JP5352155B2 - 中空管体の製造方法 - Google Patents

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本発明は、ステアリングサポートビーム等の中空部を有した管状体である中空管体に、凸状部、穴又は窪み等を成形する方法について改良を図った中空管体の製造方法に関するものである。
車両や各種の機器等においては、強度的に優れた中空管体が補強部材等として広く用いられているが、この種の中空管体は、他の部材と連係して各種の役割を果たすべく、それ自身に凸状部、穴又は窪み等の加工を施して使用される場合が多い。例えば、自動車の前部のインストルメントパネルの内部で、車体の左右のフロントピラー間に架橋された中空管体であるステアリングサポートビームでは、自動車機器のワイヤーハーネスを保持するクリップ等を支持するため等の理由により、様々な形状の加工をする必要がある。
従来、中空管体に凸状部、穴又は窪み等を成形する方法として、液圧成形による方法が知られている。
この方法は、中空管体の中空部に加工液を注入し、この加工液に負荷した圧力(内圧)と、中空管体両端からの軸押し力を組み合わせることにより、種々の断面形状に中空管体を加工するというものである(特許文献1,2)。
また、中空管体に穴を成形する方法としては、ドリル等によって機械加工することが広く知られている。
なお、中空管体に分割金型を配置し、該分割金型を中空管体の長手方向に垂直で、内側から外側に向かう向きで押し広げて中空管体を拡管し、中空管体と部材とを接合させる方法も広く知られている(特許文献3)。
特開2001−18016号公報 特開2005−297060号公報 特開平11−36859号公報
ところで、上記液圧成形による方法では、成形する部位については、成形する断面形状に沿った金型を配置する必要があり、成形不要な部位については、部材を拘束するために拘束金型を配置する必要がある。すなわち、この液圧成形による方法では、中空管体を全面にわたって金型で形状を管理する必要がある。
また、加工部以外が変形することを防ぐために、中空管体内に圧力をかけた状態で加工をしなければならない。
したがって、この液圧成形による方法では、中空管体の形状を全面にわたって管理することができ、かつ、中空管体に圧力をかけた状態での加工が可能な装置が必要となり、装置が大掛かりなものとならざるを得なかった。特に、自動車のステアリングサポートビームのような長さ1メートルを超える中空管体を成形するためには、装置が非常に大掛かりなものとなり、コストが嵩むという不都合があった。
また、ドリル等を用いた機械加工による方法では、加工の際に油を使うことになるので、その油を洗浄しなければならないという不都合があった。
また、中空管体を拡管する従来技術は、中空管体と部材とを接合することを念頭にしているため、中空管体を全周にわたって加工することを前提とした構成となっており、加工内容が限定されていた。
このような背景の下、液圧成形による方法よりも小型の装置を用いて、精度よく中空管体に凹凸等の加工を施すことができ、かつ、油を洗浄する工程を省略可能で、中空管体の全周の一部分についてのみでも加工可能な製造方法が要望されていたが、装置の小型化は困難であるとして、有効適切なものは提供されていないのが実情である。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、中空管体に凸状部、穴、窪み等の加工を精度よく小型な装置で施すことができ、かつ、油を洗浄する工程を省略可能で、中空管体の全周の一部分についてのみでも加工可能な製造方法を提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供している。
本発明の中空管体の製造方法の基本的な態様は、
中空部を有した管状体である中空管体の中空部内に、周方向に複数に分割され、組み立てた状態において中心部に空洞部が形成される分割金型を配置し、
該分割金型の空洞部に楔を前記中空管体の軸方向に差し込んで、前記分割金型を構成する各型セグメントを、前記中空管体の長手方向に垂直で、該中空管体の内側から外側に向かう方向に移動させ、前記中空管体を押し広げて拡管する工程を有する中空管体の製造方法において、
前記中空管体の断面形状が、多角形状であり、
前記分割金型の外側表面に、少なくとも1つ以上の凹凸な形状をした凹凸部を設け、
前記中空管体外側表面で、前記凹凸部が押し当たる位置に対応した位置に、前記凹凸部と嵌合する形状をした凹凸金型を配置し、
前記凹凸部を、前記分割金型を組み合わせた状態において、該分割金型の長手方向に垂直で、外向きに膨出した形状をした膨出部とし、
さらにその膨出部が、前記分割金型を組み合わせた状態において、該分割金型の長手方向に垂直で、外向きに突出した形状をなす突起部を備え、
前記膨出部の形状に対応した形状の凸状部を前記中空管体に転写して成形するとともに、前記突起部によって中空管体に穴を成形することを特徴とする。
また本発明の中空管体の製造方法に関連する参考的な態様として、次のような態様がある。
すなわち、中空部を有した管状体である中空管体の中空部内に、周方向に複数に分割され、組み立てた状態において中心部に空洞部が形成される分割金型を配置し、
該分割金型の空洞部に楔を前記中空管体の軸方向に差し込んで、前記分割金型を構成する各型セグメントを、前記中空管体の長手方向に垂直で、該中空管体の内側から外側に向かう方向に移動させ、前記中空管体を押し広げて拡管する工程を有する中空管体の製造方法において、
前記中空管体の断面形状が、多角形状であり、
前記分割金型の外側表面に、少なくとも1つ以上の凹凸な形状をした凹凸部を設け、
前記中空管体外側表面で、前記凹凸部が押し当たる位置に対応した位置に、前記凹凸部と嵌合する形状をした凹凸金型を配置し、
前記凹凸部を、窪んだ形状をした窪み部とし、
前記凹凸金型を、前記窪み部に嵌合する形状に膨出した膨出金型とし、
該窪み部に嵌合する形状に膨出した膨出金型を、前記中空管体外側で、前記窪み部が押し当たる位置に対応した位置から、前記窪み部に向けて押し付けることによって、前記中空管体に、該中空管体の長手方向に垂直で、外側から内側に向かう向きに凹む窪みを成形することを特徴とする中空管体の製造方法である
さらに本発明の中空管体の製造方法に関連する別の参考的な態様として、次のような態様がある。
すなわち、中空部を有した管状体である中空管体の中空部内に、周方向に複数に分割され、組み立てた状態において中心部に空洞部が形成される分割金型を配置し、
該分割金型の空洞部に楔を前記中空管体の軸方向に差し込んで、前記分割金型を構成する各型セグメントを、前記中空管体の長手方向に垂直で、該中空管体の内側から外側に向かう方向に移動させ、前記中空管体を押し広げて拡管する工程を有する中空管体の製造方法において、
前記中空管体の断面形状が、多角形状であり、
前記分割金型の外側表面に少なくとも1つ以上の凹凸な形状をした凹凸部を設け、
前記中空管体外側表面で、前記凹凸部が押し当たる位置に対応した位置に、前記凹凸部と嵌合する形状をした凹凸金型を配置し、
前記凹凸部を凹部とし、
前記凹凸金型を、前記凹部に嵌合する形状に突出する突出金型とし、
前記突出金型を、前記中空管体外側で、前記凹部が押し当たる位置に対応した位置から、前記凹部に向けて突き刺すことによって、前記中空管体に穴を成形することを特徴とする中空管体の製造方法である
上記のほか、本発明の中空管体の製造方法に適用される主な態様は、次の通りである。
すなわち本発明の中空管体の製造方法においては、前記分割金型の前記中空管体を全周にわたって拡管させる部分に、更に凹凸な形状をした前記凹凸部が設けられていることが好ましい。
また、本発明の中空管体の製造方法においては、前記中空管体を、部材に設けられた挿通孔内に挿通させ、前記中空管体を押し広げて拡管する工程において、前記中空管体の前記挿通孔内への挿通部分及び該挿通部分の前記中空管体の軸方向両側近傍を拡管し、前記中空管体と前記部材とを接合させることが好ましい。
本発明の中空管体の製造方法においては、前記中空管体が、例えば車両のステアリングサポートビーム本体であることが好ましい
本発明では、上記構成を採用した結果、大掛かりな装置を必要とせずに、中空管体に凸状部、穴、窪み等の凹凸の加工を精度よく施すことができるという効果が得られる。
また、加工時に油を使わないので、油を洗浄する工程を省略することができるという効果も得られる。
更に、分割金型に設けられた凹凸部の位置・形状を調整することで、中空管体の全周の一部分についてのみでも加工することができるという効果も得られる。
また、中空管体外側表面で、凹凸部が押し当たる位置に対応した位置に、凹凸部と嵌合する形状をした凹凸金型を配置することで、精度よく凹凸を加工することができるという効果も得られる。
また、中空管体と部材との接合を同時に行うことによって、効率よく中空管体を加工することができるという効果も得られる。
以下、本発明の実施形態である中空管体の製造方法について、本発明の参考となる形態(参考形態)とともに、図面を参照して説明する。
[第1の参考形態]
図1は、本発明の中空管体の製造方法の前提的な参考形態で用いる中空管体と分割金型の一部を省略した斜視図であり、図2は、分割金型を中空管体内に配置した様子を示した一部を省略した斜視図である。図3は、中空管体の一部を省略した断面図であり、図3(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図3(b)は、分割金型が中空管体を押出した際の様子を示している。
図1に示すように、本参考形態の中空管体1は、中空部2を有した管状体であり、図3(a)(b)に示すように断面は略円形状に構成されている。また、本参考形態の分割金型3は、中心部が空洞部6aとなっている管状の金型を、周方向に分割した構成となっており、8つの型セグメント4から構成されている。図3(a)に示すように、分割金型3の断面も、各型セグメント4、4・・の分割端面を対向させて組立てた際に、全体の輪郭が略円形状に構成されている。
各型セグメント4、4・・の中心部内面6、6・・は、その内部に円形の空洞部6aが画成されるよう形成されており、分割金型3の長さ方向(図において矢印A方向)に向けて、空洞部6aの径が漸次小となるように形成されている。
図3(b)において、Mはマンドレル(楔)であり、分割金型3の上記空洞部6aに挿入して、各型セグメント4、4・・の中心部内面6,6・・に接し、更に深く挿入することにより、各型セグメント4、4・・を拡開するものである。
分割金型3を構成する型セグメント4の外側表面には、径方向外方へ膨出した膨出部5(凹凸部)が設けられている。この膨出部5は、図1に示すように、分割金型3の全周にわたって設けられているのではなく、その一部分についてのみ設けられた構成となっている。
以下、分割金型3を用いて、中空管体1に凹凸の加工を施す製造方法について説明する。
まず、図2及び図3(a)に示すように、分割金型3を中空管体1内に配置する。
次に、分割金型3の空洞部6aに、図示略のマンドレル(楔)を差し込む。これにより、分割金型3を構成する8つの型セグメント4が、それぞれ、中空管体1の半径方向外向き(中空管体1の長手方向に垂直で、中空管体1の内側から外側に向かう方向)に移動し、中空管体1を押し広げ拡管することとなる。
上記工程により、図3(b)に示すように、分割金型3を構成する型セグメント4に形成されていた膨出部5が、中空管体1に内側から押し付けられ、膨出部5の形状が中空管体1に転写され、凸状部7が成形される。
本参考形態の中空管体1の製造方法は、上記構成を採用した結果、分割金型3に設けられた形状を転写して、中空管体1に凹凸を形成するので、大掛かりな装置を必要とせずに、中空管体1に凸状部7の加工を精度よく施すことができる。
また、加工時に油を使わないので、油を洗浄する工程を省略することができるという効果も得られる。
更に、中空管体の全周の一部分についてのみでも加工することができるという効果も得られる。
なお、本参考形態では、分割金型3を8つの型セグメント4からなるように構成したが、複数であるならば、8つに限る必要はなく、偶数個でも奇数個でも構わない。
また、分割金型3を構成する型セグメント4に設けられた膨出部5の数を1個としたが、複数個設けても構わず、複数の型セグメント4に分けて設けても構わない。
また、本参考形態では、中空管体1の断面形状が略円形のものを用いたが、図4に示すように、中空管体1の断面形状は多角形状であっても構わない。その際は、分割金型3も、中空管体1の形状に合わせた形状であることが好ましい。
なお、図4(a)は、中空管体1内に分割金型3が配置された際の様子を、図4(b)は、分割金型3が中空管体1を押出した際の様子を示している。
第1の実施形態]
図5は、本発明の第1の実施形態である中空管体の製造方法に用いられる中空管体の一部を省略した断面図であり、図5(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図5(b)は、分割金型が、中空管体を押出した際の様子を示している。また、図6は、中空管体と分割金型が接触する部位近傍の断面図であり、図6(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図6(b)は、分割金型が、中空管体を押出した際の様子を示している。なお、本発明における中空管体は、本来はその断面形状が多角形であるが、図5では、中空管体の参考例として、断面が略円形のものを示している。
なおまた、本実施形態は、前記第1の参考形態の変形例であり、同様の部分については説明を省略する。
図5(a)(b)及び図6(a)(b)に示すように、本実施形態では、分割金型3を構成する型セグメント4の外側表面には、突出した突起部8(凹凸部)が設けられている。この突起部8の先端は、鋭利な先鋭部8aとなっている。
また、中空管体1の外側表面で、突起部8が押し当たる位置に対応した位置に、突起部8と嵌合する形状をした凹部9を有する凹金型10(凹凸金型)が配置されている。
そして、中空管体1が拡管する際に、この突起部8が、凹金型10の凹部9に向かって突き刺さることにより、穴11が成形される。
本実施形態の製造方法では、中空管体1に精度よく穴11を開けることができる。
加えて、凹金型10を配置したことにより、穴11を開ける際に、中空管体1の穴11近傍部が盛り上がるのを防ぐことができ、精度よく穴11が開けられるという効果が得られる。
なお、本実施形態の図面に関して、図5では、中空管体1の断面形状が略円形のものを示しているが、本発明の本来の実施形態としては、図7に示すように、中空管体1の断面形状は多角形状とし、また分割金型3も、中空管体1の形状に合わせた形状とする
なお、図7(a)は、中空管体1内に分割金型3が配置された際の様子を、図7(b)は、分割金型3が中空管体1を押出した際の様子を示している。
[第2の参考形態
図8は、第2の参考形態である中空管体の製造方法に用いられる中空管体と膨出金型が接触する部位近傍の断面図であり、図8(a)は、膨出金型が、中空管体内に押し付けられる直前の様子を、図8(b)は、膨出金型が中空管体内を押し付けられた際の様子を示している。
なお、本参考形態は、前記第1の参考形態の変形例であり、同様の部分については説明を省略する。
図8(a)(b)に示すように、本実施形態では、分割金型3に窪んだ形状をした窪み部21(凹凸部)が設けられた構成となっている。
また、窪み部21に嵌合する形状に膨出した膨出部22を有する膨出金型23が、中空管体1外側で、窪み部21が押し当たる位置に対応した位置に配置されている。
そして、膨出金型23を、中空管体1外側で分割金型3の窪み部21が押し当たる位置に対応した位置から分割金型3の窪み部21に向けて押し当てて、中空管体1に中空管体1の半径方向内向きに凹む窪み24を成形する。
本参考形態の製造方法では、中空管体1に精度よく窪み24を設けることができる。
[第3の参考形態
図9は、第3の参考形態である中空管体の製造方法に用いられる中空管体と突出金型が接触する部位近傍の断面図であり、図9(a)は、突出金型が、中空管体内に突き刺さる直前の様子を、図9(b)は、突出金型が中空管体に突き刺さった際の様子を示している。
なお、本参考形態は、第2の参考形態の変形例であり、同様の部分については説明を省略する。
図9(a)(b)に示すように、本参考形態では、分割金型3に凹部25(凹凸部)が設けられた構成となっている。
また、凹部25に嵌合する形状に突出した突出部26を有する突出金型27が、中空管体1外側で、凹部25が押し当たる位置に対応した位置に配置されている。この突出部26の先端は、鋭利な先鋭部26aとなっている。
そして、突出金型27を、中空管体1外側で分割金型3の凹部25が押し当たる位置に対応した位置から分割金型3の凹部25に向けて突き刺して、中空管体1に穴28を成形する。
本参考形態の製造方法でも、中空管体1に精度よく穴28を開けることができる。
第4の参考形態]
図10は、第4の参考形態である中空管体の製造方法に用いられる中空管体と分割金型が接触する部位近傍の断面図であり、図10(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図10(b)は、分割金型が、中空管体内を押出した際の様子を示している。
なお、本参考形態は、第1の参考形態の変形例であり、同様の部分については説明を省略する。
図10(a)(b)に示すように、本参考形態の分割金型3は、中空管体1を押し広げて全周にわたって拡管させる部分41に、更に外向きに膨出した形状をした膨出部42(凹凸部)が設けられた構成となっている。
そして、分割金型3によって中空管体1を押し広げて拡管させると、中空管体1の全周にわたって拡管された部分43に、更に外に向けて分割金型3の膨出部42の形状に対応した形状が転写されて凸状部44が成形される。
参考形態の製造方法では、中空管体1の全周にわたって拡管した部分43に、更に外に向けて凸状部44を設けることができる。
第5の参考形態]
図11は、第5の参考形態である中空管体の製造方法に用いられる中空管体と分割金型が接触する部位近傍の断面図であり、図11(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図11(b)は、分割金型が、中空管体を押出した際の様子を示している。図12は、本参考形態の加工後の中空管体の様子を示している。
本参考形態において加工対象となる中空管体1は、図12に示す車両のステアリングサポートビーム本体47であり、種々の部材であるブラケット45が接合されている。
ブラケット45は、全て挿通孔46を有した構成となっており、ステアリングサポートビーム本体47は、この挿通孔46に挿通されている。
また、図11(a)に示すように、分割金型3は、ブラケット45に挿通しているステアリングサポートビーム本体47の挿通部分52に押し当たる部位48で、外向きに全周にわたってやや膨出しており、挿通部分52に押し当たる部位48の軸方向両側近傍部位49で、それよりも大きく外向きに全周にわたって膨出した構成となっている。
また、図11(a)に示すように、分割金型3には膨出した形状の膨出部50(凹凸部)が設けられている。
ステアリングサポートビーム本体47の製造方法について説明すると、まず、図11(a)に示すように、前述した形状をしている分割金型3を、ステアリングサポートビーム本体47内に配置する。次に、図11(b)に示すように、分割金型3の図1に示す空洞部6aに図示略のマンドレル(楔)をステアリングサポートビーム本体47の軸方向に差し込んで、分割金型3を構成する型セグメント4をステアリングサポートビーム本体47の半径方向外向きに移動させ、ステアリングサポートビーム本体47を押し広げて拡管する。
このように加工することで、分割金型3の膨出部50が、ステアリングサポートビーム本体47に内側から押し付けられ、膨出部50の形状が、ステアリングサポートビーム本体47に転写され、凸状部51が成形される。
また、分割金型3によって、ステアリングサポートビーム本体47の挿通部分52が、全周にわたって拡管されたことにより、ステアリングサポートビーム本体47は、ブラケット45の挿通孔46の周縁部に圧接される。加えて、挿通孔46が外向きに広がるようにブラケット45が変形され、これが復元する力も相まって、ステアリングサポートビーム本体47とブラケット45が接合される。
また、分割金型3によって拡管されたことにより、ステアリングサポートビーム本体47の挿通部分52の軸方向両側近傍が、全周にわたって膨出した形状の膨出部53を形成するので、ブラケット45は、ステアリングサポートビーム本体47の軸方向への動きが規制される。
本参考形態の中空管体1の製造方法は、上記構成を採用した結果、一度の拡管で、中空管体1であるステアリングサポートビーム本体47に凸状部51を設けると共に、部材であるブラケット45を接合させることができるという効果得られる。
なお、本参考形態では、分割金型3に1個の膨出部50を設けたが、複数個であっても構わず、図13に示すように、第1の実施形態ないし第4の参考形態で示した製造方法を組み合わせて、同時に穴54や窪み55を成形しても構わない。
本発明は、中空管体を加工する製造業において幅広く利用することができる。
図1は、本発明の前提的な第1の参考形態である中空管体と分割金型の一部を省略した斜視図である。 図2は、第1の参考形態である分割金型を中空管体内に配置した様子を示している一部を省略した斜視図である。 図3は、第1の参考形態である中空管体の一部を省略した断面図であり、図3(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図3(b)は、分割金型が中空管体を押出した際の様子を示している。 図4は、第1の参考形態である中空管体の一部を省略した断面図であり、図4(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図4(b)は、分割金型が中空管体を押出した際の様子を示している。 図5は、本発明の実施形態である中空管体(但し中空管体の断面形状は参考例として略円形としたもの)の一部を省略した断面図であり、図5(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図5(b)は、分割金型が中空管体を押出した際の様子を示している。 図6は、本発明の実施形態である中空管体と分割金型が接触する部位近傍の断面図であり、図6(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図6(b)は、分割金型が、中空管体内を押出した際の様子を示している。 図7は、本発明の実施形態である中空管体の一部を省略した断面図であり、図7(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図7(b)は、分割金型が中空管体を押出した際の様子を示している。 図8は、本発明の第2の参考形態である中空管体と分割金型が接触する部位近傍の断面図であり、図8(a)は、膨出金型が中空管体に押し付けられる直前の様子を、図8(b)は、膨出金型が中空管体に押し付けられた際の様子を示している。 図9は、本発明の第3の参考形態である中空管体と分割金型が接触する部位近傍の断面図であり、図9(a)は、突出金型が中空管体に突き刺さる直前の様子を、図9(b)は、突出金型が中空管体に突き刺さった際の様子を示している。 図10は、第4の参考形態である中空管体と分割金型が接触する部位近傍の断面図であり、図10(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図10(b)は、分割金型が、中空管体内を押出した際の様子を示している。 図11は、第5の参考形態である中空管体と分割金型が接触する部位近傍の断面図であり、図11(a)は、中空管体内に分割金型が配置された際の様子を、図11(b)は、分割金型が、中空管体内を押出した際の様子を示している。 図12は、第5の参考形態の加工後の中空管体の様子を示している斜視図である。 図13は、第5の参考形態の加工後の中空管体の様子を示している斜視図である。
符号の説明
1・・・中空管体、2・・・中空部、3・・・分割金型、4・・・型セグメント、5・・・膨出部、6・・・中心部内面、6a・・・空洞部、7・・・凸状部、8・・・突起部、9・・・凹部、10・・・凹金型、11・・・穴、21・・・窪み部、23・・・膨出金型、24・・・窪み、25・・・凹部、27・・・突出金型、28・・・穴、41・・・拡管部分、46・・・挿通孔、47・・・ステアリングサポートビーム本体、52・・・挿通部分

Claims (1)

  1. 中空部を有した管状体である中空管体の中空部内に、周方向に複数に分割され、組み立てた状態において中心部に空洞部が形成される分割金型を配置し、
    該分割金型の空洞部に楔を前記中空管体の軸方向に差し込んで、前記分割金型を構成する各型セグメントを、前記中空管体の長手方向に垂直で、該中空管体の内側から外側に向かう方向に移動させ、前記中空管体を押し広げて拡管する工程を有する中空管体の製造方法において、
    前記中空管体の断面形状が、多角形状であり、
    前記分割金型の外側表面に、少なくとも1つ以上の凹凸な形状をした凹凸部を設け、
    前記中空管体外側表面で、前記凹凸部が押し当たる位置に対応した位置に、前記凹凸部と嵌合する形状をした凹凸金型を配置し、
    前記凹凸部を、前記分割金型を組み合わせた状態において、該分割金型の長手方向に垂直で、外向きに膨出した形状をした膨出部とし、
    さらにその膨出部が、前記分割金型を組み合わせた状態において、該分割金型の長手方向に垂直で、外向きに突出した形状をなす突起部を備え、
    前記膨出部の形状に対応した形状の凸状部を前記中空管体に転写して成形するとともに、前記突起部によって中空管体に穴を成形することを特徴とする中空管体の製造方法。
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