JPH0441035A - アルミ製ピストンの成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関、油圧シリンダ等に使用されるアル
ミ製ピストンを圧縮加工で成形するアルミ製ピストンの
成形装置に関する。

（従来の技術） エンジン、単動式油圧シリンダ等に用いられるピストン
は有底円筒形状であり、その内部はコンロッドの端部を
ビン連結又は球面当接できるように所要の空胴形状とな
っている。

この種のピストンをアルミニウム又はその合金で製作す
る場合、熱間鍛造又は冷間鍛造（温間鍛造を含む、）等
の圧縮加工によって行なわれている。

第３図は従来の熱間鍛造装置を示しており、受圧ダイス
１内に円筒形のダイス２を設け、ダイス２内に円形ビレ
ットを挿入して、上方から可動ポンチ３を押込み、後方
押出し鍛造を行なって、可動ポンチ３の先端の成形部３
ａでピストン内部形状を形成するように構成されている
。

前記従来技術においては、可動ポンチ３の１加工動作で
１個のピストンしか成形できなく、１個成形する都度、
ダイス２内部をダストブローをし、ダイス２及び可動ポ
ンチ３に塗型を塗る必要があり、非常に生産性の低いも
のであった。

また、ピストン１個分のビレット重量は小さいため、熱
間鍛造の際にダイスに熱が奪われ、例えば電気炉から出
したときのビレット温度が４５０°Ｃであっても、ダイ
ス内に挿入して可動ポンチを押付けて成形完了する頃に
は３００〜３５０℃に低下することがあり、成形性が悪
くなることがある。

更に、前記従来技術では、ピストン成形後、成形品４を
ダイス２内に残したまま可動ポンチ３のみ上昇するため
、ダイス２から成形品４を取出すためにノックアウトビ
ン５を必要とし、ダイセット機構を有する高価な鍛造機
を用いなければならなく、クランク式鍛造機等のシンプ
ルで安価な鍛造機は使用できず、機械設備コストが高く
なっている。

本発明の第１の目的は、ダイス内に可動ポンチと対向す
る固定ポンチを設けて、可動ポンチの１加工動作の押込
みで、１度に２個分のピストンを成形できるようにした
アルミ製ピストンの成形装置を提供することである。

本発明の第２の目的は、可動ポンチをダイスから抜出す
際に成形品も共に抜出し、その後に可動ポンチから成形
品を離脱できるようにしたアルミ製ピストンの成形装置
を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明における課題解決のための第１の具体的構成は、
柄部１３ｂの先端側にピストン内部形状に形成した成形
部１３ａを有する可動ポンチ１３をダイス１２に押込ん
で、ダイス１２内のビレット２０を圧縮成形するアルミ
製ピストンの成形装置において、ピストン内部形状に形
成した成形部１４ａを先端側に有する固定ポンチ１４を
ダイス１２内の可動ポンチ対向位置に設け、可動ポンチ
押込み完了時における両ポンチ１３．１４の先端間隔１
５をピストンヘッド肉厚の略２倍に設定したことである
。

また、第２の具体的構成は、第１の具体的構成に加えて
、可動ポンチ１３の成形部１３ａには、成形品１７と係
止して可動ポンチ１３をダイス１２から抜出す際に成形
品１７を共に抜出すための凹凸状の係止部１６が形成さ
れ、可動ポンチ１３の柄部１３ｂはダイス１２内径より
小径に形成され、可動ポンチ支持側には、可動ポンチ抜
出し途中に成形品１７と当接して可動ポンチ１３から成
形品１７を離脱させる離脱体１９が柄部１３ｂに近接し
て設けられていることである。

（作　用） ダイス１２内の下部には先端に成形部１４ａを有する固
定ポンチ１４が配置されていて、この固定ポンチ１４に
対向して成形部１３ａを有する可動ポンチ１３が配置さ
れており、この可動ポンチ１３はダイス１２内に挿入す
べく上下方向に往復移動される。

ダイス１２内にピストン２個分の重量のビレット２０を
挿入して、可動ポンチ１３を下降してダイス１２内に押
込んでいくと、ビレット２０は可動ポンチ１３に対して
後方押出し鍛造され、固定ポンチ１４に対して前方押出
し鍛造され、可動ポンチ１３は固定ポンチ１４に対して
先端間隔１５をおいて押込みが停止し、これにより、ピ
ストンヘッドが対向して一体となったピストン２個分の
成形品１７が完成する。

可動ポンチ１３の成形部１３ａには凹凸状の係止部１６
が形成されていて、可動ポンチ１３を上昇させると成形
品１７は可動ポンチ１３と一体となってダイス１２から
抜出し、上方の離脱体１９に当接し、その後の可動ポン
チ１３の上昇によって、係止部１６の係止に逆って成形
品１７が可動ポンチ１３から離脱する。

取出された成形品１７は、中央で切断されて２個のピス
トンとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１．２図において、円筒形の受圧ダイスｌｌ内に同じ
く円筒形のダイス１２が配置されており、このダイス１
２の軸芯上に可動ポンチ１３と固定ポンチ１４とが対向
状に配置されている。

可動ポンチ１３と固定ポンチ１４とは対向する各先端側
に成形部１３ａ、１４ａを有しており、この成形部１３
ａ、１４ａはピストン内部形状を形成するものである。

固定ポンチ１４は柄部１４ｂがダイス１２内に密嵌され
ていて、ダイス１２に対して固定されており、可動ポン
チ１３はクランク機構又は油圧昇降機構等のプレス昇降
機構を介して上下動自在に鍛造機フレーム（図示せず）
に取付けられている。可動ポンチ１３の押込み完了時の
位置、即ち下死点位置では、可動ポンチ１３と固定ポン
チ１４の先端間隔１５が完成ピストンのピストンヘッド
の肉厚の略２倍になるように設定されている。

前記可動ポンチ１３は先端の成形部１３ａの外周面に極
めて小さい凹凸状の係止部１６が形成され、この係止部
１６の存在のみが固定ポンチ１４の成形部１４ａと異な
っている。この係止部１６は例えば高さ０．２〜０．５
閣、幅１０ｍ＋程度の円周突起又は周溝であり、ダイス
１２及び固定ポンチ１４との摺接抵抗に抗して、成形品
１７を固定ポンチ１４と共にダイス１２から抜出し得る
係止力を生じさせる。

可動ポンチ１３の柄部１３ｂはダイス１２の内径及び固
定ポンチ１４の柄部１４ｂより小径に形成されており、
可動ポンチ１３とそれに係止された成形品１７との間に
は、柄部１３ｂが小径になっている分だけの段部１８が
形成されることになり、この段部１８に離脱体１９が当
接可能になっている。

前記離脱体１９は可動ポンチ１３を支持している側、例
えば鍛造機フレーム等に固定されていて、柄部１３ｂを
摺動自在に嵌合し、柄部１３ｂの昇降案内をすると共に
、可動ポンチ１３の上昇途中に成形品１７と当接して、
係止部１６の係止力に打勝って、成形品１７を可動ポン
チ１３から離脱させる。

尚、ビレット２０は円柱状又は角柱状に形成されたアル
ミ合金棒を所要寸法に切断したものであるが、上下面に
凹部を予め形成しておいても良く、また、両ポンチ１３
．１４の先端間隔１５は、切断代及び仕上代を考慮して
、ピストンヘッド肉厚の２倍より多くしておくことが好
ましい。

（具体例） ピストン２個分の重量のビレット２０は電気炉で４５０
°Ｃに加熱した後、ダイス１２に挿入して鍛造成形し、
ピストン２個分の成形品１７を可動ポンチ１３と共に取
出してその温度を測定すると、３５０〜４００°Ｃに降
下しており、従来技術の３００〜３５０°Ｃに比して温
度降下が半減する。

成形品１７の生産能力は従来技術の２００〜２５０個／
時間（１８〜１４．４秒／個）と路間−であるが、成形
品１７はピストン２個分であるため、ピストン生産能力
は４００〜５００個／時間（９〜７．２秒／個）となり
、生産性は倍増する。

成形品１７を２個のピストンに切断するために、切断時
間３秒／個を必要とするが、従来技術でもビレット製作
段階で路間−の切断時間を必要としていたので相殺され
、加工時間の増加はほとんどない。

尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、種
々変形できる。例えば、固定ポンチ１４に対してダイス
１２を昇降自在にし、可動ポンチ１３の昇降ストローク
を短かくしても成形品１７を取出し可能にしたり、係止
部１６を成形部１３ａの周方向に間隔をおいて形成した
凸部又は凹部にしたり、係止部１６の位置を柄部１３ｂ
側に近すけたりすることができる。

（発明の効果） 以上詳述した本発明によれば、ピストン内部形状に形成
した成形部１３ａ、　１４ａを先端側に有する可動ポン
チ１３と固定ポンチ１４とを対向させて、ダイス１２内
に挿入したビレット２０を圧縮成形するので、１度の加
工動作でピストン２個分の成形品１７に成形することが
でき、生産性を大幅に向上することができると共に、ダ
イス１２内に挿入されるビレット２０はピストン２個分
であるので、成形中の温度降下が半減し、成形性を向上
することができると共に、エネルギコストの低減及び金
型寿命の延長が可能になる。

また、可動ポンチ１３に凹凸状の係止部１６を設けて可
動ポンチ１３と共に成形品１７の抜出しを可能とし、且
つ可動ポンチ１３の支持側に離脱体１９を設けて可動ポ
ンチ１３からの成形品１７の離脱を行なわせるようにし
ているので、成形品１７の取出しが容易にでき、ノック
アウト機構を備えていない極めて簡単な構造の鍛造機を
使用することができるようになり、生産性向上と機械設
備のコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の実施例を示しており、第１図は可
動ポンチ押込み完了時の成形装置の断面図、第２図は成
形品取出し時の成形装置の断面図、第３図は従来技術を
示す断面図である。 １１・・・受圧ダイス、１２・・・ダイス、１３・・・
可動ポンチ、１３ａ・・・成形部、１４ｂ・・・柄部、
１４・・・固定ポンチ、１４ａ・・・成形部、１５・・
・先端間隔、１６・・・係止部、１７・・・成形品、１
９・・・離脱体、２０・・・ビレット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）柄部（１３ｂ）の先端側にピストン内部形状に形
   成した成形部（１３ａ）を有する可動ポンチ（１３）を
   ダイス（１２）に押込んで、ダイス（１２）内のビレッ
   ト（２０）を圧縮成形するアルミ製ピストンの成形装置
   において、 ピストン内部形状に形成した成形部（１４ａ）を先端側
   に有する固定ポンチ（１４）をダイス（１２）内の可動
   ポンチ対向位置に設け、可動ポンチ押込み完了時におけ
   る両ポンチ（１３）（１４）の先端間隔（１５）をピス
   トンヘッド肉厚の略２倍に設定したことを特徴とするア
   ルミ製ピストンの成形装置。
2. （２）可動ポンチ（１３）の成形部（１３ａ）には、成
   形品（１７）と係止して可動ポンチ（１３）をダイス（
   １２）から抜出す際に成形品（１７）を共に抜出すため
   の凹凸状の係止部（１６）が形成され、可動ポンチ（１
   ３）の柄部（１３ｂ）はダイス（１２）内径より小径に
   形成され、可動ポンチ支持側には、可動ポンチ抜出し途
   中に成形品（１７）と当接して可動ポンチ（１３）から
   成形品（１７）を離脱させる離脱体（１９）が柄部（１
   ３ｂ）に近接して設けられていることを特徴とする請求
   項（１）記載のアルミ製ピストンの成形装置。