JP3489427B2 - 鍛造装置および鍛造方法 - 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、金属部品を鍛造に
よって所定形状に成形するための鍛造装置および鍛造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の動力伝達系などに用いる歯車等
の金属製品において、鍛造によって製造されるものが知
られている。この種の金属製品は、鋼などの素材を鍛造
によって最終製品に近い形状に成形したのち、その外周
部や内周部等の不要な部分を切削などの機械加工によっ
て仕上げるようにしている。

【０００３】例えば図７に示すリングギヤ用の鍛造製品
Ｗは、図８に示すような鍛造装置１によって、４段階の
鍛造工程を経て円環状に成形される。そしてこの鍛造製
品Ｗは、その外周部や内周部などが機械加工によって２
点鎖線Ｆで示す仕上がり輪郭形状まで削られたのち、歯
付け加工や熱処理などの工程を経て、歯車として完成す
る。

【０００４】図８に示す鍛造装置１は、左から順に第１
工程用の上下型ユニット２，３と、第２工程用の上下型
ユニット４，５と、第３工程用の上下型ユニット６，７
と、第４工程用の上下型ユニット８，９を備えている。
上型ユニット２，４，６，８は共通の上型ベース１０に
設けられ、下型ユニット３，５，７，９は下型ベース１
１に設けられている。そして図示しないプレス機によっ
て上型ベース１０をガイドポスト１２に沿って降下させ
ることにより、上型ユニット２，４，６，８と下型ユニ
ット３，５，７，９との間で素材Ｗ１が打圧されるよう
になっている。素材Ｗ１は、トランスファーチャック１
３によって第１工程用の型ユニット２，３から第２工程
用の型ユニット４，５を経て第３工程用の型ユニット
６，７まで一工程ずつ順送りされながら段階的に鍛造が
進行し、第４工程の型ユニット８，９においてバリ抜き
が行われるといった構成である。

【０００５】従来の第１工程は、図９（Ａ）に示すよう
な上型１５と下型１６によって素材Ｗ１を打圧し、素材
Ｗ１をある程度成形していた。そして図９（Ｂ）に示す
第２工程用の金型装置２０の上型２１と下型２２によっ
て、素材Ｗ１の荒成形が行われる。さらに図９（Ｃ）に
示す第３工程用の金型装置２３の上型２４と下型２５に
よって仕上げ成形が行われたのち、図９（Ｄ）に示すよ
うな抜き型２６，２７を有する第４工程用の金型装置２
８によって、鍛造製品ＷからバリＢを除去するようにし
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来は、荒成形を行う
ための第２工程用の型２１，２２と、仕上げ成形を行う
ための第３工程用の型２４，２５とは、互いに形状が大
きく異なっており、しかも第３工程では素材表面を最終
製品形状まで仕上げるため、第３工程の成形荷重は第２
工程の成形荷重に比べてかなり大きかった。そればかり
でなく、第３工程用の型２４，２５は製品の仕上げを行
うものであるから、摩耗や損傷に対してシビアな管理が
必要である。

【０００７】こうした事情から、第３工程用の型２４，
２５の寿命は、他の工程の型と比較してかなり短く、短
期間で第３工程用の型２４，２５を新品のものに交換す
る必要がある。このため型費が高くつくとともに、型交
換作業を頻繁に行う必要があるために、鍛造工程を含む
製造ラインに待ち時間が発生するなど改善の余地があっ
た。

【０００８】従って本発明の目的は、型費を削減できる
とともに、仕上げ工程の成形荷重を下げることができ、
型交換の頻度を少なくすることができるような鍛造装置
および鍛造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を果たすため
の本発明の鍛造装置は、請求項１に記載したように構成
される。ここでは、荒成形用の金型装置の型が仕上げ用
の型と同様の形状であるが、受圧板等のスペーサの厚さ
を仕上げ用の金型装置のスペーサよりも薄くしているた
め、荒成形工程ではプレス下死点において型の内面と素
材表面との間に多少の余裕が存在する。このため荒成形
工程において、素材は最終製品の一歩手前の形状まで成
形される。

【００１０】一方、仕上げ用の金型装置は、取付け台の
プレス下死点が荒成形用金型装置の取付け台のプレス下
死点と同一レベルであれば、仕上げ用の型のプレス下死
点時の内容積が荒成形用の型の内容積よりも狭くなる。
このため、仕上げ用の型がプレス下死点まで降下するこ
とによって、素材表面が最終製品形状に仕上がる。

【００１１】本発明の鍛造方法は請求項２に記載したよ
うに構成され、仕上げ用金型装置の型が摩耗あるいは損
傷したときなどに、この型を仕上げ用金型装置から取出
し、荒成形用金型装置の型に転用することにより、摩耗
した型の再利用を図る。そして仕上げ用金型装置には新
品の型をセットし、素材を順次成形して鍛造を行うもの
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て図１から図８を参照して説明する。図１に示す第１工
程用の金型装置３０は、上型ユニット３１と下型ユニッ
ト３２を備えている。上型ユニット３１は、上取付け台
３５と上ジャッキ調整台３６を含んでいる。上取付け台
３５の中央部に、上下方向に沿うねじ穴４０が形成され
ている。このねじ穴４０は上取付け台３５の下面側に開
口している。上取付け台３５は、例えば図８に示すよう
な上型ベース１０の第１工程部（上型ユニット２に相当
する箇所）に設けられる。

【００１３】上ジャッキ調整台３６は、円板状の本体部
４１と、本体部４１の下面側に設けた平板状の据え込み
型４２と、据え込み型４２を本体部４１に固定するため
の取付けリング４３と、本体部４１の上側に突出するね
じ軸４５を有している。このねじ軸４５をねじ穴４０に
螺合させた状態で、ねじ軸４５を本体部４１と一体に回
転させ、その回転量に応じてジャッキ調整台３６をねじ
軸４５の軸線方向（上下方向）に螺進させることによ
り、据え込み型４２の高さ調整を可能ならしめている。
このねじ穴４０とねじ軸４５は、高さ調整機構４６を構
成している。据え込み型４２の下面、すなわち素材Ｗ１
と対向する成形面４８は平坦な形状をなしている。

【００１４】下型ユニット３２は、下取付け台５５と下
ジャッキ調整台５６を含んでいる。下取付け台５５の中
央部に上下方向に沿うねじ穴６０が形成されている。ね
じ穴６０は取付け台５５の上面側に開口している。下取
付け台５５は、図８に示す下型ベース１１の第１工程部
（下型ユニット３に相当する箇所）に設けるようにして
いる。

【００１５】下ジャッキ調整台５６は、円板状の本体部
６１と、本体部６１の上面側に設けた平板状の据え込み
型６２と、据え込み型６２を本体部６１に固定するため
の取付けリング６３と、本体部６１の下側に突出するね
じ軸６５を有している。このねじ軸６５をねじ穴６０に
螺合させた状態で、ねじ軸６５を本体部６１と一体に回
転させ、その回転量に応じてジャッキ調整台５６をねじ
軸６５の軸線方向（上下方向）に螺進させることによ
り、据え込み型６２の高さ調整を可能ならしめている。
すなわちねじ穴６０とねじ軸６５は高さ調整機構６６を
構成している。据え込み型６２の上面、すなわち素材Ｗ
１が乗る成形面６８は、上側の成形面４８と平行でかつ
平坦な形状をなしている。

【００１６】図２と図３に示す第２工程（荒成形）用の
金型装置７０は、上型ユニット７１と下型ユニット７２
とを備えている。上型ユニット７１は、上取付け台７３
と、この発明でいうスペーサとして機能する受圧板７４
と、内型７５ａおよび外型７５ｂからなる上型７５と、
上型７５を保持するガイドリング（いわゆるワッパと称
される部品）７６と、ノックアウトピン７７などを備え
ている。受圧板７４は上取付け台７３と上型７５との間
に設けられている。上取付け台７３は、図８に示す上型
ベース１０の第２工程部（上型ユニット４に相当する箇
所）に設けられる。

【００１７】内型７５ａと外型７５ｂの下面は、鍛造す
べき中間製品Ｗ′（図３に示す）の上半部の外形輪郭に
応じた成形面を構成している。上型７５の外周部に鍔部
７８が設けられている。ガイドリング７６の内周側に、
内向きの係止段部７９が形成されている。この係止段部
７９の上に前記鍔部７８が乗ることにより、上型７５が
ガイドリング７６によって保持されるようになってい
る。

【００１８】下型ユニット７２は、下取付け台８０と、
受圧板８１と、内型８２ａおよび外型８２ｂからなる下
型８２と、ノックアウトピン８３などを備えている。受
圧板８１は下取付け台８０と下型８２との間に設けられ
ている。下型８２の上面（成形面）側には、上方から見
て円形の内周面８４ａを有する凹部８４が形成されてい
る。

【００１９】凹部８４の内径ｄは、所定の外径Ｄを有す
る円板状素材Ｗ１が丁度入り込むことのできる寸法であ
る。内型８２ａと外型８２ｂの上面は、鍛造すべき中間
製品Ｗ′（図３に示す）の下半部の外形輪郭に応じた成
形面を構成している。下取付け台８０は、図８に示す下
型ベース１１の第２工程部（下型ユニット５に相当する
箇所）に設けられる。

【００２０】図４と図５に示す第３工程（仕上げ成形）
用の金型装置１００は、上型ユニット１０１と下型ユニ
ット１０２を備えている。上型ユニット１０１は、上取
付け台１０３と、この発明でいうスペーサとして機能す
る受圧板１０４と、内型１０５ａおよび外型１０５ｂか
らなる上型１０５と、上型１０５を保持するガイドリン
グ（いわゆるワッパと称される部品）１０６と、ノック
アウトピン１０７などを備えている。受圧板１０４は、
上取付け台１０３と上型１０５との間に設けられてお
り、その上下方向の厚さＴ２は、第２工程用金型装置７
０の受圧板７４の厚さＴ１よりも厚いものを使用してい
る。上取付け台１０３は、図８に示す上型ベース１０の
第３工程部（上型ユニット６に相当する箇所）に設けら
れる。したがって第３工程用の上取付け台１０３のプレ
ス下死点は、第２工程用の上取付け台７３のプレス下死
点と同一高さとなる。

【００２１】内型１０５ａと外型１０５ｂの下面は、鍛
造すべき製品Ｗ（図５に示す）の上半部の外形輪郭に応
じた成形面を構成している。上型１０５の外周部に鍔部
１０８が設けられている。ガイドリング１０６の内周側
に内向きの係止段部１０９が形成されている。この係止
段部１０９の上に前記鍔部１０８が乗ることにより、上
型１０５がガイドリング１０６によって保持されるよう
になっている。

【００２２】下型ユニット１０２は、下取付け台１１０
と、受圧板１１１と、内型１１２ａおよび外型１１２ｂ
からなる下型１１２と、ノックアウトピン１１３などを
備えている。受圧板１１１は取付け台１１０と下型１１
２との間に設けられている。内型１１２ａと外型１１２
ｂの上面は、鍛造すべき製品Ｗ（図５に示す）の下半部
の外形輪郭に応じた成形面を構成している。

【００２３】下型１１２の上面（成形面）側には、上方
から見て円形の内周面１１４ａを有する凹部１１４が形
成されている。凹部１１４の内径ｄ′は、中間製品Ｗ′
が丁度入り込むことのできる寸法としている。下取付け
台１１０は、図８に示す下型ベース１１の第３工程部
（下型ユニット７に相当する箇所）に設けられる。

【００２４】図６に示す第４工程（バリ抜き）用の金型
装置１２０は、上型ユニット１２１と下型ユニット１２
２を備えている。上型ユニット１２１は、上取付け台１
２５と、穴抜き型１２６と、抜き落とし部材１２７など
を備えている。上取付け台１２５は、図８に示す上型ベ
ース１０の第４工程部（上型ユニット８に相当する箇
所）に設けられる。

【００２５】下型ユニット１２２は、下取付け台１３０
と受け型１３１などを備えている。下取付け台１３０
は、図８に示す下型ベース１１の第４工程部（下型ユニ
ット９に相当する箇所）に設けられる。

【００２６】次に、前記実施形態の第１工程から第４工
程までの金型装置３０，７０，１００，１２０を使用す
る鍛造方法について説明する。図１に示す第１工程用の
金型装置３０において、上型ユニット３１をプレス下死
点まで降下させることにより、加熱された素材Ｗ１を円
板状に潰す。素材Ｗ１の成形前の形状は円柱であり、こ
の素材Ｗ１を軸線方向に圧縮することにより、素材Ｗ１
は、予め調整しておいた据え込み型４２，６２間の距離
Ｈと素材Ｗ１の体積に応じて、所定の外径Ｄを有する円
板状に成形される。据え込み型４２，６２の型高さや型
間距離Ｈの調整は、ジャッキ調整台３６，５６をねじ軸
４５，６５まわりに回転させることによって行う。

【００２７】前記第１工程によって成形された円板状素
材Ｗ１は、トランスファーチャック１３（図８に示す）
によって、図２に示す第２工程用の金型装置７０に搬送
される。この第２工程では、上型ユニット７１と下型ユ
ニット７２が互いに開いているときに、円板状素材Ｗ１
がトランスファーチャック１３によって下型８２の凹部
８４に投入される。このとき、素材Ｗ１の外周が凹部８
４の内周面８４ａに接することにより、下型８２に対す
る素材Ｗ１の中心位置が合う。この素材Ｗ１は前記第１
工程において所定の外径Ｄとなるように円板状に成形さ
れているため、素材Ｗ１の外周が凹部８４の内周面８４
ａに確実に接することができる。

【００２８】こうして下型８２に素材Ｗ１がセットされ
たのち、図３に示すように上型ユニット７１がプレス下
死点まで降下することによって上型７５と下型８２が閉
じ、素材Ｗ１が打圧されることにより、荒成形された中
間製品Ｗ′が得られる。

【００２９】この第２工程に使われる上下の型７５，８
２は、後述するように第３工程で既に使われて摩耗した
型を転用しており、しかも第２工程で使われる受圧板７
４の上下方向の厚さＴ１は、第３工程の受圧板１０４の
厚さＴ２よりも例えば１ｍｍ程度薄いものを用いている
ため、第２工程で成形される中間製品Ｗ′は、その製品
表面の一部と型７５，８２の内面との間に多少の空隙Ｇ
が生じる。このため、第２工程の型７５，８２によって
成形される中間製品Ｗ′は、最終製品Ｗにかなり近い形
状となるが、仕上げ形状とは少し異なった荒いものとな
る。

【００３０】前記第２工程によって成形された中間製品
Ｗ′は、図４に示す第３工程用の金型装置１００に搬送
される。この第３工程では、上型ユニット１０１と下型
ユニット１０２が開いているときに、中間製品Ｗ′が下
型１１２の凹部１１４に投入される。

【００３１】こうして下型１１２に中間製品Ｗ′がセッ
トされたのち、図５に示すように上型ユニット１０１が
プレス下死点まで降下することによって上型１０５と下
型１１２が閉じ、中間製品Ｗ′が打圧されることによ
り、仕上げ成形された鍛造製品Ｗが得られる。

【００３２】この第３工程で使用される受圧板１０４
は、第２工程で使われた受圧板７４よりも厚いため、図
５に２点鎖線で示すように、プレス下死点時の上型１０
５の位置Ｌ１は、第２工程の上型のプレス下死点時の位
置Ｌ２よりも低くなる。すなわち、第３工程の型１０
５，１１２間の容積は、第２工程の型７５，８２間の容
積よりも狭くなる。このため鍛造製品Ｗは、第３工程の
型１０５，１１２によって最終形状に仕上がる。

【００３３】ここで、第３工程用の型１０５，１１２や
ノックアウトピン１０７，１１３が所定のプレス回数を
経るなどして摩耗あるいは損傷したとき、これらを金型
装置１００から取出し、第２工程用の型７５，８２やノ
ックアウトピン７７，８３に付け替える（転用する）。
そして第３工程用の金型装置１００には、未使用の新た
な型１０５，１１２やノックアウトピン１０７，１１３
をセットする。

【００３４】こうすることにより、成形面を高精度に保
つ必要のある第３工程（仕上げ）用の金型装置１００に
新品の型１０５，１１２と新品のノックアウトピン１０
７，１１３を使用できるとともに、精度をそれほど必要
としない第２工程（荒成形）用の型７５，８２やノック
アウトピン７７，８３には、従来廃棄せざるをえなかっ
た第３工程の摩耗した型１０５，１１２やノックアウト
ピン１０７，１１３を転用して再利用を図ることができ
る。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載した鍛造装置によれば、
荒成形用の型によってほぼ最終製品に近い形状まで成形
することができ、仕上げ用の型の成形荷重を下げること
が可能となる。このため仕上げ用の型の寿命がのびるこ
とにより、荒成形工程用の型との寿命のバランスがとれ
るようになり、型交換の頻度を少なくすることが可能と
なる。そして仕上げ成形用の型が摩耗したときにこの摩
耗した型を荒成形用の型に転用することができる。

【００３６】請求項２に記載した鍛造方法によれば、仕
上げ用の型が摩耗したときにこの摩耗した型を荒成形用
の型に転用できるため、従来は廃棄せざるをえなかった
使用済みの仕上げ用の型を再利用できるようになり、加
えて、荒成形用の型を製作する手間も省けるため、型費
を節約する上できわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の鍛造装置に使われる第
１工程用金型装置の縦断面図。

【図２】 本発明の一実施形態の鍛造装置に使われる第
２工程用金型装置の型開き時の縦断面図。

【図３】 図２に示された金型装置のプレス下死点時の
断面図。

【図４】 本発明の一実施形態の鍛造装置に使われる第
３工程用金型装置の型開き時の縦断面図。

【図５】 図４に示された金型装置のプレス下死点時の
断面図。

【図６】 本発明の一実施形態の鍛造装置に使われる第
４工程用金型装置の縦断面図。

【図７】 鍛造製品の一例を示す断面図。

【図８】 鍛造装置の概略を模式的に示す斜視図。

【図９】 従来の鍛造装置を構成する各工程ごとの金型
装置の縦断面図。

【符号の説明】

７０…第２工程用金型装置（荒成形用金型装置） ７４…受圧板（スペーサ） ７５…上型 ８２…下型 １００…第３工程用金型装置（仕上げ用金型装置） １０４…受圧板（スペーサ） １０５…上型 １１２…下型

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】素材の荒成形を行うための型を有する荒成
   形用金型装置と、 荒成形された前記素材の仕上げ成形を行うための型を有
   する仕上げ用金型装置とを具備し、 前記荒成形用金型装置と前記仕上げ用金型装置は、それ
   ぞれ、 型を支持する取付け台と、 前記取付け台と前記型との間に設けられたスペーサとを
   具備し、 前記荒成形用金型装置の型と前記仕上げ用金型装置の型
   は互いに交換可能な形状とし、かつ、 前記荒成形用金型装置のスペーサは、前記仕上げ用金型
   装置のスペーサよりも上下方向の寸法が小さいものを使
   用することを特徴とする鍛造装置。
2. 【請求項２】素材を圧縮する金型装置と荒成形用の金型
   装置と仕上げ用の金型装置とバリ抜き用の金型装置とを
   順次用いて鍛造を行う鍛造方法において、 前記荒成形用金型装置と前記仕上げ用金型装置に、それ
   ぞれ、 型を支持する取付け台と、 前記取付け台と型との間に介在するスペーサを設け、 前記荒成形用金型装置の型と前記仕上げ用金型装置の型
   は互いに交換可能な形状とし、 前記仕上げ用金型装置の型が摩耗したときに、 この摩耗した型を仕上げ用金型装置から取出して前記荒
   成形用金型装置の型に転用するとともに、 前記仕上げ用金型装置に新たな型をセットし、前記素材
   を順次成形して鍛造を行うことを特徴とする鍛造方法。