JP2019098351A - 鍛造用金型、パーツフォーマ、および、鍛造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続加工を行ってもパンチ側金型とダイ側金型との軸のズレが抑制される鍛造用金型を提供する。【解決手段】鍛造用金型５０は、線材２１を所定の長さにカットした被鍛造材２１ａを鍛造加工するための鍛造用金型５０であって、被鍛造材２１ａが配置される凹部４１ａを有するダイ側金型４０と、凹部４１ａに対応したパンチ３１を有し、押圧方向に移動することでパンチ３１が被鍛造材２１ａをダイ側金型４０に押し付けて鍛造加工するパンチ側金型３０と、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の一方に設けられる挿入部３３、ならびに、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の他方に設けられ、挿入部３３が挿入される被挿入部４３を有するガイド部７０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、鍛造用金型、当該鍛造用金型を備えるパーツフォーマ、および、当該鍛造用金型を用いた鍛造方法に関する。

従来、鍛造加工によって金属材料を加工することが行われている。鍛造加工では、ダイ側金型に配置された被鍛造材をパンチ側金型が押圧することで加工が行われる。また、加工精度向上のため、パンチ側金型とダイ側金型とは、軸合わせが行われる。

特許文献１には、パンチを固定するパンチケースとダイを固定するダイケースとをはめ合わせることで、パンチとダイとの軸を合わせることが開示されている。

実用新案登録第３０９１８２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、剛体同士のはめ合わせなので、クリアランスがある程度必要であり、高精度の加工が難しい。また、初期的にパンチとダイとを高精度に軸合わせしたとしても、連続加工を行う中で、当該軸にズレが生じる場合がある。

そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、連続加工を行った場合でもパンチ側金型とダイ側金型との軸のズレを抑制することができる鍛造用金型、パーツフォーマ、および、鍛造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る鍛造用金型は、線材を所定の長さにカットした被鍛造材を鍛造加工するための鍛造用金型であって、前記被鍛造材が配置される凹部を有する第一の金型と、前記凹部に対応した凸部を有し、押圧方向に移動することで前記凸部が前記被鍛造材を前記第一の金型に押し付けて鍛造加工する第二の金型と、前記第一の金型および前記第二の金型の一方に設けられる挿入部、ならびに、前記第一の金型および前記第二の金型の他方に設けられ、前記挿入部が挿入される被挿入部を有するガイド部と、を備える。

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るパーツフォーマは、上記の鍛造用金型を少なくとも一つ備える。

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る鍛造方法は、線材を所定の長さにカットした被鍛造材を鍛造加工するための鍛造用金型を用いた鍛造方法であって、前記線材を所定の長さにカットして前記被鍛造材を作製するカット工程と、前記被鍛造材を所定の形状に成形するための凹部を有し、前記被鍛造材が配置される第一の金型に対して、前記被鍛造材を前記所定の形状に成形するための凸部を有する第二の金型が押圧方向に移動することで前記被鍛造材を前記第一の金型に押し付けて鍛造加工する鍛造工程とを含み、前記鍛造工程は、前記第一の金型および前記第二の金型の一方に設けられた挿入部が、前記第一の金型および前記第二の金型の他方に設けられた被挿入部に挿入される軸調整工程と、前記軸調整工程の後に、前記被鍛造材を鍛造加工する加工工程とを含む。

本発明によれば、連続加工を行ってもパンチ側金型とダイ側金型との軸のズレが抑制される鍛造用金型、パーツフォーマ、および、鍛造方法を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る鍛造装置の構成を示す概略図である。 図２は、実施の形態に係る鍛造用金型の構成を示す斜視図である。 図３は、実施の形態に係る鍛造用金型の断面図である。 図４は、図３における破線領域の拡大断面図である。 図５は、実施の形態に係る鍛造方法の流れを示すフローチャートである。 図６Ａは、比較例に係る鍛造用金型の加工時における様子を示す図である。 図６Ｂは、実施の形態に係る鍛造用金型の加工時における様子を示す図である。 図７は、変形例に係る鍛造用金型の断面図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る鍛造用金型、パーツフォーマ、および、鍛造方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置、構成要素の接続形態、ステップ、および、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。

また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。Ｚ軸は、鍛造加工を行うときの押圧方向に平行な方向である。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な平面上において、互いに直交する方向である。なお、Ｚ軸の方向は、水平方向であってもよいし、鉛直方向であってもよいし、その他の方向であってもよい。

また、「略＊＊」との記載は実質的に＊＊と認められるものを含む意図であり、例えば「略円柱」を例に挙げて説明すると、完全な円柱はもとより、実質的に円柱と認められるものを含む意図である。

（実施の形態）
以下、図１〜図７を用いて、本実施の形態について説明する。

[１.鍛造装置]
まず、鍛造装置について、図１を参照しながら説明する。なお、図１では、複数の鍛造用金型を備える鍛造装置（例えば、多段式パーツフォーマ）について説明するが、鍛造装置が備える鍛造用金型の数は、作製する製品の形状などに応じて適宜決定される。例えば、鍛造装置は、１つの鍛造用金型を備えていてもよい。

図１は、本実施の形態に係る鍛造装置１０の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態に係る鍛造装置１０は、５つの鍛造用金型５０を備える。

鍛造装置１０は、切断機２０と、複数のパンチ側金型３０と、複数のダイ側金型４０と、複数のパンチ側金型３０が固定されるラム６０と、複数のダイ側金型４０が固定されるダイブロック６１とを備える。なお、切断機２０は、ダイブロック６１に固定されていてもよい。また、パンチ側金型３０とダイ側金型４０とは一対一に対応して設置されており、一対のパンチ側金型３０およびダイ側金型４０で鍛造用金型５０が構成される。

切断機２０は、金属材料から構成される線材２１を所定の長さに切断する切断装置である。切断機２０により所定の長さに切断された被鍛造材２１ａは、例えば、略円柱状の形状を有する。線材２１は、例えば、黄銅から構成されてもよい。また、線材２１は、鋼材から構成されてもよい。

なお、図１では切断機２０から鍛造用金型５０（具体的には、ダイ４１）へ、および、鍛造用金型５０から隣り合う鍛造用金型５０へ被鍛造材２１ａを搬送する、つまり被鍛造材２１ａを次工程に搬送する搬送機は、図示を省略している。

鍛造用金型５０は、被鍛造材２１ａを鍛造加工により所定の形状に形成する金型である。鍛造用金型５０は、線材２１から鍛造加工により製品を作製する線材用の金型である。例えば、鍛造用金型５０は、ヘッダ加工用の金型である。

パンチ側金型３０は、被鍛造材２１ａをダイ側金型４０に押し付けて鍛造加工する金型である。パンチ側金型３０は、パンチ３１、パンチケース３２、および、挿入部３３を有する。なお、パンチ側金型３０は、第二の金型の一例である。

パンチ３１は、被鍛造材２１ａを所定の形状に成形するための突起である。パンチ３１は、パンチ側金型３０のダイ側金型４０と対向する面から、ダイ側金型４０側に突出している。パンチ３１の形状は、例えば、略円柱状である。パンチ３１は、パンチケース３２に固定される。パンチ３１は、例えば、パンチケース３２に圧入されることによりパンチケース３２に固定される。なお、パンチ３１は、被鍛造材２１ａを所定の形状に成形するための凸部の一例である。

パンチケース３２は、パンチ３１および挿入部３３をラム６０に固定するための部材である。パンチケース３２は、例えば、ラム６０にネジなどにより固定される。

挿入部３３は、パンチ３１の中心軸およびダイ４１の中心軸の軸合わせを行うための部材である。挿入部３３と、当該挿入部３３と対応する被挿入部４３とにより、軸合わせが行われる。軸合わせの詳細は、後述する。なお、本実施の形態に係る鍛造用金型５０は、パンチ側金型３０に挿入部３３を備え、かつ後述するダイ側金型４０に被挿入部４３を備える点に特徴を有する。

挿入部３３は、パンチケース３２に設けられ、当該パンチケース３２のダイケース４２と対向する面から突出する凸部である。挿入部３３は、例えば、パンチケース３２のパンチ３１が設けられている面と同一の面に設けられる。

図１では、パンチ側金型３０は、２つの挿入部３３を備えている例について示しているが、これに限定されない。パンチ側金型３０は、少なくとも１つの挿入部３３を備えていればよい。

挿入部３３は、例えばパンチケース３２に圧入されることによりパンチケース３２に固定される。

また、パンチ側金型３０は、ラム６０に固定されている。ラム６０は、モータなどの駆動部（図示しない）と接続されており、Ｚ軸方向に往復運動を行う。ラム６０が当該駆動部により図中の矢印の方向（Ｚ軸プラス方向）に移動することで、成形（鍛造加工）が行われる。なお、被鍛造材２１ａに荷重を加えるためにラム６０が移動する方向、つまりＺ軸プラス方向は、押圧方向の一例である。また、成形が終了すると、ラム６０は、駆動部により押圧方向とは逆方向（Ｚ軸マイナス側の方向）に移動する。上記のように、パンチ側金型３０は、稼働側の金型である。

ダイ側金型４０は、被鍛造材２１ａが配置され、パンチ側金型３０が押圧方向に移動することで荷重を受ける金型である。ダイ側金型４０は、ダイ４１、ダイケース４２、および、被挿入部４３を有する。なお、ダイ側金型４０は、第一の金型の一例である。

ダイ４１は、被鍛造材２１ａを所定の形状に成形するための部材である。ダイ４１は、例えば、被鍛造材２１ａを所定の形状に成形するための凹部４１ａが形成されている。被鍛造材２１ａは、パンチ３１の形状（具体的には、パンチ３１の押圧方向側の端部の形状）と、ダイ４１の凹部４１ａの形状とにより、所定の形状に成形される。

なお、ダイ側金型４０に被鍛造材２１ａが配置されるとは、被鍛造材２１ａの少なくとも一部が凹部４１ａに収容されること、および、凹部４１ａより被鍛造材２１ａの方が大きく、凹部４１ａを覆うように被鍛造材２１ａがダイケース４２上に配置されることを含む。押圧方向から見たときに、被鍛造材２１ａは、少なくとも一部が凹部４１ａと重なるように配置される。つまり、ダイ側金型４０は、被鍛造材２１ａが配置される凹部４１ａを有する。

ダイ４１は、ダイケース４２に固定される。なお、ダイ４１をダイケース４２に固定する方法は特に限定されないが、例えば、ダイ４１は、ネジ（図示しない）などによりダイケース４２に固定されてもよい。

ダイケース４２は、ダイ４１および被挿入部４３をダイブロック６１に固定するための部材である。ダイケース４２は、例えば、ダイブロック６１にネジ（図示しない）などにより固定される。

被挿入部４３は、パンチ３１の中心軸およびダイ４１の中心軸の軸合わせを行うための部材である。例えば、被挿入部４３と、当該被挿入部４３と対応する挿入部３３とにより、軸合わせが行われる。軸合わせの詳細は、後述する。

被挿入部４３は、ダイケース４２に設けられる、挿入部３３の形状に対応した形状の凹みである。被挿入部４３は、ダイケース４２のパンチケース３２と対向する面に設けられる。被挿入部４３は、例えば、ダイケース４２のダイ４１が設けられている面と同一の面に設けられる。

図１では、ダイ側金型４０は、２つの被挿入部４３を備えている例について示しているが、これに限定されない。ダイ側金型４０は、挿入部３３と同数の被挿入部を備えていればよい。ダイ側金型４０は、例えば、少なくとも１つの被挿入部４３を備えていればよい。

ダイブロック６１には、モータなどの駆動部（図示しない）が接続されておらず、移動しない。つまり、ダイ側金型４０は、静止側の金型である。

また、図１では、５つの鍛造用金型５０のそれぞれが上記の挿入部３３および被挿入部４３を備える例について示しているが、これに限定されない。図１に示すような複数の鍛造用金型からなる多段式パーツフォーマにおいては、複数の鍛造用金型のうち少なくとも１つに、上記の挿入部３３および被挿入部４３が設けられていてもよい。例えば、高い寸法精度が求められる工程に用いられる鍛造用金型にのみ、挿入部３３および被挿入部４３が設けられていてもよい。

本実施の形態では、所定の長さにカットされた被鍛造材２１ａを５つの工程（５つの鍛造用金型による成形）を経て所定の形状に成形する。５つの工程とは、例えば、所定の形状を有する製品を作製するための工程であり、据え込み加工、前方押し出し加工、後方押し出し加工、穴抜き加工、または、トリミング加工などである。

また、上記では、被鍛造材２１ａは、線材２１がカットされたものである例について説明したが、これに限定されない。例えば、カットされた線材２１に対して所定の加工が行われたものも、被鍛造材の一例である。

[２.鍛造用金型]
次に、本実施の形態に係る鍛造用金型５０について、図２〜図４を参照しながらより詳細に説明する。

図２は、本実施の形態に係る鍛造用金型５０の構成を示す斜視図である。具体的には、図２の（ａ）は、パンチ側金型３０の構成を示す斜視図であり、図２の（ｂ）は、ダイ側金型４０の構成を示す斜視図である。図３は、本実施の形態に係る鍛造用金型５０の断面図である。具体的には、図３の（ａ）は、図２の（ａ）のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線における、本実施の形態に係るパンチ側金型３０の断面図であり、図３の（ｂ）は、図２の（ｂ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における、本実施の形態に係るダイ側金型４０の断面図である。

図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、挿入部３３と被挿入部４３とは、一対一に形成されている。本実施の形態では、２対の挿入部３３と被挿入部４３とが形成されている。

挿入部３３は、ガイドピン３４と当該ガイドピン３４のダイ側金型４０側の端部に固定されたボールリテーナ３５とを備える。ガイドピン３４は、略円柱状の部材である。また、ボールリテーナ３５は、ガイドピン３４を覆うように固定される円筒状の部材である。ボールリテーナ３５は、中心軸Ｊ１およびＪ２の軸合わせをより容易に行うために設置される。なお、ボールリテーナ３５は、設置されなくてもよい。

被挿入部４３は、ガイドピン３４およびボールリテーナ３５の大きさ（例えば、直径）に対応した大きさの凹部である。

図３の（ａ）に示すように、パンチ３１および挿入部３３は、例えば、パンチケース３２に圧入により固定される。挿入部３３は、ガイドピン３４がパンチケース３２に圧入されることにより、パンチケース３２に固定される。なお、パンチ３１および挿入部３３のパンチケース３２への固定方法は、これに限定されない。例えば、パンチ３１および挿入部３３の少なくとも一方は、金型用の接着剤などを用いてパンチケース３２に固定されてもよいし、その他の方法で固定されてもよい。

パンチ３１の延びる方向と挿入部３３の延びる方向（長手方向）とは、略平行である。パンチ３１の延びる方向と挿入部３３の延びる方向とは、例えば、押圧方向（図中の破線矢印であり、Ｚ軸に平行な方向）に略平行である。

また、中心軸Ｊ１は、パンチ３１の中心を通り押圧方向に略平行な軸である。パンチ３１の中心とは、パンチ３１を押圧方向から見たときのパンチ３１の重心の位置である。本実施の形態では、パンチ３１が略円柱状の凸部であるので、パンチ３１の中心は、パンチ３１を押圧方向から見たときの円の中心となる。

挿入部３３の押圧方向における長さ（図３の（ａ）に示す長さＬ２参照）は、例えば、パンチ３１の押圧方向における長さ（図３の（ａ）に示す長さＬ１参照）より長い。なお、ここでいう長さとは、パンチケース３２にパンチ３１および挿入部３３が固定された状態で、パンチ３１および挿入部３３の見える部分の長さをいう。

挿入部３３は、例えば、中心軸Ｊ１を中心として同心円状に配置されてもよい。挿入部３３は、例えば、中心軸Ｊ１を中心として同心円状に等間隔に配置されてもよい。本実施の形態では、挿入部３３は、２つ設けられている。図２の（ａ）および図３の（ａ）に示すように、パンチ３１と２つの挿入部３３とが一直線上に配置されている。すなわち、パンチ側金型３０を押圧方向から見たときに、２つの挿入部３３を結ぶ直線上にパンチ３１が配置されている。

図３の（ｂ）に示すように、ダイ４１は、ダイケース４２に固定される。

また、中心軸Ｊ２は、ダイ４１の中心を通り押圧方向に略平行な軸である。ダイ４１の中心とは、ダイ４１を押圧方向から見たときの凹部４１ａの重心の位置である。本実施の形態では、凹部４１ａが略円柱状の凹みであるので、凹部４１ａの中心は、ダイ４１を押圧方向から見たときの円の中心となる。

被挿入部４３の押圧方向の長さ（深さ）は、パンチ側金型３０が押圧方向に鍛造加工を行うために所定の距離移動したときに挿入部３３のＺ軸プラス側の面がダイケース４２と接触しない程度であればよい。被挿入部４３の長さ（図３の（ｂ）に示す長さＬ４参照）は、例えば、凹部４１ａの押圧方向の長さ（図３の（ｂ）に示す長さＬ３参照）より長くてもよい。また、長さＬ４は、ボールリテーナ３５の押圧方向の長さより長くてもよい。

なお、長さＬ４は、挿入部３３とパンチ３１との長さの差分より長くてもよい。長さＬ４は、例えば、挿入部３３とパンチ３１との長さの差（長さＬ１と長さＬ２との差）、および、長さＬ３を合計した長さであってもよい。なお、ここでいう被挿入部４３の長さＬ４とは、パンチケース３２と対向するダイケース４２の面からの深さである。

被挿入部４３は、例えば、中心軸Ｊ２を中心として同心円状に配置されてもよい。被挿入部４３は、例えば、中心軸Ｊ２を中心として同心円状に等間隔に配置されてもよい。本実施の形態では、被挿入部４３は、２つ設けられている。図２の（ｂ）および図３の（ｂ）に示すように、ダイ４１と２つの被挿入部４３とが一直線上に配置されている。すなわち、ダイ側金型４０を押圧方向から見たときに、２つの被挿入部４３を結ぶ直線上にダイ４１が配置されている。

なお、図３に示すように、一対の挿入部３３および被挿入部４３は、ガイド部７０を構成する。

ここで、ボールリテーナ３５について、図４を参照しながら説明する。

図４は、図３の（ａ）における破線領域の拡大断面図である。なお、図４に示す破線は、挿入部３３が被挿入部４３に挿入された状態でのダイケース４２の一部を示している。

図４に示すように、ボールリテーナ３５は、略円筒状の本体部３５ａと、当該本体部３５ａに回転可能に取り付けられた複数のボール３５ｂとを有する。

本体部３５ａは、ボール３５ｂを回転可能に固定するための筒体であり、ボール３５ｂが固定される貫通孔を有する。本体部３５ａは、樹脂材料により形成される。本体部３５ａは、例えば、ポリプロピレンなどにより形成される。

本体部３５ａの内面の少なくとも一部は、ガイドピン３４の外面に接している。また、ボール３５ｂは、本体部３５ａがガイドピン３４に固定された状態で、ガイドピン３４と接していてもよいし、接していなくてもよい。図４では、ボール３５ｂは、ガイドピン３４と接している例を示している。なお、本体部３５ａの内面とは、ガイドピン３４の外面と対向する面である。

また、ボール３５ｂは、本体部３５ａの外面から少なくとも一部が突出するように設置される。これにより、挿入部３３を被挿入部４３に挿入する際、ボール３５ｂがダイケース４２に接触するので、当該接触によりボール３５ｂが回転するので挿入しやすくなる。なお、本体部３５ａの外面は、被挿入部４３を形成するダイケース４２の面（以降、被挿入部４３の内面とも記載する）と対向する面である。

ボール３５ｂは、少なくとも押圧方向および押圧方向と逆方向に回転可能な球状の部材である。すなわち、ボール３５ｂは、少なくとも挿入部３３の挿抜方向に回転可能である。挿入部３３が被挿入部４３に挿入される際、ボール３５ｂは、ダイケース４２に接触することで回転する。また、挿入部３３が被挿入部４３から抜去される際、ボール３５ｂは回転する。これにより、挿入部３３を被挿入部４３に挿入するまたは抜去することが行いやすくなる。

ボールリテーナ３５は、ガイドピン３４の少なくとも一部を覆うように配置される。ボールリテーナ３５は、例えば、少なくとも一部がガイドピン３４よりダイ側金型４０側に突出するようにガイドピン３４に固定されてもよい。

ボール３５ｂは、金属により形成される。ボール３５ｂは、例えば、ステンレスなどの合金により形成されてもよい。また、ボール３５ｂは、挿入部３３が有する回転部材の一例である。

なお、ボールリテーナ３５は、少なくとも１つのボール３５ｂを有していればよい。また、回転部材は、ボール３５ｂを有することに限定されない。回転部材は、挿入部３３が被挿入部４３に挿抜される際、回転可能な部材であればよい。例えば、回転部材として本体部３５ａの貫通孔に、ロール状の部材などが回転可能に取り付けられていてもよい。

なお、ボールリテーナ３５は、ガイドピン３４に固定されていることに限定されない。ボールリテーナ３５は、例えば、被挿入部４３の内面に固定されていてもよい。すなわち、ダイケース４２に回転部材が回転可能に固定されていてもよい。この場合、ボールリテーナ３５の外面は、被挿入部４３の内面に接している状態で固定される。また、ボール３５ｂは、本体部３５ａの内面から、少なくとも一部が突出するように設置される。

上記のように、ボール３５ｂは、ガイドピン３４の外面および被挿入部４３の内面の少なくとも一方に露出して配置される。すなわち、ボール３５ｂは、ガイドピン３４の外面および被挿入部４３の内面の少なくとも一方と接する。

上記のように、本実施の形態に係る鍛造用金型５０は、線材用の鍛造用金型であって、被鍛造材２１ａが配置されるダイ側金型４０と、押圧方向に移動することで被鍛造材２１ａをダイ側金型４０に押し付けて鍛造加工するパンチ側金型３０と、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の一方に設けられる挿入部３３と、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の他方に設けられ、挿入部３３が挿入される被挿入部４３とを有するガイド部７０と、を備える。

[３.鍛造方法］
次に、上記の鍛造用金型５０を用いて製品を作製する製造方法について、図５〜図６Ｂを参照しながら説明する。

図５は、本実施の形態に係る鍛造方法の流れを示すフローチャートである。

まずは、切断機２０により線材２１を所定の長さにカットした被鍛造材２１ａを作製するカット工程が行われる（Ｓ１０）。ステップＳ１０では、線材２１が作製される製品に応じた長さにカットされる。被鍛造材２１ａは、搬送機により切断機２０からダイ４１に搬送される。

そして、被鍛造材２１ａを所定の形状に成形する鍛造加工を行う鍛造工程が行われる。具体的には、鍛造工程では、挿入部３３が、被挿入部４３に挿入されることで、中心軸Ｊ１とＪ２との軸合わせを行う軸調整工程（Ｓ２０）と、軸調整工程の後に、被鍛造材２１ａを鍛造加工する加工工程（Ｓ３０）とが行われる。本実施の形態では、被鍛造材２１ａを鍛造加工する前に、軸調整工程が行われる点に特徴を有する。なお、軸合わせとは、中心軸Ｊ１およびＪ２を略平行とすることである。より詳しくは、軸合わせとは、中心軸Ｊ１およびＪ２が略同一直線上に配置されるようにすることである。

上記のように、パンチ側金型３０は、ラム６０にネジなどにより固定される。パンチ側金型３０は、中心軸Ｊ１とＪ２とが略一直線上となるように軸合わせが行われてラム６０に固定される。しかし、連続して加工すると装置の振動などによりネジが緩む場合がある。これにより、パンチ側金型３０が傾き、所望の形状に加工が行えない場合がある。例えば、肉厚のバラつきが大きい製品が作製される場合がある。そこで、本実施の形態に係る鍛造用金型５０を用いた軸合わせについて、図６Ａおよび図６Ｂを参照しながら説明する。なお、図６Ａおよび図６Ｂでは、加工の一例として後方押し出し加工を行う例について説明する。

図６Ａは、比較例に係る鍛造用金型１５０の加工時における様子を示す図である。図６Ａに示すように、比較例に係る鍛造用金型１５０は、パンチ側金型１３０とダイ側金型１４０とを有する。

図６Ａの（ａ）は、比較例に係る鍛造用金型１５０において、連続加工が行われ、パンチ側金型１３０が傾いている例を示している。図６Ａの（ａ）では、パンチ１３１の中心軸Ｊ１１と凹部１４１ａの中心軸Ｊ１２とが交差している。すなわち、中心軸Ｊ１と押圧方向（図中の破線矢印を参照）とは、交差する。また、被鍛造材２１ａは、ダイ１４１の凹部１４１ａに収容されている。

図６Ａの（ｂ）は、図６Ａの（ａ）の状態からパンチ側金型１３０が押圧方向に移動して鍛造加工を行っている様子を示している。

図６Ａの（ｂ）に示すように、比較例に係る鍛造用金型１５０を用いた場合、パンチ側金型１３０の中心軸Ｊ１１が凹部１４１ａの中心軸Ｊ１２に対して傾いたまま被鍛造材２１ａに対して鍛造加工が行われる。

図６Ａの（ｃ）は、図６Ａの（ｂ）に示すように中心軸Ｊ１１が中心軸Ｊ１２に対して傾いた状態で鍛造加工された製品１８０を示している。なお、製品１８０は、有底筒体である場合を示している。図６Ａの（ｃ）に示すように、開口部における肉厚が異なっていることがわかる。例えば、円筒度が、図６Ｂに示す場合に比べ大きくなる。

上記のように、比較例に係る鍛造用金型１５０では、連続加工を行った場合に、形状が安定した製品を作製することが困難である。

一方、本実施の形態に係る鍛造用金型５０は、ガイド部７０を備えており、連続加工を行った場合であっても、中心軸Ｊ１およびＪの軸ずれが発生することを抑制することができる。以下、本実施の形態に係る鍛造用金型５０の軸合わせについて、図６Ｂを参照しながら説明する。

図６Ｂは、本実施の形態に係る鍛造用金型５０の加工時における様子を示す図である。図６Ｂは、鍛造用金型５０の軸合わせを説明するための図である。

図６Ｂの（ａ）は、本実施の形態に係る鍛造用金型５０において、連続加工が行われ、パンチ側金型３０が傾いている例を示している。図６Ｂの（ａ）では、パンチ３１の中心軸Ｊ１と凹部４１ａの中心軸Ｊ２とが交差している。これは、図６Ａの（ａ）と同じ状態である。

図６Ｂの（ｂ）は、図６Ｂの（ａ）の状態からパンチ側金型３０が押圧方向に移動している途中の様子を示している。図６Ｂの（ｂ）に示すように、鍛造用金型５０が鍛造装置１０に固定された状態で、挿入部３３と被挿入部４３との距離は、パンチ３１と凹部４１ａとの距離より短い。本実施の形態では、被挿入部４３がダイケース４２に形成された凹みであるので、パンチ３１の長さは、挿入部３３の長さより長い。そのため、パンチ３１が被鍛造材２１ａと接触する前に、挿入部３３が被挿入部４３に挿入される。つまり、パンチ３１により被鍛造材２１ａが加工されるより前に、挿入部３３が被挿入部４３に挿入される。

なお、パンチ３１と凹部４１ａとの距離とは、例えば、パンチ３１のダイ側金型４０側の端部からダイケース４２のパンチ側金型３０と対向する面までの距離である。また、挿入部３３と被挿入部４３との距離とは、挿入部３３のダイ側金型４０側の端部（本実施の形態では、ボールリテーナ３５のダイ側金型４０側の端部）からダイケース４２のパンチ側金型３０と対向する面までの距離である。

なお、押圧方向とは、例えば、被鍛造材２１ａがダイ側金型４０に配置された状態における被鍛造材２１ａの軸方向と略平行な方向である。パンチ３１は、例えば、被鍛造材２１ａを当該被鍛造材２１ａの軸方向に押圧する。

被挿入部４３の形状は、挿入部３３の形状に対応した形状である。本実施の形態では、挿入部３３とボールリテーナ３５との幅（図６Ｂの（ｂ）では、Ｘ軸方向の長さ）と、被挿入部４３の幅（図６Ｂの（ｂ）では、Ｘ軸方向の長さ）とは略等しい。このため、挿入部３３が被挿入部４３に挿入される際、ボールリテーナ３５の外面とダイケース４２の内面とは、接触しながら挿入される。本実施の形態では、ボール３５ｂと被挿入部４３の内面とが接触し摺動ながら、挿入部３３が被挿入部４３に挿入される。挿入部３３が被挿入部４３に接触しながら挿入されることで、中心軸Ｊ１およびＪ２の軸ズレが緩和される。すなわち、パンチ３１により被鍛造材２１ａが加工される前に、中心軸Ｊ１およびＪ２の軸調整工程が行われる。よって、被鍛造材２１ａに対して加工を行うときにおける中心軸Ｊ１およびＪ２の軸ズレを抑制することができる。

なお、軸調整工程においては、中心軸Ｊ１と中心軸Ｊ２とが略一直線上となるように軸合わせが行われるとよいが、これに限定されない。加工後の製品が寸法公差内に納まる程度の軸ズレは、生じていてもよい。また、この時点で、パンチ３１と被鍛造材２１ａとは、接触していない。

図６Ｂの（ｃ）は、図６Ｂの（ｂ）の状態から、パンチ側金型３０がさらに押圧方向に移動して鍛造加工を行っている様子を示している。図６Ｂの（ｃ）に示すように、本実施の形態に係る鍛造用金型５０を用いた場合、パンチ側金型３０の中心軸Ｊ１と凹部４１ａの中心軸Ｊ２とが略一直線上となる状態で鍛造加工が行え得る。

また、ガイド部７０があることで、被鍛造材２１ａを加工しているときにパンチ側金型３０がＺ軸と直交する方向へ移動することを抑制する効果もある。すなわち、パンチ側金型３０が被鍛造材２１ａを押圧しているときにパンチ側金型３０が横ズレすることを抑制する効果がある。

図６Ｂの（ｄ）は、図６Ｂの（ｄ）に示すように中心軸Ｊ１と中心軸Ｊ２とが一直線上となる状態で鍛造加工された製品８０を示している。なお、製品８０は、有底筒体である場合を示している。図６Ｂの（ｄ）に示すように、開口部における肉厚は、略等しい。例えば、製品８０がダイ４１に配置されている状態で、中心軸Ｊ１およびＪ２と製品８０の中心軸とは、略平行である。例えば、中心軸Ｊ１およびＪ２と製品８０の中心軸とは、一直線に配置される。

上記のように、本実施の形態に係る鍛造用金型５０では、連続加工を行った場合でも、形状が安定した製品８０を作製することができる。

なお、上記では、１回の加工のみを説明したが、連続して加工が行われるたびに、ガイド部７０により、上記のような軸合わせが行われる。すなわち、パンチ側金型３０が押圧方向に移動するたびに、中心軸Ｊ１と中心軸Ｊ２との軸合わせが行われる。よって、連続して加工を行った場合であっても、加工のそれぞれにおいて軸合わせが行われるので、本実施の形態に係る鍛造用金型５０であれば、連続加工を行った場合であっても高精度の製品８０を作製することが可能となる。

[４.効果など]
以上のように、本実施の形態に係る鍛造用金型５０は、線材２１を所定の長さにカットした被鍛造材２１ａを鍛造加工するための鍛造用金型５０であって、被鍛造材２１ａが配置される凹部４１ａを有するダイ側金型４０（第一の金型の一例）と、凹部４１ａに対応したパンチ３１（凸部の一例）を有し、押圧方向に移動することでパンチ３１が被鍛造材２１ａをダイ側金型４０に押し付けて鍛造加工するパンチ側金型３０（第二の金型の一例）と、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の一方に設けられる挿入部３３、ならびに、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の他方に設けられ、挿入部３３が挿入される被挿入部４３を有するガイド部７０と、を備える。

これにより、パンチ側金型３０の軸（例えば、パンチ３１の軸）と、ダイ側金型４０の軸（凹部４１ａの軸）とがズレている場合であっても、挿入部３３と被挿入部４３とにより、パンチ側金型３０とダイ側金型４０との軸合わせが行われる。例えば、パンチ側金型３０の押圧方向への移動により挿入部３３が被挿入部４３に挿入される場合、パンチ側金型３０が押圧方向に移動するたびに軸合わせが行われる。また、例えば、パンチ側金型３０の押圧方向への移動に関わらず挿入部３３が被挿入部４３に挿入されている場合、パンチ側金型３０の軸ズレの発生を抑制することができる。よって、連続加工を行った場合であっても、パンチ側金型３０とダイ側金型４０との軸ズレを抑制することができる。

また、挿入部３３は、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の向かい合う面の一方の面に設けられ、被挿入部４３は、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の向かい合う面の他方の面に設けられる。

これにより、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の互いに対向する面に配置された挿入部３３および被挿入部４３により、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の軸合わせを行うことができる。よって、より簡易な構造のガイド部７０により、連続加工を行った場合のパンチ側金型３０とダイ側金型４０との軸ズレの抑制を実現することができる。

また、挿入部３３は、押圧方向に延びる略柱状の突起であり、被挿入部４３は、他方の面に形成された凹みである。

これにより、略柱状の突起と凹みといった簡易な構造で、ガイド部７０を実現することができる。

また、挿入部３３は、パンチ側金型３０に設けられており、挿入部３３の押圧方向における長さは、パンチ３１の押圧方向における長さより長い。

これにより、パンチ側金型３０が押圧方向に移動してパンチ３１が被鍛造材２１ａに接触する前に、挿入部３３が被挿入部４３に挿入される。また、パンチ側金型３０が押圧方向に移動するごとに挿入部３３が被挿入部４３に挿入されるので、加工のたびに軸合わせが行われる。よって、連続加工した場合であっても、パンチ側金型３０とダイ側金型４０との軸ズレをより精度よく抑制することができる。

また、挿入部３３の外面または被挿入部４３の内面の少なくとも一方は、押圧方向および押圧方向と逆方向に回転自在なボール３５ｂ（回転部材の一例）を有し、挿入部３３が被挿入部４３に挿入された状態で、挿入部３３の外面と被挿入部４３の内面とは離間しており、かつボール３５ｂを介して接している。

これにより、挿入部３３と被挿入部４３との間に隙間がある場合に比べ、中心軸Ｊ１およびＪ２の軸合わせをより精度よく行うことができる。つまり、中心軸Ｊ１およびＪ２の軸ズレをより精度よく抑制することができる。また、ボール３５ｂを有していることで、挿入部３３が摺動しながら被挿入部４３に挿入されるので、容易に軸合わせを行うことが可能となる。

また、挿入部３３は、回転部材としてボール３５ｂを有するボールリテーナ３５を備える。

これにより、ボールリテーナ３５といった汎用品を用いて、軸合わせを容易に行うことができる。

また、ダイ側金型４０は、凹部４１ａを構成するダイ４１およびダイ４１を保持するダイケース４２とから構成され、パンチ側金型３０は、凸部を構成するパンチ３１およびパンチ３１を保持するパンチケース３２とから構成される。また、挿入部３３および被挿入部４３の一方は、ダイケース４２に設けられ、挿入部３３および被挿入部４３の他方は、パンチケース３２に設けられる。

これにより、パンチケース３２自体が傾くことで中心軸Ｊ１およびＪ２に軸ズレが発生した場合であっても、軸ズレを抑制することができる。

また、ガイド部７０は、２つ設けられる。例えば、パンチ側金型３０を押圧方向から見たときに、２つの挿入部３３または被挿入部４３を結ぶ直線上にパンチ３１が配置されていてもよい。

これにより、ガイド部７０が１つのみ設けられている場合に比べ、より精度よく軸合わせを行うことができる。例えば、押圧方向から見たときに、ガイド部７０が１つ設けられている場合に比べ、パンチ側金型３０がガイド部７０を中心に回転することを抑制することができる。

また、ガイド部７０は、３つ以上設けられる。

これにより、さらに容易に軸合わせを行うことができる。

また、本実施の形態に係る鍛造装置１０（パーツフォーマの一例）は、上記に記載の鍛造用金型５０を少なくとも一つ備える。

これにより、連続加工を行った場合でも中心軸Ｊ１およびＪ２の軸ズレが抑制される鍛造装置１０を実現することができる。

また、本実施の形態に係る鍛造方法は、線材２１を所定の長さにカットした被鍛造材２１ａを鍛造加工するための鍛造用金型５０を用いた鍛造方法であって、線材２１を所定の長さにカットして被鍛造材２１ａを作製するカット工程（Ｓ１０）と、被鍛造材２１ａを所定の形状に成形するための凹部４１ａを有し被鍛造材２１ａが配置されるダイ側金型４０に対して、被鍛造材２１ａを所定の形状に成形するためのパンチ３１を有するパンチ側金型３０が押圧方向に移動することで被鍛造材２１ａをダイ側金型４０に押し付けて鍛造加工する鍛造工程とを含む。そして、鍛造工程は、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の一方に設けられた挿入部３３が、パンチ側金型３０およびダイ側金型４０の他方に設けられた被挿入部４３に挿入される軸調整工程（Ｓ２０）と、軸調整工程の後に、被鍛造材２１ａを鍛造加工する加工工程（Ｓ３０）とを含む。

これにより、上記の鍛造用金型５０と同様の効果を奏する。

（実施の形態に係る変形例）
次に、実施の形態で説明したガイド部７０の変形例について、図７を参照しながら説明する。なお、本変形例では実施の形態との相違点を中心に説明し、実施の形態と実質的に同一の構成に対しては、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する場合がある。

図７は、本変形例に係る鍛造用金型の断面図である。具体的には、図７は、ガイド部の他の例を示す図である。図７では、パンチ側金型が押圧方向に移動する前の状態を示している。なお、図７では、パンチ側金型がボールリテーナ３５を備えていない例について示しているが、本変形例に係る鍛造用金型は、ボールリテーナ３５を備えていてもよい。なお、パンチ側金型がボールリテーナ３５を備えていない場合、ガイドピンは被挿入部に挿入される挿入部を構成する。

図７の（ａ）は、ガイド部の他の例を示す断面図である。鍛造用金型５０ａは、パンチ側金型３０ａとダイ側金型４０ａとから構成される。図７の（ａ）に示す鍛造用金型５０ａは、被挿入部４３ａの形状に特徴を有する。

図７の（ａ）に示すように、被挿入部４３ａのパンチ側金型３０ａ側の端部において、被挿入部４３ａの幅（図７の（ａ）では、Ｘ軸方向の長さ）が広がっている。被挿入部４３ａのパンチ側金型３０ａ側の端部は、パンチ側金型３０ａに向かうにつれ幅が広くなるテーパ状を有する。すなわち、ダイケース４２ａのパンチ側金型３０ａ側の端部は、図７の（ａ）に示す断面において、パンチ側金型３０ａに向かうにつれ広がる傾斜部４４ａを有する。なお、図７の（ａ）では、傾斜部４４ａは、直線状に広がる例について示しているが、曲線状に広がっていてもよい。

なお、図７の（ａ）において、ガイドピン３４（挿入部の一例）および被挿入部４３ａによりガイド部７０ａが構成される。

なお、例えば被挿入部４３ａ全体がパンチ側金型３０ａに向かうにつれ広がるテーパ状であってもよい。また、ガイドピン３４のダイ側金型４０ａ側の端部が、ダイ側金型４０ａに向かうにつれ幅が狭くなるテーパ状であってもよい。また、ガイドピン３４のダイ側金型４０ａ側の端部は、曲率を有していてもよい。

図７の（ｂ）は、ガイド部の他の例を示す断面図である。鍛造用金型５０ｂは、パンチ側金型３０ｂとダイ側金型４０ｂとから構成される。図７の（ｂ）に示す鍛造用金型５０ｂは、ガイドピン３４ｂの形状に特徴を有する。

図７の（ｂ）に示すように、ガイドピン３４ｂは、パンチ側金型３０ｂが押圧方向に移動していない状態で、既にガイドピン３４ｂの一部が被挿入部４３ｂに挿入されている。つまり、ガイドピン３４ｂは、パンチ側金型３０ｂの押圧方向への移動の有無に関わらず、被挿入部４３ｂに挿入されている。例えば、ガイドピン３４ｂの長さは、鍛造装置１０に鍛造用金型５０ｂを設置したときのパンチ側金型３０ｂとダイ側金型４０ｂとの距離より長い。例えば、ガイドピン３４ｂの長さは、パンチケース３２およびダイケース４２ｂの対向する面同士の距離より長くてもよい。例えば、ガイドピン３４ｂの長さは、パンチ側金型３０ｂが押圧方向に移動する距離より長くてもよい。

なお、図７の（ｂ）において、ガイドピン３４ｂおよび被挿入部４３ｂにより、ガイド部７０ｂが構成される。

（他の実施の形態）
以上、鍛造用金型、パーツフォーマ、および、鍛造方法について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態および変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、および、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、パンチ側金型は、パンチとパンチケースとが別体である例について説明したが、これに限定されない。例えば、パンチとパンチケースとは、一体的に形成されていてもよい。また、ダイ側金型は、ダイとダイケースとが別体である例について説明したが、これに限定されない。例えば、ダイとダイケースとは、一体的に形成されていてもよい。

上記実施の形態では、被挿入部は、ダイケースに形成される凹みである例について説明したが、これに限定されない。被挿入部は、挿入部（例えば、ガイドピン）が挿入されれば、態様は特に限定されない。被挿入部は、例えば、ダイケースに形成される貫通孔であってもよい。また、被挿入部は、例えば、ダイケース上に配置された円筒状の部材であってもよい。

上記実施の形態では、パンチ側金型は、パンチケースとガイドピンとが別体である例について説明したが、これに限定されない。例えば、パンチケースとガイドピンとは、一体的に形成されていてもよい。つまり、パンチケースと挿入部とは、一体的に形成されていてもよい。

上記実施の形態では、パンチケースに挿入部が配置され、ダイケースに被挿入部が配置される例について説明したが、これに限定されない。パンチケースおよびダイケースの一方に挿入部が配置され、他方に被挿入部が配置されていればよい。例えば、２つの被挿入部がパンチケースに配置され、２つの挿入部がパンチケースに配置されていてもよい。また、パンチケースに挿入部および被挿入部が配置され、ダイケースに被挿入部と挿入部とが配置されてもよい。この場合、パンチケースの挿入部はダイケースの被挿入部に挿入され、かつダイケースの挿入部がパンチケースの被挿入部に挿入される。

上記実施の形態では、挿入部は、パンチケースのパンチが設けられている面と同一の面に形成されている例について説明したが、これに限定されない。挿入部は、パンチケースに設けられていればよい。

上記実施の形態では、挿入部に回転部材としてボールを有するボールリテーナが固定されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、ボールは、挿入部の外面または被挿入部の内面の少なくとも一方に、挿入部の挿抜方向に回転自在に取り付けられていてもよい。

１０ 鍛造装置（パーツフォーマ）
２１ 線材
２１ａ 被鍛造材
３０、３０ａ、３０ｂ パンチ側金型（第二の金型）
３１ パンチ（凸部）
３２ パンチケース
３３ 挿入部
３４、３４ｂ ガイドピン（挿入部）
３５ ボールリテーナ
３５ｂ ボール（回転部材）
４０、４０ａ、４０ｂ ダイ側金型（第一の金型）
４１ ダイ
４１ａ 凹部
４２、４２ａ、４２ｂ ダイケース
４３、４３ａ、４３ｂ 被挿入部
５０、５０ａ、５０ｂ 鍛造用金型
７０、７０ａ、７０ｂ ガイド部

Claims (12)

1. 線材を所定の長さにカットした被鍛造材を鍛造加工するための鍛造用金型であって、
   前記被鍛造材が配置される凹部を有する第一の金型と、
   前記凹部に対応した凸部を有し、押圧方向に移動することで前記凸部が前記被鍛造材を前記第一の金型に押し付けて鍛造加工する第二の金型と、
   前記第一の金型および前記第二の金型の一方に設けられる挿入部、ならびに、前記第一の金型および前記第二の金型の他方に設けられ、前記挿入部が挿入される被挿入部を有するガイド部と、を備える
   鍛造用金型。
2. 前記挿入部は、前記第一の金型および前記第二の金型の向かい合う面の一方の面に設けられ、
   前記被挿入部は、前記第一の金型および前記第二の金型の向かい合う面の他方の面に設けられる
   請求項１に記載の鍛造用金型。
3. 前記挿入部は、前記押圧方向に延びる略柱状の突起であり、
   前記被挿入部は、前記他方の面に形成された凹みである
   請求項１または２に記載の鍛造用金型。
4. 前記挿入部は、前記第二の金型に設けられており、
   前記挿入部の前記押圧方向における長さは、前記凸部の前記押圧方向における長さより長い
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の鍛造用金型。
5. 前記挿入部の外面または前記被挿入部の内面の少なくとも一方は、前記押圧方向および前記押圧方向と逆方向に回転自在な回転部材を有し、
   前記挿入部が前記被挿入部に挿入された状態で、前記挿入部の前記外面と前記被挿入部の前記内面とは離間しており、かつ前記回転部材を介して接している
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の鍛造用金型。
6. 前記挿入部は、前記回転部材としてボールを有するボールリテーナを備える
   請求項５に記載の鍛造用金型。
7. 前記第一の金型は、前記凹部を構成するダイおよび前記ダイを保持するダイケースとから構成され、
   前記第二の金型は、前記凸部を構成するパンチおよび前記パンチを保持するパンチケースとから構成され、
   前記挿入部および前記被挿入部の一方は、前記ダイケースに設けられ、
   前記挿入部および前記被挿入部の他方は、前記パンチケースに設けられる
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の鍛造用金型。
8. 前記ガイド部は、２つ設けられる
   請求項７に記載の鍛造用金型。
9. 前記第二の金型を前記押圧方向から見たときに、２つの前記挿入部または前記被挿入部を結ぶ直線上に前記凸部が配置される
   請求項８に記載の鍛造用金型。
10. 前記ガイド部は、３つ以上設けられる
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の鍛造用金型。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の鍛造用金型を少なくとも一つ備える
    パーツフォーマ。
12. 線材を所定の長さにカットした被鍛造材を鍛造加工するための鍛造用金型を用いた鍛造方法であって、
    前記線材を所定の長さにカットして前記被鍛造材を作製するカット工程と、
    前記被鍛造材を所定の形状に成形するための凹部を有し、前記被鍛造材が配置される第一の金型に対して、前記被鍛造材を前記所定の形状に成形するための凸部を有する第二の金型が押圧方向に移動することで前記被鍛造材を前記第一の金型に押し付けて鍛造加工する鍛造工程とを含み、
    前記鍛造工程は、
    前記第一の金型および前記第二の金型の一方に設けられた挿入部が、前記第一の金型および前記第二の金型の他方に設けられた被挿入部に挿入される軸調整工程と、
    前記軸調整工程の後に、前記被鍛造材を鍛造加工する加工工程とを含む
    鍛造方法。

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