JP2001334345A - 中空鍛造品の成形方法 - Google Patents
中空鍛造品の成形方法Info
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Abstract
形するとともに、成形時間を短縮し、さらには異径状の
中空部を有するワークを成形可能とする。 【解決手段】ビレット250に形成される中空部252
に非圧縮性物質、若しくは圧縮係数の極めて小さい充填
材254、好ましくは、ろう、可融合金又は寒天などを
充填し、該ビレット250をキャビティ70内に収容す
る。その後、駆動機構の作用下にパンチ86を鉛直下方
向に変位させ、該パンチ86によって前記ビレット25
0を鉛直下方向に押圧して該ビレット250を前記キャ
ビティ70内に流動させる。
Description
方法に関し、特に、ワークに形成される中空部に充填材
を充填して該ワークの中空部を保持して鍛造成形を行う
中空鍛造品の成形方法に関する。
どの燃費の向上を図るためにその構成部品の軽量化が求
められている。例えば、トランスミッションの構成部品
であるカウンタシャフトは、その内部に中空部が形成さ
れることにより軽量化がなされている。
品の成形方法としては、先ず、金型内に収容したワーク
をパンチによって押圧して該金型内に該ワークの肉を流
動させることにより所望の形状に鍛造成形する。その
後、例えば、成形した後のワークに対してガンドリルを
用いて機械加工を施すことによってその内部に中空部を
形成する。
のワークに予め機械加工により中空部を形成し、その中
空部に治具を装填して該中空部を保持した状態でパンチ
により該ワークの成形を行う。図14Aにこの従来技術
に係る成形方法でワークを成形した状態を概略的に示
す。ここで、参照符号1は成形された後のワークを示
し、また、参照符号2は中空部、3は治具、4はパンチ
を示す。
成形方法では、ワークを成形した後に機械加工により該
ワークの内部に中空部を形成するため、加工作業が煩雑
になるとともに、加工に長時間を要するという問題点が
指摘されている。
に治具を装填して該中空部を保持しながら該ワークを成
形する場合には、該ワークに対する成形工程中に治具の
折れ、割れなどの破損を招くおそれがあり、その際、該
中空部から該治具を取り出すことが困難になるという不
都合が生じる。さらに、図14Bに示すように、例え
ば、成形した後のワーク5に形成される中空部6の先端
7の直径を縮径させる場合(異径状の中空部を形成する
場合)には、該中空部6から治具を取り出すことが困難
であるため、実際上、治具を使用してこの種のワークに
加工を施すことができなかった。
たものであり、治具などを用いずにワークを成形でき、
中空部を有するワークの加工工程を簡素化し、かつ、成
形時間を著しく短縮できるとともに、異径状の中空部を
有するワークを成形することも可能とした中空鍛造品の
成形方法を提供することを目的とする。
される中空部に充填材を充填し、前記ワークをキャビテ
ィ内に収容保持し、該キャビティに臨むパンチによって
該ワークを押圧し、該キャビティ内で該ワークの肉を流
動させることを特徴とする。
記パンチ工程は、前記ワークの前記中空部を密封しなが
ら該ワークを成形する工程を含むと好ましい。この場
合、成形後のワークに形成される中空部の形状は、異径
状であってもよく、前記ワークを成形した後、該ワーク
を加熱することにより該ワークの前記中空部に充填され
ている充填材を取り出すとより好適である。
部に充填材を充填することにより、該中空部を確保しな
がら該ワークの鍛造成形が可能となるとともに、機械加
工を可及的に削減できるため成形工程が簡素化し、か
つ、成形時間を著しく短縮することができる。一方、治
具などを用いずに前記ワークを成形できるため、従来、
該ワークを成形加工中に発生していた治具の折れ、割れ
などに起因する該ワークの生産効率の悪化を可及的に阻
止できる。
例えば、ろう、可融合金又は寒天であると一層好適であ
る。例えば、融点が低く、かつ、常温で固体であるろ
う、可融合金又は寒天を充填材としてワークに形成され
る中空部に充填することにより、該ワークを搬送する
際、該中空部から該充填材が漏出することを可及的に阻
止することができるからである。さらに、ワークがパン
チによって押圧される際、その押圧により発生した熱に
よって充填材が融解されるため、該充填材の体積は略不
変となり該ワークに形成される中空部の容積を確実に確
保することが可能となる。しかも、ワークを加熱するこ
とにより、充填材を中空部から容易に取り出すことが可
能となる。
法をそれを実施するための成形装置との関係において好
適な実施の形態を挙げ、添付の図1〜図13を参照しな
がら以下詳細に説明する。なお、この成形方法は、その
用途が限定されるものではないが、例えば、自動車のト
ランスミッションの構成部品であるカウンターシャフト
を成形するために用いられると好ましい。
は第1〜第4のパンチ工程を含み、それぞれのパンチ工
程に対応した4つの成形装置が用いられる。
の成形装置10は、図1に示すように、固定部12と可
動部14とを有する。固定部12は、環状の第1の基台
16と、該第1の基台16上に固着され該第1の基台1
6より小径な環状の第2の基台18とを備え、該第1の
基台16及び該第2の基台18の略中央部には、該第1
の基台16及び該第2の基台18に連通した開口部20
が形成されている。この開口部20は、図1において下
方が拡径部22として形成され、湾曲状の肩部24と該
肩部24に連続するテーパ部26とを介して上方が該拡
径部22より小径な縮径部28として形成される。
に前記第2の基台18に凹部30が形成され、該凹部3
0に略円筒状のスリーブ32が嵌合立設される。前記ス
リーブ32を囲繞するように爪部34aを有するセット
プレート34が前記第2の基台18上に固着される。前
記スリーブ32及び前記セットプレート34上にバック
プレート36が固着される。このバックプレート36に
は、その上面の略中央部に凹部38が形成されるととも
に、前記スリーブ32の内部40と該凹部38とに連通
する孔部42が形成される。この孔部42の前記凹部3
8と連通している側は、前記スリーブ32の内部40と
連通している側より直径が小さい。
44aを有するリング44が外装される。前記セットプ
レート34の爪部34aと前記リング44の爪部44a
とに係着するように、前記セットプレート34及び前記
リング44に前記第2の基台18上に固着される環状の
ホルダ46が外嵌する。このホルダ46の頂部平坦面4
8には、複数のねじ孔50が形成されている。
の内部40及び前記孔部42にはノックアウトパンチ5
2が挿入され、該ノックアウトパンチ52は、図1にお
いて下方に位置するカム機構(図示せず)に連結されて
いる。従って、前記ノックアウトパンチ52は、前記カ
ム機構の作用下に軸方向に上下動自在に構成されてい
る。
凹部38には、環状の第1の金型54が嵌合し、該第1
の金型54上に外方に突出する突出部56aが形成され
る第2の金型56が係着される。さらに、この第2の金
型56上に環状の第3の金型58が嵌合し、該第3の金
型58上に爪部60aが形成される第4の金型60が係
着される。前記第1〜第4の金型54、56、58、6
0においては、第4の金型60、第1の金型54、第2
及び第3の金型56及び58の順に徐々に肉厚が薄くな
るように形成されている。この場合、これら4つの金型
54、56、58、60の中、最も薄肉に形成されてい
る第2及び第3の金型56及び58は、略同じ厚さを有
している。
1の締付リング62の爪部62aが係合し、前記第4の
金型60の爪部60aには第2の締付リング64の爪部
64aが係合する。そして、複数の締付ボルト66が前
記第2の締付リング64を貫通して前記第1の締付リン
グ62に螺着される。これにより、前記第2の金型5
6、前記第3の金型58及び前記第4の金型60が互い
に締め付けられる状態となる。
ダ46の頂部平坦面48に形成される複数のねじ孔50
に螺合する押圧ボルト68が貫通している。この押圧ボ
ルト68によって、第1〜第4の金型54、56、5
8、60が一体的に締め付けられている。
60のそれぞれの略中央部には、該第1〜第4の金型5
4、56、58、60に連通するキャビティ70が形成
されている。このキャビティ70は、第1の直線部72
と、該第1の直線部72から軸に対して離間する方向に
所定の角度傾斜した第1のテーパ部74と、該第1のテ
ーパ部74から軸方向に延在する第2の直線部76と、
該第2の直線部76から軸に対して離間する方向に所定
の角度傾斜した第2のテーパ部78と、該第2のテーパ
部78から軸方向に延在する第3の直線部80とから構
成されている。
される架台82を有し、該凸部82aには、先端部84
が略円柱状のパンチ86と該パンチ86に外嵌するパン
チホルダ88とが固着される。前記凸部82aに環状の
保持部材90が嵌合するとともに、該保持部材90に形
成される爪部90aは前記パンチホルダ88に形成され
る爪部88aに係合する。
する駆動機構(図示せず)に接続されており、該駆動機
構の作用下に前記パンチ86を保持する該架台82は、
図1において鉛直方向に上下動自在である。
の成形装置100について、図2を参照しながら説明す
る。この第2の成形装置100は、第1の成形装置10
と略同様の構成を有するため、該第1の成形装置10に
おける構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を
付してその詳細な説明を省略し、以下同様とする。な
お、この第2の成形装置100は、前記第1の成形装置
10と比較して主にキャビティの形状及びパンチの長さ
が異なっている。
の金型102、104、106108のそれぞれの略中
央部に連通して形成されるキャビティ110は、第1の
直線部112と、該第1の直線部112から軸に対して
離間する方向に所定の角度傾斜した第1のテーパ部11
4と、該第1のテーパ部114から軸方向に延在する第
2の直線部116と、該第2の直線部116から軸に対
して離間する方向に所定の角度傾斜した第2のテーパ部
118と、該第2のテーパ部118から軸方向に延在す
る第3の直線部120と、該第3の直線部120から軸
に対して離間する方向に所定の角度傾斜した第3のテー
パ部122と、該第3のテーパ部122から軸方向に延
在する第4の直線部124と、該第4の直線部124か
ら軸に対して離間する方向に所定の角度傾斜した第4の
テーパ部126と、該第4のテーパ部126から軸方向
に延在する第5の直線部128とから構成されている。
に固着されるパンチ130は、第1の成形装置10にお
けるパンチ86と略同一の形状であるが、該パンチ86
と比較して長さが短くなっている。
の成形装置150について、図3を参照しながら説明す
る。この第3の成形装置150は、前記第1の成形装置
10と比較して主にキャビティの形状及びパンチの形状
が異なっている。
152、154、156、158においては、第3の金
型156、第4の金型158、第1及び第2の金型15
2及び154の順に徐々に肉厚が薄くなるように形成さ
れている。この場合、これら4つの金型152、15
4、156、158の中、最も薄肉に形成されている第
1及び第2の金型152及び154は、略同じ厚さを有
している。そして、前記第4の金型158上にガイド1
60が嵌合している。第1〜第4の金型152、15
4、156、158のそれぞれの略中央部に連通して形
成されるキャビティ162は、該第1の金型152から
該第4の金型158に向かうにつれて直径が6段にわた
って大きくなる略円筒状に形成されている。
該凸部82a側が大径部164として形成され、テーパ
部166を介して下方の先端部が小径部168として形
成されるパンチインナ170が固着されている。さら
に、前記パンチインナ170に外嵌し、かつ、前記テー
パ部166に対向する逆テーパ部172と前記小径部1
68に対向する周面部174とが形成される環状のパン
チ176が前記凸部82aに固着される。従って、前記
小径部168と前記テーパ部166とを囲繞する空間部
178が形成されることになる。そして、前記パンチ1
76にパンチホルダ88が外嵌している。
の成形装置200について、図4を参照しながら説明す
る。この第4の成形装置200は、前記第3の成形装置
150と比較して主に金型の個数、キャビティの形状、
パンチインナの長さ及びパンチの長さが異なっている。
に、第1〜第7の金型202、204、206、20
8、210、212、214をこの順序で有する。前記
第1の金型202は、バックプレート36に形成される
凸部215に嵌合し、前記第7の金型214上にはガイ
ド216が嵌合している。前記第1の金型202には外
方に突出する環状の突出部218が形成され、第1〜第
7の金型202、204、206、208、210、2
12、214の芯だしをするための金型調芯リング22
0が、該第2〜第6の金型204、206、208、2
10、212に外嵌され、その下端部は該突出部218
の上面に着座している。
6,208、210、212、214のそれぞれの略中
央部に連通して形成されるキャビティ221の形状は、
最終的な製品の形状と略同一である。
ング222の爪部222aが係合し、前記第7の金型2
14の爪部214aには第2の締付リング224の第1
の爪部224aが係合する。そして、複数の締付ボルト
226が前記第2の締付リング224を貫通して前記第
1の締付リング222に螺着される。これにより、前記
第1〜第7の金型202、204、206、208、2
10、212、214が互いに締め付けられた状態とな
る。また、前記第1の締付リング222を囲繞するよう
に前記バックプレート36の外周面にリング44が外装
される。
れる第2の爪部224bには、アウターリング228に
形成される爪部228aが係合する。このアウターリン
グ228には、ホルダ46の頂部平坦面48に形成され
るねじ孔50に螺合する押圧ボルト230が複数個貫通
している。この押圧ボルト230によって、第1〜第7
の金型202、204、206、208、210、21
2、214が一体的に締め付けられている。
に固着されるパンチインナ232及びパンチ234はそ
れぞれ第3の成形装置150におけるパンチインナ17
0及びパンチ176と略同一の形状であるが、該パンチ
インナ170及び該パンチ176と比較して長さが短く
なっている。
100、150、200は、基本的には以上のように構
成されるものであり、次にその作用及び効果について説
明する。
造素材であるワーク、例えばビレット250の略中央内
部にガンドリルなどの機械加工により中空部252を形
成し、該中空部252内に充填材254を充填する。こ
の場合、前記充填材254には、非圧縮性物質や実質的
には圧縮係数が極めて小さい物質を用いることが好まし
く、特に、融点が低く、かつ、常温で固体となるものが
よい。この充填材254の例としては、ろう、可融合金
又は寒天などを例示することができるがこの限りではな
い。
10に形成されるキャビティ70内に前記ビレット25
0を収容する。その後、駆動機構(図示せず)の作用下
に可動部14の架台82を鉛直下方向に移動させる。こ
れにより、パンチ86が鉛直下方向に変位し、該パンチ
86によって前記ビレット250が鉛直下方向に押圧さ
れ、該ビレット250の肉が前記キャビティ70内に流
動する(図6参照)。その後、前記駆動機構の作用下に
前記架台82を鉛直上方向に移動させ、搬送機構(図示
せず)の作用下に前記ビレット250を前記第1の成形
装置10から取り出して、該ビレット250に中間処理
(例えば、焼鈍や表面処理)を施した後、第2の成形装
置100に搬送する。
置100に形成されるキャビティ110内に、前記第1
の成形装置10によって成形され、中間処理が施された
後の前記ビレット250を収容する。その後、駆動機構
(図示せず)の作用下に、パンチ130を鉛直下方向に
変位させ、該パンチ130によって前記ビレット250
を鉛直下方向に押圧して該ビレット250の肉を前記キ
ャビティ110内に流動させる(図8参照)。次いで、
前記駆動機構の作用下に前記パンチ130を鉛直上方向
に移動させ、搬送機構(図示せず)の作用下に前記ビレ
ット250を前記第2の成形装置100から取り出し
て、該ビレット250に中間処理を施した後、第3の成
形装置150に搬送する。
150に形成されるキャビティ162内に、前記第2の
成形装置100によって成形され、中間処理が施された
後の前記ビレット250を収容する。その後、駆動機構
(図示せず)の作用下に、パンチインナ170及びパン
チ176を鉛直下方向に変位させる。このとき、図10
に示すように、前記パンチインナ170によって前記ビ
レット250の中空部252が密封される状態となる。
それと同時に、前記パンチ176によって前記ビレット
250が鉛直下方向に押圧され、該ビレット250の肉
が前記キャビティ162内に流動する(図10参照)。
その際、前記パンチインナ170によって前記中空部2
52が密封されているため、該中空部252に充填され
る充填材254を該中空部252から漏洩させることな
く、前記ビレット250に前記パンチ176の外径より
小径の頭部250aを成形することが可能となる。その
後、搬送機構(図示せず)の作用下に前記ビレット25
0を前記第3の成形装置150から取り出して、該ビレ
ット250に中間処理を施した後、第4の成形装置20
0に搬送する。
装置200に形成されるキャビティ221内に、前記第
3の成形装置150によって成形され、中間処理が施さ
れた後の前記ビレット250を収容する。その後、駆動
機構(図示せず)の作用下に、パンチインナ232及び
パンチ234を鉛直下方向に変位させる。このとき、図
12に示すように、前記パンチインナ232によって前
記ビレット250の中空部252が密封される状態で、
前記パンチ234によって前記ビレット250が鉛直下
方向に押圧され、該ビレット250の肉が前記キャビテ
ィ221内に流動する(図12参照)。その際、前記第
3の成形装置150におけるパンチ作用と同様に、前記
中空部252に充填される充填材254が該中空部25
2から漏洩することを阻止できる。その後、前記ビレッ
ト250は、搬送装置(図示せず)の作用下に前記第4
の成形装置200から取り出され、流体取り出し工程に
搬送される。
ト250を低加熱することにより中空部252に充填さ
れる充填材254が融解されることにより、該充填材2
54が取り出される。
に充填された充填材254が取り出されたビレット25
0は、次工程に搬送されて所定の寸法及び形状になるよ
うに最終的に機械加工が施され、製品として完成する。
ト250に形成される中空部252に充填する充填材2
54としては、非圧縮性物質や実質的には圧縮係数が極
めて小さい物質が好ましく、その中、特に、融点が低
く、かつ、常温で固体となるものを用いるとよい。従っ
て、ビレット250を第1〜第4の成形装置10、10
0、150、200間で搬送するときに、中空部252
に充填されている充填材254が該中空部252から漏
出してしまい、充填材254の量が減少することを可及
的に阻止することができる。さらに、第1〜第4の成形
装置10、100、150、200のそれぞれにおい
て、ビレット250がパンチ86、130、176、2
34によって押圧される際、その押圧により発生した熱
によって充填材254が融解されるため、該充填材25
4の体積は略不変となり中空部252の容積を確実に確
保することが可能となる。
0、150、200のそれぞれにおいて、パンチ86、
130、176、234によってビレット250の肉を
キャビティ70、110、162、221内に流動させ
る際、該キャビティ70、110、162、221は、
軸に対して線対象に形成されているため、必ず中空部2
52が該ビレット250の軸に対して線対象に成形され
る。
のビレット250の略中央内部にガンドリルなどの機械
加工により中空部252を形成したが、パンチによって
押圧して初期の中空部252を形成してもよい。これに
より、前記ビレット250を鍛造成形する工程における
機械加工を可及的に削減することが可能となり、さらな
る成形時間の短縮が達成される。
ワークに形成される中空部に充填材を充填することによ
り、該中空部を確保しながら該ワークの鍛造成形が可能
となるとともに、機械加工を可及的に削減して成形工程
を簡素化し、かつ、成形時間を著しく短縮することがで
きる。一方、治具などを用いずにワークを成形できるた
め、従来、該ワークを成形加工中に発生していた治具の
折れ、割れなどに起因する該ワークの生産効率の悪化を
可及的に阻止できる。しかも、異径状の中空部を有する
ワークを成形することも可能になるという特有の効果が
得られる。
省略縦断面図である。
省略縦断面図である。
省略縦断面図である。
省略縦断面図である。
にビレットを収容した状態を示す一部省略拡大縦断面図
である。
ビレットが押圧された直後の状態を示す一部省略拡大縦
断面図である。
置によって成形された後のビレットをキャビティ内に収
容した状態を示す一部省略拡大縦断面図である。
ビレットが押圧された直後の状態を示す一部省略拡大縦
断面図である。
置によって成形された後のビレットをキャビティ内に収
容した状態を示す一部省略拡大縦断面図である。
りビレットが押圧された直後の状態を示す一部省略拡大
縦断面図である。
装置によって成形された後のビレットをキャビティ内に
収容した状態を示す一部省略拡大縦断面図である。
りビレットが押圧された直後の状態を示す一部省略拡大
縦断面図である。
縦断面図である。
た状態を示す概略説明図であり、図14Bは異径状の中
空部が形成されるワークを示す縦断面図である。
の成形装置 150…第3の成形装置 170、23
2…パンチインナ 200…第4の成形装置 250…ビレ
ット 252…中空部 254…充填
材
Claims (6)
- 【請求項1】ワークに形成される中空部に充填材を充填
し、 前記ワークをキャビティ内に収容保持し、該キャビティ
に臨むパンチによって該ワークを押圧し、該キャビティ
内で該ワークの肉を流動させることを特徴とする中空鍛
造品の成形方法。 - 【請求項2】請求項1記載の中空鍛造品の成形方法にお
いて、 前記パンチ工程は、前記ワークの前記中空部を密封しな
がら該ワークを成形する工程を含むことを特徴とする中
空鍛造品の成形方法。 - 【請求項3】請求項1又は2記載の中空鍛造品の成形方
法において、 成形後のワークに形成される中空部の形状は、異径状で
あることを特徴とする中空鍛造品の成形方法。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項に記載の中空
鍛造品の成形方法において、 前記ワークを成形した後、該ワークを加熱することによ
り該ワークの前記中空部に充填されている充填材を取り
出すことを特徴とする中空鍛造品の成形方法。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれか1項に記載の中空
鍛造品の成形方法において、 前記充填材は、非圧縮性物質であることを特徴とする中
空鍛造品の成形方法。 - 【請求項6】請求項5記載の中空鍛造品の成形方法にお
いて、 前記非圧縮性物質は、ろう、可融合金又は寒天のいずれ
かであることを特徴とする中空鍛造品の成形方法。
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