JP3989651B2

JP3989651B2 - 鍛造方法

Info

Publication number: JP3989651B2
Application number: JP16006299A
Authority: JP
Inventors: 武比古増山
Original assignee: MATEC CO., LTD.
Current assignee: MATEC CO., LTD.
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP2000343170A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鍛造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両の防振ゴムとして使用されるものには、短円筒状の金属製パイプ材を軸芯に配し、その周りにゴム材を同心で配した構造のものがあり、金属パイプを製作した後、これを成形型内にインサートしてパイプ部の周りにゴム部を成形することによって製造される。そして、特に、パイプ部の上下端面とゴム部の上下面とが精度よく面一になることが求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常、パイプを所定寸法に切り出したもの（パイプ素材）にあっては、径方向の寸法のばらつきよりも軸方向の長さ寸法の方がばらつきが大きい。したがって、パイプ素材の中には軸方向の全長が公差を越えて許容寸法より長くなってしまったものが生じやすい傾向にある。そのようなものについて、従来ではパイプ素材の両端面を切削加工によって許容寸法内に収めるよう仕上げ加工を行っていた。しかし、切削加工は加工に時間がかかるため、加工効率の向上の障害となるため、できれば加工時間が短くて済む鍛造方法が望ましい。しかし、単純に鍛造方法を適用したのでは、加圧によって肉の逃げ場が定まらないため、製品形状が不安定となってしまう、という問題点があった。
本発明は、こうした要請に応えるために開発されたものであり、その目的とするところは、軸方向の寸法調整に有効な鍛造方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１の発明は、素材の端面を加圧して前記素材の軸方向の寸法を正規寸法に矯正する方法において、前記素材を閉塞ダイ内に密着してセットする際に、前記素材の軸方向に関する少なくともいずれか一方の端面を開放させるとともに、この露出された端面を除く他の部分の一部と前記閉塞ダイの内面との間に逃がし空間が保有されるようにしておき、しかる後に、前記開放された端面を閉塞パンチによって軸方向に沿って加圧して前記素材の余肉を前記逃がし空間内へ逃がすようにしたことを特徴とするものである。
また請求項２の発明は、請求項１記載のものにおいて、軸芯に沿って軸孔が貫通するパイプ状に形成された前記素材を、この素材の軸方向に開閉可能な閉塞ダイのうちの一方側にセットした後に各閉塞ダイを閉じ、その際に前記素材の両端面のうち前記閉塞パンチによって加圧される端面が開放され、かつ前記素材の外側面と閉塞ダイとの間あるいは前記軸孔の壁面とこの軸孔内に挿入されるピン軸との間の少なくともいずれかに前記逃がし空間が保有されるようにし、しかる後に前記開放された端面を前記閉塞パンチによって軸方向に沿って加圧して前記素材の余肉を前記逃がし空間内へ逃がすようにしたことを特徴とするものである。
さらに請求項３の発明は、請求項２記載のものにおいて、前記軸孔の途中が中間壁によって閉じられている前記素材を前記閉塞ダイにセットして閉じるとともに、前記ピン軸の端面と前記中間壁との間に前記逃がし空間が保有されるようにしておき、しかる後に、前記開放された端面を閉塞パンチによって軸方向に沿って加圧して前記素材の余肉を前記逃がし空間内へ逃がすようにし、さらにその後、前記中間壁を打ち抜いて除去して前記軸孔を貫通させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の作用および効果】
請求項１の発明によれば、軸方向の全長が許容寸法を超えている場合には、素材を閉塞ダイ内にセットしておき、閉塞パンチによって素材の端面に所定の荷重でもってプレスする。これにより、素材は軸方向に潰されるが、素材は閉塞ダイによって逃がし空間に対向する部分以外は拘束状態にあるため、余肉の逃げ場は逃がし空間のみに限定される。したがって、素材は径方向へ微小な膨出を伴いつつ全長が許容寸法内に収められる。
請求項２の発明によれば、素材がパイプ状をなしている場合には、閉塞ダイを開放状態にして一方側の閉塞ダイにセットしておく。次いで他方の閉塞ダイを閉じる一方で、素材の軸孔にピン軸を挿入する。このとき、素材の外側面と閉塞ダイとの間あるいは軸孔の孔壁とピン軸との間の少なくともいずれかに逃がし空間が保有されるため、この状態で閉塞パンチによって素材の端面を加圧してやれば、素材は軸方向に潰れ、逃がし空間内に余剰の肉が逃がされる。かくして、素材は径方向外側あるいは軸孔内において径方向内側へ膨れ出てその全長が許容寸法内に収められる。
請求項３の発明では、軸孔の途中に中間壁を形成しておくことで、ピン軸の端面との間に逃がし空間を形成することができるため、素材端面の加圧工程の後に軸方向へ膨出した中間壁を除去してやれば、素材の外側面あるいは軸孔の孔壁のいずれにも加圧に伴って膨れ出す部分を生じていない加工品が取り出される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図６は自動車用防振ゴムを示しており、同図に示すように、その軸芯部には本実施形態での鍛造加工を経た後のパイプＰがインサートされている。パイプＰの中心には軸方向に沿って軸孔２が貫通しており、その端面は軸芯と直交するようにして形成されている。また、パイプＰの外周部にはゴム部１が同心で成形されており、全体として短円筒状に形成されている。そして、パイプＰの上下端面は共に防振ゴムＲの上下に露出するとともに、ゴム部１の上下両面とは高精度で面一状態とされている。
【０００７】
−実施形態１−
次に、パイプＰの製造過程を説明すると、パイプＰは、まず製造されたパイプ素材３につき、その全長、外径、内径の寸法等が許容した範囲内に収まっているか否かの検査に付される。その結果、全長が許容寸法の上限値を越えているものについては、鍛造仕上げの工程に持ち込まれる。図４に示すパイプ素材３の場合、許容寸法の上限値（Ｐ１）、下限値（Ｐ２）とした場合、パイプ素材３の全長（Ｌ１）が、Ｐ２＜Ｌ１となっている。なお、パイプ素材３の場合、軸方向の長さのばらつきに比較して外径および孔径については遙かに精度良く製造が可能である。
【０００８】
上記のような公差範囲外のパイプ素材３は図１等に示す鍛造仕上げの装置によって全長が矯正される。本装置について説明すると、図中、４はロアダイであり、パイプ素材３の下部側を収容する円筒状凹部５が縦向きに形成されている。この凹部５は底面側に小径部５Ｂが形成され、表面側に大径部５Ａが形成されている。但し、凹部５の小径部５Ｂの孔径はパイプ素材３の外径とほぼ等しくしてあり、パイプ素材３の外側面と小径部５Ｂの孔壁とが全範囲に亘って密着するようにしてある。
【０００９】
さらに、ロアダイ４の下面には前記凹部５と同軸でイジェクタピンＥが挿入されている。イジェクタピンＥはその上端面によってパイプ素材３の下端を受承可能であるとともに昇降可能であり、鍛造加工が終了した後には図２の位置からさらに上昇してパイプＰを外部に突き出すことができるようになっている。また、このイジェクタピンＥの軸芯には凹部５内に連通するピン軸挿通孔６が貫通し、ここには上下動可能なピン軸７が往復動可能に挿通され、端面の加圧処理を行う場合には、図３に示すようにパイプＰを貫通可能な高さ位置まで移動するようになっている。また、ピン軸７の外径はパイプＰの軸孔２の径と等しくしてあり、軸孔２の孔壁と全長に亘って密着するようにしてある。
【００１０】
一方、アッパダイ８は図示しない昇降用の駆動手段に接続されて、ロアダイ４に対して開閉可能である。また、アッパダイ８には、アッパダイ８がロアダイ４に対して閉止されたときに、前記ロア側凹部５と整合してパイプ素材３の上部側を収容するアッパ側凹部９が縦向きに貫通して形成されている。アッパ側凹部９の下面側にはロア側凹部５の大径部５Ａと同一径および同一深さの大径部９Ａが形成されており、アッパ・ロア両ダイ４，８が閉じたときにそれぞれの側の大径部５Ａ，９Ａによってパイプ素材３の中央部の側面周りには逃がし空間が形成可能となる。さらに、アッパ側凹部９の大径部９Ａより上側はロア側の小径部５Ｂと同一孔径をもつ小径部９Ｂが形成されている。但し、この小径部９Ｂは閉塞パンチ１１の通過を案内する案内路を兼ねている。
【００１１】
閉塞パンチ１１は図示しない駆動手段によって上下動可能であり、パイプ素材３の上端面に対し調整可能な所定の加圧力を作用させることができるようになっている。また、閉塞パンチ１１の下端面には、ピン軸７との干渉を回避するための凹み１２が軸芯に沿って形成されている。
【００１２】
次に、鍛造作業について説明すると、まず、ロア側凹部５内にイジェクタピンＥを突入させ、図１に示す所定の高さ位置で保持しておく。そして、検査の結果、全長が許容寸法の上限値を越えていると判定されたパイプ素材３を、その下端がイジェクタピンＥに突き当たるまでロア側凹部５内へ挿入する。このときには、ロア側凹部５の小径部５Ｂの側面の全面がパイプ素材３の外側面に密着し、イジェクタピンＥの上端面の全面がパイプ素材３の下端面全面に密着している。
そして、ピン軸挿通孔６を通してピン軸７をパイプ素材３の軸孔２に突っ込む。なお、このときには、パイプ素材３の外側面と小径部５Ｂとの間の摩擦力によって、パイプ素材３がロア側凹部内で高さ方向にずれ動くのを阻止しているが、必要であれば他のチャック手段によってパイプ素材３を固定するようにしてもよく、また一時的に閉塞パンチ１１を下降させてパイプ素材３を押さえ込んでおくようにしてもよい。
【００１３】
しかる後、アッパダイ８を下降させてロアダイ４に対して閉止させると、パイプ素材３はアッパ・ロアの両凹部５，９の小径５Ｂ，９Ｂ部の内壁面およびイジェクタピンＥの上端面によって密着された状態で拘束される。このとき、パイプ素材３の側面中央部のみは全周に逃がし空間１０が保有されている。
【００１４】
続いて、閉塞パンチ１１を下降させてパイプ素材３の上端面に所定の加圧力を作用させる。このときに作用させる加圧力は、目標とするパイプ素材３の全長寸法と測定値との差に基づき、経験的に把握されたものである。閉塞パンチ１１を複数回駆動させて加圧力を繰り返し作用させることもある。閉塞パンチ１１がパイプ素材３の上端面を叩打するときには、閉塞パンチ１１の凹み１２によってパイプ素材３から突出しているピン軸７上端との干渉が回避されている。こうして、閉塞パンチ１１による加圧力によってパイプ素材３は上端面から押し潰されるが、このときにはパイプ素材３は逃がし空間を除いて他の部分は全てアッパ・ロアの両凹部５，９によって拘束されているため、パイプ素材３の肉は逃がし空間１０へのみはみ出すようにして変形する。
【００１５】
上記の後、閉塞パンチ１１、ピン軸７を原位置へ後退させ、アッパ・ロアの両ダイ４，８を開放し、その後イジェクタピンＥを上昇させてパイプ素材３を突き出してやれば、図５に示すように、全長（Ｌ０）が許容寸法内に収まったパイプＰが取り出される。パイプＰの側面のうち逃がし空間１０に対応した部分は拡径して膨出部１３となるが、パイプＰの側面は次工程であるゴム部１のインサート成形によって埋め込まれてしまうため、径方向の寸法拡大は問題にならない。
【００１６】
以上のように、本実施形態では素材の側面の一部の周囲に設けられた逃がし空間を除いて他を拘束した状態で端面を加圧しているため、肉の逃げ場所が特定される。したがって、加工後の形状が安定し、かつ全長が許容寸法内に矯正されたものが得られる。
【００１７】
−実施形態２−
図７および図８は本発明の実施形態２を示すものである。実施形態１では、鍛造時に生じた余剰の肉を、パイプ素材３の外周側に逃がすようにしたが、実施形態２ではパイプ素材３の軸孔２の内周側に逃がすようにしたものである。
すなわち、本実施形態においても、実施形態と同様の軸芯に沿って軸孔２が貫通したパイプ素材３が使用される。パイプ素材３は、まずロアダイ２０のロア側凹部２０Ａに密着状態で仕掛けられる。ロアダイ２０にはイジェクタピンＥが昇降可能に組み込まれるとともに、その軸芯にはロア側凹部２０Ａと同軸でピン軸挿通孔２１が貫通し、ここにはパイプ素材３の軸孔２に密挿するロア側ピン軸２２が昇降可能に設けられている（ロア側ピン軸２２は固定されたものであってもよい）。このロア側ピン軸２２の先端部は小径軸部２３が同心で形成され、その周りには軸孔２の孔壁との間に逃がし空間２４が保有されるようになっている。
【００１８】
アッパダイ２５もロアダイ２０との対向面にアッパ側凹部２５Ａが形成され、ロアダイ２０に対して閉止したときに、パイプ素材３を内部に封入できるようになっている。また、アッパ側ピン軸２７はパイプ素材３に対する鍛造がなされるときに、ロア側ピン軸２２の小径軸部２３と突き当てられる。
また、アッパダイ２５にはパイプ素材３の上端面を開放させ、かつ閉塞パンチ２８の進入を可能とするパンチ逃がし孔２９が形成されている。閉塞パンチ２８は軸芯に沿ってアッパ側ピン軸２７を昇降可能とするピン軸挿通孔２６が形成されている。
他の構成は実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００１９】
上記のようにして形成された実施形態２のものでは、図７に示すように、ロアダイ２０のロア側凹部２０Ａにパイプ素材３を仕掛けた状態で、アッパダイ２５を閉じ、パイプ素材３全体を拘束しておく。そして、アッパ・ロアの両ピン軸２２，２７をパイプ素材３の軸孔２に対して上下から挿入し、小径軸部２３の端面とアッパ側ピン軸２７とを突き当てておく。これによって、小径軸部２３周りには逃がし空間２４が確保される。
【００２０】
しかる後、閉塞パンチ２８を下降させ、パイプ素材３の上端面を叩いて加圧すると、パイプ素材３は上端面から押し潰されるが、このときにはパイプ素材３は逃がし空間２４を除いて多の部分はアッパ・ロアの両ダイ２０，２５、イジェクタピンＥ、さらにはアッパ・ロアのピン軸２２，２７によって拘束されているため、パイプ素材３の肉は逃がし空間２４へのみはみ出すようにして変形する。
【００２１】
アッパ・ロアの両ダイ２０，２５を開いて加工されたパイプ素材３を取り出すと、図８に示すような軸孔２の中央部の孔壁が所定高さ範囲に亘って窄んだ膨出部３０をもったパイプＰが得られる。
なお、実施形態１では膨出部３０をパイプＰの外周面に形成し、実施形態２では軸孔２の孔壁に形成したものを示したが、図９に示すパイプＰのように、双方に膨出部３１，３２を形成することも可能である。
【００２２】
−実施形態３−
図１０乃至図１３は本発明の実施形態３を示すものである。図１０はこの実施形態３で使用されるパイプ素材３を示すものであり、同図に示すように、パイプ素材３の軸孔２は中央部に設けられた中間壁４０によって上下に仕切られている。
【００２３】
アッパ・ロアの両ダイ４１、４２の構造および閉塞パンチ４３の構造は、実施形態２と同様であるが、アッパ・ロアの両ピン軸４４，４５の端面が共に中間壁４０とは所定の隙間が保有されるようになっており、これらの隙間が逃がし空間４６となる。なお、ここでは両ピン軸４４，４５の端面のいずれとも隙間をおくようにしているが、いずれか一方であってもよい。
【００２４】
上記のような装置において、パイプ素材３の上端面が閉塞パンチ４３によって加圧されると、余剰の肉は上記した逃がし空間４６内へ進入するため、取り出されたパイプ素材３は中間壁４０の肉厚が増加したものとなっている。
その後、この肉厚の増した中間壁４０を図１２に示すように打ち抜きピン４７によって打ち抜いて除去してやれば、図１３に示すようなパイプＰが得られる。こうして得られたパイプは、上記したいずれの実施形態とも異なる膨出部をもたないものとなる。
【００２５】
なお、本発明は種々の変更が可能であり、次のような変形例も本発明の技術的範囲に含まれる。
▲１▼本実施形態では、パイプＰの鍛造を例示したが、加工対象の形状は限定されるべきものではない。
▲２▼閉塞ダイの構造、および閉塞ダイあるいはピン軸７等の各動作順についても、例示に過ぎない。要は、素材に対する拘束が完了した時点で閉塞パンチ１１による加圧動作がなされればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】閉塞ダイが開放している状態を示す断面図
【図２】パイプ素材をロアダイにセットした状態を示す断面図
【図３】閉塞ダイを閉じてパイプ素材の端面を加圧している状態を示す断面図
【図４】パイプ素材を示す断面図
【図５】鍛造加工後のパイプを示す断面図
【図６】防振ゴムの断面図
【図７】実施形態２の鍛造方法を示す断面図
【図８】その方法によって得られたパイプの断面図
【図９】他の方法によって得られたパイプの断面図
【図１０】実施形態３の方法で使用されるパイプ素材の断面図
【図１１】実施形態３の鍛造方法を示す断面図
【図１２】中間壁の打ち抜き状況を示す断面図
【図１３】最終的に得られたパイプを示す断面図
【符号の説明】
３…パイプ素材
４，２０，４２…ロアダイ
５，２０Ａ，２５Ａ…凹部
７，２２，２７，４４，４５…ピン軸
８，２５，４１…アッパダイ
１０，２４，４６…逃がし空間
１１，２８，４３…閉塞パンチ
４０…中間壁

Claims

素材の端面を加圧して前記素材の軸方向の寸法を正規寸法に矯正する方法において、
前記素材を閉塞ダイ内に密着してセットする際に、前記素材の軸方向に関する少なくともいずれか一方の端面を開放させるとともに、この露出された端面を除く他の部分の一部と前記閉塞ダイの内面との間に逃がし空間が保有されるようにしておき、
しかる後に、前記開放された端面を閉塞パンチによって軸方向に沿って加圧して前記素材の余肉を前記逃がし空間内へ逃がすようにしたことを特徴とする鍛造方法。
軸芯に沿って軸孔が貫通するパイプ状に形成された前記素材を、この素材の軸方向に開閉可能な閉塞ダイのうちの一方側にセットした後に各閉塞ダイを閉じ、その際に前記素材の両端面のうち前記閉塞パンチによって加圧される端面が開放され、かつ前記素材の外側面と閉塞ダイとの間あるいは前記軸孔の壁面とこの軸孔内に挿入されるピン軸との間の少なくともいずれかに前記逃がし空間が保有されるようにし、しかる後に前記開放された端面を前記閉塞パンチによって軸方向に沿って加圧して前記素材の余肉を前記逃がし空間内へ逃がすようにしたことを特徴とする請求項１記載の鍛造方法。
前記軸孔の途中が中間壁によって閉じられている前記素材を前記閉塞ダイにセットして閉じるとともに、前記ピン軸の端面と前記中間壁との間に前記逃がし空間が保有されるようにしておき、しかる後に、前記開放された端面を閉塞パンチによって軸方向に沿って加圧して前記素材の余肉を前記逃がし空間内へ逃がすようにし、さらにその後、前記中間壁を打ち抜いて除去して前記軸孔を貫通させるようにしたことを特徴とする請求項２記載の鍛造方法。