JP2013035024A - 段付き軸状物の製造方法および段付き軸状物の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】素材60の下端部から上端部までを、下型10および上型20によって拘束した状態で、素材60を下端側に向けて材料流動させて歯部51を成形する第一の工程と、下型10による素材60の拘束状態を維持した状態で、下型10と上型20との間にクリアランスCを形成し、上型20による素材60の段部52を成形する部分の拘束状態を解除する第二の工程と、第二の工程において形成されたクリアランスCを保持した状態で、素材60をクリアランスCに向けて材料流動させて段部52を成形する第三の工程と、を行う。
【選択図】図5
Description
そして、セレーションを成形した後で、上型をさらに素材を他端側へ押圧して、素材の上端部に大径部(段部)を成形する。
このような特許文献1に開示される製造方法を用いて素材の下端部に歯部を成形する場合、成形時の流動抵抗が大きいため、拘束されない部分が径方向外側に座屈してしまう。
この場合、段部を成形する下型へ歯部が形成された素材を挿入する際には、前記下型と前記歯部との間に所定のクリアランスが必要となるため、下型と歯部との間に隙間が形成された状態で段部を成形することとなるが、このときに材料流動によって歯部が引っ張られ、隙間の分だけ歯部が変形してしまう。つまり、歯部の精度を確保できない。
従って、歯部以外の部分を鍛造加工で成形した後で、歯部を機械加工(中空の段付き軸状物の場合、ホブ加工)で成形する必要があった。この場合、段付き軸状物の加工コストが増大してしまう。
つまり、段部52は、歯部51よりも他端側に形成される。
素材60は、図6(a)および図6(c)に示すように、段付き軸状物50の内径寸法と略同一の内径を有する略筒状の軸状部材である。素材60は、段付き軸状物50の軸状部分と略同一の外径を有するとともに、段付き軸状物50の軸方向の長さよりも短い。
当該中空部は、段付き軸状物50の一端部と略同一の形状を有する。中空部において、歯部51の外周形状と略同一の内周形状を有する部分は、素材60に歯部51を成形する歯形成形部12aとして形成される。
パンチ22は、スリーブパンチ21およびマンドレル23に対して相対的に上下方向に移動可能に構成される(図1に白塗りで示す矢印参照)。
パンチ22は、鍛造加工時に作用する内圧で、上方向に移動しない程度の力で下方向に押圧可能に構成されるとともに、内圧に対して所望の位置を保持できるように構成される(図3に示す閉塞力P21および図5に示す保持力P22参照)。
これにより、製造装置1は、歯形ダイス12の歯形成形部12aに素材60を材料流動させて、歯部51を成形する。つまり、製造装置1は、鍛造加工によって歯部51を成形する。
この場合、下型および上型は、段部から歯形ダイスの上端部までの間において、素材を拘束できない(図12の歯部成形前に示す「型拘束なし」参照)。
このため、図12に示すような型拘束なしの状態で素材に歯部を成形した場合、歯部成形時に隙間にて座屈が発生してしまう(図12に示す座屈発生部位参照)。
このとき、製造装置1は、素材60およびパンチ22以外の製造装置1の構成部品(つまり、スリーブパンチ21、マンドレル23、ガイドダイス11、歯形ダイス12、およびノックアウト13)に対して、パンチ22を相対的に上方向に移動させる。
すなわち、製造装置1は、クリアランスCを保持した状態で、素材60をクリアランスCに向けて材料流動させることにより、素材60の上下中途部に段部52を成形する。つまり、製造装置1は、鍛造加工によって段部52を成形する。
このようにして、製造装置1は、段付き軸状物50を製造する。
つまり、段付き軸状物の製造方法によれば、段部52を成形するときに歯部51が変形しないため、歯部51の精度を確保できる。
つまり、段付き軸状物の製造方法および製造装置1によれば、段付き軸状物50を鍛造加工だけで製造できるため、段付き軸状物50の加工コストを低減できる。
また、段部52を成形する工程は、第二の工程において形成されたクリアランスCを保持した状態で、素材60をクリアランスCに向けて材料流動させて段部52を成形する第三の工程として機能する。
そして、第一の工程から第三の工程においては、製造装置1の上型として、素材60の上側部を拘束するとともに、第二の工程において形成されたクリアランスCを保持する拘束手段としてのパンチ22を備える、上型20を用いる。
この場合、パンチ22は、内圧によって上方向に移動しない程度の力で下方向に押圧すればよい。従って、パンチ22は、内圧に対して所望の位置を保持する必要がなくなり、製造装置1の構成をより簡素にできる。
第二実施形態では、図7に示すように、製造装置101が用いられて、段付き軸状物の製造方法が行われる。
パンチ132は、スリーブパンチ131およびマンドレル133に対して相対的に上下方向に移動可能に構成されるとともに、鍛造加工時に作用する内圧で、上方向に移動しない程度の力で下方向に押圧可能に構成される。
つまり、第一の上型130は、内圧に対して所望の位置を保持するための機能を備えないという点が、第一実施形態の上型20と異なる。
なお、第二実施形態では、第一実施形態の素材60と同一形状の素材から、第一実施形態の段付き軸状物50と同一形状の段付き軸状物を製造するものとする。このため、段付き軸状物50および素材60は、第二実施形態においても、同一の符号を付して説明する。
そして、第一実施形態と同様に、下型110と第一の上型130とを近接させて、下型110および第一の上型130を閉塞状態にし、素材60の外周面の上端部から下端部までを、下型110および第一の上型130のパンチ132によって拘束する。
この状態で、素材60を第一の上型130のスリーブパンチ131により下端側へ押圧することにより材料流動させて、素材60に歯部51を成形する(図2および図3参照)。
このとき、第二の上型140のパンチ142は、第一の上型130のパンチ132よりもその上下方向の長さが短いため、下型110との間に上下方向に所定の長さのクリアランスCが形成される。このクリアランスCが形成された部分においては、第二の上型140のパンチ142による素材60の拘束状態が解除される。
また、このとき下型110による素材60の拘束状態は維持されている。
すなわち、製造装置101は、クリアランスCを保持した状態で、素材60をクリアランスCに向けて材料流動させることにより、素材60の上下中途部に段部52を成形する。
また、クリアランスCを形成する第二の工程および段部52を成形する第三の工程では、素材60の上側部から段部52を成形する部分よりも上側までを拘束するパンチ142を備える第二の上型140を用いる。
また、第二実施形態の段付き軸状物の製造方法および製造装置101によれば、内圧に対してクリアランスCを保持する機能が必要なくなる。このため、第二実施形態の製造装置101の構成をより簡素にできる。
そして、製造装置201は、図11に示すように、上型220を上方向に移動させてクリアランスCを形成し、段部252を成形する(図11に示すメイン力P212および保持力P222参照)。
10 下型
20 上型
50 段付き軸状物
51 歯部
52 段部
60 素材
C クリアランス
Claims (6)
- 一端部に歯部が形成されるとともに、前記歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造方法であって、
前記素材の一端部から他端部までを、下型および上型によって拘束した状態で、前記素材を一端側に向けて材料流動させて前記歯部を成形する第一の工程と、
前記下型による前記素材の拘束状態を維持した状態で、前記下型と前記上型とを互いに離間させて、前記下型と前記上型との間にクリアランスを形成し、前記上型による前記素材の前記段部を成形する部分の拘束状態を解除する第二の工程と、
前記第二の工程において形成されたクリアランスを保持した状態で、前記素材を前記クリアランスに向けて材料流動させて前記段部を成形する第三の工程と、
を行う、
段付き軸状物の製造方法。 - 前記上型として、
前記素材の他端側部を拘束するとともに、前記第二の工程において形成されたクリアランスを保持する拘束手段を備える、上型を用いる、
請求項1に記載の段付き軸状物の製造方法。 - 前記上型として、
前記素材の他端側部を拘束する拘束手段を備える第一の上型と、
前記素材の他端側部から前記段部を成形する部分よりも他端側までを拘束する拘束手段を備える第二の上型と、
を用い、
前記第一の上型は、前記第一の工程で用いられ、
前記第二の上型は、前記第二の工程および前記第三の工程で用いられる、
請求項1に記載の段付き軸状物の製造方法。 - 一端部に歯部が形成されるとともに、前記歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造装置であって、
前記素材の一端側部を拘束する下型と、
前記素材の他端側部を拘束する拘束手段、および前記素材を一端側へ押圧可能な押圧手段を備える上型と、
を具備し、
前記下型と前記上型とは、互いに近接離間可能に構成され、
前記下型と前記上型とを近接させて、前記素材の一端部から他端部までを、前記下型および前記上型の拘束手段によって拘束した状態で、
前記素材を前記上型の押圧手段により一端側へ押圧することにより材料流動させて前記歯部を成形し、
前記下型による前記素材の拘束状態を維持した状態で、前記下型と前記上型とを互いに離間させて、前記下型と前記上型との間にクリアランスを形成し、前記上型の拘束手段による前記素材の前記段部を成形する部分の拘束状態を解除し、
前記下型と前記上型との間の前記クリアランスを保持した状態で、前記素材を前記上型の押圧手段により一端側へ押圧して前記クリアランスに向けて材料流動させることにより前記段部を成形する、
段付き軸状物の製造装置。 - 前記上型の拘束手段は、前記クリアランスを保持する機能を備える、
請求項4に記載の段付き軸状物の製造装置。 - 一端部に歯部が形成されるとともに、前記歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造装置であって、
前記素材の一端側部を拘束する下型と、
前記素材の他端側部を拘束する拘束手段、および前記素材を一端側へ押圧可能な押圧手段を備える第一の上型と、
前記素材の他端側部から前記段部を成形する部分よりも他端側までを拘束する拘束手段、および前記素材を一端側へ押圧可能な押圧手段を備える第二の上型と、
を具備し、
前記下型と前記第一の上型および前記第二の上型とは、互いに近接離間可能に構成され、
前記下型と前記第一の上型とを近接させて、前記素材の一端部から他端部までを、前記下型および前記第一の上型の拘束手段によって拘束した状態で、
前記素材を前記第一の上型の押圧手段により一端側へ押圧することにより材料流動させて前記歯部を成形し、
前記下型による前記素材の拘束状態を維持した状態で、前記下型と前記第二の上型とを近接させて、前記下型と前記第二の上型の拘束手段との間にクリアランスを形成し、前記素材の前記段部を成形する部分の拘束状態を解除し、
前記下型と前記第二の上型の拘束手段との間の前記クリアランスを保持した状態で、前記素材を前記第二の上型の押圧手段により一端側へ押圧して前記クリアランスに向けて材料流動させることにより前記段部を成形する、
段付き軸状物の製造装置。
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CN106065897A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-11-02 | 株洲万德精锻有限责任公司 | 一种中间位置带圆箍状凸台式薄壁空心轴及制造方法 |
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