JP2000000627A

JP2000000627A - 鍛造金型のパンチ構造及びそれを用いた金属部材の製造方法

Info

Publication number: JP2000000627A
Application number: JP16877498A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Honda; 久本田; Shigeru Iwasa; 繁岩佐
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】部品に凸部を形成するための深い凹部がパン
チ先端面に形成されていても、その凹部底に応力集中が
起こりにくく長寿命であり、破損を生じた場合でも部分
的な交換で復旧可能な鍛造金型のパンチ構造を提供す
る。【解決手段】パンチ１においては、パンチ本体２が複
数のパンチ要素４〜６に分割され、それら基端側がパン
チホルダ３により結束される。そして、パンチ本体２の
先端面には、被加工材Ｗに凸部１０７，１０８を形成す
るための凹部７，８が、パンチ分割面Ｐにて互いに接す
る２つのパンチ要素４，５ないし５、６に、内面がまた
がる形態で形成される。これにより、凹部７、８内に被
加工材が圧入された場合に、凹部底に応力集中が起こり
にくくなり、パンチの破損が生じにくくなって寿命が延
びる。また、パンチ本体２に破損が生じた場合は、破損
の生じたパンチ要素のみを交換すればよいので、交換費
用が安価で済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鍛造金型のパンチ
構造と、それを用いた金属部材の製造方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】金属材料の塑性加工の一つに鍛造加工が
ある。鍛造加工には各種の方式があるが、雌型のキャビ
ティ内に配置された被加工材を、該キャビティに出入り
可能なパンチにより圧縮して、これを所期の形状に鍛造
する方式を型鍛造と呼んでいる。このような型鍛造で製
造される部品の中には、パンチ先端面にて加工される部
位に、加工方向に長く突出した凸部が形成される場合が
ある。

【０００３】図７はそのような部品の一例を示してい
る。該部品Ｗは、Ｎｉ系金属を型鍛造して製造されるも
ので、例えば電気自動車用バッテリーの端子部材として
使用されるものである。この部品は大きく分けて、胴部
１０２と、その胴部１０２の一方の側に一体形成される
頭部１０１と、該頭部１０１と反対側において胴部１０
２と一体形成されるねじ部１０３とからなり、パンチ先
端面にて加工される頭部１０１の先端面には、薄肉で高
い凸条部１０７，１０８が形成されている。

【０００４】図１２は、上記部品Ｗを加工するために、
従来使用されているパンチを示している。該パンチ３０
０は、取付け用のシャンク３０１の先端部にパンチ本体
３０２が一体化された構造を有し、その先端面３０３に
は凸条部１０７，１０８（図７）を形成するための２本
の溝部３０７，３０８が形成される。これら溝部３０
７，３０８は、当然のことながら凸条部１０７，１０８
に対応して、狭幅で深く形成する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パンチ３０
０を用いて鍛造加工を行う際には、凸条部１０７，１０
８となるべき材料部分が溝部３０７，３０８内に高圧で
圧入される。このとき、溝部３０７，３０８には、溝開
口を開く向きに大きな応力が作用する。そして、従来の
パンチ３００においては、パンチ本体３０２の全体が一
つの部材から成り立っていることから、溝部３０７，３
０８に上記のような開口応力が作用した場合は、溝底の
角部等に直接的な応力集中が引き起こされやすく、例え
ば図１３に示すように、溝底を起点とするパンチの破損
が生じやすい問題がある。このことは、次のような不具
合につながる。

【０００６】鍛造を繰り返した場合、少数回でパンチ
が破損に至ることが多く、パンチの交換回数が増えるの
で、その交換費用の増大と、パンチ交換のためのタイム
ロスによる部品の製造能率の低下につながる。特に幅が狭く高い凸条部を形成する場合、これを１回
の鍛造で形成しようとすると、溝底に作用する応力が大
きくなってパンチがさらに破損しやすくなる。そのた
め、これを複数回の鍛造により段階的に形成する必要が
生じ、鍛造の工数増大を招く。例えば図１３のように、片側の溝部３０７においての
み破損が生じて、他方の溝部３０８が健全であっても、
パンチ３００が一体構造であることから、シャンク３０
１を含めた全体を交換しなければならず、交換費用が極
めて高くつく。

【０００７】本発明の課題は、部品に凸部を形成するた
めの深い凹部がパンチ先端面に形成されていても、その
凹部底に応力集中が起こりにくく長寿命であり、また、
高さ／断面寸法比の大きな凸部も１回で鍛造でき、さら
に万一破損を生じた場合でも、部分的な交換で復旧可能
であり経済的な鍛造金型のパンチ構造と、それを用いた
金属部材の製造方法とを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
鍛造金型のパンチ構造は、雌型のキャビティ内に被加工
材を配置した状態で該キャビティに出入り可能なパンチ
により、被加工材をキャビティ内で圧縮してこれを鍛造
する鍛造金型のパンチにおいて、上記課題を解決するた
めに、先端部がキャビティ内に出入りするとともに、パ
ンチ基端側からパンチ先端側に向けて自身を横切る１又
は複数のパンチ分割面により複数のパンチ要素に分割し
て構成されたパンチ本体と、複数のパンチ要素を一体的
に結束するパンチホルダとを備え、パンチ本体の先端面
には、被加工材に凸部を形成するための凹部が、パンチ
分割面にて互いに接する２つのパンチ要素に内面がまた
がる形態で形成されていることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の金属部材の製造方法は、雌
型のキャビティ内に被加工材を配置した状態で該キャビ
ティに出入り可能なパンチにより、被加工材をキャビテ
ィ内で圧縮してこれを鍛造することにより金属部材を製
造する方法において、パンチとして、先端部がキャビテ
ィ内に出入りするとともに、パンチ基端側からパンチ先
端側に向けて自身を横切る１又は複数のパンチ分割面に
より複数のパンチ要素に分割して構成されたパンチ本体
と、そのパンチ本体の基端部に外側から嵌め込まれて複
数のパンチ要素を一体的に結束するパンチホルダとを備
え、パンチ本体の先端面には、被加工材に凸部を形成す
るための凹部が、パンチ分割面にて互いに接する２つの
パンチ要素に内面がまたがる形態で形成されたものを使
用することを特徴とする。

【００１０】上記パンチ構造及びそれを用いた金属部材
の製造方法によれば、パンチが複数のパンチ要素に分割
されるとともに、被加工材に凸部を形成するための凹部
を、パンチ分割面にて互いに接する２つのパンチ要素に
内面がまたがる形態で形成するようにした。これによ
り、パンチの凹部内に被加工材が圧入された場合に、そ
の底に応力集中が起こりにくくなり、次のような効果を
奏する。応力集中によるパンチの破損が生じにくくなり寿命が
延びる。その結果、パンチ交換費用を節約でき、パンチ
交換のロスタイムも減るから金属部材の製造能率を高め
ることができる。凹部における応力集中が緩和されるので、幅が狭く高
い凸部を形成する場合でも、例えば１回の鍛造で形成で
きたり、あるいは鍛造の段階数を減ずることが可能とな
る。その結果、鍛造の工数を削減でき、部品の製造能率
を高めることができる。仮にパンチ本体に破損が生じた場合でも、破損の生じ
たパンチ要素のみを交換すればよいので、交換費用が安
価で済む。

【００１１】上記構造により、凹部底に応力集中が起こ
りにくくなる理由としては、被加工材が圧縮により凹部
内に圧入されるに伴い、パンチ分割面において互いに接
するパンチ要素の少なくとも一方が、該パンチ分割面を
開く向きに橈み変形し、凹部底への応力集中が緩和され
ることが考えられる。

【００１２】なお、特開平６−１９８３８１号公報に
は、ベベルギア成形用の雌型に対しギア歯部を成形する
ための凹部を内面に形成するとともに、その凹部底から
少し距離を隔てた位置において、雌型底部を分割構造と
した鍛造金型が開示されている。しかしながら、この鍛
造金型は雌型であって鍛造パンチに関するものではな
く、しかもベベルギアの刃部を成形する凹部内面にパン
チ分割面が抜ける構造にはなっていないから、鍛造時の
凹部内への材料圧入に伴う応力を緩和するという本発明
の効果は、当然のことながら達成することができない。
すなわち、本発明の鍛造パンチ構造とは根本的に異なる
ものである。

【００１３】次に、本発明のパンチ構造において、凹部
は例えば溝部とすることができる。該凹部は、金属部材
に、対応する形状の凸条部を形成する役割を果たす。こ
の場合、パンチ分割面は該溝部の内面に抜ける形態で、
該溝部の長さ方向に沿って形成することができる。この
ようにすることで、溝部底に対する加工時の応力集中が
極めて効果的に緩和され、パンチの破損を起こりにくく
することができる。

【００１４】また、パンチ分割面の少なくとも１つのも
のを、パンチ軸線と直交する断面において両端がパンチ
本体側面に抜ける形態で形成することができる。このよ
うにパンチ分割面を形成することにより、凹部内に被加
工材が圧入されたときに、隣接するパンチ要素がパンチ
分割面を開く向きに変位しやすくなり、凹部底への応力
集中をより効果的に和らげることができる。

【００１５】この場合、パンチ分割面の少なくとも１つ
のものを、軸線と直交する断面を横切り、かつ該軸線と
略平行な平面状に形成することができる。さらに具体的
には、パンチ本体を、１又は複数の平面状のパンチ分割
面により、パンチ軸線と直交する向きに積層される平板
状のパンチ要素に分割された形態をなし、そのパンチ本
体の先端面には各パンチ分割面に沿うように溝部が形成
された構造とすることができる。これにより、隣接する
パンチ要素の、パンチ分割面を開く向きへの変位が一層
容易となり、応力集中の緩和効果をより顕著なものとす
ることができる。

【００１６】なお、パンチ本体の先端面に凹部として溝
部を形成する場合、その溝部の開口幅をｗg、同じく深
さをｄとしたときにｄ／ｗgを１以上に設定することが
できる。本発明のパンチ構造によれば、被加工材に凸条
部を形成するための凹部底に応力が集中しにくいので、
ｄ／ｗgが１を超える狭幅で高い凸条部も容易に形成す
ることができる。なお、ｄ／ｗgは、望ましくは２以
上、さらに望ましくは２．５以上とするのがよい。この
ような寸法比に対応する凸条部は、図１２に示す従来型
のパンチでは凹部底への応力集中が激しいため、鍛造に
よる形成がほとんど絶望的であったが、本発明のパンチ
により容易にこれを形成することができ、波及効果が大
きい。

【００１７】次に、パンチホルダにはパンチ本体の基端
側を嵌め込むための嵌合孔を形成することができ、その
嵌合孔の開口周縁にアール又は面取りを施すことができ
る。すなわち、鍛造による凹部への被加工材の圧入に伴
い、パンチ本体を構成するパンチ要素が橈み変形しよう
とすると、パンチ要素外面には嵌合孔周縁との接触部に
応力が集中しやすくなるが、ここにアール又は面取りを
施すことにより、該応力集中が緩和され、パンチ要素の
折損等を効果的に防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図１は、本発明に
係る分割金型のパンチ構造の一実施例を示すものであ
り、（ａ）は縦部分断面図、（ｂ）は平面図である。す
なわちパンチ１は、先端面に互いに略平行な溝部７，８
が形成されたパンチ本体２と、パンチホルダ３とを備え
ている。図７は、該パンチ１を用いて製造される前述の
金属部材Ｗであり、上記パンチ１の溝部７，８により凸
条部１０７，１０８が成形されることとなる。なお、金
属部材Ｗの板状の頭部１０１には、凸条部１０７，１０
８の形成方向における両端部に、板面方向を深さ方向と
する凹状の切欠１０４，１０５が形成されており、パン
チ本体２の先端部側面にもこれに対応する形状の凹部
９，１０が形成されている。

【００１９】なお、パンチ本体２はパンチホルダ３より
も硬質の材料で構成される。本実施例においては、パン
チ本体２の材質は高速度工具鋼（例えばＳＫＨ９、概略
組成（単位：重量％）＝Ｆｅ−０．８５Ｃ−４Ｃｒ−５
Ｍｏ−６Ｗ−２Ｖ）であり、パンチホルダ３の材質は合
金工具鋼（例えばＳＫＤ６１、概略組成（単位：重量
％）＝Ｆｅ−０．３２〜０．４２Ｃ−０．８０〜１．２
１Ｓｉ−４．５〜５．５Ｃｒ−１．０〜１．５Ｍｏ−
０．８〜１．２Ｖ）である。

【００２０】図５に示すように、金属部材Ｗは、そのラ
フな形状を反映した鍛造予備体（例えば図８（ｃ）に示
すＰＦ2）を雌型５０のキャビティ５１（パンチ本体２
に対応する軸断面形状を有している）内に配置し、該キ
ャビティ５１にパンチ本体２を挿入してこれを圧縮する
ことにより鍛造成形される。

【００２１】図１に戻り、パンチ本体２は、パンチ軸線
Ｏと直交する向きに積層される３枚の平板状のパンチ要
素４〜６に分割された形で構成されている。前記２本の
溝部７，８は、パンチ分割面Ｐ，Ｐにて互いに接する２
つのパンチ要素、すなわちパンチ要素４と５の間、及び
６と５の間にそれぞれ内面がまたがる形で形成されてい
る。平板状のパンチ要素４〜６が積層される結果、それ
らの積層面に相当する各パンチ分割面Ｐ，Ｐは、各溝部
７，８の内面に抜ける形態でその長さ方向に沿うものと
なり、かつ図１（ｂ）に示すように、パンチ本体２の軸
線Ｏと直交する断面において両端がパンチ本体２の側面
に抜ける形態、より具体的には軸線Ｏと直交する断面を
横切りかつ該軸線Ｏと略平行な平面状の形態となってい
る。そして、積層された３枚のパンチ要素４〜６は、そ
の基端側がパンチホルダ３の対応する形状の嵌合孔３ａ
に対して圧入あるいは焼嵌め等により嵌入され結束され
ている。なお、パンチ要素４〜６は嵌合孔３ａに対し、
各底面がパンチホルダ３の底面とほぼ面一となる位置ま
で押し込まれている。

【００２２】ここで、パンチ１は、その軸方向の全長Ｌ
1が約９５．５ｍｍ、パンチ本体２の軸断面の長さＬＴ
が約３８ｍｍ、同じく幅ＳＴが２４．７ｍｍ、パンチホ
ルダ３の外径Ｄが約４５ｍｍ、長さＬ2が約６５．５ｍ
ｍである。また、図１（ａ）において、溝部７，８の各
開口幅をｗg、同じく深さをｄとしたときにｄ／ｗgが１
以上、望ましくは２以上、さらに望ましくは２．５以上
とされている（本実施例では、ｄが約５ｍｍ、ｗgが約
２．３ｍｍ、ｄ／ｗgが約２．２である）。

【００２３】また、図５に示すように、パンチホルダ３
の嵌合孔３ａの開口周縁部３ｂには、アール（又は面取
りでもよい）が施されている。このアールの曲率半径は
例えば３〜１０ｍｍである。該曲率半径が３ｍｍ未満に
なると、パンチ要素４又は６が橈んだ場合に、その側面
の開口周縁部３ｂとの接触部に応力集中しやすくなり、
パンチ要素４又は６の折損につながる場合がある。他
方、１０ｍｍを超えると、パンチ要素４〜６の結束に寄
与しない開口周縁部３ｂの長さが大となり、パンチホル
ダ３が無駄に長くなってしまう不具合につながる。

【００２４】パンチ本体２は、積層方向中央に位置する
パンチ要素５の両側に対し、略同一形状をしたパンチ要
素４，６が積層される形となっている。図２は、パンチ
要素５を拡大して示す三面図であり、パンチホルダ３内
に嵌入される基端部２０と、該基端部２０の軸線方向の
一方の端部側に一体化されてこれよりも狭幅に形成され
た本体部２１とを有している。なお、基端部２０の本体
部２１が接続される両肩部にはアール２２（例えば５ｍ
ｍ程度）が形成されている。他方、本体部２１の先端部
の厚さ方向両側には、先端側が薄肉となるようにテーパ
面２１ａが形成されている。

【００２５】次に、図３は、パンチ要素４，６を拡大し
て示す三面図である（以下、パンチ要素４で代表させて
説明する）。パンチ要素４は、パンチホルダ３内に嵌入
される基端部３０と、該基端部３０の軸線方向の一方の
端部側に一体化されてこれと略同幅に形成された本体部
３１とを有している。なお、パンチ要素４（６）の基端
部３０と、図２のパンチ要素５の基端部２０とは略同幅
であり、結果としてパンチ要素４（６）の本体部３１
は、パンチ要素５の本体部２１（図２）よりも広幅とな
っている。

【００２６】そして、本体部３１の片面には、その先端
縁を板幅方向に切り欠く形態で横切欠部３２が形成され
ており、その側面３２ａと底面３２ｂとが交わる位置に
はアール部３５が形成されている。また、その横切欠部
３２の幅方向両側には、それぞれ本体部３１の側縁を切
り欠く形態で形成された縦切欠部３３，３３が形成され
ている。各縦切欠部３３，３３は、本体部３１の中間位
置まで延びており、その末端位置には基端部３０の表面
との段差を丸める形態でアール部３４，３４がそれぞれ
形成されている。これら各パンチ要素４〜６は、例えば
高速度工具鋼素材に放電加工を施すことにより、上記外
形形状に仕上げることができる。

【００２７】図４に示すように、パンチ要素４，６は、
切欠部３２の形成されている側がパンチ要素５の両面に
それぞれ対向する形でこれに重ね合わされ、その状態で
基端部３０，２０，３０側がパンチホルダ３の嵌合孔３
ａに嵌入されて、図１に示すパンチ１となる。ここで、
図４（ｂ）に示すように、パンチ要素４，６の横切欠部
３２の側面部３２ａと、パンチ要素５のテーパ面２１ａ
とが組み合わさってそれぞれ溝部７，８が形成される。
また、図１（ｂ）に示すように、パンチ要素４の縦切欠
部３３，３３及びパンチ要素６の縦切欠部３３，３３の
各内面と、パンチ要素５の本体部２１の側面部２１ｂ，
２１ｂとが組み合わさって、凹部９，１０が形成され
る。

【００２８】なお、図２及び図３に示すように、パンチ
要素４〜６の基端部２０ないし３０には、これらをボル
ト・ナット等の結束部材でも結束できるように、その挿
通孔２０ａないし３０ａが形成されている（この場合、
その結束部材がパンチホルダの役割を果たす）。

【００２９】以下、図１のパンチ１を用いた図７の金属
部材Ｗの製造方法を、パンチ１の作用とともに説明す
る。金属部材Ｗは前述の通り、Ｎｉ系金属、例えば工業
用純Ｎｉなど、Ｎｉを９５重量％以上含有する金属にて
構成される。その鍛造による製造工程の一例を図８に示
している。素材となるのは、（ａ）に示すように、Ｎｉ
系金属線材を所定長に切断して得られる円筒状の線材部
片ＷＰであり、これに３段階の鍛造を施すことで金属部
材Ｗとなる。まず、（ｂ）に示すように、線材部片ＷＰ
に１段階目の鍛造加工を施すことにより、胴部１０２と
頭部１０１となるべき大径部２０１と、ねじ部１０３と
なるべき小径部２０２とが一体化された予備体ＰＦ1を
作製する。次いで、２段階目の鍛造により、（ｃ）に示
すように、主に予備体ＰＦ1の大径部２０１を加工し
て、胴部１０２及び頭部１０１の原形（１０２’，１０
１’）が得られるようにする（予備体ＰＦ2）。そし
て、これに、図５に示すように鍛造パンチ１を用いて３
段階目の鍛造を施し、（ｅ）に示す最終形状の金属部材
Ｗとする。

【００３０】ここで、（ｃ）の予備体ＰＦ2の状態で
は、図５のパンチ１の先端面に対向する面に、パンチ１
の溝部７，８内に圧入される２本の凸条部１０７’，１
０８’が形成されている。ただし、両凸条部１０７’，
１０８’の間に形成される溝状部１０６’の底面位置
が、該凸条部１０７’，１０８’の基端部外側に隣接す
る面部１０９’１１０’よりも引っ込んで位置するもの
となっている。また、頭部１０１’も、（ｅ）の最終形
状と比較すれば２倍程度に厚く、裏面側は以降の鍛造に
おけるマテリアルフローを考慮してテーパ面１０１
ａ’，１０１ａ’とされている。さらに、凸条部１０
７’，１０８’の外側基端位置を基準として見た高さを
ｈ、同じく幅をｗとして、ｈ＝約３ｍｍ、ｗ＝約２．６
ｍｍであり、ｈ／ｗ＝ａ1＝約１．１５である。

【００３１】他方、（ｅ）に示す、パンチ１により鍛造
を施した後の状態では、頭部１０１’が強圧縮加工され
る結果、凸条部１０７，１０８の基端部外側に隣接する
面部１０９，１１０が両凸条部１０７，１０８の間に形
成される溝状部１０６の底面位置よりも引っ込んで位置
するものとなる。かつ、凸条部１０７，１０８の外側基
端位置を基準として見た高さをｈ、同じく幅をｗとし
て、ｈ＝約６．５ｍｍ、ｗ＝約２．３５ｍｍであり、ｈ
／ｗ＝ａ2＝約２．７７である。そして、鍛造前のｈ／
ｗの値ａ1に対する鍛造後のｈ／ｗの値ａ2の比ａ2／ａ1
は、約２．４となる。

【００３２】ここで、図１２に示す従来のパンチ３００
を用いる場合は、図８（ｄ）に示すように、（ｃ）と
（ｅ）の間に１段階鍛造工程を追加して、予備体ＰＦ3
の状態を一旦経なければ、図１３のように、溝部３０７
の底への応力集中によりパンチ３００の折損が起こりや
すくなり、パンチ寿命が縮まってしまう問題があった。
なお、予備体ＰＦ3では、面部１０９”，１１０”と、
凸条部１０７”，１０８”の間に形成される溝状部１０
６”の底面位置とが略面一となり、かつ上記ｈ／ｗ（＝
ａ3）の値が１．８程度となっている。

【００３３】しかしながら、本発明のパンチ１を用いる
と、従来必要であった図８（ｄ）の工程を省略し、同図
（ｃ）から（ｅ）の状態へ、１段階の強鍛造加工により
一気に仕上げることが可能となるのである。このことを
数値的に説明すれば、従来のパンチ３００では（ｄ）状
態を経るので、ｈ／ｗの変化はａ2／ａ3の値で１．５程
度である。しかしながら、本発明のパンチ１を用いた場
合は、（ｃ）から直接（ｅ）となるので、ｈ／ｗの変化
はａ1／ａ2の値で２．４程度と、１．６倍程度も大きく
取れる。なお、本発明によれば上記ａ1／ａ2の値を、従
来のパンチを用いた場合と比較して優位となる１．５程
度から、最大で２程度まで大きくすることが可能であ
る。

【００３４】このように、本発明のパンチ１を使用する
ことで、上記のような強鍛造加工が可能となるのは、金
属部材Ｗに凸部１０７，１０８を形成するための溝部
（凹部）７，８内に、被加工材が圧入された場合に、そ
の底に応力集中が起こりにくくなるためである。その考
えられる理由を凹部７側で代表させて説明すれば、図５
に示すように、被加工材が圧縮により凹部７内に圧入さ
れるに伴い、パンチ分割面Ｐにおいて互いに接するパン
チ要素４，５は少なくとも一方、例えば要素４が、該パ
ンチ分割面Ｐを開く向きに橈み変形する。その結果、そ
の橈み変形により応力が弾性的に吸収され、凹部７の底
への応力集中が緩和されるものと考えられる。

【００３５】また、応力集中が緩和されることで、パン
チ１の破損が生じにくくなり寿命が延びることはいうま
でもない。さらに、別の効果としては、仮にパンチ本体
２に破損が生じた場合でも、破損の生じたパンチ要素の
みを交換すればよいので、交換費用が安価で済む利点が
ある。例えば、図６に示すように、パンチ要素４に破損
が生じた場合、パンチホルダ３内に残っている本体部３
０を取り除き、代わって新しいパンチ要素４’を嵌合孔
３ａに嵌入すれば、パンチ１を再び使用可能な状態にで
きる。これにより、破損を受けなかった他のパンチ要素
５及び６とパンチホルダ３とが無駄にならない。

【００３６】ここで、図３に示すパンチ要素４（６）で
は、凹部９ないし１０（図１）を形成するための縦切欠
部３３，３３がパンチ要素４の長手方向中間位置で途切
れているが、それによる基端部３０の表面との段差をピ
ン角状態とせず、アール部３４，３４で丸めている。こ
れにより、パンチ要素４（６）が橈んだときに、該段差
部分への応力集中が起こりにくくなり、折損等の発生を
防止することができる。他方、図９（ａ）に示すよう
に、縦切欠部３３，３３を基端部３０の底に至る位置ま
で延長して、中間で途切れさせないようにすれば、上記
のような段差はもともと生じないから、折損等の発生を
同様に防止することができる。なお、図９（ｂ）は、こ
の場合の組立状態のパンチ１を示している。

【００３７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、当業者が通常有する知識に基づいて様々な
変形を加えた形で実施することができる。例えば、凸条
部を有する金属部材に限らず、図１０（ａ）に示すよう
に、複数の凸部Ｂが配列した形状の金属部材Ｗ1を鍛造
するためのパンチにも適用することができる。この場
合、同図（ｂ）あるいは（ｃ）に示すようなパンチ本体
７０を使用することができる。該パンチ本体７０は、筒
状のパンチ要素７２の内側に円柱状のパンチ要素７３
が、一端側が略面一となる形態で挿入された構造を有
し、例えば基端側を図示しないボルト・ナット等で結束
して使用される。この場合、両要素７２，７３間の円筒
状の擦り合わせ面がパンチ分割面Ｐであり、パンチ先端
面には、凸部Ｂを形成するための凹部７１の列がパンチ
分割面Ｐ上において、両要素７２，７３間にまたがる形
態で形成されている。なお、パンチ分割面Ｐは、パンチ
本体７０の側面に抜ける形態とはなっていない。

【００３８】さらに、図１１に示すパンチ本体８０は、
Ｕ字状断面を有するパンチ要素８２の内側に、これにち
ょうど嵌まる形態のコア状のパンチ要素８３が嵌め込ま
れた形態を有する。この場合も両者の擦り合わせ面がパ
ンチ分割面Ｐとなり、パンチ端面においてこれに沿う形
で溝部８１が形成されている。このパンチ分割面Ｐは、
両端がパンチ本体８０の側面に抜ける形態になっている
が、Ｕ字曲面形態であって平面状ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鍛造金型のパンチ構造の一実施例を示
す縦部分断面図及び平面図。

【図２】その１つのパンチ要素の三面図。

【図３】同じく別のパンチ要素の三面図及び部分拡大
図。

【図４】図１のパンチの組立方法を説明する図。

【図５】図１のパンチを用いた鍛造金型の作用説明図。

【図６】同じくパンチ１の別の作用説明図。

【図７】鍛造加工により得られる金属部材の一例を示す
斜視図。

【図８】その製造方法を示す工程説明図。

【図９】図３のパンチ要素の変形例を示す図、及びそれ
を用いたパンチの組立状態を示す縦部分断面図。

【図１０】パンチの変形例の説明図。

【図１１】同じく別の変形例の説明図。

【図１２】従来のパンチを示す図。

【図１３】その問題点を示す図。

【符号の説明】

１パンチ２，７０，８０パンチ本体３パンチホルダ４〜６，７２，７３，８２，８３パンチ要素７，８，８１溝部（凹部）７１凹部Ｐパンチ分割面Ｗ，Ｗ1 金属部材Ｂ凸部１０７，１０８凸条部（凸部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】雌型のキャビティ内に被加工材を配置し
た状態で該キャビティに出入り可能なパンチにより、前
記被加工材を前記キャビティ内で圧縮してこれを鍛造す
る鍛造金型の前記パンチにおいて、先端部が前記キャビティ内に出入りするとともに、パン
チ基端側からパンチ先端側に向けて自身を横切る１又は
複数のパンチ分割面により複数のパンチ要素に分割して
構成されたパンチ本体と、前記複数のパンチ要素を一体的に結束するパンチホルダ
とを備え、前記パンチ本体の先端面には、前記被加工材に凸部を形
成するための凹部が、前記パンチ分割面にて互いに接す
る２つのパンチ要素に内面がまたがる形態で形成されて
いることを特徴とする鍛造金型のパンチ構造。
【請求項２】前記被加工材が前記圧縮により前記凹部
内に圧入されるに伴い、前記パンチ分割面において互い
に接するパンチ要素の少なくとも一方が、該パンチ分割
面を開く向きに橈み変形することにより、前記凹部底へ
の応力集中を緩和できるようにした請求項１記載のパン
チ構造。
【請求項３】前記凹部は溝部とされ、前記パンチ分割
面は該溝部の内面に抜ける形態でその長さ方向に沿って
形成されている請求項１又は２に記載のパンチ構造。
【請求項４】前記パンチ分割面の少なくとも１つのも
のが、パンチ軸線と直交する断面において両端が前記パ
ンチ本体側面に抜ける形態で形成されている請求項１な
いし３のいずれかに記載のパンチ構造。
【請求項５】前記パンチ分割面の少なくとも１つのも
のが、前記軸線と直交する断面を横切り、かつ該軸線と
略平行な平面状となっている請求項４記載のパンチ構
造。
【請求項６】前記パンチ本体は、１又は複数の前記平
面状のパンチ分割面により、パンチ軸線と直交する向き
に積層される平板状のパンチ要素に分割された形態をな
し、そのパンチ本体の先端面には各パンチ分割面に沿う
ように前記溝部が形成されている請求項５記載のパンチ
構造。
【請求項７】前記溝部の開口幅をｗg、同じく深さを
ｄとしたときにｄ／ｗgが１以上となっている請求項３
ないし６のいずれかに記載のパンチ構造。
【請求項８】前記パンチホルダには前記パンチ本体の
基端側を嵌め込むための嵌合孔が形成されており、その
嵌合孔の開口周縁にアール又は面取りが施されている請
求項１ないし７のいずれかに記載のパンチ構造。
【請求項９】雌型のキャビティ内に被加工材を配置し
た状態で該キャビティに出入り可能なパンチにより、前
記被加工材を前記キャビティ内で圧縮してこれを鍛造す
ることにより金属部材を製造する方法において、前記パンチとして、先端部が前記キャビティ内に出入りするとともに、パン
チ基端側からパンチ先端側に向けて自身を横切る１又は
複数のパンチ分割面により複数のパンチ要素に分割して
構成されたパンチ本体と、前記複数のパンチ要素を一体的に結束するパンチホルダ
とを備え、前記パンチ本体の先端面には、前記被加工材に凸部を形
成するための凹部が、前記パンチ分割面にて互いに接す
る２つのパンチ要素に内面がまたがる形態で形成された
ものを使用することを特徴とする金属部材の製造方法。
【請求項１０】前記パンチ本体として、パンチ軸線と
直交する向きに積層される３枚の平板状のパンチ要素に
分割された形態をなし、そのパンチ本体の先端面に各パ
ンチ分割面に沿うように、前記凹部としての２本の溝部
が形成されたものが使用され、前記被加工材は、前記パンチ先端面に対向する面におい
て前記溝部内に圧入される２本の凸条部が形成され、そ
の凸条部の間に形成される溝状部の底面位置が、該凸条
部の基端部外側に隣接する面部よりも引っ込んで位置す
る鍛造予備体とされ、前記鍛造予備体は前記パンチにより、前記凸条部の基端
部外側に隣接する面部が両凸条部の間に形成される溝状
部の底面位置よりも引っ込んで位置するものとなり、か
つ、前記凸条部の外側基端位置を基準として見た高さを
ｈ、同じく幅をｗとして、鍛造前のｈ／ｗの値をａ1、
同じく鍛造後のｈ／ｗの値をａ2としたときに、ａ2／ａ
1が２．０〜３．５となるように鍛造加工されるもので
ある請求項９記載の金属部材の製造方法。