JP6539562B2

JP6539562B2 - フランジの成形方法

Info

Publication number: JP6539562B2
Application number: JP2015204874A
Authority: JP
Inventors: 隆太高井; 健太郎野津
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-10-16
Also published as: JP2017074614A

Description

本発明は、フランジの成形方法、より詳しくはパイプ端部に二重フランジを成形するフランジの成形方法に関する。

パイプの端部を、パイプの径方向における外方へ折り曲げて形成した折曲フランジと、この折曲フランジの外側端を、パイプの径方向の内側で、かつ、パイプの母体側に折り返して形成した折返しフランジとからなる二重フランジを有するパイプが、自動車の排気装置の一部に用いられている。

この二重フランジの製造方法として、従来、第１パイプの端部を、ロール加工によりパイプの母体側方向に巻加工してカール状の鍔部を形成し、この後に、第１パイプを接続する第２パイプのフランジに形成した段溝に、第１パイプのカール状の鍔部を挿入し、第２パイプのフランジと押え板により鍔部を挟持した後に、第２パイプのフランジと押え板をボルトとナットを用いて締結し、ボルトを締め上げることにより、鍔部を押圧変形して二重フランジを製造するとともに、第１パイプと第２パイプを連結する方法が知られている（特許文献１参照）。

実開昭５６−１３３９１４号公報

しかし、上記従来の製造方法では、第１パイプと第２パイプを連結することで、二重フランジを形成するために、例えば、図９に示すように、二重フランジ１３を有するパイプ１を、任意の接続対象物２０に溶接等により接合する継手構造をとることができない。

そこで、本発明は、上記問題点を解決したフランジの成形方法を提案することを目的とする。

前記の課題を解決するために、パイプの端部を径方向外方に折り曲げて予備フランジを形成し、
次に、ダイスの一方の端部より、前記パイプの前記予備フランジ側端から座屈波長よりも短い所定の長さが突出するように、前記パイプを前記ダイスで拘束し、パンチにより、前記予備フランジ側からパイプを、その軸方向に圧縮して、
前記予備フランジを、パイプの母体側方向に折り返して折返しフランジを形成するとともに、前記ダイスの一方の端部より突出した前記パイプの突出部を折り曲げて折曲フランジを形成し、前記折返しフランジと前記折曲フランジからなる二重フランジをパイプの端部に一体的に形成することを特徴とするものである。

また、前記パンチは、前記パイプの母体内部に挿入する挿入部と、該挿入部よりも径方向外方に突出する加工部を有し、
前記加工部において、少なくとも前記予備フランジを折り返して二重フランジを成形する際に当接する部分を、パイプの軸芯に向かうほど予備フランジ側に位置するテーパ面で構成してもよい。

本発明によれば、パイプを、その予備フランジ側端から座屈波長よりも短い所定の長さが突出するようにダイスで拘束し、パンチにより、予備フランジ側からパイプを、その軸方向に圧縮して、折返しフランジと折曲フランジからなる二重フランジを形成したことにより、パイプが座屈することなく、容易に二重フランジを形成することができる。

本発明の実施例１により成形した二重フランジを設けたパイプの縦断面斜視図。本発明の実施例１において、パイプの端部に拡径部を成形する方法を説明するための縦断面図。図２の状態から拡径部を成形した状態の縦断面図。図３の状態から予備フランジを成形した状態の縦断面図。図４の状態からパンチ及びパイプをダイスに対して上方に移動させた状態の縦断面図。図５の状態からパンチを下方に移動させた状態の縦断面図。図６の状態からパンチを下方に移動させた状態の縦断面図。図７の状態からパンチを下方に移動させた状態の縦断面図。二重フランジを成形した図１のパイプを接合対象物に接合させた状態の断面斜視図。本発明の実施例２に係る図６に相当する状態の図。

本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１］
本実施例１に係るフランジの成形方法について図１乃至図９に基づいて説明する。

先ず、図２に示すように、両端が開口する金属製で中空状のパイプ１の外周面を、その軸Ｘ−Ｘ方向における一方の端部である上部がダイス２の上部より所定量突出するようにダイス２で拘束する。このダイス２は、図２に示すように、パイプ１の軸芯Ｘ−Ｘと直交し、かつ、パイプ１の外面から、その軸芯を中心とする径方向の外側方向に延在する加工面２ａを有する。

次に、図３に示すように、先細のテーパ状に形成したテーパ面３ａを有する拡径パンチ３を用い、このテーパ面３ａが、ダイス２より突出したパイプ１の一部を押圧するように、拡径パンチ３を下方へ移動させて、パイプ１の上部に、軸方向の外側に向かうほど拡径する拡径部４を形成する。

次に、図４に示すように、拡径パンチ３の替りに、パイプ１の母体１ａ内に挿入する挿入部５と、挿入部からその軸芯Ｘ−Ｘを中心とする径方向の外方に突出するとともに、軸芯Ｘ−Ｘと直交する加工面６ａを有する加工部６を備えた段付パンチ７を用い、この段付きパンチ７を下降させて、その加工面６ａを、パイプ１の拡径部４の上部から下側に押圧して、拡径部４を、ダイス２の加工面２ａと加工部６の加工面６ａにより、パイプ１の軸芯と直交する予備フランジ１０をプレス成形で形成する。なお、加工面６ａの径方向の長さは、予備フランジ１０より所定の長さ長く形成されている。

また、パイプ１の端部に前記のような予備フランジ１０を成形する成形方法は、上記のプレス成形により成形する方法に限定されずスピニング（へら絞り）加工等の任意の成形方法を用いることができる。

次に、図５に示すように、段付きパンチ７を上方へ移動させた後に、パイプ１をダイス２に対して相対的に上方に移動させて、パイプ１の予備フランジ１０側部が、ダイス２の加工面２ａから、パイプ１の座屈波長よりも短い所定の長さＬ１を有する突出部１ｂが突出するようにして、パイプ１の外周面をダイス２で拘束する。なお、ダイス２によりパイプ１を、加工面２ａより突出部１ｂが突出するように拘束すればよく、突出部１ｂ以外のパイプ１全体をダイス２で拘束してもよいし、パイプ１の一部をダイス２で拘束するようにしてもよい。

次に、図６〜図８に示すように、段付きパンチ７を下側方向に移動させて、パイプ１を、予備フランジ１０側からパイプ１の軸Ｘ−Ｘ方向に圧縮すると、予備フランジ１０におけるパイプの軸を中心とする径方向の外側端が、その径方向の内側で、かつ、母体１ａ側方向に向かうように、徐々に予備フランジ１０が折り返されて折返しフランジ１１となるとともに、新たな折曲フランジ１２が形成された後に、ダイス２の加工面２ａと加工部６の加工面６ａにより、挟持されるとともに加圧されて、図１，８に示すように、折返しフランジ１１と折曲フランジ１２とからなる相互に密着した二重フランジ１３が、パイプ１の端部で、かつ、パイプ１の軸芯に直交するように形成される。

なお、特開平２−２４１６１３号に記載のように、通常、パイプ１の肉厚と直径の比がある値以上になると、軸対称の局部塑性座屈が生じる。この時、座屈波長Ｌｖは、Ａ：材質による定数、Ｄｍ：肉厚平均直径、ｔ：肉厚とすると

で表される。このように、座屈波長Ｌｖは、パイプ１の材質、肉厚、直径によって一定に定まるため、上記のように、パイプ１の突出部１ｂの長さＬ１を座屈波長よりも短くすることで、パイプ１が座屈することなく、予備フランジ１０を折り返して二重フランジ１３へと形状変化する力を生み出すことができる。例えば、フェライト系ステンレス材であるＳＵＳ４２９で、直径が４２．７ｍｍ、肉厚が１．２ｍｍのパイプを用いて二重フランジ成形を行った結果、突出部１ｂの長さ（出代）Ｌ１は１２ｍｍが好適であった。

そして、上記のように成形した二重フランジ１３を、図９に示すように、接合対象物２０に穿設された排気導入口や排気導出口等の孔２１の周縁にアーク溶接等の任意の接合手段により接合する。

上記のようであるから、本発明の二重フランジ１３は、上記従来技術のように接合対象物を用いることなく、プレス加工によりパイプ１の端部に容易に成形することができるとともに、成形した二重フランジ１３を有するパイプ１を任意の接合対象物に接合することができる。

なお、予備フランジ１０と二重フランジ１３を、同一のダイス２と段付きパンチ７を用いて成形したが、異なるダイス及び段付きパンチを用いて形成してもよい。

［実施例２］
上記実施例１においては、予備フランジ１０を折り返して二重フランジ１３を成形する際に、軸芯と直交する加工面６ａを有する段付パンチ７を用いて行ったが、図１０に示すように、段付きパンチ７における加工部２６の加工面２６ａを、パイプ１の軸芯に向かうほど予備フランジ１０側に位置するテーパ面で構成した段付パンチ２７を用いて行ってもよい。なお、加工部２６の予備フランジ１０側面全体をテーパ状の加工面２６ａで構成してもよいし、予備フランジ１０を折り返して二重フランジ１３を成形する際にフランジと当接する部分のみをテーパ状の加工面２６ａで構成してもよい。

段付パンチ２７におけるパイプ１の軸芯Ｘ−Ｘと直交する面Ｙに対する加工面２６ａの傾斜角度αは任意に設定することができるが、１〜３°に設定することが好ましい。

それ以外の構造は、前記実施例１と同様であるので説明を省略する。

本実施例２においても前記実施例１と同様の効果を奏する。

更に、本実施例２においては、上記実施例１と比較して、二重フランジ１３の成形荷重を低減することができ、安価なプレス装置を用いて前記の二重フランジ１３を形成することができる。

［実施例３］
上記実施例１，２においては、二重フランジ１３を、パイプ１の軸芯に直交するように形成したが、二重フランジ１３の端面が、接合対象物の接合面に合致するように、パイプ１の軸芯に対して傾斜するように形成してもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１，２と同様であるので説明を省略する。

本実施例３においても前記実施例１，２と同様の効果を奏する。

１パイプ
２ダイス
５挿入部
６，２６加工部
７，２７パンチ
１０予備フランジ
１１折返しフランジ
１２折曲フランジ
１３二重フランジ

Claims

パイプの端部を径方向外方に折り曲げて予備フランジを形成し、
次に、ダイスの一方の端部より、前記パイプの前記予備フランジ側端から座屈波長よりも短い所定の長さが突出するように、前記パイプを前記ダイスで拘束し、パンチにより、前記予備フランジ側からパイプを、その軸方向に圧縮して、
前記予備フランジを、パイプの母体側方向に折り返して折返しフランジを形成するとともに、前記ダイスの一方の端部より突出した前記パイプの突出部を折り曲げて折曲フランジを形成し、前記折返しフランジと前記折曲フランジからなる二重フランジをパイプの端部に一体的に形成することを特徴とするフランジの成形方法。
前記パンチは、前記パイプの母体内部に挿入する挿入部と、該挿入部よりも径方向外方に突出する加工部を有し、
前記加工部において、少なくとも前記予備フランジを折り返して二重フランジを成形する際に当接する部分を、パイプの軸芯に向かうほど予備フランジ側に位置するテーパ面で構成したことを特徴とする請求項１記載のフランジの成形方法。