JP5387886B2

JP5387886B2 - 中空パーツの鍛造方法

Info

Publication number: JP5387886B2
Application number: JP2008276116A
Authority: JP
Inventors: 芳一阪村
Original assignee: 株式会社阪村機械製作所
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: JP2010082691A

Description

本発明は、長尺の線状素材からボリュームが線径の２倍以上で、中心部に貫通孔を有する中空パーツをスクラップゼロにて繰り返し成形する中空パーツの鍛造方法に関する。

従来、中心部に貫通孔を有する中空パーツを鍛造する方法としては、まず、長尺の素材を所定長さに切断し、次に、その切断素材を１段目の鍛造工程に移送して、ダイとパンチにより所望する外形で中実の中間成形品に成形し、その後、その中間成形品を１段目の鍛造工程に移送して、ダイと打抜パンチにより中間成形品の中心部を打ち抜いて貫通孔を形成し、最終成形品である中空パーツを成形するようにしている。

ところが、上記した従来の中空パーツの鍛造方法によれば、長尺の素材を所定寸法に切断するための切断工程（切断機構）が鍛造工程とは別に必要となるし、また、切断機構により切断された所定寸法のブランクは、素材の断面形状と同一断面形状であるため、ブランクの形状から最終成形品までの鍛造工程が多く必要となる。その結果、鍛造機が複雑になると共に大型化して高価となり、しかも、中間成形品の中心部を打ち抜いて貫通孔を形成するため、材料ロスが生じる問題も有していた。

そこで、本発明は、上記のような問題に鑑み考案したもので、長尺の素材からボリュームが素材径の２倍以上ある中空パーツをスクラップなしにて繰り返し鍛造でき、しかも、パンチからスムーズに排出できる中空パーツの鍛造方法の提供を課題とする。

上記した問題を解決するために、本発明は、長尺の素材からボリュームが素材径の２倍以上で、中心部に貫通孔を有する中空パーツをスクラップゼロにて繰り返し成形する中空パーツの鍛造方法であって、まず、素材を供給機構によりその先端部がダイの通孔から前方側に所定長さ突出するように供給し、次いで、素材をダイの後方に備えられた開閉可能なグリップフィードで掴み、その突出状態を保持した状態の基で、成形凹所を構成する筒状のパンチ本体と成形凹所内に進退可能な中間押出パイプ及び素材径と同寸法のセンターピンを備えたパンチをダイ側に前進させて、パンチ本体の前面をダイ前面に密着させダイとパンチ本体と中間押出パイプとにより所望の成形空間を形成し、その後、センターピンを成形凹所内の中程まで前進させて、素材の突出部を成形空間内に押し戻して所望形状に成形し、然る後、グリップフィードを開いて素材の掴みを開放したうえで、センターピンをさらにダイの通孔内に前進させることにより、貫通孔を有する成形品と線状素材とに切り離してスクラップなしにて貫通孔を有する中空パーツを成形し、その後パンチをダイから後退させると共に、中間押出パイプを成形凹所内側に前進させて、中空パーツをパンチから外部に排出するようにしたことを特徴とする。
なお、中空パーツとは、後肯定にて最終成形を行う前の貫通孔を有する中間成形品を含む概念である。

本発明によれば、上記した構成により長尺の素材からボリュームが線材径の２倍以上で、中心部に貫通孔を有する中空パーツ（後工程にて最終成形を行う前の貫通孔を有する中間成形品も含む）を簡単な１つ鍛造工程でスクラップゼロにて繰り返し成形できる。しかも、パンチは成形凹所を構成する筒状のパンチ本体と成形凹所内に進退可能な中間押出パイプ及び素材径と同寸法のセンターピンを備えた構成となっているので、中空パーツの成形後、パンチをダイから後退させるとき、中間押出パイプを成形凹所内側に前進させて、成形凹所内に残ろうとする中空パーツをパンチから外部に強制的に排出することができる。その結果、例えば中間押出パイプによりパンチから排出された中間成形品をトランスファチャックにより確実に挟持させることができ、トランスファチャックにより平行移送は勿論、９０°又は１８０°等のターン移送などを行って次工程へ正確に移送することができる。このようなターン移送によって打抜き時に発生したバリ、変形を次工程にてなくしながら求める形状寸法に成形することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明に係る中空パーツの鍛造方法で用いる熱間鍛造機の概略平面図を示す。ここで、鍛造機１は３段の鍛造工程Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を有し、まず、１段目の鍛造工程Ｓ１で長尺の素材Ａからボリュームが線径の２倍以上で、貫通孔Ｂ１を有する中空パーツとしての中間成形品Ｂをスクラップなしで鍛造し、次に、２段目の鍛造工程Ｓ２で中間成形品Ｂからベアリングの外輪Ｃと内輪Ｄとを一体成形し、その後、３段目の鍛造工程Ｓ３で外輪Ｃと内輪Ｄをスクラップなしで分離するようになされている。

具体的には鍛造機１は、機台２の所定位置に複数のダイ３〜５が固設されていると共に、これらダイ３〜５に向かって進退するラム６の前面側に、ダイ３〜５と同数のパンチ７〜９が対向して配置され、これらのダイ３〜５とパンチ７〜９により３段の鍛造工程Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が構成されている。

そして、１段目の鍛造工程Ｓ１では、図２に示すように機台２の所定位置にダイ３が固設されていると共に、このダイ３の前面側に、ダイ３に対向して前進、後退するパンチ７が備えられている。また、機台２のダイ３後方側には、適宜加熱器（図示せず）により高温に加熱された断面円形で長尺の素材Ａを掴んで保持する開閉可能なグリップフィード１１が設けられていると共に、素材Ａをダイ３側に一定長さＬずつ供給する送りローラなどの供給機構（図示せず）が備えられている。

ダイ３は素材Ａが挿通可能な通孔３ａを有している。パンチ７は前面に成形凹所７０ａを有する筒状のパンチ本体７０と、成形凹所７０ａの中心部に形成された通孔７０ｂ内に進退可能に設けられ、かつ成形凹所７０ａの一部を構成する中間押出パイプ７１と、押出パイプ７１の内孔７１ａ内に進退可能に設けられるセンターピン７２を備えている。センターピン７２は素材Ａ径と同寸法で、適宜駆動機構（図示せず）によりパンチ７の移動位置に応じて所定のタイミングで図２に示す内孔７１ａの内方後退位置と、図４に示す成形凹所７０ａ内の成形前進位置と、図５に示す通孔３ａ内の切断前進位置との三位置に進退移動するようになされている。また、中間押出パイプ７１は適宜押出機構（図示せず）により、中間成形品Ｂの成形後でパンチ７をダイ３より後退させるとき、中間押出パイプ７１を成形凹所７０ａ内に前進させて、成形凹所７０ａ内に残ろうとする中間成形品Ｂをパンチ７から外部に強制的に排出するようになっている。

グリップフィード１１は素材Ａを挟持できるように開閉可能な複数のグリップ体１１ａ，１１ｂと、グリップ体１１ａ，１１ｂを開閉させるエアー又は油圧などを用いた開閉機構（図示せず）を備えている。

一方、２段目の鍛造工程Ｓ２では、機台２に段付き成形部４ａを有するダイ４が設けられていると共に、ダイ６の中心部後方側にパンチ８側に進退可能なノックアウトピン１２が設けられている。また、ラム６にはベアリングの大径の外輪Ｃと小径の内輪Ｄとを一体成形する二つの段付成型パンチ８が設けられている。ここで、外輪Ｃの内径と内輪Ｄの外径とは同一に成形されていると共に、外輪Ｃと内輪Ｄは中心軸方向に偏位した状態で細幅の一部分を介して連結されている。

さらに、３段目の鍛造工程Ｓ３では、機台２に段付き切断部５ａを有するダイ５が設けられていると共に、ダイ５の中心部後方側に分離された内輪Ｄを外部に排出する排出通路１３が形成されている。また、ラム６には一体成形された外輪Ｃと内輪Ｄをスクラップなしで分離する分離パンチ９が設けられていると共に、機台２のパンチ側に分離パンチ９の外周に残ろうとする外輪Ｃをパンチ９から外部に強制的に排出するストリッパー１４が設けられている。

次に、上記した鍛造機を基にパーツ部品の鍛造方法について説明する。

まず、１段目の鍛造工程Ｓ１において、グリップフィード１１を開放させた状態のもとで１１００°Ｃ程度に加熱した長尺の素材Ａを供給機構により前進させ、図２に示すように素材Ａの先端部がダイ３の貫通孔３ａ内からその前方側に所定長さＬだけ突出するよう供給する。

次に、グリップフィード１１を閉じてグリップフィード１１により素材Ａをその突出位置にて掴む。

その後、その突出状態を保持した状態の基で、パンチ７をダイ３側に前進させてパンチ本体７０前面をダイ３前面に密着させる。これにより図３に示すようにダイ３の前面部とパンチ本体７０の成形凹所７０ａと中間押出パイプ７１の前面とにより環状の成形空間Ｒを形成する。

その後、中間押出パイプ７１内のセンターピン７２を、図４に示すように成形凹所７０ａ内の中程まで前進させて、素材Ａの突出部を成形空間Ｒ内に押し戻して素材Ａと一体の円形状頭部Ａ１を成形する。

然る後、グップフィード１１を開いて素材Ａの掴みを開放し、そのうえで、センターピン７２をさらにダイ３の通孔３ａ内に前進させる。これにより、図５に示すように素材Ａとこれと一体の頭部Ａ１を切り離してスクラップなしにて貫通孔Ｂ１を有する中間成形品Ｂを鍛造する。

その後、パンチ７をダイ３から後退させると共に、中間押出パイプ７１を成形凹所７０ａ内側に前進させて、成形凹所７０ａ内に残ろうとする中間成形品Ｂをパンチ７から外部に強制的に排出する。

そして、中間押出パイプ７１によりパンチ７から排出された中間成形品Ｂをトランスファチャック（図示せず）により挟持し、このトランスファチャックにより１８０°のターン移送を行って２段目の鍛造工程Ｓ２へ移送する。２段目の鍛造工程Ｓ２では、図１に示すように中間成形品Ｂを段付き成形凹部４ａを有するダイ４と、二つの段付成型パンチ８とにより鍛造して、ベアリングの大径の外輪Ｃと小径の内輪Ｄとを一体成形する。この際トランスファチャックによる移送において１８０°のターン移送を行っているので、１段目の鍛造工程Ｓ１での打抜き時に発生したバリ、変形を２段目の鍛造工程Ｓ２にてなくしながら求める形状寸法に成形することが可能になる。

その後、パンチ８をダイ４から後退させると共に、ノックアウトピン１２をダイ側に前進させて、一体の外輪Ｃと内輪Ｄをダイ４から外部に排出する。

そして、ノックアウトピン１２によりダイ４から排出された一体の外輪Ｃと内輪Ｄをトランスファチャック（図示せず）により挟持し該チャックにより３段目の鍛造工程Ｓ３へ平行移送する。３段目の鍛造工程Ｓ３では、図５に示すように分離パンチ９の段付き切断部５ａを有するダイ５側への前進により一体の外輪Ｃと内輪Ｄを外輪Ｃと内輪Ｄとに切断して分離する。これにより、図６に示すベアリングにおける環状の外輪Ｃと環状の内輪Ｄとがスクラップなしにて一貫して効率よく製造される。なお、内輪Ｄは分離パンチ９によりダイ４の中心部後方側に設けられた排出通路１３内に送り込まれ、排出通路１３から外部に排出される。一方、外輪Ｃは分離パンチ９の外周に残ることになるが、分離パンチ９の後退時、外輪Ｃは機台２のパンチ側に設けられるストリッパー１４によりパンチ５より強制的に外されて外部に排出される。

以上のように本発明のパーツ部品の鍛造方法によれば、長尺の素材Ａからボリュームが線材径の２倍以上で、中心部に貫通孔Ｂ１を有する中間成形品Ｂを簡単な１つの鍛造工程でスクラップゼロにて成形できる。しかも、パンチ７は成形凹所７０ａを有する筒状のパンチ本体７０と成形凹所７０ａ内に進退可能な中間押出パイプ７１及び素材径と同寸法のセンターピン７２を備えた構成となっているので、中間成形品Ｂの成形後、パンチ７をダイ３から後退させるときに中間押出パイプ７１を成形凹所７０ａ内側に前進させて、成形凹所７０ａ内に残ろうとする中間成形品Ｂをパンチ７から外部に強制的に排出することができる。その結果、パンチ７から排出された中間成形品Ｂをトランスファチャックにより確実に挟持させることができ、トランスファチャックにより１８０°のターン移送を行って２段目の鍛造工程へ正確に移送することができる。このターン移送によって打抜き時に発生したバリ、変形を次工程にてなくしながら求める形状寸法に成形することができる。しかも、貫通孔Ｂ１を有する中間成形品Ｂを鍛造する１段目の鍛造工程Ｓ１に２段及び３段の鍛造工程Ｓ２，Ｓ３をさらに連設していることにより、中間成形品Ｂを用いてさらにベアリングの外輪Ｃ及び内輪Ｄをスクラップなしにて一貫して効率よく製造することができる。

なお、素材Ａは棒材であってもよいし、コイル線を延ばしたものであってもよい。また、素材Ａはその鋼種等により温間或いは熱間状態に加熱したうえで鍛造すればよいのであるが、上記した実施の形態のように高温に加熱すれば、複雑な形状の中間成形品或いは中空パーツを容易かつ高精度に鍛造できるのでこのましい。

さらに、上記した実施の形態では、長尺の素材Ａからボリュームが線径の２倍以上で、貫通孔Ｂ１を有する中間成形品Ｂを前工程でスクラップなしで鍛造し、その後、後工程で中間成形品Ｂからベアリングの外輪Ｃと内輪Ｄとを同時にかつスクラップなしで鍛造する場合について説明したけれども、中間成形品Ｂをそのまま最終の中空パーツ（最終鍛造品）としてもよいことは勿論である。

本発明に係る中空パーツの圧造成形方法で用いる鍛造機の概略説明図である。同１段目の鍛造工程での鍛造第１動作の説明図である。同１段目の鍛造工程での鍛造第２動作説明図である。同１段目の鍛造工程での鍛造第３動作説明図である。同１段目の鍛造工程での鍛造動作終了時の説明図である。ベアリングの外輪と内輪の説明図である。

符号の説明

１鍛造機
２機台
３ダイ
３ａ成形凹所
７パンチ
７０パンチ本体
７０ａ成形凹部
７１中間押出パイプ
７２センターピン
１１グリップフィード
Ａ素材
Ｂ中間成形品（中空パーツ）
Ｂ１貫通孔

Claims

長尺の素材からボリュームが素材径の２倍以上で、中心部に貫通孔を有する中空パーツをスクラップゼロにて繰り返し成形する中空パーツの鍛造方法であって、まず、素材を供給機構によりその先端部がダイの通孔から前方側に所定長さ突出するように供給し、次いで、素材をダイの後方に備えられた開閉可能なグリップフィードで掴み、その突出状態を保持した状態の基で、成形凹所を構成する筒状のパンチ本体と成形凹所内に進退可能な中間押出パイプ及び素材径と同寸法のセンターピンを備えたパンチをダイ側に前進させて、パンチ本体の前面をダイ前面に密着させダイとパンチ本体と中間押出パイプとにより所望の成形空間を形成し、その後、センターピンを成形凹所内の中程まで前進させて、素材の突出部を成形空間内に押し戻して所望形状に成形し、然る後、グリップフィードを開いて素材の掴みを開放したうえで、センターピンをさらにダイの通孔内に前進させることにより、貫通孔を有する成形品と線状素材とに切り離してスクラップなしにて貫通孔を有する中空パーツを成形し、その後パンチをダイから後退させると共に、中間押出パイプを成形凹所内側に前進させて、中空パーツをパンチから外部に排出するようにしたことを特徴とする中空パーツの鍛造方法。