JP4823735B2 - 抜け止め部を持つ孔の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、対向する一対の開口部の片側に縮径方向に張り出した抜け止め部を持つ孔の成形方法に関する。

例えば、歯車部材では、歯車本体と回転軸との間で回転力の授受が行われる。回転軸の一端は、歯車本体に形成された孔に挿入されている。図１０に歯車部材の孔周辺の断面図を示す。図１０に示すように、歯車部材１００は、歯車本体１０１と回転軸１０２とを備えている。歯車本体１０１には、軸挿入孔１０３が形成されている。軸挿入孔１０３の内部空間は、円柱状の直管部１０３ａと、直管部１０３ａから一方の開口部に向かってテーパ状に形成されたテーパ部１０３ｂと、からなる。回転軸１０２の一端は、軸挿入孔１０３の直管部１０３ａ内に挿入され、テーパ部１０３ｂに当接している。テーパ部１０３ｂにより、回転軸１０２の突き抜けが防止されている。つまり、テーパ部１０３ｂは、回転軸１０２の抜け止め機能を果たす。

このようなテーパ部を孔内に形成するためには、通常、テーパドリル等による機械加工を行う必要がある。しかし、機械加工を行うと、工数が多くなり、製造コストが高くなる。一方、特許文献１には、プレス成形によりテーパ部を形成する方法が紹介されている。
特開平８−１５０４２８号公報

しかしながら、特許文献１に紹介された方法では、孔抜き加工用の第一パンチと、テーパ部形成用の第二パンチと、かえりの発生を防止する押え部と、を備えた特殊な形状の加工工具が必要である。つまり、テーパ部を含む孔の形状に応じて加工工具を作製しなければならない。このため、特許文献１に紹介された方法は、汎用性が低い。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、挿入される部材の抜け止め機能を果たす抜け止め部を持つ孔を、低コストで容易に成形することのできる方法を提供することを課題とする。

（１）本発明の抜け止め部を持つ孔の成形方法は、ワークをパンチで打ち抜いて打ち抜き孔を形成するとともに、該打ち抜き孔の打ち抜き方向側の開口縁に該ワークの一部が打ち抜き方向に突出した突出部を形成する孔抜き工程と、前記突出部を鍛造することにより、前記打ち抜き孔の縮径方向に張り出した抜け止め部を形成する抜け止め部形成工程と、を有することを特徴とする。

本発明の抜け止め部を持つ孔の成形方法（以下適宜、「本発明の孔の成形方法」と略称する。）では、孔抜き工程にて打ち抜き孔および突出部を形成し、抜け止め部形成工程にて突出部を鍛造して打ち抜き孔の内側に抜け止め部を形成する。本発明の孔の成形方法によると、孔抜き加工と鍛造との組み合わせにより抜け止め部を形成できるため、従来のテーパドリル等による機械加工が不要となる。このため、製造コストを大幅に削減することができる。また、機械加工では、切り屑が孔内に残ってしまうことがあった。しかし、本発明の孔の成形方法によると、そのような問題もない。また、本発明の孔の成形方法では、孔抜き加工を行ってから、鍛造により抜け止め部を形成する。このため、孔の内側に抜け止め部を形成する前に、孔の内周面に種々の表面処理を施すことが可能となる。したがって、抜け止め部を形成してから孔の内周面を表面処理する場合と比較して、表面処理がし易い。また、本発明の孔の成形方法によると、上述した特許文献１に紹介された方法のように、パンチの外周に抜け止め部の形状を付与する必要はない。このため、汎用性が高い。

（２）好ましくは、前記孔抜き工程の前に、前記ワークを変形させて、該ワークの前記突出部を形成する側の表面に仮突出部を形成する仮突出部形成工程を有する構成とするとよい。本構成によると、ワークの表面に予め仮突出部が形成される。このため、次の孔抜き工程において、仮突出部形成側の反対側からワークを打ち抜くことにより、確実かつ容易に、打ち抜き孔の開口縁に突出部を形成することができる。また、例えば、仮突出部形成工程と孔抜き工程とを順送型により連続して行うと、生産効率をより向上させることができる。

（３）好ましくは、前記抜け止め部形成工程は、前記抜け止め部と略型対称な型面を持つコア型を前記打ち抜き孔の内側に配置して鍛造を行う構成とするとよい。本構成によると、鍛造の際、抜け止め部と略型対称な型面を持つコア型を使用する。よって、コア型に所望の形状を付与することにより、抜け止め部に所望の形状を容易に付与することができる。つまり、抜け止め部の縮径方向長さ、深さ等を容易かつ高精度に調整することができる。

（４）好ましくは、前記孔抜き工程と前記抜け止め部形成工程との間に、さらに、前記打ち抜き孔の内周面をシェービングするシェービング工程を有する構成とするとよい。打ち抜き孔の内周面をシェービングすることにより、成形する孔の形状精度をより向上させることができる。本構成によると、抜け止め部を形成する前にシェービングを行うため、抜け止め部を形成してから行う場合と比較して、シェービング作業が容易になる。

以下、本発明の抜け止め部を持つ孔の成形方法の実施形態について説明する。まず、本実施形態の抜け止め部を持つ孔の成形方法（以下適宜、「本実施形態の孔の成形方法」と略称する。）により成形された孔を備える部材の一例として、歯車部材の構成について説明する。図１に、本実施形態の孔の成形方法により成形された孔を備える歯車部材の斜視分解図を示す。図２に、図１の歯車本体における孔周辺の断面図を示す。図１、図２に示すように、歯車部材１は、歯車本体２と回転軸３とを備えている。歯車本体２は、鋼製である。歯車本体２の中央部には、軸挿入孔２０が形成されている。回転軸３は、鋼製である。回転軸３の一端は、軸挿入孔２０に挿入されている。軸挿入孔２０には、歯車本体２と回転軸３との間で回転力の授受を行うために、キー部材（図略）が介装されている。

軸挿入孔２０は、直管部２１とテーパ部２２とからなる。直管部２１の内部空間は、円柱状を呈している。軸挿入孔２０の上方の開口部、つまり直管部２１の開口部（以下「直管部側開口部」と称す。）２１０は、歯車本体２の上面に面一に連なり、円形を呈している。テーパ部２２は、直管部２１の下端から連続して、軸挿入孔２０の下方の開口部（以下「テーパ部側開口部」と称す。）２２０に向かってテーパ状に形成されている。回転軸３の一端は、直管部２１内に配置され、テーパ部２２に当接している。テーパ部２２は、回転軸３の突き抜けを防止する役割を果たしている。テーパ部２２は、本発明の抜け止め部に含まれる。また、軸挿入孔２０は、本発明の抜け止め部を持つ孔に含まれる。

次に、本実施形態の孔の成形方法について説明する。本実施形態の孔の成形方法は、仮突出部形成工程と、孔抜き工程と、シェービング工程と、抜け止め部形成工程と、を有する。図３〜図９に、本実施形態の孔の成形方法における各工程を順に示す。

まず、仮突出部形成工程について説明する。図３、図４に、仮突出部形成工程の模式図を、前半と後半とに分けて示す。図３に示すように、仮突出部形成工程では、まず、ダイ５の上面にワークＷを載置する。ダイ５には、形成する軸挿入孔２０（前出図１、図２参照。以下同じ。）の孔径より大径のダイ孔５０が穿設されている。また、ワークＷの上方に、仮突出部形成パンチ４を配置する。仮突出部形成パンチ４は、基部４０とパンチ部４１とを有する。パンチ部４１は、下方頂部が切り取られた部分円推状を呈している。パンチ部４１の下方頂面外径は、形成する軸挿入孔２０の孔径より小さい。

次に、図３中白抜き矢印で示すように、仮突出部形成パンチ４を、基部４０がワークＷの上面に当接するまで下降させる。すると、図４に示すように、パンチ部４１はワークＷの上面に圧入する。パンチ部４１の圧入により、ワークＷの肉がダイ孔５０内に逃げ込み、下方に突出する。このようにして、ワークＷの下面に仮突出部２３が形成される。その後、図４中白抜き矢印で示すように、仮突出部形成パンチ４を上昇させる。

次いで、孔抜き工程について説明する。図５、図６に、孔抜き工程の模式図を、前半と後半とに分けて示す。図５に示すように、先の仮突出部形成工程において、パンチ部４１（前出図４参照）の圧入により、ワークＷの上面には凹部２４が形成されている。孔抜き工程では、まず、ワークＷの凹部２４の上方に、孔抜きパンチ６を配置する。孔抜きパンチ６は、円柱状を呈している。孔抜きパンチ６の外径は、形成する軸挿入孔２０の孔径と略同じである。孔抜きパンチ６は、本発明のパンチに含まれる。

次に、図５中白抜き矢印で示すように、孔抜きパンチ６をワークＷの凹部２４の上方から下降させる。そして、図６に示すように、凹部２４ごとワークＷおよび仮突出部２３を打ち抜いて打ち抜き孔２５を形成する。その後、図６中白抜き矢印で示すように、孔抜きパンチ６を上昇させる。これにより、打ち抜き孔２５の打ち抜き方向（図６中、下方）の開口縁には、仮突出部２３が打ち抜かれた突出部２６が形成される。

次に、シェービング工程において、形成した打ち抜き孔２５の内周面のうち、前出図２の直管部２１に相当する部分をシェービングする。シェービングすることにより、打ち抜き孔２５の内周面（直管部２１）が滑らかになる。

続いて、抜け止め部形成工程について説明する。図７、図８に、抜け止め部形成工程の模式図を、前半と後半とに分けて示す。図９に、図８中、点線円ＶＩＩＩの拡大図を示す。図７に示すように、抜け止め部形成工程では、まず、ワークＷの上面にコア型７を配置する。コア型７は、基部７０とコア部７１とを有する。コア部７１は、打ち抜き孔２５の内側に配置される。コア部７１は、後に形成するテーパ部２２（前出図２参照）と略型対称な型面を持つ。また、ワークＷの下方に、鍛造型８を配置する。鍛造型８の上面は、平面状を呈している。

次に、図７中白抜き矢印で示すように、鍛造型８を上昇させる。鍛造型８は、上昇しながら突出部２６を押圧する。図８、図９に示すように、下方から押圧されることにより、突出部２６は上方に塑性変形し、ワークＷの下面内に埋没する。当該埋没により発生したワークＷの余肉は、コア部７１と鍛造型８との間に形成された隙間２７（説明の便宜上、図９中、一点鎖線で囲む。）に逃げ込んで、コア部７１の型面に沿うように塑性変形する。これにより、打ち抜き孔２５の内側には、縮径方向に張り出したテーパ部２２が形成される。その後、図８中白抜き矢印で示すように、鍛造型８をワークＷから離間させ、コア型７を取り外す。ワークＷは、前出図１、２の歯車本体２となる。

次に、本実施形態の孔の成形方法の作用効果について説明する。本実施形態の孔の成形方法によると、孔抜き加工と鍛造との組み合わせによりテーパ部２２を形成する。このため、従来のテーパドリル等による機械加工を行う必要はない。よって、本実施形態の孔の成形方法によると、テーパ部２２を持つ孔を容易に成形することができる。また、そのような孔を備える機械部品の製造コストを、大幅に削減することができる。また、機械加工を行わないため、成形した孔内に切り屑が残存するおそれもない。さらに、本実施形態の孔の成形方法では、円柱状の孔抜きパンチ６を使用する。つまり、パンチをテーパ部２２の形状に合わせる必要がないため、汎用性が高い。

また、本実施形態の孔の成形方法は、孔抜き工程の前に、予めワークＷの表面に仮突出部２３を形成する仮突出部形成工程を有する。このため、孔抜き工程において、仮突出部２３形成側と反対側からワークＷを打ち抜くだけで、確実かつ容易に、打ち抜き孔２５の開口縁に突出部２６を形成することができる。また、仮突出部２３は、仮突出部形成パンチ４とダイ５とを用いることにより、簡単に形成することができる。

また、本実施形態の孔の成形方法は、孔抜き工程と抜け止め部形成工程との間にシェービング工程を有する。したがって、テーパ部２２を形成する前に、打ち抜き孔２５の内側をシェービングすることができる。このため、テーパ部２２を形成してからシェービング行う場合と比較して、シェービング作業が容易になる。つまり、本実施形態の孔の成形方法によると、打ち抜き孔２５、最終的には軸挿入孔２０の形状精度を容易に向上させることができる。

また、本実施形態の孔の成形方法では、抜け止め部形成工程において、突出部２６を鍛造する際に、コア型７と鍛造型８とを使用する。コア型７は、テーパ部２２と略型対称な型面を持つコア部７１を有する。コア部７１と鍛造型８との間に隙間２７を形成し、突出部２６の埋没により発生するワークＷの余肉を、該隙間２７に塑性流動させることで、容易に所望のテーパ部２２を形成することができる。

以上、本発明の孔の成形方法の実施形態について説明した。しかしながら、実施形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

上記実施形態では、抜け止め部を持つ孔を備える部材として、歯車部材を挙げた。しかし、本発明の孔の成形方法は、他の様々な部材に適用することができる。例えば、キー、ローラー軸、クランク、カム、スライダー、リンク、シャフト、止め輪等の機械要素や、油流路における流量調節機構、逆止弁等、皿ビス締結穴等が挙げられる。

また、上記実施形態では、抜け止め部をテーパ部とした。しかし、抜け止め部は、挿入される部材の抜け止め機能を果たすものであれば、その形状が特に限定されるものではない。抜け止め部としては、例えば、孔の開口縁に点在するように形成された凸部、孔の開口縁にリング状に連なるように形成されたリング部等、種々の態様を採用することができる。また、抜け止め部を持つ孔の形状も特に限定されるものではない。孔の軸直断面形状は、上記実施形態の真円の他、例えば、楕円、長円（一対の半円の端部同士が直線で連結された形状）、多角形等でもよい。上記実施形態で示した歯車部材のように、回転力の授受を行う部材に本発明の孔の成形方法を適用する場合には、孔にキー溝等を形成してもよい。

また、上記実施形態では、抜け止め部形成工程における突出部の鍛造を、コア型と鍛造型とを使用した型鍛造により行った。しかし、鍛造方法は、特に限定されるものではなく、ハンマー等を使用した自由鍛造を採用してもよい。また、上記実施形態では冷間鍛造したが、熱間鍛造してもよい。

また、上記実施形態では、抜け止め部を持つ孔の成形方法を、孔抜き工程の前に仮突出部形成工程を含めて構成した。しかし、仮突出部形成工程を省略しても構わない。また、上記実施形態では、仮突出部形成パンチとダイとを用いて仮突出部を形成したが、仮突出部の形成方法は、この方法に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、抜け止め部を持つ孔の成形方法を、孔抜き工程と抜け止め部形成工程との間にシェービング工程を含めて構成した。しかし、シェービング工程を省略してもよい。また、シェービング工程に代えて、あるいはシェービング工程に加えて、打ち抜き孔の内周面に他の表面処理を施す工程を加えてもよい。さらに、抜け止め部形成工程孔の後に、成形した孔の内周面に表面処理を施す工程等を加えてもよい。また、本発明の孔の成形方法は、順送型、単抜き型、総抜き型などあらゆるタイプの金型で実施することができる。

本発明の一実施形態である孔の成形方法により成形された孔を備える歯車部材の斜視分解図である。 同歯車部材の歯車本体における孔周辺の断面図である。 本発明の一実施形態である孔の成形方法における仮突出部形成工程（前半）の模式図である。 同仮突出部形成工程（後半）の模式図である。 同孔抜き工程（前半）の模式図である。 同孔抜き工程（後半）の模式図である。 同抜け止め部形成工程（前半）の模式図である。 同抜け止め部形成工程（後半）の模式図である。 図８中、点線円ＶＩＩＩの拡大図である。 従来の孔の成形方法により成形された孔を備える歯車部材の孔周辺の断面図である。

符号の説明

１：歯車部材
２：歯車本体
２０：軸挿入孔（抜け止め部を持つ孔） ２１：直管部 ２２：テーパ部（抜け止め部）
２３：仮突出部 ２４：凹部 ２５：打ち抜き孔 ２６：突出部 ２７：隙間
３：回転軸 ４：仮突出部形成パンチ ４０：基部 ４１：パンチ部
５：ダイ ５０：ダイ孔 ６：孔抜きパンチ（パンチ）
７：コア型 ７０：基部 ７１：コア部 ８：鍛造型 Ｗ：ワーク

Claims (4)

1. ワークをパンチで打ち抜いて打ち抜き孔を形成するとともに、該打ち抜き孔の打ち抜き方向側の開口縁に該ワークの一部が打ち抜き方向に突出した突出部を形成する孔抜き工程と、
   前記突出部を鍛造することにより、前記打ち抜き孔の縮径方向に張り出した抜け止め部を形成する抜け止め部形成工程と、
   を有し、
   前記孔抜き工程と前記抜け止め部形成工程との間に、さらに、前記打ち抜き孔の内周面をシェービングするシェービング工程を有することを特徴とする抜け止め部を持つ孔の成形方法。
2. 前記孔抜き工程の前に、前記ワークを変形させて、該ワークの前記突出部を形成する側の表面に仮突出部を形成する仮突出部形成工程を有する請求項１に記載の抜け止め部を持つ孔の成形方法。
3. 前記抜け止め部形成工程は、前記抜け止め部と略型対称な型面を持つコア型を前記打ち抜き孔の内側に配置して鍛造を行う請求項１に記載の抜け止め部を持つ孔の成形方法。
4. 前記抜け止め部を持つ孔は、直管部と、該直管部に対して縮径方向に張り出した前記抜け止め部と、を有する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の抜け止め部を持つ孔の成形方法。

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