JPH0910883A - ギヤの成形方法 - Google Patents

ギヤの成形方法

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JPH0910883A
JPH0910883A JP7165133A JP16513395A JPH0910883A JP H0910883 A JPH0910883 A JP H0910883A JP 7165133 A JP7165133 A JP 7165133A JP 16513395 A JP16513395 A JP 16513395A JP H0910883 A JPH0910883 A JP H0910883A
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Japan
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gear
blank
die
punch
molding
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JP7165133A
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Koji Harada
幸治 原田
Naonobu Kanamaru
尚信 金丸
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Hitachi Ltd
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/20—Drives for hammers; Transmission means therefor
    • B21J7/22—Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers
    • B21J7/34—Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers operating both the hammer and the anvil, so-called counter-tup
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49462—Gear making
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、ギヤの充填率を向上させ、且
つ金型寿命の優れたギヤの成形方法を提供することにあ
る。 【構成】ブランク３０の軸方向の塑性流動を拘束スリー
ブ２，１２で拘束し、対向する一対のパンチ１，１０で
同芯上に押圧し、ヘリカルギヤ（１）に成形した後、第
２工程として対向する一対のヘリカルパンチ５２，５３
で仕上成形する。 【効果】充填率の高いギヤを高精度に成形することがで
き、特に金型寿命を大幅に延ばすことができるので製造
工程の合理化と製造コストの低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はギヤの成形方法に係り、
特にトランスミッション用ヘリカルピニオン等に利用す
るに好適なギヤの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、特にヘリカルギヤを成形する方
法については、特公平6−98450号公報及び特開平6−313
73号公報に記載のような張出しによる成形法が知られて
いるが、歯部についてはホブによる切削加工が一般的で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術において、前者はブランクの片端面のみパンチで押
圧成形しているので他端は材料が流動しずらく、更には
パンチからギヤ大径間が開放されているため材料は開放
部分へ流動してギヤ部への充填が不充分で、そのためギ
ヤ両端が充分に成形されずダレの大きなギヤしか得られ
なかった。
【０００４】また後者は、ブランクの両端をリング状パ
ンチで押圧する構成となっているが、下リング状パンチ
がギヤダイスに対して固定されているために材料が軸方
向に流動してギヤダイスの歯部に大きな応力が生じ、更
には端面をパンチで押しつぶすことによって一層ダイス
寿命を著しく短かくしていた。
【０００５】本発明の目的は、ギヤの充填率を向上さ
せ、且つ金型寿命の優れたギヤの成形方法を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ブランク端
面の周囲を受け型手段で包囲し材料の軸方向への塑性流
動を拘束し、ブランクをギヤダイスの小径と同等以下の
径からなる先端にテーパ部を有した対向する一対のパン
チにより同芯状に押圧して、半径方向に材料を塑性流動
させることにより達成される。
【０００７】本発明の好ましくは、第１成形工程で得ら
れた中間ブランクを、ギヤダイス内に挿入しギヤ形状の
パンチで押圧することにより達成される。
【０００８】
【作用】本発明のブランクは、ギヤダイスの小径と同等
以下の径からなり、対向する一対のパンチにより同芯状
に押圧されるので、極端なビア樽変形は抑制され、材料
がギヤダイス内を半径方向に塑性流動する。
【０００９】また、パンチの先端テーパ部は、材料をよ
り半径方向に流れ易くし、更に、ブランク端面の周囲は
受け型手段で包囲されているので、材料の軸方向への塑
性流動が拘束され、ギヤの充填率の向上が図られる。従
って、材料の軸方向への塑性流動が拘束され半径方向に
塑性流動するので、ギヤダイスの歯部に大きな応力が生
じることがなくギヤが成形されていく。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図６に基づ
き説明する。
【００１１】図１は本発明によるヘリカルギヤの塑性加
工方法の一例で、塑性流動完了時の状態を示しており、
図２は塑性流動開始直前の状態を示している。
【００１２】上型は円柱状のパンチ１と、該パンチをス
ライド自在に保持する拘束スリーブ２と、上部副油圧シ
リンダ装置３と、パンチホルダ４とから構成される。前
記パンチ１は好ましくは円錐台形状で端面にフラット面
１Ａとその周囲にテーパ面１Ｂを有しており、拘束スリ
ーブ２のスライド穴２Ａにスライド可能に嵌合ガイドさ
れると共に、パンチホルダ４にパンチシキ５と共に保持
されている。
【００１３】パンチ１の直径φｄはギヤダイス６の小径
（ギヤの歯底に相当）φＤより小さく設定されている。
またパンチホルダ４はプレスラム側に締結されるＴ字管
状のホルダ７に締結されている。また拘束スリーブ２は
先端拘束面２Ｂとガイド部２Ｃを有し、ホルダ７とパン
チホルダ４により構成された上部副油圧シリンダ装置３
にネジリング８により保持されている。
【００１４】下型は前記ギヤダイス６と前記パンチ１に
対向配置された円柱状のパンチ１０と、拘束スリーブ１
２と、下部副油圧シリンダ装置１３とからなり、ギヤダ
イス６は下部副油圧シリンダ装置１３と一体に作動する
拘束スリーブ１２によってプレスボルスタ側に締結され
たホルダ１４，１５内にバネ体１６を介してフローティ
ング保持されている。
【００１５】ギヤダイス６は内径部にヘリカルギヤ成形
用内歯１７と、その上下の開口端にそれぞれガイド穴６
Ａ，６Ｂが形成されている。ギヤダイス６は実際には複
数のパーツを組み合わせてなる多重ばめされたダイス構
造を有している。パンチ１０は前述の上型と同様に円錐
台形状で端面にフラット面１０Ａとその周囲にテーパ面
１０Ｂを有しておりパンチ１と同一形状，同一寸法で、
拘束スリーブ１２のスライド穴１２Ａにスライド可能に
嵌合ガイドされ、パンチホルダ１８にパンチシキ１９と
共にスライド可能に保持されている。パンチホルダ１８
は管状のホルダ１４に締結されている。また拘束スリー
ブ１２も前述の上型と同様に先端拘束面１２Ｂとガイド
部２０を有し、ホルダ１４とパンチホルダ１８により構
成された下部副油圧シリンダ装置１３にネジリング２１
により保持されている。
【００１６】上記構成において成形過程は、まず図２に
示すように上型においては、上部副油圧シリンダ装置３
を作動させておき、下型においては、下部副油圧シリン
ダ装置１３を作動させ拘束スリーブ１２のガイド部２０
がギヤダイス６のガイド穴６Ｂに嵌合し、拘束面１２Ｂ
が内歯端面６Ｃと当接しギヤダイス６をホルダ１５に突
き当たるまで浮上させておく。
【００１７】ここで、ホルダ１５はギヤダイス６の内歯
端面６Ｃとパンチ１０のフラット面１０Ａが同一平面上
に位置するようギヤダイス６を保持している。次にブラ
ンク３０をギヤダイス６に挿入してパンチ１０に載置
後、図示しないプレスラムを下降させると拘束スリーブ
２のガイド部２Ｃがギヤダイス６のガイド穴６Ａに嵌合
し、拘束面２Ｂがギヤダイス６の内歯端面６Ｃと当接
し、ブランク３０の軸方向を拘束した状態で且つギヤダ
イス１をフローティング保持する。この状態が塑性流動
開始直前である。
【００１８】この状態はギヤダイス６に対して拘束スリ
ーブ２，１２が一体となってその中にブランクが閉じ込
められている状態である。その後更にプレスラムが下降
すると、パンチ１がブランク３０を押圧して進入し、同
時にギヤダイス６も追随して下降するので同時にパンチ
１０もブランク３０に進入する。従って、対向する２つ
のパンチの進行によりブランク３０の材料は、フラット
面１Ａ，１０Ａにより中央部が圧縮されると同時に、テ
ーパ面１Ｂ，１０Ｂに沿って半径方向の変形応力がより
多く与えられギヤ成形用内歯１７方向に塑性流動する。
【００１９】上記塑性流動は更に、拘束スリーブ２，１
２の先端テーパ面に沿って空間を埋めて行くので、歯部
がゆるやかにバランスして成形されて行く。なお、成形
中、ブランク材料の軸方向周囲は上部油圧シリンダ装置
３と下部油圧シリンダ装置１３により等しい力で押圧さ
れる拘束スリーブ２，１２の拘束面２Ｂ，１２Ｂにより
塑性流動するのを阻止されている。
【００２０】この様にして得られたギヤ部材は、比較的
ラフな使い方をする歯車装置ではこれでも十分に機能す
るが、更に精度が要求されるものでは図３に示すような
仕上げ加工が施される。すなわち、ヘリカルサイジング
用内歯５１を有し、フローティング保持されるヘリカル
ギヤダイス５０で前記ギヤ部材の周囲を拘束し、上下か
らギヤ完成品と同様の歯型を有し、前記ヘリカルサイジ
ング用内歯５１に軸方向に移動可能に嵌合されるヘリカ
ルパンチ５２，５３で押圧成形することにより上下端面
及び歯部が平坦に成形された精度の高い製品が得られる
（プレスによる押圧サイジング加工）。
【００２１】上記実施例では一対のパンチの先端を円錐
台形としているが、円錐状であっても、先端が衝突しな
い範囲で成形可能に構成されていれば何ら差し支えが無
いもである。
【００２２】以上のように構成した本実施例によれば、
ブランク４０の両端面４１，４２を円錐状の拘束スリー
ブ４，５で包囲することで軸方向を塑性変形を拘束し、
ギヤダイス６の小径より小さな径からなり先端を円錐状
にした一対のパンチ１，１０により同芯状に押圧してギ
ヤを成形するので、半径方向にブランク材料をバランス
よく塑性流動させることができる。特にヘリカルギヤ成
形用内歯１７に軸方向応力がほとんど作用しないので、
ギヤダイス６の寿命は著しく延びると共に比較的充填率
の高いヘリカルギヤを成形できる。それにより製造工程
の合理化と共に製造コストの低減を図ることができる。
【００２３】また、本発明によれば第１成形工程で得ら
れたヘリカルピニオン（Ａ）４０にわずかに残ったギヤ
の未充填部４１，４２をサイジング成形することにより
ギヤの充填率を飛躍的に高められる。図４，図５及び図
６にその様子を示すがブランク３０と第１成形後のヘリ
カルピニオン（Ａ）４０の高さは等しくＨであり、第２
成形後のヘリカルピニオン（Ｂ）５０の高さｈはＨに対
し５％前後短くなるが軸方向に塑性流動する未充填部は
加工硬化していないので型寿命に影響はない。次に本発
明の他の実施例を図７乃至９において説明する。
【００２４】本実施例はピニオンギヤの中心にシャフト
挿入孔もしくは取付孔を設けたものを示したもので、図
５の工程で得られた中間ブランク製品に図７の工程が加
えられる。
【００２５】即ち、図５の第１工程で得られた中間ブラ
ンク４０を図８に示すような金型で孔抜きを行い中空ブ
ランク６７を得る。次に図９に示すような金型でヘリカ
ルギヤ７１，孔７２，タンメン７３，７４等のサイジン
グ成形を行うことによって、高精度のヘリカルスプライ
ン７０を得ることが出来る。
【００２６】上記孔抜き工程を図８により説明するなら
ば、プレスラムが加工すると油圧又は空圧で予圧された
クッションスリーブ６１が先ずギヤダイス６２に嵌合
し、同軸位置を保持した状態で雄歯６０がクションスリ
ーブ６１にガイドされて下降し、ギヤダイス６２のヘリ
カルギヤ内歯６３にヘリカルギヤ６４をもって同軸に嵌
合している雌歯６５の内径に抜きかすを放出して孔抜き
を完了する。
【００２７】この様にギヤダイス内で孔抜きを行うこと
によりヘリカルスプラインの外周を拘束し孔抜き力によ
る変形を防止するようにしている。次にサイジング工程
を図９により説明するならば、孔抜きにより得られた中
空ブランク６７をギヤダイス５０内に挿入し、対向する
一方にマンドレル５８を備えたギヤ形状のパンチ５６と
５７を押圧してサイジング成形を完了する。これら一連
の工程において、ヘリカルギヤダイス内歯は第１工程＜
孔抜き工程＜サイジング工程の順に大きく設定する。こ
の様な工程を経て得られたピニオン製品は同軸精度の高
い孔を付加したものとなり結果的に高精度のギヤが得ら
れる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、充填率の
高いギヤを高精度に成形することができ、特に金型寿命
を大幅に延ばすことができるので製造工程の合理化と製
造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるヘリカルギヤの成形が
完了した状態を示す金型構造の一部縦断面図。
【図２】本発明の一実施例によるヘリカルギヤの成形を
開始する直前の状態を示す金型構造の一部縦断面図。
【図３】第２成形工程におけるヘリカルギヤの成形が完
了した状態を示す金型構造の縦断面図。
【図４】本発明の一実施例によるヘリカルギヤのブラン
クの縦断面図。
【図５】本発明の一実施例によるヘリカルギヤの縦断面
図。
【図６】本発明の一実施例による第２工程完了後のヘリ
カルギヤの縦断面図。
【図７】他の実施例におけるギヤの成形工程図。
【図８】図７の第２工程の金型構造の詳細縦断面図。
【図９】図７の第３工程の金型構造の要部縦断面図。
【符号の説明】
１，１０…パンチ、１Ｂ，１０Ｂ…テーパ面、２，１２
…拘束スリーブ、２Ｂ，１２Ｂ…拘束面、６…ヘリカル
ギヤダイス、３０…ブランク。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷間塑性加工によりギヤを成形する方法で
    あって、円板状のブランクと、該ブランクの中心を円錐
    状に上下方向からほぼ均等の圧力で押圧して塑性変形さ
    せ、外周に配置された所定のギヤ形状ダイスに沿ってギ
    ヤを成形することを特徴としたギヤの成形方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載において、ギヤ形状ダイス
    は、その上下部に配置される一対の円錐状の受け型手段
    とで塑性変形空間を形成し、その空間に材料を塑性変形
    させてギヤを形成することを特徴としたギヤの成形方
    法。
  3. 【請求項３】冷間塑性加工によりギヤを成形する方法で
    あって、ブランク端面の外周部を一対の受け型手段で包
    囲して材料の軸方向への塑性流動を拘束すると共に、前
    記ブランクを、外周に配置されたギヤダイスの小径と同
    等以下の径からなり、かつ先端にテーパ部を有して対向
    する一対のパンチにより同芯状に押圧することによっ
    て、半径方向に材料を塑性流動させてギヤを成形するこ
    とを特徴としたギヤの成形方法。
  4. 【請求項４】請求項３記載において、ブランクは円錐台
    形状のパンチで押圧されることを特徴とするギヤの成形
    方法。
  5. 【請求項５】請求項３もしくは４記載において、受け型
    手段は先端部に円錐状のテーパを有することを特徴とす
    るギヤの成形方法。
  6. 【請求項６】請求項１もしくは３記載において、ギヤの
    仕様がヘリカルであることを特徴とするギヤの成形方
    法。
  7. 【請求項７】請求項１もしくは３記載において、 第１成形工程で得られた中間ブランクを、ギヤダイス内
    に挿入し、ギヤ形状のパンチで上下から押圧することに
    よってギヤを成形することを特徴とするギヤの成形方
    法。
  8. 【請求項８】請求項１もしくは３記載において、 第１成形工程で得られた中間ブランクを、第２工程でギ
    ヤダイス内に挿入配置して穴抜きを行い、その同一工程
    内でギヤ形状のパンチで押圧成形することを特徴とする
    ギヤの成形方法。
  9. 【請求項９】冷間塑性加工によりギヤを成形する方法で
    あって、ブランク端面の外周部を一対の受け型手段で包
    囲して材料の軸方向への塑性流動を拘束すると共に、前
    記ブランクを、外周に配置されたギヤダイスの小径と同
    等以下の径からなり、かつ先端にテーパ部を有して対向
    する一対のパンチにより同芯状に押圧することによっ
    て、半径方向に材料を塑性流動させて中間ギヤを形成
    し、その該中間ギヤを第２工程でギヤダイス内に挿入配
    置して孔抜きを行い、更にその後第３工程でギヤダイス
    内に挿入配置してギヤ形状のパンチ又はマンドレルでサ
    イジング成形することを特徴とするギヤの成形方法。
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