JP2003039132A - 鍛造用金型、鍛造方法、鍛造製品および鍛造生産システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鍛造製品がダイス内に残り確実にノックアウト
ピンによる排出が行われて、鍛造工程の安定性が向上
し、連続生産に適した鍛造用金型を提供する。 【解決手段】鍛造装置にて鍛造製品を製造する際に用い
る、少なくとも上型、下型、ダイスおよびノックアウト
ピンを含む鍛造用金型において、該ダイスの鍛造製品と
接する表面の一部に摩擦抵抗部が設けられていることを
特徴とする鍛造用金型によって解決される。摩擦抵抗部
の表面形状は帯状の溝またはローレット状の溝を含むも
のとすることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鍛造製品の製造に
用いる金型、製造方法および鍛造製品に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鍛造は機械部品等を製造する塑性加工方
法の一つである。鍛造とは、鍛造装置内に上下対となる
金型を配設し該金型内に被加工材を配置し上型を移動さ
せ被加工材に荷重を加えることにより被加工材（鍛造用
素材）を成形し鍛造製品を製造するものである。

【０００３】鍛造による生産は、鍛造装置への被加工材
の投入から、鍛造装置から鍛造製品の排出までを自動化
した連続生産が一般的である。例えば、図９に示すよう
に、成形に用いる金型内に被加工材９７を投入装置を用
いて機械的に挿入し（図９（ａ））、加圧成形し（図９
（ｂ））、成形後上型９１が上昇する。その時、成形さ
れた鍛造製品がダイス９４内に残り、その鍛造製品９５
をノックアウトピン９３により、ダイス上方に持上げた
後、搬出装置によって機械的に鍛造装置外に持ち出す工
程となる。

【０００４】ここで、金型ではさみ荷重を加えて成形後
に上型を上方に移動させたときに、鍛造製品が上型に鍛
造製品が付着した状態になり（図９（ｃ））、被加工材
を供給することが出来なくなり連続製造に支障をきたす
ことがあった。これを回避するため製品が抜けやすいよ
うに金型に抜き勾配を設ける方法が用いられる。また、
製品形状の制約から抜き勾配を設けられない場合は、ス
トリッパープレートを別途設けてそれを用いて上型から
製品を払い落とす方法が用いられる。例えばストリッパ
ープレート９６としては、図９に示したものが有る。ス
トリッパーを用いた場合以下のような動作となる。成形
後に上型が上昇する時、上型と一緒に付着した製品がダ
イスより抜け出た位置で製品上端に当るように設置され
たストリッパープレートに、製品上端が当り、その結
果、製品がプレートにより固定され、その後上型のみが
更に上昇することで製品が上型より分離される工程とな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】製品形状的に金型に抜
き勾配を設けられない場合において、ストリッパープレ
ートを利用する工法が必要となり、その場合はストリッ
パープレートを設置するための空間が必要になるためよ
り大型のプレス設備が必要になるという問題があった。
また、ストリッパープレートを用いる場合、ストリッパ
ープレートにより製品を払い落とす段階と払い落とされ
た製品をプレス設備の外に排出する段階の２段階が必要
となり鍛造製品の生産性が低下するという問題もあっ
た。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、より小型の設備で生産性の良い鍛造用金型、鍛造方
法、鍛造製品を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、下型形状、
上型形状の複雑さと上型への製品の付着しやすさの関係
あるいは金型と素材の接触面積と上型への製品の付着し
やすさの関係について鋭意研究をおこないその知見に基
づいて本発明を完成するに至った。 １）上記課題を解決するための第１の発明は、鍛造装置
にて鍛造製品を製造する際に用いる、少なくとも上型、
下型、ダイスおよびノックアウトピンを含む鍛造用金型
において、該ダイスの鍛造製品と接する表面の一部に摩
擦抵抗部が設けられていることを特徴とする鍛造用金型
である。 ２）上記課題を解決するための第２の発明は、摩擦抵抗
部の表面形状が帯状の溝を含むものであることを特徴と
する１）に記載の鍛造用金型である。 ３）上記課題を解決するための第３の発明は、摩擦抵抗
部の表面形状がローレット状の溝を含むものであること
を特徴とする１）に記載の鍛造用金型である。 ４）上記課題を解決するための第４の発明は、摩擦抵抗
部の表面形状の凹部の深さが１ｍｍ以下であることを特
徴とする１）乃至３）のいずれか１項に記載の鍛造用金
型である。 ５）上記課題を解決するための第５の発明は、摩擦抵抗
部の表面形状の凹部の深さが０．２ｍｍ以下であること
を特徴とする１）乃至３）のいずれか１項に記載の鍛造
用金型である。 ６）上記課題を解決するための第６の発明は、摩擦抵抗
部の表面形状の凹部の深さが０．１２ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする１）乃至３）のいずれか１項に記載の鍛
造用金型である。 ７）上記課題を解決するための第７の発明は、摩擦抵抗
部の範囲がダイス成形部高さの４〜４０％の範囲に設け
られていることを特徴とする１）乃至６）のいずれか１
項に記載の鍛造用金型である。 ８）上記課題を解決するための第８の発明は、鍛造製品
の形状において上型と接する部位のうち鍛造方向と平行
な面の面積（Ａ）と、ダイス及び下型で成形される部位
のうち鍛造方向と平行な面の面積（Ｂ）の比率（Ａ／
Ｂ）が０．４以上であることを特徴とする１）乃至８）
のいずれか１項に記載の鍛造用金型である。 ９）上記課題を解決するための第９の発明は、摩擦抵抗
部が連続して配設されていることを特徴とする１）乃至
８）のいずれか１項に記載の鍛造用金型である。 １０）上記課題を解決するための第１０の発明は、摩擦
抵抗部が分離して配設されていることを特徴とする１）
乃至８）のいずれか１項に記載の鍛造用金型である。 １１）上記課題を解決するための第１１の発明は、金型
の下型の鍛造製品と接する表面の材質が合金工具鋼又は
超鋼であることを特徴とする１）乃至１０）のいずれか
１項に記載の鍛造用金型である。 １２）上記課題を解決するための第１２の発明は、１）
乃至１１）のいずれか１項に記載の鍛造用金型を用いた
ことを特徴とする鍛造品の製造方法である。 １３）上記課題を解決するための第１３の発明は、鍛造
素材温度を０〜５００℃とした鍛造用素材を用いること
を特徴とする１２）に記載の製造方法である。 １４）上記課題を解決するための第１４の発明は、鍛造
時に金型或いは素材に金属石鹸或いは黒鉛系潤滑剤を塗
布又は噴霧することを特徴とする１２）または１３）に
記載の製造方法である。 １５）上記課題を解決するための第１５の発明は、鍛造
装置にて鍛造金型を用いて製造される鍛造製品におい
て、該鍛造製品の金型の下型と接する表面に 摩擦抵抗
部が設けられていることを特徴とする鍛造製品である。 １６）上記課題を解決するための第１６の発明は、素材
切断装置と、鍛造機械とを含む鍛造生産システムにおい
て、鍛造機械が１）乃至１１）のいずれか１項に記載さ
れた金型を有する鍛造機械であることを特徴とする鍛造
生産システムである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１、図２に基づき、本発明の実
施形態の例を説明する。

【０００９】本発明に用いる金型の構成は、図１に示す
ように、製品形状の主に上面側を成形する上型１１
（「パンチ」とも言う。）、製品形状の主に下部を成形
する下型１２、成形された製品１５を下型内より排出す
るための下型内に配設されたノックアウトピン１３およ
び製品形状の主に側面を成形するダイス１４より構成さ
れる。ここで、ダイスは、鍛造製品と接する表面に 摩
擦抵抗部１６が設けられている。また、必要に応じて、
例えば素材を再結晶温度以上に加熱してから鍛造を行う
熱間鍛造の場合、金型への潤滑剤噴霧装置（図示せ
ず。）を鍛造用金型あるいは該金型を有した鍛造機械に
取りつけることが好ましい。また、潤滑剤噴霧装置は、
潤滑装置単体として設置しその動作を鍛造機械と連動さ
せたものでも良い。

【００１０】次に動作を図２を基に説明する。図２
（ａ）に示すように、所定の寸法に切断された被加工材
２１をこの金型内のダイス、下型およびノックアウトピ
ンで囲まれた空間内に挿入する。次に、図２（ｂ）に示
すように、ダイス、下型およびノックアウトピンで囲ま
れた空間内に上型が進入し被加工材を塑性加工し鍛造製
品を形成する。その後、図２（ｃ）に示すように上型が
上昇する。この時、ダイスには、鍛造製品と接する表面
の一部に 摩擦抵抗部が設けられているので、製品がダ
イスの面に引っかかりダイス内にとどまることができ
る。その結果、上型が上昇する際、製品が上型に付着し
て上型と一緒に上昇する現象の発生を抑えることでき
る。図２（ｄ）に示すようにダイス内にとどまった製品
はノックアウトピンで押し上げられる。

【００１１】ダイス内壁の製品形状成形部に 摩擦抵抗
部として、例えば凹形状となるような形状を設置し、鍛
造で加圧時に被加工材がその部分に塑性流動し製品形状
が張出すような部位を設けている。その結果、製品がダ
イスに引っかかるようになり、上型が上昇する際、製品
が上型に付着して上型と一緒に上昇する現象の発生を抑
えることできる。

【００１２】鍛造製品の摩擦抵抗部の形状が転写された
表面は、必要に応じて後工程の機械加工によって表面仕
上げをすることができる。ショットブラストまたはバレ
ル研磨などを用いることができる。

【００１３】摩擦抵抗部の表面形状は帯状の溝であるこ
とが製品外周面が平滑となるので外観、規格寸法の点か
ら好ましい。帯状の溝の長手の方向は、上型の進入方向
に対して垂直な方向の長さ成分を有した方向とするのが
好ましい。図３（ａ）に示すように帯の長手方向が水平
の方向でもよいし、図３（ｂ）に示すように帯の長手方
向が斜め方向であっても良い。帯の幅は０．５〜６ｍｍ
（好ましくは１〜４ｍｍ）であるのが、摩擦抵抗および
製品外観の点から好ましい。０．５ｍｍ未満では、抵抗
効果が弱いからである。６ｍｍ以下であるのが製品外観
の点から好ましい。帯は上記幅のものが複数本のものと
することができる。図３（ｃ）（ｄ）に示すように飛び
飛びになっているもの、帯が各種のローレット状のもの
などを挙げることができる。

【００１４】溝の断面形状を図１（ａ）に示す。溝の断
面形状は、溝の側面のうち上型の進入側即ち溝の上側に
ある側面が図１（ａ）の拡大図に示すように３０〜８０
度の角度を有しているものが摩擦抵抗及び製品外観の点
から好ましい。溝の断面形状は、溝の側面のうち上型の
進入側の反対側即ち溝の下側にある側面が３０〜８０度
の角度を有しているものが素材の塑性流動がスムーズに
なるので好ましい。図１（ａ）に示すように、溝の上下
の側面にテーパーを設けることにより摩擦抵抗部を安定
に形成し、抵抗効果を安定的に発生できるので好まし
い。

【００１５】摩擦抵抗部の表面形状はローレット状であ
ることが製品外周面が網の目状に凸凹となるので凹部の
深さを深くしないで、上型付着の発生を効率良く抑える
ことができるので好ましい。ローレット状の溝について
はコンプレッサーに用いる斜板を例に説明する。斜板を
鍛造する場合は図４に示すような金型を用いる。斜板上
面側形状を成形する上型４１、下面部を成形する下型４
２、下型を保持するダイス４４およびに成形品４５をダ
イス外に排出するノックアウトピン４３より構成される
金型である。 摩擦抵抗部１６は、図５（ａ）（ｂ）に
示すように、深さが０．１２ｍｍ以下（より好ましくは
０．１ｍｍ以下。）の溝は網の目状となっているのが好
ましい。網の目を構成する溝としては、例えば図５
（ｃ）に示すように、深さ０．１２ｍｍ以下、ピッチ
０．５〜２ｍｍ、溝の断面形状がＵ字形状または角度が
３０〜１２０度のＶ字形状、溝幅０．５〜４ｍｍとする
のが好ましい。

【００１６】また図８に示すようにローレット状の溝は
網の目だけでなく水平溝で構成することもできる。

【００１７】ローレット状の溝は帯状となっており、そ
の長手の方向は、上型の進入方向に対して垂直な方向の
長さ成分を有した方向とするのが好ましい。帯状の長手
方向が水平の方向でもよいし、帯状の長手方向が斜め方
向であっても良い。ローレット状の溝の幅は０．５〜６
ｍｍ（好ましくは１〜４ｍｍ）であるのが、製品外観の
点から好ましい。ローレットを形成する網の溝の断面形
状はＶ字形状で３０度〜１２０度であるのが素材がその
溝に充分に噛込まれるので摩擦抵抗が高まるため好まし
い。

【００１８】摩擦抵抗部の範囲は抵抗を大きくする点か
らは、広い面積を有する形状が好ましい。または、鍛造
製品の外観の点からは、狭い面積で有る形状が好まし
い。たとえば製品の外周面とローレット状溝との面積比
で５〜１５％が好ましい。

【００１９】摩擦抵抗部の範囲が製品外観の点からダイ
ス成形部高さ、すなわち製品の成形方向の厚さの４〜４
０％であることが好ましくより好ましくは２０％以下で
ある。形状との関係からは形状がローレット状であれば
範囲が１５％であるのが製品外観の点から好ましい。鍛
造製品の表面の品質を維持しながら、例えば、ワレ、カ
ジリ、ムシレ、スジ模様、バリの発生を抑えながら、上
型が上昇する際上型と同時に製品が上型に付着しながら
上昇するのを防止することができるからである。

【００２０】摩擦抵抗部の表面形状の凹部の深さが製品
外観の点から０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが
好ましく、より好ましくは０．２ｍｍ以下である。さら
により好ましくは０．１２ｍｍ以下である。鍛造製品の
表面の品質を維持しながら、例えば、ワレ、カジリ、ム
シレ、スジ模様、バリの発生を抑えながら、上型が上昇
する際上型と同時に製品が上型に付着しながら上昇する
のを防止することができるからである。

【００２１】形状との関係からは形状がローレット状で
あれば摩擦抵抗部の表面形状の凹部の深さは０．２ｍｍ
以下であるのが製品外観の点から好ましい。さらにより
好ましくは０．１２ｍｍ以下である。鍛造製品の表面の
品質を維持しながら、例えば、ワレ、カジリ、ムシレ、
スジ模様、バリの発生を抑えながら、上型が上昇する際
上型と同時に製品が上型に付着しながら上昇するのを防
止することができるからである。

【００２２】本発明の金型で製造された鍛造製品の形状
において上型と接する部位のうち鍛造方向と平行な面の
面積（Ａ）と、ダイス及び下型で成形される部位のうち
鍛造方向と平行な面の面積（Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）が
０．４以上（より好ましくは、０．６以上。）であるこ
とが好ましい。本発明の効果により、より付着率を低下
することができるからである。鍛造方向と平行な面の面
積（Ａ）と、ダイス及び下型で成形される部位のうち鍛
造方向と平行な面の面積（Ｂ）の箇所の例を図１に示
す。

【００２３】鍛造製品は、金型の上型における上型の移
動方向と平行な方向の面の長さ(高さ)と下型およびダイ
スにおける上型の移動方向と平行な面の長さ(高さ)の比
率が０．２以上である鍛造製品に適用することが好まし
い。

【００２４】摩擦抵抗部の範囲が連続して配設されてい
ることが抵抗の効果をより高めることができるので好ま
しい。たとえば上型進入方向に垂直な平面とダイス面が
交わる交線に沿った一周にわたって形成された帯状の
溝、上型進入方向に垂直な平面とダイス面が交わる交線
に沿った一周にわたって形成されたローレット状の溝な
どが挙げられる。一周にわたって同一の幅である必要は
無く製品の外観上から最適な形状とすることができる。

【００２５】たとえば、表面全体に摩擦抵抗部の形状が
転写されるのを防ぎたい場合などは、摩擦抵抗部の範囲
が分離して配設されていることが製品外観の点から好ま
しい。鍛造製品の表面の品質を維持しながら、例えば、
ワレ、カジリ、ムシレ、スジ模様、バリが円周全体に発
生するのを抑えながら、上型が上昇する際上型と同時に
製品が上型に付着しながら上昇するのを防止することが
できるからである。たとえば切断された帯状の溝、切断
されたローレット状の溝などが挙げられる。また島状に
形成された摩擦抵抗部などが挙げられる。また分離した
各摩擦抵抗部の形状は同一である必要は無く製品の外観
上から最適な形状とすることができる。

【００２６】金型の下型の鍛造製品と接する表面の材質
は合金工具鋼又は超硬を用いることが好ましい。金型の
材質は、摩擦抵抗の摩耗対策の点から超硬がが好まし
い。

【００２７】上型の製品と接する表面の粗さは、平滑で
あるのが好ましい。ダイスに設けられている摩擦抵抗部
の摩擦抵抗と上型の製品と接する表面の摩擦抵抗との差
が大きくなる方が好ましいからである。たとえば、上型
の表面の粗さは平均粗さはＲａ１μｍ以下（より好まし
くはＲａ０．５μｍ以下。さらにより好ましくはＲａ
０．３μｍ以下。）であるのが好ましい。ダイスに設け
られた摩擦抵抗部の効果をより高めることができるから
である。

【００２８】本発明の金型では、少なくとも上型、下
型、ダイスおよびノックアウトピンを含む鍛造用金型で
あって、該ダイスの鍛造製品と接する表面に 摩擦抵抗
部を設けることを特徴とする鍛造用金型であるので、上
型が上昇する際上型と同時に製品が上型に付着しながら
上昇するのを防止することができる。よってこの金型を
用いることにより、より小型の設備で生産性の良い鍛造
製品を製造できる。

【００２９】本発明で用いる金型は次のようにして製造
できる。まず、鋼材を仕上前までの粗加工寸法にする。
次に、材質に合わせた熱処理をする。最後に、仕上寸法
に加工をする。外形を仕上た後に摩擦抵抗部として機械
加工で凹凸の形状、ローレット状の溝を形成する。バイ
トを用いた機械加工、放電加工による機械加工などを用
いることができる。

【００３０】本発明の製造方法の一例を説明する。本発
明の製造方法は鍛造方法であって、 １）連続鋳造丸棒を所定の長さに切断する工程と、 ２）鍛造用素材を金型へ搬送する工程と ３）鍛造用素材を鍛造する工程と ４）ノックアウト機構により鍛造製品を金型内から排出
する工程と を含む製造方法である。必要に応じて、取り出した鍛造
製品を連続的に溶体化・時効処理を実施する熱処理工程
を追加することもできる。

【００３１】本発明による製造方法では、鍛造素材の材
料として、鍛造で塑性加工可能な金属材料を用いること
ができる。例えば、アルミニウム、鉄、マグネシウム、
およびこれらを主成分とする合金を挙げることができ
る。アルミニウム合金であれば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合
金を用いることができ、例えば、ＪＩＳ６０６１合金、
Ａ３９０合金等を用いることができる。本発明に用いる
素材の製法は、連続鋳造、押出、圧延等いずれであって
も良い。アルミニウムやアルミニウム合金の場合、連続
鋳造された丸棒材が安価で好ましい。アルミニウム合金
においては、気体加圧式ホットトップ鋳造法（例えば、
昭和電工（株）社製ＳＨＯＴＩＣ材。）で連続鋳造され
た丸棒材が、優れた内部健全性を持ち、結晶粒が微細で
あり、かつ、塑性加工による結晶粒の異方性がない為、
摩擦抵抗部の抵抗効果を安定的に得ることができるので
好ましい。

【００３２】また、鍛造製品の形状が安易であり、常温
にて鍛造用素材を鍛造する冷間鍛造の場合、必要に応じ
て、鍛造前に、鍛造用素材に化成皮膜処理を施すボンデ
処理を実施する工程を追加することにより、鍛造荷重の
減少、鍛造製品と金型との焼きつき防止を図ることがで
きるので、上型部の摩擦を小さくすることができ摩擦抵
抗部の抵抗効果を高めることができるので好ましい。

【００３３】また、鍛造製品形状が複雑であり、鍛造用
素材を再結晶温度以上まで加熱してから鍛造する熱間鍛
造の場合、鍛造用素材を鍛造前に例えば、鍛造用素材に
水溶性黒鉛潤滑処理を施す工程、閉塞鍛造用金型を所定
の温度に予備加熱する工程、閉塞鍛造用金型に、例え
ば、閉塞鍛造用金型の鍛造成形部位に水溶性黒鉛潤滑剤
をスプレーで噴霧する工程、から選ばれる工程を追加す
ることが鍛造荷重を減少させ、または鍛造製品と金型と
の焼きつきを防止することができるので、パンチ部の摩
擦を小さくすることができ摩擦抵抗部の抵抗効果を高め
ることができるので好ましい。

【００３４】潤滑剤として冷間鍛造では素材に潤滑皮膜
を形成する潤滑剤、例えば素材潤滑用金属石鹸を予め素
材全体に塗布する。温間鍛造、熱間鍛造では、水溶性黒
鉛或いは油性である潤滑剤、例えば黒鉛系の金型潤滑剤
を金型の鍛造製品成形面に塗布或いは噴霧するのが好ま
しい。

【００３５】より摩擦抵抗効果を高めるためには、上型
表面への潤滑剤の塗布量をダイス表面への潤滑剤の塗布
量と同等もしくはより多くすることが好ましい。たとえ
ば上型表面への潤滑剤の塗布の膜厚とダイス表面への潤
滑剤の塗布の膜厚の比（上型表面への潤滑剤の塗布の膜
厚／ダイス表面への潤滑剤の塗布の膜厚）を１〜１０と
することができる。上型部の摩擦を小さくすることがで
き摩擦抵抗部の抵抗効果を高めることができるからであ
る。潤滑量はスプレー量を吹き付け時間を調整すること
で、上型とダイスの組み合わせに合わせてより適切な状
態にすることができる。本発明の鍛造方法において、摩
擦抵抗部の溝の深さに対して熱膨張の関係を考慮して、
素材の加熱温度、金型の加熱温度は素材加熱温度が金型
温度より高くなるようにするのが好ましい。例えば、摩
擦抵抗部の溝の深さを１ｍｍ以下とした場合は素材の加
熱温度は０〜５００℃とするのが好ましい。金型の加熱
温度は１５０〜３５０℃とするのが好ましい。

【００３６】本発明の製造方法では、少なくとも上型、
下型、ダイスおよびノックアウトピンを含む鍛造用金型
であって、該ダイスの鍛造製品と接する表面の一部に
摩擦抵抗部を設けることを特徴とする鍛造用金型を用い
るので、上型が上昇する際上型と同時に製品が上型に付
着しながら上昇するのを防止することができる。よって
より小型の設備で生産性の良い鍛造製品を製造できる。

【００３７】次に、本発明の鍛造生産システムを説明す
る。前述した鍛造方法を含む鍛造生産システムの構成例
の一例の概略を図７をもとに説明する。

【００３８】鍛造生産システムは、素材切断装置７１
と、鍛造機械７５とをふくむものである。本発明の鍛造
生産システムは、少なくとも上型、下型、ダイスおよび
ノックアウトピンを含む鍛造用金型であって、該ダイス
の鍛造製品と接する表面の一部に 摩擦抵抗部を設けた
金型を有している鍛造機械を含んでいる。

【００３９】素材を再結晶温度以上に加熱してから鍛造
する熱間鍛造の場合であれば、素材加熱装置７３を含ま
せることが鍛造加工性を高めるために好ましい。さら
に、素材供給装置７２と、素材搬送装置７４と、鍛造製
品搬出装置７６とを含ませた一貫自動生産システムがよ
り好ましいシステムである。鍛造済品が最終製品の形状
になっている場合は鍛造製品熱処置炉７７を含ませるの
が好ましい。

【００４０】素材切断装置７１は、素材を所定の長さに
切断するためのものである。素材供給装置７２は一定量
の鍛造用素材をホッパー内に保留し、次工程へ素材を供
給するためのものである。素材搬送装置７４は鍛造用素
材を金型へ搬送するためのものである。鍛造機械７５は
鍛造用素材を鍛造するためのものである。鍛造製品搬出
装置７６はノックアウト機構により鍛造製品を金型内か
ら排出し次工程に搬送するためのものである。素材加熱
装置７３は素材を再結晶温度以上に加熱して鍛造加工性
を高めるためのものでる。鍛造製品熱処置炉７７は取り
出した鍛造製品を連続的に溶体化・時効処理を実施する
熱処理のためのものである。

【００４１】本発明の鍛造生産システムでは、少なくと
も上型、下型、ダイスおよびノックアウトピンを含む鍛
造用金型であって、該ダイスの鍛造製品と接する表面の
一部に 摩擦抵抗部を設けることを特徴とする鍛造用金
型を用いた鍛造機械を含むので、上型が上昇する際上型
と同時に製品が上型に付着しながら上昇するのを防止す
ることができる。よってより小型の設備で生産性良く安
定して鍛造製品を製造できる。安定して連続運転が出来
る。

【００４２】本発明の鍛造製品について説明する。本発
明の鍛造製品は、該鍛造製品の金型のダイスと接する表
面の一部に 摩擦抵抗部を設けることを特徴とする鍛造
製品である。摩擦抵抗部の表面形状が帯状であることを
特徴とすることが鍛造品外周が平滑で外観、規格寸法の
点から好ましい。摩擦抵抗部の表面形状がローレット状
であることが鍛造品外周面が凸凹で上型への付着をおさ
えることができるので好ましい。摩擦抵抗部の出っ張り
を１ｍｍ以下にすることが好ましい。摩擦抵抗部は製品
外観上から範囲を一周又は分離し、最適な形状にするこ
とが好ましい。

【００４３】本発明の鍛造製品は、ダイスと接する表面
に 摩擦抵抗部を設けているので、上型が上昇する際上
型と同時に製品が上型に付着しながら上昇するのを防止
することができる。よってより小型の設備で生産性良く
安定して鍛造製品を製造できる。

【００４４】

【実施例】以下、具体例を示して本発明の作用効果を明
確にする。 ［試験１］ 実施例１ 図６に示すカップ形状鍛造製品を鍛造する場合を例に本
発明の詳細を説明する。図１に示したように、カップ内
径部を成形する上型、カップ外周側面を成形するダイ
ス、カップ外側底面を成形する下型、並びに成形された
製品を排出するためのノックピンから構成される金型を
用いた。金型の材質は合金工具鋼とした。下型は、ダイ
ス内に下方より挿入された状態で配備され、下型の中心
部には上方向へ可動であるノックアウトピンが配置され
た構造となっている。ダイスの内径は直径３４．２ｍｍ
で深さは５５ｍｍであるものを用いた。ダイスは、下型
面からから５ｍｍの位置、即ちカップ形状の高さ５ｍｍ
の位置を中心として、幅２ｍｍ、深さ０．２ｍｍの帯状
の溝をダイス内壁に円周上に設けたものを用いた。溝の
断面形状は側面の両側に６０度のテーパーを設けたもの
とした。上型の表面の粗さは平均粗さＲａで０．２μｍ
であるものを用いた。被加工材としては、直径３４ｍｍ
の６０００系アルミニウム合金からなる連続鋳造棒を１
４．５ｍｍの厚さに切断した後、表面に潤滑剤を塗布し
て素材潤滑を表面に施したものを用いた。カップ形状の
内側となる上型表面に接触する面すなわちカップ内径の
面の潤滑膜の厚さは３〜４μmであった。ダイスと接触
する面すなわちカップ外径の面の潤滑膜の厚さは３〜４
μmであった。

【００４５】上記ダイス内に被加工材を入れ、上型で被
加工材を密閉加圧することにより鍛造成形を行なった。
鍛造機械はナックル式プレス装置を用いた。成形荷重は
６０トンであった。

【００４６】この条件で、カップ形状鍛造製品を１００
個製造した場合、成形された製品は１００個中１００個
がパンチに付着することなくダイス内に残り、鍛造機械
のノックアウト機構によりダイス内から排出された。ま
た製造された鍛造製品の表面は、ワレ、カジリ,ムシ
レ、スジ模様を発生させること無く、 摩擦抵抗部の表
面形状はその凸部の高さは０．０４ｍｍとなり、わずか
に膨らみを持った滑らかな帯状となった。 実施例２〜１１、比較例１ ダイスの内壁に設けた帯状の溝を、下型底面からの位
置、幅、凹部の深さを表１のようにした以外は実施例１
と同様にカップ形状鍛造製品を製造した。実施例１〜１
１、比較例１までの結果を表１に記した。

【００４７】

【表１】

【００４８】「○○」は製品の摩擦抵抗部を触診したと
ころ、滑らかであった。「○」は製品の摩擦抵抗部を触
診したところ、ややザラザラ感があった。「△」は製品
の摩擦抵抗部を観察したところ引っかきキズ、タテスジ
がみられた。

【００４９】比較例１の場合、成形された製品は、上型
に付着した状態でダイスから排出されたが,上型と製品
を引き離すことが困難であった。摩擦抵抗部の溝の幅が
大きく、深さが深いものは、製品外周部に引掻き傷,バ
リ等の発生が見られたが上型への製品の付着の発生を抑
えることができた。 ［試験２］ ［実施例２１］圧縮機に用いられる斜板を本発明で鍛造
で成形した例を示す。図４に示すように、斜板上面側形
状を成形する上型、下面部を成形する下型、下型を保持
するダイスおよびに成形品をダイス外に排出するノック
アウトピンより構成される金型を用いた。

【００５０】ダイスは内直径７３ｍｍ、深さ１００ｍｍ
の円筒状のものを用いた。図５に示すように、上記のダ
イス内径側壁面の製品成形部位の中心高さに円周上２ヵ
所に高さ５ｍｍ、長さ３０ｍｍ、深さ０．１ｍｍのロー
レット状の溝を設けたものを用いた。ローレットの溝の
深さは０．１mm、溝断面形状は角度６０度のＶ字形状、
ピッチ１ｍｍとした。被加工材として、直径７０ｍｍの
Ａ３９０合金の連続鋳造棒を１６ｍｍの厚さに切断した
ものを用いた。

【００５１】その後、被加工材を約４００℃に加熱し、
金型を１８０〜２２０℃に加熱した。その後、金型に水
溶性黒鉛潤滑を塗布後上記ダイス内に被加工材を入れ、
上型で被加工材を密閉加圧することにより鍛造成形を行
なった。鍛造機械は ６３０トンナックルプレス装置を
用いた。成形荷重は３５０〜４５０トンであった。

【００５２】この条件で、１００個の斜板を鍛造により
成形した場合、成形された斜板は１００個中１００個が
上型（パンチ）に付着することなくダイス内に残り、鍛
造機械のノックアウト機構によりダイス内から排出され
た。斜板の外周部に引掻き傷,バリ等がほとんど認めら
れず、良好な状態で連続生産が可能となった。また製造
された鍛造製品の表面は、ワレ、カジリ,ムシレ、スジ
模様を発生させること無く、 摩擦抵抗部の表面形状は
滑らかな帯状であった。鍛造製品の 摩擦抵抗部の表面
形状の凸凹は高さ０．０４ｍｍであった。 ［実施例２２］摩擦抵抗部として図８に示すように、ダ
イス内径側壁面の製品成形部位の中心高さ部にの円周上
4ヵ所に高さ５ｍｍ、長さ３０ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ
の水平方向の溝からなるローレット状の溝を設けた以外
は実施例２１と同様に鍛造製品を製造した。

【００５３】製品の外周部に引掻き傷,バリ等な発生が
みられた。また製造された鍛造製品の 摩擦抵抗部の表
面形状の凸凹は高さ０．０６ｍｍであった。しかしこの
場合、成形された製品はダイス内に残り、ノックアウト
ピンによりダイスから排出することができた。 ［試験３］鍛造製品の形状を変えて、上型と接する部位
のうち鍛造方向と平行な面の面積（Ａ）と、ダイス及び
下型で成形される部位のうち鍛造方向と平行な面の面積
（Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）を変えて鍛造を実施した。面
積、長さは形状データを基にＣＡＤシステムを用いて演
算処理により求めた。

【００５４】実施例３５〜３７は、実施例１においてＡ
／Ｂの比率を変えた金型において摩擦抵抗部を設けた場
合、設けない場合を実施例１と同様に製造した。実施例
３１〜３４は、図４に示した金型のＡ／Ｂの比率を変え
た金型において摩擦抵抗部を設けた場合、設けない場合
を実施例２１と同様に製造した。付着の発生確率の差を
表２にまとめた。

【００５５】

【表２】

【００５６】比率が０．４以上である形状の鍛造製品に
ついて付着率がより改善されていることがわかる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の鍛造用金型は、鍛造装置にて鍛
造製品を製造するのに用いる鍛造用金型において、該金
型のダイスの鍛造製品と接する表面の一部に 摩擦抵抗
部を設けることを特徴とするものであるので、鍛造製品
がダイス内に残るので確実にノックアウトピンによる排
出が行われる。鍛造工程の安定性が向上し、連続生産に
適した鍛造用金型となる。また本発明の金型を有した鍛
造生産システムは鍛造製品がダイス内に残るので確実に
ノックアウトピンによる排出が行われ、鍛造工程の安定
性が向上し、連続生産に適した生産システムとなる。ま
た本発明の製造方法を用いることにより鍛造製品がダイ
ス内に残るので確実にノックアウトピンによる排出が行
われ、安定して、連続生産ができる。また本発明の鍛造
製品は、鍛造製品がダイス内に残るので確実にノックア
ウトピンによる排出が行えるので、安定して連続生産す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金型の一例の断面概略図である。
（ａ）は 摩擦抵抗部の拡大図である。

【図２】本発明の鍛造工程の一例の説明図である。

【図３】本発明の摩擦抵抗部の各種形状の例の説明図で
ある。（ａ）は帯状の溝を水平に設けた例の図である。
（ｂ）は帯状の溝を斜めに設けた例の図である。（ｃ）
は帯状の溝を分離して配置した例の図である。（ｄ）は
各種のローレット状の溝を分離して配置した例の図であ
る。

【図４】本発明の金型の別の一例の断面概略図である。

【図５】図４の金型にローレット状溝の 摩擦抵抗部を
設けたダイスの断面願略図である。（ｂ）（ｃ）は 摩
擦抵抗部の拡大概略図である。

【図６】本発明の鍛造品の一例である。

【図７】本発明の鍛造生産システムの一例の概略図であ
る。

【図８】図４の金型に別のローレット状溝の 摩擦抵抗
部を設けたダイスの断面願略図である。（ｂ）は 摩擦
抵抗部の拡大概略図である。

【図９】従来の鍛造工程の説明図である。

【符号の説明】

１１：上型、１２：下型、１３：ノックアウトピン、１
４：ダイス、１５：製品、１６： 摩擦抵抗部、２１：
被加工材、４１：上型、４２：下型、４３：ノックアウ
トピン、４４：ダイス、４５：成形品、６６： 摩擦抵
抗部、７１：素材切断装置、７２：素材供給装置、７
３：素材加熱装置、７４：素材搬送装置、７５：鍛造機
械、７６：鍛造製品搬出装置、７７：鍛造製品熱処置
炉、９１：上型、９２：下型、９３：ノックアウトピ
ン、９４：ダイス、９５：鍛造製品、９６：ストリッパ
ープレート、９７：被加工材、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜川 光雄 福島県喜多方市長内7840 昭和電工株式会 社内 Ｆターム(参考） 4E087 AA10 CA14 CA25 EC13 EC18 ED01 EE02

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鍛造装置にて鍛造製品を製造する際に用い
   る、少なくとも上型、下型、ダイスおよびノックアウト
   ピンを含む鍛造用金型において、該ダイスの鍛造製品と
   接する表面の一部に摩擦抵抗部が設けられていることを
   特徴とする鍛造用金型。
2. 【請求項２】摩擦抵抗部の表面形状が帯状の溝を含むも
   のであることを特徴とする請求項１に記載の鍛造用金
   型。
3. 【請求項３】摩擦抵抗部の表面形状がローレット状の溝
   を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の鍛
   造用金型。
4. 【請求項４】摩擦抵抗部の表面形状の凹部の深さが１ｍ
   ｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   か１項に記載の鍛造用金型。
5. 【請求項５】摩擦抵抗部の表面形状の凹部の深さが０．
   ２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれか１項に記載の鍛造用金型。
6. 【請求項６】摩擦抵抗部の表面形状の凹部の深さが０．
   １２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれか１項に記載の鍛造用金型。
7. 【請求項７】摩擦抵抗部の範囲がダイス成形部高さの４
   〜４０％の範囲に設けられていることを特徴とする請求
   項１乃至６のいずれか１項に記載の鍛造用金型。
8. 【請求項８】鍛造製品の形状において上型と接する部位
   のうち鍛造方向と平行な面の面積（Ａ）と、ダイス及び
   下型で成形される部位のうち鍛造方向と平行な面の面積
   （Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）が０．４以上であることを特徴
   とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の鍛造用金
   型。
9. 【請求項９】摩擦抵抗部が連続して配設されていること
   を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の鍛
   造用金型。
10. 【請求項１０】摩擦抵抗部が分離して配設されているこ
    とを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
    鍛造用金型。
11. 【請求項１１】金型の下型の鍛造製品と接する表面の材
    質が合金工具鋼又は超鋼であることを特徴とする請求項
    １乃至１０のいずれか１項に記載の鍛造用金型。
12. 【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれか１項に記載
    の鍛造用金型を用いたことを特徴とする鍛造品の製造方
    法。
13. 【請求項１３】鍛造素材温度を０〜５００℃とした鍛造
    用素材を用いることを特徴とする請求項１２に記載の製
    造方法。
14. 【請求項１４】鍛造時に金型或いは素材に金属石鹸或い
    は黒鉛系潤滑剤を塗布又は噴霧することを特徴とする請
    求項１２または１３に記載の製造方法。
15. 【請求項１５】鍛造装置にて鍛造金型を用いて製造され
    る鍛造製品において、該鍛造製品の金型の下型と接する
    表面に 摩擦抵抗部が設けられていることを特徴とする
    鍛造製品。
16. 【請求項１６】素材切断装置と、鍛造機械とを含む鍛造
    生産システムにおいて、鍛造機械が請求項１乃至１１の
    いずれか１項に記載された金型を有する鍛造機械である
    ことを特徴とする鍛造生産システム。