JPS6219254B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、比較的細い棒状素材をもつて、該断
面積より大きい断面積の開口面を形成するコツプ
状部材の温間鍛造方法に関し、特に棒状素材を温
間処理してその両端を拘束しながら開放型内で据
え込み、続いてポンチを圧入して後方押し出し成
形するようにしたものである。

チエンローラ、ベアリングレース、ナツト等の
比較的浅いコツプ状部材、或は深いコツプ状の中
空強靭部品を製造するに際して、これらの原形を
鍛造によつて成形し、次いで切断、穴明けし、更
に加工研摩等が行なわれて製品となる。即ち前記
鍛造によつて形成される中間製品は、底のある筒
体であり、次いで穴明け、切断等が行なわれる
が、このような１次鍛造品（中間製品）は通常コ
ツプ状に形成されるので以下コツプ状部材とい
う。

ところでこのようなコツプ状部材の鍛造は従来
熱間で行なわれ、開放型を用いて後方押し出しす
るときは、成形コツプ状部材の外径に近い断面の
素材を加熱処理して成形型に入れ、開放口よりコ
ツプ状部材の内径に相当する圧入ポンチを圧入し
て周壁および底辺が形成され、最後に底辺に予め
配設されているノツクアウトピンで押し出してい
る。また圧入ポンチの圧入に先立つて据え込みを
行なう場合もあるが、この場合の据え込みは、前
記成形型内周面を塞ぐようなピストン状ポンチを
圧入するもので、成形型の底側に据え込まれた
後、前記したような圧入ポンチが圧入されてい
る。また一般にはこれらの据え込みおよび型鍛造
がそれぞれ別の機械で行なわれ、設備が高騰し、
工程数も多く複雑である。又当然ながら更に加熱
装置も必要となり、該加熱による寸法精度の確保
難、脱炭による表面肌荒れ等が発生し易い。

そのため一部ではコストが安い冷間鍛造手段も
検討されているが、加工荷重の増大、ポンチ部材
の折損が問題となり、更には、圧縮加工時に生ず
る加工熱のために成形部材が加工硬化するので、
加工工程中或は加工の最後に軟化焼鈍する必要が
あること等の欠点が指摘されている。

また熱間、冷間にかかわらず所要長さに切断さ
れた鍛造用素材（以下ブランクという）は、切断
によつて容易に得られるものであることが必要で
ある。特にブランクを棒状材とし、同じ鍛造機で
剪断して形成するときは、線径が細いものほど容
易に剪断できると共に剪断面も正確になつてくる
が小さい断面積のブランクを用いて、該ブランク
の外径より大きな中空断面の内径をもち、またブ
ランク断面積より大きな中空断面積をもつコツプ
状部材を形成するような強力加工の後方押出は冷
間鍛造では成形し得なかつた。

一方鍛造手段として素材を数百度に加熱して鍛
造する温間鍛造も知らえている。本発明者等はこ
の温間鍛造を、前記コツプ状部材の鍛造成形に利
用すれば、熱間鍛造で指摘されたような欠点をな
くし、安価に製造し得るものと考え鋭意研究の結
果本発明に到達した。しかしてこのような本発明
とは、前記棒状のブランクを400〜800℃に加熱し
て開放成型内に挿入し、その一端部を上記開放成
形型内に嵌め込み、他端部を据え込みポンチに形
成された段凹部に嵌め込むことによつて両端部を
拘束し、次いで該棒状ブランクを圧縮することに
よつて据え込み、その後該成形型内の据え込みブ
ランクに圧入ポンチを圧入して後方押し出しする
ようにしたものである。

以下本発明を図面に基づいて詳細に説明するが
図は本発明の具体的な実施例を示すもので、前記
および後述する記載の趣旨に沿えば、他の形状に
なるコツプ状部材の成形にも同様に適用され、据
え込みポンチ部材もまた他の構成によつて実施す
ることもできる。また特許請求の範囲に記載した
実施態様も本発明を限定するものではない。第１
図は本発明を実施する棒状ブランク１を用いて温
間鍛造するコツプ状部材２を例示し、該コツプ状
部材２は垂直な周壁２ａと底辺２ｂおよび必要に
よつて形成される突底２ｃで構成される。該コツ
プ状部材２は１次成形品であつて、後で該底辺２
ｂに穴明け加工したり、或は周壁２ａを切断して
切り離し、前記したようなチエンローラ、ベアリ
ングレース、ナツト等の中間製品を形成するもの
である。第２図は前第１図に例示したコツプ状部
材２の成形に本発明を適用し、両端部を拘束して
圧縮据え込みを行なう具体的な手段を例示してい
る。即ち３は鍛造成形型（以下ダイスという）を
示し、４はキヤビテイを示す。これらのダイス３
は鍛造機等のダイスブロツクに固定される。そし
てその上部に進退自在に配設されたカーターナイ
フ１２に取り付けられたばね材１３によつて、加
熱されたブランク１を支持している。又該キヤビ
テイ４の中心にはノツクアウトピン５を配設する
と共に据え込みポンチ７には嘴状部７′を形成し
てその中心にポンチピン１１を摺動可能に設け
る。そして該ポンチピン１１はコイルばね１０に
よつて突出付勢するように構成される。そして前
記ダイス３内のノツクアウトピン５およびポンチ
ピン１１は、それらの軸心が一致するように芯出
して設けられる。１２はカータナイフを例示し、
該カーターナイフ１２は前記の如く400〜800℃に
加熱された棒状ブランク１を保持しつつ、第２図
において左右より、ダイス３の中心にブランク１
の中心が合致する位置までブランクを搬送する。
なお該カータナイフ１２には、第３図に示す如く
棒状ブランク１の保持凹部１４と共に押えばね１
３を設けてブランク１を保持する様に構成され且
つブランク１がポンチピン１１によつてダイス内
に挿入され、ブランク先端が拘束部５′まで入つ
た時、即ち第４図の状態になつた時に停止する様
に構成され、次いでポンチピンが前進しブランク
を加圧し始める時期と相前後してカーターナイフ
１２が左方へ後退する様に構成される。

一方本発明を適用する前記ダイス３の底面およ
び据え込みポンチ７の嘴状部の先端には、それぞ
れ段凹部５′および８を形成し、据え込み時にブ
ランクが左右に移動しないようにしている。この
様に構成されたダイス３および据え込みポンチ７
の間に位置されたブランク１に対して、第４図に
示す様に据え込みポンチ７がポンチピン１１を伴
なつて前進し、据え込みポンチ７に収納されたポ
ンチピン１１も据え込みポンチ７と一体的となつ
て前進する。そしてその前進軌跡中に位置するブ
ランク１をポンチピン１１が押してカーターナイ
フ１２から離脱させると共にキヤビテイ４内に押
し入れ、ブランク１の先端を前記凹部５′内に挿
入する。そしてこの状態において前記カーターナ
イフ１２を退避させるが、退避に際しては前記押
えばね１３が弾性変形を受けるのでポンチピン１
１があつても障害にはならない。

次に据え込みポンチ７が更に前進し、同時にば
ね１０は、ポンチピン１１によつて、ポンチピン
１１とスペーサー９とが接触する位置まで後方へ
押し縮められると共に、第５図に示すように据え
込みポンチ先端部では段凹部が形成され、ブラン
ク後端を拘束保持する。なお棒状ブランク１と前
記段凹部８および５′の外径は、ほぼ同じである
かブランク１をやや細径のものとする。従つてこ
れら段凹部８および５′は、ブランク１の後端お
よび先端をそれぞれ取り囲むように拘束保持す
る。

次いで据え込みポンチ７およびポンチピン１１
が前進し、ブランク１を第６図に示す様に圧縮変
形させ、据え込みブランク１ａが形成される。そ
して該据え込みは、主としてポンチピン１１の先
端面と、ノツクアウトピン５の頂面で行なわれ、
且つ前記段凹部８および５′によつてブランク１
の端部がそれぞれ拘束されているので、中央部が
周辺方向へ対称的に膨れる。そして本発明の据え
込みにおいては、該据え込みの膨れ外周がキヤビ
テイ４の周辺と僅かの間隙を形成するか、或は僅
かに接触する程度で留めるように据え込みポンチ
７の停止位置を調整する。特に本発明ではブラン
ク１を細径棒材で形成したから剪断面が比較的良
好に形成されており、ポンチピン１１およびノツ
クアントピン５の面に均整に当接すると共に、そ
の両端部がそれぞれ段凹部で拘束されているた
め、偏心することがなく、図示するように周辺方
向へ対称的な据え込みブランク１ａが形成され
る。更にダイス３のキヤビテイ４周壁との間に僅
かの間隙をもたすか或は僅かに周壁に接する様に
しているので、ブランク１の保有する前記温間処
理時の温度がダイス３へ伝熱吸収されることが少
ない。また細径ブランク１の据え込みによつて圧
縮変形量が増大し、そのときの加工発生熱も多く
なつて温間処理熱の保温ならびに昇温に利用でき
る。この様にして据え込みが終了すると、据え込
みポンチ７が退避し、据え込みブランク１ａがダ
イス中に残置される。なおこの退避に際してはポ
ンチピン１１がばね１０によつて突出付勢される
ので、ブランク１ａの拘束部は、嘴状部７′の段
凹部８から容易に離脱できる。退避した据え込み
ポンチ７の跡には、第７図に示すような圧入ポン
チ１７が到来し、据え込みブランク１ａに圧入さ
れる。この圧入によつて第７図に示すごとく据え
込みブランク１ａは、その周辺に形成されている
キヤビテイ４内の空間を埋めるように変形し、コ
ツプ状部材２の周壁２ａが成形される。なお圧入
ポンチ先端部には、成形を確実に行なうための僅
かの隆起部が形成されることもある。次いで圧入
ポンチ１７が後退すると共に、前記ノツクアウト
ピン５が突出（第８図）してコツプ状部材２をキ
ヤビテイ４から取り出して成形を完了する。なお
図ではノツクアウトピン５として前記段凹部５′
の拘束部を成形完了まで保持するものを示したが
第６図の操作が終了し、据え込みポンチ７が後退
する時ノツクアウトピン５を前進させて据え込み
ブランク１ａをキヤビテイ４の上部に押し出した
状態で圧入ポンチ１７を圧入すれば、底外面の前
記突底２ｃをなくすることもでき、更にノツクア
ウトピンの突き出し量を多くすれば、底面２ｂに
逆に凹部を形成することもできる。更にコツプ状
部材２の底面２ｂに穴明け等の加工を行なう場合
は、ノツクアウトした中空部材を他のダイスに入
れて打抜きポンチで底部２ｂを打ち抜くことがで
きる。また前記据え込み用ポンチピン１１は、据
え込みポンチ７に対して摺動自在に形成されたも
のを示したが、ブランク１の一端を拘束するよう
な段凹部を形成する限り他の構成になる据え込み
ポンチを利用することもできる。第９図以下はそ
の一例を示したもので、据え込みポンチ１９は一
体的に形成され、その嘴状下端面に拘束段凹部２
０を形成して、前記ポンチピン１１と同じように
作動してブランク１を据え込む。また圧入ポンチ
１７も前記したのと同様に作用し、本例ではノツ
クアウトピン５が据え込みポンチの後退時に前進
し、ポンチ１７による加工後はコツプ状部材２の
底外面に突部２ｃを形成しないものを示した。

本発明は、この様に400〜800℃に加熱された棒
状素材のブランクを開放成形型内でその両端部を
拘束しながら据え込むと共にその圧縮変形を成形
型の周辺に殆んど接触するかしない程度に留め、
これに圧入ポンチを圧入して後方押し出しする方
法であるため、 (1) 加熱されたブランクを、ブランクの外径より
大きな中空の内径をもち、ブランク断面積より
大きな中空断面積をもつコツプ状部材にするた
め、むしろ加工熱が発生して温度低下を防止す
る。

(2) ブランクを拘束しながら据え込むので、比較
的細径の棒状乃至線状ブランクを偏心させるこ
となく均斉に圧縮変形でき、均質なコツプ状部
材が得られる。また細径ブランクの採用によつ
てブランク精度が向上する。

(3) 同一ダイスを用いて据え込みおよび鍛造がで
き、短時間で成形することができる。

(4) 温間加工のため、成形時の割れを防止できる
と共に加工荷重を低減することができる。なお
400未満では青熱脆性のために前記割れが発生
し、800℃を超えるとブランクにスケールが発
生し易く、寸法精度がよくなかつた。

(5) コツプ状部材の中空断面積より棒状ブランク
の断面積が小さいので、比較的細長いブランク
を用いることができ、ブランク表面積が小さく
なり、ブランクの温度低下が少ない。

次ぎに本発明の具体的実施の一例を示す。球状
化焼鈍されたベアリング鋼（鋼種suj2）を素材と
し、１ダイス２ブロー鍛造機を使用して、外径15
mm、内径12mm、長さ10mmのコツプ状部材を鍛造す
るに当つて、第９〜第１１図に例示した据込みポ
ンチおよび圧入ポンチを用い、ブランク１として
8.8mmφの前記鋼線材を17mmの長さに切断したも
のを利用し、これを600℃に加熱して前記したよ
うに据え込み、更に圧入ポンチで成形製作した。
このときの被加工物の温度及び圧入ポンチ１７の
荷重は次のようであつた。

素材の温度 600℃ 据え込み後におけるブランクの温度 680℃ 取り出し成形品の温度 620℃ 圧入ポンチ応力 160Kg／cm² ブランクの断面積 55mm² コツプ状成形品の中空断面積 63mm² なおこれらと比較するために、同一素材および
鍛造機を用い、無拘束で且つキヤビテイ底側の全
面に接する様な据え込みを行なつたのでその一例
を示す。ブランクとしては同一の線材（8.8mm
φ）を、長さ８mmに切断したものを用い、コツプ
状部材は外径9.0mm、内径6.0mm、長さ10mmのもの
を成形した。

素材の温度 700℃ 据え込み後におけるブランク温度 550℃ 取り出し成形品の温度 350℃ 圧入ポンチ応力 220Kg／cm² ブランクの断面積 55mm² コツプ状成形品の中空断面積 35.5mm² 以上のように従来方法では素材の温度を高めて
おいたにもかかわらず、据え込みによる接触で熱
がダイス中に吸収されてしまう。これによつて圧
入ポンチの荷重圧を増大させる必要が生じ、前記
のように220Kg／mm²に達し、しかも内径6.0mm程度
の成形用圧入ポンチではしばしばポンチ折損の事
故が発生する。

以上述べたように、本発明によつてコツプ状部
材の鍛造成形の生産性を飛躍的に向上させること
ができ、しかも均質な成形品を安価に提供するこ
とができるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成形を示す説明図、第２図は
成形手段の構成を示す側断面説明図、第３図は第
２図の切断線―に沿う矢印方向断面図、第４
図は第３図の作動説明図、第５図も第４図の作動
説明図、第６図は据え込み説明図、第７図はポン
チ圧入成形説明図、第８図はコツプ状部材の取り
出し説明図、第９図は本発明を他の成形手段によ
つた説明図、第１０図および第１１図はその成形
過程説明図である。 １…棒状ブランク、２…コツプ状部材、３…成
形型（ダイス）、４…キヤビテイ、５…ノツクア
ウトピン、７…据え込みポンチ、８…拘束段凹
部、９…スペーサー、１０…ばね、１１…ポンチ
ピン、１２…カーターナイフ、１４…保持凹部、
１３…押えばね、１７…圧入ポンチ、１９…据え
込みポンチ、２０…拘束部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コツプ状部材を温間で型打ち鍛造する方法で
   あつて、コツプ状部材の中空部断面積より小さい
   断面積の棒状素材を400〜800℃に加熱して開放成
   形型内に挿入し、その一端部を、上記開放成形型
   内に嵌込み、他端部を据え込みポンチに形成され
   た段凹部に嵌め込むことによつて両端部を拘束
   し、次いで上記棒状素材を圧縮することによつて
   据え込み、この後該成形型内にある据え込み素材
   に圧入ポンチを圧入して後方押し出しすることを
   特徴とするコツプ状部材の温間鍛造方法。 ２ 棒状素材の据え込みは、該素材を型内の周壁
   と僅かに接触するか或は接触しない程度で行なう
   ようにした特許請求の範囲第１項記載のコツプ状
   部材の温間鍛造方法。 ３ 据え込みポンチは、ポンチピンを摺動可能と
   する摺動孔部をその中心に有すると共に上記摺動
   孔部の先端には棒状素材の一端部を拘束する段凹
   部が形成されたものである特許請求の範囲第１又
   は２項記載のコツプ状部材の温間鍛造方法。 ４ 据え込みポンチは、据え込みポンチピンをコ
   イルばねによつて常時突出付勢する様に保持する
   と共に該ポンチピンとコイルばねによつて棒状素
   材を成形型内に保持する様に構成した特許請求の
   範囲第１〜３項のいずれかに記載のコツプ状部材
   の温間鍛造方法。 ５ 据え込みポンチの嘴状部およびポンチピンは
   共に成型内に挿入されるように構成したものであ
   る特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の
   コツプ状部材の温間鍛造方法。