JP2896821B2 - 歯車又はその類似部材の塑性加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歯車又はその相似形状
部材の塑性加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、歯車又はその類似形状部材の塑性
加工方法としては、例えば、歯車又はその類似形状部材
の両端面を平坦に塑性加工を行うものが知られている。

【０００３】図９は、その一例を示すもので、図の左半
分に示す成形前の如く、ダイ２内に歯底径ｘより小さい
素材１、即ち、ダイ２に投入可能な素材１を投入する。
次に、図の右半分に示す成形後の如く、パンチ４とカウ
ンターパンチ５とで素材１を圧縮し、ダイ２内に充満さ
せると共に、ダイ２に設けた歯形成部２ａにも充満させ
る。

【０００４】斯して、図１０に示す如く、歯車３又はそ
の類似形状部材を得ることができる。又、図１１の如
く、歯車等が刻設された歯形成部７ａと歯底径ｙより小
さいコンテナ部７ｂを有するダイ７と、このダイ７の上
方に位置する大パンチ８と、ダイ７の下方に位置するカ
ウンターパンチ９と、ダイ７を大パンチ８方向に付勢す
る弾性支持部材１０と、ダイ７を保持するホルダ１１と
を有する成形装置によって、歯車又はその類似形状部材
の塑性加工する方法が知られている。

【０００５】この塑性加工方法に於ては、素材６をダイ
７内に投入した後、ダイ７のコンテナ部７ｂに嵌合する
カウンターパンチ９と大パンチ８により圧縮成形し、所
望の歯車を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然し、斯かる従来法に
よれば、図９の場合には、材料は、素材１に最も近い
点、即ち、図１０の歯車３で言えば、歯底部３ａより、
最も遠い点、即ち、図１０の歯車３で言えば、歯先部３
ｂに向かって順次充満していくため、最も遠い点は、材
料が到達し難く、図９の隅部１ａ，１ｂに欠肉が発生
し、この欠肉は、ダイ２の摩擦力の影響で、隅部１ａと
比較して隅部１ｂが大きくなる傾向がある。

【０００７】この欠肉を少なくしようとすると、ダイ２
への応力は高くなり、ついには、型が破損する恐れがあ
る。又、この方法では、素材１に最も遠い点、即ち、図
１０の歯車３で言えば、歯先部３ｂ付近のダイ２と素材
１との接合応力は、素材１に最も近い点、即ち、図１０
の歯車３で言えば、歯底部３ａ付近のダイ２と素材１と
の接合応力と比べて極めて低くなり、製品を取り出した
時のスプリングバックに部分的バラツキを生じ、金型形
状を高精度に製品に写すことが困難となるという問題が
ある。

【０００８】一方、図１１に示す場合に於ても、上記方
法と同様の理由により、隅部６ａ，６ｂに欠肉が発生
し、この欠肉は、ダイ７の摩擦力の影響で、隅部６ａと
比較して隅部６ｂが大きくなる傾向がある。

【０００９】又、この方法に於ても、上記方法と同様
に、製品を取り出した時のスプリングバックに部分的バ
ラツキを生じ、金型形状を高精度に製品に写すことが困
難となるという問題がある。

【００１０】本発明は斯かる従来の問題点を解決するた
めに為されたもので、その目的は、欠肉を防止し、金型
形状を高精度に写した製品を得ることを可能とした歯車
又はその類似部材の塑性加工方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１は、歯車等の形
状に対応するダイ孔が形成されたダイ内に素材を投入
し、先端が歯底径よりも小さいカウンターパンチをダイ
孔の一端側から嵌入し、カウンターパンチを素材の降伏
応力よりも大きく、成形最終応力よりも小さい圧力でパ
ンチ側に付勢しながら、ダイ孔の他端側に嵌合するパン
チとにより素材を圧縮成形し、カウンターパンチとの当
接部に凹みを成形し、更にパンチを進入させ、カウンタ
ーパンチへの応力を高め、カウンターパンチを後退させ
て、凹みに材料を流動させるものである。

【００１２】請求項２は、カウンターパンチをパンチ側
にも付けるものである。請求項３は、歯車等の形状に対
応するダイ孔が形成されたダイ部とそれに連通する歯底
部とこの歯底部と同等又はそれより小さいコンテナ部を
設け、大パンチ側に向かい弾性体等にて付勢されている
ダイ内に素材を投入し、先端部の径が歯底径よりも小さ
いカウンターパンチを大パンチの端面よりも突き出し、
素材の降伏応力よりも大きく、成形最終応力よりも小さ
い圧力でカウンターパンチをパンチ側に付勢しながら、
コンテナ部に嵌合する小パンチとにより素材を圧縮成形
し、カウンターパンチとの当接部に凹を付けると同時、
又は、その後に大パンチによりダイを小パンチ側に押し
下げ、カウンターパンチへの応力を高め、カウンターパ
ンチを大パンチ側へ押し込み、凹みに材料を流動させる
ものである。

【００１３】請求項４は、凹み成形時のカウンターパン
チの付勢力を素材の降伏応力より大きくし、凹みを成形
後に、カウンターパンチの付勢力を減少させるものであ
る。

【００１４】

【作用】請求項１に於ては、得ようとする歯車等の形状
に対応する形状を為すダイ孔部の形成されるダイ内に、
素材を投入すると共に、先端部が歯底径よりも小さいカ
ウンターパンチをダイ孔の一端にダイ底面よりも突き出
し、次に、素材の降伏応力よりも大きく、成形最終応力
よりも小さい圧力で、カウンターパンチをパンチ側に付
勢しながら、ダイ内に嵌合するパンチにより、素材を圧
縮成形し、カウンターパンチの先端部によって凹みを成
形し、更に、パンチを進入させ、カウンターパンチへの
応力を高めて、カウンターパンチを後退させることによ
り、凹み内の材料を流動させ、ダイ内への充満度を上げ
ることができる。

【００１５】請求項２に於ては、素材の両端に凹みが形
成され、夫々の凹み内の材料を流動し、ダイ内への充満
度を上げることができる。請求項３に於ては、得ようと
する歯車等の形状に対応する形状を為すダイ孔が形成さ
れたダイ部とそれに連通する歯底部とこの歯底部と同等
又はそれより小さいコンテナ部を設け、大パンチ側に向
かい弾性体等にて付勢されているダイ内に、素材を投入
した後、大パンチと共にその先端部の径が歯底径よりも
小さいカウンターパンチを素材及びダイ上に移動すると
共に、カウンターパンチを大パンチの端面よりも突き出
し、次いで、カウンターパンチをダイ側に素材の降伏応
力よりも大きく、成形最終応力よりも小さい圧力で小パ
ンチ側に付勢しながら、コンテナ部に嵌合する小パンチ
とにより素材を圧縮成形し、カウンターパンチの先端部
に凹みを付けると同時、又は、その後に大パンチにより
ダイを小パンチ側に押し下げ、カウンターパンチへの応
力を高め、カウンターパンチを大パンチ側へ押し込み、
凹みに材料を流動させ、ダイ内への充満度を上げること
ができる。

【００１６】請求項４に於ては、凹み成形前の付勢力に
比較して、凹み成形後に付勢力を減少させることによっ
て、凹みへの材料流動が容易となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１乃至図３は請求項１の一実施例を示すもの
で、先ず、本実施例に用いる成形装置について説明す
る。

【００１８】図に於て、２１はダイを表す。このダイ２
１は、得ようとする歯車等の形状に対応する形状の歯車
等が刻設されたダイ孔２１ａと歯底径ｚより小さいコン
テナ部２１ｂを有する。

【００１９】このダイ２１の上方には、パンチ２３が上
下動自在に配されている。又、ダイ２１の下方には、ダ
イ保持具２５が配され、ダイ２１とダイ保持具２５は、
ホルダ２７によって保持されている。

【００２０】更に、ダイ２１とダイ保持具２５の内側に
は、歯底径ｚより小さいカウンタパンチーパンチ２９が
配設されると共に、その先端部２９ａがダイ２１の底面
２１ｃよりも上方に突出するように配設されている。

【００２１】このカウンターパンチ２９は、下部に突出
部２９ｂが設けられ、この突出部２９ｂは、押圧部材３
１を介して連絡する弾性体等２８によって、素材降伏応
力よりも大きく、成形最終応力よりも小さい力Ｆ１でパ
ンチ２３方向へ付勢されている。

【００２２】次に、斯かる成形装置に用いて本実施例の
成形方法について具体的に説明する。先ず、図１の左半
分に示す素材投入の如く、カウンターパンチ２９を、そ
の先端部２９ａがダイ底面２１ｃよりも突き出した状態
で嵌合する。この際、カウンターパンチ２９は、素材降
状応力よりも大きく、成形最終応力よりも小さい力Ｆ１
で上方へ付勢されている。

【００２３】次に、このダイ２１内に素材２０を投入す
る。その後、パンチ２３を上方から降下させ、図１の右
半分に示す加工初期の如く、素材２０を、ダイ２１と嵌
合するカウンターパンチ２９により圧縮すると、カウン
ターパンチ２９の先端部２９ａが当接する素材２０の下
部に、付勢力Ｆ１により凹み２０ａが成形され、材料は
歯先方向へ流動する。

【００２４】更に、パンチ２３を進行させると、図２の
左半分に示す加工途中の如く、カウンターパンチ２９へ
の応力Ｆ２は、素材の充満度が上がることにより、上昇
し、付勢力Ｆ１よりも大きくなり、カウンターパンチ２
９は下方へ押し下げられ、凹み２０ａが減少し、凹み２
０ａへ材料が流れることになる。

【００２５】そして、図２の右半分に示す下死点の如
く、歯先隅部部２０ｂ，２０ｃへ材料が流動する。以上
の如く、本実施例によれば、得ようとする歯車等の形状
に対応する形状を為すダイ孔部２１ａの形成されたダイ
２１内に、素材２０を投入すると共に、先端部２９ａが
歯底径ｚよりも小さいカウンターパンチ２９をダイ孔２
１ａの一端にダイ底面２１ｃよりも突き出し、次に、素
材２０の降伏応力よりも大きく、成形最終応力よりも小
さい圧力Ｆ１で、カウンターパンチ２９をパンチ２３側
に付勢しながら、上方側に嵌合するパンチ２３により、
圧縮成形し、カウンターパンチ２９の先端部２９ａによ
って凹み２０ａを成形し、更に、パンチ２３を進入さ
せ、カウンターパンチ２９への応力Ｆ２を高めて、カウ
ンターパンチ２９を下降させることにより、凹み２０ａ
内の材料を流動させ、ダイ２１内への充満度を上げるこ
とができるので、この凹み２０ａへの材料流動が、歯先
隅部２０ｂ，２０ｃの欠肉を減少させることが可能とな
る。即ち、他への材料の逃げがあるので、充満し易い。

【００２６】特に、本実施例では、加工初期にカウンタ
ーパンチ２９により外側へ材料が広げされるため、欠肉
が少なくなり易いという利点がある。図３は請求項２の
一実施例を示すもので、図１に於けるパンチ１３に代え
て上部にもカウンターパンチ３３を設け、上記実施例と
同様の成形を行う。

【００２７】本実施例によれば、上記実施例に比して素
材３０の上下の歯先隅部３０ｂ，３０ｃの欠肉がより小
さくなる効果がある。図４及び図５は請求項３の一実施
例を示すもので、先ず、本実施例に用いる成形装置につ
いて説明する。

【００２８】図に於て、４１はダイを表す。このダイ４
１は、得ようとする歯車等の形状に対応する形状のダイ
孔の形成されるダイ部４１ａと、これに連通する歯底部
４１ｂと、この歯底部４１ｂと同等又はそれより小さい
コンテナ部４１ｃとを有する。

【００２９】このダイ４１の上方には、大パンチ４３と
この大パンチ４３の中央部に同軸線方向に沿ってカウン
ターパンチ４５が上下動自在に配されている。このカウ
ンターパンチ４５は、その先端部４５ａの径が歯底径ｚ
よりも小さくしてある。そして、上方から下方に向かっ
て上記実施例と同様に付勢力Ｆ１が掛けられるように構
成されている。

【００３０】又、ダイ４１の下方には、バネ４７が配さ
れ、ダイ４１を上方へ付勢している。そして、ダイ４１
とバネ４７は、ホルダ４９によって囲繞されている。更
に、ダイ４１とバネ４９の内側には、歯底径ｚより小さ
い小パンチ５１が配設されると共に、その先端部５１ａ
がダイ４１のコンテナ部４１ｂ内に嵌入して配設されて
いる。

【００３１】次に、斯かる成形装置に用いて本実施例の
成形方法について具体的に説明する。先ず、図４の左半
分に示す素材投入の如く、小パンチ５１を、その先端部
５１ａをダイ下面４１ｄよりも嵌入した状態で嵌合す
る。

【００３２】次に、このダイ４１内に素材４０を投入す
る。その後、図４の右半分に示す加工初期の如く、大パ
ンチ４３と共にカウンターパンチ４５を上方から降下さ
せると共に、カウンターパンチ４５の先端部４５ａを大
パンチ４３の端面４３ａよりも突き出すようにコンテナ
部４１ｃ内に嵌合する。

【００３３】次いで、図５の左半分に示す加工途中の如
く、カウンターパンチ４５をダイ４１側に素材４０の降
伏応力よりも大きく、成形最終応力よりも小さい圧力Ｆ
１で小パンチ５１側に付勢しながら、素材２０を、コン
テナ部４１ｃに嵌合する小パンチ５１とにより圧縮成形
し、カウンターパンチ４５の先端部４５ａ部分に凹み４
０ａを付けると同時、又は、その後に大パンチ４３によ
りダイ４１を小パンチ５１側に押し下げ、カウンターパ
ンチ４５への応力Ｆ２を高め、カウンターパンチ４５を
大パンチ４３側へ押し込み、凹み４０ａに材料を流動さ
せ、ダイ４１内への充満度を上げる。

【００３４】そして、図５の右半分に示す下死点の如
く、歯先隅部４０ｂ，４０ｃに材料が流動し、欠肉を減
少させることができる。以上の如く、本実施例によれ
ば、得ようとする歯車等の形状に対応する形状を為すダ
イ孔が形成されたダイ部４１ａとそれに連通する歯底部
４１ｂとこの歯底部４１ｂと同等又はそれより小さいコ
ンテナ部４１ｃを設け、大パンチ４３側に向かいバネ
（弾性体等）４７にて付勢されているダイ４１内に、素
材４０を投入した後、大パンチ４３と共にその先端部４
５ａの径が歯底径ｚよりも小さいカウンターパンチ４５
を素材４０及びダイ４１上に移動すると共に、カウンタ
ーパンチ４５を大パンチ４３の端面４３ａよりも突き出
し、次いで、カウンターパンチ４５をダイ４１側に素材
４０の降伏応力よりも大きく、成形最終応力よりも小さ
い圧力Ｆ１で小パンチ５１側に付勢しながら、コンテナ
部４１ｃに嵌合する小パンチ５１とにより素材４０を圧
縮成形し、カウンターパンチ４５の先端部４５部分に凹
み４０ａを付けると同時、又は、その後に大パンチ４３
によりダイ４１を小パンチ５１側に押し下げ、カウンタ
ーパンチ４５への応力Ｆ２を高め大パンチ４３側へ押し
込み、凹み４０ａに材料を流動させダイ４１内への充満
度を上げることができるので、この凹み４０ａへの材料
流動が、歯先隅部４０ｂ，４０ｃの欠肉を減少させるこ
とが可能となる。即ち、他への材料の逃げがあるので、
充満し易い。

【００３５】又、本発明に於ては、請求項４に記載の如
く、図１乃至図５に於ける弾性体等による付勢力Ｆ１に
比較して、凹み２０ａ，４０ａ成形後の付勢力を減少さ
せ、凹み２０ａ，４０ａへの材料流動を容易にすれば、
成形応力を更に小さくすることができる。又、このよう
にすれば、凹み２０ａ，４０ａの成形時の付勢力は、成
形最終応力より高くても良い。

【００３６】更に、本発明によれば、図６，図７，図８
に示す如く、穴付又は軸付の歯車等の製品５０，５１，
５２の成形も可能である。又、平歯車状のものに限ら
ず、はすば歯車、ベベルギヤ等でも同様に成形すること
ができる。

【００３７】

【発明の効果】以上の如く、請求項１によれば、圧縮成
形前に、カウンターパンチの先端部をダイ底面よりも突
き出し、次に、素材の降伏応力よりも大きく、成形最終
応力よりも小さい圧力で、カウンターパンチをパンチ側
に付勢しながら、ダイ内に嵌合するパンチにより、素材
を圧縮成形するから、カウンターパンチの先端部に凹み
が生じ、更に、パンチを進入させるため、カウンターパ
ンチへの応力が高まり、カウンターパンチが後退し、凹
み内の材料が流動して、ダイ内への充満度を上げること
ができる。その結果、従来法によって避けることができ
なかった歯先部の欠肉が軽減できると共に、金型形状を
高精度に写した製品を得ることができるという利点があ
る。

【００３８】請求項２によれば、請求項１よりも凹み内
の材料が流動し易くなり、ダイ内への充満度を更に向上
させることができる利点がある。請求項３に於ては、大
パンチとカウンターパンチとを同軸方向に移動自在に配
し、カウンターパンチをダイ側に素材の降伏応力よりも
大きく、成形最終応力よりも小さい圧力で小パンチ側に
付勢しながら、コンテナ部に嵌合する小パンチとにより
素材を圧縮成形するから、カウンターパンチの先端部に
凹みが生じ、更に、大パンチによりダイを小パンチ側に
押し下げ、カウンターパンチへの応力を高めるから、カ
ウンターパンチが大パンチ側へ押し込まれ、凹み内の材
料が流動して、ダイ内への充満度を上げることができ
る。その結果、従来法によって避けることが出来なかっ
た歯先部の欠肉が軽減できると共に、金型形状を高精度
に写した製品を得ることができるという利点がある。

【００３９】請求項４によれば、凹み成形後に凹み内の
材料流動がし易くなり、ダイ内への充満度を上げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の一実施例に於ける素材投入時と加工
初期時を左右に示す断面図である。

【図２】請求項１の一実施例に於ける加工途中時と下死
点を左右に示す断面図である。

【図３】請求項２の一実施例に於ける加工初期時と下死
点を左右に示す断面図である。

【図４】請求項３の一実施例に於ける素材投入時と加工
初期時を左右に示す断面図である。

【図５】請求項３の一実施例に於ける加工途中時と下死
点を左右に示す断面図である。

【図６】本発明によって成形可能な穴付き歯車を示す断
面図である。

【図７】本発明によって成形可能な軸付き歯車を示す断
面図である。

【図８】本発明によって成形可能な軸付き歯車を示す断
面図である。

【図９】従来法による歯車の成形方法に於ける成形前と
成形後を左右に示す断面図である。

【図１０】図９で成形された歯車を示す平面図である。

【図１１】従来法による歯車の成形方法に於ける成形前
と成形後を左右に示す断面図である。

【符号の説明】

２０，３０，４０ 素材 ２０ａ，３０ａ，４０ａ 凹み ２０ｂ，２０ｃ，３０ｂ，３０ｃ，４０ｂ，４０ｃ 歯
先隅部 ２１，２５，４１ ダイ ２１ａ，４１ａ ダイ孔 ２１ｂ，４１ｃ コンテナ部 ２３ パンチ ２９，３３，４５ カウンターパンチ ４３ 大パンチ ５１ 小パンチ Ｆ１ 付勢力 Ｆ２ 応力

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯車等の形状に対応するダイ孔が形成さ
   れたダイ内に素材を投入し、先端が歯底径よりも小さい
   カウンターパンチをダイ孔の一端側から嵌入し、カウン
   ターパンチを素材の降伏応力よりも大きく、成形最終応
   力よりも小さい圧力でパンチ側に付勢しながら、ダイ孔
   の他端側に嵌合するパンチとにより素材を圧縮成形し、
   カウンターパンチとの当接部に凹みを成形し、更にパン
   チを進入させ、カウンターパンチへの応力を高め、カウ
   ンターパンチを後退させて、凹みに材料を流動させるこ
   とを特徴とする歯車又はその類似部材の塑性加工方法。
2. 【請求項２】 カウンターパンチをパンチ側にも付ける
   ことを特徴とする請求項１記載の歯車又はその類似部材
   の塑性加工方法。
3. 【請求項３】 歯車等の形状に対応するダイ孔が形成さ
   れたダイ部とそれに連通する歯底部とこの歯底部と同等
   又はそれより小さいコンテナ部を設け、大パンチ側に向
   かい弾性体等にて付勢されているダイ内に素材を投入
   し、先端部の径が歯底径よりも小さいカウンターパンチ
   を大パンチの端面よりも突き出し、素材の降伏応力より
   も大きく、成形最終応力よりも小さい圧力でカウンター
   パンチをパンチ側に付勢しながら、コンテナ部に嵌合す
   る小パンチとにより素材を圧縮成形し、カウンターパン
   チとの当接部に凹を付けると同時、又は、その後に大パ
   ンチによりダイを小パンチ側に押し下げ、カウンターパ
   ンチへの応力を高め、カウンターパンチを大パンチ側へ
   押し込み、凹みに材料を流動させることを特徴とする歯
   車又はその類似部材の塑性加工方法。
4. 【請求項４】 凹み成形時のカウンターパンチの付勢力
   を素材の降伏応力より大きくし、凹みを成形後に、カウ
   ンターパンチの付勢力を減少させることを特徴とする請
   求項１乃至３の何れか記載の歯車又はその類似部材の塑
   性加工方法。