JP2020001046A - 鍛造品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】穴抜き加工後の切削作業に要する時間を削減可能な鍛造品の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る鍛造品の製造方法は、荒地成形工程において、荒地成形用の上型１１および下型１２を用いて素材１３を圧縮成形して、素材の底面の中央に凹部１４ａと、素材の底面の周辺部に凸部１４ｂとを含む荒地形状にし、仕上げ成形工程において、仕上げ成形用の上型２１および下型２２を用いて、荒地形状の素材１４を圧縮成形して、素材の底面の中央の凹部１４ａの上面外周部１４ａａを、素材の底面の周辺部の凸部１４ｂの内側面１４ｂｂに圧接させて接触部位１５ａを形成する。仕上げ成形工程では、接触部位１５ａのうち少なくとも下端部が、穴抜きパンチ３１が素材１５内を通過する領域よりも外側に形成され、穴抜き工程において、貫通孔を形成する際に接触部位１５ａが剪断される。【選択図】図１

Description

本発明は鍛造品の製造方法に関する。

従来、金属等の素材を鍛造して成形し、成形された素材に穴抜き加工を施して、貫通孔を有する鍛造品を製造する方法が提案されている。このような技術の一例として、特許文献１は、第１の金型の上に素材をセットし、これらと第２の金型を接近させて圧縮して予備成形品を生成し、この予備成形品をピアパンチで穴抜き加工を施して中心穴を形成する。

特開２０１５−９８０４９号公報

しかしながら、貫通孔の側面に凹凸を有する形状の鍛造品を製造する場合、穴抜き加工の後に貫通孔の側面を切削する必要があるところ、特許文献１が開示する方法を利用して、例えば、図４に示すような貫通孔の側面に凹凸を有する形状の鍛造品を製造する場合、素材４０に荒地成形、仕上げ成形、穴抜き加工を施した後に、図４の破線で示す貫通孔の側面の下部４２を全て切削しなければならない。このため、穴抜き加工後の切削作業に要する時間を削減できず、切削作業に係る人件費を削減できないという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、穴抜き加工後の切削作業に要する時間を削減可能な鍛造品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る鍛造品の製造方法は、荒地成形用の上型および下型を用いて素材を圧縮成形して、前記素材の底面の中央に凹部と、前記素材の底面の周辺部に凸部とを含む荒地形状にする荒地成形工程と、仕上げ成形用の上型および下型を用いて、前記荒地形状の素材を圧縮成形して、前記素材の底面の中央の凹部の上面外周部を、前記素材の底面の周辺部の凸部の内側面に圧接させて接触部位を形成する仕上げ成形工程と、穴抜きパンチを用いて、仕上げ成形が施された前記素材に貫通孔を形成する穴抜き工程とを含み、前記仕上げ成形工程では、前記接触部位のうち少なくとも下端部が、前記穴抜きパンチが前記素材内を通過する領域よりも外側に形成され、前記穴抜き工程において、前記貫通孔を形成する際に前記接触部位が剪断される。

本発明により、穴抜き加工後の切削作業に要する時間を削減可能な鍛造品の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る荒地成形工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る仕上げ成形工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る穴抜き工程を示す概略断面図である。 従来技術による鍛造品の製造工程を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である鍛造品の製造方法について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る荒地成形工程を示す概略断面図である。荒地成形装置１０は、鍛造対象の素材を鍛造して荒地成形を行う装置であり、荒地パンチ１１と、荒地ダイス１２とを備える。

荒地パンチ１１は、荒地成形用の上型であり、中央の凸部１１ａと、周辺部の凹部１１ｂとを有する。荒地ダイス１２は、中空構造をした荒地成形用の下型であり、その内側底面の中央には凸部１２ａが形成され、当該内側底面の周辺部には凹部１２ｂが形成されている。凸部１２ａは、末広がり形状を有しており、凸部１２ａの側面１２ａａの少なくとも下端部が規定する領域が、後述する穴抜き工程において穴抜きパンチが通過する領域よりも広くなるように設計される。また、凸部１２ａの側面１２ａａが規定する領域の大部分が、当該穴抜きパンチが通過する領域よりも広くなるように、凸部１２ａが設計されることが好ましい。

荒地パンチ１１および荒地ダイス１２は、対向して配置され、荒地パンチ１１が、荒地ダイス１２に対して接近でき、かつ、荒地ダイス１２から離れ得るように設計されている。素材１３は、鍛造加工が可能な物質、例えば、金属等の物質である。

荒地成形工程では、図１（ａ）に示すように、予めつぶしが行われた素材１３を荒地ダイス１２内に置き、荒地パンチ１１を下方移動させ、荒地ダイス１２内に荒地パンチ１１を挿入する。これにより、素材１３が押圧され、図１（ｂ）に示すような荒地形状の素材１４が形成される。

荒地成形が施された素材１４は、上述した荒地ダイス１２の形状に対応して、底面の中央に凹部１４ａと、底面の周辺部に凸部１４ｂとを有する。ここで、凸部１４ｂの内側面１４ｂｂの少なくとも下端部が規定する領域は、後述する穴抜き工程において穴抜きパンチが通過する領域よりも広くなっている。また、凸部１４ｂの内側面１４ｂｂが規定する領域の大部分が、当該穴抜きパンチが通過する領域よりも広くなっていることが好ましい。

図２は、本発明の一実施形態に係る仕上げ成形工程を示す概略断面図である。仕上げ成形装置２０は、荒地成形が施された素材を鍛造して仕上げ成形を行う装置であり、仕上げパンチ２１と、仕上げダイス２２とを備える。

仕上げパンチ２１は、仕上げ成形用の上型であり、中央の凸部２１ａと、周辺部の凹部２１ｂとを有する。仕上げダイス２２は、中空構造をした仕上げ成形用の下型である。仕上げダイス２２の内側底面２２ａは、略平坦な形状を有しており、荒地成形が施された素材１４の底面との間にクリアランスが確保されている。これにより、仕上げパンチ２１によって素材１４の底面が圧下し得る。

仕上げパンチ２１および仕上げダイス２２は、対向して配置され、仕上げパンチ２１が、仕上げダイス２２に対して接近でき、かつ、仕上げダイス２２から離れ得るように設計されている。

仕上げ成形工程では、図２（ａ）に示すように、荒地成形が施された素材１４を仕上げダイス２２内に置き、仕上げパンチ２１を下方移動させ、仕上げダイス２２内に仕上げパンチ２１を挿入する。これにより、図２（ｂ）に示すように、素材１４が押圧され、素材１４の凹部１４ａの上面外周部１４ａａが、素材１４の底面の凸部１４ｂの内側面１４ｂｂに接近し、図２（ｃ）に示すように、上面外周部１４ａａが内側面１４ｂｂに圧接し、内側面１４ｂｂと実質的に同じ位置または内側面１４ｂｂよりも外側の近傍位置に接触部位１５ａが形成され、仕上げ成形が完了する。

このようにして仕上げ成形された素材１５は、接触部位１５ａで鍛流線が不連続となる。このため、接触部位１５ａは、接触部位１５ａの周辺部位に比べて、剪断力に対する強度が低くなる。

図３は、本発明の一実施形態に係る穴抜き工程を示す概略断面図である。穴抜き装置３０は、仕上げ成形が施された素材に穴抜き加工を施す装置であり、穴抜きパンチ３１と、穴抜きダイス３２とを備える。

穴抜きパンチ３１は、仕上げ成形された素材１５を押圧して貫通孔を形成する装置である。穴抜きダイス３２は、仕上げ成形された素材１５を支持する装置である。穴抜きダイス３２は、穴抜きパンチ３１を挿入可能な中空構造をしており、その底部には、穴抜きパンチ３１が通過可能な大きさを有する開口が設けられている。穴抜き工程では、この開口を介して、素材１５から不要な部分が除去される。このため、穴抜きダイス３２の底部の開口の大きさは、除去される部分と同等以上であることが好ましい。

穴抜きパンチ３１および穴抜きダイス３２は、対向して配置され、穴抜きパンチ３１が、穴抜きダイス３２に対して接近できるよう、また、穴抜きダイス３２から離れ得るように設計されている。

穴抜き工程では、図３（ａ）に示すように、仕上げ成形が施された素材１５を穴抜きダイス３２内に置き、穴抜きパンチ３１を下方移動させ、素材１５の中央部を押圧する。これにより、素材１５の接触部位１５ａに剪断力が加わり、図３（ｂ）に示すように、素材１５の底部１５ｂが除去され、貫通孔が形成される。上述したように、接触部位１５ａは、周辺部位よりも剪断力に対する強度が低いため、穴抜きパンチ３１が通過する領域よりも外側の接触部位１５ａが剪断される。その結果、図３（ｂ）の破線が示すような貫通孔の側面に凹凸を有する形状の鍛造品を製造する場合、従来技術に比べ、穴抜き加工後に切削すべき素材の体積を減らすことができ、穴抜き加工後の切削作業に要する時間を削減することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られたものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。特に、パンチやダイスの形状は、上述した形状に限定されず、上記接触部位が芯抜きパンチの通過領域よりも外側に形成される限り、鍛造品の様々な最終形状に応じて設計することができる。また、図１〜３に示す実施形態では、パンチとダイスの中心位置が同一であるように描かれているが、パンチとダイスの中心位置が異なっていてもよい。

１０ 荒地成形装置
１１ 荒地パンチ
１１ａ 凸部
１１ｂ 凹部
１２ 荒地ダイス
１２ａ 凸部
１２ａａ 側面
１２ｂ 凹部
１３ 素材
１４ 素材
１４ａ 凹部
１４ｂ 凸部
１４ａａ 上面外周部
１４ｂｂ 内側面
１５ 素材
１５ａ 接触部位
１５ｂ 底部
２０ 仕上げ成形装置
２１ 仕上げパンチ
２１ａ 凸部
２１ｂ 凹部
２２ 仕上げダイス
２２ａ 内側底面
３０ 穴抜き装置
３１ 穴抜きパンチ
３２ 穴抜きダイス

Claims (1)

1. 鍛造品の製造方法であって、
   荒地成形用の上型および下型を用いて素材を圧縮成形して、前記素材の底面の中央に凹部と、前記素材の底面の周辺部に凸部とを含む荒地形状にする荒地成形工程と、
   仕上げ成形用の上型および下型を用いて、前記荒地形状の素材を圧縮成形して、前記素材の底面の中央の凹部の上面外周部を、前記素材の底面の周辺部の凸部の内側面に圧接させて接触部位を形成する仕上げ成形工程と、
   穴抜きパンチを用いて、仕上げ成形が施された前記素材に貫通孔を形成する穴抜き工程とを含み、
   前記仕上げ成形工程では、前記接触部位のうち少なくとも下端部が、前記穴抜きパンチが前記素材内を通過する領域よりも外側に形成され、
   前記穴抜き工程において、前記貫通孔を形成する際に前記接触部位が剪断される、鍛造品の製造方法。

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