JP4983773B2 - 鍛造装置 - Google Patents

Description

本発明は、下型に保持する軸状素材の拡径突出部を上型によって加圧して、拡径突出部を円盤状に鍛造成形するよう構成した鍛造装置に関する。

自動車の自動変速機等においては、種々の軸形状を有する金属製部品が使用されており、この金属製部品の製造に当たっては冷間鍛造成形が用いられることが多い。
例えば、特許文献１においては、パンチとダイスとが相互に接近して被成形材の鍛造を行う鍛造金型装置が開示されている。この鍛造金型装置は、ダイスには、ダイス軸心を中心として第１テーパ面を有しており、パンチを保持するパンチホルダには、第１テーパ面に嵌合する第２テーパ面を有している。そして、第１テーパ面と第２テーパ面とが嵌合したときには、パンチホルダ軸心に同軸状態のパンチ軸心と、ダイス軸心とを一致させている。これにより、極めて高精度な鍛造品を成形し、鍛造後において機械加工を不要とし、生産コストの大幅な低減を可能にしている。

ところで、金属製部品を構成するための軸状素材における塊状の部分を加圧して、円盤状に加工する等の大変形を伴う冷間鍛造成形においては、成形後の軸状素材が発熱膨張し、軸状素材を保持するダイスの保持穴には大きな圧力が加わる。そして、成形直後においては、ダイスの成形穴は、発熱膨張した軸状素材によって加圧されて弾性変形し、軸状素材が成形穴に食い付いた状態になる。この状態で、ダイスの保持穴に配置したノックアウトを上昇させると、軸状素材が保持穴から抜き出されるときに、成形穴に加わる圧力が急激に開放され、成形後の軸状素材が上方へ飛び跳ねるといった現象が生じる。

そこで、この軸状素材の飛び跳ね現象を防止する技術としては、例えば、特許文献２に開示された鍛造装置がある。この鍛造装置においては、成形後の鍛造品を押圧してノックアウトするノックアウト部材の先端部に、鍛造品の孔部（中心穴）に嵌合する弾性部材を固設している。これにより、ノックアウト時には、弾性部材の先端部が鍛造品の孔部に嵌合して食い付き、鍛造品を弾性的に保持しながら押し上げ、鍛造品の飛び跳ねを防止しつつダイスから押し出すことができる。

しかしながら、特許文献２の技術は、鍛造品が孔部を有する場合に採用することができるが、軸状素材のように孔部を有していない場合には採用することができない。また、ノックアウト部材の先端部に弾性部材を設ける必要があり、この弾性部材が使用回数に伴って劣化し、早期の交換が必要になるおそれがある。
従って、軸状素材のノックアウト時の飛び跳ねを防止するためには、更なる工夫が必要とされる。

特開２００６−２１２１３号公報 特開２００１−２７６９５３号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、極めて簡単な装置の工夫により、軸状素材のノックアウト時の飛び跳ねを防止することができ、装置の耐用期間を長く維持することができる鍛造装置を提供しようとするものである。

本発明は、下型の中心部に設けた保持穴に軸状素材の軸部を保持し、該軸部よりも拡径し上記下型から突出させて配置した上記軸状素材の拡径突出部を上型によって加圧して、上記拡径突出部を円盤状に鍛造成形するよう構成した鍛造装置において、
上記保持穴は、一般穴部と、当該保持穴の上端開口部において上記一般穴部の内径よりも大きな内径に形成した拡径穴部とを有しており、
上記一般穴部及び上記拡径穴部は、上記鍛造成形前の上記軸状素材の軸部の直径よりも大きい一方、上記鍛造成形後における発熱膨張状態の上記軸状素材の軸部の直径よりも小さくなるよう形成してあり、
上記保持穴内に配置したノックアウトピンを上昇させて、上記発熱膨張状態の軸状素材を上記保持穴から抜き出すときには、当該軸状素材の軸部が上記一般穴部内を摺動する状態から上記拡径穴部内を摺動する状態に変化することにより、当該軸状素材から上記保持穴に加わる圧力を緩和するよう構成したことを特徴とする鍛造装置にある（請求項１）。

本発明の鍛造装置は、下型の保持穴の形状に工夫をすることにより、簡単な構造でノックアウト時の軸状素材の飛び跳ねを防止することができるものである。
具体的には、本発明の下型における保持穴には、上記一般穴部の上方であって保持穴の上端開口部に上記拡径穴部が形成してある。一般穴部及び拡径穴部は、鍛造成形前の軸状素材の軸部の直径（外径）よりも大きい一方、鍛造成形後における発熱膨張状態の軸状素材の軸部の直径（外径）よりも小さくなるよう形成してある。

そして、保持穴内に配置したノックアウトピンを上昇させて、発熱膨張状態の軸状素材を保持穴から抜き出すときには、軸状素材の軸部が一般穴部内を摺動する。このとき、発熱膨張した軸状素材の軸部から保持穴には大きな圧力が加わり、これによって保持穴が弾性変形（弾性膨張）し、軸状素材の軸部が保持穴に食い付いた状態になる。そして、ノックアウトピンが発熱膨張状態の軸状素材を押し上げるときには、軸状素材には大きな反発力が作用する。

ここで、本発明においては、ノックアウト時（抜出時）には、軸状素材の軸部が一般穴部内を摺動する状態から、拡径穴部内を摺動する状態に変化する（軸状素材の軸部が摺動する部分が一般穴部内から拡径穴部内に変化する）。このとき、軸状素材から保持穴に加わる圧力が緩和され、軸状素材に作用する大きな反発力を減少させることができる。そして、発熱膨張状態の軸状素材が保持穴から抜き出される際の急激な圧力の開放が生じることを防止することができる。これにより、ノックアウト時に発熱膨張状態の軸状素材が飛び跳ねようとする力を低減させることができる。
また、本発明の鍛造装置においては、下型の保持穴の形成状態を変更するといった極めて簡単な工夫により、ノックアウト時の軸状素材の飛び跳ねを防止することができる。そのため、耐磨耗性が低い弾性部材等を用いる必要がなく、鍛造装置における各構成部品の耐用期間を長く維持することができる。

それ故、本発明の鍛造装置によれば、極めて簡単な装置の工夫により、軸状素材のノックアウト時の飛び跳ねを防止することができ、装置の耐用期間を長く維持することができる。

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記保持穴における上記一般部分は、上記発熱膨張状態の軸状素材の軸部の直径よりも、例えば、直径で０．１〜０．３ｍｍ小さくすることができる。また、上記保持穴における上記拡径穴部は、上記一般部分の直径よりも、例えば、直径で０．１〜０．３ｍｍ大きくすることができる。また、上記拡径穴部は、上記発熱膨張状態の軸状素材の軸部の直径よりも、例えば、直径で０．０２〜０．１ｍｍ小さくすることができる。
また、上記鍛造成形後における発熱膨張状態の軸状素材の軸部の直径は、軸状素材の材質、発熱温度等の条件より決定することができる。

また、上記鍛造成形後の上記軸状素材の軸部には、一般部分と、該一般部分の下端部において該一般部分よりも縮径した縮径部分とが形成されており、上記一般部分の下端側部分が上記一般穴部内を摺動する状態から上記拡径穴部内を摺動する状態に変化するときに、当該軸状素材から上記保持穴に加わる圧力を緩和するよう構成することができる（請求項２）。
この場合には、ノックアウトピンの上昇端部を、保持穴における拡径穴部内までは上昇させる必要がなく、ノックアウトピンのストロークを短くすることができる。
なお、上記縮径部分は、上記拡径突出部を円盤状に鍛造成形する際に成形することができ、上記鍛造装置に上記軸状素材を搬入する前に予め成形しておくこともできる。

また、上記鍛造装置は、上記下型の上記保持穴から抜き出した上記鍛造成形後の軸状素材の搬出は、トランスファーの保持部によって上記円盤状の拡径突出部を保持して行うよう構成することができる（請求項３）。
この場合には、ノックアウト時の軸状素材の飛び跳ねを防止したことにより、保持穴から抜き出した直後の軸状素材の位置が安定する。そして、抜き出し後の軸状素材が上型と下型との間でバウンドすることがなく、トランスファー（搬送装置）の保持部によって、抜き出し後の軸状素材における円盤状の拡径突出部を迅速に保持することができる。そのため、軸状素材への鍛造成形を繰り返し行い、鍛造品を量産する際には、トランスファーによる軸状素材の搬送を迅速に行うことができ、鍛造品の生産性を向上させることができる。
なお、上記トランスファーは、上記鍛造装置の前工程からこの鍛造装置へ軸状素材を搬入し、鍛造成形後の軸状素材を鍛造装置から後工程へ搬出する装置とすることができる。

以下に、本発明の鍛造装置にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の鍛造装置１は、図１、図２に示すごとく、下型２の中心部に設けた保持穴２１に軸状素材８０の軸部８４を保持し、軸部８４よりも拡径し下型２から突出させて配置した軸状素材８０の拡径突出部８１を上型４によって加圧して、拡径突出部８１を円盤状に鍛造成形するよう構成してある。

図４に示すごとく、保持穴２１は、一般穴部２１１と、当該保持穴２１の上端開口部において一般穴部２１１の内径φＢよりも大きな内径φＣに形成した拡径穴部２１２とを有している。一般穴部２１１の内径φＢ及び拡径穴部２１２の内径φＣは、鍛造成形前の軸状素材８０の軸部８４の直径φＡよりも大きい一方、鍛造成形後における発熱膨張状態の軸状素材８０の軸部８４の直径φＡよりも小さくなるよう形成してある。そして、図５に示すごとく、鍛造装置１は、保持穴２１内に配置したノックアウトピン３２を上昇させて、発熱膨張状態の軸状素材８０を保持穴２１から抜き出すときには、当該軸状素材８０の軸部８４が一般穴部２１１内を摺動する状態から拡径穴部２１２内を摺動する状態に変化することにより、当該軸状素材８０から保持穴２１に加わる圧力を緩和するよう構成してある。

以下に、本例の鍛造装置１につき、図１〜図５を参照して詳説する。
本例の鍛造装置１は、冷間鍛造成形を行うものであり、軸状素材８０から、無段変速機用のプライマリプーリシャフトを鍛造成形するよう構成してある。また、本例の鍛造装置１は、図２に示すごとく、プライマリプーリシャフトにおける円盤状部分８２としてのプーリ部分を、軸状素材８０における拡径突出部８１を円盤状に鍛造成形することによって形成するものである。鍛造成形前の軸状素材８０における拡径突出部８１は、軸部８４よりも拡径した塊状の部分として形成されている。

図１に示すごとく、本例の上型４は、上型ホルダ５の内周側に保持してあり、上型ホルダ５と一体となって下型２へ下降するよう構成してある。上型ホルダ５の下端部５１は、下型２に対する上型４の芯出し（中心位置出し）を行うために、下型２の外周に嵌合するよう構成してある。
本例の下型２は、下型ホルダ３によって固定されている。また、下型２に対する下方位置であって下型ホルダ３の内周側には、下型２に加わる荷重を受ける下型用受けブロック３１が配置してある。下型用受けブロック３１の中心部には、下型２の保持穴２１内に上昇可能なノックアウトピン３２が上下可能に配置してある。そして、図３に示すごとく、鍛造品８（軸状素材８０に鍛造成形を行ったもののことをいう。）の鍛造成形後には、ノックアウトピン３２を上昇させ、鍛造成形後の鍛造品８を下型２から離型させることができる。

図１、図２に示すごとく、本例の上型４と上型ホルダ５とは、油圧シリンダー等の駆動源によって一体となって上下するよう構成してある。上型４に対する上方位置であって上型ホルダ５の内周側には、上型４に加わる反力を受ける上型用受けブロック５３が配置してある。上型４の中心部に設けた中心穴４１内には、下型２に配置した軸状素材８０の上端から形成した陥没穴８３内に挿入する保持ピン５４が配置してある。この保持ピン５４は、上型用受けブロック５３の中心部に挿通したロッド５５に連結してある。そして、軸状部品８の鍛造成形後には、ロッド５５と共に保持ピン５４を下降させ、鍛造成形後の軸状部品８を上型４から離型させることができる。

本例の下型２の下部には、軸状素材８０の軸部８４の下端部に、軸部８４の一般部分８４１よりも縮径した縮径部分８４２を成形するための縮径成形型３３が配置してある。そして、本例の鍛造成形を行う際には、軸状素材８０の軸部８４の下端部には、縮径部分８４２が成形される。また、本例の鍛造装置１は、図４、図５に示すごとく、一般部分８４１の下端側部分が一般穴部２１１内を摺動する状態から拡径穴部２１２内を摺動する状態に変化するときに、当該軸状素材８０から保持穴２１に加わる圧力を緩和するよう構成してある。

本例の発熱膨張状態の軸状素材８０の軸部８４における一般部分８４１の直径φＡは、φ４１．６０ｍｍになるよう設計してある。また、下型２の保持穴２１における一般穴部２１１の内径φＢは、φ４１．４０ｍｍとし、保持穴２１における拡径穴部２１２の内径φＣは、φ４１．５５ｍｍとしてある。図４、図５においては、軸状素材８０の軸部８４が発熱膨張し、下型２の保持穴２１によって拘束されていないときの外径を二点鎖線Ｘによって示す。
また、一般穴部２１１と拡径穴部２１２との間には、テーパ状穴部２１３が形成されており、テーパ状穴部２１３の軸方向両端部は、角部ができないようにＲ形状に形成してある。

本例の鍛造装置１は、下型２の保持穴２１の形状に工夫をすることにより、簡単な構造でノックアウト時の軸状素材８０の飛び跳ねを防止することができるものである。
具体的には、本例の下型２における保持穴２１には、一般穴部２１１の上方であって保持穴２１の上端開口部に拡径穴部２１２が形成してある。一般穴部２１１の内径φＢ及び拡径穴部２１２の内径φＣは、鍛造成形前の軸状素材８０の軸部８４の直径φＡよりも大きい一方、鍛造成形後における発熱膨張状態の軸状素材８０の軸部８４の直径φＡよりも小さくなるよう形成してある。

そして、保持穴２１内に配置したノックアウトピン３２を上昇させて、発熱膨張状態の軸状素材８０を保持穴２１から抜き出すときには、図４に示すごとく、軸状素材８０の軸部８４が一般穴部２１１内を摺動する。このとき、発熱膨張した軸状素材８０の軸部８４から保持穴２１には大きな圧力が加わり、保持穴２１が弾性変形（弾性膨張）し、軸状素材８０の軸部８４が保持穴２１に食い付いた状態になる。そして、ノックアウトピン３２が発熱膨張状態の軸状素材８０を押し上げるときには、軸状素材８０には大きな反発力が作用する。

ここで、本例においては、ノックアウト時（抜出時）には、図５に示すごとく、軸状素材８０の軸部８４が一般穴部２１１内を摺動する状態から、拡径穴部２１２内を摺動する状態に変化する（軸状素材８０の軸部８４が摺動する部分が一般穴部２１１内から拡径穴部２１２内に変化する）。このとき、軸状素材８０から保持穴２１に加わる圧力が緩和され、軸状素材８０に作用する大きな反発力を減少させることができる。そして、発熱膨張状態の軸状素材８０が保持穴２１から抜き出される際の急激な圧力の開放が生じることを防止することができる。これにより、ノックアウト時に発熱膨張状態の軸状素材８０が飛び跳ねようとする力を低減させることができる。
本例の鍛造装置１においては、下型２の保持穴２１の形成状態を変更するといった極めて簡単な工夫により、ノックアウト時の軸状素材８０の飛び跳ねを防止することができる。そのため、弾性部材等を用いる必要がなく、鍛造装置１における各構成部品の耐用期間を長く維持することができる。

また、本例の鍛造装置１は、図３に示すごとく、鍛造成形前の軸状素材８０の搬入（下型２の保持穴２１への軸状素材８０の配置）と、下型２の保持穴２１から抜き出した鍛造成形後の軸状素材８０（鍛造品８）の搬出とを、トランスファー６の保持部６１によって円盤状の拡径突出部８１を保持して行うよう構成してある。
そして、ノックアウト時の軸状素材８０の飛び跳ねを防止したことにより、保持穴２１から抜き出した直後の軸状素材８０の位置が安定する。これにより、抜き出し後の軸状素材８０が上型４と下型２との間でバウンドすることがなく、トランスファー６の保持部６１によって、抜き出し後の軸状素材８０における円盤状の拡径突出部８１を迅速に保持することができる。そのため、軸状素材８０への鍛造成形を繰り返し行い、鍛造品８を量産する際には、トランスファー６による軸状素材８０の搬送を迅速に行うことができ、鍛造品８の生産性を向上させることができる。

それ故、本例の鍛造装置１によれば、極めて簡単な装置の工夫により、軸状素材８０（鍛造品８）のノックアウト時の飛び跳ねを防止することができ、装置の耐用期間を長く維持することができる。

実施例における、鍛造成形前の鍛造装置を示す断面説明図。 実施例における、鍛造成形後の鍛造装置を示す断面説明図。 実施例における、ノックアウト時の鍛造装置を示す断面説明図。 実施例における、ノックアウト時に発熱膨張状態の軸状素材の軸部が保持穴の一般穴部内を摺動する状態を示す断面説明図。 実施例における、ノックアウト時に発熱膨張状態の軸状素材の軸部が保持穴の拡径穴部内を摺動する状態を示す断面説明図。

符号の説明

１ 鍛造装置
２ 下型
２１ 保持穴
２１１ 一般穴部
２１２ 拡径穴部
３ 下型ホルダ
３２ ノックアウトピン
４ 上型
５ 上型ホルダ
６ トランスファー
８ 鍛造品
８０ 軸状素材
８１ 拡径突出部
８２ 円盤状部分
８４ 軸部
８４１ 一般部分
８４２ 縮径部分

Claims (3)

1. 下型の中心部に設けた保持穴に軸状素材の軸部を保持し、該軸部よりも拡径し上記下型から突出させて配置した上記軸状素材の拡径突出部を上型によって加圧して、上記拡径突出部を円盤状に鍛造成形するよう構成した鍛造装置において、
   上記保持穴は、一般穴部と、当該保持穴の上端開口部において上記一般穴部の内径よりも大きな内径に形成した拡径穴部とを有しており、
   上記一般穴部及び上記拡径穴部は、上記鍛造成形前の上記軸状素材の軸部の直径よりも大きい一方、上記鍛造成形後における発熱膨張状態の上記軸状素材の軸部の直径よりも小さくなるよう形成してあり、
   上記保持穴内に配置したノックアウトピンを上昇させて、上記発熱膨張状態の軸状素材を上記保持穴から抜き出すときには、当該軸状素材の軸部が上記一般穴部内を摺動する状態から上記拡径穴部内を摺動する状態に変化することにより、当該軸状素材から上記保持穴に加わる圧力を緩和するよう構成したことを特徴とする鍛造装置。
2. 請求項１において、上記鍛造成形後の上記軸状素材の軸部には、一般部分と、該一般部分の下端部において該一般部分よりも縮径した縮径部分とが形成されており、
   上記一般部分の下端側部分が上記一般穴部内を摺動する状態から上記拡径穴部内を摺動する状態に変化するときに、当該軸状素材から上記保持穴に加わる圧力を緩和するよう構成したことを特徴とする鍛造装置。
3. 請求項１又は２において、上記下型の上記保持穴から抜き出した上記鍛造成形後の軸状素材の搬出は、トランスファーの保持部によって上記円盤状の拡径突出部を保持して行うよう構成したことを特徴とする鍛造装置。

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