JP2011200870A - 鍛造中空段ピン加工用金型及び鍛造中空段ピン加工方法 - Google Patents

鍛造中空段ピン加工用金型及び鍛造中空段ピン加工方法 Download PDF

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Abstract

【課題】金属板に対する中空段ピンの形成において、設計自由度をより向上させること。
【解決手段】ストリッパプレート12の下方に配置した金属板2を上方から押圧して、金属板2から下方へ突出した、先端側ほど内径及び外径が小さい多段で中空の中空段ピンSPの、一段目SP1を形成する一段目用パンチ14と、一段目SP1よりも内径及び外径が小さく、一段目SP1から下方へ突出する二段目SP2を形成する二段目用パンチ16を備え、二段目用パンチ16のうち二段目用パンチ第二挿通孔12bに挿通される二段目用押圧パンチ部16cの外径を、二段目SP2の内径と同一に形成し、二段目用パンチ第二挿通孔12bを、二段目用押圧パンチ部16cの下端面が、一段目SP1の上面のうち二段目SP2を形成する位置と対向するように形成する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、先端側の段ほど外径及び内径の小さい多段で中空のピン(以下、「中空段ピン」と記載する)を金属板に形成する中空段ピン加工を行う、鍛造中空段ピン加工用金型及び鍛造中空段ピン加工方法に関する。
従来、中空段ピンを、金属板に形成する技術として、金属板に形成した中空の軸に対し、切削軸を用い、カシメ加工等の処理によって中空段ピンを形成する技術がある。これ以外に、金属板を鍛造プレス加工して、中空段ピンを形成する技術としては、例えば、特許文献1に開示されているものがある。
特許文献1に開示されている技術は、中空段ピンの根元となる一段目の内径と同一の外径を有するパンチで、パンチの先端に押される金属板を一段目の側面に圧延して、中空段ピンの一段目を形成する。そして、基端側に一段目の内径と同一の外径を有するとともに、先端側に二段目の内径に対応する外径を有する段付きパンチで、段付きパンチの先端側に押される金属板を二段目の側面に圧延する。これにより、金属板から突出する一段目と、一段目から突出し、且つ一段目より外径の小さい二段目とを有する中空段ピンを形成する。
特許文献1に開示されている技術であれば、切削軸等の加工部品やカシメ加工等の二次加工が必要無いため、製造コストや加工時間の増加を抑制することが可能となる。また、カシメ加工においては、中空段ピンの直角度にばらつきが発生するおそれがあるが、特許文献1に開示されている技術であれば、中空段ピンの直角度に発生するばらつきを抑制することが可能となる。
特開2006−272458号公報
しかしながら、特許文献1に記載された技術においては、基端側に一段目の内径と同一の外径を有するとともに、先端側に二段目の内径と同一の外径を有する段付きパンチで、中空段ピンの二段目を形成する。このため、中空段ピンの二段目以降(多段目)を形成するためには、上述した段付きパンチのように、少なくとも一部の形状が一段目に対応した形状であるパンチ、すなわち、形状が制限されたパンチが必要となる。
したがって、特許文献1に記載された技術では、二段目以降の形状や、二段目以降を形成する位置が限定される等、二段目以降の構成に関して、設計自由度が低下するという問題が発生する。
本発明の課題は、金属板に対する中空段ピンの形成において、設計自由度をより向上させることである。
以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係る鍛造中空段ピン加工用金型は、
上下方向に貫通する複数の貫通孔(例えば、図1の一段目用パンチ第二挿通孔12a、二段目用パンチ第二挿通孔12b)を有するストリッパプレート(例えば、図1のストリッパプレート12)と、前記ストリッパプレートが有する複数の貫通孔にそれぞれ挿通され、ストリッパプレートの下方に配置した金属板(例えば、図1の金属板2)を上方から押圧して、当該押圧した金属板から下方へ突出した中空段ピン(例えば、図1及び図3の中空段ピンSP)を形成する複数のパンチ(例えば、図1の一段目用パンチ14、二段目用パンチ16)と、を備え、前記複数のパンチは、前記直前に形成された段の上面(例えば、図2及び図3の一段目底面SP1aの上面)を上方から押圧して、前記直前に形成された段よりも内径及び外径が小さく、直前に形成された段から下方へ突出する多段目(例えば、図1及び図3の二段目SP2)を形成する少なくとも一つの多段目用パンチ(例えば、図1の二段目用パンチ16)を含み、前記多段目用パンチのうち、前記ストリッパプレートが有する貫通孔に挿通される部分(例えば、図1の二段目用押圧パンチ部16c)の外径は、前記多段目の内径と同一であり、前記ストリッパプレートが有する複数の貫通孔のうち前記多段目用パンチを挿通する貫通孔(例えば、図1の二段目用パンチ第二挿通孔12b)は、前記多段目用パンチの前記直前に形成された段の上面と対抗する面が、前記直前に形成された段の上面のうち前記多段目を形成する位置と対向するように形成されていることを特徴としている。
このような構成により、中空段ピンの二段目以降である多段目を形成する際に用いる多段目用パンチの形状を、直前に形成された段に対応させることが不要となるため、中空段ピンの二段目以降に関して、設計自由度を向上させることが可能となる。
これにより、例えば、多段目用パンチの形状を変えることなく、多段目用パンチを挿通する貫通孔の位置を変更することにより、直前に形成された段の上面において、多段目を形成する位置を変更することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る鍛造中空段ピン加工方法は、
上下方向に貫通する複数の貫通孔を有するストリッパプレートの下方に配置した金属板を、前記ストリッパプレートが有する複数の貫通孔にそれぞれ挿通された複数のパンチにより上方から押圧して、当該押圧した金属板から下方へ突出した中空段ピンを形成する中空段ピン形成工程を含み、前記中空段ピン形成工程では、前記複数のパンチが含む少なくとも一つの多段目用パンチにより前記直前に形成された段の上面を上方から押圧して、前記直前に形成された段よりも内径及び外径が小さく、直前に形成された段から下方へ突出する多段目を形成し、前記多段目用パンチのうち、前記ストリッパプレートが有する貫通孔に挿通される部分の外径が、前記多段目の内径と同一であり、前記ストリッパプレートが有する複数の貫通孔のうち前記多段目用パンチを挿通する貫通孔は、前記多段目用パンチの前記直前に形成された段の上面と対抗する面が、前記直前に形成された段の上面のうち前記多段目を形成する位置と対向するように形成されていることを特徴としている。
このような構成により、中空段ピンの二段目以降である多段目を形成する際に用いる多段目用パンチの形状を、直前に形成された段に対応させることが不要となるため、中空段ピンの二段目以降に関して、設計自由度を向上させることが可能となる。
鍛造中空段ピン加工用金型の概略構成を示す図である。 図1中に円IIで囲んだ範囲の拡大図であり、中空段ピンの一段目の構成を示す断面図である。 図1中に円IIIで囲んだ範囲の拡大図であり、中空段ピンの一段目及び二段目の構成を示す断面図である。
以下、図面を用いて、本発明に係る鍛造中空段ピン加工用金型及び鍛造中空段ピン加工方法の、実施の形態(実施形態)を説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明に係る鍛造中空段ピン加工用金型及び鍛造中空段ピン加工方法を、順送(順送り)金型に適用した場合を例に挙げて説明する。しかしながら、本発明に係る鍛造中空段ピン加工用金型及び鍛造中空段ピン加工方法は、その適用対象を順送金型に限定するものではなく、単発金型に適用してもよい。
(第一実施形態)
(構成)
まず、図1を用いて、第一実施形態における、鍛造中空段ピン加工用金型の構成について説明する。
図1は、鍛造中空段ピン加工用金型1の概略構成を示す図である。
図1において、鍛造中空段ピン加工用金型1は、ストックラインピン(図示せず)に支持されて搬送されてくる金属板2に、中空段ピンSPを形成する加工である中空段ピン加工を行う構成となっている。なお、第一実施形態では、一例として、金属板2の搬送方向を、図1中の左から右とした場合を説明する。
ここで、中空段ピンSPとは、金属板2から下方へ突出し、先端側の段ほど外径及び内径の小さい多段で中空のピンである。
なお、第一実施形態では、一例として、中空段ピンSPの構成を、金属板2から下方へ突出する一段目SP1と、一段目SP1から下方へ突出し、一段目SP1より外径及び内径の小さい二段目SP2とを有する二段構造とした場合を説明する。すなわち、第一実施形態における中空段ピンSPの構成は、一段目SP1及び二段目SP2を有する二段構造である。
また、第一実施形態では、図1中に示すように、中空段ピンSPの構成を、一段目SP1の中心と二段目SP2の中心が、上下方向で重なる(同心)構成としている。なお、上下方向とは、金属板2の厚さ方向と同一方向であり、これは、以下の説明においても同様である。
図1中に示すように、鍛造中空段ピン加工用金型1は、上型ダイセット4と、上型バッキングプレート6と、パンチプレート8と、ストリッパバッキングプレート10と、ストリッパプレート12を備えている。これに加え、鍛造中空段ピン加工用金型1は、一段目用パンチ14と、二段目用パンチ16と、ベースプレート18と、下型ダイセット20と、下型バッキングプレート22と、ダイプレート24を備えている。さらに、鍛造中空段ピン加工用金型1は、一段目用ノックアウトスプリング26と、二段目用ノックアウトスプリング28と、一段目用ノックアウト30と、二段目用ノックアウト32を備えている。
上型ダイセット4は、図外の駆動機構に連結されており、駆動機構が発生する駆動力を用いて、上下方向(図1中における上下方向)へ移動可能に形成されている。なお、駆動機構とは、モーターの回転運動を用いた機械式のものや、油等の液体に圧力を加えた液圧式のものがある。
上型バッキングプレート6は、上型ダイセット4の下面に取り付けられている。
パンチプレート8は、上型バッキングプレート6の下面に取り付けられており、一段目用パンチ配置孔34と、二段目用パンチ配置孔36を有している。
一段目用パンチ配置孔34は、パンチプレート8を上下方向に貫通する貫通孔であり、パンチプレート8の中心よりも金属板2の搬送方向における上流側(図1中では左側)に配置されている。
また、一段目用パンチ配置孔34は、一段目用大径配置部34aと、一段目用小径挿通孔34bを有している。
一段目用大径配置部34aは、パンチプレート8の上面に開口した凹部である。
一段目用小径挿通孔34bは、一段目用大径配置部34aよりも小径の貫通孔であり、一段目用大径配置部34aの底面とパンチプレート8の下面とを貫通している。
二段目用パンチ配置孔36は、パンチプレート8を上下方向に貫通する貫通孔であり、パンチプレート8の中心よりも金属板2の搬送方向における下流側(図1中では右側)に配置されている。なお、二段目用パンチ配置孔36のその他の構成は、上述した一段目用パンチ配置孔34の対応する構成と同様であるため、その説明を省略する。
ストリッパバッキングプレート10は、パンチプレート8の下方に配置されており、図示しないボルト等を用いて、ストリッパプレート12の上面に取り付けられている。
また、ストリッパバッキングプレート10は、一段目用パンチ第一挿通孔10aと、二段目用パンチ第一挿通孔10bを有している。
一段目用パンチ第一挿通孔10aは、ストリッパバッキングプレート10を上下方向に貫通する貫通孔であり、一段目用パンチ配置孔34と上下方向で合致する位置に形成されている。
二段目用パンチ第一挿通孔10bは、ストリッパバッキングプレート10を上下方向に貫通する貫通孔であり、二段目用パンチ配置孔36と上下方向で合致する位置に形成されている。
ストリッパプレート12は、ストリッパバッキングプレート10の下方に配置されており、図示しないストリッパボルト等を介して、パンチプレート8に取り付けられている。
なお、ストリッパプレート12は、ストリッパボルトと共に、上下方向に伸縮するコイルスプリング(図示せず)を用いて、パンチプレート8に取り付けられているため、ストリッパプレート12とパンチプレート8との距離は変化可能である。図1中には、コイルスプリングが伸長している状態を示している。また、コイルスプリング及びストリッパボルトは、コイルスプリングが最小長さに収縮した際に、パンチプレート8とストリッパバッキングプレート10が接触するように形成されている。
また、ストリッパプレート12は、一段目用パンチ第二挿通孔12aと、二段目用パンチ第二挿通孔12bを有している。
一段目用パンチ第二挿通孔12aは、ストリッパプレート12を上下方向に貫通する貫通孔であり、一段目用パンチ第一挿通孔10aと上下方向で合致する位置に形成されている。
二段目用パンチ第二挿通孔12bは、ストリッパプレート12を上下方向に貫通する貫通孔であり、二段目用パンチ第一挿通孔10bと上下方向で合致する位置に形成されている。すなわち、ストリッパプレート12は、上下方向に貫通する複数の貫通孔を有している。
また、二段目用パンチ第二挿通孔12bは、後述するように、二段目用パンチ16の、一段目SP1の上面と対抗する面が、一段目SP1の上面のうち、二段目SP2を形成する位置と対向するように形成されている。なお、一段目SP1の上面とは、後述する一段目底面SP1aの上面である。
ここで、第一実施形態では、上述したように、中空段ピンSPの構成を、一段目SP1の中心と二段目SP2の中心が同心である構成としている。このため、二段目用パンチ第二挿通孔12bは、その中心が、後述するガイドプレート側挿通孔50aの中心と、上下方向で一致する位置に形成されている。
また、ストリッパプレート12の下面は、金属板2の上面と対向しており、金属板2を保持するストックラインピンの上端側(ダイプレート24の上面から突出している部分)を収容可能な凹部(図示せず)が開口している。
一段目用パンチ14は、外径の異なる複数の段を有する円柱状に形成されており、一段目用大径パンチ部14aと、一段目用小径パンチ部14bと、一段目用押圧パンチ部14cを有している。
一段目用大径パンチ部14aは、一段目用大径配置部34a内に配置されており、その上面は、上型バッキングプレート6の下面と接触している。また、一段目用大径パンチ部14aの下面は、一段目用大径配置部34aの底面と対向している。
一段目用小径パンチ部14bは、一段目用大径パンチ部14aよりも小径に形成されており、一段目用大径パンチ部14aの下面から下方へ延在して、その上端側が、一段目用小径挿通孔34bに挿通されている。また、一段目用小径パンチ部14bの下端側は、上型ダイセット4の移動状態に応じて、一段目用パンチ第一挿通孔10aに挿通される。
一段目用押圧パンチ部14cは、一段目用縮径パンチ部14dを介して、一段目用小径パンチ部14bの下面に連結されており、上型ダイセット4の移動状態に応じて、一段目用パンチ第一挿通孔10a及び一段目用パンチ第二挿通孔12aに挿通される。
また、一段目用押圧パンチ部14cの長さ及び太さは、中空段ピンSPの一段目SP1の形状に応じた値に設定されている。
ここで、一段目SP1の形状とは、一段目SP1の内径と、一段目SP1の底面及び側面の厚さである。なお、一段目SP1の底面とは、一段目SP1のうち、一段目用押圧パンチ部14cの下端面と対向する面である。また、一段目SP1の側面とは、一段目SP1のうち、一段目SP1の底面と金属板2とを連続する円筒を形成する面である。
また、一段目用押圧パンチ部14cの長さは、具体的に、一段目SP1の底面の厚さが、二段目SP2を形成するために必要な厚さに確保される長さとする。
さらに、一段目用押圧パンチ部14cの下面は、金属板2の上面と対向しており、周囲から中央に向かってなだらかに盛り上がり、かつ下方へ突出するドーム状に形成されている。なお、第一実施形態では、一例として、一段目用押圧パンチ部14cの下端面を曲率R30の曲面とし、一段目用押圧パンチ部14cの下端面と外径面との間の部分を、全周に亘り曲率R0.5でラウンド加工した場合を説明する。
一段目用縮径パンチ部14dは、上方から下方へ向かうにつれて外形が縮小する形状に形成されており、上型ダイセット4の移動状態に応じて、一段目用パンチ第一挿通孔10aに挿通される。また、一段目用縮径パンチ部14dは、上端部の外径が、一段目用小径パンチ部14bの外径と同一であり、下端部の外径が、一段目用押圧パンチ部14cの外径と同一である。
二段目用パンチ16は、一段目用パンチ14と同様、外径の異なる複数の段を有する円柱状に形成されており、二段目用大径パンチ部16aと、二段目用小径パンチ部16bと、二段目用押圧パンチ部16cを有している。なお、二段目用小径パンチ部16b以外の構成は、上述した一段目用パンチ14の対応する構成と同様であるため、その説明を省略する。
二段目用押圧パンチ部16cは、二段目用縮径パンチ部16dを介して、二段目用小径パンチ部16bの下面に連結されており、上型ダイセット4の移動状態に応じて、二段目用パンチ第一挿通孔10b及び二段目用パンチ第二挿通孔12bに挿通される。
また、二段目用押圧パンチ部16cは、二段目用押圧パンチ部16cと二段目用パンチ第二挿通孔12bとの間に、二段目用押圧パンチ部16cが二段目用パンチ第二挿通孔12b内で上下方向へ移動可能な隙間を形成した状態で、二段目用パンチ第二挿通孔12bに挿通される。
また、二段目用押圧パンチ部16cの長さ及び太さは、中空段ピンSPの二段目SP2の形状に応じた値に設定されている。
具体的には、二段目用押圧パンチ部16cの長さは、一段目用押圧パンチ部14cの長さよりも長く、二段目用押圧パンチ部16cの太さは、一段目用押圧パンチ部14cの太さよりも細い。
また、後述するように、二段目用押圧パンチ部16cは、二段目用パンチ16のうち、一段目底面SP1aの上面を上方から押圧する際に、二段目用パンチ第二挿通孔12bに挿通される部分であり、その外径は、二段目SP2の内径と同一とする。
ここで、二段目SP2の形状とは、二段目SP2の内径と、二段目SP2の底面及び側面の厚さである。なお、二段目SP2の底面とは、二段目SP2のうち、二段目用押圧パンチ部16cの下端面(底面)と対向する面である。また、二段目SP2の側面とは、二段目SP2のうち、二段目SP2の底面と一段目SP1の底面とを連続する円筒を形成する面である。
また、二段目用押圧パンチ部16cの下面は、一段目用押圧パンチ部14cの下面と同様、金属板2の上面と対向しており、周囲から中央に向かってなだらかに盛り上がり、かつ下方へ突出するドーム状に形成されている。なお、第一実施形態では、一例として、二段目用押圧パンチ部16cの下端面を曲率R20の曲面とし、二段目用押圧パンチ部16cの下端面と外径面との間の部分を、全周に亘り曲率R0.5でラウンド加工した場合を説明する。
ベースプレート18は、図外の基台等に固定されており、一段目用スプリング配置孔38と、二段目用スプリング配置孔40を有している。
一段目用スプリング配置孔38は、ベースプレート18を上下方向に貫通する貫通孔であり、ベースプレート18の中心よりも金属板2の搬送方向における上流側(図1中では左側)に配置されている。
また、一段目用スプリング配置孔38は、一段目用背圧導入孔38aと、一段目用シリンダー部38bを有している。
一段目用背圧導入孔38aは、ベースプレート18の下面に開口しており、一段目用ノックアウトスプリング26が有するガス圧(又は空気圧)を、一段目用シリンダー部38b内へ導入可能に形成されている。なお、図1中では、一段目用ノックアウトスプリング26が有するガス圧を、上向きの矢印と共に、「背圧」と記載して示している。
一段目用シリンダー部38bは、一段目用背圧導入孔38aよりも大径であり、ベースプレート18の上面に開口するとともに、一段目用背圧導入孔38aと連通している。
二段目用スプリング配置孔40は、ベースプレート18を上下方向に貫通する貫通孔であり、ベースプレート18の中心よりも金属板2の搬送方向における下流側(図1中では右側)に配置されている。なお、二段目用スプリング配置孔40のその他の構成は、上述した一段目用スプリング配置孔38の対応する構成と同様であるため、その説明を省略する。
下型ダイセット20は、ベースプレート18の上面に取り付けられており、一段目用下型貫通孔20aと、二段目用下型貫通孔20bを有している。
一段目用下型貫通孔20aは、下型ダイセット20を上下方向に貫通する貫通孔であり、一段目用スプリング配置孔38と上下方向で合致する位置に配置されている。
二段目用下型貫通孔20bは、下型ダイセット20を上下方向に貫通する貫通孔であり、二段目用スプリング配置孔40と上下方向で合致する位置に配置されている。
下型バッキングプレート22は、下型バッキングプレート取り付けボルト42等を用いて、下型ダイセット20の上面に取り付けられており、下型凹部22aと、一段目用第一下型挿通孔22bと、二段目用第一下型挿通孔22cを有している。なお、下型バッキングプレート取り付けボルト42の先端側は、下型バッキングプレート22を貫通して、下型ダイセット20内に挿入されている。
下型凹部22aは、下型バッキングプレート22の下面に開口した凹部である。
一段目用第一下型挿通孔22bは、下型凹部22aと下型バッキングプレート22の上面とを上下方向に貫通する貫通孔であり、一段目用パンチ第二挿通孔12aと上下方向で合致する位置に形成されている。
二段目用第一下型挿通孔22cは、下型凹部22aと下型バッキングプレート22の上面とを上下方向に貫通する貫通孔であり、二段目用パンチ第二挿通孔12bと上下方向で合致する位置に形成されている。
ダイプレート24は、ダイプレート取り付けボルト44等を用いて、下型バッキングプレート22の上面に取り付けられており、一段目用ピン出しダイ46と、二段目用ピン出しダイ48と、一段目用ピンガイドプレート50を備えている。なお、ダイプレート取り付けボルト44の先端側は、ダイプレート24及び下型バッキングプレート22を貫通して、下型ダイセット20内に挿入されている。
また、ダイプレート24の上面は、金属板2の下面と対向している。すなわち、ダイプレート24は、ストリッパプレート12の下方に配置されており、金属板2を間に挟んで、ストリッパプレート12と対向している。また、ダイプレート24と同様、金属板2も、ストリッパプレート12の下方に配置されている。
一段目用ピン出しダイ46は、ダイプレート24を上下方向に貫通する貫通孔内へ、着脱可能に取り付けられており、ダイプレート24の中心よりも金属板2の搬送方向における上流側(図1中では左側)に配置されている。
また、一段目用ピン出しダイ46は、一段目用第二下型挿通孔46aと、一段目用第三下型挿通孔46bを有している。
一段目用第二下型挿通孔46aは、一段目用ピン出しダイ46の下面に開口した凹部である。
一段目用第三下型挿通孔46bは、一段目用第二下型挿通孔46aよりも小径の貫通孔であり、一段目用第二下型挿通孔46aの底面と一段目用ピン出しダイ46の上面とを、上下方向に貫通している。
また、一段目用第三下型挿通孔46bの内径は、一段目用ノックアウト30の一段目用大径ノックアウト部30dよりも小径で、一段目用パンチ14の一段目用押圧パンチ部14cよりも大径に形成されている。なお、一段目用大径ノックアウト部30dの構成については、後述する。
ここで、一段目用第三下型挿通孔46bの内径は、一段目SP1の側面を構成する部分の板厚に応じて設定される。すなわち、一段目SP1の側面を構成する部分の板厚は、一段目用第三下型挿通孔46bと一段目用押圧パンチ部14cとの間に形成される隙間により決まる。
また、一段目用第二下型挿通孔46a及び一段目用第三下型挿通孔46bは、その中心が、一段目用ピン出しダイ46のうち、一段目用パンチ第二挿通孔12a及び一段目用第一下型挿通孔22bの中心と、上下方向で一致する位置に形成されている。
二段目用ピン出しダイ48は、ダイプレート24を上下方向に貫通する貫通孔内へ、着脱可能に取り付けられており、ダイプレート24の中心よりも金属板2の搬送方向における下流側(図1中では右側)に配置されている。なお、二段目用ピン出しダイ48の上下方向厚さは、一段目用ピン出しダイ46の上下方向厚さよりも小さい。
また、二段目用ピン出しダイ48は、二段目用第二下型挿通孔48aと、二段目用第三下型挿通孔48bを有している。
二段目用第二下型挿通孔48aは、二段目用ピン出しダイ48の下面に開口した凹部である。
二段目用第三下型挿通孔48bは、二段目用第二下型挿通孔48aよりも小径の貫通孔であり、二段目用第二下型挿通孔48aの底面と二段目用ピン出しダイ48の上面とを、上下方向に貫通している。
また、二段目用第三下型挿通孔48bの内径は、二段目用ノックアウト32の二段目用大径ノックアウト部32dよりも小径で、二段目用パンチ16の二段目用押圧パンチ部16cよりも大径に形成されている。なお、二段目用大径ノックアウト部32dの構成については、後述する。
ここで、二段目用第三下型挿通孔48bの内径は、二段目SP2の側面を構成する部分の板厚に応じて設定される。すなわち、二段目SP2の側面を構成する部分の板厚は、二段目用第三下型挿通孔48bと二段目用押圧パンチ部16cとの間に形成される隙間により決まる。
また、二段目用第二下型挿通孔48a及び二段目用第三下型挿通孔48bは、その中心が、二段目用ピン出しダイ48のうち、二段目用パンチ第二挿通孔12b及び二段目用第一下型挿通孔22cの中心と、上下方向で一致する位置に形成されている。
一段目用ピンガイドプレート50は、板状の部材であり、二段目用ピン出しダイ48を取り付けた貫通孔内において、二段目用ピン出しダイ48の上方に配置されており、二段目用ピン出しダイ48と上下方向で積層している。また、一段目用ピンガイドプレート50は、ダイプレート24と平行な状態で、ダイプレート24の上面から突出せず、二段目用ピン出しダイ48を取り付けた貫通孔内に全体が配置されている。さらに、一段目用ピンガイドプレート50は、二段目用ピン出しダイ48を取り付けた貫通孔内において、着脱自在に配置されている。
また、一段目用ピンガイドプレート50は、ガイドプレート側挿通孔50aを有している。
ガイドプレート側挿通孔50aは、一段目用ピンガイドプレート50を上下方向に貫通する貫通孔であり、その中心が、二段目用パンチ第二挿通孔12b及び二段目用第三下型挿通孔48bの中心と、上下方向で一致する位置に形成されている。
また、ガイドプレート側挿通孔50aの内径は、中空段ピンSPの一段目SP1を配置可能であるとともに、二段目用第三下型挿通孔48bの内径よりも大きな値に設定されている。
すなわち、二段目用ピン出しダイ48の上面のうち、二段目用第三下型挿通孔48bの周辺部分は、上面視で、ガイドプレート側挿通孔50a内に配置される。
第一実施形態では、一例として、二段目用ピン出しダイ48の上面のうち、上面視で、ガイドプレート側挿通孔50a内に配置される部分を、曲率R31.3の曲面とした場合を説明する。
一段目用ノックアウトスプリング26は、外部から供給される高圧のガスを用いたガススプリングにより形成されている。
また、一段目用ノックアウトスプリング26は、上述したように、そのガス圧を、一段目用背圧導入孔38aを通じて、一段目用シリンダー部38b内へ導入可能に形成されている。これにより、一段目用ノックアウトスプリング26の伸縮方向は、上下方向に向けられている。
二段目用ノックアウトスプリング28の構成は、上述した一段目用ノックアウトスプリング26と同様であるため、その説明は省略する。
ここで、一段目用ノックアウトスプリング26のガス圧と、二段目用ノックアウトスプリング28のガス圧は、それぞれ、中空段ピンSPの一段目SP1と二段目SP2の形状に応じた圧力に設定する。具体的には、二段目SP2の底面積は一段目SP1の底面積よりも小さいため、第一実施形態では、二段目用ノックアウトスプリング28のガス圧を、一段目用ノックアウトスプリング26のガス圧よりも小さい値に設定する。しかしながら、一段目SP1と二段目SP2の高さ等に応じて、一段目用ノックアウトスプリング26のガス圧と二段目用ノックアウトスプリング28のガス圧とを、同じ値としてもよい。
なお、第一実施形態では、一例として、一段目用ノックアウトスプリング26を、ガススプリングにより形成した場合について説明するが、一段目用ノックアウトスプリング26は、コイルスプリングにより形成してもよい。これは、二段目用ノックアウトスプリング28に関しても、同様である。
一段目用ノックアウト30は、外径の異なる複数の段を有する円柱状に形成されており、一段目用受圧部30aと、一段目用外側ピストン部30bと、一段目用内側ピストン部30cを有している。これに加え、一段目用ノックアウト30は、一段目用大径ノックアウト部30dと、一段目用小径ノックアウト部30eを有している。
一段目用受圧部30aは、一段目用シリンダー部38b内に、上下方向へ移動可能に配置されており、その外径は、一段目用受圧部30aと一段目用シリンダー部38bとの間に、微小な隙間を形成する値となるように設定されている。
また、一段目用受圧部30aの下面は、一段目用シリンダー部38bの底面と対向しており、一段目用受圧部30aの上面は、下型ダイセット20の下面と対向している。
これにより、一段目用受圧部30aは、一段目用ノックアウトスプリング26を形成するガスを、一段目用シリンダー部38b内に密封している。すなわち、一段目用受圧部30aは、一段目用シリンダー部38b内におけるシール性能を有している。
一段目用外側ピストン部30bは、一段目用受圧部30aの上面から上方へ延在しており、一段目用受圧部30aよりも小径に形成されるとともに、その内部に、上下方向に貫通する貫通孔を有している。
また、一段目用外側ピストン部30bは、一段目用下型貫通孔20a及び下型凹部22a内に、上下方向へ移動可能に配置されている。
一段目用内側ピストン部30cは、一段目用受圧部30aの上面から上方へ延在しており、一段目用外側ピストン部30bが有する貫通孔内に挿通されている。
一段目用内側ピストン部30cの長さは、一段目用外側ピストン部30bの長さよりも長く、一段目用内側ピストン部30cの上端側は、一段目用外側ピストン部30bが有する貫通孔から上方へ突出している。
また、一段目用内側ピストン部30cのうち、一段目用外側ピストン部30bが有する貫通孔から上方へ突出している部分は、下型凹部22a及び一段目用第一下型挿通孔22b内に、上下方向へ移動可能に配置されている。
一段目用大径ノックアウト部30dは、一段目用内側ピストン部30cの上面から上方へ延在しており、下型凹部22a、一段目用第一下型挿通孔22b及び一段目用第二下型挿通孔46a内に、上下方向へ移動可能に配置されている。
一段目用小径ノックアウト部30eは、一段目用縮径ノックアウト部30fを介して、一段目用大径ノックアウト部30dの上面に連結されている。
また、一段目用小径ノックアウト部30eは、一段目用第一下型挿通孔22b、一段目用第二下型挿通孔46a及び一段目用第三下型挿通孔46b内に、上下方向へ移動可能に配置されている。
一段目用小径ノックアウト部30eの太さは、金属板2に形成する中空段ピンSPの、一段目SP1の形状に応じた値に設定されている。さらに、一段目用小径ノックアウト部30eの上面は、金属板2を間に挟んで、一段目用押圧パンチ部14cの下面と対向しており、その形状は、一段目用押圧パンチ部14cのドーム状と相補的な、逆ドーム状に形成されている。
一段目用縮径ノックアウト部30fは、下方から上方へ向かうにつれて外形が縮小する形状に形成されている。また、一段目用縮径ノックアウト部30fは、下端部の外径が、一段目用大径ノックアウト部30dの外径と同一であり、上端部の外径が、一段目用小径ノックアウト部30eの外径と同一である。
なお、一段目用ノックアウト30が有する各構成の、上下方向への移動は、上型ダイセット4の移動状態や、一段目用ノックアウトスプリング26のガス圧の変化に応じて、同時に行われる。ここで、一段目用ノックアウト30が有する各構成とは、一段目用受圧部30aと、一段目用外側ピストン部30b、一段目用内側ピストン部30c、一段目用ノックアウト30、一段目用大径ノックアウト部30d、一段目用小径ノックアウト部30e、一段目用縮径ノックアウト部30fである。
二段目用ノックアウト32は、外径の異なる複数の段を有する円柱状に形成されており、二段目用受圧部32aと、二段目用外側ピストン部32bと、二段目用内側ピストン部32cを有している。これに加え、二段目用ノックアウト32は、二段目用大径ノックアウト部32dと、二段目用小径ノックアウト部32eを有している。なお、二段目用ノックアウト32のうち、二段目用小径ノックアウト部32e以外の構成は、上述した一段目用ノックアウト30の対応する構成と同様であるため、その説明は省略する。
二段目用小径ノックアウト部32eは、二段目用縮径ノックアウト部32fを介して、二段目用大径ノックアウト部32dの上面に連結されている。
また、二段目用小径ノックアウト部32eは、二段目用第一下型挿通孔22c、二段目用第二下型挿通孔48a、二段目用第三下型挿通孔48b及びガイドプレート側挿通孔50a内に、上下方向へ移動可能に配置されている。
二段目用小径ノックアウト部32eの太さは、中空段ピンSPの二段目SP2の形状に応じた値に設定されている。さらに、二段目用小径ノックアウト部32eの上面は、金属板2を間に挟んで、二段目用押圧パンチ部16cの下面と対向しており、その形状は、二段目用押圧パンチ部16cのドーム状と相補的な、逆ドーム状に形成されている。
なお、特に図示しないが、第一実施形態の鍛造中空段ピン加工用金型1は、一段目用パンチ14及び二段目用パンチ16とストリッパプレート12とを、共に上方へ移動するように連結する、プレートロック機構を備えている。プレートロック機構による連結は、少なくとも、一段目用パンチ第二挿通孔12aから下方へ突出させた一段目用押圧パンチ部14cが、ダイプレート24上に配置した金属板2を一段目用第三下型挿通孔46b内へ押し込んだ状態で行われる。
プレートロック機構は、パンチプレート8の側面に取り付けたカムと、ストリッパプレート12の側面に取り付けたカムとを噛み合わせて、パンチプレート8とストリッパプレート12とを、共に上方へ移動するように連結する機構である。なお、プレートロック機構は、金属板2の搬送時には、パンチプレート8の側面に取り付けたカムと、ストリッパプレート12の側面に取り付けたカムとの噛み合いを解除する構成である。
(中空段ピンの構成)
次に、図1を参照しつつ、図2及び図3を用いて、中空段ピンSPの詳細な構成と、中空段ピンSPの形成において、金属板2と接触する構成について説明する。なお、第一実施形態では、一例として、金属板2の厚さが、約2.0[mm]である場合を説明する。
図2は、図1中に円IIで囲んだ範囲の拡大図であり、中空段ピンの一段目の構成を示す断面図である。
図2中に示すように、一段目SP1は、その底面(図中及び以降の説明では、「一段目底面SP1a」と記載する)の厚さが、その側面(図中及び以降の説明では、「一段目側面SP1b」と記載する)の厚さよりも厚くなるように形成されている。なお、第一実施形態では、一例として、一段目側面SP1bの厚さの下限値を、0.15[mm]とした場合を説明する。
したがって、第一実施形態では、一段目用パンチ14が金属板2の上面に対して加える押圧力と、一段目用ノックアウト30が、一段目用第三下型挿通孔46b内を下降しながら金属板2に加える上方への背圧を、一段目側面SP1bの厚さの下限値が0.15[mm]となる値に設定する。これに加え、第一実施形態では、一段目用押圧パンチ部14cの太さを、一段目側面SP1bの厚さの下限値が0.15[mm]となる値に設定する。
図3は、図1中に円IIIで囲んだ範囲の拡大図であり、中空段ピンの一段目及び二段目の構成を示す断面図である。
図3中に示すように、二段目SP2は、その底面(図中及び以降の説明では、「二段目底面SP2a」と記載する)の厚さが、その側面(図中及び以降の説明では、「二段目側面SP2b」と記載する)の厚さよりも厚くなるように形成されている。なお、第一実施形態では、一例として、二段目底面SP2aの厚さの下限値を、0.2[mm]とし、二段目側面SP2bの厚さの下限値を、0.15[mm]とした場合を説明する。
したがって、第一実施形態では、二段目用パンチ16が一段目底面SP1aの内面に対して加える押圧力を、二段目底面SP2aの厚さの下限値が0.2[mm]となり、二段目側面SP2bの厚さの下限値が0.15[mm]となる値に設定する。これに加え、第一実施形態では、二段目用ノックアウト32が、二段目用第三下型挿通孔48b内下降しながら一段目底面SP1aに加える上方への背圧を、二段目底面SP2aの厚さの下限値が0.2[mm]となり、二段目側面SP2bの厚さの下限値が0.15[mm]となる値に設定する。
さらに、第一実施形態では、二段目用押圧パンチ部16cの長さを、二段目底面SP2aの厚さの下限値が0.2[mm]となる値に設定し、二段目用押圧パンチ部16cの太さを、二段目側面SP2bの厚さの下限値が0.15[mm]となる値に設定する。
(動作)
次に、図1から3を参照して、鍛造中空段ピン加工用金型1の動作を説明する。
上述した構成の鍛造中空段ピン加工用金型1を用いて行う中空段ピン加工は、材料保持工程と、材料保持工程の後工程である中空段ピン形成工程と、中空段ピン形成工程の後工程である材料搬送工程を有する。
なお、以下の説明は、金属板2に、中空段ピンSPのうち、金属板2から突出する一段目SP1を形成した状態から行う。これは、一段目SP1が形成されていない金属板2に対し、一段目用パンチ14及び一段目用ノックアウト30により、一段目SP1のみを形成した状態である。なお、一段目SP1が形成されていない金属板2とは、鍛造中空段ピン加工用金型1へ初めて搬送される加工前の金属板2等である。また、一段目SP1の形成についての詳細は、材料保持工程及び中空段ピン形成工程における動作の説明に記載する。
(材料保持工程における動作)
以下、材料保持工程における動作について説明する。
材料保持工程は、搬送されてきた金属板2を、ストリッパプレート12とダイプレート24との間に挟んで保持する工程である。なお、材料保持工程は、上型ダイセット4が上昇しており、ストリッパプレート12とダイプレート24との間に隙間が空いている状態で行う。
材料保持工程では、ストリッパプレート12とダイプレート24との間に隙間が空いている状態から、上型ダイセット4を下降させて、搬送されてきた金属板2を、ストリッパプレート12により上方から押さえる。これにより、ストリッパプレート12とダイプレート24との間に、金属板2を上下方向から挟んで保持する。
ここで、金属板2を搬送する際には、一段目底面SP1aの外面(下側の面)を、二段目用ピン出しダイ48の上面と対向させるとともに、一段目側面SP1bの外径面を、ガイドプレート側挿通孔50aの内径面と対向させる。
また、上型ダイセット4を下降させる量は、ストリッパプレート12が金属板2を押さえるとともに、一段目用パンチ14及び二段目用パンチ16が、ストリッパプレート12の下面から突出しない状態とする。したがって、材料保持工程においては、一段目用パンチ14、二段目用パンチ16、一段目用ノックアウト30及び二段目用ノックアウト32は、全て、金属板2に対し、金属板2が変形する力を加えていない。
以上により、材料保持工程では、一段目SP1をガイドプレート側挿通孔50a内に配置するとともに、金属板2を、ストリッパプレート12とダイプレート24により上下方向から挟んで保持する。このため、一段目SP1を形成した金属板2に対し、二段目SP2を形成する位置がずれることを抑制して、中空段ピン加工における位置決め精度を向上させることが可能となる。
なお、金属板2に一段目SP1を形成していない状態であっても、金属板2を、ストリッパプレート12とダイプレート24により上下方向から挟んで保持することにより、金属板2に一段目SP1を形成する位置がずれることを抑制することが可能となる。このため、材料保持工程では、金属板2に一段目SP1を形成していない状態であっても、中空段ピン加工における位置決め精度を向上させることが可能となる。ここで、金属板2に一段目SP1を形成していない状態とは、搬送されてきた金属板2に、最初に中空段ピンSPを形成する状態である。
一段目SP1をガイドプレート側挿通孔50a内に配置するとともに、ストリッパプレート12とダイプレート24により金属板2を保持すると、鍛造中空段ピン加工用金型1を用いて行う中空段ピン加工は、材料保持工程から中空段ピン形成工程へ移行する。
(中空段ピン形成工程における動作)
以下、中空段ピン形成工程における動作について説明する。
中空段ピン形成工程は、材料保持工程においてストリッパプレート12とダイプレート24との間に保持した金属板2に対し、一段目SP1及び二段目SP2を形成する工程である。
中空段ピン形成工程では、まず、上型ダイセット4を、材料保持工程において下降させた上下方向位置から、さらに下降させる。これにより、図示しないコイルスプリングを収縮させて、パンチプレート8を、材料保持工程において下降させた上下方向位置から、さらに下降させる。
ここで、一段目用パンチ14及び一段目用ノックアウト30による、一段目SP1の形成について説明する。
上型ダイセット4の下降に伴いパンチプレート8が下降すると、一段目用押圧パンチ部14cが一段目用パンチ第二挿通孔12aから下方へ突出して、ストリッパプレート12の下面から突出する。
ストリッパプレート12の下面から一段目用押圧パンチ部14cが突出すると、一段目用パンチ14は、金属板2を上方から押圧して、金属板2の上面に対して押圧力を加える。
このとき、金属板2の上面に対して押圧力を加える一段目用パンチ14は、ダイプレート24上、具体的には、一段目用ピン出しダイ46上に配置した金属板2を、上方から一段目用第三下型挿通孔46b内へ押し込む。
ここで、第一実施形態では、上述したプレートロック機構により、パンチプレート8とストリッパプレート12とを、共に上方へ移動するように連結して、一段目用パンチ14及び二段目用パンチ16とストリッパプレート12を、共に上方へ移動するように連結する。この連結は、上述したように、一段目用パンチ14の一段目用押圧パンチ部14cが、ダイプレート24上に配置した金属板2を、上方から一段目用第三下型挿通孔46b内へ押し込んだ状態で行われる。
また、金属板2を間に挟んで対向している一段目用ノックアウト30は、一段目用パンチ14が金属板2の上面に対して加えた押圧力により、金属板2と共に下方へ押圧され、一段目用ノックアウトスプリング26を上方から圧縮する。そして、圧縮された一段目用ノックアウトスプリング26が収縮(縮小)すると、一段目用ノックアウト30は、一段目用第三下型挿通孔46b内を下降しながら、金属板2に上方への背圧を加える。
したがって、金属板2のうち、下降する一段目用パンチ14及び一段目用ノックアウト30に挟まれた部分には、金属板2の下面から下方に突出する、中空段ピンSPの一段目SP1が形成される。
次に、二段目用パンチ16及び二段目用ノックアウト32による、二段目SP2の形成について説明する。
上型ダイセット4の下降に伴いパンチプレート8が下降すると、二段目用押圧パンチ部16cが二段目用パンチ第二挿通孔12bから下方へ突出して、ストリッパプレート12の下面から突出する。
ストリッパプレート12の下面から二段目用押圧パンチ部16cが突出すると、この二段目用押圧パンチ部16cが、一段目SP1の中空部内に配置されるとともに、一段目SP1の中空部内を下降して、一段目底面SP1aの内面(上面)を、上方から押圧する。すなわち、二段目用パンチ16は、金属板2を上方から押圧して、ガイドプレート側挿通孔50a内に配置されている一段目SP1のうち、一段目底面SP1aの上面に対して押圧力を加える。
このとき、一段目底面SP1aの内面に対して押圧力を加える二段目用パンチ16は、ガイドプレート側挿通孔50a内に配置されている一段目SP1のうち、一段目底面SP1aの上面を、上方から二段目用第三下型挿通孔48b内へ押し込む。
また、金属板2を間に挟んで対向している二段目用ノックアウト32は、二段目用パンチ16が一段目底面SP1aの上面に対して加えた押圧力により、一段目底面SP1aと共に下方へ押圧され、二段目用ノックアウトスプリング28を上方から圧縮する。そして、圧縮された二段目用ノックアウトスプリング28が収縮(縮小)して、二段目用ノックアウト32は、二段目用第三下型挿通孔48b内を下降しながら一段目底面SP1aに上方への背圧を加える。
したがって、金属板2のうち、二段目用第三下型挿通孔48b内を下降する二段目用パンチ16及び二段目用ノックアウト32に挟まれた部分には、一段目SP1から下方に突出する中空段ピンSPの二段目SP2が形成される。すなわち、鍛造中空段ピン加工用金型1は、中空段ピンSPを形成する二つ(複数)のパンチ(一段目用パンチ14、二段目用パンチ16)を備えている。また、上記複数のパンチは、二段目SP2を形成する二段目用パンチ16を含んでいる。
ここで、二段目用パンチ第二挿通孔12bは、上述したように、その中心が、後述するガイドプレート側挿通孔50aの中心と、上下方向で一致する位置に形成されている。
このため、一段目SP1の中空部内に配置され、一段目SP1の中空部内を下降して、一段目底面SP1aの上面を上方から押圧する二段目用押圧パンチ部16cの下端面は、二段目用パンチ第二挿通孔12bにより、一段目底面SP1aの上面の中心へ導かれる。
したがって、二段目用パンチ16により一段目底面SP1aの上面を押圧して形成された二段目SP2は、その中心が、一段目底面SP1aの中心と上下方向で一致する状態で、一段目SP1から下方に突出する。これにより、中空段ピンSPは、一段目SP1の中心と二段目SP2の中心が同心の構成となる。
金属板2に、中空段ピンSPの一段目SP1及び二段目SP2を形成すると、鍛造中空段ピン加工用金型1を用いて行う中空段ピン加工は、中空段ピン形成工程から材料搬送工程へ移行する。
(材料搬送工程における動作)
以下、材料搬送工程における動作について説明する。
材料搬送工程は、上型ダイセット4を上昇させて、上型ダイセット4と上下方向への移動が一体化している各部材を上昇させるとともに、中空段ピンSPを形成した金属板2を上昇させた後、金属板2を搬送する工程である。
材料搬送工程では、中空段ピン形成工程において下降させた上下方向位置から、上型ダイセット4を上昇させることにより、上型バッキングプレート6及びパンチプレート8を上昇させる。
パンチプレート8が上昇すると、この上昇に伴い、一段目用パンチ14及び二段目用パンチ16も上昇する。
ここで、第一実施形態では、プレートロック機構により、中空段ピン形成工程において、パンチプレート8とストリッパプレート12を、共に上方へ移動するように連結しているため、パンチプレート8の上昇に伴い、ストリッパプレート12が上昇する。
また、金属板2を一段目用第三下型挿通孔46b内へ押し込んでいる一段目用パンチ14の外周面には、一段目SP1を形成した際に発生した金属板2の変形により、金属板2のうち一段目SP1を形成した部分から、一段目用パンチ14の中心軸側へ向かう応力が加わっている。これは、二段目SP2、二段目用パンチ16及び二段目用第三下型挿通孔48bに関しても、同様である。
このため、ストリッパプレート12が上昇すると、この上昇に伴い、金属板2も、中空段ピン形成工程において形成した中空段ピンSP、具体的には、一段目SP1の中空部内に一段目用パンチ14、二段目SP2の中空部内に二段目用パンチ16が挿入された状態で上昇する。
すなわち、パンチプレート8を、ストリッパプレート12と共に上昇させると、これらの上昇に伴い、金属板2を一段目用第三下型挿通孔46b内へ押し込んでいる一段目用パンチ14も上昇する。これに加え、金属板2を二段目用第三下型挿通孔48b内へ押し込んでいる二段目用パンチ16も上昇する。
一段目SP1の中空部内に一段目用パンチ14が挿入された状態で金属板2が上昇すると、一段目用パンチ14の上昇に伴い、収縮していた一段目用ノックアウトスプリング26が膨張して元の体積へと戻る。このため、一段目用ノックアウト30が一段目用第三下型挿通孔46b内を上昇する。この動作は、二段目SP2、二段目用パンチ16、二段目用ノックアウトスプリング28、二段目用ノックアウト32及び二段目用第三下型挿通孔48bに関しても、同様である。
上記のように、一段目用ノックアウト30の上昇は、一段目SP1の中空部内に一段目用パンチ14が挿入された状態で行われる。このため、一段目SP1の中空部内に挿入された一段目用パンチ14は、上昇する一段目用ノックアウト30から一段目底面SP1aに加わる背圧による応力への、反力を発生させることとなる。これにより、形成した一段目底面SP1aに一段目用ノックアウト30から加わる背圧による応力が、一段目用第三下型挿通孔46b内へ押し込んだ一段目用パンチ14により低減された状態で、形成した一段目SP1を、一段目用第三下型挿通孔46bから抜き出すことが可能となる。この動作は、二段目SP2、二段目用パンチ16、二段目用ノックアウト32及び二段目用第三下型挿通孔48bに関しても、同様である。
したがって、一段目用ノックアウト30が一段目SP1へ背圧による応力を加えても、一段目SP1の中空部がストリッパプレート12と一段目用ノックアウト30に挟まれて潰れることは無く、一段目SP1の潰れ等、一段目SP1の変形を防止することが可能となる。
同様に、二段目用ノックアウト32が二段目SP2へ背圧による応力を加えても、二段目SP2の中空部がストリッパプレート12と二段目用ノックアウト32に挟まれて潰れることは無く、二段目SP2の潰れ等、二段目SP2の変形を防止することが可能となる。
上型ダイセット4を上昇させて、形成した一段目SP1を一段目用第三下型挿通孔46bから抜き出すとともに、形成した二段目SP2を二段目用第三下型挿通孔48bから抜き出した後、上型ダイセット4をさらに上昇させる。これにより、一段目用パンチ14を一段目SP1の中空部から抜き出すとともに、二段目用パンチ16を二段目SP2の中空部から抜き出して、中空段ピンSPを形成した金属板2を、ストリッパプレート12から取り外す。
中空段ピンSPが形成され、ストリッパプレート12から取り外した金属板2を、金属板2の搬送方向に沿って移動させ、金属板2に形成された一段目SP1をガイドプレート側挿通孔50aの上方へ配置した時点で、材料搬送工程は終了する。なお、一段目SP1をガイドプレート側挿通孔50aの上方へ移動させる際の移動距離は、一段目用第三下型挿通孔46bの中心とガイドプレート側挿通孔50aの中心との距離に対応した距離とする。
以上のように、第一実施形態に係る鍛造中空段ピン加工用金型1は、二段目用押圧パンチ部16cの外径が、二段目SP2の内径と同一である。また、二段目用パンチ第二挿通孔12bにより、二段目用押圧パンチ部16cの下端面が、一段目底面SP1aの上面のうち、二段目SP2を形成する位置へ導かれる。
このため、二段目用パンチ16の形状を、一段目SP1直前に形成された段に対応させることが不要となるため、中空段ピンの二段目SP2以降に関して、設計自由度を向上させることが可能となる。これにより、二段目SP2以降の形状や、金属板2に二段目SP2以降を形成する位置に対する制限を減少させることが可能となる。
したがって、本発明では、金属板2に形成する二段目SP2以降に関して、設計自由度を向上させることが可能となるため、金属板2に対する中空段ピンSPの形成において、設計自由度をより向上させることが可能となる。
また、本発明では、形成した中空段ピンSPに生じる変形を抑制することが可能となるため、中空段ピンSPの変形に起因する潰れ等の損傷を抑制して、形成した中空段ピンSPの形状を、変化させずに保持することが可能となる。このため、加工品の品質をより向上させることが可能となる。なお、加工品とは、中空段ピンSPを形成した金属板2であり、金属板2に形成した中空段ピンSPは、回転部品等の位置決めピンとして用いる。
また、本発明では、プレートロック機構により、独立したアクチュエータ等の構成を必要とせずに、形成した中空段ピンSPに生じる変形を抑制することが可能となり、加工品の品質をより向上させることが可能となる。
また、本発明では、中空段ピン形成工程において、金属板2に対し、一段目SP1と二段目SP2を、まとめて形成することが可能である。このため、一段目SP1と二段目SP2を個別に形成する構成の金型と比較して、中空段ピンSPの形成に関する作業効率を向上させることが可能となる。
(第二実施形態)
第一実施形態においては、中空段ピンSPの構成を、一段目SP1及び二段目SP2を有する二段構造としたが、中空段ピンSPの構成は、これに限定するものではない。すなわち、中空段ピンSPの構成を、二段目SP2よりも外径及び内径の小さい三段目以降を有する、三段以上の構造としてもよい。この場合、鍛造中空段ピン加工用金型1の構成は、段の数に対応した、三つ以上のパンチを備える構成となる。要は、中空段ピンSPの構成は、直前に形成された段よりも内径及び外径が小さく、かつ直前に形成された段から下方へ突出する多段目を有する、二段以上の多段構造であればよい。
また、第一実施形態においては、二段目底面SP2aの厚さの下限値を、0.2[mm]としたが、二段目底面SP2aの厚さの下限値は、これに限定するものではない。すなわち、二段目SP2の体積に余裕がある場合は、二段目底面SP2aの厚さの下限値を、0.4[mm]としてもよい。なお、一段目SP1及び二段目SP2共に、底面や側面の厚さは、金属板2の厚さや、中空段ピンSPの高さ、中空段ピンSPの径(内径及び外径)等の各種条件に応じて設定する。
また、第一実施形態においては、中空段ピンSPの構成を、一段目SP1の中心と二段目SP2の中心が、上下方向で重なる構成、すなわち、同心の構成としたが、中空段ピンSPの構成は、これに限定するものではない。すなわち、二段目SP2の中心と一段目SP1の中心とを、上下方向で異なる位置として、二段目SP2の中心を、一段目SP1の中心に対して偏心させてもよい。この場合、二段目用パンチ16の形状を変えることなく、二段目用パンチ第二挿通孔12bを、その中心が、ガイドプレート側挿通孔50aの中心と、上下方向で異なる位置に形成する。これにより、二段目用パンチ16の形状を変えることなく、二段目用パンチ16を挿通する二段目用パンチ第二挿通孔12bの位置を変更することにより、一段目SP1の上面において、二段目SP2を形成する位置を変更することが可能となる。
また、第一実施形態においては、二段目SP2の構成を、図1及び図3中に示すように、一段目SP1から一つの突出部のみが下方へ突出する構成としたが、二段目SP2の構成は、これに限定するものではない。すなわち、二段目SP2の構成を、一段目SP1から二つ以上の突出部が下方へ突出する構成としてもよい。この場合、二段目用押圧パンチ部16cの数を、一段目SP1から突出する突出部に応じた数とする。
また、第一実施形態においては、上記のようなプレートロック機構により、形成した中空段ピンSPの形状を保持するように、ノックアウト(30、32)が中空段ピンSPに加える背圧を低減させることとした。
これに対し、ノックアウトスプリング(26、28)の圧力を制御することにより、形成した中空段ピンSPの形状を保持するように、ノックアウト(30、32)が中空段ピンSPに加える背圧を低減させることとしても良い。これは、第一実施形態のように、ノックアウトスプリング(26、28)を、高圧のガスを用いたガススプリングにより形成した場合に適用可能である。
なお、ノックアウトスプリングの圧力を制御する構成としては、鍛造中空段ピン加工用金型1の構成を、ノックアウトスプリング(26、28)の圧力を制御可能な構成(エアータンク、圧力制御弁、圧力制御コンピュータ等)を備えた構成とする。
1 鍛造中空段ピン加工用金型、2 金属板、4 上型ダイセット、6 上型バッキングプレート、8 パンチプレート、10 ストリッパバッキングプレート、12 ストリッパプレート、12b 二段目用パンチ第二挿通孔、14 一段目用パンチ、
14a 一段目用大径パンチ部、14c 一段目用押圧パンチ部、16 二段目用パンチ、16c 二段目用押圧パンチ部、18 ベースプレート、20 下型ダイセット、22 下型バッキングプレート、24 ダイプレート、26 一段目用ノックアウトスプリング、28 二段目用ノックアウトスプリング、30 一段目用ノックアウト、32 二段目用ノックアウト、46 一段目用ピン出しダイ、46b 一段目用第三下型挿通孔、48 二段目用ピン出しダイ、48b 二段目用第三下型挿通孔、50 一段目用ピンガイドプレート、50a ガイドプレート側挿通孔、SP 中空段ピン、SP1 一段目、SP1a 一段目底面、SP1b 一段目側面、SP2 二段目、SP2a 二段目底面、SP2b 二段目側面

Claims (2)

  1. 上下方向に貫通する複数の貫通孔を有するストリッパプレートと、
    前記ストリッパプレートが有する複数の貫通孔にそれぞれ挿通され、ストリッパプレートの下方に配置した金属板を上方から押圧して、当該押圧した金属板から下方へ突出した中空段ピンを形成する複数のパンチと、を備え、
    前記複数のパンチは、前記中空段ピンのうち直前に形成された段の中空部内に配置された状態で前記直前に形成された段の上面を上方から押圧して、前記直前に形成された段よりも内径及び外径が小さく、直前に形成された段から下方へ突出する多段目を形成する少なくとも一つの多段目用パンチを含み、
    前記多段目用パンチのうち、前記ストリッパプレートが有する貫通孔に挿通される部分の外径は、前記多段目の内径と同一であり、
    前記ストリッパプレートが有する複数の貫通孔のうち前記多段目用パンチを挿通する貫通孔は、前記多段目用パンチの前記直前に形成された段の上面と対抗する面が、前記直前に形成された段の上面のうち前記多段目を形成する位置と対向するように形成されていることを特徴とする鍛造中空段ピン加工用金型。
  2. 上下方向に貫通する複数の貫通孔を有するストリッパプレートの下方に配置した金属板を、前記ストリッパプレートが有する複数の貫通孔にそれぞれ挿通された複数のパンチにより上方から押圧して、当該押圧した金属板から下方へ突出した中空段ピンを形成する中空段ピン形成工程を含み、
    前記中空段ピン形成工程では、前記複数のパンチが含む少なくとも一つの多段目用パンチにより前記直前に形成された段の上面を上方から押圧して、前記直前に形成された段よりも内径及び外径が小さく、直前に形成された段から下方へ突出する多段目を形成し、
    前記多段目用パンチのうち、前記ストリッパプレートが有する貫通孔に挿通される部分の外径が、前記多段目の内径と同一であり、
    前記ストリッパプレートが有する複数の貫通孔のうち前記多段目用パンチを挿通する貫通孔は、前記多段目用パンチの前記直前に形成された段の上面と対抗する面が、前記直前に形成された段の上面のうち前記多段目を形成する位置と対向するように形成されていることを特徴とする鍛造中空段ピン加工方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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