JP4460197B2 - Production method and apparatus for both end closed hollow material and rear end uneven thickness / thickened hollow material - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金及びマグネシウム合金等の軽金属の金属加工方法において、鍛造工法と押出加工工法を融合させることにより、両端末が閉塞(中実)している中空材の製造及び中空部の後端部を増肉あるいは偏肉塑性加工するのに好適な製造方法とその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属の金属加工方法として、閉塞鍛造及び押出加工方法は広く採用されている。
閉塞鍛造は、各種異形形状の製品外形形状に相似したキャビテイを有する金型内に金属加工素材をパンチ加圧して塑性加工を行う工法であり、製品形状の異形性や高強度が得られる点で優れているが、細長い製品形状、特に、中空材の金属加工が非常に困難であった。
一方、押出加工は、例えば、直接押出の場合にコンテナ部内に略円柱状の金属加工素材を投入し、前方に押出ダイスを配置し、後方よりラム圧にて加圧して同一断面形状の細長い製品(形材)を得る工法であり、断面形状の自由度が高く、中空材を得るのに優れているが、押出方向に対して製品(形材)形状を変えることが非常に困難な技術である。
従って、鍛造工法と押出加工工法が技術的、設備的に融合できれば、それぞれの特徴を活かした構造や形状を有する製品が一体的に、しかも、安価に得ることができることになる。
即ち、例えば、自動車部品で言えば、プロペラシャフト、ステアリングシャフト等の端末にフランジやフック状の連結部を有し、シャフト部が中空材からなる部品は一般にスチール製であり、フランジやフック状の端末部を鍛造成形し、シャフト部をパイプ素材を用いて成形し、これらの部品を溶接等にて結合していたものが軽合金にて一体的に成形できることになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鍛造技術と押出加工技術を融合させて両端末が閉塞形状(中実形状)でその間が中空形状の製品あるいは、中空形状の後端末が偏肉、増肉された製品の製造方法及びその装置の提供を目的とする。
【0004】
第一の目的である両端末が閉塞した中空材の製造方法として、請求項1記載の発明は、コンテナ部の前方に押出ダイスを配置し、当該押出ダイスの前方に閉塞鍛造用金型を連結固定し、コンテナ部内に金属加工素材を投入して後方より加圧面が略平面に形成された平面パンチを用いてパンチ加圧して金属加工素材の先端部を閉塞鍛造し、次に、加圧面から突出してマンドレル部を備えた段付パンチにて上記金属加工素材の後方より加圧塑性変形させて、メス型ダイスの開口部と上記マンドレル部先端との間に所定の隙間を形成後に閉塞鍛造用金型の固定を解除して金属加工素材の先端部に追随させたフリーの状態にて引き続き押出加工して中空部を得た後に、再度、平面パンチにてコンテナ部内に残存させた金属加工素材を後方より加圧することにより、中空部の後端末を閉塞させた後に、中空部外形に相当するパンチ形状を有するインナーパンチと、コンテナ内径に相当するパンチ形状を有するアウターパンチからなる複動パンチにて製品を抜き落とし、金属加工素材の残部を残余リング部として除去したことを特徴とする。
【0005】
このように、第一工程としてまず、押出ダイスと閉塞鍛造用金型を連結固定して、鍛造用キャビテイを形成し、金属加工素材を後方より加圧面がほぼ、平面に形成された平面パンチにてパンチ加圧することで金属加工素材の先端部が部分的に鍛造成形される。
次に、第二工程として、第一工程に用いた平面パンチを取り外し、又は上昇させ、横にスライドさせ、その代わりに加圧面から突出してマンドレル部が備えられた段付パンチを装着又はコンテナ上部にスライドさせ、後方より加圧し、コンテナ内に残存している金属加工素材を段付パンチの加圧面とマンドレル部の間に塑性変形し、充填させる。
第三工程として、鍛造用金型の固定を解除してフリーの状態にて、引き続き加圧するとメス型ダイスとマンドレル部の隙間から金属加工素材が押出され、中空部が形成される。
この際に、鍛造用金型は、金属加工素材の先端部に位置する鍛造成形部に追随して移動することになる。
第四工程として、上記押出加工に用いた段付パンチを取り外し、又は、上昇させ、横にスライドさせ、第一工程に用いた平面パンチにてコンテナ内に残存している金属加工素材を後方より加圧すると、第三工程にて形成されたマンドレル部の中空部を拘束するマンドレル部がないので当該中空部が閉塞するように塑性変形するために製品の後端末が中実形状になる。
ここで、このまま最後まで押出加工して製品を取り出してもよいが、直接前方押出の場合に押出最終部には不純分や金属間介在物が含まれている恐れが高いので、コンテナ内に金属加工素材の一部を残存させてこの第四工程を終了させるのが望ましい。
【0006】
従って、上記のように金属加工素材の一部をコンテナ内に残存させた場合には第五工程として、中空部の後端末を閉塞させた後に、中空部外形に相当するパンチ形状を有するインナーパンチと、コンテナ内径に相当するパンチ形状を有するアウターパンチからなる複動パンチにて製品を抜き落とし、金属加工素材の残部を残余リング部として除去した。
【0007】
また、請求項2記載の発明は、上記第四工程と第五工程を連続的に実施出来るように中空部を押出加工後にインナーパンチとアウターパンチとからなる複動パンチを用いたものである。
【0008】
第2の目的である中空部の後端末の肉厚や内部形状を変化させた製品の製造方法として、請求項3に記載の発明は、コンテナ部の前方に押出ダイスを配置し、当該押出ダイスの前方に閉塞鍛造用金型を連結固定し、コンテナ部内に金属加工素材を投入して後方より加圧面が略平面に形成された平面パンチを用いてパンチ加圧して金属加工素材の先端部を閉塞鍛造し、次に、加圧面から突出してマンドレル部を備えた段付きパンチにて上記金属加工素材の後方より加圧塑性変形させて、メス型ダイスの開口部と上記マンドレル部先端との間に所定の隙間を形成後に閉塞鍛造用金型の固定を解除して金属加工素材の先端部に追随させたフリーの状態にて引き続き押出加工して中空部を得た後に、上記中空部の押出加工時に使用した段付パンチのマンドレル部外径より小さい径のマンドレル部を有する段付インナーパンチを有し、当該段付インナーパンチの形状が中空部外形に相当し、アウターパンチの形状がコンテナ部内径に相当する複動パンチにて中空部後端部を増肉又は偏肉塑性変形させた後に製品を抜き落とし、金属加工素材の残部を残余リング部として除去した。
【0009】
上記の方法は、前記第四工程にて平面パンチを用いて中空部を閉塞させる代わりに、第三工程にて段付パンチのマンドレル部により形成された中空部内に比較して小さい形状のマンドレル部を有する段付パンチを用いて加圧すると、中空部の後端が当該後のマンドレル部の形状に塑性変形されるので、部分的に偏肉又は増肉させた形状の製品を得ることが出来る。
【0010】
請求項4記載の発明は、これらの製品製造に好適な金属加工装置の提供を目的とし、プレスの上下可動上部ダイに異なる形状からなる複数のパンチを選択使用できるようにスライド移動可能に備えられ、その直下に金属加工素材を投入セットするコンテナ部を上下方向に配設し、このコンテナ部前方に位置するコンテナ部の直下に押出ダイスを固定配置し、当該押出ダイスの前方に閉塞鍛造用金型を脱着自在に連結し、この閉塞鍛造用金型を固定及び解除するウエッジ装置を備え、押出加工時に閉塞鍛造用金型を下部方向にスライドさせながら支持するエレベーター装置を備えた。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明のかかる金属加工に使用する加工装置の例を図1に示す。
プレス機の上下可動上部ダイ1に、パンチスライド装置(パンチ取付装置)2を介して加圧用のパンチとし、平面パンチ30、段付パンチ31、インナーパンチ付平面パンチ32等、各種のパンチが脱着出来るようになっていて、左右にスライドさせるだけで加工工程に応じてパンチが選択使用できる。
パンチの直下には、上下方向にコンテナ部4が設けられ、コンテナ内部に金属加工素材9が投入される。
コンテナ部は、必要に応じて加熱装置が取り付けられ、温調が可能になっている。
コンテナ部の前方に位置する直下に、押出ダイス5が備えられ、この押出ダイスと連結して鍛造成形部のキャビテイ部を成形するように閉塞鍛造用金型6が備えられ、必要に応じて金型ホルダー61にて支持されている。
また、閉塞鍛造用金型6は、固定あるいは解除出来るようにウエッジ装置7が備えられている。
なお、コンテナ部4、押出ダイス5、閉塞鍛造用金型6(金型ホルダー61)とウエッジ装置の位置決めが容易になるようにダイセット100に収納されているが、それぞれの型が支持出来れば上記に限定されるものではない。
【0012】
また、ウエッジ装置7には、くさび状のウエッジ71a、71bが左右に可動可能に取り付けられ、鍛造用金型を固定あるいは解除出来るようになっていて、解除されると上記鍛造用金型6が下方向にスライド支持出来るようにエレベーター装置8が備えられている。
エレベーター装置8には、ガイド81が設けられ、エジェクター82にて上下可動するようになっていて、その直下にノックアウトガイド83が設けられ、製品を押出加工後にノックガイド83のサイドからサブウエッジ84を挿入することにより、図5(ヌ)に示すように、リペルロッド62を上方向に加圧して製品を金型からノックアウトさせることが出来るようになっている。
なお、図1に示す金属加工装置の例は、エレベーター装置をフロアレベルの下部に設けてプレス機の高さを比較的低くおさえているが、金属加工素材の押出加工の長さが維持出来れば、装置の全てをフロアレベルの上部に設けてもよく、また、図1に示すような上下方向に配置する必要もなく、横方向に配置してもよい。
【0013】
このような金属加工装置を使用して金属加工する方法の形態例を以下図に基づいて説明する。
(第1工程)
図2(イ)に示すように、コンテナ部4の直下に、押出ダイス5及び閉塞鍛造用金型6が連結固定され、コンテナ部内に金属加工素材9が投入される。
なお、コンテナ温度及び金型加工素材の予熱温度等の加工条件は、プレス機の加圧能力、製品形状等により任意に選定され得るものであるが、アルミニウム合金の場合には、300〜600℃程度に加熱するのが望ましい。
また、コンテナ部4、押出ダイス5、閉塞鍛造用金型6の位置関係の拡大図を図6に示す。
押出ダイス5の上部には、メス型ダイス開口部51が設けられ、この部分に嵌着するように閉塞鍛造用金型6が形成されるとともに製品の鍛造成形部形状に近似したキャビテイ6aが設けられている。
なお、言うまでもなく、要求される製品形状に合わせてキャビテイ形状が形成される。
図2(イ)に示すように、コンテナ部に金属加工素材9を投入後、図7に示すような加圧面30aが平面に形成されている平面パンチ30で加圧すると、図2(ロ)に示すように、キャビテイ形状に合わせて鍛造成形部91が得られ、コンテナ部には加工素材の一部が残存している。
【0014】
(第2工程)
図8に示すような段付パンチ31に取り替えて、図3(ハ)に示すように、加圧すると図3(ニ)に示すように、コンテナ部内の金属加工素材が変形する。
この際に、図8に示す段付パンチ31の加圧面31aに突出して設けられているマンドレル部31bの先端部が押出ダイス5のメス型ダイス開口部に位置するまで変形させる。
(第3工程)
図3(ホ)に示すように、ウエッジ71a、71bを後退させて鍛造用金型の固定を解除して加圧すると、ダイス5とマンドレル部31bで形成した隙間から金属加工素材が押出され、押出加工部92が成形される。
【0015】
(第4工程)
図4(ヘ)に示すように、平面パンチ30に替えて引き続き押出加工すると、コンテナ内に残存している金属加工素材の中空部92a(段付パンチ31のマンドレル部31bが挿入されていた部分)がつぶされるように塑性変形し、図4(ト)に示すように、中空部分の後端が閉塞された中実部93が形成される。
(第5工程)
そのまま最後まで押出して製品を取り出すこともできるが、図9に複動パンチの斜視図及び図5(チ)に装着状況を示すようにアウターパンチ32A、インナーパンチ32Bを有するインナーパンチ付平面パンチ32の複動パンチに替えて、図5(リ)に示すように、インナーパンチ32Bで製品を切り落とすことができる。
このようにすると金属間介在物等の不純物が残る恐れの高い後端部を製品から除去することが出来る。
この際に図10に示すようにインナーパンチの側部に凹部132Cを設けると製品切り落とし時に素材の一部がこの凹部に回り込みコンテナ内に残した残余リング部94を、この複動パンチを上昇させることにより、そのままコンテナ外に排出することができる。
なお、本実施の形態では、図4(ヘ)、(ト)に示す後端部閉塞工程を平面パンチ30を用いた後に、図5(チ)に示すように、インナーパンチ付平面パンチ32、132に取り替えて製品切り落としをしたが、図4(ヘ)、(ト)に示す第四工程及び図5(チ)、(リ)、(ヌ)に示す第五工程をこのインナーパンチ付平面パンチ32、132にて連続的に実施することもできる。
このようにして製造された製品90の例の斜視図を図11に示し、鍛造成形部91、押出加工による中空部92及び押出加工による中実部(後端閉塞部)からなる。
【0016】
次に中空部の後端末の肉厚や内形形状を変化させた製品の製造方法の実施の形態例を説明する。
(第1工程)
押出加工部の外形を形成する押出ダイスにおいて、図12に外形形状が異形形状の場合のメス型ダイス250の例を示し、押出加工時にベアリング部を形成することになるメス型ダイス開口部251が製品の外形を形成する異形形状になっている。
このメス型ダイスと閉塞鍛造用金型を連結してキャビテイを形成してコンテナ部後方から平面パンチにて金属加工素材を加圧して鍛造成形部を形成する。
すると、図15に製品形状を示すように鍛造成形部291が得られる。
(第2工程)
図13に示すように、上記メス型ダイス開口部に挿入されるマンドレル部231bを有する段付パンチ231にてコンテナ部内に残存する金属加工素材をマンドレル部の周囲に充填するように塑性変形させる。
(第3工程)
次に、閉塞鍛造用金型の固定を解除して鍛造成形部に追随して移動できるようにフリーの状態にして引き続き押出加工すると図15に示すように押出加工による中空部292を形成する。
(第4工程)
上記押出加工終了後に、図14に示すようなインナーパンチ232Bとアウターパンチ232Aからなる複動パンチ232にパンチを取り替える。
このパンチのインナーパンチ232Bの加圧面232Baには突出して備えられたマンドレル部232cを有していて、先ず、アウターパンチ232Aの加圧面232Aaとインナーパンチの加圧面232Baの高さを合わせて金属加工素材を後方より加圧するとこのインナーパンチに備えられたマンドレル部232cの形状が第3工程に使用した段付パンチのマンドレル部231bの形状よりも小さいので金属加工素材がこのマンドレル部の外形形状に合うように中空部が塑性変形されることになり、図15に示す押出加工による偏肉、増肉部293が形成される。
以下の工程は前記した両端末閉塞中空材の製造方法と同様なので記載を省略する。
【0017】
次に、本発明に係る金属加工方法の応用例を説明する。
図16に閉塞部の外形にセレーションを形成するための金型の構造例を示し、セレーション形状のキャビテイ360aを有する鍛造用金型 360と押出加工部外形を形成する開口部351を有する押出ダイス350からなる。
この型構造を使用して成形された製品390を図17に示す。
鍛造形成部391の後方に押出加工部が形成されるが、鍛造成形工程に使用した平面パンチをそのまま使用して引き続き押出加工すると押出加工部392Aは中実の押出材になり、鍛造成形部を形成後に平面パンチをマンドレル部を有する段付パンチに替えて押出加工して、その後更に平面パンチ替えて加圧すると中空部を有し、後端部を中実に閉塞させた製品を得ることが出来る。
【0018】
また、図18に示すように、鍛造用金型460にセレーションを設けたキャビティ460aを有し、押出ダイス450にセレーション形状の開口部451を設けて成形すると図19に示すような製品490が得られる。
【0019】
鍛造成形部の型構造の変形例として図20に示すように鍛造用金型560のキャビテイ部560a内に中子561a、561bを装着した状態にて押出開口部551を有する押出ダイス550と連結させて図24に示すように閉塞鍛造後に、図25に示すように押出加工し、図26に示すように中子561a、561bを後退させて図27に示すように製品590を取り出すと図28に示すような鍛造成形部591に中子を利用した横方向の貫通孔591aを設けることも出来る。
なお、この場合のダイス構造を図21に、鍛造用金型構造を図22に、中子形状を図23に示す。
このように中子を組み合わせることにより、閉塞部の形状も自由に選定することが出来る。
【0020】
【発明の効果】
本発明においては、金属加工素材を投入セットするコンテナ部の前方に押出ダイスと閉塞鍛造用金型を連結配置し、鍛造用金型を固定、あるいは連結解除できるような構造にして鍛造技術と押出加工技術を融合させたので、簡単な構造の金属加工装置となるとともに、加工先端部が鍛造成形され、中間部が中空部を有する中空材であり、加工後端部が中実に閉塞された両端末閉塞中空材の製品や、加工後端部の中空部内壁が偏肉、増肉させた製品を一体的に製造することが出来る。
従って、鍛造成形部は各種鍛造技術を活用して中子を用いた製品形状の製造も可能であり、押出加工部も断面形状の自由度を活かして異形状の中空部を有する製品の製造も可能であり、更に、押出加工部の後端を閉塞させたり、偏肉、増肉等の塑性変形も容易に出来るので端末部分の強度を自由に調整できる。
また、従来一体成形できずに部分的に成形して溶接接合して製造していた製品の場合には溶接部の熱影響による部分的強度低下が避けられなかったが、本発明による金属加工方法により接合部を廃止したり、低減することが出来、製品の強度及び耐久信頼性の面からも、より、軽量化、小型化が図れる。
本発明において製品を金型から抜き落とす際にインナーパンチとアウターパンチからなる複動パンチを使用すると金属加工素材の後端部に寄せた金属間介在物等の不純物を製品から残余リング部として除去することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に適用する金属加工装置の例を示す。
【図2】鍛造成形工程を示す。
【図3】押出加工による中空部の成形工程を示す。
【図4】押出加工による中実部の成形工程を示す。
【図5】製品の切り出し工程を示す。
【図6】コンテナ部、押出ダイス及び鍛造用金型の位置関係を示す。
【図7】平面パンチを示す。
【図8】段付パンチを示す。
【図9】複動パンチを示す。
【図10】インナーパンチ側部に残余リング係止凹部を設けた例を示す。
【図11】両端末閉塞中空材の製品の例を示し、押出加工部は半割断面形状にした状態を示す。
【図12】押出加工部を異形断面に成形する場合の押出ダイス(メス型ダイス)の例を示す。
【図13】マンドレル部異形形状の段付パンチを示す。
【図14】インナーパンチの加圧面にマンドレル部を設けた例を示す。
【図15】押出加工部異形形状の製品の例を示す。
【図16】鍛造成形部の外形にセレーションを設ける場合の型構造の例を示す。
【図17】図16の型構造にて成形された製品の外観図を示す。
【図18】鍛造成形部及び押出加工部にセレーションを設ける場合の型構造の例を示す。
【図19】図18の型構造にて成形された製品の外観図を示す。
【図20】鍛造成形部に成形方向と異なる方向に貫通孔部を形成する場合の型構造の例を示す。
【図21】図20の押出ダイス部分を示す。
【図22】図20の鍛造用金型の部分を示す。
【図23】図20の中子の外観図を示す。
【図24】図20の型構造にて製品を成形した状態の断面図を示す。
【図25】図20の型構造を用いて製品を成形後エレベーター装置にて降下させた状態の断面図を示す。
【図26】中子を後退させた状態を示す。
【図27】製品を取り外した状態の断面図を示す。
【図28】図20の型構造にて成形した製品を示す。
【符号の説明】
1 上部ダイ
2 パンチスライド装置(パンチ取付装置)
21 パンチホルダー
30 平面パンチ
30a、31a、231a 加圧面
31、231、 段付パンチ
31b、231b、マンドレル部
32、132 インナーパンチ付平面パンチ
32A、132A アウターパンチ
32B、132B インナーパンチ
232 インナーパンチにマンドレル部付複動パンチ
232A アウターパンチ
232Aaアウターパンチ加圧面
232B インナーパンチ
232Baインナーパンチ加圧面
232c インナーパンチのマンドレル部
4 コンテナ部
5、250、350、450、550 押出ダイス
51、251、551 メス型ダイス開口部
351、451 ダイス開口部
6、360、460、560 閉塞鍛造用金型
6a、360a、460a、560a キャビティ
561a、561b 中子
61 金型ホルダー
62 リペルロッド
7 ウエッジ装置
71a、71b ウエッジ
8 エレベーター装置
81 ガイド
82 エジェクター
83 ノックアウトガイド
84 サブウエッジ
9 金属加工素材
90、290、390、490、590 製品形状
91、291、391、491、591 鍛造成形部
392A 押出加工部
92、292、592 押出加工による中空部
93、293、593 押出加工による中実部(閉塞部)
94 残余リング
100 ダイセット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a method for manufacturing a hollow material in which both ends are closed (solid) by combining a forging method and an extrusion method in a metal processing method for light metals such as an aluminum alloy and a magnesium alloy, and after the hollow portion. The present invention relates to a manufacturing method and an apparatus suitable for thickening or uneven plastic processing of an end portion.
[0002]
[Prior art]
Closed forging and extrusion methods are widely used as light metal processing methods for light metals such as aluminum alloys and magnesium alloys.
Closed forging is a method in which metal working material is punched and pressed into a metal mold having cavities similar to the outer shape of various deformed shapes, and the deformed shape of the product shape and high strength can be obtained. Although excellent, elongated metal shapes, especially metal processing of hollow materials have been very difficult.
On the other hand, for extruding, for example, in the case of direct extrusion, a substantially cylindrical metal processed material is put in the container part, an extrusion die is arranged in the front, and it is pressurized with ram pressure from the rear to make an elongated product with the same cross-sectional shape. (Shape) is a method for obtaining a cross-sectional shape with a high degree of freedom, and it is excellent for obtaining a hollow material, but it is a very difficult technique to change the shape of the product (shape) with respect to the extrusion direction. is there.
Therefore, if the forging method and the extrusion method can be integrated technically and facilityally, products having structures and shapes that take advantage of the respective features can be obtained integrally and at low cost.
That is, for example, in the case of automobile parts, flanges and hook-like connecting parts are provided at the ends of propeller shafts, steering shafts, etc., and parts made of hollow materials are generally made of steel, and flanges or hook-like parts are used. The terminal portion is forged and the shaft portion is formed using a pipe material, and those parts joined by welding or the like can be integrally formed with a light alloy.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention combines a forging technique and an extrusion technique to produce a product in which both ends have a closed shape (solid shape) and a hollow shape between them, or a product in which the rear end of the hollow shape is uneven and thickened And an apparatus for the same.
[0004]
As a first object of the manufacturing method of the hollow material in which both ends are closed, the invention according to claim 1 is arranged such that an extrusion die is arranged in front of the container part and a closed forging die is connected in front of the extrusion die. After fixing the metal processing material into the container part and punching the metal processing material with a flat punch with a pressing surface formed in a substantially flat shape from the rear, the tip of the metal processing material is closed and forged. For closed forging after a predetermined gap is formed between the opening of the female die and the tip of the mandrel by pressing and plastically deforming from behind the metal workpiece with a stepped punch with a mandrel. After the mold is released and the metal processing material is extruded to follow the tip of the metal processing material in a free state to obtain a hollow portion, the metal processing material is left in the container again with a flat punch. Pressurize from behind Off and allows the After closing the terminal after the hollow portion, unplug the inner punch having a punch shape corresponding to the hollow portion contour, the product in double-acting punch consisting of outer punch having a punch shape corresponding to the container inner diameter The remainder of the metal processed material is removed as a residual ring portion .
[0005]
In this way, as a first step, first, the extrusion die and the closed forging die are connected and fixed to form a forging cavity, and the metal working material is formed into a flat punch whose pressing surface is substantially flat from the rear. The tip of the metal workpiece is partially forged by pressurizing the punch.
Next, as a second step, the flat punch used in the first step is removed or raised and slid sideways. Instead, a stepped punch provided with a mandrel portion that protrudes from the pressure surface is mounted or the upper part of the container The metal working material remaining in the container is plastically deformed and filled between the pressing surface of the stepped punch and the mandrel portion.
As a third step, when the forging die is released and the pressurization is continued in a free state, the metal workpiece is extruded from the gap between the female die and the mandrel portion, and a hollow portion is formed.
At this time, the forging die moves following the forging part located at the tip of the metal workpiece.
As a fourth step, the stepped punch used for the extrusion process is removed or raised and slid sideways, and the metal processed material remaining in the container with the flat punch used for the first step is viewed from behind. When the pressure is applied, since there is no mandrel part that restrains the hollow part of the mandrel part formed in the third step, the rear end of the product becomes a solid shape in order to plastically deform so that the hollow part is closed.
Here, the product may be taken out by extruding to the end as it is, but in the case of direct forward extrusion, there is a high risk that the final part of the extrusion contains impurities and intermetallic inclusions. It is desirable to leave part of the processed material to finish this fourth step.
[0006]
Accordingly, inner punch having a fifth step when allowed to remain a part of the metal processing material as described above into the container, after occlude the terminal after the hollow portion, the punch shape corresponding to the hollow portion outer Then, the product was pulled out with a double-action punch composed of an outer punch having a punch shape corresponding to the container inner diameter, and the remainder of the metal processed material was removed as a residual ring portion.
[0007]
The invention according to
[0008]
As a second object of the method for manufacturing a product in which the thickness and internal shape of the rear end of the hollow portion are changed, the invention according to claim 3 is arranged such that an extrusion die is arranged in front of the container portion, and the extrusion die A closed forging die is connected and fixed to the front of the metal, and a metal workpiece is placed in the container, and a punch is pressed from behind using a flat punch with a pressing surface formed in a substantially flat surface. Closed forging, then pressurized and plastically deformed from behind the metal workpiece with a stepped punch with a mandrel part protruding from the pressure surface, between the opening of the female die and the tip of the mandrel part After the predetermined gap is formed in the mold, the closed forging die is released and is continuously extruded in a free state following the tip of the metal processed material to obtain a hollow portion. The stepped punch used during machining A double-action punch that has a stepped inner punch with a mandrel portion that is smaller in diameter than the outer diameter of the dorel portion, the shape of the stepped inner punch corresponds to the hollow portion outer shape, and the shape of the outer punch corresponds to the inner diameter of the container portion Then, after the hollow end of the hollow part was increased in thickness or plastically deformed, the product was removed, and the remainder of the metal processed material was removed as a residual ring part.
[0009]
In the above-described method, the mandrel portion having a smaller shape than the hollow portion formed by the mandrel portion of the stepped punch in the third step is used instead of closing the hollow portion by using the flat punch in the fourth step. When the pressure is applied using the stepped punch having the shape, the rear end of the hollow portion is plastically deformed into the shape of the subsequent mandrel portion, so that a product having a partially uneven or thickened shape can be obtained. .
[0010]
The invention described in
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of a processing apparatus used for metal processing according to the present invention is shown in FIG.
Various punches such as a
Immediately below the punch, a
The container part is attached with a heating device as required, and temperature control is possible.
An extrusion die 5 is provided immediately below the container portion, and a closed
The closed
The
[0012]
In addition, wedge-
The elevator device 8 is provided with a
In addition, although the example of the metal processing apparatus shown in FIG. 1 has provided the elevator apparatus in the lower part of the floor level and has kept the height of the press machine comparatively low, if the length of extrusion of a metal processing material can be maintained, All of the devices may be provided at the upper part of the floor level, or may be arranged in the horizontal direction without the need to arrange in the vertical direction as shown in FIG.
[0013]
An example of a method of metal processing using such a metal processing apparatus will be described below with reference to the drawings.
(First step)
As shown in FIG. 2 (a), an
The processing conditions such as the container temperature and the preheating temperature of the mold processing material can be arbitrarily selected depending on the pressurizing capacity of the press, the product shape, etc. In the case of an aluminum alloy, the processing conditions are 300 to 600 ° C. It is desirable to heat to the extent.
Moreover, the enlarged view of the positional relationship of the
An upper part of the extrusion die 5 is provided with a
Needless to say, the cavity shape is formed in accordance with the required product shape.
As shown in FIG. 2 (a), after the metal workpiece 9 is put into the container part, when the
[0014]
(Second step)
When replaced with a stepped
At this time, the
(Third step)
As shown in FIG. 3 (e), when the
[0015]
(4th process)
As shown in FIG. 4 (f), when the extrusion is continued instead of the
(5th process)
The product can be taken out as it is, but a
In this way, it is possible to remove from the product a rear end portion where impurities such as intermetallic inclusions are likely to remain.
At this time, as shown in FIG. 10, if a
In this embodiment, after using the
A perspective view of an example of the
[0016]
Next, an embodiment of a method for manufacturing a product in which the thickness and the inner shape of the rear end of the hollow portion are changed will be described.
(First step)
FIG. 12 shows an example of a
The female die and the closed forging die are connected to form a cavity, and a metal working material is pressed with a flat punch from behind the container part to form a forged part.
As a result, a forged
(Second step)
As shown in FIG. 13, the stepped
(Third step)
Next, when the mold for closing forging is released and the extrusion is made in a free state so that the die can be moved following the forging portion, a
(4th process)
After the extrusion process, the punch is replaced with a double-
The pressure surface 232Ba of the
The following steps are the same as the method for manufacturing the both-end-closed hollow material described above, and therefore description thereof is omitted.
[0017]
Next, an application example of the metal processing method according to the present invention will be described.
FIG. 16 shows a structural example of a mold for forming serrations on the outer shape of the closed portion, and an extrusion die 350 having a forging
A
An extruded portion is formed behind the forged
[0018]
Further, as shown in FIG. 18, when a forging
[0019]
As a modified example of the die structure of the forging portion, as shown in FIG. 20, the
The die structure in this case is shown in FIG. 21, the forging die structure is shown in FIG. 22, and the core shape is shown in FIG.
By combining the cores in this way, the shape of the blocking portion can be freely selected.
[0020]
【The invention's effect】
In the present invention, an extrusion die and a closed forging die are connected and arranged in front of a container portion into which a metal workpiece is placed and set, so that the forging die can be fixed or released. Since the processing technology is integrated, it becomes a metal processing device with a simple structure, the processing tip is forged, the middle part is a hollow material having a hollow part, and the rear end part is solidly closed. It is possible to integrally manufacture a product having a terminal-blocking hollow material or a product in which the inner wall of the hollow portion at the rear end of processing is unevenly thickened.
Therefore, the forging part can be manufactured using various forging techniques to produce a product shape using a core, and the extruded part can also be used to produce a product having an irregularly shaped hollow part utilizing the degree of freedom of the cross-sectional shape. Furthermore, since the rear end of the extruded portion can be closed, and plastic deformation such as uneven thickness and thickening can be easily performed, the strength of the terminal portion can be freely adjusted.
In addition, in the case of a product that has been conventionally manufactured by being partly molded and welded together without being able to be integrally formed, it is inevitable that a partial strength decrease due to the heat effect of the welded part. Thus, the joint portion can be eliminated or reduced, and the weight and size can be further reduced in terms of the strength and durability reliability of the product.
In the present invention, when a double-action punch consisting of an inner punch and an outer punch is used when the product is removed from the mold, impurities such as intermetallic inclusions approaching the rear end of the metal workpiece are removed from the product as a residual ring portion. I can do it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a metal processing apparatus applied to the present invention.
FIG. 2 shows a forging process.
FIG. 3 shows a process for forming a hollow part by extrusion.
FIG. 4 shows a process for forming a solid part by extrusion.
FIG. 5 shows a product cutting process.
FIG. 6 shows the positional relationship among a container part, an extrusion die, and a forging die.
FIG. 7 shows a flat punch.
FIG. 8 shows a stepped punch.
FIG. 9 shows a double-action punch.
FIG. 10 shows an example in which a residual ring locking recess is provided on the side of the inner punch.
FIG. 11 shows an example of a product of both end closed hollow materials, and shows an extruding part in a half-section shape.
FIG. 12 shows an example of an extrusion die (female die) in the case where an extruded portion is formed into an irregular cross section.
FIG. 13 shows a stepped punch having a deformed mandrel part shape.
FIG. 14 shows an example in which a mandrel portion is provided on the pressure surface of the inner punch.
FIG. 15 shows an example of a deformed product having an extruded shape.
FIG. 16 shows an example of a die structure in the case where serrations are provided on the outer shape of a forged part.
17 is an external view of a product molded with the mold structure of FIG. 16;
FIG. 18 shows an example of a mold structure in the case where serrations are provided in a forging portion and an extrusion portion.
FIG. 19 is an external view of a product molded with the mold structure of FIG.
FIG. 20 shows an example of a die structure when a through hole is formed in a forged part in a direction different from the forming direction.
21 shows the extrusion die portion of FIG.
22 shows a portion of the forging die in FIG. 20;
FIG. 23 is an external view of the core shown in FIG.
24 shows a cross-sectional view of a state in which a product is molded with the mold structure of FIG.
FIG. 25 is a cross-sectional view of a state where a product is lowered by an elevator apparatus after being molded using the mold structure of FIG.
FIG. 26 shows a state where the core is retracted.
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a state where a product is removed.
28 shows a product molded with the mold structure of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Upper die 2 Punch slide device (Punch mounting device)
21
94
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