JP3975715B2 - プレス成形方法及びそれに用いる装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレスによって金属板などの素材から主としてリングギヤなどを成形するためのプレス成形方法及びそれに用いる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のプレス成形に関しては、例えば特開平9-248646号に開示されている技術が公知である。この技術では、まず第1工程においてプレスのダイスとパンチとの間にセットされた板状の素材をプレス加工によって打ち抜く。この打ち抜きにより、外周に歯部を有し、かつ周縁部分にフランジが生じたリングギヤの中間製品(粗型)を成形する。つぎに、この中間製品の表裏を反転して第2工程のダイスとパンチとの間にセットし、第1工程とは逆の方向からプレス加工する。このプレス加工によって中間製品のフランジが加圧され、その分の余肉が第1工程で生じた歯部先端の肩だれに寄せられ、この肩だれが補修される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし打ち抜き加工によって生じる成形品の肩だれを補修するためには、第1工程のプレス型で成形された中間製品を第2工程のプレス型に移す必要があり、プレス成形の作業効率が低下する。また打ち抜き加工で一度生じてしまった肩だれを、その後の第2工程で補修しようとしても中間製品を加圧したときの肉の流動性がわるく、成形品の仕上がり精度が低下する。
本発明は前記課題を解決しようとするもので、その目的は、半抜き加工中において中間製品の外周に生じる肩だれを随時補修することにより、プレス成形の作業効率、ならびにプレスによる型抜き成形品の仕上がり精度をともに向上させることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
第1の発明は、外周に歯部を有し、中央部分にピアス加工による中心孔を有するリングギヤのプレス成形方法であって、以下の各工程からなっている。
素材の中央部に予備ピアス孔をあける工程。
外周の歯部が素材につながった状態の中間製品を半抜き加工するのと同時に、予備ピアス孔に成形パンチを挿入することで、予備ピアス孔の内径を押し広げるように加圧して該予備ピアス孔の周辺の肉を中間製品の外周に向けて移動させる工程。
中間製品を素材から分離するとともに、予備ピアス孔よりも径が大きいパンチにて中間製品の中央部分を打ち抜いて中心孔をピアス加工する工程。
このプレス成形方法においては、中間製品の半抜き加工時に予備ピアス孔を利用して該予備ピアス孔の内周を外向きに加圧することにより、予備ピアス孔の周辺の肉を中間製品の外周に向けて移動させるので、半抜き加工時に外周の歯部から素材側への肉の流出分が効率よく補充される。これにより、半抜き加工中は歯部の肩だれが随時補修されプレス成形の作業性が向上するとともに、プレス成形品の仕上がり精度が向上する。
【0005】
第2の発明は、第1の発明のプレス成形方法に用いる装置であって、中間製品を半抜き加工するためのギヤパンチおよびギヤダイスと、このギヤダイスの中心部に配置され、半抜き加工と同時に中間製品の予備ピアス孔に挿入される成形パンチとを備えている。この成形パンチは、ギヤパンチおよびギヤダイスによる半抜き加工の進行に連れて径が大きくなるテーパ形状に設定されている
【0006】
このように設定された成形パンチのテーパ形状により、中間製品の半抜き加工と同時に予備ピアス孔の周辺の肉を中間製品の外周に向けて効果的に移動させることができる。
【0007】
第3の発明は、第2の発明において、ギヤダイスには、素材を外側から受け止めて中間製品における歯部の端部から素材への肉の流出を抑えるストッパーが設けられている。
これにより、中間製品における予備ピアス孔の周辺から外周の歯部に向けて移動する肉が該歯部の端部から素材側に流れることが抑えられ、この歯部の端部に肉が効果的に充填され、歯部の肩だれが適正に補修される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1はリングギヤの予備成形品を表した説明図、図2,3はリングギヤの中間製品を成形工程順に表した説明図、図4は仕上げ工程でのリングギヤの完成製品を表した説明図、図5はリングギヤの完成製品のみを表した説明図である。なお図1〜5において各図面の(A)は平面図、(B)は断面図を表している。
【0011】
図1(A)(B)で示すリングギヤ用の素材10は、所定寸法(5mm程度)の肉厚をもった円形の金属板であり、この素材10の中央部には予備ピアス孔12があけられている。なお図1(B)には、予備ピアス孔12を加工したときに素材10から打ち抜かれたピアス屑14が示されている。この予備ピアス孔12の加工は、図6で示すピアス金型機構30によって行われる。
【0012】
図2においては、外周に歯部18を有するリングギヤの中間製品16を素材10から半抜き加工した状態が示されている。この中間製品16は、素材10がその予備ピアス孔12を基準としてトリム加工されたものであるが、完全にトリムするのではなく、中間製品16の外周(歯部18)と素材10とは未だつながっている。図2(B)の円形で囲んだ部分が図2(C)に拡大して示されている。この図で明らかなように素材10と、中間製品16における歯部18の先端部とは、薄肉の連通部分19でつながっている。また中間製品16においては、予備ピアス孔12の内周部分が加圧され、その内径が押し広げられた格好に変形している。このトリム加工は、図7で示すトリム金型機構40によって行われる。
【0013】
図3では、図2における第1の中間製品16を素材10の側に押し戻した状態が示されている。これによって中間製品16と素材10とをつないでいた薄肉の連通部分19が切断され、第2の中間製品20が得られる。この加工は、図9で示す平押し金型機構60によって行われる。
【0014】
図4では、図3で示す第2の中間製品20を素材10から打ち抜くとともに、中間製品20の中央部分を打ち抜いた状態が示されている。これによって図5でも示すように、外周に完成歯部24を備え、かつ中心孔26を有するリングギヤ22(完成製品)が得られる。なお図4(B)には、中心孔26を形成したときに中間製品20から打ち抜かれたピアス屑28が示されている。図4の加工は、図10で示す仕上げ金型機構80によって行われる。
【0015】
図6(A)(B)で示すピアス金型機構30は、プレス装置の上型(図示外)側にパンチホルダー32が設けられ、このパンチホルダー32の中央部にピアスパンチ34が設けられている。またパンチホルダー32には、ピアスパンチ34の外周に位置するストリッパー36が設けられている。パンチホルダー32およびピアスパンチ34は共に昇降動作し、これらに対してストリッパー36は相対的な昇降動作が可能となっている。なおストリッパー36には、複数本のピン37を通じて上型側から所定の押し下げ力(油圧力)が作用している。
ピアス金型機構30は、下型(図示外)側にピアスダイス38が設けられ、このピアスダイス38はピアスパンチ34と対向する箇所において凹部39を備えている。
【0016】
図6(A)で示すように、ピアス金型機構30のストリッパー36とピアスダイス38とによって素材10をクランプする。この状態でプレス装置の上型がパンチホルダー32およびピアスパンチ34と共に下降すると、図6(B)で示すようにピアスパンチ34とピアスダイス38とによって図1で示す予備ピアス孔12が加工される。このときに打ち抜かれたピアス屑14は、ピアスダイス38の凹部39に落ちる。
【0017】
図7で示すトリム金型機構40は、プレス装置の上型(図示外)側にパンチホルダー42、ギヤパンチ44およびストリッパー46が設けられている。また下型(図示外)側にダイホルダー48、ギヤダイス50、エジェクター52および成形パンチ56が設けられている。
【0018】
上型側のギヤパンチ44はパンチホルダー42と共に昇降可能で、かつ下型における成形パンチ56の先端部が進入可能な中空形状になっている。またストリッパー46はギヤパンチ44の外周に位置し、パンチホルダー42およびギヤパンチ44に対して相対的に昇降動作するようになっている。このストリッパー46には複数本のピン47を通じて上型側から所定の押し下げ力(油圧力)が作用している。
【0019】
下型側のギヤダイス50はダイホルダー48に固定されているとともに、内周に中間製品16の歯部18を成形するための歯形(図示外)を備えた円筒形状をしている。このギヤダイス50の内側にエジェクター52が位置し、さらにエジェクター52の内側に成形パンチ56が位置している。エジェクター52は、ギヤダイス50および成形パンチ56に対して相対的に昇降可能であり、かつ複数本のピン54を通じて下型側から所定の押し上げ力(油圧力)を受けている。成形パンチ56はダイホルダー48に固定され、その先端部はテーパ形状になっている。
【0020】
トリム金型機構40によるプレス加工にあたっては、図7(A)で示すように予備ピアス孔12が加工された素材10をギヤパンチ44とエジェクター52とによってクランプする。この状態でプレス装置の上型(パンチホルダー42)が下降することにより、ギヤパンチ44およびストリッパー46によって素材10がエジェクター52と共にその押し上げ力に抗して押し下げられる。
【0021】
これによって図7(B)で示すように素材10は上型側のギヤパンチ44、ストリッパー46と、下型側のエジェクター52、ギヤダイス50とによってクランプされた状態になる。これと同時に予備ピアス孔12の内周が成形パンチ56のテーパ面に押し付けられて密着する。したがって、これ以上に予備ピアス孔12の内周が成形パンチ56のテーパ面に押し付けられると、予備ピアス孔12の周辺が加圧されて素材10の肉が中央部分から外周に向かって移動することになる。また図7(B)で示す状態における素材10の外周は、ギヤダイス50に形成されているストッパー51によって外側から受け止められている。
【0022】
図7(B)の状態からパンチホルダー42がさらに下降することにより、図7(C)で示すようにストリッパー46を残してギヤパンチ44のみが下降する。これによって素材10は、ギヤパンチ44とエジェクター52でクランプされている部分が、ストリッパー46とギヤダイス50でクランプされている外周部分に対して押し下げられ、図2で示す第1の中間製品16が半抜き加工(トリム成形)される。これと並行して予備ピアス孔12に成形パンチ56のテーパ面が押し込まれ、予備ピアス孔12の周辺が加圧される。この結果、予備ピアス孔12の周辺の肉が中間製品16の外周に向かって移動する。
【0023】
一般に、中間製品16のトリム成形が開始された直後から素材10における板厚の約30%のストロークでは、この中間製品16における歯部18の先端部からその外周部に位置する素材10へ肉が流出して肩だれが生じる。しかし予備ピアス孔12の周辺の肉が外周に向かって移動することにより、歯部18の先端部から流出する肉が随時補充され、歯部18の肩だれが補修される。また、このときに素材10の外周はギヤダイス50のストッパー51により外側から受け止められているので、ストリッパー46とギヤダイス50との間からの肉の流出が抑えられ、肩だれへの肉の充填がより効果的に行われる。
【0024】
トリム金型機構40による半抜き加工は、図2(C)で示すようにトリム成形後の素材10と中間製品16とが連通部分19で相互につながっていることであるが、この連通部分19はつぎの設定によって成形される。つまり、ギヤパンチ44の下死点をギヤダイス50の上面よりも上に設定し、かつギヤパンチ44の外径をギヤダイス50の内周の歯形よりも大きく設定している。
【0025】
このようにプレスによって平板状の素材10から中間製品16をトリム成形するとともに、これと並行して中間製品16の中央部分を加圧してその外周(歯部18)に向けて肉を移動させる工程を、リングギヤ成形の「第1工程」とする。
なお、図8で示すトリム金型機構40は、中間製品16のトリム成形と並行して下型の成形パンチ58により素材10の中央部分が下面側から加圧される構造になっている。
【0026】
図9で示す平押し金型機構60は、プレス装置の上型(図示外)側にパンチホルダー62および平押しパンチ64が設けられ、下型(図示外)側にダイホルダー68、平押しダイス70およびガイド72が設けられている。そして平押しパンチ64は、パンチホルダー62に対して相対的に昇降動作できるとともに、複数本のピン66を通じて上型側から所定の押し下げ力(油圧力)を受けている。また平押しダイス70はダイホルダー68に固定されているとともに、ガイド72は平押しダイス70の外周に位置し、平押しダイス70に対して相対的に昇降動作可能である。このガイド72には、複数本のピン74を通じて下型側から所定の押し上げ力(油圧力)が作用している。
【0027】
平押し金型機構60によるプレス加工にあたっては、図9(A)で示すように第1の中間製品16につながった素材10を平押しパンチ64とガイド72とによってクランプする。このとき、中間製品16は平押しダイス70にセットされているものの、その上面と平押しパンチ64との間にはクリアランスがある。この状態でプレス装置の上型が下降することにより、平押しパンチ64を通じてガイド72が押し下げられ、結果として図9(B)で示すように平押しダイス70によって中間製品16が素材10の側に押し戻される。
【0028】
この平押し加工により、加工開始の直後から連通部分19が徐々に引きちぎられる格好で剪断され、最終的には素材10と中間製品16とのつながりが切断されて図3で示す第2の中間製品20が成形される。このような切断手段を取り入れることにより、通常の型抜き加工によるトリム成形ではバリが生じやすい歯部18の先端部分がバリなし状態で仕上がる。
平押し金型機構60によって中間製品16を素材10の側に押し戻すことで、素材10とのつながりを切断した中間製品20の成形工程を、リングギヤ成形の「第2工程」とする。
【0029】
図10で示す仕上げ金型機構80は、プレス装置の上型(図示外)側にパンチホルダー82、ピアスパンチ84、ギヤストリッパー86およびストリッパー88が設けられている。また下型(図示外)側にダイホルダー90、ギヤダイス92、ギヤエジェクター94およびピアスエジェクター96が設けられている。
【0030】
上型側のピアスパンチ84はパンチホルダー82と共に昇降可能で、その外周にギヤストリッパー86が位置し、ギヤストリッパー86の外周にストリッパー88が位置している。ギヤストリッパー86およびストリッパー88は、個々に複数本のピン87,89を通じて上型側から所定の押し下げ力(油圧力)が作用している。
【0031】
下型側のギヤダイス92はダイホルダー90に固定され、その内周にリングギヤ22の完成歯部24を成形するための歯形(図示外)を備えた円筒形状をしている。このギヤダイス92の内側にギヤエジェクター94が位置し、さらにギヤエジェクター94の内側にピアスエジェクター96が位置している。ギヤエジェクター94は複数本のピン95を通じて下型側から所定の押し上げ力(油圧力)を受けている。またピアスエジェクター96も同様に、下型側から所定の押し上げ力を受けている。
【0032】
仕上げ金型機構80によるプレス加工にあたっては、図10(A)で示すように第2の中間製品20の外周に位置する素材10をストリッパー88とギヤダイス92とでクランプし、かつ中間製品20をギヤストリッパー86とギヤエジェクター94とでクランプする。この状態でプレス装置の上型(パンチホルダー82)が下降することにより、図10(B)で示すようにピアスパンチ84およびギヤストリッパー86がストリッパー88を残して押し下げられる。これによってギヤエジェクター94およびピアスエジェクター96が中間製品20とともに押し下げられ、中間製品20は素材10から分離してギヤダイス92の中に挿入される。この状態での中間製品20はその歯部18がギヤダイス92の歯形で拘束されている。
【0033】
図10(B)の状態からパンチホルダー82がさらに下降することにより、図10(C)で示すようにピアスパンチ84がピアスエジェクター96に作用している押し上げ力に抗して下降する。この結果、ピアスパンチ84とギヤエジェクター94とによって中間製品20の中心部が打ち抜かれる。これによって外周に完成歯部24を備え、かつ中心孔26を備えたリングギヤ22(完成製品)が成形される。
このように素材10から中間製品20を分離するとともに、この中間製品20の中央部分を打ち抜いて中心孔26をピアス加工する工程を、リングギヤ成形の「第3工程」とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】リングギヤの予備成形品を表した説明図
【図2】リングギヤの第1の中間製品を表した説明図
【図3】リングギヤの第2の中間製品を表した説明図
【図4】仕上げ工程におけるリングギヤの完成製品を表した説明図
【図5】リングギヤの完成製品のみを表した説明図
【図6】プレス装置のピアス金型機構を表した断面図
【図7】プレス装置のトリム金型機構を表した断面図
【図8】トリム金型機構における別の構造例を表した断面図
【図9】プレス装置の平押し金型機構を表した断面図
【図10】プレス装置の仕上げ金型機構を表した断面図
【符号の説明】
10 素材
16 第1の中間製品
18 歯部
22 リングギヤ(完成製品)

Claims (3)

  1. 外周に歯部を有し、中央部分にピアス加工による中心孔を有するリングギヤのプレス成形方法であって、
    素材の中央部に予備ピアス孔をあける工程と、外周の歯部が素材につながった状態の中間製品を半抜き加工するのと同時に、予備ピアス孔に成形パンチを挿入することで、予備ピアス孔の内径を押し広げるように加圧して該予備ピアス孔の周辺の肉を中間製品の外周に向けて移動させる工程と、中間製品を素材から分離するとともに、予備ピアス孔よりも径が大きいパンチにて中間製品の中央部分を打ち抜いて中心孔をピアス加工する工程とからなるプレス成形方法。
  2. 請求項1に記載されたプレス成形方法に用いる装置であって、
    中間製品を半抜き加工するためのギヤパンチおよびギヤダイスと、このギヤダイスの中心部に配置され、半抜き加工と同時に中間製品の予備ピアス孔に挿入される成形パンチとを備え、この成形パンチは、ギヤパンチおよびギヤダイスによる半抜き加工の進行に連れて径が大きくなるテーパ形状に設定されているプレス成形装置
  3. 請求項2に記載されたプレス成形装置であって、
    ギヤダイスには、素材を外側から受け止めて中間製品における歯部の端部から素材への肉の流出を抑えるストッパーが設けられているプレス成形装置。
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