JP2008093687A - 鋼管の曲げ加工方法および曲げ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ストレッチベンド装置50では、異形鋼管Pを曲げ加工用の内金型31の傍にセット(ステップS11)した後、異形鋼管Pの一部に形成された拡管部P1の部分を把持金型32a,32bによって把持した状態(ステップS12,13)で、把持金型32a,32bを引っ張りながら内金型31を押し付けて、異形鋼管Pに対して引っ張り曲げ力を付与して曲げ加工を行う(ステップS14〜S16)。
【選択図】図10
Description
例えば、特許文献1〜3には、鋼管の両端部をチャックやクランプ等によって把持した状態で、引っ張り曲げ加工を行う曲げ加工方法および装置が開示されている。
すなわち、上記公報に開示されたパイプの曲げ加工方法では、曲げ加工する鋼管の両端部分を、チャックやクランプ等の把持部材によって挟み込むようにして保持しながら曲げ加工を行うため、加工時に把持部材と鋼管との間に滑りが発生するために歪み分布が一様でなくなり加工後のスプリングバックが大きく、寸法精度が低くなるおそれがある。
具体的には、拡管部の部分を引っ張り用の第2金型内にセットして把持した後、鋼管を曲げ加工用の第1金型に沿って曲げ加工する。なお、拡管部は、鋼管の両端に形成されていてもよいし、鋼管の一端、あるいは鋼管の端部よりも内側に形成されていてもよい。また、拡管部は、鋼管の成形時に成形されたものであってもよいし、鋼管の一部を拡管成形したものであってもよい。さらに、第1のステップと第2のステップとは、必ずしもこの順に実施される必要はなく、順番が逆であってもよい。
ここでは、鋼管の両端部に形成された拡管部をそれぞれ第2金型によって把持した状態で鋼管の曲げ加工を行う。
これにより、片側にのみ拡管部が形成された鋼管の曲げ加工時と比較して、両端の把持部分における金型等の把持部材と鋼管との間における滑り量をさらに効果的に低減することができる。この結果、曲げ加工後における鋼管のスプリングバックを低減して、さらに寸法精度の高い鋼管を得ることができる。
ここでは、第2金型によって把持される鋼管の拡管部を、拡管部の内径側にマンドレル等の挿入部材を挿入した状態で第2金型によって把持させる。
ここでは、鋼管の拡管部を把持する第2金型を鋼管の延伸方向へ引っ張りながら第1金型を押し付けて引っ張り曲げ加工を行う。
これにより、第2金型の引っ張り方向を変えることなく、鋼管の引っ張り曲げ加工を行うことができるため、曲げ加工を行う装置の構成を簡略化することができる。
ここではまず、本実施形態に係る鋼管のストレッチベンド方法の前提となる鋼管の拡管部を成形するための方法およびその装置について、図1〜図5を用いて説明する。
拡管成形装置10は、異形鋼管Pの内部に所定の形状を有する拡管成形用のパンチ12を挿入して拡管成形を行う装置であって、図1に示すように、メインシリンダ11と、拡管成形用のパンチ12と、ダイ13と、サイド金型21を含むサイド加圧装置15と、制御部20と、を備えている。
メインシリンダ11は、固定配置された異形鋼管Pに対して、パンチ12を挿入するための押圧力を付与する。
サイド加圧装置15は、拡管成形の対象となる異形鋼管Pの一方の開口端部に対して、パンチ12の挿入方向と同じ方向に向かって押圧力を付与する機構であって、図1に示すように、サイド金型21、金型保持部22、シャフト23およびモータMを有している。サイド金型21は、シャフト23の先端部分に装着された金型保持部22に対して取り付けられており、モータMから伝達される回転駆動力によって金型保持部22がシャフト23ごとF方向へ前進することで、異形鋼管Pの開口端部に対して押圧力を付与する。なお、モータMは、ACサーボモータであって、メインシリンダ11におけるパンチ12を前進させる際のストロークおよび速度に基づいて、異形鋼管Pの開口端部に向かって適度な押圧力を付与するように、制御部20によってフィードフォワード制御される。
<本拡管成形装置10による拡管成形の流れ>
本実施形態では、上述した構成を備えた拡管成形装置10において、図5に示すフローチャートに従って、以下に示すような手順で異形鋼管Pの拡管成形を行う。
次に、ステップS2では、異形鋼管P内へのパンチ12の挿入のタイミング、パンチ12の挿入ストロークに基づいて、モータMによってサイド金型21を異形鋼管Pのパンチ12挿入側の開口端部に対して押し当てながら前進させて押圧する。
次に、ステップS3では、異形鋼管P内にパンチ12が挿入されていく過程において、異形鋼管Pが拡管されて薄肉化が開始するまで、パンチ12の挿入およびサイド金型21の押圧を継続する。このとき、異形鋼管Pは、図4(a)および図4(b)に示すように、高さh、幅b1の断面を、テーパ角度θのテーパ部分を有するパンチ12を挿入することによって、幅(b1+b2)に拡管するように成形される。そして、サイド金型21は、この拡管される部分に対して集中的に押圧力を付与する。
拡管率=b2/b1 ・・・・・(1)
そして、異形鋼管Pの薄肉化が始まると、ステップS4へ進み、制御部20は、一旦所定の値で一定の押圧力を付与されていたサイド金型21の押圧力を、さらに上昇させるように制御を行う。
次に、ステップS5では、パンチ12の押圧、サイド金型21の押圧を継続し、メインシリンダ11がパンチ12を所定の位置まで進行させると、成形完了として判定し、ステップS6へと進む。
本実施形態の異形鋼管Pの拡管成形装置10では、以上のように、拡管成形用のパンチ12を異形鋼管P内に挿入していくと同時に、サイド金型21を用いて異形鋼管Pの開口端部の一部を押圧する。
<ストレッチベンド装置50の構成>
本実施形態では、異形鋼管Pの両端部にそれぞれ上述した拡管成形方法によって拡管部P1を成形した後、まず、異形鋼管Pのほぼ中央部分に小さい曲げ半径R部分(R=204mm(図9(a)参照))の曲げ加工を行う。
具体的には、図6に示すストレッチベンド装置50を用いて、拡管成形された異形鋼管Pの両端の拡管部P1を、把持金型(第2金型)32a,32bによって把持し、曲げ加工用のR形状を有する内金型(第1金型)31に沿って折り曲げて、異形鋼管Pに所望の大R形状を成形する。
引っ張り部30a,30bは、それぞれ把持金型32a,32bと、加圧シリンダ33a,33bと、を有している。把持金型32a,32bは、異形鋼管Pの拡管部P1を覆うように把持する部材であって、上下に分割可能な2つの金型を合わせて構成されている。そして、この2つの金型は、図11(a)および図11(b)に示す4本のボルト41a〜41dによって固定される。加圧シリンダ33a,33bは、把持金型32a,32bに対して連結されており、図7(b)および図8(b)に示すように、異形鋼管Pを延伸させる方向へ把持金型32a,32bを移動させる。
押圧部34は、上記内金型31を異形鋼管Pに対して押し付けるための装置であって、油圧シリンダによって押圧力を付与する。
ここで、上述した構成を備えたストレッチベンド装置50によって、ストレッチベンド方法を実施する場合の各工程について、図7(a)〜図8(b)、図9に示す各工程図、および図10に示すフローチャート等を用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、ステップS11では、図9(a)に示すように、R=204mmの小Rが形成された異形鋼管Pを、内金型31に沿って配置する。
次に、ステップS13では、図11(a)および図11(b)に示すように、拡管部P1の内径側にマンドレル(挿入部材)36を挿入した後、把持金型32a,32bを構成する上下の金型部材を、4本のボルト41a〜41dによって締め付けて固定する。ここで、拡管部P1の内径側に挿入されるマンドレル36は、断面が拡管部P1の断面形状よりも若干小さい相似形であって、把持金型32a,32bによって把持された拡管部P1の部分が、後述する引っ張り曲げ加工中における変形を抑制するために挿入される。
本実施形態のストレッチベンド装置50によるストレッチベンド方法では、以上のように、異形鋼管Pの両端に形成された拡管部P1を把持金型32a,32bによって把持した状態で引っ張り曲げ加工を行う。
[本ストレッチベンド方法および装置の特徴]
(1)
本実施形態のストレッチベンド方法では、ストレッチベンド装置50において、図10に示すように、異形鋼管Pを曲げ加工用の内金型31の傍にセット(ステップS11)した後、異形鋼管Pの一部に形成された拡管部P1の部分を把持金型32a,32bによって把持した状態(ステップS12,13)で、把持金型32a,32bを引っ張りながら内金型31を押し付けて、異形鋼管Pに対して引っ張り曲げ力を付与して曲げ加工を行う(ステップS14〜S16)。
本実施形態のストレッチベンド方法では、図7等に示すように、異形鋼管Pの両端に形成された拡管部P1を、それぞれ把持金型32a,32bによって把持した状態で、引っ張り曲げ加工を行う。
これにより、異形鋼管Pに対して引っ張り曲げ力を付与した際の把持金型32a,32bにおける異形鋼管Pの滑り量を、異形鋼管Pの一端のみに拡管部P1を形成した場合と比較して、さらに効果的に低減することができる。この結果、異形鋼管Pに対して引っ張り力と曲げ力とを効率よく付与して、スプリングバックの少ない曲げ加工品を成形することができる。
本実施形態のストレッチベンド方法では、図11(b)に示すように、把持金型32a,32bによって把持される拡管部P1の内径側に、マンドレル36を挿入して引っ張り曲げ加工を行う。
これにより、拡管部P1を把持金型32a,32bによって把持した状態で引っ張り曲げ加工を行った場合でも、把持金型32a,32b内における拡管部P1の変形を最小限に抑制することができる。この結果、曲げ加工後に切断される異形鋼管Pの端部の量を少なくすることができるため、曲げ加工品の製品歩留まりを向上させることができる。
本実施形態のストレッチベンド方法では、図10に示すように、異形鋼管Pの両端に形成された拡管部P1を把持する把持金型32a,32bによって異形鋼管Pを延伸方向へ引っ張りながら、異形鋼管Pに対して内金型31を押し付けて曲げ加工を行う(ステップS14〜16)。
(5)
本実施形態のストレッチベンド装置50では、把持金型32a,32bによって拡管部P1を把持した状態で、上述したストレッチベンド方法を実施する。
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記実施形態では、拡管成形装置10において、拡管成形用のパンチ12、ダイ13、サイド金型21を含むサイド加圧装置15等を用いて、異形鋼管Pの両端に拡管部P1を成形する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、拡管部を成形する装置や方法としては、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の装置や方法によって拡管部を成形してもよい。また、拡管部の成形は、鋼管の成形と同時に行われてもよいし、上述したように、鋼管の成形後に拡管部を別途成形するようにしてもよい。
上記実施形態では、異形鋼管Pの両端部にそれぞれ拡管部P1を成形した後、この両端の拡管部P1を把持金型32a,32bによって把持して曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、鋼管の片方の端部に形成された拡管部を把持し、他方の端部はシリンダ等の把持部材によって把持して曲げ加工を行ってもよい。
ただし、この場合には、他方の端部においては把持部材における鋼管との滑りが発生してしまうため、その分スプリングバックの量を十分に低減できないおそれがあるという点では、上記実施形態のように、鋼管の両端に拡管部を設け、これらを把持して曲げ加工を行うことがより好ましい。
上記実施形態では、ストレッチベンド装置50において、異形鋼管Pの両端を把持金型32a,32bによって把持した状態で引っ張りながら、曲げ型用の内金型31を異形鋼管Pに対して押し付けて引っ張り曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
ただし、この場合には、把持用金型によって、鋼管に対して、延伸方向に引っ張る力と曲げる力とを付与する必要があるため動きが複雑化するという点では、上記実施形態のように、鋼管の引っ張り力と曲げ力とを別々の部材によって付与することがより好ましい。
上記実施形態では、ストレッチベンド装置50によって曲げ半径R=6500mmの大R形状の曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、曲げ半径Rの大きさについては曲げ半径R=6500mmに限定されるものではなく、6500mmよりも小さい曲げ半径Rの曲げ加工であってもよいし、反対に6500mmよりも大きい曲げ半径Rの曲げ加工であってもよい。
上記実施形態では、図9(a)等に示すように、大きい曲げ半径Rの曲げ加工前に、曲げ半径R=204mmの小さい曲げ半径Rの曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、いきなり本発明に係るストレッチベンド装置によってストレッチベンド方法を実施して、曲げ加工を行ってもよい。
上記実施形態では、円形断面の丸鋼管をロールフォーミングによって成形された異形断面を有する異形鋼管Pの曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、異形鋼管ではなく、断面が円形の丸鋼管の曲げ加工についても、本発明の適用は可能である。
上記実施形態では、拡管成形後の異形鋼管Pをストレッチベンド装置50において曲げ加工して、油圧ショベル等に搭載されるキャブを構成するフレーム支柱(Aピラー)として使用する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、油圧ショベル等の建設機械に搭載されるキャブのフレーム支柱に限らず、他の用途に使用される鋼管の拡管成形においても、本発明を適用することは当然に可能である。
なお、実験に使用した従来の異形鋼管Paは、拡管部が形成されていないために両端をシリンダによって挟み込むように把持して曲げ加工を行った点以外、材質、長さ、および断面形状、曲げ加工に使用された内金型の大きさ、形状等については上述した実施形態に係る異形鋼管Pと共通の条件となっているものとする。
一方、拡管部を持たない従来の異形鋼管Paでは、図13(a)に示すように、曲げ加工後における両端同士を結ぶ対角線距離は、2251mmであった。これに対し、図13(b)に示すように、所定時間が経過してスプリングバックが発生した後における異形鋼管Paの対角線距離は、2306mmであった。
このように、本実施形態に係るストレッチベンド方法によって処理された異形鋼管Pは、曲げ加工後におけるスプリングバック量を大幅に低減して、寸法精度の高い曲げ加工品を製造できるという効果を奏することが実証された。
具体的には、図15に示すように、従来の異形鋼管Paでは、滑り量が最大で約11mmであるのに対し、本実施形態に係る異形鋼管Pでは、滑り量が最大で約8mmであった。
11 メインシリンダ
12 パンチ
13 ダイ
15 サイド加圧装置
20 制御部
21 サイド金型
22 金型保持部
23 シャフト
30a,30b 引っ張り部
31 内金型(第1金型)
32a,32b 把持金型(第2金型)
33a,33b 加圧シリンダ
34 押圧部
36 マンドレル(挿入部材)
41a〜41d ボルト
50 ストレッチベンド装置(鋼管の曲げ加工装置)
M モータ
P 異形鋼管(鋼管)
P1 拡管部
Claims (5)
- 拡管部を備えた鋼管の曲げ加工方法であって、
前記鋼管を引っ張り曲げ加工用の第1金型に沿って設置する第1のステップと、
前記鋼管に含まれる前記拡管部を、引っ張り用の第2金型によって把持する第2のステップと、
前記第2金型を前記鋼管の延伸方向に引っ張りながら前記第1金型に沿って曲げ加工を行う第3のステップと、
を備えている鋼管の曲げ加工方法。 - 前記第2のステップでは、前記鋼管の両端にそれぞれ形成された前記拡管部を前記第2金型によって把持させる、
請求項1に記載の鋼管の曲げ加工方法。 - 前記第2のステップでは、前記拡管部の内径側に挿入部材を挿入して、前記拡管部を前記第2金型によって把持させる、
請求項1または2に記載の鋼管の曲げ加工方法。 - 前記第3のステップでは、前記第2金型を前記鋼管の延伸方向に引っ張りながら、前記第1金型を前記鋼管に対して押し付ける、
請求項1から3のいずれか1項に記載の鋼管の曲げ加工方法。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の鋼管の曲げ加工方法を実行する鋼管の曲げ加工装置であって、
前記鋼管に対して押し付けて前記曲げ加工の型となる第1金型と、
前記鋼管の一部に形成された前記拡管部を把持する第2金型と、
を備えている鋼管の曲げ加工装置。
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JP2006277393A JP2008093687A (ja) | 2006-10-11 | 2006-10-11 | 鋼管の曲げ加工方法および曲げ加工装置 |
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---|---|---|---|---|
CN104511505A (zh) * | 2013-09-30 | 2015-04-15 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | 弯曲管成型方法 |
CN109731964A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-10 | 北京中电华强焊接工程技术有限公司 | 一种新型小r挤压精整机 |
Citations (1)
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JPH10314852A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-12-02 | Honda Motor Co Ltd | 引張曲げ加工装置におけるワークの端末把持装置 |
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2006
- 2006-10-11 JP JP2006277393A patent/JP2008093687A/ja active Pending
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