JP3259132B2 - 鍛造金型構造 - 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、例えば、金型を構
成する上部ダイスと下部ダイスとを一体的に接合するこ
とが可能な鍛造金型構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、互いに接合された上部ダイス
および下部ダイスに形成される鍛造用キャビティに鍛造
用素材を挿入し、ポンチを介して前記鍛造用素材に加圧
力を付与することにより該鍛造用素材を所定形状に鍛造
成形する金型装置が知られている。

【０００３】ここで、本出願人が案出した冷間鍛造用金
型を図１２Ａに示す（特開平７−１７８４９３号公報参
照）。

【０００４】この冷間鍛造用金型１は、ダイホルダ５上
に設置され、締結手段２を介して互いに接合される下部
ダイス３と上部ダイス４とを有する。前記下部ダイス３
および上部ダイス４には、鍛造用素材６が装填されるキ
ャビティ７が形成され、前記キャビティ７内に装填され
た鍛造用素材６を加圧するためのポンチ８が設けられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術に係る冷間鍛造用金型１では、成形工程におい
て上部ダイス４と下部ダイス３との接合面Ａ（分割面）
（図１２Ｂ参照）にクリアランスが生じ、前記クリアラ
ンスに塑性変形した鍛造用素材が入り込むことによりバ
リが発生するおそれがある。

【０００６】さらに、段部による上部ダイス４と下部ダ
イス３との合わせ部９（図１２Ａ参照）には、組立用の
クリアランスが設けられ、この結果、前記上部ダイス４
と下部ダイス３は前記クリアランスの範囲内において芯
ずれした状態で組み付けられるため、鍛造成形によって
得られる製品、例えば、等速ジョイントを構成するアウ
タカップのカップ部と軸部との同軸度を高精度に保持す
ることができないという懸念がある。

【０００７】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、上部ダイスと下部ダイスと
の接合面にバリが発生することを防止し、前記上部ダイ
スと下部ダイスとの同軸度を高精度に保持することが可
能な鍛造金型構造を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、一方から他方に向かって徐々に縮径す
るテーパ状の孔部が形成された型部材と、略円筒状に形
成され、前記孔部内に圧入されるスリーブ部材と、前記
スリーブ部材に保持され、鍛造用素材を配設するキャビ
ティが形成された上部ダイスおよび下部ダイスと、を備
え、前記スリーブ部材には、前記孔部に圧入された際に
発生する圧縮応力の作用下に、上部ダイスまたは下部ダ
イスのいずれか一方を他方に向かって押圧する押圧部が
形成されることを特徴とする。

【０００９】この場合、前記押圧部は、スリーブ部材の
内周面の軸線方向に沿った一端部に形成された傾斜面部
からなり、前記傾斜面部の押圧作用下に上部ダイスを下
部ダイス側に向かって押圧することにより、前記上部ダ
イスと下部ダイスとの接合面の面圧が増大する。

【００１０】また、スリーブ部材を型部材の孔部内に圧
入する前、スリーブ部材の内周面と上部ダイスおよび下
部ダイスの外周面との間にクリアランスが形成され、前
記スリーブ部材を型部材の孔部内に圧入した後、前記ス
リーブ部材の内周面と上部ダイスおよび下部ダイスの外
周面とが面接触することにより、スリーブ部材によって
上部ダイスおよび下部ダイスが緊締される。

【００１１】このように、上部ダイスと下部ダイスとの
接合面の面圧が増大した状態において、スリーブ部材を
介して上部ダイスおよび下部ダイスを強固に緊締するこ
とができる。従って、上部ダイスおよび下部ダイスの接
合面のクリアランスの発生を阻止することにより、バリ
が発生することを防止することができる。さらに、上部
ダイスおよび下部ダイスとを組み付ける際の組立用のク
リアランスを設ける必要がなく、上部ダイスおよび下部
ダイスの同軸度を高精度に保持することが可能となる。

【００１２】なお、スリーブ部材の内周面、または上部
ダイスおよび下部ダイスの外周面のいずれか一方には凹
凸部を形成し、他方には凸凹部を形成することにより、
互いに面接触する接触面の摩擦力が増大して、スリーブ
部材を介して上部ダイスおよび下部ダイスをより一層強
固に緊締することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る鍛造金型構造につい
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。

【００１４】図１において、参照数字１０は、本実施の
形態に係る鍛造金型構造が適用された鍛造用金型装置を
示し、この鍛造用金型装置１０は、四隅角部に近接して
複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄが立設された第１ダイ
ホルダ１４と、前記第１ダイホルダ１４の中心部に積層
して設けられた第２ダイホルダ１６および第３ダイホル
ダ１８とを有する。

【００１５】前記第２ダイホルダ１６上には、一体的に
形成された厚肉の圧入リング（型部材）２０が締結手段
２２を介して固定され、前記圧入リング２０の孔部１９
内には、薄肉の円筒状に形成されたスリーブ（スリーブ
部材）２４を介して上部ダイス２６および下部ダイス２
８が一体的に接合される。

【００１６】図３に示されるように、圧入リング２０の
孔部１９は、組み付けられた状態においてその下部から
上部に向かってその直径が徐々に縮径するテーパ状に形
成され、スリーブ２４の外周面は、前記孔部１９に対応
して逆テーパ形状に形成されている。上部ダイス２６、
下部ダイス２８およびスリーブ２４は、後述するよう
に、圧入リング２０の孔部１９内に圧入されるように形
成されている。

【００１７】また、スリーブ２４の内周面の上部には、
上端縁部に向かって徐々に縮径するテーパ状の傾斜面部
（押圧部）２１が形成され、前記傾斜面部２１は、組み
付けられた状態において下方側に向かって押圧する力を
発揮することにより、上部ダイス２６と下部ダイス２８
との接触面の面圧を増大させる機能を営む。

【００１８】なお、図５に示されるように、組み付け前
においては、上部ダイス２６および下部ダイス２８の外
周面とスリーブ２４の内周面との間は、所定（約０．０
２ｍｍ）のクリアランス２３を介して離間するように形
成されている。上部ダイス２６および下部ダイス２８の
外周面は、軸線方向に沿って略同一寸法からなり、断面
直線状に形成されている。

【００１９】上部ダイス２６の下面部の内周側には、平
坦な下部ダイス２８の上面部に接合される環状の凸部２
５が形成され、前記上部ダイス２６の下面部の外周側に
は、平坦な下部ダイス２８の上面部との間でクリアラン
スを形成する凹部３１が形成されている。

【００２０】なお、前記締結手段２２は、圧入リング２
０の段部に係合する固定プレート２７と、前記固定プレ
ート２７を第１ダイホルダ１４に保持する複数のボルト
２９とを含む。

【００２１】前記上部ダイス２６の上面には、ポンチ３
０が圧入される孔部３２が形成された第１リング体３４
が一体的に接合され、またスリーブ２４の上面には前記
第１リング体３４に外嵌される第２リング体３６が一体
的に接合される。この場合、第１リング体３４および第
２リング体３６をそれぞれ別体で構成せずに、リング体
として一体的に形成してもよい。

【００２２】第１リング体３４は、例えば、超硬材料に
よって形成され、焼ばめ処理が施された第２リング体３
６によって中心に向かって強く締め付けられた状態にあ
る。また、前記第１リング体３４および第２リング体３
６は、圧入リング２０のねじ孔３９に螺入される締結リ
ング４０のテーパ部４１によって緊締されることによ
り、上部ダイス２６、下部ダイス２８およびスリーブ２
４と一体的に接合されている。

【００２３】この場合、第１リング体３４、上部ダイス
２６および下部ダイス２８によってキャビティ４２が形
成され、前記キャビティ４２の下部側には、鍛造製品を
押し出すためのノックアウトピン４４が第２ダイホルダ
１６および第３ダイホルダ１８に形成された孔部４６に
沿って進退自在に配設される。このキャビティ４２に
は、鍛造用素材として、図９Ｄに示されるような第２次
成形品４８が装填される。

【００２４】圧入リング２０から所定距離離間する上方
には、図示しない機械プレスのラム（図示せず）に連結
され、前記機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に上
下方向に沿って変位する昇降部材５０が設けられる。前
記昇降部材５０には治具５２を介してポンチ３０が固定
され、前記ポンチ３０の外周部の所定部分には円筒状の
金属製材料で形成されたガイドスリーブ５４が外嵌され
る。

【００２５】図４に示されるように、前記ガイドスリー
ブ５４には、複数の孔部を介してグラファイト５６が埋
設され、第１リング体３４の孔部３２に対して圧入され
る際の潤滑特性を良好に保持することができる。また、
ポンチ３０に外嵌されたガイドスリーブ５４の外周側の
直径は、第１リング体３４の孔部３２の内周側の直径よ
りも若干大きく設定されている。

【００２６】なお、ガイドスリーブ５４は、例えば、Ｓ
ＫＤ１１、ＦＣ２５またはＦＣ３０等の金属製材料によ
って形成され、また、第１リング体３４は、ガイドスリ
ーブ５４よりも硬質な材料によって形成されると好適で
ある。

【００２７】ポンチ３０は、第１ダイホルダ１４に立設
された複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄの案内作用下に
昇降部材５０と一体的に上下方向に沿って変位自在に設
けられる。

【００２８】本発明の実施の形態に係る鍛造金型構造が
適用された鍛造用金型装置１０は、基本的には以上のよ
うに構成されるものであり、次にその動作並びに作用効
果について説明する。なお、鍛造製品として等速ジョイ
ントを構成するアウタカップを鍛造成形する場合を例に
して以下説明する。

【００２９】図９Ａに示されるような円柱状のビレット
７６に対し図示しない金型装置によって第１次鍛造成形
を施すことにより、図９Ｂに示されるように中間部の段
部を介して直径がそれぞれ異なる第１次成形品７８が得
られる。続いて、前記第１次成形品７８に対して予備成
形を施した後（図９Ｃ参照）、さらに、図示しない他の
金型装置によって第２次鍛造成形を施すことにより、図
９Ｄに示されるようなカップ部８０と軸部８２とからな
る第２次成形品４８が得られる。

【００３０】この鍛造用金型装置１０は、前記第２次成
形品４８を鍛造用素材としてさらに第３次鍛造成形を施
すものである。

【００３１】以下に金型の組み付け工程について説明す
る。なお、図５および図６では、説明の便宜上、圧入リ
ング２０の形状を一部変更している。

【００３２】図５に示されるように、まず、スリーブ２
４の傾斜面部２１を下方側にした状態において、前記ス
リーブ２４の孔部内に上部ダイス２６および下部ダイス
２８を装着する。この場合、上部ダイス２６を保持する
傾斜面部２１を除いて、スリーブ２４の内周面と上部ダ
イス２６および下部ダイス２８の外周面との間は、所定
のクリアランス２３を介して離間するように設定されて
いる。なお、前記スリーブ２４の外周面には潤滑剤を塗
布するとともに、前記スリーブ２４の内周面は、予め脱
脂して無潤滑状態にしておく。

【００３３】続いて、図５に示されるように、圧入リン
グ２０の上面と下面とを逆にして孔部１９の直径が大な
る部分を上にした状態において、上部ダイス２６および
下部ダイス２８を含むスリーブ２４を圧入リング２０の
孔部１９に沿って矢印方向に圧入する。この場合、スリ
ーブ２４の外周面に塗布された潤滑剤の潤滑作用下に、
該スリーブ２４が圧入リング２０の孔部１９に沿って円
滑に圧入される。

【００３４】孔部１９内にスリーブ２４、上部ダイス２
６および下部ダイス２８が圧入された後、圧入リング２
０の上下方向を逆転させることにより、図６に示す状態
となる。この場合、図６に示されるように、スリーブ２
４の傾斜面部２１によって下方向（矢印Ｂ方向）の押圧
力が作用し、前記押圧力によって上部ダイス２６と下部
ダイス２８との接合面の面圧が増大する。

【００３５】しかも、テーパ状の孔部１９内にスリーブ
２４が圧入されることにより、該スリーブ２４に対し中
心方向に向かって締め付ける圧縮応力が作用し、無潤滑
状態にあるスリーブ２４の内周面と上部ダイス２６およ
び下部ダイス２８の外周面との間のクリアランス２３が
なくなり、前記スリーブ２４の内周面と上部ダイス２６
および下部ダイス２８の外周面とが互いに面接触した状
態に至る。

【００３６】従って、圧縮応力の作用下に、前記スリー
ブ２４の内周面と上部ダイス２６および下部ダイス２８
の外周面とを互いに強く面接触させる締め付け力が働い
て前記上部ダイス２６および下部ダイス２８との接合状
態がロックされるため、上部ダイス２６と下部ダイス２
８の接合面の面圧が増大した状態で保持することが可能
となる。

【００３７】このように、本実施の形態に係る鍛造金型
構造では、上部ダイス２６と下部ダイス２８の接合面の
面圧が増大した状態で維持されることにより上部ダイス
２６と下部ダイス２８との接合面にバリが発生すること
を防止し、前記上部ダイス２６と下部ダイス２８との同
軸度を高精度に保持することができる。

【００３８】また、図８に示されるように、圧入リング
２０の孔部１９に圧入された上部ダイス２６、下部ダイ
ス２８およびスリーブ２４をプレス装置Ｐによって矢印
方向に押圧することにより、前記上部ダイス２６、下部
ダイス２８およびスリーブ２４を圧入リング２０から取
り出して容易に交換することができる。この結果、メン
テナンスの効率化を図るとともに汎用性を向上させ、し
かも、金型の管理コストを節減することができる。

【００３９】なお、図７Ａに示されるように、互いに面
接触するスリーブ２４の内周面に、例えば、レース加工
等によって凸凹部（または凹凸部）８３ａを形成すると
ともに、上部ダイス２６および下部ダイス２８の外周面
に凹凸部（または凸凹部）８３ｂ、８３ｃをそれぞれ形
成し、面接触した際の摩擦力を増大させることにより、
前記上部ダイス２６および下部ダイス２８との接合状態
をより一層強固にロックすることができる（図７Ｂ参
照）。

【００４０】続いて、第１リング体３４および第２リン
グ体３６を上部ダイス２６およびスリーブ２４上に配置
し、圧入リング２０のねじ孔３９に沿って締結リング４
０を螺入することにより、前記締結リング４０のテーパ
部４１の締め付け作用下に、第１リング体３４および第
２リング体３６が上部ダイス２６、下部ダイス２８等と
一体的に組み付けられる。このようにして金型の組み付
け工程が終了する。

【００４１】ここで、図３に示す鍛造金型構造の他の適
用例を図１１に示す。なお、図３に示す構成要素に対応
するものには、同一の参照数字にａを付して以下説明す
る。

【００４２】図１１から諒解されるように、圧入リング
２０ａの孔部１９ａは、組み付けられた状態においてそ
の上部から下部に向かってその直径が徐々に縮径したテ
ーパ状に形成され、スリーブ２４ａの外周面は、前記孔
部１９ａに対応して形成されている。また、スリーブ２
４ａの内周面の下部には、下端縁部に向かって徐々に縮
径するテーパ状の傾斜面部２１ａが形成されている。な
お、参照数字９０は、図３に示される第１リング体３４
と第２リング体３６とが一体的に形成されたリング体を
示す。

【００４３】他の適用例では、スリーブ２４ａに形成さ
れた傾斜面部２１ａが組み付けられた状態において、下
部ダイス２８ａに対して上方側に向かって押圧する力を
付与することにより、スリーブ２４ａに対する下部ダイ
ス２８ａの抜け止めとしての機能を営む。また、ねじ孔
３９ａに対する締結リング４０ａの螺入作用下にテーパ
部４１ａによってリング体９０が下方側に向かって押圧
され、上部ダイス２６ａに対して下方側の押圧力が付与
されることにより上部ダイス２６ａと下部ダイス２８ａ
との接触面の面圧を増大させている。

【００４４】このように、他の適用例では、鍛造成形を
連続して遂行した場合に下部ダイス２８ａが下方側に抜
け出ることを防止するとともに、リング体９０の押圧作
用下に、金型材料の許容範囲内において上部ダイス２６
ａと下部ダイス２８ａとの接触面の面圧を自在に設定す
ることができるという利点がある。

【００４５】次に、ポンチ３０が図示しない上昇位置に
配置された状態において、キャビティ４２に鍛造素材で
ある第２次成形品４８を装填する。そして、図示しない
機械プレスの駆動作用下にラム（図示せず）に連結され
た昇降部材５０と一体的にポンチ３０が下降し、図１に
示す状態となることにより鍛造成形が開始される。

【００４６】なお、ポンチ３０が昇降部材５０と一体的
に下降する際、前記昇降部材５０と第１ダイホルダ１４
との間に設けられた複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄに
よって横方向の偏荷重が好適に吸収され、ガイドスリー
ブ５４を介してポンチ３０を第１リング体３４の孔部３
２の中心に円滑に圧入することができる。

【００４７】鍛造成形を開始する際、ポンチ３０の外周
面の一部に外嵌されたガイドスリーブ５４は、第１リン
グ体３４の孔部３２の上端部に形成された環状の溝部
（図示せず）の案内作用下に進入し、さらに、ポンチ３
０が下降することにより、ポンチ３０およびガイドスリ
ーブ５４は、第１リング体３４の孔部３２内に圧入され
た状態で一体的に変位する。

【００４８】このようにしてポンチ３０が下降し、図１
に示される成形開始位置から図２に示される成形終了位
置に到達することにより、このポンチ３０と下部ダイス
２８および上部ダイス２６を介して鍛造用素材に対して
鍛造成形が施され、前記鍛造用素材がキャビティ４２の
形状に沿って塑性流動する。

【００４９】この場合、前述したように、上部ダイス２
６と下部ダイス２８の接合面の面圧が増大した状態で保
持されているため、前記上部ダイスと下部ダイスとの接
合面にクリアランスが発生することを阻止し、バリが発
生することを防止することができる。

【００５０】このようにして鍛造成形が終了した後、図
示しない機械プレスの駆動作用下にラム（図示せず）に
連結された昇降部材５０と一体的にポンチ３０が所定位
置まで上昇することにより、該ポンチ３０およびガイド
スリーブ５４が第１リング体３４の孔部３２から離間
し、次なる工程の待機状態となる。そして、ノックアウ
トピン４４の変位作用下に鍛造製品８４（図９参照）が
取り出される。

【００５１】本実施の形態に係る鍛造金型構造では、上
部ダイス２６と下部ダイス２８との接合面にバリが発生
することを防止し前記上部ダイス２６と下部ダイス２８
との同軸度を高精度に保持することができるため、図１
０に示されるように、鍛造製品８４として得られるアウ
タカップのカップ部８６の軸線Ｅと軸部８８の軸線Ｆと
の同軸度を高精度に保持することが可能となる。

【００５２】なお、本実施の形態では、等速ジョイント
を構成するアウタカップを鍛造用素材として用いている
がこれに限定されるものではなく、例えば、図示しない
段付き部品、段付き歯車等のように部品のある部分と他
の部分との間で同軸精度が必要とされる種々の鍛造成形
品に適用することができることは、勿論である。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００５４】すなわち、上部ダイスと下部ダイスとの接
合面にバリが発生することを防止し、前記上部ダイスと
下部ダイスとの同軸度を高精度に保持することが可能と
なる。この結果、得られる鍛造製品の一方の部分と他方
の部分との同軸度を高精度に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る鍛造金型構造が適用
された鍛造用金型装置の縦断面図である。

【図２】図１に示す鍛造成形開始位置からポンチが下降
して鍛造成形が終了した状態を示す動作説明図である。

【図３】図１に示す鍛造用金型装置を構成する金型の拡
大図である。

【図４】ポンチに外嵌されるガイドスリーブの斜視図で
ある。

【図５】上部ダイスおよび下部ダイスを、スリーブを介
して圧入リングに圧入する状態を示す説明図である。

【図６】圧入リングの孔部内に上部ダイス、下部ダイス
およびスリーブが圧入された状態を示す説明図である。

【図７】図７Ａは、スリーブの内周面と上部ダイスおよ
び下部ダイスの外周面に、それぞれ凹凸部を形成して圧
入される前の状態、図７Ｂは、圧入後の状態を示す部分
断面図である。

【図８】圧入リングの孔部内に圧入された上部ダイスお
よび下部ダイスを取り出す状態を示す断面図である。

【図９】図９Ａ〜図９Ｄは、それぞれ、等速ジョイント
を構成するアウタカップの製造工程を示す説明図であ
る。

【図１０】図１に示す鍛造用金型装置によって鍛造成形
される鍛造製品の縦断面図である。

【図１１】図３に示す鍛造金型構造の他の適用例を示す
縦断面図である。

【図１２】図１２Ａは、本出願人が案出した従来技術に
係る冷間鍛造用金型の縦断面図、図１２Ｂは、図１２Ａ
の部分拡大図である。

【符号の説明】

１０…鍛造用金型装置 １２ａ〜１２ｄ
…ガイド手段 １４、１６、１８…ダイホルダ ２０、２０ａ…
圧入リング ２１、２１ａ…傾斜面部 ２３…クリアラ
ンス ２４、２４ａ…スリーブ ２５…凸部 ２６、２６ａ、２８、２８ａ…ダイス ３０…ポンチ ３２、４６…孔部 ３４、３６、９
０…リング体 ４０、４０ａ…締結リング ４２、４２ａ…
キャビティ ４４…ノックアウトピン ５０…昇降部材 ５４…ガイドスリーブ ８４…鍛造製品

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−178493（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284739（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−323348（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−54537（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−76355（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−134630（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭48−13620（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 B21D 37/02 B21D 37/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方から他方に向かって徐々に縮径するテ
   ーパ状の孔部が形成された型部材と、 略円筒状に形成され、前記孔部内に圧入されるスリーブ
   部材と、 前記スリーブ部材に保持され、鍛造用素材を配設するキ
   ャビティが形成された上部ダイスおよび下部ダイスと、 を備え、前記スリーブ部材には、前記孔部に圧入された
   際に発生する圧縮応力の作用下に、上部ダイスまたは下
   部ダイスのいずれか一方を他方に向かって押圧する押圧
   部が形成されることを特徴とする鍛造金型構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の鍛造金型構造において、押
   圧部は、スリーブ部材の内周面の軸線方向に沿った一端
   部に形成された傾斜面部からなり、前記傾斜面部の押圧
   作用下に上部ダイスを下部ダイス側に向かって押圧する
   ことにより、前記上部ダイスと下部ダイスとの接合面の
   面圧が増大することを特徴とする鍛造金型構造。
3. 【請求項３】請求項１記載の鍛造金型構造において、ス
   リーブ部材を型部材の孔部内に圧入する前、スリーブ部
   材の内周面と上部ダイスおよび下部ダイスの外周面との
   間にクリアランスが形成され、前記スリーブ部材を型部
   材の孔部内に圧入した後、前記スリーブ部材の内周面と
   上部ダイスおよび下部ダイスの外周面とが面接触するこ
   とにより、スリーブ部材によって上部ダイスおよび下部
   ダイスが緊締されることを特徴とする鍛造金型構造。
4. 【請求項４】請求項３記載の鍛造金型構造において、ス
   リーブ部材の内周面、または上部ダイスおよび下部ダイ
   スの外周面のいずれか一方には凹凸部が形成され、他方
   には凸凹部が形成されることを特徴とする鍛造金型構
   造。