JP2019038032A - 歯車の鍛造成形方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に開示された歯車の鍛造成形方法によれば、まず、パンチにより、素材を外歯成形用の歯形ダイスの一方側から、歯形ダイスの成形空間に押し込む。その後、外歯が形成された歯車を、パンチにより、歯形ダイスの他方側から排出する。
パンチにより、素材を外歯成形用の歯形ダイスの一方側から前記歯形ダイスの成形空間に押し込み、その後、外歯が形成された歯車を前記歯形ダイスの他方側から排出する歯車の鍛造成形方法であって、
前記歯形ダイスの一方側に、前記歯形ダイスの成形空間に押し込まれる前の素材の外径を拘束する素材外径拘束ダイスを設け、
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法よりも小さな寸法とする。
外歯成形用の歯形ダイスと、
前記歯形ダイスの一方側に設けられ素材の外径を拘束する素材外径拘束ダイスと、
前記素材外径拘束ダイスによって外径が拘束された素材を、前記歯形ダイスの一方側から前記歯形ダイスの成形空間に押し込み、その後、外歯が形成された歯車を前記歯形ダイスの他方側から排出するパンチと、を備え、
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法よりも小さな寸法とする。
<本実施の形態1に係る歯車の鍛造成形方法の概要>
まず、図1を参照して、本実施の形態1に係る歯車の鍛造成形方法の概要について説明する。図1は、本実施の形態1に係る歯車の鍛造成形方法の例を概略的に示す正面断面図である。なお、図1は、本実施の形態1との対比のため、従来技術に係る歯車の鍛造成形方法も合わせて示されている。
断面減少率={1−(歯車Gの断面積/素材Mの断面積)}×100[%]
続いて、図2及び図3を参照して、本実施の形態1に係る歯車の鍛造成形方法で使用する歯車の鍛造成形装置について説明する。図2は、本実施の形態1に係る歯車の鍛造成形装置の構成例を示す正面図である。図3は、本実施の形態1に係る歯車の鍛造成形装置のうち歯形ダイス及び素材外径拘束ダイス付近の構成例を示す拡大正面図である。
パンチ11は、下降駆動されて、後述の素材外径拘束ダイス22にセットされた素材Mを、上方から押し込むための部材である。なお、図2は、パンチ11の理解を容易にするために、パンチ11を、軸線を境に2つに分割し、このうちの左側を上昇した状態、右側を下降した状態として図示している。しかし、実際のパンチ11は、このように分割されるものではなく、一体で上昇又は下降駆動されるものであることに留意されたい。
歯形ダイス21は、圧力板23の上方に配置され、内側に貫通孔を備えた環状部材である。歯形ダイス21は、素材Mの外周面に外歯を形成するための外歯成形用の部材である。
ダイスケース24は、歯形ダイス21、素材外径拘束ダイス22、及び圧力板23を保持する部材である。
まず、素材Mを、素材外径拘束ダイス22の上方から投入して、素材Mの内周面をマンドレル25に外嵌し、素材外径拘束ダイス22にセットする。このとき、素材Mの下端は、素材外径拘束ダイス22の上端付近に位置している。
続いて、図4〜図11を参照して、本実施の形態1に係る素材M、歯形ダイス21、及び素材外径拘束ダイス22の径寸法について説明する。
図4に示されるように、素材Mは、内側に貫通孔を備えた環状部材であり、外径寸法をD1とする。
図5及び図6に示されるように、素材外径拘束ダイス22は、内側に貫通孔を備えた環状部材であり、内径寸法をD2とする。素材外径拘束ダイス22の内側の貫通孔に素材Mをセットするため、素材外径拘束ダイス22の内径寸法D2は、素材Mの外径寸法D1よりも僅かに大きな寸法とする。すなわち、D1<D2とする。
図7〜図11に示されるように、歯形ダイス21は、内側に貫通孔を備えた環状部材である。
続いて、図12を参照して、本実施の形態1に係る歯車の鍛造成形方法の効果について説明する。図12は、本実施の形態1に係る歯車の鍛造成形方法の効果の例を示すグラフである。図12において、横軸は鍛造成形時の断面減少率[%]であり、縦軸は鍛造成形時の成形荷重[Ton]である。
<本実施の形態2に係る歯車の鍛造成形方法の概要>
上述のように、従来技術においては、素材Mの外径寸法は、歯形ダイス21に設定されている歯車Gの歯形の大径寸法と同じか、又は、それよりも大きな寸法であり、大きな寸法の素材Mから歯車Gを成形していた。そのため、歯車Gの歯先には肉ヒケ(肉引け、肉ひけ)が発生せず、歯車Gの歯先の肉ハリ(肉張り、肉はり)に関しては問題がなかった。
図16に示されるように、素材外径拘束ダイス22Aは、その内周面に歯形ダイス21の歯形形状が彫り込まれている。ここで、素材外径拘束ダイス22Aの内径寸法は、実施の形態1と同様に、歯形ダイス21に設定されている歯車Gの歯形の大径寸法よりも小さく、歯形ダイス21に設定されている歯車Gのピッチ円径寸法よりも大きな寸法である。そのため、素材外径拘束ダイス22Aの内周面においては、素材外径拘束ダイス22Aの内径よりも径方向外側に歯形ダイス21の歯形形状が彫り込まれることになる。
続いて、図17及び図18を参照して、本実施の形態2に係る歯車の鍛造成形方法で使用する歯車の鍛造成形装置について説明する。図17は、本実施の形態2に係る歯車の鍛造成形装置の構成例を示す正面図である。図18は、図17のC領域の拡大正面図である。なお、図18においては、素材外径拘束ダイス22A及び歯形ダイス21の内径形状を見易くするため、マンドレル25の図示を省略している。
上述のように、本実施の形態2においては、素材外径拘束ダイス22Aは、その内周面において、素材外径拘束ダイス22Aの内径よりも径方向外側に歯形ダイス21の歯形形状が彫り込まれている。そのため、鍛造成形時に、素材Mの材料は、素材外径拘束ダイス22Aを移動している間、素材Mに掛かる内圧により、素材外径拘束ダイス22Aの内周面の彫り込み部分の歯先方向に張り出す(据込み移動する)。このことから、素材歯形変形開始部では、素材外径拘束ダイス22A側の歯先部には、素材Mの材料が既に充満している状態になる。よって、素材Mの材料は、実施の形態1のように分流することなく、歯形ダイス21側の歯先部へ移動させることができるため、歯車Gの歯先の肉ヒケの発生を抑制できる。
10 上部ユニット
11 パンチ
20 下部ユニット
21 歯形ダイス
22,22A 素材外径拘束ダイス
23 圧力板
24 ダイスケース
25 マンドレル
26 排出用部材
261 空洞部
262 傾斜板
27 排出口
M 素材
G 歯車
Claims (6)
- パンチにより、素材を外歯成形用の歯形ダイスの一方側から前記歯形ダイスの成形空間に押し込み、その後、外歯が形成された歯車を前記歯形ダイスの他方側から排出する歯車の鍛造成形方法であって、
前記歯形ダイスの一方側に、前記歯形ダイスの成形空間に押し込まれる前の素材の外径を拘束する素材外径拘束ダイスを設け、
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法よりも小さな寸法とする、歯車の鍛造成形方法。 - 前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車のピッチ円径寸法よりも大きな寸法とする、請求項1に記載の歯車の鍛造成形方法。
- 前記素材外径拘束ダイスの内周面において、前記素材外径拘束ダイスの内径よりも径方向外側に前記歯形ダイスの歯形形状が彫り込まれている、請求項1又は2に記載の歯車の鍛造成形方法。
- 外歯成形用の歯形ダイスと、
前記歯形ダイスの一方側に設けられ素材の外径を拘束する素材外径拘束ダイスと、
前記素材外径拘束ダイスによって外径が拘束された素材を、前記歯形ダイスの一方側から前記歯形ダイスの成形空間に押し込み、その後、外歯が形成された歯車を前記歯形ダイスの他方側から排出するパンチと、を備え、
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法よりも小さな寸法とする、歯車の鍛造成形装置。 - 前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車のピッチ円径寸法よりも大きな寸法とする、請求項4に記載の歯車の鍛造成形装置。
- 前記素材外径拘束ダイスの内周面において、前記素材外径拘束ダイスの内径よりも径方向外側に前記歯形ダイスの歯形形状が彫り込まれている、請求項4又は5に記載の歯車の鍛造成形装置。
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- 2018-07-09 JP JP2018129968A patent/JP7056422B2/ja active Active
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JPS5653818A (en) * | 1979-10-05 | 1981-05-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Extruding method for bar material |
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