JPH0716751B2 - 深孔付き製品の鍛造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、深孔付き製品の鍛造方法及びその装置に関
し、低い加圧力で深孔付き製品を精度よく製造できる方
法及び装置に関する。

（従来の技術） 例えば、車両用ブレーキ装置に使用されるワイヤの係止
部品を製造する場合、ダイス成型孔の背後からダイスピ
ンを挿入支持する一方、成型孔内に比較的小径のワーク
をセットし、ダイスピンの反対側からパンチの可動ピン
を成型孔内に押し込んで深孔付きの係止部品を鍛造する
のが一般的であった。

かかる鍛造方法では、パンチの押し込みに伴ってワーク
材料がパンチ、ダイス成型孔内面及びダイスによって形
成されるキャビティ内を流動して製品形状に成型される
が、キャビティの形状によってはワークの流動材料とキ
ャビティ内面間の摩擦力P3が大きく、パンチにはワーク
加工力P2と、ワークとキャビティ内面間の摩擦力P3とを
加えた大きな加圧力P1を必要としていた。特に、穿孔を
行う場合には穿孔時にワークが拡張してダイス成型孔内
面に押しつけられ、ワークの穿孔体積分がパンチと反対
方向に押し上げられる、いわゆるフローバックが起こる
結果、より大きな加圧力P1を必要としていた。

また、フローバックによってメタルフローが切断されて
製品に微小クラックができやすく、又過大な加圧力を必
要とするために、パンチが座屈するか、製品に不良箇所
ができやすい、等が原因となって穿孔可能な深さはダイ
ス成型孔径の2.5〜４倍程度が限界であった。

他方、実開昭57−181451号公報や実開昭62−183942号公
報に示されるように、ダイスピンの背後をばね部材で支
持し、パンチの押し込みに伴ってばね部材を収縮させて
パンチ押込み力を受け、フローバックを減少させるとと
もにパンチの実質的加圧力を低減し、穿孔可能な深さを
増大する方法が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来公報記載の鍛造方法では、ばね部材を
収縮させてパンチの加圧力を低減させるようにしている
ので、収縮によってばね部材の抗力が増大し、特に深孔
を穿孔する場合には長いばね部材を必要としてばね部材
の抗力が大きくなる結果、依然としてばね部材の抗力分
だけパンチの付加的加圧力を必要とし、又パンチが座屈
することがあり、穿孔可能な深さには依然としてダイス
成型孔径の４〜５倍程度が限界であった。

この発明は、かかる問題点に鑑み、低加圧力で深孔付き
製品を精度よく製造できる深孔付き製品の鍛造方法及び
その装置を提供することを課題とする。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明に係る深孔付き製品の鍛造方法は、ダイ
ス成型孔内にワークをセットし、成型孔内の一端側に配
設したダイスピンでワークを受けるとともに成型孔の他
方からパンチの可動ピンを押し込んで深孔付きの略真直
な棒状製品を鍛造するにあたり、ワークの穿孔済み部分
の外面と成型孔内面との摩擦力と、ダイスピンによる所
定の低圧力とでワークを支持しつつ、ダイスピンを可動
ピンの押込み動作と同期して可動ピンの押込み体積と等
しい体積分だけ後退させるようにしたことを特徴とす
る。

また、本発明に係る深孔付き製品の鍛造装置は、深孔付
きの略真直な棒状製品を鍛造する装置であって、相互に
対向して配置された一対の基体と、一方の基体に支持さ
れワークが挿入される成型孔を有するダイスと、一方の
基体に設けられダイスの成型孔内の一端側に配設されて
成型孔内のワークを受けるダイスピンと、他方の基体に
支持されダイスの成型孔の他方から押し込まれ成型孔内
面及びダイスピンとともにワークを鍛造しつつ穿孔する
可動ピンを有するパンチと、可動ピンの押込み力を受け
てダイスピンを可動ピンの押込み動作と同期して該押込
み体積と等しい体積分だけ後退させながらダイスピンに
よるワーク支持力を所定の低圧力とするダイスピン後退
機構とを備えたことを特徴とする。

ダイスピン後退機構は後述の実施例に限定されるもので
はなく、ダイスピンをパンチの押込み体積と等しい体積
分だけ後退できる構成であればどのような構成であって
もよい。

（作用及び発明の効果） ダイス成型孔内にワークがセットされ、パンチの可動ピ
ンが押し込まれると、ダイスピンがワークを受けている
ので、可動ピンの押し込みに伴い、ワークが鍛造されつ
穿孔される。

その際、可動ピンの押し込みに伴い、ダイスピンが可動
ピンの押込み体積と等しい体積分だけ後退されるが、ワ
ークの穿孔済み部分外周面が成型孔内面に押圧されてい
るので、ダイスピンの僅かな支持力（即ち、最大でワー
クのフローバックが発生しない程度の支持力）でワーク
の可動ピン押込み方向への移動が阻止され、鍛造と穿孔
が継続して行われる。

また、ダイスピンが可動ピンの押込み体積と等しい体積
分だけ後退される結果、ワーク材料のダイスピン側部分
はほとんどフリーな状態で流動し、可動ピンには従来の
ような摩擦やばね部材等による付加的加圧力は不要で、
ワーク加工力と略等しい低い加圧力によってワークを成
型できる。

また、従来のようなフローバックは全く起こらず、ワー
ク材料が連続的にかつ円滑に流動するので、製品に微小
クラックができることはなく、又パンチ加圧力がワーク
加工力と略等しくすればよいので、パンチが座屈するこ
ともなく、穿孔可能な深さが自由に設定できる。

（実施例） 実施例の説明に先立ち、まず本発明の原理を第４図を用
いて説明すると、本発明ではパンチの可動ピン30とダイ
スピン５とをダイスピン後退機構によって相互に連携さ
せる。例えば、可動盤２にラックギア21を、ダイスピン
５にラックギア50を設け、両ラックギア21、50を一対の
ホイールギア80、81によって相互に噛合させる。この
時、ホイールギア80、81のギア比を可動ピン30の外径と
ダイス４の成型孔40内径との比に応じて設定すると可動
ピン30の押し込みに同期させてダイスピン５を可動ピン
30の押込み体積と等しい体積分だけ後退させることがで
きる。なお、かかるラック・ギア方式の場合、ダイスピ
ン５によるワーク支持力はホイールギア80、81のギア径
及び歯数を適宜設定することにより最適な支持力（最大
でワーク７のフローバックが生じない程度の圧力）に調
節できる。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明
する。第１図ないし第３図は本発明に一実施例による深
孔付き製品の鍛造装置を示す。図において、装置フレー
ムには固定盤（基体）１が固定されるとともに該固定盤
１の上方に可動盤（基体）２が上下動可能に配設され、
該可動盤２にはこれを上下に駆動する駆動機構（図示せ
ず）が設けられている。

可動盤２の下面取付凹部20にはパンチ本体32と可動ピン
30から構成されるパンチ３が取付けられ、パンチ本体32
はばね部材23によって下方に付勢されるとともに可動盤
２側のホルダー21によって位置決めされ、又パンチ本体
32の中央部にはピン挿通孔31が穿設され、該ピン挿通孔
31には可動ピン30が挿通され、可動ピン30は可動盤２側
のベース22に取付けられている。

他方、固定盤１にはその上面取付凹部10にダイス４が固
定され、該ダイス４にはその中央部に所定の成型孔40が
穿設されている。

また、固定盤１の下面取付部11にはダイスピン５が設け
られ、該ダイスピン５にはこれを可動ピン30の押込み体
積と等しい体積分だけ後退させるダイスピン後退機構６
が設けられている。

このダイスピン後退機構６において、固定盤下面取付部
11には外筒60が螺合され、該外筒60内には内筒61が摺動
自在に内装され、外筒60と内筒61間にはＯリング62でシ
ールされて可変油圧室63が形成され、又内筒61内にはダ
イスピン５が挿通されて段部によって当接位置決めされ
ており、油圧室63はダイスピン５の摺動に伴ってその容
積が増減するようになっている。

また、可変油圧室63には油圧供給パイプ64の一端が連通
され、該油圧供給パイプ64の他端は空気圧・油圧変換器
65の油圧室66に連通され、該空気圧・油圧変換器65の空
気圧室67にはエアタンク68が連通され、該エアタンク68
の空気圧が変換器65で油圧に変換されて可変油圧室63に
供給されるようになっている。

次に鍛造方法について説明する。深孔部品を鍛造する場
合、ダイス４の成型孔40内にワーク７をその外周面が成
型孔40内面に極力密着するようにセットし、駆動機構を
作動させて可動盤２を降下させると、パンチ３がダイス
４と当接した後、可動ピン３がダイス成型孔40内に押し
込まれる。すると、可動ピン30の押し込みに伴い、ワー
ク７に可動ピン30の加圧力が加えられ、ワーク７の材料
がダイスピン５側に向けて流動しながら孔70が次第に穿
設されていく（第３図参照）。

その際、可動ピン30の押込みによってワーク７材料がダ
イスピン５側に向けて流動すると、ダイスピン５に荷重
が作用し、可変油圧室63内の圧油が連通パイプ64を介し
て空気圧・油圧変換器65の油圧室66に流れて吸収され、
ダイスピン５が可動ピン30の押込み体積に等しい体積分
だけほとんど無負荷（即ち、最大でワーク７のフローバ
ックが生じない程度の支持力を有するが、従来のばね部
材による抗力のない負荷状態）で後退され、又ワーク７
の穿孔済み部分の外周面はダイス成型孔40内面との摩擦
力によって成型孔40内面に押圧されてダイス成型孔40に
対してほとんど相対移動することなく、ワーク７材料の
流動先端部分のみがフリーな状態で流動し、これによっ
てワーク加工力と略等しい可動ピン加圧力によってワー
ク７に孔70が穿設される。なお、ダイスピン５によるワ
ーク支持力は油圧と空気圧とによって設定できる。

成型が完了すると、パイプ３が後退し始めるとともに、
ダイスピン５に負荷された加工力がなくなり、上記と逆
の動作が行われる。即ち、エアタンク68から空気圧・油
圧変換器65の空気圧室67にエアが供給され、油圧66の圧
油が連通パイプ64を介して可変油圧室63に供給され、ダ
イスピン５が前進して成型開始時の位置まで戻される。
その後、ダイスピン５がノックアウト機構（図示せず）
によってダイスピン後退機構５からさらに突出され、成
型済みワークをダイス成型孔40から押し出すので、孔71
下端の残った部分にドリル等で孔あけすれば、所望の深
孔付き製品が得られる。

以上のように、ダイスピン５を可動ピン30に押込み体積
と等しい体積分だけ後退させるようにしたので、ワーク
７材料の流動先端をほとんどフリーな状態で流動させる
ことができ、従来の方式に比して低い加圧力によってワ
ーク７を穿孔できる。

また、ワーク７材料が連続的にかつ円滑に流動するの
で、微小ラック等が発生することはなく、製品を精度よ
く鍛造できる。

さらに、ワーク７材料を連続的にかつ円滑に流動させる
とともに、可動ピン30の加圧力を低くしたので、可動ピ
ン30の座屈を防止でき、ワーク７に任意の深さの孔70を
穿設できる。

例えば、本発明の方法で第５図（ａ）に示す頭部付製品
９を穿孔する場合、従来の方法では可動ピンが折れるか
又は製品頭部90にクラックが発生していたが、本発明の
方法によれば可動ピンが折れたり、クラックが発生した
りすることなく、深孔の穿孔が可能であった。なお、か
かる頭部付製品９を製造する場合、予め頭部90の孔91を
成型加工又は機械加工等で形成しておき、その状態でダ
イスにセットし、本発明の方法にて穿孔するが、フロー
バックが全くないので、頭部90の形状はほとんどそのま
ま維持される。

また、第５図（ｂ）に示すように、外径9.05mmφ、長さ
70mmの製品10に4.8mmφの孔を穿孔する場合、従来の方
法では70mmも穿孔しようとするとすると可動ピンが座屈
しておれるため、一部分100、例えば15mm程度を穿孔
し、55mmの残りの部分101を別工程でドリルによって孔
あけする必要があったが、本発明の方法によれば70mmの
孔を一度で穿孔できた。

さらに、本発明の方法によって孔あけした他の製品例に
よれば、成型孔径の20倍以上の深さの穿孔が可能であっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるワーク鍛造装置を示す
全体概略構成図、第２図は上記装置のダイスピン後退機
構を示す構成図、第３図は上記装置の動作途中を示す概
略構成図、第４図は本発明の原理を説明するための図、
第５図（ａ）（ｂ）は各々本発明の方法にて製造された
製品例を示す図である。 １……固定盤（基体）、２……可動盤（基体）、３……
パンチ、30……可動ピン、４……ダイス、40……成型
孔、５……ダイスピン、６……ダイスピン後退機構、７
……ワーク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイス成型孔内にワークをセットし、成型
   孔内の一端側に配設したダイスピンでワークを受けると
   ともに成型孔の他方からパンチの可動ピンを押し込んで
   深孔付きの略真直な棒状製品を鍛造するにあたり、 ワーク７の穿孔済み部分の外面と成型孔40内面との間の
   摩擦力と、ダイスピン５による所定の低圧力とでワーク
   ７を支持しつつ、ダイスピン５を可動ピン30の押込み動
   作と同期して可動ピン30の押込み体積と等しい体積分だ
   け後退させるようにしたことを特徴とする深孔付き製品
   の鍛造方法。
2. 【請求項２】深孔付きの略真直な棒状製品を鍛造する装
   置であって、 相互に対向して配置された一対の基体１、２と、 一方の基体１に支持され、ワーク７が挿入される成型孔
   40を有するダイス４と、 一方の基体１に設けられ、ダイス４の成型孔40内の一端
   側に配設されて成型孔40内のワーク７を受けるダイスピ
   ン５と、 他方の基体２に支持され、ダイス４の成型孔40の他方か
   ら押し込まれ、成型孔40内面及びダイスピン５とともに
   ワーク７を鍛造しつつ穿孔する可動ピン30を有するパン
   チ３と、 可動ピン30の押込み力を受けてダイスピン５を可動ピン
   30の押込み動作と同期して該押込み体積と等しい体積分
   だけ後退させながら、ダイスピン５によるワーク７支持
   力を所定の低圧力とするダイスピン後退機構６とを備え
   たことを特徴とする深孔付き製品の鍛造装置。