JP4392125B2 - Forging die equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティに鍛造用素材が装填され、パンチの加圧作用下に前記鍛造用素材を鍛造成形する鍛造用金型装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、互いに接合された上部ダイスおよび下部ダイスに形成されるキャビティに鍛造用素材を装填し、パンチを介して前記鍛造用素材に加圧力を付与することにより、鍛造用素材を所定形状に鍛造成形する金型装置が知られている。
【0003】
この種の金型装置を用いて、例えば、自動車の車輪駆動用に用いられる等速ジョイントの外輪部材(アウタカップ)が冷間鍛造成形方法によって製造されている。前記外輪部材は、碗状または筒状のカップ部と、前記カップ部と一体的に形成される軸部とから構成され、前記カップ部の内周面には、軸線方向に沿って延在するボール溝またはトラック溝が形成され、前記ボール溝およびトラック溝に沿ってボールまたはローラが転動するように設けられている。
【0004】
従来技術に係る冷間鍛造成形方法によって外輪部材を鍛造成形する工程について以下に概略説明する。
【0005】
先ず、所定長に接続された円柱状のワーク(鍛造用素材)に対して球状化焼鈍処理を施し、続いて、その表面にボンデライト処理によって燐酸塩被膜等の潤滑用化成被膜を形成した後、第1鍛造用金型によって前方押し出し成形を行うことにより軸線方向に沿って延在する軸部が形成される(第1工程)。
【0006】
次に、ワークの未加工部分に対して、第1鍛造用金型とは異なる他の第2鍛造用金型を介して据え込み成形を施す第2工程が行われる。そして、前記据え込み成形がなされた成形品に対し、応力除去等のために低温焼鈍処理、前記低温焼鈍処理の際に発生する酸化スケール等を除去するショットブラスト処理、および、ワークの外表面に潤滑用化成被膜を形成するボンデライト処理をそれぞれ行う。
【0007】
続いて、ワークに対して、カップ部を形成するとともに、その内周面にボール溝またはトラック溝を形成する後方押し出し成形を施す第3工程が行われる。この後方押し出し成形は、前記第1および第2鍛造用金型とは異なる他の第3鍛造用金型によって行われる。前記後方押し出し成形がなされた成形品に対し、低温焼鈍処理を施してワークを軟化させた後、ショットブラスト処理によって酸化スケール等を除去し、さらに、成形時に潤滑性を得るためにボンデライト処理を行う。
【0008】
最後に、前記第1乃至第3鍛造用金型とは異なる他の第4鍛造用金型によって、最終的な製品形状に仕上げるためのしごき加工(最終サイジング成形)を第4工程として行うことにより、完成品が得られる。
【0009】
このように、従来技術に係る鍛造成形方法では、それぞれ構造が異なる第1乃至第4鍛造用金型を用いてワークに対する各種の鍛造成形を行うとともに、鍛造成形工程の間に種々の処理作業がなされる。
【0010】
なお、第4工程のしごき加工を行う前に、低温焼鈍処理、ショットブラスト処理およびボンデライト処理等を行うのは、後方押し出し成形を行った第3工程の後にしごき加工を連続して行った際、しごき加工中にカップ部の内面に割れが生ずるおそれがあるからである。このため、従来技術に係る鍛造成形方法では、しごき加工を行う前に低温焼鈍処理等の各種処理が必要となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、最終的な製品形状に仕上げるためのしごき加工(最終サイジング成形)である第4工程を省略するとともに、前記しごき加工を行う前の低温焼鈍処理等の各種の処理をも省略して製造工程を簡素化し、しかも、第4工程で使用される高価な第4鍛造用金型を不要とすることにより製造コストを大幅に削減することが可能な鍛造用金型装置を提供することを目的とする。
【0012】
前記の目的を達成するために、本発明は、キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与することにより、鍛造成形し、等速ジョイント用外輪部材を成形する装置において、
前記鍛造用素材が装填されるキャビティが形成された型部材と、
前記キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与して後方押し出し成形をするパンチと、
を備え、
前記型部材のキャビティ面には、軸線方向に沿って所定間隔離間し外形の製品精度を形成する第1成形部および第2成形部と、前記第1成形部と第2成形部との間に形成され、型部材の軸線方向に沿った中央部が最も深く両端側に向かって徐々に浅く3段以上の断面略階段状に形成されたキャビティ凹部が設けられ、
前記パンチの側面には、型部材の軸線方向に沿った中央部が最も深く両端側に向かって徐々に浅く3段以上の断面略階段状に形成されたパンチ凹部が設けられ、
前記パンチが下降終了位置に達したときに、前記キャビティ凹部と前記パンチ凹部は、変形した前記鍛造用素材を介して略対向位置に配置されることを特徴とする。
【0013】
この場合、前記パンチ凹部および前記キャビティ凹部は、それぞれ、溝幅が均等の断面略階段状に形成されてもよい。
【0014】
この場合、前記パンチ凹部およびキャビティ凹部は、それぞれ、中央部から両端側に向かって溝幅が徐々に幅狭となるように不均等に形成されてもよい。
【0015】
この場合、前記パンチ凹部の中心点は、パンチの軸線方向に沿った長さの中心点よりも凸部側に偏位した位置に設定されてもよい。
【0017】
本発明によれば、パンチによって後方押し出し成形がなされる際、パンチのたわみ量(歪み量)を見込んで形成されたパンチ側凹部によって矯正されることにより内形精度が保持され、型部材のたわみ量(歪み量)を見込んで形成された型部材側凹部によって矯正されることにより外形精度が保持される。従って、前記パンチ側凹部と型部材側凹部との共働作用下に製品の内形および外形精度が同時に確保される。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造用金型装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0019】
図1において、参照数字10は本発明の実施の形態に係る鍛造用金型装置を示す。
【0020】
この鍛造用金型装置10は、第1ダイプレート12および第2ダイプレート14を有し、前記第1ダイプレート12上には、厚肉に形成された圧入リング18が図示しない固定部材を介して固定されている。
【0021】
前記圧入リング18の孔部内には、円筒状に形成されたインサート部材20が内嵌されている。この場合、インサート部材20の外径は、圧入リング18の内径よりも若干大きく設定されており、前記インサート部材20は、締まりばめにて圧入リング18の孔部内に嵌入される。
【0022】
前記インサート部材20の内部には、分割して形成された上部ダイス22および下部ダイス24が軸線方向に沿って一体的に結合され、前記上部ダイス22および下部ダイス24の内部には、後述する鍛造用素材が装填されるキャビティが形成されている。なお、前記上部ダイス22および下部ダイス24は、型部材として機能するものである。
【0023】
前記上部ダイス22の上面には、図1に示されるように、パンチ26が案内される孔部28が形成された第1リング体30が接合され、また、インサート部材20の上面には前記第1リング体30に外嵌される大径な第2リング体32が接合され、さらに、圧入リング18の環状凹部には第2リング体32に外嵌される大径な第3リング体34が一体的に接合される。
【0024】
この場合、第2リング体32を外嵌するように第3リング体34を圧入リング18に対して締結することにより、第3リング体34に形成されたテーパ面34aが第2リング体32に形成された逆テーパ面32aに摺接し、第1リング体30および第2リング体32を下方側に向かって押圧する力が作用する。
【0025】
なお、前記第1リング体30の孔部28の上部には、パンチ26が挿入される際に該パンチ26を案内する環状のガイド溝(図示せず)を形成するとよい。
【0026】
前記上部ダイス22および下部ダイス24によって形成されるキャビティの下部側には、鍛造品を押し出すためのノックアウトピン36が第1ダイプレート12に形成された孔部38に沿って進退自在に配設される。このキャビティには、鍛造用素材として後述する第2次成形品が装填される。
【0027】
前記上部ダイス22の内周面は、軸線方向に沿って所定間隔離間する一組の略円筒面からなり、図2に示されるように、製品精度を形成する第1成形部40aおよび第2成形部40bと、前記第1成形部40aと第2成形部40bとの間に略階段状に形成され、鍛造成形するときの上部ダイス22および下部ダイス24のたわみ量を見込んで形成された複数の第1乃至第4凹部(型部材側凹部)42a〜42dとから構成される。
【0028】
前記第1乃至第4凹部42a〜42dは、図3に示されるように、第1成形部40aと第2成形部40bとの間に軸線方向に沿って所定長だけ延在するとともに、周方向に沿って全周にわたって形成されている。また、前記第1乃至第4凹部42a〜42dの溝幅は、図3に示されるようにそれぞれ略均等に形成してもよいし、あるいは、図4に示されるように中央の第1凹部42aから端部側の第4凹部42dにわたって溝幅が徐々に減少するように不均一に形成してもよい。さらに、図5に示されるように、第1成形部40aと第2成形部40bとの間に単一の凹部42を形成してもよい。
【0029】
なお、前記凹部42、42a〜42dの形状は、成形時のたわみ量を見込んで中央部から両端側の第1および第2成形部40a、40bに向かってなだらかな断面階段状または断面曲線状(図6参照)あるいはその複合形状に形成すると好適である。
【0030】
この場合、図3に示されるように、略中央部に形成された第1凹部42aは、前記第1成形部40aおよび第2成形部40bに対し、約0.2mmだけ凹状に形成され、前記第1凹部42aに隣接する第2凹部42bは、約0.15mmだけ凹状に形成され、前記第2凹部42bに隣接する第3凹部42cは、約0.1mmだけ凹状に形成され、さらに、前記第3凹部42cに隣接する第4凹部42dは、約0.05mmだけ凹状に形成されるとよい。
【0031】
図1に示されるように、圧入リング18から所定距離離間する上方には、図示しない機械プレスのラム(図示せず)に連結され、前記機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に上下方向に沿って変位する昇降部材44が設けられる。前記昇降部材44には治具46を介してパンチ26が固定され、前記パンチ26の外周部の所定部分には円筒状の金属製材料で形成されたガイドスリーブ48が外嵌される。
【0032】
前記ガイドスリーブ48には、図7に示されるように、複数の孔部を介してグラファイト49が埋設され、第1リング体30の孔部28に対して挿入される際の潤滑特性を良好に保持することができる。この場合、パンチ26に外嵌されたガイドスリーブ48の外周側の直径は、第1リング体30の孔部28の内周側の直径よりも若干大きく設定されている。
【0033】
なお、ガイドスリーブ48を、例えば、ロックウェル硬さHRC58〜60からなるSKD11等の金属製材料によって形成し、また、第1リング体30を、ガイドスリーブ48よりも硬質な金属製材料によって形成すると好適である。
【0034】
パンチ26は、第1ダイプレート12に立設された複数の図示しないガイド手段の案内作用下に昇降部材44と一体的に上下方向に沿って変位自在に設けられ、例えば、ロックウェル硬さHRC62〜64からなるSKH51等の金属製材料によって形成されると好適である。
【0035】
このパンチ26の一端部には、図8および図10に示されるように、周方向に沿って約120度の離間角度をおいて3個の突条部50a〜50cが設けられ、各突条部50a〜50cは、該パンチ26の軸線方向に沿って所定長だけ延在するように形成される。3個の突条部50a〜50cは、等速ジョイントを構成するカップ部の内壁面に形成された図示しない案内溝(トラック溝)に対応するものであり、前記パンチ26の突条部50a〜50cによってカップ部の軸線方向に沿って延在し且つ周方向に沿って等角度離間する3個の案内溝が形成される。前記突条部50a〜50cの一端側であるパンチ26の先端面には、複合曲線状に面取りされた面取り部52が全周にわたって形成されている。
【0036】
図9は、1つの突条部50a(50b、50c)を上方側から見た一部省略拡大平面図であり、この突条部50a(50b、50c)の一端側(パンチ26の先端側)には、所定幅Bの凸部からなる成形ランド部54がパンチ26の周方向に沿って形成されている。この成形ランド部54は、3個の突条部50a〜50cおよび隣接する突条部50a〜50c間の溝部56a〜56cを含む全周にわたって形成されている。
【0037】
ガイドスリーブ48に近接するパンチ26の中間部分には、図9に示されるように、前記成形ランド部54よりも大きな所定幅Cを有する凸部58が形成され、前記凸部58は、該成形ランド部54と同様に、3個の突条部50a〜50cおよび隣接する突条部50a〜50c間の溝部56a〜56cを含む全周にわたって形成されている。
【0038】
前記成形ランド部54と前記凸部58との間には、図3に示されるように、3個の突条部50a〜50cおよび隣接する突条部50a〜50c間の溝部56a〜56cを含む全周にわたって断面階段状の第1乃至第4凹部(パンチ側凹部)60a〜60dが形成され、前記第1乃至第4凹部60a〜60dは、成形ランド部54によって鍛造用素材を鍛造成形するときの歪み量を見込んだ凹部として製品精度をだすために機能するものである。
【0039】
前記第1乃至第4凹部60a〜60dは、成形ランド部54と凸部58の間に軸線方向に沿って所定長だけ延在するとともに、周方向に沿って全周にわたって形成されている。また、前記第1乃至第4凹部60a〜60dの溝幅は、図3に示されるようにそれぞれ略均等に形成してもよいし、あるいは、図4に示されるように中央の第1凹部60aから端部側の第4凹部60dにわたって溝幅が徐々に減少するように不均一に形成してもよい。さらに、図5に示されるように、成形ランド部54と凸部58との間に単一の凹部60を形成してもよい。
【0040】
なお、前記凹部60、60a〜60dの形状は、成形時のたわみ量を見込んで中央部から両端側の成形ランド部54および凸部58に向かってなだらかな断面階段状または断面曲線状(図6参照)あるいはその複合形状に形成すると好適である。
【0041】
この場合、略中央部に形成された第1凹部60aは、図3に示されるように、前記成形ランド部54および凸部58に対し、約0.3mmだけ凹状に形成され、前記第1凹部60aに隣接する第2凹部60bは、約0.2mmだけ凹状に形成され、前記第2凹部60bに隣接する第3凹部60cは、約0.1mmだけ凹状に形成され、前記第3凹部60cに隣接する第4凹部60dは、約0.05mmだけ凹状に形成されるとよい。
【0042】
また、成形時の型部材のたわみ量を見込んで上部ダイス22に形成された第1乃至第4凹部42a〜42dと、成形時のパンチ26のたわみ量を見込んで前記パンチ26に形成された第1乃至第4凹部60a〜60dとは、図3乃至図6に示されるようにそれぞれ断面略対称形状に形成されているが、互いに断面非対称形状に形成してもよい。
【0043】
さらに、上部ダイス22および下部ダイス24は外嵌されるインサート部材20および圧入リング18によって強固に保持されており、鍛造成形時において上部ダイス22および下部ダイス24の内壁面が鍛造用素材側に僅かに膨らんで撓むため、上部ダイス22側の第1乃至第4凹部42a〜42dの深さは、パンチ26側の第1乃至第4凹部60a〜60dよりも若干浅く形成されている。
【0044】
さらにまた、図3乃至図6に示されるように、第1乃至第4凹部60a〜60dの中で中央部の最も深い第1凹部60aの中心点C1とパンチ26の軸線方向に沿った長さの中心点C2とは、それぞれ一致せず、前記第1凹部60aの中心点C1が凸部58側に偏位するように設けられている。パンチ26自体の中心点C2に対して、第1凹部60aの中心点C1を凸部58側に所定間隔だけオフセットすることにより、鍛造成形時において後方に向かって押し出される鍛造用素材の肉が凸部58側に塑性流動することが促進され、パンチ26のたわみ量を好適に矯正することができる。
【0045】
この場合、3個の突条部50a〜50cおよび隣接する突条部50a〜50c間の溝部56a〜56cを含む全周にわたって形成された第1乃至第4凹部60a〜60dおよび凸部58は、上型であるパンチ26の歪みを鍛造用素材に転写するとともに、製品精度を形成する精度矯正部62を構成するものである。
【0046】
本発明の実施の形態に係る鍛造用金型装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、鍛造品として等速ジョイントを構成する外輪部材を鍛造成形する場合を例にして以下説明する。
【0047】
先ず、鍛造用素材に対する鍛造成形の工程について図12A〜12Dに基づいて説明する。
【0048】
図12Aに示される円柱状のビレット70に対して図示しない第1鍛造用金型によって第1次鍛造成形を施すことにより、中間部の段部を介して直径がそれぞれ異なる第1次成形品72が得られる(図12B参照)。
【0049】
続いて、前記第1次成形品72に対して予備成形を施して予備成形品74(図12C参照)を得た後、さらに、図示しない他の第2鍛造用金型によって前記予備成形品74に対して第2次鍛造成形を行うことにより、カップ部76aと軸部76bとからなる第2次成形品78(図12D参照)が得られる。
【0050】
本実施の形態に係る鍛造用金型装置10は、この第2次成形品78を鍛造用素材78としてさらに第3次鍛造成形を施すことにより、最終製品形状に仕上げるものである。
【0051】
先ず、準備作業として、上部ダイス22および下部ダイス24によって形成されるキャビティに対してパンチ26が予め位置決めされているものとする。そして、図示しない機械プレスの駆動作用下にラム(図示せず)に連結された昇降部材44と一体的にパンチ26が下降し、図1に示す状態となることにより鍛造成形が開始される。
【0052】
なお、パンチ26が昇降部材44と一体的に下降する際、前記昇降部材44と第1ダイプレート12との間に設けられた複数の図示しないガイド手段によって横方向の荷重が好適に吸収され、前記パンチ26が第1リング体30の孔部28の中心に円滑に挿入される。
【0053】
鍛造成形を開始する際、パンチ26の外周面の一部に外嵌されたガイドスリーブ48は、第1リング体30の孔部28の上端部に形成された環状のガイド溝(図示せず)の案内作用下に進入し、さらに、パンチ26が下降することにより、パンチ26およびガイドスリーブ48は、第1リング体30の孔部28内に挿入された状態で一体的に変位する。
【0054】
このようにしてパンチ26が下降し、図1に示される成形開始位置から図11に示される成形終了位置に到達することにより、このパンチ26と上部ダイス22および下部ダイス24を介して鍛造用素材78に対して鍛造成形が施され、前記鍛造用素材78がキャビティの形状に沿って塑性流動する。
【0055】
すなわち、パンチ26の一端側に形成された成形ランド部54によって鍛造用素材78の内壁面に対して後方押し出し成形がなされ、前記成形ランド部54によって押し出された鍛造用素材78の肉はパンチ26の第1乃至第4凹部60a〜60dに沿って流動し、さらに、ガイドスリーブ48側に形成されパンチ26の歪みを鍛造用素材に対して転写する凸部58によって精度が矯正保持される。
【0056】
換言すると、鍛造成形時におけるパンチ26の歪みが成形ランド部54によって鍛造用素材78に対して転写される場合であっても、前記パンチ26のたわみ量を見込んだ第1乃至第4凹部60a〜60dが成形途中の製品精度を矯正しながら、終局的には、前記第1乃至第4凹部60a〜60dに連続する凸部58によって案内溝(トラック溝)等の形状を含む製品(完成製品)の内形精度が確保される。
【0057】
同時に、上部ダイス22に形成された第1成形部40a、第2成形部40bおよび第1乃至第4凹部42a〜42dによって鍛造用素材78の外周面に対して据え込み成形および後方押し出し成形がなされる。
【0058】
すなわち、鍛造成形時における型部材の歪みが鍛造用素材78に転写される場合であっても、前記上部ダイス22および下部ダイス24のたわみ量を見込んだ第1乃至第4凹部42a〜42dによってその歪み量が矯正され、終局的には、第1乃至第4凹部42a〜42dに隣接して設けられた第1成形部40aおよび第2成形部40bによって製品の外形精度が形成される。
【0059】
このようにして鍛造成形が終了した後、図示しない機械プレスの駆動作用下にラム(図示せず)に連結された昇降部材44と一体的にパンチ26が所定位置まで上昇することにより、該パンチ26およびガイドスリーブ48が第1リング体30の孔部28から離間し、次なる工程の待機状態となる。そして、ノックアウトピン36の変位作用下に完成製品精度を有する鍛造品が取り出される。
【0060】
本実施の形態では、断面階段状または曲線状からなり、パンチ26のたわみ量を見込んで該パンチ26の成形ランド部54と凸部58との間に形成された第1乃至第4凹部60a〜60dと、断面階段状または曲線状からなり、型部材のたわみ量を見込んで上部ダイス22の第1成形部40aと第2成形部40bとの間に形成された第1乃至第4凹部42a〜42dとの共働作用下にその歪み量が矯正され、製品の内形精度および外形精度が同時に確保される。
【0061】
従って、本実施の形態では、従来において最終的な製品形状に仕上げるためのしごき加工(最終サイジング成形)である第4工程を省略することができるとともに、前記しごき加工を行う前の低温焼鈍処理等の各種の処理をも省略して製造工程を簡素化することができる。この結果、本実施の形態では、従来において第4工程で使用していた高価な第4鍛造用金型(図示せず)が不要となり製造コストを大幅に削減することができる。
【0062】
また、本実施の形態では、上部ダイス22の内周面に周方向に沿って第1乃至第4凹部42a〜42dを形成し、前記第1乃至第4凹部42a〜42dを除いた円周面が鍛造用素材78との接触面となるため、鍛造成形時における成形負荷を低減し、上部ダイス22および下部ダイス24の耐久性を向上させることができる。
【0063】
さらに、本実施の形態では、完成品としてトリポートタイプの等速ジョイントに基づいて説明しているが、カップ内にボール転動溝が形成された図示しないバーフィールドタイプの等速ジョイントにも適用することができる。
【0064】
なお、本実施の形態では、等速ジョイントを構成する外輪部材を鍛造用素材として用いているがこれに限定されるものではなく、例えば、図示しない段付き部品、段付き歯車等のように内形精度および外形精度が共に必要とされる種々の鍛造成形品に適用することができることは、勿論である。
【0065】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0066】
すなわち、パンチに形成され該パンチの歪み量を矯正する凹部と、型部材に形成され該型部材の歪み量を矯正する凹部との共働作用下に製品の内形および外形精度が同時に確保されるため、従来行われていた最終的な製品形状に仕上げるためのしごき加工(最終サイジング成形)である第4工程を省略するとともに、前記しごき加工を行う前の低温焼鈍処理等の各種の処理をも省略して製造工程を簡素化することができる。
【0067】
しかも、本発明では、従来において第4工程で使用される高価な第4鍛造用金型を不要とすることにより製造コストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る鍛造用金型装置の一部省略縦断面図である。
【図2】前記鍛造用金型装置を構成する上部ダイスの内壁面を示す部分拡大図である。
【図3】パンチおよび上部ダイスにそれぞれ形成された階段状の凹部を示す部分拡大縦断面図である。
【図4】図3に示す凹部の第1変形例を示す部分拡大縦断面図である。
【図5】図3に示す凹部の第2変形例を示す部分拡大縦断面図である。
【図6】図3に示す凹部の第3変形例を示す部分拡大縦断面図である。
【図7】前記鍛造用金型装置を構成するパンチの縦断面図である。
【図8】前記パンチの一部省略斜視図である。
【図9】前記パンチの一部省略拡大平面図である。
【図10】図7の矢印A方向からみた矢視図である。
【図11】パンチが降下して鍛造成形が終了した状態を示す動作説明図である。
【図12】図12A乃至12Dは、それぞれ鍛造用素材に対する鍛造成形の工程を示す説明図である。
【符号の説明】
10…鍛造用金型装置 12、14…ダイプレート
18…圧入リング 20…インサート部材
22…上部ダイス 24…下部ダイス
26…パンチ 40a、40b…成形部
42、42a〜42d、60、60a〜60d…凹部
48…ガイドスリーブ 50a〜50c…突条部
52…面取り部 54…成形ランド部
56a〜56c…溝部 58…凸部
62…精度矯正部 78…鍛造用素材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a forging die apparatus in which a forging material is loaded in a cavity and the forging material is forged under the pressurizing action of a punch.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a forging material is loaded into a cavity formed in an upper die and a lower die joined together, and a forging material is forged into a predetermined shape by applying pressure to the forging material via a punch. A mold apparatus for molding is known.
[0003]
Using this type of mold apparatus, for example, an outer ring member (outer cup) of a constant velocity joint used for driving a vehicle wheel is manufactured by a cold forging method. The outer ring member includes a cup-shaped or cylindrical cup portion and a shaft portion formed integrally with the cup portion, and extends along the axial direction on the inner peripheral surface of the cup portion. Ball grooves or track grooves are formed, and balls or rollers are provided to roll along the ball grooves and the track grooves.
[0004]
The process for forging the outer ring member by the cold forging method according to the prior art will be schematically described below.
[0005]
First, a cylindrical work piece (forging material) connected to a predetermined length is subjected to a spheroidizing annealing treatment, and subsequently a lubricating conversion coating such as a phosphate coating is formed on the surface by a bonderite treatment. A shaft portion extending along the axial direction is formed by performing forward extrusion with the first forging die (first step).
[0006]
Next, a second step of performing upsetting on the unprocessed portion of the workpiece via another second forging die different from the first forging die is performed. And, for the molded product subjected to the upsetting, a low temperature annealing process for removing stress, a shot blasting process for removing oxide scale and the like generated during the low temperature annealing process, and an outer surface of the workpiece Bonderite treatment for forming a chemical conversion coating for lubrication is performed.
[0007]
Subsequently, a third step is performed on the workpiece, in which a cup portion is formed and backward extrusion is performed to form a ball groove or a track groove on the inner peripheral surface thereof. This backward extrusion molding is performed by another third forging die different from the first and second forging dies. The molded product subjected to the backward extrusion molding is subjected to a low-temperature annealing process to soften the workpiece, and then the oxide scale and the like are removed by shot blasting, and further, a bondelite process is performed to obtain lubricity at the time of molding. .
[0008]
Finally, the ironing process (final sizing molding) for finishing to the final product shape is performed as the fourth step by using another fourth forging die different from the first to third forging die. A finished product is obtained.
[0009]
As described above, in the forging method according to the prior art, various forging processes are performed on the workpiece using the first to fourth forging dies having different structures, and various processing operations are performed during the forging process. Made.
[0010]
Before performing the ironing process in the fourth step, the low temperature annealing process, the shot blasting process, the bonderite process, etc. are performed when the ironing process is continuously performed after the third process in which the rear extrusion is performed. This is because cracks may occur on the inner surface of the cup portion during ironing. For this reason, in the forging method according to the prior art, various processes such as a low-temperature annealing process are required before performing the ironing process.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention omits the fourth step which is the ironing process (final sizing molding) to finish the final product shape, and also omits various processes such as a low-temperature annealing process before the ironing process. To provide a forging die apparatus capable of greatly reducing the manufacturing cost by simplifying the manufacturing process and eliminating the need for an expensive fourth forging die used in the fourth step. Objective.
[0012]
In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for forging and forming an outer ring member for a constant velocity joint by applying a pressing force to a forging material charged in a cavity.
A mold member formed with a cavity filled with the forging material;
A punch for applying a pressing force to the forging material loaded in the cavity to perform backward extrusion ,
With
On the cavity surface of the mold member, between the first molding part and the second molding part, the first molding part and the second molding part that are spaced apart by a predetermined distance along the axial direction and form the product accuracy of the outer shape. A cavity concave portion formed in a substantially stepped shape with three or more steps is provided, the central portion along the axial direction of the mold member being deepest and gradually shallower toward both end sides;
On the side surface of the punch, there is provided a punch recess formed in a substantially stepped shape having a cross section of three or more steps where the central portion along the axial direction of the mold member is deepest and gradually shallower toward both end sides,
When the punch reaches the lowering end position, the cavity concave portion and the punch concave portion are arranged at substantially opposite positions via the deformed forging material .
[0013]
In this case, each of the punch recess and the cavity recess may be formed in a substantially stepped cross section with an equal groove width .
[0014]
In this case, the punch recesses and the cavity recesses may be formed unevenly such that the groove width gradually decreases from the center toward both ends.
[0015]
In this case, the center point of the punch recess may be set at a position deviated from the center point of the length along the axial direction of the punch toward the convex side .
[0017]
According to the present invention, when the rear extrusion is performed by the punch, the inner shape accuracy is maintained by correcting by the punch-side concave portion formed to allow for the punch deflection amount (distortion amount), and the die member deflection. The accuracy of the outer shape is maintained by correction by the concave part on the mold member side that is formed in anticipation of the amount (distortion amount). Therefore, the inner shape and the outer shape accuracy of the product are simultaneously ensured under the cooperative action of the punch side recess and the mold member side recess.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of a forging die apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
[0019]
In FIG. 1,
[0020]
The forging
[0021]
In the hole of the press-
[0022]
An
[0023]
As shown in FIG. 1, a
[0024]
In this case, the
[0025]
An annular guide groove (not shown) for guiding the
[0026]
On the lower side of the cavity formed by the
[0027]
The inner peripheral surface of the
[0028]
As shown in FIG. 3, the first to
[0029]
The
[0030]
In this case, as shown in FIG. 3, the first
[0031]
As shown in FIG. 1, an upper portion spaced apart from the press-fitting
[0032]
As shown in FIG. 7,
[0033]
When the
[0034]
The
[0035]
As shown in FIGS. 8 and 10, three
[0036]
FIG. 9 is a partially omitted enlarged plan view of one
[0037]
As shown in FIG. 9, a
[0038]
As shown in FIG. 3, between the molding
[0039]
The first to
[0040]
The shape of the
[0041]
In this case, as shown in FIG. 3, the first
[0042]
In addition, the first to
[0043]
Further, the
[0044]
Furthermore, as shown in FIGS. 3 to 6, the length along the axial direction of the center point C <b> 1 of the deepest
[0045]
In this case, the first to
[0046]
The forging
[0047]
First, the forging process for the forging material will be described with reference to FIGS.
[0048]
By subjecting the
[0049]
Subsequently, after preforming the primary molded
[0050]
The forging
[0051]
First, as a preparatory work, it is assumed that the
[0052]
When the
[0053]
When forging is started, a
[0054]
In this way, the
[0055]
That is, the extrusion land is formed on the inner wall surface of the forging
[0056]
In other words, even when the distortion of the
[0057]
At the same time, upset molding and backward extrusion molding are performed on the outer peripheral surface of the forging
[0058]
That is, even when the distortion of the die member at the time of forging is transferred to the forging
[0059]
After the forging is completed in this way, the
[0060]
In the present embodiment, the first to
[0061]
Therefore, in the present embodiment, it is possible to omit the fourth step, which is a conventional ironing process (final sizing molding) to finish the final product shape, and to perform a low-temperature annealing process before the ironing process, etc. The various processes can be omitted to simplify the manufacturing process. As a result, in the present embodiment, an expensive fourth forging die (not shown) that has been conventionally used in the fourth step becomes unnecessary, and the manufacturing cost can be greatly reduced.
[0062]
In the present embodiment, the first to
[0063]
Furthermore, in this embodiment, the description is based on a tripart type constant velocity joint as a finished product, but it is also applicable to a bar field type constant velocity joint (not shown) in which a ball rolling groove is formed in the cup. can do.
[0064]
In the present embodiment, the outer ring member constituting the constant velocity joint is used as the forging material, but the present invention is not limited to this. For example, the inner ring member such as a stepped part (not shown), a stepped gear, etc. Needless to say, the present invention can be applied to various forged products that require both shape accuracy and external shape accuracy.
[0065]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0066]
That is, the inner shape and the outer shape accuracy of the product are simultaneously secured under the cooperative action of the concave portion formed on the punch for correcting the distortion amount of the punch and the concave portion formed on the mold member for correcting the distortion amount of the mold member. For this reason, the fourth step, which is the ironing process (final sizing molding) for finishing the final product shape, which has been conventionally performed, is omitted, and various processes such as a low-temperature annealing process before the ironing process are performed. Can be omitted, and the manufacturing process can be simplified.
[0067]
In addition, in the present invention, the manufacturing cost can be greatly reduced by eliminating the need for an expensive fourth forging die conventionally used in the fourth step.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially omitted longitudinal sectional view of a forging die apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view showing an inner wall surface of an upper die constituting the forging die device.
FIG. 3 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing stepped recesses formed in a punch and an upper die, respectively.
4 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a first modified example of the recess shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a second modification of the recess shown in FIG. 3;
6 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a third modified example of the recess shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a punch constituting the forging die device.
FIG. 8 is a partially omitted perspective view of the punch.
FIG. 9 is a partially omitted enlarged plan view of the punch.
10 is a view as seen from the direction of arrow A in FIG.
FIG. 11 is an operation explanatory view showing a state in which the punch is lowered and forging is completed.
FIGS. 12A to 12D are explanatory views showing a forging process for a forging material, respectively. FIGS.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記鍛造用素材が装填されるキャビティが形成された型部材と、
前記キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与して後方押し出し成形をするパンチと、
を備え、
前記型部材のキャビティ面には、軸線方向に沿って所定間隔離間し外形の製品精度を形成する第1成形部および第2成形部と、前記第1成形部と第2成形部との間に形成され、型部材の軸線方向に沿った中央部が最も深く両端側に向かって徐々に浅く3段以上の断面略階段状に形成されたキャビティ凹部が設けられ、
前記パンチの側面には、型部材の軸線方向に沿った中央部が最も深く両端側に向かって徐々に浅く3段以上の断面略階段状に形成されたパンチ凹部が設けられ、
前記パンチが下降終了位置に達したときに、前記キャビティ凹部と前記パンチ凹部は、変形した前記鍛造用素材を介して略対向位置に配置されることを特徴とする鍛造用金型装置。In a device for forging by applying pressure to the forging material loaded in the cavity, and forming an outer ring member for a constant velocity joint,
A mold member formed with a cavity filled with the forging material;
A punch for applying a pressing force to the forging material loaded in the cavity to perform backward extrusion,
With
On the cavity surface of the mold member, between the first molding part and the second molding part, the first molding part and the second molding part that are spaced apart by a predetermined distance along the axial direction and form the product accuracy of the outer shape. is formed, cavities formed gradually shallower three or more cross section stepped central portion in which the axial direction is towards the deepest both ends of the mold member is provided,
Wherein the side surface of the punch, the punch recess formed gradually shallower three or more cross section stepped central portion in which the axial direction is towards the deepest both ends of the mold member is provided,
When the punch reaches the lowering end position, the cavity concave portion and the punch concave portion are disposed at substantially opposite positions with the deformed forging material interposed therebetween.
前記パンチ凹部および前記キャビティ凹部は、それぞれ、溝幅が均等の断面略階段状に形成されていることを特徴とする鍛造用金型装置。The apparatus of claim 1 .
The punch recess and the cavity recess, respectively, forging mold, characterized in that it is formed in a substantially stepped such groove width GaHitoshi device.
前記パンチ凹部およびキャビティ凹部は、それぞれ、中央部から両端側に向かって溝幅が徐々に幅狭となるように不均等に形成されることを特徴とする鍛造用金型装置。The apparatus of claim 1.
The forging die device, wherein the punch recess and the cavity recess are formed unevenly such that the groove width gradually decreases from the center toward both ends.
前記パンチ凹部の中心点は、パンチの軸線方向に沿った長さの中心点よりも凸部側に偏位した位置に設定されることを特徴とする鍛造用金型装置。In the apparatus of any one of Claims 1-3,
The forging die apparatus characterized in that the center point of the punch recess is set at a position deviated to the convex side with respect to the center point of the length along the axial direction of the punch.
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