JP2006326665A - Method and apparatus for straightening warping of flange of forging work piece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車軸のホイールハブに代表される外周側にフランジを備えるワークを多段式鍛造により製造する場合における鍛造ワークのフランジ反り矯正方法および矯正装置に関し、特に、内周側に貫通穴を備える鍛造ワークのフランジ反り矯正方法および矯正装置に関するものである。 The present invention relates to a flange warpage correction method and a correction device for a forged workpiece when a workpiece having a flange on the outer peripheral side represented by a wheel hub of an axle is manufactured by multistage forging, and in particular, a through hole is provided on the inner peripheral side. The present invention relates to a method and apparatus for correcting flange warpage of a forged workpiece.
外周側にフランジを備え且つ内周側に貫通穴を備える環状ワークを多段式鍛造により製造する場合には、一般に、例えば、3工程目でフランジを含む鍛造ワークの外周形状の仕上げ成形が実施され、その後の4工程目に配置されるピアス工程において内周貫通穴が成形される。前記仕上げ成形は、型彫りした下金型内に上金型のパンチが入り込む密閉鍛造が実施される場合には、成形後の鍛造ワークのノックアウト時にフランジ外周と下金型の型彫り面の側面とが接触しながら鍛造ワークが押上げられるため、両者の摩擦抵抗によりフランジが下型側に反る歪みを発生させる。 When an annular workpiece having a flange on the outer peripheral side and a through hole on the inner peripheral side is manufactured by multistage forging, generally, for example, the outer shape of the forged workpiece including the flange is finished in the third step. In the subsequent piercing step arranged in the fourth step, the inner peripheral through hole is formed. In the case of closed forging in which the punch of the upper die enters into the lower die that has been carved, the finish molding is performed at the outer periphery of the flange and the side of the die-sculpted surface of the lower die when knocking out the forged workpiece after molding. Since the forged workpiece is pushed up while contacting with each other, the flange is warped to the lower mold side due to the frictional resistance of both.
このような歪みを矯正して形状精度を向上させる一方法として、ワークパンチとレシービングダイとによるコイニング加工により矯正するものが提案されている(特許文献1参照)。これは、上型が下降する過程でトリムダイとピアスパンチとのせん断作用により貫通穴を打ち抜くトリム成形工程と、前記トリム成形に続いて、上型が下死点位置に達する直前にレシービングダイをダイベースに、ワークパンチをピアスパンチにそれぞれ底突きさせて、下死点位置に達するまでの間にレシービングダイとワークパンチとにより製品形状部を上下から加圧拘束するコイニング加工工程を備えるようにしている。
しかしながら、上記従来例では、レシービングダイとワークパンチの間に製品を挟み込み製品の反りを矯正(コイニング)するものであり、プレス下死点の位置により矯正力(矯正量)が変化するため、プレス下死点位置の微妙な調整が必要であった。 However, in the above conventional example, the product is sandwiched between the receiving die and the work punch to correct the product warp (coining), and the correction force (correction amount) varies depending on the position of the bottom dead center of the press. Subtle adjustment of the bottom dead center position was necessary.
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、矯正力の安定した確保に好適な鍛造ワークのフランジ反り矯正方法および矯正装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a flange warpage straightening method and a straightening device for a forged workpiece suitable for ensuring a stable straightening force.
本発明は、鍛造ワークの外周側に設けたフランジを鍛造型のプレスストロークにより厚み方向に加圧してその形状精度出しを行うフランジ反り矯正装置において、下型に鍛造ワークのフランジをその下面形状に沿って下面より支持する支持部を配置し、上型に鍛造ワークのフランジの上面形状に沿って形成し、型閉めの途中段階から前記フランジ上面に接触するストリッパと、弾性部材により下型側に突出付勢され且つ前記ストリッパに背面側から当接可能な矯正リテーナとを配置し、型閉めの終了直前から前記矯正リテーナをストリッパ背面に当接させてストリッパに加圧力を加えるようにした。 The present invention provides a flange warpage straightening device that presses a flange provided on the outer peripheral side of a forging work in the thickness direction by a press stroke of the forging die to obtain its shape accuracy. A support portion that is supported from the lower surface along the upper surface is formed along the upper surface shape of the flange of the forged workpiece on the upper die, and a stripper that comes into contact with the upper surface of the flange from an intermediate stage of mold closing and an elastic member on the lower die side A straightening retainer which is urged and is able to come into contact with the stripper from the back side is disposed, and the straightening retainer is brought into contact with the backside of the stripper immediately before the closing of the mold to apply pressure to the stripper.
したがって、本発明では、下型に鍛造ワークのフランジをその下面形状に沿って下面より支持する支持部を配置し、上型に鍛造ワークのフランジの上面形状に沿って形成し、型閉めの途中段階から前記フランジ上面に接触するストリッパと、弾性部材により下型側に突出付勢され且つ前記ストリッパに背面側から当接可能な矯正リテーナとを配置し、型閉めの終了直前から前記矯正リテーナをストリッパ背面に当接させてストリッパに加圧力を加えるようにしたため、矯正力(矯正量)はプレスのラムの動き、即ち、プレス下死点の位置に影響されることなく安定して確保することができ、フランジの潰し過ぎや矯正不足を生ずることなく、安定してフランジの矯正が実施できる。 Therefore, in the present invention, the lower mold is provided with a support portion for supporting the flange of the forged workpiece from the lower surface along the shape of the lower surface, the upper die is formed along the upper surface shape of the flange of the forged workpiece, and the mold is closed A stripper that comes into contact with the upper surface of the flange from the stage, and a correction retainer that is urged toward the lower mold side by an elastic member and that can come into contact with the stripper from the back side are arranged, and the correction retainer is installed immediately before the end of mold closing. Since the pressing force is applied to the stripper in contact with the stripper back, the correction force (correction amount) must be secured stably without being affected by the movement of the press ram, that is, the position of the press bottom dead center. Therefore, the flange can be stably corrected without causing the flange to be crushed or insufficiently corrected.
以下、本発明の鍛造ワークのフランジ反り矯正方法および矯正装置を図1〜6に示す一実施形態に基づいて説明する。図1は本発明を適用する多段式鍛造機の部分断面図、図2は鍛造ワークのフランジ反り矯正装置の要部の拡大断面図、図3は多段式鍛造機の最終工程の鍛造型にフランジ反り矯正装置を適用した断面図、図4〜6はフランジ反り矯正装置の作動を鍛造機の最終工程の鍛造型の作動と共に示した作動状態の断面図、図7は仕上げ成形工程の鍛造型の作動状態を示す断面図である。 Hereinafter, a flange warpage correction method and correction device for a forged workpiece according to the present invention will be described based on an embodiment shown in FIGS. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a multistage forging machine to which the present invention is applied, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a flange warpage correction apparatus for forging workpieces, and FIG. 4 to 6 are sectional views showing the operation state of the flange warpage correction apparatus together with the operation of the forging die in the final process of the forging machine, and FIG. 7 is a view of the forging mold in the finish forming process. It is sectional drawing which shows an operation state.
図1は、多段式鍛造機の仕上げ成形工程およびピアス成形工程を構成する鍛造型を示している。先ず、仕上げ成形工程の鍛造型および仕上げ成形方法について説明し、その後に、ピアス成形工程の鍛造型およびピアス成形方法について説明する。 FIG. 1 shows a forging die constituting a finish forming process and a piercing process of a multistage forging machine. First, the forging die and the finish forming method in the finish forming step will be described, and then the forging die and the piercing method in the piercing forming step will be described.
前記仕上げ成形工程の鍛造型1は、型彫り空間11を備えるフィニッシュダイ10(以下ではダイとのみ称する)と、ダイ10をダイベース12に固定するダイホルダ13と、ダイ10の型彫り空間11にダイベース12側から臨む筒状のノックアウトパンチ14と、ノックアウトパンチ14内に摺動可能に配置された下側可動パンチ15とからなる下型2をプレス機のベース側に固定して備える。下側可動パンチ15およびノックアウトパンチ14は夫々プレス機のベース側から型彫り空間11に突出させる図示しない駆動機構を備える。プレス機のラムに固定する上型3は、ダイ10の型彫り空間11に嵌合してワークWを加圧する筒状のパンチ16と、パンチ16をパンチケース17に保持固定するパンチホルダ18Aおよび締め付けリング18Bと、パンチ16内に摺動可能に配置された上側可動パンチ19とを備える。上側可動パンチ19はラムとは独立して型彫り空間に向けて突出させる図示しない駆動機構を備える。
The forging die 1 in the finish forming step includes a finish die 10 (hereinafter, only referred to as a die) having a
前記仕上げ成形工程では、ダイ10の型彫り空間11に投入されたワークWをダイ10の型彫り空間11表面と後退位置に位置する下側可動パンチ15およびノックアウトパンチ14の先端で支持する。次いで、ラムの下降により上型3を型閉め方向に下降せ、パンチ16先端をダイ10の型彫り空間11内に押込み、型彫り空間11に挿入されたワークWを型彫り空間11内で密閉鍛造により塑性変形させて、型彫り空間11の表面に沿わせて成形する。最終的には、上側可動パンチ19と下側可動パンチ15とを型彫り空間11内に押込むことで、型彫り空間11の全ての表面にワークW表面が接触するよう閉塞鍛造させて仕上げ成形が実行される。
In the finish forming step, the workpiece W put in the die-sculpting
成形完了後においては、ラムにより上型3を上昇させて型開きさせ、型開きに連れて下型2のノックアウトパンチ14を上昇させて、ダイ10の型彫り空間11から成形ワークWを離脱させる。前記ノックアウトの過程において、ワークWの各外表面は型彫り空間11の表面に密着しているため、図7(A)に示すように、ワークWの外周に突出しているフランジW1の外周面と型彫り空間11の側面とは擦れながら上方へ離脱されてゆく。このため、フランジW1外周は、図7(B)に示すように、下側に歪み変形される場合がある。即ち、型彫り空間11が摩耗により表面が粗てくるに連れてワークWとの摩擦抵抗が大きくなり、前記フランジW1の歪み変形の発生頻度が増加される。
After the completion of molding, the upper die 3 is raised by the ram to open the die, and the
前記ピアス成形工程の鍛造型4は、ワークWのフランジW1の下面に接触する部分までの範囲において仕上げ成形工程のダイ10と同形状の型彫り空間21を備えるレシービングダイ20(以下ではダイとのみ称する)と、ダイ20をダイベース22に固定するダイホルダ23と、ダイ20の型彫り空間21にダイベース22側から臨む筒状のノックアウトパンチ24とからなる下型5をプレス機のベース側に固定して備える。ノックアウトパンチ24はプレス機のベース側から型彫り空間21に突出させる図示しない駆動機構により駆動されるノックアウトピン25を備える。プレス機のラムに固定する上型6は、ダイ20に投入されたワークWのフランジW1の上面に当接してフランジW1をダイ20の型彫り空間21の平面部21Aに押圧するストリッパ28と、ダイ20上のワークW中央部に差込まれてピアス成形を行うピアスパンチ26と、これらピアスパンチ26およびストリッパ28を支持するパンチケース27と、パンチケース27に進退自在に配置され、パンチケース27の下降途中においてストリッパ28に接触してストリッパ28を押圧する矯正リテーナ29とを備える。
The forging die 4 in the piercing process includes a receiving die 20 (hereinafter, only a die) including a die-sculpting
前記パンチケース27には、図3にも示すように、ピアスパンチ26の周囲に等間隔に設けた複数個の下型5側が小径となった段付貫通穴30を備え、この段付貫通穴30内には下型5から離れた上端側が大径となったエクステンションシリンダ31を摺動可能に収容し、このエクステンションシリンダ31には、同じく下型5側が小径となった段付貫通穴32を備えてストリッパピン33が摺動可能に挿入され、ストリッパピン33の下型5側の先端に前記ストリッパ28が固定されている。ストリッパピン33にはエクステンションシリンダ31の段付貫通穴32の大径穴の内面に摺動可能となったピストン34を備える。ストリッパ28とエクステンションシリンダ31との間には圧縮スプリング35が介装されており、エクステンションシリンダ31に対してストリッパ28を下型5側に突出するよう付勢し、ピストン34とエクステンションシリンダ31の段付貫通穴32の段付部とが係合するまでストリッパ28を下型5側に突出させることができ、また、エクステンションシリンダ31がパンチケース27の段付貫通穴30内で下型5側に下降することで、ストリッパ28は更に下型5側に突出させることができる。
As shown in FIG. 3, the
前記矯正リテーナ29は、図2に詳細に示すように、パンチケース27のピアスパンチ26の周囲に下型5側に開口させて等間隔に設けた複数個の収容穴37内に摺動自在に挿入され、収容穴37内に挿入した弾性部材としての圧縮スプリング38により背面から押圧されて収容穴37から突出する方向に押圧されている。矯正リテーナ29の中心の貫通穴39は大径部と小径部とを備える段付穴に形成され、大径部に頭部が嵌合した拘束ロッド40の軸部が小径穴を貫通して収容穴37の底部にねじ等により固定されている。このため、前記矯正リテーナ29は、背面の圧縮スプリング38により突出方向に付勢させるも前記拘束ロッド40の頭部と軸部との間の段付部が段付穴39の大径部と小径部との間の段付部に係合することで、それ以上の突出を拘束するようにしている。この場合、矯正リテーナ29の背面に挿入されている圧縮スプリング38は圧縮状態にセットされてプリロードを付与し、矯正リテーナ29をパンチケース27の底面から拘束ロッド40により規定した長さだけ突出した状態となっている。
As shown in detail in FIG. 2, the
以上の構成の鍛造ワークのフランジ反り矯正方法および矯正装置、即ち、仕上げ成形工程により歪み変形が発生したフランジW1を備える鍛造ワークWに対するピアス成形工程でのピアス成形動作および矯正動作について以下に説明する。 The piercing forming operation and the correcting operation in the piercing forming process for the forged workpiece W including the flange W1 that has undergone distortion deformation in the finishing forming process, that is, the flange warping correcting method and the correcting device for the forging work having the above-described configuration will be described below. .
型開き状態では、ラムおよび上型6が上昇されており、下型5は型彫り空間21を露出させてダイ20(レシービングダイ)上方が解放されている。
In the mold open state, the ram and the upper mold 6 are raised, and the lower mold 5 exposes the
先ず、図示しない搬送装置により仕上げ成形工程により仕上げ成形された鍛造ワークWがダイ20の型彫り空間21に投入される。投入された鍛造ワークWは仕上げ成形工程と同じ形状の型彫り空間21に収容され、そのフランジ部W1を型彫り空間21の周囲に形成した平面部21Aに接触させたロケート状態で載置される。
First, a forged workpiece W that has been finish-formed by a finish-forming process by a conveying device (not shown) is put into the die-sculpting
ピアス成形を行うためにラムおよび上型6を下降させる。ラムの動きによりピアスパンチ26が下降し、ストリッパピン33及びエクステンションシリンダ31に吊り下げられたストリッパ28も同じく下降する。型閉めの進行に連れて、ピアスパンチ26がワークWに接する前に、ストリッパ28がワークWのフランジW1に接し始める。
The ram and upper mold 6 are lowered to perform piercing. The piercing
更に型閉めされていくと、エクステンションシリンダ31がパンチケース27内に後退してゆき、ピアスパンチ26の先端がワークWに当接してピアス成形が開始される(図3参照)。このピアス成形は型閉めに伴い、ピアス成形が進行する。ワークWのフランジW1に接触しているストリッパ28はエクステンションシリンダ31の上端への後退により圧縮スプリング35による接触圧が加えられてゆく。
As the mold is further closed, the
エクステンションシリンダ31が縮み終わる間際に、矯正リテーナ29とストリッパ28が接触し始める。矯正リテーナ29がストリッパ28に当接すると、図4(A)に示すように、背面にプリロードを伴って圧縮されている圧縮スプリング38による圧縮荷重によりストリッパ28をワークWのフランジW1に向けて押圧する。ラムの下降に連れて圧縮スプリング38が圧縮され始めることによりその反発力が上昇され、前記押圧力が増加されてワークWのフランジW1を矯正し始める。
The
ラムが下死点へ到達すると、図4(B)に示すように、ピアスパンチ26によるピアス成形が完了し、矯正リテーナ29に対する背面の圧縮スプリング38よりの反発力も最大となり、ストリッパ28によるワークWのフランジW1に対する矯正力も最大となる。ラムが上昇して行くと、図5に示すように、圧縮スプリング38も伸長を開始し始め、ストリッパ28によるワークWのフランジW1に対する加圧も終了する。
When the ram reaches the bottom dead center, as shown in FIG. 4B, the piercing with the piercing
図6(A)に示すように、ラムが更に上昇すると、ピアスパンチ26もワークWから引出されてゆき、矯正リテーナ29はストリッパ28の上面から離脱する。更にラムが上昇すると、ピアスパンチ26がワークWから完全に抜出され、エクステンションシリンダ31が伸長され、最大に伸長された段階で、図6(B)に示すように、ストリッパ28がワークWのフランジW1上面から離脱され、下型5のノックアウトパンチ24がノックアウトピン25により駆動されて上方へ押出されて、ワークWをダイ20の型彫り空間21から突出す。ラムは引続き上死点まで上昇されて、型開きが完了する。
As shown in FIG. 6A, when the ram is further raised, the piercing
なお、上記実施形態において、適用する鍛造型として、ピアス成形工程における鍛造型4に適用するものについて説明したが、図示はしないが、単独のフランジ矯正型として実施するものであってもよく、また、多段式鍛造機の途中段階に配置するものであっても、また、最終工程に適用するものであってもよい。 In the above embodiment, the forging die to be applied is described as being applied to the forging die 4 in the piercing molding process. However, although not illustrated, it may be implemented as a single flange correction die, It may be arranged in the middle of a multistage forging machine or applied to the final process.
また、上記実施形態において、矯正リテーナ29を付勢する圧縮スプリング38として予め圧縮荷重が付与されたプリロード状態のものについて説明しているが、図示しないが、プリロードを加えていない圧縮スプリングであってもよく、その場合には、ラムストロークに対して圧縮荷重の立上りの大きい弾性率の高い圧縮スプリングを用いるとよい。
In the above embodiment, the
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。 In the present embodiment, the following effects can be achieved.
(ア)下型5に鍛造ワークWのフランジW1をその下面形状に沿って下面より支持する支持部21Aを配置し、上型6に鍛造ワークWのフランジW1の上面形状に沿って形成し、型閉めの途中段階から前記フランジW1上面に接触するストリッパ28と、弾性部材としてのスプリング38により下型側に突出付勢され且つ前記ストリッパ28に背面側から当接可能な矯正リテーナ29とを配置し、型閉めの終了直前から前記矯正リテーナ29をストリッパ28背面に当接させてストリッパ28に加圧力を加えるようにしたため、矯正力(矯正量)はプレスのラムの動き、即ち、プレス下死点の位置に影響されることなく安定して確保することができ、フランジW1の潰し過ぎや矯正不足を生ずることなく、安定してフランジW1の矯正が実施できる。
(A) A
(イ)矯正リテーナ29背面に配置される弾性部材としてのスプリング38を、予め圧縮荷重を加えたプリロード状態に設定すると、圧縮荷重の設定により矯正力(矯正荷重)を任意に設定することができ、フランジW1の厚さに応じた矯正力を得ることができる。
(A) When the
(ウ)適用する鍛造型として、多段式鍛造機の最終工程や密閉鍛造である仕上げ成形工程の後段の工程に配置することにより、鍛造機に同期して鍛造ワークWのフランジW1歪みを調整することができる。 (C) As a forging die to be applied, the flange W1 distortion of the forged workpiece W is adjusted in synchronization with the forging machine by arranging it in the final stage of the multistage forging machine or the subsequent stage of the finish forming process which is closed forging. be able to.
(エ)適用する鍛造型として、多段式鍛造機のピアス成形工程におけるピアス成形金型4と一体化して、ピアス成形金型4のストリッパ28に対して、型閉めの終了直前から前記矯正リテーナ29をその背面に当接させてそのストリッパ28に加圧力を加えるようにすると、既存のピアス成形工程で反り矯正を行うことができ、工程を増やす必要が無く、鍛造ワークWの生産性に影響が出ない。
(D) As the forging die to be applied, the straightening
1 仕上げ成形金型
2、5 下型
3、6 上型
4 ピアス成形金型
10、20 ダイ
11、21 型彫り空間
12、22 ダイベース
15、19 可動パンチ
16 パンチ
17、27 パンチケース
28 ストリッパ
29 矯正リテーナ
38 弾性部材としての圧縮スプリング
1 Finishing mold 2, 5 Lower mold 3, 6 Upper mold 4
Claims (6)
下型に鍛造ワークのフランジをその下面形状に沿って下面より支持する支持部を配置し、
上型に鍛造ワークのフランジの上面形状に沿って形成され、型閉めの途中段階から前記フランジ上面に接触するストリッパと、弾性部材により下型側に突出付勢され且つ前記ストリッパに背面側から当接可能な矯正リテーナとを配置し、
型閉めの終了直前から前記矯正リテーナをストリッパ背面に当接させてストリッパに加圧力を加えるようにしたことを特徴とする鍛造ワークのフランジ反り矯正装置。 In the flange warpage straightening device that presses the flange provided on the outer peripheral side of the forging work in the thickness direction by the press stroke of the forging die to obtain the shape accuracy,
Place the support part to support the flange of the forged workpiece from the lower surface along the lower surface shape on the lower mold,
A stripper is formed on the upper die along the top surface shape of the flange of the forged workpiece, and comes into contact with the top surface of the flange from the middle of the mold closing. Arrange a corrective retainer that can be touched,
A flange warpage correction apparatus for a forged workpiece, wherein a pressure is applied to the stripper by bringing the correction retainer into contact with the back surface of the stripper immediately before the end of mold closing.
多段式鍛造機のピアス成形工程におけるストリッパを型閉めの終了直前から、その背面に矯正リテーナを当接させ、上型のストロークにより弾性部材を介して矯正リテーナからストリッパに加圧力を加えて前記フランジを下型ダイに押圧するようにしたことを特徴とする鍛造ワークのフランジ反り矯正方法。 In the flange warpage correction method in which the flange provided on the outer peripheral side of the forging workpiece is pressed in the thickness direction by the press stroke of the forging die and the shape accuracy is determined.
In the piercing process of a multi-stage forging machine, immediately before the end of mold closing, the straightening retainer is brought into contact with the back surface of the stripper, and the pressure is applied from the straightening retainer to the stripper via the elastic member by the stroke of the upper die. A forging work flange flange warping method, characterized in that is pressed against a lower die.
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