JP4110677B2

JP4110677B2 - 据え込み鍛造装置

Info

Publication number: JP4110677B2
Application number: JP19738599A
Authority: JP
Inventors: 朋義柳沢
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2019-07-12
Also published as: JP2001025841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円柱形等の柱状を呈するブランクの両端又はその付近に太径部を同時に成形する熱間または温間鍛造用の据え込み鍛造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブランクの一端に丸い円盤を有する部品、例えば自動車のアクスルシャフトは、棒鋼のブランクの一端を熱間で据え込み鍛造することにより成形されている。
一方、例えば自動車のトラニオンソケットのように、ブランクの両端又はその付近において径方向に広がる太径部を有する部品を熱間鍛造する場合、従来は次のような方法で行われていた。即ち、図５(Ａ)に示すように、据え込み鍛造装置７０のダイス７２における円柱形のキャビティ７４内に、先ず、所定温度域に加熱された円柱形のブランク６０を挿入する。図５(Ａ)で上記キャビティ７４内の右側の開口部寄りには、リング形に張出した拡径部７６が形成されている。尚、ダイス７２は、図示で前後(奥行き)方向に２分割可能な割り型構造とされている。
【０００３】
次に、円柱形のポンチ７８をキャビティ７４内に図５(Ａ)で左側に押込む。すると、図５(Ｂ)に示すように、ブランク６０はその軸方向に沿って据え込まれ、その一部が流動化して上記拡径部７６内に進入し、ブランク６０の右端寄りに円盤形のフランジ(太径部)６２を成形する。そして、ポンチ７８を後退させた後で、ダイス７２を分割して上記ブランク６０を取り出す。
更に、図５(Ｃ)に示すように、上記フランジ６２付きのブランク６０を据え込み鍛造装置８０にセットする。この装置８０はダイス８２、補助ダイス８６、及びポンチ９０を有する。先ず、上記ブランク６０を左右反転し、分割可能なダイス８２と補助ダイス８６とに跨って、ブランク６０を円柱形のキャビティ８３，８７内に挿入する。この際、上記フランジ６２を補助ダイス８６のリング部８８内に位置させ且つ右側のダイス８２との間で挟み付ける。ダイス８２は、そのキャビティ８３の右側にテーパ部８５を介して大径部８４を同軸にして有する。
【０００４】
図５(Ｃ)に示すように、ポンチ９０は円柱形の本体９２の左端の先端面９３に円錐形の凸部９４を、その周囲にリング形のリブ９６を有する。図５(Ｃ)の状態で、ポンチ９０をダイス８２の大径部８４内に押し込む。その結果、図５(Ｄ)に示すように、ブランク６０の右端寄り部分は、ダイス８２のテーパ部８５とポンチ９０の凸部９４を含む先端面９３に押圧される。これにより、図５(Ｄ)に示すように、ブランク６０の右端寄りにテーパ面６７と円錐面６８とを両側に有する傾斜フランジ(太径部)６６が成形され、左端付近のフランジ６２と右端の傾斜フランジ６６との一対の太径部を有する成形体６０ａが得られる。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、図５にて示した従来の据え込み鍛造方法では、２つの据え込み工程とこれらに用いる２つの鍛造装置７０，８０を必要とし、工数とコストを要する。しかも、途中でフランジ６２付きのブランク６０を鍛造装置７０から取り出し反転した後、鍛造装置８０に再セットするため、労力を要すると共に成形誤差を招き易い。更に、鍛造装置８０にセットする前に、上記ブランク６０を再加熱する場合も生じるため、エネルギーロスを生じる、という問題もあった。
本発明は、以上において説明した従来の技術における問題点を解決し、工程数と装置の数を低減し、且つブランクの両端又はその付近に太径部を形状・寸法の精度良く、容易且つ確実に成形し得る熱間または温間鍛造用の据え込み鍛造装置を提供する、ことを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、ダイス内に所要形状のスライドダイスを摺動自在に配置して、ブランクの両端又はその付近に一対の太径部を同時に据え込み鍛造することに着想して成されたものである。
【０００７】
即ち、本発明における熱間または温間鍛造用の据え込み鍛造装置（請求項１）は、柱状のブランクを中心軸と同心にして挿入するキャビティを有するダイスと、前記キャビティ内に摺動自在に配置され且つ上記ブランクを貫通させるスライドダイスと、上記キャビティ内に上記ブランクの軸方向に沿って押込まれ且つブランク及びスライドダイスの各後端面を押圧するポンチと、を備え、上記ダイスのキャビティ内の先端部には、太径部を形成する成形部を有し、上記スライドダイスは、その先端に上記ダイスの成形部との間でブランクに太径部を成形する成形端面を有し、且つその後端部に前記ポンチの先端部を受け入れる凹部を有し、上記ポンチは、側面にスライドダイスの後端面に当接可能なリング状のリブを有する、ことを特徴とする。
【０００８】
これによれば、ダイスとスライドダイスとの間、及びスライドダイスとポンチとの間で、柱状で且つ断面が略同一形状のブランクの両端又はその付近に円盤形を呈するフランジ等の一対の太径部を、１工程により確実に精度良く鍛造成形することができる。従って、従来に比べて１つの鍛造装置によってブランクの両端又はその付近に一対の太径部を同時に成形することができ、設備コストの低減は基より、上記鍛造方法を確実に行わしめて、生産性等の向上に寄与することもできる。
尚、スライドダイスの凹部は、円柱形の凹みの他に、テーパ面や湾曲面を含む凹みとしても良い。
また、前記スライドダイスの中間に成形用のリング溝を設けることにより、ブランクの中間にも太径部を更に形成し得る。
【０００９】
また、前記スライドダイスが、バネ等の弾性体を介して前記ダイスのキャビティ内に摺動自在に配置され、前記ポンチの押込みと同期して摺動すると共に、上記ポンチが後退した際に上記弾性体により当初の位置に復帰する、熱間または温間鍛造用の据え込み鍛造装置（請求項２）も含まれる。
【００１０】
これによれば、スライドダイスはバネ圧等に抗してポンチの押込みと共にダイスのキャビティ内をその先端部寄りに同期して摺動することにより、ダイスとスライドダイスとの間で太径部を成形する。且つスライドダイス自体がその後端部の凹部内にポンチの先端部を受け入れて、両者の間でも太径部をブランクの後端又はその付近に確実に成形することが容易に行える。しかも、スライドダイスはポンチの後退に同期してバネ圧等により、当初の位置に自動的に復帰するので、次の鍛造作業を連続して容易に行うことができる。
尚、少なくとも両端に太径部を成形したブランクを取り出すため、スライドダイス及びダイスを割り型構造としておく。また、上記弾性体には、コイルバネや板バネ等の他、耐熱ゴムや、密閉された液体やガス等の流体も含まれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下において本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１(Ａ)は、本発明の据え込み鍛造装置１の断面を示す。鍛造装置１は、ダイス１０、スライドダイス２０、及びポンチ３０を備える構成とされている。
図１(Ａ)及び(Ｂ)に示すように、ダイス１０は略円筒形の本体１１の内部に円柱形で図示で水平なキャビティ１２と、その左端の先端部に位置する小径部１８と、これに隣接する大径の成形部１６と、この成形部１６に隣接する更に大径のリング溝１４とを有する。係るキャビティ１２内において、後(右)端の開口部から上記リング溝１４までの間に、一対の凹溝１３,１３が対称に形成されている。
尚、上記小径部１８は、追って挿入されるブランクの先端部を収容し、これに応じてその内径が予め設定されている。また、小径部１８の中心部には、ノックアウトピン１７が左右方向に貫通可能に配置されている。
【００１２】
図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、ダイス１０のキャビティ１２内には、スライドダイス２０が摺動自在に配置されている。スライドダイス２０は、全体が略円筒体でその中心に追ってブランクを貫通させる丸い透孔２２と、図示で左端の成形端面２７と、その外側に位置するリング形の段部２８を有し、透孔２２の右(後)端にはテーパ面２６を介して大径の凹部２４を有する。この透孔２２の内径はダイス１０の小径部１８の内径と略同一であり、先端の成形端面２７の外径はダイス１０の成形部１６の内径と略同じに設定されている。
また、図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、スライドダイス２０の外側には対称に一対の凸条２３が突設されている。この凸条２３はダイス１０の凹溝１３内に個別に嵌め込まれ、スライドダイス２０をダイス１０のキャビティ１２内で摺動させる。更に、ダイス１０におけるリング溝１４の縦壁１５とスライドダイス２０の段部２８の縦壁２９との間には、複数のコイルバネ１９,１９が装着されている。
【００１３】
図１(Ａ)に示すように、ポンチ３０は、円柱形の本体３２と、先端面３４に突設した円錐形の凸部３６と、外側面に突設したリング状のリブ３８とを有する。
図１(Ｂ)に示すように、スライドダイス２０は、上記コイルバネ１９,１９によって、ダイス１０のキャビティ１２内で常に一定の場所に位置する。しかし、次述するようにポンチ３０がキャビティ１２内に進入し、且つその先端面(先端部)３４と凸部３６がスライドダイス２０の凹部２４内に進入すると、スライドダイス２０は、ポンチ３０のリブ３８に押されて、バネ１９，１９を圧縮しつつ図示で左側に摺動する。尚、前記ダイス１０とスライドダイス２０は金型用鋼から、上記ポンチ３０は工具鋼からなり、切削加工や放電加工等によって製作される。
【００１４】
ここで、上記鍛造装置１を用いたブランクの据え込み鍛造方法を説明する。
先ず、図１(Ａ)に示すように、予め所定温度域に加熱した構造用炭素鋼からなる円柱形のブランク２をスライドダイス２０の透孔２２内に貫通させ、且つその先端部をダイス１０の小径部１８内に挿入して、当該ブランク２をセットする。
この状態で、ポンチ３０をダイス１０のキャビティ１２内に進入させ、且つその先端面(先端部)３４をスライドダイス２０の凹部２４内に押込む。
すると、図２(Ａ)に示すように、ポンチ３０は、その円錐形の凸部３６を含む先端面３４がスライドダイス２０の凹部２４内に進入しつつ、外側のリブ３８がスライドダイス２０の後端面に当接し、且つこれを図示で左側に押圧する。
【００１５】
また、図２(Ａ)に示すように、スライドダイス２０はバネ１９，１９を圧縮しつつ左側に移動し、その成形端面２７はダイス１０の成形部１６内に進入し、且つブランク２も図示で左側に押圧される。
この結果、図２(Ａ)に示すように、ブランク２の後端寄りには、スライドダイス２０の凹部２４内においてそのテーパ面２６とポンチ３０の先端面３４及び凸部３６とに挟まれた斜めの隙間が形成される。そして、ブランク２の後端寄りの部分は、ポンチ３０の凸部３６に押されることにより、上記テーパ面２６と先端面３４との隙間に張出して円錐状のフランジ(太径部・円錐形部分)８を形成する。
一方、ブランク２の先端寄りの部分は、ダイス１０の成形部１６とスライドダイス２０の成形端面２７との間に形成されるリング形の隙間内に一部が張り出して、当該ブランク２よりも大径で円盤形のフランジ(太径部)６を形成する。
【００１６】
ポンチ３０は、その先端面３４が所定の位置まで進入した時点でその押し込みを停止し、図２(Ｂ)に示すように右側に後退させる。すると、バネ１９はポンチ３０の圧力から解放され、その弾性により元の長さに伸長する。この結果、図示のように、スライドダイス２０も係るバネ１９，１９に押されてキャビティ１２内を摺動し当初の位置に復帰する。また、ノックアウトピン１７を図示のように右側に突出させ、ブランク２をダイス１０の小径部１８から離脱させる。
図２(Ｂ)に示す状態で、スライドダイス２０とダイス１０とをそれぞれ２分割する。その結果、図２(Ｃ)に示す成形体３が得られる。この成形体３は、ブランク２の先端部４の付近にリング形のフランジ６を、後端に傾斜面７と円錐形の凹み９とを両側に有する円錐形状のフランジ８をそれぞれ一体に有している。
【００１７】
以上のように、据え込み鍛造装置１を用いて、所定温度域に加熱したブランク２を据え込み鍛造を行うと、ポンチ３０の１回の押し込み動作のみにより、このポンチ３０とダイス１０及びスライドダイス２０とによる前述した協動作用が行われる。この結果、ブランク２の両端に一対のフランジ(太径部)６，８を同時に精度良く鍛造成形することができる。従って、前記図５で説明した従来の方法に比べて少ない工程数と鍛造装置により、ブランクから一対のフランジ等の太径部を有する成形体３を容易且つ確実に得ることができる。しかも、工程間でのブランクの移送や反転、或いは再加熱や再セットの手間も省略できると共に、形成すべきフランジ等の一対の太径部を形状・寸法精度良く成形することができる。
【００１８】
図３(Ａ)及び(Ｂ)は、前記成形体３の次の鍛造工程を例示する。
図３(Ａ)に示すように、成形体３は、そのブランク２を割り型のダイス４０における透孔４１内に挿入されると共に、円錐形状のフランジ８をダイス４０のキャビティ４２内に収容される。このキャビティ４２は球面部４３を透孔４１寄りに有する。また、成形体３の先端部４とフランジ６は、ダイス４０の左側に突出する。図３(Ａ)で左側に位置する補助ダイス４４は、上記先端部４及びフランジ６を収容可能な凹部４５と段部４６とを有する。図３(Ａ)で右側に位置するポンチ４７は、先端の半球面４８とこれに隣接してリング形のリブ４９とを有する。
【００１９】
図３(Ａ)において、補助ダイス４４を右側に移動しダイス４０の先端面に接触させた後、ポンチ４７をキャビティ４２内に押し込む。すると、図３(Ｂ)に示すように、成形体３の先端部４とフランジ６は、補助ダイス４４の凹部４５と段部４６内に収容され、且つフランジ６は、両ダイス４０，４４間に挟持される。
一方、図３(Ｂ)に示すように、ポンチ４７はダイス４０のキャビティ４２内に進入し、その半球面４８が成形体３のフランジ８を左側に押圧する。この結果、フランジ８は、ダイス４０の球面部４３とポンチ４７の半球面４８及びリブ４９に囲まれた空間内に流動変形し、図示のような半球面部８ａに成形される。係る半球面部８ａとフランジ６を有する成形体３ａは、更に図示しない鍛造工程を経ることにより、例えば自動車のトラニオンソケットに成形することができる。
【００２０】
また、図３(Ｃ)及び(Ｄ)は成形体３の別の鍛造工程を例示する。尚、図３(Ｃ)と(Ｄ)は、成形体３とダイス５０，５４やポンチ５８の上半分を図示する。
図３(Ｃ)に示すように、成形体３は、そのブランク２を割り型のダイス５０における透孔５１内に挿入され、且つ円錐形状のフランジ８をダイス５０のキャビティ５２内に収容される。該キャビティ５２は、垂直面５３を透孔５１寄りに有する。また、成形体３の先端部４とフランジ６は、ダイス５０の左側に突出する。
図３(Ｃ)で左側に位置する補助ダイス５４は、上記先端部４及びフランジ６を収容可能な凹部５５と段部５６を有する。図３(Ｃ)で右側には、ダイス５０のキャビティ５２内に進入する円柱形のポンチ５８が位置している。
【００２１】
図３(Ｃ)において、補助ダイス５４を右側に移動しダイス５０の先端面に接触させた後、ポンチ５８をキャビティ５２内に押し込む。すると、図３(Ｄ)に示すように、成形体３の先端部４とフランジ６は、補助ダイス５４の凹部５５と段部５６内に収容され、且つフランジ６は、両ダイス５０，５４間に挟持される。
一方、図３(Ｄ)に示すように、ポンチ５８は、ダイス５０のキャビティ５２内に進入し、その先端面５９が成形体３のフランジ８を左側に押圧する。この結果、フランジ８は、ダイス５０の垂直面５３とポンチ５８の先端面５９に囲まれた空間内に流動変形し、図示のような円盤形のフランジ８ｂに成形され、一対のフランジ６，８ｂを有する成形体３ｂが得られる。
【００２２】
図４(Ａ)は、前記鍛造装置１の変形形態の据え込み鍛造装置１ａを示す。この装置１ａは、前記と同じダイス１０と、スライドダイス２０ａ及びポンチ３０ａを有する。図４(Ａ)に示すように、スライドダイス２０ａは、その凹部２４内の透孔２２寄りに垂直面２５を有する。また、ポンチ３０ａはその先端面３４の中心付近にやや小さい円錐形の凸部３５を有する。
図４(Ａ)に示すように、予め所定温度域に加熱した円柱形のブランク２をダイス２０のキャビティ１２内で且つスライドダイス２０ａの透孔２２を貫通してセットする。次に、ポンチ３０ａを左側に移動して、ダイス２０のキャビティ１２内に進入させ、且つ円錐部３５を含む先端面３４をスライドダイス２０ａの凹部２４内に押し込む。
【００２３】
その結果、図４(Ｂ)に示すように、ブランク２の後端寄りには、スライドダイス２０の凹部２４内においてその垂直面２５とポンチ３０の先端面３４とに挟まれたリング形の隙間が形成される。これにより、ブランク２の後端寄りの部分はポンチ３０の凸部３５に押されて、上記垂直面２５と先端面３４との隙間に張出してフランジ(太径部)８ｃが形成される。一方、ブランク２の先端寄りには、前記同様のフランジ(太径部)６が形成される。従って、係る鍛造装置１ａによれば、一対のフランジ６，８ｃを同時に据え込み鍛造で成形することができる。
【００２４】
本発明は以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、本発明が適用されるブランクの当初の形状は、前記の円柱体に限らず、断面楕円形の柱形や、四角柱体、六角柱体、八角柱体等の正多角形の柱体や変形多角形の柱体も含まれる。これらに応じて、ダイスのキャビティやスライドダイスの透孔の断面形状、或いはポンチの先端面の形状も上記と相似形にされる。
また、ブランクの材質は、普通鋼や特殊鋼はもとより、種々のステンレス鋼、アルミニウム合金、或いはチタンやチタン合金も含まれ得る。
更に、スライドダイスにおける透孔の中間に成形用のリング溝を設けることにより、ブランクの中間にも太径部を更に形成することも可能である。
尚、本発明が適用される据え込み鍛造方法には、前述した熱間鍛造に限らず、いわゆる温間鍛造を適用することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上において説明した本発明の据え込み鍛造装置によれば、ダイスとスライドダイスとの間、およびスライドダイスとポンチとの間で、柱状で且つ断面が略同一形状のブランクの両端またはその付近にフランジ等の一対の太径部を１つの工程において確実に精度良く鍛造成形することができる。即ち、１つの工程でブランクの両端又はその付近に太径部分を同時に形状・寸法の精度良く容易且つ確実に成形することができる。しかも、従来に比べ工数が半減でき、その間における反転や移送、或いは再加熱や再セット等の労力も省略できる。
従って、従来に比べ１つの鍛造装置によりブランクの両端又はその付近に一対の太径部を同時に成形することができ、設備コストを低減し、上記鍛造方法を確実に行わせて、生産性や歩留まりの向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(Ａ)は本発明の鍛造装置およびこれを用いた鍛造工程を示す概略断面図、(Ｂ)は(Ａ)に示した鍛造装置のダイスとスライドダイスを示す断面を含む斜視図。
【図２】(Ａ)及び(Ｂ)は図１(Ａ)に続く鍛造工程を示す概略図、(Ｃ)は本発明の鍛造装置によりブランクから得られた成形体を示す斜視図。
【図３】(Ａ)，(Ｂ)及び(Ｃ)，(Ｄ)は図２(Ｃ)の成形体を鍛造する工程を示す各概略図。
【図４】(Ａ)及び(Ｂ)は図１(Ａ)の鍛造装置の変形形態の据え込み鍛造装置と、これを用いた鍛造工程を示す概略図。
【図５】(Ａ)乃至(Ｄ)は従来の技術による据え込み鍛造工程を示す概略図。
【符号の説明】
１，１ａ………据え込み鍛造装置
２………………ブランク
６，８ｃ………フランジ(太径部)
８………………円錐形状のフランジ(円錐形部分、太径部)
１０……………ダイス
１２……………キャビティ
１６……………成形部
１９……………コイルバネ(弾性体)
２０，２０ａ…スライドダイス
２４……………凹部
２７……………成形端面
３０，３０ａ…ポンチ
３４……………先端面(先端部)

Claims

柱状のブランクを中心軸と同心にして挿入するキャビティを有するダイスと、
上記キャビティ内に摺動自在に配置され且つ上記ブランクを貫通させるスライドダイスと、
上記キャビティ内に上記ブランクの軸方向に沿って押込まれ且つブランク及びスライドダイスの各後端面を押圧するポンチと、を備え、
上記ダイスのキャビティ内の先端部には、太径部を形成する成形部を有し、
上記スライドダイスは、その先端に上記ダイスの成形部との間でブランクに太径部を成形する成形端面を有し、且つその後端部に前記ポンチの先端部を受け入れる凹部を有し、
上記ポンチは、側面にスライドダイスの後端面に当接可能なリング状のリブを有する、
ことを特徴とする熱間または温間鍛造用の据え込み鍛造装置。
前記スライドダイスが、バネ等の弾性体を介して前記ダイスのキャビティ内に摺動自在に配置され、前記ポンチの押込みと同期して摺動すると共に、上記ポンチが後退した際に上記弾性体により当初の位置に復帰する、
ことを特徴とする請求項１記載の熱間または温間鍛造用の据え込み鍛造装置。