JP2021074762A - 鍛造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークのカップ部にアンダーカット部を形成する際の分割パンチの損傷を抑制することが可能な鍛造装置を実現する。【解決手段】本開示の一形態に係る鍛造装置１０は、ワーク１のカップ部１ａにアンダーカット部１ｂを形成する鍛造装置であって、カップ部１ａの内部を押圧する第１の押圧部２０と、第１の押圧部２０に対して外部に配置され、アンダーカット部１ｂを形成するために、カップ部１ａの端部をカップ部１ａの中心軸ＡＸ１の側に押圧する第２の押圧部３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、ワークのカップ部にアンダーカット部を形成する鍛造装置に関する。

等速ジョイントのアウターレースなどは、カップ部の端部にアンダーカット部が形成されている。このようなカップ部のアンダーカット部は、例えば、特許文献１に開示されているように、分割パンチによってワークのカップ部をしごきダイスの内部に押し込むことで形成される。

詳細には、図５の左側に示すように、先ず、ワーク１を支持部１０１で支持しつつ、当該ワーク１のカップ部１ａの下部をしごきダイス１０２の内部に挿入する。そして、ワーク１のカップ部１ａの内部にインナー側の第１の分割パンチ１０３及びアウター側の第２の分割パンチ１０４を挿入する。

この状態から、図５の右側に示すように、支持部１０１を下方に移動させつつ、第１の分割パンチ１０３及び第２の分割パンチ１０４を下方に移動させて、ワーク１のカップ部１ａをしごきダイス１０２の内部に押し込み、ワーク１のカップ部１ａの内側端部を第２の分割パンチ１０４の形成部１０４ａに押し付けることで、カップ部１ａの端部にアンダーカット部１ｂを形成している。

特開２００３−１１２２２８号公報

本出願人は、以下の課題を見出した。上述のようにワーク１のカップ部１ａの内側端部を第２の分割パンチ１０４の形成部１０４ａに押し付けた際、図６に示すように、ワーク１のカップ部１ａの端部の材料が当該ワーク１のカップ部１ａの中心軸ＡＸ１（図５）が延在する方向及び径方向（図６では、白抜きの矢印方向）に流れる。そのため、第２の分割パンチ１０４の形成部１０４ａの角部（段差部）に引張応力が発生し、第２の分割パンチ１０４が損傷する場合がある。

本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ワークのカップ部にアンダーカット部を形成する際の分割パンチの損傷を抑制することが可能な鍛造装置を実現する。

本開示の一態様に係る鍛造装置は、
ワークのカップ部にアンダーカット部を形成する鍛造装置であって、
前記カップ部の内部を押圧する第１の押圧部と、
前記第１の押圧部に対して外部に配置され、前記アンダーカット部を形成するために、前記カップ部の端部を当該カップ部の中心軸の側に押圧する第２の押圧部と、
を備える。
このように第２の押圧部によってワークのカップ部の端部を当該カップ部の中心軸の側に押圧するので、第１の押圧部の角部に作用する引張応力を小さくすることができる。そのため、上述の鍛造装置を用いてカップ部にアンダーカット部を形成する際の第１の押圧部の損傷を抑制することができる。

本開示によれば、ワークのカップ部にアンダーカット部を形成する際の分割パンチの損傷を抑制することが可能な鍛造装置を実現できる。

実施の形態の鍛造装置を用いてアンダーカット部を形成する前の状態と後の状態とを示す断面図である。 実施の形態の鍛造装置を用いてアンダーカット部が形成される前の状態のワークのカップ部を示す斜視図である。 実施の形態の鍛造装置の第１の押圧部を示す斜視図である。 図１のIV部分拡大図である。 一般的な鍛造装置を用いてアンダーカット部を形成する前の状態と後の状態とを示す断面図である。 図５のVI部分拡大図である。

以下、本開示を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

先ず、本実施の形態の鍛造装置の構成を説明する。図１は、本実施の形態の鍛造装置を用いてアンダーカット部を形成する前の状態と後の状態とを示す断面図である。図２は、本実施の形態の鍛造装置を用いてアンダーカット部が形成される前の状態のワークのカップ部を示す斜視図である。図３は、本実施の形態の鍛造装置の第１の押圧部を示す斜視図である。

なお、図１では、左側にアンダーカット部を形成する前の状態を示し、右側にアンダーカット部を形成した後の状態を示している。ここで、以下の説明では、説明を明確にするために、３次元（ＸＹＺ）座標系を用いて説明する。

本実施の形態の鍛造装置１０は、例えば、図１に示すように、等速ジョイントのアウターレースなどのワーク１のカップ部１ａの端部にアンダーカット部１ｂを形成する際に好適である。但し、鍛造装置１０は、アウターレースに限らず、他のワークのカップ部の端部にアンダーカット部を形成する際にも適用可能である。

ここで、鍛造装置１０によってアンダーカット部１ｂが形成されるワーク１は、カップ部１ａ及び軸部１ｃを備えており、図２に示すように、予めカップ部１ａにボール溝１ｄが形成されている。そして、後述のように鍛造装置１０によってカップ部１ａのＺ軸＋側の端部が当該カップ部１ａの中心軸ＡＸ１の側に押圧されることで、カップ部１ａのＺ軸＋側の端部にアンダーカット部１ｂが形成される。

鍛造装置１０は、例えば、図１に示すように、第１の押圧部２０、第２の押圧部３０及び支持部４０を備えている。第１の押圧部２０は、後述するようにカップ部１ａにアンダーカット部１ｂを形成する際に当該カップ部１ａを内側から押圧する。このような第１の押圧部２０は、Ｚ軸方向に移動可能であって、第１の分割パンチ２１、第２の分割パンチ２２及び第３の分割パンチ２３を備えている。

第１の分割パンチ２１は、有底円筒形状を基本形態としている。そして、少なくとも第１の分割パンチ２１のＺ軸−側の部分がワーク１のカップ部１ａの外径に対して小さい外径とされており、さらに第１の分割パンチ２１のＺ軸−側の端部がワーク１のカップ部１ａに挿入可能に絞られている。第１の分割パンチ２１は、図３に示すように、第１の湾曲部２１ａ、第２の湾曲部２１ｂ及び形成部２１ｃを備えており、こららは一体化されている。

第１の湾曲部２１ａは、第１の分割パンチ２１のＺ軸−側の端面を成し、ワーク１のカップ部１ａの内側底部の形状に対応する凸形状の湾曲面である。第２の湾曲部２１ｂは、第１の分割パンチ２１のＺ軸−側の端部の側壁面の一部を成し、ワーク１のカップ部１ａのボール溝１ｄの形状に対応する凸形状の湾曲面である。第２の湾曲部２１ｂは、第１の湾曲部２１ａの周縁部からＺ軸＋側に延在しており、第１の分割パンチ２１の周方向に略等しい間隔で配置されている。

形成部２１ｃは、ワーク１のカップ部１ａのＺ軸＋側の端面を形成する。形成部２１ｃは、第２の湾曲部２１ｂのＺ軸＋側の端部と連続しており、第１の分割パンチ２１の径方向内側に向かうに従ってＺ軸−側に傾斜する傾斜面である。そして、形成部２１ｃは、Ｚ軸方向から見て環形状であり、第２の湾曲部２１ｂにおける第１の分割パンチ２１の径方向内側の端部から当該第２の湾曲部２１ｂにおける第１の分割パンチ２１の径方向外側の端部を超える位置まで、当該第１の分割パンチ２１の径方向外側に向かって突出している。

第２の分割パンチ２２は、後述のようにワーク１のアンダーカット部１ｂを形成する。そのため、第２の分割パンチ２２は、当該第２の分割パンチ２２のＺ軸＋側の部分に予め設定されたアンダーカット部１ｂの内側面の形状に対応する凸形状の湾曲面を備えている。このような第２の分割パンチ２２は、隣接する第２の湾曲部２１ｂの間に配置されている。

第３の分割パンチ２３は、第１の分割パンチ２１の内部に挿入される。第３の分割パンチ２３が第１の分割パンチ２１に挿入された場合、第２の分割パンチ２２が第１の分割パンチ２１の径方向外側に押し出され、第２の分割パンチ２２のＺ軸＋側の端部が第１の分割パンチ２１の形成部２１ｃの内径縁と略連続するように配置される。一方、第３の分割パンチ２３が第１の分割パンチ２１から抜去された場合、第２の分割パンチ２２を第１の分割パンチ２１の径方向内側に移動させることができる状態となる。

第２の押圧部３０は、第１の押圧部２０に対して外側に配置されており、後述のようにカップ部１ａのアンダーカット部１ｂを形成するために、カップ部１ａのＺ軸＋側の端部を当該カップ部１ａの中心軸ＡＸ１の側に押圧する。第２の押圧部３０は、例えば、円環形状を基本形態としており、第２の押圧部３０の内部に第１の押圧部２０が挿入されている。そして、第２の押圧部３０のＺ軸−側であって、且つ第２の押圧部３０の径方向内側の角部は、第２の押圧部３０の径方向外側に向かうに従ってＺ軸−側に傾斜する傾斜面３０ａを備えている。このような第２の押圧部３０は、Ｚ軸方向に移動可能である。

支持部４０は、ワーク１を支持する。支持部４０は、例えば、第１の支持部４１及び第２の支持部４２を備えている。第１の支持部４１は、ワーク１のカップ部１ａが挿入される挿入部４１ａを備えており、挿入部４１ａの周面の一部にワーク１のカップ部１ａの外側面の一部の形状と対応する凹形状の湾曲面が形成されている。このような第１の支持部４１は、サポートダイとして機能する。

第２の支持部４２は、第１の支持部４１に対してＺ軸−側に配置されている。第２の支持部４２は、ワーク１の軸部１ｃが挿入される挿入部４２ａ、及びワーク１のカップ部１ａと軸部１ｃとの間の段差部１ｅが載置される載置部４２ｂを備えている。ここで、第２の押圧部３０は、支持部４０に設けられたガイドピン５０に沿ってＺ軸方向に移動する構成とされているとよい。

次に、本実施の形態の鍛造装置１０を用いてワーク１のカップ部１ａにアンダーカット部１ｂを形成する流れを説明する。先ず、図１の左側に示すように、第１の支持部４１の挿入部４１ａにワーク１のカップ部１ａを挿入すると共に、第２の支持部４２の挿入部４２ａにワーク１の軸部１ｃを挿入し、ワーク１を支持部４０で支持する。このとき、第１の支持部４１のＺ軸＋側の面からワーク１のカップ部１ａのＺ軸＋側の端部が突出する。

次に、第１の分割パンチ２１の第２の湾曲部２１ｂの間に第２の分割パンチ２２を配置した状態で、第１の分割パンチ２１のＺ軸−側の端部をワーク１のカップ部１ａの内部に挿入する。そして、第１の分割パンチ２１の内部に第３の分割パンチ２３を挿入し、第２の分割パンチ２２を第１の分割パンチ２１の径方向外側に押し出す。

これにより、第１の分割パンチ２１の第１の湾曲部２１ａがワーク１のカップ部１ａの内側底部に略面接触すると共に、第２の湾曲部２１ｂがワーク１のカップ部１ａのボール溝１ｄに略面接触する。また、第２の分割パンチ２２がワーク１のカップ部１ａにおけるボール溝１ｄの間のＺ軸＋側の端部を除く部分に略面接触する。このとき、ワーク１のカップ部１ａのＺ軸＋側の端部における当該カップ部１ａの径方向外側の部分が第１の分割パンチ２１のＺ軸−側の部分から当該第１の分割パンチ２１の径方向外側に突出した状態となる。

次に、図１の右側に示すように、第２の押圧部３０をＺ軸−側に移動させ、第２の押圧部３０の傾斜面３０ａでワーク１のカップ部１ａにおけるＺ軸＋側の端部の第１の分割パンチ２１から突出する部分を押圧する。このとき、第２の押圧部３０の傾斜面３０ａは、第２の押圧部３０の径方向外側に向かうに従ってＺ軸−側に傾斜する傾斜面であるので、図４に示すように、ワーク１のカップ部１ａのＺ軸＋側の端部を当該カップ部１ａの中心軸ＡＸ１の側に向かって押圧することになる。

つまり、ワーク１のカップ部１ａのＺ軸＋側の端部を口閉じ成形する。これにより、ワーク１のカップ部１ａのＺ軸＋側の端部は、カップ部１ａの中心軸ＡＸ１の側に押し曲げられて第２の分割パンチ２２に略面接触すると共に、第１の分割パンチ２１の形成部２１ｃに略面接触し、カップ部１ａのＺ軸＋側の端部にアンダーカット部１ｂが形成される。

このとき、ワーク１のカップ部１ａのＺ軸＋側の端部の材料は、図４に示すように、カップ部１ａの中心軸ＡＸ１に向かうに従ってＺ軸−側に向かう矢印方向に移動する。そのため、一般的な鍛造装置を用いてワークのカップ部にアンダーカット部を形成する場合と比べて、第１の分割パンチ２１の形成部２１ｃと第２の分割パンチ２２との角部に作用する引張応力が小さく、ワーク１のカップ部１ａにアンダーカット部１ｂを形成する際の第１の分割パンチ２１及び第２の分割パンチ２２、ひいては第１の押圧部２０の損傷を抑制できる。

その後、第３の分割パンチ２３を第１の分割パンチ２１から抜去して、第２の分割パンチ２２を第１の分割パンチ２１の径方向内側に移動させ、第１の押圧部２０をＺ軸＋側に移動させてワーク１のカップ部１ａから抜去すると、ワーク１のカップ部１ａへのアンダーカット部１ｂの形成が完了する。

このように本実施の形態の鍛造装置１０は、第２の押圧部３０によってワーク１のカップ部１ａのＺ軸＋側の端部を当該カップ部１ａの中心軸ＡＸ１の側に押圧するので、第１の押圧部２０の角部に作用する引張応力を小さくすることができる。そのため、本実施の形態の鍛造装置１０を用いてカップ部１ａにアンダーカット部１ｂを形成する際の第１の押圧部２０の損傷を抑制することができ、その結果、第１の押圧部２０の型寿命を延ばすことができる。

本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ ワーク、１ａ カップ部、１ｂ アンダーカット部、１ｃ 軸部、１ｄ ボール溝、１ｅ 段差部
１０ 鍛造装置
２０ 第１の押圧部
２１ 第１の分割パンチ、２１ａ 第１の湾曲部、２１ｂ 第２の湾曲部、２１ｃ 形成部
２２ 第２の分割パンチ
２３ 第３の分割パンチ
３０ 第２の押圧部、３０ａ 傾斜面
４０ 支持部
４１ 第１の支持部、４１ａ 挿入部
４２ 第２の支持部、４２ａ 挿入部、４２ｂ 載置部
５０ ガイドピン
ＡＸ１ カップ部の中心軸

Claims (1)

1. ワークのカップ部にアンダーカット部を形成する鍛造装置であって、
   前記カップ部の内部を押圧する第１の押圧部と、
   前記第１の押圧部に対して外部に配置され、前記アンダーカット部を形成するために、前記カップ部の端部を当該カップ部の中心軸の側に押圧する第２の押圧部と、
   を備える、鍛造装置。

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