JP4065871B2 - Manufacturing method of hollow shaft - Google Patents
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Description
本発明は、鍔を有する中空軸を冷間鍛造で製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a hollow shaft having a flange by cold forging.
最近の自動車は、燃費の向上を図るため、各種構成部品の軽量化が求められている。例えば、トラスミッションの構成部品であるトランスファーシャフトのような軸部品についても、内部を中空にして軽量化を図る要請がある。例えば、トランスファーシャフトに機械加工で中空部を形成すると、加工工数が嵩み、コストアップの要因となる。つまり、トランスファーシャフトを冷間鍛造で所定の形状にする際に中空部を同時成形するのが好ましい。 Recent automobiles are required to reduce the weight of various components in order to improve fuel efficiency. For example, shaft parts such as transfer shafts, which are components of a transmission, are also required to be lightened by making the interior hollow. For example, if the hollow portion is formed on the transfer shaft by machining, the number of processing steps increases, resulting in a cost increase. In other words, it is preferable to form the hollow portion at the same time when the transfer shaft is made into a predetermined shape by cold forging.
ところで、トランスファーシャフトは外周面に鍔を有しているが、これと類似する形状のものを冷間鍛造で成形する方法が特許文献1に記載されている。
この方法は蛍光灯の口金ピンの成形に関するもので、まず、銅合金の円柱形ワークをダイスに装填し、これにパンチを圧入して中空部成形用の下穴を形成する。この下穴はその先端が鍔成形予定位置の付近まで達する深さに形成しておく。次いで、鍔成形部を有する別のダイスにワークを装填し、その下穴周壁の内外径を一定に保持した状態で下穴にパンチを押圧して鍔を成形する。その後、鍔の形成されたワークを別のダイスに装填し、ワークの下穴にパンチを圧入して該下穴を軸芯に沿って延長させている。
This method relates to the molding of a cap pin of a fluorescent lamp. First, a cylindrical workpiece made of copper alloy is loaded into a die, and a punch is press-fitted into the die to form a pilot hole for forming a hollow part. The pilot hole is formed to a depth that reaches the tip of the punch forming position. Next, the workpiece is loaded into another die having the hook forming portion, and the punch is pressed into the pilot hole while the inner and outer diameters of the peripheral wall of the pilot hole are kept constant, thereby forming the punch. Thereafter, the workpiece having the ridges is loaded into another die, a punch is press-fitted into the lower hole of the workpiece, and the lower hole is extended along the axis.
しかし、この方法でトランスファーシャフトのような中空軸を成形しようとすると、次のような問題を生じる。
すなわち、下穴の底面をパンチで押圧し、ワークの中実部分の据え込みによって鍔を成形しているため、流動化した材料が中実部分からダイスの鍔成形部と下穴周壁の双方に向かって流れ、中空部の内周面で鍔成形予定位置の付近に肉ヒケ傷が生じてしまう。
However, if a hollow shaft such as a transfer shaft is to be formed by this method, the following problems occur.
In other words, the bottom surface of the pilot hole is pressed with a punch, and the ridge is formed by placing the solid part of the workpiece, so that the fluidized material is transferred from the solid part to both the die forming part of the die and the peripheral wall of the pilot hole. Flowing toward the bottom of the hollow portion, a scar mark will be generated near the position where the heel is to be formed.
本発明は、このような事情に鑑み、ワークの中空部内面に肉ヒケ傷が生じることのない中空軸の製造方法を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hollow shaft that does not cause a sink mark on the inner surface of a hollow portion of a workpiece.
上記目的を達成するための本発明は、鍔を有する中空軸を冷間鍛造で製造する方法であって、第一のダイスに装填されたワークにパンチを圧入して、先端が鍔成形予定位置の付近まで達する中空部成形用の下穴を形成する第1の工程と、鍔成形部を有する第2のダイスにワークを装填し、上記下穴の周壁の内外径を一定に保持した状態で上記下穴の周壁端面を押圧して上記鍔を成形する第2の工程と、上記鍔の成形されたワークを第3のダイスに装填し、上記下穴にパンチを圧入して該下穴を軸芯に沿って延長させる第3の工程と、
からなることを特徴とする。
The present invention for achieving the above object is a method of manufacturing a hollow shaft having ridges by cold forging, wherein a punch is press-fitted into a work loaded in a first die, and the tip is a heel forming position In a state in which the work is loaded on the first die for forming the hollow hole for forming the hollow portion reaching the vicinity of the second die and the second die having the flange forming portion, and the inner and outer diameters of the peripheral wall of the lower hole are kept constant. A second step of pressing the peripheral wall end surface of the pilot hole to form the ridge, and a work on which the ridge is formed is loaded into a third die, and a punch is press-fitted into the pilot hole to form the pilot hole. A third step of extending along the axis;
It is characterized by comprising.
かかる構成によれば、ワークの中実部ではなくて、下穴の周壁部の据え込みによって鍔が成形されるので、流動化した材料が下穴周壁からダイスの鍔成形部に向かって流れ、下穴底面の隅部に肉ヒケ傷が生じなくなる。 According to such a configuration, since the ridge is formed not by the solid part of the work but by the installation of the peripheral wall portion of the pilot hole, the fluidized material flows from the peripheral hole peripheral wall toward the ridge forming portion of the die, Meat sink marks will not occur at the corner of the bottom of the pilot hole.
上記第2の工程において、上記下穴はその先端が鍔成形予定位置を超えない深さに形成するのが好ましい。 In the second step, the pilot hole is preferably formed at a depth such that the tip thereof does not exceed the wrinkle forming scheduled position.
かかる構成によれば、流動化した材料が下穴周壁からダイスの鍔成形部に向かって湾曲して流れるが、下穴の先端が鍔成形予定位置を超えてない場合、流動化した材料の流れの湾曲が緩やかになり、下穴の先端隅部に折れ込み傷が生じなくなる。 According to such a configuration, the fluidized material flows in a curved manner from the peripheral wall of the pilot hole toward the die forming part of the die, but when the tip of the pilot hole does not exceed the planned forming position of the die, the fluidized material flows. Will bend gently and will not break into the tip corner of the pilot hole.
上記第3の工程において、上記ワークの下穴をパンチと同軸に保持した状態で該パンチを上記下穴に圧入するのが好ましい。
かかる構成によれば、パンチの軸芯と下穴の軸芯とが一致した状態でパンチがワークの中実部に押し込まれ、中空部の真直度が高くなる。
In the third step, it is preferable that the punch is press-fitted into the prepared hole while the prepared hole of the workpiece is held coaxially with the punch.
According to such a configuration, the punch is pushed into the solid part of the work in a state where the axis of the punch and the axis of the pilot hole coincide with each other, and the straightness of the hollow part is increased.
本発明によれば、第2の工程において、ワークの下穴の周壁端面を押圧した際、流動化した材料が下穴周壁からダイスの鍔成形部に向かって流れるので、下穴の先端隅部に肉ヒケ傷の発生する虞がなくなる。 According to the present invention, when the peripheral wall end surface of the pilot hole of the work is pressed in the second step, the fluidized material flows from the peripheral hole peripheral wall toward the die forming portion of the die, so that the tip corner of the pilot hole This eliminates the possibility of flesh marks.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1ないし図4はトランスファーシャフトの各成形工程を示している。 1 to 4 show each forming process of the transfer shaft.
まず、コイル状に巻かれた素材(例えば、構造用合金鋼SCM420)を剪断によって所定寸法に切断し、これを第1図に示すダイス50に装填してパンチ51で押圧する。この工程では、ワークの切断面の平坦化や寸法の適正化等の予備的な成形を行なう。成形されたワーク1の周面には、小径部2とテーパー部3と大径部4が形成されるとともに、大径部4の端面には、次工程でのパンチの挿入をガイドするための凹部5が形成される。ワーク1のダイス50からの離型はエジェクトピン52によって行なわれる。
First, a material wound in a coil shape (for example, structural alloy steel SCM420) is cut into a predetermined size by shearing, loaded into a
次いで、予備成形されたワーク1を図2に示すダイス60に装填し、これにパンチ61を圧入して中空部成形用の下穴11を形成する。この下穴11は、その先端が鍔成形予定位置の付近であって、鍔成形予定位置を超えない位置まで達する深さに形成しておく。この工程で成形されたワーク10には、下穴11の他に小径部12とテーパー部13と大径部14とが形成される。さらに、大径部14の周面にはテーパー部15が形成される。ワーク10のダイス60からの離型はエジェクトピン62によって行なわれる。
Next, the
ところで、成形終了後にパンチホルダー63がダイス60から離れる際、ワーク10がパンチ61に付着してダイス60から引き離されるのを防止するため、パンチホルダー63には次のような機構が設けられている。
By the way, in order to prevent the
すなわち、パンチホルダー63の孔63a内には可動プレート67が摺動自在に配設されるとともに、可動プレート67にロッド64が固設されている。可動プレート67は図外の駆動機構と連係してパンチホルダー63の孔63a内を移動する。ロッド64の先端にはプレート部材65がボルト64aで固定されるとともに、プレート部材65にスリーブ66が固設されている。プレート部材65は、パンチ61にスリーブ66を挿通してパンチ61に摺動自在に支持され、常時は、図2に示すようにパンチホルダー63の下面に当接している。そして、ワーク10の成形終了後にパンチホルダー63が上昇を開始すると、スリーブ66が図外の駆動機構によって押し下げられ、ワーク10がパンチ61から引き離されることになる。
That is, the
下穴11の成形されたワーク10は、図3に示す鍛造装置で鍔成形加工が施される。まず、この鍛造装置の構成について説明する。
The
ダイス70はワーク20を離型させるエジェクトピン71を備えている。ダイス70の表面には鍔成形部72が形成されている(図5(A)参照)。パンチホルダー73には、マンドレル74と、パンチ74と同芯に配置されたリング部材75とを固設してある。押圧スリーブ76は、マンドレル74に挿通ガイドされながら上端のフランジ部76aが孔77の周面を摺動するようにしてある。マンドレル74の周囲には複数のロッド78を配設するとともに、これらロッド78の下端を孔77の開口端に臨ませてある。押圧スリーブ76は、ロッド78に装着したスプリング79によって付勢されて、常時は、そのフランジ部76aを孔77の段部77aに押し付けている。いま、パンチホルダー73を降下させると、マンドレル74の先端部がワーク10の下穴11に挿入していくとともに、押圧スリーブ76の下端がワーク10の下穴11の周壁端面11aに当接し、押圧スリーブ76がスプリング79の付勢力に抗して押し上げられる。そして、マンドレル74の先端が下穴11の底面11bに当接すると、それと同時に押圧スリーブ76のフランジ部75aがロッド78の下端に当接することになる。つまり、マンドレル74が下穴11に完全に挿入した状態で押圧スリーブ76がワーク10の下穴周壁11cを押圧し、鍔の成形が開始される。ワーク20の成形終了後にパンチホルダー73が上昇すると、押圧スリーブ76がスプリング79の付勢力でワーク20をマンドレル74から引き離すことになる。
The die 70 is provided with an
次に、この鍛造装置による成形方法を図5を参照しながら説明する。 Next, a forming method using this forging apparatus will be described with reference to FIG.
図2の鍛造装置で成形されたワーク10は、図5(A)に示すようにダイス70に装填される。ワーク10はテーパー部15によってダイス70の成形孔70aへの挿入が規制される。パンチホルダー73を降下させると、リング部材75がワーク10の下穴周壁11bに嵌合するとともに、マンドレル74が下穴11に挿入する。つまり、ワーク10の下穴周壁11cの内外径を一定に保持した状態で押圧スリーブ76がワーク10の下穴周壁11cを押圧し、下穴周壁11cの据え込みによって鍔21を成形することになる。
The
図9は、以上の鍔成形工程で成形されたワーク20を示している。
FIG. 9 shows the
ここで、「鍔成形予定位置」とは、ワーク20の軸芯方向に対する、鍔21の下穴開口側の端面21aの位置をいう。つまり、本実施形態において、「下穴22はその先端が鍔成形予定位置を超えない深さに形成する」ということは、下穴22の周壁端面22aに対する下穴底面22a及び鍔21の下穴開口側の端面21aまでの距離をそれぞれL1,L2とすると、L1<L2の関係が成立することである。なお、鍔成形工程で成形されたワーク20には、小径部23とテーパー部24と大径部25が形成されている。
Here, the “saddle forming scheduled position” refers to the position of the end face 21 a on the side of the pilot hole opening of the
鍔21の成形されたワーク20は、図4に示す鍛造装置で下穴の延長加工が施される。まず、この鍛造装置の構成について説明する。
The
ダイス80はワーク30を離型させるエジェクトピン81を備えている。パンチホルダー82のハウジング83にはダイス80側に開口する孔84を形成するとともに、この孔84と同芯を保ってパンチ85を固設してある。なお、このパンチ85は、ワーク20の下穴22を成形したパンチ61よりも少し小径のものである。ハウジング83には筒状の保持部材86をパンチ85と同芯を保って摺動自在に収容するとともに、この保持部材86の上方に有底筒型状のガイド部材87を固設してある。ガイド部材87と保持部材86の間にはスプリング88を介装してある。さらに、パンチ85にスリーブ部材89を挿通するとともに、その下端部を保持部材86に挿入してある。スリーブ部材89は上端フランジ89aを保持部材86の内周面に摺動させながら上下動可能に配設してある。パンチ85の周囲には複数のロッド90を配設するとともに、これらロッド90の下端をガイド部材87の開口端に臨ませてある。
The
スリーブ部材89は、ロッド90に装着したスプリング91で付勢されて、常時は、その上端フランジ89aをガイド部材87の底壁87aに押し付けている。一方、保持部材86はスプリング88で付勢されて、常時は、その上端フランジ89aをハウジング83の段部83aに押し付けている。
The
いま、パンチホルダー83を降下させると、保持部材86がワーク20の下穴周壁22cに嵌合していくとともに、スリーブ部材89の下端がワーク20の下穴22の周壁端面22aに当接し、スリーブ部材89がスプリング91の付勢力に抗して押し上げられる。パンチホルダー73をさらに降下させると、パンチ85の先端部がワーク20の下穴11に挿入し始める。
Now, when the
そして、保持部材86がワーク20の下穴周壁11cに完全に嵌合し、その下端がワーク20の鍔21に当接すると、保持部材86がスプリング88の付勢力に抗して押し上げられる。パンチホルダー73がさらに降下すると、パンチ85の先端がワーク20の下穴11の底面11cに当接し、パンチ85がワーム20の中実部分26に圧入し始める。パンチ85の圧入によるワーク20の伸長は、スプリング88の収縮によって吸収される。ワーク20の成形終了後にパンチホルダー82が上昇すると、スリーブ部材89がスプリング88の付勢力でワーク30をパンチ85から引き離すことになる。
Then, when the holding
次に、この鍛造装置による成形方法を図6を参照しながら説明する。 Next, a forming method using this forging device will be described with reference to FIG.
図3の鍛造装置で鍔21を成形されたワーク20は、図6(A)に示すようにダイス80に装填される。次いで、パンチホルダー82を降下させて保持部材86をワーク20の下穴周壁21bに嵌合させる。つまり、ワーク20の下穴22をパンチ85と同軸に保持した状態でパンチ85をワーク20の中実部分26に圧入することで、下穴22をワーク20の軸芯に沿って延長させる。図10は以上の工程で成形されたワーク30を示している。このワーム30には、軸芯に沿って延び、一方の端面に開口する中空部31が形成されている。この中空部31は鍔32の付近で径が小さくなっている。また、ワーク20の他方の端部には、小径部33とテーパー部34と大径部35が形成されている。
The
以上の実施形態では、図5(B)に示すようにワーク20の下穴周壁22cを押圧スリーブ76で押圧し、下穴周壁22cの据え込みによって鍔21を成形しているので、流動化した材料が下穴周壁22cからダイス70の鍔成形部72に向かって流れ、下穴11の先端隅部に肉ヒケ傷が生じることはない。
In the above embodiment, as shown in FIG. 5 (B), the pilot hole
これに対して、図7に示すようにパンチPで下穴底面22aを押圧し、ワーク20の中実部分26の据え込みによって鍔21を成形する場合(特許文献1に記載の方法)、流動化した材料がワーク20の中実部分26からダイス70の鍔成形部72と下穴周壁11cの双方に向かって流れるため、下穴底面22aの隅部に肉ヒケ傷Cを生じ易い。
On the other hand, as shown in FIG. 7, when the punch hole P is pressed by the punch P and the
ところで、鍔21の成形工程においては、流動化した材料が下穴周壁22cからダイス70の鍔成形部72に向かって湾曲して流れることになる(図5(B)参照)。図8に示すように、下穴22の先端22bが鍔成形予定位置21aを超える深さL1に下穴22を形成すると、流動化した材料の流れが下穴先端22bの付近で急激に外側へ湾曲するため、下穴11の先端隅部に折れ込み傷Dを生じ易い。これに対し、本実施形態では、下穴22はその先端22bが鍔成形予定位置21aを超えていないので、流動化した材料の流れの湾曲が緩やかになり、下穴22の先端隅部に折れ込み傷を生じることはない(図5(B)参照)。
By the way, in the molding process of the
さらに、本実施形態では、下穴11の成形工程において、ワーク10の周面であって、鍔成形予定位置よりもやや先端寄りの箇所にテーパー部15を形成しているので、このテーパー部15が外側に膨張して鍔21を形成する。このため、鍔21の体積の確保が容易になるとともに、鍔21の成形精度も高くなる。
Furthermore, in the present embodiment, in the step of forming the
ところで、トランスファーシャフト30は高速回転する部品であるため、中空部31の真直度が良くないと、騒音や振動の発生原因となる。そこで、本実施形態では、図6(A)に示すようにワーク20の下穴周壁21cに保持部材86を嵌合させて、ワーク20の下穴22をパンチ85と同軸に保持した状態でパンチ85をワーク20の中実部分26に圧入することによって、中空部31の真直度の向上を図っている。
By the way, since the
因みに、トランスファーシャフト30は中空部31の体積を大きくするほど軽量化に役立つが、本実施形態では、中空部31の先端側が小径になっている。もし、図4に示す下穴延長工程において下穴11と同じ直径のパンチ85を用いて、同径の中空部31を連続して形成しようとすると、中空部31の内周面に肉ヒケ傷を生じ易くなる。これは、パンチ85の押圧により流動化した材料がワーク20の中実部分26からダイス70の鍔成形部72と下穴周壁11cの双方に向かって流れることになるが(図7参照)、同じ直径のパンチ85を用いると、このような現象が顕著になるからである。
Incidentally, although the
1 ワーク
10 ワーク
11 下穴
11a 下穴の周壁端面
11c 下穴の周壁
20 ワーク
21 鍔
22 下穴
30 ワーク
31 中空部
60 ダイス
61 パンチ
70 ダイス
72 鍔成形部
74 マンドレル
75 リング部材
85 パンチ
86 保持部材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
第一のダイスに装填されたワークにパンチを圧入して、先端が鍔成形予定位置の付近まで達する中空部成形用の下穴を形成する第1の工程と、
鍔成形部を有する第2のダイスにワークを装填し、上記下穴の周壁の内外径を一定に保持した状態で上記下穴の周壁端面を押圧して上記鍔を成形する第2の工程と、
上記鍔の成形されたワークを第3のダイスに装填し、上記下穴にパンチを圧入して該下穴を軸芯に沿って延長させる第3の工程と、
からなることを特徴とする中空軸の製造方法。 A method for producing a hollow shaft having a flange by cold forging,
A first step in which a punch is press-fitted into a workpiece loaded in a first die to form a pilot hole for forming a hollow portion whose tip reaches a vicinity of a punch forming position;
A second step of charging the workpiece into a second die having a ridge forming portion and pressing the peripheral wall end face of the pilot hole while holding the inner and outer diameters of the peripheral wall of the pilot hole constant; ,
A third step of loading the workpiece formed with the ridge into a third die, press-fitting a punch into the prepared hole, and extending the prepared hole along the axis;
A process for producing a hollow shaft, comprising:
3. The method for manufacturing a hollow shaft according to claim 1, wherein in the third step, the punch is press-fitted into the pilot hole in a state where the pilot hole of the workpiece is held coaxially with the punch. .
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