JP2001179380A - 孔を有する鍛造部品の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 孔を有する鍛造部品を製造するに際して、孔
形状の対称性の如何を問わず、機械加工を不要として、
高精度でしかも大幅なコストダウンを図ることができる
精密鍛造技術を提供する。 【解決手段】 孔を有する鍛造部品の製造方法が、熱間
鍛造により、下孔ｉを有する粗素材Ｗ′を成形する粗素
材成形工程と、プレス加工により、粗素材Ｗ′の外周を
サイジングして中間素材Ｗ″を成形するサイジング工程
と、プレス仕上げ加工により、中間素材Ｗ″を孔成形抜
きして仕上げ素材である鍛造部品Ｗ₂ を成形する孔成形
抜き工程とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は孔を有する鍛造部
品の製造方法および製造装置に関し、さらに詳細には、
特に、孔形状がその軸線に対して非対称でありかつ複雑
形状の鍛造部品の製造に適した精密鍛造技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】孔を有する部品を製造する場合、例え
ば、図８(a）または(b）に示すように、外周と内周が軸
線Ｘ方向にストレートで、しかも孔ａの形状が軸線Ｘに
対して対称であるような鍛造部品Ｗ₁ （Ｗ_1a, Ｗ_1b）
を、成形、せん断等の塑性加工により製造する場合は、
一般に冷間鍛造法が用いられる。

【０００３】この冷間鍛造法の基本的な工程について説
明すると、図９に示すように、まず、鍛造用の素材を最
終製品である部品Ｗ₁ の形状寸法に対応して切断し（素
材切断工程）、この素材を後方押出し機により、孔ａを
穿孔しながら部品Ｗ₁ を鍛造成形する（後方押出し工
程）。続いて、このように鍛造された部品Ｗ₁ の孔ａを
孔抜きした後（孔抜き工程）、最後に部品Ｗ₁ 全体にし
ごきを施して製品とする（しごき工程）。また、この基
本工程において、軟化のための焼鈍、スケールを取るた
めのデスケーリング（スケール取り）、潤滑皮膜を施す
工程等が、必要に応じて適宜入れられる。このような冷
間鍛造法によれば、高精度の鍛造部品を製造することが
できる。

【０００４】一方、例えば、図１０に示すように、外周
と内周が軸線Ｘ方向にストレートで、孔ｃの形状が軸線
Ｘに対して非対称であるような異形鍛造部品Ｗ₂ にあっ
ては、冷間鍛造での成形が極めて困難である。

【０００５】このような鍛造部品Ｗ₂ の場合は、予め熱
間鍛造により粗素材を造り、続いてこの粗素材の外周壁
部と孔の内壁部に機械加工を施して、これら部位の仕上
げ精度を高めるのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、熱間鍛造に
は、以下に列挙するように種々の方法があるが、これら
熱間鍛造においてもそれぞれ問題点があり、さらなる改
良が要望されていた。

【０００７】(1) 一般的な熱間鍛造においては、図１１
のように抜き勾配部ｆ，ｇの付いた粗素材Ｗ′を造り、
粗素材Ｗ′の外周部と孔内部における抜き勾配部ｆ，ｇ
を機械加工により削り取って、図１０に示すような外内
周部がストレートの完成品とする。

【０００８】しかし、この方法では機械加工に要する工
程数が比較的多く、製造コスト・製品コストの上昇を招
いていた。

【０００９】(2) また、図１１に示すような粗素材Ｗ′
を造った後に、その鍛造時の自熱を利用して、温間鍛造
領域で、粗素材Ｗ′の外周と内周をシェービングして、
外、内周をストレートにする加工法（シェービング鍛造
法）もある。

【００１０】しかし、この方法では、シェービング型の
型磨耗による精度劣化や面粗さの低下等により、所定の
寸法精度の鍛造部品Ｗ₂ を得られ難いという問題があっ
た。

【００１１】(3) 密閉状態で熱間鍛造する方法（熱間密
閉鍛造法）においては、粗素材Ｗ′に上述したような抜
き勾配部ｆ，ｇを付ける必要はないが、反面、粗素材
Ｗ′の上面に成形パンチと成形ダイとの間のクリアラン
スによるバリが発生するため、そのバリは後工程で機械
加工によって除去する必要がある。

【００１２】また、この場合、上記バリの機械加工によ
る除去は、鍛造部品Ｗ₂ の上面ｄが平面である場合には
比較的容易であるが、例えば図１０に示すように、鍛造
部品Ｗ₂ の上面ｄが曲面である場合には、そのバリの除
去工程数も必然的に大きくなり、製造コスト・製品コス
トの上昇を招くことになる。

【００１３】(4) 図１０の鍛造部品Ｗ₂ において、その
上面ｄと下面ｅが平行平面であり、かつその高さｈと幅
ｗとの比率ｈ／ｗが小さい場合には、ファインブランク
法を利用して、内外周を金型を用いて剪断する場合もあ
る。

【００１４】ただし、上面ｄと下面ｅとが平行平面でな
い場合や，あるいは、ｈ／ｗの比率が一定値より大き
い、つまり高さｈが幅ｗに比して大きい場合には、ファ
インブランク法の活用は困難である。

【００１５】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、孔形状
の対称性の如何を問わず、機械加工を不要として、高精
度でしかも大幅なコストダウンを図ることができる精密
鍛造技術を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る孔を有する鍛造部品の製造方法は、次
の工程からなることを特徴とする。 (1) 熱間鍛造により、下孔を有する粗素材を成形する粗
素材成形工程 (2) プレス加工により、上記粗素材の外周をサイジング
して中間素材を成形するサイジング工程 (3) プレス仕上げ加工により、上記中間素材を孔成形抜
きして前記鍛造部品を成形する孔成形抜き工程

【００１７】上記サイジング工程と孔成形抜き工程は、
異なる成形型内で行う場合と、一つの成形型内で連続し
て行うことを行う場合がある。

【００１８】また、本発明に係る孔を有する鍛造部品の
製造装置は、上記孔を有する鍛造部品の製造方法の実施
に使用されるものであって、上記製造方法におけるサイ
ジング工程と孔成形抜き工程とを連続して行う単一の成
形手段を備えてなることを特徴とする。

【００１９】好適な実施態様として、上記成形手段は、
固定側に設けられる下部成形型と、可動側に設けられる
上部成形型とを備え、上記下部成形型は、鍛造部品の最
終外周形状を成形する外周成形面を有する成形ダイと、
この成形ダイの下側に配置されて前記鍛造部品の最終孔
形状に対応した位置に孔抜き空間を有する孔抜きダイと
を備えてなり、上記上部成形型は、上記下部成形型の成
形ダイに密嵌状に嵌合可能で、上記鍛造部品の最終上面
を成形する上面成形面を有する成形パンチと、上記下部
成形型の孔抜きダイの孔抜き空間に挿入可能で、上記鍛
造部品の最終孔を成形する孔抜きパンチとを備えてな
る。

【００２０】また、上記成形パンチに貫通孔が貫設され
るとともに、この貫通孔に上記孔抜きパンチが相対的に
摺動可能に組み合わされてなり、この孔抜きパンチは、
昇降動作するラムに固定的に取付け固定され、上記成形
パンチは、上記ラムに対して相対的に昇降方向へ移動可
能に装置されるとともに、加圧シリンダ装置に駆動連結
されている。

【００２１】本発明の製造方法においては、熱間鍛造に
より、予め下孔を有する粗素材を成形した後（粗素材成
形工程）、この粗素材の外周を、プレス加工により、半
密閉状態でサイジングして中間素材を成形し（サイジン
グ工程）、最後に、この中間素材を、プレス仕上げ加工
により、完全密閉状態で孔成形抜きして最終製品である
鍛造部品を成形する（孔成形抜き工程）。

【００２２】すなわち、上記粗素材成形工程では、冷間
鍛造での成形が極めて困難な複雑な形状の鍛造部品、例
えば、図１０に示すような異形鍛造部品Ｗ₂ の製造にも
対処可能な粗素材を成形する。

【００２３】この粗素材を続くサイジング工程でサイジ
ングすることにより、粗素材の高さが一定寸法に揃えら
れるとともに、その外周の抜き勾配もほぼストレートに
なる。このサイジング工程における粗素材の材料の流動
メカニズムは、高さ方向の加圧力により生ずる余肉（余
った材料）の一部が外周側へ流動して、外周の抜き勾配
をなくしながらストレート形状に修正するとともに、残
りの部分が内周側にも流動して、下孔の開口面積は小さ
くなる。

【００２４】そして、最後の孔成形抜き工程では、中間
素材の下孔に孔成形抜きを施すことにより、下孔内の余
肉の一部が成形型内の隙間へ流動して充填されるととも
に、残りの部分がスクラップとして成形型内から排出さ
れる。この孔成形抜きの完了状態においては、成形型内
は完全密閉状態にあり、これにより、成形型内の仕上が
り素材（鍛造部品）の各部の寸法精度は高く、重量バラ
ツキも極めて少ないものとなる。

【００２５】また、機械加工が不要であるため、従来に
比して大幅なコストダウンを図ることが可能であり、特
に、上記サイジング工程と孔成形抜き工程を本発明の製
造装置を用いて行うことにより、これら一連の工程が単
一の成形型内で行われる結果、製造時間の短縮と高い寸
法精度維持がより確実に実現可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２７】実施形態１ 本発明に係る孔を有する鍛造部品の製造方法は、例え
ば、図１０に示すような異形部品Ｗ₂ 、つまり、その外
周と内周が軸線Ｘ方向にストレートで、かつ孔ｃの形状
が軸線Ｘに対して非対称であって、冷間鍛造での成形が
極めて困難であるような鍛造部品の製造に適した製造方
法である。以下、この図１０に示される異形鍛造部品Ｗ
₂ を製造する場合を具体例として説明する。

【００２８】本発明の製造方法は、粗素材成形工程、サ
イジング工程および孔成形抜き工程の３つの工程を主要
な工程として構成されてなる。

【００２９】（１）粗素材成形工程：粗素材成形工程
は、熱間鍛造により、下孔ｉを有する粗素材Ｗ′を成形
する工程であり、具体的には、従来の一般的な熱間鍛造
により、図１１に示すように、抜き勾配部ｆ，ｇの付い
た、下孔ｉを有する粗素材Ｗ′を造る。

【００３０】（２）サイジング工程：サイジング工程
は、プレス加工により、上記粗素材Ｗ′の高さを一定に
成形すると同時に、その外周をサイジング（寸法出し成
形）して中間素材Ｗ″を成形する工程であり、このサイ
ジング工程は、半密閉状態の成形型構造を備えたプレス
機を用いて行う。

【００３１】この成形型構造は、具体的には、図１(a)
および図１(b）に示すように、固定側に設けられる成形
ダイ１と、可動側に設けられる成形パンチ２とを備えて
なる。

【００３２】成形ダイ１は、鍛造部品Ｗ₂ の最終外周形
状に対応したストレートの外周成形面１ａを有する。一
方、成形パンチ２は、図１(b) に示すように、上記成形
ダイ１に密嵌状に嵌合可能で、鍛造部品Ｗ₂ の最終上面
ｄに対応した上面成形面２ａを有する。

【００３３】そして、粗素材Ｗ′を成形ダイ１内へと投
入するとともに（図１(a))、成形パンチ２を下降させる
（図１(b))。これにより、粗素材Ｗ′は成形パンチ２に
より成形されて、その高さが一定寸法に揃えられるとと
もに、その外周の抜き勾配部ｆもほぼストレートに成形
されて、中間素材Ｗ″となる。

【００３４】このサイジング工程における粗素材Ｗ′の
材料の流動メカニズムは、高さ方向の加圧力により生ず
る余肉（余った材料）の一部が外周側へ流動して、外周
の抜き勾配部ｆをなくしながらストレート形状に修正す
るとともに、残りの部分が内周側にも流動する。これに
より、下孔ｉの開口面積は、粗素材Ｗ′のときよりも減
小することとなる。なお、図１(b）に示されるように、
中間素材Ｗ″の外周面の下部には隙間３がある場合もあ
る。要するに、このサイジング工程は半密閉状態で行わ
れるため、中間素材Ｗ″の外周、外壁部のストレート成
形は不完全な状態にある。

【００３５】また、このサイジング工程に際して、粗素
材Ｗ′の硬度が大きく、硬過ぎてサイジングし難い場合
は、その前工程として、上記粗素材成形工程の後に素材
軟化のための熱処理を施し、その後デスケーリング（ス
ケール取り）をし、さらに潤滑皮膜を施してから、サイ
ジング工程を行う。一方、粗素材Ｗ′が適切な硬度であ
れば、そのまま潤滑処理を施してサイジングを行う。

【００３６】（３）孔成形抜き工程：孔成形抜き工程
は、プレス仕上げ加工により、前記中間素材Ｗ″を孔成
形抜きして前記鍛造部品Ｗ₂ を成形する工程であり、こ
の孔成形抜き工程は、完全密閉状態の成形型構造を備え
たプレス機を用いて行う。

【００３７】この成形型構造は、具体的には、図１(c）
に示すように、固定側に設けられる下部成形型１０と、
可動側に設けられる上部成形型１１とを備えてなる。

【００３８】下部成形型１０は、成形ダイ１５と孔抜き
ダイ１６からなる。成形ダイ１５は、鍛造部品Ｗ₂ の最
終外周形状を成形するストレートの外周成形面１５ａを
有する。また、孔抜きダイ１６は、この成形ダイ１５の
下側に配置されて鍛造部品Ｗ ₂ の最終孔形状に対応した
位置に孔抜き空間１６ａを有する。

【００３９】一方、上部成形型１１は、成形パンチ１７
と孔抜きパンチ１８とからなる。成形パンチ１７は、上
記下部成形型１０の成形ダイ１５に密嵌状に嵌合可能
で、鍛造部品Ｗ₂ の最終上面ｄを成形する上面成形面１
７ａを有する。また、孔抜きパンチ１８は、鍛造部品Ｗ
₂ の最終孔ｃを成形するもので、成形パンチ１７の中央
部分に高さ調整可能に保持されている。この孔抜きパン
チ１８は、成形パンチ１７の下面つまり上面成形面１７
ａから下方へ突出するとともに、下部成形型１０の孔抜
きダイ１６の孔抜き空間１６ａに挿入可能とされてい
る。

【００４０】孔抜きパンチ１８の先端部１８ａの形状寸
法は、中間素材Ｗ″の下孔ｉ内の材料を、横方向、斜め
方向の側方向へ流動させながら成形する必要から、下孔
ｉ内の抜き勾配部ｇの抜き勾配の程度に応じて設計され
る。

【００４１】図示の実施形態において、孔抜きパンチ１
８の先端部１８ａは、中間素材Ｗ″の下孔ｉ内周面に対
して円滑に挿入加圧可能な先細のテーパ外周面を有して
なり、図２を参照して、この孔抜きパンチ１８の先端部
１８ａのテーパ外周面のテーパ角度αと中間素材Ｗ″の
抜き勾配βとの関係は、α≧βとされ、先端部１８ａの
高さＨは、中間素材Ｗ″の高さＨ₀ を勘案して適宜設定
される。

【００４２】ちなみに、孔抜きパンチ１８の先端部１８
ａのテーパ角度αと中間素材Ｗ″の抜き勾配βとの関係
がα＜βとなると、図３に示すように、中間素材Ｗ″の
下孔ｉ内周面部分に孔抜きパンチ１８の先端部１８ａが
喰い付き、この部分の材料をむしりとるような形にな
り、この結果、下孔ｉの内周面にクラックが入り、また
横方向への材料の流動もスムースではなくなる。そし
て、このようなむしれが発生すると、その部分の潤滑被
膜がきれ、孔抜きパンチ１８と中間素材Ｗ″との焼付き
が発生し、その後の生産も不可能となり、量産性がなく
なってしまう。

【００４３】これに対して、α≧βの場合は、孔抜きパ
ンチ１８の進行（下降）に際して、先端部１８ａのテー
パ外周面と中間素材Ｗ″の下孔ｉの接触表面との間の潤
滑効果を保持しながら、なおかつ余肉の流動を孔抜きパ
ンチ１８の横方向へ与えて、成形ダイ１５内への充填性
を高める効果がある。また、これに関連して、孔抜きパ
ンチ１８の先端部１８ａの基部１８ｂを、図示のような
断面直線状から、先端部１８ａから円滑に連続する断面
円弧状としても良い。

【００４４】そして、サイジング工程で造られた中間素
材Ｗ″を下部成形型１０の成形ダイ１５内へと投入する
とともに、上部成形型１１（成形パンチ１７＋孔抜きパ
ンチ１８）を下降させる。この下降に連れて、孔抜きパ
ンチ１８が中間素材Ｗ″の下孔ｉ内の材料に接触して、
さらに孔抜きパンチ１８の下降に伴って、これら下孔ｉ
内の余った材料（余肉）を横方向および斜め下方向へ押
圧排除しながら、中間素材Ｗ″の外周面下部の隙間３に
充填させるとともに、下孔ｉ内を成形して鍛造部品Ｗ₂
が完成する。

【００４５】この孔成形抜き工程が完了した瞬間の状態
においては、図１(c）に示すように、成形パンチ１７が
成形ダイ１５に密嵌状に嵌合して、鍛造部品Ｗ₂ の上面
を押さえ付け、鍛造部品Ｗ₂ は完全密封状態下にある。
なお、この孔抜きパンチ１８の下降で余った材料つまり
余肉は、スクラップｓとして、孔抜きダイ１６の孔抜き
空間１６ａから排出される。

【００４６】しかして、以上のように構成された製造方
法においては、予め下孔ｉを形成された粗素材Ｗ′に対
して、半密閉状態でサイジングを施して中間素材Ｗ″と
した後、この中間素材Ｗ″を成形パンチ１７で押さえ付
けて、孔抜きパンチ１８を下孔ｉ内に貫通させながら、
完全密閉状態で成形と孔抜きを行うことにより、最終製
品である鍛造部品Ｗ₂ の各部の仕上がり寸法精度は非常
に高く、重量バラツキも極めて少ない。

【００４７】また、本製造方法によれば、機械加工が不
要であるため、従来のこの種の製造方法に比して大幅な
コストダウンを図ることが可能である。

【００４８】実施形態２ 本実施形態は図４に示されており、実施形態１における
製造工程の一部が改変されたものである。

【００４９】すなわち、実施形態１においては、サイジ
ング工程と孔成形抜き工程を異なる成形型内で行ってい
たが、本実施形態においては、サイジング工程と孔成形
抜き工程を一つの成形型内で連続して行う構成とされて
いる。

【００５０】本実施形態におけるサイジング工程と孔成
形抜き工程を連続して行うプレス機の単一の成形型構造
は、具体的には、図示のように、固定側に設けられる下
部成形型２０と、可動側に設けられる上部成形型２１と
を備えてなる。

【００５１】下部成形型２０は、成形ダイ２５と孔抜き
ダイ２６からなる。成形ダイ２５は、鍛造部品Ｗ₂ の最
終外周形状を成形するストレートの外周成形面２５ａを
有する。また、孔抜きダイ２６は、成形ダイ２５の下側
に配置されて鍛造部品Ｗ₂ の最終孔形状に対応した位置
に孔抜き空間２６ａを有する。この孔抜き空間２６ａ
は、後述する孔抜きパンチ２８が挿入可能な形状寸法を
有するとともに、孔抜き空間２６ａの上端開口縁３４
が、孔抜きパンチ２８と協働するせん断刃とされてい
る。

【００５２】一方、上部成形型２１は、成形パンチ２７
と孔抜きパンチ２８とからなる。成形パンチ２７は、上
記下部成形型２０の成形ダイ２５に密嵌状に嵌合可能
で、鍛造部品Ｗ₂ の最終上面ｄを成形する上面成形面２
７ａを有する。また、孔抜きパンチ２８は、鍛造部品Ｗ
₂ の最終孔ｃを成形するもので、成形パンチ２７の中央
部分に摺動可能に保持されている。この孔抜きパンチ２
８は、成形パンチ２７の下面、つまり上面成形面２７ａ
から下方へ突出退入可能とされるとともに、下部成形型
２０の孔抜きダイ２６の孔抜き空間２６ａに挿入可能と
されている。孔抜きパンチ２８の先端部２８ａの形状寸
法は、実施形態１の孔抜きパンチ１８の先端部１８ａの
形状寸法と同様の条件で設計される。

【００５３】次に、以上のように構成されたプレス機を
用いた鍛造部品Ｗ₂ の製造方法を説明する。

【００５４】（１）粗素材成形工程：この工程は実施形
態１の場合と同様であって、従来の一般的な熱間鍛造に
より、図１１に示すように、抜き勾配部ｆ，ｇの付いた
粗素材Ｗ′を造る。

【００５５】（２）サイジング工程：粗素材成形工程で
造られた粗素材Ｗ′を、図４(a）に示すように、下部成
形型２０の成形ダイ２５内へと投入するとともに、上部
成形型２１（成形パンチ２７＋孔抜きパンチ２８）を成
形ダイ２５へ接近（下降）させる。この状態において
は、孔抜きパンチ２８は、成形パンチ２７に対して相対
的に停止状態にある。

【００５６】さらに、図４(b）に示すように、上部成形
型２１が成形ダイ２５へ接近するとともに、成形パンチ
２７の下降停止面２７ｂが成形ダイ２５の係合端面２５
ｂに接触するまで、成形パンチ２７の上面成形面２７ａ
が粗素材Ｗ′を下方に押し付ける。これにより、粗素材
Ｗ′は成形パンチ２７により成形されて、その高さが一
定寸法に揃えられるとともに、その外周の抜き勾配部ｆ
もほぼストレートに成形されて、前記中間素材Ｗ″とな
る。この場合の材料の流動メカニズムは、実施形態１の
サイジング工程における材料の流動メカニズムと同様で
ある。

【００５７】（３）孔成形抜き工程：成形パンチ２７に
よる粗素材Ｗ′の部分成形が完了した状態、つまり上記
中間素材Ｗ″が成形された状態から、孔抜きパンチ２８
が下降し始める。この孔抜きパンチ２８の下降に連れ
て、孔抜きパンチ２８が中間素材Ｗ″の下孔ｉ内の材料
に接触するとともに、さらなる下降に伴ってこれら下孔
ｉ内の余った材料（余肉）を横方向および斜め下方向へ
押圧排除しながら、中間素材Ｗ″の外周面下部の隙間３
に充填させるとともに、下孔ｉ内を成形して鍛造部品Ｗ
₂ が完成する。この場合、孔抜きパンチ２８の下降で余
った材料つまり余肉は、スクラップｓとして、孔抜きダ
イ２６の孔抜き空間２６ａから排出されるなど、実施形
態１の孔成形抜き工程と同様である。

【００５８】この孔成形抜き工程においては、図４(b）
に示すように、成形パンチ２７の下降停止面２７ｂが成
形ダイ２５の係合端面２５ｂに接触して、成形パンチ２
７の上面成形面２７ａが中間素材Ｗ″を下方に押し付け
た静止状態にあり、中間素材Ｗ″の高さ寸法がそのまま
高い精度をもって維持されるとともに、孔成形抜き工程
が完了した瞬間の状態においては、図４(c）に示すよう
に、鍛造部品Ｗ₂ は完全密封状態下にある。

【００５９】したがって、仕上がり素材である鍛造部品
Ｗ₂ は、粗素材Ｗ′の重量バラツキの有無に拘らずほぼ
一定と重量のものが得られる。つまり、粗素材Ｗ′の重
量バラツキは、孔抜きダイ２６の孔抜き空間２６ａから
排出されるスクラップｓの重量のバラツキとなって表れ
て、このスクラップにより吸収される結果、鍛造部品Ｗ
₂ の重量はほぼ一定となる。その他の構成および作用は
実施形態１と同様である。

【００６０】実施形態３ 本実施形態に係る鍛造部品の製造装置が図５〜図７に示
されており、実施形態２の製造方法の実施に使用される
プレス機である。

【００６１】このプレス機は、実施形態２のサイジング
工程と孔成形抜き工程とを連続して行う単一の成形型構
造（成形手段）を備えてなり、具体的には、前述した実
施形態２の成形型構造つまり下部成形型２０と上部成形
型２１を備える成形型構造を主要部として構成されてい
る。以下、実施形態２と同一の参照符号は、同じ構成要
素または構成部材を示す。

【００６２】下部成形型２０の成形ダイ２５は、プレス
機のベッド３０上にダイホルダ３１，３２，３３を介し
て固定的に装着されており、その内径面２５ａが、図示
のごとく、鍛造部品Ｗ₂ の最終外周形状を成形する垂直
なストレートの外周成形面を形成している。

【００６３】また、下部成形型２０の孔抜きダイ２６
は、上記成形ダイ２５の下側に連続して配置されてお
り、その内部に孔抜き空間２６ａを備える。この孔抜き
空間２６ａは、鍛造部品Ｗ₂ の最終孔形状に対応した位
置に配置されて、後述する孔抜きパンチ２８が挿入可能
な形状寸法を有するとともに、孔抜き空間２６ａの上端
開口縁３４が、孔抜きパンチ２８と協働するせん断刃と
されている。

【００６４】さらに、下部成形型２０の下側に、成形ス
クラップ排出部（手段成形スクラップ排出手段）３５が
設けられている。

【００６５】この成形スクラップ排出部３５は、孔成形
抜き工程で生成される余肉のスクラップを成形型外部へ
排出するもので、スクラップ排出路３６と排出空気供給
装置３７とからなる。

【００６６】スクラップ排出路３６は、具体的には、上
記孔抜きダイ２６とダイホルダ３３内に、上記孔抜き空
間２６ａの下端と連通して設けられている。このスクラ
ップ排出路３６は水平に延びて設けられており、その先
端３６ａが図外のスクラップ回収部に連通するととも
に、その基端３６ｂが上記排出空気供給装置３７に連通
されている。スクラップ排出路３６の先端側底部は、図
示のごとく先端にむけて下向き傾斜状に形成されて、ス
クラップの排出が円滑に行われる構造とされている。

【００６７】排出空気供給装置３７は、スクラップ排出
路３６に排出空気を供給するもので、具体的には送風機
等を備える従来周知の基本構造を備える空気供給回路か
ら構成されている。

【００６８】３８は、孔成形抜き後の鍛造部品Ｗ₂ を成
形ダイ２５から取り出すためのノックアウト部を示して
おり、具体的には、成形ダイ２５内の鍛造部品Ｗ₂ の底
面を突き上げるためのノックアウトピン３８ａを主要部
として備えており、このノックアウトピン３８ａは、プ
レス機本体のノックアウトバー３９により昇降動作され
る。

【００６９】上部成形型２１の成形パンチ２７と孔抜き
パンチ２８は、プレス機の昇降動作するラム（スライ
ド）４０下面に固定されたダイセットのアッパープレー
ト４１に装着されている。具体的には、孔抜きパンチ２
８は、孔抜きパンチホルダ４２、４３、４４を介して上
記アッパープレート４１に固定されている。一方、成形
パンチ２７は、成形パンチホルダ４６、４７、４８を介
して加圧シリンダ装置５０に固定されている。

【００７０】図示の実施形態においては、上記成形パン
チ２７の中央部に貫通孔５５が上下垂直方向へ貫設され
るとともに、この貫通孔５５に、昇降動作するラム４０
に固定的に取付け固定された上記孔抜きパンチ２８が相
対的に摺動可能に組み合わされてなる。成形パンチ２７
は、上記ラム４０に対して相対的に昇降方向へ移動可能
に装置されるとともに、上記加圧シリンダ装置５０に駆
動連結されている。

【００７１】加圧シリンダ装置５０は、油圧により駆動
する油圧シリンダの形態とされ、具体的には、シリンダ
室５０ａが、上記アッパープレート４１とこのアッパー
プレート４１に一体的に組合されたピストンホルダ５１
とから形成されるとともに、ピストン５０ｂが、上記シ
リンダ室５０ａ内に供給される圧油により、ピストンホ
ルダ５１に摺動案内されて昇降動作するように構成され
ている。上記シリンダ室５０ａは、図示しないが、油圧
制御回路を介して油圧供給源に連通されており、その内
部の油供給量が適宜制御される。また、ピストン５０ｂ
の昇降ストロークの下端は、上記ピストンホルダ５１の
係止肩部５１ａとピストン５０ｂの下面との当接係合に
より規定される。

【００７２】上記ピストン５０ｂには、上記成形パンチ
２７が成形パンチホルダ４６、４７、４８を介して取付
け固定されている。成形パンチ２７を保持する成形パン
チホルダ４７は、上記アッパープレート４１に、垂直に
装着された複数本（図面には１本のみ示されている）の
ガイドポスト６０に対して、ガイドブッシュ６１を介し
て上下方向へ摺動可能に案内支持されている。これによ
り、成形パンチ２７は、上記ラム４０さらにはこのラム
４０と一体の固定された孔抜きパンチ２８に対して、相
対的に昇降方向へ移動可能とされている。

【００７３】そして、油圧供給源から油圧制御回路を介
して上記シリンダ室５０ａに供給される油供給量が制御
されると、ピストン５０ｂを介して、成形パンチ２７に
所定の油圧が伝達され、これにより、ラム４０の昇降動
作と協働して、後述する成形パンチ２７によるサイジン
グ工程と、孔抜きパンチ２８による孔成形抜き工程が連
続して行われる。

【００７４】なお、成形パンチ２７は、下部成形型２０
の成形ダイ２５に密嵌状に嵌合可能で、鍛造部品Ｗ₂ の
最終上面ｄを成形する上面成形面２７ａを有し、一方、
孔抜きパンチ２８は、鍛造部品Ｗ₂ の最終孔ｃを成形す
る外径寸法を有する筒状外周面を備えるとともに、その
先端部２８ａが、中間素材Ｗ″の下孔ｉ内周面に対して
円滑に挿入加圧可能な先細形状を備える。孔抜きパンチ
２８の先端部２８ａの具体的な形状寸法は、実施形態２
と同様、実施形態１の孔抜きパンチ１８の先端部１８ａ
の形状寸法と同様の条件で設計される。

【００７５】次に、以上のように構成されたプレス機を
用いた鍛造部品Ｗ₂ の製造方法を説明する。

【００７６】（１）粗素材成形工程：この工程は実施形
態１および実施形態２の場合と同様であって、従来の一
般的な熱間鍛造により、図１１に示すように、抜き勾配
部ｆ，ｇの付いた粗素材Ｗ′を造る。

【００７７】（２）サイジング工程：粗素材成形工程で
造られた粗素材Ｗ′を、図５に示すように、下部成形型
２０の成形ダイ２５内へと投入するとともに、ラム４０
の第一の下降動作により、成形パンチ２７が前記サイジ
ング工程を行う。

【００７８】すなわち、ラム４０が下降して、このラム
４０に装着された上部成形型２１（成形パンチ２７＋孔
抜きパンチ２８）が下部成形型２０の成形ダイ２５へ接
近（下降）する。この状態においては、孔抜きパンチ２
８は、図示のごとく、成形パンチ２７に対して相対的に
停止状態にあり、また、成形パンチ２７の上面には、油
圧シリンダ装置５０の油圧による圧力が加えられてい
る。

【００７９】さらに、図６に示すように、上部成形型２
１が成形ダイ２５へ接近して、成形パンチ２７を保持す
る成形パンチホルダ４６の下面４６ａが成形ダイ２５の
係合端面２５ｂに接触するまで、成形パンチ２７の上面
成形面２７ａが粗素材Ｗ′を下方に押し付ける。

【００８０】換言すれば、成形パンチ２７がの上面成形
面２７ａが粗素材Ｗ′に接触し始めると、油圧シリンダ
装置５０の油圧が作用して、粗素材Ｗ′の成形が始ま
り、ラム４０が下降し続けて、成形パンチホルダ４６の
下面４６ａが成形ダイ２５の係合端面２５ｂに当接停止
すると、サイジング工程の成形が完了する。つまり、成
形パンチ２７は油圧シリンダ装置５０による油圧駆動で
あるため、何らかのストッパ手段を設けないと、上記成
形動作がどんどん進行していく、成形パンチホルダ４６
はこのストッパの役割を担っている。この成形完了時点
のラム４０の下降位置は、まだ昇降ストローク（ラム行
程）の下死点に達しておらず、その下降中間位置にあ
り、図示の実施形態においては、ラム４０の昇降ストロ
ーク（ラム行程）の下死点上ほぼ中間素材Ｗ″の高さ位
置にある。

【００８１】以上の動作により、粗素材Ｗ′は成形パン
チ２７により成形されて、その高さが一定寸法に揃えら
れるとともに、その外周の抜き勾配部ｆもほぼストレー
トに成形されて、上記中間素材Ｗ″となる。この場合の
材料の流動メカニズムは、実施形態１のサイジング工程
における材料の流動メカニズムと同様である。

【００８２】（３）孔成形抜き工程：成形パンチ２７に
よる粗素材Ｗ′の部分成形が完了した状態、つまり上記
中間素材Ｗ″が成形された状態から、続く、ラム４０の
第二の下降動作により、孔抜きパンチ２８が上記孔成形
抜き工程を行うとともに、この間において、上記成形パ
ンチ２７には、油圧シリンダ装置５０により一定の加圧
力が付与される。

【００８３】すなわち、ラム４０のさらなる下降に伴っ
て、孔抜パンチホルダ４２、４３、４４を介して、孔抜
きパンチ２８が、成形パンチ２７の上面成形面２７ａか
ら突出して、下降し始める。そして、この孔抜きパンチ
２８は、ラム４０の下降に連れて中間素材Ｗ″の下孔ｉ
の中へと進入していき、同時に下孔ｉ内の成形と余分な
材料（余肉）の排除を行いながら下降を続ける。この下
降時において、成形パンチ２７を固定している油圧シリ
ンダ装置５０のシリンダ室５０ａ内の油が、油圧制御回
路を介して油タンクへ還流排除されて、その油量が減少
していく。この結果、ピストン５０ｂは作動せず、成形
パンチ２７は静止した状態にある。

【００８４】そして、ラム４０がその昇降ストロークの
下死点に達した時点で、この孔成形抜き工程における成
形と孔抜き作業が完了して、鍛造部品Ｗ₂ が完成する
と、ラム４０は再び上死点近傍へと上昇復帰する。ま
た、孔抜きパンチ２８の下降で余った材料つまり余肉
は、ラム４０の昇降ストロークの下死点近傍において孔
抜きダイ２６のせん断刃３４により切断され、スクラッ
プとして、孔抜きダイ２６の孔抜き空間２６ａからスク
ラップ排出路３６へ落下排出された後、排出空気供給装
置３７から供給される排出空気により成形型外部のスク
ラップ回収部へ排出供給される。

【００８５】なお、この場合の孔抜きパンチ２８による
中間素材Ｗ″の成形と孔抜き作業時における材料の移動
のメカニズムは実施形態２の孔成形抜き工程と同様であ
る。

【００８６】また、上述したサイジング工程を行うため
のラム４０の第一の下降動作と孔成形抜き工程を行う第
二の下降動作は、本実施形態においては連続した動作と
して行われるが、目的に応じて断続的なつまり不連続な
動作となる場合もある。その他の構成および作用は実施
形態２と同様である。

【００８７】なお上述した実施形態１〜３はあくまでも
本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明は
これに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更
が可能である。

【００８８】例えば、成形型の具体的構造は、成形対象
である鍛造部品Ｗ₂ の形状寸法に対応して設計され、図
示のものに限定されない。

【００８９】また、実施形態３におけるプレス機の成形
型構造の具体的構成も、同一条件を満たす限り、つまり
上述したサイジング工程と孔成形抜き工程を連続して行
うことができる限り、他の構成に適宜改変することが可
能である。

【００９０】さらに、本発明は、図示の実施形態で説明
したように、図１０に示すように、その外周と内周がス
トレートで、かつ孔ｃの形状がその軸線に対して非対称
であって、冷間鍛造での成形が極めて困難であるような
異形鍛造部品Ｗ₂ の製造に最適な製造技術ではあるが、
もちろん、例えば、図８(a）、(b）に示すように、外周
と内周がストレートで、しかも孔ａの形状がその軸線Ｘ
に対して対称であるような部品Ｗ₁ （Ｗ_1a, Ｗ_1b）にも
適用可能である。

【００９１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の製造方法
によれば、熱間鍛造により、下孔を有する粗素材を成形
する粗素材成形工程、プレス加工により、上記粗素材の
外周をサイジングして中間素材を成形するサイジング工
程、および、プレス仕上げ加工により、上記中間素材を
孔成形抜きして前記鍛造部品を成形する孔成形抜き工程
からなるから、孔形状の対称性の如何を問わず、機械加
工を不要として、高精度でしかも大幅なコストダウンを
図ることができる精密鍛造技術を提供することができ
る。

【００９２】すなわち、上記粗素材成形工程では、冷間
鍛造での成形が極めて困難な複雑な形状の鍛造部品、例
えば、図１０に示すような異形鍛造部品Ｗ₂ の製造にも
対処可能な粗素材を成形することができる。

【００９３】また、この粗素材を、続くサイジング工程
でサイジングすることにより、粗素材の高さが一定寸法
に揃えられるとともに、その外周の抜き勾配もほぼスト
レートに成形することができる。つまり、このサイジン
グ工程における粗素材の材料の流動メカニズムは、高さ
方向の加圧力により生ずる余肉の一部が外周側へ流動し
て、外周の抜き勾配をなくしながらストレート形状に修
正するとともに、残りの部分が内周側にも流動して、下
孔の開口面積は小さくなる。

【００９４】さらに、最後の孔成形抜き工程では、中間
素材の下孔に孔成形抜きを施すことにより、下孔内の余
肉の一部が成形型内の隙間へ流動して充填されるととも
に、残りの部分がスクラップとして成形型内から排出さ
れるところ、この孔成形抜きの完了状態においては、成
形型内は完全密閉状態にある。この結果、成形型内の仕
上がり素材（鍛造部品）の各部の寸法精度はきわめて高
い。

【００９５】また、粗素材の重量バラツキは、孔成形抜
き工程において排出されるスクラップの重量のバラツキ
となって表れて、このスクラップにより吸収される。こ
の結果、仕上がり素材である鍛造部品は、粗素材の重量
バラツキの有無に拘らずほぼ一定の重量のものが得られ
ることとなり、重量バラツキも非常に少ないものが得ら
れる。

【００９６】また、機械加工が不要であるため、機械加
工による切削加工が極めて困難な鍛造部品も製造可能で
あり、部品設計の自由度が従来に比して大きくなるとと
もに、従来に比して大幅なコストダウンを図ることも可
能である。

【００９７】とりわけ、上記サイジング工程と孔成形抜
き工程を本発明の製造装置を用いて連続して行うことに
より、これら一連の工程が単一の成形型内で行われる結
果、製造時間の短縮と高い寸法精度維持がより確実に実
現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態１である孔を有する鍛造
部品の製造方法の工程を示す断面図で、図１(a) は粗素
材成形工程を完了した粗素材をサイジング工程用の成形
ダイ内に投入した状態を示し、図１(b) は同粗素材にサ
イジングを施した状態を示し、図１(c) はサイジング工
程を完了した中間素材に孔成形抜き工程用の成形ダイ内
で孔成形抜きを施した状態を示す。

【図２】同製造方法の孔成形抜き工程において用いる孔
抜きパンチの先端部の形状寸法と、粗素材の下孔との関
係を一部拡大して示す正面図である。

【図３】同孔抜きパンチの先端部の形状寸法が適切でな
い場合に、同孔抜きパンチにより孔成形抜きを行ったと
きの粗素材の下孔の状態を説明するための正面断面図で
ある。

【図４】本発明に係る実施形態２である孔を有する鍛造
部品の製造方法の工程を示す断面図で、図４(a) は粗素
材成形工程を完了した粗素材を成形ダイ内に投入した状
態を示し、図４(b) は同粗素材にサイジングを施した状
態を示し、図４(c) はサイジング工程を完了した中間素
材に同じ成形ダイ内で連続して孔成形抜きを施した状態
を示す。

【図５】本発明に係る実施形態３である孔を有する鍛造
部品の製造方法に使用する製造装置を示す断面図で、粗
素材成形工程を完了した粗素材を成形ダイ内に投入した
状態を示す。

【図６】同じく同製造装置について、粗素材にサイジン
グを施した状態を示す断面図である。

【図７】同じく同製造装置について、サイジング工程を
完了した中間素材に孔成形抜きを施した状態を示す断面
図である。

【図８】孔を有する鍛造部品の一例である、孔形状がそ
の軸線に対して対称である鍛造部品を示す平面図と断面
図である。

【図９】同鍛造部品を冷間鍛造方により製造する場合の
一般的な製造工程を示すブロック図である。

【図１０】冷間鍛造での成形が極めて困難な孔を有する
鍛造部品の一例である、孔形状がその軸線に対して非対
称である鍛造部品を示し、図１０(a) は平面図であり、
図１０(b) は断面図である。

【図１１】熱間鍛造により造られた同鍛造部品の粗素材
を示し、図１１(a) は平面図であり、図１１(b) は断面
図である。

【符号の説明】

Ｗ₂ 鍛造部品 ｆ，ｇ 抜き勾配部 Ｗ′ 粗素材 Ｗ″ 中間素材 ｉ 下孔 １ 成形ダイ １ａ 成形ダイの外周成形面 ２ 成形パンチ ２ａ 成形パンチの上面成形面 １０ 下部成形型 １１ 上部成形型 １５ 成形ダイ １５ａ 成形ダイの外周成形面 １６ 孔抜きダイ １６ａ 孔抜きダイの孔抜き空間 １７ 成形パンチ １７ａ 成形パンチの上面成形面 １８ 孔抜きパンチ ２０ 下部成形型 ２１ 上部成形型 ２５ 成形ダイ ２５ａ 成形ダイの外周成形面 ２５ｂ 成形ダイの係合端面 ２６ 孔抜きダイ ２６ａ 孔抜きダイの孔抜き空間 ２７ 成形パンチ ２７ａ 成形パンチの上面成形面 ２７ｂ 成形パンチの下降停止面 ２８ 孔抜きパンチ ２８ａ 孔抜きパンチの先端部 ３４ せん断刃 ３５ 成形スクラップ排出部（手段成形スク
ラップ排出手段） ３６ スクラップ排出路 ３７ 排出空気供給装置 ３８ ノックアウト部 ４０ ラム（スライド） ５０ 油圧シリンダ装置（加圧シリンダ装
置） ５０ａ 油圧シリンダ装置のシリンダ室 ５０ｂ 油圧シリンダ装置のピストン ５５ 成形パンチの貫通孔

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の工程からなることを特徴とする孔を
   有する鍛造部品の製造方法。 (1) 熱間鍛造により、下孔を有する粗素材を成形する粗
   素材成形工程 (2) プレス加工により、前記粗素材の外周をサイジング
   して中間素材を成形するサイジング工程 (3) プレス仕上げ加工により、前記中間素材を孔成形抜
   きして前記鍛造部品を成形する孔成形抜き工程
2. 【請求項２】 前記サイジング工程を半密閉状態で行う
   とともに、前記孔成形抜き工程を完全密閉状態で行うこ
   とを特徴とする請求項１に記載の孔を有する鍛造部品の
   製造方法。
3. 【請求項３】 前記粗素材成形工程の後、前記粗素材に
   素材軟化のための熱処理を施し、デスケーリングをして
   から前記サイジング工程を行うことを特徴とする請求項
   １に記載の孔を有する鍛造部品の製造方法。
4. 【請求項４】 前記サイジング工程と孔成形抜き工程を
   異なる成形型内で行うことを行うことを特徴とする請求
   項１に記載の孔を有する鍛造部品の製造方法。
5. 【請求項５】 前記サイジング工程と孔成形抜き工程を
   一つの成形型内で連続して行うことを行うことを特徴と
   する請求項１に記載の孔を有する鍛造部品の製造方法。
6. 【請求項６】 下孔を有する粗素材の外周をサイジング
   して中間素材を成形するサイジング工程と、前記中間素
   材を孔成形抜きして前記鍛造部品を成形する孔成形抜き
   工程とを連続して行う単一の成形手段を備えてなること
   を特徴とする孔を有する鍛造部品の製造装置。
7. 【請求項７】 前記成形手段は、固定側に設けられる下
   部成形型と、可動側に設けられる上部成形型とを備え、 前記下部成形型は、鍛造部品の最終外周形状を成形する
   外周成形面を有する成形ダイと、この成形ダイの下側に
   配置されて前記鍛造部品の最終孔形状に対応した位置に
   孔抜き空間を有する孔抜きダイとを備えてなり、 前記上部成形型は、前記下部成形型の成形ダイに密嵌状
   に嵌合可能で、前記鍛造部品の最終上面を成形する上面
   成形面を有する成形パンチと、前記下部成形型の孔抜き
   ダイの孔抜き空間に挿入可能で、前記鍛造部品の最終孔
   を成形する孔抜きパンチとを備えてなることを特徴とす
   る請求項６に記載の孔を有する鍛造部品の製造装置。
8. 【請求項８】 前記成形パンチに貫通孔が貫設されると
   ともに、この貫通孔に前記孔抜きパンチが相対的に摺動
   可能に組み合わされてなり、 この孔抜きパンチは、昇降動作するラムに固定的に取付
   け固定され、前記成形パンチは、前記ラムに対して相対
   的に昇降方向へ移動可能に装置されるとともに、加圧シ
   リンダ装置に駆動連結されていることを特徴とする請求
   項７に記載の孔を有する鍛造部品の製造装置。
9. 【請求項９】 前記ラムの第一の下降動作により、前記
   成形パンチが前記サイジング工程を行い、続く第二の下
   降動作により、前記孔抜きパンチが前記孔成形抜き工程
   を行うとともに、この孔成形抜き工程において、前記成
   形パンチには、前記加圧シリンダ装置により一定の加圧
   力が付与されるように構成されていることを特徴とする
   請求項８に記載の孔を有する鍛造部品の製造装置。
10. 【請求項１０】 前記孔抜きパンチの先端部は、前記中
    間素材の下孔内周面に対して円滑に挿入加圧可能な先細
    形状を備えることを特徴とする請求項７から９のいずれ
    か一つに記載の孔を有する鍛造部品の製造装置。
11. 【請求項１１】 前記下部成形型の下側に、成形スクラ
    ップ排出手段が設けられ、 この成形スクラップ排出手段は、前記孔抜きダイの孔抜
    き空間およびスクラップ回収部に連通するスクラップ排
    出路と、このスクラップ排出路に排出空気を供給する排
    出空気供給装置とを備えてなることを特徴とする請求項
    ７から１０のいずれか一つに記載の孔を有する鍛造部品
    の製造装置。
12. 【請求項１２】 前記孔抜きダイの孔抜き空間開口縁
    に、前記孔抜きパンチと協働するせん断刃が設けられて
    いることを特徴とする請求項７から１１のいずれか一つ
    に記載の孔を有する鍛造部品の製造装置。