JP6999515B2

JP6999515B2 - パイプ材の成形方法および成形装置

Info

Publication number: JP6999515B2
Application number: JP2018136328A
Authority: JP
Inventors: 幹夫森永; 秀樹藤井; 大介小林
Original assignee: 株式会社ベステックスキョーエイ
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2038-07-20
Also published as: JP2020011275A

Description

本発明は、例えば自動車のフーエルインレット、ステアリングハンガービーム、パイプフレームなどのように大径部、小径部及び湾曲部を有するパイプ材を成形する方法と装置に関する。

ステアリングハンガービームなどの径を拡大成形するには、パイプの一端からパンチを挿入している。
例えば、特許文献１には金型内にパイプを保持し、このパイプの一端からパンチを挿入して一段目の成形を行い、次いで、拡径加工工程で拡径されたパイプ内に液圧をかけながらパイプ軸方向を圧縮して拡径加工するハイドロフォーム工程を行うようにしている。

特許文献２には、拡径されるパイプ内にノズルから潤滑油を噴霧し、その後パイプの末端からパンチを挿入することで、大気中に潤滑油が拡散しないようにしたパイプ拡径装置が開示されている。

特許文献３には、拡径部成形空間を備えた型にパイプをセットし、このパイプ内にパンチ型を挿入し、このパンチ型に液圧を加えることで、前記パンチを径方向に伸ばすことで、パイプの中間部を拡径する内容が開示されている。

特許文献４には、パイプの径方向に移動自在に設けられた第２のクランプにパイプの軸方向に移動する第２のパンチを当接させて、第２のクランプを径方向内側に移動させて第１の加工部の一部を径方向外側から挟持して縮径し、パイプを第１のクランプで挟持して第１の加工部を形成した後、パイプを他のクランプに付け替えることなく第２の加工部を形成することが開示されている。

特開２０１１－１３１２１９号公報特開２０１５－１２８７８６号公報特開２００６－１５９２０６号公報特開２００９－１５４１６６号公報

特許文献１に開示された手段で、湾曲部と拡径部を有するパイプを成形しようとすると、工程数が多くなる。また装置自体もパイプ内に液圧を加える加圧源が必要なため大掛かりになる。

特許文献２に開示される方法では、パンチ自体が棒状であり変形しないため、湾曲部まで含めて拡径することができない。

特許文献３によれば、パイプの中間部のみを拡径することができるが、湾曲した部分を含めて１回の工程でパイプを拡径することができない。

特許文献４は、パンチをパイプの外側に配置し、パンチで外側からパイプの一部を縮径することで径の異なる部分を有するパイプを成形するようにしているが、湾曲部を拡径することができない。

上記課題を解決するため本発明に係るパイプ材の成形方法は、型にセットしたパイプ材の一端開口からパンチを挿入してパイプ材の内径を拡径するパイプ材の成形方法において、前記パンチは複数の成形駒が自在継ぎ手を介して連結した構成とすることで、セットしたパイプの形状に沿ってパンチが曲がるようにした。

また本発明に係るパイプ材の成形装置は、金属製のパイプ材を拡径する成形装置であって、この成形装置はパイプ材がセットされる型と、セットされたパイプ材内に挿入されるパンチからなり、前記パンチは複数の成形駒が自在継ぎ手を介して連結した構成である。

前記複数の成形駒のうち先端の成形駒は外径がセットされたパイプ材の内径よりも小さくすることで、パイプ内に挿入される際のガイド部材として機能させ、効率よく成形を行わせることが好ましい。

前記成形駒の外形は太鼓状をなすことで、挿入する際および引き出す際の摩擦抵抗を小さくすることができる。但し、成形駒の形状としては太鼓状に限定されない。また、自在継ぎ手としては、連結棒の先端を球状部とし、これを凹球部で改造自在に抱持する構造が考えられるがこれには限定されない。

またこの加工は断面円形のパイプ材に対して拡径後の形状が楕円や偏心した形状となる成形も可能である。

台形部、小径部及び湾曲部を有するパイプを１回の工程により成形できる。特に、湾曲部の拡径は従来では装置が大掛かりになったり、工程が複雑になる傾向があったが、本発明により短時間のうちに高精度に成形することができる。

また、パンチの径によって拡径後のパイプの肉厚をコントロールすることができるので、必要な剛性を得るための肉厚を確保することができ、更に剛性が要求されない部分の肉厚を薄くできるため、軽量化を図ることができる。

本発明に係る成形用多関節パンチの全体断面図成形前後のパイプの形状を示す図下型の平面図下型にパイプをセットした状態を説明した図成形後を説明した図４と同様の図

図１に示すように、多関節パンチは複数の成形駒１～７と基部８から構成される。成形駒１～７の形状は側面が膨出した太鼓状をなし、各成形駒から基部側に伸びる連結棒９の後端に球状部１０が形成され、後続の成形駒の内部には前記球状部１０を抱持する凹球状部１１が設けられている。これら連結棒９、球状部１０及び凹球状部１１によって自在継ぎ手１２が形成される。

前記成形駒のうち先頭の成形駒１はパイプ材の一端開口から挿入する際のガイドの役割を持つためパイプ材の内径よりも外径Ｄ１は小さいものを選定している。即ち、先頭の成形駒１はパイプ材の内径を拡径するパンチとしての機能はない。例えば、外径２８.６ｍｍのパイプ材を成形する場合には、外径Ｄ１は２７．０ｍｍのものを用いる。

各成形駒１～７の厚みは特に限定されないが２０ｍｍ程度とする。全ての成形駒を同一厚みとする必要はなく、本実施例では２番目の成形駒２と３番目の成形駒の厚みを他の成形駒よりも大きくしている。但し、この成形駒の必要性は限定されない。

成形駒２は図２に示すパイプ材Ｐの小径部Ｐ１と大径部Ｐ２の間の中間部Ｐ３を成形するための駒であり、その径はパイプ材の内径よりも大きく設定されている。本実施例の場合、成形駒２の外径は３０．２ｍｍｍに設定している。

成形駒４～７はパイプ材の大径部Ｐ２を成形するためその径を３３.４ｍｍに設定している。基部８に関しては、外径は成形駒４～７の外形と同じかそれよりも小さくし、また押し込みロッドの螺合部１３が形成されている。

図２は成形前と成形後のパイプ材Ｐの外形を示し、成形後のパイプ材Ｐは小径部Ｐ１、大径部Ｐ２及び中間部Ｐ３からなる。斯かるパイプ材を多関節パンチを用いて成形する方法を以下に述べる。

先ず図３及び図４に示すように、下型１４の成形キャビティ１５内にパイプ材Ｐをセットする。図では上型を示していないが、下型１４にパイプ材Ｐをセットした後、上型を被せて型を閉じる。

この後、図５に示すようにパイプ材Ｐの一方の開口から多関節パンチを構成する成形駒１～７を順に挿入する。成形駒２以降の外径はパイプ材Ｐの内径よりも大きいため、パイプ材Ｐは拡径され、中間部Ｐ３及び大径部Ｐ２が成形される。
成形後は線機と逆の手順で成形駒をパイプ内から引き抜く。

図示例では、フューエルインレットの成形を説明したが、パイプフレームやステアリングハンガービームなどの自動車部品に限らず各種パイプの成形に本発明装置は利用することができる。

１～７…成形駒、８…基部、９…連結棒、１０…球状部、１１…凹球状部、１２…自在継ぎ手、１３…螺合部、１４…下型、１５…下型のキャビティ、Ｐ…パイプ材、Ｐ１…小径部、Ｐ２…大径部、Ｐ３…中間部。

Claims

型にセットしたパイプ材の一端開口からパンチを挿入してパイプ材の内径を拡径するパイプ材の成形方法において、前記パンチはから複数の成形駒が自在継ぎ手を介して連結していることを特徴とするパイプ材の成形方法。
金属製のパイプ材を拡径する成形装置であって、この成形装置はパイプ材がセットされる型と、セットされたパイプ材内に挿入されるパンチからなり、前記パンチは複数の成形駒が自在継ぎ手を介して連結していることを特徴とするパイプ材の成形装置。
請求項２に記載のパイプ材の成形装置において、前記複数の成形駒のうち先端の成形駒は外径がセットされたパイプ材の内径よりも小さく、パイプ内に挿入される際のガイド部材として機能することを特徴とするパイプ材の成形装置。
請求項２または３に記載のパイプ材の成形装置において、前記成形駒の外形は太鼓状をなすことを特徴とするパイプ材の成形装置。