JP4159063B2 - Forging equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉空間の粗材を塑性加工する鍛造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、リング状の平歯車等を鍛造によって加工する装置として、特公昭62−33015号に記載の鍛造法が知られている。
上記文献に記載された鍛造法は、密閉穴型のダイスと、これに嵌合するポンチとからなる密閉型を用い、加圧加工の途中で加圧力の急増のために粗材が型内へ充填される外方あるいは内方への流れが緩慢になった段階で粗材の中央部あるいは他の不要部に穴をあけ、しかる後に前記密閉型によって再加工し、設置した穴の穴径の縮小を伴わせながら加圧を進行させることによって粗材を更に外方あるいは内方へ流して型内への充填を果して加工を完了させるものである。
【0003】
具体的に上記公報には、外周に歯部を構成したポンチと、歯部に嵌合する内歯部(凹部)を側面にもつ密閉穴型のダイスとで鍛造を行う例が記載されている。粗材は歯元円に近い直径をもちかつ中央穴(不要部)が予め形成されたリング状粗材とし、製品としてリング状の平歯車を製作する。また、ポンチとダイスの中心に、摺動自在なマンドレルを備えておき、粗材中央穴の内周面はマンドレルの貫通により拘束されている。そして、ポンチをダイスに加圧し、粗材を外向きに流す。途中加工力が急増する段階でマンドレルを抜く。マンドレルは、中央穴に相当する空間を保持した状態で停止されている。この状態で再加圧を行うと、空間が縮小されて外向きの流れが再び進行し、歯部への充填が完了する。
【0004】
この後、マンドレルを圧下させることにより、縮小した空間に吐出した粗材片を除去しつつ完全な中央穴が形成され加工を完了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の鍛造装置では、加圧中、ダイスの歯部(内歯)に充填される粗材が、該歯部の壁面に対する静的摩擦力に抵抗して流動しなければならないため、ポンチとダイスに必要な加圧力が前記静的摩擦力によって大きくなるという問題がある。
【0006】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、粗材の周面に形成される鍔状、ネジ状、はすば歯状あるいは平歯状の突部の形成のために、該突部に嵌合するダイス凹部の壁面と粗材との摩擦を可及的に小さくして加圧力を低減できるようにした鍛造装置を提供することを解決すべき課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明の発明者等は種々検討を重ね、ダイス凹部の壁面が加圧方向に遊動できれば、流動する粗材と壁面との摩擦力を小さくできると考え、本発明を完成した。
すなわち、本発明の鍛造装置は、周面に鍔状、ネジ状、はすば歯状あるいは平歯状の突部をもつ円柱状若しくはリング状の製品の塑性加工を行う鍛造装置であって、該製品の粗材を該突部と交差する方向に加圧する少なくとも一方がスライド型の第一パンチ部材及び第二パンチ部材と、該第一パンチ部材の先端面及び第二パンチ部材の先端面に対し前記粗材の加圧方向又は加圧方向及び回転方向に遊動可能な側面周壁を構成し、該側面周壁、該第一パンチ部材の先端面及び第二パンチ部材の先端面で密閉空間を区画するとともに該側面周壁には該突部を形成するための凹部をもつダイス部材と、該ダイス部材に該第一パンチ部材と第二パンチ部材とによる該粗材への加圧力に対向した所定の圧力を付与しつつ該ダイス部材の加圧方向又は加圧方向及び回転方向への可動を行う浮遊手段とを具備することを特徴とする。
【0008】
【作用】
本発明の鍛造装置においては、密閉空間が加圧方向に対向した第一パンチ部材と第二パンチ部材と側面周壁を構成するダイス部材で構成される。そして、ダイス部材は加圧方向又は加圧方向又は回転方向に所定の圧力を対向させた状態で遊動できるため、側面周壁の凹部に流動する粗材と凹部壁との摩擦が動摩擦状態となって、粗材が凹部へ流動しやすくなり、加圧力を低減することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の鍛造装置は、第一パンチ部材、第二パンチ部材、遊動可能なダイス部材及び浮遊手段とによって構成することができる。すなわち、流動を促進する空間(中央孔やその他の切欠き等の不要部)をもたない製品でも、加圧力を増大させることなく突部に粗材を充填する技術である。
【0010】
突部とは、粗材の外周面あるいは内周面に形成される鍔部、平歯部、はすば歯部あるいはねじ等である。
好適な実施形態として、第一パンチ部材及び第二パンチ部材は、粗材を加圧方向に貫通して不要部を形成する加圧方向に摺動自在な少なくとも一つのマンドレルを一体的にもつことができる。該マンドレルは、加圧途中で該不要部の容積分に等しいかそれより若干加圧方向に小さい空間を形成保持するとともに更なる加圧により該不要部の該空間に流出した粗材片をカットする。
【0011】
この実施形態によれば、マンドレルによって形成される空間に粗材が突出して流動が促進される効果と、ダイス部材が遊動して粗材と凹部壁との摩擦が小さくなる効果の両方で加圧力を低減できる。
浮遊手段は、直動形の液圧アクチュエータとこれを制御する液圧回路で構成することができる。液圧回路を用いる利点は、例えばラックとピニオンで一定の圧力を加圧力に対向して付与する場合に、モータ等の駆動手段に負荷がかかり電力消費が大きいが、液圧回路ではリリーフバルブで簡単に加圧力に対向する圧力を付与できる。
【0012】
【実施例】
本発明の鍛造装置を図面に示す実施例によって更に詳細に説明する。
実施例の鍛造装置1は、図1に示すように、図示しない加圧装置に連結される上型ベース2と、上型ベース2に固定された上パンチ(スライド型)3と、上パンチ3の内部に配置された上マンドレル4と、下型ベース5と、下型ベース5に固定された下パンチ6(固定型)と、下パンチ6の内部に配置され、上マンドレル4の先端面と対面する下マンドレル7と、下型ベース5に配置された浮遊手段10と、浮遊手段10に連結されたダイス部材8とからなる。
【0013】
ダイス部材8の内周には、製品となる粗材9の外周面に形成する平外歯(突部)に対応して上下方向につながるように内歯8a(凹部)が刻設されている。また、この内歯8aに噛み合うように上パンチ3及び下パンチ6の先端部外周には、外歯3a、6aがそれぞれ形成されている。
浮遊手段10は、下型ベース5の内部に設けられた環状又は均等間隔に複数個設けられたピストン室をもつシリンダ11と、そのピストン室内を上下するピストン12とからなる。そして、ピストン12の先端部には、ダイス8が連結されている。シリンダ11には、下方に給液ポート13が設けられ、給液ポート13には図2に示す油圧回路20から作動液が給排されるようになっている。なお、ピストン室は、均等間隔に複数個設けるよりも環状にすることでより上下方向に平行な状態でダイス部材8の上下方向への移動を行うことができる。
【0014】
図2に示されるように、作動液のタンク24と、タンク24の作動液を吸入するポンプ21と、給液ポート13とポンプ21との間に配置された電磁弁22と、電磁弁22と給液ポート13との接続点とタンク24との間に配置されたリリーフバルブ23とを有する。リリーフバルブ23は、ここでは0.5MPaの圧力がかかると開放する設定となっている。また、ポンプ21の出口側液路28と帰還液路29とを跨ぐようにリリーフバルブ25が接続されている。リリーフバルブ25は、ポンプ21の過剰吐出圧をカットするものである。
【0015】
上記鍛造装置は以下のように作動する。図1の左側に示されるように、先ずリング状の粗材9を下パンチ6と上パンチ3との間にセットする。粗材9は、中央に不要部としての中央孔9aをもち、上マンドレル4及び下マンドレル8がその中央孔9aに貫通した状態にされる。粗材9は、内径が上マンドレル4及び下マンドレル7の外径よりも若干大きい程度に設定されている。
【0016】
ダイス8は、電磁弁22が図2で右位置に切換えられているので、ポンプ21より作動液がシリンダ11のピストン室に供給されて、ピストン12が最高位まで浮上させられている。
ピストン12が最高位(所望の位置)まで浮上すると、電磁弁22は、図2で中間位置に切り換えられて、シリンダ11内に供給された作動液がリリーフバルブ23により閉じ込められた状態となる。
【0017】
次に図1の右側に示されるように、上型ベース2が下方へ加圧されることにより、上パンチ3が粗材9を塑性変形させつつ下降する。粗材9は、上方から加圧されると、図1で横方向に広がり、ダイス8の内歯8aに沿って材料流動させられる。粗材9は、変形しながらダイス8の内歯8a壁と摩擦が生じてその摩擦抵抗により、ダイス8が下方への圧力を受ける。
【0018】
ダイス8には、浮遊手段10のピストン12が連結しており、ピストン12にシリンダ11内に存在する作動液をシリンダ12の外へ押し出す力が働く。この作動液への力は、リリーフバルブ23に圧力をかけて、設定された圧力以上の圧力が生じると、その過剰な圧力は開放してタンク24へ逃される。このダイス8が下降することにより、粗材9とダイス8の内歯8a壁との間には、静的摩擦ではなく、動的摩擦が生じた状態となり、加圧力を低減することができる。
【0019】
更に本実施例では、加圧をこれ以上行っても材料流動が見込めない状態になったとき、図3左側に示されるように、上マンドレル4と下マンドレル7とが当接した状態から、上マンドレル4を上昇させて空間30を形成する。この空間30は、中央孔9aの容積分に等しいかそれより若干加圧方向に小さくなるように、上マンドレル4と下マンドレル7の距離が調整されている。
【0020】
上記空間30が形成されることにより、粗材9は図3の右側に示されるように、空間30内に材料の突出が生じる。これにより、更にダイス8の内歯部8a内への材料流動が生じ、外歯に材料が十分に充填された製品を鍛造することができる。 十分に所望の形状に材料が充填された後、上マンドレル4と下マンドル7とを下降させて、粗材9の中央孔9a内に突出した粗材片9bを切除する。かくて、低減された加圧力で十分な充填性のある製品を鍛造により製造することができる。 上記実施例は、リング状の平外歯車を製造するものであるが、はすば歯車やネジ部材でも製造することができる。この場合は、ダイス8が加圧方向及び回転方向に遊動する構成とすればよい。具体的には、シリンダ11にピストン12を回転させるガイドを設ければよい。
【0021】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、密閉空間が第一ポンチ部材及び第二ポンチ部材と該第一ポンチ部材及び第二ポンチ部材に対し加圧方向又は加圧方向及び回転方向に遊動可能な側面周壁を構成するダイス部材で区画されるため、材料流動時のダイス部材との摩擦を小さくでき、必要な加圧力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の鍛造装置の一実施例を示し左半分は加圧前の状態、右半分は加圧途中の状態を示す断面図である。
【図2】 図1の鍛造装置で再加圧した状態(左半分)と不要部を再生した状態を示す断面図である。
【図3】 図1の鍛造装置で油圧回路図である。
【符号の説明】
9…粗材、3…上パンチ(第一パンチ部材)、6…下パンチ(第二パンチ部材)、8a…内歯(凹部)、8…ダイス部材、10…浮遊手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a forging device that plastically processes a rough material in a sealed space.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a forging method described in Japanese Examined Patent Publication No. 62-33015 has been known as an apparatus for processing ring-shaped spur gears and the like by forging.
The forging method described in the above document uses a sealed mold composed of a die with a sealed hole mold and a punch fitted to the die, and the rough material is moved into the mold due to a sudden increase in pressure during the pressing process. At the stage where the outward or inward flow to be filled becomes slow, a hole is made in the center part of the coarse material or other unnecessary part, and then reworked by the above-mentioned sealed mold, and the hole diameter of the installed hole is By proceeding with pressurization while shrinking, the coarse material is further flowed outward or inward to fill the mold and complete the processing.
[0003]
Specifically, the above publication describes an example in which forging is performed with a punch having a tooth portion on the outer periphery and a closed hole die having an inner tooth portion (concave portion) fitted to the tooth portion on a side surface. . The coarse material is a ring-like coarse material having a diameter close to the root circle and having a central hole (unnecessary portion) formed in advance, and a ring-shaped spur gear is manufactured as a product. A slidable mandrel is provided at the center of the punch and the die, and the inner peripheral surface of the coarse material central hole is constrained by the penetration of the mandrel. And a punch is pressurized to a die | dye and a rough material is poured outward. Pull out the mandrel at the stage when the machining force increases rapidly. The mandrel is stopped in a state where a space corresponding to the central hole is held. When re-pressurization is performed in this state, the space is reduced, the outward flow proceeds again, and the filling of the tooth portion is completed.
[0004]
Thereafter, by rolling down the mandrel, a complete central hole is formed while removing the coarse material pieces discharged into the reduced space, and the processing is completed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional forging apparatus, during pressing, the rough material filled in the tooth part (inner tooth) of the die must flow against the static frictional force against the wall surface of the tooth part. There is a problem that the pressing force required for the die is increased by the static frictional force.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and for the formation of a hook-like, screw-like, helical-toothed or flat-toothed protrusion formed on the peripheral surface of the coarse material, It is an object to be solved to provide a forging device in which the friction between the wall surface of the die recess fitted to the protrusion and the rough material can be reduced as much as possible to reduce the applied pressure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have made various studies, and if the wall surface of the die recess can be moved in the pressurizing direction, the frictional force between the flowing coarse material and the wall surface can be reduced, and the present invention has been completed. did.
That is, the forging device of the present invention is a forging device that performs plastic working of a cylindrical or ring-shaped product having a flange-like, screw-like, helical-toothed or flat-toothed protrusion on the peripheral surface, At least one that presses the rough material of the product in a direction intersecting the projection is a slide-type first punch member and a second punch member, and a front end surface of the first punch member and a front end surface of the second punch member. On the other hand, a side circumferential wall that is movable in the pressing direction of the coarse material or in the pressing direction and the rotation direction is configured, and a sealed space is defined by the side circumferential wall, the front end surface of the first punch member, and the front end surface of the second punch member And a die member having a concave portion for forming the protrusion on the side peripheral wall, and a predetermined force opposed to the pressure applied to the rough material by the first punch member and the second punch member on the die member. Pressing direction or pressurizing of the die member while applying pressure Characterized by comprising a floating means which performs moving to direction and rotational direction.
[0008]
[Action]
In the forging device of the present invention, the sealed space is composed of the first punch member, the second punch member, and the die member constituting the side peripheral wall facing each other in the pressurizing direction. And since the die member can move freely in a state where a predetermined pressure is opposed to the pressing direction or the pressing direction or the rotation direction, the friction between the rough material flowing in the concave portion of the side peripheral wall and the concave wall becomes a dynamic friction state. The rough material can easily flow into the recesses, and the applied pressure can be reduced.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The forging device of the present invention can be constituted by a first punch member, a second punch member, a freely movable die member, and a floating means. That is, this is a technique for filling a protrusion with a rough material without increasing the pressure even in a product that does not have a space for promoting flow (an unnecessary portion such as a central hole or other notches).
[0010]
A protrusion is a collar part, a flat tooth part, a helical tooth part, a screw, or the like formed on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the coarse material.
As a preferred embodiment, the first punch member and the second punch member integrally have at least one mandrel slidable in the pressurizing direction that penetrates the rough material in the pressurizing direction to form an unnecessary portion. Can do. The mandrel forms and holds a space that is equal to or slightly smaller than the volume of the unnecessary portion in the middle of pressurization, and cuts the coarse material pieces that have flowed into the space of the unnecessary portion by further pressurization. To do.
[0011]
According to this embodiment, the pressure is applied both by the effect that the coarse material protrudes into the space formed by the mandrel and the flow is promoted, and the effect that the die member is loosened and the friction between the coarse material and the concave wall is reduced. Can be reduced.
The floating means can be constituted by a direct acting hydraulic actuator and a hydraulic circuit for controlling the actuator. The advantage of using a hydraulic circuit is that, for example, when a constant pressure is applied to the rack and pinion against the applied pressure, the driving means such as a motor is loaded and power consumption is large, but in the hydraulic circuit, a relief valve is used. A pressure opposite to the applied pressure can be easily applied.
[0012]
【Example】
The forging device of the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
As shown in FIG. 1, the forging device 1 of the embodiment includes an
[0013]
The floating
[0014]
As shown in FIG. 2, a
[0015]
The forging device operates as follows. As shown on the left side of FIG. 1, the ring-shaped
[0016]
In the
When the
[0017]
Next, as shown on the right side of FIG. 1, when the
[0018]
The
[0019]
Furthermore, in this embodiment, when the material flow cannot be expected even if the pressure is further applied, the upper mandrel 4 and the
[0020]
By forming the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the sealed space can float in the pressurizing direction, the pressurizing direction, and the rotating direction with respect to the first punch member, the second punch member, and the first punch member and the second punch member. Since it divides by the die member which comprises a side peripheral wall, friction with the die member at the time of material flow can be made small, and required pressurizing force can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a forging device according to the present invention, wherein the left half is a state before pressurization and the right half is a state during pressurization.
2 is a cross-sectional view showing a state in which re-pressurization is performed by the forging device in FIG. 1 (left half) and a state in which unnecessary portions are regenerated.
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of the forging device of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記製品の粗材を前記突部と交差する方向に加圧する少なくとも一方がスライド型の第一パンチ部材及び第二パンチ部材と、
前記第一パンチ部材の先端面及び第二パンチ部材の先端面に対し前記粗材の加圧方向又は加圧方向及び回転方向に遊動可能な側面周壁を構成し、該側面周壁、該第一パンチ部材の先端面及び第二パンチ部材の先端面で密閉空間を区画するとともに該側面周壁には前記突部を形成するための凹部をもつダイス部材と、
前記ダイス部材に前記第一パンチ部材と第二パンチ部材とによる前記粗材への加圧力に対向した所定の圧力を付与しつつ該ダイス部材の加圧方向又は加圧方向及び回転方向への可動を行う浮遊手段と、を具備し、
前記浮遊手段は、前記第一パンチ部材又は第二パンチ部材を支持する固定のベース部材に配設され前記ダイス部材を連結したピストン及び直動の液圧シリンダ部からなる液圧アクチュエータと、前記第一パンチ部材及び第二パンチ部材の加圧操作前に該液圧アクチュエータの圧力室に作動液を供給し、加圧開始後、該圧力室の作動液圧を規制する液圧回路とからなることを特徴とする鍛造装置。A forging device that performs plastic working of a cylindrical or ring-shaped product having a flange-like, screw-like, helical tooth-like or flat tooth-like protrusion on its peripheral surface,
At least one of pressing the coarse material of the product in the direction intersecting the protrusion is a slide type first punch member and a second punch member,
A side peripheral wall that is movable in the pressing direction of the rough material or in the pressing direction and the rotation direction with respect to the front end surface of the first punch member and the front end surface of the second punch member is configured, and the side peripheral wall, the first punch A die member that defines a sealed space at the tip surface of the member and the tip surface of the second punch member and has a recess for forming the protrusion on the side peripheral wall;
The die member is movable in the pressurizing direction or the pressurizing direction and the rotating direction while applying a predetermined pressure opposite to the pressure applied to the rough material by the first punch member and the second punch member. Floating means for performing,
The floating means includes a hydraulic actuator that is disposed on a fixed base member that supports the first punch member or the second punch member, and includes a piston that connects the die member and a direct acting hydraulic cylinder portion; A hydraulic circuit that supplies hydraulic fluid to the pressure chamber of the hydraulic actuator before pressurizing the one punch member and the second punch member, and regulates the hydraulic fluid pressure of the pressure chamber after the pressurization is started. Forging equipment characterized by.
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