JP3674393B2

JP3674393B2 - Piercing method for hydraulic bulge processing of metal pipes

Info

Publication number: JP3674393B2
Application number: JP19358699A
Authority: JP
Inventors: 光俊内田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: JP2001018016A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属管内に導入した加工液の圧力と金属管の軸方向圧縮力とを組み合わせて金属管に膨出部を成形し、その膨出部にピアシング（孔あけ）加工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液圧バルジ加工方法は、素材となる金属管（以下金属素管と記す）内に加工液を注入し、その加工液に負荷した圧力（以下内圧と記す）と金属管端からの軸押し力を組み合わせることにより、種々の断面形状の管状製品を得る加工方法で、自動車部品の成形等に利用されている。
【０００３】
製品によっては、膨出加工部に小さな穴を設けなければならない場合がある。鋼板等に穴を設ける場合、一般にはダイスとポンチが使用される。しかし、液圧バルジ加工後の形状は通常管状であり、管端近く以外では管内部にダイスを位置させることが困難なため、ポンチとダイスによる穴あけ加工をおこなうことはできない。そこで、バルジ加工時のピアシング加工は、以下に説明するようなバルジ加工中の内圧を利用した方法が採用されている。
【０００４】
図１は、ピアシング加工ができる液圧バルジ加工装置の１例を示す図である。この装置は、ベッド１とクラウン２は４本のコラム３で連結され、クラウン２に固定された油圧シリンダ４のピストン５によってスライド６が上下する。スライドには上金型７が、ベッド上には下金型８がそれぞれ対面させて設置されている。また、ベッド上には下金型の両端に対面させた軸押し装置９が設置されている。軸押し装置のシール工具１０は軸押し装置に内蔵されている油圧シリンダーにより前後進可能となっている。
【０００５】
上下の金型を合わせた場合のダイス内面１１ａ、１１ｂの形状は、製品の外形と同じ形状になっている。
【０００６】
図２は、図１の上金型部の拡大図である。金型の内面１１ｂにはダイス１４が設けられており、ダイス孔に油圧シリンダー１３により前後進可能なポンチ１２が挿入されている。
【０００７】
先ず、下金型８の内面１１ａに金属素管を、その管端がシール工具１０に対面するように載置し、上金型７を降下させて下金型に合わせて押圧する。次いで、シール工具１０を前進させて管端に押しつけ、シール工具内に設けられている加工液導入孔２０から金属素管内に加工液を注入して加圧すると同時に、シール工具を前進させて管軸方向に圧縮力を負荷することにより、金属素管を製品形状である金型内面の形状に膨出加工する。次いで、膨出部の一部に穴をあけるピアシング加工がおこなわれる。
【０００８】
図３、図４および図５は、従来の三つのピアシング加工方法を説明するための図で、各図の（ａ）は液圧バルジ加工が終了した状態を示す図、各図の（ｂ）はピアシング加工が完了した状態を示す図である。
【０００９】
これら各図の（ａ）に示すように、下金型８と上金型７間で上述の液圧バルジ加工方法により金属素管に膨出部１８が成形されている。これらのポンチの位置は、液圧バルジ加工を開始する前と同じで、ポンチの先端面は金型の内面と同じ面を形成するように位置している。
【００１０】
図３に示す方法では、液圧バルジ加工による膨出部の成形が完了すると、図３（ｂ）に示すように高内圧状態のもとで、金型内のポンチ１２をダイス孔１７から押しだしてピアシング加工をおこない、膨出部に穴をあける。したがって、この方法ではピアシング加工で生じた金属片１６は成形品内に残る。
【００１１】
図４に示す方法では、ポンチ先端は水平でなく僅かに傾斜しているため、ポンチ１２をダイス孔から押し出してピアシング加工しても、図４（ｂ）に示すようにピアシングにより生じる金属片１６は、一部で膨出部と繋がった状態になる。
【００１２】
図５に示す方法は、液圧バルジ加工後にポンチを後退させることにより、内圧によりダイス孔に接している膨出部をピアシング加工する方法であり、ピアシング加工により生じた金属片１６は金型内に残る。
【００１３】
しかしながら、図３で説明した方法は、ピアシング加工後の金属片は成形品内に残るため、成形品の形状が複雑な場合や管端径が金属片より小さい場合、製品外に取り出すのが困難である。また、この方法では金属片が製品から完全に脱離しないで付着したままとなることがあり、最終製品内に残った金属片が何らかの衝撃で脱離し製品が動いたときに内部で異音が生じるといった問題が発生する場合がある。
【００１４】
この問題を回避するための方法が図４に示した方法である。しかし、この方法では金属片１６を管内に折り曲げて固定するため、ピアシングにより成形する穴が真円にならず、また金属片の一部が付着している穴周辺部では、だれが大きくなる問題がある。
【００１５】
図５に示した方法は、製品内に金属片が残ることはないが、強烈な内圧にて金属片が金型内に押し出されるため、ダイス内のポンチに金属片が凝着してそれを除去する必要が生じる。また、金属片が、飛散して金型内に残存するので、次の成型時に成形不良が生じる場合がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来の問題を解消し、ピアシング加工により生じる金属片が製品内に残らず、また金型内にも残すことなくピアシング加工する方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は以下の通りである。
【００１８】
「一対の金型の一方または双方の内面にダイス孔を設け、ダイス孔内に進退可能なポンチをその先端面が金型内面と同一面を形成するように挿入固定し、金型内に収納した金属素管に、その内部に導入した加工液の液圧と金属素管の軸方向圧縮力とを組み合わせて膨出部を成形し、次いでポンチを後退させてダイス孔に位置している膨出部を、その内部の液圧によりダイス孔形状にピアシング加工し、その後ポンチを前進させてピアシング加工で生じた金属片を押し戻してピアシングにより成形した穴にはめ込み、成形品を液圧バルジ加工装置から取り出した後、穴にはめ込んだ金属片を取り除く金属管の液圧バルジ加工時のピアシング加工方法」
本発明者らは、上記課題を解消すべく種々実験、検討した結果、液圧バルジ加工時の内圧を利用して金型内面に設けたダイスにてピアシング加工し、それにより生じた金属片はピアシング加工で成形した穴よりも若干大きくなることを知り、この金属片をポンチで押し戻してピアシング加工により成形した穴にはめ直し、その状態で製品を液圧バルジ加工装置から取り出してから金属片を除去すればよいとの知見を得たのである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、図１に示すような液圧バルジ加工装置により実施できる。
【００２０】
図６は、本発明の液圧バルジ加工時のピアシング方法を説明するための金型部または成形品の断面図で、図６（ａ）は液圧バルジ加工が完了した状態、図６（ｂ）はピアシング加工後の状態、図６（ｃ）は金属片をピアシング加工により成形した穴にはめん込んだ状態をそれぞれ示し、図６（ｄ）は金型から取り出した成形品の状態、図６（ｅ）は金属片を除去した成形品を示す。
【００２１】
図６では、ダイス１４を上金型に設けているが、金型自体が硬質であるため特にダイスを新たに設けなくとも、金型にダイス孔を直接設けることによりダイスの機能を発揮させることができる。しかし、摩耗によりダイス孔が変形した場合は金型を取り替えなければならないので、簡単に取り替えができるダイスを金型に設けるのが好ましい。なお、図６ではダイスを一個設けた場合を示すが、製品が必要とする穴の数だけ設ければよい。また、当然のことながら下金型にダイスを設けてもよい。
【００２２】
図６（ａ）は、下金型８と上金型７間で金属素管が、内圧と軸方向の圧縮力との組み合わせによる液圧バルジ加工により膨出部１８が成形された状態を示し、液圧バルジ加工方法は、前述した従来の方法と同じである。
【００２３】
液圧バルジ加工する際、ポンチ１２はその先端がダイスの内面と同じ面を形成する位置に固定しておこなう。すなわち、図６（ａ）に示すポンチの位置と同じ状態としておく。それは、金属管を膨出加工する際にダイス内に空隙があると、金属管が金型形状通りに膨張変形する前に、ダイス部で金属管に穴があき、金属管の膨張と共に穴形状も変形し目的の形状にならないためである。金属管が金型形状に膨出加工されるまでダイス穴に栓をする意味でポンチを存在させるのである。
【００２４】
ポンチはポンチ後方のシリンダ等によって保持されている。シリンダの荷重Ｆは、液圧バルジ加工中にポンチが押し戻されないように下記の条件を満たすようにすればよい。
【００２５】
Ｆ＞Ａ・Ｐmax
ここで、Ｐmax：バルジ成形での最大内圧
Ａ：ポンチの断面積（穴の面積）
液圧バルジ加工により膨出部の成形が終了すると、内圧とダイスによりピアシング加工をおこなう。ピアシング加工は、図６（b)に示すようにダイス１４内のポンチ１２を上金型７の外方向に後退させてダイス内に空間を生じさせて内圧により金属管にピアシング加工を施し、膨出部１８に穴をあける加工である。
【００２６】
金属管内の内圧を利用してピアシング加工をおこなうためには、ピアシング時の内圧ｐは金属管を膨張させるに必要な圧力であると共に、金属管にせん断加工を施すための下記の条件を満たすようにすればよい。
【００２７】
ｐ＞ｓｔｋ／Ａ＝４ｔｋ／Ｄ（丸ポンチの場合）
ここで、ｓ：穴周長Ａ：穴面積
ｔ：ピアシング部の肉厚ｋ：せん断抵抗
Ｄ：ポンチ径
上記条件を満たした内圧にしておき、ダイス内のポンチを後退させることで、膨出部はダイス形状にピアシングされる。ポンチ後退時にダイスと接触している膨出部はダイス内で膨らんだ後、ダイスエッジでせん断されるため、ポンチの後退ストロークは肉厚の２倍以上にすればよい。なお、ダイス孔の形状は製品に必要とされる形状にしておけばよい。
【００２８】
ピアシング加工が終了すると、図６（ｃ）に示すように、ポンチ１２を前進させて液圧バルジ加工前の位置に戻すことによりピアシングにより生じた金属片１６を押し戻して穴にはめ込む。金属片は、ピアシング時に湾曲した状態で押し抜かれ、押し抜かれた後はスプリングバックにより元の状態に戻るためピアシングにより形成した穴より若干大きくなるため、金属片は穴から簡単に外れることはない。また、金属片がポンチの先端に凝着したとしても、金属片は穴に強固にはめ込まれるため、ポンチを後退させることによりポンチは金属片から容易に離脱する。
【００２９】
次いで、この金属片を付けた液圧バルジ成形品を金型外に搬送する。図６（ｄ）は金型から取り出した成形品の縦断面図である。金属片を液圧バルジ成形品から取り外して、図６（ｅ）に示す製品が得られる。このようにすることにより、金属管内に金属片が残ることも、金型内に金属片が残存することもない。液圧バルジ成形品から金属片を取り出すのは、バキュームにより金属片を吸着除去するか電磁石等で除去すればよい。
【００３０】
ピアシング加工に用いるポンチは、ダイス内で油圧により前後進させるには、シリンダ及びシリンダ作動用の配管を金型内に配置する必要がある。しかし、通常は液圧バルジ加工用プレス装置の金型のスペースは限定されており、油圧装置の設置が困難な場合がある。そのような場合には、シリンダー内に油の代わりにコイルバネやガスのようなクッションに予荷重を付加して挿入して置けばよい。
【００３１】
金属素管の液圧バルジ加工時に途中でポンチが後退移動しないために必要なクッションの初期荷重Ｆ０は、下記式で表せる。
【００３２】
F0 ≧ PE・A
ここで、ＰＥ：金属管が金型形状に膨張するに必要な内圧
Ａ：ポンチの断面積
金属素管が金型形状に膨張変形した後、さらに内圧を△Ｐ増加させると、ポンチは後方にδだけ後退する。このとき、必要な内圧の増加量△Ｐは下記式で表せる。
【００３３】
△Ｐ≧（Ｆ0-PE・A）/A + K・δ/A + ｋ・s・t/A
ここで、 K：弾性体のバネ定数
この式で、右辺第一項は初期荷重の過剰分、第二項は弾性体を押し戻すのに必要な荷重、第三項は金属管をせん断するに必要な荷重を意味する。また、ポンチの移動量δは金属管がピアシングされるためには、肉厚の２倍以上が必要となる。
【００３４】
金属素管の膨出成形およびピアシング加工の終了後、内圧を下げると内圧によって後退していたポンチが初期位置まで移動する。そのとき、金属片はピアシングにより成形した穴に押し戻されることとなる。このように油圧の代わりにクッションを用いることにより装置がコンパクト化される。
【００３５】
【実施例】
金属素管として、外径：６０．５ｍｍ、肉厚：２ｍｍ、長さ：８００ｍｍの機械構造用炭素鋼管ＳＴＫＭ１１A (JISG3445)を用いた。この鋼管の降伏強さは３３ｋｇ／ｍｍ²、引張強さは４０ｋｇ／ｍｍ²であった。この素管を、図１および図２に示した液圧バルジ加工装置により図７に示す形状の異形管を成形した後、ピアシングをおこなった。成形後の異形管の寸法は下記の通りであった。
【００３６】
高さＨ（ｍｍ） 46 mm
幅Ｗ（ｍｍ） 75 mm
長さＬ（ｍｍ） 760 mm
端部外径Ｄ（ｍｍ） 60.5 mm
図８は、液圧バルジ成形時の内圧−軸押し量のパターンを示す図である。図８中のＡの時点でピアシング加工をおこなった。使用したポンチの外径は１８ｍｍで、ポンチの後退量は６ｍｍとした。また、ポンチを支える油圧シリンダの初期荷重は３トンとし、ピアシング加工後、金属片を穴に押し戻す際も荷重３tonとした。ピアシング加工した後、金型から成形品を取り出して電磁石で金属片を除去した。
【００３７】
従来例として、上記と同じ条件で液圧バルジ加工をおこなった後、図３に示したピアシング加工をおこなった。ピアシング条件も上記と同じとした。
【００３８】
液圧バルジ加工−ピアシング加工を各１００回おこない、金属片の状態を調べた。
【００３９】
本発明例では、金属片は全て成形品外に除去できたが、従来例ではピアシングにより生じた金属片の５％がピアシングにより成形した穴に一部付着した状態となり、それ以外は全て成型品内に残った。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、、ピアシング時の金属片が成形品内に残存したり、金型内に飛散、残存することなく、金属片を容易に除去でき、生産効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属管の液圧バルジ加工およびピアシング加工装置を示す図である。
【図２】図１の金型部の拡大断面図である。
【図３】従来のピアシング方法を説明するための図である。
【図４】従来のピアシング方法を説明するための図である。
【図５】従来のピアシング方法を説明するための図である。
【図６】本発明におけるピアシング方法を説明するための図である。
【図７】実施例で成形した製品の縦断面図である。
【図８】バルジ加工時の内圧、軸押し量のパターンの説明図である。
【符号の簡単な説明】
１ベッド 10 シール工具
２クラウン 11ａ、11ｂダイス内面
３コラム 12 ポンチ
４油圧シリンダー 13 油圧シリンダー
５ピストン 17 ダイス孔
７上金型 20 加工液導入孔
８下金型
９軸押し装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of forming a bulging portion in a metal tube by combining the pressure of a working fluid introduced into the metal tube and the axial compressive force of the metal tube, and piercing the bulging portion.
[0002]
[Prior art]
In the hydraulic bulge processing method, the processing fluid is injected into the material metal tube (hereinafter referred to as the metal base tube), the pressure applied to the processing fluid (hereinafter referred to as the internal pressure) and the axial pushing force from the end of the metal tube. Is a processing method for obtaining tubular products having various cross-sectional shapes by combining them, and is used for molding automobile parts and the like.
[0003]
Depending on the product, it may be necessary to provide a small hole in the bulging portion. When a hole is provided in a steel plate or the like, a die and a punch are generally used. However, the shape after the hydraulic bulge processing is usually tubular, and it is difficult to position the die inside the tube except near the end of the tube, so that punching with a punch and die cannot be performed. Therefore, for piercing processing during bulge processing, a method using internal pressure during bulge processing as described below is employed.
[0004]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a hydraulic bulge processing apparatus capable of piercing. In this apparatus, a bed 1 and a crown 2 are connected by four columns 3, and a slide 6 is moved up and down by a piston 5 of a hydraulic cylinder 4 fixed to the crown 2. An upper mold 7 is installed on the slide, and a lower mold 8 is installed on the bed so as to face each other. A shaft pushing device 9 is installed on the bed so as to face both ends of the lower mold. The seal tool 10 of the shaft pushing device can be moved forward and backward by a hydraulic cylinder built in the shaft pushing device.
[0005]
The shapes of the die inner surfaces 11a and 11b when the upper and lower molds are combined are the same as the outer shape of the product.
[0006]
FIG. 2 is an enlarged view of the upper mold part of FIG. A die 14 is provided on the inner surface 11b of the mold, and a punch 12 that can be moved forward and backward by a hydraulic cylinder 13 is inserted into the die hole.
[0007]
First, the metal base pipe is placed on the inner surface 11a of the lower mold 8 so that the pipe end faces the sealing tool 10, and the upper mold 7 is lowered and pressed according to the lower mold. Next, the sealing tool 10 is advanced and pressed against the pipe end, and the processing liquid is injected into the metal base pipe from the processing liquid introduction hole 20 provided in the sealing tool and pressurized, and at the same time, the sealing tool is advanced to the pipe. By applying a compressive force in the axial direction, the metal base tube is bulged into the shape of the inner surface of the mold, which is a product shape. Next, piercing is performed to make a hole in a part of the bulging portion.
[0008]
3, 4 and 5 are diagrams for explaining three conventional piercing methods, in which (a) of each figure shows a state in which hydraulic bulging has been completed, and (b) of each figure. FIG. 4 is a diagram showing a state where piercing processing is completed.
[0009]
As shown in (a) of these drawings, the bulging portion 18 is formed between the lower mold 8 and the upper mold 7 in the metal base tube by the above-described hydraulic bulge processing method. The positions of these punches are the same as before the hydraulic bulge processing is started, and the front end surface of the punch is positioned so as to form the same surface as the inner surface of the mold.
[0010]
In the method shown in FIG. 3, when the formation of the bulging portion by hydraulic bulging is completed, the punch 12 in the mold is pushed out from the die hole 17 under a high internal pressure state as shown in FIG. Then pierce and make a hole in the bulge. Therefore, in this method, the metal piece 16 generated by the piercing process remains in the molded product.
[0011]
In the method shown in FIG. 4, the punch tip is not horizontal but slightly inclined. Therefore, even if the punch 12 is pushed out of the die hole and pierced, the metal piece 16 generated by piercing as shown in FIG. Is partly connected to the bulging part.
[0012]
The method shown in FIG. 5 is a method of piercing the bulging portion in contact with the die hole by the internal pressure by retracting the punch after the hydraulic bulge processing, and the metal piece 16 generated by the piercing processing is stored in the mold. Remain in.
[0013]
However, since the metal piece after piercing remains in the molded product in the method described in FIG. 3, it is difficult to take out the product when the shape of the molded product is complicated or the pipe end diameter is smaller than the metal piece. It is. Also, with this method, the metal pieces may remain attached without being completely detached from the product, and when the metal pieces remaining in the final product are detached by some impact and the product moves, abnormal noise is generated inside. There may be a problem that occurs.
[0014]
A method for avoiding this problem is the method shown in FIG. However, in this method, since the metal piece 16 is bent and fixed in the pipe, the hole formed by piercing does not become a perfect circle, and in the peripheral part of the hole to which a part of the metal piece is attached, there is a problem that anyone becomes large. There is.
[0015]
The method shown in FIG. 5 does not leave a metal piece in the product, but the metal piece is pushed into the mold by a strong internal pressure, so that the metal piece adheres to the punch in the die. It needs to be removed. Further, since the metal pieces are scattered and remain in the mold, molding defects may occur at the next molding.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a method of piercing without causing a metal piece generated by piercing to remain in a product or in a mold.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is as follows.
[0018]
“A die hole is provided on the inner surface of one or both of a pair of molds, and a punch that can be advanced and retracted in the die hole is inserted and fixed so that the tip surface is flush with the inner surface of the mold, and then stored in the mold. The bulging portion is formed in the metal base pipe by combining the hydraulic pressure of the working fluid introduced into the metal base pipe and the axial compression force of the metal base pipe, and then the punch is moved backward to locate the bulge located in the die hole. The protruding part is pierced into a die hole shape by the hydraulic pressure inside it, and then the punch is advanced to push the metal piece generated by piercing back into the hole formed by piercing, and the molded product is hydraulic bulge processing device Piercing method during hydraulic bulging of a metal tube to remove the metal piece inserted into the hole after removal from
As a result of various experiments and studies to solve the above problems, the present inventors pierced with a die provided on the inner surface of the mold using the internal pressure at the time of hydraulic bulging, and the resulting metal piece was Knowing that it is slightly larger than the hole formed by piercing, push this metal piece back into the hole formed by piercing, put the product out of the hydraulic bulge processing device in that state, and then remove the metal piece They obtained the knowledge that they should be removed.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method of the present invention can be carried out by a hydraulic bulge processing apparatus as shown in FIG.
[0020]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a mold part or a molded product for explaining the piercing method at the time of hydraulic bulge processing according to the present invention. FIG. 6 (a) shows a state where hydraulic bulge processing is completed, and FIG. ) Shows a state after piercing, FIG. 6C shows a state in which a metal piece is inserted into a hole formed by piercing, and FIG. 6D shows a state of a molded product taken out from the mold. 6 (e) shows the molded product from which the metal piece has been removed.
[0021]
In FIG. 6, the die 14 is provided in the upper die. However, since the die itself is hard, the die function can be exhibited by providing the die hole directly in the die without particularly providing a new die. Can do. However, when the die hole is deformed due to wear, the die must be replaced. Therefore, it is preferable to provide the die with a die that can be easily replaced. Although FIG. 6 shows a case where one die is provided, it is sufficient to provide as many holes as the product requires. Of course, a die may be provided in the lower mold.
[0022]
FIG. 6A shows a state in which the metal base tube is formed between the lower die 8 and the upper die 7 and the bulging portion 18 is formed by hydraulic bulging by a combination of internal pressure and axial compressive force. The hydraulic bulging method is the same as the conventional method described above.
[0023]
When hydraulic bulging is performed, the punch 12 is fixed at a position where the tip thereof forms the same surface as the inner surface of the die. That is, it is set in the same state as the punch position shown in FIG. That is, if there is a gap in the die when the metal tube is bulged, the metal tube has a hole in the die before the metal tube expands and deforms according to the shape of the die. This is because the shape is not deformed and the desired shape is not obtained. The punch is present in the sense that the die hole is plugged until the metal tube is bulged into a mold shape.
[0024]
The punch is held by a cylinder or the like behind the punch. The cylinder load F may satisfy the following condition so that the punch is not pushed back during the hydraulic bulging.
[0025]
F> A ・ Pmax
Here, Pmax: Maximum internal pressure in bulge forming A: Cross-sectional area of punch (hole area)
When the formation of the bulging portion is completed by the hydraulic bulge processing, the piercing processing is performed by the internal pressure and the die. In the piercing process, as shown in FIG. 6 (b), the punch 12 in the die 14 is retracted outwardly from the upper mold 7 to create a space in the die, and the metal tube is pierced by internal pressure to be expanded. This is a process of making a hole in the protruding portion 18.
[0026]
In order to perform piercing using the internal pressure in the metal tube, the internal pressure p at the time of piercing is a pressure necessary for expanding the metal tube and satisfies the following conditions for shearing the metal tube: You can do it.
[0027]
p> stk / A = 4 tk / D (in the case of a round punch)
Where: s: perimeter of hole A: hole area t: thickness of piercing part k: shear resistance D: punch diameter The internal pressure satisfying the above conditions is set, and the punch in the die is retracted, so that the bulge part Is pierced into a die shape. Since the bulging portion that is in contact with the die when the punch is retracted is swelled in the die and then sheared at the die edge, the retracting stroke of the punch only needs to be twice or more the wall thickness. The shape of the die hole may be a shape required for the product.
[0028]
When the piercing process is completed, as shown in FIG. 6C, the punch 12 is advanced and returned to the position before the hydraulic bulge process, whereby the metal piece 16 generated by the piercing is pushed back and inserted into the hole. The metal piece is pushed out in a curved state at the time of piercing, and after being pushed out, the metal piece returns to its original state by springback, and therefore becomes slightly larger than the hole formed by piercing, so the metal piece is not easily detached from the hole. Even if the metal piece adheres to the tip of the punch, the metal piece is firmly fitted into the hole, so that the punch is easily detached from the metal piece by retracting the punch.
[0029]
Next, the hydraulic bulge molded product with the metal piece is conveyed out of the mold. FIG. 6D is a longitudinal sectional view of a molded product taken out from the mold. By removing the metal piece from the hydraulic bulge molded product, the product shown in FIG. 6 (e) is obtained. By doing in this way, a metal piece does not remain in a metal pipe, and a metal piece does not remain in a metal mold | die. The metal piece can be taken out from the hydraulic bulge molded article by vacuum-removing the metal piece or removing it with an electromagnet or the like.
[0030]
In order to move the punch used for piercing back and forth by hydraulic pressure in a die, it is necessary to arrange a cylinder and piping for operating the cylinder in the mold. However, the space for the die of the hydraulic bulging press is usually limited, and it may be difficult to install the hydraulic device. In such a case, a preload may be applied to a cushion such as a coil spring or gas instead of oil and inserted into the cylinder.
[0031]
The initial load F0 of the cushion necessary to prevent the punch from moving backward during the hydraulic bulging of the metal pipe can be expressed by the following equation.
[0032]
F0 ≥ PE ・ A
Here, PE: the internal pressure required for the metal tube to expand into the mold shape A: the cross-sectional area of the punch After the metal element tube expands and deforms into the mold shape, if the internal pressure is further increased by ΔP, the punch moves backward Move backward by δ. At this time, the required amount of increase ΔP of the internal pressure can be expressed by the following equation.
[0033]
△ P ≧ (F0-PE ・ A) / A + K ・ δ / A + k ・ s ・ t / A
Where K: Spring constant of elastic body In this equation, the first term on the right side is the excess of the initial load, the second term is the load required to push back the elastic body, and the third term is necessary to shear the metal tube Mean load. Further, the amount of movement δ of the punch is required to be at least twice the wall thickness in order for the metal pipe to be pierced.
[0034]
When the internal pressure is lowered after the metal tube is finished bulging and piercing, the punch that has been retracted by the internal pressure moves to the initial position. At that time, the metal piece is pushed back into the hole formed by piercing. Thus, the apparatus is made compact by using a cushion instead of hydraulic pressure.
[0035]
【Example】
As the metal base tube, a carbon steel tube STKM11A (JISG3445) for mechanical structure having an outer diameter of 60.5 mm, a wall thickness of 2 mm, and a length of 800 mm was used. The yield strength of this steel pipe was 33 kg / mm ² and the tensile strength was 40 kg / mm ² . The raw pipe was pierced after forming a deformed pipe having the shape shown in FIG. 7 by the hydraulic bulge processing apparatus shown in FIGS. The dimensions of the deformed tube after molding were as follows.
[0036]
Height H (mm) 46 mm
Width W (mm) 75 mm
Length L (mm) 760 mm
End diameter D (mm) 60.5 mm
FIG. 8 is a diagram showing a pattern of internal pressure-axial push amount during hydraulic bulge forming. Piercing processing was performed at time A in FIG. The outer diameter of the punch used was 18 mm, and the retraction amount of the punch was 6 mm. The initial load of the hydraulic cylinder supporting the punch was 3 tons, and the load was also 3 tons when the metal piece was pushed back into the hole after piercing. After piercing, the molded product was taken out from the mold and the metal piece was removed with an electromagnet.
[0037]
As a conventional example, the hydraulic bulge processing was performed under the same conditions as described above, and then the piercing processing shown in FIG. 3 was performed. The piercing conditions were the same as above.
[0038]
Hydraulic bulge processing-piercing processing was performed 100 times, and the state of the metal pieces was examined.
[0039]
In the example of the present invention, all the metal pieces could be removed from the molded product, but in the conventional example, 5% of the metal pieces generated by piercing partially adhered to the holes formed by piercing, and all other parts were molded products. Remained in.
[0040]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, the metal piece can be easily removed without remaining in the molded product or scattered and remaining in the mold at the time of piercing, and the production efficiency is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a hydraulic bulging and piercing apparatus for a metal pipe.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a mold part in FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional piercing method.
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional piercing method.
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional piercing method.
FIG. 6 is a diagram for explaining a piercing method according to the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a product molded in an example.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a pattern of internal pressure and shaft pressing amount during bulge processing.
[Brief description of symbols]
1 Bed 10 Sealing tool 2 Crown 11a, 11b Die inner surface 3 Column 12 Punch 4 Hydraulic cylinder 13 Hydraulic cylinder 5 Piston 17 Die hole 7 Upper die 20 Work fluid introduction hole 8 Lower die 9 Axial pushing device

Claims

A die hole is provided on the inner surface of one or both of the pair of molds, and a punch that can be advanced and retracted in the die hole is inserted and fixed so that the tip surface forms the same surface as the inner surface of the mold, and is stored in the mold. A bulge is formed in the metal pipe by combining the hydraulic pressure of the machining fluid introduced into the metal pipe and the axial compression force of the metal pipe, and then the punch is moved backward to bulge located in the die hole. The part is pierced into a die hole shape by the internal hydraulic pressure, and then the punch is advanced to push back the metal piece produced by the piercing process and fit into the hole formed by piercing. A method of piercing during hydraulic bulging of a metal tube, wherein the metal piece inserted into the hole is removed after removal.