JP3750908B2

JP3750908B2 - Method for manufacturing ball part in ball joint

Info

Publication number: JP3750908B2
Application number: JP32770199A
Authority: JP
Inventors: 昭三中野; 清和奥野
Original assignee: 株式会社月星製作所
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2019-11-18
Also published as: JP2001137999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、軸端もしくはボルト頭上方にボール部を有し、そのボール部を枢着することにより自在継手とするボール部を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スタッドボルトのボール部を製造する方法は、図５に示すように、素材軸（細線の２点鎖線で示した軸、長さＬ）４２ａを据え込み加工してボール部４１と軸４２部とを成形した後、その反対側のねじ４４側から一定太さに扱き加工または据え込み加工することにより、工具係止部４３を形成させてスタッドボルト４０を製造することが、特許第２７５０３０１号公報によって開示されている。
【０００３】
ところで、このボール部４１を成形するにあたり、変形中自由な材料部の長さは、その直径ｄの２．３〜２．５倍以上のときは、折曲がりのおそれがある。このため４．５ｄ≧Ｌ≧２．５ｄの場合は、据え込み工程を二工程に、さらに６．５〜８．０ｄ≧Ｌ≧４．５ｄの場合は三工程にと分割加工しなければならない（昭和４４年１２月３０日初版発行西山卯二郎・山本博一著日刊工業新聞社発行「冷間鍛造」第３９頁〜第４１頁３．１．４「据込み」の項抜粋）。すなわち、ボール部４１は、据え込み予定部分の軸４２ａの長さＬは、その軸４２の直径ｄに対して４．５ｄのときは二工程で、４．５ｄを超えて８．０ｄであれば三工程で加工することが開示されている。
【０００４】
また、金型としては、「プレス型設計資料集」（昭和４０年６月１日日本工業技術振興協会発行発売元株式会社オーム社書店第６章冷間圧縮圧造プレス型の設計資料５．製品設計に対する考慮第1９８頁第１７図参照）によれば、頭付き部品加工のための工程分割の例として、三度打ち、すなわち図６に示すような線材のビレット（以下、単に素材という）Ｓをダイス５１の孔Ｈに挿入し、ついでパンチ５２ａ、５２ｂ、５２ｃによってＰ方向に荒押し、中押し、仕上げ押しというように、据え込み加工されることが開示されている。このダイス５１側は、一般的には一面に形成され、ロータリー式に１ピッチづつ回転されて、夫々はパンチ５２ａ、５２ｂ、５２ｃによって荒押し、中押し、仕上げ押しされ、加工した物品の取り出しと素材Ｓの挿入がプレスの１ストロークごとに行われ、１台のプレスで加工されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、据え込みの素材Ｓの軸４２ａ部の長さＬが８．０ｄ（総据え込み比Ｌ／ｄ＝８．０）のようなとき、三工程で加工することが記載されている。しかしながら、ボール部４１の大きさ（体積）にもよるが、据え込み部分の長さＬ＝８．０ｄに近いときには、金型は試打・調整しながら決定するため、金型設計、金型の製作、プレス試打、金型調整のように、計画設定から量産化決定までに日時を必要としていた。すなわち、試作によって生産の可否が決定されることが多く、その試作も経験に頼るところが多分にあった。
【０００６】
そこで、本発明では据え込み工程数を増加して、その各工程での据え込み部分の長さＬ0／据え込み部分の軸部の直径ｄ＝２．５以内とすることにより、総据え込み比Ｌ／ｄ＝８．０以上であっても設計でき、その設計段階で、量産化の判断ができるようにするボール部の製造方法を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る玉継手におけるボール部の製造方法は、前記の目的を達成するために、一定の長さとした素材の一方端側を下型にチャッキングして固定し、その上型の下降に伴い該素材の他方端側をパンチ内に案内して、該パンチ及びパンチケースが割ダイスと接触すると同時に、前記他方端にパンチピンが接触して押圧し、該押圧によって前記素材を拘束しながら他方端側にボール部を据え込み加工する玉継ぎ手におけるボール部の製造方法において、次の各工程における据え込み部分の長さ L0 ／据え込み部分の軸径ｄ＝２ .5 以内に設定して、第１予備成形及び第２予備成形では、据え込み部の上方は截頭円錐形に成形すると同時に、据え込み部下方は前記の上方の截頭円錐形とは逆向きの截頭円錐形に形成し、第３予備成形及び第４予備成形では、据え込み部下方はダイスの臼面にて半球部を形成するとともに、上方は上型方向に延長する截頭円錐形に成形し、該上型方向に截頭円錐形に予備成形した他方端側から半球形としたパンチで押圧してボール部を形成させることをその特徴とするものである。
【０００８】
また、この製造方法は、予備成形を４工程に、仕上げ工程を１工程とし、据え込み加工する軸部の長さＬ／据え込み加工する軸部の直径ｄ＝総据え込み比Ｌ／ｄ＝８．０以上であり、Ｌ／ｄ＝８．０以下の場合であっても適用可能で、さらには、各工程での据え込み長さをＬ0＝２．５ｄ以内として、据え込み加工の安定性をも考慮されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本製造方法において使用した金型例を、図２ないし図４で説明する。
【００１０】
上型１には、パンチ３を一体に固着したパンチケース４はピストン６と連結され、上ホルダー８と補助ホルダー９を連結するとともに、上ホルダー８のピストン６との嵌合部１６、１７にＯリングまたはパッキングのようなシール部材を設置して、油圧室７を形成している。その油圧室には、配管１１によって作動油を供給可能にしてあり、図示していないが、油圧回路にはリリーフ弁やサージタンク及びポンプなどが設置されている。そして、油圧室７に一定の作動油を供給し、一定圧以上の圧力がパンチ３またはパンチケース４に作用したときは、その作動油は戻されるように構成してある。また、パンチ３の中央は素材Ｓを案内する孔３ｈがあり、その下端側は大きく面取りしたような広くなった据込み部が形成され、パンチ３及びパンチケース４の外端面は面一に整えてある。さらに、孔３ｈに臨むようにパンチピン５がピン受１２のパンチガイド先端でカラー１４によって固着され、ピン受１２は上ホルダー８の中央になるよう取付板１０にボルト（図示せず）によって固定されている。図中、１５はパンチケース４の摺動のためのストローク空間、３１は下型２の外径３０と嵌め合うための内径である。
【００１１】
下型２は、下ホルダー２４に上ガイド２２、下ガイド２３、受台２５が夫々嵌め合わされて一体化組み立てられ、下部側でノックアウトピン３２の一方端には、素材Ｓを挿入保持するカラー２７を固着し、該素材を安定させるためのシムＪが取り付けてある（図４）。また、２６は高さを調整するためのカラーである。カラー２６（２６ａ）を別体としたのは、素材Ｓの長さが変わったとき、または、この部分で太さを大きくしたいときにカラー２７を、場合によってはカラー２６（２６ａ）も設計変更に応じることができるようにしたもので、受台２５と一体に切削加工しても差し支えはない。そして、上ガイド２２と下ガイド２３の穴内面２２ａ、２３ａは逆截頭円錐形状のテーパーの臼状になっていて、その一箇所に一条のガイド溝２２ｂ、２３ｂを設けてある。また、下ガイド２２の最下位置で、その穴内面２３ａとぴったりと内接して一致する截頭円錐形に切削されたダイス２１を四等分に分割して割ダイス２１（以下、割ダイスを分割する前のダイスと区別することなく、割りダイスと称する）としている。
【００１２】
その割ダイス２１の一個の背面側の中心線上にガイドピン２９を固く打ち込み植立し、四等分にした切断面に相対向して押圧するようにバネを挿入し、前記したガイドピン２９をガイド溝２２ｂに嵌まり込むように位置合わせしながら臼状の穴内面２２ａに沿って、割ダイス２１の上面を押えリング２８で押え込み、その押えリングをボルト（図示せず）で固く締め付けて固定する。割ダイス２１にはバネが互いに切断面を押圧するように付勢されているから、互いに反発しあって拡開して上昇し、押えリング２８と密着した状態で上ガイド２２上方に位置している。
【００１３】
四等分した割ダイス２１は、上型１の下降によってパンチケース４の下面と割ダイス２１の上面とが接触し、その下降に基づき割ダイス２１は縮小して分割した切断面が密着する。この上型１の下降とともに下型２の外径３０と、上型１の内径３１とが嵌り合い、据え込み加工中の上下型の揺動を防止する。そして、据え込み部Ａと、その下方には把持面２１ｕによって孔が形成され、挿入した素材Ｓが固く把持される。この把持は、上型１の下降中に押圧子Ｍを割ダイス２１に押し込み、楔のように接触させる（図４）。そして、据え込み加工中は把持状態を継続させるようにしている。なお、押圧子Ｍとガイド溝２２ａ、２３ａとの関係を確実に保持するためには、キーＫを打ち込んでおくと良い。
【００１４】
上述上型１において、油圧室７を設けて油圧を利用した理由は、油圧は回路調整によって空圧よりも設定圧力を幅広く選定できることにある。また、固定金型２におけるダイス２１を四つ割としたのは、分割型とすることにより円筒状の孔内部応力を避けてダイス２１の破損を防止したこと、そしてダイス２１の拡開手段としてバネによって相互に対向する切断面に互いにその直角方向に付勢できるようにしたこと、及び分割数が多くなるほど把持面２１ｕが幅狭くなるので破損や磨耗の原因になり易い、等が四つ割型とした大きな理由である。そして、ガイドピン２９を割ダイス２１の一箇所とし、ガイド溝２２ｂ、２３ｂの一条としたのは、割ダイス２１が互いにバネによって釣合いを保って摺動して縮小、または、拡開するからその作動を円滑にさせるようにしたものである。
【００１５】
また、図２、図３と比較して図４における下ホルダーの高さが高くなっているのは、プレス機械のダイハイトと関係するもので、高さの相違は本発明の要旨とは関係はない。そして、図２および図３では、丸棒の材料の端部にボール部４１を成形する場合の第１予備成形におけるプレス上死点および第２予備成形でのプレス下死点での断面図を示している。図４の場合は、スタッドボルト４０のボール部４１を成形する第１予備成形工程をプレス下死点での部分断面図を図示したものである。
【００１６】
従って、高さ調整用のカラー１８、２６ｂ、２６ｃが挿入されており、バッキングプレート２６ｄを装備、下型２固定用のデスク（回転テーブル）２０に取付けられている。さらには、図４ではボルスタープレートＶにはノックアウトピン３２と連通する孔がないが、製品を放出するステージ、例えば、図１に示す第８ステージ（８）製品排出の位置では、プレス機械の下部に備えられたノックアウト装置（図示せず）と連結されているプレッシャーピンと、前記ノックアウトピン３２とが連接できるようにボルスタープレートＶの孔位置と位置合わせされている。
【００１７】
ついで、図１について説明する、（１）素材挿入、（２）素材把持、（３）第１予備成形、（４）第２予備成形、（５）第３予備成形、（６）第４予備成形、（７）仕上げ成形、（８）把持解放・製品取り出しからなる８つのステージで構成されている（Ｐは、据え込み方向を示す）。各ステージには、同一の下型２が等分割して並んでおり、前記（３）第１予備成形ステージから（７）仕上げ成形ステージまでの５つのステージでは、上型１が下型２に相対向するようにプレスラム側に配置されている。
【００１８】
（１）材料挿入のステージで、素材Ｓは開放状態の割ダイス２１内に挿入し（矢印は、割ダイスの拡開を示す）、（２）素材把持ステージでは、下降した上型１にはパンチ３、パンチピン５がない状態で、プレスラムの下降に基づきパンチケース４が割ダイス２１と接触して、その割ダイス２１を押し下げたその下死点で、押圧子Ｍを楔状に押し込み、割ダイス２１を収縮状態にするから、前記素材Ｓを固く把持する。この把持は、（８）把持・開放ステージで強制的に押圧子Ｍを引き外すまで持続するようになっている。
【００１９】
割ダイス２１の上部側に、コーナーR（図１、図５）と半球状とした臼５０（図１、図６）とが形成されている。それに対向するパンチ３の下方には、（３）第１予備成形ステージではパンチピン５で押された材料が、急激に膨出するのを抑制するように小さなコーナーRで、臼状の割ダイス２１に押しつける。
また、（４）第２予備成形では、前記据え込み長さL0（各工程での据え込み分）だけ長くしたパンチピン５で素材を押圧するので、パンチ３下方のコーナーRは、前ステージよりも大きなコーナーRとして、それぞれ、第１予備成形、第２予備成形では、据え込み部においては外観上では、上方と下方に互いに向きを逆とされた略相似形状の截頭円錐形となるように設計され、加工されている。
【００２０】
そして、（５）第３予備成形および（６）第４予備成形ステージでは、前ステージの据え込み部Ａでの材料が外側に膨出するのを抑制しながら、かつ、割ダイス２１に形成されている臼５０部に材料を押し込むように、大きなコーナーＲから直線のテーパー状にパンチ３下方は形成されている。そのパンチには素材Ｓの他方端が差し込まれるように挿入され、パンチピン５のプレス下死点でＰ方向に据え込み部Ａ（図３、図４）を、下方には低く、上方には高く、截頭円錐形状に成形するようになっている。
【００２１】
（７）仕上げ成形では、従来例で説明した上方の半球状とした臼５２ｃと同じように、半球部としたパンチ３によって、ボール部４１は押圧して据え込む。
【００２２】
成形が完了した製品は、（８）把持・開放ステージで、割ダイス２１を楔状に押しつけていた押圧子Ｍを引き外すことによって、その分割面を互いに押圧して把持孔を形成していたのを、バネ作用により拡開するから、この割ダイス２１が開放したときに製品をノックアウトピン３２で押し上げ、待機する取り出し装置（図示していない）、例えば、ロボットにより取り出す。製品取り出し後、割ダイス２１は開放状態で（１）材料挿入ステージに移動して、材料は挿入され、加工は順次行われるようになっている。
【００２３】
【実施例】
そこで図５で示したスタッドボルト４０のボール部４１の加工を、表１の通りとして成形した。すなわち、各工程での据え込み比Ｌ0／ｄ≒２．５以内になるように金型を設計・加工する。加工プレスは、１００トン油圧プレス。使用鋼材は、ＪＩＳＧ４０５１機械構造用炭素鋼であるＳ１０Ｃを選定。その他の条件として、素材Ｓの外径ｄを特許第２７５０３０１号公報に記載のように前方押し出し加工によって、軸４２ａ側を扱き加工してそれぞれの実施例１および２の直径ｄに加工した。加えて、その端面を旋削で一定長さＬとし、面取り仕上げして、焼きなましの熱処理加工したものをテストピースとして各５個用意し、さらに、前記処理に加えて燐酸皮膜化成処理（ボンデライト法）したものを量産化試料として多数用意して、量産と同じように生産した。また、据え込み加工時には、エアを吹き付けるとともに、ヘッダー油を常に供給できるようにした。
【００２４】
【表１】

【００２５】
結果的には、熱処理調質したが、潤滑性能向上を施さなかったテストピースは、実施例１および２ともに（６）第４予備成形ステージの終了時には、据え込み部Ａ外周に、変形限界と見られる肌荒れが見られたので、試験を取り止めた。熱処理調質し、燐酸被膜化成処理を施した量産化試料は、全数外観も良好に成形ができた。そして、断面観察を抜き取り検査で確認したが、顕微鏡観察でも組織に異常なく、緻密化していることも確認できた。
【００２６】
上記実施例から見て、ボール部４１の据え込み首部のコーナーＲの寸法設定にも影響されるところが大きいが、一般的な材料の総据え込み比Ｌ／ｄの最大は、１１．０位が限度であると考えられる。
【００２７】
従って、本発明のように、Ｌ／ｄ≒１１．０と高据え込み比の場合、ボール部４１を成形するときは５工程で、その工程での据え込み比Ｌ0／ｄ＝２．５以内に設定することにより、金型の設計が安定化し、試作から量産化への立ち上がりを早くできる。従来例で述べた３工程で成形するような場合でも、その工程での据え込み比Ｌ0／ｄをできるだけ低くして５工程で成形するようにすれば、プレス機械に無理を負荷させることなく、かつまた、ボール部４１を正確に仕上げることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明では、割ダイスに固く保持された素材は、上型が下降してくるとともにそのパンチ孔に素材が案内され、パンチケースが割ダイスと当接すると同時に、素材軸端とパンチピン下端とが当接して、さらに、プレス下死点に達するまでパンチケースは割ダイスを押圧し、パンチケースと連接した油圧室へと圧力を伝達して後退するから、パンチピンは、素材の軸端を押圧して据え込む。従って、素材は、割ダイス、パンチ及びパンチピンで拘束状態にされ、据え込まれる。そして、その据え込み状態が、上下方向に互いに相反する向きの略相似の截頭円錐形から上方側に延長する截頭円錐形に据え込むようにしたから、前記の拘束と合わせて無理のない加工方法であるので、据え込み比は改善される。
【００２９】
また、成形工程を５工程とすることによって、各工程での据え込み比を低くでき、素材には折れ曲がりを生じさせるようなこともなく、設計の時から安定した据え込み加工を計画できるから、試作・立ち上がりの期間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る工程とその工程の成形工程での模式図。
【図２】本発明に使用した金型の上型および下型の構造を示す断面図。
【図３】図２における上型と下型のプレス下死点での状態図。
【図４】本発明に使用した別の金型でプレス下死点における下型の要部断面図。
【図５】本発明の製品代表例としたスタッドボルトの側面図。
【図６】従来例における金型の要部断面図。
【符号の説明】
１上型
２下型
３パンチ
５パンチピン
（３）第１予備成形
（４）第２予備成形
（５）第３予備成形
（６）第４予備成形
（７）仕上げ成形
Ｓ素材
Ａ据込み部
Ｌ（据え込み）長さ
Ｌ0 （各工程での据え込み）長さ
ｄ（軸）直径[0001]
[Technology to which the invention belongs]
The present invention relates to a method of manufacturing a ball part having a ball part at a shaft end or above a bolt head and pivotally attaching the ball part to form a universal joint.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 5, the ball portion of the stud bolt is manufactured by upsetting a material shaft (a shaft indicated by a two-dot chain line, a length L) 42a. Patent No. 2750301 is to manufacture the stud bolt 40 by forming the tool locking portion 43 by processing or upsetting from the opposite side of the screw 44 to a fixed thickness. Is disclosed.
[0003]
By the way, when the ball portion 41 is formed, if the length of the material portion that is free during deformation is 2.3 to 2.5 times the diameter d, there is a risk of bending. For this reason, when 4.5d ≧ L ≧ 2.5d, the upsetting process must be divided into two steps, and when 6.5-8.0d ≧ L ≧ 4.5d, it must be divided into three steps. (Excerpt from the first edition published December 30, 1969, Shinjiro Nishiyama and Hirokazu Yamamoto, Nikkan Kogyo Shimbun, "Cold Forging", page 39 to page 41, 3.1.4 "Upset"). That is, in the ball portion 41, the length L of the shaft 42a of the planned installation portion is two steps when it is 4.5d with respect to the diameter d of the shaft 42, and should be more than 4.5d and 8.0d. It is disclosed that it is processed in three steps.
[0004]
In addition, as a mold, “Press Die Design Material Collection” (published by Japan Industrial Technology Promotion Association on June 1, 1965, published by Ohmsha Publishing Co., Ltd. Chapter 6 Cold Compression Forging Press Die Design Material 5. Product According to Design Consideration (see FIG. 17 on page 198), as an example of process division for processing a headed part, a three-time strike, that is, a billet of wire rod (hereinafter simply referred to as a material) S as shown in FIG. Is inserted into the hole H of the die 51, and then upsetting is performed such as rough pressing, intermediate pressing, and finishing pressing in the P direction by the punches 52a, 52b, and 52c. The die 51 side is generally formed on one surface and rotated by one pitch in a rotary manner, and each of them is roughly pressed, intermediately pressed, and finished pressed by the punches 52a, 52b, and 52c. S is inserted for each stroke of the press, and is processed by one press.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it is described that when the length L of the shaft 42a portion of the upsetting material S is 8.0d (total upsetting ratio L / d = 8.0), the processing is performed in three steps. Yes. However, although depending on the size (volume) of the ball portion 41, when the length L of the upsetting portion is close to 8.0d, the die is determined by trial hitting / adjustment. Like production, press trials, and mold adjustment, it took time from planning to mass production decision. In other words, the possibility of production is often determined by trial production, and the trial production also depends on experience.
[0006]
Therefore, in the present invention, by increasing the number of upsetting steps and setting the length L0 of the upsetting portion / the diameter d of the shaft portion of the upsetting portion in each step to be within 2.5, the total upsetting ratio The present invention proposes a method of manufacturing a ball part that can be designed even when L / d = 8.0 or more, and that mass production can be determined at the design stage.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the ball joint manufacturing method according to the present invention, in order to achieve the above-described object , one end side of a material having a fixed length is chucked and fixed to the lower mold, and the upper mold is lowered. Accordingly, the other end side of the material is guided into the punch, the punch and the punch case come into contact with the split die, and at the same time, the punch pin comes into contact with and presses the other end, and the other material is restrained by the press while holding the material. the method of manufacturing a ball portion of the ball joint for upsetting a ball portion on the end side, and set within the shaft diameter d = 2 .5 length L0 / upsetting portions of the partial upsetting in the next steps, In the first preforming and the second preforming, the upper part of the upsetting part is formed into a frustoconical shape, and the lower part of the upsetting part is formed into a frustoconical shape opposite to the upper frustoconical shape. 3rd preforming and 4th preforming Then, the lower part of the upset part forms a hemispherical part on the die surface of the die, and the upper part is formed into a truncated cone shape extending in the upper mold direction, and the other part is pre-shaped into a truncated cone shape in the upper mold direction. The ball portion is formed by pressing with a hemispherical punch from the end side.
[0008]
Further, this manufacturing method has four processes for preforming and one process for finishing, and the length L of the shaft part to be upset / the diameter d of the shaft part to be upset = total upsetting ratio L / d = Applicable even in the case of 8.0 or more and L / d = 8.0 or less. Furthermore, the upsetting length in each process is set to L0 = 2.5d or less, and the upsetting process is stable. Sex is also considered.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of molds used in this manufacturing method will be described with reference to FIGS.
[0010]
A punch case 4 having a punch 3 integrally fixed to the upper die 1 is connected to a piston 6 to connect an upper holder 8 and an auxiliary holder 9 to the

fitting portions

16 and 17 of the upper holder 8 with the piston 6. A hydraulic chamber 7 is formed by installing a sealing member such as an O-ring or packing. The hydraulic chamber can be supplied with hydraulic oil through a pipe 11, and although not shown, a relief valve, a surge tank, a pump, and the like are installed in the hydraulic circuit. Then, a certain amount of hydraulic oil is supplied to the hydraulic chamber 7, and when a pressure higher than a certain pressure acts on the punch 3 or the punch case 4, the hydraulic oil is returned. In addition, the center of the punch 3 has a hole 3h for guiding the material S, and the lower end thereof is formed with a wide upset portion that is greatly chamfered, and the outer end surfaces of the punch 3 and the punch case 4 are arranged flush with each other. It is. Further, the punch pin 5 is fixed by the collar 14 at the tip of the punch guide of the pin receiver 12 so as to face the hole 3h, and the pin receiver 12 is fixed to the mounting plate 10 by a bolt (not shown) so as to be in the center of the upper holder 8. ing. In the figure, 15 is a stroke space for sliding the

punch case

4, and 31 is an inner diameter for fitting with the outer diameter 30 of the lower mold 2.
[0011]
The lower die 2 is integrally assembled by fitting the upper guide 22, the lower guide 23, and the cradle 25 to the lower holder 24, and a collar 27 that inserts and holds the material S at one end of the knockout pin 32 on the lower side. A shim J is attached to secure the material and stabilize the material (FIG. 4). Reference numeral 26 denotes a color for adjusting the height. The color 26 (26a) is a separate body when the length of the material S changes or when it is desired to increase the thickness of this part, the color 27 (in some cases, the color 26 (26a) is also redesigned. Therefore, there is no problem even if cutting is performed integrally with the cradle 25. The hole

inner surfaces

22a, 23a of the upper guide 22 and the lower guide 23 are tapered mortars having a reverse truncated cone shape, and a single guide groove 22b, 23b is provided at one location. Further, at the lowest position of the lower guide 22, the die 21 cut into a truncated cone shape that is inscribed in line with the inner surface 23 a of the hole is divided into four equal parts, and a split die 21 (hereinafter referred to as a split die). It is referred to as a split die without distinguishing it from a die before division).
[0012]
A guide pin 29 is firmly driven on the center line on one back side of the split die 21 and planted, and a spring is inserted so as to press against the cut surface that is divided into four equal parts. The upper surface of the split die 21 is pressed down by the presser ring 28 along the mortar-shaped inner surface 22a while being positioned so as to be fitted in the guide groove 22b, and the presser ring is firmly tightened and fixed by a bolt (not shown). To do. Since the springs are urged against the cutting dies 21 so as to press each other, the springs repel each other, expand and rise, and are positioned above the upper guide 22 in close contact with the presser ring 28. Yes.
[0013]
When the upper die 1 is lowered, the lower surface of the punch case 4 and the upper surface of the split die 21 are brought into contact with the split die 21 divided into four equal parts. As the upper mold 1 is lowered, the outer diameter 30 of the lower mold 2 and the inner diameter 31 of the upper mold 1 are fitted to prevent the upper and lower molds from swinging during upsetting. Then, a hole is formed by the gripping surface 21u below the upsetting portion A, and the inserted material S is firmly gripped. In this gripping, the presser M is pushed into the split die 21 while the upper die 1 is lowered, and is brought into contact like a wedge (FIG. 4). The gripping state is continued during the upsetting process. In order to securely hold the relationship between the presser M and the

guide grooves

22a and 23a, it is preferable to drive the key K.
[0014]
The reason why the hydraulic chamber 7 is provided in the above-described upper mold 1 and that the hydraulic pressure is used is that the hydraulic pressure can be selected from a wider set pressure than the pneumatic pressure by circuit adjustment. In addition, the reason why the die 21 in the fixed mold 2 is divided into four is that the die 21 is prevented from being broken by avoiding the internal stress in the cylindrical hole by using the split die, and as a means for expanding the die 21. The fact that the cutting surfaces opposed to each other by the springs can be biased in the direction perpendicular to each other, and that the gripping surface 21u becomes narrower as the number of divisions increases, is likely to cause breakage or wear, etc. This is a major reason for the type. The guide pin 29 is provided as one part of the split die 21 and the guide grooves 22b and 23b are formed as one guide groove 22b and 23b because the split die 21 slides while maintaining a balance with each other by a spring. The operation is made smooth.
[0015]
Further, the height of the lower holder in FIG. 4 is higher than that in FIGS. 2 and 3 is related to the die height of the press machine, and the difference in height is related to the gist of the present invention. Absent. 2 and 3 are cross-sectional views at the press top dead center in the first preforming and the press bottom dead center in the second preforming when the ball portion 41 is formed at the end of the material of the round bar. Show. In the case of FIG. 4, a partial cross-sectional view at the bottom dead center of the press in the first pre-forming step for forming the ball portion 41 of the stud bolt 40 is illustrated.
[0016]
Accordingly, the

collars

18, 26 b, and 26 c for height adjustment are inserted, and the backing plate 26 d is provided and attached to a desk (rotary table) 20 for fixing the lower mold 2. Further, in FIG. 4, the bolster plate V does not have a hole communicating with the knockout pin 32. However, in the stage for discharging the product, for example, the eighth stage (8) shown in FIG. A pressure pin connected to a knockout device (not shown) included in the bolster plate V is aligned with a hole position of the bolster plate V so that the knockout pin 32 can be connected.
[0017]
Next, FIG. 1 will be described. (1) Material insertion, (2) Material gripping, (3) First pre-forming, (4) Second pre-forming, (5) Third pre-forming, (6) Fourth pre-forming It consists of eight stages consisting of molding, (7) finish molding, and (8) grip release / product removal (P indicates the upsetting direction). In each stage, the same lower die 2 is equally divided and arranged, and in the five stages from (3) the first pre-forming stage to (7) the finish molding stage, the upper die 1 becomes the lower die 2. It is arranged on the press ram side so as to face each other.
[0018]
(1) At the material insertion stage, the material S is inserted into the open split die 21 (the arrow indicates the expansion of the split die). (2) At the material gripping stage, the lower mold 1 is With the punch 3 and punch pin 5 absent, the punch case 4 comes into contact with the split die 21 as the press ram descends, and at the bottom dead center where the split die 21 is pushed down, the presser M is pushed into a wedge shape. Since the material 21 is in a contracted state, the material S is firmly held. This gripping is continued until the pressing element M is forcibly removed by (8) gripping / release stage.
[0019]
A corner R (FIGS. 1 and 5) and a hemispherical die 50 (FIGS. 1 and 6) are formed on the upper side of the split die 21. Below the punch 3 facing it, (3) a mortar-shaped split die 21 at a small corner R so as to prevent the material pushed by the punch pin 5 from abruptly bulging in the first preforming stage. Press against.
Further, (4) in the second pre-forming, the material is pressed by the punch pin 5 which is lengthened by the upsetting length L0 (the amount of upsetting in each step), so the corner R below the punch 3 is larger than the previous stage. As the large corner R, in the first preform and the second preform, respectively, the upset portion has a substantially conical frustoconical shape whose directions are opposite to each other upward and downward. Designed and processed.
[0020]
And in (5) 3rd preforming and (6) 4th preforming stage, it is formed in split die 21 while suppressing that material in upsetting part A of the previous stage bulges outside. The lower part of the punch 3 is formed in a linear taper shape from the large corner R so as to push the material into 50 parts of the die. The material S is inserted so that the other end of the material S is inserted into the punch, and the upsetting portion A (FIGS. 3 and 4) in the P direction at the press bottom dead center of the punch pin 5 is lower in the lower direction and higher in the upper direction. It is designed to be shaped into a truncated cone shape.
[0021]
(7) In the finish molding, the ball portion 41 is pressed and installed by the punch 3 as the hemispherical portion, like the upper hemispherical die 52c described in the conventional example.
[0022]
In the finished product, (8) on the holding / opening stage, the pressing member M that pressed the split die 21 in a wedge shape was pulled off, and the divided surfaces were pressed against each other to form a holding hole. Is expanded by a spring action, the product is pushed up by the knockout pin 32 when the split die 21 is opened, and is taken out by a take-out device (not shown), for example, a robot. After the product is taken out, the split die 21 is opened (1) moves to the material insertion stage, the material is inserted, and the processing is sequentially performed.
[0023]
【Example】
Therefore, the processing of the ball portion 41 of the stud bolt 40 shown in FIG. That is, the mold is designed and processed so that the upsetting ratio L0 / d in each process is within 2.5. The processing press is a 100-ton hydraulic press. The steel used is S10C, which is carbon steel for machine structure JIS G 4051. As other conditions, the outer diameter d of the material S was processed into the diameter d of each of Examples 1 and 2 by handling the shaft 42a side by forward extrusion as described in Japanese Patent No. 2750301. In addition, the end face is turned to a fixed length L, chamfered, annealed and heat-treated for 5 pieces each as test pieces, and in addition to the above treatment, phosphoric acid film conversion treatment (bonderite method) A large number of samples were prepared as mass production samples and produced in the same way as mass production. Also, during upsetting, air was blown and header oil was always supplied.
[0024]
[Table 1]

[0025]
As a result, the test piece that had been heat-treated and not improved in lubrication performance in both Examples 1 and 2 (6) At the end of the fourth preforming stage, The test was stopped because of the rough skin that was seen. All the mass-produced samples that were heat-treated and subjected to the phosphoric acid film conversion treatment were able to be molded with good appearance. Then, cross-sectional observation was confirmed by sampling inspection, but it was also confirmed by microscopic observation that there was no abnormality in the tissue and that the structure was densified.
[0026]
In view of the above-described embodiment, the size of the corner R of the upset neck portion of the ball portion 41 is greatly influenced, but the maximum of the general upset ratio L / d of a general material is about 11.0. It is considered the limit.
[0027]
Therefore, as in the present invention, in the case of a high upset ratio of L / d≈11.0, when forming the ball portion 41, the process is performed in five steps, and the upset ratio L0 / d in that step is within 2.5. By setting to, the mold design can be stabilized and the start-up from trial production to mass production can be accelerated. Even in the case of molding in the three processes described in the conventional example, if the upsetting ratio L0 / d in that process is made as low as possible and molding is performed in five processes, the pressing machine is not overloaded, In addition, the ball portion 41 can be accurately finished.
[0028]
【The invention's effect】
In the present invention, the material firmly held in the split die is lowered and the material is guided to the punch hole of the upper die, and the punch case comes into contact with the split die, and at the same time, the material shaft end and the punch pin lower end are aligned. The punch case presses the split die until it reaches the bottom dead center of the press, and the pressure is transferred back to the hydraulic chamber connected to the punch case, so the punch pin presses the shaft end of the material. Keep up. Therefore, the material is restrained by the split die, the punch and the punch pin and placed. And since the installation state is set to the truncated cone shape extending upward from the substantially similar truncated cone shape in the opposite direction to each other in the vertical direction, it is not unreasonable in combination with the above constraint. Since it is a processing method, the upsetting ratio is improved.
[0029]
In addition, by setting the molding process to 5 steps, the upsetting ratio in each step can be lowered, and the material can be bent without causing bending, so that stable upsetting can be planned from the design time. Prototype / rise period can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a process according to the present invention and a molding process of the process.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of an upper mold and a lower mold of a mold used in the present invention.
3 is a state diagram of the upper die and the lower die in FIG. 2 at the press bottom dead center.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the lower die at the press bottom dead center in another die used in the present invention.
FIG. 5 is a side view of a stud bolt as a product representative example of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a mold in a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper mold | type 2 Lower mold | type 3 Punch 5 Punch pin (3) 1st preforming (4) 2nd preforming (5) 3rd preforming (6) 4th preforming (7) Finishing molding S Material A Upset part L (Upsetting) Length L0 (Upsetting in each process) Length d (Shaft) Diameter

Claims

One end side of the material having a fixed length is chucked and fixed to the lower die, and the other end side of the material is guided into the punch as the upper die descends. In the manufacturing method of the ball portion in the ball joint, the punch pin contacts and presses the other end at the same time, and the ball portion is installed on the other end side while restraining the material by the pressing.
Following the shaft diameter d of the swaging length L0 portion of the partial upsetting of the preforming step is set within L0 / d = 2 .5, the first preformed and second preformed, upsetting parts Is formed into a frustoconical shape opposite to the upper frustoconical shape, and in the third pre-form and the fourth pre-form, The lower part of the insert part forms a hemispherical part on the die surface of the die, and the upper part is formed into a truncated cone shape extending in the upper mold direction, and is pre-formed into a truncated cone shape in the upper mold direction from the other end side. A method of manufacturing a ball portion in a ball joint, wherein the ball portion is formed by pressing with a hemispherical punch.

2. The method of manufacturing a ball portion in a ball joint according to claim 1, wherein the pre-molding has four steps and the finish molding has five steps in total.