JP3707123B2

JP3707123B2 - 絞り成形用ダイスの修理方法

Info

Publication number: JP3707123B2
Application number: JP01458696A
Authority: JP
Inventors: 善幸岡本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: JPH09206845A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向に連続する大径部と小径部とを有するワーク、例えば自動車の自動変速機に組付けられるクラッチドラム等を絞り成形する絞り成形用ダイスの修理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）等の構造用鋼からなる保持部材に、ダイス鋼（ＳＫＤ）等の工具鋼からなる加工部材を焼嵌めしてなる絞り成形用ダイスによってワークの壁面を絞り成形することにより、ワーク径が適正値となるように仕上げ加工することが行われている。
【０００３】
また、例えば特開平２−１５５５２０号公報の従来技術の欄に開示されているように、深絞り用ダイスの加工部材（ダイリング）を、機械的強度、密度および耐摩耗性に優れた超硬合金によって形成することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記絞り成形用ダイスの加工部材を工具鋼によって形成した場合には、この工具鋼の単価が低いので、絞り成形用ダイスの製造コストを安価に抑えることができるという利点を有する反面、上記工具鋼の耐摩耗性が低いので、上記加工部材の加工部が早期に摩耗してその滑りが悪くなり、成形品の表面に傷が形成されるという問題がある。このため、上記絞り成形用ダイスを使用し始めてから早い段階で、絞り成形用ダイスの交換を行わなければならず、絞り成形用ダイスの寿命が短いという欠点がある。
【０００５】
また、上記超硬合金によって絞り成形用ダイスの加工部材を形成した場合には、その表面を炭化チタン（ＴｉＣ）等によって被覆して硬質被覆層を形成することにより、その耐摩耗性を著しく向上させて絞り成形用ダイスの寿命を長くすることができるという利点を有する反面、上記超硬合金の単価が高いので絞り成形用ダイスの製造コストが高くなるという欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、絞り成形用ダイスを容易に再生することができる絞り成型用ダイスの修理方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、軸方向に連続する大径部と小径部とを有するワークを絞り成形する加工部材と、この加工部材に嵌着される保持部材とを有し、ワークの圧入方向の上流側に配設される第１加工部と、ワークの圧入方向の下流側に配設される第２加工部とに上記加工部材が分割されるとともに、この第２加工部の両端部に、ワーク径の変化部に対応する一対の段部が対称に配設されてなる絞り成形用ダイスの修理方法であって、上記第２加工部の上流側に位置する段部が摩耗した時点で、上記保持部材から上記加工部材の第２加工部を取り外した後、この第２加工部を上下反転させた状態で保持部材に嵌着して保持させるように構成したものである。
【００１８】
上記構成によれば、絞り成形を繰り返し行うことによって第２加工部に設けられた一方の段部が摩耗したことが確認された時点で、上記保持部材から上記第２加工部が取り外された後、この第２加工部が上下反転されて新たな保持部材に嵌着されることにより、第２加工部に設けられた他方の段部がワークの加工部に設置された絞り成形用ダイスが得られることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の対象となる絞り成形用ダイスを有するプレス機を示している。このプレス機は、ワーク１を保持するホルダー２と、このホルダー２に支持されたワーク１を下方に押動するパンチ３と、このパンチ３の駆動力に応じて上記ワーク１を絞り成形する絞り成形用ダイス４とを有している。
【００２０】
上記ワーク１は、中央部に位置決め孔５が形成された底壁６と、この底壁６の外周部から上方に起立する周壁７とを有している。そして、上記周壁７には、その軸方向に連続する上方の大径部８と、下方の小径部９とを有し、この大径部８と小径部９との間には、ワーク径の変化部となる段部１０が形成されている。
【００２１】
また、上記ホルダー２は、ワーク１の位置決め孔５に嵌入される突部１１が上端面に形成された円柱状体からなり、図外のガイド部材によってスライド自在に支持されることにより、上記絞り成形用ダイス４内において昇降変位するように構成されている。
【００２２】
上記パンチ３は、下端部がワーク１の周壁７内に嵌入し得る大きさに形成された円柱状体からなり、図外の駆動手段によって昇降駆動されるように構成されている。そして、上記ホルダー２上にワーク１を設置した状態で、パンチ３を駆動手段によって下方に押動することにより、このパンチ３と上記ホルダー２とによってワーク１が上下から挟持された状態で、このワーク１が絞り成形用ダイス４内に圧入されるように構成されている。
【００２３】
上記絞り成形用ダイス４は、ワーク１の加工面が内周部に形成された加工部材１２と、この加工部材１２が嵌着される保持部材１３とを有している。また、上記加工部材１２は、ワーク１の圧入方向の上流側、つまり上方に配設された第１加工部１４と、その下方に配設された第２加工部１５とに分割されている。
【００２４】
上記加工部材１２の第１加工部１４は、ダイス鋼（ＳＫＤ）等の工具鋼によって形成されたリング状の部材からなり、その内径が、ワーク１の大径部８を所定径に絞り成形し得る大きさに形成されている。
【００２５】
上記加工部材１２の第２加工部１５は、炭化タングステン（ＷＣ）等からなる硬質高沸点金属を主成分とし、これに適量の炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）等の粉末を加えるともに、結合剤としてコバルト（Ｃｏ）を３〜３０％添加して加圧成形した後、焼結することによって形成された超硬合金からなっている。そして、上記第２加工部１５は、その内径がワーク１の小径部９を所定径に絞り成形し得る大きさに形成されるとともに、上記段部１０からなるワーク径の変化部に対応した段部１６が上下両端部の対称位置に配設されている。
【００２６】
また、上記第１，第２加工部１４，１５の表面、つまり加工部となる内周面には、炭化チタン（ＴｉＣ）がＣＶＤ法からなる化学蒸着法、またはイオンプレーティング法からなる物理蒸着法で被覆されることにより、８〜１０μ程度の厚さを有する硬質被覆層が形成されている。
【００２７】
上記保持部材１３は、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）等の構造用鋼によって形成されたリング状部材からなり、その内径が上記第１，第２加工部１４，１５の外径に対応した大きさに形成されるとともに、焼嵌め等の手段で上記第１，第２加工部１４，１５に外嵌されて固着されるように構成されている。
【００２８】
以上のように構成されたプレス機を使用してワーク１を絞り成形するには、まず図３に示すように、素材１´を円板状に形成する第１工程と、図４に示すように、上記素材１´の中央部に位置決め孔５を打ち抜き加工する第２工程と、上記素材１´を図外の深絞り成形機によって深絞り成形する第３工程とからなる前処理を行うことにより、図１および図２に示すように、大径部８および小径部９を有する周壁７と、底壁６とからなるワーク１を形成する。
【００２９】
そして、上記ワーク１をホルダー２上に載置して位置決めした後、パンチ５を駆動手段によって下方に押動することにより、上記パンチ５とホルダー２とによってワーク１を上下から挟持した状態で絞り成形用ダイス４内に圧入する。この結果、図５に示すように、上記ワーク１の小径部９が絞り成形用ダイス４の第２加工部１５と、上記パンチ４の外周面とによって挟持されつつ、第２加工部１５の内周面に沿って摺動するとともに、ワーク１の大径部８が絞り成形用ダイス４の第１加工部１４と、上記パンチ４の外周面とによって挟持されつつ、第２加工部１５の内周面に沿って摺動することにより、上記ワーク１の周壁７が絞り成形されて所定径に仕上げ加工されることになる。
【００３０】
上記のようにして周壁部７が仕上げ加工されたワーク１の底壁部６に、取付孔を形成することにより、上記小径部９の内壁面等にクラッチプレートが摺動自在に取り付けられるクラッチドラム、つまり自動車の自動変速機に組付けられるフォワードクラッチドラム、リバースフォワードクラッチドラム、フォワードクラッチドラム、コースティングクラッチドラムまたはワンウェイクラッチドラム等が形成される。
【００３１】
このように絞り成形用ダイス４の加工部材１２を、ワーク１の圧入方向の上流側に配設される第１加工部１４と、ワーク１の圧入方向の下流側に配設される第２加工部１５とに分割するとともに、この第２加工部１５に、ワーク径の変化部に対応した段部１６を形成したため、ワーク１の絞り成形時に大きな荷重が上記第２加工部１５の段部１６に作用してこの部分が摩耗した場合に、この第２加工部１５を修理または交換することにより、絞り成形用ダイス４を容易に補修することができる。
【００３２】
すなわち、上記周壁７に大径部８と小径部９とが軸方向に連続して形成されるとともに、上記小径部９を重点的に絞り成形してその寸法精度を高めるように構成されたワーク１の周壁７を絞り成形する際には、上記小径部９の外面が加工部材１２の上流側に位置する段部１６に強固に圧接されてこの段部１６に最も大きな負荷が作用するので、加工部材１２の上記段部１６以外の部分および保持部材１３が十分に使用可能であるにも拘らず、上記段部１６が早期に摩耗して絞り成形用ダイス４が使用不可能となるという事態が生じるが、上記のように加工部材１２を上方の第１加工部１４と、下方の第２加工部１５とに分割して形成した場合には、上記段部１６が形成された第２加工部１５を保持部材１３から取り外して交換する等により、簡単かつ安価に上記絞り成形用ダイス４を補修することができる。
【００３３】
また、上記加工部材１２の第２加工部１５を第１加工部１４よりも耐摩耗性の高い素材によって形成することにより、上記段部１６の早期摩耗を抑制するように構成した場合には、絞り成形用ダイス４の製造コストを安価に抑えることができるとともに、上記第２加工部１５の早期摩耗を防止して絞り成形用ダイス４の耐久性を向上させることができる。
【００３４】
すなわち、上記実施形態に示すように、絞り成形用ダイス４を構成する加工部材１２の第１加工部１４を比較的安価な上記工具鋼によって形成するとともに、第２加工部１５を優れた耐摩耗性を有する上記超硬合金によって形成する等により、上記段部１６が早期摩耗に摩耗することを抑制しつつ、上記加工部材１２の全体を単価の高い超硬合金によって形成した場合に比べて製造コストを安価に抑えることができる。
【００３５】
しかも、炭化タングステン（ＷＣ）等からなる硬質高沸点金属を主成分として焼結することによって形成された上記超硬合金は、１０００°Ｃ以上の温度で加熱されて焼結された後、再度加熱されてヒップ処理（再焼結）が行われるため、優れた耐熱性を有しいる。したがって、上記実施形態に示すように、第２加工部１５を超硬合金によって形成した場合には、上記絞り成形時に作用する熱によって絞り成形用ダイス４の焼き付き等を生じることがなく、長期間に亘る使用が可能であるという利点がある。
【００３６】
また、上記実施形態では、第２加工部１５の表面に炭化チタン（ＴｉＣ）からなる硬質被覆層を形成したため、この硬質被覆層によって上記第２加工部１５の耐摩耗性および耐熱性を向上させることにより、その耐久性を効果的に高めることができる。例えば、ダイス鋼（ＳＫＤ）等の工具鋼の表面に炭化チタンを被覆してなる素材によって加工部材の全体を形成した比較例に係るダイスと、加工部材１２の第２加工部１５を、炭化タングステンを主体とする上記超硬合金の表面に炭化チタンを被覆した素材によって形成してなる本発明の実施例に係るダイスとを使用してダイスの耐久性を確認する実験を行ったところ、上記比較例では、その寿命が１５万回であるのに対し、上記実施例では、その寿命が４倍の６０万回となるというデータが得られた。
【００３７】
また、上記実施形態に示すように、耐熱性に優れた超硬合金からなる第２加工部１５の表面に上記硬質被覆層を形成するように構成した場合には、この硬質被覆層を形成する炭化チタンをＣＶＤ法からなる化学蒸着法によって第２加工部１５の表面に被覆させる際に発生する熱が、上記第２加工部１５に作用したとしても、この第２加工部１５が大きく塑性変形することがなく、寸法精度が低下することを効果的に抑制することができるため、上記絞り成形用ダイス４の内径を適正に設定してワーク１を精密に仕上げ加工することができる。
【００３８】
なお、上記硬質被覆層は、炭化チタン（ＴｉＣ）に限られず、窒化チタン（ＴｉＮ）等によって上記硬質被覆層を形成することができるが、この窒化チタンを使用した場合には、その層の厚さを２〜３μ程度以上に設定することが困難で、剥離し易いため、上記炭化チタン（ＴｉＣ）によって硬質被覆層を形成することが望ましい。
【００３９】
また、上記のように第２加工部１５の両端部に、ワーク径の変化部に対応する一対の段部１６を対称に配設したため、上記絞り成形用ダイス４を使用して絞り成形を繰り返し行うことにより、上記第２加工部１５の上流側部に設けられた段部１６上の硬質被覆層が剥離するとともに、この段部１６が摩耗した場合に、上記保持部材１３から第２加工部１５を取り外してその上下反転させることにより、この第２加工部１５を再利用することができる。
【００４０】
例えば、絞り成形されたワーク１の表面に多くの傷が形成される等により、上記第２加工部１５の段部１６に被覆された硬質被覆層の剥離または上記段部１６の摩耗が生じたことが確認された時点で、上記保持部材１３を加熱して膨張させて、この保持部材１３から上記加工部材１２の第２加工部１５を取り外した後、この第２加工部１５を上下反転させた状態で、新たな保持部材１３に嵌着して保持させることにより、上記第２加工部１５を再利用して絞り成形用ダイス４の修理を行うことができ、これによって大幅なコストダウンが可能となる。
【００４１】
また、上記第２加工部１５を耐熱性に優れた超硬合金によって形成した場合には、上記保持部材１３を加熱して膨張させることにより、第２加工部１５を損傷させることなく、上記保持部材１３からように取り外すことができるとともに、この第２加工部１５が熱影響を受けてその寸法精度が低下するという事態の発生を効果的に防止することができる。なお、上記構造用鋼からなる保持部材１３および工具鋼からなる第１加工部１４は、上記第２加工部１５を取り外す際に熱影響を受けてその寸法精度が低下し易いため、新たなものに交換することが望ましい。
【００４２】
なお、上記実施形態では、自動車の自動変速機に組付けられるクラッチドラムからなるワーク１を絞り成形する絞り成形用ダイスに本発明を適用した例について説明したが、上記クラッチドラムに限られず、軸方向に連続する大径部と小径部とを有する他のワーク、例えばアウトプットシェル等を絞り成形するダイスについても本発明を適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、軸方向に連続する大径部と小径部とを有するワークを絞り成形する加工部材と、この加工部材が嵌着される保持部材とを有する絞り成形用ダイスにおいて、ワークの圧入方向の上流側に配設される第１加工部と、ワークの圧入方向の下流側に配設される第２加工部とに上記加工部材を分割するとともに、上記第２加工部に、ワーク径の変化部に対応した段部を形成したため、優れた耐摩耗性を有する素材によって上記第２加工部を形成することにより、上記ダイスの耐久性を効果的に向上させることができるとともに、比較的に摩耗を生じにくい上記第１加工部を安価な素材によって形成することにより、ダイスの製造コストを効果的に低減できるという利点がある。
【００４４】
また、第２加工部の上下対称位置に、ワーク径の変化部に対応する段部をそれぞれ設けるように構成したため、上記段部に摩耗が生じた時点で上記保持部材から第２加工部を取り外し、その上下反転させて保持部材に嵌着することにより、この第２加工部を再利用してダイスを修理することができるので、このダイスの製造コストを効果的に低減できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るダイスを有するプレス機の構成を示す断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】ワークの素材形状を示す斜視図である。
【図４】ワークの中心部に位置決め孔を形成した状態を示す斜視図である。
【図５】ワークを絞り成形した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ワーク
４ダイス
８大径部
９小径部
１０ワークの段部（ワーク径変化部）
１２加工部材
１３保持部材
１４第１加工部
１５第２加工部
１６段部

Claims

軸方向に連続する大径部と小径部とを有するワークを絞り成形する加工部材と、この加工部材に嵌着される保持部材とを有し、ワークの圧入方向の上流側に配設される第１加工部と、ワークの圧入方向の下流側に配設される第２加工部とに上記加工部材が分割されるとともに、この第２加工部の両端部に、ワーク径の変化部に対応する一対の段部が対称に配設されてなる絞り成形用ダイスの修理方法であって、上記第２加工部の上流側に位置する段部が摩耗した時点で、上記保持部材から上記加工部材の第２加工部を取り外した後、この第２加工部を上下反転させた状態で保持部材に嵌着して保持させるように構成したことを特徴とする絞り成形用ダイスの修理方法。