JP3586654B2 - 鍛造装置およびそれを使用した複合鍛造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍛造装置およびそれを使用した複合鍛造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、棒材から鍔付き中空部品を横型多段成形機により製造する鍛造加工法が知られている。複雑な形状の製品を作る場合には、鍛造加工の後、切削加工をする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鍛造加工に加えて切削加工をすると、切削加工する設備が増えるし、その設備を設置する空間も必要となり、切削加工設備を稼働する人手作業も必要となり、結果として高コストになる。
【０００４】
最近は、コンピュータソフトウェアのシミュミレーションを利用して理想の冷間鍛造工程を論理的に想定することができる。
しかし、このコンピュターグラフィックスによるシミュレーションを現実の冷間鍛造として実行した場合、必ずしも所望の鍛造品が得られるわけではなく、たとえば成形品に割れが発生することがあった。
【０００５】
例えば図８に示すように、中実円筒状のブランク１から鍔付き中空円筒状の最終成形品６を製造する場合、工程♯０では素材となる棒材から円柱状のブランク１を切り出し、工程♯１では円柱部２１の下面に円錐状の凹部２３を形成し下面外周部分に円環状凸部２２を形成し、工程♯２では円筒部３２を有する成形品３を成形し、工程♯３では鍔付き円筒状の成形品４に成形し、工程♯４では後工程♯５で打ち抜き易い余肉７４をもつように周辺を加工し、工程♯５で余肉７４を矢印Ａ方向に抜いて鍔付き中空円筒状の最終成形品６を得る。
このような従来の鍛造加工工程では、図８に示す工程＃４における成形品７２から余肉７４の抜き取りを容易にするため、多くの創意工夫が熟練者によってなされている。この工程＃３，＃４における加工に関する工夫について図１０、図１１に基づいて詳述すると、例えば、工程＃３から工程＃４へ至る工程において、成形品７２の内壁７２１の図１０で上方延長線上の予備加工部７３を精密形状に制御する。この場合、余肉７４に抜きピンを矢印７１方向に突き当て余肉７４を抜くとき、余肉７４のみが矢印７１方向に分離されるように予備加工部７３が軸方向にストレートに近い形状に形成されるのが望ましい。このため、余肉７４の上面に細かな凹凸状の起伏を形成するためパンチピンの当接面に細かな凹凸を同心円状に形成することにより、成形品７２の上面（当接面）に後工程＃５の余肉抜きのときクラックを発生しやすくするようにしている。
しかし、現実には、図１０に示すように曲面状に上方に開いたダレ部７３１が形成されたり、図１１に示すように、径内方向に突き出す凸部７３２が形成されやすい。
図１０に示す場合、ダレ部７３１になるため、ダレ部７３１の根元にクラックが発生しやすい。図１１に示す場合、クラックが凸部７３２の折れ込みに発生しやすいため余肉７４の抜きが悪い。凸部７３２が形成される工程では、図１１の上方から下方に向けてパンチピンが成形品７２の上面に当接し圧縮する過程で一度径外側に広がり次いで径内側に戻るため、結果凸部７３２のような径内方向に折れ込み状になるため、余肉７４の抜きが悪い。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、クラックの発生しにくい鍛造装置およびそれを使用した複合鍛造装置を提供することを目的とする。
本発明は、複雑形状品を冷間鍛造により形成することを可能にする鍛造装置およびそれを使用した複合鍛造装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の別の目的は、従来の冷間鍛造加工方法とは異なる方法により精密な成形品を製造することを可能とした冷間鍛造加工装置およびそれを使用した複合鍛造装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明の請求項１に記載の鍛造装置によると、上型を構成するパンチとパンチピンの役割を適正に配分することにより、クラックが発生することなしに鍔付き中空円筒状の成形品を製造することができる。
【０００９】
本発明の１次鍛造機の上型を図７に示し、これに相当する比較例を図９に示す。
比較例では、図９に示すように、パンチ７５の案内壁７５１に摺動可能に挿入されるパンチピン７６の加工面としての上面中央部にテーパ面７７を形成し、その外周部にテーパ面７７の傾斜角よりも鋭角の傾斜角をもつテーパ面７８を環状に形成している。このため、パンチピン７６は、図７に示すパンチ９５よりも相対的に大径に作られ、図１０に示す成形品７２の凹面を成形する働きと予備加工部７３を成形する働きをもっている。
【００１０】
これに対し、本願発明では、図７に示すように、パンチ９５の案内孔を形成する案内壁９５１に摺動可能に挿入されるパンチピン９６の上面中央部に円錐状加工面としてのテーパ面９７を形成し、その外周部に図９のテーパ面７８に相当するテーパ面を有しない。テーパ面９７の傾斜角よりも鋭角の傾斜角をもつテーパ加工面としてのテーパ面９８は、パンチ９５に形成されている。このため、パンチピン９６は、相対的に小径に作られ、成形品７２の凹面を成形する働きをもっているが、予備加工部を成形する働きをもたない。予備加工部を成形する働きはパンチ９５のテーパ面９８がもっている。
【００１１】
また、後工程において抜きピンが余肉を抜く方向は、比較例と反対に、図６に示す矢印方向である。
本発明では、パンチピンに作用する負荷を軽減し、予備加工部の直接的成形に関わる働きをパンチピンでなく径外側のパンチに転換している。すなわち、本発明では、パンチピン９６の外径が比較例のパンチピン７６の外径よりも小さい。パンチ９５にテーパ面９８が形成され、その外側に平坦加工面としての押し面９９が形成され、その中間部１００は連続している。そのため、中間部が一体形状のため、この部分にバリが発生しない。なお、本発明の請求項１記載の第１鍛造機の上型は、パンチ９５とパンチピン９６に相当する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例について図面に基づいて説明する。まず、本発明による冷間鍛造により製造する製品形状については、図１に示すように、♯０に示すブランク１から、♯１、♯２、♯３、♯４の工程をへて♯５の最終成形品６を得る。最終成形品６は、円筒部６１と、この円筒部６１の一端に形成されるフランジを構成する鍔部６２とからなる。
♯０の工程では、素材となる棒材から円柱状のブランク１を切り出し、このブランク１を第１の工程に移送する。第１の工程では、♯０のブランク１が♯１に示す成形品２に成形される。第１工程では、円柱部２１の下面に円錐状の凹部２３が形成され、外周部分に円環状凸部２２が形成される。
【００１３】
第１工程から第２工程に移送され、第２のプレス機では、♯１に示す成形品２から♯２に示す成形品３にプレス加工される。成形品３は、円柱部３１とその下面に形成される円筒部３２とからなる。
【００１４】
第３工程では成形品３から成形品４に冷間鍛造される。成形品４は、フランジ部４１と、このフランジ部４１の下面から円筒状に形成される円筒部４２とからなる。フランジ部４１は反円筒部側に反円筒部方向に凸状のクラウン部４３を有する。クラウン部４３は、円形の平坦面で、その外周部に円鍛造の斜面４４を有する。
【００１５】
第４工程では♯３に示す成形品４から♯４に示す成形品５の形状に冷間鍛造される。成形品４のフランジ部４１が扁平状に押しつぶされ、フランジ部４１だけ外方向に伸びる。
成形品５は、鍔部５１と、この鍔部５１の下面に伸びる円筒部５２とからなる。鍔部５１の中央部に外から見ると円錐窪み状の凹面５３と凹面５４とが形成される。
【００１６】
第５の工程では、♯４に示す成形品５から♯５に示す成形品６の形状に冷間鍛造される。成形品としての最終成形品６は、円環状の鍔部６２と円筒部６１からなる。円筒部６１の内径と鍔部６２との内径は一体であり、円筒部６１と鍔部６２は同一内径をもつ穴６３が形成されている。
【００１７】
次に、上記のブランク１から最終成形品６に冷間鍛造される成形品の成形工程の一部分の成形機について図２に基づいて説明する。
図２に示す成形機は、第１鍛造機１１から第５鍛造機１５による加工部を有している。第１鍛造機１１は、線材から切り出された円柱状のブランク１から凹面２３と凸部２２とを有する成形品２を成形する。
【００１８】
図２に示すように、円柱状のダイスケース７９の内部にダイス８０とダイススペーサー８２とが収容され、ダイス８０の内部に軸方向に摺動可能なダイスピン８１と、ダイススペーサー８２の内部に軸方向に摺動可能なダイス中間ピン８３とが収容されている。ダイスピン８１の上面に成形品２が収容される。成形品２の上面に当接するパンチピン８５は、パンチケース８４内に軸方向に摺動可能になっている。
【００１９】
この第１鍛造機は、図１に示す♯１の成形品２を形成する。この第１の工程で成形された成形品２は、隣にある第２の工程を形成する第２鍛造機１２に移送される。移送時、成形品２をつまんで第２鍛造機１２に送出し機構によって移送する。送出し機構は、成形品を挟持するピンまたは保持装置を有する。ピンまたは保持装置は図示しないが、この保持装置による脱着の際の掴み時と離し時のタイミングは、パンチングの時期に同期するよう適正に調節される。成形品を保持するピンなどの治具に過度の荷重が作用しないようにし、ピンや治具の破損が発生しないようにしている。
【００２０】
第１鍛造機１１から第２鍛造機１２へ成形品を移送する送出し機構と同様の送出し機構は、第２鍛造機１２と第３鍛造機１３の間、第３鍛造機１３と第４鍛造機１４の間、第４鍛造機１４と第５鍛造機１５の間にそれぞれ設けられている。
【００２１】
本発明の１次鍛造機は第４鍛造機１４に相当し、本発明の２次鍛造機は第５鍛造機１５に相当する。
次に、本発明の特徴の一つである図１に示す工程＃３における成形品４のクラウン部４１について図３に基づいて説明する。
【００２２】
図３に示すように、クラウン部４１の上面の平坦面４３は、その外周部分に外方向に凸状に形成される斜面４４を有する。このようなクラウン形状にすることにより、後の４工程及び第５工程における余肉の流れが適正に行われて、最終成形品に割れとかしわとかの発生が防止され、所望の成形品を得ることができる。この割れ、しわなどが発生するのを防止するために、発明者は実験を繰り返し、検討の結果、図３に示すようなクラウン部を形成することにより、しわまたは割れなどが発生するのを防止した。
【００２３】
次に、第５工程において図１に示す♯４の形状から♯５に加工する場合、図５および図６に示すように、図５において抜きピンを成形品５の凹面５３を矢印５１１方向に突く。円筒部５２の鍔部５１側の余肉５４を円筒部５２側に抜き取る。この場合、図５及び図６に示すように、図６において斜線部分を矢印５１１方向の円筒部５２の内側を通して抜き取る。これにより、抜き取り後の鍔部５１の内径を円筒部５２の内径と同径にすると共に内面を滑らかにすることができる。バリ、余肉の余りなどによるダレなどの発生を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷間鍛造の実施例を示す工程説明図である。
【図２】本発明の実施例による製造装置を示す断面図である。
【図３】本発明の中間成形品の部分側面図である。
【図４】本発明の実施例によるパンチを示す断面図である。
【図５】本発明の中間成形品の中抜き前の部分断面図である。
【図６】本発明の中間成形品の中抜き後の部分断面図である。
【図７】本発明の中間成形品の中抜き後の部分断面図である。
【図８】従来例の冷間鍛造の実施例を示す工程説明図である。
【図９】従来例のパンチを示す断面図である。
【図１０】従来例の中間成形品の部分側面図である。
【図１１】従来例の他の中間成形品の部分側面図である。
【符号の説明】
１ ブランク
２ 成形品
３ 成形品
４ 成形品
５ 成形品
６ 最終成形品
１１ 第１鍛造機
１２ 第２鍛造機
１３ 第３鍛造機
１４ 第４鍛造機
１５ 第５鍛造機
４１ フランジ部
４３ 平坦面
４４ 斜面
９５ パンチ
９６ パンチピン
９７ テーパ面（円錐状加工面）
９８ テーパ面（テーパ加工面）
９９ 押し面（平坦加工面）
９５１ 案内壁

Claims (2)

1. 有底筒状体の基本形状を有し、その底部から径外方向に張り出す鍔部を有する１次成形品を成形する１次鍛造機と、その１次成形品の底部を抜いて鍔部付きの中空筒状に加工する２次鍛造機とを備えた鍛造装置であって、
   上型と下型とを有する１次鍛造機は、その上型が、円錐状加工面を有するパンチピンと、このパンチピンを摺動可能に案内する案内孔を有し、この案内孔の開口の周りに前記円錐状加工面よりも鋭角の傾斜角をもつテーパ加工面、及びその外周側に連続して形成される平坦加工面を有するパンチと、を備えたことを特徴とする鍛造装置。
2. 請求項１記載の１次鍛造機と、
   この１次鍛造機が成形した１次成形品を後工程の２次鍛造機へ送出する送出し機構と、
   前記１次成形品に対し前記上型側に設けられ、前記１次成形品の底部を筒状内部を通して反鍔部側へ突き出す抜きピンを有する請求項１記載の２次鍛造機とを備えたことを特徴とする複合鍛造装置。

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