JP2020163462A

JP2020163462A - ダイス

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Publication number: JP2020163462A
Application number: JP2019078162A
Authority: JP
Inventors: 正廣松井; Masahiro Matsui; 大介松井; Daisuke Matsui
Original assignee: SAKAMURA ENGINEERING CO Ltd
Current assignee: SAKAMURA ENGINEERING CO Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP7123310B2

Abstract

【課題】異形断面形状の成形孔を有する円筒状の成形ダイを用いたダイスであっても、強靭で耐久性のあるダイスを得ること。【解決手段】外周面が成形孔の六角断面形状に相似する六角形状とした六角筒状の内側補強リングを形成する。内側補強リングを、断面六角形状の成形孔を有する円筒状の成形ダイの外周面に冷間嵌めにより圧入密着して取付ける。内側補強リングの外周面に、薄板帯材を積層巻きして六角形状の巻回層を形成する。巻回層の外側に、内周面が断面六角形状を呈しかつ外面が円形状を呈する二つの割型からなる分割包筒体を取付ける。分割包筒体の外周に円筒状の外側補強リングを密着して設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、塑性加工全般の鍛造、押出し加工、引き抜き加工などの際に使用される断面異形の成形孔を有する円筒状の成形ダイを備えたダイスに関する。

従来、例えば鍛造機を利用して図８に示すような六角ナットＸを圧造成形する場合、断面六角形の成形孔を有する円筒状の成形ダイにより圧造成形する加工方法は広く知られている。その際、成形時には半径方向に拡張する高い拡張力を受ける。この拡張力に対抗するために、図９に示すように、ダイスの構成として、断面六角形の成形孔８１を有する筒状成形ダイ８０の外周に冷間嵌めや焼き嵌めなどにより内部応力を付与した円筒状の内側補強リング８２及び円筒状の外側補強リング８３を設けている。

しかし、従来の断面六角形の成形孔８１を有する円筒状の成形ダイ８０にあっては、その断面視における厚みが不均一（角部が薄くなり角部間中央が厚い）であることから、成形ダイ８０の外周に円筒状の内側補強リング８２を冷間嵌めした際、成形ダイ８０の成形孔８１部分に対して内部応力が均一に付与されるといったことはなく、断面六角形の成形孔８１における薄肉の各角部部分において内方へ膨らむように内部応力が偏って付与されることになる。また、これとは反対に圧造成形時には、断面六角形の成形孔８１の各薄肉角部部分においてより外方へ膨らむように負荷荷重が偏ってかかることになる。このように圧造成形のたびに偏った内部応力や偏った負荷荷重が相反する方向に対して繰り返し作用するため、成形ダイ８０における断面六角形の成形孔８１の薄肉角部部分が局所的にひび割れし易く、長期間にわたって使用できなくなる問題を有していた。つまり、例えば断面円形の成形孔を有する円筒状の成形ダイ（図示せず）に比べるとその耐久性が著しく劣る問題を有していた。その結果、成形ダイ８０がひび割れするたびに短期間で高価なダイスを新たなダイスに交換しなければならず、非常に不経済となる問題を有していた。

そこで本発明は、上記した問題を解決するため、異形断面形状の成形孔を有する円筒状の成形ダイを用いたダイスであっても、ダイスの組み付け時に生じる成形ダイへの偏った内部応力の抑制化を図ることができ、しかも、圧造成形時に成形ダイに対し偏ってかかろうとする負荷荷重に対しても確実に対処できる強靭で耐久性のあるダイスの提供を課題とする。

本願の請求項１記載の発明は、異形断面形状の成形孔を有する円筒状の成形ダイを備えたダイスであって、成形ダイの外周面に、内周面が円形状を呈しかつ外周面が上記成形孔の異形断面形状に相似する異形形状を呈する異形筒状の内側補強リングを冷間嵌めにより密着して設けると共に、内側補強リングの外周面の円周方向に薄板帯材を積層巻きして外周面が異形形状を呈する巻回層を形成する一方、該巻回層の外周面に、内周面が巻回層の外周面と同様の異形断面形状を呈しかつ外周面が円形状を呈する複数の割型からなる分割包筒体を密着して取付け、さらに、分割包筒体の外周面に円筒状の外側補強リングを焼き嵌めにより密着して設けていることを特徴とする。

本願の請求項２記載の発明は、上記分割包筒体が二つの割型からなり、これら両割型はその突合せ部分が巻回層における角部位置に一致して形成されていると共に、両割型における内面の巻回層における各角部と相対する箇所に軸芯方向に延びる逃し溝部が形成されていることを特徴とする。

本願の請求項３記載の発明は、多角断面形状の成形孔を有する円筒状の成形ダイを備えたダイスであって、成形ダイの外周面に、内周面が円形状を呈しかつ外周面が成形孔の多角断面形状に相似する複数の扁平外面部とこれら扁平外面部両端のアール状角部とからなる多角筒状の内側補強リングを冷間嵌めにより密着して設けると共に、内側補強リングの外周面の円周方向に薄板帯材を積層巻きして外周面が成形孔の多角断面形状に相似する複数の扁平外面部とこれら扁平外面部両端のアール状角部とからなる多角形状を呈する巻回層を形成する一方、該巻回層の外周面に、内周面が巻回層の外周面における扁平外面部に符合して当接する扁平内面部とアール状角部に相対向して軸芯方向に延びる逃し溝部とが交互に形成された端面形状を呈しかつ外周面が円形状を呈する二つの割型からなる分割包筒体を密着して取付け、さらに、分割包筒体の外周面に円筒状の外側補強リングを焼き嵌めにより密着して設けていることを特徴とする。

本願の請求項１記載のダイスによれば、上記したように内周面が円形状を呈しかつ外周面が成形ダイにおける成形孔の異形断面形状に相似する異形形状とした異形筒状の内側補強リングを特別に形成し、この内側補強リングを、異形断面形状の成形孔を有する成形ダイの外周面に冷間嵌めにより密着して取付ける一方、内側補強リングの外周面に、薄板帯材を積層巻きして異形形状の巻回層を形成すると共に、巻回層の外側に、内周面が異形断面形状を呈しかつ外周面が円形状を呈する複数の割型からなる分割包筒体を取付け、そのうえでこの分割包筒体の外周に円筒状の外側補強リングを密着して設けるようにした事で、ダイス全体の組み付け時に、異形断面形状の成形孔の薄肉角部部分に局所的に偏って内部応力が発生するのを抑えて薄肉角部部分への大きな負担を回避しながら、成形ダイに対し予応力を積極的に付与して強化を図ることができる。また、圧造成形時には、上記したダイス全体の組み付け構造による成形ダイへの予応力の付与により異形断面形状の成形孔に作用する負荷荷重を充分に受け止め、かつ薄肉角部部分にひび割れを発生させるといったことのない強靭で耐久性のあるダイスを構成することができる。その結果、異形断面形状の成形孔を有する円筒状の成形ダイを備えたダイスであっても、長期間わたる使用が可能になり、経済性に優れたダイスを提供できる。

また、請求項２記載の発明では、上記した分割包筒体が二つの割型からなり、これら両割型はその突合せ部分が異形形状の巻回層における角部位置に一致して形成されていると共に、両割型における内面の上記巻回層の各角部と相対する箇所に軸芯方向に延びる逃し溝部が形成されている事で、分割包筒体の外周面に円筒状の外側補強リングを焼き嵌めにより密着して成形ダイに予応力を加える際、外側補強リングによる分割包筒体側からの予応力が、直接異形巻回層の角部や内側補強リングの異形外周面の角部及び成形孔の異形内周面の角部に作用することがないように上記逃し溝部の空間部分で逃すことができる。また、圧造成形時に、成形ダイの成形孔における異形内周面の角部や、内側補強リングの異形外周面の角部、異形巻回層の角部に負荷荷重が作用してもその負荷荷重を上記逃し溝部の空間部分で逃すことができる。その結果、成形ダイに対する局所的な疲労を効果的に抑えることができる。
さらに、二つの割型からなる分割包筒体を用いることにより、その製作が容易であり、また、二つの割型を突き合わせることにより巻回層を迅速容易に包むことができる。これにより、分割包筒体の外周面に円筒状の外側補強リングを焼き嵌め作業も簡単容易に行える。その上、上記逃し溝部の形成により割型ごとで多少の変形を許すことができるので巻回層の外周面への密着がより円滑に行える。

また、本願の請求項３記載のダイスによれば、内周面が円形状を呈しかつ外周面が成形ダイにおける成形孔の多角断面形状に相似する複数の扁平外面部とこれら扁平外面部両端のアール状角部とからなる多角筒状の内側補強リングを特別に形成し、この内側補強リングを、多角断面形状の成形孔を有する円筒状の成形ダイの外周面に冷間嵌めにより密着して取付ける一方、内側補強リングの外周面に薄板帯材を積層巻きして、外周面が成形孔の多角断面形状に相似する複数の扁平外面部とこれら扁平外面部両端のアール状角部とからなる多角形状を呈する巻回層を形成すると共に、該巻回層の外周面に、内周面が巻回層の外周面における扁平外面部に符合して当接する扁平内面部とアール状角部に相対向して軸芯方向に延びる逃し溝部とが交互に形成された端面形状を呈しかつ外周面が円形状を呈する二つの割型からなる分割包筒体を密着して取付け、さらに、分割包筒体の外周面に円筒状の外側補強リングを焼き嵌めにより密着して取付けるようにした事で、ダイス全体の組み付け時には、多角断面形状の成形孔における各扁平面に対しそれぞれ垂直方向から均一状に予応力を加えることができ、かつ、分割包筒体における逃し溝部を除いた扁平内面部により、巻回層外周面のアール状角部を除いた扁平外面部と内側補強リング外周面のアール状角部を除いた扁平外面部とを介して成形ダイに対し予応力を付与することができる。これにより、多角断面形状の成形孔の薄肉角部部分に局所的に偏って内部応力が発生するのを強制的に抑えて薄肉角部部分への大きな負担を回避したうえで、成形ダイに対し求める予応力を積極的に付与して強化を図ることができる。また、圧造成形時には、上記したダイス全体の組み付け構造による成形ダイへの予応力の付与により多角断面形状の成形孔に作用する負荷荷重を充分に受け止め、かつ薄肉角部部分にひび割れを発生させるといったことのない強靭で耐久性のあるダイスを構成することができる。
さらに、分割包筒体を二つの割型により形成していることで、前述した場合と同様にその製作が容易で、両割型を突き合わせるようにして巻回層を迅速容易に包むことができ、分割包筒体の外周面に円筒状の外側補強リングを焼き嵌め作業が簡単容易に行える。また、上記逃し溝部の形成により割型ごとで多少の変形を許すことができるので巻回層の外周面への密着がより円滑に行える。

本発明のダイスの正面図である。同ダイスの縦断側面図である。同ダイスをセット用ダイホルダーに組込んだ状態の正面図である。同縦断側面図である。分割包筒体の分離状態の斜視図である。同ダイスに作用する予応力を説明する正面図である。ヘキサロビュラ形状の成形孔を有する成形ダイを備えたダイスの正面図である。成形品一例を示す一部切欠側面図である。従来の説明図である。

以下本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明に係るダイスを示す。このダイス１は、鍛造機のダイブロック（図示せず）などにセットされ、図８に示すような中実の六角ナットＸを圧造成形するために用いられるもので、中心部に六角断面形状の成形孔２１を有しかつ外周面が円筒状の超硬合金からなる成形ダイ２を備える。

この成形ダイ２の外周面に、内周面が円形状を呈しかつ外周面が上記成形孔２１の六角断面形状に相似する六角形状を呈する六角筒状の超硬合金からなる内側補強リング３が冷間嵌めにより圧入密着して取付けられている。ここで、内側補強リング３の材質に関しては、特に縦弾性係数の高い材質例えば超硬合金などを使用することで成形ダイス２の変形を少なくすることができ、金型の寿命を延長し、圧造部品の精度を向上させることができる。また、図１及び図２における内側補強リング３の外周面は、成形孔２１の多角断面形状に相似する複数の扁平外面部３ａ…３ａとこれら扁平外面部両端のアール状角部３ｂ…３ｂとにより六角形状を呈するように形成されている。

内側補強リング３の外周面全体に、その円周方向に鋼製の薄板帯材が締付け状に積層巻きされて六角形状を呈する巻回層４が形成されている。薄板帯材の巻き終わりは適宜接着剤により接着される。図１及び図２における巻回層４の外周面は、成形孔２１の多角断面形状に相似する複数の扁平外面部４ａ…４ａとこれら扁平外面部両端のアール状角部４ｂ…４ｂとにより六角形状を呈するように形成されている。

巻回層４の外周面に、内周面が巻回層４の外周面に符合する六角断面形状を呈しかつ外周面が円形状を呈する二つの半割型５１，５１からなる鋼製の分割包筒体５が密着して取付けられている。
その場合、分割包筒体５はその突合せ部分が巻回層４における角部位置（図５の上下角部）に一致されて形成され、かつ、図５に示すように両半割型５１，５１の内周面は、巻回層４の外周面における扁平外面部４ａ…４ａに符合して当接する扁平内面部５ａ…５ａと、アール状角部４ｂ…４ｂに相対向して軸芯方向に延びる逃し溝部５２…５２とが交互に形成された六角端面形状を呈するように形成されている。図５における逃し溝部５２は、軸芯方向に延びる切り目部５２ａとこれを底部に有するアール状凹所５２ｂとにより形成されている。

さらに、分割包筒体５の外周面に、工具鋼からなる円筒状の外側補強リング６が焼き嵌めにより密着して設けられている。

図３及び４は、上記したダイス１を鍛造機のダイブロック（図示せず）に脱着可能に装着するためのセット用ダイホルダー７に上記したダイス１を固定した状態を示すものであり、ダイス１は外側補強リング６を介してダイホルダー７の先端部内に挿嵌され固定保持される。なお、このダイホルダー７は内部に受圧部材８や筒状押え部材などを内蔵した既知のものであり、その具体的な構造及び作用については省略する。

次に、以上のように構成した本発明に係るダイスの作用について説明する。

本発明のダイスでは、上記したように、内周面が円形状を呈しかつ外周面が成形ダイ２における成形孔２１の六角断面形状に相似する複数の扁平外面部３ａ…３ａとこれら扁平外面部両端のアール状角部３ｂ…３ｂとからなる六角筒状の内側補強リング３を特別に形成し、この内側補強リング３を、六角断面形状の成形孔２１を有する円筒状の成形ダイ２の外周面に冷間嵌めにより密着して取付ける一方、内側補強リング３の外周面に薄板帯材４を積層巻きして、外周面が成形孔２１の六角断面形状に相似する複数の扁平外面部４ａ…４ａとこれら扁平外面部両端のアール状角部４ｂ…４ｂとからなる六角形状を呈する巻回層４を形成すると共に、該巻回層４の外周面に、内周面が巻回層４の外周面における扁平外面部４ａ…４ａに符合して当接する扁平内面部５ａ…５ａとアール状角部４ａ…４ａに相対向して軸芯方向に延びる逃し溝部５２…５２とが交互に形成された端面形状を呈しかつ外周面が円形状を呈する二つの割型からなる分割包筒体５を密着して取付け、さらに、分割包筒体５の外周面に円筒状の外側補強リング６を焼き嵌めにより密着して取付けるようにした事で、ダイス全体の組み付け時において分割包筒体５の外周面に円筒状の外側補強リング６を焼き嵌め密着して予応力を加える際には、図６に示すように、六角断面形状の成形孔２１における各扁平面に対しそれぞれ垂直方向から均一状に予応力を加えることができ、かつ、分割包筒体５における逃し溝部５２…５２を除いた扁平内面部５ａ…５ａにより、六角形状の巻回層４外周面のアール状角部４ｂ…４ｂを除いた扁平外面部４ａ…４ａと六角形状の内側補強リング３外周面のアール状角部３ｂ…３ｂを除いた扁平外面部３ａ…３ａとを介して成形ダイ２に対し予応力を付与することができる。これにより、六角断面形状の成形孔２１の薄肉角部部分に局所的に偏って内部応力が発生するのを強制的に抑えて薄肉角部部分への大きな負担を回避したうえで、成形ダイ２に対し求める予応力を積極的に付与して強化を図ることができる。また、圧造成形時には、上記したダイス全体の組み付け構造による成形ダイ２への予応力の付与により六角断面形状の成形孔２１に作用する負荷荷重を充分に受け止め、かつ薄肉角部部分にひび割れを発生させるといったことのない強靭で耐久性のあるダイスを構成することができる。
その結果、六角断面形状の成形孔２１を有する円筒状の成形ダイ２を備えたダイス１であっても、長期間わたる使用が可能になり、経済性に優れたダイスを提供できる。

その上、分割包筒体５を二つの割型５１，５１により形成することで、その製作が容易で、両割型５１，５１を抱き合わせるようにして巻回層４を迅速容易に包むことができ、分割包筒体５の外周面への円筒状の外側補強リング６の焼き嵌め作業が簡単容易に行える。また、逃し溝部５２に切り目部５２ａ…５２ａを設けることにより割型５１，５１に多少の変形を許す形状となっているので巻回層４の外周面への密着がより円滑に行える。

上記した実施の形態では、成形ダイの成形孔２１の断面形状として六角形のものについて説明したけれども、成形孔２１の断面形状は、何ら六角形に限定されるものではなく、例えば四角や八角形などの多角形状であってもよいし、その他の星形や花形、或いは図７に示すようなヘキサロビュラ形状（成形孔２１Ａ）などのような異形形状であってもよい。なお、図７に示すダイスおいて成形孔２１Ａ以外の構成については上述のダイスと同様の構成であるので同じ符号を付し、また作用効果についても同様の作用効果が得られるのでその詳細な説明については省略する。

また、上記した実施の形態では、いずれも内側補強リング３及び巻回層４の外周面形状を、それぞれ扁平外面部３ａ…３ａとアール状角部３ｂ…３ｂ、及び扁平外面部４ａ…４ａとアール状角部４ｂ…４ｂとからなる六角形状を呈するように形成したけれども、アール状角部３ｂ…３ｂやアール状角部４ｂ…４ｂを有しない六角形状の外周面としてもよい。

１ダイス
２成形ダイ
２１成形孔
２１Ａ成形孔
３内側補強リング
３ａ扁平外面部
３ｂアール状角部
４巻回層
４ａ扁平外面部
４ｂアール状角部
５分割包筒体
５ａ扁平内面部
５１，５１割型
５２逃し溝部
６外側補強リング

Claims

異形断面形状の成形孔を有する円筒状の成形ダイを備えたダイスであって、成形ダイの外周面に、内周面が円形状を呈しかつ外周面が上記成形孔の異形断面形状に相似する異形形状を呈する異形筒状の内側補強リングを冷間嵌めにより密着して設けると共に、内側補強リングの外周面の円周方向に薄板帯材を積層巻きして外周面が異形形状を呈する巻回層を形成する一方、該巻回層の外周面に、内周面が巻回層の外周面と同様の異形断面形状を呈しかつ外周面が円形状を呈する複数の割型からなる分割包筒体を密着して取付け、さらに、分割包筒体の外周面に円筒状の外側補強リングを焼き嵌めにより密着して設けていることを特徴とするダイス。
上記分割包筒体が二つの割型からなり、これら両割型はその突合せ部分が巻回層における角部位置に一致して形成されていると共に、両割型における内面の巻回層における各角部と相対する箇所に軸芯方向に延びる逃し溝部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のダイス。
多角断面形状の成形孔を有する円筒状の成形ダイを備えたダイスであって、成形ダイの外周面に、内周面が円形状を呈しかつ外周面が成形孔の多角断面形状に相似する複数の扁平外面部とこれら扁平外面部両端のアール状角部とからなる多角筒状の内側補強リングを冷間嵌めにより密着して設けると共に、内側補強リングの外周面の円周方向に薄板帯材を積層巻きして外周面が成形孔の多角断面形状に相似する複数の扁平外面部とこれら扁平外面部両端のアール状角部とからなる多角形状を呈する巻回層を形成する一方、該巻回層の外周面に、内周面が巻回層の外周面における扁平外面部に符合して当接する扁平内面部とアール状角部に相対向して軸芯方向に延びる逃し溝部とが交互に形成された端面形状を呈しかつ外周面が円形状を呈する二つの割型からなる分割包筒体を密着して取付け、さらに、分割包筒体の外周面に円筒状の外側補強リングを焼き嵌めにより密着して設けていることを特徴とするダイス。