JP3419036B2 - Forging equipment for bevel gear with spline shaft hole - Google Patents
Forging equipment for bevel gear with spline shaft holeInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スプライン軸嵌挿孔を
有するベベルギヤを１ストロークの工程で鍛造加工する
装置に関し、特に、ベベル歯の成形と軸孔のスプライン
歯の成形を１ストローク内で完了する鍛造加工装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】車両のディファレンシャル装置に組み込
まれるディファレンシャルサイドギヤのようなベベルギ
ヤは、その中心のハブ部を貫通する軸孔を備えおり、該
軸孔は、それにドライブシャフトを構成するスプライン
軸を挿通すべく、インボリュートの直線スプライン歯形
を形成されている。従来、こうしたスプライン付軸孔を
有するベベルギヤは、図４に示す（Ａ）〜（Ｄ）の経過
をたどる冷間鍛造加工工程で成形されている。すなわ
ち、図の（Ａ）に示すように、ダイ１’のキャビティ
Ｃ’内に載置したワークＷ’に向かってパンチ２’を下
降させ、（Ｂ）に示すように、パンチ２’をキャビティ
Ｃ’に押込んでワークＷ’をキャビティＣ’内に充満さ
せることによって、材料の塑性変形流れによりベベル歯
Ｗ’B を成形させ、（Ｃ）に示すの下死点に達したとこ
ろで鍛造加工を完了し、（Ｄ）のパンチ２’の戻り工程
でノックアウトピン３’を上昇させて、加工済の粗形成
形ギヤＧ’を払出す上記各工程を１ストロークとする加
工を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした従
来の加工方法では、粗形成形ギヤＧ’のスプライン付軸
孔とされる部位への材料の押出しを防ぐ内径規制用のピ
ン４’をワークＷ’の中心孔Ｗ’H 内に挿入しておかな
ければならず、パンチ戻し時に、このピン４’の粗形成
形ギヤＧ’からの抜けを良くするため、ピン４’には所
定角度（軸線に対して２°程度）の先細りのテーパを付
しておかなければならない。図５及び図６は、上記加工
方法により成形された粗形成形ギヤＧ’の断面及び正面
形状を示しており、後のブローチ加工で、図に２点鎖線
で示すようなスプライン付軸孔Ｇ’S とされる部位（図
５にその長さをＬで示す）は、鍛造加工時にベベル歯
Ｇ’B形成側が開いた角度αのテーパ付孔Ｇ’H となる
ため、そのままではブローチ加工を施すことができな
い。こうした事情から、従来の加工方法では、ブローチ
加工によるスプライン歯の成形に先立ち、テーパ付孔
Ｇ’H 内径部をブローチ加工用の下穴径に仕上げる加工
工程を必要とした。つまり、従来の方法では、鍛造加工
後、切削加工、ブローチ加工といった異なる３つの工程
を要するため、加工能率が悪く、製造コストの低減が困
難であった。
【０００４】本発明は上記のような事情に鑑み案出され
たものであり、鍛造加工の１ストロークでベベル歯とス
プライン歯の両方を加工してしまい、別工程の切削加工
とブローチ加工を不要として、加工能率を改善すること
のできるスプライン軸孔付ベベルギヤの鍛造加工装置を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、中心孔を有するワークからベベルギヤを
粗形成形する鍛造加工装置において、加工されるワーク
の外形を画定するベベル成形歯付のキャビティを有する
ダイと、前記キャビティ内に突出してワークの中心孔に
嵌合し、ワークの中心孔形を画定するスプラインパンチ
と、前記ダイに押込まれてワークを前記キャビティ内で
充満させて型成形するパンチと、前記キャビティから外
形成形後の粗形成形ギヤを払出すノックアウトピンとを
有し、前記スプラインパンチは、スプライン成形歯を有
し、該スプライン成形歯の先端に、スプライン成形歯よ
り大径のスプライン仕上げ成形歯を有することを構成と
する。
【０００６】
【発明の作用及び効果】このような構成を採った本発明
では、パンチの押出し工程で、ダイの中のワーク材料の
充満によりワークにベベル歯が成形されると共に、ダイ
と協働するスプラインパンチによりスプライン歯が形成
され、加工済の粗形成形ギヤをノックアウトピンで払い
だす時に、スプライン歯がスプラインパンチでしごかれ
て仕上げ成形される。
【０００７】したがって、本発明の装置によれば、パン
チの押出し工程で、ベベル歯を含む外形の成形と孔部の
スプライン歯の成形が行われ、成形後のワークの払出し
工程でスプライン歯の仕上げ成形を行うことができるの
で、１ストロークの鍛造加工工程で、ベベルギヤの全部
位の加工を完了することができる。これにより、従来３
つの異なる加工工程を要していたスプライン軸孔付ベベ
ルギヤの加工を１種の加工工程に短縮することができ
る。この結果、１台の設備による１工程で多工程の加工
を実施することになるため、加工能率の向上と、それに
よる加工費の低減を図ることができる。
【０００８】
【実施例】以下、図面に沿い、本発明の一実施例を説明
する。先ず、概略構成から説明すると、図１に示すよう
に、この装置は、図示しないボルスタにホルダ等を介し
て固定され、加工されるワークＷ（図に２点鎖線で示
す）の外形を画定するベベル成形歯１１付のキャビティ
Ｃを有するダイ１と、同じくホルダ等でボルスタに固定
され、キャビティＣ内に突出してワークＷの中心孔ＷH
に嵌合し、ワークＷの中心孔形を画定するスプラインパ
ンチ５と、図示しないスライドにホルダ等を介して固定
され、ダイ１に押込まれてワークＷをキャビティＣ内で
充満させて型成形するパンチ２と、ホルダ等に可動支持
され、キャビティＣから外形成形後の粗形成形ギヤを払
出すノックアウトピン３とを有する。そして、スプライ
ンパンチ５は、その先端に図２に拡大して示すスプライ
ン仕上げ成形歯５１を有する。
【０００９】次に、これら各部について逐次説明する。
ダイ１は、ワークＷを収容する大径部と、ノックアウト
ピン３を嵌挿する小径部と、これら両径部を連結する段
部を有する段付孔を備える。大径部は、ワークＷの外径
面を画定すべく、粗形成形ギヤの外径に合わせた内径の
規制周面１２とされ、小径部は、そこに嵌挿されたノッ
クアウトピン３の外周面を摺動案内すべくノックアウト
ピン３の外径と符号する案内周面１３とされ、段部は、
ベベル歯を成形すべくベベル成形歯１１を有する歯型面
１０とされている。したがって、キャビティＣは、ノッ
クアウトピン３の押上面３１、歯型面１０及び規制周面
１２で囲われ、上端面が開放されている。
【００１０】パンチ２は、その先端部がダイ１の段付孔
の大径部に符号する外径の嵌合周面２２と、粗形成形ギ
ヤのハブ部外径を画定する内径の内周面２３と、ワーク
Ｗを押出す端面２１とを有する中空の筒状とされてい
る。
【００１１】ノックアウトピン３は、中空ピンとされ、
上端に加工済の粗形成形ギヤのハブ部端面に当接する押
上面３１を有し、下端にダイ１の段付孔のテーパ部に係
合する円錐形のストッパ３２を有する。
【００１２】スプラインパンチ５は、下端に拡径フラン
ジ５２を有する中実ピンとされ、上端からキャビティＣ
の深さにほぼ符合する長さにわたるスプライン成形歯５
０が形成されている。スプライン成形歯５０の先端近傍
には、図２に拡大して示すように、スプライン成形歯５
０の先端（図の右端）から所定距離Ｔの位置から長さＳ
のスプライン仕上げ成形歯５１が形成されている。この
スプライン仕上げ成形歯５１は、スプライン成形歯５０
より歯山が若干高くされており、スプライン成形歯５０
の歯山とは所定の角度β（本例において３°）の傾斜部
５３を介して接続され、さらに各接続部は所定の半径の
彎曲Ｒを付して滑らかに接続され、材料の塑性変形時の
潤滑切れによる焼きつきを防ぎ、円滑な流れが生じるよ
うにしている。
【００１３】次に、このように構成された装置による鍛
造加工工程を説明する。図１に示すように、スライドに
固定されたパンチ２が最も上昇した位置で、ワークＷを
キャビティＣ内に落とし込む。この状態でワークＷは、
図３（Ａ）に示すように、歯型面１０の上端に当接して
止まる。ここでスライドの下降を開始させ、それに固定
されたパンチ２を下降させる。下降が進んで、パンチ２
の先端が大径部に進入し始める位置からワークＷの成形
が開始され、ワークＷはキャビティＣの奥部に押し込ま
れ、それにつれて、ワーク材料の歯型面１０での塑性変
形流動によるベベル歯ＷB の成形と、内径方向への流動
によるスプライン歯ＷS の粗成形と、軸線方向への流動
によるハブ部の成形とが行われる。やがてスライドの下
降ストロークが下死点に達する図３（Ｂ）に示す位置に
至ると、第１段階の成形が完了し、ベベル歯ＷB は完成
した形のベベル歯ＧB となり、ワークＷ全体の外形も粗
形成形ギヤＧの外形となる。
【００１４】ところで、この段階では、粗形成形ギヤＧ
の軸孔部には粗成形のスプライン歯ＧS が形成されてい
る。これは、のちの仕上げ成形加工を考慮して、ワーク
Ｗの材料の内径方向への塑性変形流動が、スプラインパ
ンチ５の仕上げ成形歯５１より下方に生じるようにして
いることによる。
【００１５】次に、スライド即ちパンチ２が戻り上昇ス
トロークし、このストーローク途中又は完了時に、ノッ
クアウトピン３の上昇が開始する。このとき、本発明の
主眼とするスプラインの仕上げ成形が行われる。すなわ
ち、図３（Ｃ）に示すように、ノックアウトピン３に押
上げられて粗形成形ギヤＧはキャビティＣから抜出す上
昇を開始する。このとき、粗成形されたスプライン歯Ｇ
S は、スプラインパンチ５の仕上げ成形歯５１によりし
ごかれ、切削を伴うことなく材料の塑性流れにより、全
歯面に亘って仕上げ成形される。このとき、粗形成形ギ
ヤＧの加工中のぶれは、その外径面が仕上げ加工終了ま
でダイ１の規制周面１２によりガイドされることで阻止
される。そして、最終的にノックアウトピン３が上死点
に達したところで、図３（Ｄ）に示すように、粗形成形
ギヤＧはキャビティＣから完全に抜出す。かくして鍛造
成形加工を終了する。
【００１６】以上詳述したように、上記実施例の装置に
よれば、従来と同様の鍛造加工のための１ストローク中
に、払出し工程を利用したスプライン歯ＧS の仕上げ成
形加工を行うことがでるので、軸孔加工のためのその後
の工程を一切不要にすることがでる。こうして形成され
たベベルギヤのスプライン歯ＧS は、冷間加工にもかか
わらず、その後の浸炭焼入れ等の熱処理による歪みを考
慮してもなお修正を必要としない程度の精度とすること
ができる。
【００１７】以上、本発明を一実施例に基づき詳述し
た、本発明の各部の具体的構成については上記実施例の
ものに限らず、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で
種々変更することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forging a bevel gear having a spline shaft insertion hole in a one-stroke process, and more particularly to forming a bevel tooth and a shaft hole. The present invention relates to a forging device that completes the formation of the spline teeth in one stroke. 2. Description of the Related Art A bevel gear such as a differential side gear incorporated in a differential device of a vehicle has a shaft hole passing through a central hub portion, and the shaft hole has a spline shaft forming a drive shaft. Is formed to form an involute straight spline tooth profile. Conventionally, a bevel gear having such a splined shaft hole is formed by a cold forging process following the progress of (A) to (D) shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2A, the punch 2 ′ is lowered toward the work W ′ placed in the cavity C ′ of the die 1 ′, and as shown in FIG. 'by filling the bevel teeth W by plastic deformation material flow' a 'work W with pushing do the' C cavity C is molded B, and forging was reached bottom dead center shown (C) Upon completion, the knockout pin 3 'is raised in the return step of the punch 2' in (D), and the above-described steps of discharging the processed coarsely formed gear G 'are performed as one stroke. [0003] By the way, in such a conventional machining method, an inner diameter regulating pin 4 'for preventing material from being extruded into a portion formed as a splined shaft hole of the roughly formed gear G'. the must be kept inserted into the H 'center hole W of the' workpiece W, during the return punch for better escape from the pin 4 'of the rough form shaped gear G', given the pin 4 ' The taper must be tapered at an angle (about 2 ° to the axis). 5 and 6 show the cross-section and the front shape of the roughly formed gear G ′ formed by the above-described processing method, and show a splined shaft hole G as shown by a two-dot chain line in FIG. 'site that is S (indicating the length in FIG. 5 L), the forging bevel teeth G when' to become a tapered hole G 'H angle α of B forming side is open, the intact broaching Cannot be applied. For this reason, in the conventional processing method, prior to the forming of spline teeth by broaching, it required a process step of finishing the tapered hole G 'H bore the pilot hole diameter for broaching. In other words, in the conventional method, three different steps such as cutting and broaching are required after forging, so that the processing efficiency is poor and it has been difficult to reduce the manufacturing cost. [0004] The present invention has been devised in view of the above-described circumstances, and processes both bevel teeth and spline teeth in one stroke of forging, eliminating the need for separate cutting and broaching. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a forging device for a bevel gear with a spline shaft hole that can improve the processing efficiency. [0005] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention defines an outer shape of a work to be machined in a forging apparatus for roughly forming a bevel gear from a work having a center hole. A die having a cavity with beveled teeth, a spline punch projecting into the cavity and fitting into a center hole of the work, and defining a center hole shape of the work; and a work being pushed into the die to move the work in the cavity. The spline punch has a spline-forming tooth. The punch includes a punch for filling and forming a mold, and a knockout pin for discharging a coarse-formed gear after the outer shape is formed from the cavity.
At the tip of the spline molded tooth, a spline molded tooth
Large diameter spline finish forming teeth. According to the present invention having such a configuration, in the punch extrusion process, bevel teeth are formed on the work by filling the work material in the die, and the die cooperates with the die. The spline teeth are formed by the spline punches, and the spline teeth are squeezed by the spline punches to finish-mold when the processed coarsely formed gear is dispensed with the knockout pins. Therefore, according to the apparatus of the present invention, the outer shape including the bevel teeth and the spline teeth of the hole are formed in the punch extrusion step, and the spline teeth are finished in the work dispensing step after forming. Since molding can be performed, processing of all parts of the bevel gear can be completed in a one-stroke forging process. Thereby, the conventional 3
The processing of the bevel gear with spline shaft hole, which required two different processing steps, can be reduced to one type of processing step. As a result, multi-step processing is performed in one step by one facility, so that it is possible to improve processing efficiency and thereby reduce processing cost. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a schematic configuration will be described. As shown in FIG. 1, this apparatus is fixed to a bolster (not shown) via a holder or the like and defines the outer shape of a work W to be processed (indicated by a two-dot chain line in the figure). A die 1 having a cavity C with beveled teeth 11 and a bolster similarly fixed by a holder or the like, projecting into the cavity C, and a central hole W H of a work W
And a spline punch 5 that defines the center hole shape of the work W, and is fixed to a slide (not shown) via a holder or the like, and is pushed into the die 1 to fill the work W in the cavity C and form the mold. It has a punch 2 and a knockout pin 3 that is movably supported by a holder or the like and that discharges a coarsely formed gear from a cavity C after the external shape has been formed. The spline punch 5 has spline finish forming teeth 51 shown in an enlarged scale in FIG. Next, these components will be described one by one.
The die 1 includes a large-diameter portion for accommodating the workpiece W, a small-diameter portion into which the knockout pin 3 is inserted, and a stepped hole having a step portion connecting these two diameter portions. The large-diameter portion is a regulating peripheral surface 12 having an inner diameter corresponding to the outer diameter of the roughly formed gear to define the outer-diameter surface of the workpiece W, and the small-diameter portion is the outer periphery of the knockout pin 3 fitted therein. The outer peripheral surface of the knockout pin 3 is formed as a guide peripheral surface 13 for slidingly guiding the surface.
The tooth surface 10 has bevel teeth 11 for forming bevel teeth. Therefore, the cavity C is surrounded by the pushing surface 31 of the knockout pin 3, the tooth surface 10 and the regulating peripheral surface 12, and the upper end surface is open. The punch 2 has an outer peripheral fitting surface 22 having a tip portion corresponding to a large diameter portion of the stepped hole of the die 1 and an inner peripheral portion having an inner diameter defining an outer diameter of a hub portion of the coarse gear. It has a hollow cylindrical shape having a surface 23 and an end surface 21 for extruding the work W. The knockout pin 3 is a hollow pin,
The upper end has a pressing surface 31 that abuts on the end face of the hub portion of the rough formed gear, and the lower end has a conical stopper 32 that engages with the tapered portion of the stepped hole of the die 1. The spline punch 5 is a solid pin having a large diameter flange 52 at a lower end, and a cavity C from the upper end.
Splined teeth 5 over a length approximately corresponding to the depth of the
0 is formed. In the vicinity of the tip of the spline-formed tooth 50, as shown in an enlarged view in FIG.
Length S from a position at a predetermined distance T from the tip of 0 (right end in the figure)
Are formed. The spline-finished molded teeth 51 are
The tooth ridge is slightly higher than the spline tooth 50
Are connected to each other via an inclined portion 53 having a predetermined angle β (3 ° in this example), and each connection portion is smoothly connected with a curvature R having a predetermined radius, thereby plastically deforming the material. Seizure due to running out of lubrication is prevented, and a smooth flow is generated. Next, a description will be given of a forging process performed by the apparatus configured as described above. As shown in FIG. 1, the work W is dropped into the cavity C at a position where the punch 2 fixed to the slide is at the highest position. In this state, the work W is
As shown in FIG. 3 (A), it stops at the upper end of the tooth surface 10. At this point, the slide is started to be lowered, and the punch 2 fixed thereto is lowered. Downward progress, punch 2
Of the work W is started from the position where the tip of the work starts to enter the large diameter portion, the work W is pushed into the deep part of the cavity C, and accordingly, the bevel teeth due to the plastic deformation flow on the tooth surface 10 of the work material. and molding of W B, and coarse molding spline teeth W S by flow radially inward, and molding of the hub portion due to the flow in the axial direction is performed. Eventually the downward stroke of the slide reaches the position shown in FIG. 3 (B) that reaches the bottom dead center, the molding of the first stage is completed, the bevel teeth W B bevel teeth G B next to form the finished, the entire workpiece W Also becomes the outer shape of the roughly formed gear G. By the way, at this stage, the roughly formed gear G
The shaft hole portion spline teeth G S coarse shaping is formed. This is because the plastic deformation flow of the material of the work W in the inner diameter direction occurs below the finish forming teeth 51 of the spline punch 5 in consideration of the later finish forming processing. Next, the slide or punch 2 returns and makes a rising stroke, and the knockout pin 3 starts to rise during or during the stroke. At this time, finish molding of the spline, which is the main feature of the present invention, is performed. That is, as shown in FIG. 3 (C), the coarsely formed gear G is pushed up by the knockout pin 3 and starts rising from the cavity C. At this time, the roughly formed spline teeth G
S is squeezed by the finish forming teeth 51 of the spline punch 5 and is finish-formed over the entire tooth surface by the plastic flow of the material without cutting. At this time, run-out during machining of the rough-formed gear G is prevented by its outer diameter surface being guided by the regulating peripheral surface 12 of the die 1 until finishing is completed. When the knockout pin 3 finally reaches the top dead center, the coarsely formed gear G is completely removed from the cavity C as shown in FIG. Thus, the forging process is completed. [0016] As described above in detail, according to the apparatus of the above embodiment, during one stroke for the conventional manner of forging, it is possible to perform finishing molding spline teeth G S using the payout process Therefore, the subsequent process for forming the shaft hole can be omitted at all. Spline teeth G S bevel gear thus formed, despite the cold working may be a degree of accuracy does not require a still modified in consideration of the distortion due to heat treatment such as the subsequent carburizing and quenching. As described above, the present invention has been described in detail based on one embodiment. The specific constitution of each part of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but various modifications may be made within the scope of the claims. can do.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る鍛造加工装置を示す断
面図である。
【図２】上記装置のスプラインパンチの詳細を示す部分
断面図である。
【図３】上記装置による加工工程を示す工程説明図であ
る。
【図４】従来の鍛造加工装置による加工工程説明図であ
る。
【図５】従来の加工工程により成形される粗形成形ギヤ
の断面図である。
【図６】従来の加工工程により成形される粗形成形ギヤ
の部分正面図である。
【符号の説明】
１ ダイ
２ パンチ
３ ノックアウトピン
５ スプラインパンチ
１１ ベベル成形歯
５１ スプライン仕上げ成形歯
Ｃ キャビティ
Ｗ ワーク
Ｇ 粗形成形ギヤBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a forging apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial sectional view showing details of a spline punch of the apparatus. FIG. 3 is a process explanatory view showing a processing process by the above-mentioned apparatus. FIG. 4 is an explanatory view of a processing step by a conventional forging apparatus. FIG. 5 is a cross-sectional view of a roughly formed gear formed by a conventional processing step. FIG. 6 is a partial front view of a roughly formed gear formed by a conventional processing step. [Description of Signs] 1 Die 2 Punch 3 Knockout Pin 5 Spline Punch 11 Bevel Forming Teeth 51 Spline Finish Forming Teeth C Cavity W Work G Rough Forming Gear
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B21J 1/00-13/14 B21J 17/00-19/04 B21K 1/00-31/00
Claims (1)
粗形成形する鍛造加工装置において、 加工されるワークの外形を画定するベベル成形歯付のキ
ャビティを有するダイと、 前記キャビティ内に突出してワークの中心孔に嵌合し、
ワークの中心孔形を画定するスプラインパンチと、 前記ダイに押込まれてワークを前記キャビティ内で充満
させて型成形するパンチと、 前記キャビティから外形成形後の粗形成形ギヤを払出す
ノックアウトピンとを有し、 前記スプラインパンチは、スプライン成形歯を有し、該
スプライン成形歯の先端に、スプライン成形歯より大径
のスプライン仕上げ成形歯を有することを特徴とする、
スプライン軸孔付ベベルギヤの鍛造加工装置。(1) A forging apparatus for roughly forming a bevel gear from a work having a center hole, comprising: a die having a cavity with bevel forming teeth defining an outer shape of the work to be processed; , Projecting into the cavity and fitting into the center hole of the work,
A spline punch that defines the center hole shape of the work, a punch that is pressed into the die and fills the work in the cavity to form a mold, and a knockout pin that discharges a coarsely formed gear after the outer shape is formed from the cavity. The spline punch has spline-molded teeth,
Larger diameter than the spline tooth at the tip of the spline tooth
And having a spline finish forming teeth,
Forging machine for bevel gear with spline shaft hole.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP21789993A JP3419036B2 (en) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | Forging equipment for bevel gear with spline shaft hole |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0751789A JPH0751789A (en) | 1995-02-28 |
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| US7117598B2 (en) * | 2003-10-21 | 2006-10-10 | American Axle & Manufacturing, Inc. | Net-shaped gear and manufacturing method for forming net-shaped gear employing insert and preform |
| KR100736213B1 (en) * | 2006-06-12 | 2007-07-06 | 유림산업 주식회사 | Cold forging method and device thereof for a sidegear of differential limitation equipment |
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1993
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