JP7115274B2 - Cold forging method and cold forging equipment - Google Patents

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本発明は、冷間鍛造方法および冷間鍛造装置に関する。 The present invention relates to a cold forging method and a cold forging apparatus.

冷間鍛造は、後工程として切削工程を必要とする熱間鍛造に比べて、製品の形状精度が高く、最終製品の形状またはそれに近い形状が得られる加工方法である。しかし、冷間鍛造では、素材に大きな変形を一工程で与えると、金型が破損したり、欠陥を生じたりすることが懸念されることがある。このため、一基のプレス機を用いて多工程に分けて冷間鍛造を行うことが多い。本明細書ではこの鍛造を「多工程冷間鍛造」ともいう。 Compared to hot forging, which requires a cutting process as a post-process, cold forging is a processing method that allows the product to have a higher shape accuracy and a final product shape or a shape close to it. However, in cold forging, if a large amount of deformation is given to the material in one step, there is a concern that the mold may be damaged or defective. For this reason, cold forging is often performed in multiple steps using a single press machine. In this specification, this forging is also called "multi-step cold forging".

高強度材の多工程冷間鍛造における主要な課題は、(a)加工荷重の低減、および(b)素材の破断抑制である。多工程の冷間鍛造において、加工荷重が鍛造機の加工荷重の限界を超えると、製造装置(プレス機)を追加するか、金型を交換した後に製造することが必要になる。 The major issues in multi-step cold forging of high-strength materials are (a) reduction of working load and (b) suppression of material breakage. In multi-process cold forging, if the processing load exceeds the processing load limit of the forging machine, it becomes necessary to add a manufacturing device (press machine) or replace the mold before manufacturing.

そのため、多工程冷間鍛造の加工においては、できる限り低い加工荷重で加工することが、鍛造機の小型化および安価化や、製造時間の増加を回避できることにつながるため、効率的な製造に有効である。 Therefore, in multi-step cold forging processing, processing with the lowest possible processing load is effective for efficient manufacturing because it leads to downsizing and cost reduction of the forging machine and avoids an increase in manufacturing time. is.

これまでにも、高強度材の冷間鍛造において加工荷重の低減を図る発明が開示されている。 So far, inventions have been disclosed that aim to reduce the processing load in cold forging of high-strength materials.

特許文献1には、円筒状の素材の外周面を成形するダイと、素材がダイ内に配置された状態で素材の軸方向一端側の端面を押圧する第1パンチと、素材がダイ内に配置された状態で素材の軸方向他端側の端面を押圧する第2パンチとを備える閉塞鍛造装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a die that forms the outer peripheral surface of a cylindrical material, a first punch that presses the end surface of the material on one end side in the axial direction while the material is placed in the die, and a material that is placed in the die. A closed forging apparatus is disclosed that includes a second punch that presses the end surface of the raw material on the other axial end side in an arranged state.

この閉塞鍛造装置では、ダイは、第1パンチおよび第2パンチが素材を押圧することにより素材の金属材料が流れ込んで素材の周面に周面カムを成形する周面カム用凹部を有する。第1パンチおよび第2パンチの少なくとも一方は、素材の金属材料が流れ込んで端面突出部を成形する突出部用凹部を有する。突出部用凹部は、周面カム用凹部に金属材料が充填された時点で金属材料が充填されていない余剰空間を有する。これにより、閉塞鍛造機構による素材の充填性を向上し、加工荷重を低減する。 In this closed forging apparatus, the die has a peripheral surface cam recess into which the metal material of the material flows when the first and second punches press the material to form a peripheral cam on the peripheral surface of the material. At least one of the first punch and the second punch has a protrusion recess into which the metallic material flows to form the end face protrusion. The protrusion recess has an extra space that is not filled with the metal material when the peripheral cam recess is filled with the metal material. This improves the fillability of the material by the closed forging mechanism and reduces the processing load.

特許文献2には、加工荷重の低減および生産性の確保のため、パンチ側ダイセットとダイ側ダイセットとを逆位相でシャトル移動させて、複数工程の成形を1台の単動プレス装置のプレス中心で繰り返し行うプレス装置が開示されている。 In Patent Document 2, in order to reduce the processing load and ensure productivity, the punch-side die set and the die-side die set are shuttle-moved in opposite phases, and molding in multiple steps is performed by a single single-acting press machine. A press device is disclosed that repeats at the center of the press.

このプレス装置では、スライドが往復運動する過程で、プレス中心に位置するパンチ側ダイセットの各ロッド部によってダイ側ダイセットの相対する各ガススプリングのピストンロッドを押し込む。これにより、スライドの往復運動を利用して、ダイセットをプレス本体に固定することができ、ダイクランパを廃止してサイクルタイムの増加に起因する生産性の低下を抑止する。 In this press machine, in the process of reciprocating the slide, the piston rods of the opposing gas springs of the die-side die set are pushed by the rod portions of the punch-side die set positioned at the center of the press. As a result, the reciprocating motion of the slide can be used to fix the die set to the press body, eliminating the need for a die clamper and suppressing a decrease in productivity caused by an increase in cycle time.

特開2017-100152号公報JP 2017-100152 A 特許第6137489号明細書Patent No. 6137489

特許文献1により開示された閉塞鍛造装置は、単一工程の加工荷重の低減を目的とし、かつ金型の動作が複雑である。このため、この閉塞鍛造装置では、多工程冷間鍛造の加工荷重を低減し、鍛造機の小型化および安価化を図ることはできない。 The closed forging apparatus disclosed by Patent Document 1 aims at reducing the processing load in a single process, and the operation of the die is complicated. For this reason, with this closed forging apparatus, it is not possible to reduce the processing load in the multi-step cold forging and to reduce the size and cost of the forging machine.

特許文献2により開示されたプレス機を用いて、高速で加工精度の高い加工を実現するためには、ダイセットを高速でスライドさせ、精度良く位置決めするために、特殊な機構を必要とする。このため、多工程冷間鍛造の加工荷重の低減は可能であるものの、鍛造加工の安価化を図ることはできない。 In order to achieve high-speed and high-precision processing using the press disclosed in Patent Document 2, a special mechanism is required to slide the die set at high speed and position it with high accuracy. Therefore, although it is possible to reduce the processing load in multi-step cold forging, it is not possible to reduce the cost of the forging process.

本発明は、従来の技術の課題に鑑み、多工程冷間鍛造の加工荷重の低減を図り、小さく安価なプレス機でも高強度材を加工することが可能な冷間鍛造方法およびプレス機を提供することを目的とする。 In view of the problems of the conventional technology, the present invention provides a cold forging method and a press that can reduce the processing load in multi-step cold forging and process high-strength materials even with a small and inexpensive press. intended to

図1は、従来の多工程冷間鍛造装置の構成例を示す図である。
図1に示すように、従来の冷間鍛造装置は、第1工程としての前方押出し工程を実施するための金型対(上型2a、下型2b)、第2工程としての前方押出し工程を実施するための金型対(上型3a、下型3b)、第3工程としての後方押出し工程を実施するための金型対(上型4a、下型4b)、第4工程としての打抜き工程を実施するための金型対(上型2a、下型2b)を備える。そして、各金型対の上型2a,3a,4a,5aは、スライド6に支持され、各金型対の下型2b,3b,4b,5bは、ボルスタ7に支持されている。プレス機11は、スライド6およびボルスタ7の相対的な位置を移動させる。これにより、第1工程~第4工程の冷間鍛造が、一回のプレスストロークで実施される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a conventional multi-step cold forging apparatus.
As shown in FIG. 1, a conventional cold forging apparatus includes a mold pair (upper die 2a, lower die 2b) for carrying out a forward extrusion process as a first process, and a forward extrusion process as a second process. A mold pair (upper mold 3a, lower mold 3b) for carrying out, a mold pair (upper mold 4a, lower mold 4b) for carrying out the backward extrusion process as the third process, and a punching process as the fourth process A pair of molds (upper mold 2a, lower mold 2b) for carrying out is provided. Upper dies 2a, 3a, 4a, 5a of each mold pair are supported by slides 6, and lower dies 2b, 3b, 4b, 5b of each mold pair are supported by bolsters 7. As shown in FIG. Press 11 moves the relative positions of slide 6 and bolster 7 . As a result, cold forging in the first to fourth steps is performed in one press stroke.

図2は、従来の多工程冷間鍛造装置におけるプレス機のプレスストロークと加工荷重との関係を例示するグラフである。各加工法の加工荷重の履歴は、製造する鍛造製品または鍛造半製品の形状により若干異なるものの、一般に以下のとおりである。 FIG. 2 is a graph illustrating the relationship between the press stroke of a press machine and the working load in a conventional multi-step cold forging apparatus. Although the processing load history of each processing method differs slightly depending on the shape of the forged product or forged semi-finished product to be manufactured, it is generally as follows.

前方押出し加工の加工荷重は、加工の初期において急激に上昇し、比較的早い段階で最大となり、その後、僅かに低下してから安定(図2の第1工程参照)するか、最大のまま安定(図2の第2工程参照)し、加工完了後に急激に低下する。後方押出し加工の加工荷重は、加工の初期から徐々に上昇し、加工完了直前に最大となり、加工完了後に急激に低下する(図2の第3工程参照)。打抜き加工の加工荷重は、加工の初期において急激に上昇し、加工完了後に急激に低下する(図2の第4工程参照)。 The processing load of forward extrusion processing rises sharply at the beginning of processing, reaches a maximum at a relatively early stage, then decreases slightly and stabilizes (see the first step in FIG. 2), or stabilizes at a maximum. (Refer to the second step in FIG. 2), and it drops sharply after the completion of processing. The processing load in backward extrusion gradually increases from the beginning of processing, reaches a maximum immediately before the completion of processing, and drops sharply after the completion of processing (see the third step in FIG. 2). The processing load in punching sharply rises at the beginning of the processing and drops sharply after the processing is completed (see the fourth step in FIG. 2).

図2に示すように、通常、プレス機のプレスストロークの下死点の近傍で第1~4工程の加工荷重が集中する。これが、小さく安価なプレス機で多工程冷間鍛造を実施できない理由である。このため、第1~4工程の加工荷重が負荷されるタイミングをずらすことにより加工荷重を分散することができれば、鍛造機全体に負荷される加工荷重を低減できる。加工荷重が負荷されるタイミングをずらすためには、幾つかの工程での成形を、下死点よりも手前のプレスストロークで行うことが有効である。 As shown in FIG. 2, the working loads of the first to fourth processes are usually concentrated in the vicinity of the bottom dead center of the press stroke of the press. This is the reason why multi-step cold forging cannot be performed with a small and inexpensive press. Therefore, if the working load can be dispersed by shifting the timing of application of the working load in the first to fourth processes, the working load applied to the entire forging machine can be reduced. In order to shift the timing at which the processing load is applied, it is effective to perform the forming in several steps with a press stroke before the bottom dead center.

本発明者は、このような観点から鋭意検討した結果、幾つかの工程での成形を下死点よりも手前で完了させるためには、幾つかの工程に係る金型対の上型(パンチなど)または下型(ダイなど)を緩衝機構を介して支持することを考えた。すなわち、緩衝機構は、上型および下型による塑性加工中は縮まないが、塑性加工後は縮むことにより、プレス機に掛かる荷重を低減する機構である。例えば、緩衝機構の設定荷重を塑性加工中と塑性加工完了後で変更する。油圧機構を用いる場合について説明すると、油圧機構の設定圧力を、塑性加工中は高く、塑性加工完了後は、低くする。これにより、油圧機構は、上型および下型による塑性加工中の荷重では縮まないが、上型および下型が接触したときの荷重によって縮むことになる。これによって、プレス機の動作状況に関わらず、特定の金型対に最大荷重が発生する時期を調整することが可能となる。このため、緩衝機構を備える金型対に最大荷重が発生する時期を、他の金型対に最大荷重が発生する時期とは異ならせることが可能となる。その結果、プレス機に掛かる最大荷重を低減することができる。 As a result of intensive studies from this point of view, the present inventors found that in order to complete molding in several steps before the bottom dead center, the upper die (punch etc.) or support the lower die (die etc.) via a buffer mechanism. That is, the cushioning mechanism is a mechanism that does not shrink during plastic working by the upper and lower dies, but shrinks after plastic working to reduce the load applied to the press machine. For example, the set load of the buffer mechanism is changed during the plastic working and after the plastic working is completed. In the case of using a hydraulic mechanism, the set pressure of the hydraulic mechanism is set high during plastic working and lowered after completion of plastic working. As a result, the hydraulic mechanism does not shrink under the load during plastic working by the upper and lower dies, but shrinks under the load when the upper and lower dies come into contact with each other. This makes it possible to adjust the timing at which the maximum load is applied to a specific pair of dies regardless of the operating conditions of the press. Therefore, it is possible to make the timing when the maximum load is generated on the mold pair having the buffer mechanism different from the timing when the maximum load is generated on the other mold pairs. As a result, the maximum load applied to the press can be reduced.

なお、緩衝機構は、上記の構成に替えて、上型および下型による塑性加工中の荷重では縮まないが、所定の荷重(例えば、上型および下型が接触したときの荷重以上の所定の荷重)が負荷された場合に縮む構成でもよい。油圧機構を用いる場合について説明すると、油圧機構の設定圧力を、塑性加工中の荷重に対応する圧力より高く、所定の圧力(例えば、上型および下型が接触したときの圧力以上の所定の圧力)より低い値とする構成でも良い。これにより、上型および下型による塑性加工中の荷重では縮まないが、上型および下型が接触したときの荷重によって縮むことになる。 In addition, instead of the above configuration, the buffer mechanism does not shrink under the load during plastic working by the upper and lower dies, but has a predetermined load (for example, a predetermined load greater than the load when the upper and lower dies contact each other). It may be configured to contract when a load) is applied. In the case of using a hydraulic mechanism, the set pressure of the hydraulic mechanism is higher than the pressure corresponding to the load during plastic working and is a predetermined pressure (for example, a predetermined pressure equal to or higher than the pressure when the upper mold and the lower mold are in contact with each other. ) may be set to a lower value. As a result, although the load during plastic working by the upper and lower dies does not cause shrinkage, the load when the upper and lower dies contact each other causes shrinkage.

本発明は、このような知見に基づくものであり、以下に列記の通りである。
(1)上型および下型で構成される金型対を複数備え、
各金型対を構成する一方の金型を支持するスライドと、
前記一方の金型と対をなす他方の金型を支持するボルスタと、
前記スライドおよび前記ボルスタの相対的な位置を移動させて、前記金型対による冷間鍛造を実施するプレス機と、
を備える冷間鍛造装置によって冷間鍛造する方法であって、
前記金型対の少なくとも一つにおいて、前記上型および前記下型のいずれか一方が、緩衝機構を介して前記スライドまたは前記ボルスタに支持されており、
前記緩衝機構は、前記上型および前記下型による塑性加工中は縮まないが、塑性加工完了後は縮むことにより、前記緩衝機構を備える金型対に最大荷重が発生する時期を、他の金型対に最大荷重が発生する時期とは異ならせる、
冷間鍛造方法。
The present invention is based on such findings, and is as listed below.
(1) Equipped with a plurality of mold pairs composed of an upper mold and a lower mold,
a slide that supports one mold that constitutes each mold pair;
a bolster that supports the other mold paired with the one mold;
a pressing machine that moves the relative positions of the slide and the bolster to perform cold forging with the pair of dies;
A method of cold forging by a cold forging device comprising
In at least one of the pair of molds, either one of the upper mold and the lower mold is supported by the slide or the bolster via a buffer mechanism,
The cushioning mechanism does not shrink during the plastic working by the upper mold and the lower mold, but shrinks after the completion of the plastic working. Differentiate the time when the maximum load occurs on the mold pair,
Cold forging method.

(2)上型および下型で構成される金型対を複数備え、
各金型対を構成する一方の金型を支持するスライドと、
前記一方の金型と対をなす他方の金型を支持するボルスタと、
前記スライドおよび前記ボルスタの相対的な位置を移動させて、前記金型対による冷間鍛造を実施するプレス機と、を備える冷間鍛造装置であって、
前記金型対の少なくとも一つにおいて、前記上型および前記下型のいずれか一方が、緩衝機構を介して前記スライドまたは前記ボルスタに支持されており、
前記緩衝機構は、前記上型および前記下型による塑性加工中は縮まないが、塑性加工完了後は縮むことにより、前記緩衝機構を備える金型対に最大荷重が発生する時期を、他の金型対に最大荷重が発生する時期とは異ならせる、
冷間鍛造装置。
(2) having a plurality of mold pairs each composed of an upper mold and a lower mold;
a slide that supports one mold that constitutes each mold pair;
a bolster that supports the other mold paired with the one mold;
a press machine that moves the relative positions of the slide and the bolster to perform cold forging with the mold pair,
In at least one of the pair of molds, either one of the upper mold and the lower mold is supported by the slide or the bolster via a buffer mechanism,
The cushioning mechanism does not shrink during the plastic working by the upper mold and the lower mold, but shrinks after the completion of the plastic working. Differentiate the time when the maximum load occurs on the mold pair,
Cold forging equipment.

本発明によれば、多工程冷間鍛造において、各工程で最大荷重が発生する時期を調整することができるので、全体としての加工荷重を低減できるので、多工程冷間鍛造を小さく安価なプレス機でも実施することが可能になる。 According to the present invention, in multi-step cold forging, since the timing at which the maximum load occurs in each step can be adjusted, the processing load as a whole can be reduced, so multi-step cold forging can be performed with a small and inexpensive press. It can also be done on a machine.

図1は、従来の多工程冷間鍛造装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a conventional multi-step cold forging apparatus. 図2は、従来の多工程冷間鍛造装置におけるプレス機のプレスストロークと加工荷重との関係を例示するグラフである。FIG. 2 is a graph illustrating the relationship between the press stroke of a press machine and the working load in a conventional multi-step cold forging apparatus. 図3は、本実施形態に係る多工程冷間鍛造装置の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a multi-step cold forging apparatus according to this embodiment. 図4は、本実施形態に係る多工程冷間鍛造装置におけるプレス機のプレスストロークと加工荷重との関係を例示するグラフである。FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between the press stroke of the press machine and the working load in the multi-process cold forging apparatus according to this embodiment.

図3は、本実施形態に係る多工程冷間鍛造装置の構成例を示す図である。
図3に示すように、本実施形態に係る冷間鍛造装置は、第1工程としての前方押出し工程を実施するための金型対(上型2a、下型2b)、第2工程としての前方押出し工程を実施するための金型対(上型3a、下型3b)、第3工程としての後方押出し工程を実施するための金型対(上型4a、下型4b)、第4工程としての打抜き工程を実施するための金型対(上型5a、下型5b)を備える。そして、上型2a,5aは、緩衝装置8を介してスライド6に支持され、上型3a,4aは直接、スライド6に支持されている。また、下型2b,3b,4b,5bは、ボルスタ7に支持されている。プレス機1は、スライド6およびボルスタ7の相対的な位置を移動させる。これにより、第1工程~第4工程の冷間鍛造が、一回のプレスストロークで実施される。
なお、図3に示す例では、上型2a,3a,4a,5aをパンチ、下型2b,3b,4b,5bをダイとしているが、このような形態に限定されない。また、緩衝装置8は、ボルスタ7と金型との間に設置されていてよい。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a multi-step cold forging apparatus according to this embodiment.
As shown in FIG. 3, the cold forging apparatus according to the present embodiment includes a pair of dies (upper die 2a, lower die 2b) for carrying out a forward extrusion process as a first process, and a forward extrusion process as a second process. A mold pair (upper mold 3a, lower mold 3b) for carrying out the extrusion step, a mold pair (upper mold 4a, lower mold 4b) for carrying out the backward extrusion step as the third step, and as the fourth step A pair of molds (upper mold 5a, lower mold 5b) is provided for performing the punching process. The upper dies 2a, 5a are supported by the slide 6 via the shock absorber 8, and the upper dies 3a, 4a are directly supported by the slide 6. Also, the lower dies 2b, 3b, 4b, 5b are supported by a bolster 7. As shown in FIG. Press 1 moves the relative positions of slide 6 and bolster 7 . As a result, cold forging in the first to fourth steps is performed in one press stroke.
In the example shown in FIG. 3, the upper dies 2a, 3a, 4a, 5a are punches and the lower dies 2b, 3b, 4b, 5b are dies, but the configuration is not limited to this. Also, the shock absorber 8 may be installed between the bolster 7 and the mold.

本実施形態に係る多工程冷間鍛造装置のプレス機1が従来の多工程冷間鍛造装置のプレス機11に対して相違する点は、第1,4工程の上型2a,5aが例えば油圧機構やガス圧機構といった緩衝機構8を介して、スライド6により支持されていることである。この緩衝機構8は、プレスストロークとは独立に、上型2a,5aに付与される荷重を制御することできる。 The press machine 1 of the multi-step cold forging apparatus according to this embodiment differs from the press machine 11 of the conventional multi-step cold forging apparatus in that the upper dies 2a, 5a in the first and fourth steps are hydraulically operated, for example. It is supported by the slide 6 via a buffer mechanism 8 such as a mechanism or a gas pressure mechanism. The buffer mechanism 8 can control the load applied to the upper dies 2a, 5a independently of the press stroke.

換言すると、緩衝機構8は、第1,4工程の上型2a,5aおよび下型2b,5bによる塑性加工中は縮まないが、塑性加工後は縮むことにより、プレス機に掛かる荷重を低減する機構である。例えば、緩衝機構の設定荷重を塑性加工中と塑性加工完了後で変更する。油圧機構を用いる場合について説明すると、油圧機構の圧力を予め塑性加工時の圧力より高く設定しておき、塑性加工は、その圧力のまま行う。そして、塑性加工完了点に相当する所定のプレスストロークに到達したときに、油圧機構の圧力を低減する。これにより、油圧機構は、プレス機の動作状況に関わらず、特定の金型対に最大荷重が発生する時期を調整することが可能となる。そして、緩衝機構を備える金型対に最大荷重が発生する時期を、他の金型対に最大荷重が発生する時期とは異ならせることにより、プレス機に掛かる最大荷重を低減することができる。
なお、第1,4工程の上型2a,5aは、同じ緩衝機構8につながっていてもよいし、異なる緩衝機構につながっていてもよい。また、緩衝機構8が同じ加圧制御装置(図示しない)につながっていってもよいし、異なる加圧制御装置につながっていってもよい。
In other words, the buffer mechanism 8 does not shrink during the plastic working by the upper dies 2a, 5a and the lower dies 2b, 5b in the first and fourth steps, but shrinks after the plastic working, thereby reducing the load applied to the press. mechanism. For example, the set load of the buffer mechanism is changed during the plastic working and after the plastic working is completed. In the case of using a hydraulic mechanism, the pressure of the hydraulic mechanism is previously set higher than the pressure during plastic working, and plastic working is performed at that pressure. Then, when a predetermined press stroke corresponding to the plastic working completion point is reached, the pressure of the hydraulic mechanism is reduced. This allows the hydraulic mechanism to adjust the timing at which the maximum load is applied to a specific pair of dies, regardless of the operating conditions of the press. The maximum load applied to the press machine can be reduced by making the timing when the maximum load is generated on the mold pair having the buffer mechanism different from the timing when the maximum load is generated on the other mold pairs.
The upper dies 2a and 5a in the first and fourth steps may be connected to the same buffer mechanism 8 or may be connected to different buffer mechanisms. Moreover, the buffer mechanism 8 may be connected to the same pressure control device (not shown), or may be connected to a different pressure control device.

緩衝機構8が油圧機構である場合、油圧機構8の油圧制御だけで油圧機構8を設けた工程の加工を、所定の位置で精度良く停止させることは、極めて困難である。そのため、第1,4工程の上型(パンチ)2a,5aには、所定位置で大きな反力を生じさせることによりこの工程の加工を精度良く停止するためのストッパ2c,5cが設けられていることが望ましい。 If the buffer mechanism 8 is a hydraulic mechanism, it is extremely difficult to precisely stop the machining of the process in which the hydraulic mechanism 8 is provided at a predetermined position only by hydraulic control of the hydraulic mechanism 8 . Therefore, the upper dies (punches) 2a, 5a for the first and fourth steps are provided with stoppers 2c, 5c for accurately stopping the machining of this step by generating a large reaction force at a predetermined position. is desirable.

これにより、第1工程での上型2aおよび下型2bによる成形と、第4工程での上型5aおよび下型5bによる成形を、プレス機1のプレス下死点よりも手前のストロークで完了させることができる。このため、上述した図4のグラフに例示するように、第1~4工程の加工荷重が負荷されるタイミングをずらして第1~4工程の加工荷重を分散でき、プレス機1全体に負荷される加工荷重を低減できる。 As a result, the molding by the upper die 2a and the lower die 2b in the first step and the molding by the upper die 5a and the lower die 5b in the fourth step are completed in the stroke before the press bottom dead center of the press machine 1. can be made Therefore, as exemplified in the graph of FIG. 4 described above, it is possible to disperse the processing load in the first to fourth steps by shifting the timing at which the processing load is applied in the first to fourth steps. processing load can be reduced.

すなわち、図4に示すように、第1工程としての前方押出し加工の加工荷重は、加工の初期において急激に上昇し、比較的早い段階で最大となり、その後、僅かに低下してから安定し、加工完了後に急激に低下する。この点、従来の多工程冷間鍛造装置における第1工程と同様である。また、第2工程としての前方押出し加工の加工荷重は、加工の初期において急激に上昇し、比較的早い段階で最大となり、その後、最大のまま安定し、加工完了後に急激に低下する。この点、従来の多工程冷間鍛造装置における第2工程と同様である。第3工程としての後方押出し加工の加工荷重は、加工の初期から徐々に上昇し、加工完了直前に最大となり、加工完了後に急激に低下する。この点、従来の多工程冷間鍛造装置における第3工程と同様である。第4工程としての打抜き加工の加工荷重は、加工の初期において急激に上昇し、加工完了後に急激に低下する。この点、従来の多工程冷間鍛造装置における第4工程と同様である。 That is, as shown in FIG. 4, the processing load in the forward extrusion processing as the first step rises sharply in the initial stage of processing, reaches a maximum at a relatively early stage, and then decreases slightly and then stabilizes. It drops sharply after the completion of processing. This point is the same as the first step in the conventional multi-step cold forging apparatus. In addition, the processing load in the forward extrusion processing as the second step rises sharply in the initial stage of processing, reaches a maximum at a relatively early stage, then stabilizes at a maximum, and rapidly decreases after processing is completed. This point is the same as the second step in the conventional multi-step cold forging apparatus. The processing load in the backward extrusion processing as the third step gradually rises from the beginning of processing, reaches a maximum just before the processing is completed, and drops sharply after the processing is completed. This point is the same as the third step in the conventional multi-step cold forging apparatus. The processing load in the punching process as the fourth step rises sharply in the initial stage of the process and drops sharply after the process is completed. This point is the same as the fourth step in the conventional multi-step cold forging apparatus.

しかし、前掲の図2に示すように、従来の多工程冷間鍛造装置におけるプレス機11では、第1~4工程の全ての加工工程がプレス機11の下死点付近で略同時に完了する。このため、下死点付近に第1~4工程の加工荷重が集中する。例えば、各工程の下死点付近での加工荷重を、第1工程:500kN,第2工程:800kN,第3工程:1600kN,第4工程:800kNと仮定すると、第1~4工程全てをあわせた加工荷重の合計は、最大で約3700kNに達する。 However, as shown in FIG. 2 above, in the press machine 11 in the conventional multi-process cold forging apparatus, all of the first to fourth processes are completed substantially simultaneously near the bottom dead center of the press machine 11 . For this reason, the processing loads of the first to fourth processes are concentrated near the bottom dead center. For example, assuming that the processing load near the bottom dead center of each process is 1st process: 500 kN, 2nd process: 800 kN, 3rd process: 1600 kN, and 4th process: 800 kN, all the 1st to 4th processes are combined. The total working load reaches up to about 3700 kN.

これに対し、本実施形態に係る多工程冷間鍛造装置のプレス機1では、図3に示すように、第1,4工程で油圧機構8などを介してスライド6に繋がれた上型(パンチ)2a,5aを用いるため、油圧機構8のストローク分(例えば30mm)だけ、下死点よりも手前のストロークで加工を完了することができる。 On the other hand, in the press machine 1 of the multi-process cold forging apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. Since the punches 2a and 5a are used, machining can be completed in a stroke before the bottom dead center by the stroke of the hydraulic mechanism 8 (for example, 30 mm).

図4は、本実施形態に係る多工程冷間鍛造装置におけるプレス機のプレスストロークと加工荷重との関係を例示するグラフである。 FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between the press stroke of the press machine and the working load in the multi-process cold forging apparatus according to this embodiment.

図4に示すように、第1工程および第4工程での成形を下死点よりも手前のストロークで完了させることにより、第1~4工程の加工荷重が負荷されるタイミングをずらして第1~4工程の加工荷重を分散でき、プレス機全体に負荷される加工荷重を低減できる。ここで、図3のプレス機1は、第1,4工程の上型2a,5aの先端と、第2,3工程の上型3a,4aの先端との相対的な位置関係は、図1のプレス機11における第1,4工程の上型2a,5aの先端と、第2,3工程の上型3a,4aの先端との相対的な位置関係よりも広がっている。つまり、緩衝機構8を備える金型対における塑性加工開始時期を、緩衝機構8を備えない金型対より早める構成となっている。これにより、第1~4工程の加工荷重をより分散しやすくなり、プレス機1全体に負荷される加工荷重をさらに低減できる。 As shown in FIG. 4, by completing the forming in the first step and the fourth step with a stroke before the bottom dead center, the timing at which the processing load is applied in the first to fourth steps is shifted to shift the first step. It is possible to disperse the processing load of ~4 processes, and reduce the processing load applied to the entire press machine. Here, in the press machine 1 of FIG. 3, the relative positional relationship between the tips of the upper dies 2a and 5a in the first and fourth processes and the tips of the upper dies 3a and 4a in the second and third processes is as shown in FIG. The relative positional relationship between the tips of the upper dies 2a and 5a in the first and fourth processes and the tips of the upper dies 3a and 4a in the second and third processes in the press machine 11 is wider than the relative positional relationship. In other words, the mold pair having the buffer mechanism 8 is configured to start the plastic working earlier than the mold pair not having the buffer mechanism 8 . As a result, the processing load in the first to fourth steps can be more easily distributed, and the processing load applied to the entire press machine 1 can be further reduced.

第1,4工程での加工を終えた後に、油圧機構8の油圧を低下することにより、第1,4工程の荷重を100kN程度まで低下させることが可能となると同時に、油圧機構8が縮む。このため、第1,4工程での加工は終了した状態で、第2,3工程の加工は、プレス機11と同様に下死点まで継続される。 By lowering the hydraulic pressure of the hydraulic mechanism 8 after finishing the machining in the first and fourth steps, the load in the first and fourth steps can be lowered to about 100 kN, and at the same time the hydraulic mechanism 8 contracts. Therefore, with the machining in the first and fourth processes completed, the machining in the second and third processes is continued until the bottom dead center as in the case of the press machine 11 .

その結果、プレス機1では、図4のグラフに示すように、プレス機11の下死点付近で最大となる加工荷重を、低減できる。第1~4工程の下死点付近での加工荷重は、第1工程:100kN,第2工程:800kN,第3工程:1600kN,第4工程:100kNとなり、第1~4工程全てをあわせた加工荷重の合計は、約2600kNまで低減される。 As a result, in the press machine 1, as shown in the graph of FIG. 4, the processing load that becomes maximum near the bottom dead center of the press machine 11 can be reduced. The processing load near the bottom dead center of the 1st to 4th processes is 100kN for the 1st process, 800kN for the 2nd process, 1600kN for the 3rd process, and 100kN for the 4th process. The total working load is reduced to approximately 2600 kN.

表1に、プレス機1,11の第1~4工程の下死点付近での加工荷重の合計を対比して示す。 Table 1 compares the total working load near the bottom dead center in the first to fourth steps of the press machines 1 and 11.

Figure 0007115274000001
Figure 0007115274000001

このため、本発明は、3000kNプレス機で実施でき、鍛造機の小型化および安価化を図ることができる。 Therefore, the present invention can be carried out with a 3000 kN press machine, and the size and cost of the forging machine can be reduced.

次に、第1工程としての前方押出し工程と、第2工程としての後方押出し工程とを行なう多工程冷間鍛造を行う場合を例にとって、本発明の効果を確認する。 Next, the effects of the present invention will be confirmed by taking as an example the case of performing multi-step cold forging in which a forward extrusion step as a first step and a backward extrusion step as a second step are performed.

油圧機構を備えない多工程冷間鍛造装置を用いる従来例では、プレス機の下死点付近での第1,2工程の加工荷重は、それぞれ、800kN,1500kNである。したがって、第1,2工程をあわせた加工荷重の合計は、最大で約2300kNである。 In a conventional example using a multi-process cold forging apparatus without a hydraulic mechanism, the processing loads in the first and second processes near the bottom dead center of the press are 800 kN and 1500 kN, respectively. Therefore, the total processing load for the first and second steps is about 2300 kN at maximum.

これに対し、第1工程の上型を、油圧機構を介してスライドにより支持した本発明例では、油圧機構の圧力を第1工程の塑性加工終了直後に低下させて縮めることができる。これにより、塑性加工終了後の第1工程の荷重を100kN程度まで低下させることが可能となる。そして、第1工程の荷重を100kN程度まで低下させた後に、第2工程の塑性加工を行うことにより、プレス機の下死点付近での荷重の集中を防止することができる。 On the other hand, in the example of the present invention in which the upper die in the first step is supported by sliding through the hydraulic mechanism, the pressure of the hydraulic mechanism can be lowered and contracted immediately after the plastic working in the first step is completed. This makes it possible to reduce the load in the first step after plastic working to about 100 kN. By reducing the load in the first step to about 100 kN and then performing the plastic working in the second step, concentration of the load near the bottom dead center of the press can be prevented.

このようにして、本発明によれば、従来例では下死点付近で最大となっていた加工荷重を分散することができる。本発明によれば、第1,2工程の下死点付近での加工荷重は、第1工程:100kN,第2工程:1500kNである。 In this way, according to the present invention, it is possible to disperse the processing load, which is maximum near the bottom dead center in the conventional example. According to the present invention, the working load near the bottom dead center in the first and second processes is 100 kN for the first process and 1500 kN for the second process.

このため、従来例では最大荷重が約2300kN(=800+1500)であったのに対し、本発明例によれば、約1600kN(=100+1500)まで低減される。 Therefore, while the maximum load was about 2300 kN (=800+1500) in the conventional example, it is reduced to about 1600 kN (=100+1500) in the example of the present invention.

表2に、従来例、本発明例それぞれの第1,2工程の下死点の近傍での加工荷重の合計を対比して示す。 Table 2 compares the total processing load near the bottom dead center in the first and second steps of the conventional example and the example of the present invention.

Figure 0007115274000002
Figure 0007115274000002

このため、本発明は、2000kNプレス機で実施でき、鍛造機の小型化および安価化を図ることができる。 Therefore, the present invention can be implemented with a 2000 kN press machine, and the size and cost of the forging machine can be reduced.

1 本実施形態に係る多工程冷間鍛造装置
2a 上型(パンチ)
2b 下型(ダイ)
2c ストッパ
3a 上型(パンチ)
3b 下型(ダイ)
4a 上型(パンチ)
4b 下型(ダイ)
5a 上型(パンチ)
5b 下型(ダイ)
5c ストッパ
6 スライド
7 ボルスタ
8 緩衝機構
11 従来の多工程冷間鍛造装置
1 Multi-process cold forging device 2a according to the present embodiment Upper die (punch)
2b lower mold (die)
2c Stopper 3a Upper die (punch)
3b lower mold (die)
4a Upper die (punch)
4b lower mold (die)
5a Upper die (punch)
5b lower mold (die)
5c Stopper 6 Slide 7 Bolster 8 Buffer mechanism 11 Conventional multi-process cold forging device

Claims (2)

上型および下型で構成される金型対を複数備え、
各金型対を構成する一方の金型を支持するスライドと、
前記一方の金型と対をなす他方の金型を支持するボルスタと、
前記スライドおよび前記ボルスタの相対的な位置を移動させて、前記金型対による冷間鍛造を実施するプレス機と、
を備える冷間鍛造装置によって冷間鍛造する方法であって、
前記金型対の少なくとも一つにおいて、前記上型および前記下型のいずれか一方が、緩衝機構を介して前記スライドまたは前記ボルスタに支持されており、
前記緩衝機構は、前記上型および前記下型による塑性加工中は縮まないが、塑性加工完了後は縮むことにより、前記緩衝機構を備える金型対に最大荷重が発生する時期を、他の金型対に最大荷重が発生する時期とは異ならせる、
冷間鍛造方法。
Equipped with multiple mold pairs consisting of an upper mold and a lower mold,
a slide that supports one mold that constitutes each mold pair;
a bolster that supports the other mold paired with the one mold;
a pressing machine that moves the relative positions of the slide and the bolster to perform cold forging with the pair of dies;
A method of cold forging by a cold forging device comprising
In at least one of the pair of molds, either one of the upper mold and the lower mold is supported by the slide or the bolster via a buffer mechanism,
The cushioning mechanism does not shrink during the plastic working by the upper mold and the lower mold, but shrinks after the completion of the plastic working. Differentiate the time when the maximum load occurs on the mold pair,
Cold forging method.
上型および下型で構成される金型対を複数備え、
各金型対を構成する一方の金型を支持するスライドと、
前記一方の金型と対をなす他方の金型を支持するボルスタと、
前記スライドおよび前記ボルスタの相対的な位置を移動させて、前記金型対による冷間鍛造を実施するプレス機と、を備える冷間鍛造装置であって、
前記金型対の少なくとも一つにおいて、前記上型および前記下型のいずれか一方が、緩衝機構を介して前記スライドまたは前記ボルスタに支持されており、
前記緩衝機構は、前記上型および前記下型による塑性加工中は縮まないが、塑性加工完了後は縮むことにより、前記緩衝機構を備える金型対に最大荷重が発生する時期を、他の金型対に最大荷重が発生する時期とは異ならせる、
冷間鍛造装置。
Equipped with multiple mold pairs consisting of an upper mold and a lower mold,
a slide that supports one mold that constitutes each mold pair;
a bolster that supports the other mold paired with the one mold;
a press machine that moves the relative positions of the slide and the bolster to perform cold forging with the mold pair,
In at least one of the pair of molds, either one of the upper mold and the lower mold is supported by the slide or the bolster via a buffer mechanism,
The cushioning mechanism does not shrink during the plastic working by the upper mold and the lower mold, but shrinks after the completion of the plastic working. Differentiate the time when the maximum load occurs on the mold pair,
Cold forging equipment.
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