專利名稱：旋壓加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在汽車的轉(zhuǎn)換器殼體、消音器中使用的鋼管等金屬制管體的管端等形成縮徑部的方法。
背景技術(shù)：
在裝備于汽車的排氣系統(tǒng)的排氣凈化用催化器(Converter)的殼體、或者消音器 (muffler)的殼體中，由于需要大容量化，因此作為坯料，使用大徑的管。進(jìn)而，在該殼體部件端部，為了與前后部件連接，具備錐形部，此外，根據(jù)需要而具備與錐形部連接的小徑的
直管部。圖1示出如下例子此類殼體1由坯料亦即大徑的管的部分(Ic)、為了與前后的部件連接而設(shè)置的錐形部(lb)、以及與錐形部連續(xù)的小徑的直管部(Ia)構(gòu)成。作為上述殼體1的成形方法，多數(shù)情況使用如圖2所示的旋壓加工方法。進(jìn)而，以加工時(shí)的褶皺抑制、加工部的板厚調(diào)整、或者內(nèi)外表面的尺寸精度的提高為目的，例如如圖3所示，使用芯狀部件來(lái)實(shí)施該旋壓加工。但是，在以多道次(pass)進(jìn)行加工時(shí)，芯狀部件僅在最終道次有效地發(fā)揮功能， 在中間工序幾乎不發(fā)揮功能。并且，由于需要用于保持芯狀部件的夾具等原因，因此對(duì)管端實(shí)施縮徑加工時(shí)的芯狀部件利用技術(shù)未必現(xiàn)實(shí)。因此，當(dāng)在管端實(shí)施以縮徑為目的的旋壓加工時(shí)，不使用芯狀部件、將輥按壓于中空狀態(tài)的管體而進(jìn)行成形的情況增多。在不使用芯狀部件地實(shí)施旋壓加工的情況下，為了正常地進(jìn)行加工，需要克服由輥產(chǎn)生的加工力而保持管體本來(lái)的形狀。然而，另一方面，在此類管體加工品中，以輕量化等作為目的，要求管壁的薄壁化。 當(dāng)與管體的直徑相比管壁變薄時(shí)，管體的剛性不足。其結(jié)果是，管體加工品的形狀精度降低。并且，在進(jìn)行旋壓加工時(shí)，如果被加工管體彈性地彎曲或起伏，則由于該變形部位與輥沖突，在進(jìn)行旋壓加工的部位產(chǎn)生褶皺或發(fā)生變形，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行旋壓加工。即，產(chǎn)生圖4 所示的不良品。對(duì)于這種形狀精度降低、加工無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行的現(xiàn)象，被加工管體的壁厚越薄、或者加工速度越快，則越容易發(fā)生。因此，專利文獻(xiàn)1提出了如下方案為了抑制因被加工管體的剛性不足導(dǎo)致的彈性變形、防止褶皺、龜裂的產(chǎn)生、提高形狀精度和加工速度，在將加工輥按壓于旋轉(zhuǎn)的金屬制管體的外周，并不使用成型模具地進(jìn)行縮小上述管體的直徑的旋壓加工時(shí)，在上述管體的內(nèi)側(cè)夾裝由泡沫樹脂構(gòu)成的填充材料，利用上述加工輥對(duì)上述管體和上述填充材料一并進(jìn)行縮徑加工。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-346695號(hào)公報(bào)在上述專利文獻(xiàn)1所提出的方法中，能夠獲得如下相應(yīng)的效果能夠抑制因被加工管體的剛性不足導(dǎo)致的彈性變形，并且，能夠防止成形中產(chǎn)生振動(dòng)、能夠防止褶皺、龜裂等成形失敗，能夠?qū)崿F(xiàn)形狀精度、加工速度的提高。但是，對(duì)于填充于被加工管體的內(nèi)側(cè)的泡沫樹脂，在施加有壓力的情況下，內(nèi)部的氣泡被壓破而變形。因此，朝向外方的反彈力降低，不足以充分補(bǔ)償被加工管體的剛性。即， 填充的泡沫樹脂雖然在變形量少時(shí)追隨被加工管體的變形而相應(yīng)地發(fā)揮功能，但是在變形量多的情況下，無(wú)法產(chǎn)生與變形量相抵的反彈力。并且，填充于被加工管體的內(nèi)側(cè)的泡沫樹脂形成為如下形態(tài)伴隨著管端的縮徑加工，上述泡沫樹脂的形狀變形為沿著管端形狀的形狀而被填充。因此，不易從管端開口部取出泡沫樹脂，生產(chǎn)率低。并且，作為填充材料的泡沫樹脂完全不可能再利用。因此，在專利文獻(xiàn)1中提出的泡沫樹脂利用技術(shù)從結(jié)果來(lái)看增高了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了消除此類問(wèn)題點(diǎn)而提出的，其目的在于提供一種進(jìn)行旋壓加工的方法，當(dāng)在金屬制管體的管端等形成縮徑部時(shí)，能夠抑制因被加工管體的剛性不足導(dǎo)致的彈性變形，能夠防止褶皺、龜裂的產(chǎn)生，能夠?qū)崿F(xiàn)形狀精度和加工速度的提高，從而能夠高生產(chǎn)率地進(jìn)行旋壓加工。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的旋壓加工方法使用配置于被加工管體的外周且在上述被加工管體的周圍相對(duì)地公轉(zhuǎn)的加工輥，通過(guò)使上述加工輥一邊在上述被加工管體的半徑方向上移動(dòng)一邊在軸向往復(fù)移動(dòng)，由此，縮小上述被加工管體的直徑，其中，在將由具有彈性的板狀材料構(gòu)成的卷繞體作為芯狀部件插入上述被加工管體的縮徑加工部的管內(nèi)側(cè)胡的狀態(tài)下，利用上述加工輥進(jìn)行縮徑加工。作為上述具有彈性的板狀材料，優(yōu)選以使用彈簧鋼板的卷繞體作為芯狀部件來(lái)使用。在本發(fā)明的旋壓加工方法中，使用配置于被加工管體的外周且在上述被加工管體的周圍相對(duì)地公轉(zhuǎn)的加工輥，通過(guò)使上述加工輥一邊在上述被加工管體的半徑方向上移動(dòng)一邊在軸向往復(fù)移動(dòng)來(lái)對(duì)上述被加工管體實(shí)施縮徑加工，此時(shí)，作為芯狀部件，插入由彈簧鋼板等具有彈性的板狀材料構(gòu)成的卷繞體。由于由彈簧鋼板等構(gòu)成的卷繞體成為直徑可變的芯狀部件，因此在利用多道次實(shí)施縮徑加工時(shí)，上述卷繞體作為芯狀部件在整個(gè)階段有效地發(fā)揮功能。并且，即使被加工管體是薄壁材料，也能夠抑制因被加工管體的剛性不足導(dǎo)致的彈性變形。并且，能夠防止成形中產(chǎn)生振動(dòng)、能夠防止褶皺、龜裂等成形失敗，能夠?qū)崿F(xiàn)形狀精度、加工速度的提高。此外，由于不僅在加工后容易去除芯狀部件，而且作為芯狀部件，能夠?qū)砝@體進(jìn)行再利用，因此能夠高生產(chǎn)率地進(jìn)行旋壓加工。


圖1是說(shuō)明排氣凈化用催化器(轉(zhuǎn)換器)的殼體的形狀的概要圖。圖2是說(shuō)明旋壓加工方法的示意圖。圖3是說(shuō)明使用芯狀部件的旋壓加工方法的圖。圖4是說(shuō)明在旋壓加工時(shí)容易發(fā)生的不良問(wèn)題的圖。圖5是說(shuō)明在本發(fā)明中使用的作為直徑可變芯狀部件的彈簧鋼板卷繞體的圖。圖6是說(shuō)明本發(fā)明的旋壓加工方法的示意圖。
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圖7是匯總了實(shí)施例的結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明人等對(duì)在對(duì)管端進(jìn)行縮徑加工時(shí)使用泡沫樹脂作為芯狀部件這一專利文獻(xiàn)1的技術(shù)上的問(wèn)題點(diǎn)再次探討，重復(fù)探討了即使在直徑變細(xì)時(shí)也能夠呈現(xiàn)朝向外方的強(qiáng)反彈力，并且能夠再利用的芯狀部件。在此過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)由彈簧鋼板等具有彈性的板狀材料構(gòu)成的筒狀卷繞體能夠作為芯狀部件使用。以下，利用將由彈簧鋼板構(gòu)成的卷繞體作為芯狀部件使用的實(shí)施方式對(duì)其細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。如圖5所示，在本發(fā)明的旋壓加工方法中作為芯狀部件使用的彈簧鋼板的卷繞體是將普通的彈簧鋼板薄板卷繞一至多圈而得到的筒狀物體。至少需要使內(nèi)側(cè)的板端與外側(cè)的板的內(nèi)壁重疊。如圖5所示，優(yōu)選上述卷繞體的內(nèi)側(cè)的板端向內(nèi)側(cè)彎折，以使得隨著直徑變細(xì)，易于沿著外側(cè)的板內(nèi)壁滑動(dòng)。對(duì)于彈簧鋼板的卷繞體，卷繞圈數(shù)越多，縮徑時(shí)的反彈力越大。這一點(diǎn)與螺旋彈簧相同。由于克服縮徑加工結(jié)束后的增大了的反彈力而取出卷繞體，因此不需要卷繞圈數(shù)太多的卷繞體。雖然也與彈簧鋼板的特性有關(guān)，但卷繞一到兩圈就足夠了。卷繞體的筒的長(zhǎng)度只要稍稍超出將要實(shí)施縮徑的縮徑部的長(zhǎng)度即可。下面，對(duì)使用如上所述的彈簧鋼板的卷繞體進(jìn)行旋壓加工的方法詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。圖6是利用本發(fā)明的旋壓加工方法對(duì)管端實(shí)施縮徑加工時(shí)的示意圖。首先，如圖 6 (a)所示，將彈簧鋼板的卷繞體插入被加工管端。此時(shí)，卷繞體在利用克服朝向上述卷繞體的外方的反彈力使其直徑變細(xì)后的狀態(tài)下插入。在除去克服反彈力的力之后，彈簧鋼板的卷繞體的直徑增大到直至與被加工管體的內(nèi)徑一致、并以從被加工管體的內(nèi)側(cè)向外側(cè)按壓該被加工管體的內(nèi)壁的方式被保持于被加工管體的內(nèi)側(cè)。在此狀態(tài)下，與在圖2、3所看到的同樣，利用加工輥對(duì)管端實(shí)施縮徑加工(參照?qǐng)D 6的(b))。此時(shí)，如上述那樣，由于彈簧鋼板的卷繞體以通過(guò)自身的反彈力被按壓于管端內(nèi)壁的方式被保持，因此不需要另外對(duì)該彈簧鋼板的卷繞體進(jìn)行保持、支承。伴隨著管端的縮徑加工，卷繞體的直徑被縮小，上述卷繞體的反彈力伴隨著加工而增大。另外，在進(jìn)行旋壓加工時(shí)，雖然圖2、3示出了對(duì)被加工管體進(jìn)行固定，并使加工輥公轉(zhuǎn)的實(shí)施方式，但也可以是使被加工管體旋轉(zhuǎn)的實(shí)施方式。雖然由彈簧鋼板的卷繞體構(gòu)成的芯狀部件的朝向外方的按壓力對(duì)被加工管體的剛性進(jìn)行補(bǔ)償，但是由于該按壓力隨著縮徑加工的進(jìn)展而增大，因此，即使被加工管體的壁厚薄，也能夠抑制因被加工管體自身的剛性不足導(dǎo)致的彈性變形。在對(duì)管端實(shí)施縮徑加工時(shí)，如果在被加工部位不對(duì)材料進(jìn)行約束的話，則容易產(chǎn)生裂紋，但是，當(dāng)上述管端與芯狀部件接觸時(shí)，特別是當(dāng)如本發(fā)明那樣地賦予按壓力地與芯狀部件接觸時(shí)，被加工部位的對(duì)材料進(jìn)行約束的效果變得更大，不僅能夠防止加工時(shí)產(chǎn)生裂紋，也能夠?qū)崿F(xiàn)形狀精度、加工速度的提高。加工結(jié)束后，取出作為芯狀部件的彈簧鋼板的卷繞體。
伴隨著加工，彈簧鋼板的卷繞體的直徑變細(xì)，朝向外方的反彈力變得更大。因此， 為了使卷繞體的直徑變細(xì)以便從被加工管體抽出，需要對(duì)卷繞體施加增大后的反彈力以上的力。除了需要增大后的反彈力以上的力以外，對(duì)于抽出卷繞體沒(méi)有困難之處。由于抽出后的彈簧鋼板的卷繞體復(fù)原至最初的形狀，因此能夠再次作為芯狀部件在管體的縮徑加工中使用。因此，能夠?qū)⑸a(chǎn)成本抑制得較低。通常，作為對(duì)管端實(shí)施的旋壓加工，多數(shù)情況是在保持管端部為正圓形狀的情況下對(duì)管端部進(jìn)行縮徑加工。本發(fā)明方法雖然在此類通常的正圓縮徑加工中被采用，但是也能夠適用于相對(duì)于形成于管端的縮徑部不是正圓形狀，而是具有略微不同的長(zhǎng)徑和短徑的橢圓形狀的縮徑加工。即，由于薄板的彈簧鋼板卷繞體沿著被成形的管體的內(nèi)壁形狀而變形，因此只要截面不是方形形狀，就能夠沿著管端加工形狀而變形。因此，上述旋壓加工也能夠沒(méi)有任何問(wèn)題地適用于相對(duì)于具有不同的長(zhǎng)徑和短徑的橢圓形狀的縮徑加工。另外，在上述說(shuō)明中，雖然對(duì)在被加工管體的管端進(jìn)行縮徑加工的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明當(dāng)然也能夠應(yīng)用于管端以外的部位(例如，被加工管體長(zhǎng)度方向的中央部)。實(shí)施例作為試樣，使用外徑為150mm的鐵素體不銹鋼電焊鋼管。此時(shí)，使用坯料板厚為 0. 8mm、1. 05mm 以及 1. 2mm 的 3 種鋼管。作為芯狀部件，使用以板厚為0. 5mm的彈簧用冷軋鋼板(JISG4802，S55C-CSPB)為坯料且直徑為150mm、寬度為IOOmm的卷繞一圈的卷繞體。將上述彈簧鋼板卷繞體插入上述3種被加工鋼管的管端，加工輥一邊以600rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)一邊與被加工鋼管接觸，并且以6000mm/分的進(jìn)給速度、以11道次按照60%的縮徑率(diameter reduction ratio)進(jìn)行縮徑加工，直至管端外徑為90mm為止。在坯料鋼管的板厚為0. 8mm的情況下，雖然無(wú)論是否使用芯狀部件，在直徑縮小而到達(dá)60%的縮徑率之前，都會(huì)產(chǎn)生褶皺而無(wú)法繼續(xù)加工，但是如圖7所示，在不使用芯狀部件的情況下在初期產(chǎn)生褶皺，與此相對(duì)，在使用芯狀部件的情況下在加工后期產(chǎn)生褶皺。并且，在坯料鋼管的板厚為1. 2mm的情況下，無(wú)論是否使用芯狀部件，都能夠進(jìn)行縮徑加工直至縮徑率達(dá)到60%為止。與此相對(duì)，在坯料鋼管的板厚為1.05mm的情況下，按照本發(fā)明，在以彈簧鋼板卷繞體作為芯狀部件時(shí)，能夠進(jìn)行縮徑加工縮徑率達(dá)到60%為止，但是在不使用彈簧鋼板卷繞體時(shí)，無(wú)法進(jìn)行60%的縮徑率的縮徑加工。匯總上述結(jié)果，如表1所示。能夠理解作為芯狀部件的彈簧鋼板卷繞體的有用性。另外，對(duì)于成為芯狀部件的由具有彈性的板狀材料構(gòu)成的卷繞體，只要是能夠抑制在旋壓加工時(shí)因被加工管體的剛性不足導(dǎo)致的彈性變形的卷繞體，當(dāng)然也可以應(yīng)用彈簧鋼板以外的板材。表 1表1 試驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種旋壓加工方法，其特征在于，使用配置于被加工管體的外周且在上述被加工管體的周圍相對(duì)地公轉(zhuǎn)的加工輥，通過(guò)使上述加工輥一邊在上述被加工管體的半徑方向上移動(dòng)一邊在軸向往復(fù)移動(dòng)，由此縮小上述被加工管體的直徑，其中，在將由具有彈性的板狀材料構(gòu)成的卷繞體作為芯狀部件插入上述被加工管體的縮徑加工部的管內(nèi)側(cè)后的狀態(tài)下，利用上述加工輥進(jìn)行縮徑加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋壓加工方法，其特征在于， 上述卷繞體由彈簧鋼板構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種旋壓加工方法，使用配置于被加工管體的外周且在上述被加工管體的周圍相對(duì)地公轉(zhuǎn)的加工輥，通過(guò)使上述加工輥一邊在上述被加工管體的半徑方向上移動(dòng)一邊在軸向往返移動(dòng)，由此對(duì)上述被加工管體進(jìn)行縮徑加工，此時(shí)，在將由彈簧鋼板等具有彈性的板狀材料構(gòu)成的卷繞體作為芯狀部件插入被加工管體的縮徑加工部的管內(nèi)側(cè)后的狀態(tài)下，利用上述加工輥實(shí)施縮徑加工。
文檔編號(hào)B21D41/04GK102292174SQ20108000520
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者安藤彰啟, 狩野忍, 黑部淳 申請(qǐng)人:日新制鋼株式會(huì)社