JP6283380B2

JP6283380B2 - 金属塑性加工装置

Info

Publication number: JP6283380B2
Application number: JP2016023258A
Authority: JP
Inventors: 洋介江藤; 友洋金丸; 不二夫角南
Original assignee: Yamanaka Engineering Co Ltd
Current assignee: Yamanaka Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2036-02-10
Also published as: JP2017140630A

Description

本発明は、金属塑性加工装置に関する。

従来の金属塑性加工装置としては、ワーク外周面のギヤ歯に逆テーパを形成するために、下型に、複数の成形ピンを放射状に配設して、上型のパンチに、成形ピンの基端に摺接可能なテーパ内周面を設け、上型の降下時に、テーパ内周面が成形ピンの基端に摺接して、成形ピンをラジアル内方へ押圧し、成形ピンの先端部をワーク外周面に押圧させて逆テーパ歯を形成する装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−２５８１３０号公報

従来の金属塑性加工装置は、図10乃至図12に示すように成形ピン93の基端に平面断面視円弧状の傾斜摺接面93ａを設け、図13に示すようにパンチ95の筒状壁部95ａの内面にテーパ内周面95ｄを設けていた。そして、テーパ内周面95ｄが傾斜摺接面93ａを摺接しつつ押圧して成形ピン93がラジアル内方に所定ストローク前進した成形完了状態で、成形ピン93の傾斜摺接面93ａと、パンチ95のテーパ内周面95ｄとが、面状接触するように、傾斜摺接面93ａの傾き角度及び曲率半径Ｒと、テーパ内周面95ｄのテーパ角度及び半径と、を設定していた。したがって、傾斜摺接面93ａの上端部と、テーパ内周面95ｄの下端部とが摺接を開始してから成形完了状態になるまでの摺接中は、傾斜摺接面93ａとテーパ内周面95ｄとが、面状接触せず、成形ピン93の傾斜摺接面93ａに軸心方向に（縦線状の）焼き付きや磨耗傷面が発生するという問題や、成形寸法にバラつきが発生するといった問題があった。

そこで、本発明は、成形ピンの基端に発生する焼き付き等の不具合を防止して耐久性を向上できると共に、成形ピン交換等の保守点検頻度を軽減でき、しかも、安定して高精度に成形可能な金属塑性加工装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の金属塑性加工装置は、放射状に配設され先端にワーク成形部を有する複数の成形ピンを備えた第１金型と、該第１金型に対して軸心方向に相対的に接近・離間可能に設けられ上記成形ピンの基端に摺接して該成形ピンをラジアル内方へ前進させるためのパンチを備えた第２金型と、を具備する金属塑性加工装置に於て、上記成形ピンは、基端に、平面断面視一文字状の傾斜平面をもって形成された摺接面を有し、上記パンチは、複数の成形ピンの摺接面に１対１で対応して摺接する平面断面視一文字状の傾斜平面をもって形成された押圧面部を有し、さらに、上記パンチは、複数の上記押圧面部で形成される多角錐台型の内面を有するものである。

本発明によれば、成形ピンに焼き付きや損傷等の不具合が発生するのを防止でき、成形ピンの状態確認や交換といった保守点検頻度を軽減できる。ワーク外周面に成形する凹凸部を所定寸法に安定かつ高精度に成形できる。装置（金型）の耐久性を向上できると共に品質が安定し大量生産を効率良く行うことができる。

本発明の金属塑性加工装置の実施の一形態を示し、成形前待機状態の要部断面正面図である。成形完了直後の要部断面正面図である。成形ピンの要部平面図である。成形ピンの要部平面断面図である。成形ピンの要部斜視図である。パンチの断面斜視図である。パンチの底面図である。パンチの要部拡大平面断面図である。パンチの構成を説明するための説明図である。従来の成形ピンの要部平面図である。従来の成形ピンの要部平面断面図である。従来の成形ピンの要部斜視図である。従来のパンチの断面斜視図である。

以下、図示の実施形態に基づき本発明を詳説する。
本発明に係る金属塑性加工装置は、図１及び図２に示すように、先端にワーク成形部31を有する複数（本）の成形ピン３，３を備えた第１金型１と、第１金型１に対して軸心方向に相対的に接近・離間可能に設けられたパンチ５を備えた第２金型２と、を具備している。

第１金型１は、平面視で放射状（金型基準軸心Ｌａ廻りに等間隔）に配設される複数の成形ピン３，３と、成形ピン３をラジアル方向に移動自在に保持するガイド部（ガイド孔部）13と、各成形ピン３をラジアル外方へ常時弾発付勢する戻し用弾発付勢部材（バネ）11と、成形ピン３が所定の成形前待機位置（ラジアル外方位置）でその成形ピン３の当り面33に当接する当り部12と、ワークＷのワーク軸心Ｌｗと金型基準軸心Ｌａと同軸心状に保持するためのワーク保持部14と、を備えている。

第２金型２は、筒状壁部50を有する筒状のパンチ５と、ワークＷを押圧保持するためのワーク押さえ部材21と、ワーク押さえ部材21を弾発付勢して所定範囲内のワーク押さえ力を付与する押さえ用弾発付勢部材（バネ）22と、を備えている。

第１金型１と第２金型２は、軸心方向に相対的に接近・離間可能に設けている。
図例では、第１金型１を下型とし、第２金型２は上型として、金型基準軸心Ｌａ（ワーク軸心Ｌｗ）が鉛直状となるように、図外のプレス機等の押圧力発生手段の上盤と下盤の間に配設している。また、ワークＷは、ワーク外周面60を有する孔付素材の場合を図示している。

成形ピン３は、先端に、ワーク外周面60に押圧して（ラジアル内方Ｒａへ窪んだ）凹部61を成形（塑性加工）するためのワーク成形部31を有している。
成形ピン３は、第１金型１に、ラジアル方向（ワーク径方向）にスライド自在に設けられ、軸心方向の移動は阻止されている。

複数の成形ピン３，３は、全体として、ワーク外周面60にワーク軸心Ｌｗ廻りの凹部61群を成形するための櫛歯を構成している。
凹部61は、ギヤ谷部、円形孔窪部、溝状凹部、装飾用窪部等自由である。また、ワーク外周面60に押圧して凹部61を成形するとは、予め平行ギヤ歯が形成されたワーク外周面60に成形ピン３を押圧して、各平行歯の両側面に凹部61を形成して、逆テーパ歯形状にする場合も含む。

そして、図３乃至図５に示すように、成形ピン３は、基端（ラジアル外方端）に、傾斜平面（平坦面）をもって摺接面32を形成している。
また、図４は成形ピン３の基端の平面断面図であって、金型基準軸心Ｌａ（ワーク軸心Ｌｗ）に直交面状の切断面での切り口を示している。つまり、成形ピン３は、平面断面視（横断面視）一文字状の摺接面32を有している。また、摺接面32において軸心一方Ｙａ側の端縁（下端縁）よりも軸心他方Ｙｂ側端縁（上端縁）がラジアル内方となるように傾倒している。また、成形ピン３は基端の下部に、摺接面32の下端縁に接する当り面33を有している。当り面33は、側面視で金型基準軸心Ｌａに平行かつ平面断面視一文字状のストレート端面である。

次に、パンチ５は、図１及び図２に示すように、筒状壁部50の内面に、複数の成形ピン３，３の摺接面32，32に、１対１で対応する傾斜平面をもって形成された押圧面部52，52を有している。
筒状壁部50は、図６乃至図８に示すように、内面に、複数の押圧面部52，52を、金型基準軸心Ｌａ廻りに等間隔に、有している。また、軸心廻りに隣り合う押圧面部52と押圧面部52の間に、軸心方向（縦方向）の逃がし溝53を有している。

押圧面部52は、軸心一方Ｙａ側の端縁（下端縁）よりも軸心他方Ｙｂ側端縁（上端縁）がラジアル内方へ配設されるように傾斜している。つまり、各押圧面部52と、各成形ピン３の摺接面32とを、平行（状）に配設している。

また、図８は筒状壁部50の平面断面図であって、金型基準軸心Ｌａ（ワーク軸心Ｌｗ）に直交面状の切断面での切り口を示している。つまり、押圧面部52は平面断面視（横断面視）一文字状であり、各押圧面部52は、平面断面視で所定中心角度毎のラジアル線Ｓと直交するように配設されている。

言い換えると、パンチ５の筒状壁部50は、複数の押圧面部52，52で形成される多角錘台型の内面を有している。
多角錘台型の内面とは、図９に示すように、多角錐Ｊを、多角錐Ｊの長手方向に直交面状の平行な２平面Ｅ１，Ｅ２で切った間の中間形状Ｋの側面に相当する。

次に、本発明に係る金属塑性加工装置の作用（使用方法）を説明する。
上述のように第１金型１と第２金型２を設け、プレス機等の押圧力発生手段に設置して、第１金型１と第２金型２を、軸心方向に相対的に相互に接近離間可能とする。そして、第１金型１にワークＷを保持させ、図１に示すように、ワーク軸心Ｌｗを金型基準軸心Ｌａと同軸心状（上）とする（成形準備工程）。
また、成形ピン３は、戻し用弾発付勢部材11に弾発付勢され、基端が当り部12に当接して、所定の成形前待機位置に配設されている。

第２金型２を所定ストロークだけ降下（接近）させると、図２に示すように、パンチ５の各押圧面部52，52が、各成形ピン３，３の摺接面32，32に摺接する。
この際、押圧面部52と摺接面32とは、相互に平行（状）に配設された傾斜平面状であるため、押圧面部52の下端縁と、摺接面32の上端縁とが接触する摺接開始直後から、パンチ５が所定ストローク降下した（成形ピン３が所定ストローク前進した）成形完了状態になるまでの摺接中は、面状に密に接触する。
従って、摺接面32において、局部的に過大接触面圧が発生することがないので、軸心方向（縦方向）に擦れたような縦線状の筋や痕（磨耗傷面）が発生せず、極端な摩擦（熱）が発生する箇所も無く、不具合が防止される。

パンチ５が降下して、各押圧面部52，52が、各成形ピン３の摺接面32に摺接し、成形ピン３を戻し用弾発付勢部材11に抗してラジアル内方Ｒａへ前進させる。
成形ピン３のワーク成形部31がワーク外周面60を押圧して凹部61を塑性加工する。
そして、凹部61を成形後に、第２金型２がプレス機等の押圧力発生手段等によって、上昇すると、戻し用弾発付勢部材11の弾発付勢力によって成形ピン３をラジアル外方へ押圧され、成形ピン３が当り部12に当接して所定の成形前待機位置に戻る。

なお、本発明は、設計変更可能であって、ワーク軸心Ｌｗが水平状や傾斜状となるように、第１金型１及び第２金型２を設けても良い。第１金型１と第２金型２が軸心方向に相対的に接近・離間可能であれば良く、第２金型２を固定盤（下盤）側に設け、第１金型１を押圧移動盤（上）側に設けても良い。或いは、第１金型１と第２金型２が相互に接近するように設けても良い。

以上のように、本発明の金属塑性加工装置は、放射状に配設され先端にワーク成形部31を有する複数の成形ピン３，３を備えた第１金型１と、第１金型１に対して軸心方向に相対的に接近・離間可能に設けられ成形ピン３の基端に摺接して成形ピン３をラジアル内方Ｒａへ前進させるためのパンチ５を備えた第２金型２と、を具備する金属塑性加工装置に於て、成形ピン３は、基端に、傾斜平面をもって形成された摺接面32を有し、パンチ５は、複数の成形ピン３，３の摺接面32，32に１対１で対応して摺接する傾斜平面をもって形成された押圧面部52，52を有するので、成形ピン３に焼き付きや損傷等の不具合が発生するのを防止でき、成形ピン３の状態確認や交換といった保守点検頻度を軽減できる。ワーク外周面60に形成する凹部61を所定寸法に安定かつ高精度に成形できる。複雑な形状の凹部61や多数の凹部61を容易かつ迅速に形成できる。装置（金型）の耐久性を向上できると共に品質が安定し大量生産を効率良く行うことができる。

１第１金型
２第２金型
３成形ピン
５パンチ
31 ワーク成形部
32 摺接面
Ｒａラジアル内方
52 押圧面部

Claims

放射状に配設され先端にワーク成形部（31）を有する複数の成形ピン（３）（３）を備えた第１金型（１）と、該第１金型（１）に対して軸心方向に相対的に接近・離間可能に設けられ上記成形ピン（３）の基端に摺接して該成形ピン（３）をラジアル内方（Ｒａ）へ前進させるためのパンチ（５）を備えた第２金型（２）と、を具備する金属塑性加工装置に於て、
上記成形ピン（３）は、基端に、平面断面視一文字状の傾斜平面をもって形成された摺接面（32）を有し、
上記パンチ（５）は、複数の成形ピン（３）（３）の摺接面（32）（32）に１対１で対応して摺接する平面断面視一文字状の傾斜平面をもって形成された押圧面部（52）（52）を有し、さらに、上記パンチ（５）は、複数の上記押圧面部（52）（52）で形成される多角錐台型の内面を有することを特徴とする金属塑性加工装置。