JP2013198931A - 閉塞鍛造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】加工力を低減することができ、複雑な構造を用いることなく装置の小型化を図ることができる閉塞鍛造装置を提供する。
【解決手段】プレス機のボルスタ2側に配置される固定側金型21と、固定側金型21との間に閉塞空間23を形成する可動側金型22と、スライド3側に設けられ閉塞空間23でブランク材10を加圧する上パンチ31と、上パンチ31を下方に向かって押圧することによりブランク材10を加圧する押圧手段40とを備える閉塞鍛造装置1であって、ボルスタ3側に、可動側金型22を下方に引っ張ることにより可動側金型22及び固定側金型21の閉塞状態を保持する閉塞手段50が設けられている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、冷間閉塞鍛造を行う際に用いる閉塞鍛造装置に関する。
冷間閉塞鍛造を行う閉塞鍛造装置は、例えば、特許文献1又は2に開示されているように、プレス機の上側に配置される可動側金型と、可動側金型の下方に設置され、可動側金型との間でブランク材(ワーク)を閉塞する固定側金型と、これら可動側金型及び固定側金型にそれぞれ設けられ、可動側金型と固定側金型とにより閉塞された空間でブランク材を成形する上パンチ及び下パンチとから構成されている。なお、装置の上方に配置される可動側金型及び上パンチは、上ダイを介して昇降自在なスライドに取り付けられ、装置の下方に配置される固定側金型及び下パンチは、下ダイを介してプレス機のボルスタに取り付けられている。
このように構成された閉塞鍛造装置においては、スライドを下方に作動させると、可動側金型と固定側金型とが接合して、これら金型の間に閉塞空間が形成される。そして、スライドがさらに下降すると、上ダイ内に設けられた上パンチと下ダイ内に設けられた下パンチとの間で閉塞空間内に設置されたブランク材が上下方向から加圧される。これにより、ブランク材の素材が閉塞空間内に流動して成形されるようになっている。
特開平2‐75433号公報 特開平11‐314134号公報
ところで、このような閉塞鍛造装置においては、可動側金型と上パンチとをプレス機のスライド側で支持する構造となっていることから、ブランク材を加工する際には、可動側金型と上パンチとに付与される加工力をスライド側で支持する必要があり、プレス機に大きな加工力が必要となり、装置が大型化するという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工力を低減することができ、複雑な構造を用いることなく装置の小型化を図ることができる閉塞鍛造装置を提供することを目的とする。
本発明は、プレス機のボルスタ側に配置される固定側金型と、該固定側金型との間に閉塞空間を形成する可動側金型と、スライド側に設けられ前記閉塞空間でブランク材を加圧する上パンチと、該上パンチを下方に向かって押圧することにより前記ブランク材を加圧する押圧手段とを備える閉塞鍛造装置であって、前記ボルスタ側に、前記可動側金型を下方に引っ張ることにより該可動側金型及び前記固定側金型の閉塞状態を保持する閉塞手段が設けられていることを特徴とする。
可動側金型と固定側金型とを閉塞状態に保持する閉塞手段をボルスタ側に設けることで、スライド側にかかる負荷を小さくすることができる。そのため、プレス機としての最大加工力を低減することができる。
また、閉塞手段は、昇降移動しない固定状態のボルスタ側に設けているので、スライド側に設ける場合と比べて、複雑な構造を用いることなく設置でき、装置の小型化を図ることができる。
本発明の閉塞鍛造装置において、前記上パンチの押圧手段は、サーボモータからなる駆動源と、上下に昇降を繰り返しながら前記上パンチを下死点まで下降するパルスモーション及び下死点において前記上パンチの停留と加圧とを繰り返すコイニングモーションが制御可能な制御手段とを有しているとよい。
サーボモータを駆動源とすることで、上パンチの加工速度、加工力等を任意に設定して可動することができ、これらを適宜組み合わせることにより、上パンチの動作パターンに種々のスライドモーションを用いることができる。また、パルスモーション及びコイニングモーションが制御可能な制御手段を用いて、上パンチの動作パターンを複数回のプレスを繰り返す構成としたことで、比較的小さな加圧力でブランク材を成形することができ、プレス機の最大加工力を低減することができる。したがって、さらに装置の小型化を図ることが可能となる。
本発明によれば、可動側金型と固定側金型とを閉塞状態に保持する閉塞手段をボルスタ側に設けることで、スライド側にかかる負荷を小さくすることができ、プレス機としての最大加工力を低減することができるとともに、複雑な構造を用いることなく鍛造閉塞装置の小型化を図ることができる。
本発明に係る閉塞鍛造装置の一実施形態の構造を示す概略図であり、プレス前開放状態を説明する一部を断面で示した図である。 図1に示す閉塞鍛造装置の閉塞手段を作動させた状態を示す概略図であり、一部を断面で示した図である。 図1に示す閉塞鍛造装置のプレス時の状態を説明する概略図であり、一部を断面で示した図である。 図1に示すA‐A断面図であり、閉塞鍛造装置の固定側金型付近の平面図を示す。 図2に示すB‐B断面図であり、閉塞鍛造装置の可動側金型付近の平面図を示す。 鍛造成形方法を説明する要部断面図であり、(a)がブランク材を閉塞空間内に設置した状態、(b)が、ブランク材を上パンチにより加圧して流動させた状態を示す。 閉塞空間を説明する要部断面図である。
以下、本発明に係る閉塞鍛造装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の閉塞鍛造装置1は、図1から図7に示すように、プレス機のボルスタ2側に配置される固定側金型21と、その固定側金型21との間に閉塞空間23を形成する可動側金型22と、スライド3側に設けられ、閉塞空間23でブランク材10を加圧する上パンチ31とを備える。また、スライド3側には、上パンチ31を下方に向かって押圧することによりブランク材10を加圧する押圧手段40を備え、ボルスタ2側には、可動側金型22を下方に引っ張ることにより可動側金型22及び固定側金型21の閉塞状態を保持する閉塞手段50を備える。
なお、上パンチ31は、上ダイ32を介して昇降自在なスライド3に取り付けられ、固定側金型21は、下ダイ24を介してボルスタ2に取り付けられている。
閉塞手段50は、図1から図4に示すように、ボルスタ2に設けられた8個の油圧シリンダ51を駆動源とし、各油圧シリンダ51に設けられたシャフト52を介して可動側金型22を支持し、この可動側金型22を昇降自在に支持する構成とされる。各油圧シリンダ51は、可動側金型22を閉方向(下方向)に引っ張る構成とされており、可動側金型22及び固定側金型21の閉塞状態は、8個の油圧シリンダ51のユニットにより合計200tonの油圧で可動側金型22を引っ張ることにより保持される。
そして、図7に示すように、可動側金型22及び固定側金型21の閉塞状態においては、これら金型21,22により、上パンチ31の侵入部分のみを開放状態としたリング状の閉塞空間23が形成される。この閉塞空間23は、後述するように、成形素材であるブランク材10の平面積及び厚さより若干大きい平面積及び高さに形成され、ブランク材10を配置したときに、ブランク材10の回りに隙間Gが形成される。一方、上パンチ31の加圧面には、凸部23aが形成され、図7の二点鎖線で示すように、閉塞空間23に侵入すると、閉塞空間23の上部に凹部23c,23dが形成され、凸部23aによりブランク材10が加圧されると、材料が流動して閉塞空間23の隙間Gに材料が増肉しながら充填されるようになっている。
押圧手段40は、サーボモータを駆動源とし、少なくともパルスモーションとコイニングモーションとの2つのスライドモーションが制御可能な制御手段により構成される。駆動源をサーボモータとすることで、上パンチ31の加工速度、加工力等を任意に設定して可動することができ、これらを適宜に組み合わせることによって、上パンチ31の動作パターンに、種々のスライドモーションを用いることができる。
パルスモーションは、上パンチ31を下死点までの下降途中で上昇に転じさせ、少し(例えば、0.4mm程度)上昇したところで、その上昇距離よりわずかに大きい距離(例えば、0.5mm程度)で再度下降するというように、上下に昇降を繰り返しながら上パンチ31を下死点まで下降させる動作パターンである。また、コイニングモーションは、下死点において上パンチ31の停留と加圧とを繰り返す動作パターンである。
このように、上パンチ31の動作パターンにおいて、複数回のプレスを繰り返すスライドモーションを用いた場合、比較的小さな加圧力でブランク材10を成形することができる。本実施形態においては、押圧手段40による最大加圧力は、300ton程度に設計されている。
なお、図中に示す符号25aは、可動側金型22と固定側金型21とを接合する際に、可動側金型22を所定の位置に案内するガイドポストであり、図4に示すように、固定側金型21の四隅に1個ずつ設けられている。また、図5に示す符号25bは、ガイドポスト25aが挿入されるガイドスリーブであり、ガイドポストに25aと対向するように可動側金型22の四隅に1個ずつ設けられている。
また、符号33aは、上パンチ31により閉塞空間23でブランク材10を加圧する際に、上パンチ31を所定の位置に案内するガイドポストであり、上パンチ31の左右に1個ずつ設けられている。図5に示す符号33bは、ガイドポスト33aが挿入されるガイドスリーブであり、可動側金型22の左右に1個ずつ設けられている。
そして、これらガイドポスト25a,31a及びガイドスリーブ25b,31bを互いに挿通させることにより、固定側金型21及び可動側金型22、上パンチ31の3つの部品が所定の位置に位置決めされるようになっている。
ブランク材10は、例えば、アルミニウム合金製の約130φ、厚み5mmのリング状薄板で形成される。図7に示すように、上パンチ31による成形加工前においては、ブランク材10は、閉塞空間23で可動側金型22との間に隙間Gが設けられた状態で設置される。
次に、このように構成された閉塞鍛造装置1によるブランク材10の成形方法について説明する。なお、ブランク材10は、前述したように、アルミニウム合金製のリング状薄板である。
まず、図1に示すように、可動側金型22を開放とした状態で、固定側金型21上にブランク材10を装着する。次に、図2に示すように、可動側金型22を閉塞手段50により矢印で示す閉方向に下降させ、固定側金型21と可動側金型22とを接合させて閉塞空間23を形成する。この閉塞空間23には、ブランク材10が保持される。そして、この状態で、図6(a)に示すように、上パンチ31を閉方向に下降させることにより、閉塞空間23に設置されたブランク材10を上パンチ31により加圧する(図3及び図6(b))。
上パンチ31は、パルスモーションとコイニングモーションとを組み合わせたスライドモーションにより制御される。まず、上パンチ31は、上下に昇降を繰り返しながら下死点まで下降し、ブランク材10の素材を閉塞空間23に段階的に流動させ、閉塞空間23の内方及び外方の周縁部に位置する部分を、凹部23c,23dに沿って増肉する(パルスモーション)。そして、ブランク材10の素材を閉塞空間23に充填させた後、下死点において上パンチ31の停留と加圧とを繰り返すことで、成型品11を高精度に仕上げる(コイニングモーション)。
成型品11の成形後、スライド3を開方向に作動させ、次に可動側金型22を開方向に移動させて閉塞状態を解除し、ノックアウトピン(図示略)によって成型品11が固定側金型21から取り出される。
このように、可動側金型22と固定側金型21とを閉塞状態に保持する閉塞手段50をボルスタ2側に設けることで、スライド3側にかかる負荷を小さくすることができる。そのため、ブランク材10の加工に必要な加工力を、閉塞手段50と押圧手段40とに分けて支持することが可能となり、プレス機としての最大加工力を低減することができる。
また、閉塞手段50は、昇降移動しない固定状態のボルスタ2側に設けているので、スライド3側に設ける場合と比べて、複雑な構造を用いることなく設置でき、装置の小型化を図ることができる。
また、押圧手段40の駆動源をサーボモータとすることで、上パンチ31の動作パターンを、スライドモーションを適宜に組み合わせて構成することができ、比較的小さな加圧力でブランク材10を成形することができる。したがって、プレス機の最大加工力を低減することができ、さらに装置の小型化を図ることが可能となる。
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、薄板のブランク材を加圧して増肉加工を施したが、本発明の閉塞鍛造装置は、厚板のブランク材を用いて減肉加工を施す場合にも有効である。
また、本実施形態の閉塞鍛造装置は、アルミニウム合金の加工に限らず、その他の金属の加工にも用いることができる。
1 閉塞鍛造装置
2 ボルスタ
3 スライド
10 ブランク材
11 成型品
21 固定側金型
22 可動側金型
23 閉塞空間
23a 凸部
23c,23d 凹部
24 下ダイ
25a,33a ガイドポスト
25b,33b ガイドスリーブ
31 上パンチ
32 上ダイ
40 押圧手段
50 閉塞手段
51 油圧シリンダ
52 シャフト

Claims (2)

  1. プレス機のボルスタ側に配置される固定側金型と、該固定側金型との間に閉塞空間を形成する可動側金型と、スライド側に設けられ前記閉塞空間でブランク材を加圧する上パンチと、該上パンチを下方に向かって押圧することにより前記ブランク材を加圧する押圧手段とを備える閉塞鍛造装置であって、前記ボルスタ側に、前記可動側金型を下方に引っ張ることにより該可動側金型及び前記固定側金型の閉塞状態を保持する閉塞手段が設けられていることを特徴とする閉塞鍛造装置。
  2. 前記上パンチの押圧手段は、サーボモータからなる駆動源と、上下に昇降を繰り返しながら前記上パンチを下死点まで下降するパルスモーション及び下死点において前記上パンチの停留と加圧とを繰り返すコイニングモーションが制御可能な制御手段とを有していることを特徴とする請求項1記載の閉塞鍛造装置。
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