JPH1029031A - 押出し鍛造加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い精度の製品を効率よく得ることができる
新規な押出し鍛造加工方法を提供する。 【解決手段】 所定の外周形状を規定するダイス２０と
所定の内周形状を規定するマンドレル３１を先端に有す
るポンチ３０とによって押出し鍛造するに際し、所定位
置にある前記ダイスに配置された被加工材に対し前記ポ
ンチが加圧前進して該被加工材を押出し成形する工程
と、前記工程後、前記ポンチを前進したまま、前記ダイ
スを前記ポンチの加圧方向と反対側方向に加圧移動して
被加工材の外周を拘束して該被加工材の外周を仕上げ成
形する工程と、次いで、前記ダイスを移動したまま、前
記ポンチを後退してそのマンドレルによって被加工材の
内周を規制して該被加工材の内周を仕上げ成形する工程
と、その後、前記ダイスをより被加工材を突き出す工程
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は金属の冷間鍛造方
法に関し、特には押出し鍛造加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、アルミニウム製丸棒などから円
筒状の部品を得る場合には、従来より、冷間鍛造による
押出し鍛造加工が広く実施されている。この加工方法
は、常温もしくは材料の再結晶温度以下において、ダイ
スに固定した前記丸棒などの被加工材にポンチなどの工
具を用いて被加工材に圧力を加え、その工具形状に沿っ
て押出し所定形状の製品を得るものである。後方押出し
の場合にあっては、被加工材は、前記ダイスとポンチと
の間から、前記ポンチの押圧方向の逆方向に押し出され
て筒状に突出する。しかる後、前記ポンチを被加工材か
ら引き抜くと所望の筒体が得られる。

【０００３】その際、前記被加工材とポンチとの間の摩
擦抵抗を少なくして、被加工材の押し出しやポンチの引
き抜きを効率的に行なうため、前記ポンチの先端の押圧
面にマンドレルを設けることがある。このマンドレル
は、前記ポンチの外径よりも僅かに大きく形成したもの
で、被加工材の内周とポンチとの間に隙間を形成するよ
うにして、その摩擦抵抗を少なくするものである。

【０００４】しかるに、この方法にあっては、被加工材
の成形はその外周側ではダイスによって、内周側ではマ
ンドレルによって行なわれるのであるが、ポンチによっ
てダイス外部に押出された被加工材の外周部分およびマ
ンドレルより後部の被加工材の内周部分は、その外径お
よび内径が成形型によって規制されないいわば自由賦形
部分となり、ある程度の寸法精度は出るものの、１００
分の１ミリ台の精度を得ることはできなかった。そのた
め、高い精度が求められる製品にあっては、この後に被
加工材の外周および内周の仕上げ加工の工程を経なけれ
ばならず、効率的でないばかりかコスト的にも問題であ
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明はかかる問題
点を解決するために提案されたものであって、高い精度
の製品を効率よく得ることができる新規な押出し鍛造加
工方法を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
所定の外周形状を規定するダイスと所定の内周形状を規
定するマンドレルを先端に有するポンチとによって押出
し鍛造するに際し、所定位置にある前記ダイスに配置さ
れた被加工材に対し前記ポンチが加圧前進して該被加工
材を押出し成形する工程と、前記工程後、前記ポンチを
前進したまま、前記ダイスを前記ポンチの加圧方向と反
対側方向に加圧移動して被加工材の外周を拘束して該被
加工材の外周を仕上げ成形する工程と、次いで、前記ダ
イスを移動したまま、前記ポンチを後退してそのマンド
レルによって被加工材の内周を規制して該被加工材の内
周を仕上げ成形する工程と、その後、前記ダイスをより
被加工材を突き出す工程とを含むことを特徴とする押出
し鍛造加工方法に係る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下添付の図面に従ってこの発明
を詳細に説明する。図１ないし図１０はこの発明の加工
方法を実施する装置を各工程ごとに順に示したもので、
図１はダイスに被加工材を載置した加工前の状態を示す
断面図、図２はポンチ側に後方押さえ部材が配置された
状態を示す断面図、図３はポンチにより被加工材を加圧
して押出し成形した状態を示す断面図、図４は図３の要
部の拡大断面図、図５はダイスをポンチの加圧方向と反
対側方向に移動する状態を示す要部の拡大断面図、図６
は同じくダイスの移動完了状態示す断面図、図７はダイ
スの移動状態においてポンチを後退する状態を示す要部
の拡大断面図、図８は同じくポンチの移動完了状態を示
す断面図、図９はダイスがもとの所定位置に戻った状態
を示す断面図、図１０は成形された製品をダイスから突
き出した状態を示す断面図である。

【０００８】本発明の加工方法は、前記したように、金
属製丸棒や角棒などの被加工材を、冷間鍛造による押出
し加工によって効率良くしかも高い精度に成形するもの
で、被加工材の押出し成形工程と外周仕上げ工程と内周
仕上げ工程と被加工材の突き出し工程を含むものであ
る。なお、以下の実施例では、いわゆる後方押出し加工
について説明するが、この発明方法は前方押出しおよび
複合押出し加工にも利用されることができることはいう
までもない。

【０００９】次に、添付の図面に従って、この発明の実
施例を後方押出し加工装置について説明すると、図にお
いて、符号１０は加工装置全体を表し、１１はフレー
ム、１２はその上フレーム、１３は中フレーム、１４は
下フレームである。符号２０はダイス、２５は中フレー
ム１３に取り付けられたダイスのためのベース、２７は
ノックアウトである。また、符号３０はポンチ、３１は
その先端に設けられたマンドレル、３５はポンチの取付
盤、４０は押出し部を規定する後方押さえ部材で、４５
は前記後方押さえ部材の取付盤である。さらに、符号Ｍ
は被加工材（ブランク）で、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は各加工
段階にある被加工材を表し、Ｐは成形された製品を示
す。

【００１０】また、作動機構に関しては、符号５０はダ
イス２０を前進後退するシリンダ装置で、５１はその作
動部材、６０はノックアウト２７を前進後退するシリン
ダ装置で、６１はその作動部材、７０はポンチ３０を前
進後退するシリンダ装置で、７１はその作動部材、８０
は後方押さえ部材４０を前進後退するシリンダ装置で、
８１はその作動部材を示す。なお、各シリンダ装置５
０，６０，７０，８０は油圧シリンダ装置であり、公知
の機構によって作動されるものであるので、油圧油の流
出入口の位置およびその流れ方向を図示して、各部の構
造については説明を省略する。

【００１１】図１はダイス２０に被加工材Ｍを載置した
加工前の状態を示す断面図である。この装置１０は、図
示のように、被加工材（ブランク）Ｍを、所定の外周形
状を規定するダイス２０と所定の内周形状を規定するマ
ンドレル３１を先端に有するポンチ３０とによって押出
し鍛造するもので、被加工材Ｍはダイス２０とノックア
ウト２７によって形成される凹部内に収容される。

【００１２】図２はポンチ２０側に後方押さえ部材４０
が配置された状態を示したものである。ポンチ２０によ
る押出し加工に先立って、被加工材Ｍの押出し長さを規
定する後方押さえ部材４０がシリンダ装置８０の駆動に
よって所定位置に前進ａし配置される。符号４１は後方
押さえ部材４０に形成されたポンチ２０の挿通孔であ
る。

【００１３】次に、被加工材Ｍの押出し成形がなされ
る。図３はポンチ２０によって被加工材Ｍ１を加圧し押
出し成形した状態を示す図である。この工程では、前記
のように所定位置にある前記ダイス２０に配置された被
加工材Ｍに対し、ポンチ３０がそのシリンダ装置７０の
駆動によって加圧前進ｂする。そして、図のように、ダ
イス２０およびノックアウト２７により前部および側部
が拘束された被加工材Ｍ１は、ポンチ３０の加圧前進に
よってポンチ３０の加圧方向と反対側に押出される（後
方押出し）とともに、その押し出された後端は前記後方
押さえ部材４０によって規定されて所定の筒形状に賦形
される。

【００１４】このとき、図４の拡大図からよりよく理解
されるように、ポンチ３０の先端のマンドレル３１は、
ポンチ加工による被加工材Ｍ１の内周Ｉとの摩擦抵抗の
増加を避けるためにポンチ本体の径より僅かに大きい径
によって構成されているので、被加工材Ｍ１の内周Ｉの
先端以外にはその内周Ｉとポンチ３０との間に隙間Ｓが
形成される。また、ポンチ３０の前進によって押し出さ
れた被加工材Ｍ１の後部Ｅはダイス２０のない空間に押
し出された部分である。このことより、被加工材Ｍ１の
前記隙間Ｓに位置する内周Ｉおよびダイス２０のない空
間に押し出された後部Ｅの外周Ｏは、成形型によって拘
束ないしは規制されない部分となり、従って高い精度を
期待することができない。そこで、この発明では、この
押出し成形工程に連続して、次のように、外周の仕上げ
工程および内周の仕上げ工程を行うのである。

【００１５】図５および図６は被加工材の外周の仕上げ
工程に関し、図５はダイス２０をポンチ３０の加圧方向
と反対側方向に移動する状態を示す要部の拡大断面図で
ある。図のように、前記の押出し成形工程にあるポンチ
２０および後方押さえ部材４０をそのままの前進状態
ａ，ｂにして、ダイス２０をそのシリンダ装置５０によ
って前記ポンチ３０の加圧方向と反対側方向に加圧移動
ｃして被加工材Ｍ１の外周を拘束して当該被加工材Ｍ１
の外周の仕上げを行う。このダイス２０の移動ｃによっ
て、前記押出工程でダイス２０のない空間に押し出され
た被加工材Ｍ２の後部Ｅの外周Ｏは、成形型（ダイス２
０）によって拘束され、所定の高い精度に仕上げること
ができる。図６はダイス２０が後方押さえ部材４０に当
接してその移動を完了した状態を示す図である。

【００１６】続いて内周仕上げ工程がなされる。図７は
ダイス２０の移動ｃ状態においてポンチ３０を後退ｄす
る状態を示す要部の拡大断面図である。この図からわか
るように、前記の外周仕上げ工程の位置にあるダイス２
０をそのままの移動ｃ位置に保持して、ポンチ３０をそ
のシリンダ装置７０の駆動によって後退ｄする。ポンチ
３０を後退することによって、前記押出工程で隙間Ｓを
有する被加工材Ｍ２の内周Ｉは、その先端の大径のマン
ドレル３１によって所定の高い精度に仕上げることがで
きる。図８はポンチ３０が後退を完了して後方押さえ部
材４０とともに所定の待機位置に戻った状態を示す図で
ある。

【００１７】このようにして押出し工程および外周仕上
げ工程ならびに内周仕上げ工程の完了した被加工材Ｍ３
は、図９のように、ダイス２０をそのシリンダ装置５０
によってもとの位置に下降ｅして戻し、図１０のよう
に、ノックアウト２７をそのシリンダ装置６０によって
前進ｆすることによって、ダイス２０より突き出されて
製品Ｐとなる。なお、ダイス２０の下降ｅとノックアウ
ト２７の前進ｆを同時に行ってもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明の
押し出し鍛造加工方法によれば、一旦押出成形を行なっ
た後、ダイスを加圧移動して被加工材の外周を拘束して
外周の仕上げをなし、かつポンチを後退してマンドレル
によって被加工材の内周を規制して内周の仕上げをなす
ものであるから、成形の１サイクルの中で被加工材を高
い精度で加工することができる。従って、従来、別工程
で行っていた仕上げ工程を単一工程中で行うことによっ
て、加工作業の効率化、コスト削減等を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイスに被加工材を載置した加工前の状態を示
す断面図である。

【図２】ポンチ側に押さえ部材が配置された状態を示す
断面図である。

【図３】ポンチにより被加工材を加圧し押出し成形した
状態を示す断面図である。

【図４】図３の要部の拡大断面図である。

【図５】ダイスをポンチの加圧方向と反対側方向に移動
する状態を示す要部の拡大断面図である。

【図６】同じくダイスの移動完了状態示す断面図であ
る。

【図７】ダイスの移動状態においてポンチを後退する状
態を示す要部の拡大断面図である。

【図８】同じくポンチの移動完了状態を示す断面図であ
る。

【図９】ダイスがもとの所定位置に戻った状態を示す断
面図である。

【図１０】成形された製品をダイスから突き出した状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 押出し加工装置 １１ フレーム ２０ ダイス ２７ ノックアウト ３０ ポンチ ３１ マンドレル ４０ 後方押さえ部材 ５０ シリンダ装置（ダイス駆動用） ６０ シリンダ装置（ノックアウト駆動用） ７０ シリンダ装置（ポンチ駆動用） ８０ シリンダ装置（後方押さえ部材駆動用） Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ 被加工材 Ｐ 製品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の外周形状を規定するダイスと所定
   の内周形状を規定するマンドレルを先端に有するポンチ
   とによって押出し鍛造するに際し、 所定位置にある前記ダイスに配置された被加工材に対し
   前記ポンチが加圧前進して該被加工材を押出し成形する
   工程と、 前記工程後、前記ポンチを前進したまま、前記ダイスを
   前記ポンチの加圧方向と反対側方向に加圧移動して被加
   工材の外周を拘束して該被加工材の外周を仕上げ成形す
   る工程と、 次いで、前記ダイスを移動したまま、前記ポンチを後退
   してそのマンドレルによって被加工材の内周を規制して
   該被加工材の内周を仕上げ成形する工程と、 その後、前記ダイスをより被加工材を突き出す工程とを
   含むことを特徴とする押出し鍛造加工方法。