をまとめると、図3
〜図10のようになる。図3はプレス成形で、パイプ2
2を口拡げ工具24に押しつけて成形する方法を示して
いる。図4はスピニング成形で、パイプ26にスピニン
グロール28を押しつけパイプ26を回転するマンドレ
ル30と同径に成形する方法を示している。図5はロー
ラ成形で、パイプ32を、ローラ36を有する工具34
に回転させながら押しつけて成形する方法である。図
6、図7はスウェージング成形で、パイプ38に直角に
一対の工具40を繰返し押圧しかつ一対の工具40をパ
イプ38まわりに回転させる成形方法を示している。
【0004】図8〜図10はパイプ端末の揺動回転方式
を示し、図8のように工具42を所定の軸芯に対して傾
けて前記所定の軸芯まわりに揺動回転させる成形方法で
ある。すなわち、口拡げ加工するときは、図9に示すよ
うに、パイプ44をチャック48で固定して回転させ、
パイプ44の軸芯に対して傾けられた工具46を空まわ
りさせながらパイプに対して押込んで成形する。また口
絞り成形するときは、図10に示すように、パイプ44
をチャック54で固定して回転させ、パイプ44の軸芯
に対して傾けられた工具52をパイプに対して押付けて
成形する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来成形法に
は次の問題があった。 (イ)プレス加工法以外の方法における問題いずれも管
の一端を口絞り加工あるいは口拡げ加工するものでり、
両端を同時に加工できない。このため、両端を加工する
場合には2工程必要となる。加工時には管を何らかの方
法でチャッキングする必要がある。このため、管の長さ
が比較的短い環状のものの両端を、ストレート部分の無
いよう口絞りあるいは口拡げ加工しようとすると、チャ
ッキング部の形状に合わせた専用のチャッキング治具を
用意する必要があり、口絞り、口拡げ形状の変更が容易
にできない。なお、スピニング成形では螺旋状の模様が
生じ、表面が凹凸になる。
【0006】(ロ)プレス加工法の問題管の周方向にお
ける各部全体を同時に加工するため、局部的に順次加工
する場合に比べて成形荷重が大きい。このため、大きな
容量の成形機械が必要となり、設備コストが高い。ま
た、上記理由から常温では、鉄板等の比較的変形抵抗の
大きい金属の減肉加工はできない。プレス加工により所
望の肉厚分布に減肉加工しようとすると、加熱して変形
抵抗を下げる必要があり、加熱工程や加熱により生じる
酸化スケールを除去する必要が生じるなどして加工コス
トが高くなる。
【0007】本発明の目的は、環状部材の軸方向両端部
を同時に口絞り、口拡げ加工でき、かつプレス成形にく
らべて小さな成形荷重で成形できる環状部材の端部成形
加工方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、次の環状部材の口絞り、口拡げ同時成形加工方法
によって達成される。すなわち、 (1) 成形プロフイルの最大径部の径よりは小径で最
小径部の径よりは大径の環状素材を用意し、前記環状素
材を加工プロフイルをもつ加工部を備えた凸型上に固定
しないで支持し、前記凸型の軸芯に対して所定角度傾け
られた軸芯を有し該軸芯に対して回転対称に形成された
加工プロフイルをもつ加工部を備えた凹型と、前記凸型
とを相対的に接近させながら、前記凹型を前記凸型軸芯
まわりに揺動させる、環状部材の口絞り、口拡げ同時成
形加工方法。 (2)成形プロフイルの最大径部の径よりは小径で最小
径部の径よりは大径の環状素材を用意し、前記環状素材
を加工プロフイルをもつ加工部を備えた凸型上に固定し
ないで支持し、前記凸型の軸芯に対して所定角度傾けら
れた軸芯を有し該軸芯に対して回転対称に形成された加
工プロフイルをもつ加工部を備えた凹型と、前記凸型と
を相対的に接近させながら、前記凸型を回転駆動させ
る、環状部材の口絞り、口拡げ同時成形加工方法。な
お、上記(1)、(2)の方法において、凸型、凹型は
互いに上下方向に配設してもよいし、あるいは互いに横
方向に配設してもよい。
【0009】
【作用】上記本発明では、環状部材の揺動鍛造法を用
い、揺動角を小さくすることにより環状部材をチャッキ
ングすることなく凸型上に支持するだけで成形加工可能
としている。また、環状部材の全周を同時に加工するの
ではなく揺動鍛造により周方向に局部的に加工しこれを
周方向に順次加工していくものであるから、プレス成形
に比べて成形荷重がはるかに小さくなる。
【0010】
【実施例】以下に、本発明に係る環状部材の口絞り、口
拡げ同時成形加工方法の望ましい実施例を図1、図2を
参照して説明する。ここで、図1は本発明の第1実施例
に係わり、図2は本発明の第2実施例に係わる。
【0011】まず、第1実施例を説明する。まず、直円
筒状の環状素材2を用意する。この直円筒状環状素材2
を、ストレート状円筒状部がなくなるように、一端部を
口絞り成形加工し他端部を口拡げ成形加工するのが本発
明の成形加工方法である。直円筒状環状素材2の径は、
加工プロフイル(環状素材2が最終形状に成形加工され
るときのプロフイル)の最大径部分の径よりは小径で、
最小径部分の径よりは大径のものを選定する。環状素材
2はパイプであってもよいし、平板状矩形素材を丸めて
端部を突合せこの突合せ端部を突合せ溶接した環状部材
であってもよい。
【0012】つぎに、この環状素材2を、加工プロフイ
ルをもつ加工部8を備えた凸型6上に、固定しないで支
持する。環状素材2は凸型6の加工部8の中間付近で不
安定な状態で置かれることになる。環状素材2をチャッ
キングしないため、環状素材2の両端の同時成形加工が
可能になる。また、チャッキングの手間も省けることに
なり、加工プロフイルが変ったときにチャッキング部材
をとりかえたりする必要もなくなる。
【0013】凸型6の上方に凹型10が設けられてお
り、凸型6と凹型10とは接近、離反可能である。図1
の例では凸型6が凹型10に対して上下動されるものが
示されているが、凹型10を凸型6に対して上下動させ
てもよい。ただし、凸型6と凹型10とは互いに横方向
に配設してもよい。
【0014】凹型10の軸芯16は、凸型6の鉛直方向
(横方向配置のときは水平方向)に延びる軸芯14に対
して、所定角度α(α≠0)だけ傾けられている。凹型
10の加工部12の加工プロフイルは、凹型軸芯16に
対して回転対称となるように形成されている。したがっ
て、凹型10を凹型軸芯16まわりに回転させないで、
凹型軸芯を凸型軸芯14まわりに振れまわりさせると、
凹型10は凸型軸芯14に対して揺動する。なお、図示
例では、型6が凸、型10が凹の加工部プロフイルが示
されているが、凹凸の関係は逆でもよい。
【0015】環状素材2を凸型6に載せた後、上記のよ
うに構成された凹型10と凸型6とを相対的に接近させ
て環状素材2に軸方向圧縮力をかけると同時に、凹型軸
芯16を凸型軸芯14まわりに振れまわりさせ、凹型1
0を凸型軸芯14まわりに半角αで揺動させて、環状素
材2を一端口絞り、他端口拡げ成形する。この成形で
は、環状素材2のうち周方向に凹型10と接している部
分が局部的に成形され、凹型10の揺動につれて環状素
材2の周方向各部が順次成形されていくことになり、全
周同時に成形するプレス成形に比べて、成形荷重ははる
かに小さい。
【0016】凹型10の凸型軸芯14に対する傾き角度
は大きい方がより局部加工になるので成形荷重を小さく
できるが、あまり大きくするとワークの片寄りが生じや
すくる。この意味で揺動角度(半角)αは1°〜5°に
設定される。
【0017】凹型10と凸型6のギャップが所定の値に
達したら、その位置で押しつけながら一定時間揺動さ
せ、その後凸型6を凹型10から相対的に離反させ、凹
型10の揺動を停止させる。この成形後の段階では、図
1に示すように、直円筒状であった環状素材2は製品形
状4に成形されている。
【0018】つぎに第2実施例を説明する。揺動鍛造に
上型揺動方式と下型回転方式があるように、第2実施例
においては、図2に示すように、第1実施例の上型揺動
方式に代えて、凸型6′を回転駆動させる。このとき凹
型10′は、凸型軸芯14に対して角度α傾斜され、そ
の位置で空転可能とされる。ただし、凹型10′は凸型
6′の回転と同調させて回転駆動されてもよい。
【0019】第2実施例においては、環状素材2を凸型
6′上に支持した後、凸型6′と凹型10′とを相対的
に接近させて環状素材2に軸方向圧縮力をかけながら、
凸型10′を回転駆動し、環状素材2の周方向一部を局
部的に成形し、凸型10′の回転につれて環状素材2を
周方向に順次成形していって全周を成形する。その他の
方法は第1実施例に準じるので、準じる部材に第1実施
例と同一の符号を付すことにより、詳細説明を省略す
る。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、請求項1の場合でも請
求項2の場合でも、つぎの効果が得られる。 (イ)環状素材の一端をチャッキングせずに成形加工す
るので、両端部を1工程で同時に口絞り、口拡げ加工で
きる。 (ロ)加工時に被成形品をチャッキングする必要がない
ため、成形形状の変更がチャッキング装置の変更を伴な
うことなくでき、成形形状の変更が容易である。 (ハ)揺動成形加工のため、スピニング成形のような螺
旋模様が生じず、表面肌がきれいであり、凹凸部ができ
てそこに応力集中が生じるようなことを防止することも
できる。 (ニ)局部加工を順次周方向に繰返す加工法であるた
め、成形荷重が小さくて済む。このため、加工機械がプ
レス加工のような全周同時加工の場合に比べて、小型で
済む。 (ホ)局部成形加工のため、常温で鋼材のような比較的
変形抵抗が大きい材料でも減肉加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る環状部材の口絞り、
口拡げ同時成形加工方法を実施している状態の成形加工
装置の断面図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る環状部材の口絞り、
口拡げ同時成形加工方法を実施している状態の成形加工
装置の断面図である。
【図3】パイプの口拡げプレス成形を示す装置の部分断
面図である。
【図4】パイプの口絞りスピニング成形を示す装置の部
分断面図である。
【図5】パイプの口拡げローラ成形を示す装置の部分断
面図である。
【図6】パイプの口絞りスウェージング成形を示す装置
の部分断面図である。
【図7】図6の装置の横断面図である。
【図8】揺動鍛造型の工具飽絡面を示す正面図である。
【図9】パイプの口拡げ揺動回転成形を示す装置の要部
断面図である。
【図10】パイプの口絞り揺動回転成形を示す装置の要
部断面図である。
【符号の説明】
2 環状素材 4 成形加工された後の環状部材 6 凸型 8 (凸型の)加工部 10 凹型 12 (凹型の)加工部 14 凸型軸芯 16 凹型軸芯 6′ 凸型 10′ 凹型
フロントページの続き (72)発明者 好井 健司 東京都千代田区四番町5番地9 トピー 工業株式会社内 (72)発明者 岩崎 清俊 東京都千代田区四番町5番地9 トピー 工業株式会社内 (72)発明者 金井 功 東京都千代田区四番町5番地9 トピー 工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 伸 東京都千代田区四番町5番地9 トピー 工業株式会社内 審査官 森川 元嗣 (56)参考文献 特開 昭51−1746(JP,A) 特開 昭58−176029(JP,A) 特公 昭45−32938(JP,B1) 特公 昭50−21316(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21D 41/02 B21D 19/00 B21D 41/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成形プロフイルの最大径部の径よりは小
    径で最小径部の径よりは大径の環状素材を用意し、 前記環状素材を加工プロフイルをもつ加工部を備えた凸
    型上に固定しないで支持し、 前記凸型の軸芯に対して所定角度傾けられた軸芯を有し
    該軸芯に対して回転対称に形成された加工プロフイルを
    もつ加工部を備えた凹型と、前記凸型とを相対的に接近
    させながら、前記凹型を前記凸型軸芯まわりに揺動させ
    る、 ことを特徴とする環状部材の口絞り、口拡げ同時成形加
    工方法。
  2. 【請求項2】 成形プロフイルの最大径部の径よりは小
    径で最小径部の径よりは大径の環状素材を用意し、 前記環状素材を加工プロフイルをもつ加工部を備えた凸
    型上に固定しないで支持し、 前記凸型の軸芯に対して所定角度傾けられた軸芯を有し
    該軸芯に対して回転対称に形成された加工プロフイルを
    もつ加工部を備えた凹型と、前記凸型とを相対的に接近
    させながら、前記凸型を回転駆動させる、 ことを特徴とする環状部材の口絞り、口拡げ同時成形加
    工方法。
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