JP2007319899A

JP2007319899A - 型鍛造成形方法および鍛造型

Info

Publication number: JP2007319899A
Application number: JP2006153491A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nogami; 芳和野上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】簡単な構成で容易にかつ確実にビレット等を位置決めすることができる型鍛造成形方法および鍛造型を提供する。
【解決手段】鍛造型は、ビレットＷ１を扁平につぶすつぶし型１と、つぶされたビレットＷ１を予備成形して粗形材とする荒地型２と、粗形材を所定形状に仕上る仕上型と、を備えてなり、つぶし型１に、荒地型２に対して位置決め可能な位置決め形状Ｗ１ａをビレットＷ１に成形する位置決め形状成形部１５を設けた。ビレットＷ１は、その位置決め形状がＷ１ａが荒地型２の突出する部分２２と係合され、荒地型２の適当な位置に位置決めされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、型鍛造成形方法および鍛造型に関し、特に、ビレットを扁平に潰すつぶし工程と、潰されたビレットを荒地型で予備成形して粗形材とする荒地工程と、粗形材を仕上型で所定形状に仕上る仕上工程と、を行う型鍛造成形方法、および、ビレットを扁平に潰すつぶし型と、潰されたビレットを予備成形して粗形材とする荒地型と、粗形材を所定形状に仕上る仕上型と、を備えてなる鍛造型に関するものである。

例えば、自動車部品の１つであるステアリングナックルや、クランクシャフト、コネクティングロッドなど、断面が円形でないか或は軸対象でない中実の異形部品を熱間型鍛造成形する場合、一般に、図１に参照されるように、棒状または線状の素材を適当な長さに切断して（Ｓ１）ビレットとし、このビレットを加熱してから（Ｓ２）、ビレットをつぶし型で扁平につぶすつぶし工程を行い（Ｓ３）、この扁平に潰されたビレットから仕上形状に応じた形状の粗形材を予備成形する荒地工程を行い（Ｓ４）、粗形材を仕上型で所定形状に仕上成形する仕上工程を行い（Ｓ５）、バリを取り除くトリミング工程を行い（Ｓ６）、最終的に検査を行っている（Ｓ７）。そして、従来の技術では一般に、図４の（ａ）に示すビレットＷ１を、図４の（ｂ）に示すようにつぶし型１’の上型１０’と下型１１’との間でつぶし、図４の（ｃ）に示すように荒地型２’の下型２１’に位置決めして上型２０’との間で予備成形する。また、仕上型においても、荒地型２’と同様に、粗形材を位置決めして仕上成形を行っている。

各工程を行うための従来の荒地型２’、仕上型など、鍛造型には、ビレットＷ１や粗形材をそれぞれ長手方向に位置決めするための位置決め部（たとえば、特許文献１を参照）や、ビレットや粗形材がそれぞれ型内で転がったり位置がずれないようにするための保持して径方向に位置決めするための保持部が設けられている。図４の（ｃ）および図５〜図７に示された荒地型２’の下型２１’には、位置決め部３０が、ビレットＷ１の端面Ｗ１ｂに係合するようにインプレッションの長手方向端部またはその近傍に壁状に形成されており、また、保持部３１が、ビレットＷ１を載置する位置に溝状に形成される。

さらに、ビレットを鍛造型の設定された配置位置からずれないように保持するための別の従来の技術として、タービンブレード等の鍛造品を製造する鍛造用金型において、一対の型体が互いに接近、離間自在に設けられ、これらの型体の側方に、型体間に装填された鍛造素材を拘束する固定手段が進退可能に設けられたことを特徴とする鍛造用金型が知られている（特許文献２）。

特開２００４−１３０３４７号公報実開平０５−３９７３４号公報

しかしながら、上記従来の技術のうち、図４の（ｃ）および図５〜図７に示したようにビレットＷ１や粗形材（以下の説明ではビレット３１等という）の端面Ｗ１ｂを当接させる位置決め部３０を設けた鍛造型にあっては、その位置決め部３０の位置がインプレッションの端部またはその近傍に限定される。一方、ビレットＷ１等は、鍛造型のインプレッション内に十分に充満されるだけの長さを必要とする。したがって、ビレットＷ１等が位置決め部３０に当接させることができる長さを必要とすることから、ビレットＷ１等を必要以上に長くしなければならず材料に無駄が生じ、歩留りを向上させることが困難であるという問題がった。また、溝状の保持部３１を設けた鍛造型にあっても、かかる溝状の保持部３１にビレットＷ１等の材料がとられることから、ビレットＷ１の径を必要以上に太くしなければならず材料に無駄が生じ、歩留りを向上させることが困難であるという問題がった。さらに、鍛造型の位置決め部３０や保持部３１では、ビレットＷ１等の材料が最も流動する部位となるため、かかる部位が速く磨耗することとなり、正確に位置決めすることができなくなり型寿命が短いなどの問題もあった。

また、上記従来の技術のうち、特許文献２にあっては、互いに接近、離間自在に設けられた型体とは別に固定手段を設けることから、構造が複雑で、制御が煩雑となるだけでなく、型体を閉じるときには鍛造素材を拘束するための固定具を型体の間から抜き出す必要があることから、実際に鍛造素材を確実に拘束することは困難であるという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、容易にかつ確実にビレット等を位置決めすることができる型鍛造成形方法および鍛造型を提供することを目的とする。

請求項１の型鍛造成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、ビレットを扁平に潰すつぶし工程と、潰されたビレットを荒地型で予備成形して粗形材とする荒地工程と、粗形材を仕上型で所定の形状に仕上る仕上工程と、を行う型鍛造成形方法であって、前工程で、次工程の型に対して位置決め可能な位置決め形状をビレットまたは粗形材に成形することを特徴とするものである。
請求項２の鍛造型に係る発明は、上記目的を達成するため、ビレットを扁平に潰すつぶし型と、潰されたビレットを予備成形して粗形材とする荒地型と、粗形材を所定形状に仕上る仕上型と、を備えてなる鍛造型であって、前工程の型に、次工程の型に対して位置決め可能な位置決め形状をビレットまたは粗形材に成形する位置決め形状成形部を設けたことを特徴とするものである。

請求項１の発明では、つぶし工程で荒地型に対して位置決め可能な位置決め形状をビレットに成形し、および／または、荒地工程で仕上型に対して位置決め可能な位置決め形状を粗形材に成形することにより、適切なボリュームの材料で容易にかつ確実にビレットおよび／または粗形材を位置決めすることが可能な型鍛造成形方法が提供される。
請求項２の発明では、つぶし型に、荒地型に対して位置決め可能な位置決め形状をビレットに成形する位置決め形状成形部を設け、および／または、荒地型に、仕上型に対して位置決め可能な位置決め形状を粗形材に成形する位置決め形状成形部を設けることにより、適切なボリュームの材料で容易にかつ確実にビレットおよび／または粗形材を位置決めすることが可能な鍛造型が提供される。

請求項１の発明によれば、前工程で、次工程の型に対して位置決め可能な位置決め形状をビレットまたは粗形材に成形する、という簡単な構成で、容易にかつ確実にビレット等を位置決めすることが可能な型鍛造成形方法を提供することができる。
請求項２の発明によれば、前工程の型に、次工程の型に対して位置決め可能な位置決め形状をビレットまたは粗形材に成形する位置決め形状成形部を設ける、という簡単な構成で、容易にかつ確実にビレット等を位置決めすることが可能な鍛造型を提供することができる。

本発明の実施の一形態を、自動車部品の１つであるクランクシャフトなど、断面が異形部品を熱間型鍛造成形する場合により、図１〜３に基づいて詳細に説明する。なお、図において、同一符号は同様の部分または相当する部分に付すものとする。
本発明の型鍛造成形方法は、概略、ビレットＷ１を扁平に潰すつぶし工程（Ｓ３）と、つぶされたビレットＷ１を荒地型２で予備成形して粗形材とする荒地工程（Ｓ４）と、粗形材を仕上型で所定の形状に仕上る仕上工程（Ｓ５）と、を行うものであって、つぶし工程（Ｓ３）で荒地型２に対して位置決め可能な位置決め形状Ｗ１ａをビレットＷ１に成形し、および／または、荒地工程（Ｓ４）で仕上型に対して位置決め可能な位置決め形状を粗形材に成形するものである。
また、本発明の鍛造型は、概略、ビレットＷ１を扁平につぶすつぶし型１と、つぶされたビレットＷ１を予備成形して粗形材とする荒地型２と、粗形材を所定形状に仕上る仕上型と、を備えてなり、つぶし型１に、荒地型２に対して位置決め可能な位置決め形状Ｗ１ａをビレットＷ１に成形する位置決め形状成形部１５を設け、および／または、荒地型２に、仕上型に対して位置決め可能な位置決め形状を粗形材に成形する位置決め形状成形部を設けたものである。

図１に示すように、この実施の形態では、素材を適当な長さに切断してビレットＷ１を成形し、所定の温度に加熱して、つぶし工程、荒地工程、仕上げ工程を順次行って、バリをトリミングして、検査を行う。

つぶし型１は、図２および図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、相対的に近接・遠退する上型１０と下型１１により構成されており、下型本体１２の両端には昇降移動可能に支持台１３が設けられており、支持台１３の下方にはこれを上昇させるよう付勢するばねなどの弾性体１４が設けられている。両支持台１３、１３にはビレットＷ１の端部をそれぞれ支持する支持部１３ａが凹設されている。また、下型本体１２の上面には、荒地型２の突出する部分２２（図３の（ｃ）を参照）と対応する位置決め形状Ｗ１ａを形成するための位置決め形状形成部としての凸部１５が設けられている。上型１０の下面は、荒地型２に送られるビレットＷ１の形状に応じて、たとえば平面状や凹溝など、適当に成形されている。なお、図２では、上型１０と下型１１の構成を説明するために位置をずらして示したが、上型１０と下型１１は図３の（ａ）、（ｂ）に示したように、相対向して配置される。

図３の（ａ）に示すように、下型１１の支持台１３の支持部１３ａにビレットＷ１の両端を支持し、上型１０を下型１１に対して相対的に下降させてつぶし工程を行うと、上型１０によりビレットＷ１が押圧されて弾性体１４の付勢に抗してビレットＷ１を支持している支持台１３が下降し、図３の（ｂ）に示すように、ビレットＷ１の下面には下型本体１２の上面に設けられた凸部１５により荒地型２の突出する部分２２と対応して位置決め形状としての凹部Ｗ１ａが形成されることとなる。この凹部Ｗ１ａは、荒地型２に対してビレットＷ１を位置決めする位置決め形状を構成する。なお、下型本体１２に設けられる凸部１５は、荒地型２の突出する部分２２に係合させることができる程度の凹部Ｗ１ａをビレットＷ１に形成し得るように、所定の高さで、かつ、突出する部分２２よりも僅かに大きく形成されている。また、下型本体１２に設けられる凸部１５は、従来の技術（図４の（ｃ）を参照）のように荒地型２に対してビレットＷ１を位置決め部に当接させるべく一端側に偏在させることなく、図３の（ｃ）に示すように荒地型２の中央にビレットＷ１を位置決めすることができるように、荒地型２の適当な位置に突出した部分２２と対応して配置されている。凸部１５の形状は、ビレットＷ１を位置決めするための利用される荒地型２の突出した部分２２に応じて、適当に形成することができる。

前工程であるつぶし工程で位置決め形状としての凹部Ｗ１ａが形成されたビレットＷ１は、次に図３の（ｃ）に示すように後工程である荒地工程を行うための荒地型２に移動さされ、その凹部Ｗ１ａが荒地型２の下型２１の突出した部分２２に係合されることにより位置決めされる。この状態で、荒地型２の上型２０を下型２１に対して相対的下降させてプレスする荒地工程を行うと、ビレットＷ１が移動することなく適切な位置に保持され、適切なボリュームに設定されたビレットＷ１の材料が荒地型２のインプレッションに応じて流動して塑性変形され、所定形状の粗形材が形成されることとなる。

なお、この実施の形態においては、荒地型２の下型２１の突出した部分２２にビレットＷ１の凹部Ｗ１ａを係合するよう構成した場合により説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、ビレットＷ１に荒地型２の凹部２３と対応するよう凸部を形成して、このビレットＷ１の凸部を荒地型２の凹部２３に係合することにより位置決めするよう構成することもできる。

また、必要に応じて、後工程である仕上工程で粗形材を仕上型に送って位置決めする際に仕上型と係合する部分を形成するように、前工程で荒地型２にも粗形材に位置決め形状を形成するための部分を設け、荒地工程で粗形材に位置決め形状を形成することもできる。さらに、荒地工程（Ｓ４）および仕上工程（Ｓ５）は、それぞれさらに細分化された複数の工程により構成することもできる。

本発明では、従来の技術のようにビレットＷ１を偏在させて当接させるための位置決め部を設けたり、径方向に保持するための溝状の保持部を設ける必要がないため、ビレットを適切なボリュームに設定することができるので材料に無駄がなく、また、荒地型など鍛造型の摩耗を少なくすることができるので型寿命を延ばすことができる。

本発明の型鍛造成形方法の全工程の一例を説明するために示したブロック図である。本発明のつぶし工程で使用されるつぶし型を説明するための斜視図である。本発明の前工程であるつぶし工程でつぶし型にビレットを配置し（ａ）、ビレットに位置決め形状を形成して（ｂ）、後工程で荒地型にビレットの位置決め形状を係合した状態（ｃ）を説明するための断面図である。従来の技術を説明するために、用意されたビレットの正面図（ａ）と、ビレットをつぶし型でつぶした状態の正面図（ｂ）と、つぶされたビレットを荒地型に配置した状態の断面図（ｃ）である。従来の荒地型の斜視図である。従来の荒地型の位置決め部にビレットの端面と当接して位置決めした状態を説明するための部分拡大断面図である。従来の荒地型の溝状の保持部にビレットを保持した状態を説明するための部分拡大断面図である。

符号の説明

Ｗ１：ビレット、Ｗ１ａ：凹部（位置決め形状）、１：つぶし型、２：荒地型、１１：下型、２２：突出した部分

Claims

ビレットを扁平に潰すつぶし工程と、潰されたビレットを荒地型で予備成形して粗形材とする荒地工程と、粗形材を仕上型で所定の形状に仕上る仕上工程と、を行う型鍛造成形方法であって、
前工程で、次工程の型に対して位置決め可能な位置決め形状をビレットまたは粗形材に成形することを特徴とする型鍛造成形方法。
ビレットを扁平に潰すつぶし型と、潰されたビレットを予備成形して粗形材とする荒地型と、粗形材を所定形状に仕上る仕上型と、を備えてなる鍛造型であって、
前工程の型に、次工程の型に対して位置決め可能な位置決め形状をビレットまたは粗形材に成形する位置決め形状成形部を設けたことを特徴とする鍛造型。