模具、阶梯金属管的制造方法及阶梯金属管技术

一种模具、阶梯金属管的制造方法及阶梯金属管，该模具的通孔具有从入口侧依次由引导锥孔、减径部、矫正部连续地形成的内面。减径部的直径在入口侧为Ｄ１，在出口侧为Ｄ２，从入口侧朝出口侧逐渐减小，且满足式（１）。另外，直径Ｄ３＝Ｄ２／０．９７的内面的模具半角Ｒ１大于等于比Ｄ３的内面更处于出口侧的内面的模具半角Ｒ２，而且从Ｄ３的内面到Ｄ２的内面的轴向距离ＬＲ满足式（２）。矫正部处的通孔的直径为Ｄ２且恒定，长度为ＬＢ，而且满足式（３），０．７≤Ｄ２／Ｄ１＜０．９７（１）；２０≤ＬＲ／（（Ｄ３－Ｄ２）／２）≤１１５（２）；０．３≤ＬＢ／Ｄ２≤１０（３）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及模具、阶梯金属管的制造方法及阶梯金属管，更为详细地说，涉及用于通过挤压加工使金属管减径的模具、使用该模具的阶梯金属管的制造方法及阶梯金属管。
技术介绍
轴等汽车部件中有如图1所示那样在轴向具有不同外径的阶梯状部件(以下称阶梯部件)。这样的阶梯部件通过挤压加工使实心材料减径而制造。具体地说，参照图2A～图2D，将作为圆柱状实心材料的坯料1切断成规定长度(图2A)。接着，将坯料1沿铅直方向配置于挤压加工用的模具2上，将压力机3配置在坯料1的上端(图2B)。由压力机3将坯料1压入到模具2的通孔21中，从模具2的下表面挤出坯料1的下端(图2C)。在从模具2的下表面将坯料1的下端挤出规定距离后，由拔取夹具4从模具2拔出坯料1(图2D)。通过以上的工序使坯料1成为阶梯部件。如图2B所示，模具2的通孔21具有由引导锥孔211、减径部212、矫正部213、后角部214连续地形成的内面。引导锥孔211具有将坯料1引导至减径部212的作用。坯料1在减径部212开始在径向受到压缩力而减径。通常，减径部212的模具半角R1不变。近年来，以减轻汽车重量为目的，对作为空心材料的金属管进行挤压加工而制造出的阶梯金属管越来越多地用作阶梯部件。然而，如图3所示，在通过使用模具2的现有技术的挤压加工制造阶梯金属管时，在减径的圆筒部产生弯曲。通常，安装于汽车的阶梯金属管沿轴向旋转运动。由于弯曲了的阶梯金属管在旋转时发生偏转，所以不理想。在日本特开2002-11518号公报中公开有拔出加工用的模具，但与材料前端不被固定的挤压加工不同，在夹紧材料前端进行拔出的拔出加工中不易产生弯曲。为此，在拔出加工用模具和挤压加工用模具中，形状不同。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可防止通过对金属管进行挤压加工而制造出的阶梯金属管的弯曲的模具和使用该模具的阶梯金属管。本专利技术者为了调查阶梯金属管产生弯曲的原因，如图4所示那样使用现有技术的模具2对金属管10进行挤压加工。结果发现，减径后的金属管10的外径DB变形得比模具2的矫正部213的通孔21的直径D11小。以下，将这样的变形称为欠尺寸变形。当使用模具2对金属管10进行挤压加工时，金属管10中的正在通过减径部212的部分由减径部212内面在径向对其进行弯曲加工而被减径。从减径部212出来后进入到矫正部213的部分不从矫正部213内面接受弯曲加工，但正在通过减径部212的部分受到从减径部212内面受到的弯曲加工的影响。为此，产生欠尺寸变形。在润滑不均匀时，或在挤压加工时金属管10相对于模具2稍倾斜时，金属管10相对于管轴不均匀地减径。另外，由欠尺寸变形使金属管10的外径DB比在矫正部213的直径D11小，所以金属管10不受矫正部213约束。因此，不能由矫正部213矫正由减径部212的加工产生的金属管10的不均匀变形。其结果，在挤压加工后的金属管10产生弯曲。本专利技术人认为，如在矫正部213不发生欠尺寸变形，则可抑制阶梯金属管的弯曲。这是因为，如没有欠尺寸变形，则金属管10受矫正部213约束。为了在矫正部213不发生欠尺寸变形，可在由挤压加工使金属管10的外径减径到D11之前预先使金属管10产生欠尺寸变形，在外径达到D11之前使欠尺寸变形结束。因此，本专利技术者使用模具2对具有各种外径DA和壁厚的金属管10进行挤压加工，调查发生于各金属管10的欠尺寸变形量。由调查结果得到了新的发现，即，在外径加工度小于等于30％的挤压加工时，金属管10的欠尺寸变形量小于矫正部213的直径D11的3％。欠尺寸变形量不依存于挤压加工前的金属管10的外径DA和壁厚。根据以上的讨论和调查结果，本专利技术人完成了以下专利技术。本专利技术的模具具有用于由挤压加工使金属管减径的通孔；其中通孔具有从入口侧依次由引导锥孔、减径部、矫正部连续地形成的内面。引导锥孔处的通孔直径从入口侧朝出口侧逐渐减小。减径部处的通孔直径在入口侧为D1，在出口侧为D2，从入口侧朝出口侧逐渐减小，满足式(1)，直径D3＝D2/0.97的内面的模具半角大于等于比D3的内面更处于出口侧的内面的模具半角，而且从D3的内面到D2的内面的轴向距离LR满足式(2)。矫正部的通孔的直径为D2且保持不变，长度为LB，而且满足式(3)。0.7≤D2/D1＜0.97 (1)20≤LR/((D3-D2)/2)≤115 (2)0.3≤LB/D2≤10(3)在本专利技术的模具中，减径部处的通孔直径D3的内面的模具半角大于等于比D3的内面更处于出口侧的内面的模具半角，而且，距离LR具有满足式(2)的长度。因此，比直径为D3的内面更处于出口侧的内面的模具半角减小，金属管在从D3的内面到减径部出口间基本不受弯曲加工。因此，在从D3的内面到减径部出口间可使金属管进行欠尺寸变形。如前面说明的调查结果那样，外径加工度小于等于30％时的欠尺寸变形量小于3％，因此从直径D3的内面产生的欠尺寸变形到减径部出口之前结束。换言之，通过减径部后的金属管不产生欠尺寸变形。其结果，金属管由矫正部约束。另外，通过矫正部具有满足式(3)的长度，从而可矫正由在减径部的加工产生的金属管的不均匀变形。因此，可防止金属管的弯曲。本专利技术的阶梯金属管的制造方法使用的模具具有用于由挤压加工使金属管减径的通孔，通孔具有从入口侧依次由引导锥孔、减径部、矫正部连续地形成的内面，引导锥孔处的通孔直径从入口侧朝出口侧逐渐减小，减径部处的通孔直径在入口侧为D1，在出口侧为D2，从入口侧朝出口侧逐渐减小，满足式(1)，直径D3＝D2/0.97的内面的模具半角大于等于比D3的内面更处于出口侧的内面的模具半角，而且从D3的内面到D2的内面的轴向距离LR满足式(2)，矫正部的通孔的直径为D2且保持不变，长度为LB，而且满足式(3)；该制造方法具有沿轴向将金属管压入到模具的工序，将已压入的金属管的端部从模具的出口侧挤出到规定的距离而形成阶梯金属管的工序，以及停止挤压、朝与挤压方向相反的方向拔取阶梯金属管的工序。最好由曼内斯曼法制造金属管。本专利技术的阶梯金属管按第1圆筒部、锥部、及第2圆筒部的顺序连续地形成；其中第1圆筒部的外径为DA，第2圆筒部的外径为比DA小的DB，锥部的外径从第1圆筒部朝第2圆筒部逐渐从DA减小到DB，而且，从外径为DC＝DB/0.97的表面到为D2的表面的轴向距离LE满足式(4)。20≤LE/((DC-DB)/2)≤115 (4)附图说明图1是现有技术的阶梯部件的外观图。图2A是表示使用现有技术的模具的挤压加工的第1工序的图。图2B是表示使用现有技术的模具的挤压加工的第2工序的图。图2C是表示使用现有技术的模具的挤压加工的第3工序的图。图2D是表示使用现有技术的模具的挤压加工的第4工序的图。图3是发生了弯曲的阶梯部件的外观图。图4是用于说明挤压加工时的阶梯金属管发生弯曲的原因的示意图。图5是本专利技术实施方式的模具垂直方向的截面图。图6是用于说明由图5所示的模具进行挤压加工时的金属管加工状态的示意图。图7是按照本专利技术实施方式的另一例的模具的截面图。图8A是表示使用图5的模具的挤压加工的第1工序的图。图8B是表示使用图5的模具的挤压加工的第2工序的图。图8C是表示使用图5的模具的挤压加工的第3工序的图。图9是在本实施例中使用的模具的截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具，其具有用于通过挤压加工使金属管减径的通孔，其特征在于，上述通孔具有从入口侧依次由引导锥孔、减径部、矫正部连续地形成的内面；上述引导锥孔处的通孔直径从入口侧朝出口侧逐渐减小；上述减径部处的通孔直径在入口侧为Ｄ １，在出口侧为Ｄ２，从入口侧朝出口侧逐渐减小，并满足式（１），直径Ｄ３＝Ｄ２／０．９７的内面的模具半角大于等于比上述Ｄ３的内面更处于出口侧的内面的模具半角，而且从上述Ｄ３的内面到Ｄ２的内面的轴向距离ＬＲ满足式（２）；上述矫正部的通孔 的直径为Ｄ２且恒定，长度为ＬＢ，而且满足式（３）；０．７≤Ｄ２／Ｄ１＜０．９７（１）２０≤ＬＲ／（（Ｄ３－Ｄ２）／２）≤１１５（２）０．３≤ＬＢ／Ｄ２≤１０（３）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-8-31 253085/20041.一种模具，其具有用于通过挤压加工使金属管减径的通孔，其特征在于，上述通孔具有从入口侧依次由引导锥孔、减径部、矫正部连续地形成的内面；上述引导锥孔处的通孔直径从入口侧朝出口侧逐渐减小；上述减径部处的通孔直径在入口侧为D1，在出口侧为D2，从入口侧朝出口侧逐渐减小，并满足式(1)，直径D3＝D2/0.97的内面的模具半角大于等于比上述D3的内面更处于出口侧的内面的模具半角，而且从上述D3的内面到D2的内面的轴向距离LR满足式(2)；上述矫正部的通孔的直径为D2且恒定，长度为LB，而且满足式(3)；0.7≤D2/D1＜0.97 (1)20≤LR/((D3-D2)/2)≤115(2)0.3≤LB/D2≤10 (3)。2.一种阶梯金属管的制造方法，包括沿轴向将金属管压入到模具内的工序，该模具具有用于通过挤压加工使金属管减径的通孔，上述通孔具有从入口侧依次由引导锥孔、减径部、矫正部连续地形成的内面，上述引导锥孔处的通孔直径从入口侧朝出口侧逐渐减小，上述减径部处的通孔直径在入口侧为...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥井达也，黑田浩一，秋山雅义，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]