JP2912250B2 - 鍛造成形方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鍛造成形方法およ
びその装置に関し、一層詳細には、両端部に所定の形状
を有する長尺なワークを鍛造成形するに際して、互いに
接近する方向に変位する分割型により棒状のワークに軸
心と直交する方向から加圧すると共に、前記ワークの両
端部を一方の型と他方の型との共働作用下に膨出成形さ
せて当該ワークに対してバランスのとれた肉流動を起こ
させ、これにより、加工精度の高い成形品を得ると共
に、鍛造成形装置の構成を簡素化することが可能な鍛造
成形方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、内燃機関において、ピストンと
クランクシャフトとを連結するコンロッドのような長尺
な機械部品を製造する方法として、ハンマーまたはプレ
ス装置を用いた鍛造成形が行われている。この場合、前
記コンロッドの大端部、小端部、連杆部の如き各部分毎
にそれぞれ粗打ち工程と仕上げ工程および前記仕上げ工
程で生じたバリを除去するトリミング工程を経るのが通
例である。しかしながら、このような方法では工程数が
多く生産性が上がらないばかりか、バリが発生するた
め、歩留率が悪く、しかも、このバリを打ち抜くための
トリミング工程において粗打ち加工したワークに打ち残
りの痕が生じ、高い加工精度を保つことができないとい
う問題があった。

【０００３】このような問題を解決するために、実公昭
６０−４２４２６号公報（以下、引用例１という）に
は、ワークの連杆部を成形する複数の分割型を備え、夫
々の分割型をシリンダによって互いに接近する方向に変
位させて鍛造成形を行う鍛造型構造が開示されている。

【０００４】また、実開昭６３−１０６５４３号公報
（以下、引用例２という）に開示されている搬送機構付
竪型プレスでは、ワークを挟持する半割型の外部にテー
パ面を形成し、上型の下降作用下に該上型に設けられた
ウェッジのテーパ面が前記半割型のテーパ面に係合して
該半割型を互いに接近する方向に付勢して鍛造成形を施
す構造のものが採用されている。

【０００５】さらに、実開昭６３−１１６１３４号公報
（以下、引用例３という）には、複数に分割されたイン
ナダイをヘッディングスライダに設けられたウェッジで
互いに接近させて鍛造加工を施し、成形品を得る構成が
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の鍛造成形方法およびその装置、例えば、引用例１
では、成形の際に型内圧が上昇し、夫々の分割型が開い
てバリが発生することを防止するために、大きな型締め
力を必要とし、シリンダが大型化して鍛造成形装置自体
のコストが高騰するという欠点がある。

【０００７】また、引用例２では、ワークを位置決めす
るための構造が必要であるために、装置が複雑となり該
装置のコストが高騰するという問題がある。

【０００８】さらに、引用例３では、ヘッディングスラ
イダが変位することによって複数のインナダイが互いに
接近するため、ワークをインナダイで挟持する際、該ワ
ークの一端側はアウタダイによって支持されるが、他端
部を支持することができず、当該ワークの位置ずれが発
生し、成形品の一部にバリや欠肉部が発生する懸念があ
る。

【０００９】本発明は前記の種々の不都合を克服するた
めになされたものであり、大きな型締め力が不要でかつ
装置の構造が簡素化され、ワークの位置ずれの懸念がな
く、加工精度の高い成形品が得られる鍛造成形方法およ
びその装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、一方向に変位自在な複数の分割型を互
いに接近させてワークを挟持する工程と、第１の型と第
２の型を前記一方向と直交する方向に互いに接近させ、
前記分割型に形成された斜面部を前記第１の型に形成さ
れたテーパ部に係合させて前記分割型を互いに接近する
方向に付勢し、前記ワークを前記第１の型と第２の型に
形成された成形面にすえ込むとともに、前記ワークを所
定の断面形状に鍛造成形する工程と、を有することを特
徴とする。

【００１１】本発明によれば、先ず、ワークは複数の分
割型によってその中心に位置決めされて挟持される。次
に、第１の型と第２の型が互いに接近することにより、
前記分割型の斜面部が前記第１の型のテーパ部に当接摺
動し、前記分割型は前記ワークをその軸線方向と直交す
る方向に押圧し、さらに、前記ワークの両端部は前記第
１の型と第２の型の成形面にすえ込まれ、ワークに鍛造
成形が施される。

【００１２】この場合、前記第１の型と第２の型を互い
に接近させて前記ワークに鍛造成形を施す際、前記第１
の型側が油圧クッション機構によって支持されることに
より、該第１の型は緩衝されながら前記第２の型と一体
的に変位するため、前記第１の型、第２の型および分割
型に過大な衝撃が加わることを阻止することができ、好
適である。

【００１３】また、この場合、前記第１の型と第２の型
を互いに接近させて前記ワークに鍛造成形を施す工程
中、前記第１の型、第２の型、複数の分割型の夫々の成
形面で形成されるキャビティにポンチを進入させてワー
クを押圧することにより、該ワークを塑性変形させて鍛
造成形を施すことができ、好適である。

【００１４】また、本発明は、ワークの成形面に向かっ
て傾斜したテーパ部を有する第１の型と、前記第１の型
に対して接近離間自在に設けられた支持部材と、前記支
持部材に内装され、互いに対向する面に成形面が形成さ
れるとともに、前記第１の型のテーパ部に係合する斜面
部が形成された複数の分割型と、前記支持部材に設けら
れ、前記分割型を互いに接近する方向に付勢する駆動手
段と、前記第１の型に対して相対的に接近離間自在な第
２の型と、を備え、前記第１の型と第２の型を互いに接
近する方向に変位させると、前記支持部材は前記第２の
型に押圧されて前記第１の型に接近する方向に変位し、
前記分割型の斜面部が前記第１の型のテーパ部に係合し
て夫々の分割型が互いに接近する方向に付勢されること
を特徴とする。

【００１５】この構造に係る発明によれば、ワークが複
数の分割型の間隙に挿入され、駆動手段が付勢されて該
ワークは前記分割型に挟持される。前記第１の型と第２
の型を互いに接近する方向に変位させると、支持部材は
第２の型に押圧されて第１の型に接近し、分割型の斜面
部が第１の型のテーパ部に係合して夫々の分割型が互い
に接近する方向に付勢される。第１の型と第２の型の更
なる変位作用下にワークは該第１の型、第２の型および
分割型の成形面にすえ込まれ、鍛造成形が施される。

【００１６】この場合、前記支持部材と前記第１の型の
間には弾性部材が設けられ、前記支持部材は該弾性部材
によって該第１の型から離間する方向に付勢されると、
前記支持部材を前記第１の型に接近させて前記分割型の
斜面部と前記第１の型のテーパ部を係合させる際、該支
持部材は前記第２の型に押圧されることにより前記支持
部材を変位させることができ、好適である。

【００１７】また、この場合、前記鍛造成形装置は油圧
クッション機構を備え、前記第１の型が該油圧クッショ
ン機構によって支持されると、前記第１の型、第２の型
および分割型に過大な衝撃が加わることを阻止すること
ができ、好ましい。

【００１８】さらに、この場合、前記第１の型、第２の
型、複数の分割型の夫々の成形面で形成されるキャビテ
ィに進入するポンチを備えると、該ポンチを前記キャビ
ティに進入させてワークを押圧することにより、前記ワ
ークを塑性変形させて鍛造成形を施すことができ、一層
好適である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係る鍛造成形方法および
その装置について、好適な実施の形態を挙げ、添付の図
面を参照しながら以下詳細に説明する。

【００２０】図１において、参照符号１０は、本実施の
形態に係る鍛造成形装置を示す。この鍛造成形装置１０
は、下型取付部材１２と、該下型取付部材１２に対して
相対的に接近離間自在な上型取付部材１４とを備える。
前記下型取付部材１２の中央には孔部１６が画成され、
該孔部１６にはノックアウトピン１８が摺動自在に設け
られる。該ノックアウトピン１８の上端部には着座部材
２０が当接自在に載置され、該着座部材２０には下ポン
チ２２の下端部が固着される。該下ポンチ２２の上端部
には成形面２３が形成されている。

【００２１】前記下型取付部材１２の上部には台座２４
が固着され、該台座２４の中央には孔部２６が画成さ
れ、該孔部２６には油圧シリンダ２８が挿入されてい
る。該油圧シリンダ２８は筒状部材３０を備え、該筒状
部材３０の内部には前記下型取付部材１２の上部に当接
してリング部材３２が設けられる。該リング部材３２の
外周および内周には溝部３４ａ、３４ｂが画成されると
ともに、該溝部３４ａ、３４ｂにはＯリング３６ａ、３
６ｂが設けられる。前記リング部材３２の内部には前記
ノックアウトピン１８が摺動自在な筒状部材３８が立設
され、該筒状部材３８の孔部４０は段部４２を介して上
方に拡径した孔部４４に連通する。従って、前記着座部
材２０は前記孔部４４を摺動自在に構成され、該着座部
材２０の下部は前記段部４２に当接して下方への変位が
規制される。

【００２２】前記筒状部材３０の内部には前記リング部
材３２に接近離間自在かつ摺動自在にピストン４６が設
けられ、該ピストン４６の外周と内周には溝部４８ａ、
４８ｂが画成され、これらに弾性材料で形成されたシー
ルリング５０ａ、５０ｂが挿入される。前記リング部材
３２とピストン４６との間は室５２として形成され、該
室５２は前記筒状部材３０、台座２４に画成された孔部
５４、５６を介して図示しない加圧室に連通する。該加
圧室には圧油が導入されており、前記室５２には前記加
圧室から該圧油が供給される。前記ピストン４６の上部
には、後述するように、複数のピン部材６２が立設さ
れ、該ピン部材６２の上部には下型６４が固着される。
該下型６４の上部には凹部６６が画成され、該凹部６６
の壁部には中央に向かって下方に傾斜したテーパ部６８
が形成される。前記凹部６６の底部には所定形状の成形
面７０が形成され、該成形面７０の中央には前記下ポン
チ２２が挿通自在な孔部７２が画成される。

【００２３】前記台座２４の上部には押え部材７４が固
着され、該押え部材７４の下部は前記孔部２６に嵌入す
る。前記押え部材７４の中央には凹部７６が画成され、
該凹部７６には前記下型６４が進退自在である。前記凹
部７６の底部下面には下方に膨出形成されて前記ピスト
ン４６の上部に当接自在な当接部７８が形成される。従
って、前記ピストン４６が上昇すると、前記当接部７８
に当接して該ピストン４６の変位範囲を規制する。前記
当接部７８には孔部７９が画成され、該孔部７９には前
記ピン部材６２が摺動自在に構成される。一方、前記凹
部７６の底部中央には孔部８０が画成される。該孔部８
０の直径は前記着座部材２０の直径よりも大であり、従
って、該着座部材２０は孔部８０をその進退動作に伴っ
て通過する。

【００２４】前記押え部材７４の上部には複数のガイド
ロッド８２が立設され、該ガイドロッド８２の上部には
円盤状の板部材８３がねじ８５によって固着される（図
３参照）。前記ガイドロッド８２は、図１に示すよう
に、前記下型６４を囲繞するプレート８４に穿設された
孔部８６に摺動自在に挿入される。前記プレート８４の
中央には周回する溝部８８が画成されることにより、該
プレート８４には半径方向内方に突出するフランジ部９
０ａ、９０ｂが上下に形成される。前記溝部８８には前
記下型６４の外周に形成された突部９２が係合し、前記
下型６４は前記プレート８４に固着される。前記プレー
ト８４にはその軸線方向に沿って複数のねじ孔９４が画
成され、該ねじ孔９４は拡径した着座部９６に至る。前
記ねじ孔９４にはスプリングポスト９８が螺入し、前記
着座部９６には前記スプリングポスト９８を囲繞してス
プリング１００の一端部が着座する。

【００２５】前記プレート８４の上方には円盤状の支持
部材１０２が前記スプリング１００の他端部に支承さ
れ、該支持部材１０２には前記スプリングポスト９８が
摺動自在な孔部１０３が画成されている。すなわち、前
記支持部材１０２の下部には凹部１０４が画成され、該
凹部１０４には前記スプリング１００の他端部が弾性力
をもって当接する。従って、前記支持部材１０２は前記
プレート８４から離間する方向に付勢されている。前記
支持部材１０２には下方へと膨出するように段部１０６
が形成され、該段部１０６には水平方向に進退自在に複
数のエアシリンダ１０８が配設される。夫々のエアシリ
ンダ１０８のピストンロッド１１０の先端部には、図３
に示すように、取付部材１１２を介して複数に分割され
た分割型１１４が固着され、従って、前記エアシリンダ
１０８が付勢されると、夫々の分割型１１４は互いに接
近または離間する方向に変位する。夫々の分割型１１４
の互いに対向する面には成形面１１６が形成され（図１
参照）、該成形面１１６の上部には斜面部１１７が、一
方、当該成形面１１６の下部には湾曲部１１９が形成さ
れる。また、該分割型１１４の下部には前記下型６４の
テーパ部６８に係合自在な斜面部１１８が形成されてい
る。

【００２６】図１に示すように、前記支持部材１０２の
上部にはプレート１２０が設けられ、該プレート１２０
には前記スプリングポスト９８が摺動自在な孔部１２２
が画成されている。前記プレート１２０には上方へと膨
出する段部１２４が形成され、該段部１２４には前記段
部１０６に配設された前記エアシリンダ１０８の一部が
嵌入する。前記プレート１２０には、図３に破線で示す
ように、前記ガイドロッド８２が挿通する孔部１２５が
画成され、該孔部１２５の上方は段部１２７を介して拡
径した孔部１２９に連通する。前記段部１２７には前記
板部材８３が当接自在に構成されており、このため、前
記プレート１２０の上方への変位が規制される。前記プ
レート１２０の中央には孔部１２６が画成され、該孔部
１２６を形成する壁部には半径方向内方に突出するフラ
ンジ部１２８が形成される。前記孔部１２６にはリング
状に形成された中間型１３０が嵌合する。すなわち、該
中間型１３０の外周には前記フランジ部１２８に係合す
る段部１３２が形成され、一方、前記中間型１３０の略
中央部に形成された孔部は成形面１３４として機能す
る。

【００２７】前記上型取付部材１４の下部には取付部材
１４０が固着される。該取付部材１４０の中央には孔部
１４２が画成され、該孔部１４２を形成する壁部には段
部１４４が形成されている。前記孔部１４２には台座１
４６が挿入される。ここで、該台座１４６の外周にはフ
ランジ部１４８が形成され、該フランジ部１４８が前記
段部１４４と係合することにより、前記台座１４６は孔
部１４２から脱落することがない。前記取付部材１４０
の下部には前記台座１４６を囲繞して押え部材１５０が
固着され、該押え部材１５０の孔部１５２には段部１５
４が形成される。前記孔部１５２にはリング状の支持部
材１５６が挿入され、該支持部材１５６の外周には前記
段部１５４に係合するフランジ部１５８が形成される。
前記支持部材１５６の孔部１６０には上型１６２が挿入
され、該上型１６２の上部外周に形成されたフランジ部
１６４は前記支持部材１５６の孔部１６０を形成する壁
部に形成された段部１６６に係合する。前記上型１６２
の中央には孔部１６８が画成され、該孔部１６８を形成
する壁部には段部１７０が形成されるとともに、前記孔
部１６８を形成する壁部の下方には成形面１７２が形成
されている。前記孔部１６８には上ポンチ１７４が挿入
され、該上ポンチ１７４の外周には前記段部１７０に係
合するフランジ部１７６が形成されている。前記上ポン
チ１７４の下部には成形面１７８が形成されている。

【００２８】図３から容易に諒解されるとおり、下ポン
チ２２、下型６４、分割型１１４、中間型１３０、上型
１６２、上ポンチ１７４の成形面２３、７０、１１６、
１３４、１７２、１７８によって、長尺状のキャビティ
１８２が形成される。

【００２９】本実施の形態に係る鍛造成形装置１０は、
基本的には以上のように構成されるものであり、次にそ
の動作について、本実施の形態に係る鍛造成形方法との
関連で説明する。

【００３０】先ず、図１に示すように、上型取付部材１
４は下型取付部材１２に対して離間する方向に変位して
おり、エアシリンダ１０８のピストンロッド１１０は縮
退して夫々の分割型１１４は互いに離間する方向に変位
している。なお、ここで使用されるワーク１９０は棒状
に形成され、その上方が斜面部１９２を介して若干拡径
して形成されているものとする。

【００３１】以上のような準備段階を経て、ワーク１９
０の下部が下型６４の孔部７２に挿入され、該ワーク１
９０の下端部が下ポンチ２２の成形面２３に当接して位
置決めされる。次に、複数のエアシリンダ１０８が付勢
されると、図２に示すように、分割型１１４が互いに接
近する方向に変位し、ワーク１９０は分割型１１４の成
形面１１６により挟持される。このとき、ワーク１９０
の斜面部１９２は分割型１１４の成形面１１６に形成さ
れた斜面部１１７に当接し、該ワーク１９０はキャビテ
ィ１８２の中央に位置決めされる。

【００３２】次いで、上型取付部材１４が下型取付部材
１２に接近する方向に変位すると、上型１６２の下部が
中間型１３０の上部を押圧し、該中間型１３０、支持部
材１０２はスプリング１００の弾発力に抗して下方に変
位する。このため、分割型１１４の斜面部１１８は下型
６４のテーパ部６８に係合し、夫々の分割型１１４は互
いに接近する方向に付勢される。

【００３３】さらに上型取付部材１４が変位すると、図
３に示すように、油圧シリンダ２８の室５２内に充填さ
れている圧油が孔部５４、５６を介して加圧室（図示せ
ず）に導出されてピストン４６が下降し、ピン部材６２
を介して下型６４が下降する。そして、下ポンチ２２が
相対的に変位してその成形面２３がキャビティ１８２の
内部に進入し、ワーク１９０を押圧して成形面２３、７
０、１１６、１３４、１７２、１７８にすえ込み、該ワ
ーク１９０に鍛造成形が施される。このとき、分割型１
１４は前記のように互いに接近する方向に付勢されてい
るため、キャビティ１８２の内圧が上昇しても互いに離
間する懸念がない。

【００３４】ワーク１９０に鍛造成形が施された後、上
型取付部材１４が上昇すると、油圧シリンダ２８の室５
２に加圧室から圧油が導入されてピストン４６が変位
し、下型６４が上昇する。また、支持部材１０２はスプ
リング１００の弾発力によってプレート８４から離間す
る方向に変位し、分割型１１４の斜面部１１８と下型６
４のテーパ部６８との係合が解除される。次いで、エア
シリンダ１０８が付勢されて夫々の分割型１１４が互い
に離間する方向に変位する。そして、ノックアウトピン
１８が上昇すると、鍛造成形が施されたワーク１９０は
下ポンチ２２の上昇作用下にキャビティ１８２から取り
出され、図示しない搬送装置等によって次の工程に搬送
される。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る鍛造成形方法およびその装
置によれば、以下のような効果ならびに利点が得られ
る。

【００３６】分割型はその下部に形成された斜面部が下
型のテーパ部に係合して互いに接近する方向に付勢され
るため、該分割型を互いに接近する方向に付勢するため
の大きな型締め力が不要となり、鍛造成形装置の構造が
簡素化され、装置のコストを低廉化することができる。
また、ワークは、分割型によって挟持された後に鍛造成
形が施されるため、ワークの位置ずれの懸念がなく、加
工精度の高い成形品を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る鍛造成形装置を示す
縦断面図である。

【図２】図１の鍛造成形装置の使用方法を示し、分割型
でワークを挟持した状態の縦断面図である。

【図３】図１の鍛造成形装置の使用方法を示し、ワーク
に鍛造成形を施した状態の縦断面図である。

【符号の説明】

１０…鍛造成形装置 ２２…下ポンチ ２３、７０、１１６、１３４、１７２、１７８…成形面 ２８…油圧シリンダ ６４…下型 ６８…テーパ部 １００…スプリング １０２…支持部材 １０８…エアシリン
ダ １１４…分割型 １１７、１１８、１
９２…斜面部 １３０…中間型 １６２…上型 １７４…上ポンチ １８２…キャビティ １９０…ワーク

フロントページの続き (72)発明者 山根 秀一 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 箕輪 明彦 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21K 1/14 B21J 5/08

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方向に変位自在な複数の分割型を互いに
   接近させてワークを挟持する工程と、 第１の型と第２の型を前記一方向と直交する方向に互い
   に接近させ、前記分割型に形成された斜面部を前記第１
   の型に形成されたテーパ部に係合させて前記分割型を互
   いに接近する方向に付勢し、前記ワークを前記第１の型
   と第２の型に形成された成形面にすえ込むとともに、前
   記ワークを所定の断面形状に鍛造成形する工程と、 を有することを特徴とする鍛造成形方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の鍛造成形方法において、 前記第１の型と第２の型を互いに接近させて前記ワーク
   に鍛造成形を施す際、前記第１の型側が油圧クッション
   機構によって支持されることにより、該第１の型は緩衝
   されながら前記第２の型と一体的に変位することを特徴
   とする鍛造成形方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の鍛造成形方法にお
   いて、 前記第１の型と第２の型を互いに接近させて前記ワーク
   に鍛造成形を施す工程中、前記第１の型、第２の型、複
   数の分割型の夫々の成形面で形成されるキャビティにポ
   ンチを進入させてワークを押圧することにより、該ワー
   クを塑性変形させて鍛造成形を施すことを特徴とする鍛
   造成形方法。
4. 【請求項４】ワークの成形面に向かって傾斜したテーパ
   部を有する第１の型と、 前記第１の型に対して接近離間自在に設けられた支持部
   材と、 前記支持部材に内装され、互いに対向する面に成形面が
   形成されるとともに、前記第１の型のテーパ部に係合す
   る斜面部が形成された複数の分割型と、 前記支持部材に設けられ、前記分割型を互いに接近する
   方向に付勢する駆動手段と、 前記第１の型に対して相対的に接近離間自在な第２の型
   と、 を備え、前記第１の型と第２の型を互いに接近する方向
   に変位させると、前記支持部材は前記第２の型に押圧さ
   れて前記第１の型に接近する方向に変位し、前記分割型
   の斜面部が前記第１の型のテーパ部に係合して夫々の分
   割型が互いに接近する方向に付勢されることを特徴とす
   る鍛造成形装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の鍛造成形装置において、 前記支持部材と前記第１の型の間には弾性部材が設けら
   れ、前記支持部材は該弾性部材によって該第１の型から
   離間する方向に付勢されることを特徴とする鍛造成形装
   置。
6. 【請求項６】請求項４または５記載の鍛造成形装置にお
   いて、 前記鍛造成形装置は油圧クッション機構を備え、前記第
   １の型は該油圧クッション機構によって支持されること
   を特徴とする鍛造成形装置。
7. 【請求項７】請求項４乃至６のいずれか１項に記載の鍛
   造成形装置において、 前記第１の型、第２の型、複数の分割型の夫々の成形面
   で形成されるキャビティに進入するポンチを備え、該ポ
   ンチを前記キャビティに進入させてワークを押圧するこ
   とにより、前記ワークを塑性変形させて鍛造成形を施す
   ことを特徴とする鍛造成形装置。