管子弯曲加工装置和管子弯曲加工方法

摘要

本发明提供一种可以在管子弯曲加工时防止压曲和减厚的管子弯曲加工装置，以及可以使管子的周长自由地变化的管子弯曲加工装置。其特征在于：包括弯曲模(1)、夹具(2)、压模(3)、加压装置(8)和控制装置(6)，其中弯曲模(1)具有与弯曲形状相对应的形状的槽部；通过该弯曲模(1)与该管子(p)的抵接点和该主体部的旋转中心(o)的直线与该压模交于一点，加压装置(8)是在该直线方向上对该点加压的装置。加压装置(8)的加压位置是对管子(p)不施加不需要的力矩的位置。此外，通过使槽部和压模(3)配合部分的周长比管子(p)的周长短，可以对管子(p)施加压缩应力，从而可以有效地防止弯曲内侧的压曲和弯曲外侧的减厚。

说明书

技术领域

本发明涉及通过塑性加工弯曲管子的管子弯曲加工装置和管子弯曲加工方法。

背景技术

在汽车、空调机等中常用进行极小的弯曲加工(例如，弯曲半径为1.5D以下)的管部件。作为用于将管子弯曲为一定形状的弯曲加工装置，广泛使用图9和图10所示的旋转拉弯加工装置。图10是图9的b-b剖视图。

旋转拉弯加工装置包括：形成弯曲导向槽的可旋转的弯曲模91、将管子p的一部分固定在弯曲模91上的夹具92、保持管子p的弯曲外周面的压模93、保持管子p内周面的回转弯管成形模(wiper)94、保持在管子p的内侧的芯棒95和从管子p的后端在轴方向上对管子p施力的管子助力器96。

压模93可在管子p的轴方向上自由移动地被夹持器97支撑，同时夹持器97可以通过位置调节螺钉97a调节弯曲模91的半径方向位置。通常，在管子p的加工时，压模93的位置大多固定。

为了弯曲加工管子p，可以用夹具92将管子p的一部分固定在弯曲模91上，同时通过位置调节螺钉97a使压模93移动到所希望的位置上，用弯曲模91、回转弯管成形模94、芯棒95和压模93夹住管子p，使弯曲模91旋转，从而将管子p弯曲加工为仿照弯曲模91的槽状的形状。另外，根据需要可以从管子p的后端通过管子助力器96施力。

在上述的管子p弯曲加工装置中，如图11所示，以管子p的弯曲几何中性轴作为中心，在弯曲的内外，管子的弯曲动作不同。也就是，由于弯曲外侧相对中性轴的轨迹长度较长，所以在轴方向拉伸弯曲加工后，壁厚与原来的壁厚t相比变薄。弯曲内侧相对中性轴的轨迹长度变短，所以在轴方向收缩，弯曲加工后的壁厚与原来的壁厚t相比变厚。

因此，弯曲外侧会产生裂纹，弯曲的内侧容易产生压曲。此外，如图12所示，弯曲加工后的剖面产生椭圆化。过去，为了防止弯曲内侧的压曲和防止管子p的椭圆化，如图9和图10所示，在管子p内侧具有芯棒95的状态下进行弯曲加工。也就是，在用弯曲模91、回转弯管成形模94与芯棒95夹住管子p的状态下，对管子p的弯曲内侧的管壁进行弯曲加工，由此可以防止压曲。

但是，由于弯曲外侧的管壁会受到因芯棒95而产生的减薄拉深变形，所以会促使弯曲外侧的减厚，具有更容易破损的缺点。

作为抑制这种弯曲加工时的裂纹、压曲等问题的方法，在现有技术、例如专利文献1中，提出了如下技术：在旋转拉伸弯曲加工装置中安装弯曲模91的弯曲速度检测器和管子助力器96的推压速度检测器，根据来自弯曲速度检测器和挤压速度检测器的信号，加减速控制弯曲速度和推压速度，从而采用使弯曲速度模式和推压速度模式相似的同步控制。

此外，在现有技术、例如专利文献2中，还公开了如下管子弯曲加工方法：相对管子，将压模93侧的圆周面保持为与管半径大致相同，同时使弯曲模91侧的圆周面变形为比管半径更大的半径，而且，将管子整个周长缩小几个百分比。

专利文献1：特许第2544001号公报

专利文献2：特开昭55-5180号公报

发明内容

然而，即使采用这些技术，由于用于防止管子p的扁平化和防止弯曲内侧的压曲的芯棒95使上述管子p内面存在减薄拉深变形，因而不能免除弯曲外侧的减厚，而且，为了防止减薄拉深变形产生的减厚而除去芯棒95，进行极小的弯曲加工(1.5DR以下)的话，存在弯曲内侧产生压曲的缺点。

另外，在现在的汽车部件中使用的管部件倾向于广泛使用液压成形加工管子的部件。通常，液压成形是在弯曲加工的预成形后进行，且大多是使液压成形后的部件在长度方向的各部分的周长变化。

这种用于液压成形的管子预成形，弯曲加工后明显减厚，液压成形时容易破裂。因此，抑制减厚是非常重要的。此外，在弯曲加工时，赋予与液压成形金属模具的周长变化相对应的周长也变得非常重要。特别是在低压下进行液压成形时，在弯曲加工后的周长比液压成形金属模具的周长长时，液压成形时产生压曲；反之在周长比液压成形金属模具的周长短时，产生不能得到成形形状(例如R部分)等问题。

此外，对管子进行液压成形时，在液压成形前，对管子两端进行缩径。此时，不能在管子内部插入芯棒，所以不能有效地防止压曲。

另外，在液压成形时，长度方向的各部分的剖面形状不同，还存在剖面宽度比原管径更狭窄的情况。因此，用过去的弯曲加工装置进行弯曲加工的管子p，可能不能插进液压成形孔型。此时，通常是如下进行：通过以往装置进行弯曲加工后，通过冲压成形将管子p与液压成形孔型干扰的位置压坏后，插入到液压成形孔型内。也就是，作为加工工序包括(1)弯曲加工工序、(2)冲压加工工序、(3)液压成形工序，这从增加制造时间、加工装置和准备金属模具的观点出发，也是不合理的。

因此，在本发明中，目的在于提供在管子弯曲加工时，可以防止压曲和减厚的管子弯曲加工装置和方法。此外，在本发明中，目的还在于提供可以使管子周长自由地变化的管子弯曲加工装置和方法。

本发明的管子弯曲加工装置包括：弯曲模，该弯曲模具有可以旋转的主体部、和形成于该主体部的周面且具有与管子的弯曲形状相对应的形状的槽部；保持该管子的一部分的夹具；压模，其可以将该管子夹在压模与该弯曲模的该槽部之间，且可以在夹住的该管子的轴方向上移动；向着该弯曲模而对该压模加压的加压装置；和控制该加压装置的控制装置，其特征在于：通过该弯曲模与该管子的抵接点和该主体部的旋转中心的直线与该压模交于一点，该加压装置是在该直线方向上对该交点加压的装置。

通过该弯曲模与该管子的抵接点和该主体部的旋转中心的直线与该压模交于一点，由于加压装置是在该直线方向上对该交点加压的装置，因而没有在管子上施加不需要的力矩，没有对加工的管子施加多余的力。由于没有多余的力，所以没有对管子的管壁产生多余的变形。

然后，通过使槽部和压模配合部分的周长中的至少一部分比管子的周长短而对管子进行缩径，可以对管子施加压缩应力，可以有效地防止弯曲内侧的压曲。因此，不需要以往的管子弯曲加工装置所必要的回转弯管成形模。另外，和回转弯管成形模同时从内侧保持管子的芯棒也不是必须的部件。

另外，通过对管子进行缩径，可以将材料供应到容易减厚的弯曲外侧，可以防止减厚。

然后，上述弯曲模和上述压模配合部分的周长优选比上述管子的周长短。另外，上述控制装置优选为根据该管子的弯曲形状控制上述加压装置的装置。通过使用加压装置对压模进一步加压，可以使管子的缩径量变大，可以防止管子弯曲加工中的问题(压曲、减厚等)，但是直到不进行管子弯曲加工的部分而进行缩径，并非都是优选的。

因此，对于管子的弯曲部分以外的部分，优选控制加压装置以使其不缩径。即使是槽部和压模配合部分的周长比管子的周长短的部分，也可以根据加压装置对压模的加压程度来控制管子的缩径。

另外，如作为上述液压成形的预成形而进行管子弯曲时，加工后的管子的直径是轴方向上必须不同，所以在此时通过控制加压装置也可以在管子的轴方向上改变直径。

作为具体的优选方式，具有检测上述弯曲模的旋转角度的旋转角度检测装置，上述控制装置根据该旋转角度检测装置检测出的旋转角度来控制上述加压装置。

管子拟形弯曲为在弯曲模主体部分的周面形成的槽部的形状，所以管子的弯曲加工的程度是根据弯曲模的旋转角度确定的。因此，根据检测出的弯曲模的旋转角度来控制加压装置，可以在管子的必要部分(例如管子弯曲的部分)只进行必要量的缩径。

然后，上述控制装置优选控制上述加压装置以使上述压模的进给量为规定值。

管子的缩径量根据压模和弯曲模间的距离、也就是压模的进给量来确定。因此，通过控制压模的进给量，可以更加精密地控制管子的缩径量。

另外，优选具有在上述管子移动方向上对上述压模施力的压模施力装置。由于管子的外径和弯曲半径越大，压模也越大，所以通过在管子的移动方向(轴方向)上对压模施力可以降低本装置运行时压模的惯性力。

然后，优选在上述管子的被上述弯曲模和上述压模夹住的部分的内部不配置芯棒。不配置芯棒可以抑制管子内部的减薄拉深而产生的减厚。在本发明的装置中，即使没有芯棒也难以在管子的弯曲内侧产生压曲。

另外，本发明的管子弯曲加工方法如下部件装置：弯曲模，该弯曲模具有可以旋转的主体部和在该主体部的周面形成的与管子的弯曲形状相对应的形状的槽部；保持该管子的一部分的夹具；压模，可以将该管子夹在压模与该弯曲模的该槽部之间，且可以在夹住的该管子的轴方向移动；向着该弯曲模而对该压模加压的加压装置；和控制该加压装置的控制装置，其特征在于：通过该弯曲模与该管子的抵接点和该主体部的旋转中心的直线与该压模交于一点，该加压装置是在该直线方向上对该交点加压的装置，在弯曲该管子的同时进行缩径。

然后，优选上述槽部和上述压模配合部分的周长比上述管子的周长短。另外，优选根据上述管子的弯曲形状对该管子进行缩径。另外，优选具有检测上述弯曲模的旋转角度的旋转角度检测装置，根据该旋转检测装置检测出的旋转角度对上述管子进行缩径。此外，优选在上述管子的被上述弯曲模和上述压模夹住的部分的内部不配置芯棒。

附图说明

图1是表示本发明的管子弯曲加工装置的一个实施方案的简图。

图2是图1所示的管子弯曲加工装置的a-a剖视简图。

图3是实验3的结果。

图4是实验4的结果。

图5是实验5中使用的弯曲模和压模的部分剖视图。

图6是实验6中使用的弯曲模和压模的部分剖视图。

图7是实验6的结果。

图8是实验6的结果。

图9是表示现有技术的管子弯曲加工装置的简图。

图10是图9所示的管子弯曲加工装置的b-b剖视简图。

图11是现有技术中的管子弯曲外侧的减厚的说明图。

图12是现有技术中的管子的椭圆化的说明图。

图1到图10中的符号说明如下所示。

1、11、12、91…弯曲模

2、92…夹具

3、31、32、93…压模

4…压模施力装置

5…管子位置检测装置

6…控制装置

7、97…夹持器

8…加压装置

9…油压控制装置

94…回转弯管成形模

95…芯棒

96…管子助力器

o…弯曲模的旋转中心(旋转轴)

具体实施方式

本实施方式的管子弯曲加工装置的结构概略如图1所示。图1的a-a剖视图如图2所示。本实施方式的管子弯曲加工装置包括弯曲模1、夹具2、管子位置检测装置5、压模3、加压装置8和控制装置6。此外，根据需要还可以包括压模施力装置4。

弯曲模1包括主体部和槽部。主体部可以自由旋转地保持在旋转轴(旋转中心)o上。槽部形成于其主体部的周面上，具有与管子的弯曲形状相对应的形状。弯曲模1根据加工的管子的加工部分的长度确定周长。

另外，根据管子的直径确定槽部和主体部的宽度。

夹具2是保持管子p的一部分的装置。优选是将管子p的一端固定在弯曲模1的周面的一部分上的装置。以管子p固定在夹具2上的部分作为1个支撑点而进行进行弯曲加工。

管子位置检测装置5是检测弯曲模1和压模3夹住管子p的位置的装置。是以对管子p缩径的位置进行检测、控制为目的，检测管子p被弯曲模1和压模3夹住的位置。特别优选检测对管子p进行弯曲加工的部分。如后所述，优选对进行弯曲加工的部分进行管子p的缩径，所以优选检测管子p的位置，再根据与检测出的位置相对应的弯曲加工的程度控制加压装置8。

作为检测管子p的位置的装置，可以采用检测用于保持管子p的夹具2的位置或者压模3的位置的装置、直接测定管子p的位置的装置、检测弯曲模1的旋转角的装置等。弯曲模1的槽部的形状与管子p的弯曲形状相对应，根据旋转角而变化，所以通过检测弯曲模1的旋转角可以检测出弯曲模1的槽形状，也就是管子p的弯曲形状。

管子p等的位置检测、旋转角的检测方法没有特别的限定。可以采用普通的检测装置，例如线性编码器、旋转编码器等。另外，从开始弯曲加工所经过的时间也可以用于检测管子位置。管子位置检测装置5检测出的管子位置信息作为管子位置信号向控制装置6输出。

压模3是将管子p压在槽部使其发生塑性变形的装置。压模3保持管子p，可以与管子p一起在管子p的轴方向上移动而被支撑。槽部和压模3配合部分中，至少对于管子p缩径的部分，使其槽部与压模3配合部分的周长比管子的周长短。此外，槽部和压模3配合部分的周长依赖于管子的拉伸性等特性，优选为管子的周长的97％以下，更优选为95％以下。此外，槽部和压模3配合部分的周长优选为85％以上，更优选为85％。

其结果，可以有效地对管子p需要缩径的部分进行缩径。例如，如图2所示，管子p夹在弯曲模1和压模3之间时，产生了空隙u，可知弯曲模1和压模3配合部分的周长比管子p的周长短。

另外，槽部和压模3配合部分也可以比所有的管子的周长短。此时，如后所述，通过控制装置6控制加压装置8，可以仅在需要缩径的部分使加压装置8作用直到管子p缩径，从而对管子p的必要部分进行缩径。另外，也可以对管子p的所有部分进行缩径。压在槽部而进行缩径后的管子p受到塑性变形，容易以槽部作为着力点而弯曲。

槽部和压模3配合部分的剖面形状可以根据最后需要的管子p的剖面形状而选择。此外，将本装置作为液压成形的预成形装置使用时，可以不管最后需要的管子p的剖面形状，而选择槽部和压模3配合部分的剖面形状。例如，可以根据液压成形用模具的形状选择剖面形状。

加压装置8是通过加压将压模3压在弯曲模1上的装置。作为加压装置8，可以采用油压机构、曲柄机构等普通的装置。图1中的加压装置8是通过油压控制装置9进行控制的装置。加压装置8可以根据控制装置6输入的控制信号控制压力和进给量。根据需要，可以测定加压装置8的压力和/或进给量，作为信号输出到控制装置6中。

通过弯曲模1与管子p的抵接点和弯曲模1的主体部的旋转中心的直线与压模3交于一点，加压装置8是对该交点加压的装置。加压方向是朝向主体部的旋转中心的方向。通常，为了使加压的位置和方向一定，加压装置8通过夹持器7对压模3加压。如图1、图2所示，夹持器7是在弯曲模1的半径方向和弯曲模1的旋转轴方向上约束压模3，并使弯曲模1可以在管子p的轴方向上移动地对其进行保持的装置。

管子从p接触弯曲模1的点在背向主体部的旋转中心的方向上有力作用。通过在管子p上施加与该力方向相反的力，可以使力平衡，可以防止在管子p上施加旋转力矩。此外，可以不需要以往管子弯曲加工装置中的防止压曲所必需的回转弯管成形模等从压模3的相反侧保持管子p的部件。由于回转弯管成形模在调节设置位置时要求较熟练，同时还是磨损的消耗品，所以不需要回转弯管成形模的好处很多。

控制装置6是根据管子位置检测装置5输入的管子位置信号来控制加压装置8的装置。作为控制加压装置8的方法，有控制压模3的压力的方法和控制压模3的进给量的方法。例如，可以考虑预先测定压力或者进给量与管子p的缩径量的关系，根据该关系控制加压装置8，而可以对必要的部分只进行必要量的缩径的方法。如前所述，根据需要可以从加压装置8等输入压力、进给量等控制信号。优选通过控制压模3的进给量来直接调节管子p的缩径量。另外，从简便方面来说，优选控制压力。另外，还认为即使压力一定，在进行管子弯曲加工的部位，缩径程度也不同。

举例说明管子位置信号和控制加压装置8的关系。首先，求得管子位置检测装置5检测出管子位置的弯曲形状，该部分的弯曲曲率越大，则越使加压装置8施加的压力(和/或进给量)增加，缩径量越大。根据曲率使压力等变大，可以有效地防止弯曲加工所产生的压曲、减厚、椭圆化等。

此外，在液压成形的预成形中使用本装置时，需要不管弯曲加工的位置而改变管子p的直径。对这种部位，也可以通过控制压力等对必要部分进行缩径。

压模施力装置4是在管子p的轴方向上对压模3施力的装置。由于压模3和管子p随着弯曲模1的旋转而移动，所以如果管子p的大小变大，则施加在弯曲模1上的力也变大。通过使用压模施力装置4对压模3施力，可以减小使弯曲模1旋转的力。另外，也可以使用以往使用的管子助力器代替压模施力装置4。另外，由于管子助力器必须保持管子p的端部，所以直接施力于压模3的压模施力装置4可以使装置小型化，是优选的。

本实施方式的管子弯曲加工装置由于具有上述结构，因而具有下述作用效果。也就是，本加工装置通过夹具2夹住被弯曲加工的管子p，固定在弯曲模1的周面上。夹具2和弯曲模1一块旋转。通过夹具2、弯曲模1和压模3施加力，根据弯曲模1的周面的槽部形状对管子p进行弯曲加工。

控制装置6根据管子位置检测装置5检测出的、管子p被弯曲模1和压模3夹住的位置来控制加压装置8。具体地，是根据弯曲模1和压模3夹住的管子p的位置上的弯曲加工程度和需要的管径来控制加压装置8。也就是，夹住的管子p的位置是弯曲加工程度较大的部分和需要的直径大小较小的部分时，使加压装置8更大地运作，可以使管子p缩径的程度变大。

其结果，压模3接近至弯曲模1时，夹在压模3和弯曲模1之间的管子p在圆周方向上被挤压，根据接近的程度缩径至符合压模3和弯曲模1的形状。管子p的缩径部位是弯曲加工的部分时，通过弯曲加工而拉伸管壁的部分被因缩径而多余的管壁厚度补充，可以防止管子p的弯曲外侧的减厚。另外，由于缩径时在管子p的圆周方向上施加有压缩应力，向槽部和压模3挤压管子p的管壁的应力产生，所以可以抑制管子p的弯曲内侧的压曲和管子p的弯曲加工时的椭圆化。

压模施力装置4通过在管子p的轴方向上对压模3施力，可以抑制压模3的惯性力施加到弯曲模1上，所以弯曲模1旋转、也就是向管子p的轴方向的移动可以顺利进行。另外，由于可以降低压模3和管子p的滑动，还可以抑制可能在管子p的弯曲外侧留下少许的减薄拉深所导致的减厚，。

如上所述，根据本发明的弯曲加工装置可以制造能够抑制弯曲外侧的减厚、并且在弯曲内侧没有压曲、在轴方向上周长不同的管子。

实施例

实验条件

使用本发明的管子弯曲加工装置和以往的管子弯曲加工装置，在各种条件下进行管子弯曲加工。以有无芯棒、有无回转弯管成形模、有无管子助力器(本发明装置中是压模施力装置)的改变，并变化压模的压力而进行。管子的弯曲加工后，测定外观、最大减厚率和加工后最小周长。以肉眼观察外观，研究是否产生压曲、裂纹和减厚。

最大减厚率根据以下方法求得。加工后的管子的壁厚使用点测头千分尺，每隔弯曲角度10°的间距进行测定，以最小值作为加工后的壁厚。最大减厚率如下式定义。

最大减厚率＝((加工后的壁厚-原管的壁厚)/原管的壁厚)×100(％)

加工后的最小周长是沿着管子轴方向测定加工后的管子的周长中的最小值。在许多实验中，管子的弯曲条件包含极小弯曲加工，在以往的加工装置中较多选择不能完全进行弯曲加工的加工条件。

实验1

使用的管子是外径(D)为φ65mm、周长204mm、壁厚(t)2.3mm的碳钢的电焊钢管，以JIS11号圆管拉伸标准衡量，拉伸强度(TS)为840Mpa、拉伸率22％。该管子进行的弯曲加工的弯曲半径(R)为90mm(1.4D)，弯曲角度为90°。其它的加工条件和实验结果如表1所示。

表1

  加工装置  芯棒  回转弯管  成形模  管子助力器  施加力(ton)  压模压力  (ton)  弯曲模和压  模的周长  (mm)  外观  最大减  厚率(％)  加工后的  最小周长  (mm)  实验例1  本发明装置  无  无  无  12.5  192  良好  -8.5  198  实验例2  15  -7.3  197  实验例3  20  -6.5  194  实验例4  25  -5.8  193  实验例5  30  -5.8  193  实验例6  11  30  -5.4  193  实验例7  17  30  -5  193  实验例8  以往装置  无  无  202  压曲  -  -  实验例9  有  有  11  裂纹  -  -  实验例10  17  裂纹  -  -

使用以往装置进行弯曲加工的实验例8～9无论有无芯棒和回转弯管成形模，是否使用管子助力器都难以得到良好的制品。相对于此，使用本发明装置进行弯曲加工的实验例1～7即使不使用芯棒和回转弯管成形模也不会产生压曲和破损，可以得到良好的制品。

实验例1～5的结果表明，随着增加将压模压向弯曲模的压力，最大减厚率降低，得到更加均匀的弯曲加工管子。在本实验中，对压模加压的压力在25ton以上时，最大减厚率的降低效果饱和。这可以认为是由于弯曲模和压模的周长为192mm，而实验例4和5的管子加工后的最小周长为193mm，管子缩径量饱和，其结果，不能使最大减厚率进一步降低。

此外，实验例5～7的结果表明，即使压模的压力相同，通过压模施力装置对压模施力也可以使最大减厚率降低。

实验2

与实验1中使用的管子相比，使用拉伸率较小的管子进行实验。使用的管子是外径(D)为φ70mm、周长220mm、壁厚(t)2.0mm的碳钢的电焊钢管，以JIS11号圆管拉伸衡量，拉伸强度(TS)为900Mpa、拉伸率为8％。该管子进行的弯曲加工的弯曲半径(R)为180mm(2.6D)，弯曲角度为90°。其它的加工条件和实验结果如表2所示。

表2

  加工  装置  芯棒  回转弯  管成形  模  管子助力  器施加力  (ton) 压模压 力(ton)  弯曲模和  压模的周  长(mm)  外  观  最大减  厚率  (％)  加工后的  最小周长  (mm)  实验  例11  本发  明装  置  无  无  无  15  208  良  好  -9.0  209  实验  例12  17  15  -8.5  209  实验  例13  以往  装置  无  无  218  裂  纹  -  -  实验  例14  有  有  17  -  -

表2所示的实验例11和实验例12的结果表明，通过使用本发明的装置，即使是拉伸率较小的材料，也可以得到良好的加工结果。

实验例3

改变槽部和压模3配合部分的周长，研究管子的弯曲加工状态。另外，周长的变化可以通过磨削槽部和压模部的凸缘部进行。使用的管子是外径(D)为φ70mm、周长220mm、壁厚(t)2.0mm的碳钢的电焊钢管，以JIS11号圆管拉伸衡量，拉伸强度(TS)为460Mpa、拉伸率为55％。该管子进行的弯曲加工的弯曲半径(R)为180mm(2.6D)，弯曲角度为90°。不使用芯棒、回转弯管成形模和压模施力装置，对压模加压的压力为12.5ton。

图3表示弯曲模和压模的周长，以及加工后的管子的最大减厚率。图3表明，通过使弯曲模和压模的周长为管子周长的85％～98％范围，在加工后可以得到良好的管子外观。另外，通过使弯曲模和压模的周长为管子周长的85％～97％范围，可以使最大减厚率减小为7％左右。此外，通过使其为85％～95％，可以极力减小最大减厚率至5％以下。

实验例4

在对相同的管子进行弯曲加工的过程中，改变对压模加压的压力，研究管子的周长变化。使用的管子是外径(D)为65mm、周长204mm、壁厚(t)2.3mm的碳钢的电焊钢管，以JIS11号圆管拉伸衡量，拉伸强度(TS)为840Mpa、拉伸率为22％。该管子进行的弯曲加工的弯曲半径(R)为180mm(2.8D)，弯曲角度为90°。不使用芯棒、回转弯管成形模和压模施力装置，槽部和压模3配合部分的周长为184mm。

加在压模上的压力和加工后的管子的周长的关系如图4所示。图4表明，随着对压模施加的压力增大，管子的周长变小。也就是，即使在一根管子上，也可以改变对压模的压力来控制管子的周长。

实验5

改变槽部和压模3配合部分的周长，研究管子的弯曲加工状态。之后进行液压成形。

使用的管子是碳钢的电焊钢管，是拉伸强度(TS)为390Mpa的JIS11号管(圆管)，外径(D)为φ70mm、周长220mm、拉伸率55％、壁厚(t)2.0mm。在管子的两端进行同心缩径加工(50mm)。

该管子进行的弯曲加工的弯曲半径(R)为180mm(2.6D)，弯曲角度为90°。不使用芯棒、回转弯管成形模和压模施力装置，对压模加压的压力为12.5ton。图5表示压模和弯曲模的剖面形状。使用这些弯曲模11和压模31代替本发明装置的弯曲模1和压模3。表3表示弯曲模和压模的周长与加工后的管子的外观和最大减厚率。

之后，对各实验例的加工后的管子，在2种条件下(周长200mm、204mm)下，进行液压成形，检查外观。结果合并到表3表示。

表3

     弯曲模和压模的周长     弯曲加工状况      液压成形状况  (mm)  相对原管的  比例(％)  外观  最大减厚  率(％)  周长200mm  周长204mm  实验例25  220  100  压曲  -  减厚  -  实验例26  216  98.2  良好  11.0  良好  良好  实验例27  212  96.4  良好  6.5  良好  良好  实验例28  208  94.5  良好  4.0  良好  良好  实验例29  204  92.7  良好  3.0  良好  良好  实验例30  200  90.9  良好  3.0  良好  良好  实验例31  196  89.1  良好  3.0  良好  良好  实验例32  192  87.3  管壁凸起  3.0  管壁凸起  部分折入  管壁凸起  部分折入

从表3表明，使弯曲模和压模的周长相对于管子的周长即使只短一点的实验例26～32，在加工后的管子上不产生压曲。此外，使弯曲模和压模的周长相对于管子的周长为88％～98.5％左右的范围的实验例26～31，不产生压曲和管壁凸起，外观良好。

在之后的液压成形中，周长为200mm时在实验例27～32中，周长204mm时在实验例26～32中都不产生减厚，得到良好的外观和管壁状态。在周长200mm时，实验例27的弯曲模和压模的周长为液压成形时的液压成形孔型的周长200mm的106％，同样地，实验例26的弯曲模和压模的周长为液压成形时的液压成形孔型的周长204mm的108％，可知只要弯曲模和压模的周长是液压成形孔型的周长的108％以下，就可以进行没有减厚的良好的液压成形。另外，对于实验例32来说，在不产生减厚的管子的管壁凸起部分上，会由于液压成形而产生折入。

实验6

在接近实际加工条件的条件下，进行管子弯曲加工和液压成形。使用的管子是外径(D)为φ65mm、周长204mm、壁厚(t)2.3mm的碳钢的电焊钢管，以JIS11号圆管拉伸衡量，拉伸强度(TS)为840Mpa、拉伸率22％。

该管子进行的弯曲加工的弯曲角度为90°，弯曲半径(R)在弯曲角度为0～12.5°时为90mm，弯度角度12.5～30°时为直线，然后弯曲角度30～90°时为180mm。

图6表示压模和弯曲模的剖面形状。使用这些弯曲模12和压模32代替本发明装置的弯曲模1和压模3，弯曲模12和压模32配合部分的周长为188mm。不使用芯棒、回转弯管成形模和压模施力装置。

图7表示与弯曲角度相对应的压模32的压力、加工后的管子周长和液压成形孔型的周长。另外，图8表示与弯曲角度相对应的压模32的压力、加工后的管子宽度和液压成形孔型的宽度。

图7和图8表明，通过在弯曲加工中逐渐改变压模32的压力，可以得到具有与在管子的轴方向上周长不同的液压成形孔型相适应的周长和宽度的管子。

弯曲加工后的管子剖面为与图6所示的弯曲模和压模的剖面形状相对应的形状。也就是可以通过设置在压模32上的直线部分将管子的管壁的一部分压坏，而使管子的宽度变窄。

可以将管子的宽度加工得比液压成形孔型的宽度更狭窄，所以可以与液压成形孔型不干扰地插入管子。也就是可以省略以往弯曲加工后进行的冲压成形工序。

如上详述，两管端部进行缩径加工的管子通过1次弯曲加工成为复合R状，同时能够形成可与液压成形孔型不干扰地插入的管子剖面形状。通过控制对压模的压力、改变弯曲模的槽部和压模的形状，可以容易地在管子的轴方向上控制管子剖面的形状。