JP6576058B2 - パイプの増肉成形方法 - Google Patents

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Description

本発明は、パイプの端部を増肉するパイプの増肉成形方法に関する。
パイプの端部を増肉するための従来技術として、例えば特許文献１に開示されているものがある。特許文献１の方法では、図１（ａ）に示すように、上ダイ２と下ダイ３との中にパイプ１を配設し、据込パンチ４を矢印方向に押圧して、図１（ｂ）に示すように、パイプ１の端部の増肉を行う。
特開昭５９−８８２１０号公報
特許文献１の方法では、分割したダイ２、３を用いることから、両端を増肉成形後にパイプをダイ２、３及び据込パンチ４から取り外すことが可能である。しかし、図１（ｃ）に示すように、増肉成形時にパイプ１の外表面が上ダイ２と下ダイ３との隙間に食い込むことを考慮して、ダイ２、３に面取り２ａ、３ａが施されているが、分割されたダイ２、３の境界部にバリが発生するという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、バリが発生することなくパイプの端部を増肉できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のパイプの増肉成形方法は、パイプの端部を増肉するパイプの増肉成形方法であって、小径部、前記小径部に続き、径が拡大する傾斜面部、及び前記傾斜面部に続く大径部を有するマンドレルと、小径孔部、前記小径孔部に続き、孔径が拡大する傾斜孔面部、及び前記傾斜孔面部に続く大径孔部を有するダイと、前記マンドレルの前記小径部及び前記ダイの前記小径孔部に沿って配置される第１据込パンチと、前記マンドレルの前記大径部及び前記ダイの前記大径孔部に沿って配置される第２据込パンチとを用い、被加工材であるパイプを前記ダイと前記マンドレルとの間に挿入し、前記第１据込パンチで前記パイプの第１端部を据え込んで、また、前記第２据込パンチで前記パイプの第２端部を据え込んで、増肉成形を行う工程と、前記第２据込パンチにより前記パイプの前記第２端部を拘束した状態で前記マンドレルを前記パイプから引き抜く工程と、前記第１据込パンチにより前記パイプの前記第１端部を押し上げて、前記ダイより前記パイプを取り出す工程と、を行うことにより、前記第１端部が内面側に増肉され、前記第２端部が外面側に増肉された増肉パイプを成形することを特徴とする。
本発明によれば、バリが発生することなくパイプの端部を増肉することができる。
従来のプレス金型を示す図であり、（ａ）が増肉成形前の状態を示す断面図、（ｂ）が増肉成形後の状態を示す断面図、（ｃ）が（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。 実施形態に係るプレス金型の増肉成形前の状態を示す断面図である。 実施形態に係るプレス金型のパイプの端部の増肉成形後の状態を示す断面図である。 実施形態に係りプレス金型のマンドレルをパイプから引き抜いた後の状態を示す断面図である。 実施形態に係るプレス金型のパイプをダイから取り出し後の状態を示す断面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図２〜図５は、実施形態に係るプレス金型の概略構成を示す断面図である。プレス金型は、プレス機に設置されている。なお、プレス金型の側断面は軸対称であるため、各図においては中心軸２０から片側部分のみを示す。
プレス金型は、互いに中心軸２０が同軸上に配置される、マンドレル２２と、第１据込パンチ２３と、第２据込パンチ２４と、ダイ２５とを備える。マンドレル２２、第１据込パンチ２３、及び第２据込パンチ２４は図示しない昇降機構により昇降移動する可動式であるのに対して、ダイ２５は固定式である。昇降機構には、油圧、サーボモータ等を用いることができる。
被加工材となるパイプ２１は、一端から他端にかけて一定肉厚のパイプである。被加工材となるパイプ２１には、普通鋼、ステンレス鋼、アルミ、チタン等の塑性加工が可能な材料を用いることができる。
マンドレル２２は、小径部２２ａと、小径部２２ａに続き、径が拡大する略円錐台側面状の傾斜面部２２ｂと、傾斜面部２２ｂに続く大径部２２ｃとを有する。大径部２２ｃの外径は、パイプ２１の内径と略同等である。小径部２２ａの外径は、パイプ２１の第１端部２１ａの増肉を行うため、大径部２２ｃの外径より小さい。
ダイ２５は、小径孔部２５ａと、小径孔部２５ａに続き、孔径が拡大する略円錐台側面状の傾斜孔面部２５ｂと、傾斜孔面部２５ｂに続く大径孔部２５ｃとを有する。小径孔部２５ａの内径は、パイプ２１の外径と略同等である。大径孔部２５ｃの内径は、パイプ２１の第２端部２１ｂの増肉を行うため、小径孔部２５ａの内径より大きい。
第１据込パンチ２３は、マンドレル２２の小径部２２ａ及びダイ２５の小径孔部２５ａに沿って配置され、略円筒状である。第１据込パンチ２３の内径は、マンドレル２２の小径部２２ａの外径と略同等である。第１据込パンチ２３の外径は、ダイ２５の小径孔部２５ａの内径と略同等である。
第２据込パンチ２４は、マンドレル２２の大径部２２ｃ及びダイ２５の大径孔部２５ｃに沿って配置され、略円筒状である。第２据込パンチ２４の内径は、マンドレル２２の大径部２２ｃの外径と略同等である。第２据込パンチ２４の外径は、ダイ２５の大径孔部２５ｃの内径と略同等である。
以下、実施形態に係るプレス金型によるパイプ２１の増肉成形動作について説明する。
図２に示すように、被加工材であるパイプ２１をダイ２５とマンドレル２２との間に挿入する。この状態では、マンドレル２２の小径部２２ａとパイプ２１の第１端部２１ａとの間、及び、ダイ２５の大径孔部２５ｃとパイプ２１の第２端部２１ｂとの間に増肉のための空間が形成される。
次に、図３に示すように、第１据込パンチ２３及び第２据込パンチ２４により、それぞれパイプ２１の第１端部２１ａ及び第２端部２１ｂを据え込み、増肉成形を行う。増肉成形後のパイプには符号３１を付すこととする。パイプ３１では、第１端部３１ａが内面側に増肉され、第２端部３１ｂが外面側に増肉される。
この場合に、第１据込パンチ２３によりパイプ２１の第１端部２１ａを据え込んだ後に、第２据込パンチ２４によりパイプ２１の第２端部２１ｂを据え込んでもよい。或いは、第２据込パンチ２４によりパイプ２１の第２端部２１ｂを据え込んだ後に、第１据込パンチ２３によりパイプ２１の端部２１ａを据え込んでもよい。或いは、両パンチ２３、２４によりパイプ２１の両端部２１ａ、２１ｂを同時に据え込んでもよい。
次に、図４に示すように、第２据込パンチ２４によりパイプ３１の第２端部３１ｂを拘束した状態でマンドレル２２をパイプ３１から引き抜く。パイプ３１の第２端部３１ｂは外面側（すなわち、ダイ２５側）に増肉されているが、内面側（すなわち、マンドレル２２側）には増肉されていないので、マンドレル２２をパイプ３１から引き抜くことができる。
次に、図５に示すように、第１据込パンチ２３によりパイプ３１の第１端部３１ａを押し上げて、ダイ２５よりパイプ３１を取り出す。
以上のように、一方の端部を内面側に増肉し、他方の端部を外面側に増肉することにより、一体型のダイを用いても、増肉成形後のパイプをプレス金型から取り出すことが可能となる。一体型のダイを用いて、パイプの両端を内面側又は外面側のいずれかにだけ増肉した場合、増肉成形後のパイプをプレス金型から取り外すことはできない。
そして、一体型のダイを用いているので、バリが発生することなくパイプの端部を増肉することができる。
本発明を適用した増肉パイプの用途は特に限定するものでは無いが、特に自動車や二輪車等に搭載される内燃機関（エンジン）の排気部品（例えば排気装置のセンターパイプ）等に使用される鋼管に適用することが有効である。自動車や二輪車に使用される部品は、燃費効率や熱効率等の観点から軽量化が要求されている。自動車や二輪車に使用される部品の中でエキゾーストマニホールドからマフラーにいたる排気管は、高温の排気ガスが流れるため、耐熱性、耐食性に優れたステンレス鋼管が使用されている。通常、これらの部品は一定肉厚の鋼管を曲げ、拡管等の成型が施された後、他部品との接合が成される。しかしながら、耐熱性、耐食性及び構造的な観点から、各部品に必ずしも一定肉厚の鋼管が必要では無い。
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
上記実施形態ではパイプの両端を増肉した例を示したが、本発明は、片方の端部のみを内面側又は外面側に増肉することも含む。また、増肉成形を施した後に、必要に応じて熱処理等の後処理を行ってもかまわない。
２０…中心軸
２１…パイプ
２１ａ…パイプの第１端部
２１ｂ…パイプの第２端部
２２…マンドレル
２２ａ…小径部
２２ｂ…傾斜面部
２２ｃ…大径部
２３…第１据込パンチ
２４…第２据込パンチ
２５…ダイ
２５ａ…小径孔部
２５ｂ…傾斜面部
２５ｃ…大径孔部
３１…増肉成形後のパイプ
３１ａ…増肉成形後のパイプの第１端部
３１ｂ…増肉成形後のパイプの第２端部

Claims (1)

  1. パイプの端部を増肉するパイプの増肉成形方法であって、
    小径部、前記小径部に続き、径が拡大する傾斜面部、及び前記傾斜面部に続く大径部を有するマンドレルと、
    小径孔部、前記小径孔部に続き、孔径が拡大する傾斜孔面部、及び前記傾斜孔面部に続く大径孔部を有するダイと、
    前記マンドレルの前記小径部及び前記ダイの前記小径孔部に沿って配置される第１据込パンチと、
    前記マンドレルの前記大径部及び前記ダイの前記大径孔部に沿って配置される第２据込パンチとを用い、
    被加工材であるパイプを前記ダイと前記マンドレルとの間に挿入し、前記第１据込パンチで前記パイプの第１端部を据え込んで、また、前記第２据込パンチで前記パイプの第２端部を据え込んで、増肉成形を行う工程と、
    前記第２据込パンチにより前記パイプの前記第２端部を拘束した状態で前記マンドレルを前記パイプから引き抜く工程と、
    前記第１据込パンチにより前記パイプの前記第１端部を押し上げて、前記ダイより前記パイプを取り出す工程と、
    を行うことにより、前記第１端部が内面側に増肉され、前記第２端部が外面側に増肉された増肉パイプを成形することを特徴とするパイプの増肉成形方法。
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