JPH11179473A - 鍛造加工用押込みポンチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性に優れており、且つ不意のトラブルで
素材２個打ち状態になったときにもダイスの破損を防止
できるものを提供することにある。 【解決手段】 先端部の外径がダイス成形部の内径とほ
ゞ同じ大きさのポンチスリーブ１２と、素材に浅い穴を
あける前記ポンチスリーブ内に装着したインサートポン
チ１３とから構成され、該インサートポンチを前記ポン
チスリーブより圧縮強度の高い材料で形成するとゝも
に、その先端部１３Ａが前記ポンチスリーブの先端部よ
り前記浅い穴の深さと同じかもしくはそれ以上突出した
構成としたことを特徴とする鍛造加工用押込みポンチ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円柱状素材からカ
ップ状部材を押出し加工により成形する工程において、
前記素材の押出し側と反対側の面に浅い穴をあける加工
に用いる鍛造加工用の押込みポンチに関する。

【０００２】

【従来の技術】円柱状素材からリング状部品を鍛造で製
造する場合、通常図４に示すように、円柱状素材Ｍ（同
図Ｉ）に押出し加工を施してカップ状部材Ａ（同図II）
に先ず成形し、次にこのカップ状部材Ａの底部Ｂを打ち
抜く（同図III ）ことによりリング状部品Ｃ（同図IV）
に成形している。

【０００３】そして、円柱状素材Ｍの前記押出し加工に
よって、図４（II）に示すようなカップ状部材Ａに成形
する際、次工程である同図（III ）の底部Ｂを打ち抜く
加工において、被打ち抜き部材Ａ’の端面側にバリが発
生しないようにするために、素材Ｍの押出し側とは反対
側の面に浅い穴Ｄをあけている。

【０００４】この浅い穴Ｄをあける穴あけ加工には、従
来図５に示すような押込みポンチ１が使用されている。
すなわちこの押込みポンチ１は、前記リング状部品Ｃの
外径とほゞ同じ径の大径部２と、その先端部に前記浅い
穴Ｄと同じ径ならびに穴深さに対応した高さの凸部３を
有する一体型のものである。

【０００５】この一体型の押込みポンチ１では、前記大
径部２と円柱状素材Ｍに穴Ｄをあける前記凸部３とは、
そのつなぎ部４が滑らかな円弧でつながっていること、
更にはつなぎ部４に粗加工時に発生した切削条痕跡を残
さない平滑な表面に仕上げることが必要である。もし、
つなぎ部４が滑らかな円弧でつながっていないと、鍛造
時に前記つなぎ部４で大きな応力の不連続が発生し（応
力集中する）、早期に割れが発生することになり、また
切削条痕跡が残留している場合にも凸部３が大径部２か
ら欠け落ち、短寿命で且つ寿命が大きくばらつくことに
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような欠点をなく
すため、従来は前記つなぎ部４の加工には細心の注意が
払われているが、加工上の種々の制約から前記条件を満
たしていないのが現状である。すなわち、前記一体型の
押込みポンチ１を製造するには、まず旋削で粗加工し、
熱処理後研磨等の精密加工で所定の寸法に仕上げるとゝ
もに、粗加工でポンチ表面に発生した鋭利な切削条痕
（切削の刃物で付いた溝）を取り除いて平滑な表面に仕
上げるが、この表面仕上げ時において、大径部２と凸部
３とのつなぎ部４は間口が狭く、かつ円弧状であるため
研磨しにくい。その結果、切削条痕を取り残すことが多
くなり、このつなぎ部４に残留した切削条痕の影響で先
端部の凸部３が大径部２から欠け落ちる現象が発生し、
短寿命で且つ寿命が大きくばらつく、といった問題点が
あった。

【０００７】また、上記のようなカップ状素材Ａの成形
には図６に示すような冷間鍛造装置を使用するが、この
装置で使用する部材のうち磨耗が激しい工具は、鍛造中
に素材Ｍと直接接触し且つ大きな負荷を受ける押込みポ
ンチ１，ダイス５，押出しポンチ６であるが、通常ダイ
ス５は押込みポンチ１や押出しポンチ６と比較してその
寿命は かに長い。しかし、上述したような従来の一体
型の押込みポンチ１では、その大径部２の断面積はダイ
ス成形部の断面積とほぼ同じであり、また寿命向上のた
めに耐圧強度の高い材質を用いているため、大径部２そ
のものの強度はかなり高い。

【０００８】そこで、押出しポンチ６が破壊したり、素
材Ｍがダイス５の成形部内で押出しポンチ６またはダイ
ス５と焼き付いた場合は、素材けりだしスリーブ７また
はその下方に位置し素材けりだしスリーブ７を押し上げ
るピン８がうまく機能せず、素材Ｍのダイス５からのけ
りだし不良が発生するが、これが素材Ｍの自動搬送装置
を使用した連続鍛造の場合には、ダイス５に素材Ｍが入
ったままの状態で次の素材がダイスに運ばれてきて鍛造
される、いわゆる素材Ｍが２個以上ダイス５に入った状
態で鍛造されてしまうことになる。

【０００９】このような場合、図７に示すように、前記
ダイス５と押込みポンチ１，押出しポンチ６等の金型間
の隙間、つまり素材鍛造空間は素材１個分しかない。そ
のため、素材Ｍを２個以上同時に鍛造すると金型内で素
材が過充満となり、素材変形部や圧力の逃げ場が無くな
って鍛造荷重が設計荷重以上に急増し、高価なダイスと
ポンチが破損することになる。すなわち、素材２個を同
時に鍛造しても、耐圧強度の高い材質で形成された押込
みポンチ１はなかなか破損せず、突ききってしまうこと
が多い。そのため、ダイス５は過大な内圧のために割れ
たり、押込みポンチ１が座屈して、ダイス５内にはめ合
わされている大径部２の径がふくれ、その圧力によって
高価なダイスに欠損が発生する、といった問題点があ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来の諸問題点を解決するために成されたもので、素材
の自動送り装置を用いた連続鍛造中に、通常の鍛造状態
では従来と同等もしくはそれ以上の寿命が得られ、且つ
不意のトラブルで素材２個打ち状態になったときに、ま
ずポンチスリーブが破損することによって高価なダイス
の破損を防止できるものを提供することを目的としたも
のであり、その要旨は、先端部の外径がダイス成形部の
内径とほゞ同じ大きさのポンチスリーブと、素材に浅い
穴をあける前記ポンチスリーブ内に装着したインサート
ポンチとから構成され、該インサートポンチを前記ポン
チスリーブより圧縮強度の高い材料で形成するとゝも
に、その先端部が前記ポンチスリーブの先端部より前記
浅い穴の深さと同じかもしくはそれ以上突出した構成と
したことを特徴とする鍛造用押込みポンチにある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１乃至図３に示
す実施例及び前記図７により詳細に説明すると、発明者
は、円柱状素材Ｍを前方押出し加工によってカップ状素
材Ａを成形する際、図７の鍛造初期に示すように、鍛造
中の素材Ｍはまず押込みポンチ１の小径な凸部３と接触
する。そしてこの状態で押込みポンチ１が更に所定位置
まで下降することによりカップ状部材Ａが成形されると
ゝもに、素材Ｍの押出し側と反対側の面に浅い穴Ｄがあ
けられるが、同図の鍛造終了に示すように、先端の凸部
３とつながる大径部２の端面部２Ａとカップ状部材Ａと
は、鍛造終了時になっても部分的にしか接触していない
ことを見出した。

【００１２】すなわち、鍛造中の押込みポンチ１の先端
表面にかかる負荷の大部分は、その先端部の凸部３に作
用しており、該凸部３と円弧のつなぎ部４を介して連続
する大径部２の端面部２Ａには比較的小さな負荷しかか
らないことが、素材変形状態を詳細に観察した結果わか
った。このことから、大径部２の端面部２Ａ自体は凸部
３ほど耐圧縮強度を必要としないことを見いだし、この
ような観察結果から本発明が成されたものである。

【００１３】そこで本発明では、図１及び図２に示すよ
うに、押込みポンチ１１を、先端部の外径がダイス成形
部の内径とほゞ同じ大きさとしたポンチスリーブ１２
と、該ポンチスリーブ１２内に装着したこれとは別部材
からなるインサートポンチ１３とから構成した。

【００１４】そして、このインサートポンチ１３の先端
部１３Ａは前記ポンチスリーブ１２の先端部１２Ａより
突出しており、突出したこの先端部１３Ａで円柱状素材
Ｍに前記浅い穴Ｄをあけるように形成した。したがっ
て、先端部１３Ａの前記ポンチスリーブ１２の先端部１
２Ａからの突出長さＨは、素材Ｍにあける前記穴Ｄの深
さと同じかもしくはそれ以上突出しており、また先端部
１３Ａの外径Ｒは前記穴Ｄの内径と同じ大きさとした構
成のものである。

【００１５】そして更に、前記インサートポンチ１３の
方がポンチスリーブ１２より耐圧強度の高い材料で形成
されている。すなわち、インサートポンチ１３の材質
は、鍛造中の経時変化による径の増加を最小限にするた
めに高い降伏応力を持ち、かつヤング率の大きな材質で
あることが必要であり、例えば超硬合金等が望ましい。
一方、前記ポンチスリーブ１２の材質は、不測のトラブ
ルで素材Ｍが２個打ち状態になったときに、先ずポンチ
スリーブ１２が破損するようにすること、通常ダイス５
が超硬合金製であること等から、それより圧縮強度の低
い材料であることが必要であり、例えば高速度鋼等が望
ましい。

【００１６】なお、種々制約で超硬合金が使えない場合
や、金型費用の面からインサートポンチ１３やポンチス
リーブ１２に高速度鋼を使用する場合にも、インサート
ポンチ１３はポンチスリーブ１２より耐圧強度の高い材
料を用いる。この場合でもインサートポンチ１３の材質
は高い降伏応力を持ち、かつヤング率の大きな材質のも
のであることが必要である。

【００１７】そこで、図６に示すような冷間鍛造装置
に、従来の押込みポンチ１に代えて本発明に係る押込み
ポンチ１１を使用した場合の作用について説明するに、
ダイス５の成形部５Ａに入れられた円柱状素材Ｍは下降
する押込みポンチ１１により圧縮力が加えられる。この
際、図３の鍛造初期図に示すように、素材Ｍはインサー
トポンチ１３の先端部１３Ａと接触し、前記ポンチスリ
ーブ１２の先端部１２Ａとは接触しない。

【００１８】この状態が維持されながら押込みポンチ１
１が更に所定位置まで下降すると、前記素材Ｍはダイス
５の成形部５Ａと押出しポンチ６の成形部６Ａとの空間
部に押し出されて、図３の鍛造終了に示すように、カッ
プ状部材Ａが成形されるとゝもに、素材Ｍの押出し側と
反対側の面、すなわち底部Ｂの上面にはインサートポン
チ１３の先端部１３Ａにより浅い穴Ｄがあけられる。こ
のとき、前記ポンチスリーブ１２の先端部１２Ａと素材
Ｍとは部分的にしか接触していない。

【００１９】この押出し加工時において、前記インサー
トポンチ１３は鍛造時に圧縮荷重を受けて長手方向に縮
みかつ径が膨れる。このインサートポンチ１３の径の膨
れによってポンチスリーブ１２が押されて内圧が発生す
ることになり、前記ポンチスリーブ１２が破損するおそ
れがある。しかし、このインサートポンチ１３は鍛造中
の経時変化による径の増加を最小限にするために高い降
伏応力を持ち、かつヤング率の大きな材質で形成されて
いるため、前述のような不測の事態の発生を防止するこ
とができる。

【００２０】そして押出し成形後は、従来と同様に、前
記押込みポンチ１１が上昇してダイス５の成形穴５Ａか
ら引き出された後、前記カップ状素材Ａは前記けり出し
部材７により前記ダイス５の成形部５Ａから外部に排出
される。また、素材自動搬送装置を用いた連続鍛造中に
は、押出しポンチ６の破損やダイス５内で素材Ｍが焼付
く現象等で、けり出し時にピン８が破損する等の事態で
該素材Ｍをダイス５からけり出せない状態のまま次の素
材がダイスに運ばれてきて鍛造される状態、いわゆる素
材Ｍが２個以上ダイス５に入った状態で鍛造が行われる
場合があるが、金型内には素材１個分の空間しかないの
で、ダイス内で素材は変形の逃げ場を失ってポンチスリ
ーブ１２に強く突き当たることになる。

【００２１】このような事態が発生した時、上記したよ
うに、前記ポンチスリーブ１２はインサートポンチ１３
の圧縮強度より低い材料で形成されており、またダイス
５は十分な補強がなされているため、前記ポンチスリー
ブ１２が他の金型より先に破損して、その破片がポンチ
スリーブ１２の周囲の広い空間に落下して、インサート
ポンチ１３とダイス５との間に隙間ができる。従って、
インサートポンチ１３が前進しても、素材Ｍは前記ダイ
ス５とインサートポンチ１３との間にできた隙間へ押し
出されるため鍛造荷重が極端に上昇せず、ダイス５およ
びインサートポンチ１３は破損しない。

【００２２】上記のように、押込みポンチ１１をインサ
ートポンチ１３とポンチスリーブ１２との２部材で構成
することによって、長寿命となり、また、不測に発生し
たトラブルで素材２個打ち状態となった場合でも、最初
にポンチスリーブ１２が破損して高価なダイス５の破損
を防止することができる。なお、前記従来の一体型押込
みポンチ１では、寿命が凸部３の欠落により２万個から
５万個程度であったものが、本発明に係る押込みポンチ
１１では、ポンチスリーブ１２は割れで５万個程度の寿
命となり、またインサートポンチ１３は摩耗により２０
万個程度以上の長寿命となった。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る鍛造加工用押込みポンチ
は、上記のように、先端部の外径がダイス成形部の内径
とほゞ同じ大きさのポンチスリーブと、素材に浅い穴を
あける前記ポンチスリーブ内に装着したインサートポン
チとから構成され、該インサートポンチを前記ポンチス
リーブより圧縮強度の高い材料で形成するとゝもに、そ
の先端部が前記ポンチスリーブの先端部より前記浅い穴
の深さと同じかもしくはそれ以上突出した構成としたも
のであるから、従来例のように凸部と大径部とのつなぎ
部に残留した切削条痕の影響により、前記凸部が大径部
から欠け落ちる現象が発生せず、寿命が安定して長寿命
となる。また前記ポンチスリーブの耐圧強度がインサー
トポンチより低く設定されていることによって、素材自
動搬送装置を用いた連続鍛造中に不意のトラブルで素材
２個打ち状態となった場合でも、まずポンチスリーブが
破損して金型内に素材の余肉部を逃す隙間が生じるた
め、金型内の内圧が上がらず高価なダイスの破損を防止
することができる、といった諸効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鍛造加工用押込みポンチの斜視図
である。

【図２】同押込みポンチの半裁縦断面図である。

【図３】鍛造加工初期と鍛造加工終了時の断面図であ
る。

【図４】リング状部品の加工工程説明図である。

【図５】従来の鍛造加工用押込みポンチの半裁縦断面拡
大部分図である。

【図６】鍛造装置の要部説明正面図である。

【図７】従来の押込みポンチによる鍛造加工初期と鍛造
加工終了時の断面図である。

【符号の説明】

５ ダイス ５Ａ 同成形部 ６ 押出しポンチ ６Ａ 同成形部 ７ 素材けりだしスリーブ ８ ピン １１ 押込みポンチ １２ ポンチスリーブ １２Ａ 同先端部 １３ インサートポンチ １３Ａ 同先端部 Ａ カップ状部材 Ｂ 同底部 Ｃ リング状部材 Ｄ 穴 Ｈ 突出長さ Ｒ 外径

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部の外径がダイス成形部の内径とほ
   ゞ同じ大きさのポンチスリーブと、素材に浅い穴をあけ
   る前記ポンチスリーブ内に装着したインサートポンチと
   から構成され、該インサートポンチを前記ポンチスリー
   ブより圧縮強度の高い材料で形成するとゝもに、その先
   端部が前記ポンチスリーブの先端部より前記浅い穴の深
   さと同じかもしくはそれ以上突出した構成としたことを
   特徴とする鍛造用押込みポンチ。