JPH071068A - 冷間鍛造用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 型鍛造によって成形された軸部材の大径軸部
の軸径精度を向上させる押出し加工において、加工後の
軸部材の振れ精度の低下を回避する。 【構成】 押出し加工に用いるダイ部７０にガイドダイ
部７６と押出しダイ部７８とを設ける。押出しダイ部７
８で軸部材２２のねじ下大径部３６を押出し加工する
際、ガイドダイ部７６に備えたホルダ８０で軸部材２２
の首下大径部２６を保持して軸部材２２の半径方向の変
位を規制する。ホルダ８０の移動をガイドするガイドリ
ング８４とホルダ８０とを摺動可能に嵌合することによ
り、軸部材２２の移動に伴ってホルダ８０が移動し、軸
部材２２の移動時においても首下大径部２６の半径方向
の変位を規制した状態を保つことができる。押出しダイ
８６のダイス孔部１０４とホルダ８０とで軸部材２２の
半径方向の変位を規制することにより加工後の軸部材の
振れ精度の低下を回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷間鍛造用金型であっ
て、特に押出し加工に用いるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】第１大径軸部とその第１大径軸部以上の
径を有する第２大径軸部とそれら両大径軸部の間に両大
径軸部より小さい径で形成された小径軸部とを有する軸
部材の第１大径軸部は、例えば型鍛造によって成形され
ており、その型鍛造に用いる分割型の例が、実開昭６２
−８９１２号公報に開示されている。この型鍛造の如く
第１大径軸部の軸径を高精度に加工することが難しい手
法によって加工された軸部材では、第１大径軸部の軸径
精度を高めるために第１大径軸部に前方押出し加工が施
される。この押出し加工には、押出しダイのダイス孔を
形成する部分（以下、ダイス孔部とする）より入口側の
ダイの内径が第１大径軸部より僅かに大きく形成された
冷間鍛造用金型（以下、金型という）が用いられる。第
１大径軸部のダイス孔部より入口側の部分において軸部
材の移動がガイドされつつ、第１大径軸部が押し出され
るのである。

【０００３】例えば、図８に示すダイ部２００とパンチ
部２０１とを備えた金型２０２を用いてプレス装置によ
り押出し加工が行われる。テンションボルトの素材であ
る軸部材２０４がパンチ部２０１によってダイ部２００
の貫通孔２０５内へ押し込まれる。この際、ねじ下部で
ある第１大径軸部２０６と貫通孔２０５を形成する入口
ダイ２０８および押出しダイ２１０との嵌合部が軸部材
２０４の軸方向への移動のためのガイド部Ａとなる。押
出しダイ２１０のダイス孔部２１２では、第１大径軸部
２０６の断面積が減少させられると同時に軸径精度が向
上させられる。やがて第２大径軸部２１４が入り口ダイ
２０８の大径孔部２１６に嵌合し、さらにテンションボ
ルトのつば２１８が、入口ダイ２０８の入口部に形成さ
れたストッパ部２２０に当接して押出しが終了する。こ
のような金型では、軸部材２０４の金型２０２へのセッ
トと連続して押出し加工を行い得るため、短時間で加工
が終了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図８に示すよ
うな金型を用いて第１大径軸部２０６の軸径精度を向上
させた軸部材２０４は、第１大径軸部２０６を有さない
軸部材２２４を同じ方法で軸径精度を向上させた場合
（図９参照）に比べて、軸の振れ精度が劣る。図８に示
すように、軸部材２０４はパンチ部２０１においては中
心位置を規定されず、半径方向に変位可能とされてい
る。一般に、この中心位置の規定を行うことは望ましく
ない。パンチ部２０１で中心位置を規定することは装置
を構成する上からも軸部材２０４を金型２０２にセット
する上からも大変であり、また、パンチ部２０１の中心
位置規定部とダイ部２００の中心線とが一致していない
と軸部材２０４が変形する場合があるためである。特
に、第２大径軸部２１４の外端部に頭部２２２が形成さ
たりする場合、必ずしもその頭部２２２が軸部材２０４
の軸部と同心ではないため、押圧のみの方が好ましい場
合が多い。

【０００５】図８に示す第１大径軸部２０６を有する軸
部材２０４の軸方向の移動は、前記ガイド部Ａでガイド
されるのに対し、図９に示すように第１大径軸部２０６
を有さない軸部材２２４の軸方向の移動は、入口ダイ２
０８の大径孔部２１６の端から押出しダイ２１０のダイ
ス孔部２１２までのガイド部Ｂでガイドされる。また、
第１大径軸部２０６を有する軸部材２０４では、第１大
径軸部２０６の押出しの進行に伴って、ガイド部Ａの長
さが減少するのに対し、第１大径軸部２０６を有さない
軸部材２１８においては、押出しが進行してもガイド部
Ｂの長さは同じである。そのため、第１大径軸部２０６
を有する軸部材２０４は、第１大径軸部２０６を有さな
い軸部材２１８に比べてガイドが不十分となる。

【０００６】このように、軸部材２０４のガイド部Ａが
短いと、その軸部材２０４がダイ部２００にセットされ
る際傾きやすく、その傾きを保ったまま押出しが進行す
る。そして、第２大径軸部２１４が入口ダイ２０８の大
径孔部２１６に嵌合する際、軸部材２０４の傾きが強制
的に修正され、軸部材２０４に曲がりが生ずる。それに
対して、第１大径軸部２０６を有さない軸部材２２４は
ガイド部Ｂが長く、ほとんど傾きのない状態で押出しが
進行し、そのまま押出しが終了する。

【０００７】したがって、第１大径軸部２０６が設けら
れた軸部材２０４の振れ精度は、第１大径軸部２０６が
設けられていない軸部材２２４の振れ精度より劣るので
ある。本例以外の金型であっても、第１大径軸部で軸部
材の移動をガイドする構造を有する金型においては、同
様の問題が生ずる。これらの点に鑑み、本発明は、小径
軸部の両端に大径軸部を有する軸部材の押出し加工にお
いて、加工後の軸部材の振れ精度を加工時間が長くなる
ことを回避しつつ向上させ得る金型を得ることを課題と
してなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、第１大径軸部と第２大径軸部とそれら両
大径軸部の間の小径軸部とを有する軸部材の第１大径軸
部を押出し加工するための押出しダイを備えた金型にお
いて、第２大径軸部と嵌合して半径方向の変位を規制す
る規制部材と、その規制部材の軸方向の移動を案内する
案内部材と、第１大径軸部の押し出しの進行に伴って規
制部材が第２大径軸部と共に前記押出し型に接近するこ
とを許容するとともに、押し出し終了後、原位置に復帰
させる復帰手段とを設けたことを要旨とする。ここで、
軸部材は、第１大径軸部，第２大径軸部および小径軸部
のみで構成されるものに限らず、第２大径軸部の外端側
に頭部等が形成され、あるいは小径軸部に凹凸等第１大
径軸部の径を超えない程度の加工等が施され、また、第
１大径軸部の外端側へ別の小径軸部が形成されたもので
もよい。

【０００９】

【作用】第２大径軸部の半径方向の変位が規制部材によ
り規制されることにより、軸部材の軸方向への移動は、
第１大径軸部と第２大径軸部とでガイドされる。この規
制部材は、第１大径軸部の押出しの進行にともなって金
型に設けられた案内部材により軸方向に案内される。そ
のため、規制部材の第２大径軸部との嵌合部の軸方向の
中心線と押出しダイの軸方向の中心線とを一致させるこ
とにより、第１大径軸部が押し出されて第２大径軸部が
押出しダイに接近する過程において、軸部材の軸心と押
出しダイの中心線とを一致させた状態に保つことができ
る。規制部材が押出しダイに接近して押出し加工が終了
した後、規制部材は復帰手段により原位置に復帰させら
れ、次の押出し加工の準備が整えられる。

【００１０】

【発明の効果】本発明の金型を用いることにより、押出
し加工中の軸部材の軸心と押出しダイの中心線とを容易
に、かつ精度良く一致させることができるため、押出し
加工後の軸部材の振れ精度を向上させることができる。
また、金型に軸部材をセットする場合に、軸部材を第１
大径軸部材から規制部材および押出しダイに挿入すれば
よく、かつ、押出し終了後の規制部材の復帰が復帰手段
によって行われるため、従来の金型を用いる場合とほと
んど変わらない時間で加工を行うことができる。さら
に、型鍛造に用いる金型の如く割る必要がないため、構
造が簡単で済み、安価に製作し得る。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明をテンションボルト成形時に
おける押出し加工に用いる冷間鍛造金型に適用した場合
の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。型鍛造によ
るテンションボルトの成形は既に知られた技術であり、
本実施例においては図５〜図７に示す３段階で成形され
る。本発明の実施例である図１〜図４に示す金型は、型
鍛造によって成形されたテンションボルトの軸径精度を
向上させるのに用いられる。

【００１２】テンションボルト成形の第１段階では、図
５の第１金型１０を用いて、棒材から適当な長さに切り
出された原軸部材の軸径の精度が向上させられるととも
に、テンションボルトの頭部および首下部の原形が形成
される。原軸部材が、図示しない駆動装置によって駆動
される第１パンチ部１２に備えられたパンチ１４によっ
て、第１ダイ部１３に形成された貫通孔１６内へ押し込
まれる。この際、貫通孔１６の入口部に設けられ、貫通
孔１６内の一部にダイス孔部１８を形成するダイ２０で
原軸部材の軸径が調整されて、軸部材２２が形成され
る。原軸部材の径より小さい径のダイス孔部１８に原軸
部材が押し込まれることにより、原軸部材に前方押出し
加工が施されて均一の軸径を有する軸部材２２が形成さ
れるのである。この際、ダイス孔部１８の入口側には、
原軸部材の押出し加工の際に小径部１８を通過しなかっ
た肉が蓄積され、ダイ２０に形成された段付き部２４の
形状に沿った首下大径部２６と、パンチ１４の軸方向の
移動をガイドするガイド部材２８の端部に形成された頭
部形状形成面３０の形状に沿った頭部３２とが形成され
る。加工の終了した軸部材２２は、図示しない軸部材移
動装置によって図６に示す第２金型３４へ移動させられ
セットされる。

【００１３】第２段階では、図６の第２金型３４を用い
て、首下大径部２６の形状が整えられ、軸部材２２の先
端部にねじ下大径部３６が形成される。但し、ねじ下大
径部３６は図６の第２金型３４と図７の第３金型３８と
を用いて２段階で形成されるため、第２金型３４では、
第１段階のねじ下大径部３６が形成される。第２金型３
４の第２ダイ部３５には、首下大径部２６の形状を整え
る第１ダイ４０と、ねじ下大径部３６を成形する第２ダ
イ４２と、首下大径部２６とねじ下大径部３６との間の
小径軸部４４の半径方向の寸法変化を規制する第３ダイ
４６とが備えられている。なお、第３ダイ４６は外周面
にテーパが向けられた分割型で構成されており、第３ダ
イ４６の外周側に嵌合するガイドダイ４８に沿って軸方
向および半径方向に移動可能である。なお、初期状態に
おいては第３ダイ４６は、押出し棒５０を介して図示し
ないばねによって軸部材２２の押し込み方向後方へ付勢
されている。

【００１４】軸部材２２は、第２ダイ部３５にセットさ
れた後、第２パンチ部５２によって第２ダイ部３５に形
成された貫通孔５４内に押し込まれる。貫通孔５４の第
２ダイ４２によって形成される部分にはノックアウトピ
ン５６が設定位置まで挿入されており、軸部材２２の押
し込み方向前方への移動を規定する。軸部材２２がノッ
クアウトピン５６に当接するまで押し込まれた後、さら
に軸部材２２の押し込みが続けられると、第１ダイ４
０，第２ダイ４２および第３ダイ４６によって形成され
る貫通孔５４の形状に沿って型鍛造が行われ、軸部材２
２に首下大径部２６およびねじ下大径部３６が形成され
る。この際、貫通孔５４の第２ダイ４２によって形成さ
れる部分の内径が第１ダイ４０によって形成される部分
の内径より僅かに小さいため、ねじ下大径部３６の径は
首下大径部２６の径より僅かに小さくなる。型鍛造が終
了すると、図示しない駆動装置によってノックアウトピ
ン５６が駆動されて軸部材２２が第２ダイ部３５の外部
に押し出される。この際、軸部材２２の押出しに伴って
第３ダイ４６が貫通孔５４の入口方向に移動し、貫通孔
５４の第３ダイ４６によって形成される部分の内径が大
きくなってねじ下大径部３６が第３ダイ４６を通過する
ことが可能となる。押し出された軸部材２２は、図７に
示す第３金型３８にセットされる。

【００１５】第３段階では、図７の第３金型３８を用い
て、軸部材２２の頭部３２の形状が整えられ、第２段階
のねじ下大径部３６が形成される。第３金型３８の構造
は、第２金型３４とほぼ同じであり、第３ダイ部３９の
貫通孔５４の第２ダイ４２によって形成される部分の形
状すなわちねじ下大径部３６が形成される部分の形状の
みが異るものである。一方、第３パンチ部５８の構造
は、第２パンチ部５２とは異なっている。第３パンチ部
５８には、軸部材２２を貫通孔５４内に押し込むパンチ
６０と、パンチ６０と摺動可能に嵌合し、軸部材２２の
頭部３２の形状を整える頭部形成部材６２と、頭部形成
部材６２を保持する保持部材６４，６６とが備えられて
いる。

【００１６】第３金型３８においては、第２金型３４を
用いて型鍛造が行われた場合と同様にして首下大径部２
６の径より僅かに小さな径を有するねじ下大径部３６が
形成される。また、軸部材２２がパンチ６０によって貫
通孔５４内へ押し込まれた後、頭部形成部材６２がパン
チ６０に沿って押込み方向前方に移動し、頭部３２の形
状が整えられる。成形が終了した軸部材２２の取り出し
は、第２段階での取り出しと同様に行われ、取り出され
た軸部材２２は、図示しない軸部材移動装置によって図
１に示す押出し加工装置にセットされ、押出し加工が施
される。

【００１７】図１の押出し加工装置は、ダイ部７０とパ
ンチ部７２とノックアウトピン７４とを有している。ダ
イ部７０には、ガイドダイ部７６とガイドダイ部７６の
押出し方向前方に隣接する押出しダイ部７８とが備えら
れている。ガイドダイ部７６には、ホルダ８０と、ホル
ダ８０を軸部材２２の押出し方向後方に付勢する複数個
のばね８２と、ホルダ８０と嵌合してホルダ８０の移動
をガイドするガイドリング８４とが備えられ、押出しダ
イ部７８には、軸部材２２の入口側に設けられ押出し加
工を行う押出しダイ８６と、押出しダイ８６の押し出し
方向前方に隣接する補助ダイ８８と、押出しダイ８６お
よび補助ダイ８８の外側に嵌合した補強リング９０と、
補助ダイ８８および補強リング９０の押し出し方向前方
に隣接するベースプレート９２とが備えられている。

【００１８】ホルダ８０には貫通孔９４が形成されてい
る。貫通孔９４は段付孔であり入口側の径は軸部材２２
の首下大径部２６の径より僅かに大きく、出口側の径は
ねじ下大径部３６の径より僅かに大きい。ホルダ８０の
押出し方向に向いた前面には、有底穴９６が等角度間隔
に４個形成されており、ホルダ８０を押出し方向後方に
付勢する４個のばね８２の各後端部が挿入されている。
一端が有底穴９６の底面に当接し、他端が押出しダイ８
６および補強リング９０に当接しているばね８２によっ
てホルダ８０が押出し方向後方に付勢されているのであ
る。また、ホルダ８０の外周には肩部９８が形成されて
おり、ガイドリング８４の入口側に形成された内向きフ
ランジ１００と当接して、ホルダ８０の後退限度位置を
規定する。

【００１９】押出しダイ８６には、位置によって内径の
異なる貫通孔が形成されている。入口側部１０２の径が
ねじ下大径部３６の径より僅かに大きく、押出しダイ８
６のほぼ中央に形成されたダイス孔部１０４の径がねじ
下大径部３６の径より僅かに小さく、出口側部１０５の
径がダイス孔部１０４より僅かに大きいのである。補助
ダイ８８により形成される貫通孔１０６の径は、押出し
ダイ８６の出口側部１０５の径と同じである。

【００２０】パンチ部７２には、先端の突切り刃１０８
と、突切り刃１０８に隣接する第１伝達部材１１０と、
第１伝達部材１１０に隣接する第２伝達部材１１２とが
備えられており、それらはほぼ同径の貫通孔１１４を有
し、リング１１６内に同軸に配設されている。第２伝達
部材１１２の外周には気体通路を構成する円環溝１１８
が形成されており、その円環溝１１８から外周面に沿っ
て軸方向に複数本の第１通路１２０が形成されている。
各第１通路１２０からは、押出し方向後方に向けて第２
伝達部材１１２内を斜めに貫通して貫通孔１１４と第１
通路１２０とを連通させる第２通路１２２が形成されて
いる。また、円環溝１１８および第１通路１２０で構成
される気体通路の軸方向における両側には気体の漏れを
防止するためのＯリング１２４が備えられている。

【００２１】リング１１６の外周には、気体通路を構成
する円環溝１２６が形成されており、その円環溝１２６
から半径方向に第２伝達部材１１２の円環溝１１８と連
通する連通路１２８が形成されている。また、円環溝１
２６の両側にはＯリング１３０が備えられ、リング１１
６が図示しない保持部材に保持された際における円環溝
１２６からの気体の漏れを防止している。保持部材外部
から保持部材内に形成された通路を経て圧縮空気がリン
グ１１６の円環溝１２６に供給され、連通路１２８，円
環溝１１８，第１通路１２０および第２通路１２２を経
て貫通孔１１４内に吹き出される。この圧縮空気の吹き
出し方向が軸部材２２の押出し方向後方に向いているた
め、空気流によって貫通孔１１４内に負圧が発生し、加
工終了後の軸部材２２が空気流の方向に吸い出される。

【００２２】ノックアウトピン７４は、図示しない駆動
装置により駆動されて補助ダイ８８および押出しダイ８
６内に挿入される。

【００２３】次に作動について説明する。型鍛造によっ
て形成された軸部材２２が、図示しない軸部材移動装置
によって図１に示す如くダイ部７０にセットされる。初
期状態においては、ホルダ８０は後退限度位置にあり、
パンチ部７２の突切り刃１０８が軸部材２２の鍔部１３
０に当接して軸部材２２を支持している。軸部材２２の
ねじ下大径部３６先端はダイス孔部１０４より手前側に
あり、ノックアウトピン７４が軸部材２２の押出し方向
前方に待機している。

【００２４】図３に示すように、図示しない駆動装置に
よりパンチ部７２が押出し方向前方へ移動させられる
と、軸部材２２の鍔部１３０に突切り刃１０８が当接し
た状態でホルダ８０が前方に移動させられる。ホルダ８
０の移動に伴って軸部材２２が押出しダイ８６のダイス
孔部１０４に押し込まれることにより、ねじ下大径部３
６に押出し加工が施され、軸径が整えられる。ホルダ８
０が押出しダイ８６および補強リング９０に当接して軸
部材２２の移動が停止した後、さらにパンチ部７２が前
方に移動させられると、図４に示すように、突切り刃１
０８によって鍔部１３０が押し切られ、加工が終了す
る。その後、軸部材２２は、ノックアウトピン７４によ
って押出し方向後方に押し出されると共にパンチ部７２
の貫通孔１１４内に発生した負圧により吸い出され、転
造盤に送られる。

【００２５】このようにテンションボルトを製造するこ
とにより、加工時間が従来の加工法と殆ど変わらず、軸
径精度および振れ精度の良好なものを得ることができ
る。以上の説明から明らかなように、本実施例では、ね
じ下大径部３６が第１大径軸部を構成し、首下大径部２
６が第２大径軸部を構成し、ホルダ８０が規制部材を構
成し、ガイドリング８４が案内部材を構成し、ばね８２
が復帰手段を構成している。

【００２６】以上、本発明の一実施例について詳細に説
明したが、本発明は本実施例に限られるものではない。
例えば、大径軸部に押出し加工を施す軸部材２２はテン
ションボルトである必要はなく、第１大径軸部と第２大
径軸部と小径軸部とを有するものであればよい。また、
復帰手段はコイル状のばね８２である必要はなく、空気
ばね等であってもよい。パンチ部７２の構成は本実施例
のものに限らず、軸部材２２を押出し方向へ移動させら
れるものであればよい。その他、特許請求の範囲を逸脱
することなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改
良を施した態様で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である押出し加工装置を示す正
面断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。

【図３】上記押出し加工装置の別の作動状態を示す図で
ある。

【図４】上記押出し加工装置のさらに別の作動状態を示
す図である。

【図５】上記押出し加工装置により押出し加工されるテ
ンションボルトを冷間鍛造する金型の正面断面図であ
る。

【図６】上記テンションボルトを冷間鍛造する別の金型
の正面断面図である。

【図７】上記テンションボルトを冷間鍛造する更に別の
金型の正面断面図である。

【図８】従来の押出し加工装置の正面断面図である。

【図９】図８の押出し加工装置に図８に示す軸部材と異
なる軸部材をセットした状態を示す図である。

【符号の説明】

７０ ダイ部 ８０ ホルダ ８２ ばね ８４ ガイドリング ８６ 押出しダイ １０４ ダイス孔部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１大径軸部とその第１大径軸部以上の
   径を有する第２大径軸部とそれら両大径軸部の間に両大
   径軸部より小さい径で形成された小径軸部とを有する軸
   部材の前記第１大径軸部を押出し加工するための押出し
   ダイを備えた冷間鍛造用金型において、 前記第２大径軸部と嵌合して半径方向の変位を規制する
   規制部材と、その規制部材の軸方向の移動を案内する案
   内部材と、前記第１大径軸部の押し出しの進行に伴って
   規制部材が前記第２大径軸部と共に前記押出しダイに接
   近することを許容するとともに、押出し終了後、原位置
   に復帰させる復帰手段とを設けたことを特徴とする冷間
   鍛造用金型。