JP2016124027A - Forcing mold structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鍛造用金型構造に関する。 The present invention relates to a die structure for forging.
エンジンのクランクシャフト、コンロッドといった比較的大きな部品は一般に熱間鍛造によって製造されていることが多い。鍛造によって製造する場合、通常は、ロール加工後の鍛造素材の潰し鍛造、荒鍛造、仕上げ鍛造及びトリミング(バリ抜き)の各工程が順に行なわれて、目的とする鍛造品が得られている。特許文献1には、各工程のための金型をダイホルダー上のダイカセットの上に並設した鍛造用金型構造が記載されている。
In general, relatively large parts such as engine crankshafts and connecting rods are generally manufactured by hot forging. When manufacturing by forging, each process of crushing forging, rough forging, finish forging and trimming (deburring) of a forged material after roll processing is usually performed in order to obtain a target forged product.
ところで、鍛造用金型は、例えば、高温の鍛造素材が大荷重で繰り返して接触するため、その使用条件は過酷なものになっている。そのため、金型の使用回数が多くなると、金型のキャビティ面が劣化し(摩耗やヒートクラック等を生じ)、所期の鍛造品を得ることができなくなる。従来は、金型の劣化したキャビティ面の段下げ加工(表面の切削や肉盛り溶接)を行なって新たなキャビティ面を形成し、その段下げ分をスペーサによって底上げして当該金型を再使用するという手法が採用されている。 By the way, forging dies, for example, a high-temperature forging material repeatedly comes into contact with a large load, so that the use conditions are severe. For this reason, when the number of times of use of the mold increases, the cavity surface of the mold deteriorates (wears, heat cracks, etc.), and the desired forged product cannot be obtained. Conventionally, a new cavity surface is formed by performing step-down processing (surface cutting or build-up welding) on the deteriorated cavity surface of the mold, and the mold is reused by raising the step-down portion with a spacer. The technique of doing is adopted.
上記段下げ・再使用は、金型の寿命が延びるものの、段下げ加工のために金型の稼働ロスを生じ、また、段下げ加工自体にも費用がかかり、さらに、段下げ加工のたびにキャビティ面の性状も低下するため、得られる鍛造品の品質が低下していく。 Although the above-mentioned step-down / reuse increases the life of the mold, it causes a loss of mold operation due to the step-down process, and the step-down process itself is costly. Since the quality of the cavity surface also decreases, the quality of the forged product obtained decreases.
本発明者は、上記問題を解決すべく、鍛造用金型を、鍛造品を成形するキャビティを有するキャビティ型と、このキャビティ型を支持するベース型とに分割し、キャビティ型についてはキャビティ面が劣化した時点で使用を止める使い捨てにすることを検討した。これによれば、上記段下げ加工が不要になるから、金型の稼働ロスはなくなるとともに、段下げ加工費が不要になり、鍛造品の品質低下も避けられる。また、キャビティ型を使い捨てにしても、キャビティ型自体は小型化が図れるから、使い捨てに伴う材料コストの上昇も抑えられる。 In order to solve the above problem, the present inventor divides a forging die into a cavity die having a cavity for forming a forged product and a base die for supporting the cavity die. We considered making it disposable when it was deteriorated. According to this, since the step-down process is not required, there is no loss of operation of the mold, the step-down process cost is not required, and the quality of the forged product can be avoided. Further, even if the cavity mold is disposable, the cavity mold itself can be reduced in size, so that an increase in material cost associated with the disposable can be suppressed.
しかし、上記金型分割構造案の場合、図6に示すように、キャビティ型1を使い捨てにすべく、その小型化を図ると、型の肉厚が薄くなる。その結果、鍛造時にキャビティ2の相対する側面部2a,2bに加わる離反する方向の荷重(矢符で示す)により、キャビティ型1に生ずる引張応力が過大になり、型割れ3を生じ易くなる。なお、図6において、4はベース型、5は鍛造品、6は鍛造品5のバリである。
However, in the case of the above-described mold division structure plan, as shown in FIG. 6, when the
そこで、本発明は、キャビティ型の型割れに対策することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to cope with the mold crack of a cavity type | mold.
本発明は、上記課題を解決するために、キャビティ型に予圧をかけるようにした。 In the present invention, in order to solve the above-described problems, a preload is applied to the cavity mold.
ここに開示する鍛造用金型構造は、
鍛造品を成形するキャビティを有するキャビティ型と、
上記キャビティ型が支持されるベース型と、
上記キャビティ型の両側に設けられ、鍛造時に上記キャビティの相対する側面部に加わる荷重を受けるように、上記キャビティ型を挟んで相対する第1荷重受け及び第2荷重受けと、
上記キャビティ型と上記第1荷重受けの間に圧入され、くさび作用によって、上記第1荷重受けと第2荷重受けの間で上記キャビティ型に圧縮荷重を付与する予圧付与部材とを備えていることを特徴とする。
The mold structure for forging disclosed here is
A cavity mold having a cavity for molding a forged product;
A base mold on which the cavity mold is supported;
A first load receiver and a second load receiver which are provided on both sides of the cavity mold and are opposed to each other with the cavity mold interposed therebetween so as to receive a load applied to the opposite side surface portions of the cavity during forging;
A preload applying member that is press-fitted between the cavity mold and the first load receiver and applies a compressive load to the cavity mold between the first load receiver and the second load receiver by a wedge action; It is characterized by.
かかる鍛造用金型構造であれば、予圧付与部材のくさび作用によってキャビティ型に予め圧縮荷重が付与されているから、鍛造時にキャビティの相対する側面部に荷重が加わったときのキャビティ型に生ずる引張応力が小さくなる。そのため、キャビティ型の割れが防止される。 In such a forging die structure, a compressive load is applied to the cavity mold in advance by the wedge action of the preloading member, so that the tensile force generated in the cavity mold when a load is applied to the opposite side surface of the cavity during forging. Stress is reduced. Therefore, cracking of the cavity mold is prevented.
好ましい実施形態は、上記キャビティ型のキャビティが長尺物を鍛造するためのものであり、上記第1荷重受けと第2荷重受けが上記キャビティの長手方向に直交する方向の両側に配置されていることを特徴とする。長尺物を鍛造するキャビティ型には、その鍛造時にキャビティをその長手方向に直交する方向の両側に拡大させる力が加わって縦割れを招きやすいところ、この縦割れが上記予圧付与部材による圧縮荷重の付与によって防止される。 In a preferred embodiment, the cavity type cavity is for forging a long object, and the first load receiver and the second load receiver are arranged on both sides in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cavity. It is characterized by that. A cavity mold that forges long objects is subject to a force that expands the cavity to both sides in the direction perpendicular to the longitudinal direction during forging, and this tends to cause vertical cracks. It is prevented by giving.
上記第1荷重受け及び第2荷重受けについては、例えば、上記ベース型に相対する側壁を設け、この両側壁を第1荷重受け及び第2荷重受けとすることができる。 For the first load receiver and the second load receiver, for example, a side wall facing the base mold may be provided, and both side walls may be used as the first load receiver and the second load receiver.
しかし、好ましいのは、上記第1荷重受けが、上記キャビティ型に隣接して設けられた別の金型によって構成されていることである。同じく、上記第2荷重受けが、上記キャビティ型に隣接して設けられた別の金型によって構成することが好ましい。このように、第1荷重受け又は第2荷重受けとして、キャビティ型に隣接する金型を利用すると、ベース型に荷重受け用の側壁を設ける必要がなくなるため、トランスファープレス型鍛造装置全体の小型化に有利になるとともに、上記隣接金型で鍛造時の荷重を確実に受けることができ、型割れ防止に有利になる。 However, it is preferable that the first load receiver is constituted by another mold provided adjacent to the cavity mold. Similarly, it is preferable that the second load receiver is constituted by another mold provided adjacent to the cavity mold. As described above, when the mold adjacent to the cavity mold is used as the first load receiver or the second load receiver, it is not necessary to provide a side wall for receiving the load on the base mold. In addition, it is possible to reliably receive the forging load with the adjacent mold, which is advantageous in preventing mold cracking.
好ましいのは、上記キャビティ型と上記別の金型(第2荷重受け)の間において上記ベース型に固定されて上記キャビティ型を挟持する挟持部材を備え、上記別の金型が上記挟持部材を介して上記キャビティの側面部に加わる荷重を受けるようにすることである。これにより、鍛造時にキャビティ型に加わる荷重を上記別の金型と挟持部材の協働によって受けることができ、型割れ防止に有利になる。 Preferably, a clamping member is provided that is fixed to the base mold and clamps the cavity mold between the cavity mold and the another mold (second load receiver), and the another mold includes the clamping member. And receiving a load applied to the side surface of the cavity. As a result, the load applied to the cavity mold during forging can be received by the cooperation of the other mold and the clamping member, which is advantageous in preventing mold cracking.
好ましいのは、上記キャビティ型が上記鍛造品の形状に倣った鍛造型を用いて鍛造されていることである。これにより、キャビティ型にはキャビティ面に沿って鍛流線が形成されるため、キャビティ型は反復曲げ応力に強くなり、型割れ防止に有利になる。 Preferably, the cavity mold is forged using a forging mold that follows the shape of the forged product. As a result, forged lines are formed along the cavity surface in the cavity mold, which makes the cavity mold more resistant to repeated bending stresses and is advantageous in preventing mold cracking.
好ましい実施形態では上記鍛造品がエンジンのクランクシャフトである。クランクシャフトの場合、その軸方向においてカウンタウェイト部及びクランクピン部が交互に設けられていて、複雑な形状をしていることから、鍛造時にキャビティ型に引張応力の集中を招き易いが、上記圧縮荷重の付与によって、型割れが防止される。 In a preferred embodiment, the forged product is an engine crankshaft. In the case of a crankshaft, the counterweight portion and the crankpin portion are provided alternately in the axial direction and have a complicated shape, which tends to cause a concentration of tensile stress in the cavity mold during forging. By applying the load, mold cracking is prevented.
本発明によれば、鍛造品を成形するキャビティを有するキャビティ型の両側に、鍛造時に上記キャビティの相対する側面部に加わる荷重を受けるように、上記キャビティ型を挟んで相対する第1荷重受け及び第2荷重受けを設け、上記キャビティ型と上記第1荷重受けの間に予圧付与部材を圧入し、くさび作用によって、上記第1荷重受けと第2荷重受けの間で上記キャビティ型に圧縮荷重を付与するようにしたから、鍛造時にキャビティの相対する側面部に荷重が加わったときのキャビティ型に生ずる引張応力が小さくなり、キャビティ型の割れ防止に有利になる。 According to the present invention, on both sides of a cavity mold having a cavity for molding a forged product, a first load receiver opposed across the cavity mold so as to receive a load applied to opposite side portions of the cavity during forging, and A second load receiver is provided, a preload applying member is press-fitted between the cavity mold and the first load receiver, and a compressive load is applied to the cavity mold between the first load receiver and the second load receiver by a wedge action. Since this is applied, the tensile stress generated in the cavity mold when a load is applied to the opposite side surfaces of the cavity during forging is reduced, which is advantageous in preventing cracking of the cavity mold.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.
<実施形態1>
図1及び図2に示す鍛造用金型構造(下側ダイ装置)は、長尺物としてのエンジンのクランクシャフトを鍛造するためのものであり、等ピッチで並設された荒鍛造型11、仕上げ鍛造型12及びトリム型13を備えている。なお、荒鍛造型11に隣接する潰し鍛造型の図示は省略している。鍛造型11,12及びトリム型13各々はダイホルダ(図示省略)に取り付けられる。下側ダイ装置の上方には、鍛造型11,12及びトリム型13に対応する鍛造型及びトリムパンチ20を備えた上側ダイ装置が設けられており、上側ダイ装置の下降によって、熱間鍛造及びトリミングが行なわれる。
<
A forging die structure (lower die device) shown in FIGS. 1 and 2 is for forging a crankshaft of an engine as a long object, and a rough forging die 11 arranged in parallel at an equal pitch, A finish forging die 12 and a trim die 13 are provided. The crushing forging die adjacent to the rough forging die 11 is not shown. The forging dies 11, 12 and the trim die 13 are each attached to a die holder (not shown). Above the lower die device, an upper die device having forging dies and
仕上げ鍛造型12については、鍛造用のキャビティ14を有するキャビティ型15と、このキャビティ型15が取り付けられるベース型16とに分かれた金型分割構造が採用されている。一方、本実施形態の荒鍛造型11は、仕上げ鍛造型12とは違って、鍛造用のキャビティ17を有するキャビティ部とベース部が一体になっている。トリム型13は、仕上げ鍛造後のクランクシャフトを受ける受台18の上に、クランクシャフトの製品部に対応する開口の周囲にバリせん断刃を備えたトリムダイ19が固定されてなる。図1及び図2はトリムパンチ20が下降した状態を示す。
The finish forging die 12 employs a die dividing structure that is divided into a cavity die 15 having a
仕上げ鍛造型12のキャビティ型15はキャビティ長手方向の両端部に配置された締結具22によってベース型16に固定される。このキャビティ型15のキャビティ長手方向と直交する方向の両側には、予圧付与部材23と挟持部材24が配置されている。
The cavity die 15 of the finish forging die 12 is fixed to the base die 16 by
予圧付与部材23は、キャビティ型15とトリミング型13の間をその両者に挟まれてキャビティ長手方向に延びている。予圧付与部材23は、キャビティ長手方向に間隔をおいて配置された複数の締結具25によってベース型16に固定される。同じく、挟持部材24は、キャビティ型15と荒鍛造型11の間をその両者に挟まれてキャビティ長手方向に延びている。挟持部材24は、キャビティ長手方向に間隔をおいて配置された複数の締結具26によってベース型16に固定される。
The
本実施形態では、荒鍛造型11とトリム型13を、仕上げ鍛造型12のキャビティ型15を挟んで相対する第1重受けと第2荷重受けとして、キャビティ型15にキャビティ長手方向と直交する方向の圧縮荷重が付与されている。以下、具体的に説明する。
In the present embodiment, the rough forging
図3に示すように、予圧付与部材23は下方へいくほど幅が漸次狭くなるようにテーパーが付けられていて、キャビティ型15とトリム型13のトリムダイ19の間に上から圧入されている。本実施形態では、キャビティ型15と予圧付与部材23の相接触する側面27,28が対応する傾斜面になっており、トリム型13のトリムダイ19と予圧付与部材23の相接触する側面は垂直になっている。荒鍛造型11と挟持部材24の相接触する側面、並びにキャビティ型15と挟持部材24の相接触する側面は、いずれも垂直になっている。
As shown in FIG. 3, the
予圧付与部材23がキャビティ型15とトリム型13のトリムダイ19の間に圧入され、この予圧付与部材23のくさび作用により、キャビティ型15に圧縮荷重が付与される。すなわち、キャビティ型15に隣接する第1荷重受けとしてのトリム型13と、同じくキャビティ型15に隣接する第2荷重受けとしての荒鍛造型11の間で、キャビティ型15にキャビティ長手方向と直交する方向の圧縮荷重が付与される。
The
従って、仕上げ鍛造型12での鍛造時には、キャビティ型15におけるキャビティ14の相対する側面部14a,14bに対して互いに離反する方向の荷重が加わる。一方の側面部14aに加わる荷重は予圧付与部材23を介して第1荷重受けとしてのトリム型13のトリムダイ19で受けられ、他方の側面部14bに加わる荷重は挟持部材24を介して第2荷重受けとしての荒鍛造型11によって受けられる。そうして、キャビティ型15には上記予圧付与部材23によって圧縮荷重が予め付与されているから、上記側面部14a,14bに加わる離反する方向の荷重が上記圧縮荷重によって一部相殺された形となる。その結果、キャビティ型15に生ずる引張応力が小さくなるため、キャビティ型15に縦割れを生ずることが防止される。
Therefore, during forging with the
<実施形態2>
図4に示すように、仕上げ鍛造型12のベース型16には、キャビティ長手方向に直交する方向に相対する側壁31,32が立設されている。この両側壁31,32がキャビティ型15を挟んで相対する第1荷重受け及び第2荷重受けを構成している。そうして、テーパー付の予圧付与部材23がキャビティ型15と一方の側壁31の間に上から圧入されて実施形態1と同様にベース型16の底部に固定されている。これにより、上記両側壁31,32間においてキャビティ型15にキャビティ長手方向に直交する方向の圧縮荷重が付与されている。
<
As shown in FIG. 4, the base die 16 of the
本実施形態の予圧付与部材23は、下方へいくほど幅が漸次狭くなるように、その両側面33,34が互いに逆方向に傾斜している。そうして、この予圧付与部材23の両側面33,34に対応して、キャビティ型15と一方の側壁31の間隔が下方へいくほど漸次狭くなるように、このキャビティ型15と一方の側壁31の相対する側面35,36が逆方向に傾斜している。
The
従って、本実施形態においても、鍛造時にキャビティ型15におけるキャビティ14の側面部14a,14bに加わる離反する方向の荷重が、キャビティ型15に予め付与されている圧縮荷重によって一部相殺された形となる。よって、キャビティ型15に生ずる引張応力が小さくなって、キャビティ型15に縦割れを生ずることが防止される。
Therefore, also in the present embodiment, the load in the separating direction applied to the
<キャビティ型15について>
上記キャビティ型15は、その基本形状が鋳造によって形成された後に、クランクシャフトの形状に倣った鍛造型37を用いてキャビティ14の内面が成形されている。これにより、図5に示すように、キャビティ型15にはキャビティ14の内面に沿って鍛流線(ファイバーフロー)38が形成されるため、キャビティ型15は反復曲げ応力に強くなり、上述の予圧縮荷重による荷重相殺と相俟って、型割れ防止に有利になる。
<About
After the
<他の実施形態>
実施形態1では、予圧付与部材23にその一方の側面のみを傾斜面としてテーパーを付けたが、予圧付与部材23にテーパーを付けるにあたってはその両側面を傾斜面としてもよい。
<Other embodiments>
In the first embodiment, the
また、荒鍛造型11についても、これをキャビティ型とベース型で構成される金型分割構造を採用し、そのキャビティ型に実施形態1,2と同様の手法で予圧縮荷重を付与するようにしてもよい。
Also, the rough forging
また、上側ダイ装置の仕上げ鍛造型又は荒鍛造型においても、上記実施形態1,2に倣って金型分割構造を採用し、キャビティ型に予圧縮荷重を付与するようにしてもよい。 Further, in the finish forging die or the rough forging die of the upper die apparatus, a mold dividing structure may be adopted in accordance with the first and second embodiments, and a precompression load may be applied to the cavity die.
11 荒鍛造型(第2荷重受け)
12 仕上げ鍛造型
13 トリム型(第1荷重受け)
14 キャビティ
14a 側面部
14b 側面部
15 キャビティ型
16 ベース型
23 予圧付与部材
24 挟持部材
31 側壁(第1荷重受け)
32 側壁(第2荷重受け)
11 Rough forging die (second load receiver)
12 Finish forging die 13 Trim die (first load receiver)
14
32 Side wall (second load receiver)
Claims (8)
上記キャビティ型が支持されるベース型と、
上記キャビティ型の両側に設けられ、鍛造時に上記キャビティの相対する側面部に加わる荷重を受けるように、上記キャビティ型を挟んで相対する第1荷重受け及び第2荷重受けと、
上記キャビティ型と上記第1荷重受けの間に圧入され、くさび作用によって、上記第1荷重受けと第2荷重受けの間で上記キャビティ型に圧縮荷重を付与する予圧付与部材とを備えていることを特徴とする鍛造用金型構造。 A cavity mold having a cavity for forging;
A base mold on which the cavity mold is supported;
A first load receiver and a second load receiver which are provided on both sides of the cavity mold and are opposed to each other with the cavity mold interposed therebetween so as to receive a load applied to the opposite side surface portions of the cavity during forging;
A preload applying member that is press-fitted between the cavity mold and the first load receiver and applies a compressive load to the cavity mold between the first load receiver and the second load receiver by a wedge action; Forging die structure characterized by
上記キャビティ型のキャビティは長尺物を鍛造するためのものであり、
上記第1荷重受けと第2荷重受けは上記キャビティの長手方向に直交する方向の両側に配置されていることを特徴とする鍛造用金型構造。 In claim 1,
The cavity type cavity is for forging long objects,
The die structure for forging, wherein the first load receiver and the second load receiver are disposed on both sides in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the cavity.
上記第1荷重受けが、上記キャビティ型に隣接して設けられた別の金型によって構成されていることを特徴とする鍛造用金型構造。 In claim 1 or claim 2,
The forging die structure, wherein the first load receiver is constituted by another die provided adjacent to the cavity die.
上記第2荷重受けが、上記キャビティ型に隣接して設けられた別の金型によって構成されていることを特徴とする鍛造用金型構造。 In any one of Claim 1 thru | or 3,
The forging die structure, wherein the second load receiver is constituted by another die provided adjacent to the cavity die.
上記キャビティ型と上記第2荷重受けとしての上記別の金型の間において上記ベース型に固定されて上記キャビティ型を挟持する挟持部材を備え、
上記別の金型が上記挟持部材を介して上記キャビティの側面部に加わる荷重を受けることを特徴とする鍛造用金型構造。 In claim 4,
A clamping member that is fixed to the base mold and clamps the cavity mold between the cavity mold and the another mold as the second load receiver;
The forging die structure, wherein the another die receives a load applied to the side surface portion of the cavity through the clamping member.
上記ベース型に上記第1荷重受けとしての第1側壁と上記第2荷重受けとしての第2側壁とが相対するように立設されていることを特徴とする鍛造用金型構造。 In claim 1 or claim 2,
A forging die structure characterized in that a first side wall as the first load receiver and a second side wall as the second load receiver are erected on the base mold so as to face each other.
上記キャビティ型は、上記鍛造品の形状に倣った鍛造型を用いて鍛造されていることを特徴とする鍛造用金型構造。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
The mold structure for forging, wherein the cavity mold is forged using a forging mold that follows the shape of the forged product.
エンジンのクランクシャフトを鍛造することを特徴とする鍛造用金型構造。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
Forging die structure characterized by forging engine crankshaft.
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