JP2020185572A - Method of manufacturing differential thickness tube and manufacturing device of differential thickness tube - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、差厚管の製造方法と、差厚管の製造装置と、に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a differential thickness tube and an apparatus for manufacturing a differential thickness tube.
自動車の車体を構成する部材として、衝突等により受けた衝突エネルギーを自らが潰れることによって吸収する部分と、潰れずに車体を保護する部分と、を有するものが用いられている。このような部材の一つとして、長手方向に沿って肉厚が異なる差厚管がある。 As a member constituting the vehicle body of an automobile, a member having a portion that absorbs collision energy received by a collision or the like by being crushed by itself and a portion that protects the vehicle body without being crushed is used. As one of such members, there is a differential thickness pipe having a different wall thickness along the longitudinal direction.
差厚管の製造方法の一例が、特許文献１に開示されている。
特許文献１の図１には、係止工程としごき加工工程とを有する差厚管の製造方法が開示されている。前記係止工程では、素管をダイス内に配置し、前記素管の長手方向への移動を規制した状態で、前記素管の一端部側よりプラグを押し込んで前記一端部側の外形を拡大させて前記ダイスに係止させる。続く前記しごき加工工程では、前記素管の前記規制を解く一方、前記素管の前記係止は維持したまま、前記プラグをさらに前記素管の他端部側に向かって押し込むことで、前記素管の外形を維持したまま内形を拡げるしごき加工を加えて薄肉部を形成する。
上記特許文献１に記載の製造方法によれば、差厚管を容易に製造できる。
An example of a method for manufacturing a differential thickness tube is disclosed in
FIG. 1 of
According to the manufacturing method described in
一方、差厚管を自動車に幅広く適用するためには、素管内外面とダイス及びプラグとの間の摩擦係数や、必要とされるしごき率などの加工条件に幅広く対応できる製造方法や装置が求められていた。 On the other hand, in order to widely apply the differential thickness pipe to automobiles, a manufacturing method and equipment that can widely meet the processing conditions such as the friction coefficient between the inner and outer surfaces of the raw pipe and the die and the plug and the required ironing rate are required. Was being done.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、幅広い加工条件に応じて柔軟に対応できる、差厚管の製造方法と、差厚管の製造装置との提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a differential thickness tube and an apparatus for manufacturing a differential thickness tube, which can flexibly respond to a wide range of processing conditions.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
（１）本発明の一態様に係る差厚管の製造方法は、中空筒状の素管より差厚管を製造する方法であって、前記素管をダイス内に配置し、前記素管の長手方向への移動を規制した状態で、前記素管の一端側よりプラグ本体をスリーブと共に押し込み、前記一端側の外形を拡大させた拡形部を形成し、前記拡形部を前記ダイスに係止させる係止工程と；前記素管の前記規制を解く一方で前記素管の前記係止は維持してかつ、前記拡形部の内面を、前記スリーブで支えた状態で、前記プラグ本体をさらに前記素管の他端側に向かって押し込み、前記素管の外形を維持したまま内形を拡げるしごき加工を行う、しごき加工工程と；を有する。
In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention employs the following means.
(1) The method for manufacturing a differential thickness tube according to one aspect of the present invention is a method for producing a differential thickness tube from a hollow tubular raw tube, in which the raw tube is arranged in a die and the raw tube is formed. With the movement in the longitudinal direction restricted, the plug body is pushed together with the sleeve from one end side of the raw pipe to form an enlarged portion with an enlarged outer shape on the one end side, and the enlarged portion is engaged with the die. The locking step of stopping the plug body; while releasing the restriction of the raw pipe, the locking of the raw pipe is maintained, and the inner surface of the enlarged portion is supported by the sleeve. Further, it has a squeezing process of pushing toward the other end side of the raw tube and performing an squeezing process to expand the inner shape while maintaining the outer shape of the raw tube.
（２）上記（１）に記載の差厚管の製造方法において、以下のようにしてもよい：前記係止工程で、前記拡形部に、前記プラグ本体の押し込み方向に向かって外形が先細りとなるテーパー部が形成され；前記しごき加工工程で、少なくとも、前記素管の前記一端側より前記テーパー部の前記押し込み方向に沿った後端位置までの範囲における前記拡形部の内面を、前記スリーブにより支える。 (2) In the method for manufacturing a differential thick tube according to (1) above, the following may be performed: In the locking step, the outer shape of the enlarged portion is tapered in the pushing direction of the plug body. In the ironing process, at least the inner surface of the enlarged portion in the range from the one end side of the raw pipe to the rear end position of the tapered portion along the pushing direction of the tapered portion is formed. Supported by a sleeve.
（３）上記（２）に記載の差厚管の製造方法において、前記しごき加工工程で、前記スリーブによって前記拡形部の内面を支える際の前記範囲が、前記後端位置より前記押し込み方向に沿って５０ｍｍ以下の位置までであってもよい。 (3) In the method for manufacturing a differential thick tube according to (2) above, the range when the inner surface of the enlarged portion is supported by the sleeve in the ironing process is set in the pushing direction from the rear end position. It may be up to a position of 50 mm or less along the line.
（４）上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の差厚管の製造方法において、前記しごき加工工程で、前記スリーブを、前記ダイスに係止させて位置固定してもよい。 (4) In the method for manufacturing a differential thickness tube according to any one of (1) to (3) above, the sleeve may be locked to the die to fix the position in the ironing process. ..
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の差厚管の製造方法において、以下のようにしてもよい：前記素管及び前記差厚管が共に円管であり；前記素管の外径寸法をＤ１（ｍｍ）、前記拡形部の外径寸法をＤ２（ｍｍ）として、下記式１で示される拡径量ＥＸが０．１％〜５０％である。
拡管率（％）＝（拡管後の外径−素管外径）／素管外径×１００・・・（式１）
(5) In the method for producing a difference thickness tube according to any one of (1) to (4) above, the following may be performed: The raw tube and the difference thickness tube are both circular tubes; Assuming that the outer diameter of the raw pipe is D1 (mm) and the outer diameter of the enlarged portion is D2 (mm), the diameter expansion amount EX represented by the following
Tube expansion rate (%) = (outer diameter after tube expansion-elementary tube outer diameter) / element tube outer diameter x 100 ... (Equation 1)
（６）上記（５）に記載の差厚管の製造方法において、前記しごき加工工程後の、前記差厚管の減肉部における減肉率が１０％〜９０％の範囲内であってもよい。 (6) In the method for manufacturing a differential thickness pipe according to (5) above, even if the wall thinning rate in the thinned portion of the differential thickness pipe after the ironing process is within the range of 10% to 90%. Good.
（７）上記（１）〜（６）の何れか１項に記載の差厚管の製造方法において、前記素管としてシームレス鋼管を用いてもよい。 (7) In the method for manufacturing a differential thickness pipe according to any one of (1) to (6) above, a seamless steel pipe may be used as the raw pipe.
（８）本発明の一態様に係る差厚管の製造装置は、中空筒状の素管より差厚管を製造する装置であって、前記素管を収容するとともに前記素管の外形よりも大きな拡形凹部を含む収容部を有するダイスと；前記収容部内の前記素管の一端側に対して挿抜されるプラグ本体及びスリーブと；前記プラグ本体及び前記スリーブの挿抜を行う駆動機構と；前記スリーブを前記拡形凹部内に留める留置機構と；を備える。 (8) The device for manufacturing a differential thickness tube according to one aspect of the present invention is an device for manufacturing a differential thickness tube from a hollow tubular raw tube, and accommodates the raw tube and is larger than the outer shape of the raw tube. A die having an accommodating portion including a large enlarged recess; a plug body and a sleeve to be inserted and removed from one end side of the raw pipe in the accommodating portion; and a drive mechanism for inserting and removing the plug body and the sleeve; It is provided with an indwelling mechanism for fastening the sleeve in the enlarged recess.
（９）上記（８）に記載の差厚管の製造装置において、以下のようにしてもよい：前記プラグ本体が、前記プラグ本体の先端部よりも外形の小さい逃げ部を前記先端部よりも後端側の位置に有し；前記逃げ部を被覆可能に、前記スリーブが前記プラグ本体に対して外挿されている。 (9) In the thick tube manufacturing apparatus according to (8) above, the plug body may have a relief portion having a smaller outer shape than the tip portion of the plug body than the tip portion. It is located at the rear end side; the sleeve is extrapolated to the plug body so that the relief portion can be covered.
（１０）上記（８）または（９）に記載の差厚管の製造装置において、以下のようにしてもよい：前記拡形凹部の、前記プラグ本体の押し込み方向に沿った先端側に、前記押し込み方向に向かって内形が先細りとなるテーパー凹部が形成され；前記留置機構が、少なくとも、前記素管の前記一端側より前記テーパー凹部の前記押し込み方向に沿った後端位置までを含む範囲に重なる位置に、前記スリーブを留置する。 (10) In the thick tube manufacturing apparatus according to (8) or (9) above, the following may be performed: The tip side of the enlarged concave portion along the pushing direction of the plug body. A tapered recess is formed in which the inner shape tapers toward the pushing direction; the indwelling mechanism covers at least one end of the raw pipe to the rear end position of the tapered recess along the pushing direction. The sleeves are placed at overlapping positions.
（１１）上記（１０）に記載の差厚管の製造装置において、前記素管の前記一端側から前記拡形凹部の前記後端位置までの間と、前記後端位置から前記プラグ本体の押し込み方向に沿った５０ｍｍ以下の位置までの間とに重なる位置に、前記留置機構が前記スリーブを留置してもよい。 (11) In the differential pipe manufacturing apparatus according to (10) above, the plug body is pushed in between the one end side of the raw pipe and the rear end position of the enlarged recess and from the rear end position. The indwelling mechanism may indwell the sleeve at a position overlapping the position up to a position of 50 mm or less along the direction.
（１２）上記（８）〜（１１）の何れか１項に記載の差厚管の製造装置において、前記留置機構が、前記スリーブに設けられて前記ダイスに係止する係止部であってもよい。 (12) In the thick tube manufacturing apparatus according to any one of (8) to (11) above, the indwelling mechanism is a locking portion provided on the sleeve and locked to the die. May be good.
（１３）上記（８）〜（１１）の何れか１項に記載の差厚管の製造装置において、前記留置機構が、前記スリーブの挿抜停止位置を前記駆動機構に指示する制御部であってもよい。 (13) In the differential pipe manufacturing apparatus according to any one of (8) to (11) above, the indwelling mechanism is a control unit that instructs the drive mechanism to stop inserting and removing the sleeve. May be good.
（１４）上記（８）〜（１３）の何れか１項に記載の差厚管の製造装置において、前記プラグ本体の押し込み方向に垂直な断面で見た場合、前記収容部の形状が、円形、楕円形、矩形、線対称形状、のうちの何れかであり、前記プラグ本体の形状が、円形、楕円形、矩形、線対称形状、のうちの何れかであってもよい。 (14) In the device for manufacturing a differential thickness tube according to any one of (8) to (13) above, the shape of the accommodating portion is circular when viewed in a cross section perpendicular to the pushing direction of the plug body. , Elliptical, rectangular, or line-symmetrical, and the shape of the plug body may be any of circular, elliptical, rectangular, and line-symmetrical.
本発明の上記各態様によれば、幅広い加工条件に応じて柔軟に対応できる、差厚管の製造方法及び差厚管の製造装置を提供できる。 According to each of the above aspects of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a differential thickness tube and an apparatus for manufacturing a differential thickness tube that can flexibly respond to a wide range of processing conditions.
本発明の一実施形態及びその変形例について、図面を参照しながら以下に説明を行う。
図１に示すように、本実施形態における差厚管の製造方法は、中空円筒形状の素管Ｗをダイス１０内に配置し、素管Ｗの一端部Ｗａに拡形部を形成した後、素管Ｗの一端部Ｗａより他端部Ｗｂに向かってプラグ２０を押し込むことで絞り加工を行う。
以下に詳細を説明するが、素管Ｗの長手方向に沿った一端部Ｗｂに向かう方向を先端側と呼び、素管Ｗの長手方向に沿った他端部Ｗａに向かう方向を後端側と呼ぶ場合がある。
An embodiment of the present invention and a modification thereof will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a differential thickness tube in the present embodiment, a hollow cylindrical raw tube W is arranged in a
The details will be described below, but the direction toward one end Wb along the longitudinal direction of the raw pipe W is called the front end side, and the direction toward the other end Wa along the longitudinal direction of the raw pipe W is called the rear end side. May be called.
本実施形態における素管Ｗとしては、引張強度が２９０ＭＰａ以上のものが好適に用いられる。例えば、素管Ｗとして、引張強度が４４０ＭＰａ又は９８０ＭＰａのものを用いることができる。また、素管Ｗの材質としては、鋼に加えて、アルミニウム等の他の金属素材にも適用できる。素管Ｗは、中空筒状の金属管（鋼管を含む）を例示することができ、特に丸形鋼管が好ましい。丸形鋼管としては、シームレス鋼管、ＵＯ管、スパイラル管、電縫鋼管の何れも適用可能である。 As the raw tube W in the present embodiment, one having a tensile strength of 290 MPa or more is preferably used. For example, as the raw tube W, a tube having a tensile strength of 440 MPa or 980 MPa can be used. Further, as the material of the raw pipe W, in addition to steel, it can be applied to other metal materials such as aluminum. As the raw pipe W, a hollow tubular metal pipe (including a steel pipe) can be exemplified, and a round steel pipe is particularly preferable. As the round steel pipe, any of seamless steel pipe, UO pipe, spiral pipe, and electrosewn steel pipe can be applied.
図１は、本実施形態に係る差厚管の製造方法の各工程を（ａ）〜（ｃ）の順に説明する図であって、差厚管の製造装置をその軸線を含む断面で見た断面図である。図１中では、プラグ本体３０のみ外形を示しており、その他は断面形状を示している。
まず、本実施形態に係る差厚管の製造装置について説明する。
本実施形態の差厚管の製造装置は、中空筒状の素管Ｗより差厚管Ｐを製造する装置である。図１（ａ）に示すように、差厚管の製造装置は、ダイス１０と、プラグ２０と、プラグ駆動部（駆動機構。不図示）と、制御部（不図示）と、を備える。
FIG. 1 is a diagram for explaining each step of the method for manufacturing a differential tube according to the present embodiment in the order of (a) to (c), and the device for manufacturing the differential tube is viewed in cross section including the axis thereof. It is a sectional view. In FIG. 1, only the plug
First, an apparatus for manufacturing a differential thickness pipe according to the present embodiment will be described.
The device for manufacturing the difference thickness tube of the present embodiment is an device for manufacturing the difference thickness tube P from the hollow tubular raw tube W. As shown in FIG. 1A, the thickness difference tube manufacturing apparatus includes a die 10, a
ダイス１０内には、素管Ｗの外径ｄ１に対応する内径を有する中空小径部１１ａと、素管Ｗの外径ｄ１よりも大きな内径を有する中空大径部１１ｂと、中空小径部１１ａと中空大径部１１ｂとの間に設けられたテーパー凹部１１ｃとが形成されている。すなわち、ダイス１０は、素管Ｗを収容するとともに素管Ｗの外形よりも大きな拡形凹部（中空大径部１１ｂ及びテーパー凹部１１ｃ）を含む収容部を有する。中空小径部１１ａ、中空大径部１１ｂ及びテーパー凹部１１ｃは、ダイス１０内において同軸かつ互いに連通して配置されている。中空小径部１１ａ、中空大径部１１ｂ及びテーパー凹部１１ｃは、軸線ＣＬに垂直な断面形状が円形である。
なお、上記の「素管Ｗの外径ｄ１に対応する内径」とは、素管Ｗの外径ｄ１に対し、中空小径部１１ａ内外への素管Ｗの抜き差しが可能な程度の隙間寸法を加えた内径寸法を示す。
Inside the
The above-mentioned "inner diameter corresponding to the outer diameter d1 of the raw pipe W" is a gap dimension that allows the raw pipe W to be inserted and removed inside and outside the hollow
図１及び図２に示すように、プラグ２０は、プラグ本体３０及びスリーブ４０を有する。
プラグ本体３０は、素管Ｗの内径ｄ２よりも小さい外径の先端面３１ａを有するテーパー先端部３１と、素管Ｗの内径ｄ２よりも大きくてかつダイス１０の中空小径部１１ａの内径よりも小さい外径を有する大径部３２と、大径部３２の外径よりも小さな外径を有する小径基端部３３と、大径部３２及び小径基端部３３間に設けられたテーパー部３４と、を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
図２に示すように、テーパー先端部３１は、円形の先端面３１ａを先端とする円錐台形状をなしている。より具体的に言うと、図１（ａ）に示すように、テーパー先端部３１は、プラグ本体３０の軸線ＣＬを含む断面で見た場合に、軸線ＣＬに平行な線を基準としてテーパー角度θをなす外周面を有している。テーパー角度θは、１度〜４０度の範囲内であることが好ましい。テーパー角度θが１度未満であると素管Ｗの一端部Ｗａを必要十分に拡径させることができない。一方、テーパー角度θが４０度超では、しごき加工時にプラグ本体３０のテーパー先端部３１に生じる局部面圧が過大となり、プラグ本体３０の寿命低下を引き起こす可能性がある。
As shown in FIG. 2, the tapered
図２に示すように、大径部３２は、テーパー先端部３１の後端に連なる円柱形状をなしている。より具体的に言うと、大径部３２は、テーパー先端部３１の後端と同じでかつ軸線ＣＬに沿った各位置で一定の外径寸法を有している。
テーパー部３４は、大径部３２の後端に連なる円錐台形状をなしている。より具体的に言うと、テーパー部３４は、大径部３２の後端と同じでかつ軸線ＣＬに沿って大径部３２から離れるに従って縮径する円錐台形状をなしている。テーパー部３４の先端側は、大径部３２の外径寸法と同じ外径寸法を有している。
小径基端部３３は、テーパー部３４の後端に連なる円柱形状をなしている。より具体的に言うと、小径基端部３３は、テーパー部３４の後端と同じでかつ軸線ＣＬに沿った各位置で一定の外径寸法を有している。小径基端部３３の後端は、前記プラグ駆動部に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
The tapered
The small-diameter
プラグ本体３０の外径寸法を軸線ＣＬに沿って見た場合、前記先端面３１ａから始まってテーパー先端部３１では徐々に拡径し、大径部３２では一定外径を有し、テーパー部３４では徐々に縮径し、そして小径基端部３３では一定外径を有している。図１（ａ）に示すように、テーパー部３４及び小径基端部３３は大径部３２よりも細くなっており、これらテーパー部３４及び小径基端部３３の周囲空間が逃げ部３５となっている。逃げ部３５は、大径部３２の後端側に連なる環状の空間である。
When the outer diameter of the
図２に示すように、スリーブ４０は筒状体である。スリーブ４０は、テーパー部３４の外周と小径基端部３３の外周の一部とを覆うように、プラグ本体３０に対して同軸に外挿されている。スリーブ４０はプラグ本体３０に対して固定されてないため、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、スリーブ４０に対して同軸状態を保ったまま、プラグ本体３０を相対移動させることができる。より具体的に言うと、図２（ａ）に示すように、プラグ本体３０の逃げ部３５をスリーブ４０で覆うことと、図２（ｂ）に示すように、小径基端部３３の、テーパー部３４から離間した部位をスリーブ４０で覆うこととを行える。すなわち、スリーブ４０は、逃げ部３５を被覆可能なように、プラグ本体３０に対して同軸配置されている。
As shown in FIG. 2, the
図２（ｂ）に示すように、スリーブ４０の先端には、テーパー部３４のテーパー形状に合致するよう、テーパー面４１が形成されている。よって、スリーブ４０内には、その先端から後方に向かって縮径するテーパー面４１と、このテーパー面４１に連なってかつ軸方向各位置での内径寸法が一定である円形の内周面４２とが形成されている。
スリーブ４０の形状寸法としては、例えば自動車用部品への適用を想定した場合、外径として１０〜２００ｍｍφ、より好ましくは５０〜１００ｍｍφを例示することができる。また、スリーブ４０の肉厚としては、その外径の３〜５０％を例示することができる。なお、本実施形態のスリーブ４０では、後述する図６（ａ）に示す符号ｇに示す隙間寸法が０ｍｍになっている。すなわち、しごき加工工程中は、素管Ｗの一端部Ｗａ側の内周面に対してスリーブ４０の外周面が合致する。
As shown in FIG. 2B, a
As the shape and dimensions of the
本実施形態は、以上説明のプラグ２０の構成と、このプラグ２０の用い方とが、特に特徴的となっている。この特徴を説明するために、先ず、本実施形態における差厚管の製造装置による製造方法を以下に説明する。
In this embodiment, the configuration of the
本実施形態に係る製造方法で差厚管を製造するには、まず、図１（ａ）に示すように、ダイス１０の内部に素管Ｗを同軸に挿入する。このとき、ダイス１０の中空大径部１１ｂ内に素管Ｗの一端部Ｗａが位置するように位置決めする。そして、ダイス１０と素管Ｗはそれぞれ固定させた状態とする。すなわち、ダイス１０においては、図示されない基台に固定された状態となっている。また、素管Ｗにおいては、素管Ｗの他端部Ｗｂが紙面左側へ奥深く進まないようにせき止められており、これにより、ダイス１０に対する素管Ｗの長手方向の相対位置が固定されている。
In order to manufacture the differential thickness tube by the manufacturing method according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 1A, the raw tube W is coaxially inserted inside the
そして、図１（ｂ）に示す係止工程として、ダイス１０及び素管Ｗを固定させた状態のまま、素管Ｗの一端部Ｗａ側から素管Ｗの内部に向かってプラグ２０を押し込んでいく。その際、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、プラグ本体３０の逃げ部３５をスリーブ４０で覆ったまま、プラグ２０を前記プラグ駆動部により押し込んでいく。すなわち、プラグ本体３０の大径部３２の外周面にスリーブ４０の外周面が連なった状態で、前記プラグ駆動部により、プラグ本体３０及びスリーブ４０の双方に、軸線ＣＬに沿った軸力を付与する。その結果、プラグ本体３０及びスリーブ４０が一体になって素管Ｗの一端部Ｗａに押し込まれていく。
Then, as the locking step shown in FIG. 1B, the
そして、テーパー先端部３１がダイス１０のテーパー凹部１１ｃの位置に到達するまで押し込む。このようにしてテーパー先端部３１がダイス１０のテーパー凹部１１ｃの位置に到達するまでの間、素管Ｗはダイス１０に対する相対位置が固定され続けているので、素管Ｗがテーパー先端部３１によってダイス１０から押し出されてしまうことがない。また、スリーブ４０もプラグ本体３０と共に押し込まれていき、その先端部であるテーパー面４１が中空大径部１１ｂ内の位置に到達する。
テーパー先端部３１がテーパー凹部１１ｃの位置に到達したか否かは、例えば、プラグ本体３０の押し込みストローク量、または、プラグ本体３０の押し込みに伴って増加する反力を測定し、この測定値を前記制御部で判断することにより管理できる。
Then, the
Whether or not the tapered
図１（ａ）の時点では、ダイス１０の内部に素管Ｗを配置した際、素管Ｗの一端部Ｗａがダイス１０の中空大径部１１ｂ内に位置しているため、ダイス１０の中空大径部１１ｂと素管Ｗの一端部Ｗａとの間に隙間ｓが生じている。この状態から図１（ｂ）に示すようにプラグ２０を押し込むと、素管Ｗの一端部Ｗａがプラグ本体３０のテーパー先端部３１及び大径部３２によって拡径される。これにより、隙間ｓが徐々に小さくなり、ついには一端部Ｗａ側の外周面がダイス１０のテーパー凹部１１ｃの内周面及び中空大径部１１ｂの内周面に合致する。このようにして素管Ｗの一端部Ｗａに、直管形状の拡形部１ｃと、この拡形部１ｃに連なる係止部１ｅ１とが形成される。係止部１ｅ１は、後述する中間部１ｅの一部をなし、ダイス１０のテーパー凹部１１ｃに密接するテーパー面を外周面とする円錐台形状を有している。
At the time of FIG. 1A, when the raw tube W is arranged inside the
このようにして形成された拡形部１ｃの拡径量をＥｘとした場合、以下の規定を満たすことが好ましい。すなわち、本実施形態の素管Ｗ及び差厚管Ｐは共に円管であるため、素管Ｗの外径寸法をＤ１（ｍｍ）、拡径部（拡形部）１ｃの外径寸法をＤ２（ｍｍ）として、下記式１で示される拡径量ＥＸが、０．１％〜５０％であることが好ましい。すなわち、拡径量Ｅｘが０．１％未満であると、必要最低限な係止が得られず、素管Ｗの滑りを生じる虞がある。また、拡径量Ｅｘが５０％を超えると、拡管部１ｃに割れが発生する不具合を生じる虞がある。
When the diameter expansion amount of the
Ｅｘ（％）＝（Ｄ２−Ｄ１）／Ｄ１×１００・・・（式１） Ex (%) = (D2-D1) / D1 × 100 ... (Equation 1)
次に、しごき加工工程として、ダイス１０の固定は維持する一方、素管Ｗの固定は解除させた状態で、プラグ本体３０を素管Ｗの他端部Ｗｂ側に向けて更に押し込む。すなわち、拡形部１ｃが形成された後は、素管Ｗの他端部Ｗｂへのせき止めを解除する。その後、プラグ２０を更に押し込む。プラグ２０を更に押し込むことで、素管Ｗが一端部Ｗａから他端部Ｗｂ側に向けて押されるが、前記係止工程において素管Ｗに形成された前記係止部１ｅ１が、ダイス１０のテーパー凹部１１ｃに係止されたままとなるので、素管Ｗは動かない。
Next, as a squeezing process, the
プラグ２０を押し込むことで、プラグ本体３０の大径部３２が素管Ｗの他端部Ｗｂ側に向かって押し込まれる。プラグ本体３０の大径部３２が押し込まれた素管Ｗの中間部１ｅでは、元々の素管Ｗの内径ｄ２がプラグ本体３０の大径部３２の外径に対応する大きさに拡径される。その一方で、素管Ｗの中間部１ｅはダイス１０の中空小径部１１ａ内に位置して周囲より外径寸法が規制されているため、中間部１ｅの外径ｄ１は拡径されない。従って、素管Ｗの中間部１ｅは、素管Ｗの元々の外径ｄ１が維持されたまま内径ｄ２が拡径されて減肉する、しごき加工を受ける。
By pushing the
なお、しごき加工開始の直前に素管Ｗのせき止めを解除する理由は、しごき加工に伴う素管Ｗの肉の流れを阻害しないことにある。すなわち、しごき加工によって素管Ｗの中間部１ｅが減肉される際、その減肉分の肉の行き先を確保するために、素管Ｗのせき止めを解除している。これにより、素管Ｗの紙面左側の部分が座屈することを防いでいる。本実施形態では、しごき加工による素管Ｗの減肉分が紙面左側に流れるため、素管Ｗの全長はしごき加工前よりも若干長くなる。
The reason for releasing the damming of the raw pipe W immediately before the start of the ironing process is that the flow of the meat of the raw tube W due to the ironing process is not obstructed. That is, when the
プラグ２０の押し込みをさらに進めていくことで、しごき加工の範囲が広がっていく。しかし、このままプラグ２０を押し込んでいくと、しごき加工の進展に伴って素管Ｗの内周面とプラグ２０の外周面との接触面積が徐々に増えていくため、プラグ２０を押し出す際と引き抜く際との双方において、大きな加工力が必要とされる。
By further pushing the
これを避けるため、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように軸線ＣＬに沿って見た場合に、スリーブ４０の先端位置がテーパー凹部１１ｃの先端位置（縮径の終端位置）から所定距離を超えた時点で、スリーブ４０の押し込みを止めて固定する。そして、スリーブ４０の軸線ＣＬに沿った位置がテーパー凹部１１ｃと重なるように位置固定して留置したまま、プラグ本体３０の押し込みを継続して行う。この動作は、前記制御部が前記プラグ駆動部に指示することで行われる。すなわち、本実施形態の差厚管の製造装置では、前記制御部が、スリーブ４０をテーパー凹部１１ｃ及び中空大径部１１ｂ（拡形凹部）内に留めるために、スリーブ４０の挿抜停止位置を指示する留置機構として機能する。
In order to avoid this, in the present embodiment, when viewed along the axis CL as shown in FIG. 1 (c), the tip position of the
さらにプラグ本体３０の押し込みを進めても、素管Ｗの内周面に接触するのはテーパー先端部３１及び大径部３２だけであり、前記逃げ部３５が有るために小径基端部３３は接触しない。よって、プラグ本体３０の押し込みを進めていっても前記接触面積は増えないため、加工力を増すことなく、しごき加工を進めることができる。しかも、拡形部１ｃはその内周面がスリーブ４０の外周面によって支えられているため、縮径が禁止されている。そのため、テーパー凹部１１ｃに対する拡形部１ｃの係止状態が維持されるので、プラグ本体３０の押し込みにより素管Ｗに加わる軸力を受け止め続けることができる。その結果、ダイス１０内における素管Ｗの滑りを生じることなく、図１（ｃ）に示すように差厚管Ｐを得ることができる。
Even if the
なお、しごき加工による中間部１ｅの強度の向上効果を得るためには、しごき加工による素管Ｗの減肉率が１０％以上である必要がある。一方、しごき加工による素管Ｗの減肉率が９０％を超えると、破断や焼き付き等が生じる恐れがある。したがって、しごき加工による素管Ｗの減肉率は１０〜９０％の範囲内がよい。好ましくは減肉率を２０〜８０％の範囲内とするのがよい。なお、減肉率（％）は、素管Ｗのしごき加工前の肉厚をｄ０とし、しごき加工後における中間部１ｅの肉厚をｄとした時に、（ｄ０−ｄ）／ｄ０×１００（％）で表される。
In order to obtain the effect of improving the strength of the
ここで、中間部１ｅでしごき加工された部分の肉厚ｄが、素管Ｗの長手方向に沿って見て一様でなく分布がある場合には、最も減肉量が多い箇所で求めた数値を減肉率として採用する。すなわち、しごき加工された部分の中で、その長手方向に沿って見た場合にｄ０からｄを差し引いた差分（相当歪み量）が最も大きい箇所で求めた値を、上述の減肉率として採用する。さらに言うと、しごき加工された部分の周方向に沿って減肉量が一様でなく分布がある場合には、その周方向分布の中で最も減肉量が多い箇所で求めた値を、上述の減肉率として採用する。
なお、減肉率は、プラグ本体３０の大径部３２の外径とスリーブ４０の外径とを変化させることによって調整可能である。
Here, when the wall thickness d of the portion ironed in the
The wall thinning rate can be adjusted by changing the outer diameter of the
図１（ｃ）に示す例では、プラグ本体３０のテーパー先端部３１及び大径部３２が、素管Ｗの他端部Ｗｂの手前の位置まで押し込まれる。この図１（ｃ）に示される位置でプラグ本体３０の押し込みを停止させると、素管Ｗの中間部１ｅよりも他端部Ｗｂ側の部分は未加工ままとなる。なお、本明細書で言う「未加工まま」の部分とは、差厚管Ｐにおいて、母材である加工前の素管Ｗのものと殆ど同じ強度（引張強度）または硬度を有する部分を言う。
In the example shown in FIG. 1C, the tapered
以上説明のように、本実施形態の差厚管の製造方法は、素管Ｗをダイス１０内に配置し、素管Ｗの長手方向への移動を規制した状態で、素管Ｗの一端部Ｗａ側よりプラグ本体３０をスリーブ４０と共に押し込み、一端部Ｗａ側の外形（外径）を拡大させた拡形部（拡径部）１ｃを形成し、拡形部１ｃをダイス１０に係止させる係止工程と；素管Ｗの前記規制を解く一方で素管Ｗの前記係止は維持してかつ、拡形部１ｃの内面を、スリーブ４０で支えた状態で、プラグ本体３０をさらに素管Ｗの他端側に向かって押し込み、素管Ｗの外形（外径）を維持したまま内形（内径）を拡げるしごき加工を行う、しごき加工工程と；を有する。そして、この、差厚管の製造方法によれば、中空筒状の素管Ｗより差厚管Ｐを製造することができる。
As described above, in the method for manufacturing the differential thick pipe of the present embodiment, one end of the raw pipe W is provided in a state where the raw pipe W is arranged in the
図３に、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す工程を経て製造された差厚管Ｐの断面模式図を示す。なお、以下の説明において、製造後の差厚管Ｐを加工前及び加工中の素管Ｗと区別して説明するために、各部に対して新たな符号を割り当てる。また、素管Ｗの各部との対応関係を明記するために、一部、括弧付きで、素管Ｗの時点における各部の符合を併記する。 FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of the differential thickness tube P manufactured through the steps shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c). In the following description, in order to distinguish the difference thickness tube P after production from the raw tube W before and during processing, a new reference numeral is assigned to each part. In addition, in order to clarify the correspondence with each part of the raw pipe W, the code of each part at the time of the raw pipe W is also shown in parentheses.
図３に示す差厚管Ｐは、一端部１０１ａ（Ｗａ）側にあって素管Ｗから拡径された拡径部１０１ｃ（１ｃ）と、一端部１０１ａと他端部１０１ｄ（Ｗｂ）との間にあってしごき加工を受けた中間部１０１ｅ（１ｅ）と、中間部１０１ｅよりも他端部１０１ｄ側にあって素管Ｗのまま加工を受けていない未加工部１０１ｆとから構成される。中間部１０１ｅは、拡径部１０１ｃ及び未加工部１０１ｆとのそれぞれの境界において、ダイス１０のテーパー凹部１１ｃ及びプラグ本体３０のテーパー先端部３１によって加工を受けた部分も含んでいる。すなわち、中間部１０１ｅは、一端部１０１ａから他端部１０１ｄに向かって見た場合に、内径が一定で外径が先細りとなる係止部１０１ｅ１（１ｅ１）と、内径及び外径とも一定の直管部１０１ｅ２と、外径が一定で内径が先細りとなるテーパー部１０１ｅ３と、を含んでいる。そして、拡径部１０１ｃの硬度の平均値をＨ１、未加工部１０１ｆの硬度の平均値をＨ３、係止部１０１ｅ１の硬度の平均値をＨ４、直管部１０１ｅ２の硬度の平均値をＨ５、テーパー部１０１ｅ３の硬度の平均値をＨ６とした場合に、Ｈ５＞Ｈ６≧Ｈ３及びＨ５＞Ｈ４＞Ｈ１の両式を満たす。
The difference thickness pipe P shown in FIG. 3 has a diameter-expanded
差厚管Ｐの中空部１０１ｂは、拡径部１０１ｃと中間部１０１ｅとにおいて元の素管Ｗの内径ｄ２よりも拡径され、未加工部１０１ｆでは元の素管Ｗの内径ｄ２のままとなっている。また、差厚管Ｐの外径は、係止部１０１ｅ１において素管Ｗの外径ｄ１から徐々に拡径され、そして拡径部１０１ｃにおいては素管Ｗの外径ｄ１よりも拡径されたまま一定となっている。一方、中間部１０１ｅのうちで係止部１０１ｅ１を除く部分と、未加工部１０１ｆは、素管Ｗの外径ｄ１と等しい外径のままとなっている。これにより、拡径部１０１ｃ及び未加工部１０１ｆにおける肉厚が比較的厚く、中間部１０１ｅにおける肉厚が比較的薄い、差厚管Ｐとなっている。
The
図３に示す差厚管Ｐにおいては、拡径部１０１ｃ及び未加工部１０１ｆに対する加工量が小さいので、この部分では加工硬化が生じていないか、生じていたとしても極僅かである。従って、拡径部１０１ｃ及び未加工部１０１ｆの強度が比較的低く、これらの部分に対して曲げ加工等の後加工を行う場合であっても、加工硬化を緩和するための焼鈍処理等が不要になる。
In the differential thickness tube P shown in FIG. 3, since the amount of work with respect to the
また、差厚管Ｐの中間部１０１ｅに対する加工量が大きいので、中間部１０１ｅは加工硬化によって強度が比較的高くなっている。すなわち、差厚管Ｐの長手方向に沿った硬度分布（ビッカース硬度分布。なお、ビッカース硬度分布の代わりに、引張強度分布によっても判断可能）を見た場合、未加工部１０１ｆの硬度が最も低く、拡径部１０１ｃの硬度が未加工部１０１ｆの硬度よりも若干高く、そして、中間部１０１ｅの硬度が拡径部１０１ｃの硬度よりも高くなっている。したがって、中間部１０１ｅが最も高い硬度を有するため、高い機械強度を求められる部位として好適である。また、相対的に低い硬度を有する未加工部１０１ｆと拡径部１０１ｃは、曲げ加工などの後加工を求められる部位として好適である。
Further, since the amount of processing of the differential thickness tube P with respect to the
また、中間部１０１ｅの内面は、しごき加工を受けたことにより表面粗度が小さくなっている。表面粗度が小さくなると疲労特性が高まるので、中間部１０１ｅは、加工硬化による強度向上に加えて、内面の表面粗度を小さくしたことによる疲労特性向上も得られる。したがって、軽量でありながら高い強度を実現している。このような相乗効果は、単なる切削加工による薄肉化では得られない。
Further, the inner surface of the
また、図４には、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示された工程を経て製造された差厚管Ｐの別の例を示す。図４に示す差厚管Ｐは、図１（ｃ）に示したしごき加工工程において、プラグ本体３０の大径部３２が素管Ｗの他端部Ｗｂに至るまでプラグ本体３０を押し込むことによって製造された差厚管である。
Further, FIG. 4 shows another example of the differential thickness tube P manufactured through the steps shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c). The differential thickness tube P shown in FIG. 4 is formed by pushing the
図４に示す差厚管Ｐは、一端部１１１ａ（Ｗａ）側にあって素管Ｗから拡径された拡径部１１１ｃ（１ｃ）と、一端部１１１ａと他端部１１１ｄ（Ｗｂ）との間にあってしごき加工を受けた中間部１１１ｅ（１ｅ）と、中間部１１１ｅよりも他端部１１１ｄ側にあって中間部１１１ｅと同様にしごき加工を受けた他端部分１１１ｆとから構成される。中間部１１１ｅは、拡径部１１１ｃとの境界において、ダイス１０のテーパー凹部１１ｃ及びプラグ本体３０のテーパー先端部３１によって加工を受けた部分も含んでいる。すなわち、中間部１１１ｅは、係止部１１１ｅ１（１ｅ１）を含んでいる。係止部１１１ｅ１は、前記係止部１０１ｅ１と同じ形状を有するので、ここではその重複説明を省略する。
The differential thickness pipe P shown in FIG. 4 has a diameter-expanded
差厚鋼管１１１の中空部１１１ｂは、その長手方向の全部の内径が素管Ｗの内径ｄ２よりも拡径されている。また、差厚鋼管１１１の外径は、係止部１１１ｅ１において素管Ｗの外径ｄ１から徐々に拡径され、そして拡径部１１１ｃにおいては素管Ｗの外径ｄ１よりも拡径されたまま一定となっている。一方、中間部１１１ｅのうちで係止部１１１ｅ１を除く部分と、他端部分１１１ｆとは、素管Ｗの外径ｄ１と等しい外径のままとなっている。これにより、係止部１１１ｅ１及び拡径部１１１ｃにおける肉厚が比較的厚く、中間部１１１ｅのうちの係止部１１１ｅ１を除いた部分と、他端部分１１１ｆとにおける肉厚が比較的薄い差厚管Ｐとなっている。
The entire inner diameter of the
図４に示す差厚管Ｐにおいては、拡径部１１１ｃに対する加工量が小さいので、この部分では加工硬化が生じていないか、生じていたとしても極僅かである。従って、拡径部１１１ｃの強度が比較的低く、この部分に対して曲げ加工等の後加工を行う場合であっても、加工硬化を緩和するための焼鈍処理等が不要になる。
また、差厚管Ｐの中間部１１１ｅおよび他端部分１１１ｆに対する加工量が大きいので、中間部１１１ｅおよび他端部分１１１ｆは加工硬化により強度が比較的高くなっている。
In the differential thickness tube P shown in FIG. 4, since the amount of work with respect to the
Further, since the amount of processing of the differential thickness tube P with respect to the
以上説明の本実施形態の差厚管の製造装置と、これを用いた差厚管の製造法によれば、幅広い加工条件に応じて柔軟に対応することが可能になる。この点について、図５を用いて以下に詳説する。図５は、本実施形態の製造方法を説明するために従来の製造方法と対比した部分拡大断面図であって、（ａ）が従来の製造方法を示し、（ｂ）が本実施形態の製造方法を示す。また、図５（ａ）の矢印Ａ１は、素管Ｗの内周面がプラグ本体３０より受ける面圧を示す。さらに、図５（ｂ）の矢印Ａ２は、素管Ｗの内周面がスリーブ４０より受ける面圧を示す。
According to the differential pipe manufacturing apparatus of the present embodiment described above and the differential pipe manufacturing method using the same, it is possible to flexibly respond to a wide range of processing conditions. This point will be described in detail below with reference to FIG. 5A and 5B are partially enlarged cross-sectional views in comparison with the conventional manufacturing method for explaining the manufacturing method of the present embodiment, in which FIG. 5A shows the conventional manufacturing method and FIG. 5B shows the manufacturing of the present embodiment. The method is shown. Further, the arrow A1 in FIG. 5A indicates the surface pressure that the inner peripheral surface of the raw tube W receives from the plug
まず、従来の製造装置及び製造方法の場合、図５（ａ）に示すように、プラグ本体３０に逃げ部３５が形成されているものの、スリーブ４０で覆われてはいない。もし、この逃げ部３５の、軸線ＣＬを含む断面における厚み寸法が大きすぎると、素管Ｗの内周面と小径基端部３３の外周面との間における隙間寸法も大きくなる。その結果、しごき加工工程でプラグ本体３０が素管Ｗに与える軸力に負けて係止部１ｅ１が縮径方向に変形し、テーパー凹部１１ｃとの係止が外れてしまう虞がある。この場合、しごき加工中の素管Ｗがダイス１０内で滑ってしまい、しごき加工を継続できない上に、プラグ本体３０の引き抜きも困難になる。
First, in the case of the conventional manufacturing apparatus and manufacturing method, as shown in FIG. 5A, although the
一方、逃げ部３５の大きさが小さすぎると、素管Ｗの内周面が小径基端部３３の外周面に摺接するため、素管Ｗの外周面とダイス１０の内周面との間における摩擦力Ｆ１と、素管Ｗの内周面とプラグ本体３０の外周面との間における摩擦力Ｆ２との力関係によって成形可否が左右される。摩擦力Ｆ２は、プラグ本体３０に接する素管Ｗの内周面に対し、これを紙面左側に引きずる力として与えられる。一方、係止部１ｅ１では素管Ｗの外周面に対し、これを止めるために紙面右側に向かって加わる力として与えられる。したがって、図５（ａ）に示す従来の場合は、摩擦力Ｆ１と摩擦力Ｆ２とが互いに逆向きである。
そのため、摩擦力Ｆ１と摩擦力Ｆ２とのバランスが適切になるように、両者間の摩擦係数差を調整する必要がある。具体的には、素管Ｗの外周面とダイス１０の内周面との間における潤滑剤と、素管Ｗの内周面とプラグ本体３０の外周面との間における潤滑剤とを互いに別物にして、摩擦力Ｆ２が摩擦力Ｆ１を上回らないようにする。
On the other hand, if the size of the
Therefore, it is necessary to adjust the difference in friction coefficient between the friction force F1 and the friction force F2 so that the balance is appropriate. Specifically, the lubricant between the outer peripheral surface of the raw pipe W and the inner peripheral surface of the
このように、逃げ部３５の大きさや素管Ｗ内外と金型との間における摩擦係数差といった成形条件は成形可否を左右するため、幅広い加工条件に応じて柔軟に対応するためには、そのケースごとに適切な成形条件を得ておく必要がある。これに対し、本実施形態では、プラグ２０の構成とその用い方とにより、成形条件の制限を大幅に緩めることを可能としている。よって、より簡易な製造方法により、差厚管Ｐを製造可能としている。
In this way, molding conditions such as the size of the
具体的に説明すると、図５（ｂ）に示す本実施形態では、逃げ部３５を大きめにしているものの、この逃げ部３５がスリーブ４０により覆われているため、素管Ｗの内周面はプラグ本体３０ではなくスリーブ４０の外周面に対して接している。すなわち、係止部１ｅ１の内周面をスリーブ４０の外周面により支えている。この時点では、スリーブ４０の軸線ＣＬに沿った位置は固定されており、しごき加工のために、プラグ本体３０のみが軸線ＣＬに沿って紙面左側へと進んでいく。
More specifically, in the present embodiment shown in FIG. 5B, although the
プラグ本体３０の進行により、そのテーパー先端部３１及び大径部３２が素管Ｗの内周面に対してこれを紙面左側に引きずる力を与える。この力は、スリーブ４０に接する素管Ｗの接触位置にも伝わるが、スリーブ４０は既に位置が固定されているので、素管Ｗが引きずられていくのを引き留める摩擦力Ｆ２が生じる。この図５（ｂ）における摩擦力Ｆ２は、図５（ａ）における摩擦力Ｆ２とは逆向きになる。このような逆向きの摩擦力Ｆ２が素管Ｗの内周面に与え続けられることにより、ダイス１０のテーパー凹部１１ｃに対する係止部１ｅ１の係止状態が維持される。これに加えて、プラグ本体３０を進めていっても素管Ｗの内周面に対する接触領域は増えないため、プラグ本体３０を推し進めるための加工力が大幅に増していくこともない。
As the
以上説明のように、本実施形態の差厚管の製造装置は、中空大径部１１ｂ（拡形凹部）の、プラグ本体３０の押し込み方向に沿った先端側に、押し込み方向に向かって内形が先細りとなるテーパー凹部１１ｃが形成され；前記制御部（留置機構）が、少なくとも、素管Ｗの一端部Ｗａ側よりテーパー凹部１１ｃの押し込み方向に沿った先端位置までを含む範囲を支える位置に、スリーブ４０を留置する構成を採用している。そして、本実施形態の差厚管の製造装置及び製造方法は、係止工程において、拡形部１ｃに、プラグ本体３０の押し込み方向に向かって内形（内径）が先細りとなる係止部１ｅ１（テーパー部）を形成する。また、しごき加工工程において、少なくとも、素管Ｗの一端部Ｗａ側より係止部１ｅ１の押し込み方向に沿った先端位置までの範囲における内面を、スリーブ４０により支えている。これにより、しごき加工中に素管Ｗがダイス１０内で滑りを生じることなく、しかも大きな軸力を必要としない。よって、加圧力の小さな製造装置でも、差厚管Ｐを製造可能としている。
As described above, the thickness difference tube manufacturing apparatus of the present embodiment has an inner shape of the hollow large-
なお、スリーブ４０の適切な固定位置としては、スリーブ４０の先端が、図５（ｂ）に示すように、ダイス１０のテーパー凹部１１ｃのうちで最も径の大きい後端位置Ｐ１に達していることが必須であり、テーパー凹部１１ｃのうちで最も径の小さい先端位置Ｐ２に達していることが好ましく、さらには、先端位置Ｐ２よりもさらに押し込み方向奥側の位置Ｐ３に達していることがより好ましい。ここで、軸線ＣＬに沿って見て後端位置Ｐ１を基準（ｌ１＝０ｍｍ）とし、さらにこの後端位置Ｐ１からプラグ本体３０の押し込み方向に沿ったスリーブ４０の先端の位置をｌ１（ｍｍ）とした場合、このｌ１（ｍｍ）が０ｍｍ以上であることが好ましい。また、このｌ１（ｍｍ）の上限値は５０ｍｍであり、より好ましくは１０ｍｍである。
すなわち、図１（ｃ）に示すように、しごき加工工程では、素管Ｗの一端部Ｗａ側から係止部１ｅ１の後端位置Ｐ１までのｌ２（ｍｍ）の部分と、前記ｌ１（ｍｍ）の部分とを合算したＬｘ（ｍｍ）の範囲における内周面を、スリーブ４０の外周面によって支える。言い換えると、素管Ｗの一端部Ｗａ側からテーパー凹部１１ｃの後端位置Ｐ１までの間であるｌ２（ｍｍ）の部分と、後端位置Ｐ１からプラグ本体３０の押し込み方向に沿った５０ｍｍ以下の位置までのｌ１（ｍｍ）の部分との双方に重なる位置に、前記留置機構がスリーブ４０を留置する。好ましい場合は、０〜５０ｍｍ、より好ましくは、０〜１０ｍｍである。
As an appropriate fixing position of the
That is, as shown in FIG. 1 (c), in the ironing process, the portion of l2 (mm) from the one end Wa side of the raw pipe W to the rear end position P1 of the locking portion 1e1 and the l1 (mm). The inner peripheral surface in the range of Lx (mm) including the portion of the
以下、本発明の効果を確認するために、図６（ａ）に示す発明例と、図６（ｂ）に示す比較例とのそれぞれに対し、数値解析により、素管（鋼管）の滑り有無としごき加工に要した軸力（加工力）とを求めて対比した。なお、「すべり量」は、鋼管のしごき開始位置からの端部移動量（図６（ｂ）の符号ｓ参照）として定義した。また、「工具と鋼管の隙間」は、図６（ｂ）の比較例では、符号ｇに示すように、小径基端部３３の外周面と素管Ｗの内周面との間の寸法（逃げ部３５の寸法に等しい）と規定した。一方、図６（ａ）の発明例では、符号ｇに示すように、スリーブ４０の外周面と素管Ｗの内周面との間の寸法（逃げ部３５の寸法に等しい）を、「工具と鋼管の隙間」と規定した。
また、「減肉量」は、素管Ｗの肉厚から減肉部の肉厚を差し引いた寸法（図６の（ａ）及び（ｂ）に示す符号ｒ）と規定した。
Hereinafter, in order to confirm the effect of the present invention, the presence or absence of slippage of the raw pipe (steel pipe) is performed by numerical analysis on each of the invention example shown in FIG. 6 (a) and the comparative example shown in FIG. 6 (b). The axial force (machining force) required for the ironing process was calculated and compared. The "slip amount" was defined as the amount of movement of the end of the steel pipe from the ironing start position (see reference numeral s in FIG. 6B). Further, in the comparative example of FIG. 6B, the “gap between the tool and the steel pipe” is the dimension between the outer peripheral surface of the small diameter
Further, the "thickening amount" is defined as the dimension obtained by subtracting the wall thickness of the thinned portion from the wall thickness of the raw tube W (reference numeral r shown in FIGS. 6A and 6).
以上の規定の下、下記条件で数値解析を行った。
・使用解析ソフト：Ａｂａｑｕｓ／Ｅｘｐｌｉｃｉｔ
・軸対称として仮定
・ダイスの内周面と素管の外周面との間の摩擦係数をμＤとし、さらにμＤ＝０．２５に固定
・プラグの外周面及び素管の内周面間の摩擦係数と、スリーブの外周面及び素管の内周面間の摩擦係数とのそれぞれを、等しくμＰと規定
・摩擦係数μＰと摩擦係数μＤ間の摩擦係数差△μを、△μ＝μＤ−μＰと規定
・素管素材：４４０ＭＰａ級鋼管
・素管形状：外径６０．５ｍｍの円管で肉厚が１．８ｍｍ
・差厚管形状：肉厚１．８ｍｍを０．９ｍｍに減肉。拡管部の拡管量は３％とする
Under the above rules, numerical analysis was performed under the following conditions.
-Analysis software used: Abaqus / Explicit
・ Assumed to be axially symmetric ・ The coefficient of friction between the inner peripheral surface of the die and the outer peripheral surface of the raw pipe is set to μD, and further fixed at μD = 0.25 ・ Friction between the outer peripheral surface of the plug and the inner peripheral surface of the raw pipe The coefficient and the friction coefficient between the outer peripheral surface of the sleeve and the inner peripheral surface of the raw pipe are defined as μP, respectively. ・ The friction coefficient difference between the friction coefficient μP and the friction coefficient μD is Δμ = μD−μP.・ Raw pipe material: 440 MPa class steel pipe ・ Raw pipe shape: Circular pipe with an outer diameter of 60.5 mm and a wall thickness of 1.8 mm
・ Difference thickness tube shape: The wall thickness is reduced from 1.8 mm to 0.9 mm. The amount of pipe expansion in the pipe expansion part shall be 3%.
解析結果を、図７及び図８に示す。図７は、数値解析の結果を示すグラフであり、（ａ）が従来の製造方法の場合を示し、（ｂ）が本実施形態の製造方法の場合を示す。図８は、数値解析の結果を示す他のグラフであり、（ａ）が従来の製造方法の場合を示し、（ｂ）が本実施形態の製造方法の場合を示す。 The analysis results are shown in FIGS. 7 and 8. 7A and 7B are graphs showing the results of numerical analysis, in which FIG. 7A shows the case of the conventional manufacturing method and FIG. 7B shows the case of the manufacturing method of the present embodiment. 8A and 8B are other graphs showing the results of numerical analysis, in which FIG. 8A shows the case of the conventional manufacturing method and FIG. 8B shows the case of the manufacturing method of the present embodiment.
図７は、横軸が、工具と鋼管の隙間を減肉量で除算した無次元値を示し、縦軸が摩擦係数差△μを示す。また、○印は滑り無し（滑り量がゼロ）、白三角印が滑り量１５ｍｍ未満、黒三角印が滑り量１５ｍｍ以上をそれぞれ示す。
図７では、紙面右下に向かうほど条件が厳しくなる傾向にあるが、滑り無く加工できる範囲が、比較例である図７（ａ）の場合よりも発明例である図７（ｂ）の方が広がっていることが確認された。
In FIG. 7, the horizontal axis shows a dimensionless value obtained by dividing the gap between the tool and the steel pipe by the amount of wall thinning, and the vertical axis shows the friction coefficient difference Δμ. In addition, ○ marks indicate no slippage (slip amount is zero), white triangle marks indicate slippage amount of less than 15 mm, and black triangle marks indicate slip amount of 15 mm or more.
In FIG. 7, the conditions tend to be stricter toward the lower right of the paper surface, but the range in which processing can be performed without slipping is in FIG. 7 (b), which is an invention example, than in the case of FIG. 7 (a), which is a comparative example. Was confirmed to be widespread.
図８は、横軸が、工具と鋼管の隙間を減肉量で除算した無次元値であり、縦軸が加工力（ｋＮ）を示している。
図８（ａ）に示す比較例に比べて、図８（ｂ）に示す発明例では、必要とされる加工力が大幅に低減されていることが確認された。また、発明例では、工具と鋼管の隙間を減肉量で除算した無次元値に左右されることなく、加工力が一定であった。
In FIG. 8, the horizontal axis is a dimensionless value obtained by dividing the gap between the tool and the steel pipe by the amount of wall reduction, and the vertical axis is the machining force (kN).
It was confirmed that the required processing force was significantly reduced in the invention example shown in FIG. 8 (b) as compared with the comparative example shown in FIG. 8 (a). Further, in the invention example, the machining force was constant without being influenced by the dimensionless value obtained by dividing the gap between the tool and the steel pipe by the amount of wall reduction.
以上に説明した実施形態及び実施例は一例であり、その趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
例えば上記実施形態では、スリーブ４０をダイス１０内に固定して留置するための機構として、前記プラグ駆動部を前記制御部により停止させる構成としたが、これに代えて、図９に示すプラグ２０Ａを採用してもよい。このプラグ２０Ａのスリーブ４０Ａは、前記スリーブ４０と比べて、唾状の係止部４３Ａをその後端位置に備えた点のみが異なっている。一方、プラグ本体３０は上述の構成と同じである。このプラグ２０Ａによれば、スリーブ４０の軸線ＣＬに沿った位置が適切な停止位置に至ったときに係止部４３Ａがダイス１０に対して係止し、それ以上のスリーブ４０の進行を止めるように位置固定することができる。この構成によれば、より簡単な構成でスリーブ４０を適切な位置に固定することができる。
The embodiments and examples described above are examples, and various changes can be made as long as they do not deviate from the purpose.
For example, in the above embodiment, as a mechanism for fixing and indwelling the
上記実施形態では、素管Ｗ及び差厚管Ｐを、内形及び外形ともに円形としたが、円形のみに限らずその他の形状を採用してもよい。例えば、図１０（ａ）〜（ｅ）に示す断面形状を採用してもよい。例えば図１０（ａ）では、外形が円形状で内形が略四角形状である。また、図１０（ｂ）では、外形が円形状で内形が楕円形状である。また、図１０（ｃ）は紙面上下方向に沿った仮想直線を境として線対称形状を有しており、具体的には、外形が円形状で内形が略四角形状でかつ互いに対向する一対の辺のそれぞれに凹所が形成されている。また、図１０（ｄ）では、外形が略四角形状でかつ内形が円形状である。また、図１０（ｅ）では、外形が楕円形状でかつ内形が円形状である。 In the above embodiment, the raw pipe W and the differential thickness pipe P are circular in both the inner shape and the outer shape, but the shape is not limited to the circular shape and other shapes may be adopted. For example, the cross-sectional shapes shown in FIGS. 10A to 10E may be adopted. For example, in FIG. 10A, the outer shape is circular and the inner shape is substantially quadrangular. Further, in FIG. 10B, the outer shape is circular and the inner shape is elliptical. Further, FIG. 10C has a line-symmetrical shape with a virtual straight line along the vertical direction of the paper surface as a boundary. Specifically, a pair having a circular outer shape, a substantially quadrangular inner shape, and facing each other. A recess is formed on each side of the. Further, in FIG. 10D, the outer shape is substantially quadrangular and the inner shape is circular. Further, in FIG. 10E, the outer shape is an elliptical shape and the inner shape is a circular shape.
ダイス１０の収容部の一部である中空小径部１１ａの断面形状と、プラグ本体３０の大径部３２の断面形状とを適宜組み合わせることにより、例えば図１０（ａ）〜（ｅ）に示したような断面形状を得ることができる。すなわち、プラグ本体３０の押し込み方向（軸線ＣＬに沿った方向）に垂直な断面で見た場合、中空小径部１１ａの断面形状が、円形、楕円形、矩形、線対称形状、のうちの何れかであり、大径部３２の断面形状が、円形、楕円形、矩形、線対称形状、のうちの何れかであるとする。そして、中空小径部１１ａの断面形状と大径部３２の断面形状とを適宜組み合わせることにより、様々な断面形状を得ることができる。
By appropriately combining the cross-sectional shape of the hollow small-
上記実施形態では、素管Ｗの一端部Ｗａ側からのみ、プラグ２０を入れてしごき加工を行うものとしたが、この構成に限らない。例えば、素管Ｗが長尺の場合、その一端部Ｗａ側からプラグ２０を入れてしごき加工を行った後、続けて、その他端部Ｗｂ側からプラグ２０を入れて同様のしごき加工を行ってもよい。
In the above embodiment, the
本実施形態の製造方法により製造された差厚管Ｐの適用例としては、自動車部品ではクロスメンバー、サスペンションメンバー、サスペンションアームなどのフレーム部材、およびペリメーターやサイドインパクトバーなどの衝突対応部品、またはドライブシャフトなどの駆動系パイプ部品が挙げられる。
クロスメンバー、サスペンションアーム、サスペンションメンバーなどのフレーム部材では、他部品の取り付け部分に特に肉厚が要求されるケースが多い為、本発明の各実施形態における差厚管を用いれば、必要な箇所のみを厚肉化した軽量な構造を採用することができる。また、これらの部品において、その厚肉部を所定の形状に成形する後加工の際に、プレス加工や曲げ加工が施される場合がある。この場合、加工が施される部分が厚肉かつ低強度であると加工しやすいため、本発明の各実施形態における差厚管を好適に用いることができる。
As an application example of the differential thickness pipe P manufactured by the manufacturing method of the present embodiment, in automobile parts, frame members such as cross members, suspension members and suspension arms, and collision-responsive parts such as perimeters and side impact bars, or Examples include drive system pipe parts such as drive shafts.
In frame members such as cross members, suspension arms, and suspension members, there are many cases where a wall thickness is particularly required for the mounting portion of other parts. Therefore, if the differential thickness pipe in each embodiment of the present invention is used, only the necessary portion is required. A lightweight structure with a thicker wall can be adopted. Further, in these parts, press working or bending may be performed at the time of post-processing for forming the thick portion into a predetermined shape. In this case, if the portion to be processed is thick and has low strength, it is easy to process, so that the differential thickness tube according to each embodiment of the present invention can be preferably used.
サイドインパクトバーは、ドアパネル内に設置され、衝突の際の衝突エネルギーをドアの両サイドに伝達する部材であり、衝突時に折損しないことが望まれる。そのため、本発明の各実施形態における差厚管を用いて中央部を厚肉化すれば、軽量な構造とすることができる。
ペリメーターは、車体前部のフレーム部材であり、前面衝突時の荷重伝達経路となる部材であるが、衝突時に屈曲し易い曲がり形状部などを厚肉部とすることで、より軽量化できる。また、厚肉部を曲げ加工する際には、この厚肉部が低強度であると加工しやすいため、本発明の各実施形態における差厚管を好適に用いることができる。
ドライブシャフトは、管端の差厚部にスプライン加工を行う場合があり、この部分が厚肉かつ低強度であると加工がしやすいため、本発明の各実施形態における差厚管を好適に用いることができる。
The side impact bar is a member installed in the door panel and transmits the collision energy at the time of a collision to both sides of the door, and it is desired that the side impact bar does not break at the time of a collision. Therefore, if the central portion is thickened by using the difference thickness pipe in each embodiment of the present invention, a lightweight structure can be obtained.
The perimeter is a frame member at the front of the vehicle body and is a member that serves as a load transmission path at the time of a frontal collision. However, the weight can be further reduced by making a bent-shaped portion that is easily bent at the time of a collision a thick portion. Further, when bending a thick portion, if the thick portion has a low strength, it is easy to process, so that the differential thickness pipe according to each embodiment of the present invention can be preferably used.
The drive shaft may be splined at the difference thickness portion of the pipe end, and if this portion is thick and has low strength, it is easy to process. Therefore, the difference thickness pipe according to each embodiment of the present invention is preferably used. be able to.
１ｃ 拡形部
１ｅ１ テーパー部
１０ ダイス
１１ｂ 中空大径部（拡形凹部）
１１ｃ テーパー凹部
３０ プラグ本体
３５ 逃げ部
４０ スリーブ
４３Ａ 係止部（留置機構、係止部）
Ｐ 差厚管
Ｗ 素管
Ｗａ 一端
Ｗｂ 他端
1c Enlarged part 1e1 Tapered
11c Tapered
P differential pipe W raw pipe Wa one end Wb other end
Claims (14)
前記素管をダイス内に配置し、前記素管の長手方向への移動を規制した状態で、前記素管の一端側よりプラグ本体をスリーブと共に押し込み、前記一端側の外形を拡大させた拡形部を形成し、前記拡形部を前記ダイスに係止させる係止工程と；
前記素管の前記規制を解く一方で前記素管の前記係止は維持してかつ、前記拡形部の内面を、前記スリーブで支えた状態で、
前記プラグ本体をさらに前記素管の他端側に向かって押し込み、前記素管の外形を維持したまま内形を拡げるしごき加工を行う、しごき加工工程と；
を有することを特徴とする、差厚管の製造方法。 It is a method of manufacturing a differential thickness tube from a hollow tubular raw tube.
With the raw pipe placed in the die and the movement of the raw pipe in the longitudinal direction is restricted, the plug body is pushed together with the sleeve from one end side of the raw pipe to expand the outer shape of the one end side. With a locking step of forming a portion and locking the expanded portion to the die;
While releasing the regulation of the raw pipe, the locking of the raw pipe is maintained, and the inner surface of the enlarged portion is supported by the sleeve.
In the ironing process, the plug body is further pushed toward the other end side of the raw pipe, and the inner shape is expanded while maintaining the outer shape of the raw pipe.
A method for manufacturing a differential thickness pipe, which comprises.
前記しごき加工工程で、少なくとも、前記素管の前記一端側より前記テーパー部の前記押し込み方向に沿った後端位置までの範囲における前記拡形部の内面を、前記スリーブにより支える；
ことを特徴とする、請求項１に記載の差厚管の製造方法。 In the locking step, a tapered portion whose outer shape is tapered in the pushing direction of the plug body is formed in the expanded portion;
In the ironing process, the sleeve supports the inner surface of the enlarged portion at least in the range from one end side of the raw pipe to the rear end position of the tapered portion along the pushing direction of the tapered portion;
The method for manufacturing a differential thickness tube according to claim 1, wherein the difference thickness tube is manufactured.
ことを特徴とする、請求項２に記載の差厚管の製造方法。 2. The method according to claim 2, wherein in the ironing process, the range when the inner surface of the enlarged portion is supported by the sleeve is from the rear end position to a position of 50 mm or less along the pushing direction. The method for manufacturing a differential thick tube according to.
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の差厚管の製造方法。 The method for manufacturing a differential thick tube according to any one of claims 1 to 3, wherein in the ironing process, the sleeve is locked to the die to fix the position.
前記素管の外径寸法をＤ１（ｍｍ）、前記拡形部の外径寸法をＤ２（ｍｍ）として、下記式１で示される拡径量ＥＸが０．１％〜５０％である；
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の差厚管の製造方法。
Ｅｘ（％）＝（Ｄ２−Ｄ１）／Ｄ１×１００・・・（式１） Both the raw pipe and the difference thickness pipe are circular pipes;
Assuming that the outer diameter of the raw pipe is D1 (mm) and the outer diameter of the enlarged portion is D2 (mm), the diameter expansion amount EX represented by the following formula 1 is 0.1% to 50%;
The method for manufacturing a differential thickness tube according to any one of claims 1 to 4, wherein the difference thickness tube is manufactured.
Ex (%) = (D2-D1) / D1 × 100 ... (Equation 1)
ことを特徴とする、請求項５に記載の差厚管の製造方法。 The method for manufacturing a thickened pipe according to claim 5, wherein the thinning rate in the thinned portion of the thickened pipe after the ironing process is in the range of 10% to 90%.
前記素管を収容するとともに前記素管の外形よりも大きな拡形凹部を含む収容部を有するダイスと；
前記収容部内の前記素管の一端側に対して挿抜されるプラグ本体及びスリーブと；
前記プラグ本体及び前記スリーブの挿抜を行う駆動機構と；
前記スリーブを前記拡形凹部内に留める留置機構と；
を備えることを特徴とする、差厚管の製造装置。 It is a device that manufactures a differential thickness tube from a hollow tubular raw tube.
With a die that accommodates the raw pipe and has an accommodating portion that includes an enlarged recess larger than the outer shape of the raw pipe;
With the plug body and sleeve that are inserted and removed from one end side of the raw pipe in the accommodating portion;
With a drive mechanism for inserting and removing the plug body and the sleeve;
With an indwelling mechanism that fastens the sleeve in the enlarged recess;
A device for manufacturing a differential thickness tube, which comprises.
前記逃げ部を被覆可能に、前記スリーブが前記プラグ本体に対して外挿されている；
ことを特徴とする、請求項８に記載の差厚管の製造装置。 The plug body has a relief portion having a smaller outer shape than the tip portion of the plug body at a position on the rear end side of the tip portion;
The sleeve is extrapolated to the plug body so that the relief can be covered;
The apparatus for manufacturing a differential thickness tube according to claim 8.
前記留置機構が、少なくとも、前記素管の前記一端側より前記テーパー凹部の前記押し込み方向に沿った後端位置までを含む範囲に重なる位置に、前記スリーブを留置する；
ことを特徴とする、請求項８または９に記載の差厚管の製造装置。 A tapered recess is formed on the tip side of the expanded recess along the pushing direction of the plug body so that the inner shape is tapered toward the pushing direction;
The sleeve is indwelled at a position where the indwelling mechanism overlaps at least in a range including from one end side of the raw pipe to the rear end position of the tapered recess along the pushing direction;
The apparatus for manufacturing a differential thickness tube according to claim 8 or 9, wherein the thickness difference tube is manufactured.
ことを特徴とする、請求項１０に記載の差厚管の製造装置。 At a position overlapping between the one end side of the raw pipe and the rear end position of the expanded recess and the position of 50 mm or less along the pushing direction of the plug body from the rear end position. The device for manufacturing a differential thickness tube according to claim 10, wherein the indwelling mechanism indwells the sleeve.
ことを特徴とする、請求項８〜１１の何れか１項に記載の差厚管の製造装置。 The device for manufacturing a differential thickness tube according to any one of claims 8 to 11, wherein the indwelling mechanism is a locking portion provided on the sleeve and locked to the die.
ことを特徴とする、請求項８〜１１の何れか１項に記載の差厚管の製造装置。 The indwelling mechanism is a control unit that instructs the drive mechanism of the insertion / removal stop position of the sleeve;
The apparatus for manufacturing a differential thickness tube according to any one of claims 8 to 11, characterized in that.
前記収容部の形状が、円形、楕円形、矩形、線対称形状、のうちの何れかであり、
前記プラグ本体の形状が、円形、楕円形、矩形、線対称形状、のうちの何れかである
ことを特徴とする、請求項８〜１３の何れか１項に記載の差厚管の製造装置。 When viewed in a cross section perpendicular to the pushing direction of the plug body,
The shape of the accommodating portion is any of a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, and a line-symmetrical shape.
The apparatus for manufacturing a differential thickness tube according to any one of claims 8 to 13, wherein the shape of the plug body is any one of a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, and a line-symmetrical shape. ..
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