JP5801783B2 - Split dice - Google Patents
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Description
本発明は、鍛造品を製造する際に用いるダイスであって、詳しくは、チタン製のシャフト部材の押出し成形に用いる分割ダイスに関する。 The present invention relates to a die used for manufacturing a forged product, and more particularly to a split die used for extrusion molding of a titanium shaft member.
一般に、純チタンやTi-6Al-4Vなどのチタン合金は、優れた機械特性や耐食性を有することから、航空機や車両などの輸送機器のエンジン部材、あるいはシャーシなどの構造部材に用いられている。
このような純チタンやチタン合金を用いて上述した鍛造品を鍛造する際には、一般に金型を用いた熱間の据え込み鍛造方法が用いられる。据え込み鍛造方法は、予め製品形状を模して形成された金型内に加熱された被加工材(荒地)を装入し、原料を高温状態に保持したまま金型に沿った形状に引き伸ばすように変形させながら鍛造するものである。据え込み鍛造方法を用いれば、鍛造中の変形において製品形状に沿ったメタルフローが得られるため他の加工方法に比べてより粘り強く、耐衝撃破壊性に優れた鍛造品を得ることができる。
Generally, titanium alloys such as pure titanium and Ti-6Al-4V have excellent mechanical properties and corrosion resistance, and are therefore used in engine members for transportation equipment such as aircraft and vehicles, and structural members such as chassis.
When forging the above-described forged product using such pure titanium or titanium alloy, a hot upset forging method using a mold is generally used. In the upset forging method, a heated work material (waste ground) is charged into a mold that has been formed in advance to simulate a product shape, and the raw material is kept in a high temperature state and stretched to a shape along the mold. Forging while deforming. If the upset forging method is used, a metal flow that conforms to the product shape can be obtained in the deformation during forging, so that a forged product that is more tenacious and superior in impact fracture resistance than other processing methods can be obtained.
一方で、この据え込み鍛造方法では、成型後に鍛造品が金型に強固に固着して、引き剥がすことが困難となる場合がある。そのため、据え込み鍛造方法では、離形性や潤滑性を高めるために予め潤滑剤を用いて鍛造を行うことが一般的である。加えて、中心軸のまわりに分割された金型、すなわち分割ダイスを用い、鍛造品の離型時にダイスを分離することで、鍛造品がダイスに強固に固着することを防ぐようにしている。 On the other hand, in this upset forging method, the forged product may be firmly fixed to the mold after molding and it may be difficult to peel off. For this reason, in the upsetting forging method, it is common to perform forging using a lubricant in advance in order to improve the releasability and lubricity. In addition, by using a die divided around the central axis, that is, a divided die, the die is separated when the forged product is released, so that the forged product is prevented from being firmly fixed to the die.
分割可能に形成されたダイスとしては、例えば、特許文献1、2に開示されたものがある。
特許文献1には、筒状の外枠と、この外枠の軸線方向視にて複数に分割された内型からなり、この内型内に被加工材を配置してプレスすることにより鍛造を行うプレス鍛造用型において、前記外枠と内枠の互いに対向する面が、前記軸線を含む断面において軸線と斜めに交わる方向に形成されると共に、前記対向面の間には突条と溝からなり前記軸線と斜めに交わる方向のみの相対移動を許容する係合部が形成されているプレス鍛造用型が開示されている。
As dice | dies formed so that division | segmentation was possible, there exist some which were disclosed by patent document 1, 2, for example.
Patent Document 1 includes a cylindrical outer frame and an inner mold divided into a plurality of parts as viewed in the axial direction of the outer frame. Forging is performed by placing a workpiece in the inner mold and pressing it. In the press forging die to be performed, the opposing surfaces of the outer frame and the inner frame are formed in a direction obliquely intersecting the axis in a cross section including the axis, and between the opposing surfaces, a protrusion and a groove are formed. There is disclosed a press forging die in which an engaging portion that allows relative movement only in a direction obliquely intersecting the axis is formed.
また、特許文献2には、中実材または中空材の押出し加工に使用される環状ダイスであって、ダイス孔中心軸まわりに複数に分割され、各分割片のダイス孔中心軸まわりの分割角度αが190°より小さく、ダイス孔中心軸方向における分割面の傾斜角度βが20°以上である押出し加工用ダイスが開示されている。 Patent Document 2 discloses an annular die used for extrusion of a solid material or a hollow material, which is divided into a plurality of pieces around a die hole central axis, and a division angle of each divided piece around the die hole central axis. An extrusion die is disclosed in which α is smaller than 190 ° and the angle of inclination β of the dividing surface in the die hole central axis direction is 20 ° or more.
特許文献1に開示されたプレス鍛造用型(分割ダイス)を用いることで、被加工材と外枠とを軸線方向に相対移動させることにより、内型及び被加工材を個々に操作せずに、容易に被加工材を内型より分離することが可能となる。この作用効果は、特許文献2の押出し加工用ダイスでも発現するものと思われる。
しかしながら、特許文献1に記載された分割ダイスを用いて、据え込み鍛造を行った場合、鍛造中に被加工材の一部が分割ダイスの分割面(分割されたダイスが対面する隙間)に入り込む事態、すなわち「材料の差し込み」が発生することがある。材料の差し込みは、ダイスからの鍛造品の離型を困難にするばかりか、分割ダイスの分離も困難にし、さらには、鍛造品の表面性状の劣化にも繋がることとなる。
By using the press forging die (divided die) disclosed in Patent Document 1, the workpiece and the outer frame are moved relative to each other in the axial direction without individually operating the inner die and the workpiece. Thus, the workpiece can be easily separated from the inner mold. This action and effect seems to be manifested in the extrusion die of Patent Document 2.
However, when upsetting forging is performed using the divided die described in Patent Document 1, a part of the workpiece enters the divided surface of the divided die (gap where the divided die faces) during forging. The situation, i.e. "insertion of material" may occur. The insertion of the material not only makes it difficult to release the forged product from the die, but also makes it difficult to separate the divided die, and further leads to deterioration of the surface properties of the forged product.
一方で、特許文献2の押出し加工用ダイスでは、中心軸(上下方向軸)に対する分割面の傾斜角度βが20°以上とされているので、分割面間に材料が入り込む事態が避けられ
ることが期待できる。
しかしながら、特許文献2の押出し加工用ダイスでは、ダイスの隙間部分における軸方向の差込みは防止できるものの、ダイスの半径方向への差込みが防止できないことが現場の実績として挙がってきている。
On the other hand, in the extrusion die of Patent Document 2, since the inclination angle β of the dividing surface with respect to the central axis (vertical axis) is 20 ° or more, it is possible to avoid a situation where material enters between the dividing surfaces. I can expect.
However, in the extrusion die of Patent Document 2, although it is possible to prevent the insertion of the die in the radial direction in the gap portion of the die, it has been reported as a field result that the insertion of the die in the radial direction cannot be prevented.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、鍛造品の剥離が容易に行える分割タイプのダイスであって、ダイス分割面への材料の差込みを確実に抑制可能とする分割ダイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a split type die that can easily peel off a forged product, and a split die that can reliably suppress the insertion of material into the die split surface. The purpose is to provide.
上記課題を解決するため、本発明では以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の分割ダイスは、フランジ部と軸部を有する形状の鍛造品を熱間押し出し鍛造にて成形するために上下方向に貫通する貫通孔が形成された内周面を備える環状のダイスにおいて、前記ダイスは、周方向に複数に分割されており、前記ダイスの分割面が環状のダイスの中心軸方向に対して傾斜していて、互いに付き合わさる一方の分割面には、ダイスの内周面が延設され且つ周方向に突き出すように形成された稜線部と、この稜線部より凹んだ部分とされた凹部とが形成されており、互いに付き合わさる他方の分割面には、一方の分割面に形成された凹部に嵌り込む凸部と、この凸部とダイスの内周面との間に設けられ且つ前記稜線部に対面する面取部とが形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
That is, the split die of the present invention is an annular die having an inner peripheral surface in which a through hole penetrating in the vertical direction is formed in order to form a forged product having a flange portion and a shaft portion by hot extrusion forging. The dice is divided into a plurality of parts in the circumferential direction, and the dicing surface of the dice is inclined with respect to the central axis direction of the annular die, A ridge line portion formed so that the peripheral surface extends and protrudes in the circumferential direction and a concave portion formed as a portion recessed from the ridge line portion are formed. A convex portion that fits into the concave portion formed on the dividing surface, and a chamfered portion that is provided between the convex portion and the inner peripheral surface of the die and faces the ridge line portion are formed. .
好ましくは、 前記分割ダイスが円筒状であって内周面が軸心方向に沿ってテーパ面とされているダイホルダ内に挿入され、前記ダイホルダの内周面により外周方向から保持されるように配備されるとよい。 Preferably, the split dies are cylindrical and the inner peripheral surface is inserted into a die holder having a tapered surface along the axial direction, and is arranged so as to be held from the outer peripheral direction by the inner peripheral surface of the die holder. It is good to be done.
本発明の分割ダイスを用いることで、鍛造品の剥離が容易に行えると共に、ダイスへの材料の差込みを確実に抑制可能となる。 By using the split die of the present invention, the forged product can be easily peeled off, and the insertion of the material into the die can be reliably suppressed.
以下、本発明の分割ダイス4、及びこのダイス4が備えられた据え込み鍛造装置1について、図を基に説明する。
図1に示すように、据え込み鍛造装置1は、加熱された被加工材M(鍛造品Wの元となる材料であって、荒地と呼ぶこともある)を金型内に挿入して、金型の形状に沿って荒地Mを熱間状態で変形させることにより、所望の形状の鍛造品Wを成形するものである。具体的には、この据え込み鍛造装置1では、鍛造品Wを成形するための金型(熱間押出し成形用金型)が上下に分かれるようになっており、荒地Mが載置される下部金型3と、この下部金型3に載置された荒地Mを上方から圧下する上部金型2とから構成されている。
Hereinafter, the division | segmentation die 4 of this invention and the upsetting forging apparatus 1 with which this die 4 was provided are demonstrated based on a figure.
As shown in FIG. 1, the upset forging device 1 inserts a heated workpiece M (a material that is a source of the forged product W and may be called wasteland) into a mold, A forged product W having a desired shape is formed by deforming the wasteland M in a hot state along the shape of the mold. Specifically, in this upsetting forging apparatus 1, a die (hot extrusion molding die) for forming the forged product W is divided into upper and lower parts, and a lower part on which the wasteland M is placed. The mold 3 is composed of an upper mold 2 that presses down the wasteland M placed on the lower mold 3 from above.
荒地Mは、純チタンやTi-6Al-4Vなどのチタン合金を用いて、上下方向に長尺とされた略円柱状であると共に、上端や下端の縁が斜めに面取りされたような形状に形成されている。
下部金型3は、荒地Mを押し出し鍛造する分割ダイス4(単に、ダイスと呼ぶこともある)と、このダイス4を内部に収容可能な円筒状のダイホルダ5(コンテナ)とを有している。
The wasteland M is made of pure titanium or titanium alloy such as Ti-6Al-4V, and has a substantially cylindrical shape that is elongated in the vertical direction. The upper and lower edges are chamfered diagonally. Is formed.
The lower die 3 has a divided die 4 (sometimes simply referred to as a die) for extruding and forging the wasteland M, and a cylindrical die holder 5 (container) that can accommodate the die 4 therein. .
図2〜図5などに開示されているように、ダイホルダ5は円筒状に形成された部材であり、ダイホルダ5の中央には、その内径が荒地Mの外径より大きく形成された孔部7が上下方向に向かって貫通状に形成されている。ダイホルダ5の孔部7の下部にダイス4が収
容されている。上方からダイホルダ5の孔部7内に差し込まれた荒地Mは、ダイス4の上面に載置されるようになる。
As shown in FIGS. 2 to 5 and the like, the die holder 5 is a member formed in a cylindrical shape. In the center of the die holder 5, a hole 7 having an inner diameter larger than the outer diameter of the rough ground M is formed. Is formed in a penetrating shape in the vertical direction. A die 4 is accommodated in the lower portion of the hole 7 of the die holder 5. The waste land M inserted into the hole 7 of the die holder 5 from above is placed on the upper surface of the die 4.
ダイス4は上方に向かって開口したカップ状の環状部材であり、周方向に沿って複数に分割されている。ダイス4の中央にはダイス4を上下方向に貫通する貫通孔8aが形成されている。また、貫通孔8aの周囲のダイス4上面には、上方に向かって膨出するように湾曲した湾曲面10(ダイスの内周面)が形成されていて、荒地Mはこの湾曲面10を介してダイス4に接触するようになっている。 The die 4 is a cup-shaped annular member that opens upward, and is divided into a plurality of pieces along the circumferential direction. A through hole 8 a that penetrates the die 4 in the vertical direction is formed at the center of the die 4. Further, a curved surface 10 (inner peripheral surface of the die) curved so as to bulge upward is formed on the upper surface of the die 4 around the through-hole 8a, and the waste land M passes through the curved surface 10. The die 4 is brought into contact with the die 4.
図2,図5(b)などに示されているように、ダイスの外周面11は、ダイホルダの内周面12に上方から嵌り込むように形成されたテーパ面であり、正面断面視で下側が上側より径短となっている。
また、ダイス4の下側には、ダイス4を下方から支持する台座6が設けられている。台座6はダイス4の下端部と同径の環状部材であり、中央部に貫通孔8bが形成されている。ダイスの貫通孔8aと台座6の貫通孔8bとは同径であり、連通するものとなっている。このダイスの貫通孔8aと台座6の貫通孔8bとで材料案内部9が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 5B and the like, the outer peripheral surface 11 of the die is a tapered surface formed so as to be fitted into the inner peripheral surface 12 of the die holder from above, and is lower in a front sectional view. The side is shorter in diameter than the upper side.
A pedestal 6 that supports the die 4 from below is provided below the die 4. The pedestal 6 is an annular member having the same diameter as the lower end portion of the die 4, and a through hole 8 b is formed in the center portion. The through hole 8a of the die and the through hole 8b of the base 6 have the same diameter and communicate with each other. A material guide portion 9 is formed by the through hole 8 a of the die and the through hole 8 b of the base 6.
分割ダイス4と、その下に位置する台座6との連結状態については、後述する。
上記した台座6、分割ダイス4、及びダイホルダ5は、これらの下側に設けられた中ダイ及び下ダイを介してボルスタに取り付けられている(図示せず)。
分割ダイス4と台座6とを上下に貫通して延びる貫通孔8a,8b、すなわち材料案内部9は、荒地Mを構成する材料のうち、ダイホルダ5の内部を充填した残りの材料を下方に向かって案内して、ダイホルダ5より小径(細首)の部分を成形する部分である。この材料案内部9はダイホルダ5の内径より径が小さな縦穴状に形成されていて、鍛造時には材料案内部9の上下方向の中途側までがダイホルダ5の内部を充填した残りの材料で充填されるようになっている(図1(b)〜図1(d)参照)。
The connection state between the split dies 4 and the pedestals 6 located therebelow will be described later.
The pedestal 6, the divided die 4, and the die holder 5 described above are attached to a bolster via a middle die and a lower die provided below these (not shown).
The through holes 8a and 8b extending vertically through the split die 4 and the pedestal 6, that is, the material guide portion 9, of the material constituting the waste land M, face the remaining material filling the inside of the die holder 5 downward. It is a part which guides and molds a part having a smaller diameter (narrow neck) than the die holder 5. The material guide portion 9 is formed in a vertical hole shape whose diameter is smaller than the inner diameter of the die holder 5 and is filled with the remaining material filling the inside of the die holder 5 up to the middle in the vertical direction of the material guide portion 9 during forging. (See FIG. 1 (b) to FIG. 1 (d)).
この材料案内部9の内部には、鍛造時に材料が入ってこない下側に、鍛造が終了した鍛造品Wを排出するノックアウト棒13と、このノックアウト棒13を上下方向に移動させるノックアウトシリンダ(図示せず)とが設けられている。ノックアウト棒13は材料案内部9の内部を上下方向に移動可能に形成されており、ノックアウト棒13を上方に移動させて押し上げることで鍛造品Wをダイス4から引き剥がせるようになっている。 Inside the material guide portion 9, a knockout bar 13 for discharging the forged product W after forging and a knockout cylinder for moving the knockout bar 13 up and down (see FIG. (Not shown). The knockout bar 13 is formed so as to be movable in the vertical direction inside the material guide portion 9, and the forged product W can be peeled off from the die 4 by moving the knockout bar 13 upward and pushing it up.
上記した分割ダイス4は、その下の台座6と首ふり機能を有するボルト22でつながっている。具体的には、図3,図4に示すように、ダイス4の下面には、雌ネジ部が形成されており、この雌ネジ部には、ボルト22がねじ込まれている。このボルト22の頭部は、台座6の上部に形成された横溝23に嵌り込むようになっている。横溝23はその断面が凸状であって、横溝23の上部にボルト22の軸部が遊嵌し、横溝23の底部にボルト22の頭部が遊嵌するものとなっている。横溝23の上部の上下長さは、ダイス4の下面から突出するボルト22の軸部の長さより短いものとなっているため、ダイス4にねじ込まれたボルト22は、凸状の横溝23に対して、上下方向、水平方向に移動可能であって、ボルト22が首ふり機能を有するものとなっている。 The above-described divided die 4 is connected to the pedestal 6 below it by a bolt 22 having a neck swing function. Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, a female screw portion is formed on the lower surface of the die 4, and a bolt 22 is screwed into the female screw portion. The head of the bolt 22 is fitted in a lateral groove 23 formed in the upper part of the base 6. The cross section of the horizontal groove 23 is convex, and the shaft portion of the bolt 22 is loosely fitted on the top of the horizontal groove 23, and the head of the bolt 22 is loosely fitted on the bottom of the horizontal groove 23. Since the upper and lower length of the upper part of the horizontal groove 23 is shorter than the length of the shaft part of the bolt 22 protruding from the lower surface of the die 4, the bolt 22 screwed into the die 4 is Thus, the bolt 22 can move in the vertical direction and the horizontal direction, and the bolt 22 has a neck swing function.
それ故、ノックアウトの時には、ダイス4が台座6の上で首振り移動しつつ分割して、鍛造品Wと離型される(図4(b)参照)。この首ふり機能がなかったら、離型後のダイホルダ5内部でダイス4がバラバラになってしまい、バラバラになったダイス4を元に戻す作業を要する為、生産性が悪くなる。
一方、上部金型2は、下部金型3の上方に位置しており、下部金型3に載置された荒地Mに対して上方から近接離反とされている。上部金型2の下部には荒地Mを上方から圧下するポンチが取り付けられており、上部金型2を下降させることで荒地Mを上方から押しつぶすように圧下可能となっている。
Therefore, at the time of knockout, the die 4 is divided while swinging on the base 6, and separated from the forged product W (see FIG. 4B). Without this neck swing function, the dies 4 fall apart inside the die holder 5 after mold release, and the work of returning the separated dies 4 to the original state is required, resulting in poor productivity.
On the other hand, the upper mold 2 is located above the lower mold 3, and is approached and separated from above the wasteland M placed on the lower mold 3. A punch for lowering the wasteland M from above is attached to the lower part of the upper die 2, and the upper die 2 is lowered so that the wasteland M can be crushed from above.
さて、上記した分割ダイス4であるが、その構造の詳細を以下に述べる。
図2〜図5などに開示されているように、本実施形態のダイス4は、周方向に沿って複数個の分割ダイス体に分割されていて、その分割面が環状のダイス4の中心軸方向に対して傾斜している。互いに付き合わさる一方の分割面16には、ダイスの内周面10が延設され且つ周方向に突き出すように形成された稜線部17と、この稜線部17より凹んだ部
分とされた凹部18とが形成されている。さらに、互いに付き合わさる他方の分割面19には、一方の分割面16に形成された凹部18に嵌り込む凸部20と、この凸部20とダイスの内周面10との間に設けられ且つこの稜線部17に対面する面取部21とが形成されている。
Now, the details of the structure of the divided die 4 will be described below.
As disclosed in FIGS. 2 to 5 and the like, the die 4 of the present embodiment is divided into a plurality of divided die bodies along the circumferential direction, and the divided surface has a center axis of the annular die 4. Inclined with respect to direction. One split surface 16 that is attached to each other has a ridge line portion 17 formed so that the inner peripheral surface 10 of the die extends and protrudes in the circumferential direction, and a recess portion 18 that is a portion recessed from the ridge line portion 17. Is formed. Further, the other divided surface 19 that is attached to each other is provided between the convex portion 20 that fits into the concave portion 18 formed on the one divided surface 16, and between the convex portion 20 and the inner peripheral surface 10 of the die. A chamfered portion 21 facing the ridge line portion 17 is formed.
また、ダイスの外周面11は、前述した如く、ダイホルダの内周面12に上方から嵌り込むように形成されたテーパ面であり、正面断面視で、下側が上側より径短となっている。
このように、ダイスの外周面11およびダイホルダの内周面12をテーパ状にすることで、成形後の鍛造品Wをノックアウトするときにダイス4が軸方向および半径方向に分離するスペースができる。そのため、鍛造品Wのダイスからの離型性が確保できるようになる。加えて、ダイスの外周面11およびダイホルダの内周面12をテーパ状にすることで、専用の治具を用いてダイス4をダイホルダ5から脱着することができ、使用したダイス4の表面手入れ、潤滑剤塗付および別のダイスとの交換が可能になる。
Further, as described above, the outer peripheral surface 11 of the die is a tapered surface formed so as to be fitted into the inner peripheral surface 12 of the die holder from above, and the lower side is shorter in diameter than the upper side in front sectional view.
In this way, by forming the outer peripheral surface 11 of the die and the inner peripheral surface 12 of the die holder into a tapered shape, a space is formed in which the die 4 is separated in the axial direction and the radial direction when the forged product W after molding is knocked out. Therefore, the releasability from the die of the forged product W can be ensured. In addition, by making the outer peripheral surface 11 of the die and the inner peripheral surface 12 of the die holder into a tapered shape, the die 4 can be detached from the die holder 5 using a dedicated jig, and the surface of the used die 4 can be cleaned, Lubricant application and exchange with another die becomes possible.
また、本実施形態の分割ダイス4は、平面視で略左右対称に分割された、2つの分割ダイス体から構成されている。
このように、ダイス4を周方向に分割することで、成形後の鍛造品Wをノックアウトする際にダイス4が半径方向に分離することができるようになり、鍛造品Wのダイス4からの離型性が向上する。しかしながら、ダイスの分割数を増やしてしまうと、荒地Mに対するダイスの分割線の接触長さが増える。このようになると、荒地Mの一部がダイスの分割面に差し込む(荒地Mの一部が分割面に入り込む)危険性が高まるようになる。また、ダイスの分割数を増やしてしまうと、ダイスの加工(製造)コストも上がることとなる。上述した問題を生じさせないためには、ダイスの分割数を2〜4個程度にするのが望ましい。
Further, the divided die 4 of the present embodiment is composed of two divided die bodies that are divided substantially symmetrically in a plan view.
In this way, by dividing the die 4 in the circumferential direction, the die 4 can be separated in the radial direction when the forged product W after molding is knocked out, and the forged product W is separated from the die 4. Improves moldability. However, if the number of dice divisions is increased, the contact length of the dice dividing line with the wasteland M increases. If it becomes like this, the danger that a part of wasteland M will be inserted in the division | segmentation surface of dice | dies (a part of wasteland M will penetrate | invade into a division | segmentation surface) comes to increase. Also, if the number of dice divisions is increased, the die processing (manufacturing) cost will also increase. In order not to cause the above-described problem, it is desirable to set the number of dice divisions to about 2 to 4.
本実施形態の場合、図2の左側に位置する分割ダイス体は雌型(雌型分割体14)とされている。雌型分割体14の端面には、ダイスの内周面10が延設され且つ周方向に突き出すように形成された稜線部17と、この稜線部17より凹んだ部分とされた凹部18とが形成されている。また、図5(a)に示す如く、雌型分割体14の分割面16を拡大して見ると、稜線部17が庇(ひさし)のように突出している。 In the case of this embodiment, the split die body located on the left side of FIG. 2 is a female die (female split member 14). On the end surface of the female divided body 14, there are a ridge line portion 17 formed so that the inner peripheral surface 10 of the die extends and protrudes in the circumferential direction, and a concave portion 18 that is a portion recessed from the ridge line portion 17. Is formed. Further, as shown in FIG. 5A, when the dividing surface 16 of the female divided body 14 is enlarged, the ridge line portion 17 protrudes like an eaves.
一方、図2の右側に位置する分割ダイス体は雄型(雄型分割体15)とされている。
雄型分割体15の端面には、一方の分割面16に形成された凹部18に嵌り込む凸部20と、この凸部20とダイスの内周面10との間に設けられ且つ稜線部17に対面する面取部21とが形成されている。なお、ダイス4の離型性を向上させるためには、ダイスの分割面(凸部20)の角度βが上下軸方向に対して5〜30°傾斜していることが望ましい。本実施形態では、図5(a)に示す如く、凸部20の角度はβ=10°とされている。なお、ダイスの分割面(凸部20)の角度が大きい(例えばβ>30°)と、ダイス4の製作に必要な素材体積が大きくなり、ダイス加工の歩留りが下がってしまい好ましくない。
On the other hand, the split die body located on the right side of FIG. 2 is a male mold (male split body 15).
On the end surface of the male divided body 15, a convex portion 20 that fits into a concave portion 18 formed on one divided surface 16, and a ridge line portion 17 provided between the convex portion 20 and the inner peripheral surface 10 of the die. And a chamfer 21 facing each other. In order to improve the releasability of the die 4, it is desirable that the angle β of the dice dividing surface (projection 20) is inclined by 5 to 30 ° with respect to the vertical axis direction. In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the angle of the convex portion 20 is β = 10 °. In addition, if the angle of the dicing surface (projection 20) is large (for example, β> 30 °), the volume of the material necessary for manufacturing the die 4 becomes large, and the yield of the dicing process is lowered, which is not preferable.
このように、ダイスの分割面16,19を軸方向に対して傾斜させることで、鍛造品Wが離形した後のダイス4が、半径方向に分割されやすくなる。そして、分割されたダイス4は、直ちに元の位置に戻るようになっている。
また、雄型分割体15の分割面19のうち、面取部21においては、その傾斜角度は、雄型分割体15の凸部20の傾斜角よりも大きいもの(α>β)とすることにより、加工中の荒地Mがダイス分割面に差し込むことを防止することが可能となる。αの値は30〜45°が望ましい。本実施形態では、図5(a)に示す如く、面取部21はα=45°とされている。しかし、αを45°よりも大きくすると、対面する雌型分割体14の稜線部17が鋭角で薄肉になり、この部分が成形中の荷重を受けて塑性変形したり、むしれが発生する虞があり好ましくない。
In this way, by inclining the dicing surfaces 16 and 19 with respect to the axial direction, the dice 4 after the forged product W is released can be easily divided in the radial direction. The divided dies 4 immediately return to their original positions.
In addition, among the divided surfaces 19 of the male divided body 15, the chamfered portion 21 has an inclination angle larger than the inclined angle of the convex portion 20 of the male divided body 15 (α> β). Thus, it is possible to prevent the wasteland M being processed from being inserted into the dicing surface. The value of α is preferably 30 to 45 °. In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the chamfered portion 21 is set to α = 45 °. However, if α is greater than 45 °, the ridge line portion 17 of the female divided body 14 that faces is thinned at an acute angle, and this portion may be plastically deformed due to a load during molding, or peeling may occur. Is not preferable.
以上述べた本発明の分割ダイス4はダイホルダ5から脱着可能であり、内径形状の異なる数種類のダイスを1つのダイホルダ5に適用して様々な形状の押出成形部品を製造することができる。
上記した分割ダイス4は、様々な手法で製造することが可能であるが、本実施形態では、以下のようにして製造している。
The divided dies 4 of the present invention described above are detachable from the die holder 5, and several types of dies having different inner diameter shapes can be applied to one die holder 5 to produce extruded parts having various shapes.
The above-described split die 4 can be manufactured by various methods, but in the present embodiment, it is manufactured as follows.
まず、環状とされ且つ周方向に直交する断面が長方形であるダイス元材(素材)の上面から10mm下方の点を中心に軸方向に対して10°傾けて、縦に2分割する。その2分割された素材のうち、一方の素材の内周側をNC加工機で湾曲状に切削し、内周面(湾曲面10)とする。そして、湾曲面10に続く角部の面取りを行うことで、面取部21を形成する。この面取部21の角度αは、湾曲面10から下方に向けて45°とされる(図5(a)参照)。面取りを終えた後の雄型分割体15の分割面19を見ると、凸部20と湾曲面10との間に円弧のような帯状を面取部21が形成される。(図5(b)参照)
また、別に、環状とされ且つ周方向に直交する断面が長方形であるダイス元材を用意し、上述と同様の方法で、縦に2分割する。分割された素材のうち一つの内周側をNC加工機で湾曲状に切削し、内周面(湾曲面10)とすることで、雌型分割体14に加工する。その後、ダイス分割面の稜線部17(庇部)と、この稜線部17より凹んだ凹部18とを放電加工によって仕上加工する。
First, it is divided into two vertically by inclining 10 ° with respect to the axial direction about a point 10 mm below from the upper surface of a die base material (material) that is annular and has a rectangular cross section orthogonal to the circumferential direction. Of the two divided materials, the inner peripheral side of one of the materials is cut into a curved shape by an NC processing machine to obtain an inner peripheral surface (curved surface 10). Then, the chamfered portion 21 is formed by chamfering the corner portion following the curved surface 10. The angle α of the chamfered portion 21 is 45 ° downward from the curved surface 10 (see FIG. 5A). When the divided surface 19 of the male divided body 15 after chamfering is viewed, a chamfered portion 21 having a circular belt shape is formed between the convex portion 20 and the curved surface 10. (See FIG. 5 (b))
Separately, a die base material that is annular and has a rectangular cross section orthogonal to the circumferential direction is prepared, and is vertically divided into two in the same manner as described above. The inner peripheral side of one of the divided materials is cut into a curved shape by an NC processing machine to form an inner peripheral surface (curved surface 10), thereby processing the female divided body 14. Then, the ridgeline part 17 (ridge part) of the dice | dies division surface and the recessed part 18 dented from this ridgeline part 17 are finish-processed by electrical discharge machining.
その後、雄型分割体15と雌型分割体14とを嵌め合わせ、外径を加工して真円度を確保するとともに、ダイス4間の段差を手仕上げでならす。
最後に、雄型分割体15と雌型分割体14とを下面にダイス首ふり機能用ボルト22用の雌ネジ孔を形成し、この雌ネジ孔にダイス首ふり機能用ボルト22を螺合させ、台座6に装着する。
Thereafter, the male divided body 15 and the female divided body 14 are fitted together, the outer diameter is processed to ensure roundness, and the step between the dies 4 is smoothed by hand.
Finally, a female screw hole for the die neck swing function bolt 22 is formed on the lower surface of the male divided body 15 and the female mold divided body 14, and the die neck swing function bolt 22 is screwed into the female screw hole. Mount on the pedestal 6.
次に、図1(a)〜図1(d)を用いて、上述した据え込み鍛造装置1を用いた鍛造方法を説明する。
上述したような据え込み鍛造装置1を用いて鍛造を行うに際しては、前工程として、素材ビレットを850℃程度(α-β相域)に加熱した上で、型入れ鍛造または自由鍛造により、円柱形状の荒地Mを成形する。その後、一旦、常温まで冷却し、グラインダまたは機械加工により荒地Mの表面疵を除去する。再び、荒地Mを930℃程度(β相域)に加熱する。
Next, a forging method using the above-described upset forging device 1 will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (d).
When forging using the upset forging apparatus 1 as described above, as a pre-process, the material billet is heated to about 850 ° C. (α-β phase region) and then cast into a cylinder by die-forging or free forging. A wasteland M having a shape is formed. Then, it is once cooled to room temperature and the surface flaws of the wasteland M are removed by a grinder or machining. Again, wasteland M is heated to about 930 ° C. (β-phase region).
その上で、ダイス4とダイホルダ5とで構成される下部金型3(分割ダイス4)及び上部金型2を予め400℃程度に加熱しておく。このとき、成形中の荒地Mと分割ダイス4との焼付を防止する対策として、高温で溶融するガラス潤滑剤をリング状に押し固めて成形したパッドZをダイス4上に設置する。
そして、図1(a)に示すように、ポンチが荒地Mの上面に接触するまで上部金型2を押し下げ、荒地Mに対して、変形、歪みを付与する。加熱された荒地Mを1回鍛造することで、フランジと軸を有するシャフト形状の鍛造品Wを成形する(1ヒート、1モーション)。
Then, the lower die 3 (divided die 4) and the upper die 2 composed of the die 4 and the die holder 5 are heated to about 400 ° C. in advance. At this time, as a measure for preventing seizure between the wasteland M and the divided dies 4 during molding, a pad Z formed by pressing and solidifying a glass lubricant that melts at a high temperature into a ring shape is placed on the die 4.
Then, as shown in FIG. 1A, the upper mold 2 is pushed down until the punch comes into contact with the upper surface of the wasteland M, and deformation and distortion are imparted to the wasteland M. By forging the heated wasteland M once, a shaft-shaped forged product W having a flange and a shaft is formed (1 heat, 1 motion).
その後、図1(b)に示すように、荒地Mの更なる圧下を行う。すなわち、据え込み鍛造のポンチが荒地Mに接触するまで上部金型2を押し下げた後、さらに下方に向かって上部金型2を移動させると、上部金型2のポンチがダイホルダ5に収容された荒地Mを下方に向かって押しつぶし、押しつぶされて変形した材料が広がってダイホルダ5の内部を充填する。そして、ダイホルダ5の内部を充填しても余りのある材料が材料案内部9に流れ込む。その結果、荒地Mを構成していた材料が、ダイホルダ5と材料案内部9との双方に広がって、径が大きな円柱体の下側に径が小さな円柱体を同軸状に重ね合わせたような形状(略ボルト形状)の鍛造品Wが成形される。 Then, as shown in FIG.1 (b), the further reduction of the wasteland M is performed. That is, when the upper mold 2 is moved downward after the upper mold 2 is pushed down until the upset forging punch contacts the wasteland M, the punch of the upper mold 2 is accommodated in the die holder 5. The wasteland M is crushed downward, and the crushed and deformed material spreads to fill the inside of the die holder 5. Even if the inside of the die holder 5 is filled, a surplus material flows into the material guiding portion 9. As a result, the material constituting the waste land M spreads over both the die holder 5 and the material guide portion 9, and a small-diameter cylinder is coaxially overlapped below the large-diameter cylinder. A forged product W having a shape (substantially bolt shape) is formed.
図1(c)、図1(d)に示すように、上述した圧下が終了したら、ノックアウトシリンダを上方に向かって伸長させてノックアウト棒13を上方に移動させ、ノックアウト棒13で鍛造品Wを押し上げる。このとき、分割ダイス4は左右方向に分割し、分割ダイス4と鍛造品Wとの間に空隙が生まれるようになる。なぜなら、分割ダイス4は、台座6に対して遊嵌状に嵌り込んだボルト22を介して連結されているため、分割ダイス4は左右に分割可能であると共に、上下にも若干ながら移動可能である(首振り構造)。 As shown in FIG. 1C and FIG. 1D, when the above-described reduction is completed, the knockout cylinder is extended upward to move the knockout bar 13 upward, and the forged product W is moved with the knockout bar 13. Push up. At this time, the split die 4 is split in the left-right direction, and a gap is created between the split die 4 and the forged product W. Because the split die 4 is connected to the pedestal 6 via bolts 22 that are loosely fitted, the split die 4 can be split left and right, and can also move slightly up and down. Yes (swing structure).
そのため、鍛造品Wは分割ダイス4から容易に離型し、鍛造品Wが分割ダイス4に固着するなどの不都合が生じることはない。加えて、図1(d)に示すように、分割ダイス4
が台座6に対して首振り構造とされているため、鍛造品Wが押し出された後には、分割されたダイス4は、直ちにもとの位置に戻るようになっている。
図1(d)の状況を経て、鍛造品Wが分割ダイス4から剥がれて、鍛造品Wを金型内から取り出されたら、その後、放冷、ファン冷却もしくは水冷により鍛造品Wを冷却する。
Therefore, there is no inconvenience that the forged product W is easily released from the divided die 4 and the forged product W is fixed to the divided die 4. In addition, as shown in FIG.
Therefore, after the forged product W is pushed out, the divided dies 4 are immediately returned to their original positions.
1D, after the forged product W is peeled off from the divided die 4 and the forged product W is taken out from the mold, the forged product W is cooled by cooling, fan cooling or water cooling.
以上述べたように、本発明の分割ダイス4を用いた据え込み鍛造方法によれば、材料を高温状態に保持したまま金型形状に沿って引き伸ばすように変形させながら鍛造するものであり、鍛造時には金型形状に沿ったメタルフローが得られるため他の鍛造方法に比べて粘り強く、耐衝撃性・耐破壊性に優れた鍛造品Wを得ることができる。
また、本発明の分割ダイス4を用いることで、鍛造完了後に鍛造品Wを直ちにダイス4から離型でき、適正な温度範囲と冷却速度とで制御冷却を行うことが可能となるため、所望のミクロ組織と機械的特性を有する鍛造品Wを得ることができる。
As described above, according to the upset forging method using the divided die 4 of the present invention, the material is forged while being deformed so as to be stretched along the mold shape while being kept at a high temperature. Since a metal flow along the mold shape is sometimes obtained, it is possible to obtain a forged product W that is more tenacious than other forging methods and has excellent impact resistance and fracture resistance.
Further, by using the divided die 4 of the present invention, the forged product W can be immediately released from the die 4 after completion of forging, and controlled cooling can be performed with an appropriate temperature range and cooling rate. A forged product W having a microstructure and mechanical properties can be obtained.
その上、分割ダイス4を用いることで、成形中に荒地Mの差し込みを確実に防止でき、鍛造品Wの離型性を向上させることができる。ひいては、本発明の分割ダイス4を用いることにより、成形後の鍛造品Wの不良率を低減させることができ、生産性を飛躍的に向上させることができるようになる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
In addition, by using the split dies 4, it is possible to reliably prevent the wasteland M from being inserted during molding, and to improve the releasability of the forged product W. As a result, by using the divided die 4 of the present invention, the defect rate of the forged product W after molding can be reduced, and productivity can be dramatically improved.
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
1 据え込み鍛造装置
2 上部金型
3 下部金型
4 分割ダイス(ダイス)
5 ダイホルダ(コンテナ)
6 台座
7 孔部
8a ダイスの貫通孔
8b 台座の貫通孔
9 材料案内部
10 湾曲面(ダイスの内周面)
11 ダイスの外周面
12 ダイホルダの内周面
13 ノックアウト棒
14 雌型分割体
15 雄型分割体
16 一方の分割面
17 稜線部
18 凹部
19 他方の分割面
20 凸部
21 面取部
22 ボルト
23 横溝
M 被加工材(荒地)
W 鍛造品
Z パッド
1 Upset forging device 2 Upper die 3 Lower die 4 Divided dies (dies)
5 Die holder (container)
6 Pedestal 7 Hole 8a Dice through-hole 8b Pedestal through-hole 9 Material guide 10 Curved surface (inner peripheral surface of die)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Outer peripheral surface of die 12 Inner peripheral surface of die holder 13 Knockout stick 14 Female divided body 15 Male divided body 16 One divided surface 17 Edge line portion 18 Recessed portion 19 Other divided surface 20 Convex portion 21 Chamfered portion 22 Bolt 23 Horizontal groove M Work material (waste ground)
W forged product Z pad
Claims (2)
前記ダイスは、周方向に複数に分割されており、前記ダイスの分割面が環状のダイスの中心軸方向に対して傾斜していて、
互いに付き合わさる一方の分割面には、ダイスの内周面が延設され且つ周方向に突き出すように形成された稜線部と、この稜線部より凹んだ部分とされた凹部とが形成されており、
互いに付き合わさる他方の分割面には、一方の分割面に形成された凹部に嵌り込む凸部と、この凸部とダイスの内周面との間に設けられ且つ前記稜線部に対面する面取部とが形成されている
ことを特徴とする分割ダイス。 In an annular die having an inner peripheral surface in which a through hole penetrating in the vertical direction is formed in order to form a forged product having a flange portion and a shaft portion by hot extrusion forging,
The dice are divided into a plurality in the circumferential direction, and the dividing surface of the dice is inclined with respect to the central axis direction of the annular die,
On one of the divided surfaces that are attached to each other, a ridge line portion that is formed so that the inner peripheral surface of the die extends and protrudes in the circumferential direction, and a concave portion that is recessed from the ridge line portion are formed. ,
On the other divided surface that is attached to each other, a chamfer that is provided between the convex portion that fits into the concave portion formed on the one divided surface and the inner peripheral surface of the die and faces the ridge line portion. Divided dies characterized in that a part is formed.
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