JPH0741347B2

JPH0741347B2 - フランジ部を有する筒状部材の鍛造方法およびその鍛造装置

Info

Publication number: JPH0741347B2
Application number: JP61150056A
Authority: JP
Inventors: 徳雄白井; 一宏森田
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1986-06-26
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPS62176629A; KR900004282B1; KR870003832A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、外周部にフランジを有するカップ状の金属部
材を成形する鍛造方法及びその方法に用いる鍛造方法に
関する。本発明により製造される鍛造部材は、例えばプ
ーリ等に利用できる。

〔従来の技術〕

従来より、外周部にフランジを有するカップ状の金属部
材を鍛造により形成する旨は知られていた。しかしなが
ら、従来の鍛造方法では、フランジ部とカップ状部との
鍛造は別工程によりなされなければならなかった。例え
ば、実公昭55−49876号公報記載のもののように、まず
カップ状部を鍛造により成形しておき、次いでフランジ
部を別の鍛造工程により成形するようにしなければなら
なかった。

このことを第13図から第15図に基づいて説明する。

第13図に示すような金属塊100を、まず第１段の鍛造に
より第14図に示すようなカップ状の金属部材に鍛造形成
する。次いで、第14図図示部材104の肉厚部105を鍛造
し、第15図図示の形状とする。

このように、従来の方法では、鍛造工程を複数回に分け
て行わねばならず、鍛造に要する費用、及び時間が大き
くなるという問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点及びその問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記点に鑑み、金属塊をカップ状に形成する
とともに、同一の鍛造工程で金属塊外周にフランジも一
体成形できるようにすることを目的とする。

そのため、本発明者らは、当初第16図に示すように、金
属塊100を、その外径を小さくすることによりフランジ1
01を形成し、同時にカップ状の円筒部102も形成するよ
うに試みた。

しかしながら、第16図図示のような方法で金属塊100を
加工した場合、フランジ部101に切欠きが生ずるという
問題が発生した。この切欠き発生原因につき、本発明者
らが種々検討した結果、以下のような理由が考察され
た。すなわち、上記鍛造方法では、第17図に示すよう
に、金属塊100をその外径と略同一の内径を有する側方
型部200内に配設する。その状態で、金属塊100の一方に
は、金属塊100より小径の第２パンチ201を対向させ、金
属塊100の他方には、金属塊外径と略同一の外径を有す
る第２パンチ200を対向させる。

その状態で、第２パンチ202を第１パンチ201側に移動さ
せる。この際、金属塊100は、その側部を側方型部200に
より規制されているため、第１パンチ201外方側に延出
する。しかしながら、この場合フランジ部101となる筒
状部は、金属組織の変形がほとんど生じない。一方、第
１パンチ201外方側に延出する部分の金属組織は、大き
く変形して、円筒状部102側へ流れることになる。

したがって、フランジ部101を構成する金属組織と、円
筒状部102を構成する金属組織との間にすべりが生じ、
その境界面にすべり面300が生ずる。

このすべり面300では、金属組織の強度が非常に弱くな
っており、したがって、このすべり面300にそってフラ
ンジ101に切欠きが生ずるものと考察される。

ここで、フランジ部101の肉厚が大きくなれば、上述の
ような金属組織間のすべり面300が生じたとしても、そ
のすべり面による強度劣化の影響は小さい。すなわち、
フランジ部101の肉厚が大きければ、すべり面300にそっ
てフランジ部101に切欠きが発生するという事態が生じ
ない。

したがって、この第16ないし18図図示方法においても、
フランジ部の肉厚が大きければ、充分に使用可能であ
る。しかしながら、プーリ等のように、フランジ部の肉
厚を小さくしなければならない状態では、このような鍛
造方法は採用できない。

本発明者らは、上記考察に基づき、たとえフランジ部の
肉厚を小さくしたとしても、フランジ部に切欠きが生じ
ないようにする鍛造方法を案出した。

本発明によれば、金属塊の外径を小さくして、フランジ
部および筒状部を形成するのではなく、金属塊の外周部
を外方に延出させてフランジ部を形成し、同時に金属塊
を第１パンチ側方部に延出させて、筒状部を形成する。

〔作用〕

すなわち、本発明によれば、鍛造時金属塊には、フラン
ジ部側へ延出する金属流れが生ずるとともに、同時に筒
状部側へ延出する金属流れも生ずる。換言すれば、フラ
ンジ部および筒状部のいずれか一方に金属塊がとどまっ
た状態で、他方側にのみ流れる金属流れが発生するとい
う事態は生じない。

このようにして、鍛造時に筒状部とフランジ部の双方に
金属が延出するため、金属組織にすべり面が発生せず、
それにより金属強度の劣る部位が発生するのが防止され
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。第１
図は本発明方法に用いられる装置を示し、図中201は高
速度鋼（SKH51）製の第１パンチで、この第１パンチ201
は、保持台230上に固定されている。202は、第１パンチ
201と対向して配設された第２パンチである。この第２
パンチ202は、内側型部231と外側型部232とにより形成
される。内側型部231および外側型部232は、高速度鋼
（SKH51）により作成される。外側型部232の外周には、
さらにパンチ補強リング233が配設されており、このパ
ンチ補強リング233は内側型部および外側型部を一体に
固定している。

第１パンチ201と第２パンチ202との間で、かつ金属塊10
0の側方部には、外側型部200が配設されている。この側
方型部200は、工具鋼（SKD11）により作成されている。
また、側方型部は、補強リング212によりその外周が保
持されている。

また、側方型部200は、支持棒213により支持されてお
り、支持棒とともに第１図中上下方向の移動可能となっ
ている。支持棒213は保持台230に形成された貫通孔240
を貫通しており、その端部がピストン214に連結してい
る。ピストン214はシリンダ215中において油圧を受け、
図中上下方向に変位する。この支持棒は、側方型部200
を介し、第１パンチ202を上方に押しつけ、側方型部200
と第２パンチの外側型部232で形づくられる切欠き状型
空間すなわち、成形される筒状部材のフランジ部に相当
するフランジ部型空間の形状を一定に保つ。

本装置においては、第２図に示すように、第１パンチ20
1の外径L₁は、非加工金属塊100の外径Ｌよりも所定量小
さくなっている。一方、第２パンチ202の非加工金属塊1
00と対向する面の外径L₂は、金属塊の外径Ｌよりも大き
くなっている。さらに、側方型部200の金属塊100と対向
する内周面は、金属塊100の外径Ｌと略同じ内径となっ
ている。

ただ、側方型部200のうち、第２パンチ202と接する部分
は、第２パンチ202の外径L₂と略同じ内径となってい
る。すなわち、側方型部200の第２パンチ202側の内周面
には、円周状の切欠き301が形成されており、この切欠
き301の最深部の内径が、第２パンチ202の外径L₂と略同
径となるようになっている。

したがって、第１パンチ201と側方型部200との間には、
円筒状の型空間T₁が形成される。さらに、側方型部200
の切欠き部301と第２パンチ202との間には、成形される
筒状部材のフランジ部の型空間に相当する円板状の型空
間T₂が形成される。

次に、上記装置を用いた鍛造方法を説明する。第２パン
チ202が第２図で上方に移動した際、被加工金属塊100を
図示しない搬入装置により、第１パンチ210上に設置す
る。なお、この際には、金属塊100は第４図の左側部で
示すように、側方型部200の内周部300に合致している。
また、この際、金属塊100の図中上方部は、側方型部200
の切欠き部301に対向している。

次いで、図示しない装置の駆動力を受け、第２パンチ20
2が図中下方向へ移動する。この移動時、第２パンチ202
は駆動装置により、600〜1000トン程度の押圧力を受け
ている。第２パンチ202が下方に移動した際、第２パン
チ202はまず側方型部200の切欠き部301に嵌合する（第
２図図示状態）。その状態で、さらに第２パンチ202
は、下方へ移動し、最終的には側方型部200が受け台216
に当接する位置まで移動する（第３図図示状態）。すな
わち、この第２パンチの下方への移動時には、側方型部
200も一体となって下方へ移動する。側方型部200は、常
にシリンダ215内の油圧により、図中上方向に押しつけ
られている。すなわち、ピストン214に加わる圧力を、
支持棒213を介し受け、常に第２パンチ202と密着してい
る。換言すれば、第２パンチ202の移動時には、ピスト
ン214に加わる所定の荷重により、第２パンチ202と側方
型部200とが連結されている。そのため、第２パンチ202
の移動時においても、第２パンチ202と側方型部200との
間に隙間が生じ、その隙間に金属塊100が延出する恐れ
はない。

この移動時に、金属塊100内部では、第４図に示すよう
に切欠き部301側へ延出する流れと、円筒状の型空間T₁
に延出する流れＢとが生ずる。すなわち、第４図より明
らかなように、円板状型空間T₂へ向かう流れに加わる抵
抗と、円筒状型空間T₁に向かう流れに加わる抵抗との間
には、大きな差異が生じないようになっている。そのた
め、金属塊100から金属組織が延出する流れは、円盤状
型空間T₂側と、円筒状型空間T₁側とほぼ均等に分かれて
いる。

したがって、本例によれば、いずれか一方の型空間T₁，
T₂側へのみ先に金属組織が延出し、一方の型空間T₁，T₂
への延出が終了した後に、他方の型空間T₂，T₁へ金属組
織が延出するというような金属流れは生じない。

ここで、もしいずれか一方の型空間T₁，T₂が他方に比べ
著しく大きくなっていたとすれば、金属塊はその大きな
型空間側へのみ多量に延出することになる。そして、大
きな型空間への延出が終了した後に、その大きな型空間
側から他方の小さな型空間側へ金属組織が逆流すること
になる。もし、このような金属組織の逆流が生じたとす
れば、大きな型空間に一旦延出した金属組織と、その後
小さな型空間側へ流れる金属組織との間に、金属組織の
すべり面が発生することになる。そして、このようなす
べり面が発生すれば、金属組織の強度を劣化させ、クラ
ック等の発生原因となる。

しかしながら、本例の装置では、円板状型空間T₂と、円
筒状型空間T₁との断面積がほぼ同一となっているため、
金属塊から延出する金属組織の流れは、両方の型空間
T₁，T₂へ同時に延出することになる。

ここで、金属塊100から、いずれかの型空間T₁，T₂へ延
出する金属流れは、必ずしも同時に延出が開始されなけ
ればならないものではない。一方の型空間T₁，T₂へ先に
延出開始し、その後他方の型空間T₂，T₁へ延出が開始さ
れるようにしてもよい。しかし、その場合においても、
金属組織の延出の終了はほぼ同時に行われるように制御
する。

これは、一方の型空間T₁，T₂への延出が終了した後に、
続いて他方の型空間T₂，T₁への延出が行われるようで
は、後から引き続き延出が行われている型空間T₂，T₁で
すべり面が発生し、金属強度を劣化させるためである。

第２パンチ202および側方型部200が、図中下方へ変位す
る際、第１パンチ201と側方型部200との間には、ノック
アウトスリーブ217が介在していることが望ましい。

第５図は、このノックアウトスリーブ217が鍛造開始時
には側方型部200と第１パンチ201との間に介在しておら
ず、鍛造工程が所定以上進行した状態で、第１パンチ20
1と側方型部200との間にノックアウトスリーブ217が介
在するようにした鍛造装置を示す。

しかしながら、このような構造とした鍛造装置では、第
６図中X₁，X₂に示すように、出来上がった製品に肉厚の
ばらつきが生ずることが認められた。なお、X₁は第９図
で示す鍛造終了後の製品の外周部X₁での肉厚のばらつき
を示す。また、X₂は第９図で示す鍛造製品の内周面x₂の
肉厚のばらつきを示す。

これは、第２パンチ202が押し下げられる際に、第７図
に示すように図中左右方向のモーメントが発生するため
であると考えられる。この、第２パンチ202押し下げ時
に発生する左右方向のモーメントが、金属塊100および
第１パンチ201を図中左右方向にずれさせ、その結果、
鍛造製品の肉厚にばらつきが生ずるものと認められる。

そこで、本例の鍛造装置では、第８図に示すように、第
２パンチ202および側方型部200が下方に変位し出した状
態から、ノックアウトスリーブ217が、第１パンチ201と
側方型部200との間に介在するような構造としてある。
このように、ノックアウトスリーブ217を介在させるこ
とにより、第１パンチ201の図中左右方向へのずれは防
止される。なお、ノックアウトスリーブ217は、変形さ
れた金属塊100の金属組織により、図中下方に押し下げ
られる。

第２パンチ202は、第３図で示す所定の位置まで押し下
げられた後、図示しない装置の駆動力により図中上方向
へ引き上げられる。この引き上げられた状態では、加工
された鍛造製品100は、第１パンチ201と側方型部200と
の間に保持されている。

次いで、ノックアウトスリーブ217により、鍛造製品100
が第１パンチ201および側方型部200内より押し上げられ
る。その後、図示しない搬出装置により、鍛造製品100
は鍛造装置より取り出され、次工程へ搬出される。

搬出された鍛造製品100は、まず焼きなましされる。次
いで、その底部400にプーリ穴401が打ち抜き成形される
（第10図図示）。次いで、第11図に示すように、円筒状
部102を外方へ押し広げる。これにより、鍛造製品100の
外周部には、２つのフランジ部101,102が形成されるこ
とになり、プーリの素形材が成形される。その後、第12
図に示すように、鍛造製品100の外周部に複数の溝部402
が回転成形され、プーリが成形される。

〔発明の効果〕

以上上述したように、本発明方法によれば、金属塊内の
金属組織がフランジ部および円筒状部の双方へ向けて延
出することにより、フランジ部を有するカップ状の金属
部材が鍛造成形される。しかも、フランジ部および円筒
状部へ延出する金属組織の流れは、少なくとも、一方側
への金属流れが終了する以前に、他方側への金属流れが
発生するようになっている。したがって、鍛造成形後の
金属部材のフランジ部および円筒状部には、金属流れの
すべり面が存在せず、フランジ部に切欠き等が発生する
という恐れは良好に防止される。

また、本発明装置によれば、上述した鍛造方法を良好に
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる鍛造装置を示す断面図、第２
図および第３図は第１図図示鍛造装置の作動状態を示す
断面図、第４図は本発明に係わる鍛造方法の説明に供す
る断面図、第５図は本発明に係わる鍛造装置のうち、ノ
ックアウトスリーブ部分の説明に供する断面図、第６図
は第５図図示装置および第８図図示装置による鍛造製品
の肉厚のばらつきを説明するグラフ、第７図は第５図図
示装置の駆動系を図示する説明図、第８図は、ノックア
ウトスリーブにつき改良を施した鍛造装置を示す断面
図、第９図は鍛造終了後の鍛造製品を示す断面図、第８
図、第10図、第11図および第12図は、それぞれ鍛造終了
後のプーリ成形工程を示す断面図、第13図、第14図およ
び第15図は、従来の鍛造方法を説明する断面図、第16図
は、本発明者らが本発明方法に至る過程で案出した鍛造
方法を説明する説明図、第17図および第18図は、第１図
図示鍛造方法に用いる鍛造装置を示す断面図である。 100……金属塊,101……フランジ部,102……円筒状部,20
0……型方型部,201……第１パンチ,202……第２パン
チ，T₁……円筒状型空間，T₂……円板状型空間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フランジ部を有する筒状部材の鍛造方法に
おいて、前記フランジ部の径より小径の外径を有する金属塊を、
その金属塊外径より小径の第１パンチの一面に配設し、かつ、前記金属塊を介して、前記第１パンチと対向する
部位に、前記金属塊の外径より大径の第２パンチ配設
し、かつ、前記金属塊の側方部に、前記金属塊の外径と略同
形の内周面と、前記第２パンチ側に前記内周面より大径
の切欠きとが設けられた側方型部を配設し、前記第１パンチ外周と、前記側方型部の前記内周面との
間に、筒状の型空間を形成し、前記第２パンチと、前記側方型部の前記切欠きとによ
り、フランジ部型空間を形成し、その後、前記第１パンチと前記第２パンチとの間の距離
を縮め、前記金属塊を、前記筒状型空間と、前記フランジ部型空
間の双方へ向けて延出させ、前記筒状型空間もしくは前記フランジ部型空間への延出
は、一方への延出の開始が、他方への延出の終了以前に
行われ、かつ両方の延出の終了が略同時に行われるよう
にしたことを特徴とするフランジ部を有する筒状部材の
鍛造方法。
【請求項２】その外径が被加工金属塊の外径より小径の
第１パンチと、この第１パンチに対向し、その外径が前記被加工金属塊
の外径より大径の第２パンチと、この第２パンチと、前記第１パンチとの間の部位に前記
被加工金属塊を囲むようにして配設され、その内径が、
前記第１パンチの外径より大径の筒状部と、前記第２パ
ンチ側に前記筒状部より大径の内径を有するフランジ部
とを備え、前記第２パンチと一体移動する側方型部と、前記第２パンチを前記第１パンチ側へ押圧する押圧部
と、前記側方型部を、前記第２パンチに当接した状態で摺動
自在に保持する保持部とを備え、前記第２パンチの端部は、前記側方型部の切欠部に合致
し、前記第２パンチと前記側方型部との間にフランジ部
型空間を形成すると共に、前記側方型部の筒状部と前記
第１パンチ外周との間に筒状の型空間を形成することを
特徴とするフランジ部を有する筒状部材の鍛造装置。