專利名稱：液壓脹形加工裝置以及液壓脹形加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供于液壓脹形加工的異形毛管，和使用此異形毛管進行液 壓脹形加工的液壓脹形加工裝置，液壓脹形加工方法，及實施了液壓脹形 加工的液壓脹形加工品。
背景技術(shù)：
液壓脹形加工，與其他的成形加工方法相比，具有大量的優(yōu)點。例如， 為了能夠加工成在長方向具有不同的截面形狀的復(fù)雜的形狀的零件，在現(xiàn) 有的方法中，可以將需要焊接接合的機械零件由一體成形進行加工。另外， 因為該加工會使貫穿施加了加工的部位的整體產(chǎn)生加工硬化，所以即使采 用軟質(zhì)的毛管，也能夠得到高強度的制品。此外，加工后的回彈少，制品的尺寸精度良好(形狀凍結(jié)性良好)。 為此，無需制品尺寸的修整工序，可實現(xiàn)工序的精簡。液壓脹形加工，被評價有上述的優(yōu)異特點，最近，特別是作為汽車用 零件的制造方法被采用。圖1是說明現(xiàn)有的使用直管的液壓脹形加工的圖，(a)表示液壓脹形 加工前的截面結(jié)構(gòu)，(b)表示液壓脹形加工后的截面結(jié)構(gòu)。使用了一般的直管的液壓脹形加工，如圖1 (a)所示，是通過注入孔 3向設(shè)置于上下一對金屬模1、 2內(nèi)的毛管P1中注入加工液，除提高加工 液的壓力(以下稱為"內(nèi)壓")以外，再利用兼具密封工具的軸推壓工具 (以下稱為"密封工具")4、 5，從兩管端在軸向進行擠壓加工，由此制造例如具有如圖1 (b)所示截面形態(tài)的加工品P2。在此液壓脹形加工時，密封工具4、 5被連接于未圖示的液壓缸，在 液壓脹形加工中控制軸向位置或軸推壓力。在這樣的液壓脹形加工中，從管端向軸向作用的軸推壓加工，可以說 是為了促進隆起時的金屬流動，提高擴管限度的極重要的工加。艮口，在此液壓脹形加工中，不實施自管端的軸推壓加工，僅簡單地以 固定毛管兩端部的軸向位置的狀態(tài)負載內(nèi)壓，從而對應(yīng)材料的隆起，板厚 顯著減少。為此，在液壓脹形加工中的途中致使破裂，使可成形的范圍(擴 管限度)受到限制。此外，在液壓脹形加工中，還有由毛管形狀引起的問題。如前所述， 作為該加工的一個優(yōu)點，是能夠得到軸向截面形狀不同的復(fù)雜的加工形 狀，但對于能夠得到的加工形狀也有限制。例如，當定義為周長增加率(擴管率)=((該部位的加工品的外周 長/毛管的圓周長)一1} X10(P/。時，雖然也要根據(jù)加工品所要求的形狀 特性和使用的毛管條件(材質(zhì)、板厚)，不過，除了軸推壓有效的管端部區(qū)域，周長增加率(擴管率)至多為25%左右。艮p，為了提高制品的形狀設(shè)計的自由度，獲得具有更復(fù)雜的任意的截 面形狀的制品，還需要再進行開發(fā)。為了對應(yīng)此問題，而提出采用大致圓錐狀的毛管(以下稱為"錐形毛 管")來替代直毛管，該錐形毛管具有從軸向的一端到另一端外徑逐漸增 加或減小的周長。具體來說，通過采用錐形毛管，即使對于利用直毛管成形困難的零件， 例如，沿軸向有很大周長變化的零件，也能夠?qū)殡S加工的周長增加率抑制得很低，能夠形成規(guī)定的加工形狀(例如，參照特開2001-321842號公 報，第1頁、第2頁)。然而，采用軸向截面形狀變化的錐形毛管進行液壓脹形加工時，如果 使用所述圖l所示的直毛管用的密封工具，對錐形毛管實施軸推壓就很困難。圖2是說明用現(xiàn)有的直毛管用軸推壓工具對錐形毛管進行軸推壓時產(chǎn) 生的問題的圖。如同圖所示，在大徑端側(cè)，本身不能對錐形毛管TP1進行軸推壓，另外，在小徑端側(cè)，能夠?qū)﹀F形毛管TP1進行軸推壓，但隨著軸 推壓，軸推壓工具4進入到上下的金屬模1、 2的內(nèi)部，隨之而來的是，軸推壓工具4側(cè)的錐形毛管TP1的內(nèi)外面的拘束變得不充分，使密封泄漏發(fā)生。圖3是說明采用了現(xiàn)有的錐形毛管的液壓脹形加工工序的圖，(a)表 示設(shè)置作為起始材料的錐形毛管的加工前的截面結(jié)構(gòu)，(b)表示成形液壓 脹形加工用的異形毛管在液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)，(c)表示加工結(jié)束 時的截面結(jié)構(gòu)。在采用了現(xiàn)有的錐形毛管TP1的液壓脹形加工中，如圖產(chǎn)3所示，前 端部使用錐狀的密封工具6、 7，但是因為不能實施軸推壓，所以一般只以 內(nèi)壓負荷使液壓脹形加工完成。還有，圖3中的TP2表示成形了管端部之 后的錐形毛管，TP3表示液壓脹形加工后的制品(液壓脹形加工品)。在圖3所示的液壓脹形加工工序中，因為不能實施錐形毛管TP2的軸 推壓，所以如前所述，在液壓脹形加工的階段只能在不會產(chǎn)生斷裂的被限 定了程度的成形范圍加工。因此，在液壓脹形加工中，有無法充分發(fā)揮采 用錐形毛管帶來的效果的實際情況。為此，采用錐形毛管進行液壓脹形加工時，除了對毛管的內(nèi)壓負荷外， 還期待可以從管端向軸向進行軸推壓的技術(shù)開發(fā)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于，鑒于上述的問題點，提供一種液壓脹形加工用異形 毛管，和使用它的液壓脹形加工裝置，液壓脹形加工方法，以及液壓脹形 加工品，其即使在進行軸向有截面形狀變化的、例如，錐形管的液壓脹形 加工時，除了對毛管的內(nèi)壓負荷以外，還可以從管端對軸向進行軸推壓， 能夠得到大的擴管率。本發(fā)明為了達成上述目的，其要旨如下所述 (1)的液壓脹形加工用異形毛管；(2)的液壓脹形加工裝置； (3)的液壓脹形加工方法；和(4)的液壓脹形加工品。 (1) 一種液壓脹形加工用異形毛管，供于液壓脹形加工，其特征在 于，具有從軸向的一端到另一端，外徑逐漸增加或減小的周長，至少在一端側(cè)，朝向該一端側(cè)的管端面，形成了所述周長增加的保持部。但是，當在大徑端側(cè)形成所述保持部時，為了確保密封性，在該保持部的周長增加比例，要比毛管主體部的周長增加比例大。此外，當不以上述的液壓脹形加工用異形毛管在兩端形成所述保持部，而是形成于該一端側(cè)，但沒有形成于另一端側(cè)時，優(yōu)選在另一端側(cè)形成平行部。這是因為，從形成平行部的端側(cè)，也可以以簡易的結(jié)構(gòu)進行軸推壓。此外，通過形成平行部，能夠改善端部的密封性。(2)是一種由下述的"第一 第四的加工裝置"構(gòu)成的液壓脹形加工裝置。如前所述，"密封工具"意思是使用的是兼具密封工具的軸推壓工具。"第一加工裝置"，如后述的圖5、圖6所示，是一種液壓脹形加工裝 置，其使用至少在一端側(cè)形成保持部的異形毛管，從該一端側(cè)進行軸推壓 加工，其特征在于，具有 一對金屬模主體； 一對管端保持金屬模，其配 置于此金屬模主體的該一端側(cè)；密封工具，其為了與此管端保持金屬模保 持異形毛管的該一端側(cè)的端部，而前端部被插入管端保持金屬模；密封工 具，其為了與金屬模主體保持異形毛管的該另一端側(cè)的端部，而前端部被 插入所述金屬模主體；彈性構(gòu)件，其設(shè)于金屬模主體和管端保持金屬模之 間，至少加工液的注入后，向所述管端保持金屬模，施加與金屬模主體的 端部相對的推力(thmst)，密封工具的任一個都設(shè)有加工液的注入孔，在 液壓脹形加工中，隨著保持異形毛管的該一端側(cè)的端部的密封工具向軸向 的移動，所述管端保持金屬模抵抗所述彈性構(gòu)件的推力而移動。"第二加工裝置"，如后述的圖8、圖9所示，是一種液壓脹形加工裝 置，其使用在一端側(cè)形成保持部，在另一端側(cè)形成平行部的異形毛管，至 少從該一端側(cè)進行軸推壓加工，其特征在于，在上述"第一加工裝置"采 用的結(jié)構(gòu)中，在一對金屬模主體上，在與異形毛管的平行部對應(yīng)的該另一 端側(cè)的端部內(nèi)部設(shè)置平行部，另外，前端部插入金屬模主體的密封工具中， 為了與金屬模主體的平行部保持異形毛管的該另一端側(cè)的端部，在與所述 異形毛管的平行部對應(yīng)的外面設(shè)置平行部。在"第二加工裝置"中，通過采用上述的結(jié)構(gòu)，從異形毛管的另一端 側(cè)也可以進行軸推壓。另外，在不進行軸推壓時，通過在另一端側(cè)的端部形成平行部，也可以使密封性提高。"第三加工裝置"，如后述的圖iO所示，是一種液壓脹形加工裝置， 其使用在兩端側(cè)形成保持部的異形毛管，從兩端側(cè)進行軸推壓加工，其特 征在于，在金屬模主體的異形毛管的該一端側(cè)和該另一端側(cè)的兩端部，分 別具有 一對管端保持金屬模；密封工具；和施加推力的彈性構(gòu)件。在上述"第一加工裝置"中，在金屬模主體的該一端側(cè)具有一對管端 保持金屬模，密封工具，和施加推力的彈性構(gòu)件，相對于此，在"第三加 工裝置"中，在金屬模主體的兩端側(cè)具有相同結(jié)構(gòu)，這一點不同。"第四加工裝置"，如后述的圖11所示，是"第一 第三的加工裝置" 的實施方式，其特征在于，在向一對管端保持金屬模施加推力的所述彈性 構(gòu)件和一對金屬模主體之間，依次配置至少一組的一對中間保持金屬模， 和對此一對中間保持金屬模施加推力的彈性構(gòu)件。(3) 是一種液壓脹形加工方法，其特征在于，將上述(1)記載的異 形毛管，設(shè)置于上述"第一 第四的加工裝置"的任意一個液壓脹形加工 裝置的金屬模內(nèi)以后，對所述異形毛管實施組合內(nèi)壓負荷和軸推壓的液壓 脹形加工。另外，是一種液壓脹形加工方法，其特征在于，采用上述"第一^^第 四的加工裝置"的任意一種的液壓脹形加工裝置，制造上述(1)記載的 異形毛管以后，對所述異形毛管，實施組合內(nèi)壓負荷和軸推壓的液壓脹形 加工。(4) 是一種液壓脹形加工品，其特征在于，其通過將上述(1)記載的異形毛管設(shè)置于上述"第一 第四的加工裝置"的任意一個液壓脹形加 工裝置的金屬模內(nèi)，組合內(nèi)壓負荷和軸推壓的液壓脹形加工而成形。此外，是一種液壓脹形加工品，其特征在于，其通過將"單純的錐形 管"設(shè)置于上述"第一 第四的加工裝置"的任意一個液壓脹形加工裝置 的金屬模內(nèi)，制造了上述(1)記載的異形毛管之后，組合內(nèi)壓負荷和軸 推壓的液壓脹形加工而成形。


圖1是說明使用現(xiàn)有的直管的液壓脹形加工的圖，(a)表示液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)，(b)表示液壓脹形加工后的截面結(jié)構(gòu)。圖2是說明用現(xiàn)有的直毛管用軸推壓工具，對錐形毛管進行軸推壓時 產(chǎn)生的問題的圖。圖3是說明采用了現(xiàn)有的錐形毛管的液壓脹形加工工序的圖，(a)表 示設(shè)置作為起始材料的錐形毛管的加工前的截面結(jié)構(gòu)，(b)表示成形液壓 脹形加工用的異形毛管在液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)，(c)表示加工結(jié)束 時的截面結(jié)構(gòu)。圖4是表示本發(fā)明的液壓脹形加工用異形毛管的形狀的圖。 圖5是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第一加工裝置"的結(jié) 構(gòu)的圖，(a)表示成形異形毛管的液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)，(b)表示 液壓脹形加工后的截面結(jié)構(gòu)，(c)表示液壓脹形加工前的小徑端側(cè)(左側(cè) 面)的結(jié)構(gòu)。圖6是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第一加工裝置"的其 他的結(jié)構(gòu)的圖，(a)表示成形異形毛管的液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)， (b)表示液壓脹形加工后的截面結(jié)構(gòu)。圖7是表示將作為起始材料的"單純的錐形管"，向金屬模主體設(shè)置 的狀態(tài)的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖8是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第二加工裝置"的結(jié) 構(gòu)的圖，(a)表示成形具有保持部和平行部的異形毛管的液壓脹形加工前 的截面結(jié)構(gòu)，(b)表示液壓脹形加工結(jié)束后的截面結(jié)構(gòu)。圖9是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第二加工裝置"其他 的結(jié)構(gòu)的圖，(a)表示成形異形毛管的液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)，(b) 表示液壓脹形加工結(jié)束后的截面結(jié)構(gòu)。圖IO是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第三加工裝置"其他 的結(jié)構(gòu)的圖。圖11是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第四加工裝置"其他 的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施方式
圖4是表示本發(fā)明的液壓脹形加工用異形毛管的形狀的圖。本發(fā)明的液壓脹形加工用異形毛管TP2，是供于液壓脹形加工用的異形毛管，如同 (a) (f)所示，其構(gòu)成為具有從軸向的一端到另一端逐漸增加或減 少的周長，至少在一端側(cè)，朝向該管端面形成了所述周形增加的保持部。在圖4 (a)和(b)所示的形狀示例中，在小徑端側(cè)或大徑端側(cè)設(shè)有 保持部TP2a、 TP2b，在另一端側(cè)未設(shè)置保持部。在圖4 (c)和(f)所示 的形狀示例中，在小徑端側(cè)和大徑端側(cè)設(shè)有保持部TP2a、 TP2b。另外，在圖4 (d)和(e)所示的形狀示例中，在小徑端側(cè)或大徑端 側(cè)的一端側(cè)設(shè)有保持部TP2a、 TP2b，在另一端側(cè)設(shè)有平行部TP2c。設(shè)于 異形毛管TP2的保持部TP2a、 TP2b，具有確保脹形加工時的密封性所需 要的長度。本發(fā)明的液壓脹形加工用異形毛管中，規(guī)定為"具有從軸向的一端到 另一端外徑逐漸增加或減少的周長"，不過并不限定于如圖4 (a) (e) 所示的錐度相同的的單純的錐形管TP2，如同圖(f)所示，也可以是在軸 向錐度有變化的錐形管TP2。另外，在本發(fā)明的液壓脹形加工異形毛管中，當外徑逐漸增加的比例 大時，在任何的端部，特別是在大徑端側(cè)不形成保持部也能夠確保密封性 時，則不用形成保持部。從保持密封性的觀點出發(fā)，優(yōu)選在小徑端側(cè)和大徑端側(cè)的任一的端部 都形成保持部。但是，當在大徑端側(cè)形成保持部時，為了充分地確保密封 性，該保持部的周長增加比例要比毛管主體部的周長增加比例大。在本發(fā)明的液壓脹形加工用異形毛管中，優(yōu)選在未形成保持部的端部 形成平行部。在圖4 (d)和(e)所示的形狀示例中，在大徑端側(cè)或小徑 端側(cè)形成平行部TP2c，不過由此，從形成平行部TP2c的管端，以簡易的 結(jié)構(gòu)就可以進行軸推壓。本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，是以上述的液壓脹形加工用異形毛管為 對象，實施組合了內(nèi)壓負荷和軸推壓的液壓脹形加工的裝置結(jié)構(gòu)。為此，主要的裝置結(jié)構(gòu)，具有 一對金屬模主體；密封工具，其為了 與這一對金屬模主體保持異形毛管的兩端部，而前端部被插入一對金屬模 主體的端部，這些密封工具的至少一方以可以移動的方式構(gòu)成，并且所述 密封工具的任一個都設(shè)置加工液的注入孔，在加工中，隨著可移動的密封工具的移動，使由所述金屬模主體和密封工具構(gòu)成的內(nèi)部空間變得可以變 更。那么，本發(fā)明的液壓脹形加工裝置的具體的結(jié)構(gòu)，根據(jù)作為加工對象 的液壓脹形加工用異形毛管的形狀和軸推壓條件而設(shè)計。艮口，根據(jù)如下情況，應(yīng)用被區(qū)分為"第一^^第三加工裝置"的裝置結(jié) 構(gòu)，目卩以在至少一端側(cè)形成保持部的異形毛管為對象，從該一端側(cè)進行 軸推壓加工的情況；以在一端側(cè)形成保持部，另一端側(cè)形成平行部的異形 毛管為對象，從兩端側(cè)做軸推壓加工的情況；以在兩端側(cè)形成保持部的異 性毛管為對象從兩端側(cè)迸行軸推壓加工的情況。在"第一 第三加工裝置"的裝置結(jié)構(gòu)中，為了有效地組合內(nèi)壓負荷 和軸推壓，而設(shè)置彈性構(gòu)件，其在加工液的注入后，向管端保持金屬模施 加與金屬模主體的端部相對的推力。通過此結(jié)構(gòu)， 一邊負荷內(nèi)壓， 一邊對 抗推力，使密封工具在異形毛管的軸向移動，從而能夠進行軸推壓加工為 可能的液壓脹形加工。"第四加工裝置"，構(gòu)成為在上述"第一 第三加工裝置"中，在 向一對管端保持金屬模施加推力的彈性構(gòu)件和在所述一對金屬模主體之 間，順序配置至少一組的一對中間保持金屬模和向這一對中間保持金屬模 施加推力的彈性構(gòu)件。艮P，在"第四加工裝置"中，作為金屬模主體和管端保持金屬模(和 中間保持金屬模)的兩重滑動結(jié)構(gòu)，通過在金屬模主體和管端保持金屬模 之間(或者，管端保持金屬模與中間保持金屬模間，和中間保持金屬模與 金屬模主體之間)，設(shè)置彈性構(gòu)件，可以進行從管端向軸向的長沖程的軸 推壓加工。此外，通過調(diào)整彈性構(gòu)件的彈性系數(shù)，可以控制軸推壓速度，即使采 用難加工性的異形毛管時，也能夠確保在現(xiàn)有擴管率以上的大的擴管率， 并且能夠得到更復(fù)雜的形狀的液壓脹形加工品。本發(fā)明的液壓脹形加工裝置采用的軸推壓驅(qū)動控制裝置，可以控制密 封工具的軸推壓力，或者，也可以控制使軸推壓力起作用時的密封工具的 位移(以下，稱為"軸推壓位移")。在液壓脹形加工中，管端保持金屬模通過彈性構(gòu)件(和中間保持金屬模和彈性構(gòu)件)施加推力，由維持密封性的推壓力以上的壓力與密封工具 抵接。為此，從密封工具與異形毛管，和管端金屬模與異形毛管之間沒有 泄漏發(fā)生。供于液壓脹形加工的異形毛管，可以是在設(shè)置于本發(fā)明的液壓脹形加 工裝置前預(yù)先加工保持部和平行部的毛管，另外，也可以是在設(shè)置于本發(fā) 明的液壓脹形加工裝置之后實施液壓脹形加工之前，加工保持部和平行部 的毛管。設(shè)置于本發(fā)明的液壓脹形加工裝置后加工保持部和平行部時，作為異 形毛管的坯料，采用具有從軸向的一端向另一端外徑逐漸增加或減少的周 長的"單純的錐形管"。此"單純的錐形管"，設(shè)置于液壓脹形加工裝置的 金屬模，隨著密封工具的移動，在規(guī)定的端部形成有保持部，或平行部。在本申請說明書的記載中，所謂"單純的錐形管"，意思是本發(fā)明的 異形毛管的坯料，是在一端側(cè)或兩端還未形成有保持部或平行部的錐形 管。以下，基于

本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，和使用其的液壓脹 形加工方法，以及所得到的液壓脹形加工品。圖5是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第一加工裝置"的結(jié)構(gòu)的圖，(a)表示成形異形毛管的液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)，(b)表示 液壓脹形加工后的截面結(jié)構(gòu)，(c)表示液壓脹形加工前的小徑端側(cè)(左側(cè) 面)的結(jié)構(gòu)。"第一加工裝置"，是采用在一端側(cè)形成保持部的異形毛管TP2，從該一端側(cè)進行軸推壓加工的液壓脹形加工裝置，配置有形成了空腔(cavity)的一對金屬模主體11;和配置于此金屬模主體11的該一端側(cè)的 一對管端保持金屬模12。然后，金屬模主體ll由上下的金屬模主體lla、 llb構(gòu)成，管端保持金屬模12由上下的管端保持金屬模12a、 12b構(gòu)成。在圖5所示的異形毛管TP2中，在小徑端側(cè)和大徑端側(cè)分別設(shè)有各自 的保持部TP2a和TP2b，但在圖5所示的結(jié)構(gòu)中，是從小徑側(cè)進行軸推壓 加工的液壓脹形加工裝置，使設(shè)置于小徑端側(cè)的密封工具13可移動。為此，設(shè)于小徑端側(cè)的密封工具13，構(gòu)成為在上下的管端保持金屬模 12a、 12b之間插入其前端部。此外，由此密封工具13和上下的管端保持金屬模12a、 12b，夾著異形毛管TP2的小徑端側(cè)的保持部TP2a來保持，密閉。相對于此，設(shè)于大徑端側(cè)的密封工具14，構(gòu)成為在與上下的金屬模主 體lla、 llb的大徑端側(cè)的端部之間，插入其前端部。由此密封工具14和 上下的金屬模主體lla、 llb，挾著異形毛管TP2的大徑端側(cè)的保持部TP2b 來保持，密封。此外，在此密封工具14的軸中心位置，設(shè)置加工液的注 入孔14a。向管端保持金屬模12施加推力的彈性構(gòu)件15，配置于上下的金屬模 主體lla、 11b和上下的管端保持金屬模12a、 12b之間。在此彈性構(gòu)件15 中，例如采用氣墊和液壓缸，至少在加工液的注入后，向上下的管端保持 金屬模12a、 12b，施加與金屬模主體lla、 llb的端部相對的推力。如圖5 (c)所示，彈性構(gòu)件15，在上下的管端保持金屬模12a、 12b 分別各配置一對。通過這樣的彈性構(gòu)件15施加的推力的作用，因為管端 保持金屬模12a、 12b，在能夠維持密封性的擠壓力以上抵接于密封工具 13，所以能夠確保脹形加工中的密封性。采用"第一加工裝置"加工時，液壓脹形加工前，上下的管端保持金 屬模12a、 12b的前端位于圖5 (a)的A點，但液壓脹形加工后，上下的 管端保持金屬模12a、 12b的前端成為同圖(a)的A'點的位置。為此，由上下的金屬模主體lla、 llb，管端保持金屬模12a、 12b，密 封工具13和密封工具14形成的內(nèi)部空間，液壓脹形加工前與液壓脹形加 工后相比，變大得只是相當于軸向的距離A A'。那么，對于異形毛管TP2的保持部，也可以采用"第一加工裝置"加 工。這種情況下，作這實施液壓脹形加工的前加工，需要根據(jù)圖5所示的 裝置結(jié)構(gòu)，制造脹形加工用異形毛管TP2。采用"第一加工裝置"制造脹形加工用異形毛管TP2時，在上下的金 屬模主體lla、 llb，和管端保持金屬模12a、 12b內(nèi)，設(shè)置作為異形毛管 TP2的坯料的"單純的錐形管"。之后， 一邊控制所述的軸推壓位移，或 抽向推壓力， 一邊通過壓破所述"單純的錐形管"的一端部，或兩端部而 形成保持部。在圖5所示的異形毛管TP2中，在兩端部形成有保持部TP2a、 TP2b。接著，設(shè)于大徑端側(cè)的密封工具14，和設(shè)于管端保持金屬模側(cè)(即小徑端側(cè))的密封工具13，分別與上下的金屬模主體lla、 llb和上下的管 端保持金屬模12a、 12b抵接， 一邊維持密封性， 一邊通過注入孔14a向 所述異形毛管TP2的內(nèi)部注入加工液。液壓脹形加工中，對異形毛管TP2負荷內(nèi)壓，同時前端部插入管端保 持金屬模12的密封工具13向軸向移動，所述管端保持金屬模12，對抗于 從所述彈性部15施加的推力而移動。據(jù)此，上下的管端保持金屬模12a、 12b的前端，從圖5 (a)所示的 加工前的A點，移動到成為加工后的A'點的位置，由金屬模主體lla、 llb， 管端保持金屬模12a、 12b和密封工具13、 14構(gòu)成的內(nèi)部空間，變更成與 圖5 (b)所示的液壓脹形加工品PT3的形狀一致。在"第一加工裝置"中，因為加工液的注入后，通過彈性構(gòu)件15的 作用能夠確保密封性，所以從上下的金屬模主體lla、 11b和異形毛管TP2 之間，或者上下的管端保持金屬模12a、 12b和異形毛管TP2之間，沒有 加工液泄漏。圖6是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第一加工裝置"的其 他的結(jié)構(gòu)的圖，(a)表示成形異形毛管的液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)，(b) 表示液壓脹形加工后的截面結(jié)構(gòu)。圖6所示的"第一加工裝置"，是從大徑端側(cè)進行軸推壓加工的液壓 脹形加工裝置，設(shè)于大徑端側(cè)的密封工具14可以移動，上下的管端保持 金屬模12a、 12b配置于大徑端側(cè)。圖6所示的管端保持金屬模12，如所 述圖5所示，不是收容、配置于金屬模主體11的端面內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，而是 并排設(shè)于金屬模主體11的端面的結(jié)構(gòu)，但在液壓脹形加工時，能夠發(fā)揮 同樣的作用效果。圖7、圖8是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第二加工裝置" 的結(jié)構(gòu)的圖。其中圖8 (a)表示，成形具有保持部和平行部的異形毛管的 液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)，同圖(b)表示液壓脹形加工結(jié)束后的截面 結(jié)構(gòu)。"第二加工裝置"，是采用在一端側(cè)形成保持部，在另一方側(cè)側(cè)形成 平行部的異形毛管，從兩端側(cè)進行軸推壓加工的液壓脹形加工裝置，在圖8所示的裝置結(jié)構(gòu)中，在小徑端側(cè)設(shè)有保持部TP2a，在大徑端側(cè)設(shè)有平行 部TP2c。為此，所述圖5所示的"第一加工裝置"的結(jié)構(gòu)中，在一對金屬模主 體11的大徑端側(cè)，與異形毛管TP2的平行部TP2c接近的端部內(nèi)面，和對 應(yīng)此端部內(nèi)部的密封工具21的外面，分別設(shè)有平行部llc、 21c。作為具體的"第二加工裝置"的結(jié)構(gòu)，設(shè)于小徑端側(cè)的密封工具13 的構(gòu)成，是在上下的管端保持金屬模12a、 12b之間插入其前端部。此外， 由此密封工具13和上下的管端保持金屬模12a、 12b，夾著異形毛管TP2 的小徑端側(cè)的保持部TP2a來密閉。相對于此，設(shè)于大徑端側(cè)的密封工具21，構(gòu)成為在與上下的金屬模主 體lla、 llb的大徑端側(cè)的端部之間，插入其前端部。由此密封工具13和 上下的金屬模主體lla、 llb，夾著異形毛管TP2的大徑端側(cè)的平行部TP2c 來密閉，如此，在一對屬模主體lla、 lib的端部內(nèi)面，和對應(yīng)此端部內(nèi) 部的密封工具21的外面，分別設(shè)有平行部llc、 21c。此密封工具21的外面的平行部21c，在軸推壓時從內(nèi)面拘束毛管，發(fā) 揮可以達成平滑的變形的作用。此外，在此密封工具21的軸中心位置， 設(shè)有加工液的注入孔21a。那么，如前述可以采用"第一加工裝置"制造異形毛管TP2，同樣也 可以采用"第二加工裝置"制造異形毛管TP2。圖7是表示將作為起始材料的"單純的錐形管"，設(shè)置于"第二加工 裝置"的金屬模主體的截面結(jié)構(gòu)的圖。制造異形毛管時，如圖7所示，將 作為本發(fā)明的異形毛管TP2的坯料的"單純的錐形管TP1"，設(shè)置于作為 "第二加工裝置"的液壓脹形加工裝置的上下的金屬模主體lla、 llb，和 上下的管端保持金屬模12a、 12b內(nèi)。接著，使密封工具13和密封工具21在軸向移動，在被上下的管端保 持金屬模12a、 12b和密封工具13挾持的"單純的錐形管TP1"的小徑端 側(cè)的端部，形成保持部TP2a，在被上下的金屬模主體lla、 lib和密封工 具21挾持的"單純的錐形管TP1"的大徑端側(cè)的端部，形成平行部TP2c。 通過此前加工，形成供于液壓脹形加工用的異形毛管TP2。形成液壓脹形加工用的異形毛管TP2后，如所述圖8 (a)所示，與從當初在"第二加工裝置"中采用異形毛管TP2的情況相同，使加工液的 內(nèi)壓上升，同時再使密封工具13、 21在軸向移動，實施液壓脹形加工，最終如圖8 (b)所示，能夠得到液壓脹形加工品TP3。如此，采用"第二加工裝置"進行液壓脹形加工時，即使是形成了平 行部的端部，也可以由簡易的構(gòu)造進行軸推壓。其結(jié)果，所得到的液壓脹形加工品TP3，能夠獲得在現(xiàn)有的擴管率以上的大的擴管率。還有，即使不從形成了平行部的端部側(cè)進行軸推壓時，由于在異形毛 管的端部形成平行部，也能夠使液壓脹形加工中的密封必提高。同樣，不 從形成了保持部的端部側(cè)進行軸推壓加工時，也能夠使液壓脹形中的密封 性提高。圖9是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第二加工裝置"其他 的結(jié)構(gòu)的圖，同圖(a)表示成形異形毛管的液壓脹形加工前的截面結(jié)構(gòu)， (b)表示液壓現(xiàn)存形加工結(jié)束后的截面結(jié)構(gòu)。圖9所示的"第二加工裝置"，在大徑端側(cè)設(shè)有保持部TP2b，在小徑 端側(cè)設(shè)有平行部TP2c，使設(shè)于大徑端側(cè)的密封工具14可移動，上下的管 端保持金屬模12a、 12b配置于大徑端側(cè)。在圖9所示的"第二加工裝置"中，使其成為在小徑端側(cè)設(shè)置平行部 TP2c而進行軸推壓的構(gòu)造，不過如所述圖8所示，與在大徑端側(cè)設(shè)置平 行部TP2c而進行軸推壓的情況相比，密封工具21的移動平滑，可進行穩(wěn) 定的軸推壓。另外，圖9所示的管端保持金屬模12，不是收容、配置于金屬模主體 11的端面內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，而是并排設(shè)于金屬模11的端面的結(jié)構(gòu)，但是在液 壓脹形加工時，發(fā)揮著同樣的作用效果。圖IO是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第三加工裝置"其他 的結(jié)構(gòu)的圖。在同圖所示的裝置結(jié)構(gòu)中，上下的金屬模主體lla、 lib的 兩側(cè)的端部，分別配置上下的管端保持金屬模12a、 12b。"第三加工裝置"，是采用在兩端側(cè)形成保持部的異形毛管，從兩端 側(cè)進行軸推壓加工的液壓脹形加工裝置。為此，在一對金屬模主體lla、 11b的兩端部配置有上下的管端保持金屬模12a、 12b，為了與此管端保持 金屬模12a、 12b保持異形毛管的兩端部的保持部TP2a、 TP2b，在管端保持金屬模12a、 12b設(shè)置有前端部被插入的密封工具13、 14。然后，采用"第三加工裝置"進行液壓脹形加工時，除了從金屬模主 體11的兩側(cè)進行軸推壓加工外，均與采用"第一加工裝置"進行液壓脹 形加工的情況相同。圖11是說明作為本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，"第四加工裝置"其他 的結(jié)構(gòu)的圖，表示相當于所述"第一和第二加工裝置"的實施方式的裝置 結(jié)構(gòu)。圖11所示的"第四加工裝置"構(gòu)成為在向所述圖5所示的"第一加工裝置"中的上下的管端保持金屬模12a、 12b施加推力的彈性構(gòu)件15 與在所述上下的金屬模主體lla、 lib之間，順序配置了向一組的上下的 中間保持金屬模16a、 16b和此上下的中間保持金屬模16a、 16b施加推力 的彈性構(gòu)件15。采用"第四加工裝置"進行液壓脹形加工時，在加工前，上下的管端 保持金屬模12a、 12b的前端位于圖11所示的A點，上下的中間保持金屬 模16a、 16b的前端位于同圖所示的B點。在液壓脹形加工后，上下的管端保持金屬模12a、 12b的前端位于圖 ll所示的A，點，同樣，上下的中間保持金屬模16a、 16b的前端位于同圖 所示的B'點。為此，由上下的金屬模主體lla、 llb，管端保持金屬模12a、 12b，中 間保持金屬模16a、 16b，管端保持金屬模側(cè)密封工具13，金屬模主體側(cè) 密封工具14所形成的內(nèi)部空間，液壓脹形加工前與液壓脹形加工后相比， 僅變大相當于軸向的A A'，和B B'的距離。采用"第四加工裝置"進行液壓脹形加工時，可以采用預(yù)先制造的異 形毛管TP2，或者也可以在進行液壓脹形加工前，采用"第四加工裝置" 制造異形毛管TP2后，再進行液壓脹形加工。為了采用"第四加工裝置"制造供于液壓脹形加工的異形毛管TP2， 在上下的金屬模主體lla、 llb，管端保持金屬模12a、 12b和中間保持金 屬模16a、 16b內(nèi)，設(shè)置成為異形毛管TP2的坯料的"單純的錐形管"。之后，控制所述的軸推壓位移，或抽向推壓力，同時以密封工具13、 14對"單純的錐形管"的兩端部實施壓破加工，得到兩端形成了保持部TP2a、 TP2b的異形毛管TP2。密封此異形毛管TP2的保持部TP2a、 TP2b 后，通過注入孔14a，向所述異形毛管TP2中注入加工液。液壓脹形加工中，對異形毛管TP2負荷內(nèi)壓，同時隨著密封工具13 向軸向的移動，上下的管端保持金屬模12a、 12b和上下的中間保持金屬 模16a、 16b抵抗推力而移動。隨之而來的，上下的管端保持金屬模12a、 12b和上下的中間保持金 屬模16a、 16b的前端，移動至與液壓脹形加工品PT3的形狀一致的、位 于圖ll所示的A'和B'點，向異形毛管TP2實施內(nèi)壓負荷和軸推壓加工。所述圖5 圖11所示的裝置結(jié)構(gòu)，例示了本發(fā)明的液壓脹形加工裝置 的具體的方式，而本發(fā)明的液壓脹形加工裝置，并不限定于這些形狀。另 外，金屬模主體的形狀也是作為比較簡單的形狀，不過當然，即使是通常 的汽車零件所代表的三維的復(fù)雜的形狀也能夠適用。另外，在上述的說明中，是說明作為異形毛管TP2的坯料，使用"單 純的錐形管"的情況，但本發(fā)明不限定于此，也能夠把實施彎曲加工和預(yù) 成形(preform)加工而加工為彎曲的，或通過壓片加工加工成偏平的錐形 管，作為異形毛管TP2的坯料。另外，在所述圖ll所示的裝置結(jié)構(gòu)中，上下的中間保持金屬模16a、 16b顯示與異形毛管TP2相接，但上下的中間保持金屬模16a、 16b不一 定需要與異形毛管TP2相接，也可以具有任意的母線形狀。另外，在所述圖5 圖11所示的裝置結(jié)構(gòu)中，將密封工具13、 14、 21的前端形狀作為單純的圓錐梯形而顯示，但并不一定限定于這種形狀， 也能夠采用在圓錐梯面具有梯級的形狀，和并用基于0型環(huán)的內(nèi)面密封和 端面密封的形狀。工業(yè)上的利用的可能性本發(fā)明的液壓脹形加工用異形毛管，具有從軸向的一端到另一端外徑 逐漸增加或減少的周長，并且至少在一端側(cè)，朝向該一端側(cè)的管端面而形 成所述周長增加的保持部，此外，能夠在未形成保持部的端側(cè)形成平行部。 在采用了此異形毛管的加工裝置、加工方法中，即使在采用軸向截面形狀 有很大變化的異形毛管的情況下，也可以從管端向軸向進行推壓加工。由此，在實施了液壓脹形加工的液壓脹形加工品中，可以得到在現(xiàn)有的擴管 率以上的大的擴管率，能夠作為汽車用，更廣泛地作為工業(yè)機械用而應(yīng)用。
權(quán)利要求
1、一種液壓脹形加工裝置，用“單純的錐形管”加工異形毛管，該異形毛管具有從軸向的一端至另一端外徑逐漸增加或減少的周長，在至少一端側(cè)，朝向該一端側(cè)的管端面形成所述周長增加的保持部，在所述異形毛管的大徑端側(cè)形成所述保持部時，該保持部的周長增加比例與毛管主體部的周長增加比例相比大，從形成了所述保持部的該一端側(cè)進行軸推壓加工的液壓脹形加工裝置，其特征在于，具有一對金屬模主體；一對管端保持金屬模，其配置于該金屬模主體的該一端側(cè)；第一密封工具，為了與該管端保持金屬模保持所述異形毛管的該一端側(cè)的端部，其將前端部插入所述管端保持金屬模；第二密封工具，為了與所述金屬模主體保持異形毛管的該另一端側(cè)的端部，其將前端部插入所述金屬模主體；彈性構(gòu)件，其設(shè)于所述金屬模主體和所述管端保持金屬模之間，至少加工液注入后，向所述管端保持金屬模施加與金屬模主體的端部相對的推力，在所述第一和第二密封工具的任一個上都設(shè)有加工液的注入孔，在液壓脹形加工中，隨著保持所述異形毛管的該一端側(cè)的端部的第一密封工具向軸向的移動，所述管端保持金屬模抵抗所述彈性構(gòu)件的推力而移動。
2、 一種液壓脹形加工裝置，用"單純的錐形管"加工異形毛管，該 異形毛管具有從軸向的一端至另一端外徑逐漸增加或減少的周長，在至少 一端側(cè)，朝向該一端側(cè)的管端面形成所述周長增加的保持部，在該另一端 側(cè)形成平行部，從至少該一端側(cè)進行軸推壓加工的液壓脹形加工裝置，其 特征在于，具有一對金屬模主體；一對管端保持金屬模，其配置于該金屬模主體的該一端側(cè)； 第一密封工具，為了與該管端保持金屬模保持所述異形毛管的該一端側(cè)的端部，其將前端部插入所述管端保持金屬模；第二密封工具，在與所述金屬模主體的所述異形毛管的平行部對應(yīng)的 該另一端側(cè)的端部內(nèi)面設(shè)置平行部，為了與該金屬模主體的平行部保持所 述異形毛管的該另一端側(cè)的端部，其在與所述異形毛管的平行部對應(yīng)的外 面設(shè)置平行部，并將其前端部插入所述金屬模主體；彈性構(gòu)件，其設(shè)于所述金屬模主體和所述管端保持金屬模之間，至少加工液注入后，向所述管端保持金屬模施加與金屬模主體的端部相對的推 力，在所述第一和第二密封工具的任一個上都設(shè)有加工液的注入孔， 液壓脹形加工中，至少保持所述異形毛管的該一端側(cè)的端部的第一密 封工具向軸向移動，隨著保持所述異形毛管的該一端側(cè)的端部的密封工具 的移動，所述管端保持金屬模抵抗所述彈性構(gòu)件的推力而移動。
3、 一種液壓脹形加工裝置，用"單純的錐形管"加工異形毛管，該 異形毛管具有從軸向的一端至另一端外徑逐漸增加或減少的周長，在一端 側(cè)和另一端側(cè)形成保持部，在所述異形毛管的大徑端側(cè)形成所述保持部 時，該保持部的周長增加比例與毛管主體部的周長增加比例相比大，從形 成該保持部的所述一端側(cè)進行軸推壓加工的液壓脹形加工裝置，其特征在 于，具有一對金屬模主體；一對管端保持金屬模，其分別配置于該金屬模主體的該一端側(cè)和該另 一端側(cè)的兩端部；密封工具，其為了與這些的該管端保持金屬模保持所述異形毛管的該 一端側(cè)和該另一端側(cè)而配置于兩端部，將前端部插入各個的所述管端保持 金屬模；彈性構(gòu)件，其設(shè)于所述金屬模主體和配置于兩端部的所述管端保持金 屬模之間，至少在加工液注入后，向各個的所述管端保持金屬模實施與金 屬模主體的端部相對的推力，在所述密封工具的任一個上都設(shè)有加工液的注入孔， 液壓脹形加工中，隨著配置于兩端部的所述密封工具向軸向的移動， 各個的所述管端保持金屬模抵抗所述彈性構(gòu)件的推力而移動。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液壓脹形加工裝置，其特征在于， 在向所述一對管端保持金屬模施加推力的所述彈性構(gòu)件和所述一對金屬模主體之間，順序設(shè)置了至少一組的一對中間保持金屬模、和向這些 一對中間保持金屬模施加推力的彈性構(gòu)件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓脹形加工裝置，其特征在于， 在向所述一對管端保持金屬模施加推力的所述彈性構(gòu)件和所述一對金屬模主體之間，順序設(shè)置了至少一組的一對中間保持金屬模、和向這些 一對中間保持金屬模施加推力的彈性構(gòu)件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓脹形加工裝置，其特征在于，在向所述一對管端保持金屬模施加推力的所述彈性構(gòu)件和所述一對 金屬模主體之間，順序設(shè)置了至少一組的一對中間保持金屬模、和向這些 一對中間保持金屬模施加推力的彈性構(gòu)件。
7、 一種液壓脹形加工方法，其特征在于，將"單純的錐形管"設(shè)置于權(quán)利要求1 6中任一項所述的液壓脹形加工裝置的金屬模內(nèi)后，將具有從軸向的一端至另一端外徑逐漸增加或減少的周長，在至少一 端側(cè)，朝向該一端側(cè)的管端面形成所述周長增加的保持部的液壓脹形加工 用異形毛管，對所述異形毛管實施組合了內(nèi)壓負荷和軸推壓的液壓脹形加工，其中，在所述異形毛管的大徑端側(cè)形成所述保持部時，該保持部的周 長增加比例與毛管主體部的周長增加比例相比大。
8、 一種液壓脹形加工方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1 6中任一項所述的液壓脹形加工裝置，將"單純的 錐形管"作為起始材料，制造具有從軸向的一端至另一端外徑逐漸增加或 減少的周長，在至少一端側(cè)，朝向該一端側(cè)的管端面形成所述周長增加的 保持部的液壓脹形加工用異形毛管之后，對所述異形毛管實施組合了內(nèi)壓 負荷和軸推壓的液壓脹形加工，其中，在所述異形毛管的大徑端側(cè)形成所述保持部時，該保持部的周 長增加比例與毛管主體部的周長增加比例相比大。
全文摘要
本發(fā)明的液壓脹形加工用異形毛管，具有從軸向的一端到另一端外徑逐漸增加或減少的周長，并且至少在一端側(cè)，朝向該一端側(cè)的管端面而形成所述周長增加的保持部，此外，能夠在未形成保持部的端側(cè)形成平行部。在采用了此異形毛管的加工裝置、加工方法中，即使在采用軸向截面形狀有很大變化的異形毛管的情況下，也可以從管端向軸向進行推壓加工。由此，在實施了液壓脹形加工的液壓脹形加工品中，可以得到在現(xiàn)有的擴管率以上的大的擴管率。
文檔編號B21D26/047GK101259502SQ20081008547
公開日2008年9月10日 申請日期2004年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月21日
發(fā)明者富澤淳 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社;住友鋼管株式會社