專利名稱：配管構(gòu)件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配管構(gòu)件的制造方法，該配管構(gòu)件是圓筒狀的配管構(gòu)件，且一端 構(gòu)成與其他構(gòu)件焊接的焊接部。
背景技術(shù)：
近年來，出現(xiàn)一種供熱水系統(tǒng)，其利用熱泵從大氣中采集熱，將利用采集的熱燒熱 的熱水積存于容器，并從該容器供熱水(例如參照專利文獻(xiàn)1)。容器與供熱水用配管、供水 用配管、與熱泵連接的配管等水或熱水通過的許多配管連接。為了進(jìn)行上述配管的連接，在 容器上焊接有稱為管座的配管構(gòu)件。如圖10所示，在容器的管座焊接平面部31a形成有朝容器的內(nèi)部彎曲的圓筒部 31b和由圓筒部31b圍起的孔。配管構(gòu)件(管座)260的前端薄壁圓筒部262嵌入孔中，從 而與上述圓筒部31b的內(nèi)周面接觸，將容器的圓筒部31b的端部與配管構(gòu)件260的前端薄 壁圓筒部262的端部整周焊接。另一方面，在配管構(gòu)件260中，在與前端薄壁圓筒部262相 反一側(cè)的部分形成有凸緣部(flange) 263。該凸緣部263經(jīng)由快速緊固件(帶有彈簧特性 的配管接頭構(gòu)件)190與水或熱水通過的其他配管180的凸緣部181連結(jié)。從配管180的 凸緣部181的內(nèi)周部朝軸向突出的前端圓筒部182進(jìn)入配管構(gòu)件260的內(nèi)部空間，通過密 封構(gòu)件170與配管構(gòu)件260的內(nèi)周面261a緊貼。藉此，經(jīng)由配管構(gòu)件260從容器流到配管 180 (或從配管180流到容器)的水或熱水不會泄漏到外部。日本專利特開2007-285655號公報(bào)發(fā)明的公開發(fā)明所要解決的技術(shù)問題上述配管構(gòu)件260多由相當(dāng)于耐應(yīng)力腐蝕破損性佳的SUS444的鐵素體類不銹鋼 制成，前端薄壁圓筒部262的厚度必須比其他部分薄，且其外徑尺寸也必須精度高。因此， 以往，對厚壁圓筒狀的材料進(jìn)行機(jī)械加工(切削加工等)來制造配管構(gòu)件260。不過，在利用機(jī)械加工的制造中，配管構(gòu)件260的制造時(shí)間較長，且制造成本也增 加。本發(fā)明的技術(shù)問題在于如何更廉價(jià)更快速地制造配管構(gòu)件。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案第一發(fā)明所涉及的配管構(gòu)件的制造方法是圓筒狀的配管構(gòu)件的制造方法，該配管 構(gòu)件的一端構(gòu)成與其他構(gòu)件焊接的焊接部。在該制造方法中，通過沖壓成形，將板狀材料形 成具有第一部分和第二部分的形狀。此時(shí)，以在第一部分與第二部分的邊界形成臺階的方 式進(jìn)行成形。第一部分是厚壁圓筒狀的部分。第二部分是作為焊接部的薄壁圓筒狀的部分， 與第一部分相鄰。在第一發(fā)明中，不是像以往那樣通過機(jī)械加工使作為焊接部的薄壁圓筒狀的第二 部分成形，而是以在第一部分與第二部分的邊界形成臺階的方式進(jìn)行沖壓成形來制造配管 構(gòu)件的。因此，與以往的通過機(jī)械加工來制造配管構(gòu)件相比，能更廉價(jià)更快速地制造配管構(gòu)
3件。第二發(fā)明所涉及的配管構(gòu)件的制造方法是圓筒狀的配管構(gòu)件的制造方法，該配管 構(gòu)件的一端構(gòu)成與其他構(gòu)件焊接的焊接部，包括第一步驟和第二步驟。在第一步驟中，通過 沖壓成形，將板狀材料形成具有第一部分和第二部分的形狀。第一部分是圓筒狀的厚壁的 部分。第二部分是作為焊接部的薄壁的部分，與第一部分相鄰，并與第一部分交叉。第二步 驟是在第一步驟后進(jìn)行的步驟，通過沖壓成形，使第二部分成形為圓筒狀，并在第一部分與 第二部分的邊界形成臺階。在第二發(fā)明中，通過第一步驟的沖壓成形，使板狀材料成形為圓筒狀的厚壁的第 一部分和與該第一部分交叉地相鄰的薄壁的第二部分，在隨后的第二步驟中，也使第二部 分成形為圓筒狀，并在第一部分與第二部分的邊界形成臺階。由于在第一步驟中已經(jīng)使第一部分的厚度與第二部分的厚度產(chǎn)生差別，因此，在 第二步驟中，能容易地形成臺階。此外，由于第一步驟中的第二部分與圓筒狀的第一部分交叉，因此，在進(jìn)行使沖壓 成形的模具沿著圓筒狀的第一部分的軸向移動(dòng)的沖壓時(shí)，也能容易地使第二部分的厚度變薄。這樣，由于在第二發(fā)明中，進(jìn)行第二步驟前的形狀(第一步驟中形成的形狀)是容 易使第二部分薄壁化的形狀，且在第二步驟中使第二部分成形為圓筒狀，并在第一部分與 第二部分的邊界形成臺階，藉此來制造配管構(gòu)件，因此，能以高成品率且在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行通 過沖壓成形的配管構(gòu)件的制造。此外，由于能通過沖壓成形來制造配管構(gòu)件，因此，與以往 的通過機(jī)械加工來制造配管構(gòu)件相比，能縮短其制造時(shí)間。第三發(fā)明所涉及的配管構(gòu)件的制造方法是第二發(fā)明的制造方法，在第一步驟中包 括第一沖壓成形工序和第二沖壓成形工序。在第一沖壓成形工序中，對板狀材料進(jìn)行沖壓 成形，使第二部分成形為圓盤狀以便能夠堵住圓筒狀的第一部分的一端。在第二沖壓成形 工序中，使圓盤形狀的第二部分的厚度變薄。在第三發(fā)明中，通過第一沖壓成形工序，將板狀材料形成為由圓筒狀的第一部分 和堵住該第一部分的一端的圓盤狀的第二部分形成的杯(glass)狀，并通過隨后的第二沖 壓成形工序，使第二部分的厚度變薄。因此，在第二沖壓成形工序中，能使模具與圓盤狀的 第二部分的兩表面接觸，并在第二部分的板厚方向上作用力，與最初使第二部分成形為圓 筒狀繼而進(jìn)行薄壁化的方法相比，能容易且快速地進(jìn)行第二部分的薄壁化。第四發(fā)明所涉及的配管構(gòu)件的制造方法是第三發(fā)明的制造方法，在第二步驟中包 括鉆孔工序和第三沖壓成形工序。在鉆孔工序中，將圓盤形狀的第二部分的中央部分切除。 在第三沖壓成形工序中，使完成鉆孔工序的環(huán)狀的第二部分成形為圓筒狀，并在第一部分 與第二部分的邊界形成臺階。由于在第四發(fā)明中，首先將第二部分的中央部分切除，然后使形成環(huán)狀的第二部 分成形為圓筒狀，因此，與使圓盤狀的第二部分成形為圓筒狀繼而將不需要的部分切斷的 方法相比，能快速且高精度地形成薄壁圓筒狀的焊接部。第五發(fā)明所涉及的配管構(gòu)件的制造方法是第四發(fā)明的制造方法，還包括第三步 驟。第三步驟是在第二步驟的第三沖壓成形工序后進(jìn)行的步驟，對呈圓筒狀的第二部分作 用軸向壓縮的力，使第二部分成形為焊接部的最終形狀。
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由于在第五發(fā)明中，還進(jìn)行對圓筒狀的第二部分作用軸向壓縮力的第三步驟，因 此，能使第二部分高精度地成形為焊接部的最終形狀。發(fā)明效果根據(jù)第一、第二發(fā)明，與以往的通過機(jī)械加工來制造配管構(gòu)件相比，能更廉價(jià)更快 速地制造配管構(gòu)件。根據(jù)第三發(fā)明，能容易且快速地進(jìn)行第二部分的薄壁化。根據(jù)第四發(fā)明，能快速且高精度地成形為薄壁圓筒狀的焊接部。根據(jù)第五發(fā)明，能使第二部分高精度地成形為焊接部的最終形狀。


圖1是本實(shí)施方式的儲熱水式熱水器的外觀立體圖。圖2是儲熱水式熱水器的概略結(jié)構(gòu)圖。圖3是連接儲熱水式熱水器的儲熱水裝置與供熱水口、浴缸的配管的回路圖。圖4A是儲熱水容器的俯視圖。圖4B是圖4A的IV-IV向視截面圖。圖5是配管構(gòu)件的縱剖視圖。圖6A是快速緊固件的主視圖。圖6B是圖6A的VI-VI向視截面圖。圖7是第一拉伸工序前、后的板狀材料的俯視圖。圖8是第一 第四拉伸工序前、后的板狀材料的剖視圖(相當(dāng)于圖7的III V-III V向視截面圖)。圖9是第五和第六拉伸工序、鉆孔工序、第一和第二拉伸工序、沖切外徑工序前及 后的板狀材料的剖視圖。圖10是以往的配管構(gòu)件的縱剖視圖。(符號說明)31儲熱水容器(其他構(gòu)件)50板狀材料51a 51 j 第一部分52a 52 j 第二部分56h 臺階60配管構(gòu)件61圓筒部62前端薄壁圓筒部(焊接部)Sl第一拉伸工序(第--步驟第--沖壓成形工序)
S2第二拉伸工序(第--步驟A-Ap — 弟—二沖壓成形工序)
S3第三拉伸工序(第--步驟A-Ap — 弟—二沖壓成形工序)
S4第四拉伸工序(第--步驟A-Ap — 弟—二沖壓成形工序)
S5第五拉伸工序(第--步驟A-Ap — 弟—二沖壓成形工序)
S6第六拉伸工序(第--步驟A-Ap — 弟一二沖壓成形工序)
S7鉆孔工序(第二步驟)S8第一精拉伸工序(第二步驟第三沖壓成形工序)S9第二精拉伸工序(第三步驟)
具體實(shí)施例方式(儲熱水式熱水器的結(jié)構(gòu))圖1是使用本實(shí)施方式的配管構(gòu)件(管座)的儲熱水式熱水器的外觀立體圖，圖2 是儲熱水式熱水器的結(jié)構(gòu)圖。圖1中，儲熱水式熱水器1由熱泵單元2和儲熱水裝置3構(gòu) 成，熱泵單元2的殼體內(nèi)收納有蒸汽壓縮式的制冷回路，儲熱水裝置3的殼體內(nèi)收納有儲熱 水容器31。在圖2中，熱泵單元2具有蒸汽壓縮式的制冷回路20，該蒸汽壓縮式的制冷回路 20將消聲器21a、壓縮機(jī)21、水熱交換器22內(nèi)的制冷劑管22a、作為減壓裝置的膨脹閥23 及空氣熱交換器24通過制冷劑配管25環(huán)狀連接。此外，為了在從水熱交換器22流出的高壓高溫的制冷劑與從空氣熱交換器24流 出的低壓低溫的制冷劑之間進(jìn)行熱交換，在制冷回路20中配置有氣液熱交換器26。具體而 言，在連結(jié)水熱交換器22與膨脹閥23的制冷劑流路和連結(jié)空氣熱交換器24與壓縮機(jī)21 的制冷劑流路之間進(jìn)行熱交換。儲熱水裝置3具有水循環(huán)回路30，該水循環(huán)回路30將儲熱水容器31、水熱交換器 22內(nèi)的水管22b及水循環(huán)泵32通過水循環(huán)配管35環(huán)狀連接。控制裝置4控制熱泵單元2 和儲熱水裝置3運(yùn)轉(zhuǎn)。(具有儲熱水容器的儲熱水裝置的結(jié)構(gòu))圖3是連接儲熱水式熱水器1的儲熱水裝置3與負(fù)載的配管的回路圖。此處所說 的負(fù)載是指供熱水和浴缸。供熱水管71將儲熱水容器31的頭部與供熱水混合閥73連接。 供熱水管71具有供熱水支管71a、71b，供熱水支管71a將供熱水管71與放水混合閥74連 接，供熱水支管71b將供熱水管71與安全閥75連接。供水管72將水供給源與供熱水混合閥73連接。供水管72具有供水支管72a、72b。 供水支管72a將供水管72與放水混合閥74連接，供水支管72b將供水管72與儲熱水容器 31的底部連接。在供水支管72a和供水支管72b的上游連接有減壓單向閥76。此外，在供 水支管72b的遠(yuǎn)離儲熱水容器31的位置設(shè)有水溫傳感器41。水溫傳感器41考慮到不受儲 熱水容器31的溫度影響。熱水循環(huán)配管77將儲熱水容器31的頭部與儲熱水容器31的底部連接，中途連接 有續(xù)燒熱交換器78和循環(huán)泵79。第二供熱水管81將供熱水混合閥73與供熱水口 82連接，中途配置有供熱水量傳 感器42a。第三供熱水管83將放水混合閥74與浴缸水循環(huán)配管91連接，中途配置有復(fù)合 水閥94。復(fù)合水閥84由放水電磁閥84a、排水閥84b、放水量傳感器42b構(gòu)成。浴缸水循環(huán)配管91從浴缸92出發(fā)回到浴缸92，中途連接有浴缸水循環(huán)泵93。在 續(xù)燒熱交換器78中，對浴缸水循環(huán)配管91與熱水循環(huán)配管77間進(jìn)行熱交換。在儲熱水容器31的側(cè)壁上，從頭部朝向底部以一定間隔設(shè)有作為剩余熱水量檢 測裝置的溫度傳感器44a 44e。利用溫度傳感器44a 44e檢測儲熱水容器31的各高度位置的熱水溫度，從而計(jì)算出熱水的溫度和剩余熱水量。儲熱水容器31的側(cè)壁整周、頭部 及底部被隔熱材覆蓋。(焊接固定于儲熱水容器的配管構(gòu)件的結(jié)構(gòu))如上所述，儲熱水容器31上連接有供熱水管71、供水管72、熱水循環(huán)配管77、水循 環(huán)配管35等水或熱水通過的許多配管。為了將上述各配管(以下稱配管180)與儲熱水容 器31連接，使用稱為管座的配管構(gòu)件60。如圖5所示，配管構(gòu)件60主要由圓筒部61、外徑 比該圓筒部61的外徑小且薄壁的前端薄壁圓筒部62、配置于隔著圓筒部61與前端薄壁圓 筒部62相反的一側(cè)的凸緣部63構(gòu)成。凸緣部63是從圓筒部61的一端朝徑向外側(cè)延伸的 環(huán)狀的部分。如圖4A、圖4B及圖5所示，配管構(gòu)件60例如插入在儲熱水容器31的平面部31a 上所形成的孔內(nèi)，與儲熱水容器31焊接。具體來說，在儲熱水容器31的平面部31a形成有 孔和從該孔的周圍朝儲熱水容器31的內(nèi)部彎折的圓筒部31b(參照圖5)。配管構(gòu)件60的 前端薄壁圓筒部62插入該儲熱水容器31的孔內(nèi)。接著，將配管構(gòu)件60的前端薄壁圓筒部 62的端部與儲熱水容器31的圓筒部31b的前端部整周焊接。藉此，將配管構(gòu)件60固定于 儲熱水容器31。為了進(jìn)行插入和整周焊接，配管構(gòu)件60的前端薄壁圓筒部62的外形尺寸特別需 要以高精度來制造，需要在配管構(gòu)件60的前端薄壁圓筒部62的外周面與圓筒部61的外周 面的邊界上形成壓緊于儲熱水容器31的孔周邊的平面部31a的臺階66。另一方面，如圖5所示，配管構(gòu)件60的凸緣部63與儲熱水容器31所連接的配管 180的凸緣部181抵接，并通過快速緊固件190連結(jié)成不能離開凸緣部63。快速緊固件190 是圖6A、圖6B所示形狀的金屬制的配管接頭構(gòu)件，利用其彈簧特性，通過位于長孔190a左 右的把持部191、192把持連接對象的兩構(gòu)件的圓筒狀主體部。具體來說，處于相互抵接狀 態(tài)的配管構(gòu)件60的凸緣部63及配管180的凸緣部181嵌入快速緊固件190的長孔190a， 把持配管構(gòu)件60的圓筒部61的把持部191和把持配管180的圓筒狀主體部的把持部192 阻礙配管構(gòu)件60和配管180在軸向上離開(參照圖5)。由于該快速緊固件190是配管接頭，因此，配管構(gòu)件60的凸緣部63的厚度(軸向 長度)L3需要確保規(guī)定的尺寸，此外，供快速緊固件190的把持部191卡住的面的徑向尺寸 需要確保規(guī)定的尺寸。以往，為了滿足上述對配管構(gòu)件60的要求，通過對厚壁構(gòu)件進(jìn)行切削加工等來制 造配管構(gòu)件，耗費(fèi)大量的制造時(shí)間，為了縮短制造時(shí)間，在此通過多次沖壓成形工序來制造 配管構(gòu)件60，并對配管構(gòu)件60的形狀進(jìn)行研究。對板狀材料50(參照圖7及圖8)進(jìn)行多次沖壓成形工序而一體成形的配管構(gòu)件 60的凸緣部63成形為具有臺階67的截面形狀(參照圖5)。此外，該凸緣部63的厚度L3 比板狀材料50的厚度tl大。在此，厚度tl = 1. 5mm,厚度L3 = 2. 8mm。此外，凸緣部63 的臺階67具有大致彎曲成90°的彎曲部，該彎曲部的表面的曲率半徑R、即尺寸r4(參照 圖5)在0. 5mm以下。此外，配管構(gòu)件60被沖壓成形為在厚壁(厚度tl)的圓筒部61與薄壁(厚度 t2)的前端薄壁圓筒部62的邊界形成有臺階66，使前端薄壁圓筒部62的外徑與儲熱水容 器31的平面部31a的孔的內(nèi)徑一致，且使前端薄壁圓筒部62的前端與儲熱水容器31的圓
7筒部31b的前端位于相同高度位置。圖5所示的各尺寸從以下各范圍中確定，Dl = 20mm或26mm、D2 = 22mm或27mm、 Ll = 6· 5 10. 0mm、L2 = 1· 5 4. 0mm、L3 = 2· 6 3. 0mm、L4 = 1· 0 4. 3mm、tl = 0· 5 2. 0mm、t2 = 0· 5 1. 8mm(其中，t2 < tl)、rl > 1. 0mm、r2 < 0. 5mm、r3 < 0. 5mm、 r4 < 0. 5mm。在此，按以下尺寸制造配管構(gòu)件 60，Dl = 20mm、D2 = 22mm、Ll = 9. 0mm、L2 =2. Omm> L3 = 2. 8mm> L4 = 4. 2mm> tl = 1. 5mm> t2 = 1. 0mm、rl > 1. Omm> r2 < 0. 5mm、r3 < 0. 5mm> r4 < 0. 5mm。(配管構(gòu)件的制造方法)圖5中，上述配管構(gòu)件60的下部是與儲熱水容器31焊接的前端薄壁圓筒部62，上 部是作為與配管181的連接部的凸緣部63，前端薄壁圓筒部62與圓筒部61之間存在臺階 66，凸緣部63與圓筒部61之間存在臺階67。如圖7 圖9所示，該配管構(gòu)件60通過包含 多個(gè)沖壓成形工序的十個(gè)工序(Si S10)制成。不過，由于在數(shù)秒內(nèi)完成一個(gè)工序，且不 斷朝橫向傳送，因此，制造配管構(gòu)件60所需的時(shí)間比采用以往的機(jī)械加工的制造方法大幅 度縮短。如圖7和圖8的左端部分所示，對大致圓形的板狀材料50依次進(jìn)行沖壓成形工序 等。板狀材料50是鉻(Cr)含有量為17 20%、鉬(Mo)含有量為1. 7 2. 5%、碳(C)含 有量為0. 03以下的鐵素體類不銹鋼。作為板狀材料50，通過采用厚度為2mm以下的材料， 即便是上述組成的材料，也可沖壓成形，且沖壓成形基本不會造成板狀材料50的損傷。在 此，采用板厚為1. 5mm的板狀材料50。對于各工序(Si S10)在后面進(jìn)行詳述，首先，對制造方法整體進(jìn)行說明。配管構(gòu)件60的制造方法如下，通過沖壓成形，使板狀材料50成形為具有厚壁圓 筒狀的第一部分(51a 51h)和與第一部分相鄰的作為前端薄壁圓筒部62的薄壁圓筒狀 的第二部分(52a 52h)的形狀，且在第一部分(51h)與第二部分(52h)之間形成有臺階 (56h)。此外，若著眼于形成臺階66的部分，能考慮將配管構(gòu)件60的制造方法分成鉆孔前 的工序組(Si S6)、鉆孔工序S7、鉆孔后的工序組(S8 S10)這三個(gè)步驟。在鉆孔前的 工序組(Si S6)中，通過沖壓成形，使板狀材料50成形為具有圓筒狀的厚壁的第一部分 (51a 51f)和與第一部分相鄰的作為前端薄壁圓筒部62的薄壁的第二部分(52f)的形 狀。第一部分(51a 51f)與第二部分(52a 52f)的關(guān)系是圓筒部分與堵住該圓筒部分 的一端的圓盤部分的關(guān)系，是彼此正交的。結(jié)束第六拉伸工序S6后，第一部分(51f)和第 二部分(52f)的厚度變成tl和t2(t2<tl)，經(jīng)過多個(gè)拉伸工序(沖壓成形工序)后，第二 部分(52f)的板厚t2變得更薄。在鉆孔后的工序組(S8 S10)中，特別是通過第一精拉 伸工序S8，使中央部分切除而呈環(huán)狀的第二部分(52g)成形為圓筒狀，并在第一部分(51h) 與第二部分(52h)的邊界上形成臺階(56h)。此外，在第二精拉伸工序S9中，對成形為圓筒 狀的第二部分(52h)作用朝軸向壓縮的力，使第二部分成形為前端薄壁圓筒部62的最終形 狀。能考慮將鉆孔前的工序組(Si S6)分成以下兩個(gè)步驟第一拉伸工序Si，在該 工序中，對板狀材料50進(jìn)行成形，使第二部分(52a)成形為圓盤狀以便能夠堵住圓筒狀的 第一部分(51a)的一端；以及薄壁化工序組(S2 S6)，在該工序中，使該第二部分(52a)的厚度逐漸變薄。此外，若著眼于凸緣部63的成形，能考慮將鉆孔前的工序組(Si S6)分成凸緣 部成形前的第一拉伸工序Sl和以后的凸緣部成形工序組(S2 )這兩個(gè)步驟。在第一拉 伸工序Sl中，通過沖壓成形，使板狀材料50成形為具有圓筒狀的第一部分(51a)的初始形 狀。接著，在第二拉伸工序S2以后的凸緣部成形工序組中，使成形為初始形狀的成形中間 材的第一部分(51a)的端部附近部分彎曲，并朝徑向外側(cè)延伸，從而作為第一部分(51b ) 和第三部分(53b )使第一部分(51a)逐漸成形為圓筒部61和凸緣部63的形狀。此外，若著眼于形成臺階67的部分，能考慮將鉆孔前的工序組(Si S6)分成凸 緣部63的具體形狀成形前的準(zhǔn)備工序組(Si S3)和凸緣部63的具體形狀成形的工序組 (S4 S6)這兩個(gè)步驟。在凸緣部63的具體形狀成形前的準(zhǔn)備工序組(Si S3)中，將板狀 材料50通過多個(gè)拉伸工序(沖壓成形工序)成形為具有作為圓筒部61的第一部分(51c) 和作為凸緣部63的第三部分(53c)的成形中間材。此外，在凸緣部63的具體形狀成形的 工序組(S4 S6)中，通過多個(gè)拉伸工序，在成形中間材的第三部分(53d 53f)形成臺階 (57e)。該臺階(57e)是在軸向和徑向都具有落差的臺階。此外，若著眼于形成臺階67的部分，能考慮將鉆孔工序S7和鉆孔后的工序組 (S8 S10)分成臺階67的精加工工序組(S7 S9)和完成臺階67的沖切外徑工序S 10 這兩個(gè)步驟。在臺階67的精加工工序組(S7 S9)中，將形成有臺階(57e)的成形中間材 的第三部分(53f)通過多個(gè)工序，最后加工成具有最終臺階形狀的形狀。接著，在沖切外 徑工序SlO中，切斷成形為最終臺階形狀的成形中間材的第三部分(53i)的徑向外側(cè)部分 (55 j)，形成成形中間材的第三部分(53 j)。藉此，第三部分(53 j)最終成為具有規(guī)定的外形 尺寸的凸緣部63。接著，對各工序(Si S10)進(jìn)行詳細(xì)說明。(Si 第一拉伸工序)如圖7和圖8所示，首先，對除局部外周圍均被切斷的圓形的板狀材料50進(jìn)行作 為最初的沖壓成形工序的第一拉伸工序Si。將板狀材料50夾在上下模具間，對板狀材料 50進(jìn)行沖壓成形，從而形成由圓筒狀的第一部分(51a)和圓盤狀的第二部分(52a)形成的 杯狀。藉此，板狀材料50成形為如圖8所示的截面為凹狀(杯狀)的初始形狀。(S2 第二拉伸工序)接著，通過多個(gè)沖壓成形工序(工序S2 S6)，使第一部分(51a)中與第二部分 (52a)相反一側(cè)的端部附近部分彎曲，并朝徑向外側(cè)延伸，使第二部分(52a)的板厚變薄。首先，在第二拉伸工序S2中，以使第一部分(51a)的上部朝向斜上方的方式使第 一部分(51a)彎曲，使第一部分(51a)成形為第一部分(51b)和第三部分(53b)。此外，在 板厚方向(上下方向)上從模具對第二部分(52a)作用壓縮力，使第二部分(52aa)成形為 板厚較之略薄的第二部分(52b)。(S3 第三拉伸工序)在第三拉伸工序S3中，以使第三部分(53b)更接近水平方向的方式進(jìn)行沖壓成 形，將第二部分(52b)成形為板厚較之略薄的第二部分(52c)。(S4:第四拉伸工序)在第四拉伸工序中，以使第三部分(53c)在中途朝向上方的方式將第三部分
9(53c)的前端側(cè)的大致一半朝至此相反一側(cè)彎曲。在進(jìn)行該沖壓成形的第三部分(53c)形 成臺階。此外，在第四拉伸工序S4中，也將第二部分(52c)成形為板厚較之略薄的第二部 分(52d)。(S5:第五拉伸工序)在第五拉伸工序S5中，對朝向上方的第三部分(53d)的前端側(cè)的大致一半中的前 端部分以前端接近水平方向的方式再次進(jìn)行沖壓成形，使前端朝外側(cè)彎曲。藉此，在完成第 五拉伸工序S5的第三部分(53e)形成有在軸向(上下方向)和徑向(水平方向)都存在 落差的臺階(57e)。此外，在第五拉伸工序S5中，也將第二部分(52d)成形為板厚較之略薄的第二部 分(52e)。(S6:第六拉伸工序)在第六拉伸工序S6中，對第三部分(53e)進(jìn)行沖壓成形，以使臺階(57e)的彎曲 部的角度變得更小。藉此，第三部分(53e)成形為進(jìn)一步接近最終形狀的第三部分(53f)。此外，在第六拉伸工序S6中，也將第二部分(52e)成形為板厚較之略薄的第二部 分(52f)。完成該第六拉伸工序S6的中間成形材的第二部分(52f)的板厚為t2。另一方 面，中間成形材的第一部分(51f)的板厚為tl。(S7:鉆孔工序)在第六拉伸工序S6后進(jìn)行的鉆孔工序S7中，將作為杯狀的中間成形材的底部的 第二部分(52f)的中央部分切除。具體來說，在第二部分(52f)中鉆出直徑比第一部分 (51f)的內(nèi)徑還小的圓孔。藉此，第二部分(52f)成為圓形的中央部分(54g)被切除的環(huán)狀 的第二部分(52g)。此外，第三部分(53f)成形為進(jìn)一步接近最終形狀的第三部分(53g)。(S8:第一精拉伸工序)在第一精拉伸工序S8中，以使環(huán)狀的第二部分(52g)朝向下方的方式進(jìn)行沖壓成 形。藉此，環(huán)狀的第二部分(52g)的與第一部分(51g)的邊界附近部分的前端朝鉛垂方向 延伸。這樣，環(huán)狀的第二部分(52g)成形為圓筒狀的第二部分(52h)。此外，隨之，在第二部 分(52h)與第一部分(51h)的邊界部分形成臺階(56h)。另外，第三部分(53g)成形為進(jìn)一步接近最終形狀的第三部分(53h)。(S9:第二精拉伸工序)第二精拉伸工序S9的目的在于，使前端薄壁圓筒部62的外徑與儲熱水容器31的 平面部31a的孔的內(nèi)徑一致，以及使前端薄壁圓筒部62的前端與儲熱水容器31的圓筒部 31b的前端位于相同高度位置。在第二精拉伸工序S9中，對成形為圓筒狀的第二部分(52h)作用朝軸向壓縮的 力，使第二部分(52h)成形為與前端薄壁圓筒部62的最終形狀相同形狀的第二部分(52i)。此外，第三部分(53h)成形為除外徑以外、與最終形狀相同形狀的第三部分 (53i)。第三部分(53i)中，彎曲部處于大致彎曲成90°的狀態(tài)，該彎曲部的表面的曲率半 徑R、即尺寸r4(參照圖5)在0. 5mm以下。(S10 沖切外徑工序)
在沖切外徑工序SlO中，將成形中間材的第三部分(53i)的徑向外側(cè)部分(55j) 切斷，使第三部分(53i)成形為與凸緣部63相同外形尺寸的第三部分(53j)。該工序SlO 的切斷是在形成凸緣部63的臺階67的最終臺階形狀的臺階(57j)的徑向外側(cè)進(jìn)行的。(配管構(gòu)件的制造方法的特征)(1)通常，在通過沖壓成形制造由圓筒部和凸緣部構(gòu)成的構(gòu)件時(shí)，對材料進(jìn)行沖壓 成形，以使其成形為含有凸緣部的最終形狀或接近最終形狀的形狀，但在這種制造方法的 情形下，當(dāng)材料較硬或較厚時(shí)，不易順利地進(jìn)行沖壓成形。即便使沖壓成形的設(shè)備變得大型 化，進(jìn)行沖壓成形的材料損傷的幾率也較大。因此，以往通過如圖10所示的對3. 5mm板厚 的厚壁圓筒狀材料進(jìn)行切削加工、使前端薄壁圓筒部260e的板厚降到1. Omm以下的機(jī)械加 工的制造方法來制造配管構(gòu)件260，但該制造(加工)耗費(fèi)較長時(shí)間和成本。與此相對，在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，首先，在第一拉伸工序Sl中進(jìn)行沖 壓成形，以成形為具有圓筒狀的第一部分(51a)的初始形狀，在接下來的凸緣部成形工序 組(S2 )中，進(jìn)行使圓筒狀的第一部分(51a)的端部附近部分彎曲的沖壓成形，使第一部 分(51a)成形為相當(dāng)于圓筒部61和凸緣部63的第一部分(51a 51 j)和第三部分(53b 53 j)。因此，需要多次沖壓成形工序，但無論在第一拉伸工序Sl還是在凸緣部成形工序組 (S2 )中，都能抑制因沖壓成形造成的板狀材料50、中間成形材的損傷，能實(shí)現(xiàn)成品率高 的配管構(gòu)件60的制造。此外，由于通過采用這種制造方法，能實(shí)現(xiàn)利用沖壓成形的配管構(gòu) 件60的制造，因此，與以往的通過機(jī)械加工的配管構(gòu)件的制造方法相比，能縮短制造時(shí)間。這樣，通過上述制造方法，能更廉價(jià)更快速地制造配管構(gòu)件60。(2)由于在上述制造方法中，通過多個(gè)沖壓成形工序(S2 )，使圓筒狀的第一部 分(51a)成形為第一部分(51b 51j)和第三部分(53b 53j)以逐漸成形為圓筒部61 和凸緣部63，因此，即便凸緣部63具有復(fù)雜的臺階形狀，也能避免損傷并能高精度地形成 凸緣部63。(3)在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，在第一拉伸工序Sl中，以截面呈凹狀、 即成形為杯狀的初始形狀的方式對板狀材料50進(jìn)行沖壓成形，在隨后的凸緣部成形工序 組(S2 )中，使第三部分(53b)朝徑向外側(cè)延伸，在鉆孔工序S7中，將第二部分(52f)的 中央部分(54g)切離，藉此來制造配管構(gòu)件60。這樣，由于在第一拉伸工序Sl中成形的初 始形狀是具有圓盤狀的第二部分(52a)的杯狀，因此，第一拉伸工序Sl中的對板狀材料50 的沖壓成形能不費(fèi)力地順利地進(jìn)行，基本不會對板狀材料50造成損傷，且成品率較高。(4)在上述配管構(gòu)件60中，通過采用截面形狀具有臺階的凸緣部63，能確保比板 狀材料50的厚度(tl)大的、凸緣部63的厚度(L3)。因此，通過對板狀材料50進(jìn)行沖壓成 形，能獲得所期望的厚度(L3)的凸緣部63。若如以往那樣，凸緣部263的截面形狀只是長方形(參照圖10)，則為了確保其厚 度，板狀材料的厚度也必須是相同的厚度，因此，不可避免地會出現(xiàn)以下情形不能進(jìn)行沖 壓成形，即便能進(jìn)行沖壓成形，也會造成沖壓設(shè)備的成本增加和沖壓時(shí)間變長。不過，若是 如上所述的具有臺階67的配管構(gòu)件，則能通過對比較薄的板狀構(gòu)件50進(jìn)行沖壓成形，來獲 得所期望厚度(L3)的凸緣部63。這樣，若是配管構(gòu)件60，則能通過沖壓成形使圓筒部61與所期望厚度(L3)的凸緣 部63 —體成形。因此，與以往的通過機(jī)械加工所制造的配管構(gòu)件相比，能縮短其制造時(shí)間。(5)在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，在凸緣部63的具體形狀成形前的準(zhǔn)備工序
11組(Si S3)中，成形為第三部分(53b、53c)，在凸緣部63的具體形狀成形的工序組(S4 S6)中，在第三部分(53c)形成臺階，通過鉆孔工序S7和鉆孔后的工序組(S8 S10)，將形 成有臺階的第三部分(53d 53f)加工成具有最終臺階形狀的形狀。藉此，能將板狀材料 50的板厚(tl)抑制在2mm以下(此處為1. 5mm)，能降低沖壓成形設(shè)備所花費(fèi)的費(fèi)用，并能 確保凸緣部63的所期望的厚度(L3)。(6)在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，進(jìn)行多次沖壓成形，以使大致彎曲成90° 的彎曲部的表面的曲率半徑r4在0. 5mm以下。因此，能較大地確保凸緣部63中從圓筒部 61的上端朝徑向外側(cè)延伸長度L2的部分的表面63a沿徑向的長度。此處，確保其表面63a 沿徑向的長度在快速緊固件190的厚度、即Imm以上。因此，若為了連接配管180，將快速緊 固件190卡在凸緣部63上，則隨后快速緊固件190不會輕易地脫離。(7)在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，由于在沖切外徑工序SlO中將第三部分 (53j)的外周緣附近的部分、即徑向外側(cè)部分(55j)切斷，因此，凸緣部63的外周緣的形狀 精度變高。(8)在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，在沖切外徑工序SlO中，鑒于若在臺階 (57j)部分切斷則切斷厚度變大，因此，在比臺階(57j)靠近徑向外側(cè)處進(jìn)行切斷。藉此，在 沖切外徑工序SlO中，只需切斷板狀材料50的板厚(tl)量即可，能抑制切斷裝置的大型化 和設(shè)備費(fèi)用的增大。(9)在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，不是像以往那樣通過機(jī)械加工來成形為作 為焊接部的前端薄壁圓筒部262 (參照圖10)，而是通過沖壓成形，從而在第一精拉伸工序 S8中，在第一部分(51h)與第二部分(52h)的邊界形成臺階(56h)，來制造配管構(gòu)件60。因 此，與以往的通過機(jī)械加工來制造配管構(gòu)件相比，能更廉價(jià)更快速地制造配管構(gòu)件60。(10)在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，通過鉆孔前的工序組(Si S6)的沖壓 成形，使板狀材料50成形為圓筒狀的厚壁的第一部分(51f)和與該第一部分(51f)交叉 地相鄰的薄壁的第二部分(52f)，在隨后的鉆孔工序(S7)和鉆孔后的工序組(S8 S10) 中，使第二部分(52g)成形為圓筒狀，在第一部分(51h)與第二部分(52h)的邊界形成臺階 (56h)。接著，由于在鉆孔前的工序組(Si S6)中，已經(jīng)使第一部分(51f)的厚度(tl) 與第二部分(52f)的厚度(t2)產(chǎn)生差別，因此，在鉆孔后的工序組(S8 S10)中，能容易 地形成臺階(56h)。此夕卜，由于鉆孔前的工序組(Si S6)中的第二部分(52a 52e)與圓筒狀的第 一部分(51a 51e)正交，因此，在進(jìn)行使模具沿圓筒狀的第一部分(51a 51e)的軸向移 動(dòng)的沖壓成形時(shí)，能容易地使第二部分(52a 52e)的厚度變薄。這樣，在此，鉆孔前的工序組(Si S6)中的中間成形材的形狀(杯狀)是容易使 第二部分(52a 52e)變薄的形狀，且通過鉆孔后的工序組(S8 S10)使第二部分(52g) 成形為圓筒狀，并在第一部分(51h)與第二部分(52h)的邊界形成臺階(56h)，從而來制造 配管構(gòu)件。因此，利用沖壓成形的配管構(gòu)件60的制造能以高成品率、在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。此 外，由于能通過沖壓成形來制造配管構(gòu)件60，因此，與以往的通過機(jī)械加工來制造配管構(gòu)件 相比，能縮短其制造時(shí)間。(11)在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，通過第一拉伸工序Si，使板狀材料50成形為由圓筒狀的第一部分(51a)和堵住該第一部分(51a)的一端的圓盤狀的第二部分 (52a)所形成的杯狀的形狀，通過隨后的薄壁化工序組(S2 S6)，使第二部分(52a)的厚 度變薄。因此，在薄壁化工序組(S2 S6)中，能使模具與圓盤狀的第二部分(52a 52e) 的上下兩表面接觸，并在第二部分(52a 52e)的板厚方向上作用力。因此，與最初使第 二部分成形為圓筒狀繼而進(jìn)行薄壁化的方法相比，能容易且快速地進(jìn)行第二部分(52a 52e)的薄壁化。(12)在上述配管構(gòu)件60的制造方法中，由于在鉆孔工序S7中將第二部分(52f) 的中央部分切除，然后使成形為環(huán)狀的第二部分(52g)成形為圓筒狀，因此，與使圓盤狀的 第二部分成形為圓筒狀繼而將不需要的部分切斷的方法相比，能快速且高精度地成形為薄 壁圓筒狀的前端薄壁圓筒狀62。此外，由于在使呈環(huán)狀的第二部分(52g)成形為圓筒狀的第一精拉伸工序S8后， 進(jìn)行對呈圓筒狀的第二部分(52h)作用軸向壓縮力的第二精拉伸工序S9，因此，能使第二 部分(52h)高精度地成形為前端薄壁圓筒部62的最終形狀。
權(quán)利要求
一種配管構(gòu)件的制造方法，該配管構(gòu)件是圓筒狀的配管構(gòu)件(60)，該配管構(gòu)件的一端構(gòu)成與其他構(gòu)件(31)焊接的焊接部(62)，其特征在于，通過沖壓成形，使板狀材料(50)成形為具有厚壁圓筒狀的第一部分(51h)和與所述第一部分相鄰的作為所述焊接部的薄壁圓筒狀的第二部分(52h)的形狀，并在所述第一部分與所述第二部分的邊界形成臺階(56h)。
2.一種配管構(gòu)件的制造方法，該配管構(gòu)件是圓筒狀的配管構(gòu)件(60)，該配管構(gòu)件的一 端構(gòu)成與其他構(gòu)件(31)焊接的焊接部(62)，其特征在于，包括第一步驟(Si S6)，該第一步驟(Si S6)通過沖壓成形，使板狀材料(50)成形為具 有圓筒狀的厚壁的第一部分(51f)和與所述第一部分相鄰并與所述第一部分交叉的、作為 所述焊接部的薄壁的第二部分(52f)的形狀；以及第二步驟(S8)，該第二步驟(S8)在所述第一步驟后，通過沖壓成形，使所述第二部分 成形為圓筒狀，并在所述第一部分與所述第二部分的邊界形成臺階(56h)。
3.如權(quán)利要求2所述的配管構(gòu)件的制造方法，其特征在于，所述第一步驟包括第一沖壓成形工序(Si)，該第一沖壓成形工序(Si)對所述板狀材料進(jìn)行沖壓成形，使 所述第二部分成形為圓盤狀以便能夠堵住圓筒狀的所述第一部分的一端；以及第二沖壓成形工序(S2 S6)，該第二沖壓成形工序(S2 S6)使所述圓盤狀的第二部 分的厚度變薄。
4.如權(quán)利要求3所述的配管構(gòu)件的制造方法，其特征在于，所述第二步驟包括將所述圓盤狀的第二部分(52f)的中央部分(54g)切除的鉆孔工序(S7)；以及使完成所述鉆孔工序的環(huán)狀的所述第二部分(52g)成形為圓筒狀，并在所述第一部分 與第二部分的邊界形成所述臺階(56h)的第三沖壓成形工序(S8)。
5.如權(quán)利要求4所述的配管構(gòu)件的制造方法，其特征在于，在所述第二步驟的第三沖壓成形工序后，還包括對呈圓筒狀的所述第二部分(52h)作 用軸向的壓縮力、使所述第二部分成形為所述焊接部的最終形狀的第三步驟(S9)。
全文摘要
一種能更廉價(jià)更快速地制造配管構(gòu)件的制造方法。制造圓筒狀的配管構(gòu)件，該配管構(gòu)件的一端構(gòu)成與其他構(gòu)件焊接的焊接部，包括工序組(S1～S6)和工序組(S8～S10)。在工序組(S1～S6)中，通過沖壓成形，使板狀材料成形為具有圓筒狀的厚壁的第一部分(51f)和與該第一部分(51f)相鄰并交叉的、作為焊接部的薄壁的第二部分(52f)的形狀。在工序組(S8～S10)中，通過沖壓成形，使第二部分(52f、52g)成形為圓筒狀，并在第一部分(51h)與第二部分(52h)的邊界形成臺階(56h)。
文檔編號B21D22/26GK101925422SQ200980103808
公開日2010年12月22日 申請日期2009年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者原口和哉, 大上功, 平野智也, 松岡滋彥, 橋本直 申請人:大金工業(yè)株式會社