JP2007130655A - フランジ付きリングの変形防止機能を有するポンチ - Google Patents

Abstract

【課題】 フランジ付きリングを大径丸棒鋼片から鍛造する際、リング内径中央部の薄肉板をポンチにより抜くときにリング後方部の内径面が中心の内側へ倒れ込むことが阻止されたポンチを提供する。
【解決手段】 フランジ８ａを有するフランジ付きリング８の鍛造工程において、フランジ付きリング８のリング内径面に鍛圧により形成の薄肉板８ｃのポンカス抜きに用いるポンチ１を開孔ポンチ２と後部に配設の押し込みポンチ３とからなる分割ポンチから形成し、開孔ポンチ２の外周面を可動でき、先端側の外周面輪郭部４ａをリング内のポンカス抜き部８ｄの後方の軸受用内周面輪郭部８ｅに当接する外周面輪郭部４ａを有する変形防止ガイド４を配設し、変形防止ガイド４に対面する押し込みポンチ３の内部にピン孔５を環状に配設し、ピン孔５に弾撥バネ６と押す押し込みピン７を可動状に内蔵しているポンチ１。
【選択図】 図１

Description

この発明は、鍛造によるフランジ付きリング、特に異形フランジ付きリングの製造において、ポンチによりフランジ付きリング内の鍛圧による薄肉板を抜いて開孔する（以下、ポンチによりリング内の薄肉板を抜くことを「ポンカス抜き」という。）成形時に、フランジ付きリングのリング周壁の内部中心側への倒れ込みによる製品欠陥を防止する技術に関する。

自動車の車体の懸架装置に取り付ける車輪支持用の部品である異形ハブ外輪などの異形フランジ付きリングは、例えば、図３の鍛造工程に示すように、大型の縦型鍛造機で金型を使用して、大径丸棒鋼片を第１工程で円盤状に据え込み鍛造により拡径し、第２工程でその片側面に凹部とその周辺の直条部からなる皿状窪み形状を有する円盤体に押し込み鍛造により予備成形し、第３工程で片面の皿状窪み形状と他面の平面をそれぞれ押し込みにより中央内部に薄肉板を残して有する異形フランジ付きリングに成形し、第４工程で異形フランジ付きリングのリング内周の輪郭部の中央部の薄肉板を、一体型のポンチにより開孔するポンカス抜きを行い、第５工程で外周のバリを除去するフラッシュ抜きを行って仕上げ、自動車の車軸に適用する異形ハブ外輪などの軸受部を有する異形フランジ付きリングの製品に加工している。なお、図５は、従来の一体型のポンチにより矢印ａで示す軸方向の移動方向に移動してポンカス抜きをするために、異形フランジ付きリング内にポンチが挿通されている状態を示す。

ところで、この第４工程における一体型のポンチによるポンカス抜き工程時に、図５に示すように、フランジ付きリングの内周面が矢印ｂの中心側への倒れ込みが生じる。この倒れ込みは矢印ａで示す方向へ移動するポンチ１の動きに連れて異形部８の内周面側が引き込まれることに一種の要因と考えられている。

従来、ハブ軸受ユニットの製造において、例えば、そのフランジ部にカシメ孔を設ける際に生じる材料の流れを防止する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この従来のカシメ孔の成形方法は、異形ハブ外輪などの異形フランジ付きリングのポンカス抜き工程時に生じるリングの後部に対応する径大のリング内径面における内径の倒れ込みと相違し、リングの後部内径面の倒れ込みの阻止技術に適応できるものではなかった。

特開２００３−２３２３７７号公報

本発明が解決しようとする課題は、ハブ外輪などのフランジ付きリングを大径丸棒鋼片から鍛造により製造するため、リング内径中央部に残存する平板状の薄肉板をポンチによりポンカス抜きをする際に、リング後方部の内径面が中心方向への倒れ込みを生じることのないポンチを提供することである。

発明者らは、縦型鍛造機によりハブ外輪などのフランジ付きリングを鍛造する際に、鍛造工程の第４工程のポンチによるポンカス抜き工程時にリング内径面の部分に生じる倒れ込みによる欠陥が生じる点について種々検討した。その結果、上記の鍛造工程の第４工程において、ハブ外輪などのフランジ付きリングはフランジ部の一部で遠心方向に突出するリブを有しているので、この工程のポンチによるポンカス抜き時の圧下末期に、フランジ部の突出するリブと、その部分に対応するリング内径部との間で、大きな引っ張りが生じ、ポンカス抜きした位置より後方部のリングの内径面である、ポンカス部の内径よりも大きな軸受用の内径面がポンチにより内側へ引き込まれて倒れ込むことを見出した。

そこで、鍛造工程の第４工程のポンチによるポンカス抜き工程時にリング内径面の部分を内側へポンチの動きに連れて引き込まれ、中心方向への倒れ込みを生じないようにするため、この部分に環状の変形防止ガイドを配設し得るように、環状の変形防止ガイドを有するポンチを開発した。

すなわち、上記の課題を解決するための本発明の手段は、フランジ８ａを有するフランジ付きリング８を製造する鍛造工程において、フランジ付きリング８内の鍛圧による薄肉板８ｃをポンカス抜きする開孔工程に使用するフランジ付きリング８の変形防止機能を有するポンチ１である。このポンチ１を先端部の開孔ポンチ２と、この開孔ポンチ２を前方に押し出すために開孔ポンチ２の後部に配設した押し込みポンチ３とからなる分割ポンチに形成している。さらに、この開孔ポンチ２の外周面に対して、前後に自由に可動でき、かつ、ワークのリング内のポンカス抜き部８ｄの後方の径大の軸受用内周面輪郭部８ｅに当接する外周面輪郭部４ａを先端に有する環状の変形防止ガイド４をこの開孔ポンチ２の外周に配設している。さらに、この環状の変形防止ガイド４に対面する上記の押し込みポンチ３の外周側内部に軸方向の複数個のピン孔５を環状に配設している。そして、これらのピン孔５には、それぞれ弾撥バネ６と、この弾撥バネ６により後面７ａを前方に押された上記の変形防止ガイド４の押し込みピン７とが、前後に可動状に内蔵されている。

本発明のフランジ付きリングの変形防止機能を有するポンチは、分割ポンチからなるものとし、先端側の開孔ポンチの外周に自在に前後方向に可動できる環状の変形防止ガイドを有するものとしたので、フランジ付きリングの鍛造工程中のリング内の鍛圧による薄肉板をポンチでポンカス抜きする際に、この変形防止ガイドでリング内の薄肉板後方のリング内面が中心の内部側に引き込まれて生じる倒れ込みが阻止され、従って、リング内面の寸法の変動が極めて少なく、厳しい寸法規格に適合するフランジ付きリングが得られるなど、本発明は優れた効果を奏する。

図面を参照して、本発明のポンチ１について説明する。この本発明のポンチ１は、例えば、図２に示す異形フランジ付きリング８を鍛造により製造する際に使用するポンチである。このポンチ１は、図１に示すように、開孔ポンチ２とその後方に押し込みポンチ３を有する分割型の断面円形のポンチからなっている。この開孔ポンチ２の外周面２ａには環状の変形防止ガイド４が嵌められている。このように環状の変形防止ガイド４を嵌めるためにポンチ１は分割型のポンチに形成されている。さらに、この環状の変形防止ガイド４は先端の外周面に外周面輪郭部４ａを有する。この外周面輪郭部４ａを有する変形防止ガイド４は、開孔ポンチ２の外周面を前後に移動でき、この移動により異形フランジ付きリング８の内径の後部に形成の軸受用内周面輪郭部８ｅに外周面輪郭部４ａを当接する。このように軸受用内周面輪郭部８ｅに変形防止ガイド４が当接することで、リング内の鍛圧による薄肉板８ｃをポンチでポンカス抜きして異形フランジ付きリング８とする際に、異形フランジ付きリング８の軸受用内周面輪郭部８ｅの部分がリング中心方向の内側へ倒れ込むことを阻止する。

なお、図２は上記の異形フランジ付きリング８を示す図で、図２の（ａ）は異形フランジ付きリング８の平面図で、図２の（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向から見た異形フランジ付きリング８の断面図である。この異形フランジ付きリング８の周囲には、遠心方向に張り出すフランジ８ａを有する。このフランジ８ａには、図２の（ａ）において点線の円で囲んで示す外部に突出する異形部８ｂを有する。この実施の形態では、異形フランジ付きリング８は４個の異形部８ｂを有する。

図１に示す、開孔ポンチ２の後部に当接して配置の押し込みポンチ３は、その外周側内部に軸方向の複数個のピン孔５を環状に等間隔に有する。これらのピン孔５には、後方の弾撥バネ６とその前方の押し込みピン７を可動状に内蔵している。弾撥バネ６の後端は押し込みポンチ３の後端に、図示しないが、係止されており、弾撥バネ６が後方に飛び出すことはない。この押し込みピン７の先端は押し込みポンチ３の先端から前方に突出し、弾撥バネ６に押されて常に変形防止ガイド４の後面に当接されている。従って、開孔ポンチ２の後半部は小径部で前半部は大径部に形成されている。この開孔ポンチ２の小径部に変形防止ガイドピン４の後半部の小径部を嵌合し、変形防止ガイドピン４の前半部の大径部を開孔ポンチ２の前半部の大径部に嵌合することで、変形防止ガイド４が開孔ポンチ２の前端から抜け落ちないものとされている。

このポンチ１を自動車の車体の懸架装置に取り付ける車輪支持用の部品である異形ハブ外輪である異形フランジ付きリング８の製造に使用する場合について説明する。この場合、例えば、３０００トンの大型の縦型鍛造機により上下の金型を使用して成形する。先ず、図３に示す、第１工程で大径丸棒鋼片を円盤状に据え込み鍛造により拡径して据え込み品９とし、次いで、第２工程でその片側面に凹部１０ａと異形周辺部１０ｂからなる皿状窪み形状予備成形品１０を有し、他面を平面１０ｃに押し込み鍛造する。次いで、第３工程で上下の成形金型により予備成形品１０の下面の凹部１０ａと異形周辺部１０ｂからなる皿状窪み形状と上面の平面１０ｃをそれぞれ型押し鍛造し、図４の（ｂ）に示すように、中央内部に鍛圧による薄肉板８ｃを残した異形フランジ付き薄肉板内蔵リング８ｆに成形する。

さらに第４工程で外周にバリ８ｇを有する異形フランジ付き薄肉板内蔵リング８ｆのリング中央内部の鍛圧による薄肉板８ｃを、本発明の環状の変形防止ガイド４を有する開孔ポンチ２と押し込みポンチ３からなるポンチ１により、開孔するポンカス抜きを行う。この第４工程をより詳細に説明すると、押し込みポンチ３内の弾撥バネ６に後方から押された押し込みピン７により開孔ポンチの外周の環状の変形防止ガイド４の後面が常に前方に押された状態に保たれるので、変形防止ガイド４の先端部は異形フランジ付き薄肉板内蔵リング８ｆの軸受用内周面輪郭部８ｅと押し込みポンチ３の外周面との間に入り込みながら、変形防止ガイド４の先端部の外周面輪郭部４ａで鍛圧による薄肉板８ｃを抜く際に、軸受用内周面輪郭部８ｅの部分が中心方向への倒れ込むことを阻止しながら薄肉板８ｃをポンカス抜きした。

上記の第４工程に続いて、第５工程で外周のバリ８ｇを除去するフラッシュ抜きを行って仕上げ、自動車の車軸に適用する寸法誤差のない異形ハブ外輪などの軸受部となる異形フランジ付きリング８の製品とした。

本発明のポンチと異形フランジ付きリングを示す断面図である 異形フランジ付きリングで、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線から切断して見た断面図である。 異形フランジ付きリングの鍛造工程を示す平面図と、そのＡ−Ａ線から切断して見た断面図である。 図３の第３工程における成形体で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線から切断して見た断面図である。 従来のポンチによる異形フランジ付きリングの鍛造を示す断面図である。

符号の説明

１ ポンチ
２ 開孔ポンチ
２ａ 外周面
３ 押し込みポンチ
４ 変形防止ガイド
４ａ 外周面輪郭部
５ ピン孔
６ 弾撥バネ
７ 押し込みピン
７ａ 後面
８ 異形フランジ付きリング
８ａ フランジ
８ｂ 異形部
８ｃ 薄肉板
８ｄ ポンカス抜き部
８ｅ 軸受用内周面輪郭部
８ｆ 異形フランジ付き薄肉板内蔵リング
８ｇ バリ
９ 据え込み品
１０ 予備成形品
１０ａ 凹部
１０ｂ 異形周辺部
１０ｃ 平面
ａ 矢印
ｂ 矢印

Claims (1)

1. 遠心方向に突出するフランジ付きリングの鍛造工程中のリング内に形成の薄肉板をポンカス抜きして開孔するために使用するポンチを先端部の開孔ポンチとこの開孔ポンチを前方に押す後部の押し込みポンチから形成し、開孔ポンチの外周面を自由に可動でき、かつ、リングのポンカス抜き部の後方の径大の軸受用内周面輪郭部に当接する外周面輪郭部を先端に有する変形防止ガイドをこの開孔ポンチの外周面に配設し、該変形防止ガイドに当接する押し込みポンチの外周側内部に軸方向の複数個のピン孔を環状に配設し、該ピン孔に弾撥バネと該弾撥バネの前方に押し込みピンを可動状に内蔵したことを特徴とするフランジ付きリングの変形防止機能を有するポンチ。

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