JP4588553B2 - 鍛造方法及び鍛造用複動金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、可動側の第１ダイに第１パンチを摺動自在に挿設するとともに、固定側の第２ダイに第２パンチを摺動自在に挿設してなる鍛造用複動金型装置と、この装置を用いた鍛造方法に関する。

鍛造用複動金型装置としては、特許文献１に示すものがある。この装置は、可動側の第１ダイに第１パンチを摺動自在に挿設してなる第１ダイホルダと、固定側の第２ダイに第２パンチを摺動自在に挿設してなる第２ダイホルダとを備え、第１ダイホルダには、第２ダイに対する第１ダイの型締め反力を第１ダイに連結した第１ピストンを介して受ける第１油室を形成してある。

さらに、第１ピストンは、第１油室に面する受圧壁を有する中空形状に形成してあり、その内部には、第１パンチと連結した第２ピストンを配設してある。第１ピストンの内部には、第２ピストンと受圧壁との間に配置される第２油室と、第２ピストンを挟んで第２油室と反対側に配置されるエア室とを画成し、第１油室と第２油室とを連通する連通孔を受圧壁に形成してある。

そして、型締めが完了するまではエア室のエア圧により第２ピストンが受圧壁に押し付けられて連通孔が閉塞され、型締め完了後にエア室から排気して第２ピストンによる連通孔の閉塞を解除するようにしている。第２ダイホルダには、第２パンチと連結した第３ピストンを第１ダイ側に押圧する第３油室を形成してある。また、第１ピストンと第２ダイホルダには、それぞれ第２油室に連通する第１ジョイントと第３油室に連通する第２ジョイントとを設け、型締め状態で第１ジョイントと第２ジョイントとをドッキングさせて第２油室と第３油室を連通させている。つまり、型締め状態でエア室からエアを排出すると、第２ピストンと第３ピストンがそれぞれ作動し、第１パンチと第２パンチを両ダイ間の成形空間に突き出してワークを押圧している。
特開平１１−１５６４７１号公報

しかし、この鍛造用複動金型装置では、第２ダイに対する第１ダイの型締め反力を第１ダイに連結した第１ピストンを介して受ける第１油室の油圧を利用して、第２ピストンと第３ピストンを作動させ、第１パンチと第２パンチによってワークを押圧しているため、両ピストンの作動にともなって油圧が低下し、第１ダイによる型締め力の低下が懸念され、油圧の制御が極めて困難である。

本発明は、このような事情に鑑み、第２段階の鍛造開始の際に、第１ダイによる型締め力が低下することのない鍛造方法及び鍛造用複動金型装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の鍛造方法は、可動側の第１ダイに第１パンチを摺動自在に挿設してなる第１ダイホルダと、固定側の第２ダイに第２パンチを摺動自在に挿設してなる第２ダイホルダとを備え、第２ダイホルダには、第２パンチと連結したピストンを内設した油圧室を設けてなる鍛造用複動金型装置を用い、第１ダイを第２ダイに対し型締めして第１段階の鍛造を行った後に、第１パンチと第２パンチでワークを押圧する第２段階の鍛造を行う鍛造方法であって、第２段階の鍛造開始に際し、第２パンチの端面をワークに接触させ、第２ダイホルダの油圧室を閉じた状態で第１パンチをワークに圧入して、このパンチによるワーク押圧力を第２パンチとピストンを介して油圧室で受け止め、第１パンチのワークに対する圧入量が所定値に達した段階で油圧室内の油を開放し、第２パンチを第２ダイ内に没入させてワークを打ち抜くことを特徴とする。

上記課題を解決するための本発明の鍛造用複動金型装置は、可動側の第１ダイに第１パンチを摺動自在に挿設してなる第１ダイホルダと、固定側の第２ダイに第２パンチを摺動自在に挿設してなる第２ダイホルダとを備え、第１ダイを第２ダイに対し型締めして第１段階の鍛造を行った後に、第１パンチと第２パンチでワークを押圧する第２段階の鍛造を行うようにした鍛造用複動金型装置において、第１ダイホルダには、第１ダイを第２ダイに対し型締めさせるダイ駆動手段と、第１パンチを両ダイ間の成形空間に押し込むパンチ駆動手段とを設ける一方、第２ダイホルダには、第２パンチと連結したピストンを内設した油圧室を設け、第２段階の鍛造に際し、第２パンチの端面をワークに接触させ、第２ダイホルダの油圧室を閉じた状態で第１パンチをワークに圧入し、このパンチのワークに対する圧入量が所定値に達した段階で油圧室内の油を開放するようにしたことを特徴とする。

かかる構成によれば、第２段階の鍛造開始に際し、第１パンチがワークに圧入されると、これによるワーク押圧力が第２ダイホルダ側の第２パンチとピストンを介して油圧室に伝達され、この油圧室で受け止められる。第１パンチのワークに対する圧入量が所定値に達すると、油圧室内の油が開放され、ピストンが第１パンチによるワーク押圧力を受けて降下し、第２パンチが第２ダイ内に没入する。その際、第１パンチの圧入部分にせん断力が作用し、ワークが打ち抜かれる。

本発明では、第１ダイを第２ダイに対して型締めするさせる第１段階の鍛造と、第１パンチと第２パンチでワークを押圧する第２段階の鍛造とを別個の駆動源で行っているので、第２段階の鍛造開始に際し、第１ダイの型締め力が低下することはない。

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。
図１は本発明の鍛造用複動金型装置を示している。

この装置は図５(a)に示すピストンコンロッドＷを冷間鍛造するもので、可動側の第１ダイ１に第１パンチ２を摺動自在に挿設してなる第１ダイホルダ３と、固定側の第２ダイ４に第２パンチ５を摺動自在に挿設してなる第２ダイホルダ６とを備えている。左側の各パンチ２Ｌ,５ＬはピストンコンロッドＷの大端部Ｗａの穴明け部分に対向し、右側の各パンチ２Ｒ,５ＲはピストンコンロッドＷの小端部Ｗｂの穴明け部分に対向している。

第１ダイホルダ３の隅部には、第２ダイホルダ６に立設したタイロッド７のピストン７ａを収容するシリンダ部８が設けられている。このシリンダ部８の上室８ａに油圧を入力すると、第１ダイホルダ３が押し上げられる一方、シリンダ部８の下室８ｂに油圧を入力すると、第１ダイホルダ３がタイロッド７の外周のストッパ９で規制される下降端位置まで押し下げられる。

第１ダイホルダ３には、図２に示すように、メインピストン（ダイ駆動手段）１０を収容するメインシリンダ１１が形成されており、メインピストン１０の下面に第１ダイ１が固設されている。メインピストン１０は上面にリング部１２を備え、このリング部１２を第１ダイホルダ３のサブシリンダ１３内に摺動自在に挿設してある。

サブシリンダ１３には、図３,４に示すプレスラム５０と連動するラムピストン（パンチ駆動手段）１４を収容するとともに、ラムピストン１４に固設された押圧部材１５をメインピストン１０のリング部１２内に摺動自在に配設してある。ラムピストン１４には、一対の連結ロッド１６,１７が押圧部材１５を介して連結されている。そして、これら連結ロッド１５,１６をメインピストン１０に摺動自在に挿設し、その下端に第１パンチ２Ｌ,２Ｒを連結してある。

メインピストン１０の下面周縁にはリング状の切欠部１８が形成されており、この切欠部１８の開口を閉塞するようにリング部材１９を第１ダイホルダ３に固設することで、メインピストン１０の周面を臨む下部油圧室２０を形成してある。一方、第１ダイホルダ３には、メインピストン１０の上面を臨む中央部油圧室２１と、押圧部材１５の周面を臨む上部油圧室２２とを形成してある。

第２ダイホルダ６には、ピストン３０を収容するシリンダ３１を形成し、その内部はピストン３０で油圧室３２とエア室３３に画成してある。ピストン３０には一対の連結ロッド３４,３５が連結してある。これら連結ロッド３４,３５は、第２ダイホルダ６に固設されたダイプレート３６に摺動自在に挿設してあり、その上端に第２パンチ５Ｌ,５Ｒを連結してある。なお、第２ダイ４は、ダイプレート３６に固設されたダイ本体４ａと、ダイ本体４ａに載設されたコンプリートリング４ｂとで構成されている。

次に、この鍛造用複動金型装置の動作について説明する。

ピストンコンロッドＷの鍛造に際しては、まず、体積配分が製品と略同等になるように成形した図５(ｂ)に示すプリフォームＷを第２ダイ４にセットした後、タイロッド７のピストン７ａを収容するシリンダ部８の下室８ｂに給油して、第１ダイホルダ３をタイロッド７のストッパ９に当接する位置まで降下させる。ここで、下室８ｂの油圧を高くして第１ダイホルダ３をこの位置に保持しておく。

次いで、第１ダイホルダ３の下部油圧室２０から排油しながら中央部油圧室２１に給油し、メインピストン１０を降下させる。その際、上部油圧室２２のドレーンバルブ（図示せず）は閉じられているので、メインピストン１０の降下に追従してラムピストン１４が降下する。つまり、図１に示すように第１パンチ２Ｌ,２Ｒがその先端を第１ダイ１の型面に一致させた状態で降下することになる。そして、第１ダイ１がコンプリートリング４ｂに嵌入し、ワークＷの成形が始まった段階で中央部油圧室２１に対する給油圧を高圧側に切り換える。図２は、このようにして第１ダイ１を第２ダイ４に対して型締めし、第１段階の鍛造が完了した状態を示している。この段階でピストンコンロッドＷの棹部Ｗｃの成形がほぼ完了する。

型締めが完了した段階で上部油圧室２２のドレーンバルブを開き、プレスラム５０の降下を開始させる。プレスラム５０がラムピストン１４に当接すると、ラムピストン１４が上部油圧室２２内の油を排出しながら降下し、第１パンチ２Ｌ,２ＲがワークＷに圧入されていく（図３参照）。その際、油圧室３２のドレーンバルブ（図示せず）は閉じられているので、第１パンチ２Ｌ,２Ｒによるワーク押圧力が第２パンチ５Ｌ,５Ｒとピストン３０を介して油圧室３２で受け止められる。

そして、第１パンチ２Ｌ,２ＲのワークＷに対する圧入量が所定値に達した段階での油圧室３２のドレーンバルブを開き、油圧室３２内の油を排出する。すると、ピストン３０が第１パンチ２Ｌ,２Ｒからのワーク押圧力を受けて降下し、第２パンチ５Ｌ,５Ｒが第２ダイ４内に没入する。

その際、第１パンチ２Ｌ,２Ｒの圧入部分にせん断力が作用し、ワークＷが打ち抜かれる。打ち抜かれた肉バリｗは第２パンチ５Ｌ,５Ｒの端面に落下する。そして、ラムピストン１４がメインピストン１０のリング部１２の上端面に当接した段階でプレスラム５０の降下を停止させる（図４参照）。なお、第１パンチ２Ｌ,２ＲのワークＷに対する圧入量の判定は、プレスラム５０の降下位置を検出して行えばよいが、クランクプレス装置の場合、クランク角度を検出して行えばよい。

この第２段階の鍛造では、ピストンコンロッドＷの大端部Ｗａの穴明け部分と小端部Ｗｂの孔明け部分とが鍛圧され、大端部Ｗａと小端部Ｗｂの孔明け部分以外の部分に残っている欠肉部に肉が流れ、欠肉部が埋められる。

鍛造完了後は、まず、中央部油圧室２１内の油を排出しながら下部油圧室２０に給油して、メインピストン１０を上昇させ、第１ダイ１を第２ダイ４から引き離す。その際、上部油圧室２２は閉じられたままなので、ラムピストン１４がメインピストン１０に追従して持ち上げられる。つまり、第１パンチ２Ｌ,２Ｒが第１ダイ１から突出した状態で上昇するので、ラムピストン１４の上昇にともなって、ワークＷは第１パンチ２Ｌ,２Ｒに付着した状態で持ち上げられ、コンプリートリング４ｂから引き離される。

次いで、第１ダイホルダ３のシリンダ部８の下室８ｂから排油しながら上室８ａに給油し、第１ダイホルダ３を押し上げて原位置に復帰させる。そして、上部油圧室２２に給油し、ラムピストン１４を上昇して原位置に復帰させる。すると、第１パンチ２Ｌ,２Ｒが第１ダイ１内に引き込まれ、ワークＷが第１ダイ１から分離し落下する。その後、第２ダイホルダ６の油圧室３２に給油してピストン３０を上昇させ、第２パンチ５Ｌ,５Ｒを原位置に復帰させ、肉バリｗを第２ダイ４の外部に押し出す。

この鍛造用複動金型装置では、第１段階の鍛造に際し、メインピストン１０で第１ダイ１を第２ダイ４に対して型締めする一方、第２段階の鍛造に際しては、プレス装置で第１パンチ２Ｌ,２ＲをワークＷに押し付けているので、第２段階の鍛造開始に際し、第１ダイ１の型締め力が低下することはない。

以上、ピストンコンロッドＷの鍛造用複動金型装置について説明したが、他の製品の鍛造用複動金型装置にも同様に本発明を適用できることは言うまでもない。

本発明の鍛造用複動金型装置を示す断面図。 図１の型締め状態を示す図。 図１の第１パンチをワークに圧入した状態を示す図。 図１の鍛造完了状態を示す図。 同鍛造用複動金型装置で成形した製品とそのプリフォームを示す図。

符号の説明

１ 第１ダイ
２ 第１パンチ
３ 第１ダイホルダ
４ 第２ダイ
５ 第２パンチ
６ 第２ダイホルダ
７ タイロッド
７ａ ピストン
８ シリンダ部
９ ストッパ
１０ メインピストン
１１ メインシリンダ
１２ リング部
１３ サブシリンダ
１４ ラムピストン
１６ 連結ロッド
１７ 連結ロッド
２０ 下部油圧室
２１ 中央部油圧室
２２ 上部油圧室
３０ ピストン
３１ シリンダ
３２ 油圧室
３３ エア室
３４ 連結ロッド
３５ 連結ロッド

Claims (2)

1. 可動側の第１ダイに第１パンチを摺動自在に挿設してなる第１ダイホルダと、固定側の第２ダイに第２パンチを摺動自在に挿設してなる第２ダイホルダとを備え、第２ダイホルダには、第２パンチと連結したピストンを内設した油圧室を設けてなる鍛造用複動金型装置を用い、第１ダイを第２ダイに対し型締めして第１段階の鍛造を行った後に、第１パンチと第２パンチでワークを押圧する第２段階の鍛造を行う鍛造方法であって、
   第２段階の鍛造開始に際し、第２パンチの端面をワークに接触させ、第２ダイホルダの油圧室を閉じた状態で第１パンチをワークに圧入して、このパンチによるワーク押圧力を第２パンチとピストンを介して油圧室で受け止め、第１パンチのワークに対する圧入量が所定値に達した段階で油圧室内の油を開放し、第２パンチを第２ダイ内に没入させてワークを打ち抜くことを特徴とする鍛造方法。
2. 可動側の第１ダイに第１パンチを摺動自在に挿設してなる第１ダイホルダと、固定側の第２ダイに第２パンチを摺動自在に挿設してなる第２ダイホルダとを備え、第１ダイを第２ダイに対し型締めして第１段階の鍛造を行った後に、第１パンチと第２パンチでワークを押圧する第２段階の鍛造を行うようにした鍛造用複動金型装置において、
   第１ダイホルダには、第１ダイを第２ダイに対し型締めさせるダイ駆動手段と、第１パンチを両ダイ間の成形空間に押し込むパンチ駆動手段とを設ける一方、
   第２ダイホルダには、第２パンチと連結したピストンを内設した油圧室を設け、
   第２段階の鍛造開始に際し、第２パンチの端面をワークに接触させ、第２ダイホルダの油圧室を閉じた状態で第１パンチをワークに圧入し、このパンチのワークに対する圧入量が所定値に達した段階で油圧室内の油を開放するようにしたことを特徴とする鍛造用複動金型装置。

Images