JP2015047636A

JP2015047636A - 頭付軸状部品の製造方法

Info

Publication number: JP2015047636A
Application number: JP2013196017A
Authority: JP
Inventors: 徳大沼; Toku Onuma; 且好安井; Katsuyoshi Yasui
Original assignee: MARUYASU NAGANO KK; SAKAMURA TECHNOL CENTER KK; SAKAMURA TECHNOL CT KK
Current assignee: MARUYASU NAGANO KK; SAKAMURA TECHNOL CENTER KK; SAKAMURA TECHNOL CT KK
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2015-03-16

Abstract

【課題】材料ロスがなく低コストで、頭付軸状部品を素材から一貫した鍛造成形により簡単容易にかつ高精度で変形、傷付きなく成形する。【解決手段】前段側の鍛造ステーションのダイとパンチで、素材を冷間鍛造して、軸部と軸部の一端に頭部とを有する中間成形素材を成形する。最終段の鍛造ステーションにおいて、分割開閉ダイ４により中間成形素材の他端部寄りを膨出させることにより求める大径部ｆ４を成形して最終成形品ｆを形成する。その後、ノックアウトピン１０による蹴り出しにより分割開閉ダイ４を押し戻して拡径させると同時に固定ダイ５の中心部に内蔵された押し出しピン５１とバネ５０とからなる押し出し機構５０による押し出し作用により最終成形品ｆを分割開閉ダイ４から傷付きなく排出するようにした。【選択図】図８

Description

本発明は、一端に頭部を有する軸部の他端部寄りに任意形状の大径部を形成する頭付軸状部品の製造方法に関するものである。

一般に、一端に頭部を有する軸部の他端部寄りに任意形状の大径部を形成する頭付軸状部品の製造方法としては、旋盤などを用いて丸棒材を切削加工することにより、丸棒材の不必要な部分を削り落として一端に頭部を有する軸部と、軸部の他端部寄りに所定の輪郭形状の大径部を形成するようにしている。

また、別の製造方法として、多段式冷間鍛造装置を用い、相対向するダイとパンチとにより構成された複数段の鍛造ステーションに棒状素材を順次供給して素材を段階的に冷間鍛造することにより、一端に頭部を有する軸部の他端部寄りに任意形状の大径部を形成する頭付軸状部品の製造方法も知られている。

具体的には、まず、前段側の鍛造ステーションのダイとパンチで、素材を冷間鍛造して、軸部と軸部の一端に頭部とを有する中間成形素材を形成し、次いで、最終段の鍛造ステーションにおいて、複数の型部材に分割されてパンチによる押し込み動作に伴って縮径可能とされた分割開閉ダイを用い、分割開閉ダイにより中間成形素材を掴持すると共に、この状態で中間成形素材を分割開閉ダイとその奥に配置された固定ダイとで構成されたキャビティに打ち込んで、中間成形素材の他端部寄りを膨出させることにより求める大径部を成形して最終成形品（頭付軸状部品）を形成し、その後、パンチが後退するタイミングに合わせてノックアウトピンにより最終成形品を直接パンチ側に蹴り出し、この蹴り出し作用により最終成形品と一緒に分割開閉ダイをパンチ側に押し戻して、分割開閉ダイを元の位置に拡径復帰させると共に、最終成形品を分割開閉ダイから排出させるようになされている。

特開２０００−６１５７５号公報

ところが、前者の頭付軸状部品の製造方法の製造方法によれば、棒材の不必要な部分を削り落とすことにより所望の形状に仕上げているので、作業性が非常に悪いばかりか、材料ロスが多くなってコスト高となる問題があった。

また、後者の頭付軸状部品の製造方法によれば、最終成形品を形成した後、パンチが後退するタイミングに合わせてノックアウトピンにより最終成形品を直接パンチ側に蹴り出し、この蹴り出し作用により最終成形品と一緒に分割開閉ダイをパンチ側に押し戻して元の位置に拡径復帰させると共に、最終成形品を分割開閉ダイから排出させるようになされているため、排出時、最終成形品に分割開閉ダイをパンチ側に押し戻すためのノックアウトピンによる大きな蹴り出し力が直接作用し、その結果、分割開閉ダイから外部に排出される際に、最終成形品の頭部や大径部などが変形したり或いは軸部が傷付いたりするといった問題があった。

そこで、本発明は、材料ロスがなく低コストで、しかも、頭付軸状部品を素材から一貫した鍛造成形により簡単容易にかつ高精度で変形したり傷付いたりすることなく良好に成形できる頭付軸状部品の製造方法の提供を課題とする。

本願の請求項１記載の発明は、相対向するダイとパンチとにより構成された複数段の鍛造ステーションに棒状素材を順次供給して素材を段階的に冷間鍛造することにより、一端に頭部を有する軸部の他端部寄りに任意形状の大径部を形成する頭付軸状部品の製造方法であって、まず、前段側の鍛造ステーションのダイとパンチで、素材を冷間鍛造して、軸部と軸部の一端に頭部とを有する中間成形素材を形成し、次いで、最終段の鍛造ステーションにおいて、複数の型部材に分割されパンチによる押し込み動作に伴って縮径可能とされた分割開閉ダイを用い、分割開閉ダイにより中間成形素材を掴持すると共に、この状態で中間成形素材を分割開閉ダイとその奥に配置された固定ダイとで構成されたキャビティに打ち込んで、中間成形素材の他端部寄りを膨出させることにより求める大径部を成形して最終成形品を形成し、かつ、その形成後、パンチが後退するタイミングに合わせてノックアウトピンによる蹴り出しにより分割開閉ダイを押し戻して拡径させると同時に固定ダイの中心部に内蔵された押し出しピンとバネとからなる押し出し機構による押し出し作用により最終成形品が分割開閉ダイから傷付きなく排出されるようにしたことを特徴とする。

本発明の頭付軸状部品の製造方法によれば、上記した構成により、材料ロスがなく低コストで、しかも、一端に頭部を有する軸部の他端部寄りに任意形状の大径部を備えた頭付軸状部品を素材から一貫した冷間鍛造により簡単容易にかつ高精度で変形したり傷付いたりすることなく良好に成形できる。
特に、最終成形品を形成した後、パンチが後退するタイミングに合わせてノックアウトピンによる蹴り出しにより分割開閉ダイを押し戻して拡径させると同時に固定ダイの奥側中心部に内蔵された押し出しピンとバネとからなるバネ式押出機構による押し出し作用によって最終成形品が分割開閉ダイとは独立してパンチユニット側に排出されるようにしたから、その排出時に最終成形品の頭部や大径部などが変形したり或いは軸部が傷付いたりするのを確実に防止することができる。

本発明に係る製造方法を実施する多段式冷間鍛造装置の全体を示す概略図である。頭付軸状部品の成形工程を示す説明図である。多段式冷間鍛造装置における１段目の鍛造ステーションの要部の縦断面図である。同冷間鍛造装置における２段目の鍛造ステーションの要部の縦断面図である。同冷間鍛造装置における３段目の鍛造ステーションの要部の縦断面図である。同冷間鍛造装置における４段目の鍛造ステーションの要部の縦断面図である。同冷間鍛造装置における最終段の鍛造ステーションにおける鍛造前の要部の縦断面図である。同冷間鍛造装置における最終段の鍛造ステーションにおける鍛造後の要部の縦断面図である。本発明に係る製造方法で製造できるその他の頭付軸状部品の形状説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
なお、この実施の形態に係る頭付軸状部品の多段式冷間鍛造装置は、本発明の製造方法を実施するものである。

図１に示すように、この製造装置は、５段の鍛造ステーションＸ１〜Ｘ５で頭付軸状部品を成形する多段式冷間鍛造装置１であって、機台２にカッター装置（図示せず）と、ダイユニット１１〜１５とを並設すると共に、この機台に近接、離反するように往復動するラム３に、ダイユニット１１〜１５にそれぞれ対向させて複数のパンチユニット２１〜２５を取付けた構成とされている。

そして、ラム３の前進により鍛造ステーションＸ１〜Ｘ５において、素材が各ダイユニット１１〜１５内に順次打ち込まれて冷間鍛造が行われる。

図２は、頭付軸状部品の多段式冷間鍛造装置１による成形工程における形状の変化を示すものである。

まず、図２の（イ）に示すよう所定長さに切断された中実棒状素材ａを多段式冷間鍛造装置１に供給する。

そして、１段目の鍛造ステーションＸ１において、図２の（ロ）に示すように据え込み加工が施された中間成形素材ｂが成形される。

２段目の鍛造ステーションＸ２において、図２の（ハ）に示すように中間成形素材ｂが小径化された基準軸部ｃ１と、その一端に大径軸部ｃ２とを有する中間成形素材ｃが形成される。

３段目の鍛造ステーションＸ３において、中間成形素材ｃから図２の（ニ）に示すような基準軸部ｄ１と、その一端に頭部ｄ２とを有する中間成形素材ｄが形成される。

４段目の鍛造ステーションＸ４において、中間成形素材ｄから図２の（ホ）に示すような基準軸部ｅ１と、その一端に円盤状の頭部ｅ２、他端に小径軸部ｅ３を有する中間成形素材ｅが形成される。

５段目（最終段）の鍛造ステーションＸ５において、中間成形素材ｅから図２の（ヘ）に示すような基準軸部ｆ１と、その一端に円盤状の頭部ｆ２、他端に鍔状の大径部ｆ４を介して小径軸部ｆ３を有する最終成形品ｆが形成される。

なお、これらの鍛造ステーションＸ１〜Ｘ５間にわたる素材の移送は、図示していないが既知の素材移送用チャックにより上流側の鍛造ステーションから下流側鍛造ステーションに順次行なわれる。

次に、鍛造ステーションＸ１〜Ｘ５の構成とその動作について説明する。

１段目の鍛造ステーションＸ１は、図３に示すように機台２側に設けられるダイ１１ａを備えたダイユニット１１と、ラム３側に設けられるパンチ２１ａを備えたパンチユニット２１とからなる。そして、鍛造ステーションＸ１においては、パンチ２１ａによって素材ａがダイ１１ａ内に打ち込まれることにより、図２の（ロ）に示すように据え込み加工が施された中間成形素材ｂが成形される。また、パンチ２１ａの後退に伴って成形後の中間成形素材ｂがノックアウトピン１１ｂによりダイ１１ａ外に排出され、排出された中間成形素材ｂは２段目の鍛造ステーションＸ２に搬送される。

２段目の鍛造ステーションＸ２は、図４に示すように機台２側に設けられるダイ１２ａを備えたダイユニット１２と、ラム３側に設けられるパンチ２２ａを備えたパンチユニット２２とからなる。そして、鍛造ステーションＸ２においては、パンチ２２ａによって中間成形素材ｂがダイ１２ａ内に打ち込まれることにより、図２の（ハ）に示すように中間成形素材ｂが小径化された基準軸部ｃ１と、その一端に大径軸部ｃ２とを有する中間成形素材ｃが形成される。また、パンチ２２ａの後退に伴って成形後の中間成形素材ｃがノックアウトピン１２ｂによりダイ１２ａ外に排出され、排出された中間成形素材ｃは３段目の鍛造ステーションＸ３に搬送される。

３段目の鍛造ステーションＸ３は、図５に示すように機台２側に設けられるダイ１３ａを備えたダイユニット１３と、ラム３側に設けられ、かつパンチ側ダイ２３ｂが設けられたパンチ２３ａを備えたパンチユニット２３とからなる。そして、鍛造ステーションＸ３においては、パンチ２３ａによって中間成形素材ｃがダイ１３ａ内とパンチ側ダイ２３ｂ内とに打ち込まれることにより、図２の（ニ）に示すように基準軸部ｄ１と、その一端に頭部ｄ２とを有する中間成形素材ｄが形成される。また、パンチ２２ａの後退に伴って成形後の中間成形素材ｄがノックアウトピン１３ｂによりダイ２２ａ外に排出され、排出された中間成形素材ｄは４段目の鍛造ステーションＸ４に搬送される。

４段目の鍛造ステーションＸ４は、図６に示すように、機台２側に設けられるダイ１４ａを備えたダイユニット１４と、ラム３側に設けられ、かつパンチ側ダイ２４ｂが設けられたパンチ２４ａを備えたパンチユニット２４とからなる。そして、鍛造ステーションＸ４においては、パンチ２４ａによって中間成形素材ｄの頭部側がパンチ側ダイ２４ｂ内とダイ１４ａの前端面とによる空間内に打ち込まれることにより、図２の（ホ）に示すように、基準軸部ｅ１と、その一端に連設される円盤状の頭部ｅ２と、他端に連設される小径軸部ｅ３とを有する中間成形素材ｅが形成される。また、パンチ２４ａの後退に伴って成形後の中間成形素材ｅがノックアウトピン１４ｂによりダイ１４ａ外に排出され、排出された中間成形素材ｅは５段目（最終段）の鍛造ステーションＸ５に搬送される。

５段目の鍛造ステーションＸ５は、図７及び図８に示すように、ダイユニット１５とパンチユニット２５で構成されており、このうちダイユニット１５は、上下に連続して配置された分割開閉ダイ４及び固定ダイ５と、これらの分割開閉ダイ４と固定ダイ５を保持するダイホルダー６とを有すると共に、機台２の取付孔２ａに嵌合固着されている。分割開閉ダイ４は複数（図では３個）の型部材４１…４１に分割されてパンチ２５ａによる押し込み動作により縮径可能とされると共に、縮径時に中間成形素材ｅを掴持して最終成形品ｆの大径部ｆ４を形成するための凹所４１ａがそれぞれ設けられた構成となっている。そして、この分割開閉ダイ４は、ダイケース７内を摺動可能に収納されており、その状態でダイケース７がダイホルダー６内を摺動可能に保持されている。

また、固定ダイ５には、その中心部に中間成形素材ｅの小径軸部ｅ３の挿通を許す成形孔５ａが貫通形成されていると共に、この固定ダイ５に縮径された分割開閉ダイ４が当接することにより、分割開閉ダイ４の凹所４１ａ…４１ａと成形孔５ａ周りの前端面とで最終成形品ｆの大径部ｆ４の形状に相当するキャビティが形成されるようになっている。なお、ダイケース７の後方側には、固定ダイ５を収納する固定ダイケース８が設けられると共に、この固定ダイケース８とダイケース７との間に復帰バネ９，９が配設されて、ダイケース７はパンチユニット側に付勢されるようになっている。

さらに、型部材４１…４１の外周面は、パンチユニット側から大径の第１円筒面、第１テーパ面、及び小径の第２円筒面により段付状とされていると共に、ダイケース７の内周面も、パンチユニット側から大径の第１円筒面、第１テーパ面、小径第２円筒面、第２テーパ面、及びさらに小径の第３円筒面により段付状とされている。そして、この分割開閉ダイ４は、周方向に複数に分割された型部材４１…４１により構成されており、各型部材４１…４１の合わせ面には、互いに対向する凹所が形成されていて、各凹部間には各型部材４１…４１を離反させる方向に付勢するコイルバネ４２，４２がそれぞれ内装されている。

そして、図７に示すように、分割開閉ダイ４がダイケース７の奥方向に押し込まれる前の場合、型部材４１…４１における大径の第１円筒面、第１テーパ面、及び小径の第２円筒面が、ダイケース７における大径の第１円筒面、第１テーパ面、小径第２円筒面にそれぞれ対接するようになっている。また、図８に示すように、分割開閉ダイ４がダイケース７の奥方向に押し込まれた場合、型部材４１…４１は大径の第１円筒面、第１テーパ面、及び小径の第２円筒面が、ダイケース７における大径の第１円筒面、第１テーパ面、小径第２円筒面、第２テーパ面、及び小径の第３円筒面に沿って、全体として縮径する方向に案内されるようになっている。なお、ダイケース７の前面には、分割開閉ダイ４がダイケース７内から外方に脱落するのを防止する抜止め部材６１が設けられている。

さらに、固定ダイケース８の後端側には、最終成形品ｆの成形後、パンチ２５ａが後退するタイミングに合わせて分割開閉ダイ４をパンチユニット側へ押し戻して拡径させるノックアウトピン１０を備えたノックアウトピン機構（図示せず）が設けられている共に、最終成形品ｆ専用の押し出し機構５０が特別に設けられている。この最終成形品ｆ専用の押し出し機構５０は、成形孔５ａの後方に内蔵され、パンチ２５ａが後退するタイミングに合わせて最終成形品ｆのみを、分割開閉ダイ４とは独立してパンチユニット側に押し出す押し出しピン５１とバネ５２とからなる。この押し出し機構５０における押し出しピン５１は、常時はバネ５２により成形孔５ａの前方側へ飛び出すように押し出されており、また、パンチ２５ａにより中間成形素材ｅが固定ダイ側に打ち込まれることにより、バネ５２を圧縮しながら成形孔５ａの奥側に押し込まれる構成となっている。そして、成形後、ノックアウトピン１０による蹴り出しにより分割開閉ダイ４が押し戻されて拡径するタイミングと同時にバネ５３のバネ力により最終成形品ｆを、分割開閉ダイ４とは独立してパンチユニット側に押し出すようになされている。

一方、パンチユニット２５には、中間成形素材ｅの頭部ｅ２を分割開閉ダイ４の前端面との間に保持しながら分割開閉ダイ４を固定ダイ５側に押し込むパンチ２５ａが備えられている。

このように構成した５段目の鍛造ステーションＸ５においては、図７及び図８に示すように、パンチ２５ａにより中間成形素材ｅが固定ダイ５側に打ち込まれることにより、パンチ２５ａの先端部分が分割開閉ダイ４の前端面に当接し、パンチ２５ａにより分割開閉ダイ４の各型部材４１…４１がダイホルダー７の後方側に押し込まれることになる。

これにより、図８に示すように、分割開閉ダイ４の各型部材４１…４１の第１テーパ面がダイケース７の第１テーパ面と干渉して分割開閉ダイ４の軸心部がバネ４２…４２に抗して縮径することになる。そして、分割開閉ダイ４の軸心部が縮径することに伴って、分割開閉ダイ４により中間成形素材ｅが掴持されることになり、この掴持状態で中間成形素材ｅが固定ダイ５に打ち込まれることになる。その結果、縮径された分割開閉ダイ４と固定ダイ５とが当接して形成されたキャビティ内で、中間成形素材ｅを膨出させることにより大径部ｆ４が形成されて、最終成形品ｆが形成されることになる。

そして、パンチ２５ａが後退するタイミングに合わせてノックアウトピン１０による蹴り出しにより分割開閉ダイ４を押し戻してコイルバネ４２…４２により拡径させる一方、このタイミングと同時に固定ダイ５の中心部に内蔵された押し出しピン５１とバネ５２とからなる押し出し機構５０の押し出し作用により最終成形品ｆが分割開閉ダイ４から傷付きなく排出されることになる。また、分割開閉ダイ４はその後退に伴って復帰バネ９…９によりパンチユニット側に押圧されて、抜止め部材６１と当接する元位置に移動復帰される。

以上のように本発明の頭付軸状部品の製造方法によれば、上記した構成により、材料ロスがなく低コストで、しかも、一端に頭部ｅ２を有する基準軸部ｆ１の他端部寄りに鍔状の大径部ｆ４と小径軸部ｆ３を備えた頭付軸状部品ｆを素材ａから一貫した冷間鍛造により簡単容易にかつ高精度で変形したり傷付いたりすることなく良好に成形できる。

特に、最終成形品ｆを形成した後には、パンチ２５ａが後退するタイミングに合わせてノックアウトピン１０による蹴り出しにより分割開閉ダイ４を押し戻して拡径させると同時に、固定ダイ５の奥側中心部に内蔵された押し出しピン５１とバネ５２とからなる最終成形品ｆ専用のバネ式押出機構５０が、その押し出し作用によって最終成形品ｆのみを分割開閉ダイ４とは別に分割開閉ダイ外に排出するようにしたから、その排出時に最終成形品ｆの頭部ｆ２や大径部ｆ４などが変形したり或いは軸部が傷付いたりするのを確実に防止することができる。

また、頭付軸状部品の形状としては、上記した実施の形態の頭付軸状部品に限定されるものではなく、例えば図９の（イ）及び（ロ）に示すような形状のテンション軸や、図９の（ハ）に示すようなスタッド部品など、一端に任意形状の頭部を有する軸部の他端部寄りに任意形状の大径部を形成する頭付軸状部品であればその他のものにも幅広く適用できる。

４分割開閉ダイ
４１型部材
５固定ダイ
１０ノックアウトピン
２５ａパンチ
５０押し出し機構
５１押し出しピン
５２バネ
ｅ中間成形素材
ｆ頭付軸状部品（最終成形品）
ｆ１軸部
ｆ２頭部
ｆ４大径部

Claims

相対向するダイとパンチとにより構成された複数段の鍛造ステーションに棒状素材を順次供給して素材を段階的に冷間鍛造することにより、一端に頭部を有する軸部の他端部寄りに所定の輪郭形状の大径部を形成する頭付軸状部品の製造方法であって、まず、前段側の鍛造ステーションのダイとパンチで、素材を冷間鍛造して、軸部と軸部の一端に頭部とを有する中間成形素材を成形し、次いで、最終段の鍛造ステーションにおいて、複数の型部材に分割されパンチによる押し込み動作に伴って縮径可能とされた分割開閉ダイを用い、分割開閉ダイにより中間成形素材を掴持すると共に、この状態で中間成形素材を分割開閉ダイとその奥に配置された固定ダイとで構成されたキャビティに打ち込んで、中間成形素材の他端部寄りを膨出させることにより求める大径部を成形して最終成形品を形成し、かつ、その形成後、パンチが後退するタイミングに合わせてノックアウトピンによる蹴り出しにより分割開閉ダイを押し戻して拡径させると同時に固定ダイの中心部に内蔵された押し出しピンとバネとからなる押し出し機構による押し出し作用により最終成形品が分割開閉ダイから傷付きなく排出されるようにしたことを特徴とする頭付軸状部品の製造方法。