JPH10180394A - 端部異形棒状製品の鍛造方法および鍛造装置 - Google Patents

端部異形棒状製品の鍛造方法および鍛造装置

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JPH10180394A
JPH10180394A JP8356046A JP35604696A JPH10180394A JP H10180394 A JPH10180394 A JP H10180394A JP 8356046 A JP8356046 A JP 8356046A JP 35604696 A JP35604696 A JP 35604696A JP H10180394 A JPH10180394 A JP H10180394A
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    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/76Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/766Connecting rods

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料歩留りが良く、製品に薄いバリが発生せ
ず、角部に丸味を付けることができ、さらに装置がシン
プルで高能率な搬送が可能であり、型寿命が長く量産に
適した鍛造方法および鍛造装置を提供する。 【解決手段】 予備成形された棒状素材を、上下の金型
で素材の軸方向と直交する方向から加圧すると共に、素
材の軸方向からパンチ7で加圧して素材少なくとも一方
の端部に凹部を成形して荒地鍛造を行う閉塞鍛造工程I
と、閉塞鍛造工程Iで得られた素材を、上下の金型で素
材の軸方向に直交する方向から加圧して荒鍛造を行う密
閉鍛造工程IIと、密閉鍛造工程IIで得られた素材を、上
下の金型で素材の軸方向に直交する方向から加圧してバ
リ出しを行う仕上鍛造工程III と、仕上鍛造工程IVで得
られた素材をバリ抜き加工するバリ抜き工程IVを、順に
実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は端部異形棒状製品の
鍛造方法および鍛造装置に関する。端部異形棒状製品と
は、広義には棒状部材の一端または両端が棒状部分とは
形状が異なる棒状製品をいい、狭義にはさらに端部に凹
所が形成される棒状製品をいう。狭義の端部異形棒状製
品の代表的な物としては、コネクティングロッド、スパ
ナー、ユニバーサルジョイントヨーク等がある。本発明
はこれら広義の端部異形棒状製品の鍛造に適し、狭義の
端部異形棒状製品には特に好適な鍛造方法および鍛造装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】端部異形棒状製品の代表例の一つである
コネクティングロッドの従来の鍛造方法を図7に基づき
説明する。図7(A)は最も一般的な型鍛造法を示して
おり、棒材から素材を切り取った後、フォージングロー
ル等で予備成形し、プレスまたはハンマーで型鍛造を行
いコネクティングロッドに仕上げる。この型鍛造の代表
的な工程は4工程からなり、つぶし工程、荒工程、仕上
工程およびバリ抜き工程からなる。
【0003】しかるに、この型鍛造法は各工程のそれぞ
れでバリを出しながら進めていく。すなわち、下金型に
置かれた加熱素材は、加圧によって最初外方へ広げら
れ、下金型をほぼ満たすと同時に上金型の凹所へも流れ
込む。上下金型を十分満たしたのち、余分の材料はバリ
となって周囲にはみ出る。このバリは薄いので急冷され
変形抵抗が大きくなり、材料は抵抗の少ない金型の方へ
流れやすくなり、金型のすみずみを満たす。したがっ
て、このバリは型鍛造にとって不可欠である。
【0004】しかしながら、各工程でバリを出すこと
は、材料の歩留りが悪いことを意味し、通常は60〜7
0%であり、経済的でないという問題がある。この歩留
りの問題を解消したのが、図7(B)に示す閉塞鍛造法
であって、これは素材を予備成形した後、棒状素材を複
数の分割ダイで加圧挾持し、閉塞した状態下において外
部からパンチを圧入させて素材を所望の形に成形するも
のである。
【0005】上記の閉塞鍛造法は、材料歩留りは 100%
に近づく鍛造法であるが、つぎの欠点がある。まず閉塞
鍛造では素材を閉塞するため、分割ダイは組合せ型を用
い加圧時に隙間ができないようにしているが、素材と最
終製品の体積とが正確に一致せず少しでも素材の量が多
いと、図8に示すように分割ダイa、bやポンチc、d
の合せ面や嵌合面から肉がはみ出して薄いバリfが発生
し、これを取り除くための仕上作業が必要となり、逆に
少ないと最終製品の一部に欠肉ができる。また、分割ダ
イa、bやパンチc、dの先端は強大な圧力に耐えるよ
うにするため単純な形状しか採用できず、鍛造品の角部
に丸味を付けることはできない。このため、製品の角部
に応力が集中しやすく、強度上不利になるという欠点が
ある。さらに、つぎの理由から量産には適していない。
第1に、複数の分割ダイで密閉して加圧するため、材料
流動に非常に高い圧力が必要となり、高い精度の予備成
形品が必要となる。しかし、現状では満足のいく予備成
形方法がない。第2に、鍛造時に加熱素材が金型内に滞
留する時間が長くなり、複雑な形状の金型が必要である
ため、型寿命が短いという欠点がある。第3に、複数の
分割ダイを必要とするなど装置が複雑であるため、高能
率の金型間搬送が困難で、1個づつの生産となるため、
生産性が低い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の理由により、閉
塞鍛造法は量産には用いられておらず、未だ量産は材料
歩留りの劣る型鍛造法で行われているのが現状である。
【0007】本発明は上記事情に鑑み、材料歩留りが良
く、製品に薄いバリが発生せず、角部に丸味を付けるこ
とができ、さらに予備成形の精度が低くてよく、装置が
シンプルで高能率な搬送が可能であり、型寿命が長く、
これらの特質により量産に適した鍛造方法および鍛造装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の鍛造方法は、
予備成形された棒状素材を、上下の金型で素材の軸方向
と直交する方向から加圧すると共に、素材の軸方向から
パンチで加圧して素材の少なくとも一方の端部に凹部を
成形して荒地鍛造を行う閉塞鍛造工程と、前記閉塞鍛造
工程で得られた素材を、上下の金型で素材の軸方向に直
交する方向から加圧して荒鍛造を行う密閉鍛造工程と、
前記密閉鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材
の軸方向に直交する方向から加圧してバリ出しを行う仕
上鍛造工程と、前記仕上鍛造工程で得られた素材を、バ
リ抜き加工するバリ抜き工程を、順に実行することを特
徴とする。請求項2の鍛造方法は、前記密閉鍛造工程を
省略したことを特徴とする。請求項3の鍛造装置は、同
一プレスの下ダイホルダと下ダイホルダのそれぞれに、
閉塞鍛造用金型と密閉鍛造用金型と仕上鍛造用金型とバ
リ抜き金型をその順で並べて配置し、かつ閉塞鍛造用金
型を配置した部位には水平パンチを上下の金型内に圧入
させる水平パンチ作動機構を取付けていることを特徴と
する。
【0009】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面
に基づき説明する。まず、本発明の鍛造方法で用いられ
る鍛造装置を説明する。図5は下ダイホルダに各工程の
金型1〜4を取付けた鍛造装置の平面図、図6は図5の
VI〜VI線矢視における閉塞鍛造工程用プレスの断面図で
ある。
【0010】図5において、1〜4は下ダイホルダー5
に取付けられた下型であって、1は閉塞鍛造用金型、2
は密閉鍛造用金型、3は仕上鍛造用金型、4はバリ抜き
用金型である。
【0011】閉塞鍛造用の下金型1と上金型6(図6参
照)は、素材を密閉し閉塞して鍛造するための金型であ
るが、従来技術の閉塞鍛造用金型と異なり、予備成形品
の体積と厳密に一致させる必要はない。すなわち後工程
でバリ出しが行われるため、荒地鍛造を行えるだけの少
しラフな精度と形状を有しておればよい。
【0012】前記金型2〜4は、従来の型鍛造と同様の
金型が用いられ、該金型2〜4に対応する上金型(図示
省略)も従来と同様の金型が用いられ、上ダイホルダ1
3(図6参照)に取付けられる。なお、各金型1〜4の
間での素材の搬送は図示しないトランスファーアームに
よって行われる。
【0013】つぎに、前記閉塞鍛造用金型1を用いるプ
レス構造を図6に基づき説明する。
【0014】このプレスは上金型6が上金型ホルダ17
に取付けられ、該上金型ホルダ17は液体流入口14か
ら圧力室14′に満たされた高圧液によって常時下方向
に力が作用している。上金型ホルダ17の下限はストッ
パーナット15′によって決定される。また上金型ホル
ダ17はガイドポスト15によって上下方向を除いて拘
束されている。
【0015】一方、下金型1は下ダイホルダ5に固定さ
れる。下ダイホルダ5には水平方向に移動可能なパンチ
ホルダ8が設けられ、該パンチホルダは3個のリンクか
らなるトグルリンク機構10によって水平方向に動くこ
とができる。すなわち下ダイホルダ5に設けられた上下
に移動可能な摺動ブロック9の受圧面20が、上ダイホ
ルダ13の摺動ブロック押え面19によって押えられる
と、摺動ブロック押え面19は下方向に動き、パンチホ
ルダ8が水平方向に動くようになっている。
【0016】パンチホルダ8には水平方向から素材の端
部を加圧するためパンチ7を取付けてある。またスプリ
ング12によって常に押えつけられているため、受圧面
20を押しつける力がなくなったときは、パンチホルダ
8は後退し、摺動ブロック9は上方に動く。
【0017】このプレスにおいて、素材を金型1にセッ
トし、プレスを作動させると先ず上金型6が下金型1に
当る。この時から上金型6は圧力室14′の液圧により
下金型を押し付けると同時に、上ダイホルダ13の摺動
ブロック押え面19が受圧面20に当接し、そのまま上
ダイホルダ13が下ると、摺動ブロック9が下に移動
し、トグルリンク10によってパンチホルダ8が前進す
る。するとパンチ7が密閉された金型1、6内で素材を
両端から据え込み、端部を希望する形状(例えば、凹
形)に成形する。
【0018】上記の成形時には、上ダイホルダ13が下
るので、圧力室14′の液体は外部に設けたアキュムレ
ータ(図示しない)に戻される。成形が終り、上ダイホ
ルダ13が上昇すると、パンチホルダ8はばね力で後退
し、圧力室14′には再びアキュムレータによって液体
が入り込み、上金型ホルダ17が下に押し出される。な
お、11は素材を下金型2から取出すためのエジェクタ
ーピンである。
【0019】つぎに、前記鍛造装置を用いた本発明の鍛
造方法を説明する。図1は本発明の鍛造方法の工程図、
図2は閉塞鍛造工程Iの説明図、図3は密閉鍛造工程II
の説明図、図4は仕上鍛造工程III で得られた鍛造品の
説明図である。本発明は端部異形棒状製品の内、特に、
コネクティングロッドの成形に適している。
【0020】図1に示す本発明の鍛造方法は、棒状の素
材を予備成形した後、閉塞鍛造工程I、密閉鍛造工程I
I、仕上鍛造工程III 、バリ抜き工程IVの順で実行され
る。なお、図1は鍛造品の2個取りの例を図示し、図2
〜3は1個取りの例を図示している。2個取りの場合、
能率がよいが、本発明は両方を含むものである。
【0021】予備成形は、その直後の閉塞鍛造工程Iが
荒地鍛造を行うもので厳密な精度を必要とせず、無理な
成形もしないので、成形速度は早いが体積配分が困難な
フォージングロールを用いて成形することで十分であ
る。
【0022】図1および図2に示す閉塞鍛造工程Iは、
下金型1に素材Xを入れ、素材Xの軸方向と直交する方
向から上金型6で加圧し、軽く平らにつぶす。そして、
軽く平らにつぶした素材の軸方向両端部以外を上下の金
型1、6で塞いだ状態で、素材Xの軸方向両端からパン
チ7を圧入させ、端部形状(コネクティングロッドであ
れば、ビッグエンドの凹部とスモールエンド)を形成す
る。コネクティングロッドのビッグエンドのような凹部
は、上下加圧のみでは材料流動が少なく、しかも、凹部
の上下中間部にバリが発生し、完全に凹部を成形できな
いが、パンチ7による水平加圧を行うと、材料の分配が
精度よく行われて荒地鍛造を十分に行うことができる。
【0023】図1および図3に示す密閉鍛造工程IIは、
下金型2とそれに対応する上金型により上下加圧を行
う。なお、下金型2は、下金型本体2Aと下金型本体2
Aに対し昇降する下パンチ2Pとから構成され、下パン
チ2Pは鍛造品Zを荒鍛造後に上昇して下金型2から取
出す際に使用する。また、前記下パンチ2Pを下金型本
体2Aと一体にする場合は、図6に示すように下金型2
にエジェクターピンを設ければよい。
【0024】この工程によって、荒鍛造が行われ、鍛造
品Zであるコネクティングロッドのロッド部のH形断面
や両エンド部の凹凸形状が概略形作られる。ただし、エ
ンド部の外側などに多少の欠肉部eがあっても差し支え
ない。これは、次工程でバリ出し鍛造した段階で材料が
充満するからである。
【0025】なお、本工程の主目的は次工程(仕上鍛造
工程III )での材料流れと鍛造圧力を極力小さくするた
めであるので、断面の凹凸が比較的少なかったり、端部
の凹形状が小さい場合は、省略してもよい。請求項1の
鍛造方法は本工程を有する方法であり、請求項2の鍛造
方法は本工程を省略した方法である。
【0026】図1に示す仕上鍛造工程III は、通常の型
鍛造で行うバリ出し鍛造であり、図4はこの工程で得ら
れる鍛造品Zを示している。Fは本工程で生じたバリで
あり既述のごとく型鍛造に必要なバリである。
【0027】本工程III では、前工程(密閉鍛造工程II
または閉塞鍛造工程I)で材料配分が精度よく行われて
いるため、バリFは最少限にとどめることができ、鍛造
荷重も小さくなる。このように鍛造荷重が小さくてすむ
こと、および閉塞鍛造用の組合せ金型でなく上下の金型
であることから、金型内にR部を形成し、鍛造品の角部
に丸味Rを付けることが可能となる。
【0028】図1に示すバリ抜き工程IVは、従来の型鍛
造におけるバリ抜き加工と同様のバリ抜き工程である。
この工程で図4に示すバリFが除去され、鍛造品Zが出
来あがる。
【0029】上記の本発明における鍛造方法によると、
閉塞鍛造工程Iは後工程でのバリ出しが許容されるた
め、厳密な精度を要せず無理な成形をしなくてもよい。
このため、金型寿命が長くなり、装置がシンプルで高能
率な金型間搬送が可能となるため量産に適することとな
る。また、閉塞鍛造工程Iまたは密閉鍛造工程IIで材料
配分が精度よく行われているため、バリを最少限にとど
めることができ、材料歩留りがよく、最終成形を上下金
型で行うので、鍛造製品の角部に丸味を付けることがで
きる。
【0030】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、閉塞鍛造工程
Iは後工程でのバリ出しが許容されるため、厳密な精度
を要せず無理な成形をしなくてもよい。このため、金型
寿命が長くなり、装置がシンプルで高能率な搬送が可能
となるため量産に適することとなる。また、閉塞鍛造工
程Iまたは密閉鍛造工程IIで材料配分が精度よく行われ
ているため、バリを最少限にとどめることができ、材料
歩留りがよく、最終成形を上下金型で行うので、鍛造製
品の角部に丸味を付けることができる。請求項2の発明
によれば、断面変化の少ない鍛造品に適用すれば密閉鍛
造工程IIを省略できるので、より高速で端部異形棒状製
品を量産することができる。請求項3の発明によれば、
1台のプレスで、閉塞鍛造工程Iと密閉鍛造工程IIと仕
上鍛造工程III とバリ抜き鍛造工程IVを実行でき、能率
よく端部異形棒状製品を鍛造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鍛造方法の工程図である。
【図2】閉塞鍛造工程Iの説明図である。
【図3】密閉鍛造工程IIの説明図である。
【図4】仕上鍛造工程III で得られた鍛造品の説明図で
ある。
【図5】本発明の鍛造装置における下ダイホルダ上の各
金型1〜4を示す概略平面図である。
【図6】図5のVI−VI線矢視で示す閉塞鍛造工程用プレ
スの断面図である。
【図7】コネクティングロッドの従来の鍛造方法の説明
図であり、(A)図は型鍛造法の工程図、(B)図は閉
塞鍛造法の工程図である。
【図8】従来の閉塞鍛造法における問題点の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 閉塞鍛造用金型 2 密閉鍛造用金型 3 仕上鍛造用金型 4 バリ抜き用金型 7 パンチ I 閉塞鍛造工程 II 密閉鍛造工程 III 仕上鍛造工程 IV バリ抜き工程

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予備成形された棒状素材を、上下の金型で
    素材の軸方向と直交する方向から加圧すると共に、素材
    の軸方向からパンチで加圧して素材の少なくとも一方の
    端部に凹部を成形して荒地鍛造を行う閉塞鍛造工程と、 前記閉塞鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材
    の軸方向に直交する方向から加圧して荒鍛造を行う密閉
    鍛造工程と、 前記密閉鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材
    の軸方向に直交する方向から加圧してバリ出しを行う仕
    上鍛造工程と、前記仕上鍛造工程で得られた素材を、バ
    リ抜き加工するバリ抜き工程を順に実行することを特徴
    とする端部異形棒状製品の鍛造方法。
  2. 【請求項2】前記密閉鍛造工程を省略したことを特徴と
    する請求項1記載の端部異形棒状製品の鍛造方法。
  3. 【請求項3】同一プレスの下ダイホルダと下ダイホルダ
    のそれぞれに、閉塞鍛造用金型と密閉鍛造用金型と仕上
    鍛造用金型とバリ抜き金型をその順で並べて配置し、か
    つ閉塞鍛造用金型を配置した部位には水平パンチを上下
    の金型内に圧入させる水平パンチ作動機構を取付けてい
    ることを特徴とする端部異形棒状製品の鍛造装置。
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