JP2014237139A - 鍛造金型 - Google Patents

Abstract

【課題】ピン外周隙間へのメタルの差し込みを防止できる鍛造金型を提供する。【解決手段】本発明は、鍛造素材を塑性変形させて鍛造品Ｗを成形するための一対の金型１，２と、一対の金型１，２のうち一方の金型１のピン孔１２に突出可能に収容されたノックアウトピン３とを備え、ノックアウトピン３を突出させて、成形された鍛造品Ｗを一方の金型１から突き出すようにした鍛造金型を対象とする。ノックアウトピン３の先端面に受圧凹部３２が形成され、塑性流動する鍛造素材の圧力Ｐによって、受圧凹部３２の外側壁３３が弾性変形可能に構成されている。【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、成形後の鍛造品をノックアウトピンによって金型から突き出すようにした鍛造金型およびその関連技術に関する。

鍛造素材がセットされた下金型に上金型を打ち込んで鍛造素材を塑性変形させることによって、鍛造品を成形するようにした型鍛造加工用の金型においては、成形後に型開きした際に、下金型に密着した鍛造品をノックアウトピンによって突き上げて下金型から排出するようにしている。

鍛造金型においては例えば、ノックアウトピンを下金型の成形凹部内に設置しておいて、そのノックアウトピンによって鍛造品の型成形部を突き上げて排出するようにしたり、あるいは、ノックアウトピンを、下金型における成形凹部の開口周縁部（バリ出し部）に設置しておいて、そのノックアウトピンによって鍛造品のバリの部分を突き上げて排出するようにしている。

鍛造金型においてノックアウトピンは、下金型に設けられたピン孔に突出可能に収容されているが、通常、下金型におけるピン孔の内周縁部と、ノックアウトピンの先端外周縁部との間には、隙間が形成されている。このため、鍛造加工時においては、塑性流動する鍛造素材（メタル）が当該隙間（ピン外周隙間）に流入する、いわゆるメタルの差し込みが発生する。

このようなメタルの差し込みが発生すると、そのメタルの差し込みによるバリが下金型に突っ掛かってしまうことがあり、そうすると、鍛造品（製品）を下金型からスムーズに排出できないことがあり、生産トラブルとなる可能性がある。また鍛造品を下金型から排出できたとしても、差し込みによるバリが大きい場合には、次工程での搬送トラブルや加工トラブルが発生する可能性があり、そのようなトラブルを避けるために、バリ取り工程が別途必要となり、生産性の低下を来すおそれもある。

一方、鍛造金型において、メタルの差し込みを防止するには例えば、ピン外周隙間を狭くなるように調整すれば良い。しかしながら、従来においては、金型内に供給されて残留する不要の潤滑剤や、金型内で発生する不要のガスを、ピン外周隙間から金型外に流出させて、不要な潤滑剤やガスによる弊害を回避するのが好ましいとされている。従って、ピン外周隙間を小さくして、メタルの差し込みを防止するのは好ましくない。

そこで従来において例えば、下記特許文献１に示すように、ピン外周隙間を適当に確保しつつ、メタルの差し込みを防止することを目的とした鍛造金型が提案されている。

同文献に示す鍛造金型は、鍛造品のバリの部分をノックアウトピンによって突き上げて、鍛造品を金型から排出するようにしている。この鍛造金型においては、ノックアウトピンの先端面が凸球面に形成されるとともに、ピン先端部の一部がピン孔から突出した状態に配置されている。そして鍛造加工時にピン先端部周辺に流入するメタルを、ピン先端面の凸球面に沿わせて移動させることにより、メタルをスムーズに流通させるようにしている。これにより、メタルがピン外周隙間に流入するのを防止し、メタルの差し込みを防止するようにしている。

特開平８−６６７３７号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す鍛造金型においても、ピン外周隙間へのメタルの差し込みを確実に防止することができず、鍛造品に余剰のバリが発生してしまうという課題があった。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、残留する不要な潤滑剤等をノックアウトピンの外周に設けられた隙間から排出できるとともに、ノックアウトピン外周の隙間へのメタルの差し込みを確実に防止することができる鍛造金型およびその関連技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、以下の手段を提供する。

［１］鍛造素材を塑性変形させて鍛造品を成形するための一対の金型と、前記一対の金型のうち一方の金型のピン孔に突出可能に収容されたノックアウトピンとを備え、前記ノックアウトピンを突出させて、成形された鍛造品を前記一方の金型から突き出すようにした鍛造金型であって、
前記ノックアウトピンの先端面に受圧凹部が形成され、塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記受圧凹部の外側壁が弾性変形可能に構成されていることを特徴とする鍛造金型。

［２］前記受圧凹部の外側壁が前記ノックアウトピンの先端面における外周縁部の全周に形成されている前項１に記載の鍛造金型。

［３］前記受圧凹部の外側壁は、その基端側よりも先端側が薄く形成されている前項１または２に記載の鍛造金型。

［４］前記受圧凹部の内周面は、断面円弧状に形成されている前項１〜３のいずれか１項に記載の鍛造金型。

［５］前記受圧凹部の内周面が凹球面によって構成されている前項１〜４のいずれか１項に記載の鍛造金型。

［６］前記一方の金型は、鍛造品を成形するための成形凹部を有し、
前記成形凹部の底部に前記ノックアウトピンが配置されている前項１〜５のいずれか１項に記載の鍛造金型。

［７］密閉ないし半密閉鍛造用の金型によって構成されている前項１〜６のいずれか１項に記載の鍛造金型。

［８］前記受圧凹部の外側壁外面と前記ピン孔の開口縁部との間の間隔が０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍに設定されている前項１〜７のいずれか１項に記載の鍛造金型。

［９］一対の金型によって鍛造素材を挟圧することによって、鍛造素材を塑性変形させて鍛造品を成形する一方、前記一対の金型のうち一方の金型のピン孔に突出可能に設けられたノックアウトピンを突出させて、成形された鍛造品を前記一方の金型から突き出すようにした鍛造方法であって、
前記ノックアウトピンの先端面に受圧凹部を形成しておき、
塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記受圧凹部の外側壁を外側に弾性変形させて、その弾性変形した外側壁によって、前記ノックアウトピンの先端外周縁部と前記ピン孔の開口縁部との隙間の少なくとも一部を閉塞するようにしたことを特徴とする鍛造方法。

［１０］鍛造素材を塑性変形させて鍛造品を成形するための一対の金型のうち一方の金型のピン孔に突出可能に収容され、かつ突出することによって、成形された鍛造品を前記一方の金型から突き出すようにした鍛造金型用ノックアウトピンであって、
先端面に受圧凹部が形成され、塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記受圧凹部の外側壁が弾性変形可能に構成されていることを特徴とする鍛造金型用ノックアウトピン。

上記発明［１］にかかる鍛造金型によれば、鍛造素材を構成するメタルの圧力によって、ピン先端面外周縁部に配置された受圧凹部の外側壁が、外側に弾性変形して拡開してピン外周隙間の少なくとも一部を閉塞しその開口寸法を狭くすることができる。このため、メタルがピン外周隙間に流入するのを防止することができ、メタルの差し込みが生じるのを防止することができる。またメタルの圧力が作用していない自然状態では、ピン外周隙間は十分広く開放されているため、金型内に残留する不要な潤滑剤や金型内で発生する不要なガスを、ピン外周隙間を介して金型外に排出することができる。

上記発明［２］にかかる鍛造金型によれば、鍛造加工時にピン外周隙間をその全周にわたって閉塞できて、メタルの差し込みをより確実に防止することができる。

上記発明［３］にかかる鍛造金型によれば、メタルの応力によって、外側壁の先端側をより大きく撓ませることができ、外側壁によってピン外周隙間を上方から覆うように確実に閉塞することができる。

上記発明［４］［５］にかかる鍛造金型によれば、受圧凹部に作用するメタルの応力を受圧凹部の内周面の広い範囲で分散して受け止めることができ、メタルの応力が受圧凹部の一部に集中して作用するのを防止することができる。このため、受圧凹部の外側壁が早期に破損する等の不具合を確実に防止でき、耐久性を向上させることができる。

上記発明［６］〜［８］にかかる鍛造金型によれば、上記の効果をより一層確実に得ることができる。

上記発明［９］によれば、上記と同様に同様の効果を奏する鍛造方法を提供することができる。

上記発明［１０］によれば、上記と同様に同様の効果を奏する鍛造金型用ノックアウトピンを提供することができる。

図１Ａはこの発明の第１実施形態である鍛造金型を型開きの状態で示す断面図である。 図１Ｂは第１実施形態の鍛造金型を型閉じ状態で示す断面図である。 図２Ａは第１実施形態の鍛造金型における下金型のノックアウトピン周辺を自然状態で示す拡大断面図である。 図２Ｂは第１実施形態における下金型のノックアウトピン周辺を鍛造加工中の状態で示す拡大断面図である。 図３は第１実施形態の鍛造金型に適用されたノックアウトピンを示す斜視図である。 図４はこの発明の鍛造金型に適用可能な第１変形例のノックアウトピンを示す断面図である。 図５はこの発明の第２変形例としてのノックアウトピンを示す断面図である。 図６はこの発明の第３変形例としてのノックアウトピンを示す斜視図である。 図７はこの発明の第４変形例としてのノックアウトピンを示す斜視図である。 図８Ａはこの発明の第２実施形態である鍛造金型における下金型のノックアウトピン周辺を自然状態で示す拡大断面図である。 図８Ｂは第２実施形態における下金型のノックアウトピン周辺を鍛造加工中の状態で示す拡大断面図である。

＜第１実施形態＞
図１および図２はこの発明の第１実施形態である鍛造金型を示す断面図である。これらの図に示すように、本第１実施形態の鍛造金型は、一方の金型を構成する下金型（ダイ）１と、他方の金型を構成し、かつ成形荷重を付与する上金型（パンチ）２とを備えている。この鍛造金型は、両金型１，２の型合わせ時（型閉じ時）に成形部が閉塞されて、密閉鍛造が行われるように構成されており、鍛造品Ｗにおける型合わせの部分にバリがほとんど形成されないようになっている。

なお両金型１，２は、例えば周知の金型用鋼材によって構成されている。

下金型１には、鍛造品Ｗを成形するための成形凹部１１が形成されている。この成形凹部１１は、下金型１の上側面において上端が開放されている。

上金型２は、その軸心が上下方向に沿うように配置されて、下金型１の成形凹部１１に対応して配置されている。この上金型２はその先端部（下端部）の断面形状が、下金型１における成形凹部１１の断面形状に対応して形成されている。さらに上金型２は、図示しない昇降駆動手段によって、上下方向（軸心方向）に昇降できるようになっている。そして、上金型２が降下した際には、上金型２の下端部が成形凹部１１内に挿入されて、上金型２の下端面と、成形凹部１１の内周面とで成形部（成形空間部）が形成されているようになっている。この成形部の内周面形状は、型成形される鍛造品Ｗの外周面形状に対応して形成されている。

従って、成形凹部１１内に鍛造素材が挿入された状態で、上金型２が降下して鍛造素材を加圧した際には、鍛造素材が成形部に応じて塑性変形することによって鍛造品Ｗが成形されるようになっている。

下金型１における成形凹部１１の底部には、上下方向に延びるピン孔１２が形成されている。このピン孔１２の上端は、成形凹部１１の底面において上方に開放されている。本実施形態において、ピン孔１２は上下方向（軸心方向）のいずれの位置においても内径が一定に形成された断面円形のストレート形状に形成されている。

図１〜図３に示すように、ピン孔１２には、ノックアウトピン３が互いの軸心を一致させた状態で収容されている。このノックアウトピン３は、ピン孔１２に対し軸心方向（上下方向）に移動できるようになっている。さらにノックアウトピン３は、図示しないシリンダ等の駆動手段によって、上方にスライド移動できるようになっている。そして後述するように、ノックアウトピン３が上方に移動して、ピン３の先端部３１が下金型１の成形凹部１１内に飛び出すと、成形凹部１１内の鍛造品Ｗが突き上げられて下金型１から排出されるようになっている。

本実施形態において、ノックアウトピン３は、軸心方向のいずれの位置においても外径が一定の細長い円柱形状を有している。なお、本実施形態においては、ノックアウトピン３における先端部（上端部）３１よりも下側の部分を軸部３０と称する。

ノックアウトピン３の先端面には、受圧凹部３２が形成されている。この受圧凹部３２の内周面は、ノックアウトピン３の軸心上に中心が位置し、かつ曲率半径がノックアウトピン３の半径よりも大きい凹球面に形成されている。そして受圧凹部３の外周に配置される外側壁（外周壁）３３は、ノックアウトピン３の先端面の外周縁部に沿って周方向に連続して形成されている。

さらに受圧凹部３２の内周面が凹球面に形成されることによって、外側壁３３は、その基端側（下端側）よりも先端側（上端側）が薄くなるように、基端側から先端側にかけて肉厚が次第に薄くなるように形成されている。

本実施形態において、外側壁３３は、外側（外径方向）に撓むように弾性変形可能に構成されている。そして外側壁３３は、後述するように鍛造加工時において、鍛造素材を構成するメタル（金属材料）が塑性流動する際のメタルの圧力Ｐによって、外側に弾性変形して拡開変形（拡径変形）するようになっている。

ノックアウトピン３は、通常状態（ピン孔１２から突出していない非突出状態）では、ピン先端面がピン孔１２の開口面に対応して配置されている。換言すれば、ノックアウトピン３の先端面（受圧凹部３２の内周面）は、成形空間部（キャビティ）の内周面の一部を構成している。

本実施形態では、鍛造加工時のメタルの圧力Ｐが加わっていない自然状態において、ピン孔１２の開口縁部と、非突出状態のノックアウトピン３の先端面外周との間には、隙間（クリアランス）３５が形成されている。なお本実施形態においては、この隙間３５を場合によって、ピン外周隙間またはピン外周クリアランスと称する。

次に、本第１実施形態の鍛造金型を用いた鍛造加工方法について説明する。なお本実施形態の鍛造金型によって成形される鍛造品Ｗとしては、例えばカーエアコン用コンプレッサーの部品の双頭ピストン等を挙げることができる。

鍛造加工開始前の初期状態では、上金型２が上昇した状態（型開き状態）となっている。さらにノックアウトピン３は、非突出状態であり、つまりピン孔１２内に没入（後退）して、ピン先端面が成形凹部１１の底面に対応して配置されている。

この状態において、下金型１および上金型２の所要部分に潤滑剤を塗布し、下金型１の成形凹部１１内に鍛造素材をセットする。

ここで、本実施形態において、潤滑剤としては、水性潤滑剤、油性潤滑剤を例示することができる。

また鍛造素材としては、アルミニウム（アルミニウム合金も含む）製の連続鋳造材を所定長さに切断する等の方法によって製作されたものや、アルミニウムの粉末をビレット状に圧縮成形した後、熱間押出によって丸棒状に成形し、その押出材を所定長さに切断する等の方法によって製作されたものを用いることができる。それ以外にも、鍛造素材として、押出材、圧延材等も使用することができる。

なお、鍛造素材、下金型１および上金型２は必要に応じて適宜、所定の温度に予備加熱しておく。

下金型１の成形凹部１１に鍛造素材をセットした後、上金型２を降下させて成形凹部１１内に打ち込んで型閉じを行って、両金型１，２によって鍛造素材を成形空間部において高荷重に加圧する。これにより鍛造素材が成形空間部に対応する形状に塑性変形して、鍛造品Ｗが形成される。

本実施形態では、この鍛造加工中（鍛造素材の塑性変形中）において、塑性流動するメタル（金属材料）が、成形凹部１１内におけるノックアウトピン３の先端の受圧凹部３２を押圧し、図２Ｂに示すようにメタルの多大な圧力Ｐが受圧凹部３２の内周面に作用する。このメタルの圧力Ｐによって、ピン先端面外周縁部に配置された受圧凹部３２の外側壁３３が、外側に弾性変形して拡開し、外側壁３３の先端部によってピン外周隙間３５の一部が閉塞されて、開口寸法が狭くなる。このため、メタルがピン外周隙間３５に流入するのを有効に防止することができ、メタルの差し込みが生じるのを防止することができる。

なお本発明においては、外側壁３３を弾性変形させた際に、外側壁３３の先端部をピン孔１２の開口縁部に接触させるように構成しても良い。この場合には、鍛造加工中においてピン外周隙間３５を確実に閉塞することができ、メタルのピン外周隙間３５への流入をより確実に防止することができる。

さらに本実施形態においては、ノックアウトピン３の先端面に受圧凹部３２が形成されているため、鍛造加工中に受圧凹部３２内にメタルが流入することによって相対的に、ピン外周隙間３５へのメタル流入量が減少する。従ってこの点においても、メタルのピン外周隙間３５への流入を減少させることができ、メタルの差し込みが発生するのを、より一層確実に防止することができる。

また本実施形態においては、ピン先端の受圧凹部３２の内周面を凹球面に形成しているため、受圧凹部３２に作用するメタルの応力を受圧凹部３２の内周面全域で分散して受け止めることができる。つまり、受圧凹部３２のいずれかの部位に、メタルの応力が局部的に集中して作用するのを防止することができる。このため、外側壁３３が早期に破損する等の不具合を確実に防止でき、ノックアウトピン３の強度を十分に確保でき、耐久性を向上させることができる。

さらに本実施形態においては、受圧凹部３２を凹球状に形成することによって、外側壁３３の肉厚を基端側（下端側）から先端側（上端側）にかけて次第に薄くなるように形成することができる。このため、受圧凹部３３に加わるメタルの圧力Ｐによって、外側壁３３の先端側をより大きく撓ませることができ、外側壁３３によってピン外周隙間３５を上方から覆うように確実に閉塞することができる。

一方、鍛造品Ｗの成形が完了した後、上金型２を上昇させて型開きを行う。この型開き直後の状態では、鍛造品Ｗは下金型１の成形凹部１１の内周面に密着した状態に配置されている。

次にノックアウトピン３を上昇させて、ノックアウトピン３によって鍛造品Ｗを突き上げて（ノックアウトして）、鍛造品Ｗを下金型１に対し離型させて排出する。下金型１から排出された鍛造品Ｗは、図示しない移載装置等によって搬出される。

ここで本実施形態においては、既述したように鍛造加工時のメタルの差し込みを防止できるため、鍛造品２を下金型１からノックアウトする際に、メタルの差し込みによるバリが下金型１内に突っ掛かってしまうような不具合を確実に防止でき、鍛造品Ｗを下金型１からスムーズに排出することができる。さらにメタルの差し込みによるバリによって、次工程での搬送トラブルや加工トラブルが発生するのも確実に防止でき、生産性をより一層向上させることができる。

一方、鍛造品Ｗが下金型１から搬出された後、ノックアウトピン３が降下して初期位置に戻って、ピン先端面がピン孔１２の開口面に対応するように配置される。

この状態のノックアウトピン３の先端面は、メタルの圧力Ｐから開放されているため、ピン先端面外周の外側壁３３は、外側に拡開変形するようなことがなく、初期の状態（縮径した状態）となっており、ピン外周隙間３５が十分に広く開放される。このようにピン外周隙間３５が広く開放されているため、成形凹部１１内に残留する不要な潤滑剤や、成形凹部１１内で発生する不要なガスを、ピン外周隙間３５を介して成形凹部１１内から外部に確実に排出することができる。従って、不要な潤滑剤やガスが成形凹部１１内に残留するを防止でき、その残留により弊害が発生するのを確実に防止することができる。

ここで本実施形態においては、ピン外周隙間３５の片側の間隔（クリアランス寸法）Ａ１を、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍに設定するのが良い。すなわちこのクリアランス寸法Ａ１が大き過ぎる場合には、鍛造加工中にピン外周隙間３５の開口寸法を十分に狭くすることができず、その隙間３５にメタルが流入して、メタルの差し込みが発生するおそれがあり、好ましくない。逆にクリアランス寸法Ａ１が小さ過ぎる場合には、メタルの圧力Ｐが加わっていない自然状態においてのピン外周隙間３５が狭くなり過ぎて、その隙間３５から不要な潤滑剤やガスを排出できず、その不要な潤滑剤等が残留するおそれがあり、好ましくない。

また本実施形態においては、受圧凹部３２における外側壁３３の先端部の厚み（肉厚）Ａ２を、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍに設定するのが良い。すなわちこの肉厚Ａ２が厚過ぎる場合には、鍛造加工中に外側壁３３を十分に外側に弾性変形させることができないおそれがある。そうすると、鍛造加工中にピン外周隙間３５の開口寸法を十分に狭くすることができず、その隙間３５にメタルが流入して、メタルの差し込みが発生するおそれがあり、好ましくない。逆に外側壁３３の先端部肉厚Ａ２が薄過ぎる場合には、外側壁３３に十分な強度を確保できず、外側壁３３が破損し易くなり、耐久性が低下するおそれがあり、好ましくない。

さらに本実施形態においては、外側璧３３の高さ、換言すれば受圧凹部３２の深さＡ３を、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍに設定するのが良い。すなわちこの凹部深さＡ３が深過ぎる場合には、凹部３２に流入したメタルによって鍛造品Ｗに大きい凸部が成形されてしまい、好ましくない。逆に凹部深さＡ３が浅過ぎる場合、つまり外側壁高さＡ３が低過ぎる場合には、鍛造加工中に外側壁３３を十分に外側に弾性変形させることができないおそれがある。そのため、鍛造加工中にピン外周隙間３５の開口寸法を十分に狭くすることができず、その隙間３５にメタルが流入して、メタルの差し込みが発生するおそれがあり、好ましくない。

また本実施形態においては、受圧凹部３２の内周面の曲率半径を、Ｒ２ｍｍ〜Ｒ５０ｍｍ、好ましくはＲ３ｍｍ〜Ｒ１０ｍｍに設定するのが良い。すなわちこの曲率半径が大き過ぎたり、小さ過ぎたりすると、所望の形状の外側壁３３を形成することが困難になり、鍛造加工時に外側壁３３を精度良く弾性変形させることができず、ピン外周隙間３５を十分に閉塞できないおそれがある。

なお、上記実施形態においては、ノックアウトピン３の受圧凹部３２を凹球状に形成しているが、本発明において、受圧凹部３２の形状は凹球状に限られるものではない。例えば図４に示すように受圧凹部３２を円柱形凹部に形成したり、逆円錐形凹部や逆円錐台形凹部に形成したり、さらには四角柱形凹部等の多角柱形凹部に形成したり、逆四角錐台形凹部等の逆多角錐台形凹部に形成するようにしても良い。さらに２種以上の形状が組み合わされた複合形状に形成するようにしても良い。例えば図５に示すように受圧凹部３２を、上半分が円柱形状に形成され、かつ下半分が逆円錐台形状に形成された複合形状に形成するようにしても良い。

また上記実施形態においては、円柱形のノックアウトピン３を用いるようにしているが、本発明において、ノックアウトピンの外観形状は特に限定されるものではない。例えばノックアウトピン３を図６に示すように四角柱形状に形成したり、図７に示すように六角柱形状に形成したり、その他の多角柱形状に形成するようにしても良い。

さらに本発明においては、ノックアウトピン３の外観形状と、受圧凹部３２との形状とを必ずしも対応させる必要はなく、例えばノックアウトピンを円柱形状に形成するとともに、受圧凹部を、多角形凹部や、多角錐形凹部等に形成するようにしても良いし、逆にノックアウトピンを多角柱形状に形成するとともに、受圧凹部を凹球状や円柱凹状に形成するようにしても良い。

さらに本発明においては、ノックアウトピン３の先端部３１と軸部３０との形状を必ずしも一致させる必要はなく、例えば先端部３１を円柱形状とし、軸部３０を四角柱形状等の多角柱形状に形成したり、逆に先端部３１を多角柱形状とし、軸部３０を円柱形状に形成するようにしても良い。

また上記実施形態においては、ノックアウトピン３における先端面の全周に外側壁３３を形成するようにしたが、それだけに限られず、本発明においては、ピン先端面の外周縁部のうち少なくとも一部に外側壁を設けるようにすれば良い。例えば図６に示すように、四角柱形状のノックアウトピン３の先端面の四辺のうち、対向する二辺に外側壁３３を形成するようにしても良い。

また上記実施形態においては、下金型１の成形凹部１１内にノックアウトピン３を配置しているが、ノックアウトピン３の位置は成形凹部内に限られることはない。例えば開放鍛造等のようにバリ出し成形を行う金型においては、バリが発生する部分に対応してノックアウトピンを配置しておき、成形後にノックアウトピンによってバリの部分を突き上げて排出するようにしても良い。言うまでもなくバリ出し成形するような金型であっても、成形凹部内にノックアウトピンを配置するようにしても良い。

もっとも本発明は、型合わせ時におけるメタルの圧力Ｐによって、ノックアウトピン３の先端部３１を弾性変形させるものであるから、メタルの圧力Ｐの高い加工、つまり密閉ないし半密閉鍛造に適している。

＜第２実施形態＞
図８Ａおよび図８Ｂはこの発明の第２実施形態である鍛造金型の下金型を示す断面図である。両図に示すように、この第２実施形態の鍛造金型では、下金型１におけるピン孔１２の開口側端部（上端部）１３が上側（開口側）に向かうに従って次第に内径方向の寸法が大きくなる逆円錐台形状に形成されている。さらにピン孔１２における上端部１３の内周面１３１は、軸心に対する勾配θ１が一定の傾斜面であるテーパー面に形成されている。

さらにピン孔１２における上端部１３よりも下側の部分である奥部１４は、上下方向のいずれの位置においても内径が一定に形成された断面円形のストレート形状に形成されている。

また、このピン孔１２に収納されるノックアウトピン３は、ピン孔１２の上端部１３に対応する先端部（上端部）３１が上側（先端側）に向かうに従って次第に外径方向の寸法が大きくなる逆円錐台形状に形成されている。さらにノックアウトピン３における先端部３１の外周面３１１は、軸心に対する勾配θ２が一定の傾斜面であるテーパー面に形成されている。

本第２実施形態において、ノックアウトピン３の先端部外周面３１１の勾配θ２は、ピン孔１２の上端部内周面１３１の勾配θ１に対し同じ角度に設定されている。

またノックアウトピン３における先端部３１よりも下側の部分である軸部３０は、上下方向のいずれの位置においても外径が一定に形成された断面円形のストレート形状に形成されている。

このノックアウトピン３が、ピン孔１２に互いの軸心を一致させつつ、ノックアウトピン３の先端部３１をピン孔１３の上端部１３に対応させた状態で収容されている。

また本第２実施形態では、鍛造加工時のメタルの圧力Ｐが加わっていない自然状態において、ノックアウトピン３の先端部外周面３１１と、ピン孔１２の上端部内周面１３１との間には、隙間（クリアランス）３５が形成されている。この隙間（ピン外周隙間）３５は、ノックアウトピン３の先端部外周面３１１の全域において一定の間隔に設定されている。

さらにこの第２実施形態においては、メタルの圧力Ｐによって、ノックアウトピン３は、下側（基端側）に押し込まれて、下方に少量移動（後退）するようになっている。なお本実施形態において、ノックアウトピン３は、メタルの圧Ｐ力から開放されると、元の位置に復帰するようになっている。

この第２実施形態の鍛造金型において、他の構成は、上記第１実施形態と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して重複説明は省略する。

この第２実施形態の鍛造金型において、成形凹部１１に鍛造素材をセットした後、上金型２を成形凹部１１内に打ち込むと、鍛造素材が塑性変形して鍛造品Ｗが成形される。

この第２実施形態においては、メタルの圧力Ｐによって、ノックアウトピン３の先端面が押圧されて、ノックアウトピン３が下方に少量移動する。これにより、ピン先端部外周面３１１が、ピン孔上端部内周面１３１に圧接してピン外周隙間３５が閉塞されて、メタルがピン外周隙間３５に流入するのが防止されて、メタルの差し込みが生じるのを防止することができる。

その上さらにこの第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様、ノックアウトピン３の受圧凹部３２の内周面に作用するメタルの圧力Ｐによって、受圧凹部３２の外側壁３３が外側に拡開変形しようとする。このため外側壁３３は、より確実にピン孔上端部内周面に圧接し、ピン外周隙間３５がより確実に閉塞され、メタルの差し込みが生じるのをより確実に防止することができる。

一方、鍛造品Ｗを成形した後、上金型２を上昇させてから、ノックアウトピン３によって鍛造品Ｗを突き上げて排出する。

本第２実施形態において、他の動作手順等は上記第１実施形態と同様であり、同様の効果を奏する。

ここで本第２実施形態においては、ノックアウトピン３の先端部外周面３１１における勾配θ２と、ピン孔１２の上端部内周面１３１における勾配θ１とを２°〜４５°、好ましくは５°〜２０°に設定するのが良い。すなわち勾配θ１，θ２をこの範囲内に設定する場合には、メタルの圧力Ｐによってノックアウトピン３が後退した際に、ピン先端部外周面３１１をピン孔上端部内周面１３１に確実に圧接できて、ピン外周隙間３５を確実に閉塞することができる。

なお、上記実施形態においては、ピン先端部３１およびピン孔上端部１３を逆円錐台形状に形成しているが、本発明においてそれらの形状は限定されるものではない。例えばピン先端部３１を逆多角錐台形状に形成するようにしても良い。同様にピン孔上端部１３を、ピン先端部３１に対応させて逆多角錐台形状に形成するようにしても良い。

さらにピン先端部外周面３１１やピン孔上端部内周面１３１の勾配θ１，θ２を必ずしも一定に設定する必要はなく、勾配θ１，θ２を途中で変化させるようにしても良い。

要は、ピン先端部３１が先端側（上端側）に向かうに従って外径方向の寸法が大きくなるように形成されてさえいれば良い。同様にピン孔上端部１３も開口側（上端側）に向かうに従って外径方向の寸法が大きくなるように形成されてさえいれば良い。

さらに上記第３実施形態においては、ピン先端部外周面３１１の勾配θ２とピン孔上端部内周面１３１の勾配θ１とを同じ角度に設定するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、勾配θ１と勾配θ２とを異なる角度に設定するようにしても良い。この場合においても、メタルの圧力によってノックアウトピン３が後退した際に、ピン先端部外周面３１１の少なくとも一部は、ピン孔上端部内周面１３１に圧接し、ピン外周隙間３５を閉塞することができる。

＜好適手段＞
なお、本発明においては、以下の好適手段を採用することができる。

［１］前記ノックアウトピンの先端部が先端側に向かうに従って外径方向の寸法が大きくなるように形成されるとともに、
前記ピン孔の開口側端部が、前記ノックアウトピンの先端部に対応して、開口側に向かうに従って内径方向の寸法が大きくなるように形成されて、
塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記ノックアウトピンの先端部外周面が前記ピン孔の開口側端部内周面に圧接するようになっている請求項１〜８のいずれか１項に記載の鍛造金型。

［２］前記ノックアウトピンの先端部外周面および前記ピン孔の開口側端部内周面が一定の勾配を有する傾斜面に形成され、
前記ノックアウトピンの先端部外周面および前記ピン孔の開口側端部内周面における勾配が共に同じ角度に設定されている鍛造金型。

［３］前記ノックアウトピンの先端部外周面および前記ピン孔の開口側端部内周面の勾配がそれぞれ２°〜４５°に設定されている鍛造金型。

［４］塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記ノックアウトピンの先端部外周面がその全周において前記ピン孔の開口側端部内周面に圧接するようになっている鍛造金型。

［５］前記ノックアウトピンの先端部および前記ピン孔の開口側端部が円錐台形状に形成されている鍛造金型。

［６］前記ノックアウトピンの先端部外周面と前記ピン孔の開口側端部内周面との間に隙間が形成され、
塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記ノックアウトピンが後退するようになっている鍛造金型。

［７］塑性流動する鍛造素材の圧力が加わっていない状態において、前記ノックアウトピンの先端部外周面が前記ピン孔の開口側端部内周面に接触している鍛造金型。

［８］前記ノックアウトピンの先端部を先端側に向かうに従って外径方向の寸法が大きくなるように形成するとともに、
前記ピン孔の開口側端部を、前記ノックアウトピンの先端部に対応して、開口側に向かうに従って内径方向の寸法が大きくなるように形成しておき、
塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記ノックアウトピンの先端部外周面を前記ピン孔の開口側端部内周面に圧接させるようにした請求項９に記載の鍛造方法。

この発明の鍛造金型は、型鍛造によってアルミニウム製等の鍛造品を製造する際に用いることができる。

１：下金型（一方の金型）
１１：成形凹部
１２：ピン孔
２：上金型
３：ノックアウトピン
３２：受圧凹部
３３：外側壁
３５：ピン外周隙間
Ａ１：ピン外周隙間の寸法
Ｐ：メタルの圧力
Ｗ：鍛造品

Claims (10)

1. 鍛造素材を塑性変形させて鍛造品を成形するための一対の金型と、前記一対の金型のうち一方の金型のピン孔に突出可能に収容されたノックアウトピンとを備え、前記ノックアウトピンを突出させて、成形された鍛造品を前記一方の金型から突き出すようにした鍛造金型であって、
   前記ノックアウトピンの先端面に受圧凹部が形成され、塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記受圧凹部の外側壁が弾性変形可能に構成されていることを特徴とする鍛造金型。
2. 前記受圧凹部の外側壁が前記ノックアウトピンの先端面における外周縁部の全周に形成されている請求項１に記載の鍛造金型。
3. 前記受圧凹部の外側壁は、その基端側よりも先端側が薄く形成されている請求項１または２に記載の鍛造金型。
4. 前記受圧凹部の内周面は、断面円弧状に形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の鍛造金型。
5. 前記受圧凹部の内周面が凹球面によって構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の鍛造金型。
6. 前記一方の金型は、鍛造品を成形するための成形凹部を有し、
   前記成形凹部の底部に前記ノックアウトピンが配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の鍛造金型。
7. 密閉ないし半密閉鍛造用の金型によって構成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の鍛造金型。
8. 前記受圧凹部の外側壁外面と前記ピン孔の開口縁部との間の間隔が０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍに設定されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の鍛造金型。
9. 一対の金型によって鍛造素材を挟圧することによって、鍛造素材を塑性変形させて鍛造品を成形する一方、前記一対の金型のうち一方の金型のピン孔に突出可能に設けられたノックアウトピンを突出させて、成形された鍛造品を前記一方の金型から突き出すようにした鍛造方法であって、
   前記ノックアウトピンの先端面に受圧凹部を形成しておき、
   塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記受圧凹部の外側壁を外側に弾性変形させて、その弾性変形した外側壁によって、前記ノックアウトピンの先端外周縁部と前記ピン孔の開口縁部との隙間の少なくとも一部を閉塞するようにしたことを特徴とする鍛造方法。
10. 鍛造素材を塑性変形させて鍛造品を成形するための一対の金型のうち一方の金型のピン孔に突出可能に収容され、かつ突出することによって、成形された鍛造品を前記一方の金型から突き出すようにした鍛造金型用ノックアウトピンであって、
    先端面に受圧凹部が形成され、塑性流動する鍛造素材の圧力によって、前記受圧凹部の外側壁が弾性変形可能に構成されていることを特徴とする鍛造金型用ノックアウトピン。
    

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