JP2002153938A - 軸付部材の製造方法 - Google Patents
軸付部材の製造方法Info
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Abstract
穴を機械加工で形成すると倒れが生じたり、加工に長時
間を要する。また軸部は貫通穴の修正を見込んで太く形
成するため、これを旋盤等でサイジングすると長時間を
要する。そのうえ、中心にセンター穴を形成する場合は
心出しに手間がかかる。そこで穴開けを正確にでき、か
つ機械加工よりも効率的な方法が望まれる。 【課題手段】つば状部5とこれに直交する方向へ延出す
る軸部2とを熱間成形により一体に成形するとともに、
この熱間成形時に、下型に置かれたつば状部5を加圧固
定手段により強固に固定しつつ上型に取付けられたパン
チを下降させ、前記つば状部5を貫通してピン穴7を打
ち抜き形成し、その後、軸部2を冷間成形により抜き加
工でサイジングする。このときつば状部5をサイジング
と同時に心出し、軸部2の先端及びつば状部5のそれぞ
れの中心にポンチでセンター穴10,11を形成する。
Description
トのような軸付部材の製造方法に係り、特に軸部やつば
状部に正確な穴を形成できるようにしたものに関する。
直交する方向へ延出する軸部とを一体に有する軸付部材
の素形を成形し、続いて冷間成形により軸部をサイジン
グすることは公知である(一例として、特開平10−9
9937号参照)。図13はクランクシャフトの片側半
分の成形に関する従来の一例を示し、このクランクシャ
フトの素形100を、軸部101とつば状部102とを
一体して熱間成形により成形し、その後、つば状部10
2を貫通するピン穴103をドリル104で穿孔する。
部がピン穴103を形成する前の状態におけるピン穴1
03が形成される場所の延長上へ突出しているので、こ
の重合部分106も一緒に削り取る。また軸部101の
周囲を旋盤107で切削し、さらにつば状部102及び
軸部101の端面の各中心にセンター穴108をマシニ
ングセンター109で形成するようになっている。
のように、ピン穴103を形成する場合、つば状部10
2を貫通したドリル104が重合部分106を切削し始
めると、ドリル104の一部のみが重合部分106へ接
触するだけのため、次第にドリル104が外方へ逃げ、
太径基部105の切削面105aは正確に形成されずピ
ン穴103の延長上へ部分的に張り出すように曲がるこ
とになる。その結果、切削面105aを含むピン穴10
3は実質的に曲がる(以下、これを倒れという)ことに
なり、加工不良となる。また、このようなドリル加工に
は多くの加工時間を要し、加工サイクルを長くする。
加工時間を要する。また、旋盤加工に代えて冷間成形で
サイジングすることも考えられるが、この場合には、つ
ば状部102を下型に形成された固定用凹部へ嵌合固定
し、上型により抜き加工することにより軸部101をサ
イジングするが、このときセンターがずれることがある
ので、このズレを考慮した取り代を十分に設けてサイジ
ングしなければならず、その結果、さらに後加工で厚い
取り代分を切削する必要があるから、この場合も加工時
間が多くなり、そのうえ材料の無駄も多くなる。そこで
本願発明はこのような課題の解決を目的とする。
軸付部材の製造方法に係る請求項1の発明は、つば状部
とこれに直交する方向へ延出する軸部とを熱間成形によ
り一体に成形し、その後前記軸部を冷間成形にてサイジ
ングする方法において、前記熱間成形時に前記つば状部
に貫通穴をパンチングにより形成することを特徴とす
る。
直交する方向へ延出する軸部とを熱間成形により一体に
成形する方法において、下型に置かれたつば状部を加圧
固定手段により加圧して固定しつつ上型に取付けられた
パンチを下降させ、前記つば状部を貫通して前記軸部の
太径基部を部分的に切り欠く貫通穴を打ち抜き形成する
ことを特徴とする。
直交する方向へ延出する軸部とを一体化した軸付部材の
軸部を冷間成形によりサイジングする方法において、前
記つば状部を下型の固定用凹部内へ遊嵌し、上型により
前記軸部をサイジングすることを特徴とする。
て、前記軸部のサイジング時に、前記つば状部と前記軸
部先端面の各中心へそれぞれポンチによりセンター穴を
形成することを特徴とする。
と軸部を形成する熱間成形時につば状部をパンチングし
て貫通穴を形成するので、比較的厚肉のつば状部に対し
ても簡単に穴開けでき、貫通穴の形成を著しく効率化で
きる。また、軸部を冷間成形の抜き加工でサイジングで
きるため、サイジングを極めて短時間で済ませることが
でき、寸法精度を高くでき、さらに加工面を緻密に仕上
げることができ、その後の仕上げ作業を軽減できる。
高精度に形成できるので、軸部側へ設定される修正用の
取り代を少なくでき、その分だけ材料の無駄を少なくで
きるようになり、貫通穴の加工を含む熱間成形と冷間成
形を組み合わせることにより、無駄の少ない効率的な成
形が可能になる。
てパンチングによりつば状部へ貫通穴を形成するので、
比較的厚肉のつば状部に対しても簡単に穴開けでき、貫
通穴の形成を著しく効率化できる。しかも、この貫通穴
は太径基部を部分的に削除するものであるから、従来の
ようにドリル加工の場合は、この太径基部を加工すると
きドリルの逃げにより貫通穴の曲がる倒れが生じ易くな
る。一方、単純にパンチングしたのでは横ズレによりや
はり倒れ易くなってしまうところ、つば状部を加圧固定
手段で強固に固定するため、パンチング時に横ズレせず
正確に貫通穴を形成できる。
る抜き加工に際してつば状部を下型の固定用凹部内へ遊
嵌するので、上型により軸部を抜き加工でサイジングす
ると同時に、軸部は上型の抜き加工穴へ入り込んで成形
されることにより心出しされる。しかもこのときつば状
部は下型の固定用凹部内へ遊嵌されているので、上型に
よる軸部の心出しにつれて固定用凹部内を自由に心出し
のために移動できるため、軸部の心出しが決まれば、つ
ば状部も同時に心出しされるようになり、心出し作業が
極めて簡単になる。
おいてつば状部と軸部がそれぞれ心出しされているの
で、つば状部の中心と軸部の先端面中心へポンチにより
正確にセンター穴を形成でき、しかも効率的に形成でき
る。
フトの片側を成形する一実施例を説明する。図1は本実
施例における成形工程を断面で示し、図2は熱間成形時
におけるワークの断面を示し、図3は冷間成形時におけ
るワークの断面を示し、図4は熱間成形装置全体の断面
図、図5は加圧部の平面図、図6は図5の6−6線断面
図、図7はストリッパの平面図、図8は図7の8−8線
断面図、図9は上型の平面図、図10は図9の10−1
0線断面図、図11は熱間成形装置の成形部平面図、図
12は冷間成形装置全体の断面図である。なお、本願に
おいて上下左右の各方向は対応各図の図示状態を基準に
するものとする。
1を所定寸法に切断して熱間成形の適温に加熱する第1
工程Aと、これを絞って軸部2を主体とする第1の素形
3に粗成形する第2工程Bと、第1の素形3の未成形部
4を加圧してつば状部5をつば出し成形して第2の素形
6を成形する第3工程Cと、第2の素形6におけるつば
状部5に対してクランクシャフトのクランクピンを圧入
するためのピン穴7を打ち抜く第4工程Dと、続いてつ
ば状部5の周囲に形成されているバリ8をバリ取りして
第3の素形9とする第5工程Eと、その後、第3の素形
9に対して軸部2をサイジングするとともに、センター
穴10及び11を形成して製品を得る第6工程Fを有す
る。
形で行われ、第2工程Bにおける軸部2は製品に対して
第6工程におけるサイジングで切除する部分に相当する
若干の取り代分だけ太く形成される。この取り代は例え
ば、0.2mmであり、前記従来例の場合の約1/6程
度になっている。
われる。第3工程ではつば状部5を軸部2を中心にして
その軸直交方向へ円形に広がるようにつば出しされ、第
4及び第5工程ではそれぞれパンチングされる。第6工
程は冷間成形であり、軸部2のサイジングは抜き加工に
より行われ、センター穴10、11は同一成形装置にお
いて形成され、各センター穴10,11の心出しは後述
する上型により行われる。
説明するものであり、図示しない下型に支持された第2
の素形6が加圧板12で押さえられ、かつ押さえバネ1
3を介して例えば3トン程度の押圧力を均一化して加圧
することによりパンチング時に横ズレしないよう強固に
固定される。
抜くことによりピン穴7を貫通形成する。このとき軸部
2のつば状部5に連続する基部は太径基部15をなし、
その一部はピン穴7を形成する前段階で、想定されるピ
ン穴7の延長上と重なるように張り出し、パンチ14に
より打ち抜き屑16の一部となって除去される。
部分を示し、この成形装置20は、基台21上に支持さ
れた、第4工程の下型22、その上に支持された第2の
素形6を上方から押さえる加圧板12、さらにこの上方
に昇降自在の穴開け用上型23、この穴開け用上型23
を昇降させる加圧部24を備える。
13a及び13bから構成され、それぞれは一端を穴開
け用上型23と一緒に加圧部24へ当接されるととも
に、穴開け用上型23に貫通形成されたスプリング穴2
5a、25bへ挿入されて他端を加圧板12の上面へ当
接されている。
られて加圧部24と一体に上下動し、加圧部24及び加
圧板12へ貫通形成されたパンチガイド穴26,27内
を上下動する。パンチ14の頭部にはコア24aがパン
チガイド穴26へ挿入され、加圧部24によるパンチン
グ時に加圧部24の打撃荷重をパンチ14へ伝達すると
ともに、被成形部材(ワーク)の種類に応じて高さ調節
可能になっている。
4工程の下型22の排除縦穴28の上端部近傍へ達し、
排除縦穴28の下端部は基台21に形成された排除横穴
29と連通し、打ち抜き屑16を排除する。このとき排
除横穴29は外部へ通じる一端側が低くなるように傾斜
するため、スムーズに排除できる。
であり、円形をなす加圧板12の周方向へ所定間隔で複
数設けられ、その突出端側は、第4工程の下型22に形
成されたガイド穴31内へ嵌合され、第4工程の下型2
2に対する位置決めを行っている。32は加圧板12と
穴開け用上型23の両外周部を摺動自在に嵌合する円筒
状ガイドである。また33は穴開け用上型23に設けら
れる軸部2の収容穴であり、34は加圧板12に設けら
れる同様の収容穴である。さらに35はつば状部5に対
する押圧部、36は、第4工程の下型22に設けられた
つば状部5を嵌合する固定用凹部である。
おける構成各部を詳細に示す図であり、図5及び図6に
示す下型22は、円形をなしてその外周側に複数(本実
施例では3個)のガイド穴31が設けられ、これらガイ
ド穴31の形成部より中央側に円形の固定用凹部36が
形成されている。この固定用凹部36はつば状部5を密
に嵌合できるよう高い寸法精度で円形に形成される。ま
た、その底部には排除穴28及びつば状部5の表面形状
に対応する凹凸部37が形成され、この凹凸部37によ
りつば状部5の周方向が位置決めされる。
周側に複数のガイド30が設けられ、これらガイド30
の取付位置より中央側に軸部2の収容穴34が形成さ
れ、さらにその近傍にパンチガイド穴27が形成されて
いる。
円形をなし、その周方向に大径のスプリング穴25aと
小径のコイルスプリング25bがそれぞれ等間隔で複数
(本実施例では各3個)づつ交互に設けられ、これらは
中央側に設けられた軸部2の収容穴33とその近傍のパ
ンチガイド穴26を囲み、これらのスプリング穴25a
及び25bの合計開口面積が可及的に大きくなるように
設定されている。このようにすることにより、加圧板1
2に対して均一に加圧力するようになっている。
方から概略的に示す図であり、共通の基台21上に、第
3工程の下型38、第4工程の下型22及び第5工程の
下型39が並べて配置され、同一の成形装置で同時に3
工程を実行できる。したがって、加圧部24により一回
加圧する毎に、第3工程の下型38で成形された第2の
素形6を取り出して隣接する第4工程の下型22へ移
し、第4工程の下型22から取り出した第2の素形6を
隣接する第5工程の下型39へ移し、第5工程の下型3
9で成形された第2の素形6を取り出して次の冷間成形
(第6工程)へ移す。また、第3工程の下型38には第
1の素形3をセットし、これらに対して加圧部24を下
降させて同時に熱間成形を行い、これを反復することに
より効率よく成形できるようになっている。
説明するものであり、冷間成形用下型40に形成された
固定用凹部41につば状部5を遊嵌し、上方より冷間成
形用上型42を下降させ、軸部2に対応する形状に形成
された抜き加工穴43により軸部2を絞ってサイジング
する。このとき冷間成形用上型42に取付けられている
上ポンチ46により軸部2の先端面中心にセンター穴1
0を同時に形成する。また、つば状部5の中心にも下方
から上昇する下ポンチ47によりセンター穴11を形成
する。上ポンチ46と下ポンチ47は軸部2及びつば状
部5の中心となる中心線上に配置される。符号44はス
トリッパ、45はストリッパガイドである。
形用下型40は基台48上に支持され、基台48の中心
部を貫通して下ポンチ47を一端に設けた伸縮アーム4
9が設けられ、図示しない油圧シリンダ等により図の上
下方向へ移動される。なお、上ポンチ46は冷間成形用
上型42と一体化されており冷間成形用上型42ととも
に昇降するのに対して、下ポンチ47は、冷間成形用上
型42及び上ポンチ46による成形後、冷間成形用下型
40の下方より伸縮アーム49で上方へ突出するように
なっている。
45の上には加圧板50、中間板51,52及び加圧部
53をこの順に重ねてある。加圧部53にはガイドピン
54の頭部が当接し、その軸部は下方へ長く延出して、
ストリッパガイド45、加圧板50、中間板51及び5
2のそれぞれに貫通形成されたガイド穴55〜58を貫
通し、下端でストリッパ44と一体化されている。
ド穴57及び58に収容されたコイルスプリング59が
設けられ、その一端はガイドピン54の頭部へ当接し、
他端は加圧板50の上面へ当接されている。ガイドピン
54は図示省略の機構により拘束されて移動を阻止さ
れ、冷間成形用上型42等の昇降と連動せずにこれらの
上昇時にそのまま残り、ストリッパ44がつば状部5を
押さえた状態を維持できる。この状態ではコイルスプリ
ング59が圧縮されるため、その後、前記機構によりガ
イドピン54が解放されるとストリッパ44と共に上動
するようになっている。
上型42と一緒に下降してつば状部5に当接する。この
ときストリッパ44の内側上面はテーパー面をなし、冷
間成形用上型42の下端外周部に形成されたテーパー面
が当接することによりつば状部5の周縁部を押さえつけ
る。冷間成形用上型42のサイジングが終了すると、ス
トリッパ44を残して冷間成形用上型42のみが上昇
し、その後ストリッパ44が上昇して第3の素形9を取
り出し可能になる。
するように形成された穴60及び61内にはショルダー
ボルトからなるガイドピン62が挿入され、そのネジ部
側はストリッパ44を貫通してナット63によりストリ
ッパ44へ固定されている。ガイドピン62の周囲には
コイルスプリング64が収容され、その一端はガイドピ
ン62の頭部へ当接され、他端は穴61内へ突出するス
トリッパガイド45の凸部65へ当接されている。
成形用上型42と一緒にストリッパガイド45が上昇す
ると、コイルスプリング64が圧縮され、その後ストリ
ッパ44が上動可能になるとこれを上動させる力を与え
るとともに、ストリッパ44の上下動における倒れを防
止する。
形の凹部であるが、つば状部5を遊嵌できるよう、つば
状部5よりも若干大径に形成され、直径方向で寸法dな
る隙間を形成する。この隙間dの大きさは、冷間成形用
上型42側のストリッパガイド45と冷間成形用上型4
2とのはめ合い間隙よりも大きくなるように設定され、
例えば、上記はめ合い間隙が0.03mm程度のときd
が1mm程度等、10〜50倍程度、より好ましくは3
0倍程度の相違になるように設定する。
間成形の第4工程でパンチングによりピン穴7を形成す
るので、比較的厚肉のつば状部5に対しても簡単に穴開
けでき、ピン穴7の形成を著しく効率化できる。しか
も、このピン穴7は太径基部15を部分的に削除するも
のであるから、従来のようにドリル加工の場合は、この
太径基部15を加工するときドリルの逃げによりピン穴
7の曲がりが生じ易くなる。
によりやはり曲がり易くなってしまうところ、穴開け用
上型23及びコイルスプリング13a、13bからなる
加圧固定手段でつば状部5を強固に固定するため、パン
チング時に横ズレせず正確にピン穴7を形成できる。そ
のうえ、大径のコイルスプリング13aと小径のコイル
スプリング13bを組み合わせたので、つば状部5全体
を均一化した押圧力で固定でき、横ズレの発生をより一
層生じにくくさせることができる。
による抜き加工に際してつば状部5を固定用凹部41へ
遊嵌するので、冷間成形用上型42により軸部2を抜き
加工でサイジングすると同時に、軸部2は冷間成形用上
型42の抜き加工穴43により心出しされる。
ガイド45と冷間成形用上型42とのはめ合い間隙より
も大きな隙間dで固定用凹部41内へ遊嵌されているの
で、冷間成形用上型42による軸部2の心出しにつれて
固定用凹部41を自由に移動できるため、軸部2の心出
しが決まれば、つば状部5も同時に心出しされるように
なり、心出し作業が極めて簡単になり、かつ上ポンチ4
6及び下ポンチ47で正確な位置へセンター穴10,1
1を形成できる。
サイジングを極めて短時間で済ませることができ、寸法
精度を高くできる。また、加工面を緻密に仕上げること
ができ、その後の仕上げ作業を軽減できる。
形成できるので、軸部2側へ設定される修正用の取り代
を少なくでき、その分だけ材料の無駄を少なくできるよ
うになり、ピン穴7の加工を含む熱間成形と冷間成形を
組み合わせることにより、無駄の少ない効率的な成形が
可能になる。
ず、例えば、成形対象はクランクシャフトのみならず、
軸部とつば状部を備え、かつ穴開けするとき一部を切除
する太径基部を軸部に有するものであれば適用できる。
また、つば状部に設ける貫通穴はピン穴に限らず、成形
される製品におけるそれぞれの用途にしたがうものとす
ることができる。
工程を示す図
穴、11:センター穴、12:加圧板、13:バネ、1
4:パンチ、22:第4工程の下型、23:穴開け用上
型、40:冷間成形用下型、41:固定用凹部、42:
冷間成形用上型
Claims (4)
- 【請求項1】つば状部とこれに直交する方向へ延出する
軸部とを熱間成形により一体に成形し、その後前記つば
状部を冷間成形にてサイジングする方法において、前記
熱間成形時に前記つば状部へ貫通穴をパンチングにより
形成することを特徴とする軸付部材の製造方法。 - 【請求項2】つば状部とこれに直交する方向へ延出する
軸部とを熱間成形により一体に成形する方法において、
下型に置かれたつば状部を加圧固定手段により加圧して
固定しつつ上型に取付けられたパンチを下降させ、前記
つば状部を貫通して前記軸部の太径基部を部分的に切り
欠く貫通穴を打ち抜き形成することを特徴とする軸付部
材の製造方法。 - 【請求項3】つば状部とこれに直交する方向へ延出する
軸部とを一体化した軸付部材の軸部を冷間成形によりサ
イジングする方法において、前記つば状部を下型の固定
用凹部内へ遊嵌し、上型により前記軸部をサイジングす
ることを特徴とする軸付部材の製造方法。 - 【請求項4】前記軸部のサイジング時に、前記つば状部
と前記軸部先端面の各中心へそれぞれポンチによりセン
ター穴を形成することを特徴とする請求項3に記載した
軸付部材の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000353451A JP4491810B2 (ja) | 2000-11-20 | 2000-11-20 | 軸付部材の製造方法 |
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