JPWO2005099929A1 - 鍛造による成形方法及びケースの成形方法 - Google Patents

Abstract

板状部材を打ち抜いて得られた素材（Ｉ）を、据えこみ工程で、その周縁部を環状肉薄部（２１）とし、環状肉薄部（２１）の内側を環状肉薄部（２１）より厚肉の肉厚部（２２）とし、肉厚部（２２）の中心部には凹部（２２Ａ）を形成し、第１中間成形品（２）とする。第１中間成形品（２）を用いてギヤ、あるいは内ボス付カップ状ケースを製造する。内ボス付カップ状ケースを製造する場合には、第１中間成形品（２）を、絞り・しごき工程で、その肉厚部（２２）を底部（３２）とし、環状肉薄部（２１）を底部（３２）から一体に廷設される周壁部３１とするように加圧成形し、第２中間成形品３とする。第２中間成形品３を、前方後方押し出し加工し、底部（４２）の内側に内ボス（４３）を、底部（４２）の外側に外ボス（４４）をそれぞれ押し出し加工し、周壁部（４１）の外端縁部に外向きフランジ部（４１Ａ）を成形する。

Description

本発明は、鍛造による成形方法及びケースの成形方法に関するものである。

従来より、各種の機械部品等はコスト的な面から鍛造により製作されることが多いが、この場合、その中間製品として、平板状の素材の中心部に肉盛りした形状のものが必要とされる場合が多々生じる。例えば、スプロケット、ギヤ、プーリ、カム、リンク、取付ブラケット等の部品の製作の場合である。
また、種々の分野において、内側にボスを設けたカップ状のケースが広く用いられている。例えば、内燃機関の気筒内に燃料を噴射供給する噴射装置の電磁制御弁のケースとして、カップ状の部材であってその内側に電磁コイル及び磁芯を組み付けるための内ボスが一体に形成されている部材が用いられている。このような内ボス付カップ状ケースもまた、コスト的な面から鍛造により成形されることが多く、この場合にもその中間製品として、平板状の素材の中心部に肉盛りした形状のものが必要とされる。
このように、素材を鍛造により成形しようとする場合において、平板状の素材の中心部に肉盛りした形状の中間製品を必要とする場合、従来では、低炭素鋼の丸棒を切断して得られた円柱状の素材を加圧成形加工する方法により製作されるのが一般的である。
なお、特開２０００−９４０８８号公報には、鍛造したスラブを球状化焼鈍し、ショットボンデ処理を施した素材を用いて内ボス付カップを成形するようにした方法が開示されている。この方法による場合、丸棒鋼材の切断工程を含むため、丸棒の直径は比較的小さいものとして切断コストの低減を図り、切断した丸棒片を鍛造することにより内ボス付カップの成形に適した肉厚形状の素材としている。また、このような手間を省くため、平板状の鋼材（スラグ）を用意し、鍛造により内ボス付ケースを成形する方法も公知である。
しかし、そのような中間製品を低炭素鋼の丸棒を切断して得られた円柱状の素材を加圧成形加工することにより得る方法によると、切断コストが高く、最終製品のコストも高くなってしまうという問題を有している。
また、板状の素材を用いて内ボス付カップ状ケースを鍛造により成形しようとすると、比較的薄い板状の素材を前方押し出しによりカップ状に加圧成形することになるが、このとき成形して得られたカップの底部の肉厚を周壁よりも厚くし、底部に内ボス成形のための材料厚を確保することが難しく、体積不足という不具合を生じやすかった。
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる鍛造による成形方法及びケースの成形方法を提供することにある。
本発明の目的は、打ち抜きによる板状の素材を用いて高品質のケースを製造するための方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、ケースを低コスト、高品質にて製造することができるケースの成形方法を提供することにある。

本発明の特徴は、素材の鍛造による成形方法において、板状の素材を用意する第１の工程と、該素材の周縁部の肉厚をその中心部の肉厚に比べて薄くする第２の工程とから成る点にある。
本発明の他の特徴は、ケースの成形方法において、板状の素材を用意する第１の工程と、該素材の周縁部の肉厚をその中心部の肉厚に比べて薄くする第２の工程とを備えた点にある。
本発明のさらに他の特徴は、内ボス付カップ状のケースの成形方法において、板状の素材を用意する工程と、該素材の周縁部の肉厚をその中心部の肉厚に比べて薄くすると同時にその中心肉厚部に凹部を加圧成形する工程と、前記加圧成形する工程により得られた中間製品を、前方押し出し成形により底部の肉厚が周壁部の肉厚より厚いカップ状部材に加圧成形する工程とを備えた点にある。

第１図は本発明による内ボス付ケースの成形工程を説明するための図である。
第２図は本発明による内ボス付ケースの成形工程を説明するための図である。
第３図は本発明による内ボス付ケースの成形工程を説明するための図である。
第４図は本発明による内ボス付ケースの成形工程を説明するための図である。
第５図は本発明による内ボス付ケースの成形工程を説明するための図である。
第６図は第２図に示した第１中間成形品を用いてギヤを製造する場合の成形工程を説明するための図である。
第７図は第２図に示した第１中間成形品を用いてギヤを製造する場合の成形工程を説明するための図である。
第８図は第２図に示した第１中間成形品を用いてギヤを製造する場合の成形工程を説明するための図である。
第９図は第２図に示した第１中間成形品を用いてプーリを製造する場合の成形工程を説明するための図である。
第１０図は第２図に示した第１中間成形品を用いてプーリを製造する場合の成形工程を説明するための図である。
第１１図は第２図に示した第１中間成形品を用いてプーリを製造する場合の成形工程を説明するための図である。

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第１図乃至第５図は、本発明の一実施形態を説明するための工程図である。本実施の形態では、内燃機関に燃料を噴射供給する噴射装置の電磁制御弁のケースを本発明の方法によって製造する場合の例について説明する。
先ず、第１図に示す板状部材を素材１として用意する。素材１は、例えば、低炭素鋼の平板を打ち抜く板金プレス加工によって得ることができる。ここでは、素材１は円板状の部材であるが、必ずしも円板状である必要はない。
次に、この素材１を、据えこみ工程で、周辺部の肉厚をその中心部の肉厚に比べて薄くすると同時に、その中心肉厚部に凹部を形成し、第２図に示す如き形状の第１中間成形品２を成形する。第２図に示した第１中間成形品２は、その周縁部が環状肉薄部２１とされ、環状肉薄部２１の内側が環状肉薄部２１より厚肉の肉厚部２２とされ、肉厚部２２の中心部には凹部２２Ａが形成されている。
肉厚部２２は、後の工程において少なくとも、ケースの底部及び内ボスとして形成されるもので、底部に一体成形される内ボスのための材料分を少なくとも見込んで、肉厚を厚くしてある。なお、第１中間成形品２は、次の工程で処理する前に、焼鈍し、これにより後の工程においてクラックが生じたりすることのないようにするのが好ましい。
第１中間成形品２は、次の絞り・しごき工程で、その肉厚部２２を底部３２とし、環状肉薄部２１を底部３２から一体に延設される周壁部３１に加圧成形し、第３図に示す如き形状の第２中間成形品３とする。第１中間成形品２は、その中心部に凹部２２Ａが形成されているので、絞り・しごき工程により第３図に示す第２中間成形品３を容易に得ることができる。ここでは、ケースの周壁部の端縁に外向きフランジを形成する目的で、周壁部３１の外端縁部３１Ａはやや肉厚となるように絞り・しごき加工され、周壁部３１はスカート状となっている。そして、周壁部３１の厚さ寸法は、底部３２の厚さ寸法よりも小さくなっている。外向きフランジの形成が不必要な場合には、外端縁部３１Ａをやや肉厚とする必要はない。
第２中間成形品３は、次の前方後方押し出し加工において、第４図に示されるように、第３中間成形品４に加工され、底部４２の内側に内ボス４３が、底部４２の外側に外ボス４４がそれぞれ押し出し加工され、周壁部４１の外端縁部に外向きフランジ部４１Ａが成形される。外ボス４４が不要な場合には、前方押し出し加工のみでよい。
そして、次の面押し工程において、第３中間成形品４は、２つの金型を用いて予定した最終形状に加圧成形され、第５図に示す内ボス付ケース５が最終製品として得られる。内ボス付ケース５において、底部５２と周壁部５１とは略同一の肉厚とされ、底部５２には内ボス５３と外ボス５４とが同軸に整列して成形されている。内ボス５３は電磁ソレノイドを組み付けるための部材として設けられ、外ボス５４は軸受け部材を収納するための部材として設けられている。そして、周壁部５１の外端縁には外向きフランジ部５１Ａが周壁部５１と直角をなすようにして一体に延びている。
第１図乃至第５図に示す工程に従って内ボス付ケースを成形すると、板状の素材を用いて底部に内ボス、あるいはこれに加えて外ボスを押し出しにより形成することができるので、丸棒を切断した素材を加圧、成形してから内ボス付ケースを成形する従来の方法に比べ、低コストで、高品質の製品を容易に製造できる。なお、本工程第５図の変形例として、内ボスのみを成形することも可能である。特に同等の体積で内ボスのみ成形することで、内ボス、外ボス同時成形に比較して内ボス高さを高くすることが可能となる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、第２図に示した第１中間成形品２は汎用性のある部材である。第１中間成形品２は、例えば、スプロケット、ギヤ、プーリ、カム、リンク、取付ブラケットの製造のための中間製品として使用できる。
第６図乃至第８図を参照して、第２図に示した第１中間成形品２を用いてギヤを製造する場合の工程を説明する。先ず、第１中間成形品２を用意し、前後方押し出し鍛造加工により、第１中間成形品２の中心部の厚肉部分を前後方に押し出して、第１中間成形品２の中心部分にボス部６１を成形すると共に、薄肉部分を均一な厚さの円環状薄板部６２を成形する。ここでは、ボス部６１は有底円筒状のカップ状に形成されている状態である。
第６図に示す中間成形品をプレス加工によりボス部６１の底部６１Ａを取り去る。この穴抜き加工により、第７図に示すように円筒状のボス６３を形成する。
しかる後、円環状薄板部６２の外周部分にトリミングプレス加工を施し、円環状薄板部６２に複数の歯６２Ａを形成し、ボス６３を有するギヤ６が得られる（第８図）。
次に、第９図乃至第１１図を参照して、第２図に示した第１中間成形品２を用いてプーリを製造する場合の工程を説明する。先ず、第１中間成形品２を用意し、プレス加工により第１中間成形品２の薄肉部の外周縁部分用肉厚を厚くする加工を行い、第９図に示すように、外輪部７１を成形する。
外輪部７１の成形後、前後方押し出し鍛造加工により、その中心部の厚肉部分を前後方に押し出して、中心部分にボス部７２を成形すると共に、外輪部７１とボス部７２との間の薄肉部分を均一な厚さとし、円環状薄板部７３を成形する（第１０図）。ここでは、ボス部７２は有底円筒状のカップ状に形成され、外輪部７１は成形され、所要の寸法形状の外輪７４とされる。
そして、プレス加工によりボス部７２の底部７２Ａを取り去る穴抜き加工を行い、第１１図に示すように円筒状のボス７５を形成する。
以上の工程により、ボス７５と外輪７４とが略均一な厚さの円環状薄板部７３によって一体化されたプーリ７が得られる。なお、外輪７４には、用途に応じて切削等で溝加工を施すなどして、目的とする最終製品の形態とすることができる。

以上のように、本発明による鍛造による成形方法及びケースの成形方法は、スプロケット、ギヤ、プーリ、カム、リンク、取付ブラケット等の部品を低コストで製作し、また、内ボス付カップ状ケースを低コストで高品質に製造するのに役立つ。

Claims (17)

1. 素材の鍛造による成形方法において、
   板状の素材を用意する第１の工程と、
   該素材の周縁部の肉厚をその中心部の肉厚に比べて薄くする第２の工程とから成ることを特徴とする鍛造による成形方法。
2. 前記第１の工程が平板を板金プレス加工によって打ち抜く工程である請求の範囲第１項記載の鍛造による成形方法。
3. 前記第２の工程が前記素材の前記中心部に凹部をも同時に加圧成形する工程である請求の範囲第１項記載の鍛造による成形方法。
4. 前記第２の工程が据えこみにより行われる請求の範囲第１項又は第３項記載の鍛造による成形方法。
5. ケースの成形方法において、
   板状の素材を用意する第１の工程と、
   該素材の周縁部の肉厚をその中心部の肉厚に比べて薄くする第２の工程と
   を備えたことを特徴とするケースの成形方法。
6. 前記第１の工程が平板を板金プレス加工によって打ち抜く工程である請求の範囲第５項記載のケースの成形方法。
7. 前記第２の工程が、前記素材の前記中心部に凹部をも同時に成形する工程である請求の範囲第５項記載のケースの成形方法。
8. 前記第２の工程が、鍛造による成形工程である請求の範囲第５項記載のケースの成形方法。
9. 前記第２の工程が据えこみにより行なわれる請求の範囲第５項記載のケースの成形方法。
10. 前記第２の工程で得られた中間製品を、前方押し出し成形により、前記ケースの周壁部と底部とを同時に成形する第３の工程をさらに備えた請求の範囲第５項記載のケースの成形方法。
11. 前記周壁部の肉厚をａ、前記底部の肉厚をｂとしたとき、ａ＜ｂである請求の範囲第１０項記載のケースの成形方法。
12. 前記第２の工程で得られた中間製品を、前方押し出し成形により、前記ケースの周壁部を成形してから内ボスを成形するように加工する請求の範囲第５項記載のケースの成形方法。
13. 前記第２の工程で得られた中間製品を、前方押し出し成形により、前記ケースの周壁部と内ボスとを同時に成形するように加工する請求の範囲第５項記載のケースの成形方法。
14. 前記第２の工程で得られた前記中間製品を焼鈍した後、次の工程に付する請求の範囲第５項記載のケースの成形方法。
15. 前記第２の工程が、鍛造による成形工程である請求の範囲第７項記載のケースの成形方法。
16. 前記第２の工程が据えこみにより行なわれる請求の範囲第７項記載のケースの成形方法。
17. 内ボス付カップ状のケースの成形方法において、
    板状の素材を用意する工程と、
    該素材の周縁部の肉厚をその中心部の肉厚に比べて薄くすると同時にその中心肉厚部に凹部を加圧成形する工程と、
    前記加圧成形する工程により得られた中間製品を、前方押し出し成形により底部の肉厚が周壁部の肉厚より厚いカップ状部材に加圧成形する工程と
    を備えたことを特徴とする内ボス付カップ状のケースの成形方法。

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