JP2000343171A - 前方押出鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バリの発生をなくすか低減すると共に、ダイス
等も長期間使用可能として、歩留まりと生産性を向上さ
せる前方押出鍛造方法を提供する。 【解決手段】ダイス２０′内の収容部２４に挿入した円
筒形のブランク１の後端面２を押圧するパンチ１０の先
端面１２に、この先端面１０の周辺から斜めに凹む傾斜
縁１４とこれに隣接する凹リング１６とを設け、上記ブ
ランク１にパンチ１０が当接した際に、上記傾斜縁１４
によりブランク１の後端面２における周縁をその中心寄
りに流動させ且つ上記凹リング１６内に進入させると共
に、ブランク１の後端面２における周縁付近をダイス２
０′において収容部２４の後方に隣接する拡径部２８内
にも膨張して流動させつつ、上記ブランク１をダイス２
０′内の前方寄りの縮径部２５に押し出して縮径する前
方押出鍛造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば熱間鍛造工
程において円筒(柱)形等のブランクをその軸方向に沿っ
て前方に押し出しつつ縮径する前方押出鍛造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】前方押出しによるブランクの縮径工程
は、各種の軸付き部品を多段階で熱間鍛造する際に、当
初のブランクに対し前方押出により施されるのが通常で
ある。図４により一般的な前方押出鍛造方法を説明す
る。図４(Ａ)に示すように、鋼材からなる円筒形のブラ
ンク３０は、予め所要の温度の加熱された状態で、ダイ
ス４０の成形孔４２内における後方(図示で上側)の収容
部４４内に挿入される。上記ブランク３０の先端面３４
は、収容部４４の下方に隣接する縮径部４８に支持さ
れ、該縮径部４８の前方(下方)には細径部４６が同心に
連通している。また、パンチ３６は、ダイス４０の成形
孔４２における収容部４４内に進入し、その先端面３８
はブランク３０の後端面３２を前方(下向き)に押圧す
る。

【０００３】図４(Ｂ)に示すように、パンチ３６は、下
向きにブランク３０をその前方に押し出して、縮径部４
８を流動しつつ通過させることにより、ブランク３０の
先端面３４の付近に当初よりも細径の部分３５が形成さ
れる。この間において、ダイス４０の収容部４４とパン
チ３６の周面３９との間におけるクリアランス５０に
は、図示のようなバリ５２が生じる。係る筒形状のバリ
５２は、ブランク３０を前方に押込む際の抵抗とブラン
ク３０の先端面３４付近が縮径部４８により絞られる際
の抵抗とに起因して発生する。

【０００４】図４(Ｃ)に示すように、更にパンチ３６を
前方に押圧すると、ブランク３０全体が前方に押し出さ
れ、ブランク３０における細径の部分３５が長くなる。
平行して、バリ５２も図示のように後方(上方)に薄く延
びる。上記細径の部分３５が所定の長さに達すると、パ
ンチ３６を停止して後退(上昇)させ、ダイス４０の成形
孔４２の下方から図示しないエジェクタを突き上げるこ
とにより、図示のように成形したブランク(中間素材)３
０がダイス４０内から外部に取り出される。

【０００５】しかしながら、上記ブランク３０に付着し
たバリ５２は、次の熱間鍛造工程において追って製品と
なる部位にパンチにより打込まれることにより、成形さ
れる製品を傷付ける場合がある。これにより、歩留まり
の低下を招くことになる。また、係るバリ５２の発生を
抑制するため、ダイス４０を早期に交換する方策もある
が、ダイス４０の寿命が短くなると共に、その交換操作
に工数を要するため、生産性を低下させるという問題が
あった。

【０００６】

【発明が解決すべき課題】本発明は、以上に説明した従
来の技術における問題点を解決し、バリの発生をなくす
か低減すると共に、ダイス等も長期間使用可能として、
歩留まりと生産性を向上させる前方押出鍛造方法を提供
することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、ブランクにおける後端面の周縁付近をパ
ンチの先端面で予め押し潰すことにより、後方のクリア
ランス内に流動させにくくすることに着想して成された
ものである。即ち、本発明の前方押出鍛造方法は、筒形
のブランクをダイス内に挿入し且つ前方に押出して縮径
するに際し、上記ダイス内の収容部に挿入したブランク
の後端面を押圧するパンチの先端面に、該先端面の周辺
から斜めに凹む傾斜縁とこれに隣接する凹リングとを設
け、上記ブランクにパンチが当接した際に上記先端面の
傾斜縁によりブランクの後端面における周縁をその中心
寄りに流動させ且つ上記凹リング内に進入させると共
に、上記ブランクをダイス内の前方寄りの縮径部に押出
して縮径する、ことを特徴とする。

【０００８】これによれば、ダイス内に挿入されたブラ
ンクの後端面における周縁付近は、先ずパンチ先端面の
周辺に凹んで設けられる傾斜縁にリング状に押し潰さ
れ、面取りされた状態となる。更にパンチが前進すると
ブランクの後端面の上記押し潰された部位は、傾斜縁の
中心寄りに隣接する凹リング内に流動される。このた
め、ブランクの後端面における周縁付近は、ダイスとパ
ンチとのクリアランス内に流入しにくくなるので、前述
したバリを生じないか生じにくくすることができる。従
って、バリの発生をなくすか低減して精度良く鍛造でき
ると共に、ダイスやパンチも長期間使用可能となるの
で、歩留まりと生産性の双方を向上させ得る。

【０００９】また、前記ダイス内において、前記ブラン
クの収容部の後方に該収容部よりも大径の拡径部を設け
ると共に、前記パンチの外径をこの拡径部の内径に対応
させている、前方押出鍛造方法も含まれる。これによ
り、ダイス内に挿入されたブランクの後端面における周
縁付近は、上記パンチの先端面における傾斜縁による押
し潰しと凹リング内への流動に加えて、ダイスの拡径部
内に隣接する周面部分と共に流動する。このため、ブラ
ンク後端面の周縁付近は、一層上記クリアランス内に流
入しにくくなり、バリの発生を確実に防止することが可
能となる。尚、パンチの外径は拡径部の内径に所定のク
リアランス分を除いた寸法に設定される。

【００１０】更に、前記拡径部が、前記収容部との間に
一又は二以上の傾斜段を有するか、或いは、拡径部自体
の一部が前記収容部と同軸の緩いテーパ面で形成されて
いる、前方押出鍛造方法も含まれる。これによれば、ブ
ランク後端面の周縁付近とこれに隣接する周面部分は、
パンチ先端面の押圧により容易に拡径部内にも流動され
ので、バリの発生を確実に阻止することができる。尚、
拡径部の容積は、ブランクの後端面付近の流動(進入)を
許容し、且つ当該ブランク自体の前方押出に支障のない
範囲で設定される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下において本発明の実施に好適
な形態を図面と共に説明する。図１は本発明の前方押出
鍛造方法の一形態に関する。図１(Ａ)に示すように、適
宜の鋼種からなる円筒(柱)形のブランク１は、予め所要
の温度の加熱された状態で、ダイス２０の成形孔２２内
における上側の収容部２４内に後方(上方)から挿入され
る。このブランク１の先端(下端)面４は、収容部２４の
前方(下方)に隣接する縮径部２５の上に支持され、この
縮径部２５の前方(下方)には細径部２６が同心に連通し
ている。また、図１(Ａ)に示すように、パンチ１０の先
端面１２には、その周辺から斜め後ろ(上)向きに凹む円
環状の傾斜縁１４と、これの内側に隣接する断面が緩く
湾曲している凹リング１６とが同心にして併設されてい
る。且つ、パンチ１０の周面１８の外径は、上記ダイス
２０の収容部２４の内径よりも所定のクリアランス１９
分だけ小さく設定されている。

【００１２】図１(Ｂ)に示すように、パンチ１０は、ダ
イス２０の成形孔２２における収容部２４内に進入し、
その先端面１２をブランク１の後端(上端)面２に当接し
て当該ブランク１を図示で下向きに押圧する。これによ
り、ブランク１は前方に押し出され、その先端面４付近
が縮径部２５に絞られて細径の部分６に成形される。こ
の際、パンチ１０の先端面１２における円環状の傾斜縁
１４により、ブランク１の後端面２の周縁はこの傾斜縁
１４に倣って押し潰されると共に、上記後端面２の周縁
付近の金属は、傾斜縁１４により中心方向に押されて凹
リング１６内へ流動し凸部８となる。即ち、ブランク１
の後端面２の周縁付近は、パンチ１０の周面１８と収容
部２４との間の狭いクリアランス１９内に強制的に進入
せず、容易に移動できる凹リング１６内に誘導されて流
動する。従って、ブランク１における上記後端面２の周
縁付近から後方のクリアランス１９内に延びるバリは形
成されにくくなる。

【００１３】パンチ１０を更に前進させると、ブランク
１の縮径された先端面４を含む細径の部分６はダイス２
０の細径部２６内で長くなり、図１(Ｃ)に示すように、
パンチ１０の下死点に達すると、細径の部分６は所定の
長さに達する。この間において、ブランク１の後端面２
の周縁付近は、前記傾斜縁１４に潰され且つ凹リング１
６内へ流動し凸部８を形成したままパンチ１０と共に前
方に移動する。即ち、ブランク１は、引き続いて縮径部
２５の抵抗を受けるのに対し、その後端面２の周縁付近
は逃げ場がないため、パンチ１０の前進距離(押込み長
さ)が長い工程では、後方のクリアランス１９内に進入
し短いバリを形成する場合もある。最後に、パンチ１０
を停止して後退(上昇)させ、ダイス２０の成形孔２２の
下方から図示しないエジェクタを突き上げることによ
り、図示のように成形されたブランク(中間素材)１がダ
イス２０内から外部に取り出される。

【００１４】図２は異なる形態のダイス２０′を用いた
前方押出鍛造方法を示し、上述したパンチ１０の押込み
長さを減少させ、バリの発生を阻止し得るものである。
図２(Ａ)に示すように、ダイス２０′の成形孔２２内に
おいて、収容部２４の後方には傾斜段２７を介して収容
部２４及びブランク１よりも大径の拡径部２８が同心に
形成されている。また、パンチ１０の外径は、この拡径
部２８の内径に対応し、この内径よりも所定のクリアラ
ンス１９分のみ小さく設定されている。図２(Ｂ)に示す
ように、パンチ１０は、ダイス２０′の上記拡径部２８
内に進入し、その先端面１２をブランク１の後端面２に
当接してブランク１を前方に押圧する。これにより、ブ
ランク１は前方に押し出されると共に、その先端面４付
近は、縮径部２５に絞られて細径の部分６に成形され
る。

【００１５】この際、図２(Ｂ)に示すように、ブランク
１の後端面２の周縁は、パンチ１０の先端面１２の傾斜
縁１４によって押し潰されると共に、上記拡径部２８内
に膨張するように流動(移動)する。且つ、後端面２の周
縁付近の金属は、傾斜縁１４により中心方向に押されて
凹リング１６内へ流動し凸部８となる。これにより、ブ
ランク１の後端面２の周縁付近は、移動が容易な上記拡
径部２８内及び凹リング１６内に誘導されて流動するの
で、パンチ１０の周面１８と拡径部２８との間の狭いク
リアランス１９内に強制的に進入しなくる。従って、上
記後端面２の周縁付近から後方のクリアランス１９内に
延びるバリは形成されない。

【００１６】図２(Ｃ)に示すように、パンチ１０を更に
前進させると、ブランク１の先端面４寄りの細径の部分
６は、ダイス２０′の細径部２６内で長くなる。この間
に、ブランク１の後端面２の周縁付近は、前記傾斜縁１
４に潰され且つ拡径部２８内と凹リング１６内へ流動し
て凸部８を形成したままパンチ１０と共に前方に移動す
る。即ち、ブランク１は、大きな容積の拡径部２８内に
膨張しつつ前方押出しされる。従って、パンチ１０の前
進距離(押込み長さ)が短くなり、後方のクリアランス１
９内に進入するバリの発生を阻止することができる。そ
して、パンチ１０がその下死点に達すると、パンチ１０
を停止し且つ後退させる。最後に、ダイス２０′の成形
孔２２の下方から図示しないエジェクタを突き上げ、図
示のように成形したブランク(中間素材)１がダイス２０
内から外部に取り出される。尚、成形されたブランク１
の後端面２寄りの膨張した周面は、次の熱間鍛造工程に
おいて例えば他の周面とストレートになるよう矯正され
る。

【００１７】

【実施例】ここで、図２示した形態の前方押出鍛造方法
による具体的な実施例と、前記図４で示した従来の前方
押出鍛造方法による比較例とを比較して説明する。両者
のパンチ１０,３６とダイス２０′,４０を同じ金型用鋼
により製作した。ダイス２０′,４０の収容部２４,４４
の内径は共通とし、且つ縮径部２５,４８の形状と細径部
２６，４６の長さと内径も同じにした。実施例のダイス
２０′における拡径部２８の断面積は、収容部２４の断
面積の１.７倍とした。また、収容部２４と拡径部２８
の間に傾斜段２７を形成した。更に、実施例のパンチ１
０の外径は、拡径部２８の内径から所定のクリアランス
を除いたものとした。

【００１８】一方、比較例のパンチ３６の外径は、収容
部４４の内径から所定のクリアランスを除いたものと
し、且つその押込み長さは実施例の１.７倍となる。そ
して、実施例と比較例のダイス２０′，４０の予め同じ
潤滑剤を塗布した収容部２４,４４内に、同じ鋼種のブ
ランク１,３０を同じ温度に加熱して挿入し、且つパン
チ１０，３６を同様な条件でそれぞれ当接させ、各々の
押込み長さ分だけ前方押出した。しかも、両者のダイス
２０′,４０とパンチ１０,３６の何れかが寿命になるま
で、それぞれの前方押出鍛造方法を続けて行った。

【００１９】その結果、実施例の前方押出鍛造方法によ
り成形されたブランク(中間素材)１は、その全数におい
て後端面２の周縁にバリを生じていなかった。一方、比
較例の前方押出鍛造方法では、実施例の全数に対しその
約３分の１のブランク(中間素材)３０を成形した段階で
ダイス４０の寿命が終り、且つこのうちの約５０％に前
述したようなバリ５２が生じていた。以上の結果から、
実施例の方法によれば、バリの発生を阻止できると共
に、比較例のダイス４０に対しダイス２０′の寿命を三
倍以上に延ばすことができた。従って、歩留まりと生産
性を向上させるという本発明の効果が裏付けられた。

【００２０】図３(Ａ)，(Ｂ)は更に異なる形態のダイス
２０″を用いた前方押出鍛造方法を示す。即ち、ダイス
２０″は、成形孔２２内において収容部２４の後方に前
後二段の小さな傾斜段２７，２７を有し、且つ拡径部２
８を上記収容部２４寄りの短く細径の部分と後方寄りの
長く大径の部分に２分割している。また、パンチ１０の
外径は、後方寄りの長く大径の拡径部２８の内径に対応
して設定されている。前記同様にダイス２０″の収容部
２４内にブランク１を挿入し、パンチ１０を後方寄りの
拡径部２８内に前進させブランク１の後端面２に押し付
ける。すると、図３(Ｂ)に示すように、ブランク１は前
方に押し出されると共に、その先端面４付近が縮径部２
５に絞られて細径の部分６に成形される。

【００２１】この際、図３(Ｂ)に示すように、ブランク
１の後端面２の周縁は、パンチ１０の先端面１２の傾斜
縁１４によって押し潰されると共に、上記後方寄りの拡
径部２８内に膨張するように流動する。且つ、後端面２
の周縁付近の金属は、傾斜縁１４により中心方向に押さ
れてパンチ１０の凹リング１６内へ流動し凸部８とな
る。次いで、ブランク１中間の周面付近が先端寄りの拡
径部２８内に流動する。これにより、ブランク１の後端
面２の周縁付近は、移動が容易な後方寄りの拡径部２８
内及び凹リング１６内に誘導されて流動するため、パン
チ１０の周面１８と拡径部２８との間の狭いクリアラン
ス１９内に進入しなくる。従って、上記後端面２の周縁
付近から後方のクリアランス１９内に延びるバリは形成
されない。

【００２２】図３(Ｃ)は、異なる形態のパンチ１０′及
び別異の形態のダイス２０ａを用いる前方押出鍛造方法
を示す。即ち、パンチ１０′は、その先端面１２に前記
と同じ傾斜縁１４を有し、その内側に先端面１２の中心
付近の球状曲面１７と略連続する大きめの凹リング１
６′を形成している。また、ダイス２０ａは、その成形
孔２２内において収容部２４の後方に緩いテーパ面２９
と拡径部２８を同心に形成している。上記テーパ面２９
は拡径部２８の一部を形成している。尚、パンチ１０′
の外径は、これが進入する拡径部２８の内径に対応して
設定されている。

【００２３】図３(Ｃ)に示すように、ダイス２０ａの収
容部２４内にブランク１を挿入し、パンチ１０′を拡径
部２８内に前進させブランク１の後端面２に押し付ける
と、前記同様にブランク１は前方に押し出されると共
に、その先端面４付近が縮径部２５に絞られて細径の部
分６に成形される。この際、ブランク１の後端面２の周
縁は、パンチ１０′の先端面１２の傾斜縁１４によって
押し潰され、且つ拡径部２８内に膨張するように流動す
ると共に、後端面２の周縁付近の金属は、傾斜縁１４に
より中心方向に押されてパンチ１０′の凹リング１６′
内へ流動し大きめの凸部８となる。更に、ブランク１の
中間の周面がテーパ面２９内に流動する。

【００２４】これにより、ブランク１の後端面２の周縁
付近は、移動が容易な後方寄りの拡径部２８内及び凹リ
ング１６′内に誘導されて流動するため、パンチ１０′
の周面１８と拡径部２８との間の狭いクリアランス１９
内に進入しなくなるので、上記後端面２の周縁付近から
クリアランス１９内に延びるバリは形成されない。尚、
ブランク１の中間の周面付近はパンチ１０′の圧力が後
端面２側よりもやや小さくなるので、上記テーパ面２９
でもその膨張を吸収することが可能である。

【００２５】本発明は以上において説明した各形態に限
定されるものではない。例えば、パンチの先端面に設け
る凹リングは、周囲の傾斜縁に連続して先端面の中心付
近も略同じ厚みで凹んだ形態にしても良く、本発明の凹
リングは係る形態も包含するものである。また、ブラン
ク、パンチ、及びダイスの成形孔は前記円筒形に限ら
ず、互いに相似形を呈する断面四角形以上の筒形状(多
角柱)にしても良く、前記の各収容部の形状もこれらに
合わせて設けられる。尚、本発明に適用されるブランク
には、普通鋼や工具鋼等の特殊鋼の他に、ステンレス鋼
やアルミニウム合金、或いは、チタン合金等も含まれ
る。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で温間
鍛造にも適用することが可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上において説明した本発明の前方押出
鍛造方法によれば、ブランクの後端面における周縁付近
は、パンチの先端面の周辺に凹んで設けられる傾斜縁に
押し潰され、面取りされた状態となると共に、パンチが
前進するとブランク後端面の上記押し潰された部位は傾
斜縁の中心寄りに隣接する凹リング内に流動される。こ
のため、ブランクの後端面における周縁付近は、ダイス
とパンチとのクリアランス内に流入しにくくなるので、
バリを生じないか生じにくくすることができる。従っ
て、歩留まりと生産性の双方を向上させることがで可能
となる。また、請求項２の前方押出鍛造方法によれば、
ブランクの後端面における周縁付近は、上記パンチの先
端面における傾斜縁による押し潰しと凹リング内への流
動に加えて、更にダイスの拡径部内に隣接する周面部分
と共に流動する。従って、ブランクにおける後端面の周
縁付近は、一層上記クリアランス内に流入しにくくな
り、バリの発生を確実に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)乃至(Ｃ)は本発明の前方押出鍛造方法の各
工程を示す概略端面図。

【図２】(Ａ)乃至(Ｃ)は異なる形態のダイスを用いた前
方押出鍛造方法の各工程を示す概略端面図。

【図３】(Ａ)乃至(Ｃ)は異なる形態のパンチ、及び／又
は、更に異なる形態のダイスを用いた前方押出鍛造方法
の各工程を示す概略端面図。

【図４】(Ａ)乃至(Ｃ)は従来の前方押出鍛造方法の各工
程を示す概略端面図。

【符号の説明】

１…………………………………ブランク ２…………………………………後端面 １０，１０′……………………パンチ １２………………………………先端面 １４………………………………傾斜縁 １６，１６′……………………凹リング ２０，２０′,２０″,２０ａ…ダイス ２４………………………………収容部 ２５………………………………縮径部 ２７………………………………傾斜段 ２８………………………………拡径部 ２９………………………………テーパ面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒形のブランクをダイス内に挿入し且つ前
   方に押出して縮径するに際し、上記ダイス内の収容部に
   挿入したブランクの後端面を押圧するパンチの先端面
   に、該先端面の周辺から斜めに凹む傾斜縁とこれに隣接
   する凹リングとを設け、上記ブランクにパンチが当接し
   た際に上記先端面の傾斜縁によりブランクの後端面にお
   ける周縁をその中心寄りに流動させ且つ上記凹リング内
   に進入させると共に、上記ブランクをダイス内の前方寄
   りの縮径部に押出して縮径する、 ことを特徴とする前方押出鍛造方法。
2. 【請求項２】前記ダイス内において、前記ブランクの収
   容部の後方に該収容部よりも大径の拡径部を設けると共
   に、前記パンチの外径をこの拡径部の内径に対応させて
   いる、ことを特徴とする請求項１に記載の前方押出鍛造
   方法。
3. 【請求項３】前記拡径部が、前記収容部との間に一又は
   二以上の傾斜段を有するか、或いは、拡径部自体の一部
   が前記収容部と同軸の緩いテーパ面で形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の前方押出鍛造方法。