CN105517726B - 中心孔成形方法和锻造装置 - Google Patents

Abstract

在中心孔成形方法中，将待加工的物体(2)插入到模孔(18)中，并且从物体挤压出轴(3)。在不将物体从模孔中取出的情况下对物体的第二轴向端面(4a)施加朝向物体的第一轴向端面(3a)的载荷。第一轴向端面的直径小于第二轴向端面的直径。在对第二轴向端面施加载荷的状态下通过使反凸模(15)压靠第一轴向端面而在第一轴向端面中形成中心孔。

Description

中心孔成形方法和锻造装置

发明背景

1.发明领域

本发明涉及中心孔成形方法和锻造装置。

2.相关技术的描述

作为这种类型的技术，日本专利申请公报No.62-77144(JP 62-77144 A)公开了一种如下方法，该方法通过使插入到模孔中的待加工物体经受轴挤压(shank extruding)而获得第一中间产品，并且在不将第一中间产品从模具中取出的情况下在第一中间产品的两个轴向端面中形成中心孔。更具体地，将一对第二压模插入模具中，以从上方和下方保持第一中间产品。在所述一对第二压模的每个按压表面中突出且设置有中心孔成形模。通过使所述一对第二压模朝向第一中间产品移动，在第一中间产品的两个轴向端面中形成中心孔。

然而，在JP 62-77144 A中公开的方法中，没有对关于在所述一对第二压模朝向第一中间产品移动时使每个第二压模移动的时序的描述。例如，如果所述一对第二压模中的在小直径侧的第二压模首先接触第一中间产品的在小直径侧的轴向端面，则第一中间产品可能在模孔中浮动，并且因此，在第一中间产品的小直径侧的轴向端面中可能不会良好地形成中心孔。

发明内容

本发明提供了中心孔成形方法和锻造装置，中心孔成形方法和锻造装置中的每一者使插入到模孔中的物体经受轴挤压，并且然后在不将物体从模孔中取出的情况下在小端面——物体的在小直径侧的轴向端面——中可靠地形成中心孔。

根据本发明的第一方面的中心孔成形方法包括：将待加工的物体插入到模孔中并且从物体挤压出轴；在不将物体从模孔中取出的情况下对物体的第二轴向端面施加朝向物体的第一轴向端面的载荷；以及在对第二轴向端面施加载荷的状态下通过使反凸模压靠第一轴向端面而在第一轴向端面中形成中心孔。第一轴向端面的直径小于第二轴向端面的直径。根据刚刚描述的中心孔成形方法，当反凸模压靠第一轴向端面以在第一轴向端面中形成中心孔时，抑制了待加工的物体因反凸模的按压而在模孔中移动。由此，可以在第一轴向端面中可靠地形成中心孔。中心孔成形方法还可以包括在反凸模压靠第一轴向端面以在第一轴向端面中形成中心孔的同时，当反凸模到达指定位置时，禁止反凸模朝向物体移动超过指定位置。根据刚刚描述的中心孔成形方法，确保了中心孔与第二轴向端面在轴向方向上的相对位置的精度。

根据本发明的第二方面的锻造装置包括第一模、第二模、模驱动部、反凸模、反凸模驱动部以及控制器。第一模具有用于轴挤压的模孔。第二模设置在模孔的大直径侧并且构造成对插入到模孔中的物体施加载荷以从物体挤压出轴。模驱动部构造成驱动第二模。反凸模设置在模孔的小直径侧并且构造成压靠物体的第一轴向端面以在第一轴向端面中形成中心孔。反凸模驱动部构造成驱动反凸模。控制器配置成控制模驱动部和反凸模驱动部。控制器配置成控制模驱动部和反凸模驱动部以通过第二模对物体的第二轴向端面施加朝向第一轴向端面的载荷。此外，控制器配置成控制模驱动部和反凸模驱动部以在对第二轴向端面施加载荷的状态下通过反凸模在第一轴向端面中形成中心孔。第一轴向端面的直径小于第二轴向端面的直径。根据上面的锻造装置，当反凸模压靠第一轴向端面以在第一轴向端面中形成中心孔时，抑制了待加工的物体因反凸模的按压而在模孔中移动。由此，可以在第一轴向端面中可靠地形成中心孔。锻造装置还可以包括移动控制机构，该移动控制机构构造成在反凸模压靠第一轴向端面以在第一轴向端面中形成中心孔的同时，当反凸模到达指定位置时，禁止反凸模朝向物体移动超过指定位置。根据上面的锻造装置，确保了中心孔与第二轴向端面在轴向方向上的相对位置的精度。移动控制机构构可以构造成能够在移动禁止状态与移动允许状态之间切换。在移动禁止状态下，当反凸模到达指定位置时，反凸模被禁止朝向物体移动超过指定位置。在移动允许状态下，即使在反凸模到达指定位置之后，反凸模仍被允许朝向物体移动超过指定位置。根据上面的锻造装置，当移动控制机构从移动禁止状态切换为移动允许状态时，可以通过使用反凸模将待加工的物体从模孔中取出。移动控制机构可以以与第二模接近第一模相联动的方式切换为移动禁止状态。此外，移动控制机构可以以与第二模和第一模分离相联动的方式切换为移动允许状态。根据上面的锻造装置，可以省去切换移动控制机构的状态的步骤。

根据本发明的第一方面和第二方面，当反凸模压靠第一轴向端面以在第一轴向端面中形成中心孔时，待加工的物体不会因反凸模的按压而在模孔中移动。由此，可以在第一轴向端面中可靠地形成中心孔。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是模具打开状态下的本发明的实施方式的锻造装置的剖视图；

图2是本发明的实施方式的待加工的物体的正视图；

图3是待加工的物体放置在模孔中的状态下的锻造装置的剖视图；

图4是待加工的物体经受轴挤压的状态下的锻造装置的剖视图；

图5是通过反凸模形成中心孔的状态下的锻造装置的剖视图；

图6是反凸模退回的状态下的锻造装置的剖视图；

图7是通过凸模形成中心孔的状态下的锻造装置的剖视图；

图8是上模向上移动的状态下的锻造装置的剖视图；

图9是锻造装置的剖视图并且示出了待加工的物体通过反凸模从模孔取出；以及

图10是锻造装置的剖视图并且示出了待加工的物体已经通过反凸模从模孔取出。

具体实施方式

在下文中，将参照图1和图2对锻造装置1和待加工的物体2进行描述。如图2中所示，在本实施方式中，物体2具有轴部3和头部4。锻造装置1使物体2的轴部3经受轴挤压，在作为物体2的在小直径侧的轴向端面的轴部端面3a(小直径侧端面)中形成轴部中心孔3b(小直径侧中心孔、中心孔)，并且在作为物体2的在大直径侧的轴向端面的头部端面4a(大直径侧端面)中形成头部中心孔4b(大直径侧中心孔)。轴部端面3a可以视为本发明的第一轴向端面。头部端面4a可以视为本发明的第二轴向端面。

如图1中所示，锻造装置1包括压力机5和模具6。

(模具6)模具6具有上模单元7和下模单元8。

上模单元7具有上模9(第二模)和凸模10。在上模9的下表面9a中形成有对物体2的头部4进行容置的头部容置凹部11。上模9具有划分头部容置凹部11的上侧的压载荷表面11a。上模9具有沿竖向方向延伸的凸模容置孔12。凸模容置孔12向压载荷表面11a敞开。凸模10以在竖向方向上可移动的方式容置在上模9的凸模容置孔12中。在凸模10的下端面10a中形成有向下突出的中心孔成形突出部13。

下模单元8具有下模14(第一模)、反凸模15、顶出销16以及一对反凸模操作控制机构17。反凸模操作控制机构17可以视为本发明的移动控制机构。

下模14具有上表面14a和下表面14b。下模14的上表面14a与上模9的下表面9a在竖向方向上相对。下模14具有反凸模容置孔19和用于轴挤压的模孔18。模孔18形成为沿竖向方向延伸并且向下模14的上表面14a敞开。反凸模容置孔19沿竖向方向延伸并且向下模14的下表面14b敞开。模孔18和反凸模容置孔19在竖向方向上连接。下模14还具有水平移动块容置孔20和垂直移动块容置孔21。水平移动块容置孔20沿水平方向延伸并且连接至反凸模容置孔19。垂直移动块容置孔21沿垂直方向延伸，垂直移动块容置孔21连接至水平移动块容置孔20并且向下模14的上表面14a敞开。

反凸模15以在竖向方向上可移动的方式容置在下模14的反凸模容置孔19中。反凸模15具有中心孔成形突出部22、小直径部23以及大直径部24。中心孔成形突出部22、小直径部23以及大直径部24从上至下按该顺序排列。中心孔成形突出部22从小直径部23的上端面23a向上突出。小直径部23的直径小于大直径部24的直径。因此，大直径部24具有上端面24a。

顶出销16设置在反凸模15的下方。

每个反凸模操作控制机构17是通过包括水平移动块25、垂直移动块26、杆27以及压缩螺旋弹簧28来构成的。水平移动块25以在水平方向上可移动的方式容置在下模14的水平移动块容置孔20中。在水平移动块25的一个端部处形成有相对于轴向方向以大约45度倾斜的倾斜面25a。垂直移动块26以在垂直方向上可移动的方式容置在下模14的垂直移动块容置孔21中。在垂直移动块26的下端部处形成有相对于轴向方向以大约45度倾斜的倾斜面26a。水平移动块25的倾斜面25a与垂直移动块26的倾斜面26a彼此表面接触。杆27和压缩螺旋弹簧28沿着使水平移动块25与反凸模容置孔19分离的方向协作地拉动水平移动块25。杆27从水平移动块25沿水平方向延伸并且贯通下模14。压缩螺旋弹簧28设置在杆27的末端27a与下模14之间。由于压缩螺旋弹簧28的弹簧恢复力，水平移动块25沿与反凸模容置孔19分离的方向被拉动。这里，在图1示出的状态下，由于水平移动块25沿与反凸模容置孔19分离的方向被拉动，因而垂直移动块26被向上提升。因此，垂直移动块26的上端面26b位于下模14的上表面14a的上方。

(压力机5)压力机5包括沿竖向方向驱动上模9的液压驱动式上模驱动部30、沿竖向方向驱动凸模10的液压驱动式凸模驱动部31、液压驱动式顶出销驱动部32以及控制器33，其中，该顶出销驱动部32通过沿竖向方向驱动顶出销16而沿竖向方向驱动反凸模15。控制器33控制上模驱动部30、凸模驱动部31以及顶出销驱动部32。控制器33构造成限制物体2在模孔18中的移动，物体2在模孔18中的这种移动是因在通过将反凸模15压靠于物体2的轴部端面3a而在轴部端面3a中形成轴部中心孔3b之前反凸模15的按压而引起的。更具体地，控制器33配置成控制上模驱动部30和顶出销驱动部32，使得上模9预先对物体2的头部端面4a施加朝向轴部端面3a的方向的载荷。上模驱动部30可以视为本发明的模驱动部。顶出销驱动部32可以视为反凸模驱动部。

接下来，将参照图3至图10对锻造装置1的操作进行描述。图3示出了上模单元7处于上面位置并且物体2放置在下模单元8的下模14的模孔18中的状态。在图3中，反凸模操作控制机构17处于移动允许状态。该移动允许状态指的是水平移动块25在竖向方向上不与反凸模15的大直径部24的上端面24a相对并且因此水平移动块25不阻碍反凸模15超过指定位置向上移动的状态。

在这种状态下，控制器33控制上模驱动部30以使上模9朝向下模14向下移动。因此，如图4中所示，物体2的头部4容置在上模9的头部容置凹部11中。物体2的轴部3在下模14的模孔18中经受轴挤压。物体2的头部4在竖向方向上受到上模9的压载荷表面11a的轻微挤压。当上模9的下表面9a与下模14的上表面14a碰撞时，上模9的向下移动完成。即使在上模9的下表面9a与下模14的上表面14a碰撞之后，控制器33仍保持控制上模驱动部30，从而使上模9持续地压靠下模14。

如图4中所示，当上模9接近下模14时，上模9的下表面9a与反凸模操作控制机构17的垂直移动块26的上端面26b接触，并且然后垂直移动块26被向下推动。当垂直移动块26被向下推动时，由于垂直移动块26的倾斜面26a与水平移动块25的倾斜面25a的相互作用，水平移动块25朝向反凸模容置孔19移动。于是，反凸模操作控制机构17被带入移动禁止状态。移动禁止状态指的是水平移动块25在竖向方向上与反凸模15的大直径部24的上端面24a相对并且因此水平移动块25阻碍反凸模15超过指定位置向上移动的状态。

接下来，控制器33控制顶出销驱动部32并且使顶出销16向上移动。然后，如图5中所示，与顶出销16的向上移动相联动的，反凸模15也向上移动。然后，反凸模15的中心孔成形突出部22咬入物体2的轴部3的轴部端面3a中，并且在轴部3的轴部端面3a中形成轴部中心孔3b。此外，由于反凸模操作控制机构17处于移动禁止状态，因而反凸模15超过指定位置的向上移动被禁止。更具体地，当反凸模15向上移动并且反凸模15的大直径部24的上端面24a与水平移动块25接触时，反凸模15的进一步向上移动被禁止。由此，确保了轴部中心孔3b与头部端面4a的相对位置的精度。在这里，例如，轴部中心孔3b的位置可以通过由轴部中心孔3b的呈圆锥形状的内周面限定的圆锥顶点来唯一地限定。

接下来，控制器33控制顶出销驱动部32并且使顶出销16向下移动。然后，如图6中所示，与顶出销16的向下移动相联动的，反凸模15也向下移动。

接下来，控制器33控制凸模驱动部31并且使凸模10向下移动。然后，如图7中所示，凸模10的中心孔成形突出部13咬入物体2的头部4的头部端面4a中，并且在物体2的头部4的头部端面4a中形成头部中心孔4b。

接下来，控制器33控制上模驱动部30以使上模9向上移动从而与下模14分离。如图8中所示，当上模9与下模14分离时，水平移动块25移动而与反凸模容置孔19分离。于是，反凸模操作控制机构17被带入移动允许状态。

接下来，控制器33控制顶出销驱动部32以使顶出销16向上移动。然后，如图9中所示，与顶出销16的向上移动相联动的，反凸模15也向上移动。此时，由于反凸模操作控制机构17切换为移动允许状态，因此反凸模15的向上移动没有受到水平移动块25的限制。当反凸模15向上移动时，物体2被从模孔18向上挤出。

接下来，控制器33控制顶出销驱动部32以使顶出销16向下移动。然后，如图10中所示，与顶出销16的向下移动相联动的，反凸模15也向下移动。在图10示出的状态中，锻造装置1的工人从模孔18移出并且回收物体2。

到目前为止已经对本申请的发明的实施方式进行了描述。上述实施方式具有以下特性。

(1)如下执行中心孔成形方法，其中，使插入到模孔18中的物体2经受轴挤压，并且然后，在不将物体2从模孔18中取出的情况下，在作为物体2的在小直径侧的轴向端面的轴部端面3a(小直径侧端面)中形成轴部中心孔3b(中心孔)。更具体地，在通过使反凸模15压靠轴部端面3a而在轴部端面3a中形成轴部中心孔3b之前，预先对头部端面4a(大直径侧端面)——物体2的在大直径侧的轴向端面——施加朝向轴部端面3a的载荷，使得物体2不会因反凸模15的按压而在模孔18中移动。根据刚刚描述的方法，当反凸模15压靠轴部端面3a以在轴部端面3a中形成轴部中心孔3b时，限制了物体2因反凸模15的按压而在模孔18中的移动。因此，可以在轴部端面3a中可靠地形成轴部中心孔3b。

(2)反凸模15压靠轴部端面3a以在轴部端面3a中形成轴部中心孔3b。此时，当反凸模15到达指定位置时，反凸模15超过指定位置朝向物体2的轴部3的轴部端面3a的移动被禁止。根据刚刚描述的方法，确保了轴部中心孔3b与头部端面4a在轴向方向上的相对位置的精度。

(3)锻造装置1包括下模14(第一模)、上模9(第二模)、反凸模15、顶出销驱动部32(反凸模驱动部)以及控制器33。下模14具有用于轴挤压的模孔18。上模9设置在模孔18的大直径侧，并且构造成对插入到模孔18中的物体2施加载荷从而从物体2挤压出轴部。上模驱动部30构造成驱动上模9。反凸模15设置在模孔18的小直径侧并且构造成压靠轴部端面3a——物体2的在小直径侧的轴向端面——从而在轴部端面3a中形成轴部中心孔3b。顶出销驱动部32构造成驱动反凸模15。控制器33配置成控制上模驱动部30和顶出销驱动部32。控制器33配置成在反凸模15压靠轴部端面3a以在轴部端面3a中形成轴部中心孔3b之前限制物体2因反凸模15的按压而在模孔18中的移动。更具体地，控制器33配置成控制上模驱动部30和顶出销驱动部32，使得上模9预先对头部端面4a——物体2的在大直径侧的轴向端面——施加朝向轴部端面3a的载荷。根据刚刚描述的构型，当反凸模15压靠轴部端面3a以在轴部端面3a中形成轴部中心孔3b时，限制了物体2因反凸模15的按压而在模孔18中移动。因此，可以在轴部端面3a中可靠地形成轴部中心孔3b。

(4)锻造装置1还包括反凸模操作控制机构17(移动控制机构)。当反凸模15压靠轴部端面3a以在轴部端面3a中形成轴部中心孔3b时，反凸模15到达指定位置。此时，反凸模操作控制机构17构造成禁止反凸模15朝向物体2移动超过指定位置的移动。根据刚刚描述的构型，确保了轴部中心孔3b与头部端面4a在轴向方向上的相对位置的精度。

(5)反凸模操作控制机构17构造成能够在移动禁止状态与移动允许状态之间切换。在移动禁止状态下，当反凸模15到达指定位置时，反凸模15被禁止朝向物体2移动超过指定位置。然而，在移动允许状态下，即使在反凸模15到达指定位置之后，反凸模15仍被允许朝向物体2移动超过指定位置。根据刚刚描述的构型，当反凸模操作控制机构17从移动禁止状态切换为移动允许状态时，可以通过使用反凸模15将物体2从模孔取出。

(6)反凸模操作控制机构17以与上模9接近下模14相联动的方式切换为移动禁止状态。此外，反凸模操作控制机构17以与上模9和下模14分离相联动的方式切换为移动允许状态。根据刚刚描述的构型，可以省去切换反凸模操作控制机构17的状态的步骤。

在上述实施方式中，当在物体2的轴部3的轴部端面3a中形成轴部中心孔3b时，在轴部端面3a的附近于轴部3与下模14之间形成有微小间隙，以允许轴部3沿径向方向向外膨胀。

Claims (9)

1.一种中心孔成形方法，其特征在于包括：

将待加工的物体插入到模孔中，所述物体具有轴部；

在所述物体被插入到所述模孔中的状态下对所述物体的第二轴向端面施加朝向所述物体的第一轴向端面的载荷，以使所述物体的轴部在所述模孔中经受轴挤压，其中所述第一轴向端面的直径小于所述第二轴向端面的直径；以及

在所述物体的轴部所经受的轴挤压完成之后，在持续对所述第二轴向端面施加所述载荷的状态下，通过使反凸模向所述第一轴向端面移动并且使所述反凸模压靠所述第一轴向端面而在所述第一轴向端面中形成中心孔。

2.根据权利要求1所述的中心孔成形方法，还包括：

在所述反凸模压靠所述第一轴向端面以在所述第一轴向端面中形成所述中心孔的同时，当所述反凸模到达指定位置时，禁止所述反凸模朝向所述物体移动超过所述指定位置。

3.一种锻造装置，其特征在于包括：

第一模，所述第一模具有用于轴挤压的模孔；

第二模，所述第二模设置在所述模孔的大直径侧并且构造成对插入到所述模孔中的具有轴部的物体施加载荷，以使所述物体的所述轴部在所述模孔中经受轴挤压；

模驱动部，所述模驱动部构造成驱动所述第二模；

反凸模，所述反凸模设置在所述模孔的小直径侧并且构造成通过压靠所述物体的第一轴向端面以在所述第一轴向端面中形成中心孔；

反凸模驱动部，所述反凸模驱动部构造成驱动所述反凸模；以及

控制器，所述控制器配置成控制所述模驱动部和所述反凸模驱动部，其中，

所述控制器配置成控制所述模驱动部和所述反凸模驱动部以通过所述第二模对所述物体的第二轴向端面施加朝向所述第一轴向端面的载荷，

所述控制器配置成控制所述模驱动部和所述反凸模驱动部以在所述物体的所述轴部所经受的轴挤压完成之后在持续对所述第二轴向端面施加所述载荷的状态下通过使所述反凸模向所述第一轴向端面移动并且使所述反凸模压靠所述第一轴向端面而在所述第一轴向端面中形成所述中心孔，并且

所述第一轴向端面的直径小于所述第二轴向端面的直径。

4.根据权利要求3所述的锻造装置，还包括：

移动控制机构，所述移动控制机构构造成在所述反凸模压靠所述第一轴向端面以在所述第一轴向端面中形成所述中心孔的同时，当所述反凸模到达指定位置时，禁止所述反凸模朝向所述物体移动超过所述指定位置。

5.根据权利要求4所述的锻造装置，其特征在于，

所述移动控制机构构造成能够在移动禁止状态与移动允许状态之间切换，

在所述移动禁止状态下，当所述反凸模到达所述指定位置时，所述反凸模被禁止朝向所述物体移动超过所述指定位置，以及

在所述移动允许状态下，即使在所述反凸模到达所述指定位置之后，所述反凸模仍被允许朝向所述物体移动超过所述指定位置。

6.根据权利要求5所述的锻造装置，其特征在于，

所述移动控制机构以与所述第二模接近所述第一模相联动的方式切换为所述移动禁止状态，以及

所述移动控制机构以与所述第二模和所述第一模分离相联动的方式切换为所述移动允许状态。

7.根据权利要求3所述的锻造装置，还包括：

移动控制机构，所述移动控制机构包括第一移动块和第二移动块，所述第一移动块和所述第二移动块设置在所述第一模中，其中，

所述反凸模包括小直径部和大直径部，所述小直径部的直径等于或小于所述模孔的开口的直径，所述开口与所述反凸模相对，所述大直径部的直径大于所述小直径部的直径，

所述第一移动块能够在与所述反凸模的轴向方向垂直的方向上移动，

所述第二移动块能够在所述轴向方向上移动，

所述第二移动块构造成以与所述第二模的移动相联动的方式移动，

所述第一移动块构造成以与所述第二移动块的移动相联动的方式移动，并且

在所述第一模与所述第二模彼此碰撞的状态下当所述反凸模位于所述指定位置时，所述第一移动块定位成在所述轴向方向上与所述大直径部的端面接触。

8.根据权利要求7所述的锻造装置，其特征在于，

在所述第一移动块的端部处形成有第一倾斜面，

在所述第二移动块的端部处形成有第二倾斜面，并且

所述第一倾斜面与所述第二倾斜面彼此接触。

9.根据权利要求7或8所述的锻造装置，其特征在于，

所述移动控制机构包括杆和弹簧，

所述杆连接至所述第一移动块并且贯通所述第一模，

所述弹簧设置在所述杆的末端与所述第一模的外表面之间，并且

所述弹簧构造成以与所述第一移动块的移动相联动的方式伸缩。