JP3392738B2 - 鍛造用金型装置 - 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、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キャビティに
鍛造用素材が配設され、ポンチの加圧作用下に鍛造成形
することが可能な鍛造用金型装置に関する。

【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】この場合、ポンチを往復運動させる加工機
械として、図７に示されるような機械プレス１が一般的
に知られている。この機械プレス１は、クランク機構を
有するクランクプレスからなり、ボルスタ２に立設され
たフレーム３ａ、３ｂと、前記フレーム３ａ、３ｂに回
動自在に軸支されるクランク軸４と、前記クランク軸４
に連結された連結棒５を介して前記フレーム３ａ、３ｂ
の案内作用下に上下方向に沿って往復運動するラム６と
を有する。

【０００４】前記ボルスタ２の上面には型部材７を介し
て素材８が配設され、前記ラム６に固定されたポンチ９
が該ラム６と一体的に上下方向に沿って往復運動し、前
記素材８に対して加圧力を付与することにより、所定の
形状に鍛造成形される。

【０００５】このクランクプレスでは、モータの回転駆
動力をクランク軸４に伝達し、前記クランク軸４に連結
された連結棒５を介してラム６およびポンチ９の往復運
動に変換して素材８に対する成形荷重を発生させてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな周知の機械プレスを用いて鍛造成形を行った場合、
機械プレスを構成するフレーム、連結棒およびラム等に
延びが発生することにより、上下方向に往復運動するポ
ンチの下死点が変動し、得られる鍛造製品の厚さ方向の
寸法にばらつきが生ずるという不都合がある。

【０００７】例えば、前記機械プレスを用いて等速ジョ
イントを構成するアウタカップを鍛造成形した場合、前
記延びの影響によってアウタカップのカップ部の底厚寸
法にばらつきが発生する。

【０００８】このため、従来技術では、アウタカップの
カップ部の底厚寸法を一定とするために、鍛造成形後に
切削加工を施さなければならないという不都合があっ
た。

【０００９】また、前記延びの影響によって素材に付与
される成形荷重が予め設定された値を遥かに超えた場合
（オーバーロードの成形荷重が付与された場合）には、
機械プレスがロック状態となって停止してしまい、連続
成形を施すことができないという不都合がある。

【００１０】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、切削加工を不要としてオー
バーロードの成形荷重となることを防止し、しかも、得
られる鍛造製品の厚み精度を高精度に保持することが可
能な鍛造用金型装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【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、回転駆動源の回転駆動力をラムの往復
運動に変換する機械プレスを用い、鍛造用素材に対して
鍛造成形を施す装置において、鍛造用素材が配設される
キャビティが形成された第１型部材と、前記ラムと一体
的に往復運動し、キャビティに配設された鍛造用素材に
対して加圧力を付与する第２型部材と、前記第１型部材
または第２型部材のいずれか一方に設けられ、下死点に
到達する前に前記第２型部材が前記第１型部材に当接す
ることにより前記第１型部材と第２型部材の高さ方向の
位置を位置決めし、さらに、前記第２型部材が前記第１
型部材に当接してから前記下死点に到達するに至るまで
の剰余の変位量を吸収する緩衝機構と、を備え、前記緩
衝機構は、圧力流体が充填された圧力室に沿って変位自
在に設けられたピストンを有し、前記剰余の変位量は、
前記ピストンの変位作用下に圧力流体によって吸収され
ることを特徴とする。

【００１２】

【００１３】本発明によれば、緩衝機構を介して、下死
点に到達する前に第２型部材が第１型部材に当接するこ
とによりその変位量が規制され、前記第１型部材と第２
型部材の高さ方向の位置が正確に位置決めされる。しか
も、前記第２型部材が第１型部材に当接して下死点に到
達するに至るまでの該第２型部材の剰余の変位量が緩衝
機構によって吸収される。

【００１４】この結果、得られる鍛造製品の厚み寸法を
高精度に保持することが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る鍛造用金型装置につ
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。

【００１６】図１において、参照数字１０は、本実施の
形態に係る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。

【００１７】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の孔部内には、薄肉に
形成されたスリーブ２４を介して上部ダイス２６および
下部ダイス２８が一体的に接合される。

【００１８】前記圧入リング２０の上部側に形成された
環状の凹部３０には、孔部３２が形成された第１リング
体３４と、前記第１リング体３４に外嵌される第２リン
グ体３６と、前記第１リング体３４および第２リング体
３６を保持する締結リング３８とが設けられる。前記第
１リング体３４および第２リング体３６は、圧入リング
２０の上部側に形成され、後述するキャビティ４６と同
心加工された孔部３７内に同心度よく圧入される。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。

【００１９】前記上部ダイス２６およびスリーブ２４の
上面部には、後述するポンチ４０と一体的に変位する第
２プレート４２と当接することにより、該ポンチ４０の
変位量を規制する第１プレート４４が設けられる。な
お、前記第１プレート４４を含む上部ダイス２６および
下部ダイス２８等は、第１型部材として機能するもので
ある。

【００２０】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、キャビティ４６と同心加工された孔部３７に圧入
され、しかも、圧入リング２０のねじ孔に螺入される締
結リング３８のテーパ部によって緊締されることによ
り、キャビティ４６と同心度よく圧入リング２０の凹部
３０に一体的に接合されている。

【００２１】この場合、上部ダイス２６および下部ダイ
ス２８によってキャビティ４６が形成され、前記キャビ
ティ４６の下部側には、鍛造品を押し出すためのノック
アウトピン４８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５０に沿って進退自在に配設
される。このキャビティ４６には、鍛造用素材として図
３Ｄに示されるような第２次成形品５２が装填される。

【００２２】圧入リング２０から所定距離離間する上方
には、図７に示される機械プレス１のラム６に連結さ
れ、前記機械プレス１の駆動作用下にラム６と一体的に
上下方向に沿って変位する昇降部５４が設けられる。

【００２３】この昇降部５４は、ポンチ４０が鍛造用素
材に当接して鍛造成形が開始され、下死点に到達する前
に上下型が当接することにより鍛造用素材に対する鍛造
成形を終了し、その後、下死点に到達するに至るまでの
剰余の変位量を吸収するための緩衝機構５６を有する。

【００２４】この緩衝機構５６は、内部に圧力室５８が
形成され、前記圧力室５８に沿って上下方向に変位自在
に設けられたピストン６０を有する有底円筒状のブロッ
ク体６２と、前記ブロック体６２と液密に連結され、前
記圧力室５８に連通する通路６４が形成された一組の連
結ブロック６６ａ、６６ｂとを含む。前記ブロック体６
２の底面部には、前記ピストン６０の下降を阻止するた
めのリング状のストッパ６８が固定されている。

【００２５】なお、一方の連結ブロック６６ａには、チ
ューブ７０を介してチェック弁７１および圧油供給源７
３が接続され、他方の連結ブロック６６ｂには、チュー
ブ７５を介してリリーフ弁７７および圧油貯留用のタン
ク７９が接続されている。圧力室５８および通路６４に
は、圧油供給源７３から供給された所定量の圧油が充填
され、ピストン６０の外周部には、環状溝を介してリン
グ状の高圧用パッキン７２、低圧用パッキン７４および
ウエアプレート７６がそれぞれ装着されている。

【００２６】前記ピストン６０の底面部にはポンチプレ
ート７８が固定され、前記ポンチプレート７８には、外
周面の一部を囲繞するホルダ８０を介してポンチ４０が
固定される。また、前記ホルダ８０の外周部には円筒状
の金属製材料で形成されたガイドスリーブ８２が外嵌さ
れ、該ホルダ８０の底面部には第２プレート４２が固設
される。

【００２７】なお、ガイドスリーブ８２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８２よりも硬質な材料によって形成されると好適で
ある。

【００２８】なお、ポンチ４０を含むホルダ８０、ガイ
ドスリーブ８２および第２プレート４２等は、第２型部
材として機能するものである。また、ポンチ４０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５４と一体的に上下方向
に沿って変位自在に設けられる。

【００２９】本発明の実施の形態に係る鍛造用金型装置
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。

【００３０】図３Ａに示されるような円柱状のビレット
８４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３Ｂ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８６が得
られる。続いて、前記第１次成形品８６に対して予備成
形を施した後（図３Ｃ参照）、さらに、図示しない他の
金型装置によって第２次鍛造成形を行うことにより、図
３Ｄに示されるようなカップ部８８と軸部９０とからな
る第２次成形品５２が得られる。

【００３１】本実施の形態に係る鍛造用金型装置１０
は、この第２次成形品５２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。

【００３２】まず、準備作業として、第１リング体３４
の孔部３２内にガイドスリーブ８２を挿入した状態にお
いて、上部ダイス２６、下部ダイス２８、スリーブ２４
および圧入リング２０等を一体的に組み付けることによ
り、上部ダイス２６および下部ダイス２８に形成される
キャビティ４６に対してポンチ４０が位置決めされる。
なお、圧力室５８には、圧油供給源７３の駆動作用下に
チェック弁７１に連通する通路６４を介して所定量の圧
油を充填しておく。

【００３３】次に、ポンチ４０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４６に鍛造用素材
である第２次成形品５２を装填する。そして、機械プレ
ス１の駆動作用下にラム６に連結された昇降部５４と一
体的にポンチ４０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。

【００３４】なお、ポンチ４０が昇降部５４と一体的に
下降する際、前記昇降部５４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８
２を介してポンチ４０をキャビティ４６と同軸に配設さ
れた第１および第２リング体３４、３６の孔部３２の中
心に円滑に圧入することができる。

【００３５】鍛造成形を開始する際、ポンチ４０の外周
面の一部に外嵌されたガイドスリーブ８２は、第１リン
グ体３４の孔部３２の上端部に形成された図示しない環
状の溝部の案内作用下に進入し、さらに、ポンチ４０が
下降することにより、ポンチ４０、ホルダ８０およびガ
イドスリーブ８２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。

【００３６】ここで、ポンチ４０の変位量と圧力室５８
に充填された圧油との関係を図４に示す。図４におい
て、実線で示される曲線Ａは、機械プレス１の駆動作用
下にラム６と一体的に変位するポンチ４０の変位量、二
点鎖線で示される曲線Ｂは、圧力室５８に充填された圧
油の圧力値、一点鎖線で示される曲線Ｃは、変位側に設
けられた第２プレート４２と固定側に設けられた第１プ
レート４４との離間距離Ｄ（図１参照）をそれぞれ示し
ている。

【００３７】機械プレス１のラム６が所定の上昇位置か
ら下方側に向かって変位し、前記ラム６と一体的にポン
チ４０および第２プレート４２等が一体的に下降するこ
とにより、固定側の第１プレート４４と変位側の第２プ
レート４２との離間間隔Ｄが徐々に小さくなる。なお、
ピストン６０は、ストッパ６８に保持されて下方側に対
する変位が阻止された状態にあり、また、圧力室５８に
充填された圧油の圧力は、成形開始後、ポンチ４０に付
与される荷重の増加に伴って徐々に上昇する。

【００３８】なお、リリーフ弁７７の作動圧力は、ピス
トン６０の反力が鍛造用素材に対する成形荷重以上でオ
ーバーロードの成形荷重以下となるように設定し、鍛造
用素材に対する成形荷重は、圧力室５８に充填された圧
油によって支持される。

【００３９】図１に示す状態からポンチ４０がさらに下
降して下死点に到達する直前、第２プレート４２が第１
プレート４４と当接し、すなわち、第１プレート４４と
第２プレート４２との離間距離Ｄが０となることによ
り、ポンチ４０の下方側に対する変位が規制され、鍛造
用素材に対する厚みが正確に規制されて鍛造成形が終了
する。さらに、ポンチ４０が微少距離だけ下降して圧力
室５８内の油圧が前記設定圧力に到達することによりリ
リーフ弁７７が弁開状態となり、圧力室５８内の圧油が
吐出されてピストン６０のストローク作用下に図２に示
す状態に至る。

【００４０】この時、本実施の形態では、通常、鍛造用
素材の厚さ寸法の変動原因となるフレーム３ａ、３ｂ、
連結棒５等の延びによる変動分が、ピストン６０のスト
ローク量の変化として吸収され、しかも、素材厚さ寸法
は上下型の当接で規定されるため、前記フレーム３ａ、
３ｂ等の延びによる影響を受けることがない。

【００４１】このように、鍛造製品９２として得られる
アウタカップのカップ部９４の底厚Ｔ（図５参照）の寸
法は、ポンチ４０側に設けられた第２プレート４２と圧
入リング２０側に設けられた第１プレート４４とが当接
することにより決定される。従って、鍛造製品９２とし
て得られるアウタカップのカップ部９４の底厚Ｔの寸法
にばらつきが発生することがなく、カップ部９４の底厚
Ｔの寸法精度が高精度に保持される。

【００４２】次に、成形ショット数と底厚Ｔの変化量と
の関係を図６に示す。本実施の形態に係る鍛造用金型装
置１０を用いた場合には、破線Ｅで示されるように、成
形ショットの回数が増大してもカップ部９４の底厚Ｔの
変化量は許容誤差の範囲内に保持されるのに対し、比較
例に係る一般の鍛造用金型装置（図示せず）を用いた場
合には、実線Ｆで示されるように、成形ショット数が増
大するとともに底厚Ｔの変化量が許容誤差を超えてばら
つきが発生してしまうという不都合がある。

【００４３】このようにしてポンチ４０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４０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４６の
形状に沿って塑性流動する。

【００４４】このようにして鍛造成形が終了した後、機
械プレス１の駆動作用下にラム６に連結された昇降部５
４と一体的にポンチ４０が所定位置まで上昇することに
より、該ポンチ４０、ホルダ８０およびガイドスリーブ
８２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４８
の変位作用下に鍛造製品９２（図５参照）が取り出され
る。

【００４５】本実施の形態では、ポンチ４０が下死点に
到達する直前、変位側の第２プレート４２が固定側の第
１プレート４４と当接してその離間距離Ｄが０となり、
ポンチ４０の下方側に対する変位が規制されることによ
り、鍛造製品９２として得られるアウタカップのカップ
部９４の底厚Ｔの寸法を略一定とすることができる。従
って、得られる鍛造製品９２の厚み精度を高精度に保持
することができる。

【００４６】また、本実施の形態では、鍛造成形後にお
いて、従来技術において必要とされたアウタカップのカ
ップ部の底厚寸法を一定とする切削加工が不要となるた
め、製造工程を簡略化して生産効率を向上させることが
できる。

【００４７】さらに、本実施の形態では、鍛造用素材に
付与される成形荷重を、実際に必要とされる最小成形荷
重よりも大きく、オーバーロードの成形荷重よりも小さ
く設定することができるため、機械プレス１がロック状
態となって停止することを防止し、連続して鍛造成形を
行うことができる。

【００４８】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厚さ方向の寸
法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。

【００４９】加えて、本実施の形態では、緩衝機構５６
を変位側の昇降部５４に設けているが、これに限定され
るものではなく、上部ダイス２６および下部ダイス２８
等の固定側に緩衝機構５６を設けてもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００５１】すなわち、下死点に到達する前に第２型部
材が第１型部材に当接することによりその変位量が規制
され、しかも、前記第２型部材が第１型部材に当接して
下死点に到達するに至るまで、予め設定された成形荷重
を超える剰余の成形荷重が緩衝機構によって好適に吸収
される。

【００５２】この結果、得られる鍛造製品の厚み寸法を
高精度に保持することが可能となる。また、切削加工を
省略することができるため、製造工程を簡略化すること
ができ、製造コストを低減することができる。さらに、
オーバーロードの成形荷重となることを防止することが
できるため、機械プレスが停止することを阻止し、連続
した鍛造成形を遂行す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３Ａ〜図３Ｄ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４】ポンチの変位量と圧油の圧力値の関係を示す説
明図である。

【図５】鍛造製品として得られるアウタカップのカップ
の底厚の寸法を示す説明図である。

【図６】成形ショット数と鍛造製品として得られるアウ
タカップのカップの底厚の変化量の関係を示す説明図で
ある。

【図７】ポンチを往復動作させる加工機械として用いら
れる機械プレスの概略構成図である。

【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…圧入リン
グ ２６、２８…ダイス ３０…凹部 ３４、３６…リング体 ４０…ポンチ ４２、４４…プレート ４６…キャビテ
ィ ４８…ノックアウトピン ５４…昇降部 ５６…緩衝機構 ５８…圧力室 ６０…ピストン ６２…ブロック
体 ９２…鍛造製品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−51785（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−80148（ＪＰ，Ａ) (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 B30B 15/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動源の回転駆動力をラムの往復運動
   に変換する機械プレスを用い、鍛造用素材に対して鍛造
   成形を施す装置において、 鍛造用素材が配設されるキャビティが形成された第１型
   部材と、 前記ラムと一体的に往復運動し、キャビティに配設され
   た鍛造用素材に対して加圧力を付与する第２型部材と、 前記第１型部材または第２型部材のいずれか一方に設け
   られ、下死点に到達する前に前記第２型部材が前記第１
   型部材に当接することにより前記第１型部材と第２型部
   材の高さ方向の位置を位置決めし、さらに、前記第２型
   部材が前記第１型部材に当接してから前記下死点に到達
   するに至るまでの剰余の変位量を吸収する緩衝機構と、 を備え、前記緩衝機構は、圧力流体が充填された圧力室
   に沿って変位自在に設けられたピストンを有し、前記剰
   余の変位量は、前記ピストンの変位作用下に圧力流体に
   よって吸収されることを特徴とする鍛造用金型装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、 圧力流体は、圧油からなることを特徴とする鍛造用金型
   装置。