TW201634143A - 金屬端部剖面外周之加工方法、藉由該加工方法所獲得之金屬零件與其他構件之接合方法 - Google Patents

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Abstract

為了提供一種金屬端部剖面外周之加工方法，在金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊，可沿金屬棒或金屬管的長度方向輕易地形成平滑且均一的深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者，並提供藉由該加工方法所獲得之金屬零件與其他構件之接合方法。本發明的加工方法，其特徵在於，連續反覆複數次使用劈裂衝頭之衝壓成形操作而使劈裂進展，該劈裂衝頭的前端部具有銳利的刀鋒，該刀鋒具有與前述金屬端部的剖面外形相同或部分相同的形狀且其直徑比前述剖面的外徑更小，為了控制每當進行各衝壓成形操作時所產生的金屬之龜裂深度，將用來挾持金屬棒的外側或金屬管之內側及外側之壓模當中之至少一側的壓模的位置，按照劈裂部分的距離而進行移動。

Description

金屬端部剖面外周之加工方法、藉由該加工方法所獲得之金屬零件與其他構件之接合方法
本發明是關於一種金屬端部剖面周邊之加工方法，係在金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊，能夠沿著前述金屬棒或金屬管的長度方向藉由劈裂方法而輕易地形成平滑且均一的深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者。並關於藉由該加工方法所獲得之金屬零件與其他構件之接合方法。
以往，金屬棒或金屬管的周邊加工，是使用衝頭、模具而利用塑性變形進行鍛造成形(例如，參照專利文獻1及2)。前述專利文獻1提出一種罐體之成形方法，係利用衝壓成形來成形出剖面大致圓形的母模，在母模的內周面或是圓柱狀的衝頭外周面形成複數條的溝槽，在母模的 底部配置錠塊(pellet)後，在母模內利用衝頭對於錠塊進行衝壓，藉此獲得在外面或是內面具備肋部之罐體。
此外，在前述專利文獻2，作為在管狀胚材的底部形成段差部(鋸齒部)的方法，是取代習知的切削法，而提出利用鍛造成形來製造管狀加工品的製法。前述專利文獻2所記載的製法，是利用上模將管狀胚材的底部導引至形成在導銷和鋸齒狀凹凸部之間的環狀間隙，而在管狀胚材的底部外周面藉由鍛造來形成鋸齒部。
利用塑性變形的鍛造成形，除了金屬棒或金屬管以外，也適用於作為金屬板狀胚材的外周部加工技術。例如，在專利文獻3揭示一種凹槽的形成技術，可藉由衝壓加工，低成本地在金屬板狀胚材的外周部形成具有期望形狀的凹槽及薄的堅壁部。
再者，作為將金屬周邊加工的其他方法，在專利文獻4揭示一種成形方法，是藉由楔狀的第一衝頭將安裝板的保持孔之周圍部分的圓周方向複數部位按壓，利用塑性變形來形成各胚卡止突部，接著使前述各胚卡止突部朝徑方向內側塑性變形而形成各卡止突部。
前述各加工方法主要是用來進行金屬棒或金屬管的周邊加工，另一方面，針對金屬板或金屬棒之端部剖面的加工也有各種方法被提出。例如，在專利文獻5揭示的方法，在製造鼓式煞車時為了使凸緣部和防塵部一體化，一邊讓有底圓筒金屬體旋轉一邊利用切削模具將前述有底圓筒金屬體的圓周外周部劈開後，利用按壓模具對該劈開部 實施抽拉加工，藉此形成作為防塵部的圓筒部。
前述專利文獻5所記載的金屬之端部分割方法，是用來對屬於圓形金屬胚材之煞車塊的周邊端部進行加工，但除了圓形金屬胚材以外，對於具有矩形、多角形及橢圓形之任一形狀的金屬板、或具有圓形、橢圓形、矩形及多角形之任一剖面形狀的金屬棒也是，如果有能將前述金屬板或金屬棒的端部沿水平方向分割之方法的話，可期待能適用於各種用途。
因此，本發明人等，已經開發出用來進行金屬板或金屬棒的端部分割之新穎方法(專利文獻4及5)。該端部分割方法，使用劈裂衝頭或剖裂衝頭之衝壓成形不僅進行1次而是連續的進行多次，且為了能夠將分割所產生之切口的長度在期望的範圍內自由地調整，每當進行前述衝壓成形時將用來挾持前述金屬板或金屬棒之壓模的位置移動而使其最佳化。
[專利文獻1]國際公開第2008/029910號公報
[專利文獻2]日本特開2003-71538號公報
[專利文獻3]日本特開2004-34033號公報
[專利文獻4]日本特開2014-29197號公報
[專利文獻5]日本特開2002-45940號公報
[專利文獻6]日本特許第5165806號公報
[專利文獻7]日本特許第5219178號公報
然而，前述專利文獻1及2所記載的鍛造成形，為了使金屬棒或金屬管的外周邊部分成為期望的形狀，是使用規定成型品外形之母模來進行加工的方法，並不適於作為：在金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊沿著前述金屬棒或金屬管的長度方向形成平滑且均一的深溝槽或深凹部之加工方法。
前述專利文獻3所記載的方法，是利用衝壓加工來形成凹槽，為了在金屬端部剖面周邊形成微小或微細的凹槽部，必須製作具有與凹槽對應的形狀的凸條之衝壓模具。然而，為了在衝壓模具上製作上述凸條，基於加工精度及衝壓成形時的強度之點是困難的。因此，可形成於金屬端部剖面周邊之溝槽或凹部的形狀及深度等有一定限度，其適用範圍受到很大的限制。
此外，當成型品之凹槽部的形狀、尺寸改變的情況，必須重新製作新的衝壓模具，不容易對應於細微的規格改變，無法適用於少量多樣的生產。該技術課題，當製作前述專利文獻1及2所記載的鍛造成形所使用的母模時也同樣會發生。
前述專利文獻4所記載的加工方法，是藉由楔狀的第一衝頭之按壓來形成V字狀凹槽，同時讓各凹槽和保持孔的內周緣之間的部分朝徑方向進行塑性變形，但針對為了使前述V字狀的凹槽形成期望的形狀及深度之方法、用來實現該方法的模具、治具等，根本就沒有任何的記載。有 鑑於是利用衝頭的按壓所產生之塑性變形來進行加工，前述專利文獻4所記載的凹槽形成方法並無法就那樣運用於：在金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊沿著前述金屬棒或金屬管的長度方向形成平滑且均一的深溝槽或深凹部之加工。
前述專利文獻5所記載的方法，是利用切削模具來將有底圓筒金屬體之圓周外周部劈開，在該加工中，為了形成均一的分割面，必須將前述有底圓筒金屬體進行旋轉。因此，該方法僅限於適用在能夠均一地旋轉之金屬板、金屬棒等，並無法適用於大口徑之長條狀物、具有複雜之異形形狀物。此外，要僅對金屬棒或金屬管的端部剖面周邊之局部部分進行加工，而形成平滑且均一的深溝槽或深凹部是困難的，為了進行該加工不僅要求高度的熟練，且必須進行煩瑣的操作。
此外，前述專利文獻6及7所記載的端部分割方法，比起前述專利文獻5所記載的製造方法，其可適用的金屬板或金屬棒的形狀之選擇範圍擴大，藉由減少構件數及減少工時，可低成本地製造具有T字狀、L字狀或Y字狀的形狀之金屬板或金屬棒。然而，前述專利文獻6及7所記載的端部劈裂方法，是將金屬板或金屬棒之一端部剖面從中心到周邊一口氣分割之方法，針對在金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管之轂孔成形部之任一者的剖面周邊沿著前述金屬棒或金屬管的長度 方向形成深溝槽或深凹部之加工方法，完全沒有任何的探討。因此，前述專利文獻6及7所記載的端部分割方法並無法就那樣運用於上述加工方法。
本發明是為了解決上述問題而開發完成的，其目的在於提供一種金屬端部剖面外周之加工方法，關於前述專利文獻6及7所記載的金屬板或金屬棒之端部分割所採用之劈裂方法，針對衝頭及壓模的構造、形狀以及劈裂條件從頭開始檢討而謀求其最佳化，結果重新確立一種金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊之加工方法，沿前述金屬棒或金屬管的長度方向，能夠將平滑且均一的深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者以形狀及深度可自由調整的方式輕易地形成。
再者，本發明的目的是為了提供一種接合方法，係使用藉由前述金屬端部剖面外周之加工方法所獲得的金屬零件來和其他構件進行接合，使連接時兩者的對準變容易，且不僅謀求連接或接合的高強度化及高可靠性化，又能輕易地實現異種材料間之接合。
本發明人，係在金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊之加工中，為了沿前述金屬棒或金屬管的長度方向形成平滑且均一的深溝槽、深凹部以及凸緣，是採用剖面內部劈裂方法，在該剖面內部劈裂方法，利用劈裂衝頭之衝壓成形不僅進行1次而是連續進行複數次以上，而能將 劈裂所造成的切口的長度(或深度)在期望範圍內自由地控制，再者，針對劈裂衝頭，不僅是採用新穎的構造及形狀，每當進行前述衝壓成形時，將用來挾持前述金屬板或金屬棒之壓模的構造最佳化，並將為了決定前述劈裂所產生的劈裂長度而移動前述壓模的移動方法最佳化，藉此獲得可解決上述課題之本發明。
亦即，本發明是採用如下的構成。
[1]本發明所提供的金屬端部剖面外周之加工方法，是在金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊藉由劈裂方法來形成深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者的加工方法，其特徵在於，係具備裂縫形成步驟以及進一步進展的步驟；該裂縫形成步驟，是讓劈裂衝頭抵接於前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊而形成裂縫，該劈裂衝頭之前端部具有銳利的刀鋒，該刀鋒形成為：與前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面外形相同或是部分相同的形狀，且其直徑比前述剖面的外徑更小；該進一步進展的步驟，對該裂縫部分反覆進行利用前述劈裂衝壓之衝壓成形操作1次或2次以上，藉此使前述劈裂沿著前述金屬棒或金屬管的長度方向進一步進展；每當進行各衝壓成形操作時，為了事先調整在前述衝壓成形時所產生之金屬的龜裂深度，當進行前述金屬管的端部、縮徑端部、以 及轂孔成形部之任一者的剖面周邊的加工的情況，在與前述金屬管的內側和外側分別對置的位置配置以與前述金屬管的內側和外側之全周面接觸的方式挾持該金屬管之壓模，將一側的前述壓模之一端配置在與欲從前述金屬管剖面之1端面緣部劈裂的部分之前端相同的位置，另一側的前述壓模，則是將一端配置在與欲從前述金屬管剖面之1端面緣部分割的部分之前端相同的位置，或是配置成在與前述金屬管剖面之1端面緣部相同的位置支承前述金屬管；當進行前述金屬棒的端部及縮徑端部之任一者的剖面周邊的加工的情況，設置以與前述金屬棒的外側之全周面接觸的方式挾持該金屬棒的外側之壓模，將該壓模的一端配置在與欲從前述金屬棒剖面之1端面緣部劈裂的部分之前端相同的位置。
[2]本發明較佳為，在前述[1]所記載的金屬端部剖面外周之加工方法中，前述劈裂衝頭之刀鋒，係具有與前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面外形相同的形狀。
[3]本發明較佳為，在前述[1]所記載的金屬端部剖面外周之加工方法中，在前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊，使用劈裂衝頭進行衝壓成形，該劈裂衝頭之刀鋒係具有與前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面外形部分相同的形狀，且其直徑比前述剖面的外徑更 小，藉此形成深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者時，在前述劈裂衝頭所抵接之相當於前述金屬棒或金屬管的剖面周邊部位之兩側的位置事先設置切口槽或劃割線，每當進行各衝壓成形的操作時，使前述衝壓成形時所產生之金屬龜裂不致擴大到前述劈裂衝頭所抵接的部位以外，而將深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者在剖面周邊局部地形成。
[4]本發明較佳為，在前述[1]所記載的金屬端部剖面外周之加工方法中，前述劈裂衝頭，相對於前述金屬管或金屬棒的徑方向為內側及外側之其中一方的剖面係具有從前端部的刀鋒朝向後端部之直線部分。
[5]本發明較佳為，在前述[1]所記載的金屬端部剖面外周之加工方法中，在將前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊沿著該金屬板或金屬棒的長度方向利用劈裂而進行分割的步驟、以及使前述利用劈裂的分割進一步進展的步驟中，利用前述劈裂衝頭之各衝壓成形是採用各自分離的步驟所構成的依序進給方式來進行，在前述各衝壓成形時，當進行前述金屬管的端部、縮徑端部、以及轂孔成形部之任一者的剖面周邊之加工的情況，事先將挾持前述金屬管的內側及外側之壓模當中之至少一側的壓模的位置，按照從前述金屬管剖面之1端面緣部到欲分割的部分之前端的距離而進行移動；當進行前述金屬棒之端部以及縮徑端部之任一者的剖面周邊的加工的情況，將挾持前 述金屬棒的外側之壓模的一端，按照從前述金屬棒剖面之1端面緣部到欲劈裂的部分之前端的距離而進行移動。
[6]本發明較佳為，在前述[1]~[5]之任一者所記載的金屬端部剖面外周之加工方法中，在用來形成前述深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者的劈裂步驟之後，進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工以及穿孔加工之至少任一加工，藉此將前述深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者加工成期望的形狀。
[7]本發明所提供的金屬零件與其他構件之接合方法，其特徵在於，在藉由前述[1]~[5]之任一者所記載的方法而在金屬端部剖面外周所形成之深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者之間，將選自金屬、塑膠、陶瓷、玻璃及木材的任一材料所構成的其他構件插入之後，利用衝壓、焊接、熔接、螺栓緊固、鉚釘緊固以及黏著劑之任一方法，將具有前述深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者的金屬棒或金屬管和前述其他構件互相連接。
依據本發明的金屬端部剖面外周之加工方法，藉由使用具有新穎構造和形狀的劈裂衝頭之劈裂方法，能夠輕易地進行金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊的加工。再者，採用連續進行複數次以上利用劈裂衝頭的衝壓成形之劈裂方法，藉由將壓模的構造和保持位置最佳化， 可將切口的深度(或長度)在期望的範圍內自由地調整，因此可將沿前述金屬棒或金屬管的長度方向其深度(或長度)可自由地控制之深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者形成為平滑且均一。
此外，本發明的加工方法，利用劈裂衝頭的衝壓成形不僅是以既定的行程單向進行，且以依序進給方式進行連續地成形，藉由可提供一種金屬端部剖面外周之加工方法，其量產性優異且能謀求製造成本的降低。
藉由本發明的金屬端部剖面外周之加工方法所製造的金屬零件，容易與選自金屬、塑膠、陶瓷、玻璃以及木材的任一材料所構成的其他構件進行對準，利用簡便的操作就能輕易地進行接合。再者，在藉由本發明而在金屬端部剖面外周所形成的深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者之間將其他構件插入後，實施衝壓、焊接、熔接、螺栓緊固、鉚釘緊固以及黏著劑之任一方法，藉此能夠將金屬零件和其他構件之間的接合可靠性及耐久性大幅地提昇。
如此，在強烈要求更高耐熱性以及更嚴苛的耐環境性等的領域中，可作為簡便的低成本接合方法而謀求其適用範圍的擴大。
1、14‧‧‧金屬管
2‧‧‧深溝槽或深凹部
3、3a、3b‧‧‧凸緣
4‧‧‧加工部
5‧‧‧外側壓模
5a‧‧‧上部壓模
5b‧‧‧下部壓模
6‧‧‧內側壓模
7、10、12、13、15、16‧‧‧劈裂衝頭
8‧‧‧彈簧
9‧‧‧金屬棒
11‧‧‧開口前端部
17‧‧‧切口槽
18‧‧‧固定台
19‧‧‧移動載台
20‧‧‧中空的衝壓模具
21‧‧‧外形保持用壓模
22‧‧‧刀具
23‧‧‧凸緣被彎曲加工成L字狀的部分
24、26‧‧‧其他金屬管
25‧‧‧衝壓模具
26‧‧‧其他金屬管
27‧‧‧內側壓模
28‧‧‧衝壓模具
29‧‧‧金屬構件
30‧‧‧黏著劑
31‧‧‧塑膠構件
32‧‧‧緊固構件
圖1(a)(b)係顯示其一端緣部周邊藉由本發明的加工方法進行劈裂後的金屬管之外觀立體圖。
圖2(a)~(c)係本發明的第1實施形態之金屬管 的端部剖面周邊的加工方法之步驟例的說明圖。
圖3(a)~(c)係本發明的第2實施形態之金屬棒的端部剖面周邊的加工方法的步驟例之說明圖。
圖4(a)~(c)係本發明的第3實施形態之金屬管的端部剖面周邊的加工方法之其他步驟例的說明圖。
圖5(a)~(d)係本發明的第4實施形態之金屬管的轂孔成形部之剖面周邊的加工方法之步驟例的說明圖。
圖6(a)~(d)係顯示本發明的加工方法所使用之劈裂衝頭的形狀例之前視圖。
圖7(a)(b)係顯示具有矩形的外徑形狀之金屬管的端部剖面周邊之加工方法的步驟例之一部分。
圖8(a)~(c)係本發明的第7實施形態之加工方法的步驟例之說明圖，在該步驟例，是將金屬管的端部剖面周邊藉由其前端部的刀鋒具有其他剖面形狀的劈裂衝頭進行局部地劈裂。
圖9(a)~(c)係本發明的第7實施形態中，將金屬管的端部剖面周邊局部地劈裂之加工方法的其他步驟例之說明圖。
圖10(a)(b)係本發明的第8實施形態之利用依序進給方式進行的金屬管的端部剖面周邊之加工方法的步驟例之說明圖。
圖11(a)~(d)係本發明的第9實施形態中，將凸緣彎曲加工之金屬零件的製造步驟之說明圖。
圖12(a)~(d)係本發明的第9實施形態中，具 有段差的圓柱狀金屬構件之製造步驟的說明圖。
圖13(a)~(d)係本發明的第10實施形態中，將凸緣被彎曲加工成L字狀之金屬管1與其他構件接合時的接合步驟之說明圖。
圖14(a)~(d)係本發明的第10實施形態中，將金屬管的轂孔形成部與其他構件接合時的接合步驟之說明圖。
圖15(a)~(d)係本發明的第10實施形態中，將凸緣被彎曲加工成L字狀之金屬管與其他構件黏著時的接合步驟之說明圖。
本發明的金屬端部剖面外周之加工方法，是用來將金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊，沿著前述金屬棒或金屬管的長度方向進行劈裂。在此，金屬棒或金屬管的縮徑端部是指：對具有一定直徑的金屬棒或金屬管實施抽拉加工所成形出之直徑較小的部分之端部。此外，金屬管的轂孔成形部是指：在金屬管的途中具備有以既定孔(或穴)徑來形成的開口部及既定外周徑的開口前端部之部分。本發明的劈裂方法，是與用來將金屬棒或金屬管的一端部剖面進行均一地分割之前述專利文獻6及7所記載的端部分割方法不同，主要具有以下3個特徵。
第1特徵在於，將金屬端部剖面外周沿金屬棒或金屬 管的長度方向劈裂時所使用的劈裂衝頭，其前端部具有銳利的刀鋒，該刀鋒形成為，與前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面外形相同、或是部分相同的形狀，且其直徑比前述剖面的外徑更小。例如，在外徑及內徑分別為8mm及5.5mm、具有圓形的剖面形狀之金屬管運用本發明之加工方法的情況，作為劈裂衝頭係使用其前端部刀鋒的剖面呈圓形且具有7mm的直徑者。此外，前述前端部刀鋒的剖面，也可以是構成圓形之一部分的形狀、例如半圓、1/4周圓等。在此，劈裂衝頭之前端部刀鋒的直徑，除了藉由劈裂所形成的深溝槽、深凹部或凸緣以外，可按照加工後之金屬管的外形來決定。
此外，藉由本發明所加工之金屬棒或金屬管，其剖面形狀並不限定為圓形，亦可為正方形、長方形等的矩形狀，多角形或橢圓形。作為本發明所使用的劈裂衝頭之前端部刀鋒的剖面形狀，可取代圓形而使用正方形、長方形等的矩形狀，多角形或橢圓形或構成該等形狀的一部分之形狀，藉此進行金屬棒或金屬管之剖面周邊的加工。此外，金屬棒的外徑或金屬管的外徑及內徑，並沒有特別的限定，可從小到0.01mm至大到超過1m。
本發明所使用的劈裂衝頭，其必須要件為前端部具有銳利的刀鋒，關於兩側面，從刀鋒朝向後端部(前述劈裂衝頭的根部)形成既定的角度或曲率而具有錐狀的逐漸變細形狀較為實用。此外，前述兩側面，也可以具有角度或 曲率不同之錐狀部分2個以上。其等當中，在本發明所使用的劈裂衝頭較佳為，相對於前述金屬管或金屬棒的徑方向為內側及外側的其中一方的剖面係具有從前端部的刀鋒朝向後端部的直線部分，亦即，其一側側面係具有從刀鋒朝向後端部之筆直的平面部分。此乃是在將金屬棒的端部剖面實施加工的情況之必須構成。此外，縱使在金屬管的端部剖面加工中藉由劈裂所形成的凸緣部分往金屬管之內外兩側突出的情況，因為凸緣部分可能會碰到金屬管的內側而造成劈裂無法順利地進展，使得可形成劈裂部分的距離(深度)受到限制，為了抑制此問題宜採用上述構成。
作為第2特徵，當使用劈裂衝頭反覆進行複數次衝壓成形而在金屬端部周邊沿金屬棒或金屬管的長度方向使劈裂進展時，用來控制劈裂部分的深度(或距離)所使用之壓模的構造和配置是與前述專利文獻6及7所記載者不同。前述專利文獻6及7所記載的壓模，是將金屬棒之周邊或金屬板的兩面之至少對置的2部位予以挾持，相對於此，在本發明中，在金屬棒的情況是僅按壓外側而將金屬棒予以保持，另一方面，在金屬管的情況則是採用將金屬管之外側和內側之對置的部分進行挾持之壓模構造，以將金屬管從兩側挾持的方式配置壓模。
再者，每當為了讓劈裂進展所進行之各衝壓成形操作時，為了事先調整在前述衝壓成形當所產生之金屬的龜裂深度，將壓模移動到與欲從前述金屬管剖面之1端面緣部劈裂的部分之前端相同的位置，該方法在金屬棒和金屬管 的情況互為不同，是按照作為被加工對象物之金屬的形狀而分成不同情況來進行。
這就是本發明的第3特徵。亦即，在金屬管的情況，將在與前述金屬管之內部和外部分別對置的位置進行挾持之壓模的一側之一端配置在與欲從前述金屬管剖面之1端面緣部劈裂的部分之前端相同的位置，前述壓模之另一側，則是將一端配置在與欲從前述金屬管剖面之1端面緣部分割的部分之前端相同的位置，或是配置成在與前述金屬管剖面之1端面緣部相同的位置支承前述金屬管。另一方面，在金屬棒的情況，將用來挾持前述金屬棒的外側之壓模的一端配置在與欲從前述金屬棒剖面之1端面緣部劈裂的部分之前端相同的位置。如此般，劈裂部分的距離(切口長度)，能夠利用為了支承挾持金屬棒或金屬管而移動之壓模的位置來進行控制。關於壓模的配置方法，在後述的實施形態中利用圖式來具體地說明。
如此般，本發明的加工方法，對於依習知方法存在著困難之金屬棒或金屬管的端部剖面周邊之加工，藉由採用具有前述第1至第3特徵之劈裂方法，能夠使深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者成形為平滑且均一。
接下來，概略地說明在本發明的加工所使用之劈裂方法的步驟。本發明，為了使劈裂部分變深(或劈裂距離變長)，對於金屬板或金屬棒之端部剖面周邊，連續進行多次使用劈裂衝頭之衝壓成形。本發明的內部劈裂方法係至少包含以下2個步驟。
第1步驟，是將前述金屬棒的外側、或前述金屬管之外側及內側之至少對置的2部位藉由壓模挾持，將劈裂衝頭抵接在前述金屬棒或金屬管之一端緣部剖面的周邊之後，藉由衝壓成形而在端部剖面周邊形成裂縫的步驟。第2步驟，是對於在第1步驟所形成之劈裂的裂縫部分，使用前述劈裂衝壓進行衝壓成形而使劈裂進一步進展的步驟，該衝壓成形的操作，反覆進行1次或2次以上直到劈裂距離(長度或深度)到達既定範圍為止。在第1及第2步驟中，將前述金屬棒的外側、或前述金屬管之外側及內側之至少對置的2部位進行挾持之壓模的位置，每當進行各衝壓成形的操作時，事先按照從前述金屬棒或金屬管之一端面端部到欲分割的部分之前端的距離而進行移動。這時，用來挾持前述金屬棒或金屬管之壓模較佳為，將至少一側的壓模之一端移動到：與欲從前述金屬棒或金屬管之一端面緣部分割的部分之前端大致相同的位置，藉此進行定位調整。藉此，能夠將前述金屬棒或金屬管的端部之分割距離在既定範圍內進行調整。
在本發明中，將金屬端部剖面外周沿金屬棒或金屬管的長度方向劈裂時所使用之劈裂衝頭，能夠使用其前端部刀鋒之外徑不同之2種以上，在各自的加工中至少將前述第1以及第2步驟反覆進行，藉此在金屬棒或金屬管的端部剖面形成2個以上的外徑不同的劈裂部分。此外，作為前述前端部刀鋒的剖面，如果使用與前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔 成形部之任一者的剖面外形部分相同的形狀者，在金屬棒或金屬管的端部剖面上之不同的位置，可分別形成2個以上的外徑不同的劈裂部分。
運用本發明的緣部剖面周邊的加工方法之金屬棒或金屬管的材質沒有特別的限定，其適用範圍廣，較佳為作為高附加價值金屬零件的需求高且要求降低製造成本之銅、鋁、不鏽鋼、黃銅以及鐵。此外，還能運用在比該等金屬更硬的金屬，例如鈦及鈦合金等。
將本發明之金屬棒或金屬管的端部周邊之加工方法的實施形態參照圖式作說明，但本發明並不限定於以下的實施形態。
<第1實施形態>
圖1顯示其一端緣部周邊具有藉由本發明的加工方法進行劈裂後所獲得的圓形剖面形狀之金屬管(材質：銅、鋁、鐵或黃銅)的外觀立體圖，(a)及(b)分別為其外觀照片及其示意立體圖。如圖1(b)所示般，將金屬管1之一端部緣部使用劈裂衝頭沿長度方向以期望的距離進行劈裂，藉此形成深溝槽或深凹部2以及凸緣3、還有既定深度(長度)之劈裂後的加工部4。在本發明中，當圖1所示的深溝槽2形成為較寬廣的情況，是取代深溝槽而用深凹部表示。相當於劈裂後的加工部4之部分，如圖1(a)所示般具有平滑且均一的表面。
圖2係圖1所示的金屬管的端部剖面周邊之加工方法 的步驟例之說明圖。在圖2中，左圖為剖面圖，右圖為立體圖。如圖2所示般，本實施形態的加工方法，基本上包含(a)(b)(c)的步驟。(a)藉由分別配置在與金屬管1之外側及內側對置的位置之外側壓模5以及內側壓模6，以與內側和外側之全周面接觸的方式將金屬管1予以挾持固定後，將劈裂衝頭7抵接在金屬管1之一端緣部剖面的周邊而開始進行第1次衝壓成形的步驟；(b)將劈裂衝頭往上方(箭頭↑的方向)移動，在從金屬管脫模同時或是脫模之後，將外側壓模5往下方(箭頭↓的方向)移動直到欲劈裂的部分之深度M為止的步驟；(c)使用劈裂衝頭7進行第2次以後的衝壓成形直到欲劈裂的部分之深度M為止。當要加工成使欲劈裂的部分之深度比M更深的情況，反覆進行圖2(b)及(c)的步驟。藉此，可加工到期望的深度(距離)為止。當衝壓成形結束之後，將劈裂衝頭7移動，進行將加工後的金屬管1取出之步驟。最後，如圖1所示般在金屬管1形成深溝槽或深凹部2以及凸緣3，還有既定深度(長度)之劈裂後的加工部4。然後，如果必要的話，進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工以及穿孔加工之至少任一加工，藉此將前述深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者後加工成期望的形狀。
在圖2(a)的步驟中，如右側之立體圖所示般，將劈裂衝頭抵接於金屬管1的剖面周邊而開始進行衝壓成形，該劈裂衝頭之前端部的刀鋒形狀是與金屬管1的剖面 形狀相同而呈圓形，且其直徑比前述剖面的外徑更小。
劈裂衝頭7之相對於金屬管1的徑方向為內側的剖面係具有從前端部的刀鋒朝向衝頭根部的後端部之直線部分，因此藉由劈裂加工所形成的凸緣3僅形成在金屬管1的外側，金屬管1的內側則具有剖面呈直線狀的平坦形狀。此外，在圖2(b)所示的步驟中，劈裂衝頭是採用例如利用彈簧8的方式而自動地沿上下方向進行移動。
在圖2(a)~(c)所示的步驟中，利用劈裂衝頭7的衝壓成形所實施之金屬管1的一端緣部剖面周邊之劈裂，是進行到與用來挾持金屬管1之外側壓模5上所設的開口部之一端P相同的位置、亦即深度M為止。被外側壓模5挾持之金屬管1的抵接部分，為了防止外側壓模5以及內側壓模6之緊固壓縮應力造成被加工金屬的組織破壞、裂開，在利用劈裂衝頭7進行衝壓成形時不發生劈裂。因此，藉由調整設置於外側壓模5的開口部之設置位置，能夠將劈裂距離(深度)自由地調整。用來挾持金屬管1之外側壓模5的一端P與欲分割的部分之前端部Q相同的位置是指，設置於外側壓模5之開口部的一端P距離前述欲分割的部分之前端部Q為-3mm~+1mm、更佳為-1mm~+0.5mm的範圍之位置。在此，-3mm的位置是指，在圖2(c)中，設置於外側壓模5之開口部的一端P位於距離欲分割的部分之前端部Q往下方3mm的位置。相反的，+1mm的位置是指，一端P位於距離Q往上方1mm的位置，在被壓模挾持的部分中使分割進展的距離， 是離P位置至多為1mm的範圍內。如此般，外側壓模5還具有抑分割進展的功能。
通常，在利用外側壓模5及內側壓模6的挾持來進行衝壓成形時，當衝壓成形壓力高的情況、成形速度快的情況，端部剖面分割部分的前端Q和外側壓模5的一端P之位置偏移有變大的傾向。在此情況，不僅要調整端部分割部分的長度(或深度)變困難，且作為被加工金屬之金屬管1容易變形、在分割部分的前端容易產生微細的裂痕，因此並不理想。此外，當成形壓力過小、成形速度過慢的情況，劈裂無法充分地進展，相對於外側壓模5的一端之位置偏移變大。再者，在此情況，會發生劈裂的作業效率降低之問題。因此，在本發明中，為了使欲劈裂的部分之前端Q和外側壓模5的一端部P之位置偏移變小，必須將衝壓成形的壓力及速度最佳化來進行成形。亦即，藉由將用來挾持金屬管1之外側壓模5的一端設定在與欲劈裂的部分之前端相同的位置，結果可規定：在本發明的一端部剖面外周之加工中進行劈裂的衝壓成形之最佳化條件。在本實施形態之衝壓成形，是將衝壓荷重以及衝壓荷重速度分別設定成1~10噸以及1~50mm/秒的範圍來進行。再者，考慮到衝壓裝置的性能和成本雙方的均衡，更佳為將衝壓荷重及衝壓荷重速度分別設定成2~5噸及2~10mm/秒的範圍。
<第2實施形態>
圖3係使用金屬棒作為被加工對象物時，該金屬棒的端部剖面周邊之加工方法的步驟例之說明圖。在圖3中，左圖為剖面圖，右圖為立體圖。如圖3所示般，本實施形態的加工方法，基本上包含(a)(b)(c)的步驟。(a)藉由配置在金屬棒9的外側之外側壓模5，以與外側的全周面接觸的方式將金屬棒9予以支承固定後，將劈裂衝頭7抵接於金屬棒9的一端緣部剖面之周邊而開始進行第1次衝壓成形的步驟。(b)將劈裂衝頭往上方(箭頭丁的方向)移動，在從金屬棒脫模的同時或脫模之後，將外側壓模5往下方(箭頭↓的方向)移動直到欲劈裂的部分之深度M為止的步驟。(c)使用劈裂衝頭7進行第2次以後的衝壓成形，直到欲劈裂的部分之深度M為止的步驟。當要加工成使欲劈裂的部分之深度比M更深的情況，反覆進行圖3(b)及(c)的步驟。藉此，可加工到期望的深度(距離)為止。當衝壓成形結束之後，將劈裂衝頭7移動，將加工後的金屬棒9取出。最後，如圖3(c)的右圖所示般在金屬棒9形成深溝槽或深凹部2以及凸緣3，還有既定深度(長度)之劈裂後的加工部4。然後，如果必要的話，進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工以及穿孔加工之至少任一加工，藉此將前述深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者後加工成期望的形狀。
本實施形態，因為被加工對象物是實心的金屬棒9，與前述第1實施形態的金屬管1不同，欲劈裂的部分之深 度M的控制不須使用內側壓模，能夠僅藉由外部壓模5的移動來進行。
此外，在本實施形態，劈裂衝頭7之前端部的刀鋒形狀，是與金屬棒9的剖面形狀相同而呈圓形，且具有比金屬棒9的剖面之外徑更小的直徑。如圖3(a)之右側立體圖所示般，將該劈裂衝頭7抵接於金屬棒9的剖面周邊而開始進行衝壓成形。劈裂衝頭7之相對於金屬管1的徑方向為內側的剖面係具有從前端部的刀鋒朝向衝頭根部的後端部之直線部分，因此藉由劈裂加工所形成的凸緣3僅形成在金屬棒9的外側。
<第3實施形態>
圖4係金屬管的端部剖面周邊之其他加工方法的步驟例之說明圖。在圖4中，左圖為剖面圖，右圖為立體圖。如圖4所示般，本實施形態的加工方法與前述第1實施形態的不同點在於劈裂衝頭10的前端部形狀，加工步驟基本上是相同的。圖4所示的劈裂衝頭10，如圖4(a)的右側之立體圖所示般，劈裂衝頭10的剖面兩側面都具有從刀鋒朝向後端部(前述劈裂衝頭的根部)之錐狀的逐漸變細的形狀，且內側比外側形成更為銳角。此外，前端部的刀鋒形狀是與金屬管1的剖面形狀相同而呈圓形，且其直徑比前述剖面的外徑更小。
圖4所示的加工步驟，基本上包含(a)(b)(c)的步驟。(a)藉由分另配置在與金屬管1之外側及內側 對置的位置之外側壓模5以及內側壓模6，以與內側和外側的全周面接觸的方式將金屬管1予以挾持固定後，將劈裂衝頭10抵接於金屬管1的一端緣部剖面之周邊而開始進行第1次衝壓成形的步驟。(b)將劈裂衝頭往上方(箭頭↑的方向)移動，在從金屬管脫模的同時或脫模之後，將外側壓模5往下方(箭頭↓的方向)移動到欲劈裂的部分之深度M為止的步驟。(c)使用劈裂衝頭10進行第2次以後的衝壓成形，直到欲劈裂的部分之深度M為止的步驟。當要加工成使欲劈裂的部分之深度比M更深的情況，反覆進行圖4(b)及(c)的步驟。藉此，可加工到期望的深度(距離)為止。當衝壓成形結束之後，將劈裂衝頭10移動，進行將加工後的金屬管1取出之步驟。最後，在金屬管1形成深溝槽或深凹部2、以及以既定深度(長度)朝向內側和外側突出之凸緣3。然後，如果必要的話，進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工以及穿孔加工之至少任一加工，藉此將前述深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者後加工成期望的形狀。
<第4實施形態>
圖5係金屬管的轂孔成形部的剖面周邊之加工方法的步驟例之說明圖。在圖4中，左圖為剖面圖，右圖顯示金屬管的轂孔成形部之加工前以及加工後的立體圖。
如圖5所示般，本實施形態的加工方法基本上包含(a)、(b)、(c)及(d)的步驟。首先，如圖5(a) 所示般，藉由分別配置在與金屬管的轂孔成形部中之形成為既定的孔(或穴)徑之開口前端部11的外側及內側對置的位置之外側壓模5及內側壓模6，將金屬管1予以挾持固定後，將劈裂衝頭7抵接於金屬管1的一端緣部剖面之周邊而開始進行第1次衝壓成形。圖中，作為外側壓模5的例子，是由上部壓模5a和下部壓模5b這2片所構成。在此，如果上部壓模5a及下部壓模5b是構成為可分割的話，在藉由劈裂方法進行加工後，兩壓模的卸除變得容易。
接下來，如圖5(b)所示般，將劈裂衝頭往上方(箭頭中的方向)移動，在從金屬管脫模的同時或脫模之後，將外側壓模5的上部壓模5a卸除。在本實施形態，欲劈裂的部分之深度是利用上部壓模5a的厚度來規定。
接下來，如圖5(c)所示般，使用劈裂衝頭7進行第2次衝壓成形，直到欲劈裂的部分之深度、亦即上部壓模5a的厚度為止。然後，為了將欲劈裂的部分加工成更深，將下部壓模5b卸除。接著，如圖5(d)所示般進行第3次衝壓成形，形成深到接近金屬管1的外部表面之劈裂部分。
在本實施形態，外側壓模5並不限定為外側壓模5a及下部壓模5b這2片，也能由3片以上所構成。在此情況，能將欲劈裂的部分之深度劃分地更細，更容易控制利用劈裂的加工。此外，使欲劈裂的部分之深度可容易地控制之其他方法，可取代外側壓模5a及下部壓模5b而採用 可上下移動的外側壓模。在此情況，可藉由反覆圖5(b)~(d)的步驟，進行利用劈裂之加工直到期望的深度(距離)為止。
如此般結束衝壓成形之後，將劈裂衝頭7移動，將加工後的金屬管的轂孔成形部取出。最後，在金屬管的轂孔成形部如圖5(d)之右側的立體圖所示般形成有：深溝槽或深凹部2、以及朝向外側突出之凸緣3。然後，如果必要的話，藉由進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工以及穿孔加工之至少任一加工，將前述深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者後加工成期望的形狀。
<第5實施形態>
圖6係顯示本發明的金屬端部剖面外周之加工方法所用的劈裂衝頭的形狀例之前視圖。劈裂衝頭的具體形狀，在圖中以虛線表示。
在圖6中，(a)為與在前述第1、第2及第4實施形態所使用者具有相同形狀之劈裂衝頭7的例子。(b)所示的劈裂衝頭12的形狀，是與(a)同樣的相對於作為被加工對象物之金屬管或金屬棒的徑方向為內側的剖面具有從前端部的刀鋒朝向後端部(圖6中，從下部朝向上部)的直線部分，但在途中設有段差。本發明所使用的劈裂衝頭，不一定要從前端部刀鋒朝向後端部之所有部分都是直線，只要從刀鋒到後端部的途中具有直線部分即可。
此外，圖6(c)所示的劈裂衝頭13，其直線部分是 形成在與(a)所示的劈裂衝頭7為相反側之外側。在使用該劈裂衝頭13的情況，如圖6(d)所示般，藉由劈裂而在金屬管1的內部形成凸緣3。因此，要將凸緣3的部分形成在金屬管1的內部並後加工成期望的形狀的情況，係使用圖6(c)所示的劈裂衝頭。
<第6實施形態>
圖7顯示外徑形狀不是圓形而是正方形、長方形等的矩形狀之金屬管的端部剖面周邊之加工方法的步驟例的一部分，(a)為剖面圖，(b)為立體圖。
圖7所示之具有矩形剖面的金屬管14之加工步驟，是相當於圖2(a)所示的步驟，之後的步驟，僅金屬管的外形形狀不同而已，基本上是與圖2(b)及(c)相同。當要將欲劈裂的部分加工成更深的情況，反覆進行與圖2(b)及(c)的步驟相同的步驟。藉此，可進行利用劈裂的加工直到期望的深度(距離)為止。當衝壓成形結束後，將劈裂衝頭15移動，進行將加工後的金屬管14取出之步驟。最後，與圖2所示的金屬管1同樣的，在具有矩形剖面之金屬管14形成深溝槽或深凹部以及凸緣，還有既定深度(長度)之劈裂後的加工部。然後，如果必要的話，藉由進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工以及穿孔加工之至少任一加工，將前述深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者後加工成期望的形狀。
<第7實施形態>
圖8係將具有圓形剖面之金屬管的端部剖面周邊藉由劈裂衝頭進行局部地劈裂之加工方法的步驟例之說明圖，該劈裂衝頭之前端部的刀鋒形狀呈大致1/4周的圓形。在圖8中，左圖為右圖所示的立體圖之A-A’位置的剖面圖。如圖8所示般，本實施形態的加工方法，是用來將金屬管1的端部剖面周邊進行局部地劈裂，與圖2所示者僅劈裂衝頭之前端部刀鋒形狀不同而已，基本上是包含相同的步驟。亦即包含(a)(b)(c)的步驟。
(a)藉由分別配置在與金屬管1之外側及內側對置的位置之外側壓模5以及內側壓模6，以與內側和外側之全周面接觸的方式將金屬管1予以挾持固定後，將劈裂衝頭16抵接在金屬管1之一端緣部剖面的周邊而開始進行第1次衝壓成形的步驟；(b)將劈裂衝頭往上方(箭頭↑的方向)移動，在從金屬管脫模同時或是脫模之後，將外側壓模5往下方(箭頭↓的方向)移動直到欲劈裂的部分之深度M為止的步驟；(c)使用劈裂衝頭16進行第2次以後的衝壓成形直到欲劈裂的部分之深度M為止。當要加工成使欲劈裂的部分之深度比M更深的情況，反覆進行圖8(b)及(c)的步驟。藉此，可加工到期望的深度(距離)為止。當衝壓成形結束之後，將劈裂衝頭16移動，進行將加工後的金屬管1取出之步驟。
最後，如圖8(c)右側之立體圖所示般，在金屬管1之圓形剖面的大致1/4周的部分(圖中，虛線所包圍的部 分)，形成深溝槽或深凹部2及凸緣3，還有既定深度(長度)之劈裂後的加工部4。然後，如果必要的話，僅對劈裂後之大致1/4周的部分進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工以及穿孔加工之至少任一加工，藉此將前述深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者後加工成期望的形狀。
在本實施形態中，局部的劈裂並不限定為圓形剖面之大致1/4周的部分，只要是局部地構成金屬管1的剖面形狀之形狀即可，縱使是半圓等的其他形狀，都屬於所屬技術領域具有通常知識者之設計事項的範圍內。此外，金屬管的剖面形狀也不限定為圓形，亦可為矩形、橢圓形等。
在本實施形態中，為了能進行局部地劈裂，如圖9所示般，在前述劈裂衝頭所抵接之相當於前述金屬管的剖面周邊部位之兩側的位置事先設置切口槽或劃割線亦可。藉此，每當進行各衝壓成形的操作時，可避免衝壓成形時所產生之金屬龜裂擴大到劈裂衝頭16所抵接的部位以外。
首先，如圖9(a)所示般，在劈裂衝頭16所抵接之相當於金屬管1的端部剖面周邊部位之兩側的位置事先設置切口槽17，該劈裂衝頭16之前端部的刀鋒形狀呈大致1/4周的圓形。切口槽17的深度雖沒有特別的限定，但設置成與金屬管的端部剖面周邊之劈裂部分的厚度相同程度時較為實用。接著，如圖9(b)所示般，將劈裂衝頭16抵接於金屬管1的端部剖面周邊而進行第1次衝壓成形。圖9(b)雖僅顯示第1次衝壓成形步驟，在本實施形態 中，是經由與圖8(b)及(c)所示者基本上相同的步驟，進行金屬管1之局部劈裂直到期望的深度(距離)為止。衝壓成形結束後，將劈裂衝頭16往上方移動，將加工後的金屬管1取出。
如此般，如圖9(c)所示般，在金屬管1之圓形剖面的大致1/4周的部分(圖中，虛線所包圍的部分)，形成深溝槽或深凹部2以及凸緣3，還有既定深度(距離)之劈裂後的加工部4。然後，如果必要的話，僅對劈裂後之大致1/4周的部分進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工以及穿孔加工之至少任一加工，藉此將前述深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者後加工成期望的形狀。
在圖9中設置切口槽17，以避免衝壓成形時所產生之金屬龜裂擴大到劈裂衝頭16所抵接的部位以外，但在本實施形態中，也能取代切口槽17而在同一部位設置劃割線。劃割線的形成，還能獲得使劈裂衝頭16之抵接對準變容易之效果。此外，本實施形態之將金屬端部剖面外周的局部加工之方法，不僅是圖9所示之金屬管的例子，還能運用在將金屬棒加工時。
<第8實施形態>
接下來說明，在上述第1~第7各實施形態中，藉由連續的衝壓成形操作而使量產性提高之本發明的金屬棒或金屬管之一端部剖面周邊的加工方法。
本發明的加工方法，是一種金屬棒或金屬管的一端緣部剖面周邊之劈裂方法，在圖1~圖9所示之各步驟中，要進行金屬管的端部、縮徑端部、以及轂孔成形部之任一者的剖面周邊之加工的情況，事先將用來挾持前述金屬管的內側及外側之壓模當中之至少一側之壓模的位置，按照從前述金屬管剖面之1端面緣部到欲分割的部分之前端的距離(行程)而移動，另一方面，要進行金屬棒之端部及縮徑端部之任一者的剖面周邊之加工的情況，則是將用來挾持前述金屬棒的外側之壓模的一端按照從前述金屬棒剖面之1端面緣部到欲劈裂的部分之前端的距離(行程)而移動，然後進行金屬棒或金屬管之一端緣部剖面周邊的劈裂之操作，將前述操作設為1步驟，將該步驟連續自動地進行而使端部周邊的劈裂進展，進行劈裂直到最後到達既定的深度(或距離)為止。此外，在該方法，可取代壓模的移動，讓作為被加工金屬胚材之金屬棒或金屬管以既定的行程連續自動地移動，藉此將劈裂步驟單向連續地進行。這時，進行衝壓成形前之劈裂衝頭的位置，藉由利用位置感測器之電腦自動控制而定位在既定的位置。同樣的，在外側及內側的至少一方進行挾持的壓模也是，利用自動控制而移動到既定的位置。此外，如上述所說明般，少隨著劈裂距離的改變而必須改變衝壓成形條件的情況，藉由事先掌握劈裂距離和衝壓成形條件的關係，利用電腦等可連續地自動控制前述壓模的移動、緊固挾持及衝壓成形條件等。
作為連續衝壓成形之其他內部劈裂方法，例如為依序進給方式的一端部剖面周邊之劈裂方法，其是將圖1~圖9所示的衝壓成形步驟個別地分離，將其等串列地排列而將複數個衝壓成形步驟連續地進行。關於該依序進給方式之端部剖面周邊的劈裂方法之步驟例，使用圖10作說明。圖10所示的加工方法，是使用圖2所示的劈裂衝頭7進行衝壓成形的例子。在圖10所示的金屬管1之端部剖面周邊的劈裂方法之加工步驟中，(a)及(b)分別為俯視圖及前視圖。在圖10中，(a)是將(b)所示的金屬管1之一端緣部從箭頭(↓)方向觀察的圖，省略劈裂衝頭7的圖示。
如圖10所示般，首先，在第1階段，將金屬管1安裝於固定台18。固定台18是與帶式輸送方式的移動載台19連結。接著，將安裝後的金屬管1藉由移動載台19移送到第2階段，將用來挾持金屬管1的外側之外側壓模5配置在既定位置之後，將其和內側壓模(未圖示)一起將金屬管1從兩側進行挾持，使用劈裂衝頭7進行第1次衝壓成形。然後，從加工後的金屬管1將劈裂衝頭7移動，將內側壓模及外側壓模5進行脫模。接著，將金屬管1移送到第3階段，與第2階段同樣的，將用來挾持金屬管1的外側之外側壓模5配置在既定位置之後，使用劈裂衝頭7進行第2次衝壓成形。在第3階段是使劈裂進展。然後，從加工後的金屬管1將劈裂衝頭7移動，將內側壓模及外側壓模5進行脫模。以下，金屬管1以依序進給方式 移送到第4及第5階段，在對應於欲劈裂的深度(或距離)之位置配置外側壓模5，將其和內側壓模(未圖示)一起挾持金屬管1之後，反覆進行衝壓成形，藉此使金屬管1的端部剖面周邊之加工進展。圖10中，為了方便而僅顯示第5階段為止的步驟，在本發明中，可按照每1衝壓步驟的劈裂距離及欲劈裂之最終劈裂距離而改變劈裂階段數量，藉此決定第5階段之後的階段總數。
如以上般，將利用劈裂衝頭之衝壓成形以既定行程且單向或依序進給方式連續地進行，可構成為量產性優異並降低製造成本之一端部剖面的內部劈裂方法。
<第9實施形態>
使用圖式來說明金屬零件之製造方法，該金屬零件之製造方法，是將藉由本發明的加工方法而在金屬端部剖面外周所形成的深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者後加工成期望的形狀而進行製造。在前述後加工，是進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工及穿孔加工之至少任一加工。
作為後加工的例子，圖11係將凸緣實施彎曲加工之金屬零件的製造步驟之說明圖。在圖11中，左圖為剖面圖，右圖為立體圖。
首先，藉由與圖2(b)及(c)所示者基本上相同的步驟，對於金屬管1的端部剖面周邊使用劈裂衝頭7進行複數次的衝壓成形，而使劈裂加工進展(圖11(a)及 (b))。然後，將劈裂衝頭7移動，將外側壓模5及內側壓模6進行脫模，將加工後的金屬管1取出。接著，使用劈裂加工後的金屬管1，將剖面呈圓形且具有外徑和內徑之中空的衝壓模具20插入劈裂後的加工部4而進行衝壓成形。這時，在金屬管1之凸緣的周圍，配置用來決定凸緣3之加工後的外形形狀及尺寸之外形保持用壓模21(圖11(c)及(d))。在此，中空的衝壓模具20設計成，內徑與金屬管1之劈裂後的加工部4的外徑相同、或是稍大。另一方面，中空的衝壓模具20之外徑設計成，與凸緣3之加工後的內形尺寸相同、或是稍小。
然後，將中空的衝壓模具20及外形保持用壓模21進行脫模，如圖11(d)右側之立體圖所示般，獲得凸緣3被彎曲加工成L字狀之金屬管1。
作為後加工的例子，圖12是具有段差的圓柱狀金屬構件的製造步驟之說明圖。在圖12中，左圖為剖面圖，右圖為立體圖。
首先，藉由與圖3(b)及(c)所示者基本上相同的步驟，對於金屬棒9的端部剖面周邊使用劈裂衝頭7進行複數次的衝壓成形，使劈裂加工進展(圖12(a))。然後，將劈裂衝頭7移動，將外側壓模5進行脫模，將加工後的金屬棒9取出。接著，一邊將金屬棒9旋轉一邊將刀具22抵接於凸緣3a的根部，將凸緣3a的部分切斷(圖12(b))。藉由該步驟所製造的金屬棒9，具有如圖12(b)右側的立體圖所示般的形狀。
接著，在將凸緣3a的部分切斷後之金屬棒9的周圍，將外側壓模5挪動欲劈裂的距離而進行配置，使用圖12(a)所示的劈裂衝頭7進行金屬棒9的周邊部分之劈裂加工。劈裂加工直到獲得期望的劈裂深度(距離)為止，將外側壓模5往下方移動而反覆進行衝壓成形(圖12(c))。
然後，將劈裂衝頭7移動，將外側壓模5進行脫模，將加工後的金屬棒9取出。接著，一邊將金屬棒9旋轉一邊將刀具22抵接於凸緣3b的根部，將凸緣3b的部分切斷(圖12(d))。如此般，製造出如圖12(d)右側的立體圖所示般之具有2段的段差之圓柱狀金屬構件。
圖12所示的製造步驟，作為具有段差的圓柱狀金屬構件雖是具有2段者，但本實施形態的段數並不限定於2段，亦可形成為3段以上的段差。此外，各段之端部的形狀也不限定為朝斜上方，藉由選擇刀具22的形狀可成為水平或朝斜下方。
<第10實施形態>
使用圖式來說明，在藉由本發明的加工方法而在金屬端部剖面外周所形成之深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者間，將選自金屬、塑膠、陶瓷、玻璃及木材之任一材料所構成的其他構件插入後，進行兩者的黏著或接合之接合方法。將具有前述深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者的金屬棒或金屬管和前述其他構件互相接合的方法，可藉由 衝壓、焊接、熔接、螺栓緊固、鉚釘緊固及黏著劑之任一方法來進行。
圖13係用來說明，將藉由圖11所示的步驟而將凸緣彎曲加工成L字狀的金屬管1和作為其他構件的金屬管接合時的接合步驟。在圖13中，左圖為剖面圖，右圖為立體圖。
首先，在金屬管1之凸緣被彎曲加工成L字狀的部分23插入其他金屬管24(圖13(a))。接著，將其他金屬管24的插入部，使用衝壓模具25而從金屬管1的周圍外側均一地開始進行衝壓成形(圖13(b))。進一步，使衝壓成形進展，進行斂縫(caulking)直到其他金屬管24的插入部稍微變形為止(圖13(c))，接著將衝壓模具25移動而進行脫模(圖13(d))。藉由以上的方法，如圖13(d)右側的立體圖所示般，製造出由金屬管1和其他金屬管24所接合成的金屬構件。
在圖13顯示金屬管1和其他金屬管24的接合是藉由斂縫成形來進行的例子，為了使兩金屬管的接合強度提高，可進一步對其他金屬管24之插入部的周圍實施TIG焊接或雷射焊接。此外也能採用以下方法，亦即在圖13(a)所示的步驟之後，不進行衝壓斂縫成形，而直接對其他金屬管24之插入部的周圍進行焊接。再者，在金屬管1及其他金屬管24之接合部分的一部分形成用來進行螺栓緊固或鉚釘緊固之穴、孔或平坦部之至少任一者，然後藉由螺栓緊固或鉚釘緊固將兩金屬管進行接合亦可。
圖14係說明，將藉由圖5所示的步驟製造出之金屬管的轂孔形成部和其他構件接合時之接合步驟。在圖14中，左圖為剖面圖，右圖為立體圖。
首先，按照圖5所示的步驟，在金屬管1之轂孔形成部的開口前端部剖面形成深溝槽或深凹部2及凸緣3、劈裂後的加工部4(圖14(a))。接著，在凸緣3和劈裂後的加工部4之間插入其他金屬管26，配置內側壓模27之後，從凸緣3的周圍外側使用衝壓模具28開始進行衝壓成形(圖14(b))。進一步使衝壓成形進展，進行其他金屬管26的插入部之斂縫(圖14(c))，接著，將內側壓模27及衝壓模具28移動而進行脫模(圖14(d))。藉由以上的方法，如圖14(d)右側的立體圖所示般，獲得由金屬管1之轂孔形成部的開口前端部和其他金屬管26所接合成之T字狀的金屬構件29。
在圖14顯示金屬管1和其他金屬管26的接合是藉由斂縫成形來進行的例子，為了使兩金屬管的接合強度提高，可進一步對其他金屬管26之插入部的周圍實施TIG焊接或雷射焊接。此外也能採用以下方法，亦即在圖14(a)所示的步驟之後，不進行衝壓斂縫成形，而直接對其他金屬管25之插入部的周圍進行焊接。再者，在金屬管1及其他金屬管26之接合部分的一部分形成用來進行螺栓緊固或鉚釘緊固之穴、孔或平坦部之至少任一者，然後藉由螺栓緊固或鉚釘緊固將兩金屬管進行接合亦可。
圖15係說明，將藉由圖11所示的步驟使凸緣彎曲加 工成L字狀的金屬管和作為其他構件之塑膠進行黏著時的接合步驟。在圖14中，左圖為剖面圖，右圖為立體圖。
首先，在金屬管1之凸緣被彎曲加工成L字狀的部分23之凹部，注入矽氧樹脂系、環氧樹脂系或丙烯酸樹脂系的黏著劑30(圖15(a))，然後插入其他的塑膠構件31(圖15(b))。接著，對於塑膠構件31的插入部，使用緊固構件32而從金屬管1的周圍外側進行均一地壓縮成形(圖15(c))。在此，作為緊固構件32可列舉：壓縮帶等的帶材、束帶材、或具有圓形、矩形或是橢圓形的剖面之中空的模具。在使用中空的模具的情況，能夠從金屬管1的周圍外側施加壓力。此外，為了讓黏著劑30的硬化進展而將被緊固構件32包覆的接合部分進行加熱的情況，可在緊固構件32內置加熱用的加熱器。此外也能採用，將包含金屬管1及其他金屬管31之整體置入恆溫槽中而進行加熱的方法。
接著，使緊固構件32脫離金屬管1的接合部分(圖15(d))。藉由以上的方法，如圖15(d)右側的立體圖所示般，可製造出由金屬管1和塑膠構件31所接合成的構件。藉由圖15所示的方法所實現之接合部分，具有塑膠構件31被彎曲加工成L字狀的部分23挾持的構造，因此起因於熱膨脹係數差所產生之應力有變小的傾向。因此，縱使是像金屬和塑膠這種異種材料的接合，仍能謀求接合部分之可靠性及耐久性的提高。在圖15中，作為其他構件的例子雖是使用塑膠構件，但在本實施形態中，也 能取代塑膠構件31而使用陶瓷、玻璃或木材等的其他構件。
如以上所說明，依據本發明的金屬端部剖面外周之加工方法，藉由使用具有新穎構造和形狀的劈裂衝頭之劈裂方法，不僅能輕易地進行金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊之加工，且能將切口的長度(或深度)在期望範圍內自由地調整，因此能沿前述金屬棒或金屬管的長度方向，將深度或長度可自由地控制之深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者形成為平滑且均一。
此外，藉由本發明的金屬端部剖面外周之加工方法所製造的金屬零件，因此與選自金屬、塑膠、陶瓷、玻璃及木材之任一材料所構成的其他構件之對準變容易，經由簡便的操作就能輕易地進行接合。再者，對於前述對準部分，藉由實施衝壓、焊接、熔接、螺栓緊固、鉚釘緊固以及黏著劑之任一方法，可謀求金屬零件和其他構件間之接合可靠性及耐久性的大幅提高。
〔產業利用性〕
本發明的加工方法，能夠輕易製造出可廣泛運用於汽車、鐵路等的運輸用機器、電氣電子機器、工作用機械、重電機器、核能用機器、以及航空、宇宙等的最尖端機器等的各領域之零件、構件，因此其利用性極高。
1‧‧‧金屬管
2‧‧‧深溝槽或深凹部
3‧‧‧凸緣
4‧‧‧加工部

Claims (7)

  1. 一種金屬端部剖面外周之加工方法，是在金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊藉由劈裂方法來形成深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者的加工方法，其特徵在於，係具備裂縫形成步驟以及進一步進展的步驟；該裂縫形成步驟，是讓劈裂衝頭抵接於前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊而形成裂縫，該劈裂衝頭之前端部具有銳利的刀鋒，該刀鋒形成為：與前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面外形相同或是部分相同的形狀，且其直徑比前述剖面的外徑更小；該進一步進展的步驟，是對該裂縫部分反覆進行利用前述劈裂衝壓之衝壓成形操作1次或2次以上，藉此使前述劈裂沿著前述金屬棒或金屬管的長度方向進一步進展；每當進行各衝壓成形操作時，為了事先調整在前述衝壓成形時所產生之金屬的龜裂深度，當進行前述金屬管的端部、縮徑端部、以及轂孔成形部之任一者的剖面周邊的加工的情況，在與前述金屬管的內側和外側分別對置的位置配置以與前述金屬管的內側和外側之全周面接觸的方式挾持該金屬管之壓模，將一側的前述壓模之一端配置在與欲從前述金屬管剖面之1端面緣 部劈裂的部分之前端相同的位置，另一側的前述壓模，則是將一端配置在與欲從前述金屬管剖面之1端面緣部分割的部分之前端相同的位置，或是配置成在與前述金屬管剖面之1端面緣部相同的位置支承前述金屬管；當進行前述金屬棒的端部及縮徑端部之任一者的剖面周邊的加工的情況，設置以與前述金屬棒的外側之全周面接觸的方式挾持該金屬棒的外側之壓模，將該壓模的一端配置在與欲從前述金屬棒剖面之1端面緣部劈裂的部分之前端相同的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬端部剖面外周之加工方法，其中，前述劈裂衝頭之刀鋒，係具有與前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面外形相同的形狀。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬端部剖面外周之加工方法，其中，在前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊，使用劈裂衝頭進行衝壓成形，該劈裂衝頭之刀鋒係具有與前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面外形部分相同的形狀，且其直徑比前述剖面的外徑更小，藉此形成深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者時，在前述劈裂衝頭所抵接之相當於前述金屬棒或金屬管的剖面周邊部位之兩 側的位置事先設置切口槽或劃割線，每當進行各衝壓成形的操作時，使前述衝壓成形時所產生之金屬龜裂不致擴大到前述劈裂衝頭所抵接的部位以外，而將深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者在剖面周邊局部地形成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬端部剖面外周之加工方法，其中，前述劈裂衝頭，相對於前述金屬管或金屬棒的徑方向為內側及外側之其中一方的剖面係具有從前端部的刀鋒朝向後端部之直線部分。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之金屬端部剖面外周之加工方法，其中，在將前述金屬棒或金屬管的端部、金屬棒或金屬管的縮徑端部、以及金屬管的轂孔成形部之任一者的剖面周邊沿著該金屬板或金屬棒的長度方向利用劈裂而進行分割的步驟、以及使前述利用劈裂的分割進一步進展的步驟中，利用前述劈裂衝頭之各衝壓成形是採用各自分離的步驟所構成的依序進給方式來進行，在前述各衝壓成形時，當進行前述金屬管的端部、縮徑端部、以及轂孔成形部之任一者的剖面周邊之加工的情況，事先將挾持前述金屬管的內側及外側之壓模當中之至少一側的壓模的位置，按照從前述金屬管剖面之1端面緣部到欲分割的部分之前端的距離而進行移動；當進行前述金屬棒之端部以及縮徑端部之任一者的剖面周邊的加工的情況，將挾持前述金屬棒的外側之壓模的 一端，按照從前述金屬棒剖面之1端面緣部到欲劈裂的部分之前端的距離而進行移動。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之金屬端部剖面外周之加工方法，其中，在用來形成前述深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者的劈裂步驟之後，進行衝壓成形加工、彎曲加工、切口加工、修邊加工以及穿孔加工之至少任一加工，藉此將前述深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者加工成期望的形狀。
  7. 一種金屬零件與其他構件之接合方法，其特徵在於，在藉由如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之方法而在金屬端部剖面外周所形成之深溝槽、深凹部以及凸緣之至少任一者之間，將選自金屬、塑膠、陶瓷、玻璃及木材的任一材料所構成的其他構件插入之後，利用衝壓、焊接、熔接、螺栓緊固、鉚釘緊固以及黏著劑之任一方法，將具有前述深溝槽、深凹部及凸緣之至少任一者的金屬棒或金屬管和前述其他構件互相連接。
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