CN110090911A - 锻造装置以及锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锻造装置，具备：固定冲头(21)，其形成有用于对扩径部进行成型的锥状部(21a)；冲模(30)，其以包围固定冲头(21)的外周的方式配置；以及可动冲头(10)，其与固定冲头(21)的上方对置配置。冲模(30)被浮动支承，并且在内周面具有用于对槽进行成型的突出部(33a)，在使可动冲头(10)下降，并按压设置于固定冲头(21)与冲模(30)之间的环状的坯料(40)，从而对环状部件进行成型时，使冲模(30)与可动冲头(10)一同下降，一边对扩径部进行成型，一边在该扩径部的外周面对槽进行成型。

Description

锻造装置以及锻造方法

技术领域

本发明涉及锻造装置以及锻造方法，特别是涉及用于对在内径向一端扩径的扩径部的外周面形成有槽的环状部件进行成型的锻造装置以及锻造方法。

背景技术

公知有在内径向一端扩径而成的扩径部的外周面形成有齿以及槽的齿轮等环状部件。大多情况下，使用锻造装置对这样的环状部件进行成型。例如，在日本特开2007-105793号公报中，公开有使用浮动冲模对扩径部进行成型的锻造装置。

发明人针对用于对在内径向一端扩径而成的扩径部的外周面形成有槽的环状部件进行成型的锻造装置以及锻造方法，发现以下问题点。

在日本特开2007-105793号公报所公开的锻造装置以及锻造方法中，在通过锻造加工使扩径部成型后，在扩径部的外周面通过机械加工形成齿以及槽。因此，存在制造的环状部件的成品率以及生产性低劣的问题。

另一方面，在欲单纯地通过锻造加工对扩径部进行成型且在扩径部的外周面同时对齿以及槽进行成型的情况下，存在如下问题，即：因使槽成型而导致在设置于金属模的突出部的端部产生应力集中而使该端部磨损，从而使得金属模的寿命显著下降。

发明内容

本发明鉴于这种情况，提供使成型的环状部件具有良好的成品率以及生产性，同时具有良好的金属模的寿命的锻造装置以及锻造方法。

本发明的一个实施方式所涉及的锻造装置用于对在内径向一端扩径而成的扩径部的外周面形成有槽的环状部件进行成型，其中，上述锻造装置具备：

固定冲头，其形成有用于对上述扩径部进行成型的锥状部；

冲模，其以包围上述固定冲头的外周的方式配置；以及

可动冲头，其与上述固定冲头的上方对置配置，

上述冲模被浮动支承，并且在上述冲模的内周面具有用于对上述槽进行成型的突出部，

在使上述可动冲头下降，按压设置于上述固定冲头与上述冲模之间的环状的坯料，从而对上述环状部件进行成型时，使上述冲模与上述可动冲头一同下降，一边对上述扩径部进行成型，一边在该扩径部的外周面对上述槽进行成型。

在本发明的一个实施方式所涉及的锻造装置中，冲模在内周面具有用于对槽进行成型的突出部，在使可动冲头下降，按压设置于固定冲头与冲模之间的环状的坯料，从而使环状部件成型时，一边对扩径部进行成型，一边在扩径部的外周面对槽进行成型。因此，成型的环状部件具有良好的成品率以及生产性。另外，冲模被浮动支承，与可动冲头一同下降，因此突出部的上端难以磨损，冲模的寿命提升。这样，在本发明的一个实施方式所涉及的锻造装置中，成型的环状部件具有良好的成品率以及生产性，同时金属冲模有良好的寿命。

也可以在上述可动冲头的下表面设置有凹部，在使上述可动冲头下降时，上述固定冲头的前端部嵌入上述凹部。根据这样的结构，能够抑制坯料进入到可动冲头与固定冲头之间的缝隙而产生飞边的情况。

本发明的一个实施方式所涉及的锻造方法用于对在内径向一端扩径而成的扩径部的外周面形成有槽的环状部件进行成型，其中，上述锻造方法具备如下步骤：

在形成有用于对上述扩径部进行成型的锥状部的固定冲头、与以包围该固定冲头的外周的方式配置的冲模之间，设置环状的坯料的步骤；以及

使与上述固定冲头的上方对置配置的可动冲头下降来按压上述坯料，从而对上述环状部件进行成型的步骤；

上述冲模被浮动支承，并且在上述冲模的内周面具有用于对上述槽进行成型的突出部，

在对上述环状部件进行成型的步骤中，使上述冲模与上述可动冲头一同下降，一边对上述扩径部进行成型，一边在该扩径部的外周面对上述槽进行成型。

在本发明的一个实施方式所涉及的锻造方法中，冲模在内周面具有用于对槽进行成型的突出部，在使可动冲头下降，按压设置于固定冲头与冲模之间的环状的坯料，从而对环状部件进行成型时，一边对扩径部进行成型，一边在扩径部的外周面对槽进行成型。因此，成型的环状部件具有良好的成品率以及生产性。另外，冲模被浮动支承，与可动冲头一同下降，因此突出部的上端难以磨损，冲模的寿命提升。这样，在本发明的一个实施方式所涉及的锻造装置中，成型的环状部件具有良好的成品率以及生产性，同时金属冲模有良好的寿命。

也可以在上述可动冲头的下表面设置有凹部，在使上述可动冲头下降时，上述固定冲头的前端部嵌入上述凹部。根据这样的结构，能够抑制坯料进入到可动冲头与固定冲头之间的缝隙而产生飞边的情况。

根据本发明，能提供使成型的环状部件具有良好的成品率以及生产性，同时金属冲模有良好的寿命的锻造装置以及锻造方法。

通过以下的详细说明和附图，可以更完整地理解本公开的上述和其他目的、特征和优点。以下的详细说明和附图只是出于示例的目的，不构成对本公开的限制。

附图说明

图1是使用第一实施方式所涉及的锻造装置成型的环状部件的立体图。

图2是使用第一实施方式所涉及的锻造装置成型的环状部件的剖视图。

图3是第一实施方式所涉及的锻造装置的垂直剖视图。

图4是第一实施方式所涉及的锻造装置的垂直剖视图。

图5是表示使用第一实施方式所涉及的锻造装置使工件40成型的情况的塑性流动的FEM分析结果。

图6是第二实施方式所涉及的锻造装置的垂直剖视图。

图7是第二实施方式所涉及的锻造装置的垂直剖视图。

图8是表示使用第二实施方式所涉及的锻造装置使工件40成型的情况的塑性流动的FEM分析结果。

具体实施方式

接下来，参照附图对应用了本发明的具体的实施方式进行详细的说明。但是，本发明不限于以下实施方式。另外，为了使说明更加明确,适当地简化以下的记载以及附图。

(第一实施方式)

<成型的环状部件的结构>

首先，参照图1、图2，对使用第一实施方式所涉及的锻造装置成型的环状部件进行说明。

图1是使用第一实施方式所涉及的锻造装置成型的环状部件的立体图。图2是使用第一实施方式所涉及的锻造装置成型的环状部件的剖视图。如图1、图2所示，环状部件50是具备内径向一端扩径而成的扩径部53、以及形成于扩径部53的外周面的齿51和槽52的金属制的齿轮。在图2中，不止环状部件50，成型前的工件40即坯料也被示出。环状部件50也可以说是成型后的工件40。

如图2所示，在成型前的工件40，未形成由成型后的环状部件50中的扩径部53、齿51以及槽52。即，通过使用第一实施方式所涉及的锻造装置对作为坯料的工件40进行锻造，从而在使扩径部53成型的同时，在扩径部53的外周面形成齿51以及槽52。

另外，使用第一实施方式所涉及的锻造装置成型的环状部件不限于齿轮，只要具备内径向一端扩径而成的扩径部与形成于扩径部的外周面的槽即可。

<锻造装置的结构>

接下来，参照图3、图4对第一实施方式所涉及的锻造装置进行说明。图3、图4是第一实施方式所涉及的锻造装置的垂直剖视图。

另外，毫无疑问地，图3以及其他的附图所示的右手xyz正交坐标系用于方便地说明组件的位置关系。一般情况下，z轴正向为铅锤向上，xy平面为水平面，附图之间共通。

如图3、图4所示，第一实施方式所涉及的锻造装置具备可动冲头(上冲头)10、固定冲头(下冲头)21、以及浮动冲模30。图3示出了对工件40进行锻造之前的，可动冲头10已上升的状态。图4示出了对工件40进行锻造之后，可动冲头10已下降的状态。即，可动冲头10能在上下方向(z轴方向)上升、下降。图4所示的成型后的工件40为环状部件50。

如图3、图4所示，可动冲头10由圆柱状的内冲头11和嵌插有内冲头11的圆柱状的外冲头12构成。利用作为圆环状的板部件的冲柄15，将可动冲头10固定于受压板14的下表面。另外，在图3、图4的例子中，在受压板14与可动冲头10之间设置有圆板状的隔离件13。

更详细地说，在受压板14的下表面中央部设置有俯视呈圆形的凹部，在该凹部嵌合有可动冲头10的根部。在外冲头12的根部设置有凸缘，冲柄15从下侧支承该凸缘。另外，冲柄15被螺栓固定于受压板14。

此外，也可以不使可动冲头10分割为内冲头11与外冲头12，而是一体地构成。

如图3、图4所示，固定冲头21是与可动冲头10的内冲头11的下侧对置配置的圆柱状的金属模。在固定冲头21的上部侧面形成有用于对图2所示的成型后的环状部件50的扩径部53进行成型的锥状部21a。固定冲头21载置于受压板22a上。在受压板22a上，载置有被嵌插了固定冲头21的受压板22b，固定冲头21被固定于受压板22a。此外，在受压板22b上载置有受压板22c。

更详细而言，在受压板22a的上表面周缘设置有切口部。另外，在受压板22b的下表面周缘设置有突起。以使受压板22a的切口部与受压板22b的突起互相嵌合的方式，在受压板22a上载置有受压板22b。同样地，在受压板22b上表面周缘设置有切口部。另外，在受压板22c的下表面周缘设置有突起。以使受压板22b的切口部与受压板22c的突起互相嵌合的方式，在受压板22b上载置有受压板22c。

如图3、图4所示，受压板22a、22b、22c被收纳于受压板座23。受压板座23由筒状的主体部23a、23b、和作为环状板部件的盖部23c构成。详细而言，受压板22a、22b被收纳于筒状的主体部23a。受压板22c收纳于在主体部23a上载置的筒状的主体部23b。另外，浮动冲模30也被收纳于主体部23b。盖部23c被载置并固定于主体部23b上。

如图3、图4所示，脱模环24是嵌插有固定冲头21的圆柱状的金属模，在工件40成型时载置于受压板22b上。利用贯通受压板22a、22b的脱模销25，将脱模环24向上方(Z轴正向)顶起。在工件40成型后，通过将脱模环24向上方顶起，能够从浮动冲模30取出成型后的工件40。

如图3、图4所示，浮动冲模30是环状的金属模，由壳体31、嵌件模32、33构成。利用贯通受压板22a、22b、22c的背压销34，对浮动冲模30进行浮动支承。均为环状的嵌件模32、33通过热压配合等被嵌入环状的壳体31。配置于上侧的嵌件模32与配置于下侧的嵌件模33互相抵接。嵌件模32、33也可以一体地构成。此外，壳体31、嵌件模32、33也可以一体地构成。

在此，在嵌件模33的内周面形成有突出部33a。利用该突出部33a，能在图1示出的环状部件50的外周面对槽52进行成型。另外，在脱模环24的外周面，设置有与嵌件模33的突出部33a对应的凹部，从而能够在嵌件模33嵌插脱模环24。

<锻造装置的动作>

接下来，参照图3、图4，对第一实施方式所涉及的锻造装置的动作即锻造方法进行说明。

如图3所示，在可动冲头10上升的状态下，在固定冲头21与浮动冲模30之间设置环状的工件40即坯料。

接下来，如图4所示，使可动冲头10下降并按压工件40，对图1中示出的环状部件50进行成型。此时，内冲头11插入环状的工件40的贯通孔。因此，利用内冲头11的下部外周面，对工件40(即环状部件50)的上部内周面进行成型。另一方面，外冲头12按压工件40的上表面。因此，利用外冲头12的下表面，对工件40(即环状部件50)的上端面进行成型。另外，利用固定冲头21的上部外周面，对工件40(即环状部件50)的下部内周面进行成型。

在此，如图4所示，在外冲头12的下表面周缘设置有切口部。若可动冲头10下降，其外冲头12的切口部与浮动冲模30嵌合，浮动冲模30与可动冲头10一同下降。图4中，示出有浮动冲模30的行程S。利用浮动冲模30的内周面，对工件40(即环状部件50)的外周面进行成型。在此，如上所述，利用形成于浮动冲模30的嵌件模33的内周面的突出部33a，在工件40的外周面，对图1所示的环状部件50的槽52进行成型。另一方面，利用脱模环24的上端面，对工件40(即环状部件50)的下端面进行成型。

在此，对使用第一实施方式所涉及的锻造装置成型工件40的情况下的塑性流动的有限元法(FEM：Finite Element Method)分析结果进行说明。图5是表示使用第一实施方式所涉及的锻造装置成型工件40的情况下的塑性流动的FEM分析结果。在此，图5中示出了成型开始时、成型中、成型结束时的工件40的剖面形状。图5所示的这三幅图对应于图4中被虚线框包围的区域V的放大图。

如图5中白色箭头所示，若使可动冲头10(内冲头11以及外冲头12)下降并按压工件40，则在固定冲头21与浮动冲模30的嵌件模32、33之间，工件40向脱模环24被压入。此时，利用固定冲头21的锥状部21a对工件40进行扩径，因此如黑色箭头所示，工件40向x軸正向即嵌件模33侧塑性流动。因此，利用形成于嵌件模33的内周面的突出部33a，在工件40的外周面，对图1示出的环状部件50的槽52进行成型。此外，在相邻的槽52之间使齿51成型。

这样，通过使用第一实施方式所涉及的锻造装置，能够一边对图1示出的环状部件50的扩径部53(参照图2)进行成型，一边在扩径部53的外周面成型槽52。因此，第一实施方式所涉及的锻造装置成型的环状部件50具有良好的成品率以及生产性。

另外，嵌件模33被浮动支承，与可动冲头10亦即工件40一同下降。因此，嵌件模33的突出部33a的上端难以磨损，使得嵌件模33的寿命提升。

因此，第一实施方式所涉及的锻造装置成型的环状部件具有良好的成品率以及生产性，同时金属冲模有良好的寿命。

(第二实施方式)

接下来，参照图6、图7，对第二实施方式所涉及的锻造装置的结构以及动作进行说明。图6、图7是第二实施方式所涉及的锻造装置的垂直剖视图。

如图5所示，在第一实施方式所涉及的锻造装置中，成型结束时工件40可能进入到可动冲头10的内冲头11与固定冲头21的缝隙而产生飞边40a。

对此，如图6、图7所示，在第二实施方式所涉及的锻造装置中，在可动冲头10的内冲头11的下表面，设置有供固定冲头21的前端部嵌入的俯视呈圆形的凹部11a。另外，第二实施方式所涉及的锻造装置的固定冲头21的前端部的高度比第一实施方式所涉及的锻造装置的固定冲头21的前端部高度高出相当于凹部11a的深度的量。

如图7所示，若使可动冲头10下降，则固定冲头21的前端部嵌入内冲头11的凹部11a。

在此，对使用第二实施方式所涉及的锻造装置来成型工件40的情况下的塑性流动的FEM分析结果进行说明。图8是表示使用第二实施方式所涉及的锻造装置对工件40进行成型的情况下的塑性流动的FEM分析结果。在此，在图8中，示出了成型开始时、成型中、成型结束时的工件40的剖面形状。图8所示的这三幅图对应于图7中被虚线框包围的区域VIII的放大图。

如图8中白色箭头所示，若使可动冲头10(内冲头11以及外冲头12)下降并按压工件40，则工件40向脱模环24被压入。此时，利用固定冲头21的锥状部21a使工件40扩径，因此如黑色箭头所示，工件40向x軸正向即嵌件模33侧塑性流动。因此，利用形成于嵌件模33的内周面的突出部33a，在工件40的外周面，对图1示出的环状部件50的槽52进行成型。此外，在相邻的槽52之间使齿51成型。

这样，通过使用第二实施方式所涉及的锻造装置，能够一边对图1示出的环状部件50的扩径部53(参照图2)进行成型，一边在扩径部53的外周面成型槽52。因此，第二实施方式所涉及的锻造装置与第一实施方式所涉及的锻造装置一样，成型的环状部件50具有良好的成品率以及生产性。

另外，嵌件模33被浮动支承，与可动冲头10亦即工件40一同下降。因此，嵌件模33的突出部33a的上端难以磨损，嵌件模33的寿命提升。即，第二实施方式所涉及的锻造装置与第一实施方式所涉及的锻造装置一样，金属冲模有良好的寿命。

因此，在第二实施方式所涉及的锻造装置中，成型的环状部件也具有良好的成品率以及生产性，同时金属模也具有良好的寿命。

此外，在第二实施方式所涉及的锻造装置中，若使可动冲头10下降，则固定冲头21的前端部嵌入内冲头11的凹部11a。因此，在成型结束时可动冲头10的内冲头11与固定冲头21之间不产生缝隙。因此，能够抑制工件40进入到内冲头11与固定冲头21的缝隙而产生飞边40a(参照图5)的情况。

其他的结构以及动作与第一实施方式所涉及的锻造装置相同，因此省略说明。

根据以上所述的公开内容，显而易见的是本公开的实施例能够以多种方式进行改变。这样的改变不应被认为是脱离了本公开的精神和范围，且所有这些对于本领域技术人员而言显而易见的改变都包括在所附的权利要求书的范围内。

Claims (4)

1.一种锻造装置，用于对在内径向一端扩径而成的扩径部的外周面形成有槽的环状部件进行成型，其中，

所述锻造装置具备：

固定冲头，其形成有用于对所述扩径部进行成型的锥状部；

冲模，其以包围所述固定冲头的外周的方式配置；以及

可动冲头，其与所述固定冲头的上方对置配置，

所述冲模被浮动支承，并且在所述冲模的内周面具有用于对所述槽进行成型的突出部，

在使所述可动冲头下降，按压设置于所述固定冲头与所述冲模之间的环状的坯料，从而对所述环状部件进行成型时，使所述冲模与所述可动冲头一同下降，一边对所述扩径部进行成型，一边在该扩径部的外周面对所述槽进行成型。

2.根据权利要求1所述的锻造装置，其中，

在所述可动冲头的下表面设置有凹部，在使所述可动冲头下降时，所述固定冲头的前端部嵌入所述凹部。

3.一种锻造方法，用于对在内径向一端扩径而成的扩径部的外周面形成有槽的环状部件进行成型，其中，

所述锻造方法具备如下步骤：

在形成有用于对所述扩径部进行成型的锥状部的固定冲头、与以包围该固定冲头的外周的方式配置的冲模之间，设置环状的坯料的步骤；以及

使与所述固定冲头的上方对置配置的可动冲头下降来按压所述坯料，从而对所述环状部件进行成型的步骤；

所述冲模被浮动支承，并且在所述冲模的内周面具有用于对所述槽进行成型的突出部，

在对所述环状部件进行成型的步骤中，使所述冲模与所述可动冲头一同下降，一边对所述扩径部进行成型，一边在该扩径部的外周面对所述槽进行成型。

4.根据权利要求3所述的锻造方法，其中，

在所述可动冲头的下表面设置有凹部，在使所述可动冲头下降时，所述固定冲头的前端部嵌入所述凹部。