JP2002346683A - 鍛造装置および鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被成形部材の軸に垂直な方向から力を加える
ことでアンダーカット部が形成され、バリ取りが不要な
鍛造装置および鍛造方法を提供する。 【解決手段】 下型１０の径方向外側には上型３０がは
め込まれる。当接面１７の外径は座面３４の外径よりも
大きく、下型１０の当接面１７と上型３０の座面３４と
が当接すると、上型３０は下型１０に締まりバメの状態
となる。上型３０を移動させる力は傾斜面１５と摺動面
３５の摺動により下型１０を径方向外側から内側へ締め
付ける力に変換される。上型３０がはめ込まれた下型１
０が台座部５０方向へ移動すると被成形部材６０は加圧
され、鍛造成形される。したがって、軸方向に加圧して
アンダーカット部を形成することができる。また、下型
１０と上型３０ならびに下型１０を構成する型駒は相互
に密着しているので鍛造時に被成形部材６０が絞り出さ
れてバリが形成されることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鍛造装置および鍛
造方法に関し、特にアンダーカット部が形成されている
被成形部材の鍛造装置および鍛造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、部材を所定の形状に成形する
方法として鍛造が広く用いられている。鍛造では部材の
塑性変形を利用しているため、力が加えられる方向と垂
直な方向のアンダーカット部の形成は困難である。例え
ば、軸方向に形成されている二つの拡径部の間に縮径部
が形成されている部材の場合、従来は軸とは垂直な方向
から力を加えて鍛造し拡径部および縮径部を形成してい
る。また、軸方向に力を加えて鍛造することにより拡径
部のみを形成した後、切削あるいは研磨などにより縮径
部を形成することも可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、軸とは
垂直な方向から力を加えて鍛造する場合、例えば複数の
アンダーカット部がそれぞれ垂直な方向に形成されてい
るとき、少なくとも一つのアンダーカット部は切削ある
いは研磨により形成する必要がある。そのため、加工工
数の増大ならびに切削などによる材料の無駄などコスト
の増大を招く。また、鍛造の場合、成形型は複数の型に
分割されている。そのため、分割された型の接合部に被
成形部材が絞り出され、成形後の部材にバリが形成され
る。

【０００４】そこで、鍛造により部材を形成する方法と
して例えば特開平８−２８１３６５号公報に開示される
鍛造方法が公知である。特開平８−２８１３６５号公報
に開示される鍛造方法によると、上型および下型に加え
中型を追加し、中型の端部に傾斜面を形成することによ
りプレスによる力の方向を変換している。中型は上型と
下型との接合部から被成形部材を押圧し、変形した被成
形部材が接合部へ絞り出されバリが形成されるのを防止
している。

【０００５】しかし、特開平８−２８１３６５号公報に
開示される鍛造方法では、被成形部材の一軸方向にのみ
中型が設けられている。そのため、上型と下型との接合
部において中型が設けられていない方向へは被成形部材
が絞り出され、バリが形成されるという問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、被成形部材の軸
に垂直な方向から力を加えることでアンダーカット部が
形成され、バリ取りが不要な鍛造装置および鍛造方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
鍛造装置によると、被成形部材を支持する下型は周方向
へ複数に分割されている。そのため、被成形部材を支持
あるいは被成形部材の支持を解除するときの下型の移動
距離が小さく、鍛造装置が小型化される。下型の径方向
外側には上型がはめ込まれる。この上型には座面が形成
されており、座面は下型の一方の端部に形成されている
当接面と当接可能である。付勢手段は下型の当接面と上
型の座面とが隙間なく当接するように下型を上型方向へ
付勢している。当接面と座面とが当接するように付勢す
ることにより、上型は下型の外周側にはめ込まれ、下型
には径方向外側から内側へと締め付ける力が働く。その
ため、加圧手段により被成形部材の軸に垂直な方向へ力
が加えられ被成形部材が変形した場合でも、下型は径方
向へ移動することがなく、分割されている下型に隙間が
形成されることがない。その結果、変形した被成形部材
が下型の方へ絞り出されることがなく、成形された部材
へのバリの形成を防止することができる。したがって、
鍛造後の部材からバリを除去する必要がない。また、下
型には被成形部材のアンダーカット部に対応する形状の
突出部が形成されている。そのため、加圧手段により被
成形部材の軸方向へ力を加えることにより、被成形部材
の軸と垂直なアンダーカット部を形成することができ
る。

【０００８】本発明の請求項２記載の鍛造装置による
と、当接面の外径は座面の外径よりも大きく形成されて
いる。そのため、当接面と座面とが当接するように下型
に上型がはめ込まれると、上型は下型に締まりバメの状
態となり、上型は下型を外周側から締め付ける。したが
って、分割されている下型に隙間が形成されることがな
く、成形された部材へのバリの形成を防止することがで
きる。

【０００９】本発明の請求項３記載の鍛造装置による
と、下型には当接面の外周側から反上型方向へ傾斜する
傾斜面が形成されている。また、上型には傾斜面に対応
する形状の摺動面が形成されている。傾斜面と摺動面と
は摺動可能である。すなわち、下型の外周側と上型の内
周側とは傾斜状の面により摺動可能である。そのため、
下型および上型を軸方向へ相対的に移動させる力は、傾
斜面により下型の径方向外側から内側へ向かうに変換さ
れる。その結果、下型に上型をはめ込むことにより、下
型は径方向外側から内側へ締め付けられる。したがっ
て、下型に隙間が形成されることがなく、成形された部
材へのバリの形成を防止することができる。また、傾斜
面および摺動面の傾斜角度ならびに当接面の外径および
座面の外径を変更することにより、上型により下型が締
め付けられる力を容易に変更することができる。

【００１０】本発明の請求項４または５記載の鍛造方法
によると、下型に上型をはめ込んだ後、被成形部材を上
型の反対側から軸方向へ加圧する。下型の外周側に上型
をはめ込むことにより、下型は上型により移動が規制さ
れる。そのため、被成形部材を加圧した場合でも下型に
隙間が形成されることがない。その結果、鍛造時に被成
形部材が下型の方へ絞り出されることがなく、成形され
た部材にバリが形成されることがない。したがって、鍛
造後の部材からバリを除去する必要がない。また、被成
形部材の軸方向へ加圧することにより被成形部材にアン
ダーカット部を形成することができる。そのため、切削
あるいは研磨などの工程を必要とすることなく複雑な形
状の被成形部材を形成することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例による鍛
造装置を図面に基づいて説明する。図２に示すように鍛
造装置１は、主に下型１０、上型３０、付勢部材４０お
よび台座部５０から構成されている。下型１０は、図２
および図３に示すように円筒形状に形成されている。下
型１０は、内周側に形成されている支持部１１に被成形
部材６０を支持する。下型１０は、図３に示すように周
方向に複数の型駒１２に分割されている。各型駒１２
は、図４に示すように径方向外側へ移動可能である。各
型駒１２が径方向外側へ移動することにより被成形部材
６０は下型１０から分離され、径方向内側へ移動するこ
とにより被成形部材６０は下型１０に支持される。本実
施例では、下型１０は９０°ごとに４つの型駒１２に分
割されている。

【００１２】下型１０は、図２に示すように各型駒１２
が連結されることにより構成される円筒部１３および円
錐台部１４を有している。円筒部１３の内周側には台座
部５０が挿入される。円錐台部１４は、外周側に傾斜面
１５が形成されている。円錐台部１４は、内周側に被成
形部材を支持する支持部１１が設けられ、図５に示す成
形部材７０のアンダーカット部７１に対応する形状の突
出部１６が形成されている。図２および図３に示すよう
に、円錐台部１４の上型３０側の端部には当接面１７が
形成されている。当接面１７は円環形の平面状に形成さ
れている。当接面１７の外周側に傾斜面１５が接続さ
れ、傾斜面１５は反上型方向へ傾斜して形成されてい
る。

【００１３】上型３０は、下型１０の反台座部側に設け
られている。上型３０は本体３１およびリング部３２か
ら構成されている。本体３１は円柱状の部材であって、
下型１０側にリング部３２が設けられている。本体３１
の下型１０側には、被成形部材６０の形状に対応した形
状の凹部３３が形成されている。また、本体３１の下型
１０側には、下型１０の当接面１７と当接可能な座面３
４が形成されている。座面３４は、本体３１の下型１０
側の面のうちリング部３２および凹部３３を除く部分に
平面上に形成されている。上型３０は、図１に示すよう
に下型１０の外周側にはめ込まれる。

【００１４】リング部３２は、本体３１の下型１０側に
設けられている。リング部３２は、円環状に形成され、
内周側に下型１０の傾斜面１５に対応する摺動面３５が
形成されている。摺動面３５は傾斜面１５と摺動可能と
なるように傾斜面１５の傾斜角度に対応して傾斜面１５
の傾斜角度と概略同一に形成されている。本実施例で
は、傾斜面１５は被成形部材６０の軸に対し約２０°の
傾斜角で形成されている。摺動面３５の本体３１側の端
部は座面３４と接続されている。リング部３２は、例え
ば図示しないボルトなどにより本体３１と一体に組み付
けられている。

【００１５】下型１０に形成されている当接面１７と上
型３０に形成されている座面３４とは次の関係を満たす
ように設定されている。図２に示すように、当接面１７
の外径をＤ１ならびに座面３４の外径をＤ２とすると、
Ｄ１＞Ｄ２となるように設定されている。そのため、下
型１０に上型３０をはめ込むことにより、下型１０は上
型３０により締め付けられ、下型１０には径方向外側か
ら内側への力が生じる。Ｄ１およびＤ２の大きさならび
に傾斜面１５および摺動面３５の傾斜角度を調整するこ
とにより、下型１０と上型３０との圧入代が任意に設定
される。圧入代を設定することにより、下型１０に上型
３０がはめ込まれたときの締め付け力を変更可能であ
る。

【００１６】付勢部材４０は、下型１０を上型３０方向
へ付勢する。付勢部材４０としては、例えばスプリング
あるいは油圧プレスなど種々の付勢手段を適用可能であ
る。付勢部材４０の付勢力は、下型１０に上型３０がは
め込まれたとき、下型１０の当接面１７が上型３０の座
面３４と当接することができる力に設定されている。

【００１７】台座部５０は、下型１０の反上型側に設置
されている。台座部５０が下型１０の円筒部１３の内周
側へ挿入されることにより、下型１０に支持されている
被成形部材６０が軸方向へ加圧される。下型１０、上型
３０および台座部５０により加圧手段が構成されてお
り、下型１０および上型３０と台座部５０とは被成形部
材６０の軸方向へ相対的に移動可能である。

【００１８】次に、本発明の一実施例による鍛造装置１
を用いた鍛造方法について説明する。図２に示すよう
に、下型１０と上型３０とが分離された状態で下型１０
の内周側に被成形部材６０が載置される。被成形部材６
０を構成する型駒１２は外周方向へ移動可能であるた
め、型駒１２を図４に示すように外周方向へ移動させた
状態で被成形部材６０は下型１０に載置される。そし
て、型駒１２を径方向内側へ移動させることにより、被
成形部材６０は図２に示すように下型１０に支持され
る。

【００１９】下型１０に被成形部材６０が載置される
と、図１に示すように下型１０に上型３０がはめ込まれ
る。上型３０は、下型１０の円錐台部１４の外周側には
め込まれる。上型３０が下型１０へはめ込まれ傾斜面１
５と摺動面３５とが摺動することにより、下型１０と上
型３０との間の被成形部材６０の軸方向の移動は下型１
０の型駒１２を径方向内側へ締め付ける力に変換され
る。このとき、下型１０は付勢部材４０により上型３０
方向へ付勢されているため、上型３０の移動による力に
抗して図２に示す初期位置にとどまっている。

【００２０】付勢部材４０は、下型１０の当接面１７と
上型３０の座面３４とが隙間なく接触するように下型１
０を上型３０方向へ付勢する。そのため、下型１０に上
型３０がはめ込まれたとき、当接面１７と座面３４とは
密着した状態となっている。また、当接面１７の外径Ｄ
１と座面３４の外径Ｄ２とは、Ｄ１＞Ｄ２となるように
形成されている。そのため、下型１０の外周側に上型３
０がはめ込まれたとき、上型３０は下型１０に締まりば
めの状態となる。その結果、下型１０は径方向外側から
内側へ大きな力で締め付けられ、下型１０を構成する各
型駒１２は隣接する他の型駒１２と隙間なく密着する。

【００２１】下型１０に上型３０がはめ込まれると、下
型１０と上型３０とは一体となった状態で台座部５０方
向へ移動する。これにより、図６に示すように下型１０
に支持されている被成形部材６０は下型１０および上型
３０と台座部５０との間に挟み込まれ、被成形部材６０
は軸方向へ圧縮される。圧縮された被成形部材６０は、
下型１０の円筒部１３の内周側と台座部５０との間に形
成された空間へ充填され、所定の形状に成形される。下
型１０には突出部１６が形成されているため、突出部１
６に対応する位置にはアンダーカット部が形成される。
上記の手順により、図５に示すような形状の成形部材７
０が鍛造により形成される。形成された成形部材７０に
は、アンダーカット部７１が形成される。

【００２２】以上、説明したように本発明の一実施例に
よる鍛造装置１および鍛造方法によると、下型１０の外
周側に上型３０がはめ込まれることにより、下型１０は
径方向外側から内側へ締め付けられる。下型１０に上型
３０がはめ込まれると、下型１０の当接面１７と上型３
０の座面３４とは隙間なく密着する。また、上型３０は
下型１０に締まりばめの状態となるため、下型１０は径
方向外側から内側へ締め付けられ、下型１０を構成する
複数の型駒１２は隣接する型駒１２と隙間なく密着す
る。その結果、被成形部材６０が加圧される際に被成形
部材６０が下型１０と上型３０との接合部、あるいは下
型１０を構成する型駒１２の接合部に絞り出されること
を防止できる。これにより、形成された成形部材７０に
はバリが形成されることがなく、後続の工程でバリ取り
をする必要がない。したがって、成形部材７０の製造工
数ならびにバリ取りによる成形部材７０の材料の無駄を
低減することができる。

【００２３】また、本実施例では、下型１０および上型
３０と台座部５０との相対的な移動により成形部材７０
を鍛造成形している。そのため、被成形部材６０の軸方
向へ力を加えることにより、成形部材７０の軸に垂直な
アンダーカット部７１を形成することができる。したが
って、鍛造工程の後にアンダーカット部７１を形成する
ための工数ならびにアンダーカット部７１として除去さ
れる材料の無駄を低減することができる。

【００２４】本実施例では、当接面１７の外径Ｄ１と座
面３４の外径Ｄ２とをＤ１＞Ｄ２に設定することによ
り、上型３０が下型１０にはめ込まれたとき下型１０を
構成する型駒１２は大きな力で締め付けられる。また、
傾斜面１５と摺動面３５とが摺動することにより、下型
１０と上型３０とを軸方向へ相対的に移動させる力は下
型１０を径方向外側から内側へ締め付ける力に変換され
る。そのため、下型１０の移動を防止し、下型１０を構
成する型駒１２の間に隙間が形成されることを防止でき
る。したがって、成形部材７０にバリが形成されること
を防止できる。

【００２５】また、Ｄ１およびＤ２の大きさならびに傾
斜面１５および摺動面３５の傾斜角度を変更することに
より、下型１０と上型３０の圧入代を変更することがで
きる。したがって、鍛造時の被成形部材６０の加圧圧力
に応じて下型１０を締め付ける力を容易に設定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による鍛造装置を示す模式的
な断面図であって、下型に上型がはめ込まれた状態を示
す図である。

【図２】本発明の一実施例による鍛造装置を示す模式的
な断面図である。

【図３】本発明の一実施例による鍛造装置の下型を上型
方向から見た模式的な平面図である。

【図４】図３に示す下型を構成する型駒が径方向外側へ
移動した状態を示す模式的な平面図である。

【図５】本発明の一実施例による鍛造装置で鍛造成形さ
れた成形部材を示す模式的な側面図である。

【図６】本発明の一実施例による鍛造装置を示す模式的
な断面図であって、被成形部材が鍛造成形されている状
態を示す図である。

【符号の説明】

１ 鍛造装置 １０ 下型 １１ 支持部 １５ 傾斜面 １６ 突出部 １７ 当接面 ３０ 上型 ３４ 座面 ３５ 摺動面 ４０ 付勢部材 ５０ 台座部（加圧手段） ６０ 被成形部材 ７０ 成形部材 ７１ アンダーカット部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被成形部材を軸方向に加圧して軸に垂直
   なアンダーカット部を形成する鍛造装置であって、 周方向へ複数に分割され、軸方向の一方の端部に形成さ
   れている当接面ならびに前記アンダーカット部の形状に
   対応して径方向内側へ突出する突出部を有し、前記被成
   形部材を径方向外側から支持する下型と、 前記当接面と当接可能な座面を有し、前記下型の径方向
   外側に前記当接面の側から軸方向にはめ込まれ、前記下
   型を径方向外側から内側へ締め付ける上型と、 前記当接面と前記座面とが隙間なく当接するように前記
   下型を前記上型方向へ付勢する付勢手段と、 前記被成形部材を前記被成形部材の軸方向へ加圧する加
   圧手段と、 を備えることを特徴とする鍛造装置。
2. 【請求項２】 前記当接面の外径は、前記座面の外径よ
   り大きく形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の鍛造装置。
3. 【請求項３】 前記下型は前記当接面の外周側に接続さ
   れ反上型方向へ傾斜して形成される傾斜面を有し、前記
   上型は前記傾斜面に対応する形状に形成され前記傾斜面
   と摺動可能な摺動面を有することを特徴とする請求項１
   または２記載の鍛造装置。
4. 【請求項４】 周方向に分割されている下型に被成形部
   材を載置する載置段階と、 前記被成形部材が載置された前記下型を軸方向の一方の
   側から押圧し、前記下型の軸方向の他方の側の外周側に
   上型をはめ込む型結合段階と、 前記下型の前記上型と反対側から前記被成形部材を軸方
   向へ加圧する加圧段階と、 を含むことを特徴とする鍛造方法。
5. 【請求項５】 前記下型は、前記上型により径方向外側
   から内側へ締め付られることを特徴とする請求項４記載
   の鍛造方法。