JP2002346690A - 金属部品の鍛造成形方法 - Google Patents

金属部品の鍛造成形方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口よりも大径の内部空洞を有する金属部品
を1つの素材から鍛造成形すること、金属部品の製作工
数を削減すること、等が可能な金属部品の鍛造成形方法
を提供する。 【解決手段】 金属部品1の鍛造成形方法は、金属素材
6を成形して、その略下半部に厚肉部10を形成すると
共に、略上半部にパンチ側程内径と外径が拡大するテー
パー部11を形成する第1工程と、次に少なくとも厚肉
部10を略カップ状に成形して内部空洞4を形成する第
2工程と、次にテーパー部11を内部空洞形成部12と
共にダイ16の成形穴16bに押し込んでテーパー部1
1を内周側へ塑性変形させ、上部に内部空洞4よりも小
径の上部開口2(パンチ側開口)を形成する第3工程
と、第3工程の次に内部空洞形成部12の底壁部12a
に内部空洞4よりも小径の底部開口3を形成する第4工
程とを備え、これら第1〜第4工程を経て、金属素材6
は上部開口2及び底部開口3よりも大径の内部空洞4を
有する金属部品1に鍛造成形される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、金属部品の鍛造
成形方法に関し、特に、開口より大径の内部空洞を有す
る金属部品を鍛造成形可能な方法に関する。
【0002】
【従来の技術】 従来、開口よりも大径の内部空洞を有
する金属部品は複数の部品を組み立てて製作されるのが
一般的である。図9,図10に示すように、自動車用油
圧式パワーステアリング装置に使用される円筒状の金属
部品100を製作する場合を例にとって説明すると、こ
の金属部品100の筒壁部材101の内周4等分位置に
は油路として使用される4つの縦溝101aが設けら
れ、筒壁部材101の上端側部分及び下端部にはリング
部材102,103が嵌合されている。この金属部品1
00においては、筒壁部材101の内径よりもリング部
材102,103の内径が小さいため、金属部品100
は、上部及び下部の開口104,105(つまりリング
部材102,103の内径)よりも大径の内部空洞10
6を有する。この金属部品100を製作する際には、筒
壁部材101の内周面に切削加工により4つの縦溝10
1aを形成し、その後筒壁部材101の内側に上方及び
下方からリング部材102,103を夫々嵌合させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 前記の金属部品の製
造方法においては、金属部品100が筒壁部材101と
2つのリング部材102,103の3つの部品を組み合
わせて製作されるため、3つの部品の製作費が高くなる
し、組立作業が必要になって製作工数が増えるため、製
作コストが高くなる。本発明の目的は、開口よりも大径
の内部空洞を有する金属部品を1つの素材から鍛造成形
して、金属部品の組立作業を不要にして製作費を低減す
ること、等である。
【0004】
【課題を解決するための手段】 請求項1の金属部品の
鍛造成形方法は、金属素材をパンチとダイにより複数工
程の成形加工で鍛造成形し、パンチ側開口とこのパンチ
側開口よりも大径の内部空洞を有する金属部品を鍛造成
形する方法であって、金属素材を成形して、その略下半
部に厚肉部を形成すると共に、略上半部にパンチ側程内
径と外径が拡大するテーパー部を形成する第1工程と、
次に少なくとも前記厚肉部を略カップ状に成形して内部
空洞を形成する第2工程と、次に前記テーパー部を内部
空洞形成部と共にダイの成形穴に押し込んで前記テーパ
ー部を内周側へ塑性変形させ、パンチ側の上部に内部空
洞よりも小径のパンチ側開口を形成する第3工程と、を
備えたことを特徴とするものである。
【0005】パンチ側開口とこのパンチ側開口よりも大
径の内部空洞を有する金属部品を鍛造成形するには、第
1工程において、第1工程用のパンチの下端部には下方
程径が縮小するテーパー状の成形部が形成されており、
第1工程用のダイに金属素材をセットした後、パンチの
成形部とダイとの間で金属素材を塑性変形させ、金属素
材の略下半部に厚肉部を形成すると共に、略上半部にパ
ンチ側程内径と外径が拡大するテーパー部を形成する。
【0006】次に、第2工程において、前記の金属素材
のテーパー部を受け止めるテーパー穴と、このテーパー
穴から下方に連なる成形穴を有する第2工程用のダイを
用いて成形する。第2工程用のダイに金属素材をセット
し、テーパー部の外径側部分をテーパー穴の内周面に当
接させた状態で、第2工程用のパンチとダイとの間で金
属素材の厚肉部を塑性変形させ、厚肉部を略カップ状に
成形して内部空洞を形成する。この際、第2パンチとし
て外周部に種々の形状の突出部が設けられたパンチを使
用することにより、内部空洞の内周側部分をその突出部
に対応した形状に成形することができる。
【0007】さらに、第3工程においては、前記の第2
工程用のダイに金属素材をセットした状態で、内部空洞
よりも小径の第3工程用のパンチの下端を内部空洞形成
部の底壁部に当接させてパンチを下方へ駆動すると、テ
ーパー部は内部空洞形成部と共に第2工程用のダイの成
形穴に押し込まれ、テーパー部は内周側へ塑性変形し
て、パンチ側の上部に内部空洞よりも小径のパンチ側開
口が形成される。
【0008】請求項2の金属部品の鍛造成形方法は、請
求項1の発明において、前記第3工程の次に、内部空洞
形成部の底壁部に前記内部空洞よりも小径の底部開口を
形成する第4工程を備えたことを特徴とするものであ
る。第3工程完了後、第4工程において、第4工程用の
ダイに金属部品をセットした後、内部空洞よりも小径の
パンチにより底壁部に打抜き加工を施して、内部空洞よ
りも小径の底部開口を形成する。
【0009】請求項3の金属部品の鍛造成形方法は、請
求項1又は2の発明において、前記第2工程において形
成する内部空洞は、周方向に適当間隔置きに位置する複
数の縦溝部を有することを特徴とするものである。第2
工程用のパンチの外周に周方向に適当な間隔で位置し上
下方向に延びる複数の突出部を設け、このパンチにより
第2工程を行うことで、内部空洞にこれら突出部に対応
した複数の縦溝部が周方向に適当間隔置きに形成され
る。
【0010】
【発明の実施の形態】 本発明の実施形態について説明
する。本実施形態は、自動車用油圧式パワーステアリン
グ装置のバルブボディとして使用される鋳鋼製(例えば
S45C等)の金属部品を鍛造成形する方法に本発明を
適用したものである。図1,図2に示すように、円筒形
状の金属部品1は、上部開口2(パンチ側開口)と底部
開口3よりも大径の内部空洞4を有し、この内部空洞4
は周方向4等分位置に4つの縦溝部5を有する。この金
属部品1は、図3に示すような金属素材6からパンチと
ダイにより複数工程の成形加工で鍛造成形される。
【0011】図3〜図8に示すように、この金属部品1
の鍛造成形方法は、金属素材6を成形して、その略下半
部に厚肉部10を形成すると共に、略上半部に上側(パ
ンチ側)程内径と外径が拡大するテーパー部11を形成
する第1工程と、次に少なくとも厚肉部10を略カップ
状に成形して内部空洞4を形成する第2工程と、次にテ
ーパー部11を内部空洞形成部12と共にダイ16の成
形穴16bに押し込んでテーパー部11を内周側へ塑性
変形させ、上部に内部空洞4よりも小径の上部開口2を
形成する第3工程と、内部空洞形成部12の底壁部12
bに内部空洞4よりも小径の底部開口3を形成する第4
工程を備えている。
【0012】まず、第1工程について説明する。図3に
示すように、第1工程前に切削加工等により金属素材6
の上端部に凹部6aを形成しておく。図3,図4に示す
ように、第1工程で使用するダイ13には下方程小径化
するテーパー穴13aと、このテーパー穴13aの下端
に連なる成形穴13bが形成されている。第1工程用の
パンチ14の下端部には下方程小径化する2つのテーパ
ー面15a,15bよりなる成形部15が形成されてい
る。
【0013】図4に示すように、第1工程においては、
パンチ14を金属素材6の凹部6aに押し付けて成形品
6Aを成形し、パンチ14の成形部15とダイ13との
間で、成形品6Aの略下半部に成形穴13bに対応した
径と高さを有する厚肉部10を形成すると共に、成形品
6Aの略上半部にパンチ14側程内径と外径が拡大する
テーパー部11を形成する。このテーパー部11は内周
面の段付き部11cで区切られた上半部の第1テーパー
部11aと下半部の第2テーパー部11bとを有する。
【0014】次に第2工程について説明する。図5に示
すように、第2工程用のダイ16には成形品6Aのテー
パー部11の外周側部分を受け止めるテーパー穴16a
と、このテーパー穴16aの下端に連なる成形穴16b
が形成されている。図6に示すように、第2工程用のパ
ンチ17の外周部には周方向4等分位置で上下方向にに
延びる4つの突出部17aが形成されている。
【0015】第2工程においては、成形品6Aの厚肉部
10をダイ16の成形穴16bに嵌め込み、テーパー部
11の外周側部分をテーパー穴16aの内周面に当接さ
せた状態で、パンチ17を厚肉部10の上端面に押し付
け、厚肉部10を成形穴16bとパンチ17との間で塑
性変形させて略カップ状の内部空洞形成部12に成形
し、内部空洞形成部12の内側に内部空洞4を形成し
て、成形品6Bを成形する。この際、パンチ17の4つ
の突出部17aにより、内部空洞形成部12の内周側部
分に周方向4等分位置に4つの縦溝5を形成する。
【0016】次に第3工程について説明する。図7に示
すように、第3工程においては、第2工程完了後成形品
6Bをダイ16にセットした状態で、円柱状のパンチ2
0を内部空洞形成部12の底壁部12aに当接させてパ
ンチ20を下方へ駆動し、テーパー部11を内部空洞形
成部12と共にダイ16の成形穴16bに押し込んで成
形品6Cを成形する。テーパー部11を内周側へ塑性変
形させる際には、第1テーパー部11aを成形品6Cの
上端部で環状部21aに変形させ、第2テーパー部11
bを環状部21aの下側で内周側に突出した環状突起部
21bに変形させて、この環状突起部21bの内周側に
内部空洞4よりも小径の上部開口2を形成する。以上の
第1工程から第3工程により、金属素材6は、上部開口
2よりも大径の内部空洞4を有する有底円筒状の成形品
6Cに鍛造成形される。
【0017】次に第4工程について説明する。第4工程
用のダイ25には円形断面を有する抜き穴25aが形成
されており、ダイ25の上面において抜き穴25aに対
応する位置に成形品6Cをセットする。第4工程におい
て、成形品6Cをダイ25にセットした状態から円柱状
のパンチ27で内部空洞形成部12の底壁部12aに打
抜き加工を施すことにより、底壁部12aに内部空洞4
よりも小径の底部開口3を形成し、金属部品1を成形す
る。
【0018】以上の金属部品1の鍛造成形方法によれ
ば、第1工程から第3工程による成形加工で上部開口2
よりも大径の内部空洞4を有する成形品6Cを鍛造成形
することができるので、1つの素材から成形品6Cを鍛
造成形することができるし、組立作業が不要となり製作
工数を削減できるため、製作コスト面で有利である。
【0019】第3工程完了後、第4工程において内部空
洞形成部12の底壁部12aに打抜き加工を施して、内
部空洞4よりも小径の底部開口3を形成することができ
るので、上部開口2及び底部開口3よりも大径の内部空
洞4を有する金属部品1を複数工程により成形すること
ができる。
【0020】前記実施形態に種々の変更を加えた変更形
態について説明する。 1〕第4工程は省略してもよい。この場合には最終製品
として有底筒状の成形品6Cが鍛造成形されることにな
る。 2〕各工程において、角柱形状のパンチと多角形形状の
成形穴を有するダイを使用することで、角筒形状の金属
部品を成形することも可能である。 3〕金属素材6には、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金等、鍛造成形
可能な種々の金属材料を採用できる。
【0021】4〕縦溝部5は4つに限定されるものでは
なく、パンチ17の突出部17aの数に対応して1又は
複数の縦溝部5を形成することもできる。また、第2工
程用のパンチ17に種々の形状の突出部を設けること
で、内部空洞形成部12の内周側部分をそれら突出部に
対応した形状に形成することができる。勿論、突出部1
7aを備えていないパンチを使用して第2工程を行い、
このパンチよりも小径の第3工程用のパンチ20で第3
工程を行うことで、内部空洞形成部12の内周側部分に
環状溝を形成することもできる。
【0022】
【発明の効果】 請求項1の発明によれば、金属部品の
鍛造成形方法は、金属素材に厚肉部とテーパー部を形成
する第1工程と、この金属素材に内部空洞を形成する第
2工程と、テーパー部を内周側へ塑性変形させてパンチ
側の上部に内部空洞よりも小径のパンチ側開口を形成す
る第3工程を備えたので、パンチ側開口よりも大径の内
部空洞を有する金属部品を1つの素材から鍛造成形する
ことができ、また、部品数が1つのために組立を不要で
製作コストを削減することができる。さらに、第2パン
チとして外周部に種々の形状の突起部を有するものを使
用した場合には、内部空洞形成部の内周側部分をその突
起部に対応した形状に成形することができる。
【0023】請求項2の発明によれば、金属部品の鍛造
成形方法は、前記第3工程の次に、内部空洞形成部の底
壁部に前記内部空洞よりも小径の底部開口を形成する第
4工程を備えたので、内部空洞よりも小径の上部のパン
チ側開口及び底部開口を備えた金属部品を1つの素材か
ら鍛造成形することによりができる。その他、請求項1
と同様の効果を有する。
【0024】請求項3の発明によれば、第2工程におい
て、外周部の周方向に適当な間隔で位置する突起部を備
えた第2パンチを使用することで、内部空洞にこれら突
起部に対応した1又は複数の縦溝部を周方向に適当間隔
置きに形成することができる。その他、請求項1又は2
と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る金属部品の縦断面図で
ある。
【図2】図1のII-II 線断面図である。
【図3】金属素材の縦断面図である。
【図4】成形品(第1工程後)の縦断面図である。
【図5】成形品(第2工程後)の縦断面図である。
【図6】図3のVI-VI 線断面図である。
【図7】成形品(第3工程後)の縦断面図である。
【図8】金属部品(第4工程後)の縦断面図である。
【図9】従来の製造方法による金属部品の縦断面図であ
る。
【図10】図7のX-X 線断面図である。
【符号の説明】
1 金属部品 2 上部開口 3 底部開口 4 内部空洞 5 縦溝部 6 金属素材 10 厚肉部 11 テーパー部 12 内部空洞形成部 12a 底壁部 13,16,25 ダイ 14,17,20,27 パンチ 16b 成形穴

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属素材をパンチとダイにより複数工程
    の成形加工で鍛造成形し、パンチ側開口とこのパンチ側
    開口よりも大径の内部空洞を有する金属部品を鍛造成形
    する方法であって、 金属素材を成形して、その略下半部に厚肉部を形成する
    と共に、略上半部にパンチ側程内径と外径が拡大するテ
    ーパー部を形成する第1工程と、 次に少なくとも前記厚肉部を略カップ状に成形して内部
    空洞を形成する第2工程と、 次に前記テーパー部を内部空洞形成部と共にダイの成形
    穴に押し込んで前記テーパー部を内周側へ塑性変形さ
    せ、パンチ側の上部に内部空洞よりも小径のパンチ側開
    口を形成する第3工程と、 を備えたことを特徴とする金属部品の鍛造成形方法。
  2. 【請求項2】 前記第3工程の次に、内部空洞形成部の
    底壁部に前記内部空洞よりも小径の底部開口を形成する
    第4工程を備えたことを特徴とする請求項1に記載の金
    属部品の鍛造成形方法。
  3. 【請求項3】 前記第2工程において形成する内部空洞
    は、周方向に適当間隔置きに位置する複数の縦溝部を有
    することを特徴とする請求項1又は2に記載の金属部品
    の鍛造成形方法。
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