JP2011167766A - 冷間鍛造によるカムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間鍛造後に歯面やカム面の切削加工による多大な修正を必要とせず、かつ、過大な加工荷重を回避でき、しかも、冷間鍛造後に単純な加工作業により高精度でバラツキの小さい部品を大量生産することが可能な、冷間鍛造によるカムの製造方法を提供する。
【解決手段】ダイ１の内周面と第１押圧手段（パンチ）３および第２押圧手段（ノックアウト）４の外周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間が設定される。冷間鍛造の際に、冷間鍛造部品５の外周端縁部が、全周にわたって、ダイの内周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、冷間鍛造部品の外周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成される。第３の押圧手段としてピン２を使用する場合、冷間鍛造部品の外周端縁部が、全周にわたって、ダイの内周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、冷間鍛造により形成されたカムの外周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷間鍛造によってカムを製造する方法、例えば、自動車エンジン用のカムを冷間鍛造で製造する方法に関する。

自動車のエンジンに使用されているカムの生産量は、近年、大幅に増加している。

これらの部品は、鍛造素形品から切削や研磨をして仕上げるか、あるいは粉末焼結成形により製造している。

最近、日本国内においては、材料の価格上昇が顕著であり、それが部品の製造コストのアップの大きな原因になっている。コストアップを抑制するために、材料の有効利用を図る製造技術が求められている。

他方、特許文献１に示されているように、歯車を冷間鍛造の張り出し加工によって製造する方法は公知である。

張り出し加工は、周知のとおり、歯形の横断面を全体的に張り出す加工であるが、とくに歯先部に、だれや欠肉が生じやすい。そのため、材料をダイの歯先部を含めて歯形全体に充満させることが重要である。

特許第２９１３５２２号公報

自動車のエンジンに使用されているカムを冷間鍛造によって製造する場合、だれや欠肉がカム面に生じやすい。そのため、従来は、冷間鍛造後に、カム面の切削加工による多大な修正が必要であった。

そのような多大な修正を回避するために、だれや欠肉がカム面に生じないように、過大な荷重をパンチにかけて、ダイ内に材料を充満させると、加工対象部材（ブランク部材）の両端面が互いにパンチ等で軸心方向に押圧された瞬間に、加工圧が急激に増大する。とくに、閉塞鍛造の場合、材料がダイの内部全体に充満したとき、極めて過大な荷重が生じる。

本発明の目的は、冷間鍛造後にカム面の切削加工による多大な修正を必要とせず、かつ、過大な加工荷重を回避でき、しかも、単純な加工作業により高精度でバラツキの小さい部品を大量生産することが可能な、冷間鍛造によるカムの製造方法を提供することである。

ダイの内周面の中で、加工対象部材を第１押圧手段と第２押圧手段によって冷間鍛造して、冷間鍛造によりカムを製造する方法において、ダイの内周面と第１押圧手段および第２押圧手段の外周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間が設定され、冷間鍛造の際に、加工対象部材の外周端縁部が、全周にわたって、ダイの内周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されるが、閉塞鍛造にせず、閉塞鍛造のときに生じる過大な加工荷重の発生を回避するために、バリ又は余肉の突き出し方向に突き出し用隙間が残るように、カムの冷間鍛造部品の外周端縁部の全周に軸心方向に突き出る形にバリ又は余肉が形成されることを特徴とする冷間鍛造によるカムの製造方法。

本発明の方法によれば、突き出し用隙間を設けるため、だれや欠肉の修正の場合に比較して、冷間鍛造後に冷間鍛造部品の切削加工による多大な修正を必要としない。

本発明の方法によれば、閉塞鍛造のときに避けがたかった過大な加工荷重の発生を回避できる。

しかも、本発明の方法によれば、冷間鍛造後に単純な加工作業によりバリや余肉を簡単に除去できるので、高精度でバラツキの小さい冷間鍛造部品を大量生産することができる。

さらに、精密な輪郭が必要な部品を冷間鍛造加工により大量生産することが容易である。

本発明方法に用いるダイと押圧手段（例えばノックアウトやパンチ）は、閉塞鍛造のものを少し改造するだけで、つまり、突き出し用隙間を設けるように改造するだけで、閉塞鍛造ではない形態で、ごく簡単に形成できる。

また、本発明の方法によれば、余肉やバリを形成して、被加工物（冷間鍛造部品）の角や隅にだれや欠肉が発生することを確実に回避できるので、だれや欠肉について、冷間鍛造後に全品検査をすることが不要となる。

冷間鍛造部品の内外の周端縁部は容易に除去可能な部分であり、そこに余肉又はバリが形成されるので、余肉やバリは、周知の簡単な作業で容易に除去できる。ただし、部品の用途によっては、余肉やバリを除去せず、残しておいてもよい。

本発明の実施例１による冷間鍛造部品の製造方法を示す。 図１に記載の方法で製造された冷間鍛造部を示す。 本発明の別の実施例２による冷間鍛造部品の製造方法を示す。 図３に記載の方法で製造された冷間鍛造部品を示す。 本発明の更に別の実施例３による冷間鍛造部品の製造方法を示す。 図５に記載の方法で製造された冷間鍛造部品を示す。 本発明の更に別の実施例４による冷間鍛造部品の製造方法を示す。 図７に記載の方法で製造された冷間鍛造部品を示す。

本発明は、冷間鍛造によるカムの製造方法を対象としている。

本発明の製造方法は、ダイ（型）の内周面の中で、円板状、円柱状、円筒状、リング状、スリーブ状その他の単純な形状や複雑な形状を有する加工対象部材（冷間鍛造をした部材と、そうでない部材がある）をパンチ等によって冷間鍛造して、冷間鍛造部品を製造する方法である。

本発明の製造方法においては、ダイの内周面とパンチ等の外周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間が設定される。そして、冷間鍛造の際に、加工対象部材の外周端縁部および内周端縁部の少なくとも一方が、全周にわたって、ダイの内周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、冷間鍛造部品の外周端縁部や内周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成される。

本発明の１つの態様においては、第１押圧手段と第２押圧手段として、それぞれロッド状のパンチとロッド状のノックアウトを使用して、ダイの内周面とパンチおよびノックアウトの外周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間が設定される。そして、冷間鍛造の際に、加工対象部材の外周端縁部が、全周にわたって、ダイの内周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、加工対象部材から形成された冷間鍛造部品の外周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成される。

また、本発明の別の態様においては、第１押圧手段と第２押圧手段として、それぞれスリーブ状のパンチと、スリーブ状のノックアウトとを使用し、さらに第３押圧手段としてピンを使用する。そして、スリーブ状のパンチの内周面の中とスリーブ状のノックアウトの内周面の中にピンが挿入され、ダイの内周面とパンチおよびノックアウトの外周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間が設定され、かつ、ピンの外周面とパンチおよびノックアウトの内周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間が設定される。冷間鍛造の際に、加工対象部材の外周端縁分及び内周端縁部が、全周にわたって、ダイの内周面及びピンの外周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、加工対象部材から形成された冷間鍛造部品の外周端縁部及び内周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成される。

本発明において、サイジング加工は、冷間鍛造や他の加工の最後に仕上げのために必要に応じて実施するものである。

冷間鍛造や他の加工の最後に仕上げのために冷間鍛造でサイジング加工をする場合、好ましくは、サイジング加工の前は、加工対象部材の外周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成されておらず、サイジング加工によって、加工対象部材の外周端縁が、全周にわたって、ダイの内周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、加工対象部材から形成された冷間鍛造部品の外周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成されることが好ましい。

また、ピンを使用する態様においても、冷間鍛造又は他の加工の最後に仕上げのために冷間鍛造でサイジング加工をする前は、加工対象部材の内外の外周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成されておらず、サイジング加工によって、加工対象部材の外周端縁部及び内周端縁部が、全周にわたって、ダイの内周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、加工対象部材から形成された冷間鍛造部品の外周端縁部及び内周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成されることが好ましい。

バリ又は余肉は、周端縁部の全周に連続して形成するように設計すると、製作コストの面で好ましいが、必要に応じて、周端縁部の全周に不連続にバリ又は余肉を形成するように、つまり、周端縁部の一部にバリ又は余肉が形成されないように、設計することもできる。

また、本発明は、サイジング加工をする態様のみに限定されるものではない。サイジング加工を省略して、最後の冷間鍛造のときに冷間鍛造部品の内外の外周端縁部の全周にバリ又は余肉を形成することも可能である。

また、サイジング加工は省略しないが、中間加工の最後の冷間鍛造加工とサイジング加工のとき、加工対象部材を１つのダイの中に入れたまま、パンチで複数回押圧することで、冷間鍛造部品の内外の外周端縁部の全周にバリ又は余肉を形成することもできる。

バリ又は余肉は、突き出し用隙間を適当な寸法に設定して、冷間鍛造部品の内外の両周端部に任意の種々の形状（厚みや高さ）で形成することができる。１つの冷間鍛造部品の複数の周端縁部の各々に互いに異なる種々のバリや余肉を形成することもできる。

サイジング加工をしない場合、突き出し用隙間を比較的広く設定して、冷間鍛造の最後の段階でのみ、前述のバリ又は余肉を形成することが好ましい。

バリや余肉の厚みは、寸法の大小にかかわらず、突き出し用隙間の寸法にほぼ依存するのが通例である。

突き出し用隙間が全体的に同じ寸法に設定されている場合、バリや余肉の厚みは、全て同一となるのが通例であるが、バリや余肉の高さ（長さともいえる）は、パンチ側の突き出し用隙間では高く突き出され、ノックアウト側の突き出し用隙間では低く突き出される傾向がある。なぜなら、パンチによって押圧された加工対象部材が変形して、軸心方向に圧縮され、半径方向に増大するとき、加工対象部材（材料）の外周面がダイの内周面に押圧されて摩擦抵抗を受け、パンチ側の突き出し力は大きく作用するが、ノックアウト側の突き出し力は、摩擦抵抗で弱くなってしまって小さく作用するからである。加工対象部材の軸心方向の長さが長くなれば、それだけ、この傾向は強くなる。

バリや余肉は、用途によっては、そのまま残しておいてもよい場合もあるが、適当な周知の手段（例えば、両端面切削又はディスク研削）によって除去するのが好ましい。そのようにバリや余肉を除去した跡（バリ又は余肉の除去跡）は、ファイバーフローを切断した形で残る。なぜなら、突き出し用隙間に突き出される際に、バリや余肉の内部に流動的なファイバーフローが生じるが、バリや余肉を除去したとき、そのファイバーフローが途中で切断されるからである。

本発明でいう「バリ又は余肉の除去跡」は、そのまま肉眼で見えるものに限定されず、表面がコーティングされたり処理されたりして、外側からは見えなくなっているが、依然として内部には存在するものも含む。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

図１〜２は、本発明の実施例１による冷間鍛造部品の製造方法の一例を概略的に示す。

図１に示されているように、ダイ１（金型）の内周面の中で、予め前工程で形成されたリング状の加工対象部材５を最後の仕上げのサイジング加工として冷間鍛造して、冷間鍛造部品を製造する。

この実施例においては、前の工程で冷間鍛造された冷間鍛造品を加工対象部材５として使用する。

第１押圧手段であるスリーブ状のパンチ３と、第２押圧手段であるスリーブ状のノックアウト４を使用して、スリーブ状のパンチ３の内周面の中とスリーブ状のノックアウト４の内周面の中にピン２が挿入され、ダイ１の内周面とパンチ３およびノックアウト４の外周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２が設定され、かつ、ピン２の外周面とパンチ３およびノックアウト４の内周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間Ｓ３、Ｓ４が設定される。これらの突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は同じ寸法を有する。

冷間鍛造の際に、冷間鍛造部品である加工対象部材５の上下両方の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄが、全周にわたって、ダイ１の内周面及びピン２の外周面に沿って突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４の中に突き出されて、冷間鍛造部品５の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄの全周に、連続して、バリ又は余肉７ａ〜７ｄが形成される。

図１〜図２の実施例１においては、冷間鍛造によって仕上げのためにサイジング加工をする前は、つまり、前工程で形成された状態では、冷間鍛造部品である加工対象部材５の内外の周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成されていない。ダイ１の中に加工対象部材５を入れて、サイジング加工をすることによって、初めて、冷間鍛造部品である加工対象部材５の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄが、全周にわたって、ダイの内周面及びピンの外周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、冷間鍛造部品５の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄの全周にバリ又は余肉７ａ〜７ｄが形成される。

図１によく示されているように、ダイ１、とくに外周面サイジング用のダイ１は、円筒状の内周面１ａの上端領域（図１にＧで示す領域）がガイド領域になっていて、それに続いて、幅Ｗと、好ましくは０．０５〜０．５０ｍｍの高さを有する膨隆部１ｂが、円周方向に形成されている。

ピン２、とくに内周面サイジング用のピン２にも、ダイ１と同様に、円筒状の外周面２ａの上端近くの領域に、幅Ｗと、好ましくは０．０５〜０．５０ｍｍの高さを有する膨隆部２ｂが、円周方向に形成されている。

幅Ｗは０．３〜３．０ｍｍとするのが好ましい。

図示されていないが、ダイ１とピン２との間に、スリーブ状のパンチ３が上方から昇降可能に配置されていて、しかも、スリーブ状のノックアウト４が下方から昇降可能に配置されている。

加工対象部材５は、前工程で加工されたブランク部材であり、そのブランク寸法（前工程での加工寸法）は、図示されていないが、外径がダイ１の膨隆部１ｂの内径よりも少し小さく、内径がピン２の膨隆部２ｂの外径よりも少し大きくなっている。

冷間鍛造されたブランク部材である加工対象部材５は、次のようにしてサイジング加工のために冷間鍛造が実行される。

まず、一方で、パンチ３を上方位置（図示せず）に配置し、他方で、ダイ１、ピン２及びノックアウト４を図１に示す所定の鍛造位置に配置する。しかるのち、ダイ１、ピン２及びノックアウト４によって画成されたほぼリング状の空間に、加工対象部材５を挿入する。加工対象部材５をダイ１とピン２の加工領域の入口から挿入して、すなわち、ダイ１の膨隆部１ｂとピン２の膨隆部２ｂを越えて加工対象部材５を通過させて、ブランク寸法（前工程の加工寸法）を有するリング状のブランク部材つまり加工対象部材５を加工領域の奥まで挿入する。その結果、加工対象部材５の下面がノックアウト４の上端面に到達する。この状態の加工対象部材５に対し、パンチ３を上方位置（図示せず）から下降させる。そして、パンチ３の下端面で加工対象部材５を押圧する。そのとき、加工対象部材５は、軸方向に圧縮され、それと同時に半径方向に押し出される。その結果、加工対象部材５の外周は、ダイ１の内周面１ａに接触して押圧され、かつ、加工対象部材５の内周は、ピン２の外周面２ａに接触して押圧される。さらに、パンチ３の押圧力により、加工対象部材５の内周面の上方縁及び下方縁と外周面の上方縁及び下方縁が、それぞれ、ピン２とパンチ３及びノックアウト４との突き出し用隙間Ｓ３〜Ｓ４の上下方向に突き出されるとともに、ダイ１とパンチ３及びノックアウト４との突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ２の上下方向に突き出される。

その結果、パンチ３の所定の押圧動作が完了したとき、冷間鍛造部品５は、図２に示すように、内周面と外周面の上下両方の縁にバリ７ａ〜７ｄが形成される。そのように形成されるバリ７ａ〜７ｄは、高さが０．１〜１．０ｍｍで、厚みが０．３〜０．８ｍｍであることが好ましい。

図１の実施例１においては、突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４が全体的に同じ寸法に設定されている。この場合、バリ７ａ〜７ｄの厚みは、全て同一となるが、バリ７ａ〜７ｄの高さは、パンチ３側の突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ３では高く突き出され、ノックアウト４側の突き出し用隙間Ｓ２、Ｓ４では低く突き出される。なぜなら、パンチ３によって押圧された加工対象部材５が変形するとき、加工対象部材５（材料）の内周面及び外周面が、それぞれピン２の外周面２ａ及びダイ３の内周面１ａによって摩擦抵抗を受けるため、パンチ３側の突き出し力は大きいが、ノックアウト４側の突き出し力は摩擦抵抗で弱くなってしまうからである。しかし、本実施例１では、ダイ１の膨隆部１ｂとピン２の膨隆部２ｂが存在するため、上方のバリ７ａ、７ｃは、形状が、ダイ１の膨隆部１ｂとピン２の膨隆部２ｂによって制限される。

前述のようなバリ７ａ〜７ｄの形成は、冷間鍛造部品の上下縁部のダレや欠肉を解消するのに役立つとともに、後述するように、閉塞鍛造加工の欠点（過大な加工圧の問題）を解消するのにも役立つ。

パンチ３の押圧動作の完了後、パンチ３を上昇させるとともに、ノックアウト４によって冷間鍛造部品５を上昇させる。その途中で、冷間鍛造部品５の外周面と内周面が、それぞれダイ１の膨隆部１ｂとピン２の膨隆部２ｂによって「しごき」作用をうけて精密な面に仕上げられる。

バリ７ａ〜７ｄを形成するように、ダイ１及びピン２と、パンチ３及びノックアウト４との間に所定の突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４として、０．１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．３〜０．８ｍｍの隙間を設けると、閉塞鍛造の「過大な瞬間的な荷重」の欠点を解消できる。そのため、加工荷重の変動幅が小さくなり、ダイ１の破損が起こりにくくなり、冷間鍛造部品（被加工品）の寸法のバラツキが少なくなり、安定して良好な部品が得られる。

前述のバリ７ａ〜７ｄは、後工程において適当な周知の手段によって除去する。

なお、図中、バリ形成のための突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４と、冷間鍛造部品（被加工品）の内外の周面にしごき作用を与える膨隆部１ｂ、２ｂは、誇大して示してある。

加工対象部材５の全てのバリは同じ厚みと高さにしてもよいし、種々の厚みと高さを組み合わせてもよい。

図３〜４の実施例２においては、突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４の寸法が互いに相違している。

図３に示されているように、ダイ１の内周面の中で、予め前工程で形成されたリング状の加工対象部材５を最後の仕上げのサイジング加工として冷間鍛造して、冷間鍛造部品（例えば歯車）を製造する。

この実施例２においても、前の工程で冷間鍛造された冷間鍛造品を加工対象部材５として使用する。

第１押圧手段であるスリーブ状のパンチ３と、第２押圧手段であるスリーブ状のノックアウト４を使用して、スリーブ状のパンチ３の内周面の中とスリーブ状のノックアウト４の内周面の中にピン２が挿入され、ダイ１の内周面とパンチ３およびノックアウト４の外周面との間に、全周にわたって、互いに寸法の相違する突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２が設定される。パンチ３側の隙間Ｓ１の寸法がノックアウト側の隙間Ｓ２の寸法よりも大きい。ピン２の外周面とパンチ３およびノックアウト４の内周面との間に、全周にわたって、同じ寸法の突き出し用隙間Ｓ３、Ｓ４が設定される。

冷間鍛造の際に、冷間鍛造部品である加工対象部材５の上下両方の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄが、全周にわたって、ダイ１の内周面及びピン２の外周面に沿って突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４の中に突き出されて、冷間鍛造部品５の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄの全周に、連続して、厚みと高さの相違するバリ又は余肉７ａ〜７ｄが形成される。

図３〜図４の実施例２においては、冷間鍛造によって仕上げのためにサイジング加工をする前は、つまり、前工程で形成された状態では、冷間鍛造部品である加工対象部材５の内外の周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成されていない。ダイ１の中に加工対象部材５を入れて、サイジング加工をすることによって、初めて、冷間鍛造部品である加工対象部材５の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄが、全周にわたって、ダイの内周面及びピンの外周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、冷間鍛造部品５の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄの全周にバリ又は余肉７ａ〜７ｄが形成される。

図３によく示されているように、ダイ１は、円筒状の内周面１ａの上端領域（図３にＧで示す領域）がガイド領域になっていて、それに続いて、幅Ｗと、好ましくは０．０５〜０．５０ｍｍの高さを有する膨隆部１ｂが、円周方向に連続して形成されている。

ピン２も、ダイ１と同様に、円筒状の外周面２ａの上端近くの領域に、幅Ｗと、０．０５〜０．５０ｍｍの高さを有する膨隆部２ｂが、円周方向に連続して形成されている。

図示されていないが、ダイ１とピン２との間に、スリーブ状のパンチ３が上方から昇降可能に配置されていて、しかも、スリーブ状のノックアウト４が下方から昇降可能に配置されている。

加工対象部材５は、前工程で加工されたブランク部材であり、図示はされていないが、そのブランク寸法（前工程での加工寸法）は、外径がダイ１の膨隆部１ｂの内径よりも少し小さく、内径がピン２の膨隆部２ｂの外径よりも少し大きくなっている。

冷間鍛造されたブランク部材である加工対象部材５は、次のようにしてサイジング加工のために冷間鍛造が実行される。

まず、一方で、パンチ３を上方位置（図示せず）に配置し、他方で、ダイ１、ピン２及びノックアウト４を図３に示す所定の鍛造位置に配置する。しかるのち、ダイ１、ピン２及びノックアウト４によって画成されたほぼリング状の空間に、加工対象部材５を挿入する。加工対象部材５をダイ１とピン２の加工領域の入口から挿入して、すなわち、ダイ１の膨隆部１ｂとピン２の膨隆部２ｂを越えて加工対象部材５を通過させて、ブランク寸法（前工程の加工寸法）を有するリング状のブランク部材つまり加工対象部材５を加工領域の奥まで挿入する。その結果、加工対象部材５の下面がノックアウト４の上端面に到達する。この状態の加工対象部材５に対し、パンチ３を上方位置（図示せず）から下降させる。そして、パンチ３の下端面で加工対象部材５を押圧する。そのとき、加工対象部材５は、軸方向に圧縮され、それと同時に半径方向に押し出される。その結果、加工対象部材５の外周は、ダイ１の内周面１ａに接触して押圧され、かつ、加工対象部材５の内周は、ピン２の外周面２ａに接触して押圧される。さらに、パンチ３の押圧力により、加工対象部材５の内周面の上方縁及び下方縁と外周面の上方縁及び下方縁が、それぞれ、ピン２とパンチ３及びノックアウト４との突き出し用隙間Ｓ３〜Ｓ４の上下方向に突き出されるとともに、ダイ１とパンチ３及びノックアウト４との突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ２の上下方向に突き出される。

その結果、パンチ３の所定の押圧動作が完了したとき、冷間鍛造部品５は、図４に示すように、内周面と外周面の上下両方の縁にバリ７ａ〜７ｄが形成される。

図３の実施例２においては、突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４が互いに相違する寸法に設定されており、バリ７ａ〜７ｄの厚みは、全て異なるが、バリ７ａ〜７ｄの高さは、ほぼ同じになるように設定されている。この場合、パンチ３側の突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ３では強く突き出され、ノックアウト４側の突き出し用隙間Ｓ２、Ｓ４では弱く突き出される。それは、突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４が図３に示すように互いに相違する寸法に設定されているからである。その結果、パンチ３によって押圧された加工対象部材５が変形するとき、加工対象部材５（材料）の内周面及び外周面が、それぞれピン２の外周面２ａ及びダイ３の内周面１ａによって摩擦抵抗を受け、パンチ３側の突き出し力は大きいが、ノックアウト４側の突き出し力は摩擦抵抗で弱くなってしまうが、パンチ３側では、隙間Ｓ１が大きいため、バリ７ａの高さは低く、ノックアウト４側では、隙間Ｓ２が小さいため、バリ７ｂの高さは高くなる。

本実施例２では、ピン２側の上方のバリ７ｃの高さは、ピン２の膨隆部２ｂによって制限されるが、ダイ１側の上方のバリ７ａは、ダイ１の膨隆部１ｂによって制限されない。

前述のようなバリ７ａ〜７ｄの形成は、冷間鍛造部品の上下縁部のダレや欠肉を解消するのに役立つとともに、閉塞鍛造加工の欠点（過大な加工圧の問題）を解消するのにも役立つ。

前述のバリ７ａ〜７ｄは、必要に応じて、後工程において適当な周知の手段によって除去する。

なお、図中、バリ形成のための突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４と、冷間鍛造部品（被加工品）の内外の周面にしごき作用を与える膨隆部１ｂ、２ｂは、誇大して示してある。

加工対象部材の種類によっては、ダイ１やピン２は、膨隆部を設けず、単純な円筒形状の面にしてもよい。

図５〜６はダイ１及びピン２に全く膨隆部を設けない実施例３を示している。

図５に示されているように、ダイ１の内周面の中で、予め前工程で形成されたリング状の加工対象部材５を最後の仕上げのサイジング加工として冷間鍛造して、冷間鍛造部品（例えばリング状カム）を製造する。

この実施例３においては、前の工程で冷間鍛造された冷間鍛造品を加工対象部材５として使用する。

第１押圧手段であるスリーブ状のパンチ３と、第２押圧手段であるスリーブ状のノックアウト４を使用して、スリーブ状のパンチ３の内周面の中とスリーブ状のノックアウト４の内周面の中にピン２が挿入され、ダイ１の内周面とパンチ３およびノックアウト４の外周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２が設定され、かつ、ピン２の外周面とパンチ３およびノックアウト４の内周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間Ｓ３、Ｓ４が設定される。これらの突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は全て同じ寸法になっている。

冷間鍛造の際に、冷間鍛造部品である加工対象部材５の上下両方の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄが、全周にわたって、ダイ１の内周面及びピン２の外周面に沿って突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４の中に突き出されて、冷間鍛造部品５の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄの全周に、連続した形で、バリ又は余肉７ａ〜７ｄが形成される。

図５〜６の実施例３においては、冷間鍛造によって仕上げのためにサイジング加工をする前は、つまり、前工程で形成された状態では、冷間鍛造部品である加工対象部材５の内外の周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成されていない。ダイ１の中に加工対象部材５を入れて、サイジング加工をすることによって、初めて、冷間鍛造部品である加工対象部材５の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄが、全周にわたって、ダイの内周面及びピンの外周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されて、冷間鍛造部品５の外周端縁部５ａ、５ｂ及び内周端縁部５ｃ、５ｄの全周にバリ又は余肉７ａ〜７ｄが形成される。

図示されていないが、ダイ１とピン２との間に、スリーブ状のパンチ３が上方から昇降可能に配置されていて、しかも、スリーブ状のノックアウト４が下方から昇降可能に配置されている。

加工対象部材５は、前工程で加工されたブランク部材である。

冷間鍛造されたブランク部材である加工対象部材５は、次のようにしてサイジング加工のために冷間鍛造が実行される。

まず、一方で、パンチ３を上方位置（図示せず）に配置し、他方で、ダイ１、ピン２及びノックアウト４を図５に示す所定の鍛造位置に配置する。しかるのち、ダイ１、ピン２及びノックアウト４によって画成されたリング状の空間に、加工対象部材５を挿入する。加工対象部材５をダイ１とピン２の加工領域の入口から挿入して、ブランク寸法（前工程の加工寸法）を有するリング状のブランク部材つまり加工対象部材５を加工領域の奥まで挿入する。その結果、加工対象部材５の下面がノックアウト４の上端面に到達する。この状態の加工対象部材５に対し、パンチ３を上方位置（図示せず）から下降させる。そして、パンチ３の下端面で加工対象部材５を押圧する。そのとき、加工対象部材５は、軸方向に圧縮され、それと同時に半径方向に押し出される。その結果、加工対象部材５の外周は、ダイ１の内周面１ａに接触して押圧され、かつ、加工対象部材５の内周は、ピン２の外周面２ａに接触して押圧される。さらに、パンチ３の押圧力により、加工対象部材５の内周面の上方縁及び下方縁と外周面の上方縁及び下方縁が、それぞれ、ピン２とパンチ３及びノックアウト４との突き出し用隙間Ｓ３〜Ｓ４の上下方向に突き出されるとともに、ダイ１とパンチ３及びノックアウト４との突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ２の上下方向に突き出される。

その結果、パンチ３の所定の押圧動作が完了したとき、冷間鍛造部品５は、図６に示すように、内周面と外周面の上下両方の縁にバリ７ａ〜７ｄが形成される。

図５〜６の実施例３においては、突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４が全体的に同じ寸法に設定されている。この場合、バリ７ａ〜７ｄの厚みは、全て同一となるが、バリ７ａ〜７ｄの高さは、パンチ３側の突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ３では高く突き出され、ノックアウト４側の突き出し用隙間Ｓ２、Ｓ４では低く突き出される。なぜなら、パンチ３によって押圧された加工対象部材５が変形するとき、加工対象部材５（材料）の内周面及び外周面が、それぞれピン２の外周面２ａ及びダイ３の内周面１ａによって摩擦抵抗を受けるため、パンチ３側の突き出し力は大きいが、ノックアウト４側の突き出し力は摩擦抵抗で弱くなってしまうからである。

前述のようなバリ７ａ〜７ｄの形成は、冷間鍛造部品の上下縁部のダレや欠肉を解消するのに役立つとともに、閉塞鍛造加工の欠点（過大な加工圧の問題）を解消するのにも役立つ。

パンチ３の押圧動作の完了後、パンチ３を上昇させるとともに、ノックアウト４によって冷間鍛造部品５を上昇させる。

バリ７ａ〜７ｄを形成するように、ダイ１及びピン２と、パンチ３及びノックアウト４との間に所定の突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４として、０．１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．３〜０．８ｍｍの隙間を設けると、閉塞鍛造の「過大な瞬間的な荷重」の欠点を解消できる。そのため、加工荷重の変動幅が小さくなり、ダイ１の破損が起こりにくくなり、冷間鍛造部品（被加工品）の寸法のバラツキが少なくなり、安定して良好な部品が得られる。

前述のバリ７ａ〜７ｄは、後工程において適当な周知の手段によって除去する。

なお、図中、バリ形成のための突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ４は、誇大して示してある。

図７〜８は、本発明の実施例４による冷間鍛造部品の製造方法の一例を概略的に示す。

図７に示されているように、ダイ１の内周面の中で、予め前工程で形成された中実の柱状又は棒状の加工対象部材５を最後の仕上げのサイジング加工として冷間鍛造して、冷間鍛造部品を製造する。

この実施例４においては、前の工程で冷間鍛造された冷間鍛造品を加工対象部材５として使用する。

第１押圧手段である中実の棒状のパンチ３と、第２押圧手段である中実の棒状のノックアウト４を使用して、ダイ１の内周面とパンチ３およびノックアウト４の外周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２が設定される。

冷間鍛造の際に、冷間鍛造部品である加工対象部材５の上下両方の外周端縁部５ａ、５ｂが、全周にわたって、ダイ１の内周面に沿って突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２の中に突き出されて、冷間鍛造部品５の外周端縁部５ａ、５ｂの全周にバリ又は余肉７ａ、７ｂが形成される。

図７〜８の実施例４においては、冷間鍛造によって仕上げのためにサイジング加工をする前は、つまり、前工程で形成された状態では、冷間鍛造部品である加工対象部材５の外周端縁部の全周にバリ又は余肉が形成されていない。ダイ１の中に加工対象部材５を入れて、サイジング加工をすることによって、初めて、冷間鍛造部品である加工対象部材５の外周端縁部５ａ、５ｂが、全周にわたって、ダイの内周面に沿って突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２の中に突き出されて、冷間鍛造部品５の外周端縁部５ａ、５ｂの全周にバリ又は余肉７ａ、７ｂが形成される。

図７によく示されているように、ダイ１は、円筒状の内周面１ａの上端領域（図１にＧで示す領域）がガイド領域になっていて、それに続いて、幅Ｗと、好ましくは０．０５〜０．５０ｍｍの高さを有する膨隆部１ｂが、円周方向に形成されている。

図示されていないが、パンチ３が上方から昇降可能に配置されていて、しかも、ノックアウト４が下方から昇降可能に配置されている。

加工対象部材５は、前工程で加工されたブランク部材であり、そのブランク寸法（前工程での加工寸法）は、外径がダイ１の膨隆部１ｂの内径よりも少し小さくなっている。

冷間鍛造されたブランク部材である加工対象部材５は、次のようにしてサイジング加工のために冷間鍛造が実行される。

まず、一方で、パンチ３を上方位置（図示せず）に配置し、他方で、ダイ１及びノックアウト４を図７に示す所定の鍛造位置に配置する。しかるのち、ダイ１及びノックアウト４によって画成されたほぼ円筒状の空間に、加工対象部材５を挿入する。加工対象部材５をダイ１の加工領域の入口から挿入して、ブランク部材つまり加工対象部材５を加工領域の奥まで挿入する。その結果、加工対象部材５の下面がノックアウト４の上端面に到達する。この状態の加工対象部材５に対し、パンチ３を上方位置（図示せず）から下降させる。そして、パンチ３の下端面で加工対象部材５を押圧する。そのとき、加工対象部材５は、軸方向に圧縮され、それと同時に半径方向に押し出される。その結果、加工対象部材５の外周は、ダイ１の内周面１ａに接触して押圧される。さらに、パンチ３の押圧力により、加工対象部材５の外周面の上方縁及び下方縁が、それぞれ、ダイ１とパンチ３及びノックアウト４との突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ２の上下方向に突き出される。

その結果、パンチ３の所定の押圧動作が完了したとき、冷間鍛造部品５は、図８に示すように、外周面の上下両方の縁にバリ７ａ、７ｂが形成される。そのように形成されるバリ７ａ、７ｂは、高さが０．１〜１．０ｍｍで、厚みが０．３〜０．８ｍｍである。

図７〜８の実施例４においては、突き出し用隙間Ｓ１〜Ｓ２が全体的に同じ寸法に設定されている。この場合、バリ７ａ、７ｂの厚みは、全て同一となるが、バリ７ａ、７ｂの高さは、パンチ３側の突き出し用隙間Ｓ１では高く突き出され、ノックアウト４側の突き出し用隙間Ｓ２では低く突き出される。なぜなら、パンチ３によって押圧された加工対象部材５が変形するとき、加工対象部材５（材料）の外周面が、ダイ３の内周面１ａによって摩擦抵抗を受けるため、パンチ３側の突き出し力は大きいが、ノックアウト４側の突き出し力は摩擦抵抗で弱くなってしまうからである。

本実施例４では、ダイ１に膨隆部１ｂが存在するため、上方のバリ７ａは、形状が、ダイ１の膨隆部１ｂによって少し制限される。

前述のようなバリ７ａ、７ｂの形成は、冷間鍛造部品の上下縁部のダレや欠肉を解消するのに役立つとともに、閉塞鍛造加工の欠点（過大な加工圧の問題）を解消するのにも役立つ。

パンチ３の押圧動作の完了後、パンチ３を上昇させるとともに、ノックアウト４によって冷間鍛造部品５を上昇させる。その途中で、冷間鍛造部品５の外周面が、ダイ１の膨隆部１ｂによって「しごき」作用をうけて精密な面に仕上げられる。

バリ７ａ、７ｂを形成するように、ダイ１と、パンチ３及びノックアウト４との間に所定の突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２として、０．１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．３〜０．８ｍｍの隙間を設けると、閉塞鍛造の「過大な瞬間的な荷重」の欠点を解消できる。そのため、加工荷重の変動幅が小さくなり、ダイ１の破損が起こりにくくなり、冷間鍛造部品（被加工品）の寸法のバラツキが少なくなり、安定して良好な部品が得られる。

前述のバリ７ａ、７ｂは、後工程において適当な周知の手段によって除去する。

なお、図中、バリ形成のための突き出し用隙間Ｓ１、Ｓ２と、冷間鍛造部品（被加工品）の内外の周面にしごき作用を与える膨隆部１ｂは、誇大して示してある。

なお、本発明は前述の実施例に限定されない。たとえば、ダイの内周面は単純な円筒形のものに限定されない。また、加工対象部材も、単純な円筒形のものに限定されない。本発明は、もっと複雑な形状を有する形態（例えば、フランジを有する部材で、そのフランジの部分のみを加工対象とするような形態）を含むものである。

１ ダイ（金型）
１ａ 内周面
１ｂ 膨隆部
２ ピン
２ａ 外周面
２ｂ 膨隆部
３ パンチ
４ ノックアウト
５ 冷間鍛造部品
５ａ、５ｂ 外周端縁部
５ｃ、５ｄ 内周端縁部
５ｃ、５ｄ 内周端縁部
７ａ〜７ｄ バリ又は余肉

Claims (1)

1. ダイの内周面の中で、加工対象部材を第１押圧手段と第２押圧手段によって冷間鍛造して、冷間鍛造によりカムを製造する方法において、ダイの内周面と第１押圧手段および第２押圧手段の外周面との間に、全周にわたって、突き出し用隙間が設定され、冷間鍛造の際に、加工対象部材の外周端縁部が、全周にわたって、ダイの内周面に沿って突き出し用隙間の中に突き出されるが、閉塞鍛造にせず、閉塞鍛造のときに生じる過大な加工荷重の発生を回避するために、バリ又は余肉の突き出し方向に突き出し用隙間が残るように、カムの冷間鍛造部品の外周端縁部の全周に軸心方向に突き出る形にバリ又は余肉が形成されることを特徴とする冷間鍛造によるカムの製造方法。

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