JP2000084640A - 鍛造用金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】引張による応力集中を抑制して金型の耐久性を
向上させ、金型のコストを低減させることにある。 【解決手段】キャビティ４０を形成する下部ダイス３２
の内壁面には、鉛直面に対して所定角度θだけ傾斜する
傾斜面４６と、前記傾斜面４６に連続する断面円弧状の
曲面部４８が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャビティに鍛造
用素材が配設され、ポンチの加圧作用下に前記鍛造用素
材を鍛造成形する鍛造用金型装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、互いに接合された上部ダイス
および下部ダイスに形成されるキャビティに鍛造用素材
を装填し、ポンチを介して前記鍛造用素材に加圧力を付
与することにより該鍛造用素材を所定形状に鍛造成形す
る金型装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術に
係る金型装置を用いて、例えば、等速ジョイントを構成
するアウタカップ等の段付き部材を鍛造成形した場合、
鍛造品である段付き部材をノックアウトピンによって引
き抜く際に、前記段付き部材の段部に対応するダイスの
内壁面に応力が集中する。

【０００４】この結果、引張による応力集中に起因して
ダイスの内壁面に亀裂が発生することにより、金型の耐
久年数が短くなり金型のコストが増大するという不都合
がある。

【０００５】本発明は、前記の不都合を克服するために
なされたものであり、引張による応力集中を抑制して金
型の耐久性を向上させ、金型のコストを低減させること
が可能な鍛造用金型装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、キャビティに装填された鍛造用素材に
対して加圧力を付与することにより、鍛造品を成形する
装置において、前記キャビティを形成する型部材と、前
記型部材を外嵌する環状体と、前記環状体よりも厚肉に
形成され、該環状体を外嵌する筒状部材と、を備え、前
記型部材の内壁面には、鍛造品をキャビティから引き出
す際に付与される応力を抑制する応力抑制手段が設けら
れることを特徴とする。

【０００７】この場合、前記応力抑制手段は、型部材の
内壁面に形成され、鉛直面に対して所定角度傾斜する傾
斜面と、前記傾斜面に連続する断面円弧状の曲面部とを
有する。また、前記鍛造品は段付き部を有し、前記応力
抑制手段は、該鍛造品の段付き部に対応する型部材の内
壁面に設けられる。

【０００８】本発明によれば、鍛造品がキャビティから
引き出される際、鍛造品の外周面と型部材の内壁面との
間で発生する塑性歪みが応力抑制手段によって分散さ
れ、応力集中が緩和される。

【０００９】換言すると、鍛造品の段付き部の外周面と
型部材の内壁面との間で発生する接触面圧を前記段付き
部に対応する型部材の内壁面の所定部位から偏位させる
ことにより、型部材の内壁面に付与される応力を分散さ
せ該応力が抑制される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る鍛造用金型装置につ
いて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

【００１１】図１において、参照数字１０は、本実施の
形態に係る鍛造用金型装置を示し、この鍛造用金型装置
１０は、四隅角部に近接して複数のガイド手段１２ａ〜
１２ｄ（図５参照）が立設された第１ダイホルダ１４
と、前記第１ダイホルダ１４の中心部に積層して設けら
れた第２ダイホルダ１６および第３ダイホルダ１８とを
有する。なお、前記第２ダイホルダ１６上には、厚肉な
圧入リング（筒状部材）２０が締結手段２２を介して固
定されている。

【００１２】図３に示されるように、前記圧入リング２
０の孔部２４内には、円筒状のスリーブ部材（環状体）
２６が圧入され、さらに、前記スリーブ部材２６の孔部
２８内には、それぞれリング体に分割して形成された上
部ダイス３０および下部ダイス３２が軸線方向に沿って
一体的に結合された状態で圧入されている。なお、前記
上部ダイス３０および下部ダイス３２は、型部材として
機能するものである。

【００１３】前記スリーブ部材２６の孔部２８の上部側
には、上方に向かって徐々に内径が縮径するテーパ面３
４が形成され、前記テーパ面３４は、上部ダイス３０を
下方側に向かって押圧することにより、上部ダイス３０
と下部ダイス３２との結合面の面圧を増大させてバリの
発生を防止する機能を営む。

【００１４】前記締結手段２２は、図１並びに図２に示
されるように、圧入リング２０の段部に係合する固定プ
レート３６および前記固定プレート３６を第１ダイホル
ダ１４に保持する複数のボルト３８とを含む。

【００１５】前記上部ダイス３０および下部ダイス３２
の内部には、鍛造用素材が装填されるキャビティ４０が
形成されている。前記キャビティ４０を形成する下部ダ
イス３２の内壁面、すなわち、鍛造品４２の段付き部４
４（図１２参照）に対応する部位には、図４に示される
ように、鉛直面に対し所定角度θだけ傾斜する傾斜面４
６が形成され、前記傾斜面４６の下部に連続して大なる
曲率半径を有する断面円弧状の曲面部４８が形成されて
いる。なお、前記傾斜面４６および曲面部４８は応力抑
制手段として機能するものであり、図４中では、傾斜面
４６の所定角度θが約１５度に設定されている。

【００１６】前記上部ダイス３０およびスリーブ部材２
６の上面には、図１に示されるように、ポンチ５２が圧
入される孔部５３が形成された第１リング体５５と、前
記第１リング体５５に一体的に設けられた第２リング体
５７とが接合される。また圧入リング２０の上面には、
前記第２リング体５７に外嵌される大径な締結リング５
９が一体的に接合される。なお、第１リング体５５と第
２リング体５７とが一体化した図示しないリング体を用
いてもよい。

【００１７】この場合、前記締結リング５９を圧入リン
グ２０の孔部内に締結することにより、第１リング体５
５および第２リング体５７が該締結リング５９によって
外嵌され、そして、前記締結リング５９に形成されたテ
ーパ面が第２リング体５７に形成された逆テーパ面に摺
接し、第１リング体５５を下方側に向かって押圧する力
が作用する。

【００１８】なお、前記第１リング体５５の孔部５３の
上部には、ポンチ５２が圧入される際に該ポンチ５２を
案内する環状のガイド溝（図示せず）が形成され、ま
た、前記第１リング体５５の孔部５３に圧入されるポン
チ５２の一端部は、鍛造成形される製品の凹凸形状に対
応して所望の凸凹形状が形成されている。

【００１９】上部ダイス３０および下部ダイス３２によ
って形成されるキャビティ４０の下部側には、鍛造品４
２を押し出すためのノックアウトピン６１が第２ダイホ
ルダ１６および第３ダイホルダ１８に形成された孔部６
３に沿って進退自在に配設される。このキャビティ４０
には、鍛造用素材として図１１に示されるような第２次
成形品６５が装填される。

【００２０】圧入リング２０から所定距離離間する上方
には、図示しない機械プレスのラム（図示せず）に連結
され、前記機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に上
下方向に沿って変位する昇降部材５０が設けられる。前
記昇降部材５０には治具を介してポンチ５２が固定さ
れ、前記ポンチ５２の外周部の所定部分には円筒状の金
属製材料で形成されたガイドスリーブ（スリーブ部材）
５４が外嵌される。

【００２１】図８に示されるように、前記ガイドスリー
ブ５４には、複数の孔部を介してグラファイト５６が埋
設され、第１リング体５５の孔部５３に対して圧入され
る際の潤滑特性を良好に保持することができる。この場
合、ポンチ５２に外嵌されたガイドスリーブ５４の外周
側の直径は、第１リング体５５の孔部５３の内周側の直
径よりも若干大きく設定されている。

【００２２】なお、ガイドスリーブ５４は、例えば、Ｓ
ＫＤ１１、ＦＣ２５またはＦＣ３０等の金属製材料によ
って形成され、また、第１リング体５５を、ガイドスリ
ーブ５４よりも硬質な材料によって形成すると好適であ
る。

【００２３】ポンチ５２は、第１ダイホルダ１４に立設
された複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄの案内作用下に
昇降部材５０と一体的に上下方向に沿って変位自在に設
けられる。

【００２４】このガイド手段１２ａ（１２ｂ〜１２ｄ）
は、図６に示されるように、第１ダイホルダ１４に固定
された長尺なポスト本体５８と、前記昇降部材５０に連
結され該昇降部材５０と一体的に変位する円筒状のカバ
ー部材６０と、ポスト本体５８の外周部を囲繞するよう
に設けられ、カバー部材６０の環状段部６２に係合する
ことによりポスト本体５８の軸線方向に沿って摺動変位
するガイドリング６４と、前記ガイドリング６４を支持
するばね部材６６とを有する。

【００２５】前記ガイドリング６４には、軸線方向に沿
って略平行に複数列の孔部６８が形成され、前記孔部６
８内には略円柱状の転動部材７０が転動自在に配設され
る。また、ポスト本体５８の外周面には、図７に示され
るように、軸線方向に沿って延在し略平行に複数列形成
された平坦な第１転動面７２が形成され、一方、カバー
部材６０の内壁面には、前記第１転動面７２と対向する
平坦な第２転動面７４が形成される。

【００２６】この場合、転動部材７０が前記第１転動面
７２と第２転動面７４とにそれぞれ線接触した状態で転
動することにより、昇降部材５０に連結されたカバー部
材６０と前記カバー部材６０に係合するガイドリング６
４とがポスト本体５８の軸線方向に沿って一体的に変位
する。

【００２７】なお、ガイドリング６４の孔部６８に転動
部材７０を設けずに、ガイドリング６４をポスト本体５
８の外周面を囲繞するように形成し、前記ガイドリング
６４がポスト本体５８に対して面接触しながら相対的に
摺動変位するように形成してもよい。

【００２８】本発明の実施の形態に係る鍛造用金型装置
１０は、基本的には以上のように構成されるものであ
り、次にその動作並びに作用効果について説明する。な
お、鍛造品として等速ジョイントを構成するアウタカッ
プを鍛造成形する場合を例にして以下説明する。

【００２９】先ず、鍛造用素材に対する鍛造成形の工程
について説明する。

【００３０】円柱状のビレット（図示せず）に対し図示
しない金型装置によって第１次鍛造成形を施すことによ
り、図９に示されるように中間部の段部を介して直径が
それぞれ異なる第１次成形品７８が得られる。続いて、
前記第１次成形品７８に対して予備成形を施した後（図
１０参照）、さらに、図示しない他の金型装置によって
第２次鍛造成形を行うことにより、図１１に示されるよ
うなカップ部８０と軸部８２とからなる第２次成形品６
５が得られる。

【００３１】本実施の形態に係る鍛造用金型装置１０
は、この第２次成形品６５を鍛造用素材としてさらに第
３次鍛造成形を施すものである。なお、準備作業とし
て、上部ダイス３０および下部ダイス３２に形成される
キャビティ４０に対してポンチ５２が予め位置決めされ
ているものとする。

【００３２】ポンチ５２が図示しない上昇位置に配置さ
れた状態において、キャビティ４０に鍛造用素材である
第２次成形品６５を装填する。そして、図示しない機械
プレスの駆動作用下にラム（図示せず）に連結された昇
降部材５０と一体的にポンチ５２が下降し、図１に示す
状態となることにより鍛造成形が開始される。

【００３３】なお、ポンチ５２が昇降部材５０と一体的
に下降する際、前記昇降部材５０と第１ダイホルダ１４
との間に設けられた複数（例えば、４本）のガイド手段
１２ａ〜１２ｄによって横方向の偏荷重が好適に吸収さ
れ、前記ポンチ５２が第１リング体５５の孔部５３の中
心に円滑に圧入される。

【００３４】鍛造成形を開始する際、ポンチ５２の外周
面の一部に外嵌されたガイドスリーブ５４は、第１リン
グ体５５の孔部５３の上端部に形成された環状のガイド
溝（図示せず）の案内作用下に進入し、さらに、ポンチ
５２が下降することにより、ポンチ５２およびガイドス
リーブ５４は、第１リング体５５の孔部５３内に圧入さ
れた状態で一体的に変位する。

【００３５】このようにしてポンチ５２が下降し、図１
に示される成形開始位置から図２に示される成形終了位
置に到達することにより、このポンチ５２と下部ダイス
３２および上部ダイス３０を介して鍛造用素材に対して
鍛造成形が施され、前記鍛造用素材がキャビティ４０の
形状に沿って塑性流動する。

【００３６】このようにして鍛造成形が終了した後、図
示しない機械プレスの駆動作用下にラム（図示せず）に
連結された昇降部材５０と一体的にポンチ５２が所定位
置まで上昇することにより、該ポンチ５２およびガイド
スリーブ５４が第１リング体５５の孔部５３から離間
し、次なる工程の待機状態となる。そして、ノックアウ
トピン６１の変位作用下に鍛造品４２（図１２参照）が
取り出される。

【００３７】ここで、前記ノックアウトピン６１を介し
て鍛造品４２が上部ダイス３０および下部ダイス３２か
ら取り出される際に発生する応力について説明する。

【００３８】図１３は、ノックアウトピン６１によって
上方に押圧されることにより、本実施の形態に係る下部
ダイス３２の内壁面から鍛造品４２の段付き部４４が離
間する状態を示した拡大縦断面図であり、図１４は、比
較例に係る下部ダイス８４の内壁面から鍛造品８６の段
付き部８８が離間する状態を示した拡大縦断面図であ
る。

【００３９】図１４に示す比較例では、鍛造品８６の段
付き部８８に対応する下部ダイス８４の内壁面９０が鉛
直面に沿って形成され、鍛造品８６がノックアウトピン
６１によって上方（矢印方向）に向かって押圧される
際、前記段付き部８８に対応する下部ダイス８４の内壁
面９０の所定部位９２に応力が集中し、亀裂が発生する
という不都合がある。

【００４０】これに対し図１３に示す本実施の形態で
は、鍛造品４２の段付き部４４に対応する部位には鉛直
面に対して所定角度傾斜する傾斜面４６が形成され、さ
らに前記傾斜面４６に連続する断面円弧状の曲面部４８
が形成されている。

【００４１】従って、本実施の形態では、鍛造品４２が
ノックアウトピン６１によって上方に向かって押圧され
る際、鍛造品４２の段付き部４４の外周面と下部ダイス
３２の内壁面との間で発生する塑性歪みが分散し、応力
集中が緩和される。換言すると、鍛造品４２の段付き部
４４の外周面と下部ダイス３２の内壁面との間で発生す
る接触面圧を前記所定部位９２から偏位させることによ
り、下部ダイス３２の内壁面に付与される応力を分散さ
せ該応力を抑制することができる。この結果、下部ダイ
ス３２の内壁面に亀裂が発生することが防止されるた
め、金型の耐久性を向上させ、金型のコストを低減させ
ることができる。

【００４２】また、本実施の形態では、鍛造用素材に対
し加圧力が付与される際、ポンチ５２に外嵌されたガイ
ドスリーブ５４が第１リング体５５の孔部５３に圧入さ
れた状態にあり、前記圧入状態を維持しながらポンチ５
２が下降するように構成されている。

【００４３】従って、第１リング体５５の孔部５３にガ
イドスリーブ５４を介してポンチ５２が圧入された状態
で鍛造用素材に対して加圧力が付与され、該ポンチ５２
が横方向に芯ずれを起こすことがないため、図１２に示
されるように、鍛造品４２として得られるアウタカップ
のカップ部９４の軸線Ｅと軸部９６の軸線Ｆとの同軸度
を高精度に保持することが可能となる。この場合、前記
アウタカップの軸部９６の振れを、例えば、０．０６ｍ
ｍ以下に抑制することができた。

【００４４】さらに、本実施の形態では、ガイドスリー
ブ５４と第１リング体５５とをそれぞれ異種金属製材料
によって形成し、しかも、ガイドスリーブ５４に埋設さ
れたグラファイト５６によって潤滑特性を良好に保持す
ることにより、該ガイドスリーブ５４および第１リング
体５５の摺動面にカジリが発生することを抑制すること
が可能となる。

【００４５】さらにまた、例えば、パルサー（図示せ
ず）の取付部位であるアウタカップのカップ部９４の外
周面を直接的に研削することができる利点がある。

【００４６】なお、本実施の形態では、等速ジョイント
を構成するアウタカップを鍛造用素材として用いている
がこれに限定されるものではなく、例えば、図示しない
段付き部品、段付き歯車等のように部品のある部分と他
の部分との間で同軸精度が必要とされる種々の鍛造成形
品に適用することができることは、勿論である。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００４８】すなわち、引張による応力集中を抑制する
ことにより、金型の耐久性を向上させることができる。
この結果、金型のコストを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る鍛造用金型装置の縦
断面図である。

【図２】図１に示す鍛造用金型装置の鍛造成形開始位置
からポンチが下降して鍛造成形が終了した状態を示す動
作説明図である。

【図３】図１に示す鍛造用金型装置の一部拡大縦断面図
である。

【図４】図３に示すＡ部分の拡大図である。

【図５】図１に示す鍛造用金型装置の一部横断面平面図
である。

【図６】図１に示す鍛造用金型装置に設けられたガイド
手段の説明図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った横断面図であ
る。

【図８】ポンチに外嵌されるガイドスリーブを示す斜視
図である。

【図９】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造
工程を示す説明図である。

【図１０】等速ジョイントを構成するアウタカップの製
造工程を示す説明図である。

【図１１】図１に示す鍛造用金型装置のキャビティに充
填される鍛造用素材の正面図である。

【図１２】図１に示す鍛造用金型装置によって鍛造成形
された鍛造品の一部縦断面図である。

【図１３】本実施の形態に係る下部ダイスを用いて鍛造
品を取り出す際に発生する応力の説明に供される拡大断
面図である。

【図１４】比較例に係る下部ダイスを用いて鍛造品を取
り出す際に発生する応力の説明に供される拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

１０…鍛造用金型装置 １２ａ〜１２ｄ…
ガイド手段 １４、１６、１８…ダイホルダ ２０…圧入リング ２６…スリーブ部材 ３０、３２…ダイ
ス ４２…鍛造品 ４４…段付き部 ４６…傾斜面 ４８…曲面部 ５２…ポンチ ５４…ガイドスリ
ーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E087 AA09 AA10 CA15 CA33 EC12 EC13 EC41 EC42 EC43 EC46 EC51 EC57 ED22 ED25 EE02 HA21 HA23 HB05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャビティに装填された鍛造用素材に対し
   て加圧力を付与することにより、鍛造品を成形する装置
   において、 前記キャビティを形成する型部材と、 前記型部材を外嵌する環状体と、 前記環状体よりも厚肉に形成され、該環状体を外嵌する
   筒状部材と、 を備え、 前記型部材の内壁面には、鍛造品をキャビティから引き
   出す際に付与される応力を抑制する応力抑制手段が設け
   られることを特徴とする鍛造用金型装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、 前記応力抑制手段は、型部材の内壁面に形成され、鉛直
   面に対して所定角度傾斜する傾斜面と、前記傾斜面に連
   続する断面円弧状の曲面部とを有することを特徴とする
   鍛造用金型装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の装置において、 前記鍛造品は段付き部を有し、前記応力抑制手段は、該
   鍛造品の段付き部に対応する型部材の内壁面に設けられ
   ることを特徴とする鍛造用金型装置。