JP2005131654A - フランジ付軸物の予備成形方法および鍛造プレス - Google Patents

Abstract

【課題】予備成形が１回で終了し、材料の温度低下が少なく、工程数もプレスサイズも小さくできるフランジ付軸物の予備成形方法および鍛造プレスを提供する。
【解決手段】棒状素材ａの下部を下型１のフランジ予定部の形状を有する中空部１１内に収容しておき、棒状素材ａの上部に上型２を外挿し、上型２を通して、ポンチ６を上から下方に突入させて、棒状素材ａを加圧し、その下部を下型１の中空部１１内に充満させ、棒状素材ａの下部にフランジ予定部分ｆ´をすえ込む。この予備成形は棒状素材ａの上部が上型２で保持されていることから座屈しないので、ポンチ６の加圧力を大きくでき、１工程で仕上がる。よって、生産性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フランジ付軸物の予備成形方法および鍛造プレスに関する。さらに詳しくは、軸部の一端にフランジ部が形成された加工品を、熱間鍛造によって成形するための予備成形方法と、それに用いる鍛造プレスに関する。
図５の仕上げ工程４には、成形済みの加工品Ｗであるフランジ付軸物が示されている。符号Ｆはフランジ部を示し、符号Ｓは軸部を示している。フランジ部Ｆの直径は軸部Ｓの直径よりかなり大きく、本発明は、このような加工品を対象とするものである。

フランジ付軸物の鍛造には、素材として、ビレットを用いるものと、棒状素材を用いるものがある。
ビレットから鍛造していく従来方法は、図５に示すように、加熱されたビレットｂから２回の押出し工程１，２で軸部ｓを押し出しつつ、フランジ部ｆを分厚いままで残しておき、つぎの荒打ち工程３でフランジ部ｆを薄肉にしつつ軸部ｓを長く延ばし、最後の仕上げ工程４で、フランジ部Ｆも軸部Ｓも最終製品Ｗとなる寸法・形状に仕上げられる（例えば、非特許文献１）。このように、幾つかの工程に分けるのは成形中の肉流れが大きいためである。

上記の工程のうち荒打ち工程に相当する鍛造方法については、特開昭６０−１３７５３９号公報（特許文献１）に記載された従来技術がある。
この従来技術は、前加工された半製品の一端にフランジ部を形成し、このフランジ部を後工程において押しつぶして軸部を鍛造する方法である。また、この押しつぶし加工用の金型は、フランジ部を除く半製品の前加工部分を半割り可能な下型で把持しておき、ついで中空のポンチによりフランジ部の周縁を押し込み、フランジ部の中心部の素材肉をポンチ内の中空部に押し出して軸部を成形する構成となっている。

ところが、上記特許文献１の従来技術を含め、直径の大きく異なるフランジ部の形成は、つぎのような問題がある。
（１）フランジ部ｆと軸部ｓ間の肉流れが激しいため金型表面に傷が付きやすく、金型寿命が短い。
（２）金型表面が荒れると、ワークに傷がつき、最終製品にも傷が残るので、品質維持が困難である。
（３）ワークが金型に食らい付き、ノックアウト時にワークが飛跳ねることがあり、この場合、搬送が困難となり、稼働率が低下する。

そこで、上記のような問題を解消するため、棒状素材からフランジ部をアプセット鍛造し、仕上成形する鍛造方法が提案されている。この鍛造方法は、図６に示すように、棒状の素材ａを用い、１工程から３工程の予備成形において、棒状素材ａを軸方向に加圧しながら、一端部の直径を徐々に太らせていき、ついで軸部ｓとフランジ部ｆの直径比率が大きくなった４，５工程で荒打ち成形し、最後の６工程で仕上げ成形するというものである。
ただし、この成形方法では、つぎの問題がある。
（１）素材ａの軸径が細い場合は、座屈しやすいので、フランジ部の荒成形に２〜３工程を要する。つまり、段階的にアプセット成形を繰返し、所定の予備成形形状を作り上げなければならない。
（２）上記のように多段階工程をとるので、搬送時間が長くなり、材料の温度低下が生じやすいので、成形荷重が上がる。また、温度が充分に高くない状態で成形すると、製品寸法精度、とくに軸部の品質が低下する。
（３）このため、場合によっては、予備成形材を再加熱して、本成形するケースも必要となるので、生産性が低下する。
（４）そして、１台のプレスで全ての成形を行う場合は、型打ち工程数が増え、大型のプレスが必要になる。あるいは、予備成形を専用のプレスで行う場合も、複数工程が必要となり、搬送装置も大掛かりなものが必要となる。

プレス加工便覧 647〜648頁 昭和５０年１０月２５日 社団法人日本塑性加工学会編著 丸善株式会社刊 特開昭６０−１３７５３９号公報

本発明は上記事情に鑑み、予備成形が１回で終了し、材料の温度低下が少なく、工程数もプレスサイズも小さくできるフランジ付軸物の予備成形方法および鍛造プレスを提供することを目的とする。

第１発明のフランジ付軸物の予備成形方法は、フランジ予定部の形状を有する中空部を備えた下型に棒状素材の下部を収容しておき、前記棒状素材の上部外周を上型で保持し、前記上型を通して、ポンチを上から下方に突入させて、前記棒状素材を加圧し、その下部を前記下型の中空部内に充満させ、前記棒状素材の下部にフランジ予定部分をすえ込むことを特徴とする。
第２発明のフランジ付軸物の鍛造プレスは、内部にフランジ予定部の形状を有する中空部を備え、棒状素材の下部を収容可能な下型と、棒状素材の上部を保持することができ、ポンチ孔を中心部に有する上型と、前記上型のポンチ孔を通して上から下方に突入するポンチとを備えていることを特徴とする。

第１発明によれば、ポンチで棒状素材が軸方向に加圧されたことにより、棒状素材の下部が下型の中空部内に充満して、フランジ予定部形状にすえ込まれる。そして、ポンチを上型を通して突入させても、棒状素材の上部は上型で保持されているので、棒状素材に座屈が生じず、加圧力を大きくでき、１回の成形工程でフランジ付軸物の予備成形ができる。よって、生産性が向上する。
第２発明によれば、下型にはフランジ予定部形状の中空部が設けられているので、ポンチ突入により棒状素材の下部が中空部内に充満し、フランジ予定部形状にすえ込まれる。そして、上型が棒状素材の上部を保持できるので、ポンチ突入による加圧時に座屈が生じないことから加圧力を大きくでき、よって、１回の工程で予備成形ができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る鍛造プレスの断面図、図２は同鍛造プレスの要部拡大断面図、図３は同鍛造プレスの動作説明図、図４は本発明の予備成形方法の工程図である。

図１において、１は下型であり、下ダイホルダ３に固定されている。２は上型であり、上ダイホルダ４に固定されている。
前記上型２の中心には、ポンチ孔５が設けられており、ポンチ６が通されている。７はポンチ６用の加圧シリンダであり、シリンダ７Ａとピストン７Ｂからなり、ポンチ６はピストン７Ｂに結合されている。８は加圧ラムであり、ラム体８Ａとシリンダ室８Ｂとから構成されている。９は引上げ用の油圧シリンダである。

つぎに、図２に基づき上記鍛造プレスの詳細な構成を説明する。
前記下型１は、その内部に中空部１１が形成されている。この中空部１１の形状は、棒状素材ａの下部に予備成形すべきフランジ予定部、すなわちすえ込み形状と同形状である。つまり、この形状は、筒状であり、下方の内径より上方の内径が徐々に広がるテーパ状となっている。この中空部１１内に棒状素材ａが収容された状態では、下型１の中空部１１と棒状素材ａの下部との間には、テーパ状の空間が生ずる。

前記上型２の中心には、ポンチ孔５が形成されている。ポンチ６は加圧シリンダ７で上昇下降自在であり、下降すると、棒状素材ａを上から下方に加圧することができる。また、このポンチ孔５は棒状素材ａに外挿することが可能であり、外挿した状態で、棒状素材ａの外周に接して保持することができる。
この上型２は、前記加圧ラム８により下降すると、下型１に収容されている棒状素材ａの上部に外挿されると共に、上型２の下端面が下型１の上端面に接し、上型２が上昇しないように拘束される。そして、この状態で、ポンチ６で棒状素材ａを下向きに加圧すると、棒状素材ａの下部が下型１の中空部１１内ですえ込み加工されることになる。

加工終了後は、上型２は引上げ用シリンダ９で上昇させられ、ポンチ６は加圧シリンダ７で上昇させられる。この状態で成形済みの棒状素材ａは、搬送装置に把持されて、次工程へ送られる。

つぎに、図３に基づき、本実施形態の鍛造プレスによる予備成形工程を説明する。
（１）下型１の中空部１１内に棒状素材ａの下部が挿入される。
（２）上型２を下降させ、ポンチ孔５を棒状素材ａの上部に外挿すると共に、上型２の下端面を下型１の上端面に接触させる。この状態で、下型１の中空部１１の内壁と棒状素材ａの下部外周面との間には空間が生じている。この空間はすえ込み空間である。
（３）つづいて、ポンチ６を下降させ、棒状素材ａを下から上方に向って加圧する。この加圧により、棒状素材ａの下部は、下型１内で半径方向に膨出し、中空部１１内に充満して、フランジ予定部ｆ´（図４の１工程参照）が予備成形される。

上記の成形工程において、棒状素材ａの上部外周は上型２で保持されているので、座屈の可能性がない。このため、充分に大きな力で軸方向に加圧してよいので、一度の工程でフランジ予定部のすえ込み成形を完了させることができる。
このように、１工程で予備成形できるので、材料の温度低下が少なくなり、成形荷重が小さくてすみ、プレスサイズも小さくてすむ。また、材料搬送に要する時間も少なくなり、搬送機構も簡略化できる。さらに、製品寸法精度や軸部品質も高く維持できる。

本発明の鍛造プレスを用いた予備成形では、図４に示すように、予備成形は１工程で足りる。従来の方法では、例えば図６に示すように、３工程必要であったのと比べると、大幅な生産性の向上が図られる。
なお、予備成形後の荒打ち工程（２工程と３工程）と仕上げ工程（４工程）は従来と同様に行えばよい。

上記の鍛造プレスは、予備成形専用のプレスとしてもよく（この場合、別にメインプレスが必要となる）、メインプレス内の最初の工程に設けてもよい。

本発明は、フランジ付軸物の成形であれば、どのような部材にも適用できる。したがって、例えば、自動車のピニオンシャフトやアクスル、等速ジョイントなどが代表的であるが、これ以外の製法にも適用可能なものである。

本発明の一実施形態に係る鍛造プレスの断面図である。 本発明の一実施形態に係る鍛造プレスの要部拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る鍛造プレスの動作説明図である。 本発明の予備成形方法の工程図である。 従来のビレットからフランジ付軸物を成形する方法の工程図である。 従来の棒状素材からフランジ付軸物を成形する方法の工程図である。

符号の説明

１ 下型
２ 上型
４ 上ダイホルダ
６ ポンチ
７ 加圧シリンダ
８ 加圧ラム
１１ 中空部

Claims (2)

1. フランジ予定部の形状を有する中空部を備えた下型に棒状素材の下部を収容しておき、
   前記棒状素材の上部外周を上型で保持し、
   前記上型を通して、ポンチを上から下方に突入させて、前記棒状素材を加圧し、その下部を前記下型の中空部内に充満させ、
   前記棒状素材の下部にフランジ予定部分をすえ込む
   ことを特徴とするフランジ付軸物の予備成形方法。
2. 内部にフランジ予定部の形状を有する中空部を備え、棒状素材の下部を収容可能な下型と、
   棒状素材の上部を保持することができ、ポンチ孔を中心部に有する上型と、
   前記上型のポンチ孔を通して上から下方に突入するポンチとを備えている
   ことを特徴とするフランジ付軸物の鍛造プレス。