JP2000094198A - 冷間鍛造用金型 - Google Patents
冷間鍛造用金型Info
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- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
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- B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
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Abstract
材を把持する固定金型からなる据込み鍜造用金型。 【解決手段】 可動金型1ではパンチ3を固着したパン
チケース4とピストン6とを油圧室7を介して上ホルダ
ー8と連結し、固定金型2ではガイド22・23のテー
パー角度と同一にした截頭円錐形状のダイス21を四つ
割型とし、切断面を押し拡げるばねを挿入し、ばねの拡
開により割ダイスが上昇し、可動金型が下降し、パン
チ、パンチケースが割ダイスの上面と接触して押し下
げ、ガイドによって割ダイスは縮少して素材Sを把持面
21uで挟持し、パンチケースからピストンを通じて油
圧室の作動油を戻し、可動金型と固定金型とをロック状
態にするダイクッション装置を可動金型内に設けた。
Description
り、より詳しくは据込み加工用金型としてより好適なダ
イクッション装置を備えた可動金型と、据込み加工する
素材を固く把持するダイスを有する固定金型に関する。
するようになって、熱間で鍛造加工していた圧縮加工
や、成形にも冷間で加工されるようになった。これらの
加工は、素材の形とは全く異なったものとなることが大
きな特徴である。したがって、塑性変形に伴う残留応
力、異方性、析出硬化、材質改善ができることも大きな
特徴である。さらに、押出し、鍛造などは多くの場合高
い圧縮力を一方向あるいは密閉した型で全面に与えるの
で、静水圧効果による延性増加があり、工具強度さえ充
分であればきわめて高い加工度までの加工が可能である
(「図解 プレス加工辞典」昭和45年5月30日初版
日刊工業新聞社発行 編者 宮川 松男 第162頁
冷間鍛造の項抜粋)。
集」(昭和40年6月1日日本工業技術振興協会発行 発売
元 株式会社オーム社書店 第6章 冷間圧縮圧造プレ
ス型の設計資料 5.製品設計に対する考慮 第198頁
参照)によれば、頭付き部品加工のための工程分割の例
として、三度打ち、すなわち図7で示すようなビレット
(以下、単に素材という)Sをダイス51の孔Hに挿入
し、ついでパンチ52a、52b、52cによってP方
向に荒押し、中押し、仕上げ押しというように、据込み
加工されることが開示されている。
孔Hに挿入する待機の工程、ついで荒押し、中押し、仕
上げ押しの各工程でのダイス51の据込み部50は、仕
上がり予定の臼のような半球形状になっていて、孔Hも
一定の直径である。パンチ52aは荒押し、パンチ52
bは中押し、パンチ52cは仕上げ押しと、その加工目
的に応じて形状を変化させて、夫々は一方向(Pで示す
方向)に圧縮据込み加工している。そして、その加工
は、固定盤(ボルスター)側にダイス51を等間隔に並
列してロータリー式に回転させて、可動盤(スライド)
側に設けた荒押し、中押し、仕上げ押しのパンチ52
a、52b、53cで夫々を効率よく順次加工されてい
る。
を孔Hに挿入した後、該素材の一方向から孔Hの方向
(P方向)へ、据込み部50に向かってプレス押圧する
から、据込まれる材料の一部は、該素材Sを挿入できる
程度の隙間を孔Hに有しているので、その隙間にも据込
むように材料が逃げ、軸Sa、Sb、Scというように
加工がすすむにつれて軸径が僅かながら太くなってい
き、孔Hに対してぴったりと嵌め合わされるようになっ
てくる。従って、製品とした後の放出のとき、ノックア
ウト装置に思いがけない押圧力を負荷することもあり、
このようなときは、工程内のトラブルとしてあらわれて
くる。そして、仕上がり時の軸Scの太さの精度を要求
されるようなとき、前記材料の逃げは製品のムラとして
表れ、品質管理上の安定性に欠ける。
隙間があるため、製品精度に影響を与え、また、軸S
a、Sb、Scと据込むに従い軸径が変化し、孔Hに対
して嵌め合わされるように固く結合され、ノックアウト
装置の能力も大きなものを必要とするだけでなく、固い
結合は焼入れした硬い金型を破損させることもあるの
で、これらの問題を解決しようとするものである。
動金型側で、パンチを組み込み一体型としたパンチケー
スはピストンと連結され、スライドガイド及び上ホルダ
ーに組み合わされて油圧室を形成させ、そして、パンチ
ピンはピン受を介して取付板に上ホルダーとともに取付
けられ、パンチケースはピン受と一体のパンチガイドを
案内として、かつ、該パンチはパンチピンを案内として
前記ピストンの摺動を可能に構成し、該パンチケース及
びパンチはダイスと接触して押圧し、前記油圧室の設定
圧力より大きな圧力が作用したとき該油圧室の作動油を
逃し、前記パンチケース及びパンチの移動を停止し、前
記パンチピンが素材端を押圧するようにしたことを第1
の特徴としている。
て、その割ダイスの相互の切断面をばねで連係して互い
に向かい合った切断面に対向して付勢され、他方、割型
としたダイスの一個の背面側の中心線上で一個のガイド
ピンを植立するとともに、截頭円錐形状の臼状としたガ
イドに前記ピンを案内するガイド溝を設け、前記ばね付
勢した割ダイスをガイドピンとガイド溝を基準として上
ガイドから組み込まれ、押えリングを固着することによ
って該割ダイスは拡開状態で押えリング側で停止でき、
かつ、可動金型の下降に基づき割ダイスは前記ガイドの
テーパー面に沿って縮小し、素材を把持面で挟持するこ
とを第2の特徴としている。
は、プレス下死点に達する前に素材を把持したとき、該
可動金型と固定金型とをロック状態にするダイクッショ
ン装置として据込み加工をし易くしている。
した頭付部品の荒押し工程の場合を例としている。図1
はプレス機械の上死点(型開き)、図2はプレス機械の
下死点(型締め)、図3はプレス機械が作動し始めた直
後と下死点に達する直前を夫々半断面図で表したもの
で、本実施の形態は、主として図1及び図4、図5並びに
図6を用いて説明する。また、図1ないし図3は、可動金
型1及び固定金型2を夫々横型プレス機械に取付けた状
態になっているが、実施にあたっては縦型のプレス機械
を使用しているので、可動金型1(図面では左)側を上
側、固定金型2(図面では右)側を下側と呼ぶことにす
る。
パンチケース4は、ピストン6と連結され、上ホルダー
8と補助ホルダー9を連結するとともに、上ホルダー8
のピストン6との嵌合部16,17にOリングまたはパ
ッキングのようなシール部材を設置して、油圧室7を形
成している。その油圧室には配管11によって作動油を
供給可能にしてあり、図示していないが、油圧回路には
リリーフ弁やサージタンク及びポンプなどを設置して、
油圧室7に一定の作動油を供給し、一定圧以上の圧力が
パンチ3またはパンチケース4に作用したときは、その
作動油は戻されるように構成してある。また、パンチ3
の中央は素材Sを案内する孔3hがあり、その下端側は
大きく面取りしたような広くなった据込み部が形成さ
れ、パンチ3及びパンチケース4の外端面は面一に整え
てある。さらに、孔3hに臨むようにパンチピン5がピ
ン受12のパンチガイド先端でカラー14によって固着
され、ピン受12は上ホルダー8の中央になるよう取付
板10にボルト18…18によって固定されている。図
中、15はパンチケース4の摺動のためのストローク空
間、41は後述する固定金型2との嵌め合うための内径
であり、19はパンチケース4とピストン6とを連結す
るボルト(以下、連結、固定手段としてボルトを使用し
ているが、ボルトの説明は省略する)である。
22、下ガイド23、受台25が夫々嵌め合わされて一
体化(上ガイド22と下ガイド23とを一体的に製作し
てもよい)固着され、下部にはノックアウトピン31の
ガイドカラー26と、素材Sを挿入保持するカラー27
が夫々同様に固着されている。ガイドカラー26を別体
としたのは、素材Sの長さが変わったとき、または、こ
の部分で太さを大きくしたいときにカラー27、場合に
よってはガイドカラー26も設計変更に応じることがで
きるようにしたもので、受台25と一体に切削加工して
も差し支えはない。そして、上ガイド22と下ガイド2
3の穴内面22a、23aは截頭円錐形状のテーパーの
臼状になっていて、その一箇所に一条のガイド溝22
b、23bを設けてある。また、下ガイド22の最下位
置で、その穴内面23aとぴったりと内接して一致する
截頭円錐形に切削されたダイス21を四等分に分割して
割ダイス21とし、その割ダイス21の一個の背面側の
中心線上にガイドピン29を固く打ち込んで、さらに四
等分にした切断面21a、21bの対称位置に一個のブ
ロック状とした割ダイス21の夫々に孔21h、21h
をせん孔してその相対向する孔21h、21hにばね3
0を合計八箇所に挿入し、前記したガイドピン29をガ
イド溝22bに嵌まり込むように位置合わせしながら臼
状の穴内面22aに沿って、割ダイス21の上面を押え
リング28で押え込み、その押えリングをボルト(図示
せず)で固く締め付けて固定する。割ダイス21,2
1,21,21は、ばね30が互いに切断面21a、2
1bを押圧するように付勢されているから、互いに反発
しあってX、X方向に押すからW方向に上昇して、押え
リング28と密着した状態で上ガイド23上方に位置し
ている。四等分した割ダイス21は縮小して切断面21
aと21bとが密着することで従来例で説明した据込み
部50と、その下方には把持面21uによって孔Hが形
成される。
油圧を利用した理由は、油圧は回路調整によって空圧よ
りも設定圧力を幅広く選定できることにある。また、固
定金型2におけるダイス21を四つ割りとしたのは、ダ
イス21の拡開手段としてばね30によって相互に対向
する切断面21a、21bに互いにその直角方向に付勢
するようにしたこと、及び分割数が多くなるほど把持面
21uが幅狭くなるので破損や磨耗の原因になり易いの
で、四つ割り型としている。そして、ガイドピン29を
割ダイス21の一箇所とし、ガイド溝22b、23bの
一条としたのは、割ダイス21が互いにばね30によっ
て釣合いを保って摺動して縮小、または、拡開するから
その作動を円滑にさせるようにしたものである。
(図示していない)に、可動金型1はスライドプレート
(図示していない)に夫々金型1,2の中心を位置合わ
せして取付けられ、その位置合わせは補助ホルダー9の
内径41と、上ガイド22の外径40とを噛み合わせて
行えるようにしてあり、プレス機械における上死点(型
開き)の状態を表している。代わって、図2では、プレ
ス機械における下死点(型締め)の状態であって、この
可動金型1及び固定金型2とで据込み部Aを据込んだ様
子が理解できるようにしたものである。この上死点から
下死点(さらに、下死点から上死点)への1ストローク
の作動を図3とともに詳述する。
とした作動油が供給されてピストン6を押し下げてい
る。従って、その中心部でピン受12の先端にあるパン
チガイド13に案内されるパンチケース4、パンチ3下
端は補助ホルダー9よりも突出した状態になっている。
そして、固定金型2は、割ダイス21が切断面21a、
21b相互をばね30,30によって互いに連係して付
勢されているので、ガイド溝22bに案内されているガ
イドピン29によって位置決めされ、上ガイド22の上
方に割ダイス21の上面が押えリング28の内面側に接
触して停止した状態にある。その中央下部のカラー27
に素材Sが挿入される(図1)。
(図示していない)が入れられ、スライド下降に伴って
可動金型1は下降をし始めると、パンチケース4の下面
と割ダイス21の上面が接触(図3 上半断面図参照)
し、さらに、下降してパンチケース4が割ダイス21を
押圧するから、上ガイド22、下ガイド23のガイド溝
22b、23bにガイドピン29が案内されて、臼状の
テーパーとなった穴内面22a、22aをばね30,3
0は圧縮されながら割ダイス21は滑るようにスライド
して中心方向Y、Y(図4)に縮小し、切断面21a、
21bが相互に密着状態になり、従来例で説明した据込
み部50と孔Hを形成するようになっている。
向する把持面21u同士で中心となる該素材に向かって
縮小し、かつ、素材Sはパンチ3の孔3hに誘い込まれ
るように進入するとともに、上ガイド22の外径40と
補助ホルダー9の内径41とが噛み合うように嵌合され
て中心を維持しながら、素材Sを把持面21uで挟持す
るから、素材Sは割ダイス21によって固定される(型
閉 図3下半断面図参照)。さらに、下降し、パンチ
3、パンチケース4はピストン6に負荷を伝達すること
となるから、油圧室7の設定圧力以上の圧力が伝達され
るので作動油は戻され(逃がす)、ピン受け12がパン
チガイド13とともにパンチケース4内を案内としてパ
ンチピン5を押圧し、該パンチピンは素材Sの上端と接
触・押圧して、該素材を据込み部Aの位置(図2)に据
込む(型締め)。このパンチピン5を作動のとき、上ホ
ルダー8と補助ホルダー9とはともに下降して、その補
助ホルダー9の内径41と上ガイド22の外径40とが
噛み合って嵌合状態になり、据込み部Aの中心を保持す
るようにしている。
ることになるが、まず、図2のプレス下死点(型締め)
から型閉状態になり、さらに上昇することによって、割
ダイス21上面とパンチ3、パンチケース4とが離れよ
うとするが、割ダイス21の切断面21a、21bに装
着されたばね30、30により、穴内面23a、22a
に内接するX、X方向(図4、図5)に押圧するから、
そのテーパーに摺動させられるようにW方向に上昇し
て、前記パンチ3、パンチケース4とともに追従するよ
うに割ダイス21を拡開して、押えリング28の内面に
割ダイス21上面が当接して停止され、パンチケース4
との接触は断たれる。他方、上昇が開始されると、型締
め、型閉の状態が一気に開放状態になるから、油圧室7
の作動油は補充され、図1のように可動金型1は上死点
(型開き)位置を保持して1ストロークは終了する。
してパンチ3、パンチピン5を図示説明したが、パンチ
3の先端の据込み形状及びパンチピン5の長さを据込み
に必要な長さに設計変更することで、荒押しに続いて中
押し及び仕上げ押しの加工もでき、また、固定金型2を
ロータリー式に回転できるようにして、例えば、(1)
素材挿入、(2)荒押し、(3)中押し、(4)仕上げ
押し、(5)製品取り出し、(6)待機(固定金型内清
掃)→(1)へ、というような組み合わせ工程によって
製造の効率化を図ることも可能である。
テーパーの穴内面22a、23aを案内としているの
で、特に、素材Sを把持面21uで挟持したときは、素
材Sに対して楔効果を発揮し、パンチ3、パンチケース
4を通じてピストン6に荷重を伝達して可動金型1との
ロック状態を速やかに構成し、油圧室7はダイクッショ
ン装置として作用する。そして、ロック状態が解除され
るとき、成形された素材Sをノックアウト31で僅かに
押し上げると、挟持した把持面21uが素材Sから離れ
ていく(割ダイス21が上昇)。または、カラー26、
27を押し上げて割ダイス21の楔効果を解きほぐすよ
うに、一般的なプレス機械下部に装着されたダイクッシ
ョン装置(図示していない)と連係させて、押し上げる
ようなことも可能でる。
スとパンチはピストンと連結され、該ピストンは上ホル
ダーとで油圧室を構成し、その油圧室に一定圧力の作動
油を供給しているから、プレス作動によって可動金型が
下降してダイスとパンチが接触、ダイス側からパンチ側
へと供給している作動油の圧力以上の圧力が伝達された
とき、可動金型全体は下降を続けてはいるが、前記作動
油は油圧室から戻されて、パンチケース、パンチの移動
は停止され、代わってパンチピンがパンチケースを案内
として下降し、素材上端とパンチピン先端が接触・押圧
して据込みでき、プレス下死点での大きな力を有効に利
用して、据込み力として得られる。
割型としたので、その切断面に対向するようにばね付勢
することによって、上ガイド、下ガイドに接触させてス
ライドでき、素材を中心として把持面で挟みつけるよう
に該素材を隙間なく押し付け把持するから、据込んだ素
材を把持面で形成される孔内に材料の一部を逃したりす
ることなく、パンチ及びパンチケースが上昇するのに追
従して、割ダイスは上昇・拡開しながら素材と割ダイス
は分離する。
は、素材と割ダイスの把持面で固く挟持されたとき、そ
の締付力の上昇に従って、油圧室の作動油供給回路中に
設定した圧力よりも上昇して該作動油を逃すようにして
いるので、可動金型と固定金型とをロックするダイクッ
ション装置として作用する。
死点における断面図。
断面図。
定金型の関係を示す断面図。
Claims (3)
- 【請求項1】 可動金型にはパンチピンとパンチとを有
し、固定金型にはダイスを備えて、前記可動金型が該固
定金型と圧接するプレス下死点で、前記パンチ及びダイ
スの夫々の端部で形成される据込み隙間に、前記パンチ
ピンで素材端部を押圧して該素材を据込み加工する冷間
鍛造用金型において、 前記パンチを一体に固定したパンチケースはピストンと
連結され、該ピストンは上ホルダーと組み合わされて油
圧室を形成して組み立てられ、 前記パンチピンはピン受を介して上ホルダーとともに取
付板に固定され、該パンチケースは前記ピン受と一体の
パンチガイドを案内として、かつ、該パンチはパンチピ
ンを案内として前記ピストンの摺動を可能に構成し、 該パンチケース及びパンチはダイスと接触して押圧し、
前記油圧室に設定した圧力よりも大きな圧力が伝達され
たとき作動油を逃し、前記パンチケース及びパンチの移
動を停止して、前記パンチピンが素材端を押圧する、こ
とを特徴とする、 冷間鍛造用金型。 - 【請求項2】 固定金型のダイスは四つ割型として、そ
の相互の切断面をばねで連係して互いの切断面に対向し
て付勢され、 四つ割としたダイスの一つの背面の中心線上で一個のガ
イドピンを植立するとともに、截頭円錐形状の臼状とし
たガイドに前記ピンを案内するガイド溝を設け、前記ば
ねによって連係した割ダイスを前記ガイド溝に前記ガイ
ドピンを案内として組み込み、押えリングを固着するこ
とによって該割ダイスは拡開状態で該押えリング側で停
止でき、 かつ、可動金型の下降に基づき前記割ダイスは前記ガイ
ドのテーパーに沿って縮小して把持面で素材を狭持す
る、ことを特徴とする、 請求項1記載の冷間鍛造用金型。 - 【請求項3】 可動金型内に油圧室を設けることによ
り、プレス下死点に達する前に素材を把持して固定金型
とともにロック状態とするダイクッション装置とした、
ことを特徴とする、 請求項1及び2記載の冷間鍛造用金型。
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