JP2000094198A

JP2000094198A - 冷間鍛造用金型

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Publication number: JP2000094198A
Application number: JP10269281A
Authority: JP
Inventors: Shozo Nakano; 昭三中野; Kiyokazu Okuno; 清和奥野
Original assignee: Tsukiboshi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tsukiboshi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2018-09-24
Also published as: JP3694597B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ダイクッション装置を備えた可動金型と、素
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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は、冷間鍛造用金型に係
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。

【０００２】

【従来の技術】冷間鍛造加工は、燐酸皮膜処理法を利用
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）。

【０００３】また、金型としては、「プレス型設計資料
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。

【０００４】図7の図示からも理解できるが、素材Ｓを
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、素材Ｓ
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。

【０００６】すなわち、孔Ｈに素材Ｓを挿入するための
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、可
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。

【０００８】また、固定金型におけるダイスは割型とし
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。

【０００９】さらには、前記可動金型内に設けた油圧室
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。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、本実施例は、従来例で説明
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。

【００１１】可動金型１は、パンチ３を一体に固着した
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。

【００１２】固定金型２は、下ホルダー２４に上ガイド
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。

【００１３】上述可動金型１において、油圧室７を設け
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。

【００１４】

【実施例】図１は、固定金型２がボルスタープレート
（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。

【００１５】まず、可動金型１の油圧室７には一定圧力
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）。

【００１６】ついで、プレス機械の操作盤のスイッチ
（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。

【００１７】すなわち、把持面２１ｕは、素材Ｓを相対
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。

【００１８】据込みが終了すると、前述の反対に作動す
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。

【００１９】本実施例は、従来例における荒押しを例と
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。

【００２０】この固定金型２において、割ダイス２１を
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。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、可動金型に設けたパンチケー
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。

【００２２】そして、固定金型におけるダイスは、四つ
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。

【００２３】さらには、前記可動金型内に設けた油圧室
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可動金型及び固定金型のプレス上
死点における断面図。

【図２】プレス下死点における可動金型及び固定金型の
断面図。

【図３】プレス作動１ストローク途中の可動金型及び固
定金型の関係を示す断面図。

【図４】本発明の割ダイスを説明する正面図。

【図５】割ダイスの半断面側面図。

【図６】下スライドの上面図。

【図７】従来例の据込み金型と工程図。

【符号の説明】

１可動金型２固定金型３パンチ４パンチケース５パンチピン６ピストン７油圧室８上ホルダー９補助ホルダー１０取付板１２ピン受１３パンチガイド２１（割）ダイス２１ａ，２１ｂ切断面２１ｕ把持面２２（上）ガイド２２ｂガイド溝２３（下）ガイド２３ｂガイド溝２８押えリング２９ガイドピン３０ばねＳ素材Ａ据込み部

Claims

【特許請求の範囲】

【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。