JPS6114905B2 - - Google Patents

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JPS6114905B2
JPS6114905B2 JP7653577A JP7653577A JPS6114905B2 JP S6114905 B2 JPS6114905 B2 JP S6114905B2 JP 7653577 A JP7653577 A JP 7653577A JP 7653577 A JP7653577 A JP 7653577A JP S6114905 B2 JPS6114905 B2 JP S6114905B2
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punch
hole
container
hollow
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Hideaki Kudo
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中実金属棒片から中実軸または中空軸
付き中空製品を冷間押出しによつて製造する方法
に関するものである。
従来行なわれている冷間押出し法においては、
原素材が中炭素鋼、高合金鋼のように強度のある
金属からなる場合は、中空部の深さが穴明けポン
チ直径に比べて小さくない限り、穴明けポンチ圧
力は250Kg/mm2もしくはそれ以上に達することが
あり実際における押出しは不可能であつた。ま
た、強度が余り高くない金属においても穴明けポ
ンチ圧力が200Kg/mm2位であるが、深い穴を明け
るための細長いポンチは座屈強度が低下するの
で、やはり細長い製品を作ることは実用的に不可
能であつた。
この問題を解決するため、さきに発明者らは
「底付中空金属製品の製造方方法」(特許第775810
号、特公昭49−35497)として、原素材の一端周
囲につば部を設けると共に、穴明けポンチが圧搾
する位置に凹みを設け、この原素材をコンテナ内
に装着し、前記凹みに潤滑油を蓄えさせ、穴明け
ポンチとバツクアツプポンチとにより挾圧して前
記穴明けポンチを原素材内に押込み、流出する素
材に対し、前記つば部を保持するコンテナにより
張力を加えつつそれを引出すことを特徴とする加
工方法を発明した。この方法によれば、穴明けポ
ンチ圧力を従来の方法の場合に比べて相当低下さ
せることが可能であるが、そのために加工中にコ
ンテナまたはバツクアツプポンチを一定荷重のも
とに移動させることができるような装置が別途必
要となる。また、この一定荷重は、穴明けポンチ
の周囲に形成される円筒素材内に生じる引張応力
が、素材の引張耐力以下のある値となるよう制御
する必要がある。
本発明は、中空金属製品の一端に第3図、第5
図および第7図に示すような中実または中空の軸
部を有する製品を冷間押出しによつて製造する方
法に関するもので、前記軸部の径が中空金属製品
の径に等しい場合をも含む。本発明の方法は、前
記軸部を、固定ダイスまたは固定バツクアツプポ
ンチあるいは両者の組合せにより前方に押出す際
の所要圧力が一定となることを利用することによ
つて、上記コンテナまたはバツクアツプポンチの
一定荷重移動装置を省略し、なおかつ穴明けポン
チの周囲に流出する素材を原素材つば部により引
出す作用を与え、それによつて穴明けポンチ圧力
を低下させるようにしたものである。
本発明の実施例を以下、図面によつて説明す
る。
本発明の中実軸付き製品への適用実施例におい
ては、押出し加工前において、第1図に示すよう
に原素材1はあらかじめ棒材切断片を加工してそ
の一端につば部1aを形成すると共に、端面の穴
明けポンチ2が圧搾する位置において、このポン
チ2の端面との間に潤滑剤を蓄える凹み1bを設
けることは発明者らによる特公昭49−35497によ
る方法と同じである。ただし、本発明の方法にお
いては、原素材の長さを製品中空部分の長さに等
しく取り、原素材1の一端周囲に形成したつば部
1aを固定コンテナ3の端部に保持させるように
して原素材1をコンテナ3に形成した穴内にそう
入するとき、その先端部1cも穴内に設けた軸部
押出し用ダイス4の肩に接するようにする。この
ため、特公昭49−35497による方法において用い
られるバツクアツプポンチとコンテナとの相対運
動装置は不要で、両者は固定、静止のままで差支
えない。
このようにコンテナ3内に装着された原素材1
の端面の凹み1bに多量の潤滑剤を蓄えさせた
上、穴明けポンチ2を第2図に示すように圧力P
で原素材1内に押込む。前記潤滑剤は穴明けポン
チと原素材との間の面圧を減少し、この面圧に比
例する両者間の摩擦力を減少させるのに大きく役
立つ。前記穴明けポンチ2の原素材内への押込み
はコンテナ3と穴明けポンチ2との間に、原素材
を、前進する該ポンチ2の前面からみて相対的に
後方に流出させて筒状部1eを形成すると同時
に、原素材先端部1cをダイス4により前方空間
に流出させて軸部1dを形成する。原素材のつば
部1aは、後述する理由によつて、原素材押出し
の全工程にわたつてコンテナ端部に保持される。
このようにして原素材1を加工することにより、
第3図に示すような軸付き中空製品5を得ること
ができる。ただし、この場合、軸部5dの体積が
中空穴部容積5fと等しくなることは塑性変形に
おける体積不変原理の示す通りである。軸部体積
が中空穴部容積よりも大きな製品を必要とする場
合は、第8図に示すように、原素材にあらかじめ
つば部1aおよび凹み1bのほか、軸部の長さの
一部1dを形成し、前記軸部分1dの肩をダイス
4に接するようにコンテナに装着すればよい。
本発明の中空軸付き製品への適用実施例を第4
図および第5図に示す。この実施例では、製造さ
れるべき中空金属製品の中空軸部の径が中空金属
製品の径に等しい場合を示している。第4図は原
素材1の押出し前の状態で、この状態は第1図に
示す場合と同様である。第1図との違いは、ダイ
ス4がないこと、固定コンテナ3の奥に固定され
た穴明けバツクアツプポンチ6が置かれている点
であり、原素材1のつば部1aはコンテナ3の端
部に保持されると同時に、原素材先端部1cはバ
ツクアツプポンチ6の先端に接するようにしてお
く。次に第2図に示した場合と同様に穴明けポン
チ2を原素材1に押込むと、原素材1は穴明けポ
ンチ2とコンテナ3との間に流出して筒状部を形
成すると共に、原素材先端部1cは穴の前方空
間、すなわちバツクアツプポンチ6の周囲の空間
に流出して中空軸部を形成し、第5図の5に示す
ような製品が得られる。この際、穴明けポンチ2
とコンテナ3との間に流出する素材につば部1a
によつて引張応力を作用させることは第2図に示
した場合と同様である。
第5図の中空軸付き製品の場合も第3図の中実
軸付き製品の場合と同様に、前方に流出させられ
る中空軸部5dの体積は穴明けポンチ2によつて
形成される穴部容積5fに等しいという制限があ
る。中空軸部5dの体積がさらに大きな製品を得
るためには、第9図に示すように原素材1にあら
かじめ中空軸の一部1dを形成しておき、その中
空部底をバツクアツプポンチに接するように原素
材をコンテナ内に装着すればよい。
本発明の細径中空軸付き製品への適用実施例に
おける原素材1および工具の配置状態を第6図に
示す。この場合は、工具はコンテナ3の穴内に固
定ダイス4と固定穴明けバツクアツプポンチ6と
の両者を設けること以外は第1図および第4図に
示した場合と同様である。押出し作業も第2図に
ついて説明したと同様に行なわれ、製品は第7図
の5に示したものが得られる。この際、中空軸部
5dの体積はやはり穴明けポンチ2によつて形成
される穴部容積5fに等しい。そして、体積の一
層大きな軸部を必要とするときは、第10図に示
すように、原素材1に細径中空軸部の一部1dを
あらかじめ形成しておき、細径中空軸部の肩が固
定ダイスに、また中空部底が固定バツクアツプポ
ンチに接するように、原素材をコンテナの穴内に
装着する。
本発明の方法の目的とする穴明けポンチ圧力軽
減の原理は次の通りである。
棒材切断片からなる原素材をコンテナ内にそう
入し押出しポンチによつて圧搾してダイスから軸
部を流出させる従来の前方軸押出し方法の場合に
必要な押出し荷重をQとすれば、本発明の実施例
の第2図に示す方法において穴明けポンチ2に加
えられる荷重PとQとの差P−Qが穴明けポンチ
の周囲に形成されるべき筒状部1eの素材に伝わ
る引張荷重となることは力の釣合条件から明らか
である。この引張荷重の筒状部1eの単位横断面
積当りの値、すなわち引張り応力をtによつて表
わせば、特公昭49−35497において示したよう
に、塑性理論によつて本発明の実施例の第2図に
おける穴明けポンチ2の単位横断面積当りの圧力
pは、原素材をコンテナ内にそう入し穴明けポン
チを押込んで中空製品を形成する従来の後方容器
押出し加工法における穴明けポンチ単位横断面積
当りの加工圧力p0に比べて、引張応力tだけ低く
なる。前方に押出される軸部1dの断面寸法、形
状を適当に設計することによつて前方への押出し
荷重Qを加減すれば、引張応力tの値は穴明けポ
ンチの周囲の筒状素材の引張り耐力に近く保つこ
とができるから、本発明の方法によつて達成しう
る穴明けポンチ圧力の低減量の最大値はこの引張
耐力にほぼ等しい。これは百分率によつて表わす
と20ないし30%になる。
この際、原素材を前進する穴明けポンチによつ
て前方に押すことにより生じる引張応力tの材料
引出し作用と、穴明けポンチの材料排除作用との
相剰効果によつて原素材をコンテナ3と前進する
穴明けポンチとの間に残しつつ筒状部1eが形成
される。しかし、ポンチに加えられる荷重Pの方
が押出し荷重Qより大き過ぎて、引張応力が引張
り耐力を越えると、筒状部1eは所定の厚さより
薄くなるか、または波断するに至る。また、逆
に、上記Pが上記Qより小さければ、原素材の移
動は前方より後方に優先して起り、つば部1aが
コンテナ端部より離れて引張応力tは発生しない
ことになる。本発明においては、既述したよう
に、設計によつて上記Qを加減することにより、
上記P,Qの釣合いがとれて、つば部1aはコン
テナ端部に保持されつつ筒状部1eが形成される
のである。
第4図および第6図に示す実施例の場合も、中
空軸部を前方に押出すために必要な荷重をQによ
つて表わせば、上と全く同じ理論によつて、穴明
けポンチの単位横断面積当りの圧力pは同様に低
減させられる。
このようにして従来の加工法では穴明けポンチ
圧力がポンチの強度よりも大となるために加工が
不可能となるような強度の高い金属の中空製品、
または中空部の深さが穴明けポンチに比べて数倍
またはそれ以上もある中空製品の加工が、特別な
付帯設備なしに従来の加工に用いられるプレスを
使用した実施可能となる。
本発明による方法における穴明けポンチ圧力低
減量を明瞭に示すため、国際冷間鍜造グループ
(ICFG)が集成した押出し圧力のデータシート
(ICFG Data SheetNo.1/70およびNo.2/70)を
用いてJIS−S45C中炭素鋼の球状化焼なまし材に
相当するビツカース硬さ135の原素材より、第3
図に示すような長い円形中実軸付き中空製品を押
出す際に穴明けポンチ圧力を計算した結果を第1
1図に示す。図中、曲線1は筒状部1eが押出さ
れる際の原素材よりの断面減少率rbが33.3%の
場合、曲線2はrbが50%の場合、曲線3はrb
66.7%の場合であつて、縦軸に穴明けポンチ圧力
p−tを示す。横軸は中実軸部分1dが押圧され
る際の原素材よりの断面減少率rfを表わしてい
る。曲線1を例にとつて説明すると、左下の点線
部1aの範囲においては、軸部直径が原素材直径
に比べて十分小さくないため断面減少率rfが小
さく、これが4%以下になると、軸部押出し荷重
Qが過少となつて穴明けポンチの周囲の筒状素材
に伝えられる引張荷重P−Qが大となり、穴明け
ポンチ周囲の筒状素材の引張応力tが素材の引張
耐力を越えるために破断を生じる範囲である。
一方、軸部直径が小さくなつてrfが大きくな
り36%を過ぎるとQ≧Pとなつて軸部分はほとん
ど押出し形成されなくなり、穴明けポンチの周囲
の筒状素材には引張応力tが発生せず、穴明けポ
ンチ圧力p−tは、従来の加工法における穴明け
ポンチ圧力p0=187Kg/mm2となる。これは第11
図の曲線1の一点鎖線部1bによつて示されてい
る。したがつて、rfが5%から35%の間が、本
発明による方法の効果が現われる範囲で、特にr
fを許される限り低く選べば、tは引張耐力ぎり
ぎりとなつてポンチ圧力p−tは135Kg/mm2にな
る。したがつて、ポンチ圧力低減率は約28%に達
する。
この傾向は他の曲線2および3についても同様
である。前方押出しに必要な荷重Qは、断面減少
率rfの大きさばかりでなく、軸部を形成するダ
イス肩部およびカウンターポンチ先端の角度によ
つても調節することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1〜7図は本発明を実施する際の各段階を示
す。第1図は中実軸付き製品押出し前の状態、第
2図は押出し中の状態、第3図は加工された製品
のそれぞれ縦断面図である。第4図は中空軸付き
製品押出し前の状態、第5図は押出された製品の
それぞれ縦断面図である。第6図は細径中空軸付
き製品押出し前の状態、第7図は加工された製品
のそれぞれ縦断面図を示す。第8〜10図は特に
軸部の長い製品を作る場合の押出し前の原素材の
状態を示し、第8図は中実軸付き製品、第9図は
中空軸付き製品、第10図は細径軸付き製品のそ
れぞれ押出し前の状態の縦断面図である。第11
図は第3図に示したような中実軸付き中空製品を
押出す際の穴明けポンチ圧力を計算した結果を示
す図である。 符号の説明 1:原素材、1a:原素材のつば
部、1b:原素材端面の凹部、1d:軸部、1
e:押出しにより原素材に形成される筒状部、
2:穴明けポンチ、3:コンテナ、4:固定ダイ
ス、6:固定バツクアツプポンチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 原素材の一端周囲につば部を形成すると共に
    穴明けポンチが圧搾する面に凹みを形成し、コン
    テナに形成した穴内に原素材をそう入し、前記つ
    ば部をコンテナ端部に保持させ、原素材の先端を
    コンテナの前記穴の内部に設けられた固定ダイス
    または固定穴明けバツクアツプポンチあるいは両
    者に接するように原素材をコンテナ内に装着し、
    前記凹みに多量の潤滑油を蓄えさせ、穴明けポン
    チを前記凹みから原素材内に押込み、前記つば部
    を原素材押出しの全工程中、前記コンテナ端部に
    保持せしめつつ、原素材に穴を明けると共に、原
    素材を前記穴の前方空間に押出して中実軸または
    中空軸を形成し、この際、穴明けポンチとコンテ
    ナとの間に流出する素材に張力を発生させて穴明
    けポンチ圧力を低下させることを特徴とする中実
    軸または中空軸付き中空金属製品の製造方法。 2 原素材の一端周囲につば部を形成すると共に
    穴明けポンチが圧搾する面に凹みを形成し、原素
    材の他端にあらかじめ中実軸または中空軸の一部
    を形成せしめ、コンテナに形成した穴内に固定ダ
    イスまたは固定バツクアツプポンチあるいは両者
    を設け、前記穴内に原素材をそう入し、前記あら
    かじめ形成された中実軸部の肩を固定ダイスに、
    または前記あらかじめ形成された中空軸部の中空
    部底を固定バツクアツプポンチに、あるいは前記
    あらかじめ形成された中空軸部の肩および中空部
    底をそれぞれ固定ダイスおよび固定バツクアツプ
    ポンチに接するようにして原素材をコンテナ内に
    装着し、前記凹みに多量の潤滑油を蓄えさせ、穴
    明けポンチを前記凹みから原素材内に押込み、前
    記つば部を原素材の押出しの全工程中、前記コン
    テナ端部に保持せしめつつ、原素材に穴を明ける
    と共に、原素材を前記穴の前方空間に押出して中
    実軸部または中空軸部を形成し、この際、穴明け
    ポンチとコンテナとの間に流出する素材に張力を
    発生させて穴明けポンチ圧力を低下せしめること
    を特徴とする中実軸または中空軸付き中空金属製
    品の製造方法。
JP7653577A 1977-06-29 1977-06-29 Method of making hollow metallproduct having sold or hollow core axis Granted JPS5411063A (en)

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