方管、框架结构体、方管制造方法及方管制造装置的制作方法

专利名称：方管、框架结构体、方管制造方法及方管制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种方管、框架结构体、方管制造方法及方管制造装置。
背景技术：
以往揭示有将例如镀锌钢板等的金属板作为材料，来形成闭合截面形状呈矩形状 的方管的成形方法(例如，参照专利文献1)。在此专利公报中所揭示的成形方法是，使用将矩形状的金属板以沿其长度方向的 多个弯曲线为边界弯曲而形成且具有底壁面、将所述底壁面的幅度方向两侧以钝角弯曲的 侧壁面、将所述侧壁面的末端部弯曲的翻边部的中间成形体，来形成由多个壁面构成的截 面矩形状的方管的方法。特别是，通过对将中间成形体的底壁面朝向下侧凸状弯曲后进行 上下方向的压缩加工而弯曲的底壁面进行平坦加工，在所述底壁面发生使构成上壁面的翻 边部之间紧密附着的残留应力。专利文献1 日本专利第3974324号公报但是，在前述的专利文献1所记载的成形方法具有以下问题由于在所述底壁面 发生残留应力，因此所完成的方管的底壁面有可能弯曲成虽然是少许但呈凸状或凹状，导 致难以得到坚实的呈矩形状的截面形状。并且，存在通过底壁面的残留应力难以将翻边部 之间坚实均勻地紧密附着的问题。

发明内容
为解决上述问题，本发明以提供一种可获得坚实且矩形状的截面形状、可使翻边 部之间坚实均勻地紧密附着的方管、框架结构体、方管制造方法、及方管制造装置为目的。为达到本发明的目的，本发明的方管制造方法，主要为，具有如下工序第一加工工序，通过将矩形状金属板的幅度方向两端部以沿所述金属板的长度方 向的第一弯曲线为边界弯曲，从而形成将所述幅度方向两端部作为翻边部、将幅度方向中 央部作为底面的第一中间成形体；第二加工工序，通过将所述第一中间成形体的底面的幅度方向两侧以沿所述底面 的长度方向的第二弯曲线为边界弯曲成相对底面的幅度方向中央侧的角度为钝角，从而形 成将所述底面的幅度方向两侧作为侧壁面、将所述底面的幅度方向中央侧作为底壁面的第 二中间成形体；第三加工工序，使所述第二中间成形体的所述翻边部之间对合，从而得到闭合截 面形状呈矩形状的第三中间成形体；第四加工工序，通过朝向相对地接近的方向压缩所述第三中间成形体的翻边部和 与所述翻边部相对配置的底壁面，使第三中间成形体的各角部挤压变形，通过此挤压变形 来在所述角部发生使一对翻边部之间相互紧密附着的残留应力。根据本发明，通过不对底壁面施加压力而对角部施加残留应力，可获得坚实且矩 形状的截面形状、可使翻边部之间坚实均勻地紧密附着。



图1是表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造中所使用的金属板的俯视 图。图2是表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造工序中形成第一中间成形 体的第一加工工序，(a)是表示金属板的主视图，(b)是表示第一中间成形体的主视图。图3是表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造工序中形成第二中间成形 体的第二加工工序，(a)是表示第一中间成形体的主视图，(b)是表示第二中间成形体的主 视图。图4是表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造工序中形成第三中间成形 体的第三加工工序，(a)是表示第二中间成形体的主视图，(b)是表示通过按压第二中间成 形体的翻边部来凸状弯曲侧壁面的主视图，(c)是表示朝向幅度方向内侧按压凸状弯曲的 侧壁面，从而加工成闭合截面形状呈矩形状的主视图。图5是表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造工序中使角部挤压变形的 第四加工工序，(a)是表示第三中间成形体的主视图，(b)是表示对第三中间成形体的角部 施加上下方向的负载来使其挤压变形的主视图，及，(c)是表示在第三中间成形体的角部的 幅度方向内侧施加负载来使其挤压变形的主视图。图6是表示本发明的第一实施方式的方管的立体图。图7(a)是概略表示本发明的第一实施方式的方管的残留应力的主视图，图7(b) 是大致表示去掉一方侧翻边部的情况下的另一方侧侧壁面的移动的主视图，图7(c)是概 略表示在一方侧具有翻边部的情况下，与另一侧翻边部的推压应力的主视图。图8是表示使用本发明的第一实施方式的方管的框架结构体的立体图。图9表示根据本发明的第二实施方式的方管制造装置的剖视图。图10是表示使用图9的制造装置来成形方管的顺序，表示将第二中间成形体设置 在模内的状态的剖视图。图11是表示使用图9的制造装置来成形方管的顺序，表示上模下降而使按压块按 压第二中间成形体的翻边部的状态的剖视图。图12是表示使用图9的制造装置来成形方管的顺序，表示下模的滑动斜楔朝向幅 度方向内侧按压第二中间成形体的侧壁面的状态的剖视图。图13是表示使用图9的制造装置来成形方管的顺序，表示以上模的按压块和下模 的滑动斜楔来按压第二中间成形体的翻边部及侧壁面的状态的剖视图。图14是表示第二实施方式的变形例的成形方法，表示相对图10将第二中间成形 体的上下位置颠倒而设置在模内的状态的剖视图。图15是表示根据本发明的第三实施方式的方管制造装置的剖视图。图16是表示使用图15的制造装置的方管的成形顺序，表示将第二中间成形体设 置在模内的状态的剖视图。图17是表示使用图15的制造装置的方管的成形顺序，表示上模下降而按压块按 压第二中间成形体的翻边部的状态的剖视图。图18是表示使用图15的制造装置的方管的成形顺序，表示下模的滑动斜楔朝向幅度方向内侧按压第二中间成形体的侧壁面的状态的剖视图。图19是表示使用图15的制造装置的方管的成形顺序，表示以上模的按压块和下 模的滑动斜楔来按压第二中间成形体的翻边部及侧壁面的状态的剖视图。图20是表示使用图15的制造装置的方管的成形顺序，表示以上模的按压块朝向 下方按入下模的可动压模的状态的剖视图。图21是表示本发明的第二实施方式的方管制造装置的变形例的剖视图。图22是表示根据本发明的第三实施方式的方管制造装置的变形例的剖视图。图23是表示进行根据实施例中的本发明例子的方管的成形过程的成形性模拟时 的概略主视图，其中，(a)表示设置了第二中间成形体的状态，(b)表示以上模按压第二中 间成形体的翻边部的状态，(c)表示按压第二中间成形体的侧壁面的状态，(d)表示将第二 中间成形体的角部挤压变形的状态。图24是图23(c)的底壁面的角部的扩大示意图。图25是图23(d)的底壁面的角部的扩大示意图。图26是表示从模脱离图23的方管时的方管的各部位的应力分布的概略示意图， 其中，(a)表示板内侧的应力分布，(b)表示板外侧的应力的分布。图27是表示进行根据实施例中的比较例的方管的成形过程的成形性模拟时的概 略主视图，其中，(a)表示设置了中间成形体的状态，(b)、(c)表示从侧方按压中间成形体 的侧壁部的状态，(d)、(e)表示朝向下方按压上壁面的状态。图28是表示从模脱离图27的方管时的方管的各部位的应力分布的概略示意图， 其中，(a)表示板内侧的应力分布，(b)表示板外侧的应力分布。在图1 图28中，1、金属板，3、幅度方向两端部，5、第一弯曲线，7、翻边部，11、底 面，13、第一中间成形体，15、第二弯曲线，17、侧壁面，19、底壁面，21、第二中间成形体，23、 第三中间成形体，27、方管，29、上壁面，31、下侧角部(角部)，33、上侧角部(角部)，39、框 架结构体，51、101、方管制造装置，53、上模，55、下模，57、按压块，59、驱动斜楔，81、滑动斜 楔，94、缓冲垫，113、下模衬。
具体实施例方式以下，结合附图对本发明的具体实施方式
进行说明。第一实施方式首先，对本发明的第一实施方式的方管制造方法进行说明。图1是表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造中所使用的金属板的俯视图，图2是表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造工序中形成第一中间成形体的第 一加工工序，(a)是表示金属板的主视图，(b)是表示第一中间成形体的主视图。并且，图 3是表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造工序中形成第二中间成形体的第二加工 工序，(a)是表示第一中间成形体的主视图，(b)是表示第二中间成形体的主视图。图4是 表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造工序中形成第三中间成形体的第三加工工 序，(a)是表示第二中间成形体的主视图，(b)是表示通过按压第二中间成形体的翻边部来 凸状弯曲侧壁面的主视图，(c)是表示朝向幅度方向内侧按压凸状弯曲的侧壁面，从而加工 成闭合截面形状呈矩形状的主视图。图5是表示根据本发明的第一实施方式的方管的制造工序中使角部挤压变形的第四加工工序，(a)是表示第三中间成形体的主视图，(b)是表示 对第三中间成形体的角部施加上下方向的负载来使其挤压变形的主视图，及，(c)是表示对 第三中间成形体的角部的幅度方向内侧施加负载来使其挤压变形的主视图。首先，如图1所示，准备作为材料的矩形状的金属板1。所述金属板1的材料并未 特别限定，可使用镀锌钢板等。沿如图1的图纸的纵向设定第一弯曲线5、5及第二弯曲线 15、15。
其次，如图2所示，在第一加工工序中成形第一中间成形体13。具体说明是，如图 2(b)所示，通过将金属板1的幅度方向两端部3、3(参照图2(a))以沿所述金属板1的长 度方向的第一弯曲线5、5作为边界弯曲成钝角为角度θ 1，从而成形将所述幅度方向两端 部3、3作为翻边部7、7、将幅度方向中央部9作为底面11的第一中间成形体13。所述角度 θ 1，优选为100度 110度，也可以根据成品的尺寸进行适当的变更。其次，如图3所示，在第二加工工序中成形第二中间成形体21。具体说明是，如图 3(a)、图3(b)所示，通过将所述第一中间成形体13的底面11的幅度方向两侧以沿所述底 面11的长度方向的第二弯曲线15、15作为边界，弯曲成相对底面11的幅度方向中央侧的 角度为钝角θ 2，从而成形将所述底面11的幅度方向两侧作为侧壁面17、17、将所述底面11 的幅度方向中央侧作为底壁面19的第二中间成形体21。此时，所述角度θ 2，优选为100 度 110度，也可以根据成品的尺寸进行适当的变更。其次，如图4所示，在第三加工工序中成形第三中间成形体23。具体说明是，如图 4(a)、图4(b)所示，朝向所述底壁面19按压所述第二中间成形体21的所述翻边部7、7，使 所述侧壁面17、17朝向幅度方向外侧凸状弯曲。这是为了，因翻边部7、7随着朝向幅度方 向内侧而向斜上方延伸、翻边部7、7的幅度方向内侧端部比幅度方向外侧端部位于上侧的 位置，由此可通过后述的按压块与幅度方向内侧端部抵接，使翻边部7、7朝向下方下降。此后，如图4(c)所示，通过朝向幅度方向内侧按压弯曲的侧壁面17、17，使所述翻 边部7、7之间对合，从而得到闭合截面形状呈矩形状的第三中间成形体23。其次，如图5所示，在第四加工工序中成形作为最终成品的方管27。具体说明是， 如图5(b)所示，通过朝向相对接近的方向压缩所述第三中间成形体23的翻边部7、7、与翻 边部7、7相对配置的底壁面19，挤压变形第三中间成形体23的各角部31、31、33、33。这里 所称的“挤压变形(crush deformation) ”是指，通过对这些角部31、31、33、33施加上下方 向(纵向)及/或幅度方向(横向)的负载，从而使角部31、31、33、33的弯曲角度R变小 (从图24所示的弯曲角度R的状态变成图25所示的弯曲角度R的状态)的塑性变形。换 言之，所述“挤压变形”是指，属于使金属薄板塑性变形加工的一种，进行类似于金属薄板的 弯曲加工时的压印(coining)的加工。并且，如图2 图5所示，所述第一中间成形体13 的底面11、及所述第二 第三中间成形体21、23的底壁面19，形成为在上下方向无弯曲、呈 大致平面状的结构。并且，如图5(c)所示，也可以通过朝向幅度方向内侧压缩，从而挤压变形第三中 间成形体23的各角部31、31、33、33。接着，对根据本发明的第一实施方式的方管及利用所述方管的框架结构体的结构 进行说明。图6是表示本发明的第一实施方式的方管的立体图。图7(a)是概略表示本发明的第一实施方式的方管的残留应力的主视图，图7(b)是大致表示去掉一方侧翻边部的情况 下的另一方侧侧壁面的移动的主视图，图7(c)是概略表示在一方侧具有翻边部的情况下， 与另一侧翻边部的推压应力的主视图，图8是表示使用本发明的第一实施方式的方管的框 架结构体的立体图。如图6、图7所示，本发明的第一实施方式的金属制方管27，形成为大致矩形状的 闭合截面，且具有底壁面19 ；一对侧壁面17、17，从所述底壁面19的幅度方向两端朝向相 对底壁面19大致直角的方向延伸；上壁面29，由从所述侧壁面17的末端朝向相对侧壁面 17大致直角的幅度方向内侧延伸的一对翻边部7、7紧密附着而构成。并且，如图6所示，翻 边部7、7的接合部35，是通过电弧焊接来相互接合，且沿长度方向以规定间隔设置有多个 电弧焊接部37。并且，如图7(a)所示，在所述底壁面19和侧壁面17、17交叉的下侧角部31、31、及 在所述侧壁面17、17和上壁面29交叉的上侧角部33、33，作用有使所述一对翻边部7的端 边缘7a、7a之间相互紧密附着的残留应力P1、P2。具体说明是，在下侧角部31、31，在外面 侧作用有拉伸应力P1，在内面侧作用有压缩应力P2。相同地，在上侧角部33、33，在外面侧 作用有拉伸应力P1，在内面侧作用有压缩应力P2。从而，如7(b)所示，将一对翻边部7、7之中的一方侧的翻边部7去掉，则另一方侧 的翻边部7朝向幅度方向内侧倒入。由此，如图7(c)所示，使双方的翻边部7、7的端边缘 7a、7a之间相互挤压而坚实地紧密附着 。并且，根据本实施方式的框架结构体39，通常形成为大致箱子形状，并通过组合多 个采用与前述的方管27相同的成形方法制造的钢板制的方管来制造。如图8所示，在框架 结构体39中，将合计4个上下方向延伸的脚部41、41、41、41设置在各角落，在脚部41、41、 41,41的上端架设有以大致水平状配置的4个连接部件43、43、45、45，在脚部41、41、41、41 的下端架设有以大致水平状配置的4个连接部件43、43、45、45。并且，在高度方向的中段， 配设有加固部件47、47、49、49、49、49。这些脚部41、41、41、41、连接部件43、43、45、45及加 固部件47、47、49、49、49、49，使用了本实施方式的方管。以下，对第一实施方式的作用效果进行说明。(1)根据本发明的实施方式的方管制造方法，具有如下工序第一加工工序，通过将矩形状金属板1的幅度方向两端部3、3以沿所述金属板1 的长度方向的第一弯曲线5、5为边界弯曲，从而形成将所述幅度方向两端部3、3作为翻边 部7、7、将幅度方向中央部作为底面11的第一中间成形体13 ；第二加工工序，通过来将所述第一中间成形体13的底面11的幅度方向两侧以沿 所述底面11的长度方向的第二弯曲线15、15为边界弯曲成相对底面11的幅度方向中央侧 的角度为钝角θ 2，从而形成将所述底面11的幅度方向两侧作为侧壁面17、17、将所述底面 11的幅度方向中央侧作为底壁面19的第二中间成形体21 ；第三加工工序，使所述第二中间成形体21的所述翻边部7、7之间对合，从而得到 闭合截面形状呈矩形状的的第三中间成形体23 ；第四加工工序，通过朝向相对地接近的方向压缩所述第三中间成形体23的翻边 部7、7、与所述翻边部7、7相对配置的底壁面19，使第三中间成形体23的各角部31、31、33、 33挤压变形，通过此挤压变形来在所述角部31、31、33、33发生使一对翻边部7、7相互紧密附着的残留应力。 由此，因通过挤压变形各角部31、31、33、33而施加残留应力来使一对翻边部7、7 之间相互紧密附着，从而比对底壁面19施加残留应力的情况相比，本实施方式的方管的情 况下翻边部7、7之间更能强力压合而均勻地紧密附着，可坚实地保持矩形状的截面形状。 艮口，在对底壁面19施加残留应力的情况下，由于底壁面19弯曲成虽然是少许但呈凸状或凹 状，导致难以得到矩形状的截面形状。但根据本发明，如不对底壁面19而对角部31、31、33、 33施加残留应力的情况下，底壁面19的形状难以弯曲成凸状或凹状，从而可坚实地保持的 矩形状的截面形状。(2)在所述第三加工工序中，通过在朝向所述底壁面19按压所述第二中间成形体 21的所述翻边部7、7、朝向幅度方向外侧凸状弯曲所述侧壁面17、17后，朝向幅度方向内侧 按压所述弯曲的侧壁面17、17，从而使所述翻边部7、7之间对合来形成闭合截面形状呈矩 形状的第三中间成形体23。如此，在本实施方式中，除了在角部31、31、33、33发生残留应力之外，还在侧壁面 17,17发生残留应力，从而使翻边部7、7之间更强力压合来更强力地紧密附着。(3)并且，在本实施方式中，在所述第一加工工序中，因通过将所述金属板1的幅 度方向两端部3、3以相对幅度方向中央部形成角度为钝角θ 1地弯曲加工来形成翻边部7、 7，从而容易朝向幅度方向外侧进一步凸状弯曲第二中间成形体21的侧壁面17、17。(4)在本实施方式中，朝向底壁面19按压第二中间成形体21的翻边部7、7，此后 朝向幅度方向内侧按压。在此情况下，因第二中间成形体21首先在上下方向被约束、底壁 面19未凸状弯曲，从而使第三中间成形体23不悬浮上升、降低成形时中间成形体21、23的 位置的不均勻，可得到品质稳定的方管27。(5)根据本实施方式的方管，是形成大致呈矩形状的闭合截面的金属制的方管 27，且具有底壁面19 ；一对侧壁面17、17，从所述底壁面19的幅度方向两端朝向相对底壁 面19大致直角的方向延伸；上壁面29，由从所述侧壁面17、17的末端朝向相对侧壁面17、 17大致垂直的幅度方向内侧延伸的一对翻边部7、7紧密附着而形成，并且，在所述底壁面 19和侧壁面17、17交叉的下侧角部31、31、及在所述侧壁面17、17及上壁面29交叉的上侧 角部33、33的至少任意角部，作用有使所述一对翻边部7、7之间相互紧密附着的残留应力。 如此，对各角部31、31、33、33作用有残留应力，使一对翻边部7、7之间相互紧密附着，从而 与仅对底壁面19施加残留应力的情况相比，更能坚实地保持矩形状的截面形状。S卩，对底 壁面19施加残留应力的情况下，由于底壁面19容易弯曲成虽然是少许但呈凸状或凹状，导 致难以得到矩形状的截面形状。但如本发明，在未对底壁面19施加残留应力而对角部31、 31、33、33施加残留应力的情况下，底壁面19难以弯曲成凸状或凹状，从而可坚实地保持矩 形状的截面形状。并且，除了对角部31、31、33、33施加残留应力之外，还对侧壁面17、17施 加残留应力，则使翻边部7、7之间更能强力压合而更强力地紧密附着。(6)根据本实施方式的方管27及将所述方管27作为构成部件的框架结构体39， 因对所述侧壁面17、17作用有使所述一对翻边部7、7之间紧密附着的残留应力，因此如前 所述，可坚实地保持矩形状的截面形状。第二实施方式其次，对本发明的第二实施方式进行说明，其中与第一实施方式相同的结构赋予相同的符号，并省略其说明。图9表示根据本发明的第二实施方式的方管制造装置的剖视图。图10是表示使用图9的制造装置来成形方管的顺序，将第二中间成形体设置在模内的状态的剖视图。并 且，图11是表示使用图9的制造装置来成形方管的顺序，表示上模下降而使按压块按压第 二中间成形体的翻边部的状态的剖视图。图12是表示使用图9的制造装置来成形方管的 顺序，表示下模的滑动斜楔朝向幅度方向内侧按压第二中间成形体的侧壁面的状态的剖视 图。图13是表示使用图9的制造装置来成形方管的顺序，表示以上模的按压块和下模的滑 动斜楔来按压第二中间成形体的翻边部及侧壁面的状态的剖视图。图14是表示第二实施 方式的变形例的成形方法，表示相对图10将第二中间成形体的上下位置颠倒而设置在模 内的状态的剖视图。如图9所示，本实施方式的方管制造装置51具有模，并且该模具有上模53和下 模55，所述模使用第二中间成形体21来形成由多个壁面所构成的截面矩形状的方管27，其 中，所述第二中间成形体21，是通过将矩形状的金属板1以沿其长度方向的多个弯曲线为 边界来弯曲而形成、且具有底壁面19、将所述底壁面19的幅度方向两侧以钝角弯曲的侧壁 面17、17、将所述侧壁面17、17的末端部弯曲的翻边部7、7。所述上模53具有按压块57，设置成在朝向下方偏压的状态下可上下移动，且通过朝向下方按压已 设置的所述第二中间成形体21的翻边部7、7从而使翻边部7、7变形后，朝向下方压缩所述 翻边部7、7来将第三中间成形体23的角部31、31、33、33挤压变形；驱动斜楔59、59，具有设置成厚度为大致预定值且朝向下方延伸的本体部61、61、 形成在所述本体部61、61的下端的倾斜部62、62。并且，在上模板63，穿设有上下方向贯通的插通孔65、65，在所述插通孔65、65插 入有装配螺栓67、67。装配螺栓、67、67的末端部与上模凸模75拧接而固定。上模固定板 (upper die holder) 69设置有贯通孔71、71，被压缩的弹簧73、73以偏压的状态容纳于所 述贯通孔71、71的内部。并且，在具有所述按压块57的上模凸模75的上部，朝向上方突设 有引导部77，所述引导部77可滑动地插入上模固定板69的插通孔79。并且，在上模板63 朝向下方突设有引导销85，所述引导销85配置成可与设置在下模板87的导套89卡合。一方面，所述下模55，具有左右一对侧壁凸模83、83及滑动斜楔81、81，所述左右 一对侧壁凸模83、83及滑动斜楔81、81构成为与所述驱动斜楔59、59的倾斜部62、62卡合 而可在左右方向滑动，且从侧方按压侧壁面17、17来将所述侧壁面17、17可塑性变形成平 面状，所述侧壁面17、17是指以所述按压块57朝向下方按压第二中间成形体21的翻边部 7、7而朝向幅度方向外侧凸状弯曲的结构。所述上模53的按压块57构成为，在按压下模 55的侧部凸模83、83之前按压第二中间成形体21，在所述驱动斜楔59、59下降而所述倾斜 部62与所述下模55的滑动斜楔81、81的倾斜部97、97卡合时，使所述滑动斜楔81、81朝 向幅度方向内侧滑动，且在上模53的下降高度为规定量以上时，使滑动斜楔81、81的滑动 停止。并且，在下模支持部91，配设有滑动板60、60，通过所述滑动板60从背面侧支持驱动 斜楔59、59，以防止所述驱动斜楔59、59朝向外方侧变形。在此，在本实施方式中，在滑动斜楔81、81的幅度方向内侧安装有侧部凸模83、 83，这些滑动斜楔81、81和侧部凸模83、83 —体地横向滑动，也可以将侧部凸模83、83去掉，仅通过滑动斜楔81、81按压中间成形体21、23的侧壁面17、17的结构。并且，在下模支持部91的幅度方向中央部，配设有下模凸模93，且配设有上下贯通所述下模凸模93的定位 销95。并且，按压块57、侧部凸模83、83及下模凸模93与中间成形体21、23接触的面是平面。其次，利用图10 图13对所述制造装置51的运作顺序进行说明。首先，如图10所示，在模内设置第二中间成形体21。在此状态下，如图11所示，如 使上模53下降，则按压块57与第二中间成形体21的翻边部7、7接触后，驱动斜楔59、59 的倾斜部62与滑动斜楔81、81的倾斜部97抵接。如图12、13所示，如使上模53进一步下 降，则通过驱动斜楔59、59而滑动斜楔81、81滑动到内方，侧部凸模83、83朝向幅度方向内 侧按压中间成形体21的侧壁面17、17。在图13的工序，通过按压块57朝向上下方向按压 第三中间成形体23，通过侧部凸模83、83朝向侧方按压第三中间成形体23，由此将第三中 间成形体23的角部31、31、33、33压碎，发生使翻边部7、7朝向幅度方向内侧倒入的残留应 力。并且，如图10 图13所示，通过将翻边部7、7作为上侧、将底壁面19作为下侧的 状态成形了中间成形体21、23，但本发明并不限于此，也可以是如图14所示之上下颠倒的 结构。即，在所述第一加工工序中使幅度方向两端部朝向下方弯曲，在所述第二加工工序中 使底面11的幅度方向两侧朝向下方弯曲，在所述第三加工工序及第四加工工序中将所述 底壁面19配置在上侧进行加工。在此情况下，因翻边部7、7的端部之间的距离大于底壁面 19的幅度，从而设置在模内时处于稳定的状态。以下，对第二实施方式的作用效果进行说明。(1)如图14所示，在本实施方式中采用了如下制造方法将中间成形体21、23的 上下位置颠倒配置，在第一加工工序中将金属板1的幅度方向两端部3、3朝向下方弯曲，在 所述第二加工工序中将底面11的幅度方向两侧朝向下方弯曲，在所述第三加工工序及第 四加工工序中将所述底壁面19配置在上侧而进行加工。如上所述，因将中间成形体21、23 的底面11或底壁面19配置在上侧，可得到容易通过真空吸盘等的输送装置进行输送的效^ ο(2)根据本实施方式的方管制造装置，具体说明是，所述方管制造装置51具有上 模53和下模55的同时，使用中间成形体21、23来形成由多个壁面构成的截面矩形状的方 管27，所述中间成形体21、23通过将矩形状的金属板1以沿其长度方向的多个弯曲线5、5、 15、15为边界弯曲而形成、且具有底壁面19、将所述底壁面19的幅度方向两侧弯曲的侧壁 面17、17、将所述侧壁面17、17的末端部弯曲的翻边部7、7所构成，所述上模53具有按压块57，设置成在朝向下方偏压的状态下可上下移动，通过朝向下方按压已设 置的所述中间成形体21、23的翻边部7、7，从而使翻边部7、7变形的同时，朝向下方压缩所 述翻边部7、7来将中间成形体21、23的角部31、31、33、33挤压变形；驱动斜楔59、59，具有设置成厚度为大致预定值且朝向下方延伸的本体部61、61、 形成在所述本体部61、61、的下端的倾斜部62、62，所述下模55，具有左右一对滑动斜楔81、81，所述左右一对滑动斜楔81、81构成为与所述驱动斜楔59、59的倾斜部62、62卡合而可在左右方向滑动，从侧方按压侧壁面17、17 来将所述侧壁面17、17弹性变形为平面状，所述侧壁面17、17是指以所述按压块57朝向下 方按压中间成形体21的翻边部7、7而朝向幅度方向外侧凸状弯曲的结构，所述上模53的按压块57构成为，在按压下模55的滑动斜楔81、81之前按压所述中间成形体21，在所述驱动斜楔59、59下降而所述倾斜部62、62与所述下模55的滑动斜 楔81、81卡合时，使所述滑动斜楔81、81朝向幅度方向内侧滑动，且在上模53的下降高度 为规定量以上时，使所述滑动斜楔81、81的滑动停止。从而，即使在上模53过度下降的情况下，也不会过度按压中间成形体21、23的侧 壁面17、17，从而可通过适当的按压力进行挤压变形。第三实施方式以下，对本发明的第三实施方式进行说明，对与所述第一实施方式及第二实施方 式相同的结构赋予相同的符号，并省略其说明。图15是表示根据本发明的第三实施方式的方管制造装置的剖视图，图16是表示 使用图15的制造装置的方管的成形顺序，表示将第二中间成形体设置在模内的状态的剖 视图。图17是表示使用图15的制造装置的方管的成形顺序，表示上模下降而按压块按压第 二中间成形体的翻边部的状态的剖视图。图18是表示使用图15的制造装置的方管的成形 顺序，表示下模的滑动斜楔朝向幅度方向内侧按压第二中间成形体的侧壁面的状态的剖视 图。图19是表示使用图15的制造装置的方管的成形顺序，表示以上模的按压块和下模的 滑动斜楔来按压第二中间成形体的翻边部及侧壁面的状态的剖视图。图20是表示使用图 15的制造装置的方管的成形顺序，表示以上模的按压块朝向下方按入下模的可动压模的状 态的剖视图。图21是表示本发明的第二实施方式的方管制造装置的变形例的剖视图。图 22是表示根据本发明的第三实施方式的方管制造装置的变形例的剖视图。如图15所示，根据第三实施方式的方管制造装置101，基本上具有与图9的制造装 置51相同的结构，不同点仅为下模板109设置有模垫机构。以下对与制造装置51的不同 点进行说明。在下模板109，配设有从下侧支持中间成形体23的缓冲垫94，在所述缓冲垫94的 左右两侧配设有下模衬(lower die inserts) 113、113。并且，在缓冲垫94安装有装配螺栓 103，所述装配螺栓103构成为可在插通孔105内上下移动。并且，缓冲垫94，通过卷绕在装 配螺栓103外周的弹簧111而朝向上方偏压，在朝向下侧按下缓冲垫94时，弹簧111压缩 而作用有朝向上方上升的力。通过所述模垫机构，可在上下方向塑性按压中间成形体23。其次，通过图16 图20，对所述制造装置101的运行顺序进行说明。首先，如图16所示，将第二中间成形体21设置在模内。在此状态下，如图17所示， 如使上模53下降，则按压块57与第二中间成形体21的翻边部7、7接触后，驱动斜楔59、59 的倾斜部62、62与滑动斜楔81、81的倾斜部97、97抵接。如图18，19所示，如使上模53进 一步下降，则通过驱动斜楔59、59来使滑动斜楔81滑动到内方，侧部凸模83、83朝向幅度 方向内侧按压第二中间成形体21的侧壁面17、17。并且，如图20所示，如进一步朝向下方 按压第三中间成形体23，则缓冲垫94下沉，通过按压块57和缓冲垫94而从上下方向按压 第三中间成形体23。由此，可从上下方向塑性按压第三中间成形体23，使第三中间成形体 23的角部31、31、33、33挤压，发生使翻边部7、7倒入幅度方向内侧的残留应力。
并且，在本制造装置，可以实施图5(C)中所示的挤压变形。并且，在图21所示的 制造装置131，虽然随着驱动斜楔137、137的下降而滑动斜楔133、133滑动到第三中间成形 体23的幅度方向内侧，但未形成所述图9及图15所示的装置那样在驱动斜楔137、137下 降到规定量以上时停止滑动斜楔133、133的移动的结构，形成可从幅度方向按压第三中间 成形体23的结构。由此，在使用图21的模进行成形的情况下，必须将上模停止在预设的高 度。并且，如图22所示，在使用制造装置101加工第三中间成形体23的情况下，也可以是仅将第三中间成形体23的下端部放入下模衬113、113。以下，对第三实施方式的作用效果进行说明。(1)所述制造装置进一步具有一对下模衬，配置在所述滑动斜楔的下侧；缓冲垫，可上下移动地设置在这些下模衬之间，以弹力支持压入下方的中间成形体的底壁面。从 而，在将中间成形体21、23按压到下方时，中间成形体21、23具有朝向幅度方向鼓起的倾 向，但因下模衬113、113的刚性高而使中间成形体21、23无鼓起地挤压角部31、31、33、33， 从而可恰当设定挤压量。实施例以下，为证实本发明的效果，表示了进行成形性模拟的实施例。图23是表示进行根据实施例中的本发明例子的方管的成形过程的成形性模拟时 的概略主视图，其中，(a)表示设置了第二中间成形体的状态，(b)表示以上模按压第二中 间成形体的翻边部的状态，(c)表示按压第二中间成形体的侧壁面的状态，(d)表示将第二 中间成形体的角部挤压变形的状态。图24是图23(c)的底壁面的角部的扩大示意图，图25 是图23(d)的底壁面的角部的扩大示意图。图26是表示从模脱离图23的方管时的方管27 的各部位的应力分布的概略示意图，其中，(a)表示板内侧的应力分布，(b)表示板外侧的 应力的分布。图27是表示进行根据实施例中的比较例的方管的成形过程的成形性模拟时 的概略主视图，其中，(a)表示设置了中间成形体的状态，(b)、(c)表示从侧方按压中间成 形体的侧壁部的状态，(d)、(e)表示朝向下方按压上壁面的状态。图28是表示从模脱离图 27的方管时的方管的各部位的应力分布的概略示意图，其中，(a)表示板内侧的应力分布， (b)表示板外侧的应力分布。如图23 图25所示，(b)表示在工序中侧壁面17朝向幅度方向外侧凸状弯曲， 在(a) (d)工序的所有工序中，底壁面19为平坦状，无向下凸状弯曲。如图26所示，确认了在完成的方管27的下侧角部31，在外面侧作用有拉伸应力 P1，在内面侧作用有压缩应力P2。同样，确认了在上侧角部33，在外面侧作用有拉伸应力 P1，在内面侧作用有压缩应力P2。并且，在此基础上，同样地在侧壁面17及底壁面19，在外 面侧作用有拉伸应力P1，在内面侧作用有压缩应力P2。一方面，关于比较例的中间成形体，如图27所示，确认了在(b)工序中侧壁面143 未向幅度方向外侧凸状弯曲，在(c)工序中底壁面145向下凸状弯曲。并且，如图28所示，确认了在底壁面145，在外面侧作用有拉伸应力P1，在内面侧 作用有压缩应力P2。但是，如本发明例子所述，在上侧角部和下侧角部几乎没有作用有残留 应力。
权利要求
一种方管制造方法，具有如下工序第一加工工序，通过将矩形状金属板的幅度方向两端部以沿所述金属板的长度方向的第一弯曲线为边界弯曲，从而形成将所述幅度方向两端部作为翻边部、将幅度方向中央部作为底面的第一中间成形体；第二加工工序，通过将所述第一中间成形体的底面的幅度方向两侧以沿所述底面的长度方向的第二弯曲线为边界，弯曲成相对底面的幅度方向中央侧的角度为钝角，从而形成将所述底面的幅度方向两侧作为侧壁面、将所述底面的幅度方向中央侧作为底壁面的第二中间成形体；第三加工工序，使所述第二中间成形体的所述翻边部之间对合，从而形成闭合截面形状呈矩形状的第三中间成形体；第四加工工序，通过朝向相对地接近的方向压缩所述第三中间成形体的翻边部和与所述翻边部相对配置的底壁面，使第三中间成形体的各角部挤压变形，通过此挤压变形来在所述角部发生使一对翻边部之间相互紧密附着的残留应力。
2.根据权利要求1所述的方管制造方法，其特征在于，在所述第三加工工序中，通过将 所述第二中间成形体的所述翻边部朝向所述底壁面按压、将所述侧壁面朝向幅度方向外侧 凸状弯曲后，将已弯曲的该侧壁面朝向幅度方向内侧按压而使所述翻边部之间对合，从而 在所述第三中间成形体的侧壁面发生使一对翻边部之间相互紧密附着的残留应力。
3.根据权利要求1所述的方管制造方法，其特征在于，在所述第一加工工序中朝向下 方弯曲幅度方向两端部，在所述第二加工工序中朝向下方弯曲底面的幅度方向两侧，在所 述第三加工工序及第四加工工序中在上侧配置所述底壁面来进行加工。
4.根据权利要求1所述的方管制造方法，其特征在于，在所述第一加工工序中，以使幅 度方向两端部相对幅度方向中央部的角度成钝角的方式，将所述金属板弯曲加工而形成翻 边部。
5.根据权利要求1所述的方管制造方法，其特征在于，大致平面状形成所述第一中间 成形体的底面、所述第二中间成形体的底壁面、所述第三中间成形体的底壁面。
6.一种方管，是形成大致呈矩形状的闭合截面的金属制的方管，具有底壁面；一对侧 壁面，从所述底壁面的幅度方向两端相对底壁面大致直角地延伸；上壁面，由从所述侧壁面 的末端相对侧壁面大致直角地朝向幅度方向内侧延伸的一对翻边部之间紧密附着而形成，在所述底壁面和侧壁面交叉的下侧角部、及在所述侧壁面及上壁面交叉的上侧角部的 至少任意角部，作用有使所述一对翻边部之间相互紧密附着的残留应力。
7.根据权利要求6所述的方管，其特征在于，在所述侧壁面作用有使所述一对翻边部 之间相互紧密附着的残留应力。
8.一种框架结构体，具有权利要求6或7所述的方管。
9.一种方管制造装置，由上模和下模所构成，且使用中间成形体来成形由多个壁面所 构成的截面矩形状的方管，所述中间成形体，是通过将矩形状的金属板以沿其长度方向的多个弯曲线为边界来弯 曲而形成，且具有底壁面、将所述底壁面的幅度方向两侧以钝角弯曲的侧壁面、将所述侧壁 面的末端部弯曲的翻边部所构成，所述上模具有按压块和驱动斜楔，所述按压块，设置成在朝向下方偏压的状态下可上下移动，且通过将已设置的所述中间成形体的翻边部朝向下方按压来使翻边部变形的同 时，将所述翻边部朝向下方压缩来使中间成形体的角部挤压变形，所述驱动斜楔，具有设置 成厚度为大致预定值且朝向下方延伸的本体部、在所述本体部的下端形成的倾斜部，所述下模具有左右一对滑动斜楔，所述左右一对滑动斜楔构成为与所述驱动斜楔的倾 斜部卡合而可在左右方向滑动，从侧方按压侧壁面来使所述侧壁面变形为平面状，所述侧 壁面是指以所述按压块朝向下方按压中间成形体的翻边部而朝向幅度方向外侧凸状弯曲 的结构，所述上模的按压块构成为，在按压下模的滑动斜楔之前按压所述中间成形体，在所述 驱动斜楔下降而所述倾斜部与所述下模的滑动斜楔卡合时，使所述滑动斜楔朝向幅度方向 内侧滑动。
10.根据权利要求9所述的方管制造装置，其特征在于，在所述上模的下降高度为规定 量以上时，使所述滑动斜楔的滑动停止。
11.根据权利要求9或10所述的方管制造装置，其特征在于，还具有 一对下模衬，配置在所述滑动斜楔的下侧；缓冲垫，可上下移动地设置在这些下模衬之间，以弹力支持压入下方的中间成形体的底壁面。
全文摘要
本发明公开一种的方管制造方法，具有第一加工工序，将矩形状金属板(1)的幅度方向两端部弯曲而形成第一中间成形体(13)；第二加工工序，通过弯曲第一中间成形体(13)的底面(11)的幅度方向两侧来形成第二中间成形体(21)；第三加工工序，朝向底壁面(19)按压翻边部(7、7)来朝向幅度方向外侧凸状弯曲侧壁面(17、17)后，朝向幅度方向内侧按压所述弯曲的侧壁面(17、17)来得到第三中间成形体(23)；第四加工工序，使第三中间成形体(23)的各角部(31、31、33、33)挤压变形。通过本发明可提供坚实矩形状的截面形状、坚实均匀地紧密附着翻边部之间的方管、框架结构体、方管制造方法、及方管制造装置。
文档编号B21C37/15GK101797601SQ20101010781
公开日2010年8月11日 申请日期2010年1月28日 优先权日2009年2月5日
发明者高田幹郎 申请人:东普雷株式会社