JP3430785B2 - 管材のフランジ成形方法 - Google Patents
管材のフランジ成形方法Info
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Description
げて鍔状に形成する管材のフランジ成形方法に関するも
のである。 【0002】 【従来の技術】円筒形粗材を、軸方向に圧縮することに
よって塑性変形させて円板状に形成する加工に、いわゆ
る据込み加工がある。一般的な据込み加工においては、
円筒形粗材の加工する部分の長さが、その円筒形粗材の
板厚の2倍以下であれば、座屈を生じることなく拡径さ
せて円板状等に形成することができる。ところが、図5
に示すように、円筒形粗材1の加工する部分の長さLが
板厚Wの2倍を超える場合には、円筒形粗材1にマンド
レル2を嵌挿した状態でパンチ3とダイ4との間で圧縮
したとしても座屈を生じ、加工後の円筒形粗材1の内周
部に、折込みと呼ばれる欠陥5が生じるという問題があ
った。 【0003】したがって、上記のように円筒形粗材1の
加工する部分の長さLが板厚Wの2倍を超える場合のフ
ランジの成形方法として、円筒形粗材1の端部を拡径方
向に変形させて円板状に形成する方法が適している。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、円筒形粗材1
の端部を拡径方向に変形すると、外周端面が自由表面と
なり、この外周端面が円周方向に引張応力を受ける、い
わゆる伸びフランジ成形部となるため、フランジ外周部
に亀裂が生じるという問題があった。 【0005】この発明は、上記の事情に鑑みなされたも
ので、管材の端部を拡径方向に変形させてフランジを形
成する伸びフランジ成形時におけるフランジ外周部の亀
裂の発生を防止することを目的としている。 【0006】この目的は、管材の端部を伸びフランジ成
形する際に、フランジ外周部に金属材料を充分に供給す
るか、あるいは強く圧縮して外周部の延性を高めること
により達成される。 【0007】 【課題を解決するための手段およびその作用】上記の課
題を解決するための手段として請求項1記載の発明は、
管材の一端側を押し拡げてこの管材の軸方向に対してほ
ぼ垂直な平面まで展開させる管材のフランジ成形方法に
おいて、前記管材の一端側を押し拡げる途中から、その
外周側が内周側より強く圧縮されるように前記押し拡げ
られる管材の板厚方向に圧縮力を付与しながら前記平面
まで展開させることを特徴としている。 【0008】 【0009】 【0010】請求項1記載の発明の方法によれば、管材
の一端側を押し拡げる途中から、その外周側が内周側よ
り強く圧縮されるように、前記押し拡げられる管材の板
厚方向に圧縮力を付与しながら前記平面まで展開させる
ので、圧縮力の高い外周側から圧縮力の小さい内周側に
向けて材料の塑性流動が生じる結果、拡径が抑制される
とともに外周部の延性が高められることによって、フラ
ンジ外周部の亀裂の発生が防止される。 【0011】 【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図1な
いし図4に基づいて説明する。 【0012】図1および図2は、管材のフランジ成形方
法の一例を示すもので、端部をフランジ成形する管材1
1は、冷間フランジ加工する所定長さ部分をフランジ成
形部11aとして予め拡径処理しておく。この拡径処理
は、例えば、管材11の端部に円錐形の工具を圧入して
行い、そのフランジ成形部11aと管材11の軸線との
成す角度θ0 が約45度となるように漏斗状に形成する
もので、拡径処理された管材11は、その内空部にマン
ドレル12を嵌挿した状態で、ポンチ13とダイス14
との互いに対向する面間において挟圧してフランジ状に
成形される。 【0013】この実施例のフランジ成形方法を行う装置
としては、その一例を図1に示すように、鉛直方向に昇
降駆動されるポンチ13と、このポンチ13の下方に固
設されたダイス14とで構成されており、ダイス14の
上面14aは、水平な平滑面に形成されるとともに、こ
の上面14aの中央には、管材11が密に嵌合する内径
の孔14bが、上面14aに対して垂直に形成されてい
る。 【0014】また、ポンチ13の下面13aは、このポ
ンチ13の下降限において前記ダイス14の上面14a
と密に接触する平滑面に形成されるとともに、下面13
aの中央には、予め拡径処理された前記管材11のフラ
ンジ成形部11aの外径D2より大きい直径D3 で、か
つ完成時のフランジの厚さに等しい深さTの円形凹部1
5が形成されている。また、フランジ成形部11aの外
径D2 と円形凹部15の直径D3 との関係は、D2 ≦D
3 であれば良いが、D3 はフランジ成形部11aをポン
チ13とダイス14との間で挟圧した際に、段部15a
にフランジ成形部11aの外周部が必ず接触できる径で
なければならない。 【0015】また、円形凹部15の中心には、フランジ
成形部11aに嵌挿されるマンドレル12が摺動可能に
嵌合する内径の孔13bが、前記ダイス14に形成され
た孔13bと同軸上に形成されている。また、前記円形
凹部15の外周部の段部15aの鉛直方向を0度したと
きの傾きθ1 が、0≦θ1 ≦45度の範囲に形成され、
フランジ成形部11aの拡径しようとする外周部と確実
に係合して、フランジ成形部11aに対して、板厚方向
と直交する方向に圧縮力が付与されるようになってい
る。 【0016】次に、上記したポンチ13とダイス14を
用いて、予め拡径処理された管材11をフランジ成形す
る場合について説明すると、先ず、一端を漏斗状に拡径
処理された管材11にマンドレル12を嵌挿し、このマ
ンドレル12を嵌挿した状態の管材11の他端側をダイ
ス14の孔14bに嵌挿する。したがって、拡径された
フランジ成形部11aとマンドレル12の上端側が孔1
4bから延出した状態となり、漏斗状に形成されたフラ
ンジ成形部11aの基端部が、孔14bとマンドレル1
2とによって固定される。次いで、ポンチ13に形成さ
れている孔13bに、前記マンドレル12の上端側の部
分を嵌挿し、この状態でポンチ13を下降させると、フ
ランジ成形部11aの外周部が円形凹部15の内側に当
接する(図1の状態)。 【0017】フランジ成形部11aは、最も大径となる
外周部を、円形凹部15の底面に当接して垂直方向に押
圧される。その結果、フランジ成形部11aが予め約4
5度に拡径処理されているため、このフランジ成形部1
1aが円滑に拡径される。そして、フランジ成形部11
aの外周部が、円形凹部15の外周の段部15aに係合
した後は、拡径方向の変形が規制されるため、このフラ
ンジ成形部11aには、板厚方向と直交する方向に圧縮
力が加えられながら、ダイス14とポンチ13との間で
挟圧されて(図2の左半部参照)、ダイス14の上面1
4aに密着するまで、すなわち管材11の軸線に対して
垂直となるまで挟圧して、フランジ成形を終了する(図
2の右半分を参照)。 【0018】したがって、フランジ成形部11aの外周
部は、ポンチ13の円形凹部15の段部15aに拘束さ
れた状態、すなわち板厚方向と直交する方向に常時圧縮
力が付与された状態でダイス13とポンチ14との間で
挟圧されるため、成形が完了するまでフランジ成形部1
1aの外周部へ材料が充分に供給され続けるため、この
外周部の延性が高められ、外周部の材料割れ等の成形不
良の発生を確実に防止することができる。 【0019】したがって、亀裂等の成形不良のないフラ
ンジを形成できる。特に、据込み鍛造によるフランジ成
形および自由鍛造、ヘラ加工等によるフランジ成形では
成形不可能とされていた材料伸び率が18%以上となる
管材のフランジ成形が可能となり、また、管材にフラン
ジを一体形成できるので、フランジを溶接等で管材に取
付けた場合より強度アップおよびコストダウンが図れ
る。なお、この実施例のフランジ成形方法によって成形
可能なフランジの材料伸び率の限界は約65%である。 【0020】なお、この実施例においては、ダイス14
の上面14aを平滑面に形成した場合について説明した
が、ポンチ13側の円形凹部15と対向する位置に、同
じ直径の凹部を形成して、上下の凹部を合わせた容積
が、成形しようとするフランジの体積と等しくなるよう
に形成しても同様の作用効果が得られる。 【0021】また図3および図4はこの発明の実施例を
示すもので、前記一例における構成と同一の構成部分に
は同一の符号を付してその詳細な説明を省略して以下図
面に基づいて説明する。 【0022】この実施例のフランジ成形方法においても
管材11の端部のフランジ成形部11aを約45度とな
るように漏斗状に拡径処理して用いるもので、この管材
11aの内空部にマンドレル12を嵌挿した状態で、こ
のフランジ成形部11aをポンチ23とダイス24との
互いに対向する面間において挟圧してフランジ状に成形
する。 【0023】この実施例の管材のフランジ成形方法を行
う装置は、その一例を図3および図4に示すように、鉛
直方向に昇降駆動されるポンチ23と、このポンチ23
の下方に固設されたダイス24とで構成されている。 【0024】そして、ポンチ23の下面23aは、平面
に対する角度θ2 が約5度の浅いすり鉢状に形成され、
その中央には、マンドレル12の上端側を嵌挿する孔2
3bが、このポンチ23のストローク方向と平行に形成
されている。またダイス24の上面24aは、平面に対
する角度θ3 が約10度の浅いすり鉢状に形成され、そ
の中央には管材11の下端側を嵌挿する孔24bが、ポ
ンチ23に形成された孔23と同一軸線上、すなわち鉛
直方向に形成されている。そして、ポンチ23がストロ
ークして下降限に達した状態では、ポンチ23の下面2
3aとダイス24の上面24aとは、その外周部におい
て若干の間隙を残して対向するダイス24の上面24a
との間には、外周側の厚みが薄い円盤状の空間が形成さ
れ、この下面23aと上面24aとの間でフランジ成形
部11aを挟圧して円盤状のフランジに形成するように
なっている。 【0025】次に、上記したポンチ23とダイス24を
用いて、予め拡径処理された管材11をフランジ成形す
る場合について説明すると、先ず、一端を漏斗状に拡径
処理された管材11にマンドレル12を嵌挿し、このマ
ンドレル12を嵌挿した状態の管材11の他端側をダイ
ス24の孔24bに嵌挿する。したがって、拡径された
フランジ成形部11aとマンドレル12の上端側が孔2
4bから上方へ延出した状態となり、漏斗状に形成され
たフランジ成形部11aの基端部が、孔24bとマンド
レル12とによって固定される。次いで、ポンチ23に
形成されている孔23bに、前記マンドレル12の上端
側の部分を嵌挿し、この状態でポンチ23を下降させる
と、先ず、フランジ成形部11aの外周部がポンチ23
の下面23aに当接する(図3の状態)。 【0026】フランジ成形部11aは、最も大径である
外周部を、ポンチ23の下面23aに当接して垂直方向
に押圧される。その結果、約45度に形成されているフ
ランジ成形部11aが円滑に拡径されるとともに、フラ
ンジ成形部11aの外周面だった面(図3において下側
の面)が、ダイス24の上面24aに密着した後は、ポ
ンチ23aの下面とダイス24の上面24aとの間で挟
圧されることにより、このフランジ成形部11aには、
板厚方向に圧縮力が加えられる。 【0027】そして、板厚方向に圧縮力が加えられたフ
ランジ成形部11aは、上下両面23a,24a間に形
成された前記円盤状の空間内に充満するように塑性変形
する(図4の左半部参照)。このとき、上下両面23
a,24a間の間隙が、中心側が広くて外周側が狭く形
成されているため、板厚方向に圧縮された際に内周側よ
り外周側が強く圧縮されることとなり、外周に自由表面
が残っていても、圧縮された材料に、圧縮力の低い中心
方向に向う流れが生じてそれ以上の拡径が規制される
(図4の右半部参照)。 【0028】したがって、フランジ成形部11aの外周
部は、高い圧力で圧縮されて延性が向上するとともに、
一定以上の拡径が規制されるため亀裂等の成形不良の発
生が防止される。 【0029】なお、この実施例においては、予め拡径処
理された管材11をフランジ加工する場合について説明
したが、事前に拡径処理を行わずに、拡径工程とフラン
ジ成形工程とを連続して行うこともできる。この場合に
は、管材の端部を拡径させる中空円錐形の金型を分割型
としてポンチの下面に設けておき、拡径工程が完了した
段階で分割除去した後、ポンチによってフランジ成形工
程を行うようにする。 【0030】また、パンチ23とダイス24との互いに
対向する面23a,24aの傾斜角度およびフランジ成
形部11aの長さを変えることによって、成形できるフ
ランジの大きさを任意に設定することができる。 【0031】 【発明の効果】この発明の方法によれば、押し拡げられ
る管材の外周側が内周側より強く圧縮されるように管材
の板厚方向に圧縮力を付与しながら展開させるので、圧
縮力の小さい内周側に向けて材料の塑性流動が生じる結
果、拡径が抑制されるとともに外周部の延性が高められ
るため、フランジ外周部の亀裂の発生が防止され、材料
伸び率が18%以上のフランジ成形も可能となる。 【0032】
のフランジ成形部とポンチおよびダイスとの関係を示す
断面側面図である。 【図2】同じくポンチが下降途中(左半部)および下死
点(右半部)のときのフランジ成形部の状態を示す断面
側面図である。 【図3】この発明の第2実施例の成形方法における管材
のフランジ成形部とポンチおよびダイスの関係を示す断
面側面図である。 【図4】同じくポンチが下降途中(左半部)および下死
点(右半部)のときのフランジ成形部の状態を示す断面
側面図である。 【図5】座屈限界を超えた粗材長さの据込み加工となる
場合を示す断面側面図である。 【図6】同じく座屈限界を超えた粗材長さの据込み加工
によって発生した折込み欠陥を示す断面側面図である。 【符号の説明】 11 管材 11a フランジ成形部 12 マンドレル 13 ポンチ 13a ポンチの下面 14 ダイス 14a ダイスの上面 15 円形凹部 23 ポンチ 23a ポンチの傾斜した下面 24 ダイス 24a ダイスの傾斜した上面
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 管材の一端側を押し拡げてこの管材の軸
方向に対してほぼ垂直な平面まで展開させる管材のフラ
ンジ成形方法において、 前記管材の一端側を押し拡げる途中から、その外周側が
内周側より強く圧縮されるように前記押し拡げられる管
材の板厚方向に圧縮力を付与しながら前記平面まで展開
させることを特徴とする管材のフランジ成形方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09910896A JP3430785B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 管材のフランジ成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09910896A JP3430785B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 管材のフランジ成形方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09262623A JPH09262623A (ja) | 1997-10-07 |
JP3430785B2 true JP3430785B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=14238642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09910896A Expired - Fee Related JP3430785B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 管材のフランジ成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (4)
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DE502007006195D1 (de) * | 2007-08-03 | 2011-02-17 | Ifutec Ingenieurbuero Fuer Umformtechnik Gmbh | Verfahren zum Umformen eines Rohrelements |
CN115647226B (zh) * | 2022-12-03 | 2024-03-26 | 苏州市越海拉伸机械有限公司 | 一种薄壁管的扩孔装置及扩孔工艺 |
CN117884533A (zh) * | 2024-03-15 | 2024-04-16 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 盖板装配成型工艺及盖板 |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP09910896A patent/JP3430785B2/ja not_active Expired - Fee Related
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