JP3839790B2 - 鍛造用素材の成形方法およびその装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍛造成形品の精度向上、製造コストの低減および切粉の歩留まりを向上させることが可能な鍛造用素材の成形方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、金属からなる素材に加圧力を付与することによって前記素材を所定形状に鍛造成形する鍛造用素材の成形方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−71064号公報(第5頁)
【0004】
そして、一般的に鍛造成形方法では、鍛造成形品を所望の寸法精度に確保することが困難であるため、鍛造された成形品に対して別個に機械加工を施し、所望の寸法精度となるように仕上げている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように付加的に機械加工を施して所望の寸法精度を確保する場合、機械加工によって製造工程数が増大するとともに、切削時に除去される切粉の歩留まりが悪いという問題がある。
【0006】
また、機械加工工程は、加工時間を要するので生産効率を向上させるためには、略同時に複数の鍛造成形品を加工することができるように複数の加工装置を準備しておく必要がある。しかしながら、前記加工装置は高価であるため、設備投資に関するコストが増大するという問題がある。
【0007】
本発明は、前記の問題を考慮してなされたものであり、ワークの寸法精度を向上させるとともに、機械加工工程を可及的に少なくしてコストの低減および切粉の歩留まりを向上させることが可能な鍛造用素材の成形方法およびその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の手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ワークを金型の内部に装填する工程と、
前記金型の内部に装填された前記ワークを上型部によって軸線方向に沿って下型部側へと押圧し、前記ワークの外周面における上部端面の肉を流動させて前記金型の内周面に当接させ、前記ワークにおける外径の直角度の精度出しを行うとともに、前記金型の内周面と略直交して形成される載置面に押圧して成形する工程と、
前記上型部をワークより離間させた後、前記ワークを前記下型部によって軸線方向に沿って上型部側へと押圧し、前記金型の内周面に突出したしごき部によって前記ワークの外周面を略一定直径となるようにしごき成形する工程と、
を有することを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、金型の内部に装填されたワークを上型部によって押圧し、前記ワークの外周部位の肉を前記金型の内周面および載置面へと流動させて当接させる。そして、上型部をワークより離間させた後に下型部による押圧作用下に前記金型のしごき部によって前記ワークの外周面に対してしごき成形を行う。これにより、ワークの外周部と加工基準面となる載置面(片側端面部)の素材精度(黒皮精度)を機械加工精度と略同等の寸法精度に成形することができる。
【0010】
そのため、ワークの外周部位における直角度を向上させることができるとともに、しごき成形によってワークの外周面を所望の寸法精度とすることができるため、ワークの外周面を別個に機械加工によって加工する工程やそのための加工装置が不要となり設備コストを削減することができるとともに、製造工程を短縮化することができる。
【0011】
さらにまた、本発明は、ダイスと、
前記ダイスに対向する位置に配設される駆動部と、
前記駆動部の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する上型部と、
前記ダイスの前記上型部に対峙する位置に配設される下型部と、
前記上型部および前記下型部の外周側に配設され、ワークが内部に装填される金型と、
前記金型内のワークの全周にわたって形成されるクリアランスを介して前記金型の内周面より半径内方向に突出し、前記ワークが載置される平面状の載置面と、
前記金型の内周面に前記ワークの外周面に対向するように半径内方向に突出して設けられるしごき部と、
を備え、
前記金型の内周面と前記載置面とが略直交するように設けられ、前記ワークの外周面と端面を前記金型に突き当てて直角度および平坦度を出す据え込み成形と、前記ワークの最終外径寸法を成形するしごき成形とを同一の金型かつ同一工程で行うことを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、金型の内周面と略直交するように前記金型に平面状の載置面を設けるとともに、前記金型の内周面より半径内方向に突出するしごき部を設けている。そして、上型部による押圧作用下にワークの外周面を前記内周面に当接するように据え込み成形するとともに、前記ワークを載置面に当接するように据え込み成形する。その結果、金型の内周面によって成形されたワークの外周部位における直角度を向上させることができ、それに伴ってワークの外周部位の寸法精度をより一層向上させることができる。
【0013】
また、ワークを上方に変位させることにより、金型の内周面のしごき部によってワークの外周面にしごき成形が施される。従って、しごき成形によってワークの外周面が所望の寸法精度となって、ワークの外周面を機械加工によって別個に加工する工程が不要となり、加工されていない素材精度(黒皮精度)と機械加工精度とを同一の寸法精度に成形することができる。その結果、機械加工を別個に行うための加工装置が不要となることにより設備コストを削減することができるとともに、製造工程を短縮化することができる。
【0014】
さらに、前記しごき部に、前記金型の内周面と略平行に形成される平面部と、前記平面部から前記金型の内周面に向かって徐々に拡径するように形成されるテーパ部とを備えることにより、下型部によってワークが上型部側へと押圧された際、前記テーパ部によってワークの外周面が徐々に内周側へとしごき成形され、その後に平面部によってワークの外周径が略一定径となるようにしごき成形される。そのため、ワークの外周面をテーパ部によって徐々に内周側へと円滑にしごき成形することができるとともに、前記平面部によってワークの外周径を所望の寸法精度に確実に成形することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造用素材の成形方法およびその装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0016】
図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る成形装置を示す。
【0017】
この成形装置10は、ダイス12と、図示しない駆動源の加圧作用下に軸線方向に沿って変位する駆動部14と、鍛造成形されるワーク16(例えば、ミッションギヤ)が内部に装填される金型部18と、下型部38を上方へと押し出す押出し部材20とを備える。
【0018】
ダイス12は、基台22の上部に一体的に連結され、その内部に下型部38が配設される基部24とからなる。
【0019】
基台22の略中央部には、軸線方向に沿って挿通孔26が形成されるとともに、前記基部24の内部には、前記挿通孔26より拡径した貫通孔28が形成されている。
【0020】
そして、前記挿通孔26には、断面略T字状からなる押出し部材20のシャフト部30が軸線方向に沿って変位自在に設けられ、前記貫通孔28の内部には、前記シャフト部30の上端部に一体的に形成されるフランジ部32が配設される。
【0021】
すなわち、図示しない駆動源による駆動作用下に前記押出し部材20のシャフト部30が軸線方向に沿って上方へと押圧され、それに伴ってフランジ部32が貫通孔28の内部を上方へと変位可能である。なお、前記フランジ部32の外周径は、前記貫通孔28の内周径と略同等に形成されている。
【0022】
駆動部14は、図示しない駆動源と連結される円盤状のプレート部材34と、前記プレート部材34の外周面に一体的に配設され、その内部に上型部40を保持する保持部材36とからなる。すなわち、図示しない駆動源の駆動作用下にプレート部材34と保持部材36とが軸線方向に沿って一体的に変位する。
【0023】
金型部18は、押出し部材20のフランジ部32の上面に載置され、基部24の内部に配設される下型部38と、駆動部14の保持部材36の内部に下方に向かって突出するように係合される上型部40と、基部24の上部に一体的に係合されるアウターリング(金型)57とからなる。
【0024】
下型部38は、基部24およびアウターリング57における貫通孔28の略中央部に設けられる第1下型42と、前記第1下型42の外周側に隣接するように設けられる第2下型44とからなる。第1下型42および第2下型44の下面には、押出し部材20のフランジ部32が当接している。また、第1下型42および第2下型44が前記押出し部材20の変位作用下に軸線方向に沿って変位可能である。
【0025】
第1下型42は略円柱状に形成され、その上面の略中央部には、上方へと所定長だけ突出するようにガイド部46が形成されている。前記ガイド部46は、前記第1下型42より縮径した円柱状に形成され、アウターリング57の内部にワーク16が装填された際、前記ワーク16の略中央部に形成される孔部48がガイド部46に挿通される。なお、前記ガイド部46の直径は、ワーク16の孔部48の内周径と略同等、もしくは若干小さく形成される。
【0026】
すなわち、ワーク16の略中央部に形成された孔部48をガイド部46に挿通することにより、アウターリング57の内部における前記ワーク16の半径方向の位置決めを行うことができる。その結果、ワーク16の外周面とアウターリング57の内周面56との間に画成されるクリアランス66が、全周にわたって略均等となる。
【0027】
第2下型44は略円筒状に形成され、その内周面が第1下型42の外周面に当接するとともに、その外周面が貫通孔28の内周面に沿って摺動自在に設けられている。
【0028】
また、第1下型42および第2下型44の上面は、その上部に載置されるワーク16の下面の凹凸形状に対応する形状に形成されている。
【0029】
上型部40は、その上面がプレート部材34に当接するように設けられ、内周側に設けられる第1上型50と、前記第1上型50の外周側に隣接するように設けられ、駆動部14の保持部材36によって外周側が一体的に係合される第2上型52とからなる。
【0030】
第1上型50は略円柱状に形成され、その外周側が第2上型52に一体的に係合されている。
【0031】
第2上型52は、前記第1上型50より半径外方向に拡径した略円柱状に形成され、その内周面が第1上型50の外周面と係合するとともに、第2上型52の外周面が保持部材36によって係合されている。すなわち、プレート部材34の下面に当接するように配設された第1上型50および第2上型52が一体的に係合され、かつ第2上型52の外周側が保持部材36によって係合されているため、プレート部材34および保持部材36の変位作用下に第1上型50および第2上型52が一体的に軸線方向に沿って変位する。
【0032】
また、第1上型50および第2上型52の下面は、図示しない駆動源の駆動作用下に当接するワーク16の上面の凹凸形状に対応する形状に形成されている。
【0033】
アウターリング57の下方には、その内周側に所定長だけ突出した突出部54が形成され、前記突出部54の内周径は、前記基部24の内周径と略同等となるように形成される。前記アウターリング57の突出部54および基部24の内周面には、前記下型部38が当接するように配設されている。すなわち、下型部38が軸線方向に沿って変位する際、前記下型部38が、アウターリング57の突出部54および基部24の内周面によってガイドされている。
【0034】
一方、前記突出部54の上面には、アウターリング57の内周面56に対して略直交する平面状の成形面(載置面)58が形成されている。
【0035】
さらに、アウターリング57の内周面56には、半径内方向に所定長だけ突出したしごき部60が周方向に沿って環状に形成されている。
【0036】
しごき部60は、アウターリング57の内周面56と略平行な平面状に形成されるとともに、軸線方向に沿った上下方向には、それぞれ前記しごき部60の端部からアウターリング57の内周面56に向かって徐々に拡径するテーパ部64a、64b(図2参照)が形成されている。
【0037】
なお、前記しごき部60の内周径は、前記ワーク16の外周径より若干大きくなるように形成されているため、ワーク16をアウターリング57の内部に装填する際に前記しごき部60によってワーク16の装填が妨げられることがない。
【0038】
また、前記しごき部60の内周径は、成形装置10によって成形された際のワーク16の所望の外周径と同一径となるように形成されている。
【0039】
一方、ワーク16がアウターリング57の内部に装填された状態において、前記アウターリング57の内周面56と前記ワーク16の外周面とが、所定間隔離間するように配設され、前記内周面56と前記ワーク16の外周面との間にクリアランス66(図2参照)が画成されている。
【0040】
さらに、ワーク16がアウターリング57の内部に装填され、かつワーク16の下面が成形面58に当接した状態において、しごき部60は、前記ワーク16の上面が下側のテーパ面と軸線方向に所定間隔離間する位置に形成されている。換言すると、しごき部60は、ワーク16をアウターリング57の内部に装填した際にワーク16と接触しない位置に設けられる。
【0041】
本発明に係る鍛造用素材の成形方法に適用される成形装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、駆動部14の駆動作用下に上型部40が上方へと変位した状態を初期位置として説明する。
【0042】
先ず、図2に示されるように、初期位置において鍛造成形品であるワーク16をアウターリング57の内部に装填する。その際、ワーク16の孔部48をガイド部46に挿通させるとともに、前記ワーク16が第1下型42および第2下型44の上面に載置された状態とする。
【0043】
そして、図示しない電源から電流を供給することによって駆動部14が軸線方向に沿って下方へと変位し、図3に示されるように、第1上型50および第2上型52の下面がワーク16の上面に当接する。
【0044】
次に、駆動部14がさらに下方へと変位することにより、第1上型50および第2上型52の下部がワーク16の内部に押し込まれ、前記ワーク16の外周側の肉がアウターリング57の内周面56とワーク16の外周面との間に画成されるクリアランス66(図2参照)へと流動する。そのため、前記クリアランス66が、前記ワーク16の流動した肉によって満たされた状態となる(図3参照)。
【0045】
また、第1上型50および第2上型52による押圧作用下にワーク16における外周側の下面が成形面58に対して押圧される。その結果、ワーク16の下面が成形面58によって平面状に成形される。ここで、予めアウターリング57の内周面56と、アウターリング57の突出部54における成形面58とが略直交するように形成されているため、前記アウターリング57の内周面56に当接するように流動して拡径したワーク16の外周面と、成形面58によって成形されたワーク16の下面とが直角(90°)となる。
【0046】
換言すると、アウターリング57における内周面56と突出部54における成形面58との略直交状態を予め精度よく形成することにより、成形されるワーク16の外周面と下面との直角度を簡便にかつ確実に向上させることができる。
【0047】
次に、図4に示されるように、図示しない駆動源による駆動作用下に駆動部14を上方に変位させ、一体的に上型部40を上方へと変位させる。前記上型部40を上方へと離間させた後、図示しない駆動源による駆動作用下に押出し部材20(図1参照)を軸線方向に沿って上方へと変位させる。
【0048】
そして、前記押出し部材20の変位作用下に下型部38が上方へと押し出され、その上面に載置されたワーク16を上方へと押し上げる。その際、第2下型44は、基部24およびアウターリング57の突出部54の内周面に沿って摺動する。
【0049】
さらに、ワーク16が上方へと変位することにより、しごき部60の下方側のテーパ部64bによってワーク16の外周面が徐々に内周側へとしごかれ、さらに上方へと変位することによりワーク16の外周面がしごき部60によって略平行な状態となるようにしごかれる。その際、前記しごき部60の内周径は、ワーク16における所望の外周径と同一径に形成されているため、しごき部60によってしごき成形されたワーク16の外周径は、所望の寸法精度が確保された状態となる。
【0050】
また、前記しごき部60は、アウターリング57の内周面56と略平行となるように形成されるとともに、前記内周面56が突出部54の成形面58と略直交するように形成されているため、しごき成形されたワーク16の外周面と、成形面58によって成形されたワーク16の下面からなる直角度をより一層向上させることができる。
【0051】
最後に、図示しない駆動源の駆動作用下に押出し部材20がさらに上方へと変位し、それに伴ってワーク16が上方へと変位することにより前記ワーク16の外周面がしごき部60に対して上方へと離間する(図5参照)。
【0052】
その結果、しごき部60によって成形されたワーク16の外周面は、所望の寸法精度(ワーク16の外周面の真円度)が得られる。
【0053】
そして、ワーク16が押出し部材20によって上方へと押し上げられているため、所望の製品形状に成形されたワーク16をアウターリング57の内部より容易に取り出すことができる。
【0054】
以上のように、本実施の形態では、アウターリング57における突出部54の上面に平面状かつアウターリング57の内周面56と略直交する成形面58を設け、上型部40による押圧作用下にワーク16の外周部位を前記内周面56に当接するように成形するとともに、前記ワーク16の下面を成形面58に当接するように成形する。その結果、アウターリング57の内周面56によって成形されたワーク16の外周面に対するワーク16の下面の直角度を向上させることができ、ワーク16の外周部位における寸法精度をより一層向上させることができる。
【0055】
また、アウターリング57の内周面56に半径内方向に所定長だけ突出したしごき部60を設け、押出し部材20による下型部38の上方への変位作用下にワーク16の外周面に対してしごき成形を行っている。その結果、鍛造成形されたワーク16の外周面に対して機械加工を施すことなく、しごき成形によって所望の寸法精度を確保することができる。そのため、ワーク16を鍛造成形した後に外周面に対し別個に機械加工を行うことやそのための加工装置が不要となることにより、設備コストを削減することができるとともに、製造工程を短縮化することができる。
【0056】
さらに、ワーク16に対する外周面と下面との直角度の向上と、ワーク16における外周径の精度向上とを同一工程内で行うことができるため、前記ワーク16の製造工程を短縮化することができる。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0058】
すなわち、上型部による押圧作用下にワークの外周部位を金型の内周面に当接するように据え込み成形するとともに、前記ワークを金型の載置面に当接するように据え込み成形することにより、金型の内周面によって成形されたワークの外周部位における直角度をより一層向上させることができる。
【0059】
また、ワークの外周面をしごき部によってしごき成形することにより、ワークの外周径を所望の寸法精度とすることができ、機械加工によって別個に外周面を加工する工程やそのための加工装置が不要となるため設備コストを削減することができるとともに、製造工程を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る鍛造用素材の成形装置の一部省略縦断面図である。
【図2】上型部が上方へと離間し、ワークがアウターリングの内部に装填された状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図3】上型部が下方へと変位し、前記上型部によってワークが加圧された状態を示す動作の一部省略拡大縦断面図である。
【図4】ワークが下型部によって上方へと押し上げられ、ワークの外周面がしごき部によってしごき成形された状態を示す動作の一部省略拡大縦断面図である。
【図5】ワークが上方へと押し上げられ、アウターリングの内部より取り出された状態を示す動作の一部省略拡大縦断面図である。
【符号の説明】
10…成形装置 12…ダイス
14…駆動部 16…ワーク
18…金型部 20…押出し部材
32…フランジ部 36…保持部材
38…下型部 40…上型部
42…第1下型 44…第2下型
46…ガイド部 48…孔部
50…第1上型 52…第2上型
54…突出部 57…アウターリング
58…成形面 60…しごき部

Claims (3)

  1. ワークを金型の内部に装填する工程と、
    前記金型の内部に装填された前記ワークを上型部によって軸線方向に沿って下型部側へと押圧し、前記ワークの外周面における上部端面の肉を流動させて前記金型の内周面に当接させ、前記ワークにおける外径の直角度の精度出しを行うとともに、前記金型の内周面と略直交して形成される載置面に押圧して成形する工程と、
    前記上型部をワークより離間させた後、前記ワークを前記下型部によって軸線方向に沿って上型部側へと押圧し、前記金型の内周面に突出したしごき部によって前記ワークの外周面を略一定直径となるようにしごき成形する工程と、
    を有することを特徴とする鍛造用素材の成形方法。
  2. ダイスと、
    前記ダイスに対向する位置に配設される駆動部と、
    前記駆動部の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する上型部と、
    前記ダイスの前記上型部に対峙する位置に配設される下型部と、
    前記上型部および前記下型部の外周側に配設され、ワークが内部に装填される金型と、
    前記金型内のワークの全周にわたって形成されるクリアランスを介して前記金型の内周面より半径内方向に突出し、前記ワークが載置される平面状の載置面と、
    前記金型の内周面に前記ワークの外周面に対向するように半径内方向に突出して設けられるしごき部と、
    を備え、
    前記金型の内周面と前記載置面とが略直交するように設けられ、前記ワークの外周面と端面を前記金型に突き当てて直角度および平坦度を出す据え込み成形と、前記ワークの最終外径寸法を成形するしごき成形とを同一の金型かつ同一工程で行うことを特徴とする鍛造用素材の成形装置。
  3. 請求項2記載の鍛造用素材の成形装置において、
    前記しごき部は、前記金型の内周面と略平行に形成される平面部と、
    前記平面部から前記金型の内周面に向かって徐々に拡径するように形成されるテーパ部と、
    からなることを特徴とする鍛造用素材の成形装置。
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