JP4828916B2 - V-shaped groove press molding method and molded product thereof - Google Patents
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Description
本発明は、V型溝プレス成形方法、特に素材を原材料にして、素材の量(マス、即ち体積)を変えることなしに、円周面にV型溝を有する円柱或いは円筒状の形状物を成形し、目的とする所期形状の成形品をプレス加工でなし遂げられる冷間鍛造のV型溝プレス成形方法およびその成形品に関するものである。 The present invention relates to a V-shaped groove press molding method, in particular, a cylindrical or cylindrical shape having a V-shaped groove on its circumferential surface without changing the amount (mass, ie, volume) of the raw material. The present invention relates to a cold forging V-shaped groove press molding method that can be molded and a molded product having a desired desired shape can be achieved by press working, and the molded product.
従来、冷間鍛造で例えば、1台のプレス内で多工程を同時加工して自動車部品などが製造されているが、極めて高精度が要求される部品においては、スライド全体に均一的に荷重がかかる状態でプレス成形できる部品は少なく、金型に不平衡な荷重がかかる部品を製造することになる場合が多い。不平衡な荷重がかかっても常に金型が正しく水平を維持しつつプレスする技術の開発が望まれていた。 Conventionally, automotive parts and the like are manufactured by cold forging, for example, by simultaneously processing multiple processes in a single press. However, in parts that require extremely high accuracy, a uniform load is applied to the entire slide. There are few parts that can be press-molded in such a state, and there are many cases where parts that are subjected to an unbalanced load on the mold are manufactured. There has been a demand for the development of a technique for pressing the mold while maintaining the level correctly even when an unbalanced load is applied.
しかしながら、冷間鍛造でプレス加工する場合に、スライドが下金型に対して不平行に降下することになり、極めて精度の高い部品を冷間鍛造で、1台のプレス内で多工程を同時加工してプレス加工されることはできないのが現状であった。 However, when pressing by cold forging, the slide will drop non-parallel to the lower die, and cold forging parts with extremely high precision will allow multiple processes to be performed simultaneously in one press. At present, it cannot be processed and pressed.
これに対し熱間鍛造で高精度が要求される部品を製造する場合、低温から高温に温度変化する際のそして高温から低温に温度変化する際の、金型とその成形品のそれぞれに基づく原因により高精度の部品を製造することができないでいた。すなわち、温度変化に対して金型が膨脹・収縮すること、金型のプレス面に酸化膜が発生すること、成形品の形状が均一でないときにはその材料が多い所と少ない所とでは熱収縮が均一とはならずアンバランス状態が発生し、高精度部品を製造することが困難であった。 On the other hand, when manufacturing parts that require high precision by hot forging, the cause based on the mold and its molded product when temperature changes from low temperature to high temperature and when temperature changes from high temperature to low temperature. As a result, high-precision parts could not be manufactured. That is, the mold expands and contracts in response to changes in temperature, an oxide film is generated on the press surface of the mold, and when the shape of the molded product is not uniform, heat shrinkage occurs between places where the material is large and where the material is small. It was not uniform and an unbalanced state occurred, making it difficult to manufacture high-precision parts.
この様に極めて精度の高い部品が要請される場合には、従来切削加工されていた。ところが近年、精密な精度を有する高精度のプレス成形方法が開発され、従来切削加工で処理されていた部品が製造可能とされるようになってきた。 In the case where such a highly accurate part is required, it has been conventionally cut. However, in recent years, high-precision press molding methods having precise precision have been developed, and it has become possible to manufacture parts that have been processed by conventional cutting.
高精度なプレスを可能としたプレス装置として、上金型に大きな荷重がかかったとき上金型を上下動させるスライドが不平行となるのを防止するため、スライドの傾きを制御するための複数の電動モータと、上金型を上下動させるスライドを摺動させる複数の摺動柱毎に位置センサとを設けておき、各位置センサの位置情報を基に複数の電動モータを駆動制御し、金型を上下動させるスライドを下金型に対して常に平行となるような移動制御を行わせる電動プレス装置を本出願人はすでに提案している(特許文献1〜特許文献7参照)。なお、特許文献7には、局部的に発生する負荷の部分をプレスするに当たって、予め当該負荷が発生することを考慮して当該負荷の部分で押圧力を一時的に大にするように制御している。
特に、素材を原材料にして円周面にV型溝を有する円柱状や円筒状形状物(以下代表して「円筒状形状物」という)を高精度で形成する場合、プレス加工で円周面にV型溝など溝を成形する際、プレスによって押し出され移動するマスがその押し出される方向の一方向に流れるため、当該V型溝全体にまでマスが流されず、成形が困難とされてきた。 In particular, when forming a columnar shape or cylindrical shape with a V-shaped groove on the circumferential surface from the raw material (hereinafter referred to as “cylindrical shape”) with high accuracy, When forming a groove, such as a V-shaped groove, the mass pushed and moved by the press flows in one direction of the extrusion, so that the mass is not flown to the entire V-shaped groove, making molding difficult. .
低コスト大量生産を要求される近年にあって、切削加工で円筒状形状物にV型溝などの溝加工をしていたのでは、高精度の製品を製造することはできるが、その生産性、コストなどの面で時代の要請に適合した加工方法とは言えなくなってきた。そこで製品精度が高く生産製に優れた、円周面にV型溝を有する円筒状形状物を高精度で、しかも高速で形成するプレス成形法が強く望まれている。 In recent years when low-cost mass production is required, it is possible to manufacture high-precision products by cutting grooves such as V-shaped grooves on cylindrical shapes by cutting. In terms of cost, it is no longer a processing method that meets the needs of the times. Therefore, there is a strong demand for a press molding method that can form a cylindrical shape having a V-shaped groove on the circumferential surface with high accuracy and high speed, which has high product accuracy and is excellent in production.
また、形状によっては溶接という手段も考えられるが、使用上の観点から、例えば強度の点などから一体成形されたものでなければ信頼性が得られないなどの理由からも、高速で形成するプレス成形法が強く望まれている。 Depending on the shape, means of welding can be considered, but from the viewpoint of use, for example, it is not possible to obtain reliability unless it is integrally molded from the point of strength, etc. A molding method is strongly desired.
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、素材を原材料にして、素材の量を変えることなしに、円周面にV型溝を有する円筒状形状物を高精度で成形し目的とする形状の成形品をプレスでなし遂げられる冷間鍛造のプレス成形方法およびその成形品を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points. The object of the present invention is to form a cylindrical shaped object having a V-shaped groove on the circumferential surface with high accuracy without changing the amount of the raw material. It is an object of the present invention to provide a cold forging press molding method that can achieve a molded product having a shape to be formed by a press, and the molded product.
そのため本発明に係るV型溝プレス成形方法は、素材を原材料にして、中央部に第1の穴が設けられたフランジ部と、フランジ部の下端に第1の穴に連続した形態の連通穴が設けられると共に、円形外周面にV型溝を有する円筒形状部と、当該円筒形状部の先端部に第1の穴に連続した形態で第2の穴を有する有底円筒部とを備えた形状部材をプレス加工で成形するV型溝プレス成形方法において、
素材を原材料にしてフランジ部と円筒形状部とを形成する第1の工程と、
複数に分割された形状のダイセグメントで構成されると共に当該複数のダイセグメントが組み合わされ密着集合されたとき、その外形表面がテーパ面で構成され、かつ、その内部に前記円筒形状部の直径と同等の内径を有すると共にV型溝を形成するための溝型を有するセグメントダイと、内部にセグメントダイのテーパ面外形と同じテーパ面が形成された型閉止ウェッジとを具備し、前記円筒形状部とセグメントダイとが係合されたときセグメントダイとのV型溝で形成される空隙に素材を流動せしめるプレスの閉塞すえ込み加工により、第1の工程で形成された円筒形状部の円形外周面にV型溝を形成する第2の工程と、
前記円筒形状部の先端部に第2の穴を有する有底円筒部を形成するに当り、前記第1の穴の深さを深くする押出し加工で排除されるところの、将来有底円筒部を形成するに足る量の素材を円筒形状部の先端部に円柱突起として流動させ、その後前記第2の穴を形成する第3の工程とを備え、
冷間鍛造のプレス加工で円筒形状部にV型溝を形成するようにしたことを特徴としている。
Therefore, the V-shaped groove press molding method according to the present invention includes a flange portion in which a raw material is used as a raw material and a first hole is provided in the center portion, and a communication hole in a form continuous to the first hole at the lower end of the flange portion. And a cylindrical portion having a V-shaped groove on the circular outer peripheral surface, and a bottomed cylindrical portion having a second hole in a form continuous to the first hole at the tip of the cylindrical shape portion . In a V-shaped groove press molding method for molding a shape member by press working,
A first step of forming a flange portion and a cylindrical portion from a raw material as a raw material;
When the plurality of die segments are combined and closely assembled, the outer surface is formed of a tapered surface, and the diameter of the cylindrical portion is included therein. A cylindrical die having a segment die having an equivalent inner diameter and a groove die for forming a V-shaped groove, and a die closing wedge having a taper surface the same as the taper surface of the segment die formed therein; The circular outer peripheral surface of the cylindrical portion formed in the first step by the closing swaging process of the press that causes the material to flow into the gap formed by the V-shaped groove with the segment die when the segment die is engaged A second step of forming a V-shaped groove in
In forming the bottomed cylindrical part having the second hole at the tip of the cylindrical part, the bottomed cylindrical part in the future, which is excluded by the extrusion process for increasing the depth of the first hole, A third step of flowing a sufficient amount of material to form a cylindrical protrusion at the tip of the cylindrical portion, and then forming the second hole;
A feature is that a V-shaped groove is formed in the cylindrical portion by cold forging press working.
そして、前記フランジ部は、フランジ部の一部がV型溝の片方の土手を形成している。
また、前記複数のダイセグメントで構成されるセグメントダイは、その外形形状が錐台状であり、内部がセグメントダイの外形形状の同じテーパの錐台状に形成された型閉止ウェッジによってセグメントダイの外形を覆うように構成されており、セグメントダイを構成するセグメントダイの自由度が型閉止ウェッジによって拘束されるようになっている。
And as for the said flange part, a part of flange part forms the bank of one side of a V-shaped groove | channel.
Further, the segment die composed of the plurality of die segments has a frustum shape in its outer shape, and the inside of the segment die is formed by a mold closing wedge formed in the same tapered frustum shape as the outer shape of the segment die. The outer shape of the segment die is constrained by the mold closing wedge.
前記円筒形状部の円形外周面にV型溝を形成する数が、1または2個のいずれかであることを特徴としている。 The number of V-shaped grooves formed on the circular outer peripheral surface of the cylindrical portion is either 1 or 2.
そして、前記素材として、鋼を含む鉄、チタン合金、コバルト合金、ベリリウム合金、青銅を含む銅合金、アルミニウム合金を含む金属のいずれかが用いられる。 Then, as the material, iron containing steels, titanium alloys, cobalt alloys, beryllium alloys, copper alloys including bronze, any metal including aluminum alloy is used.
そして本発明に係る円形外周面にV型溝が形成された成形品は、中央部に第1の穴が設けられたフランジ部と、
フランジ部の下端に第1の穴に連続した形態の連通穴が設けられると共に、円形外周面に1または2個のいずれかのV型溝が形成されてなる円筒形状部と、
当該円筒形状部の先端部に第1の穴に連続した形態で第2の穴を有する有底円筒部と
を備えた形状部材を、素材を原材料にして当該原材料のマス(量)の増減なしに冷間鍛造のプレス加工で成形されてなることを特徴とする円形外周面にV型溝が形成されてなることを特徴としている。
And the molded product in which the V-shaped groove is formed on the circular outer peripheral surface according to the present invention, the flange portion provided with the first hole in the central portion,
A cylindrical hole formed in the lower end of the flange portion with a communication hole in a form continuous with the first hole, and having one or two V-shaped grooves formed on the circular outer peripheral surface ;
A shape member having a bottomed cylindrical portion having a second hole in a form continuous to the first hole at the tip of the cylindrical shape portion is used as a raw material, and the mass (amount) of the raw material is not increased or decreased. Further, it is characterized in that a V-shaped groove is formed on a circular outer peripheral surface characterized by being formed by cold forging press working.
素材を原材料にして、素材の量を変えることなしに、円周面にV型溝を有する円筒状形状物を冷間鍛造のプレス加工で、しかも溶接などすることなく一体成形で製造できるようにしたので、目的とする形状で、強度を要する成形品を高精度、高信頼性で応えられることができ、しかも不良品を製造することなく製造することができる。またプレスだけで最終成形品を生産でき、連続的な生産工程が構築できるので生産効率が向上する。 Using a raw material as a raw material, without changing the amount of the raw material, a cylindrical shape having a V-shaped groove on the circumferential surface can be manufactured by cold forging press processing, and without being welded. As a result, a molded product requiring strength with a target shape can be met with high accuracy and high reliability, and can be manufactured without manufacturing a defective product. In addition, the final molded product can be produced with just a press, and a continuous production process can be constructed, improving the production efficiency.
またフランジ部の下端に円筒状を形成するなど形状が共通する部分を有する場合は、その生産の金型が共通に使用することができるようになり、生産コストの低減が図れる。 Moreover, when it has a part with a common shape, such as forming the cylindrical shape in the lower end of a flange part, the metal mold | die of the production can be used in common and production cost can be reduced.
図1ないし図9は本発明に係るV型溝プレス成形方法の一実施例成形説明図をそれぞれ示しており、それぞれ冷間で成形される成形品の様子が断面で示されている。 FIG. 1 to FIG. 9 are diagrams for explaining examples of forming a V-shaped groove press forming method according to the present invention, respectively, and the state of the formed product formed by cold is shown in cross section.
以降図面を参照しながら図9に図示の目的とする所期形状の成形品を製作する一実施例製作工程を図1から順次説明する。 Hereinafter, referring to the drawings, an embodiment manufacturing process for manufacturing a molded product having a desired shape shown in FIG. 9 will be described sequentially from FIG.
図1では、板状素材から直径Dで厚さH0 (例えば直径25mmで厚さ6mm程度のブロック)の素材1がブランク抜き工程で打ち抜かれて製作される。
In FIG. 1, a
図1の状態から図2の状態に至る第1工程の間に、リング状一体型のダイ(下型)、パンチ(上型)、成形品をダイ内から排除するノックアウトピン(下型)を用いて、図2に示された形状の、外径D(図1の素材1の直径Dと同じ)、小径部外径d(D>d)のフランジ部2及びフランジ部2の上端面から長さh1 (h1 >H0 )でフランジ部2の小径部外径dと同じ外径dを有する円柱部3を成形する前方押出し成形(加工)がなされる。すなわち第1成形が行われ、直径Dで厚さH0 の素材1が成形品M1となる。
During the first step from the state of FIG. 1 to the state of FIG. 2, a ring-shaped integrated die (lower die), a punch (upper die), and a knockout pin (lower die) for removing the molded product from the die. 2 from the
なお、フランジ部2に形成されているテーパ部は後に移動すべきマスが流動しやすいように、また将来V型溝が成形されるときのV型溝の片方の土手となることを見込んで形成される形状のものである。
In addition, the taper part formed in the
この第1成形において、図1図示の素材1の素材体積と成形後の図2図示の成形品M1の体積とは同等である。以降に記述する各成形工程においても、その成形前後の体積は同等であり、素材の流動があっても常に体積一定の法則が成立している。
In the first molding, the material volume of the
図2の状態から図3の状態に至る第2工程の間に、ダイ(下型)、パンチ(上型)、ノックアウトピン(上型)を用いて、図3に示された形状の、内径di で深さhi の穴4が、フランジ部2から円柱部3にかけて第2工程の後方押出し成形(加工)によって設けられる。この第2工程でのこのときのパンチによって排除される穴4の容積に相当するマスが円柱部3に移動し、外径dを保持しながら当該円柱部3の底面からフランジ部2の上端面までの長さh2 (h2 >h1 )へと伸長され、図3図示の成形品M2となる。
During the second step from the state of FIG. 2 to the state of FIG. 3, a die (lower die), a punch (upper die), and a knockout pin (upper die) are used to form the inner diameter of the shape shown in FIG. depth d i h i hole 4 is provided by the rear extrusion of the second step from the
図3の状態から図4の状態に至る間の第3工程によって、図3に示された成形品M2が上下逆さまに反転させられる。 The molded product M2 shown in FIG. 3 is inverted upside down by the third step from the state of FIG. 3 to the state of FIG.
図4の状態から図5の状態に至る第4工程の間に、後ほど詳細に説明の図10に図示された複数均等に分割されたダイセグメント51で構成のセグメントダイ50、そしてマンドレル53(図11)、上パンチ54(図13)、ノックアウトピンなどでの閉塞すえ込み型により、図5に示された形状の、円柱部3の上端面からフランジ部2の底面までの長さをh3 (h3 <h2 )に短化しつつ、溝山押出し成形し、円柱部3に溝山5とV型溝6とが形成される。つまり、素材1を原材料にして、フランジ部2と、穴4が形成された円筒形状部、すなわち円柱部3の外周面に1個のV型溝6を有する円筒形状部とを備えた形状部材の図5図示の成形品M3が成形される。
During the fourth step from the state of FIG. 4 to the state of FIG. 5, a segment die 50 composed of a plurality of evenly divided die
このときの溝山5とV型溝6との成形については、後の図10ないし図16で詳しく説明するので、ここでの説明はこの程度で留め置く。
The formation of the
図5の状態から図6の状態に至る間の第5工程により、図5に示された成形品M3が上下逆さまに反転させられ図2に示された元の姿勢に戻される。 In the fifth step from the state of FIG. 5 to the state of FIG. 6, the molded product M3 shown in FIG. 5 is inverted upside down and returned to the original posture shown in FIG.
図6の状態から図7の状態に至る第6工程の間に、ダイ(下型)、パンチ、ノックアウト(上型)、ノックアウトピン(下型)を用いて、図7に示された形状の、図3で説明された内径di で深さhi の穴4が外径di のパンチで深さhl (hl >hi )まで前方押出し加工されて穴7が形成される。
During the sixth step from the state of FIG. 6 to the state of FIG. 7, a die (lower die), a punch, a knockout (upper die), and a knockout pin (lower die) are used to obtain the shape shown in FIG. , forward extruded to the
このときのパンチによって排除される穴7の容積変化分、すなわち内径di で深さの変化分(=hl −hi )に相当するマス(量)を、外径dの円柱部3を単に伸長させるのではなく、後に説明する有底円筒部12(図9参照)を形成するに足るマス(量)を確保する下準備として、そして次の第7工程(図7の状態から図8の状態)で円柱部3に穴9を成形する際に、将来円筒形、すなわち有底円筒部12(図9参照)を形成するための素材(マス)となるべき円柱突起8が円柱部3からちぎれることなく形成されるべく、円柱部3の先端に素材を移動させ、外径がd2 (d2 ≒di )で長さがh4 の円柱突起8を形成するという肉寄せの第6工程が行われる。つまりこの第4成形によって成形品M4となる。
At this time, the volume change of the
図7の状態から図8の状態に至る第7工程の間に、図8の成形品M5となるように、図7に示された穴7の先端部に内径d3 (d3 <di )で深さh6 の穴9を形成する前方押出し加工が行われる。当該穴9の先端が円柱突起8の付根の位置Pより穴9が深く(図8のΔP)形成される。これによって、前記第6工程による肉寄せのため、丸印Aが付けられた円柱部3の付け根部分のかどの肉厚は、穴9が形成される際に発生の引張り力に耐えるに足る厚さが確保されており、当該第7工程で、すなわち第5成形でこのかどの部分に引張り力が働いても円柱突起8には、円柱部3からちぎれることなく、深さh6 の穴9が成形される(この部分に関して更に詳細に記述したものを、特許出願人らは特願2005−37552として特許出願している)。このとき穴9の先端から円柱突起8の底面までの厚さはt1 (t1 <h4 )である。
During the seventh step from the state shown in FIG. 7 to the state shown in FIG. 8, the inner diameter d 3 (d 3 <d i) is formed at the tip of the
図8の状態から図9の状態に至る第8工程の間に、内径d3 の穴9の深さh6 をさらに深く所定深さh7 (h7 >h6 )にすべく、パンチ径d3 の所より外径d2 の円柱突起8に対して前方押出し加工を行い、外径d2 、内径d3 で底厚t2 (t2 <t1 )、長さh8 の所定寸法を有する有底円筒部12を形成する。つまりこの第6成形によって目的とする所期形状の成形品M6ができあがる。
During the eighth step from the state of FIG. 8 to the state of FIG. 9, the punch diameter is set so that the depth h 6 of the
このとき図9で示された成形品M6の全体の体積のマスは、図1の素材1の体積のマスと同等であることは言うまでもない。
At this time, it goes without saying that the total volume of the molded product M6 shown in FIG. 9 is equivalent to the volume of the
ここで図10ないし図16を用いて、図5図示の成形品M3を成形する上記第4工程について、詳細に説明する。 Here, the fourth step of molding the molded product M3 shown in FIG. 5 will be described in detail with reference to FIGS.
図10は閉塞すえ込み型の主要部の平面概念図を示しており、当該閉塞すえ込み型は、図5に示された溝山5、V型溝6を円柱部3の外周面に形成するための溝型を内面に有するセグメント51と、当該分割された複数のダイセグメント51がその分割面を組み合わされ密着集合させられて構成されるところのセグメントダイ50と、当該セグメントダイ50の外周面を堅固に覆う型閉止ウェッジ52との主要部治具を有して構成されている。
FIG. 10 is a conceptual plan view of the main part of the closed swaging type. The closed swaging type forms the
当該セグメントダイ50は、複数個、この図10では均等に8分割された分割ダイ、すなわちダイセグメント51で構成されており、8分割されたダイセグメント51の各分割面は密着されるような面構成となっている。この8個のダイセグメント51を組み合わせる、すなわち集合させることにより、あたかもその内部に穴が形成され、かつ当該穴の内周面に、例えば図5に示された成形品M3の溝山5を1個円柱部3に形成するための溝型を構成する構造となっている。
The segment die 50 is composed of a plurality of divided dies that are equally divided into eight in FIG. 10, that is, die
集合された8個のダイセグメント51の外形は、テーパ状を有し、その密着時に上方が小径になるような円錐台形状(図示の場合)となっている。
The outer shape of the assembled eight die
一方、型閉止ウェッジ52は、その内部が、8個のダイセグメント51の各分割面を更に堅固に密着するように集合させるべく、集合した8個のダイセグメント51の外周面のテーパ状と同一形状、すなわち前記円錐台形状を備え、前記セグメントダイ50の円錐台形状と密着嵌合するような構造を有しており、前記成形品M3の円柱部3に溝山5、V型溝6を形成す時点で発生のダイセグメント51の離反拡張を防止する機能を有している。
On the other hand, the
なお、個々のダイセグメント51における外周面は図10において円弧状になっているものとして示されているが、図示点線のように直線で結ばれる形状であってもよい。この場合には言うまでもなく、型閉止ウェッジ52の内側の面が当該点線に対応する形状となるようにされる。
In addition, although the outer peripheral surface in each die
そして、図11ないし図16で図示されている治具のマンドレル53、上パンチ54についてここで説明しておくと、マンドレル53は第3工程で反転された成形品M2の穴4に入り、当該マンドレル53の型軸心と成形品M2の軸心とを一致させると共に、すえ込み時の穴4の変形を防止する。また上パンチ54は、そのパンチ外径d(図5に示すdに等しい)が、密着するように集合した8個のダイセグメント51の内径よりわずかに細く造られており、密着するように集合した8個のダイセグメント51によって形成される穴に挿入された成形品M2の円柱部3を、図14において実線図示の如く下方に加圧する。
The
図4の状態から図5の状態に至る第3工程で成形品M2の円柱部3に、図5図示の如く溝山5、V型溝6を成形するセグメントダイ50、すなわちダイセグメント51と型閉止ウェッジ52の動作を、マンドレル53、上パンチ54、ノックアウトピンの各治具と共に、図11の型開き、成形品M2挿入前の状況説明図、図12の型開き、成形品M2がマンドレルに被せるように挿入されたときの状況説明図、図13の型閉じ、成形空間(空隙)発生のその構成説明図、図14のパンチ加圧による素材の成形空間への流動説明図、図15の型開き時の各治具の移動方向説明図、図16の成形された成形品M3の取出し説明図を用いて、当該図11ないし図16を参照しながら、次に説明する。
In the third step from the state shown in FIG. 4 to the state shown in FIG. 5, a segment die 50 for forming the
(1) セグメントダイ50の各セグメントダイ51は、図示されていない手段、例えば油圧シリンダなどの駆動機構によって、その軸心Z(図11参照)に近づいたり離反するように図示の水平面内、すなわち紙面軸心Zの垂直方向に自在に移動できるように構成されており、ダイセグメント51が軸心Zに接近すると、各ダイセグメント51の分割面がそれぞれ隣のダイセグメント51の分割面に密着する。
(1) Each segment die 51 of the segment die 50 is placed in the horizontal plane shown in the drawing so as to approach or separate from its axis Z (see FIG. 11) by means not shown, for example, a drive mechanism such as a hydraulic cylinder. It is configured to be freely movable in the vertical direction of the paper axis Z, and when the
(2) 各ダイセグメント51が密着して形成されるセグメントダイ50の外径は、図10に示す実線の形状の場合には真円テーパ状となる、すなわち円形の錐台を形成する。
(2) The outer diameter of the segment die 50 formed in close contact with each die
(3) 当該ダイセグメント51の軸心Zへの接近または離反する動作時には、型閉止ウェッジ52は、ダイセグメント51の上方に退行している。
(3) When the
(4) 各ダイセグメント51が軸心Zに接近し、前記(3)項の状態になった時、上方に退行していた型閉止ウェッジ52が下降し、8個のダイセグメント51が集合し、密着されて形成されるセグメントダイ50の外テーパ面、すなわち円形の錐台傾斜面と、型閉止ウェッジ52の内部に設けられている内テーパ面、すなわち予め型閉止ウェッジ52の内部に設けられている円形の錐台傾斜面と同一形状の傾斜面とが接触する。この型閉止ウェッジ52の昇降も油圧シリンダなどの駆動機構で行われるようになっている。
(4) When each die
(5) セグメントダイ50の外テーパ面と型閉止ウェッジ52の内テーパ面との接触後、さらに型閉止ウェッジ52が油圧シリンダなどの駆動機構により下方に加圧されると、くさび効果によって8個のダイセグメント51の集合によって形成されているセグメントダイ50は強力な力でその密着面が高められる。すなわち型閉止ウェッジ52は一種の「タガ」としての機能を発揮するようになる。
(5) After contact between the outer tapered surface of the segment die 50 and the inner tapered surface of the
(6) セグメントダイ50が内側の成形品M2の成形による大きな拡張力を受けても、型閉止ウェッジ52のセグメントダイ50を閉塞力に負けないよう型閉止ウェッジ52を下方に押し続ける。
(6) Even if the segment die 50 receives a large expansion force due to the molding of the inner molded product M2, the
(7)そしてセグメントダイ50による図3図示の円柱部3に図5図示の溝山5、V型溝6を形成する成形動作が開始される。その成形動作はつぎのとおりである。
(7−1) 型閉止ウェッジ52が上方に退行(図11)。
(7−2) 8個のダイセグメント51がその最外方へ各々離反(図11)。
(7−3) 上パンチ54も上方で待機。
(7−4) マンドレル53は型内正規位置にて待機(図11)。
(7−5) 第2工程で成形された成形品M2をマンドレル53に被せ、マンドレル53の上端と成形品M2の穴4の穴底面とを当接するように挿入する(図12)。
(7−6) 8個の各ダイセグメント51はその軸心Zに向かって図示されていない駆動装置によって接近させられ、各ダイセグメント51の分割面がそれぞれ接触、密着して停止。
(7−7) 密着して一体化された8個のダイセグメント51の中径の一部によって、成形品M2の円柱部3円周面の所定位置に連続したV型溝6が形成される。
(7−8) 図示の場合について言えば、成形品M2の円柱部3の外径と8個のダイセグメント51によって形成のセグメントダイ50の内径は、ほぼ一致して造られており、当該円柱部3の外径とV型溝6とで、いわゆるダイキャビティとよばれる空隙56を形成する(図13)。
(7−9) 上方から型閉止ウェッジ52が降下し、セグメントダイ50の外周テーパと型閉止ウェッジ52に設けられた内周テーパとが当接する(図13)。
(7−10) さらに、型閉止ウェッジ52を下方に加圧し、当該内、外周テーパのテーパ角を利用して各ダイセグメント51の密着力が高められる。
(7−11) 前項(7−10)のようにして、セグメントダイ50の一体化が強化された後に、上パンチ54を降下させ、成形品M2の円柱部3の外径部の表面から、図13において下方に加圧する(図14)。
(7−12) 前項(7−11)の加圧力によって、成形品M2の円柱部3の外径部はすえ込み加工が行われ、押された材料である鋼は、ダイセグメント51が形成するV型溝内に流動移動する(図14)。
(7−13) 前項(7−12)の流動移動によって、V型溝の空隙体積、すなわち図13図示の空隙56が減少し、その内部の空気が圧縮されて高圧となる。
この高圧空気によって、材料の流入に抵抗がかかり、空隙全体への材料流入が妨げられ、正しいV型溝形状に素材を成形できない。この現象の発生を防止するために、ダイセグメント51のV型溝の一部に空気逃げの微小穴(図示省略)が設けられている。
(7−14) 上パンチ54が上昇してから、型閉止ウェッジ52も除圧後、上方へ退行する。
(7−15) セグメントダイ50を形成している8個の各ダイセグメント51が、その軸心Zから離れるように退行する(図15)。
(7−16) 型閉止ウェッジ52から開放された成形品M3を取り出す。当該成形品M3の円柱部3には、溝山5とV型溝6とが形成されている(図16)。
(7) Then, a molding operation for forming the
(7-1) The
(7-2) Eight die
(7-3) The
(7-4) The
(7-5) The molded product M2 molded in the second step is put on the
(7-6) The eight die
(7-7) A V-shaped
(7-8) Speaking of the case shown in the figure, the outer diameter of the
(7-9) The
(7-10) Further, the
(7-11) After the integration of the segment die 50 is strengthened as in the previous item (7-10), the
(7-12) The outer diameter portion of the
(7-13) By the flow movement of the previous item (7-12), the void volume of the V-shaped groove, that is, the void 56 shown in FIG. 13 is reduced, and the air inside thereof is compressed to a high pressure.
The high-pressure air imposes resistance to the inflow of the material, prevents the material from flowing into the entire gap, and cannot form the material into a correct V-shaped groove shape. In order to prevent the occurrence of this phenomenon, a minute hole (not shown) for air escape is provided in a part of the V-shaped groove of the
(7-14) After the
(7-15) Each of the eight die
(7-16) The molded product M3 opened from the
なお、図11ないし図16において、成形品M2のフランジ部2に形成されている傾斜部S(図11参照)は前述の如くV型溝6を構成する片方の土手として予め形成されているので、8個の各ダイセグメント51には、当該V型溝6を構成する片方の土手に対応した形状が予め設けられている。
In addition, in FIG. 11 thru | or 16, since the inclination part S (refer FIG. 11) formed in the
素材1として、鋼(はがね)を対象として記述してきたが、鋼に限られるものではなく、例えば鉄、青銅、チタン合金、コバルト合金などの硬質の金属、アルミニウム合金、銅などの軟質の金属をも素材11として用いられ、高精度で成形することができる。
以上がV型溝1段の形成方法である。次にV型溝2段の形成方法について説明する。
The
The above is the method for forming one step of the V-shaped groove. Next, a method for forming the two V-shaped grooves will be described.
図17ないし図26は本発明に係るV型溝プレス成形方法の他の実施例成形説明図を示しており、それぞれ冷間で成形される成形品の様子が断面で示されている。 FIG. 17 to FIG. 26 show another embodiment of the V-shaped groove press forming method according to the present invention, and the cross-section shows the state of the molded product that is cold formed.
以降図面を参照しながら図26に図示の目的とする所期形状の成形品を製作する一実施例製作工程を図17から順次説明するが、図17ないし図26において、前記図1ないし図16と同じ符号のものは、同じ符号が付されている。 Hereinafter, an embodiment manufacturing process for manufacturing a molded product having the intended shape shown in FIG. 26 will be described in order from FIG. 17 with reference to the drawings. FIG. 17 to FIG. The same reference numerals are assigned to the same reference numerals.
図17は図1と対応し、図17では、板状素材から直径Dで厚さH10(H10>H0 (図1参照))の素材11がブランク抜き工程で打ち抜かれて製作される。
FIG. 17 corresponds to FIG. 1. In FIG. 17, a
ここで素材11の厚さH10が図1図示の素材1の厚さH0 より厚くされているこの増加体積分ΔVの素材11のマス(量)は、図9の円柱部3に更にV型溝6を形成するための、図26の(ΔV)で示された溝山部分の体積分のマス(量)と同等であり、当該図17の増加体積分ΔVの素材のマスが図26の(ΔV)で示された溝山部分に流動すると概念的にとらえることができる。そして図17図示の素材11の体積から当該増加体積分ΔVを引いた残りの体積Vは、図1図示の素材1の直径Dで厚さH0 の体積と等しいので、図26に示された目的とする所期形状の成形品M17のうち、(ΔV)で示された溝山部分を除いた形状は、図9図示の目的とする所期形状の成形品M6と全く同じ形状に成形されることを示唆していると考えてよい。つまり、目的とする所期形状の成形品M17が図示された図26において、図9の円柱部3にV型溝6を2段形成し、その他の形状は全く同じものを造るには、図1の直径Dで厚さH0 の素材1の寸法では当該(ΔV)で示された溝山部分のマスが不足するので、このマスの不足分を確保するため図17の素材11の厚さが予めH10(H10>H0 )とされているのである。
Here, the mass (amount) of the material 11 having the increased volume fraction ΔV in which the thickness H 10 of the
図17の状態から図18の状態に至る第1工程の間に、リング状一体型のダイ(下型)、パンチ(上型)、成形品をダイ内から排除するノックアウトピン(下型)を用いて、図18に示された形状の、外径D(図17の素材11の直径と同じ)、小径部外径d(D>d)のフランジ部2及びフランジ部2の上端面から長さh11(h1 <h11)でフランジ部2の小径部外径dと同じ外径dを有する円柱部13を形成する前方押出し成形(加工)がなされる。すなわち第1成形が行われ、直径Dで厚さH10の素材11が成形品M11となる。
During the first step from the state shown in FIG. 17 to the state shown in FIG. 18, a ring-shaped die (lower die), a punch (upper die), and a knockout pin (lower die) for removing the molded product from the die. 18 using the
なお、フランジ部2に形成されているテーパ部は後に移動すべきマスが流動しやすいように、また将来V型溝が成形されるときのV型溝の片方の土手となることを見込んで形成される形状のものである。
In addition, the taper part formed in the
この第1成形において、図17図示の素材11の素材体積と図18図示の成形品M11の成形後の体積とは同等である。以降に記述する各成形工程においても、その成形前後の体積は同等であり、素材の流動があっても常に体積一定の法則が成立している。 In this first molding, the material volume of the material 11 shown in FIG. 17 is equal to the volume after molding of the molded product M11 shown in FIG. Also in each molding process described below, the volume before and after the molding is the same, and the law of constant volume is always established even if the material flows.
図18の状態から図19の状態に至る第2工程の間に、ダイ(下型)、パンチ(上型)、ノックアウトピン(上型)を用いて、図19に示された形状の、内径di で深さhi の穴4が、フランジ部2から円柱部13にかけて第2工程の後方押出し成形(加工)によって設けられる。この第2工程でのこのときのパンチによって排除される穴4の容積に相当するマスが円柱部13に移動し、外径dを保持しながら当該円柱部13の底面からフランジ部2の上端面までの長さh12(h12>h11 )へと伸長され、図19図示の成形品M12となる。
During the second step from the state of FIG. 18 to the state of FIG. 19, the inner diameter of the shape shown in FIG. 19 is obtained using a die (lower die), a punch (upper die), and a knockout pin (upper die). depth d i h i hole 4 is provided by the rear extrusion of the second step from the
図19の状態から図20の状態に至る間の第3工程によって、図19に示された成形品M12が上下逆さまに反転させられる。 By the third step from the state of FIG. 19 to the state of FIG. 20, the molded product M12 shown in FIG. 19 is inverted upside down.
図20の状態から図21の状態に至る第4工程の間に、前述の図10などで詳細に説明した複数均等に分割されたダイセグメント51で構成のセグメントダイ50、そしてマンドレル53、上パンチ54、ノックアウトピンなどでの閉塞すえ込み型により、図21に示された形状の、円柱部13の上端面からフランジ部2の底面までの長さがh13(h13<h12)に短化しつつ、溝山押出し成形し、円柱部13に溝山5とV型溝6とが形成される。つまり、素材11を原材料にして、フランジ部2と、穴4が形成された円筒形状部、すなわち円柱部13の外周面に1個のV型溝6を有する円筒形状部とを備えた形状部材の図21図示の成形品M13が成形される。
During the fourth step from the state of FIG. 20 to the state of FIG. 21, the segment die 50 composed of a plurality of evenly divided die
このときの溝山5とV型溝6との成形については、前述のとおりであるので、詳しく説明するのは省略しているが、図21の成形品M13に第2の溝山15とV型溝6とを形成するために、図16に実線で示されている中径と同様の点線で図示された部分の中径が、8個の各ダイセグメント51に設けられている。
Since the molding of the
図21の状態から図22の状態に至る第5工程の間に、前述の図20の状態から図21の状態に至る第4工程と同様に、図10などで詳細に説明した複数均等に分割された8個のダイセグメント51で構成のセグメントダイ50、そしてマンドレル53、上パンチ54、ノックアウトピン55などでの閉塞すえ込み型により、図22に示された形状の、円柱部13の上端面からフランジ部2の底面までの長さがh14(h14<h13)に短化しつつ、溝山押出し成形し、円柱部13に2番目の溝山15とV型溝6とが形成される。この時2番目の溝山15の外形は、フランジ部2の外形と同じDに成形される。
In the fifth step from the state of FIG. 21 to the state of FIG. 22, the plurality of steps equally divided in detail in FIG. 10 and the like are performed in the same manner as the fourth step from the state of FIG. 20 to the state of FIG. The upper end surface of the
つまり、素材11を原材料にして、フランジ部2と、穴4が形成された円筒形状部、すなわち円柱部13の外周面に2個のV型溝6を有する円筒形状部とを備えた形状部材の図22図示の成形品M14が成形される。
That is, a shape member having a
図22の状態から図23の状態に至る間の第6工程により、図22に示された成形品M14が上下逆さまに反転させられ図18に示された元の姿勢に戻される。 In a sixth step from the state of FIG. 22 to the state of FIG. 23, the molded product M14 shown in FIG. 22 is inverted upside down and returned to the original posture shown in FIG.
図23の状態から図24の状態に至る第7工程の間に、ダイ(下型)、パンチ、ノックアウト(上型)、ノックアウトピン(下型)を用いて、図24に示された形状の、図19で説明された内径di で深さhi の穴4が外径di のパンチで深さhl (hl >hi )まで前方押出し加工されて穴7が形成される。
During the seventh step from the state of FIG. 23 to the state of FIG. 24, a die (lower die), punch, knockout (upper die), and knockout pin (lower die) are used to obtain the shape shown in FIG. , forward extruded to the
このときのパンチによって排除される穴7の容積変化分、すなわち内径di で深さの変化分(=hl −hi )に相当するマス(量)を、外径dの円柱部13を単に伸長させるのではなく、後に説明する有底円筒部12(図26参照)を形成するに足るマス(量)を確保する下準備として、そして次の第8工程(図24の状態から図25の状態)で円柱部13に穴9を成形する際に、将来円筒形、すなわち有底円筒部12(図26参照)を形成するための素材(マス)となるべき円柱突起8が円柱部13からちぎれることなく形成されるべく、円柱部13の先端に素材を移動させ、外径がd2 (d2 ≒di )で長さがh4 の円柱突起8を形成するという肉寄せの第7工程が行われる。つまりこの第5成形によって成形品M15となる。
The mass (amount) corresponding to the volume change of the
図24の状態から図25の状態に至る第8工程の間に、図25の成形品M16となるように、図24に示された穴7の先端部に内径d3 (d3 <di )で深さh6 の穴9を形成する前方押出し加工が行われる。当該穴9の先端が円柱突起8の付根の位置Pより穴9が深く(図25のΔP)形成される。これによって、前記第7工程による肉寄せのため丸印Aが付けられた円柱部13の付け根部分のかどの肉厚は、穴9が形成される際に発生の引張り力に耐えるに足る厚さが確保されており、当該第8工程で、すなわち第6成形でこのかどの部分に引張り力が働いても円柱突起8には、円柱部13からちぎれることなく、深さh6 の穴9が成形される(この部分に関して更に詳細に記述したものを、特許出願人らは特願2005−37552として特許出願している)。このとき穴9の先端から円柱突起8の底面までの厚さはt1 (t1 <h4 )である。
During the eighth step from the state of FIG. 24 to the state of FIG. 25, the inner diameter d 3 (d 3 <d i) is formed at the tip of the
図25の状態から図26の状態に至る第9工程の間に、内径d3 の穴9の深さh6 をさらに深く所定深さh7 (h7 >h6 )にすべく、パンチ径d3 の所より外径d2 の円柱突起8に対して前方押出し加工を行い、外径d2 、内径d3 で底厚t2 (t2 <t1 )、長さh8 の所定寸法を有する有底円筒部12を形成する。つまりこの第7成形によって目的とする所期形状の成形品M17ができあがる。
During the ninth step from the state shown in FIG. 25 to the state shown in FIG. 26, the punch diameter is adjusted so that the depth h 6 of the
このとき図26で示された成形品M17の全体の体積のマスは、図17の素材11の体積のマスと同等であることは言うまでもない。 At this time, it goes without saying that the total volume of the molded product M17 shown in FIG. 26 is equivalent to the volume of the material 11 shown in FIG.
素材11として鋼を対象として記述してきたが、鋼に限られるものではなく、例えば鉄、青銅、チタン合金、コバルト合金などの硬質の金属、アルミニウム合金、銅などの軟質の金属をも素材11として用いられ、高精度で作成することができる。
Although the
以上の説明ではフランジ部2の下には有底円筒部12が形成されるもので説明してきたが、底のない円筒状のものも同様に成形でき、フランジ部2の下に底のない円筒状のものを形成する場合も本発明の範囲に含まれる。またフランジ部2の下にV型溝が形成される円筒形状物には円柱のほか中空の円筒をも含まれる。
In the above description, the bottomed
そして本発明は、1台のプレス内で多工程を同時加工するシステムに適用されることは言うまでもない。 Needless to say, the present invention is applied to a system that simultaneously processes multiple processes in one press.
1,11 素材
2 フランジ部
3,13 円柱部
4,7,9,10 穴
5,15 溝山
6 V型溝
8 円柱突起
12 有底円筒部
50 セグメントダイ
51 ダイセグメント
52 型閉止ウェッジ
53 マンドレル
54 上パンチ
1,11
5,15 Groove mountain 6 V-shaped
Claims (6)
素材を原材料にしてフランジ部と円筒形状部とを形成する第1の工程と、
複数に分割された形状のダイセグメントで構成されると共に当該複数のダイセグメントが組み合わされ密着集合されたとき、その外形表面がテーパ面で構成され、かつ、その内部に前記円筒形状部の直径と同等の内径を有すると共にV型溝を形成するための溝型を有するセグメントダイと、内部にセグメントダイのテーパ面外形と同じテーパ面が形成された型閉止ウェッジとを具備し、前記円筒形状部とセグメントダイとが係合されたときセグメントダイとのV型溝で形成される空隙に素材を流動せしめるプレスの閉塞すえ込み加工により、第1の工程で形成された円筒形状部の円形外周面にV型溝を形成する第2の工程と、
前記円筒形状部の先端部に第2の穴を有する有底円筒部を形成するに当り、前記第1の穴の深さを深くする押出し加工で排除されるところの、将来有底円筒部を形成するに足る量の素材を円筒形状部の先端部に円柱突起として流動させ、その後前記第2の穴を形成する第3の工程とを備え、
冷間鍛造のプレス加工で円筒形状部にV型溝を形成するようにしたことを特徴とするV型溝プレス成形方法。 Using the raw material as a raw material, a flange portion provided with a first hole in the center portion and a communication hole in a form continuous to the first hole at the lower end of the flange portion are provided, and a V-shaped groove is formed on the circular outer peripheral surface. V-shaped groove press molding for forming a shape member having a cylindrical shape portion having a bottomed cylindrical portion having a second hole in a form continuous with the first hole at a tip portion of the cylindrical shape portion by press working In the method
A first step of forming a flange portion and a cylindrical portion from a raw material as a raw material;
When the plurality of die segments are combined and closely assembled, the outer surface is formed of a tapered surface, and the diameter of the cylindrical portion is included therein. A cylindrical die having a segment die having an equivalent inner diameter and a groove die for forming a V-shaped groove, and a die closing wedge having a taper surface the same as the taper surface of the segment die formed therein; The circular outer peripheral surface of the cylindrical portion formed in the first step by the closing swaging process of the press that causes the material to flow into the gap formed by the V-shaped groove with the segment die when the segment die is engaged A second step of forming a V-shaped groove in
In forming the bottomed cylindrical part having the second hole at the tip of the cylindrical part, the bottomed cylindrical part in the future, which is excluded by the extrusion process for increasing the depth of the first hole, A third step of flowing a sufficient amount of material to form a cylindrical protrusion at the tip of the cylindrical portion, and then forming the second hole;
A V-shaped groove press forming method characterized in that a V-shaped groove is formed in a cylindrical portion by cold forging press processing.
フランジ部の下端に第1の穴に連続した形態の連通穴が設けられると共に、円形外周面に1または2個のいずれかのV型溝が形成されてなる円筒形状部と、
当該円筒形状部の先端部に第1の穴に連続した形態で第2の穴を有する有底円筒部と
を備えた形状部材を、素材を原材料にして当該原材料のマス(量)の増減なしに冷間鍛造のプレス加工で成形されてなることを特徴とする円形外周面にV型溝が形成された成形品。 A flange portion provided with a first hole in the central portion;
A cylindrical hole formed in the lower end of the flange portion with a communication hole in a form continuous with the first hole, and having one or two V-shaped grooves formed on the circular outer peripheral surface ;
A shape member having a bottomed cylindrical portion having a second hole in a form continuous to the first hole at the tip of the cylindrical shape portion is used as a raw material, and the mass (amount) of the raw material is not increased or decreased. A molded product having a V-shaped groove formed on a circular outer peripheral surface, which is formed by cold forging press working.
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