JP2010059526A - Method for sizing sintered part - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の変速機に採用されるプラネタリキャリアなどの柱を有する焼結部品のサイジング方法に関する。 The present invention relates to a method for sizing a sintered part having a column such as a planetary carrier employed in a transmission of a vehicle.
一般に、粉末冶金による機械部品の製造方法は、原料粉末を圧縮して成形体を得る圧縮工程と、得られた成形体を焼結炉に導入して焼結する焼結工程と、焼結後の部品(焼結部品)を再圧縮して寸法を矯正するサイジング工程からなる。 In general, a method for manufacturing a machine part by powder metallurgy includes a compression step of compressing raw material powder to obtain a molded body, a sintering step of introducing the obtained molded body into a sintering furnace and sintering, and a post-sintering process. This is a sizing process in which the parts (sintered parts) are recompressed to correct the dimensions.
下記特許文献1に記載されているように、一般的なサイジング工程では、上パンチ、下パンチ、及びダイで構成されたサイジング金型を使用し、焼結体の上下の端面を上パンチと下パンチで圧縮することで製品の寸法を矯正する。
As described in
例えば、円筒部の内周面にフランジが形成された内鍔付き焼結部品の円筒部の寸法を矯正する場合は、ダイの成形穴に部品を上パンチで押し込み、円筒部の外径面をダイで拘束し、さらに、内周面をコアで拘束して焼結部品の上面の全域を上パンチで、円筒部の端面を下1パンチで、フランジの下面を下2パンチでそれぞれ圧縮する方法が採られる。 For example, when correcting the dimensions of a cylindrical part of a sintered part with an inner flange having a flange formed on the inner peripheral surface of the cylindrical part, the part is pushed into the molding hole of the die with an upper punch, and the outer diameter surface of the cylindrical part is A method of constraining with a die, further constraining an inner peripheral surface with a core, and compressing the entire upper surface of the sintered part with an upper punch, an end surface of a cylindrical portion with a lower punch, and a lower surface of a flange with a lower two punch. Is taken.
上記の内鍔付き焼結部品については、円筒部の内、外径面をコアとダイで拘束するので、上面の全域を上パンチで加圧してサイジングを行うことができる。しかしながら、サイジングする焼結部品がフランジの上部に複数の柱を介して第2部材が配置されたものであると、上面の全域を上パンチで加圧する方法でのサイジングは、フランジとの間に配置された柱を損傷する問題があるために採用できない。 With respect to the sintered part with the inner collar, since the outer diameter surface of the cylindrical portion is constrained by the core and the die, sizing can be performed by pressing the entire upper surface with the upper punch. However, if the sintered part to be sized is the one in which the second member is arranged on the upper part of the flange via a plurality of pillars, the sizing by the method of pressurizing the entire upper surface with the upper punch is performed between the flange and the flange. It cannot be adopted due to the problem of damaging the arranged columns.
そのような焼結部品として、例えば、車両の変速機に採用されているプラネタリキャリアがある。その焼結部品の一例を簡略化して図6に示す。この焼結部品(プラネタリキャリア)20は、第1部材21と第2部材22の間に複数の柱23を配置したものになっている。第1部材21は、中央に貫通穴21aを有し、さらに、一端に円筒部21bを有する。第2部材22も、中央に貫通穴22aを有しており、第1部材の円筒部21bの外周と円筒部21bの自由端側の内径(ここにスプラインなどが形成される場合にはその表面)がサイジングによって矯正される。第1部材21は、外径が第2部材22よりも大きく、円筒部21bの端面となる部分が柱23よりも径方向外側に張り出している。
As such a sintered part, for example, there is a planetary carrier employed in a transmission of a vehicle. An example of the sintered part is simplified and shown in FIG. The sintered component (planetary carrier) 20 is configured such that a plurality of
この焼結部品20のサイジングは、上面の全域を加圧することができないため、図7に示すように、焼結部品20を、第2部材22を上にして、かつ、円筒部21bの自由端(下端)の内、外周をダイ1と下2パンチ3−2とで位置決めしてサイジング金型に設置し、端面視で第2部材22を包含する形状(第2部材22を圧縮せずに内径部に挿入可能な形状)の内周面2aを有している上パンチ2で第1部材21の上面の外周部を加圧してダイの成形穴1aに押し込む方法で行っている。
Since the sizing of the
ところが、この方法では、サイジング金型に設置する焼結部品20が傾くことがあり、その焼結部品の高さが高いため、焼結部品がサイジング金型に傾いてセットされたときに上パンチが下降行程で上側にある第2部材に接触し、或いは、衝突して焼結部品を損傷させ、場合によっては、上パンチが破損するなどの弊害を生じる問題があった。
However, in this method, the
図6に示したプラネタリキャリアなどの焼結部品は、サイジング前には、粉末成形や焼結に起因した不可避の歪を有している。一方、サイジングは、この焼結部品をサイジング金型上に設置し、その後、ダイを上昇させて焼結部品を一旦ダイの上昇終点まで持ち上げ、その位置から上パンチによる加圧を行ってダイを下降させながらサイジングを進める方法が採られる。このダイの上昇過程において、歪の大きい焼結部品はバランスを崩して傾く。 Sintered parts such as the planetary carrier shown in FIG. 6 have inevitable strains due to powder molding and sintering before sizing. On the other hand, in the sizing, this sintered part is placed on a sizing mold, and then the die is raised to lift the sintered part to the rising end of the die and pressurize with the upper punch from that position. A method of proceeding sizing while lowering is adopted. In the process of ascent of the die, sintered parts having large strains are out of balance and tilted.
この傾きに起因した上パンチの接触、衝突による損傷を減少させるために、サイジングに供する焼結部品について真円度選別作業を実施し、真円度が悪くてサイジング時に傾きやすい部品を事前に取り除く方法を採っていたが、真円度選別作業は生産性を低下させ、人件費も上昇させる。 In order to reduce damage due to the contact and collision of the upper punch due to this inclination, roundness selection work is performed on sintered parts used for sizing, and parts that are poor in roundness and easily inclined during sizing are removed in advance. Although the method was adopted, roundness selection work reduces productivity and increases labor costs.
この発明は、2つの部材間に柱を有するプラネタリキャリアなどの焼結部品のサイジングを、その部品や上パンチの損傷を防止して健全に行えるようにし、事前の真円度選別作業も不要となすことを課題としている。 The present invention enables sizing of a sintered part such as a planetary carrier having a column between two members to prevent damage to the part and the upper punch, and eliminates the need for prior roundness selection work. The task is to do.
上記の課題を解決するため、この発明においては、中央に貫通穴を有し、一端に円筒部を有する第1部材と中央に貫通穴を有する第2部材の間に複数の柱を配置した焼結部品のサイジング方法として、以下の方法を提供する。
その方法は、端面視で第2部材を包含する形状の内周面を有している上パンチと、第1部材の円筒部を押圧する下パンチと、第1部材の外径面を成形穴で矯正するダイと、下パンチ内径部に配置されるガイド部材を有するサイジング金型を使用し、前記ダイ上に前記第2部材を上にして前記焼結部品を設置し、この焼結部品の第2部材の中央の貫通穴に前記ガイド部材を挿入して第2部材をダイの成形穴と同軸上に位置決めすることを特徴とする方法である。その位置決め状態でサイジングを行う。ここで云う第2部材を包含する形状とは、ガイド部材によって位置決めされたサイジング金型上の焼結部品の第2部材に衝突せずに第2部材の外周を包囲できる形状である。
In order to solve the above problems, in the present invention, a plurality of columns are arranged between a first member having a through hole at the center and a cylindrical portion at one end and a second member having a through hole at the center. The following methods are provided as sizing methods for the bonded parts.
The method includes an upper punch having an inner peripheral surface including the second member in an end view, a lower punch for pressing the cylindrical portion of the first member, and an outer diameter surface of the first member as a forming hole. And using a sizing die having a guide member disposed on the inner diameter portion of the lower punch, the sintered part is placed on the die with the second member facing upward, The guide member is inserted into the central through hole of the second member, and the second member is positioned coaxially with the die forming hole. Sizing is performed in the positioning state. The shape including the second member here is a shape that can surround the outer periphery of the second member without colliding with the second member of the sintered part on the sizing mold positioned by the guide member.
この方法では焼結部品をサイジング金型に設置した後、前記ガイド部材を上昇させて第2部材の中央の貫通穴に挿入すると好ましい。そのガイド部材の上昇を、ダイや下パンチで第1部材をダイの成形穴と同軸上に位置決めして行うのも好ましく、さらに、ガイド部材として、先端側が小径のテーパ部を先端に設けたものを用いるのも好ましい。 In this method, it is preferable to place the sintered part in a sizing mold and then raise the guide member and insert it into the central through hole of the second member. It is also preferable to raise the guide member by positioning the first member coaxially with the die forming hole with a die or a lower punch. Further, the guide member has a tapered portion with a small diameter at the tip side at the tip. It is also preferable to use.
また、下パンチを、前記第1部材の円筒部の端面を押圧する筒状の下1パンチと、その下1パンチと前記ガイド部材との間に配置する筒状の下2パンチの2者で構成し、下1パンチの先端で前記円筒部を受け支え、下2パンチの先端を前記円筒部の内側に挿入して第1部材をダイの成形穴と同軸上に位置決めし、この状態で前記ガイド部材による第2部材の位置決めを行うのも好ましい。 Further, the lower punch is composed of a cylindrical lower 1 punch that presses the end surface of the cylindrical portion of the first member, and a cylindrical lower 2 punch disposed between the lower 1 punch and the guide member. And supporting the cylindrical portion at the tip of the lower one punch, and inserting the tip of the lower two punch into the inside of the cylindrical portion to position the first member coaxially with the die forming hole, and in this state, It is also preferable to position the second member by the guide member.
この発明の方法では、下パンチ内径部にガイド部材を配置したサイジング金型を使用する。そのガイド部材を第2部材の中央の貫通穴に挿入することで第2部材を位置決めし、この状態で上パンチを下降させて第1部材を加圧するので、サイジング金型上に配置された焼結部品が許容値を超えて傾くことがなくなり、第2部材に対する上パンチの接触、衝突が回避される。これにより、焼結部品の傷付き、破損の問題が無くなる。 In the method of the present invention, a sizing die having a guide member disposed on the inner diameter portion of the lower punch is used. The guide member is inserted into the central through hole of the second member to position the second member, and in this state, the upper punch is lowered to pressurize the first member. Therefore, the firing member disposed on the sizing mold is used. The connecting part does not tilt beyond the allowable value, and contact and collision of the upper punch with the second member are avoided. This eliminates the problem of scratches and breakage of the sintered parts.
また、サイジング金型上に設置する焼結部品が許容値を超えて傾くことがなくなるため、
生産性向上の妨げとなっていた真円度選別作業も不要になる。
In addition, since sintered parts installed on the sizing mold will not tilt beyond the allowable value,
Roundness sorting work that hinders productivity improvement is also unnecessary.
以下、添付図面の図1〜図5に基づいて、この発明のサイジング方法の実施の形態を説明する。図1に、図6の焼結部品の寸法矯正に利用するサイジング金型の具体例を示す。このサイジング金型は、成形穴1aを有するダイ1、上パンチ2、下パンチ3及びガイド部材4によって構成されている。なお、下パンチ3は、下1パンチ3−1と下2パンチ3−2の2者を組み合わせたものが用いられている。
Embodiments of the sizing method of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a specific example of a sizing die used for dimensional correction of the sintered part of FIG. This sizing die is constituted by a
ダイ1は、成形穴1aの入口部を焼結部品20の円筒部21bの外周との間に隙間を生じる内径にしている。成形穴1aの入口部の内径を適切に設定することで、成形穴1aの入口部に円筒部21bを挿入して第1部材21(円筒部21bの自由端)を成形穴1aの中心と同軸上に位置決めすることが可能であるが、例示のサイジング方法では、第1部材21(円筒部21bの自由端)の位置決めを下2パンチ3−2の先端で行う。その下2パンチ3−2の先端外径を円筒部21bの自由端の内径よりも少し小さくし、初期位置に引き下げられたダイ1の上面よりも僅かに上方に突出させており、この部分が円筒部21bの自由端の内側に挿入されて第1部材21が成形穴1aと同軸上に位置決めされる。
The
上パンチ2は、先端を開口させた中空パンチにしており、端面視で焼結部品20の第2部材22を包含する形状の内周面2aを有している。ここで云う第2部材を包含する形状とは、先に定義した通りの形状である。
The
下1パンチ3−1は、筒状のパンチであり、ダイの成形穴1aに挿入されて第1部材21の円筒部21bの自由端側の端面を押圧する。
The lower 1 punch 3-1 is a cylindrical punch that is inserted into the
下2パンチ3−2は筒状パンチであり、下1パンチ3−1とガイド部材4との間に配置される。この下2パンチ3−2は、先端の外径を成形部3−2aの外径よりも小さくしており、その先端を円筒部21bの内側に挿入することで第1部材21を成形穴1aと同心上に位置決めする。
The lower 2 punch 3-2 is a cylindrical punch and is disposed between the lower 1 punch 3-1 and the
ガイド部材4は、コアロッドで構成しており、このガイド部材4の先端部を貫通穴22aに挿入して第2部材22の位置決めがなされる。このガイド部材4は、先端側が小径のテーパ部4aを先端に設けたものが好ましく、テーパ部4aによる求心効果を利用してガイド部材4を貫通穴22aに挿入するときに第2部材22の位置ずれを修正することができる。
The
ダイ1はダイプレート5に支持され、上パンチ2は上パンチプレート6に支持される。また、下1パンチ3−1と下2パンチ3−2は、下パンチプレート7,8によって個別に支持され、ガイド部材(コアロッド)4はヨークプレート9によって支持される。10は、ヨークプレート9との間に介在されるガイド部材4用の昇降機構(図のそれはシリンダアクチュエータ)、11はガイド部材4を保持するホルダ、12はガイド部材4の上昇位置を設定するストローク調整用ストッパリングである。ダイ1は昇降機構(図示せず)に駆動されてダイプレート5とともに昇降する。下2パンチ3−2も昇降機能を有し、下1パンチ3−1は、上パンチ2による部品圧縮時に撓むことができるばね(図示せず。必須ではない)で下から受け支えている。
The
このように構成したサイジング金型上に焼結部品20を載置する。このとき、図2に示すように、ダイ1とガイド部材4は初期位置に下降させておき、焼結部品20の円筒部21bの自由端(図における下端)を下1パンチ3−1で受け支える。また、下2パンチ3−2の先端を貫通穴21aに挿入して第1部材21を成形穴1aと同軸上に位置決めする。
The
次に、ガイド部材4を図3に示すように上昇させ、このガイド部材4を第2部材22の中心の貫通穴22aに挿入して第2部材22を成形穴1aと同軸上に位置決めする。その後に、ダイ1を所定位置(図1の鎖線位置)まで上昇させる。このとき、焼結部品20もダイ1に支えられて同時に持ち上がる。従来は、この過程で焼結部品20が傾くことがあったが、この発明の方法では、焼結部品20がガイド部材4にガイドされながらほぼ真っ直ぐな姿勢を維持して定位置まで上昇する。ガイド部材4は、その外径を、貫通穴22aの内径と第2部材22の外径の寸法公差も考慮して適切に設定している。具体的には、貫通穴22aの内周面に対する径方向逃げ量g1(図3参照)が第2部材22に対する上パンチの内周面2aの径方向逃げ量g2(図2参照)よりも小さくなるように設定しており、このガイド部材4による拘束によって焼結部品20の傾きが規制される。
Next, the
ガイド部材4が上昇した後、プレス機の上ラム(図示せず)が駆動されて上パンチ2が下降する。
After the
下降した上パンチ2が第1部材21の上面に接触すると、ガイド部材4が引き下げられる。そしてその後に上パンチ2による正式な加圧が実施され、その加圧で、第1部材21の円筒部21bがダイ1を押し下げながらダイの成形穴1aと下2パンチ3−2との間に押し込まれてサイジングがなされる(図4参照)。
When the lowered
この後、図5に示すように下1パンチ3−1が初期位置まで押し上げられ、ダイ1は初期位置まで引き下げられてサイジングを終えた焼結部品20がサイジング金型から取り出される。以上で1サイクルの作業が完了する。
Thereafter, as shown in FIG. 5, the lower 1 punch 3-1 is pushed up to the initial position, the
この方法では、第2部材22を上にした焼結部品20が、上述したように、ガイド部材4によって上側で位置決めされ、そのために、焼結部品20の傾きが、第2部材22とガイド部材4との間の径方向逃げ量g1によって制限される範囲(実質的に0に近い範囲)に抑えられる。
In this method, the
これにより、上パンチ2の第2部材22に対する接触、衝突が回避されて焼結部品の損傷が防止され、また、焼結部品の傾きが抑制されることで従来サイジング前に必要とした真円度選別作業も不要となる。
As a result, the contact and collision of the
また、焼結部品20をサイジング金型上に設置した後にガイド部材4を上昇させるので、焼結部品をサイジング金型に設置するとき及びサイジング後の焼結部品をサイジング金型から取出すときにはガイド部材4が下降していて作業の妨げにならず、焼結部品が重量物であったり、作業スペースが規制されたりしても作業が難しくならない。
Further, since the
さらに、下1パンチ3−1の先端で円筒部21bを受け支え、下2パンチ3−2の先端を円筒部21bの内側に挿入して第1部材21を成形穴と同軸上に位置決めしてガイド部材4を上昇させるので、サイジング金型による焼結部品の支持が安定して焼結部品の傾きがより効果的に抑制され、第2部材22の貫通穴22aに対するガイド部材4の挿入もトラブルなくなされる。
Furthermore, support receiving the
図6で説明した焼結部品(プラネタリキャリア)のサイジングを、図1のサイジング金型を使用してこの発明の方法で行った。サイジングの総個数は10万個とした。また、サイジングに供する焼結部品の事前の真円度選別作業は行わなかった。その結果、焼結部品に対する上パンチの衝突は起こらず、上パンチの接触、衝突に起因した焼結部品の傷つき、破損、上パンチの破損は皆無であった。
この評価試験によって、この発明の方法の有効性を確認することができた。
Sizing of the sintered part (planetary carrier) described in FIG. 6 was performed by the method of the present invention using the sizing mold of FIG. The total number of sizing was 100,000. In addition, the roundness selection work in advance of the sintered parts for sizing was not performed. As a result, the upper punch did not collide with the sintered part, and there was no damage to the sintered part due to the upper punch contact, collision, or damage to the sintered part.
The effectiveness of the method of the present invention could be confirmed by this evaluation test.
1 ダイ
1a 成形穴
2 上パンチ
2a 内周面
3 下パンチ
3−1 下1パンチ
3−2 下2パンチ
4 ガイド部材
4a テーパ部
5 ダイプレート
6 上パンチプレート
7,8 下パンチプレート
9 ヨークプレート
10 昇降機構
11 ホルダ
12 ストローク調整用ストッパリング
20 焼結部品
21 第1部材
21a 貫通穴
21b 円筒部
22 第2部材
22a 貫通穴
23 柱
g1 第2部材の貫通穴に対するガイド部材の径方向逃げ量
g2 第2部材に対する上パンチ内周面の径方向逃げ量
DESCRIPTION OF
Claims (5)
端面視で第2部材(22)を包含する形状の内周面(2a)を有している上パンチ(2)と、第1部材(21)を押圧する下パンチ(3)と、第1部材(21)の外径面を成形穴(1a)で矯正するダイ(1)と、下パンチ内径部に配置されるガイド部材(4)を有するサイジング金型を使用し、前記ダイ(1)上に前記第2部材(22)を上にして前記焼結部品(20)を設置し、この焼結部品(20)の第2部材(22)の中央の貫通穴(22a)に前記ガイド部材(4)を挿入して第2部材(22)をダイの成形穴(1a)と同軸上に位置決めすることを特徴とする焼結部品のサイジング方法。 A plurality of columns (23) between a first member (21) having a through hole (21a) in the center and a cylindrical portion (21b) at one end and a second member (22) having a through hole (22a) in the center, respectively. ) For sizing the sintered part (20),
An upper punch (2) having an inner peripheral surface (2a) including a second member (22) in an end view, a lower punch (3) for pressing the first member (21), and a first Using a die (1) for correcting the outer diameter surface of the member (21) with a molding hole (1a) and a sizing die having a guide member (4) disposed on the inner diameter portion of the lower punch, the die (1) The sintered part (20) is installed with the second member (22) facing upward, and the guide member is inserted into a through hole (22a) in the center of the second member (22) of the sintered part (20). (4) is inserted, and the second member (22) is positioned coaxially with the die forming hole (1a).
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