JP2913522B2 - 平歯車の鍛造加工方法 - Google Patents

平歯車の鍛造加工方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平歯車の鍛造加工方
法、さらに詳しくは平歯車を冷間鍛造加工によって製造
する方法に関している。
【0002】
【従来の技術】平歯車を鍛造加工によって製造する技術
は、特公平3−37810号によって知られている。
【0003】上記従来技術は、素材を熱間もしくは温間
鍛造にて歯形部を最終仕上り歯プロファイルより少し大
きく成形した後、これを冷却・焼準・ショットブラスト
・ボンディング処理を順次行い、次いでこれを冷間しご
きダイスのアプローチに嵌込み、かつ該ダイスに押し込
み、冷間しごき工程にて所望の精度を得るようになした
ことを特徴するものであり、熱間もしくは温間鍛造によ
って歯形部までの形状に成形した後、冷間しごき型を使
用して冷間鍛造によって仕上り成形しているので、浸炭
焼入後の歯部の変形が少なく強度が大であり、このため
ニッケルクロムモリブデン鋼など高価な素材を使用しな
くてもよいので素材単価も安価となることの効果があ
る、とされている。
【0004】上記したように、従来技術においては、熱
間もしくは温間鍛造によって歯形部を最終仕上り歯輪郭
よりも少し大きく成形しているが、熱間もしくは温間鍛
造は素材の変形が大きく精度が安定しない。従来技術で
行われる熱間もしくは温間鍛造加工は最終仕上げを行う
加工ではないが、熱間もしくは温間鍛造では最終仕上げ
工程の冷間しごき加工で必要とされる0.01〜0.0
5mmのしごき代を安定して確保することができず、こ
のため、しごき後の製品精度が劣るといった問題があ
る。
【0005】又、素材が鉄の場合、熱間鍛造では、一般
に素材を900°C以上、温間鍛造では500〜900
°Cに加熱して行うが、この加工は金型の摩耗を早める
ことになり、結果として製品の精度を向上させることが
できない。
【0006】図16,17は、従来技術を実施する一般
的な金型構造を示しており、共に金型密閉型である。図
16において、1はダイ、2はパンチ、3はカウンタパ
ンチ、4は素材であり、図において成形加工を行うと、
成形された歯車5の歯先部6に欠肉が発生し、これを少
なくしようとすると強大な応力をかけなくてはならず金
型が破損するという問題がある。
【0007】又、図17のダイ1はスプリング7で支持
され、パンチ8はダイ1の開口部を覆っている。この場
合も、歯先部6に欠肉が発生し、又、カウンターパンチ
3への応力が高くなり歯先部端面を直接押すことがない
ので、図16に比べて歯先部6の欠肉が大きくなる。
【0008】このため、従来技術における上記した問題
点を解消するためには、強大な出力を有するプレス機械
を使用する必要があるなど解決されなければならない幾
つかの問題点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、低荷重による冷間鍛造によって高精度な製
品(歯車)が得られる平歯車の鍛造加工方法を提供する
ことである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明において課題を解
決するための手段は、素材を得るべき平歯車の歯車形状
の歯輪郭より小さく設定した歯車形状を有する一次加工
歯車にすえ込み成形する第1の加工工程、上記一次加工
歯車に歯形以外の部分で材料を自由に流動させつつ二次
加工歯車に圧縮成形する第2の加工工程、上記二次加工
歯車を最終製品にしごき成形する第3の加工工程とから
なり、これらの各工程を冷間鍛造加工で行うことを特徴
とするものである。
【0011】
【実施例】
第1実施例 図1から図4は第1実施例を表わしており、図1は第1
の加工工程、図2は第2の加工工程を実施する金型を表
わしている。図1において、100はダイ、101はダ
イ100の歯形部であり、上記ダイ100に嵌合するパ
ンチ102及び該パンチ102と対応して透孔103内
に挿通したノックアウトピン104が設けられている。
105は素材、106は当該金型で加工された一次加工
歯車である。
【0012】又、図2において、110はダイ、111
はダイ110の歯形部、112は歯形部111と連通し
上記ダイ110を貫通する透孔、113は上記ダイ11
0に嵌合するパンチ、114はダイ110の透孔112
内に挿入したノックアウトピンである。なお、115は
当該金型で加工された二次加工歯車で透孔112に向っ
て、材料の隆起部116が形成されている。
【0013】図3は第3の加工工程を実施する前の予備
成形加工を行う金型、図4は第3の加工工程を実施する
金型を表わしている。図3において、ダイ120はダイ
ホルダ121に支持されており、該ダイ120の透孔1
22と対応してパンチ123が設けられている。二次加
工歯車115は隆起部116を下向きにしてダイ120
内に投入し、パンチ123によって穴抜き加工がなされ
三次加工歯車117が形成される。
【0014】図4において、130はダイで、ガイド部
131及び該ガイド部131と連続してアプローチ部1
32と最終歯形を形成したダイ部133を有している。
又、ダイ130内にはマンドレル134が設けられてお
り、該マンドレル134及びダイ130に対応するパン
チ135及びノックアウトピン136が設けられてい
る。なお、118は当該金型でしごき加工された製品歯
車である。
【0015】図5は、第1の加工工程で成形加工される
一次加工歯車106と第2の加工工程で成形加工される
一次加工歯車115との歯形形状を比較した図であり、
第1の加工工程で成形された歯形輪郭106Aは第2の
加工工程で成形された歯形輪郭115Aよりも小さくな
るように設定されている。
【0016】図1において、素材105からすえ込み成
形された一次加工歯車106は、材料の金型への充満は
不十分であって、欠肉107が生じているが特に問題は
ない。次に、図2の金型へ一次加工歯車106を投入
し、パンチ113による圧縮成形によって材料を歯形部
111に充満させ二次加工歯車115を成形する。
【0017】パンチ113による圧縮成形において成形
された二次加工歯車115は、成形加工中に歯形以外の
部分に材料を拘束しない箇所で材料を自由に流動させて
隆起部116を形成していることにより、材料が歯形部
111に充満し歯先部に生じる欠肉を解消している。
【0018】次いで、最終加工である第3の加工を行う
前に二次加工歯車115に図3の金型によって穴抜き加
工を行い、穴抜きされた三次加工歯車117を図4の金
型に投入してしごき成形し製品歯車118を得る。
【0019】第2実施例 図6から図8は第2実施例を表わしている。図6は第1
の加工工程、図7は第2の加工工程、図8は第3の加工
工程を実施する金型を表わしている。図6において、2
00はダイで、歯形部201及び該歯形部201の中心
部分に透孔202が設けられており、ダイ200に対し
てパンチ203及びカウンタパンチ204が設けられて
いる。205は素材、206は一次加工歯車で軸部20
7が形成されている。
【0020】図7において、ダイ210に設けた歯形部
211は、第1の加工工程で成形された一次加工歯車2
06が投入可能となる大きさを有している。なお、歯形
部211に透孔212が設けられ、パンチ213及びカ
ウンタパンチ214がそれぞれ設けられる。一次加工歯
車206をダイ200に投入したとき、軸部207の軸
端208は開放した状態となっている。215は当該金
型で圧縮成形加工された二次加工歯車である。
【0021】図8において、ダイ220には、ガイド部
221及び該ガイド部221と連続するアプローチ部2
22と最終歯形となるダイ部223を有し、該ダイ20
0はダイホルダ224に保持されている。225はパン
チ、226はノックアウトピンである。又、227は当
該金型でしごき成形された製品歯車である。
【0022】図6の金型で成形された一次加工歯車20
6の歯先部には欠肉209があるが、このまま図7の金
型に投入する。図7の金型で軸部207の軸端208は
自由状態になっているが、当該金型で圧縮成形されたと
き、材料は該軸端208とカウンタパンチ214との間
で自由に流動し、二次加工歯車215の歯形部211は
材料が充満している。次いで、図8の金型によってしご
き成形を行い製品歯車227を成形する。
【0023】第3実施例 図9,10は第3実施例を表わしており、図9は第1の
加工工程、図10は第2の加工工程を実施する金型を表
わしている。これらの図において、300,310はダ
イ、301,311は歯形部、302,312はマンド
レルで、図9の第1の加工で使用するマンドレル302
の軸径Dが図10の第2の加工で使用するマンドレル3
12の軸径dよりも大径に形成されている。303,3
13はパンチ、304,314はノックアウトピンであ
る。
【0024】素材305はリング状のものを用い、図9
の金型においてすえ込み成形加工を行い一次加工歯車3
06を成形する。図10の金型に一次加工歯車306を
投入すると、該一次加工歯車306の穴部にはマンドレ
ル302との間に隙間307が形成され、当該金型によ
る圧縮成形加工によって上記隙間307で材料が自由に
流動する。315は当該金型によって成形された二次加
工歯車である。
【0025】なお、二次加工歯車315は、第1実施例
における図4の金型によりしごき加工を行い製品歯車を
成形する。
【0026】第4実施例 図11,12は第4実施例を表わしている。図11は第
1の加工工程、図12は第2の加工工程を実施する金型
を表わしている。これらの図において、400,410
はダイ、401,411は歯形部、402,412はパ
ンチ、403,413はカウンタパンチであり、上記パ
ンチ402には先端部に突起部404が設けられてい
る。
【0027】図11において、素材405をダイ400
に投入し、パンチ402によってすえ込み成形加工を行
なうと一次加工歯車406には上記突起部404が転写
されて凹部407が形成される。又、一次加工歯車40
6を図12の金型へ投入するときは、凹部407を上方
に向け該凹部407をパンチ412と対応させる。そし
てパンチ412によって二次加工歯車414に圧縮成形
加工を行う。但し、上記の凹部407はカウンターパン
チ413と対応してもよく、何れの場合も材料は凹部4
07へ自由に流動する。
【0028】上記二次加工歯車414は、第1実施例に
おける図3の金型で予備成形を行った後、図4の金型に
よってしごき加工を施して製品歯車を成形する。
【0029】第5実施例 図13,14は第5実施例を表わしている。図13は第
1の加工工程、図14は第2の加工工程を実施する金型
を表わしている。これらの図において、500,510
はダイ、501,511は歯形部、502,512はダ
イ500,510内に設けられたマンドレルで、この場
合は各マンドレルの軸径は同じとする。503,513
はパンチ、504,514はノックアウトピンである。
なお、第1の加工を行なうパンチ503は下端に突起部
505が形成されている。
【0030】素材506はリング状のものを使用し、図
13の金型に投入してパンチ503によりすえ込み成形
加工を施すと、一次加工歯車507にパンチ503の突
起部505が転写されて該一次加工歯車507に凹部5
08が形成される。次に、一次加工歯車507を凹部5
08をパンチ503に向けて図14の金型に投入し圧縮
成形加工を施すと、材料は歯形部511に対して充満す
ると共に凹部508に流出し、二次加工歯車515が成
形される。
【0031】上記二次加工歯車515は、第1実施例に
おける図4の金型によりしごき加工を施し製品歯車に成
形する。
【0032】この他、図15は本発明によって成形でき
る歯車の形状例を示すものである。
【0033】
【発明の効果】本発明は、第1の加工工程において成形
される一次加工歯車を第2の加工工程において歯形以外
の部分で材料を自由に流動させつつ金型に材料を充満さ
せて二次加工歯車を成し、第3の加工工程において二次
加工歯車を最終製品にしごき加工を施して製品歯車を得
るものであって、これらの加工を冷間鍛造によって行う
ことにより、しごき成形時のしごき代が安定して形成さ
れるために低荷重により高精度な製品が得られる。
【0034】又、本発明は、上記した各加工工程を冷間
鍛造によって行うようにしたので、トランスファプレス
による連続成形加工が可能となり、従って低コストによ
り高精度な製品が得られることの効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の第1の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図2】第1実施例の第2の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図3】第1実施例の第3の加工工程を実施する前の予
備成形加工を行う金型の断面図。
【図4】第1実施例の第3の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図5】第1の加工工程と第2の加工工程で成形加工さ
れた歯形形状の比較図。
【図6】第2実施例の第1の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図7】第2実施例の第2の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図8】第2実施例の第3の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図9】第3実施例の第1の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図10】第3実施例の第2の加工工程で使用する金型
の断面図。
【図11】第4実施例の第1の加工工程で使用する金型
の断面図。
【図12】第4実施例の第2の加工工程で使用する金型
の断面図。
【図13】第5実施例の第1の加工工程で使用する金型
の断面図。
【図14】第5実施例の第2の加工工程で使用する金型
の断面図。
【図15】本発明によって成形された歯車を部品として
使用可能な歯車を表わす断面図。
【図16】従来技術において使用される金型の断面図。
【図17】従来技術において使用される他の金型の断面
図。
【符号の説明】
100 ダイ 101 歯形部 102 パンチ 103 透孔 104 ノックアウトピン 105 素材 106 一次加工歯車 107 欠肉 110 ダイ 111 歯形部 112 透孔 113 パンチ 114 ノックアウトピン 115 二次加工歯車 116 隆起部 117 三次加工歯車 120 ダイ 121 ダイホルダ 123 パンチ 130 ダイ 131 ガイド部 132 アプローチ部 133 ダイ部 134 マンドレル 135 パンチ 136 ノックアウトピン 200 ダイ 201 歯形部 202 透孔 203 パンチ 204 カウンタパンチ 205 素材 206 一次加工歯車 207 軸部 208 軸端 209 欠肉 210 ダイ 211 歯形部 212 透孔 213 パンチ 214 カウンタパンチ 215 二次加工歯車 220 ダイ 221 ガイド部 222 アプローチ部 223 ダイ部 224 ダイホルダ 225 パンチ 226 ノックアウトピン 227 製品歯車 300 ダイ 301 歯形部 302 マンドレル 303 パンチ 304 ノックアウトピン 305 素材 306 一次加工歯車 307 隙間 310 ダイ 311 歯形部 312 マンドレル 313 パンチ 314 ノックアウトピン 315 二次加工歯車 400 ダイ 401 歯形部 402 パンチ 403 カウンタパンチ 404 突起部 405 素材 406 一次加工歯車 407 凹部 410 ダイ 411 歯形部 412 パンチ 413 カウンタパンチ 414 二次加工歯車 500 ダイ 501 歯形部 502 マンドレル 503 パンチ 504 ノックアウトピン 505 突起部 506 素材 507 一次加工歯車 508 凹部 510 ダイ 511 歯形部 512 マンドレル 513 パンチ 514 ノックアウトピン 515 二次加工歯車

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素材を得るべき平歯車の歯車形状の歯輪
    郭より小さく設定した歯車形状を有する一次加工歯車に
    すえ込み成形する第1の加工工程、上記一次加工歯車に
    歯形以外の部分で材料を自由に流動させつつ二次加工歯
    車に圧縮成形する第2の加工工程、上記二次加工歯車を
    最終製品にしごき成形する第3の加工工程とからなり、
    これらの各工程を冷間鍛造加工で行うことを特徴とする
    平歯車の鍛造加工方法。
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