CN110193576A - 转子毂的锻造模,以及转子毂的制造方法 - Google Patents
转子毂的锻造模,以及转子毂的制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供能够抑制在材料中产生残留应变的情况的转子毂的锻造模、以及转子毂的制造方法。转子毂的锻造模用于通过锻造加工来制造转子毂,该转子毂具备凸缘部,该凸缘部在沿着旋转轴(O)的纵截面视图中,朝与旋转轴正交的径向方向的外侧延伸,并且具有能够载置盘的盘载置面,在对前述凸缘部进行成形的部分的一部分,形成有开口部(50)。
Description
技术领域
本发明涉及转子毂的锻造模以及转子毂的制造方法。
本申请基于在日本于2018年2月27日申请的日本特愿2018-033878号来主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
一直以来,作为转子毂的制造方法,已知对被加工材料进行切削加工的方法。在此种制造方法中,由于从被加工材料直接切出产品形状,故在被加工材料的体积之中,不成为最终产品的切削余量的体积所占的比例大。因此,存在材料效率差,制造成本增大的问题。
因此,例如如下列专利文献1所示,已知在对被加工材料进行作为粗加工的塑性加工之后,进行作为精加工的切削加工的制造方法。
在该制造方法中,在作为精加工的切削加工之前,进行作为粗加工的塑性加工,因而能够减小切削加工中的切削余量。因而,能够改善材料效率,能够降低制造成本。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第5643682号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而,在以往的转子毂的制造方法中,在塑性加工时,容易在材料(被加工材料)中产生残留应变。因此,难以确保转子毂的凸缘部之中,尤其要求高加工精度的盘载置面的平面度。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供能够抑制在材料中产生残留应变的情况的转子毂的锻造模,以及转子毂的制造方法。
用于解决问题的方案
(1)本发明所涉及的转子毂的锻造模是用于通过锻造加工来制造转子毂,转子毂具备凸缘部,凸缘部在沿着旋转轴的纵截面视图中,朝与前述旋转轴正交的径向方向的外侧延伸,并且具有能够载置盘的盘载置面,其特征在于,在对前述凸缘部进行成形的部分的一部分,形成有开口部。
在本发明中,在转子毂的锻造模之中、对具有盘载置面的凸缘部进行成形的部分的一部分形成开口部。因此,在对被加工材料进行锻造加工以对凸缘部进行成形时,能够使被加工材料的一部分从开口部朝外侧逃离。因而,能够降低对被加工材料之中、成为凸缘部的部分所施加的锻造加工的负荷。由此,能够抑制在材料(被加工材料)中产生残留应变的情况。
(2)前述开口部还可以在沿着前述旋转轴的纵截面视图中朝径向方向的外侧开口。
在本发明中,在对凸缘部进行成形时,能够使被加工材料的一部分从开口部朝外侧逃离的方向与对凸缘部进行成形的方向一致。由此,能够显著地降低通过锻造加工而对凸缘部施加的负荷,能够更有效地抑制在材料中产生残留应变的情况。
(3)还可以在对前述凸缘部进行成形的部分之中、位于径向方向的外侧的部分,形成有朝沿着前述旋转轴的轴向方向的内侧突出的阶梯差部。
在本发明中,在锻造模的对凸缘部进行成形的部分形成阶梯差部。因此,在锻造加工时,能够使被加工材料之中成为凸缘部的部分在朝径向方向的外侧延伸的过程中,与阶梯差部在径向方向上干扰。由此,能够制止被加工材料之中成为凸缘部的部分朝径向方向的外侧过度地过量地变形的情况。因而,能够精度良好地对凸缘部进行成形。
(4)本发明所涉及的转子毂的制造方法是通过锻造加工来制造转子毂,转子毂具备凸缘部,凸缘部在沿着旋转轴的纵截面视图中,朝与前述旋转轴正交的径向方向的外侧延伸,并且具有能够载置盘的盘载置面,其特征在于,使用前述的任一个转子毂的锻造模。
在本发明中,由于使用前述的任一个转子毂的锻造模来进行锻造加工,故能够在锻造加工中实现前述的各种作用效果。
(5)本发明所涉及的转子毂的制造方法是通过锻造加工来制造转子毂,转子毂具备凸缘部,凸缘部在沿着旋转轴的纵截面视图中,朝与前述旋转轴正交的径向方向的外侧延伸,并且具有能够载置盘的盘载置面,其特征在于,具备:对在前述转子毂之中,除前述凸缘部之外的部分进行成形的第一锻造工序;以及对在前述转子毂之中,前述凸缘部进行成形的第二锻造工序,在前述第二锻造工序中,使用前述的任一个转子毂的锻造模。
在本发明中,由于在第二锻造工序中,使用前述的任一个转子毂的锻造模来进行锻造加工,故能够在锻造加工中实现前述的各种作用效果。另外,由于在第一锻造工序中,由于对除凸缘部之外的部分进行成形,故能够在不同的锻造加工中对被要求特别高加工精度的凸缘部、以及除凸缘部之外的部分进行成形。由此,能够对在各个锻造工序中使用的金属模的加工精度、成形条件等给予自由度。因而,能够确保凸缘部的加工精度,并且抑制制造成本增大的情况。
发明效果
根据本发明的转子毂的锻造模、以及转子毂的制造方法,能够抑制在材料中产生残留应变的情况。
附图说明
图1是示出通过本发明的一个实施方式所涉及的转子毂的制造方法制造的转子毂的纵截面图;
图2是用于本发明的一个实施方式所涉及的转子毂的制造方法的第一锻造模的纵截面图;
图3是用于本发明的一个实施方式所涉及的转子毂的制造方法的第二锻造模的纵截面图;
图4是示出使用图2所示的第一锻造模的第一锻造工序的开始时的状态的纵截面图;
图5是示出使用图2所示的第一锻造模的第一锻造工序的结束时的状态的纵截面图;
图6是示出使用图3所示的第二锻造模的第二锻造工序的开始时的状态的纵截面图;
图7是示出使用图3所示的第二锻造模的第二锻造工序的结束时的状态的纵截面图;
图8是示出本发明的变形例所涉及的转子毂的制造方法中的第一锻造工序的图;
图9是示出本发明的变形例所涉及的转子毂的制造方法中的第二锻造工序的图;
图10是示出在本发明的验证试验中,比较例1的解析结果的图;
图11是示出在本发明的验证试验中,实施例1的解析结果的图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明的一个实施方式所涉及的转子毂的锻造模、以及转子毂的制造方法。首先,对转子毂的结构进行说明。
如图1所示,转子毂1被作为构成外转子式的未图示的主轴马达的筒状旋转件,能够绕旋转轴O旋转。转子毂1例如由不锈钢等金属材料形成。
在以下的说明中,将沿着转子毂1的旋转轴O的方向称为轴向方向,将轴向方向之中,接近转子毂1的方向称为轴向方向的内侧,将从转子毂1离开的方向称为轴向方向的外侧。另外,将在从轴向方向看的俯视图中,与旋转轴O交叉的方向称为径向方向,将围绕旋转轴O环绕的方向称为周向方向。
转子毂1具备有顶筒状的筒部10、以及从筒部10的开口缘部10A朝径向方向的外侧延伸的凸缘部20。
筒部10具备在从轴向方向看的俯视图中形成为圆形状的顶壁部11、以及从顶壁部11的外周缘部沿轴向方向延伸的筒状周壁部12。在周壁部12的轴向方向端部,形成有开口缘部10A。
凸缘部20在筒部10的开口缘部10A遍布整个周围形成为圆环状。
具备如上所述地构成的转子毂1的主轴马达例如用于对盘(磁性记录介质)D记录和重现信息的信息记录重现装置等。在该情况下,通过将转子毂1的筒部10嵌入并嵌合在盘D中的中央的孔D1内,能够利用转子毂1来保持盘D。
然后,转子毂1通过主轴马达的驱动而沿周向方向旋转。由此,能够使盘D与转子毂1一同绕旋转轴O旋转。
在转子毂1的筒部10嵌合于盘D的孔D1内时,盘D载置在凸缘部20上。具体而言,凸缘部20具有供盘D的孔D1的缘部载置的盘载置面21。盘载置面21形成在凸缘部20的外表面之中朝向上方的部分。特别是对供盘D载置的盘载置面21,遍布整个周围要求较高的平面度。
接着,说明如上所述地构成的转子毂1的制造方法。
在本实施方式的转子毂1的制造方法中,通过作为粗加工的锻造加工以及作为精加工的切削加工来制造转子毂1。
转子毂1的粗加工具备对转子毂1之中除凸缘部20之外的部分进行成形的第一锻造工序、以及对凸缘部20进行成形的第二锻造工序。
如图2所示,在第一锻造工序中,使用第一锻造模30。第一锻造模30具备第一腔模31和第一芯模32。
第一腔模31为固定模。在第一腔模31,形成有沿着转子毂1的外形(与转子毂1的外形对应)的第一凹部33。第一凹部33的外形在从轴向方向看的俯视图中形成为圆形状,并且朝第一芯模32开口,与旋转轴O同轴地配置。
第一腔模31例如由多个金属模构成。具体而言,第一腔模31具备圆柱状的第一腔中央模31A、以及从径向方向的外侧围绕第一腔中央模31A的第一腔围绕模31B。第一腔中央模31A以及第一腔围绕模31B各自与旋转轴O同轴地配置。利用第一腔围绕模31B的内周面,对转子毂1的周壁部12进行成形。
第一芯模32为可动模,能够相对于第一腔模31沿轴向方向相对移动。由此,第一芯模32能够相对于第一腔模31沿轴向方向接近和离开。
在第一芯模32,形成有沿着转子毂1的外形(与转子毂1的外形对应)的凸部。第一芯模32例如由多个金属模构成。具体而言,第一芯模32具备圆柱状的第一芯中央模32A、以及从径向方向的外侧围绕第一芯中央模32A的筒状的第一芯围绕模32B。第一芯中央模32A以及第一芯围绕模32B各自与旋转轴O同轴地配置。
如图3所示,在第二锻造工序中,使用第二锻造模(本发明所涉及的转子毂1的锻造模)40。第二锻造模40具备第二腔模41和第二芯模42。
第二腔模41为固定模。在第二腔模41,形成有沿着转子毂1的外形(与转子毂1的外形对应)的第二凹部43。第二凹部43的外形在从轴向方向看的俯视图中形成为圆形状,并且朝第二芯模42开口,与旋转轴O同轴地配置。第二腔模41例如由一个金属模构成。
在第二芯模42,形成有沿着转子毂1的外形(与转子毂1的外形对应)的凸部。第二芯模42例如由包含固定模和可动模的多个金属模构成。具体而言,第二芯模42具备圆柱状的第二芯中央模42A、以及从径向方向的外侧围绕第二芯中央模42A的筒状的第二芯围绕模42B。第二芯中央模42A以及第二芯围绕模42B各自为固定模,与旋转轴O同轴地配置。
第二芯模42还具备从径向方向的外侧围绕第二芯围绕模42B的筒状的第二芯可动模42C。第二芯可动模42C与旋转轴O同轴地配置。
第二芯可动模42C以相对于第二芯中央模42A以及第二芯围绕模42B沿轴向方向自由位移(能够相对移动)。因此,在第二锻造工序中,能够不使第二芯中央模42A以及第二芯围绕模42B沿轴向方向位移,而仅使第二芯可动模42C沿轴向方向位移。由此,第二芯可动模42C对转子毂1的凸缘部20进行成形。
在第二芯可动模42C之中位于径向方向的外侧的部分,形成有朝轴向方向的内侧(第二腔模42侧)突出的阶梯差部42D。具体而言,阶梯差部42D配置在第二芯可动模42C的轴向方向的端面42E的外周缘部侧,从端面42E朝下方突出。阶梯差部42D遍布第二芯可动模42C的整个周围形成为环状。
此外,阶梯差部42D例如也可以沿周向方向间歇地形成多个,例如还可以形成在第二芯可动模42C的轴向方向端面42E之中径向方向的中间部。
而且,在本实施方式中,在第二锻造模40的对凸缘部20进行成形的部分的一部分,形成有开口部50。开口部50在纵截面视图中朝径向方向的外侧开口。
开口部50形成在第二腔模41和第二芯可动模42C的阶梯差部42D的轴向方向之间。开口部50在第二腔模41和阶梯差部42D之间遍布整个周围形成为环状。
第二锻造工序时的开口部50的沿着轴向方向的间隔设定得比阶梯差部42D从端面42E沿着轴向方向的突出长度大。开口部50的沿着轴向方向的间隔遍布径向方向以及周向方向的整个范围是一样的。此外,通过如前所述地变更阶梯差部42D的形状,能够任意地变更开口部50的沿着轴向方向的间隔。
接着,说明第一锻造工序以及第二锻造工序的顺序。
在第一锻造工序中,如图4所示,在第一锻造模30的第一腔模31的第一凹部33内,配置被加工材料1A。作为被加工材料1A,例如为圆柱状的不锈钢等。
接着,在沿着轴向方向夹着被加工材料1A的第一腔模31的相反侧的位置,配置第一芯模32。在图示的例子中,第一芯模32配置在被加工材料1A的上方。然后,使第一芯模32朝轴向方向的内侧(下方)位移(移动),并进行冷锻。此外,锻造加工不限定于冷锻,还可以是热锻。
由此,如图5所示,被加工材料1A在第一腔模31和第一芯模32之间变形,以对外形接近转子毂1外形的第一中间材料1B进行成形。在本实施方式中,第一中间材料1B在与图1所示的转子毂1上下相反的状态下成形。
第一中间材料1B之中形成在第一腔围绕模31B和第一芯围绕模32B的径向方向之间的部分作为成为转子毂1的周壁部12的中间周壁部12A发挥功能。此外,由于在第一锻造加工中不对凸缘部20进行成形,故在第一中间材料1B没有形成凸缘部20。
在第二锻造工序中,如图6所示,在第二锻造模40的第二腔模41的第二凹部43内,配置第一中间材料1B。此时,第一中间材料1B的中间周壁部12A从第二腔模41的下表面朝上方突出。即,中间周壁部12A在第一锻造工序时被沿轴向方向挤出而成形。
接着,在沿着轴向方向夹着被加工材料1A的第二腔模41的相反侧的位置,配置第二芯模42。在图示的例子中,第二芯模42配置在第一中间材料1B的上方。另外,第二芯可动模42C与中间周壁部12A的轴向方向的外端部抵接。
然后,使第二芯可动模42C朝轴向方向的内侧(下方)位移(移动),并进行冷锻。此外,作为锻造加工,不限定于冷锻,还可以是热锻。
由此,如图7所示,中间周壁部12A变形,对外形与第一中间材料1B相比更接近转子毂1外形的第二中间材料1C进行成形。在第二中间材料1C,形成有朝径向方向的外侧延伸的中间凸缘部20A。
如前所述,在第二锻造工序中,仅使第一中间材料1B的中间周壁部12A变形。因此,第二中间材料1C的形状之中,配置在第二凹部43内侧的部分的形状与第一中间材料1B的形状之中、配置在第一凹部33内侧的部分的形状一致。
在此,对第二锻造工序之中对中间凸缘部20A进行成形的过程进行详细说明。
图6所示的中间周壁部12A通过来自第二芯可动模42C的端面42E的加压而朝径向方向的外侧变形。此时,中间周壁部12A之中、位于轴向方向的端部、并且朝径向方向的外侧变形的部分(以下,称为变形部12B,参照图6)如图7所示,以从第二锻造模40的开口部50朝径向方向的外侧逃离的方式变形。
如图6所示,变形部12B之中、位于轴向方向的外侧(上方)的部分(与端面42E接触的部分)与第二芯可动模42C的阶梯差部42D在径向方向上干扰。
因此,变形部12B成为轴向方向的外端部朝径向方向的外侧的变形受到限制的状态,变形部12B之中不与阶梯差部42D干扰的部分朝径向方向的外侧变形。由此,能够抑制变形部12B过量地变形,制止变形部12B的形状走形的情况。
如上所述,由于中间凸缘部20D与阶梯差部42D干扰并得到成形,故如图7所示,轴向方向的厚度根据径向方向的位置而不同。即,中间凸缘部20A具备从周壁部12沿径向方向延伸的内侧凸缘部20B、以及与内侧凸缘部20B相比位于径向方向的外侧、且与内侧凸缘部20B相比在轴向方向上薄的外侧凸缘部20C。
最后,从第二锻造模40取出第二中间材料1C,进行基于切削加工的精加工。在精加工中,首先,将中间凸缘部20A的外侧凸缘部20C切除。然后,将周壁部12的外周面、以及凸缘部20的朝向轴向方向外侧的外表面之中,与周壁部12的外周面相连的部分切除。由此,在凸缘部20的朝向轴向方向外侧的外表面之中,与周壁部12的外周面相连的部分,形成盘载置面21。
通过以上的工序,制造图1所示的转子毂1。
如以上说明的那样,根据本实施方式所涉及的转子毂1的锻造模,在转子毂1的第二锻造模之中,在对凸缘部20进行成形的部分的一部分形成开口部50。
因此,在对被加工材料1A进行锻造加工以对凸缘部20进行成形时,能够使第一中间材料1B的一部分从开口部50朝外侧逃离。因而,能够降低对第一中间材料1B之中,成为凸缘部20的部分所施加的锻造加工的负荷。由此,能够抑制在材料(被加工材料1A)中产生残留应变的情况,能够容易地确保精加工中的加工精度。
另外,由于开口部50在纵截面视图中朝径向方向的外侧开口,故在对凸缘部20进行成形时,能够使被加工材料1A的一部分从开口部朝外侧逃离的方向与对凸缘部20进行成形的方向一致。
由此,能够显著地降低通过锻造加工而对凸缘部20施加的负荷,能够更有效地抑制在被加工材料1A中产生残留应变的情况。
另外,在锻造模的对凸缘部20进行成形的部分形成阶梯差部42D。因此,在锻造加工时,能够使第一中间材料1B之中成为凸缘部20的部分在朝径向方向的外侧延伸的过程中,与阶梯差部42D在径向方向上干扰。因此,能够制止第一中间材料1B之中成为凸缘部20的部分朝径向方向的外侧过度地过量地变形的情况。由此,能够精度良好地对凸缘部20进行成形。
另外,在第一锻造工序中,由于对除凸缘部20之外的部分进行成形,故能够在不同的锻造加工中对被要求特别高加工精度的凸缘部20、以及除凸缘部20之外的部分进行成形。由此,能够对在各个锻造工序中使用的金属模的加工精度、成形条件等给予自由度。因而,能够确保凸缘部20的加工精度,并且抑制制造成本增大的情况。
另外,由于第一锻造模30的第一腔模31分割为多个,故能够分散在第一锻造工序中产生于第一腔模31的应力。
此种由对金属模进行分割而引起的应力分散的效果在第一芯模32以及第二芯模42中也能够同样地奏效。
(变形例)
接着,参照图8以及图9,对本发明所涉及的转子毂的制造方法的变形例进行说明。
在变形例所涉及的转子毂的制造方法中,仅使用第二锻造模40来对转子毂1进行成形。即,在变形例所涉及的转子毂的制造方法中,首先,如图8所示,将被加工材料1A配置在第二腔模41的第二凹部43。
然后,作为第一锻造工序,如图9所示,在第二芯模42之中,仅使第二芯中央模42A以及第二芯围绕模42B朝下方滑动并进行锻造加工。由此,在第二凹部43内对第一中间材料1B进行成形。
之后,作为第二锻造工序,使第二芯可动模42C朝下方滑动并进行锻造加工。由此,与图7所示的情况同样,在第二凹部43内对第二中间材料1C进行成形。然后最后,如前所述地进行基于切削加工的精加工。由此,制造图1所示的转子毂1。
(验证试验)
接着,说明对本发明的转子毂的制造方法的效果进行确认的验证试验。
在本验证试验中,利用有限元法,对精加工前在中间材料内部产生的应变量进行数值分析。在该数值分析中,作为比较例1,采用通过未设置开口部50的锻造模来成形的中间材料。另外,作为实施例1,采用通过本发明所涉及的转子毂的制造方法来成形的第二中间材料1C。
将比较例1的分析结果示于图10,并且将实施例1的分析结果示于图11。此外,在图10以及图11中,将与图7的A部分对应的中间凸缘部20A周边的状态放大并图示出。
对图10以及图11进行比较,可以确认,实施例1所涉及的第二中间材料1C与比较例1所涉及的中间材料相比,应变量的偏差小。因此,可以实际上确认,成功地避免了在精加工中加工精度因残留应变而变差的情况。
如上所述,根据本发明的转子毂1的制造方法,能够抑制在材料中产生残留应变的情况。
以上,虽然对本发明的实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而示出的内容,并不意图限定发明的范围。实施方式能够以其它各种方式实施,能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。在实施方式及其变形例中,例如包含本领域技术人员能够容易地想到的实施方式、实质上相同的实施方式、同等范围的实施方式等。
例如,在上述实施方式中,虽然示出了转子毂1的制造方法具备第一锻造工序和第二锻造工序的构成,但不限于此种形态。作为转子毂1的制造方法,还可以通过一次锻造加工对包含凸缘部20的转子毂1整体进行成形。
另外,在上述实施方式中,虽然示出了开口部50在纵截面视图中朝径向方向的外侧开口的构成,但不限于此种形态。开口部50也可以朝径向方向的内侧开口,还可以朝轴向方向开口。
另外,虽然在上述实施方式中,示出了在第二锻造模40之中在对凸缘部20进行成形的部分形成了阶梯差部42D的构成,但不限于此种形态。可以不在第二锻造模40之中在对凸缘部20进行成形的部分形成阶梯差部42D。
另外,关于第一锻造模30以及第二锻造模40各自的构成,不限于前述的形态。关于各金属模的分割数、固定模或可动模的种类,能够任意地变更。
符号说明
1 转子毂
20 凸缘部
21 盘载置面
30 第一锻造模
40 第二锻造模(锻造模)
42D 阶梯差部
50 开口部。
Claims (5)
1.一种转子毂的锻造模,其用于通过锻造加工来制造转子毂,所述转子毂具备凸缘部,所述凸缘部在沿着旋转轴的纵截面视图中,朝与所述旋转轴正交的径向方向的外侧延伸,并且具有能够载置盘的盘载置面,其特征在于,
在对所述凸缘部进行成形的部分的一部分,形成有开口部。
2.根据权利要求1所述的转子毂的锻造模,其特征在于,所述开口部在沿着所述旋转轴的纵截面视图中,朝径向方向的外侧开口。
3.根据权利要求2所述的转子毂的锻造模,其特征在于,在对所述凸缘部进行成形的部分之中、位于径向方向的外侧的部分,形成有朝沿着所述旋转轴的轴向方向的内侧突出的阶梯差部。
4.一种转子毂的制造方法,其通过锻造加工来制造转子毂,所述转子毂具备凸缘部,所述凸缘部在沿着旋转轴的纵截面视图中,朝与所述旋转轴正交的径向方向的外侧延伸,并且具有能够载置盘的盘载置面,其特征在于,
使用权利要求1至3中的任一项所述的转子毂的锻造模。
5. 一种转子毂的制造方法,其通过锻造加工来制造转子毂,所述转子毂具备凸缘部,所述凸缘部在沿着旋转轴的纵截面视图中,朝与所述旋转轴正交的径向方向的外侧延伸,并且具有能够载置盘的盘载置面,其特征在于,具备:
对在所述转子毂之中、除所述凸缘部之外的部分进行成形的第一锻造工序;以及
对在所述转子毂之中、所述凸缘部进行成形的第二锻造工序,
在所述第二锻造工序中,使用权利要求1至3中的任一项所述的转子毂的锻造模。
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