JPS62214844A - 多重しまりばめ金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高圧下で使用される多重しまりばめ金型に係
り、塑性加工等に用いられる冷間鍛造用のグイとして利
用できる。

〔背景技術とその問題点〕

一般に、冷間鍛造用のグイ等の塑性加工用の金型は、相
当な高圧で加工を行うために許容し得る加工圧力すなわ
ち許容内圧が高いことが要求される。特に、同じ許容内
圧を存するものであれば、経済性や作業性の点から、使
用する材料の量がより少なく、外型寸法がより小さいこ
とが望ましく、従来より第７図に示すような多重しまり
ばめ金型が多用されている。

この多重しまりばめ金型は、各々しまりばめによりはめ
合わされた締め付け筒体である複数の締め付けリング１
．２．３と、これら締め付け筒体の最内側にしまりばめ
によりはめ込まれた中心筒体であるインサート４とを備
え、このインサート４の中心にグイ穴５を設けたもので
ある。このように構成された多重しまりばめ金型におい
ては、インサート４を外側から締め付けリング１，２゜
３の締め付け力で予圧しておくことでダイ穴５の表面の
円周方向応力を圧縮側にしておき、加工時にダイ穴５内
に加わる高圧によりダイ穴５の円周方向応力が引張り側
となることを防止し、インサート４の応力が降伏応力を
越えないようにして金型の破壊等を防止し、これらによ
り単体の金型よりもダイ穴５内における許容内圧を高め
ることを可能としていた。

このような多重しまりばめ金型の設計に関しては、従来
より多数の研究が発表されており、前記締め付け筒体の
組み合わせ数、あるいは前記各筒体の機械的性質、内径
、外形等の要素が決定されれば、最適条件に基づいて構
成した際の許容内圧を予め知ることができる。逆に、こ
れらの要素を適宜選択することで許容内圧をさらに高め
ることができる。しかし、機械的性質を向上させるため
に高性能の材料を用いた場合、材料の費用がかかり、経
済性の低下につながる。また、同じ外径のままで前記締
め付け筒体の組み合わせを増すには限度があり、さらに
、外径を大きくすることは作業性の低下につながるとい
う問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、許容内圧が従来のものに比べてより高
い多重しまりばめ筒体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明にお
いては、多重しまりばめ金型として２つ以上組み合わさ
れた締め付け筒体と、これらの内側にはめ込まれた中心
筒体とを設けるとともに、前記締め付け筒体のうち最外
側のものを除く筒体の少なくとも１つに、軸方向の切れ
目からなる円周方向応力緩和手段を設ける。このように
構成された多重しまりばめ金型においては、当該筒体に
設けられた前記円周方向応力緩和手段により当該筒体に
発生する円周方向の応力を緩和させ、当該筒体に外接す
る筒体からの締め付け力に反発して当該筒体に生じる円
周方向応力の発生を抑えるとともに、前記締め付け力を
減衰させることなく当該筒体に内接する筒体に効率よく
伝達させる。

さらに、当該筒体の内外径比により、前記締め付け力が
伝達された際の単位面積あたりの圧縮力を増大させ、中
心筒体の予圧を増大させて許容内圧の向上を図る。本発
明はこのように前記目的を達成し、前記問題点を解決し
ようとするものである。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、簡略化
のため前述した従来例と同じ部分には同じ名称を用いる
。

第１図に示す多重しまりばめ金型は、締め付け筒体であ
る締め付けリングｌ、２．３と中心筒体であるインサー
ト４とを備えている。このインサート４の上面中心部に
はダイ穴５が設けられている。前記締め付けリング３に
は円周方向応力緩和手段として軸方向に切れ目６が多数
設けられており、この切れ口６により締め付けリング３
は完全に分割されている。前記締め付けリング１には締
め付けリング２が、また締め付けリング２には締め付け
リング３が各々しまりばめされている。さらに、前記締
め付けリング３の内側にはインサート４がしまりばめさ
れている。

なお、前記各しまりばめは通常の最適はめあい直径、最
適しめ代の計算法に基づいて行い、また前記締め付けリ
ング３を締め付けリング２にはめ込む際には、切れ目６
にスペーサ等を挟むなどして、各切れ目６の間隙を均等
にして一部をはめ込み、その後前記スペーサを除いて完
全に圧入される。

このように構成された本実施例においては、締め付けリ
ング１．２からの締め付け力は、締め付けリング３を介
してインサート４に伝えられ、インサート４に予圧を加
える。ここで、締め付けリング３は切れ口６により完全
に分割されており、それ自身インサート４を締め付ける
ことはないが、締め付けリング１．２からの締め付けに
反発する円周方向応力の発生が緩和されている。このた
め、締め付けリング１．２からの締め付け力を減衰させ
ることなくインサート４に効率よく伝達させ、その際に
締め付けリング３の内側と外側との面積比すなわち内外
径比に応じて前記締め付け力を倍加させ、インサート４
をより強い力で締め付けて予圧する。

このような本実施例によれば、従来の多重しまりばめ金
型に比べて外径寸法、材質、組み合わせ数等を変化させ
ることなしにインサート４により大きな予圧を与えるこ
とができ、多重しまりばめ金型の許容内圧をより高める
ことができるという効果がある。

また、同じ許容内圧であるなら小型化、軽量化でき、作
業性や経済性を向上できるほか、同じ外径でもダイ穴５
を大きくすることができ、同径の金型で加工しうる製品
の範囲を拡大することができる。

さらに、本実施例の多重しまりばめ金型は、従来の多重
しまりばめ金型に置き換えて容易に実施可能であるため
、同一のプレス装置等を用いて製造できる鍛造品等の加
工範囲を拡大することができるという効果もある。

前記第１の実施例においては、締め付けリング３に円周
方向応力緩和手段としての切れ目６を設け、締め付けリ
ング３を完全に分割するとしたが、第２図に示す第２の
実施例においては、締め付けリング３にスリット７を設
け、締め付けリング３を完全には分割しないものとする
。

第２図において、締め付けリング３には円周方向応力緩
和手段としてのスリット７が設けられており、締め付け
リング３はこのスリット７により一部を除いて軸方向に
切断されているが、一部で連続しており完全には分割さ
れていない。なお、その他の構成は前記第１の実施例と
同様であるため、説明を省略する。このような本実施例
によれば、締め付けリング３は軸方向に分断されて円周
方向の応力発生を緩和されており、前記第１の実施例と
同様の効果が得られるほか、締め付けリング３が完全に
は分割されていないため、しまりばめする際の作業が著
しく容易となるという効果がある。

さらに、第３図に示す第３の実施例のように、締め付け
リング３に、この締め付けリング３を軸方向に完全に切
断する切れ目６を１本だけ設け、締め付けリング３を完
全に分割することなく円周方向応力を緩和して、前記第
２の実施例と同様の効果がある。

しかし、円周方向の応力緩和という点では、前記第２お
よび第３の実施例よりも締め付けリング３が完全に分割
された前記第１の実施例のほうがより効果がある。

なお、前記各実施例においては、切れ目６あるいはスリ
ット７の数や幅は特に限定されるものではなく、要する
に外周からの締め付けを受けた状態でも間隔を保ち、当
該筒体の円周方向応力の発生を緩和し得るような切れ目
６あるいはスリット７を設けるということである。

また、前記各実施例においては、締め付けリング１，２
．３を設け、締め付け筒体の組み合わせ数を４としたが
、本発明はこれに限定されるものではなく、２つ以上の
複数の締め付け筒体を設けるということである。

さらに、前記各実施例においては締め付け筒体のうちの
最内側である締め付けリング３に円周方向応力緩和手段
としての切れ目６あるいはスリット７を設けたが、締め
付けリング２に設けるとしてもよく、要するに締め付け
筒体のうち、最外側の筒体を除いたうちの１つの筒体に
設けるということである。しかし、円周方向応力緩和手
段としての切れ目６あるいはスリット７は、より内側の
インサート４に近い筒体に設けた場合のほうが、締め付
け力を減衰させる円周方向の応力の緩和に有効であり、
許容内圧を向上できるという効果がある。

ここで、本発明に基づ〈実施例による実験例を具体的な
数値を用いて説明する。

なお、以下に掲げる第１表および第２表は実験の際の条
件を示し、実験結果は第４図ないし第６図に示す。

第１の実験例は、第１図に示すように、前記第１の実施
例に基づいて構成され、締め付けリング３に円周方向応
力緩和手段としての切れ目６を設けた組み合わせ数４の
多重しまりばめ金型である。

また、第２の実験例は、前記第１の実験例とほぼ同じで
あるが、インサート４の外径を小さくし、締め付けリン
グ３の厚みを増して内外径比を大きくしたものである。

さらに、比較例として、第７図に示すように、円周方向
応力緩和手段を設けない従来の多重しまりばめ金型を用
いた実験も行った。

なお、各々の実験にあたって、各部の材料には第１表に
示されるものを用い、また寸法は通常の最適計算により
第２表に示されるものとした。

筆１犬 以上のような条件のもとての円周方向応力および半径方
向応力の中心からの距離による応力分布の様子を第４図
、第５図および第６図に示す。なお、第４図（Ａ）ない
し第６図（Ａ）はそれぞれ無負荷時を示し、第４図（Ｂ
）ないし第６図（Ｂ）はそれぞれダイ穴５内の内圧が許
容内圧Ｐ０の状腹を示す、また、図中の同心円は各々内
側からダイ穴５、インサート４、締め付けリング３゜２
．１を示す、さらに、図中の折れ線状の曲線は中心から
左が円周方向応力、右が半径方向応力を示し、上向きに
引張り、下向きに圧縮を示す。

第４図は前記比較例の応力分布である。無負荷時を示す
第４図（Ａ＞において、締め付けリング３の円周方向応
力ＳＩは負の値を示しており、内側のインサート４の締
め付けに伴う引張力よりも外側からの締め付けによる圧
縮応力のほうがより大きいことが考えられる。特に、締
め付けリング３の外側からの締め付けに対応して、外側
程大きな圧縮応力を生じている。また、半径方向応力Ｓ
２は負の値を示しており、外側からの締め付けに加えて
自ら内側のインサート４を締め付けるため、内側はど大
きな圧縮応力を生じているが、上に凸の曲線となる原因
として前記応力Ｓｌ　の反発により自らの締め付け力が
減衰されることが考えられる。一方、許容内圧Ｐ０をか
けた時を示す第４図（Ｂ）において、締め付けリング３
の円周方向応力Ｓ、および半径方向応力Ｓ、は、値は異
なるが、ともに各々前記応力Ｓ１およびｓ２と同様な性
質を示している。なお、このときの許容内圧はＰ０＝２
９２に＋ｒ／ｍｒｒｆである。

第５図は前記第１の実験例の応力分布である。

無負荷を示す第４図（Ａ）において、締め付けリング３
は、円周方向応力緩和手段として切れ目６を設けたこと
により円周方向応力Ｓ、−Ｏであり、前記比較例のよう
な圧縮応力の発生が見られない。

また、半径方向応力Ｓｔは内側に向かって単調増大する
圧縮応力となっている。これは締め付けリング３はその
内外径比に応じて外側からの締め付けによる圧縮応力を
増大させるのみであり、前記円周方向応力による反発を
受けないためと考えられる。一方、許容内圧Ｐ０時を示
す第５図（Ｂ）においても、締め付けリング３の円周方
向応力５３−０であり、半径方向応力Ｓ４は内側に向か
って単調増加して、内側では前記比較例より大きな圧縮
応力を示し、許容内圧はＰ、＝３０５ｋｇ／ｍｄに達し
ている。すなわち、本実験例によれば、前記比較例に対
して同じ材料および寸法でありながら、許容内圧を１３
ｋｇ／ｍｎ（増大させることができる。

第６図は前記第２の実験例の応力分布である。

本実験例においては、円周方向応力ＳＩおよびＳ、は、
前記第１の実験例と同様に０であるが、締め付けリング
３の内外径比を大きくしたことにより、内側に向かって
単調増加する半径方向応力Ｓ２およびＳ、の変化率をよ
り大きくさせ、許容応力はＰａ　＝　３３５　ｋｇ／　
ｍ　ｒｄとなっている。すなわち、前記比較例およ、び
第１の実験例に対して許容内圧をより高めることができ
るとともに、インサート４の外径を小さくして高価な超
硬合金の量を凍らして材料費を安くすることも可能であ
る。

このように、本発明に基づく第１および第２の実験例で
は、比較例に示した従来の多重しまりばめ金型よりも高
い許容内圧を示した。

〔発明の効果〕

前述したように、本発明の多重しりばめ金型によれば円
周方向応力緩和手段を設けたことにより同一寸法の金型
に比べて許容内圧をより高めることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す分解斜視図
、第２図は本発明の第２の実施例の要部を示す斜視図、
第３回は本発明の第３の実施例の要部を示す斜視図、第
４図は従来の多重しまりばめ金型を用いた比較例の応力
分布を示す図、第５図は本発明の第１の実験例の応力分
布を示す図、第６図は本発明の第２の実験例の応力分布
を示す図、第７図は従来例の構成を示す分解斜視図であ
る。 １．２．３・・・締め付け筒体としての締め付けリング
、４・・・中心筒体としてのインサート、５・・・グイ
穴、６・・・円周方向応力緩和手段としての切れ目、７
・・・円周方向応力緩和手段としてのスリット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同軸にはめ込まれた複数の締め付け筒体と、これ
   らの筒体の最内側にはめ込まれた中心筒体とを備えた多
   重しまりばめ金型において、 前記締め付け筒体のうち、最外側の筒体を除く少なくと
   も１つの筒体には、軸方向に形成された切れ目からなる
   円周方向応力緩和手段が設けられたことを特徴とする多
   重しまりばめ金型。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記円周方向応
   力緩和手段は、当該筒体を軸方向に完全に分割する切れ
   目からなることを特徴とする多重しまりばめ金型。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、前記円筒方向応
   力緩和手段は、当該筒体を軸方向に完全には分割しない
   切れ目であるスリットからなることを特徴とする多重し
   まりばめ金型。