JP2008087002A - 鍛造製品の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鍛造製品の外周に成形される精密鍛造部に対し欠肉がなく、しかも、鍛造装置の荷重を低減し、更に、鍛造製品の外周のバリ取り工程を省略した鍛造製品の成形方法及びその成形装置を提供することを目的とする。
【解決手段】略円盤状の予備鍛造品Ｗ２から、軸心部に貫通孔４を有し、外周に精密鍛造部２を有する鍛造製品Ｗ４を成形する成形方法において、予備鍛造品Ｗ２を鍛造する移動型４２と固定型５１が当接することにより、外周を閉塞した型彫空間５９を形成し、予備鍛造品Ｗ２の外周に、移動型４２及び固定型５１により精密鍛造部２を成形すると共に、予備鍛造品Ｗ２の軸心部に、移動型４２及び固定型５１の少なくとも一部と非接触状態となる余肉部３を成形する中間鍛造品Ｗ３を得る精密鍛造部成形工程と、中間鍛造品Ｗ３の余肉部３を打抜いて貫通孔４を成形するピアス成形工程と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、外周に精密鍛造部、軸心部に貫通孔を有する鍛造製品の成形方法及びその成形装置に関する。

従来、予備鍛造品から外周に歯形を有する中間鍛造品を鍛造により成形する場合、固定型と移動型により形成される型彫空間の容積が中間鍛造品の体積とほぼ等しい鍛造製品の成形装置を用い、予備鍛造品を型彫空間で閉塞した後、予備鍛造品全体をこの型彫空間内で移動型によって押圧することにより、予備鍛造品の軸心部の肉を外周方向に移動させ、外周に歯形が成形された中間鍛造品を成形する技術が知られている。この中間鍛造品の軸心部を更に打抜いて、外周に歯形、軸心部に貫通孔が成形された鍛造製品が成形されている（特許文献１参照）。

また、外周に歯形を有する中間鍛造品を鍛造により成形する場合の異なる鍛造方法として、固定型と移動型により形成される型彫空間を閉塞せず、固定型と移動型との間に隙間を形成する鍛造製品の成形装置を用い、予備鍛造品全体を閉塞しない型彫空間内で移動型によって押圧することにより、予備鍛造品の軸心部の肉を外周方向に移動させて、外周に歯形及びバリが成形された中間鍛造品を成形する技術も知られている。この中間鍛造品は、軸心部及びバリを打抜いて、外周に歯形、軸心部に貫通孔が成形された鍛造製品を成形している（特許文献２参照）。
特開平９−１０８７７１号公報 特許２８８４０４４号公報

しかし、閉塞した型彫空間においては、閉塞した型彫空間の容積と成形される中間鍛造品の体積とがほぼ等しく設定してあり、鍛造成形過程において中間鍛造品に近い形状まで変形すると、予備鍛造品の肉の流動する隙間が狭くなり、しかも、金型に形成される歯型等の複雑な形状により肉の流動が抑制されるため、得られた中間鍛造品の外周の角部等に欠肉を生じるという問題があった。また、予備鍛造品全体を移動型によって押圧すると、押圧面積が大きい製品の場合、鍛造装置は、大きな荷重が必要となるという問題もあった（特許文献１参照）。

そこで、特許文献２のように、中間鍛造品の外周の角部等に欠肉を生じさせないように、固定型と移動型との間に隙間を形成し、中間鍛造品の外周にバリが成形されるまで予備鍛造品を流動させる鍛造方法では、中間鍛造品に必要な外周形状を得ることができるという効果があるものの、外周にバリが成形されるので、後工程でバリ取りが必要となるという問題があった。

そこで、本発明は、上記事情により鑑みなされたもので、鍛造製品の外周に成形される精密鍛造部に対し欠肉がなく、しかも、鍛造装置の荷重を低減し、更に、鍛造製品の外周のバリ取り工程を省略した鍛造製品の成形方法及びその成形装置を提供することを目的とする。

本発明の鍛造製品の成形方法は、略円盤状の予備鍛造品から、軸心部に貫通孔を有し、外周に精密鍛造部を有する鍛造製品を成形する成形方法において、予備鍛造品を鍛造する移動型と固定型が当接することにより、外周を閉塞した型彫空間を形成し、予備鍛造品の外周に、移動型及び固定型により精密鍛造部を成形すると共に、予備鍛造品の軸心部に、移動型及び固定型の少なくとも一部と非接触状態となる余肉部が成形される中間鍛造品を得る精密鍛造部成形工程と、中間鍛造品の余肉部を打抜いて貫通孔を成形するピアス成形工程と、を有することを第１の特徴とする。

本発明の鍛造製品の成形方法は、精密鍛造部は、歯形を有することを第２の特徴とする。

本発明の中間鍛造品の成形装置は、略円盤状の予備鍛造品の外周に精密鍛造部が成形される中間鍛造品の成形装置において、成形装置の金型は、移動型と固定型が当接して外周が閉塞した型彫空間を形成し、外周が閉塞した型彫空間は、精密鍛造部と同一形状の第一空間部と、中間鍛造品の軸心部の少なくとも一部と非接触状態となる第二空間部と、から構成されることを第３の特徴とする。

本発明の中間鍛造品の成形装置は、第一空間部は、歯形を有する精密鍛造部と同一形状であることを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴の鍛造製品の成形方法によれば、略円盤状の予備鍛造品から、軸心部に貫通孔を有し、外周に精密鍛造部を有する鍛造製品の成形方法において、予備鍛造品を鍛造する移動型と固定型が当接することにより、外周を閉塞した型彫空間を形成し、予備鍛造品の外周に、移動型及び固定型により精密鍛造部が成形されると共に、予備鍛造品の軸心部に、移動型及び固定型の少なくとも一部と非接触状態となる余肉部が成形される中間鍛造品を得る精密鍛造部成形工程と、中間鍛造品の余肉部を打抜いて貫通孔を成形するピアス成形工程と、を有するため、外周を閉塞した型彫空間によって鍛造製品の外周にバリが発生することがなく、バリ取り工程を省くことができる。また、予備鍛造品の軸心部に成形される余肉部は移動型及び固定型の少なくとも一部と非接触状態であるため、外周に成形される精密鍛造部の肉が軸心部に成形される余肉部に流動し、精密鍛造部の肉の流動が促進され、中間鍛造品の外周の精密鍛造部に欠肉を生じることがない。また、成形される余肉部は、移動型及び固定型の少なくとも一部と非接触状態であるため、鍛造装置の成形荷重を下げることができる。

本発明の第２の特徴の鍛造製品の成形方法によれば、精密鍛造部は、歯形を有するため、歯形に欠肉が生じることを防ぐことができる。

本発明の第３の特徴の中間鍛造品の成形装置によれば、略円盤状の予備鍛造品の外周に精密鍛造部が成形される中間鍛造品の成形装置において、成形装置の金型は、移動型と固定型が当接して外周が閉塞した型彫空間を形成し、外周が閉塞した型彫空間は、精密鍛造部と同一形状の第一空間部と、中間鍛造品の軸心部の少なくとも一部と非接触状態となる第二空間部と、から構成されるため、上記鍛造方法を実現することができる。また、中間鍛造品の軸心部の少なくとも一部と非接触状態となる第二空間部を有するため、鍛造装置の押圧面積が小さくなり、鍛造装置の成形荷重を下げることができる。

本発明の第４の特徴の中間鍛造品の成形装置によれば、第一空間部は、歯形を有する精密鍛造部と同一形状であるため、歯形に欠肉が生じることを防ぐことができる鍛造方法を実現することができる。

以下本発明の実施例を図１乃至図４に基づいて説明する。図１は本発明の精密鍛造部と貫通孔とを有する鍛造製品の成形方法を表す断面平面図である。図２は本発明の予備鍛造品を成形する成形工程を表す部分断面平面図である。図３は本発明の中間鍛造品を成形する成形工程を表す部分断面平面図である。図４は本発明の精密鍛造部と貫通孔とを有する鍛造製品を成形する成形工程を表す部分断面平面図である。

鍛造製品Ｗ４の成形方法は、図１の（ア）に示すように、まず線材を必要な長さに切断して円柱状の切断材Ｗ０を形成し、次に図１の（イ）に示すように、切断材Ｗ０を軸線方向に押圧して円盤状の素材Ｗ１を成形する。その後、円盤状の素材Ｗ１を軸線方向に押圧して外周に歯形２の基となる予備歯形部８、軸心部に余肉部３の基となる第一位置決め凸部７を有する予備鍛造品Ｗ２を成形する（図１の（ウ））。そして、予備鍛造品Ｗ２を更に押圧し、外周に精密鍛造部２としての歯形と、軸心部にお椀状の余肉部３とを成形した中間鍛造品Ｗ３を成形する。中間鍛造品Ｗ３は、軸線方向の一端に、後述するピアス装置６１のピアスパンチ６７を案内するための貫通孔成形案内凹部１０を備えている。そして最後に中間鍛造品Ｗ３の余肉部３を打抜いて、軸心部に貫通孔４を有する鍛造製品Ｗ４を成形する。

次に、円盤状の素材Ｗ１から鍛造製品Ｗ４を順次成形する第一鍛造装置２１、第二鍛造装置４１、及びピアス装置６１を、図２乃至図４に基づいて説明する。

鍛造装置２１は、図２に示すように、固定型３１及び移動型２２により構成される。固定型３１は、図１の円盤状の素材Ｗ１を投入する型彫空間３７を形成するダイ３６、ダイ３６の内周側に配置され、同様に型彫空間３７を形成する円柱形状のノックアウト３２、ノックアウト３２を進退自在とするノックアウトピン３３、ノックアウト３２を進退自在に支持する円筒状の第一支持型３４、ノックアウトピン３３を進退自在に支持する円筒状の第二支持型３５と、を有する。また、ダイ３６に形成される型彫空間３７は、得られる予備鍛造品Ｗ２に凸部が形成されるように、反移動型側から移動型側に向かい第一段部３６ｂ、第二段部３６ｃ、及び第三段部３６ｄが順に成形されている。

移動型２２は、円盤状の素材Ｗ１を押圧するパンチ２３と、パンチ２３の軸心部に配置されるピン２４と、を備え、ピン２４は、バネ２５によって反固定型側へ付勢されている。そして、ダイ３５の型彫空間３７の内周部３７ａとパンチ２３の外周部２３ａが当接して、閉塞した型彫空間３７を形成する。

次に第一鍛造装置２１により成形された予備鍛造品Ｗ２の外周に精密鍛造部２である歯形を成形して中間鍛造品Ｗ３を成形する第二鍛造装置４１について図３に基づいて説明する。第二鍛造装置４１は、固定型５１及び移動型４２により構成される。固定型５１は、型彫空間５９の一部を形成するダイ５５の内周側に配置され、同様に型彫空間５９の一部を形成するノックアウト５２、ノックアウト５２を進退自在とするノックアウトピン５３、ノックアウト５２を進退自在に支持する円筒状の第一支持型５４、ノックアウトピン５３を進退自在に支持する円筒状の第二支持型４８とを有する。ダイ５５の内面には、歯形を形成する歯形成形部５６を有する。

移動型４２は、予備鍛造品Ｗ２の外周を押圧する外パンチ４６と、外パンチ４６の内周に配置され中間鍛造品Ｗ３の貫通孔成形案内凹部１０を成形する内パンチ４７と、内パンチ４７の軸心部に配置されるピン４４と、を備え、ピン４４は、バネ４５によって反固定型側へ付勢されている。そして、ダイ５５の型彫空間５９の内周部５５ａと外パンチ４６の外周部４６ａが当接することにより、閉塞した型彫空間５９を形成している。閉塞した型彫空間５９は、外パンチ４６とダイ５５の間に、中間鍛造品Ｗ３の外周の精密鍛造部２と同一形状の第一空間部５７と、内パンチ４７とノックアウト５２の間に、中間鍛造品Ｗ３の軸心部に形成される余肉部３と内パンチ４７及びノックアウト５２が非接触状態となる第二空間部５８と、を有する。

次に第二鍛造装置４１により成形された中間鍛造品Ｗ３の余肉部３を打抜くピアス装置６１について図４に基づいて説明する。ピアス装置６１は、固定型７１及び移動型６２により構成される。固定型７１は、外周に中間鍛造品Ｗ３の外周を位置決め支持する第一支持型７４、第一支持型７４の内周側に配置され、中間鍛造品Ｗ３を支持する第二支持型７５を有する。第二支持型７５の内周には、中間鍛造品Ｗ３の打抜かれた余肉部３を排出する余肉部排出口７６が形成されている。

移動型６２は、中間鍛造品Ｗ３を固定型７１に押し付けるピアスストリッパー６６と、ピアスストリッパー６６の内側に配置され中間鍛造品Ｗ３に貫通孔４を成形するピアスパンチ６７と、を備え、ピアスストリッパー６６は、バネ６５によって固定型側へ付勢されている。

続いて、円盤状の素材Ｗ１から鍛造製品Ｗ４を成形する工程について、図２乃至図４に基づいて説明する。

第一鍛造装置２１により円盤状の素材Ｗ１から予備鍛造品Ｗ２を成形する場合、図示せぬ搬送装置により、円盤状の素材Ｗ１を軸線方向端部の外端部６をダイ３６の第一段部３６ｂに当接させることにより位置決めして、ダイ３６に載置する。続いて図２に示すように移動型２２を下降させ、円盤状の素材Ｗ１を押圧して、閉塞された型彫空間３７内で円盤状の素材Ｗ１の肉が外周方向に流動して、外周に予備歯形部８、軸心部に素材Ｗ１の外端部６が変形した第一位置決め凸部７、予備歯形部８と第一位置決め凸部７との間に第二位置決め凸部９、を有する予備鍛造品Ｗ２を成形する。予備鍛造品Ｗ２の成形が完了すると、移動型２２は上方に退避する。その後、ノックアウトピン３３によりノックアウト３２が移動型２２側に移動して予備鍛造品Ｗ２がダイ３５から取り出される。

次に第二鍛造装置４１により予備鍛造品Ｗ２から中間鍛造品Ｗ３を成形する工程について図３に基づいて説明する。図示せぬ搬送装置により、予備鍛造品Ｗ２を第二位置決め凸部９がノックアウト５２の型彫空間５９の開口５２ａに嵌合するように載置して固定型５１に位置決めする。続いて移動型４２を下降させ、予備鍛造品Ｗ２の外周を押圧すると、予備鍛造品Ｗ２の予備歯形部８が、外パンチ４６及びダイ５５の間に形成された第一空間部５７と同一形状に変形する。この時、内パンチ４７とノックアウト５２の間に形成される第二空間部５８には、予備鍛造品Ｗ２の第一位置決め凸部７が変形して余肉部３が形成される。この余肉部３は、内パンチ４７、及び、ノックアウト５２の少なくとも一部と非接触状態である。このため、第一空間部５７内の予備歯形部８の余肉が軸心部の第二空間部５８内に流入することが促進され、流入した肉の重さにより下降して、余肉部３の形状がお椀状となる。第一空間部５７内においては、肉の流動が促進されるので、中間鍛造品Ｗ３の外周に欠肉のない精密鍛造部２（歯形）が成形される。お椀状の余肉部３は、お椀内部に貫通孔がないので、精密鍛造部２から余肉部３側に過度に肉が流動することを抑えている。中間鍛造品Ｗ３の外周の精密鍛造部２と軸心部の余肉部３の間には、後工程で余肉部３を打抜く時に打抜き長さが短くなるように、貫通孔成形案内凹部１０が内パンチ４７により成形される。中間鍛造品Ｗ３を成形すると、移動型４２は上方に退避する。その後、ノックアウトピン５３によりノックアウト５２が上方に移動して中間鍛造品Ｗ３がダイ５５から取り出される。

次に上記ピアス装置６１により中間鍛造品Ｗ３の余肉部３を打抜いて貫通孔４を成形するピアス成形工程について図４に基づいて説明する。図示せぬ搬送装置により中間鍛造品Ｗ３を第一支持台７４の形彫空間７７内に納まるように第二支持台７５の上に載置する。続いて移動型６２を下降させ、ピアスストリッパー６６が中間鍛造品Ｗ３の外周を押し付けた状態で、さらに、移動型６２が下降する。ピアスストリッパー６６は、バネ６５の弾性によって下降を停止するが、ピアスストリッパー６６内に成形されたピアスパンチ６７は更に下降し、中間鍛造品Ｗ３の余肉部３を打抜いて貫通孔４を成形して鍛造製品Ｗ４が成形される。そして、貫通孔４が成形されると、ピアスストリッパー６６が中間鍛造品Ｗ３の外周を押し付けた状態で、ピアスパンチ６７が上昇し、ピアスパンチ６７と鍛造製品Ｗ４の貫通孔４の嵌合が解除される。その後、ピアスストリッパー６６も上方に退避して、鍛造製品Ｗ４を搬出する。

従って、本発明の鍛造製品の成形方法によれば、略円盤状の予備鍛造品Ｗ２から、軸心部に貫通孔４を有し、外周に精密鍛造部２を有する鍛造製品Ｗ４を成形する成形方法において、予備鍛造品Ｗ２を鍛造する移動型４２と固定型５１が当接することにより、外周を閉塞した型彫空間５９を形成し、予備鍛造品Ｗ２の外周に、移動型４２及び固定型５１により精密鍛造部２を成形すると共に、予備鍛造品Ｗ２の軸心部に、移動型４２及び固定型５１の少なくとも一部と非接触状態となる余肉部３が成形される中間鍛造品Ｗ３を得る精密鍛造部成形工程と、中間鍛造品Ｗ３の余肉部３を打抜いて貫通孔４を成形するピアス成形工程と、を有するため、外周に成形される精密鍛造部２の肉が軸心部に成形される余肉部３に流動し、精密鍛造部２の肉の流動が促進され、中間鍛造品Ｗ３の外周の精密鍛造部２である歯形に欠肉を生じることがない。また、成形される余肉部３は、移動型４２及び固定型５１の少なくとも一部と非接触状態であり、移動型４２の押圧面積が小さくなるため、第二鍛造装置４１の成形荷重を下げることができる。

また、略円盤状の予備鍛造品Ｗ２の外周に精密鍛造部２が成形される中間鍛造品Ｗ３の成形装置２１において、成形装置２１の金型は、移動型４２と固定型５１が当接して外周が閉塞した型彫空間５９を形成し、外周が閉塞した型彫空間５９は、精密鍛造部２と同一形状の第一空間部５７と、中間鍛造品Ｗ３の軸心部の少なくとも一部と非接触状態となる第二空間部５８と、から構成されるため、上記鍛造方法を実現することができる。また、中間鍛造品Ｗ３の軸心部の少なくとも一部と非接触状態となる第二空間部５８を有するため、第二鍛造装置４１の押圧面積が小さくなり、第二鍛造装置４１の成形荷重を下げることができる。

尚、本発明の実施例では、中間鍛造品Ｗ３の外周の精密鍛造部２に歯形を形成したが、外周を略円形とする、又は、ボスを形成する等、異なる形状としてもよい。また、中間鍛造品Ｗ３の余肉部３は、移動型４２及び固定型５１の上下両面と非接触状態であるが、どちらか一面が接触状態であってもよい。移動型２２，４２，６２及び固定型３１，５１，７１を構成するダイ、パンチ、ピン、ノックアウト、支持型の数は、異なる数に分割、若しくは、統合してもよい。第二鍛造装置４１は、ダイ５５の型彫空間５９の内周部５５ａと外パンチ４６の外周部４６ａが当接することにより、閉塞した型彫空間５９を形成しているが、ダイ５５の型彫空間５９の外周部と外パンチ４６の内周部が当接することにより、閉塞した型彫空間を形成してもよい。

本発明の精密鍛造部と貫通孔とを有する鍛造製品の成形方法を表す断面平面図である。 本発明の予備鍛造品を成形する成形工程を表す部分断面平面図である。 本発明の中間鍛造品を成形する成形工程を表す部分断面平面図である。 本発明の精密鍛造部と貫通孔とを有する鍛造製品を成形する成形工程を表す部分断面平面図である。

符号の説明

２ 精密鍛造部
３ 余肉部
４ 貫通孔
４２ 移動型
５１ 固定型
４１ 成形装置
５７ 第一空間部
５８ 第二空間部
５９ 外周を閉塞した型彫空間
Ｗ２ 予備鍛造品
Ｗ３ 中間鍛造品
Ｗ４ 鍛造製品

Claims (4)

1. 略円盤状の予備鍛造品（Ｗ２）から、軸心部に貫通孔（４）を有し、外周に精密鍛造部（２）を有する鍛造製品（Ｗ４）を成形する成形方法において、
   前記予備鍛造品（Ｗ２）を鍛造する移動型（４２）と固定型（５１）が当接することにより、外周を閉塞した型彫空間（５９）を形成し、該予備鍛造品（Ｗ２）の外周に、該移動型（４２）及び該固定型（５１）により前記精密鍛造部（２）を成形すると共に、
   該予備鍛造品（Ｗ２）の軸心部に、該移動型（４２）及び該固定型（５１）の少なくとも一部と非接触状態となる余肉部（３）が成形される中間鍛造品（Ｗ３）を得る精密鍛造部成形工程と、
   該中間鍛造品（Ｗ３）の余肉部（３）を打抜いて貫通孔（４）を成形するピアス成形工程と、
   を有する鍛造製品の成形方法。
2. 前記精密鍛造部（２）は、歯形を有することを特徴とする請求項１の鍛造製品の成形方法。
3. 略円盤状の予備鍛造品（Ｗ２）の外周に精密鍛造部（２）が成形される中間鍛造品（Ｗ３）の成形装置において、
   前記成形装置の金型は、移動型（４２）と固定型（５１）が当接して外周が閉塞した型彫空間（５９）を形成し、
   該外周が閉塞した型彫空間（５９）は、前記精密鍛造部（２）と同一形状の第一空間部（５７）と、
   前記中間鍛造品（Ｗ３）の軸心部の少なくとも一部と非接触状態となる第二空間部（５８）と、から構成されることを特徴とする中間鍛造品の成形装置。
4. 前記第一空間部（５７）は、歯形を有する精密鍛造部（２）と同一形状であることを特徴とする請求項３の中間鍛造品の成形装置。

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