JP2004009112A - Die assembly with step - Google Patents

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JP2004009112A
JP2004009112A JP2002167806A JP2002167806A JP2004009112A JP 2004009112 A JP2004009112 A JP 2004009112A JP 2002167806 A JP2002167806 A JP 2002167806A JP 2002167806 A JP2002167806 A JP 2002167806A JP 2004009112 A JP2004009112 A JP 2004009112A
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JP
Japan
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die
stepped
dies
lubricating oil
die assembly
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002167806A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motoo Asakawa
浅川 基男
Masaki Osawa
大澤 優樹
Shinichiro Hashimoto
橋本 真一郎
Tomohito Kajino
梶野 智史
Shunsuke Shishido
宍戸 俊介
Tomohiro Hatakeyama
畠山 知浩
Yoko Tamura
田村 容子
Satoru Shimizu
清水 了
Nobushige Waratani
藁谷 信重
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Die Co Ltd
Waseda University
Original Assignee
Fuji Die Co Ltd
Waseda University
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a die assembly with steps capable of manufacturing easier than all-in-one dies with steps, and manufacturing the step shape as arranged, and corresponding to various heights and angles by only changing one part of die shapes. <P>SOLUTION: The die assembly has a cylindrical die holder and several dies in the die holder having different inner diameters and outer diameters which are engaged with the inner surface of the die holder and contacted concentrically one another, and the several dies are arranged for getting the outer diameters smaller from the enter side to the exit side by a drawing process. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、線材や棒材を引抜き加工で製造するのに使用される段付きダイス組立体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の自動車、精密機器等の高性能化に伴い、その構造材として用いられる線材、棒鋼の製造においても低コスト化、高品質化が求められている。冷間引抜き加工法は比較的平滑な外周を有する線材,棒鋼の製造に適しており、中空のダイスによって素材を拘束しつつ素材の先端を引き抜くことにより連続的に線材、棒材を得るものである。
【0003】
従来、この種の冷間引抜き加工方法として特開平8−66715号公報に示されるものが知られている。図12,図13を参照して簡単に説明すれば、ダイス21はその中心に被加工素材20が通過する貫通孔を有し、この貫通孔は素材20が送り込まれる入側から出側へ向って先細テーパ状となったアプローチ部Aと、これに続いてほぼ真直状のベアリング部Bとを有している。アプローチ部Aは被加工素材20を実際に縮径する部分であり、ベアリング部Bは最終的な寸法を確定し、かつ外表面の仕上を行う部分である。なお、ここで入側をダイスの前側、出側をダイスの後側と称することもある。
【0004】
図12の従来例では、ダイス21のテーパ面の素材との接触部分、特にアプローチ部Aとベアリング部Bとの接合部近くにリング状の凹部22が形成され、この凹部22の後縁部分で素材表面にしごき加工を加えて表面粗さを改善する。また、図13の例では、ベアリング部Bにダイス内径を小さくするリング状の山形状の段差部23が形成され、同様にこの段差部23で素材20の外表面をしごき加工して表面粗さを向上させるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の冷間引抜き用ダイスは、前記凹部あるいは段差部で剪断組成変形を集中させるようなしごき加工を加えることにより、冷間引抜きのままで研磨等の後加工することなく表面粗さの小さい線材、棒材を得ることができる点でそれなりの効果がある。しかし、このようなダイスは全体が一体の部材で形成されているので、ダイス貫通孔の中途部に正確な凹部あるいは寸法精度の高い段差部を形成するのが難しく、ダイスの製作に多大な手数を要していた。
【0006】
一般に段付きダイスにおいて、棒鋼製品の残留応力低減のためには緩やかな加工を、表面平滑化のためには急激な縮径加工を施す必要があり、このような相反する要求を同時に満たすためには、図14に示すような多段の段付きダイス24としなければならない。この場合、ダイス各部の寸法は相互にきわめて高い精度が要求され、発明者らの研究によれば、例えば図14においてダイス前部のフロントベアリング長さLf=2mm、ダイスセンター部の段付き高さΔH=40μm、段付き角度α=15°、センターベアリング長さLc=1mm、ダイス後部の段付き高さΔh=10μm、ダイス後部の段付き角度β=7°、バックベアリング長さLb=2mmとすることで、残留応力低減と表面粗さの改善が得られることが判明している。
【0007】
このような多段段付きダイスでは多段になるほど加工精度の上で厳しさが増すとともに、これを一体の部材で作る場合、或る部分の精度が満たされなかった場合はダイス全体の再加工を要し、一部分の精度不良あるいは使用中の一部の毀損でダイス全体が不良品となってしまうという問題があった。
【0008】
本発明は、このような問題を解決し、一体型段付きダイスに比べて製作が格段に容易であり、段付き形状が所要の寸法通りに製作でき、また、一部分のダイス形状を替えるだけでさまざまな段付き高さ、段付き角度に対応できる段付きダイス組立体を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、円筒形のダイスホルダと、それぞれ前記ダイスホルダの内周面に嵌合する外径を備えかつ互いに同心状に接触して前記ダイスホルダ内に収容された異内径の複数個のダイスとを有し、前記ダイスホルダ内における前記複数個のダイスは、被加工物の絞り加工によってその外径が入側から出側へ向うにつれて小さくなるように配置されている段付きダイス組立体が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を参照しながら、好適な実施例に基いて説明する。
【0011】
図1は本発明の実施例による段付きダイス組立体の概略的な分解斜視図であり、図2は図1に示す各部材を組み付けて構成した本発明に係る段付きダイス組立体の縦断面図、図3は図2のA部の拡大断面図である。これらの図に示すように、この実施例のダイス組立体は同じ外径をフロントダイス2とバックダイス3が円筒形のダイスホルダ1内に緊密な嵌合状態で収容されて構成され、棒状の被加工素材(図示省略)がフロントダイス2側から挿入され、その先端を適当なチャック手段(図示省略)で把持してバックダイス3の後部から引き抜かれる。
【0012】
フロントダイス2の内周面は図12,図13の従来例でも説明したように、入側の先細テーパ状のアプローチ部4と、これに続く直円筒状のフロントベアリング部5とで構成され、急激な内径変化となる段付き部は有していない。
【0013】
バックダイス3はフロントダイス2のベアリング部5内径よりもさらに小内径のバックベアリング部6を有し、このベアリング部6に続いてバックダイス出側に先拡りテーパ状のバックリリーフ部7が形成されている。また、図3に明示するように、フロントダイス2の後端面2aに密着したバックダイス3の前端面開口縁の内径dはフロントダイス2のベアリング部内径Dより幾分大径となっており、この開口縁からバックベアリング部6までテーパ状(符号8)につながっている。このバックダイス3の前端テーパ部8とバックベアリング部6とを合せてダイス組立体の段付き部を構成する。半割りした状態の縦断面(図3)でみてフロントダイス2のベアリング部5とバックベアリング部6の径方向差を段付高さΔhとし、またバックダイス3の前記前端テーパ部8のテーパ角度を段付き角度βとする。一例を挙げると、バックベアリング部(段付部ベアリング部)6の長さL=2mmのとき、Δh=20μm、β=15°、L=5mmのとき、Δh=30μm、β=30°、またL=10mmのとき、Δh=40μm、β=45°である。なお、バックダイスの前端面の開口縁はフロントダイス2のベアリング部5に対し半径方向で0.01mm程度大径となっている。
【0014】
本発明に係る分割型段付きダイス組立体はフロントダイス2の後端につながるバックダイス3の前端テーパ部8の角度(段付き角度β)を確実に形成でき、一体型ダイスのようにテーパ部でRが付いたり、テーパ部の後縁とバックダイスベアリング部との連接部で鋭いエッヂが形成されるということがなく、表面性状がきわめて平滑な線材,棒鋼製品が得られる。
【0015】
図4は従来の一体型段付きダイスで製造した棒鋼製品の表面平滑度を種々の段付き高さL(20μm,30μm,50μm,60μm,)について示した図である。横軸はベアリング部の直径D、縦軸は表面平滑度Rz(μm)をとってある。なお、同図で△印は段付き部のない通常の一体型ダイスの場合である。
【0016】
図5は本発明の分割型段付きダイス組立体における棒鋼製品の表面平滑度を種々の段付き高さL(20μm,40μm,60μm,)について示した図である。図4と同様に横軸はベアリング部の直径D、縦軸は表面平滑度Rz(μm)をとってある。また、同図で△印は段付き部のない分割型ダイス組立体の場合である。表面平滑化については分割型ダイスでも段付き高さの違いによる影響が確認できる。これらの図からも明らかなように本発明の場合は直径Dが小さくなるにつれて表面平滑度は従来よりも著しく向上するのが分かる。
【0017】
図6は残留応力(σN/mm)を従来の一体型段付きダイスと本発明の分割型段付きダイス組立体について比較した図である。図中、白丸印は従来のダイス、黒丸印は本発明の分割型段付きダイスの場合である。これによれば、一体型のものに比べ分割型段付きダイスの方が残留応力の低減が大きいのが分かる。
【0018】
次に、段付き角度の影響を実験結果をもとに説明すれば、表面平滑化については段付き角度を大きくするほど平滑化は進行するが、段付き角度20°以上では焼きつきが生じる。平滑化を目的とする場合は、段付き角度は15°辺りが好ましい。また残留応力低減化については、段付き角度を小さくする程残留応力は低減される。段付き角度7°で最も残留応力は小さくなる。
【0019】
段付き高さの影響を実験結果をもとに説明すれば、表面平滑化については段付き高さを大きくする程平滑化は進行するが、段付き高さが40μm(1.58%)以上では平滑化は進行しない。平滑化を目的とする場合には段付き高さは40μm(1.58%)辺りが望ましい。残留応力低減化については、段付き高さを小さくする程残留応力は低減し、解析結果では段付き高さ10μm(0.399%)で最も残留応力は小さくなる。実験条件によっては段付き高さ40μm(1.58%)で残留応力は最も小さくなる。
【0020】
本発明に係る段付きダイス組立体はダイスホルダの内径精度およびこのダイスホルダと嵌合するフロントダイス、バックダイス等の各分割型ダイスの外径精度を確保すれば各ダイスを同心状に配列することができるが、図3の実施例のように、バックダイス3の前端面の開口縁がフロントダイス2の後端面2aに接当するようにその内径を幾分大きめ(例えば0.01mm程度)に形成することにより、フロントダイス2とバックダイス3の同心状態が僅かに狂ってもフロントダイス2の後端面2aの内周縁に突状の急激な段差部が生じることがなく、この点でも製作が容易となる。
【0021】
図7は本発明の他の実施例による多段段付きダイス組立体の部分的な縦断面図である。1つの円筒状ダイスホルダ1内に3体に分割したダイス11,12,13が同心状に各々の端面を接して収容される。入側のフロントダイス11に連接して、1段目のセンターダイス12が配置され、このセンターダイス12に続いて2段目のバックダイス13が出側に配置されるが、このような多段段付きダイスの場合はダイス2体のものに比べて微小段付き構造とし、特に1段目のセンターダイス12は表面粗さ改善効果の高い段付きダイスとし、2段目の最終段付きダイス(バックダイス)13には残留応力低減に効果のある微小段付きダイスとする。このようにすることで表面粗さ改善と残留応力低減とを1パスで実現できる。
【0022】
全体としては表面粗さ改善には段付き高さΔhは高く(40μm)、段付き角度は大きくし(15°程度)、バックベアリング部の長さは短く(2mm)、段付き部のコーナRは小さくし、残留応力低減には段付き高さΔhは低く(10μm)、段付き角度は小さく(7°程度)、バックベアリング部の長さは長くし(5mm)、コーナRは大きくする。
【0023】
1例として図7に示すような3体に分割したダイスにおいて、フロントベアリング部14の長さLf=2mm、センターダイス12の段付き高さΔh=40μm、段付き角度β=15°、センターベアリング部15の長さLc=1mm、バックダイス13の段付き高さΔh=10μm、段付き角度β=7°、バックベアリング部の長Lb=2mmとする。なお、図4において1段目段付き部(フロントダイスとセンターダイス間)のコーナRとしてはR=R=0、2段目段付き部(センターダイスとバックダイス間)のコーナRはR3=1.0、R4=0.5とする。
【0024】
フロントダイス11とバックダイス13の間にセンターダイス12を介在した図7の多段段付きダイス組立体の残留応力の解析結果を図8に示し、せん断ひずみの解析結果を図9に示す。両図とも横軸には中心からの距離r(mm)を取ってある。図8の残留応力の単位はσ(x)N/mm,図9のせん断ひずみの単位はγ(xr)%とする。また図中の黒丸は通常の段付きダイス、白丸は本発明に係る多段段付きダイスの場合である。これらの図からも明らかなように、多段段付きダイスによる残留応力は一般の残留応力低減用ダイスと同等の、また、せん断ひずみも表面粗さ改善用のダイスと同等の値を得ることができた。このように本発明の多段段付きダイス組立体では、段付きダイス単体ではできなかった残留応力低減および表面粗さ改善を1パスで可能となることが分かる。
【0025】
多段段付きダイスでは、上述のように残留応力低減と表面粗さ改善の両方を同時に達成できるが、多段段付きの場合は潤滑油切れによる焼付きを発生するおそれがある。しかし本発明の多段段付きダイス組立体は分割したダイス組で構成されるため、ダイス間、例えばフロントダイスとセンターダイス間あるいはセンターダイスとバックダイス間に潤滑油リングを介在し、この潤滑油リングを通して強制的に潤滑油を供給することができる。
【0026】
図10は本発明に係る潤滑油リングの端面図、図11はバックダイスの前面に接して配置された潤滑油リングの部分的な縦断面図である。バックダイス13に接するリング16の面に半径方向に延びる潤滑油供給溝17および潤滑油排出溝18が形成されている。これらの溝は図10に示すようにリングの外周部から中心孔まで達しており、かつ、外周に露出する溝はそれぞれダイスホルダ1に形成した半径方向の油路19と整合し、潤滑油はダイスホルダ1の外側部からホルダ内の油路19および潤滑油リング16の潤滑油供給溝17を通してダイス内の被加工素材20に供給され、また潤滑油排出溝およびダイスホルダの潤滑油排出用の油路を通して排出される。なお、このような潤滑油リング16の潤滑油給排溝17,18はリング片面のみでなく、両面に形成してもよく、さらに潤滑油リング16を用いずにバックダイスあるいはフロントダイスの端面に半径方向の油溝を形成するか、センターダイスの端面に油溝を形成して、これらの溝をダイスホルダ1の径方向油路と連通するようにしてもよい。例えば図7において、フロントダイス11とセンターダイス12の間及びセンターダイス12とバックダイス13との間に潤滑油給排溝を設けてもよい。端面に凹溝を形成するので、その加工も極めて容易である。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、従来の一体型段付きダイスと比べてダイスの製作が容易で、段付き各部の加工精度も高めることができ、また複数のダイスのうち一部分のダイスが毀損したような場合にもその部分のダイスのみを修理あるいは交換すればよく、極めて効率のよい段付きダイス組立体とすることができる。特に多段段付きダイスとする場合にも単体の段付きダイスの加工と同程度の容易さで製作でき、また残留応力低減と表面粗さ改善の両方を同時に1パスで達成できるなど、種々の効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による段付きダイス組立体の概略的な分解斜視図である。
【図2】図1に示す各部材を組み付けて構成した本発明に係る段付きダイス組立体の縦断面図である。
【図3】図2のA部の拡大断面図である。
【図4】従来の一体型段付きダイスで製造した棒鋼製品の表面平滑度を種々の段付き高さについて示した図である。
【図5】本発明の分割型段付きダイス組立体における棒鋼製品の表面平滑度を種々の段付き高さについて示した図である。
【図6】残留応力(σN/mm)を従来の一体型段付きダイスと本発明の分割型段付きダイス組立体について比較した図である。
【図7】本発明の他の実施例による多段段付きダイス組立体の部分的な縦断面図である。
【図8】図7に示す多段段付きダイス組立体の残留応力の解析結果を示す図である。
【図9】図7に示す多段段付きダイス組立体のせん断ひずみの解析結果を示す図である。
【図10】本発明に係る潤滑油リングの端面図である。
【図11】バックダイスの前面に接して配置された潤滑油リングの部分的な縦断面図である。
【図12】従来の一体型ダイスの縦断面図である。
【図13】一体型ダイスの他の従来例を示す縦断面図である。
【図14】従来の一体型多段段付きダイスの部分的な縦断面図である。
【符号の説明】
1 ダイスホルダ
2 フロントダイス
3 バックダイス
4 アプローチ部
5 フロントベアリング部
6 バックベアリング部
7 バックリリーフ部
8 前端テーパ部
12 センターダイス
16 潤滑油リング
17 潤滑油供給溝
18 潤滑油排出溝
19 油路
20 被加工素材
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stepped die assembly used for manufacturing a wire or a bar by a drawing process.
[0002]
[Prior art]
With the recent high performance of automobiles, precision instruments, and the like, lower costs and higher quality are also required in the production of wires and steel bars used as structural materials. The cold drawing method is suitable for the production of wires and steel bars with a relatively smooth outer periphery, and continuously obtains wires and bars by pulling out the tip of the material while restraining the material with a hollow die. is there.
[0003]
Conventionally, a cold drawing method of this type disclosed in JP-A-8-66715 has been known. Briefly described with reference to FIGS. 12 and 13, the die 21 has a through hole at the center of the die 21 through which the workpiece 20 passes. The through hole extends from the entry side where the workpiece 20 is fed to the exit side. A tapered approach portion A is provided, followed by a substantially straight bearing portion B. The approach portion A is a portion that actually reduces the diameter of the workpiece 20, and the bearing portion B is a portion that determines the final dimensions and finishes the outer surface. Here, the entrance side may be referred to as the front side of the die, and the exit side may be referred to as the rear side of the die.
[0004]
In the conventional example of FIG. 12, a ring-shaped concave portion 22 is formed near the contact portion of the tapered surface of the die 21 with the material, particularly near the joint portion between the approach portion A and the bearing portion B. Ironing is applied to the surface of the material to improve the surface roughness. In the example of FIG. 13, a ring-shaped mountain-shaped step portion 23 for reducing the inner diameter of the die is formed in the bearing portion B. Similarly, the outer surface of the material 20 is ironed by the step portion 23 to obtain a surface roughness. To improve.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional cold-drawing dies described above are subjected to ironing to concentrate the shear composition deformation at the concave portion or the step portion, so that the surface roughness can be reduced without post-processing such as polishing while the cold-drawing is performed. There is a certain effect in that small wires and bars can be obtained. However, since such a die is entirely formed of an integral member, it is difficult to form an accurate concave portion or a step portion having high dimensional accuracy in the middle of the die through-hole, and it takes a great deal of time to manufacture the die. Was required.
[0006]
Generally, in stepped dies, it is necessary to perform gradual processing to reduce the residual stress of steel bars, and to sharply reduce the diameter to smooth the surface.To satisfy such conflicting requirements simultaneously, Must be a multi-step die 24 as shown in FIG. In this case, the dimensions of the respective parts of the die are required to be extremely high in accuracy with each other. According to a study by the inventors, for example, in FIG. 14, the front bearing length Lf = 2 mm at the front of the die, the step height of the die center part ΔH = 40 μm, step angle α = 15 °, center bearing length Lc = 1 mm, step height at the rear of the die Δh = 10 μm, step angle β at the rear of the die = 7 °, back bearing length Lb = 2 mm. By doing so, it has been found that the residual stress can be reduced and the surface roughness can be improved.
[0007]
In such multi-step dies, the strictness in terms of processing accuracy increases as the number of steps increases, and when this is made of an integrated member, if the accuracy of a certain part is not satisfied, the entire die must be reworked. However, there is a problem that the whole die becomes defective due to a part of the accuracy being inferior or a part being damaged during use.
[0008]
The present invention solves such a problem, and is much easier to manufacture than an integrated stepped die, a stepped shape can be manufactured to required dimensions, and only by changing a part of the die shape. An object of the present invention is to provide a stepped die assembly that can support various stepped heights and stepped angles.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a cylindrical die holder and a plurality of dies having different inner diameters, each having an outer diameter fitted to the inner peripheral surface of the die holder and being accommodated in the die holder in concentric contact with each other, A stepped die assembly, wherein the plurality of dies in the die holder are arranged so that their outer diameters are reduced as the workpiece is drawn from the entry side to the exit side by drawing. You.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a stepped die assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the stepped die assembly according to the present invention, which is constructed by assembling the members shown in FIG. FIG. 3 and FIG. 3 are enlarged sectional views of a portion A in FIG. As shown in these drawings, the die assembly of this embodiment is configured such that a front die 2 and a back die 3 having the same outer diameter are housed in a cylindrical die holder 1 in a tightly fitted state, and a rod-shaped cover is provided. A processing material (not shown) is inserted from the front die 2 side, the tip of which is gripped by an appropriate chuck means (not shown) and pulled out from the rear part of the back die 3.
[0012]
The inner peripheral surface of the front die 2 is constituted by a tapered approach portion 4 on the entry side and a straight cylindrical front bearing portion 5 following the approach portion, as described in the conventional example of FIGS. There is no stepped portion that causes a sudden change in inner diameter.
[0013]
The back die 3 has a back bearing portion 6 having an inner diameter smaller than the inner diameter of the bearing portion 5 of the front die 2, and a tapered back relief portion 7 is formed following the bearing portion 6 on the back die exit side. Have been. 3, the inner diameter d of the opening edge of the front end face of the back die 3 in close contact with the rear end face 2a of the front die 2 is somewhat larger than the inner diameter D of the bearing portion of the front die 2. The opening edge is connected to the back bearing portion 6 in a tapered shape (reference numeral 8). The front end tapered portion 8 of the back die 3 and the back bearing portion 6 together form a stepped portion of the die assembly. The radial difference between the bearing portion 5 and the back bearing portion 6 of the front die 2 is defined as a stepped height Δh, and the taper angle of the front end tapered portion 8 of the back die 3 when viewed in a half section (FIG. 3). Is the step angle β. For example, when the length L of the back bearing portion (stepped portion bearing portion) 6 is L = 2 mm, Δh = 20 μm, β = 15 °, and when L = 5 mm, Δh = 30 μm, β = 30 °, and When L = 10 mm, Δh = 40 μm and β = 45 °. The opening edge of the front end face of the back die has a diameter about 0.01 mm larger than the bearing portion 5 of the front die 2 in the radial direction.
[0014]
The split type stepped die assembly according to the present invention can surely form the angle (stepped angle β) of the front end tapered portion 8 of the back die 3 connected to the rear end of the front die 2, and can form the tapered portion like an integrated die. Thus, a sharp edge is not formed at the connecting portion between the rear edge of the tapered portion and the back die bearing portion, and a wire and a steel bar product having extremely smooth surface properties can be obtained.
[0015]
FIG. 4 is a diagram showing the surface smoothness of a steel bar product manufactured by a conventional integrated stepped die at various stepped heights L (20 μm, 30 μm, 50 μm, 60 μm). The horizontal axis represents the diameter D of the bearing portion, and the vertical axis represents the surface smoothness Rz (μm). In the same figure, the symbol △ indicates the case of a normal integrated die having no stepped portion.
[0016]
FIG. 5 is a diagram showing the surface smoothness of a steel bar product in various stepped heights L (20 μm, 40 μm, 60 μm) in the split type stepped die assembly of the present invention. As in FIG. 4, the horizontal axis represents the diameter D of the bearing portion, and the vertical axis represents the surface smoothness Rz (μm). Further, in the same figure, the symbol △ indicates the case of a split die assembly having no stepped portion. Regarding the surface smoothing, the influence of the difference in step height can be confirmed even with a split die. As is apparent from these figures, in the case of the present invention, as the diameter D becomes smaller, the surface smoothness is remarkably improved as compared with the conventional case.
[0017]
FIG. 6 is a diagram comparing residual stress (σN / mm 2 ) between the conventional integrated stepped die and the split type stepped die assembly of the present invention. In the figure, white circles indicate the conventional dies, and black circles indicate the case of the split-type stepped die of the present invention. According to this, it can be seen that the reduction of the residual stress is larger in the split type stepped die than in the integrated type.
[0018]
Next, the effect of the step angle will be described based on the experimental results. As for the surface smoothing, the smoothing proceeds as the step angle increases, but burn-in occurs at a step angle of 20 ° or more. For the purpose of smoothing, the step angle is preferably around 15 °. Regarding the reduction of the residual stress, the smaller the step angle, the lower the residual stress. At a step angle of 7 °, the residual stress is minimized.
[0019]
Explaining the effect of the step height on the basis of the experimental results, the surface smoothing proceeds as the step height increases, but the step height is 40 μm (1.58%) or more. Then, smoothing does not proceed. For the purpose of smoothing, the step height is preferably around 40 μm (1.58%). Regarding the reduction of residual stress, the smaller the step height, the lower the residual stress. According to the analysis results, the residual stress is smallest when the step height is 10 μm (0.399%). Depending on the experimental conditions, the residual stress is minimized at a step height of 40 μm (1.58%).
[0020]
The stepped die assembly according to the present invention can arrange the dies concentrically if the inner diameter accuracy of the die holder and the outer diameter accuracy of each split die such as a front die and a back die fitted with the die holder are ensured. However, as shown in the embodiment of FIG. 3, the inner diameter of the back die 3 is formed to be slightly larger (for example, about 0.01 mm) so that the opening edge of the front end surface contacts the rear end surface 2a of the front die 2. By doing so, even if the concentric state of the front die 2 and the back die 3 is slightly deviated, there is no protruding sudden step on the inner peripheral edge of the rear end face 2a of the front die 2, and the production is also easy in this respect. It becomes.
[0021]
FIG. 7 is a partial longitudinal sectional view of a multi-step die assembly according to another embodiment of the present invention. Dies 11, 12, and 13 divided into three bodies are concentrically accommodated in one cylindrical die holder 1 with their respective end faces in contact with each other. A first-stage center die 12 is arranged in connection with the entrance-side front die 11, and a second-stage back die 13 is arranged on the exit side following the center die 12. In the case of a die having a step, a micro-stepped structure is used as compared with that of the two dies. In particular, the center die 12 of the first step is a stepped die having a high surface roughness improving effect, and the second stepped die (back) The die 13 is a small stepped die that is effective in reducing residual stress. By doing so, the surface roughness can be improved and the residual stress can be reduced in one pass.
[0022]
To improve the surface roughness as a whole, the step height Δh is high (40 μm), the step angle is large (about 15 °), the length of the back bearing portion is short (2 mm), and the corner R of the step portion is improved. In order to reduce residual stress, the step height Δh is low (10 μm), the step angle is small (about 7 °), the length of the back bearing portion is long (5 mm), and the corner R is large.
[0023]
As an example, in a die divided into three bodies as shown in FIG. 7, the length Lf of the front bearing portion 14 is 2 mm, the step height of the center die 12 is Δh = 40 μm, the step angle β is 15 °, and the center bearing is The length Lc of the portion 15 is 1 mm, the step height of the back die 13 is Δh = 10 μm, the step angle β is 7 °, and the length Lb of the back bearing portion is 2 mm. In FIG. 4, the corner R of the first stepped portion (between the front die and the center die) is R 1 = R 2 = 0, and the corner R of the second stepped portion (between the center die and the back die) is R3 = 1.0 and R4 = 0.5.
[0024]
FIG. 8 shows the analysis result of the residual stress of the multi-step die assembly of FIG. 7 in which the center die 12 is interposed between the front die 11 and the back die 13, and FIG. 9 shows the analysis result of the shear strain. In both figures, the horizontal axis indicates the distance r (mm) from the center. The unit of the residual stress in FIG. 8 is σ (x) N / mm 2 , and the unit of the shear strain in FIG. 9 is γ (xr)%. Further, the black circles in the figure indicate the case of a normal stepped die, and the white circles indicate the case of the multistaged die according to the present invention. As is evident from these figures, the residual stress by the multi-step die is equivalent to that of the general residual stress reducing die, and the shear strain is equivalent to that of the surface roughness improving die. Was. Thus, it can be seen that the multi-step die assembly of the present invention can reduce the residual stress and improve the surface roughness, which cannot be achieved by the step die alone, in one pass.
[0025]
In the multi-step die, as described above, both the reduction of the residual stress and the improvement of the surface roughness can be achieved at the same time. However, in the case of the multi-step die, seizure due to running out of the lubricating oil may occur. However, since the multi-stage stepped die assembly of the present invention is composed of divided die sets, a lubricating oil ring is interposed between the dies, for example, between the front die and the center die or between the center die and the back die. Can be forcibly supplied with the lubricating oil.
[0026]
FIG. 10 is an end view of the lubricating oil ring according to the present invention, and FIG. 11 is a partial longitudinal sectional view of the lubricating oil ring arranged in contact with the front surface of the back die. A lubricating oil supply groove 17 and a lubricating oil discharge groove 18 extending in the radial direction are formed on the surface of the ring 16 in contact with the back die 13. These grooves extend from the outer peripheral portion of the ring to the center hole as shown in FIG. 10, and the grooves exposed on the outer periphery are aligned with the radial oil passages 19 formed in the die holder 1, respectively. 1 is supplied to the workpiece 20 in the die through the oil passage 19 in the holder and the lubricating oil supply groove 17 of the lubricating oil ring 16 and through the lubricating oil discharging groove and the lubricating oil discharging oil passage in the die holder. Is discharged. The lubricating oil supply / discharge grooves 17 and 18 of the lubricating oil ring 16 may be formed not only on one side of the ring but also on both sides. Further, the lubricating oil ring 16 may be formed on the end surface of the back die or the front die without using the lubricating oil ring 16. A radial oil groove may be formed, or an oil groove may be formed on the end face of the center die, and these grooves may communicate with the radial oil passage of the die holder 1. For example, in FIG. 7, a lubricating oil supply / discharge groove may be provided between the front die 11 and the center die 12 and between the center die 12 and the back die 13. Since the concave groove is formed on the end face, the processing is extremely easy.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, dies can be easily manufactured, the processing accuracy of each stepped portion can be increased, and a part of dies among a plurality of dies can be manufactured as compared with the conventional integrated stepped dies. Even in the case where the die is damaged, only the die at that portion needs to be repaired or replaced, and an extremely efficient stepped die assembly can be obtained. Especially when a multi-step die is used, it can be manufactured with the same ease as the processing of a single step die, and both residual stress reduction and surface roughness improvement can be achieved simultaneously in one pass. Is brought.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a stepped die assembly according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a stepped die assembly according to the present invention configured by assembling the members shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a portion A in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing the surface smoothness of a steel bar product manufactured with a conventional integrated stepped die at various stepped heights.
FIG. 5 is a view showing the surface smoothness of a steel bar product in a split type stepped die assembly of the present invention at various stepped heights.
FIG. 6 is a diagram comparing residual stress (σN / mm 2 ) between a conventional integrated stepped die and a split type stepped die assembly of the present invention.
FIG. 7 is a partial longitudinal sectional view of a multi-step die assembly according to another embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing an analysis result of residual stress of the multi-step die assembly shown in FIG. 7;
9 is a diagram showing an analysis result of shear strain of the multi-step die assembly shown in FIG. 7;
FIG. 10 is an end view of the lubricating oil ring according to the present invention.
FIG. 11 is a partial longitudinal sectional view of a lubricating oil ring arranged in contact with a front surface of a back die.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a conventional integrated die.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing another conventional example of the integrated die.
FIG. 14 is a partial longitudinal sectional view of a conventional integrated-type multi-step die.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 die holder 2 front die 3 back die 4 approach portion 5 front bearing portion 6 back bearing portion 7 back relief portion 8 front end taper portion 12 center die 16 lubricating oil ring 17 lubricating oil supply groove 18 lubricating oil discharge groove 19 oil passage 20 Material

Claims (3)

円筒形のダイスホルダと、それぞれ前記ダイスホルダの内周面に嵌合する外径を備えかつ互いに同心状に接触して前記ダイスホルダ内に収容された異内径の複数個のダイスとを有し、前記ダイスホルダ内における前記複数個のダイスは、被加工物の絞り加工によってその外径が入側から出側へ向うにつれて小さくなるように配置されることを特徴とする段付きダイス組立体。A die holder having a cylindrical shape and a plurality of dies each having an outer diameter fitted to the inner peripheral surface of the die holder and having different inner diameters housed in the die holder in concentric contact with each other; The stepped die assembly, wherein the plurality of dies are arranged such that the outer diameter thereof decreases as the workpiece is drawn from the entry side to the exit side. 隣接したダイスのうち後側に位置するダイスの前端内径が前側に位置するダイスの後端内径よりも幾分大径に形成されることを特徴とする請求項1に記載した段付きダイス組立体。2. The stepped die assembly according to claim 1, wherein a front end inner diameter of a die located on the rear side of the adjacent dies is formed to be somewhat larger than a rear end inner diameter of the die located on the front side. . 隣接したダイスの間に、半径方向にのびる潤滑油給排用の凹溝を有する潤滑油リングが介在されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載した段付きダイス組立体。3. The stepped die assembly according to claim 1, wherein a lubricating oil ring having a groove for supplying and discharging lubricating oil extending in a radial direction is interposed between adjacent dies.
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