JP3562255B2 - 鍛造用金型装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、カップ状の大径部と該大径部の底部から突出する小径軸部とを備えた段付軸状の鍛造品をパンチとダイとにより鍛造成形するようにした金型装置に関し、特に鍛造後の製品をダイから抜き出すためのノックアウト構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
カップ状の鍛造品をパンチとダイとで鍛造する場合、その鍛造品をダイから抜き出すためのノックアウト構造としては、鍛造品の底部に相当する部分に配置した複数のノックアウトピンにより突き出すようにしたものや、あるいは上記のノックアウトピンに代えて環状のノックアウトスリーブによって突き出すようにしたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
複数のノックアウトピンによって直接鍛造品を突き出す前者の方式では、鍛造品にノックアウトピンの跡が残るほか、それぞれのノックアウトピンに局部的に強いノックアウト荷重が加わるために鍛造品の変形を招きやすいという欠点がある。
【0004】
他方、ノックアウトスリーブによる後者の方式では、鍛造品を比較的広い面でノックアウトするために前者の方式のもつ欠点は解消されるものの、型構造そのものへ与える影響が大きい。
【0005】
すなわち、複数のノックアウトピンを用いる前者の方式では、複数のノックアウトピンの配列サークルをもってそれよりも内側のダイの部分と外側のダイの部分とが分断されることがないため、例えばダイの内側部分とそれよりも外側の部分とを多重中実円筒の如きテーパ面接触によるインサート型構造とすることで、とりわけ径方向に作用する鍛造応力に対して十分に対抗することができ、結果的にダイそのものの長寿命化が図れる。
【0006】
ところが、環状のノックアウトスリーブを採用した場合には、そのノックアウトスリーブをもってそれよりも内側のダイの部分と外側のダイの部分とが完全に分断されてしまうため、上記のようなインサート型構造を採用することができず、金型の早期寿命を招きやすい。
【0007】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、インサート型構造のもつ利点とノックアウトスリーブがもつ利点とをともに活かすことができるノックアウト構造を採用した金型装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するため手段】
請求項1に記載の発明は、カップ状の大径部と該大径部の底部から突出する小径軸部とを備えた段付軸状の鍛造品をパンチとダイとにより鍛造成形するとともに、少なくとも小径軸部の外周面に歯形形状部を成形するための金型装置であって、ダイに形成された製品形状部空間のうち大径部の底壁面に相当する部分に形成された有底周溝状のリング受容溝と、このリング受容溝に上下動可能に収容されたノックアウトリングと、このノックアウトリングの下面側に臨ませた複数のノックアウトピンとを備えてなり、ノックアウトピンとともに上昇するノックアウトリングによって鍛造品をダイから抜き出すようにしたことを特徴としている。
【0010】
したがって、請求項1に記載の発明では、有底周溝状のリング受容溝を形成して、このリング受容溝にノックアウトリングを収容する一方、ノックアウトリングの下面に複数のノックアウトピンを臨ませたとしても、従来のノックアウトスリーブを採用した場合と異なり、ダイがそのノックアウトリングをもって内側部分と外側部分とに分断されてしまうものではない。
【0011】
これにより、ダイを多重中実円筒のごとき複数の型要素によって形成するいわゆるインサート型構造(圧入型構造)を採用できるとともに、ノックアウトリングが比較的広い面をもって鍛造品を突き出すために鍛造品に変形をもたらすこともなくなる。
【0012】
そして、上記の型構造は、特に鍛造応力の大きい小径軸部の外周面に歯形形状部を成形する場合に特に有利となる。
【0013】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、ダイの構造として、複数の型要素を多重中実円筒のごとき互いにはめ合わせたインサート型構造を採用した上で、環状の広いノックアウト面を有するノックアウトリングを併用できるため、ダイの耐久性を向上させてその長寿命化を図ることができることはもちろんのこと、ノックアウト荷重の集中による鍛造品の変形を招くこともなく、鍛造品の品質が向上する。
【0014】
特に、小径軸部を外歯車状に同時成形する場合には、小径軸部のまわりの鍛造応力が大きいにもかかわらず、上記の効果が一段と顕著となる利点がある。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1〜3は本発明の代表的な実施の形態を示す図で、冷間サイジング工程で使用される金型装置の例を示している。
【0016】
すなわち、前工程で予備成形された鍛造粗材に対してダイ1とパンチ2とにより冷間鍛造を施すことで、カップ状の大径部Cとこの大径部Cから下方に突出する小径軸部Sとからなる鍛造品Wが成形され、同時に大径部Cの外周面には外歯車状の歯形形状部G1が、小径軸部Sの下端外周には歯形形状部たる雄セレーション部G2がそれぞれ成形されることになる。
【0017】
図1〜3において、1は下型としてのダイ、2は上型としてのパンチ、Wは鍛造品(以下、ワークという)をそれぞれ示している。
【0018】
パンチ2は、パンチ本体3とこれの中央部に配したマンドレル4とから構成されており、パンチ本体3はスペーサ5を介して、またマンドレル4はフィラー6を介して、それぞれにトップホルダ7とこれに螺合するアダプタ8とによりパンチプレート9に固定されている。
【0019】
また、パンチ2にはパンチガイドを兼ねたストリッパ10が外挿されており、このストリッパ10はホルダ11を介してストリッパプレート12に固定されている。
【0020】
他方、ダイ1はアッパダイ13とロアダイ14およびダイスペーサ15の三者を重ね合わせた上でダイケース16により拘束したものであって、このダイ1は上下のスペーサ17,18を介してボトムダイホルダ19によりダイベース20に固定されている。これらアッパダイ13とロアダイ14とにより、ワークWの形状に対応するところの凹状の製品形状部空間21が形成されている。
【0021】
アッパダイ13は、リング状のインサートダイ22とその外側のインサートダイケース23とをそれら両者の内外周面のテーパ面24をもってテーパ結合してインサート型(圧入型)構造としたもので、インサートダイ22の内周面には内歯車状の歯面25が形成されている。
【0022】
また、ロアダイ14は、ともにリング状をなすインナインサートダイ26とアウタインサートダイ27とを同芯状に配置して、双方の内外周面に形成されたテーパ面28をもってテーパ結合するとともに、それらの上面にアッパインサートダイ29を重ね合わせた上で、そのアッパインサートダイ29およびアウタインサートダイ27の外周面に形成されたテーパ面30をもって、インサートダイケース31の内周のテーパ面とテーパ結合したもので、これによってロアダイ14もまたアッパダイ13と同様にインサート型構造のものとして形成されている。そして、インナインサートダイ26の内周面には雌セレーション状のセレーション成形部32が形成されている。
【0023】
前記製品形状部空間21の内底部となるアッパインサートダイ29の上面には有底周溝状のリング受容溝33が形成されており、このリング受容溝33にはノックアウトリング34が上下動可能に収容されている。また、アッパインサートダイ29およびインナインサートダイ26の円周方向の三等分位置には上記リング受容溝33の底部に開口するピン孔が形成されており、これらの各ピン孔に挿入されたノックアウトピン35の上端面をノックアウトリング34の下面に接触するように臨ませてある。
【0024】
また、ノックアウトリング34の下面の円周方向における三等分位置には、ノックアウトピン35と位相をずらすようにしてガイドピン36が連結されており、これらのガイドピン36はアッパインサートダイ29およびインナインサートダイ26を貫通していることによりノックアウトリング34を上下動可能に案内している。
【0025】
前記ノックアウトピン35の下方にはノックアウトバー37と上下のノックアウトピン38,39が配置されており、これらのノックアウトバー37およびノックアウトピン38,39が図示外の駆動装置により上昇駆動されることで、図3に示すように成形後の鍛造品Wがダイ1の上方に突き出されるようになっている。
【0026】
したがって、このような金型構造によれば、パンチ2が上昇している状態でダイ1側の製品形状部空間21に対して前工程で予備成形された鍛造粗材を挿入した上で、パンチ2を下降させる。
【0027】
パンチ2が下降すると、該パンチ2は鍛造粗材の内部にはまり込みながらダイ1側の製品形状部空間21との間でその鍛造粗材を塑性変形させて、所定の鍛造品Wの形状に仕上げる。すなわち、鍛造品Wはダイ1側の製品形状部空間21およびパンチ2の形状が忠実に転写された形状に仕上げられ、大径部Cの外周には歯形形状部G1が成形されるとともに、小径軸部Sの先端部外周には雄セレーション部G2が押出成形される。
【0028】
この時、ダイ1を形成しているアッパダイ13およびロアダイ14がともにインサート型構造となっているため、特に鍛造応力の大きい歯形形状部G1および雄セレーション部G2においてはダイ1の径方向に加わる荷重がダイ1全体に均等に分散されることとなり、型の早期寿命を招くことがない。
【0029】
鍛造を終えたのち図3に示すようにパンチ2が上昇すると、ノックアウトリング34がノックアウトピン35やノックアウトバー37を介して上昇駆動され、ノックアウトリング34はガイドピン36に案内されながら上昇して、鍛造品Wをダイ1の上方に突き出す。
【0030】
この時、ノックアウトリング34はその上面全面をもって鍛造品Wを押し上げるため、鍛造品Wにノックアウトリング34の跡が残ることもなければ鍛造品Wを変形させるような力が作用することもない。
【0031】
このように本実施の形態によれば、ダイ1の構造として耐圧強度にすぐれたインサート型構造を採用しつつも、ノックアウトリング34に従来のノックアウトスリーブと同等のはたらきをさせることができることから、ダイ1の長寿命化と鍛造品質の向上とを無理なく両立させることができる。
【0032】
ここで、アッパインサートダイ29とインナインサートダイ26とは相互に一体化した構造としてもよいが、リング受容溝33を形成したことに伴う割れを防止する上では、上記実施の形態のように相互に別体構造とするのが望ましい。この場合、インナインサートダイ26を超硬合金製のものとするとともに、アッパインサートダイ29を高速度工具鋼製のものとすれば、じん性および耐引張荷重性能の向上によってインナインサートダイ26の割れを防止しつつ、とりわけ鍛造応力の大きなセレーション成形部32の長寿命化が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の代表的な実施の形態を示す図で図2の要部拡大図。
【図2】本発明の代表的な実施の形態を示すパンチ下降時の金型の断面図。
【図3】図2の状態からパンチが上昇したときの金型の断面図。
【符号の説明】
1…ダイ
2…パンチ
3…パンチ本体
13…アッパダイ
14…ロアダイ
21…製品形状部空間
22…インサートダイ
23…インサートダイケース
26…インナインサートダイ
27…アウタインサートダイ
29…アッパインサートダイ
33…リング受容溝
34…ノックアウトリング
35…ノックアウトピン
C…大径部
G1…歯形形状部
G2…雄セレーション部(歯形形状部)
S…小径軸部
W…鍛造品
Claims (1)
- カップ状の大径部と該大径部の底部から突出する小径軸部とを備えた段付軸状の鍛造品をパンチとダイとにより鍛造成形するとともに、少なくとも小径軸部の外周面に歯形形状部を成形するための金型装置であって、
ダイに形成された製品形状部空間のうち大径部の底壁面に相当する部分に形成された有底周溝状のリング受容溝と、
このリング受容溝に上下動可能に収容されたノックアウトリングと、
このノックアウトリングの下面側に臨ませた複数のノックアウトピンと、
を備えてなり、
ノックアウトピンとともに上昇するノックアウトリングによって鍛造品をダイから抜き出すようにしたことを特徴とする鍛造用金型装置。
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