JP2000033456A - 円盤部品の成形方法及び成形型装置 - Google Patents

円盤部品の成形方法及び成形型装置

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JP2000033456A
JP2000033456A JP20246998A JP20246998A JP2000033456A JP 2000033456 A JP2000033456 A JP 2000033456A JP 20246998 A JP20246998 A JP 20246998A JP 20246998 A JP20246998 A JP 20246998A JP 2000033456 A JP2000033456 A JP 2000033456A
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forming
punch
disk
formation
center
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Kunio Takeda
邦雄 武田
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 円盤部品などを棒状素材から高精度に成形す
るするとともにパンチ及びダイに作用する応力を軽減す
る。 【解決手段】 棒状素材の当該部分の温度は温間乃至熱
間鍛造の温度域になっているので、摩擦係数は0.2〜
0.3の範囲にあり、その結果、カブリを発生させない
ためには傾斜面13aの角度(90°−θ)は、(90
°−θ)≧(200μ−20°)が好ましい。ただし、
θは未成形部分の立上り角、μは素材の摩擦係数であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車のプーリーシ
ャフトのような円盤状部分(フランジ)を形成した部品
を棒状素材(ビレット)から成形する方法及び成形型装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】円盤部品を棒状素材から成形する方法と
して、特開平8−141692号公報に開示される方法
が提案されている。この方法は、棒状素材を一旦円盤状
に成形し、この後、円盤状の中間品の円盤面に凹部を形
成し、この凹部が形成された中間品を所定形状のパンチ
とダイ間で鍛造することでシャフト部を形成するように
したものである。
【0003】上述の方法は、シャフト部の強度を向上さ
せることを目的としてなされたものであるが、径に比較
して厚みが薄い部品を据込成形する際に生じる型破損の
問題を解決するものではない。
【0004】図9は自由据込みによる型に作用する応力
分布を示す図であり、この図及び図に付記した数式から
分るように、成形品の径(D)が大きくなり、厚み
(H)が薄くなると、型(パンチ)に作用する最大応力
(Pmax)も大きくなる。
【0005】最大応力(Pmax)が大きくなると型破損
につながるため、棒状素材の径(巾)方向の成形では、
成形を複数段に分割し、最初に一端を成形し、次いでそ
の隣接部を成形することで、各成形における面積を小さ
くし、結果として最大応力(Pmax)を小さくすること
が行われている。
【0006】図10(a)〜(c)は成形を2段に分割
する場合の第1段目の成形工程を示し、図11(a)〜
(c)は第2段目の成形工程を示す。即ち、図10
(a)に示すように、棒状素材をダイとパンチとの間に
セットし、パンチを下降させ、同図(b)に示す状態を
経て、同図(c)に示すように、外側に未成形部分を残
した状態とし、この中間成形品に対し、図11(a)〜
(c)に示すように別のパンチを用いて未成形部分を据
込み成形する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】第2段目の成形の変形
率(据込率)が小さく且つ潤滑処理がよければ、図11
(a)〜(c)に示すような成形が冷間鍛造で可能であ
るが、変形率が大きくなると、冷間鍛造では割れやクラ
ックが生じるようになり、温間乃至熱間鍛造しなければ
ならない。
【0008】しかしながら、温間乃至熱間鍛造の温度ま
で昇温すると、素材の摩擦係数が大きくなり、素材の摩
擦係数が小さいうちは成形時の素材の流れが径方向外側
のみであったものが、図12(a)に示すように、素材
の流れが径方向内側にも生じる。その結果、図12
(b)に示すように、一部にカブリと称する欠陥が発生
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明に係る円盤部品の成形方法は、棒状素材を鍛造して
円盤部品を成形するにあたり、成形する領域を軸芯を中
心として複数に分割し、先ず中心部を成形した後、別の
型で当該中心部より外側の輪状部分を成形し、更に、前
記中心部を成形する際に当該中心部の外側部分に存在す
る未成形部分の立上がり角(θ)を矯正しつつ成形する
ようにした。
【0010】尚、中心部より外側の輪状部分を更に複数
の輪状部分に分ける場合には、内側の輪状部分を成形す
る際に当該内側の輪状部分の外側に存在する未成形の輪
状部分の立上り角(θ)を矯正しつつ成形する。
【0011】また、本発明に係る成形型装置は、ダイと
パンチを備え、パンチは成形後に成形品の外周部に未成
形部を残す寸法とされ、更に当該パンチには前記未成形
部分の立上り角(θ)を矯正する傾斜面が形成された構
成とした。
【0012】本発明者等の知見によれば、未成形部分に
適する立上り角は素材の摩擦係数と一定の関係にあるこ
とが判明した。そこで、未成形部分の立上り角を成形温
度、材質の組合せ、潤滑剤、潤滑方法、圧力、速度等の
成形条件によって決まる素材の摩擦係数に対応させるこ
とが好ましい。
【0013】例えば、成形温度を温間乃至熱間成形の温
度とする場合には、未成形部分の軸方向線を基準とした
角度、つまりパンチに設ける傾斜面の角度(90°−
θ)が、(90°−θ)≧(200μ−20°)となる
ようにした。ここでμは素材の摩擦係数であり、温間乃
至熱間での摩擦係数μは通常0.2〜0.3の範囲とな
るので、パンチに設ける傾斜面の角度(90°−θ)
は、20〜40°が好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図1は第1段目の絞り成形と
据込成形を行う成形装置に棒状素材をセットした状態を
示す断面図、図2は第1段目の絞り成形と据込成形を行
った状態の断面図、図3は第2段目の絞り成形と据込成
形を行った状態の断面図、図4は第3段目の絞り成形と
据込成形を行った状態の断面図である。
【0015】成形装置はダイセット1(図2参照)にク
ランププレート2を介してアッパーダイ3を取り付け、
アッパーダイ3内にはアッパーノックアウト4及びリタ
ーンスプリング5(図2参照)を設け、また下金型はダ
イセット6にクランププレート7を介してロアーダイ8
を取り付け、ロアーダイ8内にはロアーノックアウト9
を設け、アッパーダイ3とロアーダイ8の間には棒状素
材10をセットしている。この棒状素材10は軸部とな
る部分10aと円盤部となる部分10bとからなる。
【0016】上記棒状素材10は、図5(a)に示すよ
うに、ヒータ11にて加熱されている。但し、本実施例
にあっては、棒状素材10全体を均一に加熱するのでは
なく、棒状素材10の表面部のうち成形後に円盤部の外
周部となる部分(So)を最も高温とし、この最も高温
な部分から径方向中心(SI)に向かって且つ軸方向端
部に向かって徐々に温度が低くなるように加熱してい
る。
【0017】具体的には図5(a)の等温線で示すよう
に、棒状素材10の軸方向の中間部表面が600℃以上
になるようにし、棒状素材10の軸方向の両端部は10
0℃程度になるようにする。
【0018】上記のような温度傾斜を付与する方法とし
ては、本実施例にあってはコイルヒータ11と棒状素材
10との距離を調整するようにしているが、これに限ら
ず例えばコイルヒータの本数を変化させたり、棒状素材
を移動させたり任意の手段を採用できる。
【0019】次いで、図2に示すように、アッパーダイ
3を降下し、棒状素材10の円盤部となる部分10bに
ついては温間乃至熱間で中心軸線方向に圧縮して据込成
形する。
【0020】上記の第1段目の据込成形が終了したら、
棒状素材10を図3に示すように別の成形装置のパンチ
(アッパーダイ)13とロアーダイ14間にセットし、
第2段目の据込成形を行う。尚、据込成形は円盤状部と
なる部分10bに対して行う。
【0021】また、第2段目の据込成形では円盤状部と
なる部分10bの内側部分の成形を行い、それよりも外
側の未成形部分については次の第3段目の据込成形にて
成形する。
【0022】ところで、図6に示すように、パンチ13
には傾斜面13aを設けている。傾斜面13aは未成形
部分の立上り角(θ)を抑制してカブリを防止するため
のものであり、傾斜面13aの軸方向線を基準とした角
度(90°−θ)は素材の摩擦係数、輪部高さ、当り型
幅に応じて決める。
【0023】即ち、図7は当該傾斜面13aの角度(9
0°−θ)と金型に対する素材の摩擦係数(μ)の関係
を示すグラフであり、摩擦係数(μ)が大きくなるとカ
ブリを生じやすくなり、角度(90°−θ)を大きくし
て、未成形部分の立上り角(θ)を矯正しつつ成形す
る。
【0024】本実施例にあっては、図5に示すように、
棒状素材の当該部分の温度は温間乃至熱間鍛造の温度域
になっているので、摩擦係数は0.2〜0.3の範囲に
あり、その結果、カブリを発生させないためには傾斜面
13aの角度(90°−θ)は、20°≦(90°−
θ)≦40°とすべきであり、安全を見込めば25°≦
(90°−θ)≦45°が好ましい。尚、角度(90°
−θ)を大きくすれば、カブリを防止できるが、角度
(90°−θ)を大きくするとパンチ及びダイに作用す
る応力が増大し、型寿命が短くなるので、(90°−
θ)はカブリが生じない範囲でできるだけ小さいことが
望ましい。
【0025】次に、第3段目の成形にあっては、図4に
示すように、パンチ23及び第24を用い、円盤状部と
なる部分10bの最外側部分の未成形部分について成形
を行う。また、未成形部分よりも径方向内側部分につい
ては前記の第2段目の据込成形にて最終形状まで成形し
ているので、第3段目の据込成形では、最外側部分につ
いてのみ成形を行う。このようにすることで、小さな荷
重で成形できるとともに中心部への荷重集中を防止でき
る。
【0026】そして、上記の如き温度分布の棒状素材を
据込成形すると、図5(b)〜(c)に示すように、最
も高温な部分は中心部に残らずに各段ごとに外側に移行
する。また、同時に成形中の径方向中心部(SI)は通
常であれば圧縮変形に伴って発熱して温度が上昇する
が、本発明にあっては径方向中心部(SI)の上下に低
温の軸部となる部分10aが存在しているため、この部
分10aが冷し金として作用して径方向中心部(SI)
の温度上昇を抑えている。
【0027】図8は圧縮率と内径変化率との関係を摩擦
係数を基準として示したグラフであり、摩擦係数μが約
0.07の冷間鍛造にあってはリング状試験片の内径穴
径は拡大するが、摩擦係数μが約0.2〜0.3の温間
乃至熱間鍛造にあっては内径穴径は縮小する。
【0028】これを本実施例に当てはめると、円盤状部
については温間乃至熱間鍛造しているので、未成形部分
の内径は素材が流れ込み縮小する傾向にある。しかしな
がら、そのまま内径が縮小すると、前記したようにカブ
リが発生するおそれがある。そこで、本発明にあっては
未成形部分の立上り角(θ)を形成し、カブリ欠陥を防
止している。
【0029】また、図4に示すように、パンチが素材に
全面当りを開始すると、成形荷重は倍増する。適切なプ
レス機を用いれば、パンチの進行は停止し、素材厚みは
前素材厚みで決定する。前工程では、分割成形により、
軽荷重で成形されているので、プレス機の伸びも少な
く、高精度の厚みを得られる。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
棒状素材を鍛造して円盤部品を成形するにあたり、成形
する領域を軸を中心として複数に分割し、先ず中心部を
成形した後、別の型で当該中心部より外側の輪状部分を
成形するものとし、更に、前記中心部を成形するパンチ
に傾斜面を設け、この傾斜面で当該中心部の外側に存在
する未成形部分の立上り角を矯正しつつ成形するように
したので、円盤部品を棒状素材から高精度に成形するこ
とができ、しかもパンチ及びダイに作用する応力を軽減
することができるのでパンチ及びダイの寿命も延びる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1段目の絞り成形と据込成形を行う成形装置
に棒状素材をセットした状態を示す断面図
【図2】第1段目の絞り成形と据込成形を行った状態の
断面図
【図3】第2段目の絞り成形と据込成形を行った状態の
断面図
【図4】第3段目の絞り成形と据込成形を行った状態の
断面図
【図5】(a)〜(c)は成形前から据込成形にかけて
の棒状素材の温度分布の変化を示す図
【図6】第2段目の据込成形を行った状態(図3)の要
部拡大図
【図7】第2段目の据込成形を行うパンチの傾斜面の角
度と摩擦係数の関係を示すグラフ
【図8】圧縮率と内径変化率との関係を摩擦係数を基準
として示したグラフ
【図9】自由据込みによる型に作用する応力分布を示す
【図10】(a)〜(c)は据込成形を二段に分割して
行う場合の一段目の成形工程を示す図
【図11】(a)〜(c)は据込成形を二段に分割して
行う場合の二段目の成形工程を示す図
【図12】(a)及び(b)は従来の欠点を説明した図
【符号の説明】
1,6…ダイセット、2,7…クランププレート、3…
アッパーダイ、4…アッパーノックアウト、5…リター
ンスプリング、8,14…ロアーダイ、9…ロアーノッ
クアウト、10…棒状素材、11…ヒータ、13…パン
チ、13a…パンチの傾斜面。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 棒状素材を鍛造して円盤部品を成形する
    方法において、この成形方法は成形する領域を軸芯を中
    心として複数に分割し、先ず中心部を成形した後、別の
    型で当該中心部より外側の輪状部分を成形し、更に、前
    記中心部を成形する際に当該中心部の外側部分に存在す
    る未成形部分の立上り角(θ)を矯正しつつ成形するよ
    うにしたことを特徴とする円盤部品の成形方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の円盤部品の成形方法に
    おいて、前記輪状部分は更に複数の輪状部分に分割さ
    れ、内側の輪状部分を成形する際に当該内側の輪状部分
    の外側に存在する未成形の輪状部分の立上り角(θ)を
    矯正しつつ成形するようにしたことを特徴とする円盤部
    品の成形方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の円盤部
    品の成形方法において、前記未成形部分の立上り角
    (θ)は、成形条件によって決まる素材の摩擦係数に対
    応させたことを特徴とする円盤部品の成形方法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3に記載の円盤部品
    の成形方法において、前記成形温度は冷間乃至熱間成形
    の温度とし、未成形部分の軸方向線を基準とした角度
    (90°−θ)は、(90°−θ)≧(200μ−20
    °)としたことを特徴とする円盤部品の成形方法。
  5. 【請求項5】 棒状素材から円盤部品を据込成形する成
    形型装置であって、この成形型装置はダイとパンチを備
    え、パンチは成形後に成形品の外周部に未成形部を残す
    寸法とされ、更に当該パンチには前記未成形部分の立上
    り角(θ)を矯正する傾斜面が形成されていることを特
    徴とする円盤部品の成形型装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103537596A (zh) * 2013-08-23 2014-01-29 遵义市飞宇电子有限公司 一种杆状零件局部墩粗装置

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CN103537596A (zh) * 2013-08-23 2014-01-29 遵义市飞宇电子有限公司 一种杆状零件局部墩粗装置

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