JP2000237835A - 閉塞鍛造用金型装置及び閉塞鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型のギヤなどを成形した場合、歯形のコー
ナ部にヒケや欠肉が発生する。 【解決手段】 スライド側６に取付けられた上型１と、
ボルスタ１７側に設置された下型２の間でキャビティ２
ａを閉塞し、かつ上型１及び下型２に設けられた上カウ
ンタパンチ８及び下カウンタパンチ２４でキャビティ２
ａ内のリング状ワーク７を加圧分流してリング状ワーク
７を閉塞鍛造する閉塞鍛造用金型装置において、上記上
カウンタパンチ８の上方に、上型１と下型２を閉塞する
と共に、上カウンタパンチ８を上方より加圧して、キャ
ビティ２ａの内のリング状ワーク７をキャビティ２ａの
外周側へ分流させ、スライド下死点付近で加圧力を除圧
することにより、キャビティ２ａ内のリング状ワーク７
を上カウンタパンチ８と下カウンタパンチ２４の間に分
流させる加圧手段１１を設けたもので、大型のギヤなど
であっても、歯形のコーナ部にまで素材が分流されるた
め、ヒケや欠肉のない成形品が得られるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は分流閉塞鍛造によ
りリング状ワークを鍛造する閉塞鍛造用金型装置及び閉
塞鍛造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来ギヤなどの機械部品を鍛造により製
作する方法としては、例えば特開平５−１５４５９８号
公報や、特許第２５３４８９９号公報に記載されたもの
が公知である。

【０００３】前者公報の平歯車の鍛造方法は、素材を得
るべき平歯車の歯車形状の歯輪郭より小さく設定した歯
車形状を有する一次加工歯車に据え込み成形する第１の
加工工程、一次加工歯車に歯形以外の部分で材料を自由
に流動させつつ二次加工歯車に圧縮成形する第２の加工
工程、二次加工歯車を最終製品にしごき成形する第３の
加工工程とからなり、これらの各工程を冷間鍛造加工で
行うことを特徴とするもので、しごき成形時のしごき代
が安定して形成されるため、低荷重により高精度の製品
が得られる効果がある。

【０００４】また後者公報の押出し加工方法は、穴部を
有するパンチにより押出し成形して、パンチの穴部より
凸部を形成すると共に、この部分の凸部解放端を所定圧
力で加圧した状態で押出加工し、加工終了前に圧力を低
減または除去するようにした方法であり、下死点付近で
金型に作用する最大荷重を大幅に低減できる効果を有す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記公報の鍛造
方法では、何れも中実の素材を鍛造して、中心部に軸孔
を有するギヤを鍛造しているが、このような鍛造方法で
は外径の小さなギヤなどは鍛造できても、外径の大きな
ギヤなどの場合、大きな分流能力を有する金型装置を必
要とし、金型装置が大型となるため、プレスに装着でき
ないばかりか、金型装置が高価になるなどの不具合があ
る。

【０００６】また大型のギヤなどを閉塞鍛造すると、素
材の分流が不足して歯形のコーナ部などにヒケや欠肉が
発生し、精度の高い製品が得られないと共に、ヒケや欠
肉をなくすためにプレス荷重を上げると、金型寿命が早
期に低下するため、得られる製品のコストが上がるなど
の不具合が発生する。

【０００７】この発明はかかる従来の不具合を改善する
ためになされたもので、リング状ワークを使用し、かつ
外周側のコーナ部と内周側へ素材を分流させながら閉塞
鍛造を行う閉塞鍛造用金型装置及び閉塞鍛造方法を提供
することにより、コーナ部にヒケや欠肉のない品質の良
好な成形品を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するため請求項１記載の発明は、スライド側に取付
けられた上型と、ボルスタ側に設置された下型の間でキ
ャビティを閉塞し、かつ上型及び下型に設けられた上カ
ウンタパンチ及び下カウンタパンチでキャビティ内のリ
ング状ワークを加圧分流してリング状ワークを閉塞鍛造
する閉塞鍛造用金型装置において、上記上カウンタパン
チの上方に、上型と下型を閉塞すると共に、上カウンタ
パンチを上方より加圧して、キャビティの内のリング状
ワークをキャビティの外周側へ分流させ、スライド下死
点付近で加圧力を除圧することにより、キャビティ内の
リング状ワークを上カウンタパンチと下カウンタパンチ
の間に分流させる加圧手段を設けたものである。

【０００９】上記構成により、大型のギヤであっても、
歯形のコーナ部にまで十分素材が分流されるため、コー
ナ部にヒケや欠肉のない精度の高い品質の良好な成形品
が得られるようになる。

【００１０】またリング状ワークを成形するようにした
ことにより、中実ワークを成形する場合に比べて成形能
力の小さな小型の鍛造プレスで成形が可能になり、これ
によって大型の成形品が安価に得られるようになると共
に、スライド死点付近で加圧手段を除圧した後ワークの
内周を上カウンタパンチと下カウンタパンチの間に分流
させて、余剰となった素材を上カウンタパンチと下カウ
ンタパンチの間に逃がすようにしたことから、金型に過
大な成形荷重が加わることがなく、これによって金型寿
命の向上が図れるようになる。

【００１１】しかも成形品の内周面にはみ出した余剰素
材を除去するだけでよいことから、成形後の機械加工が
不要になる上、材料の歩留まりがよいため、成形品の価
格低減が図れるようになる。

【００１２】上記目的を達成するため請求項２記載の発
明は、加圧手段の油圧を設定する油圧設定手段を、可変
リリーフ弁と、可変リリーフ弁のリリーフ圧を任意に設
定するリリーフ圧設定手段及びスライド下死点付近で油
圧を除圧するロジックバルブより構成したものである。

【００１３】上記構成により、ワークの種類や大きさ、
形状などに応じて背圧が容易に設定できると共に、スラ
イドの下死点付近で油圧を除去することにより、キャビ
ティ内で異常高圧が発生することがないので、異常高圧
により金型が破損したり、金型の寿命が早期に低下する
などの不具合も解消することができる。また大きな成形
荷重を必要としないことから、小型のプレスで大きなワ
ークの成形が可能になり、これによって設備費の削減も
図れるようになる。

【００１４】上記目的を達成するため請求項３記載の発
明は、プレスのスライドに取付けられた上型と、ボルス
タ上に固定された下型の間で、リング状ワークの収容さ
れたキャビティを閉塞すると共に、上カウンタパンチの
上方に設けられた加圧手段により上カウンタパンチを上
方より加圧して、キャビティ内のリング状ワークをキャ
ビティの外周方向へ分流させ、その後スライドの下死点
付近で上記加圧手段の油圧を除圧して、キャビティ内の
リング状ワークを上カウンタパンチと下カウンタパンチ
の間に分流させるようにしたものである。

【００１５】上記方法により、大型のギヤであっても、
歯形のコーナ部にまで十分素材が分流されるため、コー
ナ部にヒケや欠肉のない精度の高い品質の良好な成形品
が得られるようになる。

【００１６】またリング状ワークを成形するようにした
ことにより、中実ワークを成形する場合に比べて成形能
力の小さな小型の鍛造プレスで成形が可能になり、これ
によって大型の成形品が安価に得られるようになると共
に、スライド死点付近で加圧手段を除圧した後ワークの
内周を上カウンタパンチと下カウンタパンチの間に分流
させて、余剰となった素材を上カウンタパンチと下カウ
ンタパンチの間に逃がすようにしたことから、金型に過
大な成形荷重が加わることがなく、これによって金型寿
命の向上が図れるようになる。

【００１７】しかも成形品の内周面にはみ出した余剰素
材を除去するだけでよいことから、成形後の機械加工が
不要になる上、材料の歩留まりがよいため、成形品の価
格低減が図れるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１ない
し図５に示す図面を参照して詳述する。図１はリング状
の素材（リング状ワーク）を使用して、ギヤなどの機械
部品を分流閉塞鍛造する閉塞鍛造用金型装置の断面図、
図２は油圧発生装置の回路図、図３は閉塞鍛造方法を示
すフローチャート、図４は中実ワークと中空ワークを成
形する場合の成形荷重を示す説明図、図５は成形過程を
示す説明図である。

【００１９】これら図において１は上型、２は下型で、
上記上型１は上型ホルダ３を介して上部支持部材４の下
面に着脱自在に取付けられており、上部支持部材４は上
部シリンダブロック５を介して鍛造プレスのスライド６
下面に取付けられている。上記上型１の下面中央には、
上型１の中心部に上下摺動自在に支承された上カウンタ
パンチ８のテーパ状先端部８ａが上方より出没自在に突
出するようになっている。

【００２０】上記支持部材４内には、上パンチ８を上方
より加圧する昇降部材４ａが昇降自在に収容されてい
て、この昇降部材４ａの上面には、複数の作動ピン１０
の下端が当接されている。

【００２１】上記各作動ピン１０は、シリンダブロック
５内に設けられた上部シリンダ（加圧手段）１１の端板
１１ａを上下方向に貫通するように設けられており、上
端面は上部シリンダ１１内に上下摺動自在に収容された
ピストン１１ｂの下面に当接されている。上記ピストン
１１ｂの上側は油圧室１１ｃとなっていて、シリンダブ
ロック５内に形成された油路５ａ及び油圧設定手段３０
を介して図２に示す油圧発生装置２６に接続されてい
る。

【００２２】また上部シリンダ１１の中心部には、ピス
トン１１ｂの中心部を貫通するガイド部材１１ｄが固着
されていて、このガイド部材１１ｄの中心部にノックア
ウトピン１２が上下摺動自在に嵌挿されている。上記ノ
ックアウトピン１２の下端は、上記昇降部材４ａの上面
に当接されていると共に、上端はスライド６内に設けら
れた図示しないスライドノックアウトに接続されてい
て、ワーク８の成形後、スライドノックアウトにより下
方へ突き出されるようになっている。

【００２３】一方上記下型２は、下部支持部材１４内に
昇降自在に収容された昇降部材１４ａの上面に下型ホル
ダ１５を介して取付けられており、下部支持部材１４は
下部シリンダブロック１６を介して鍛造プレスのボルス
タ１７上面に取付けられている。上記昇降部材１４ａの
外周面には段部１４ｂが形成されていて、この段部１４
ｂが係止リング１４ｃに係止されることにより、昇降部
材１４ａが上方へ抜け出さないようになっていると共
に、昇降部材１４ａの下面には、複数の作動ピン１８の
上端が当接されている。

【００２４】上記各作動ピン１８は、シリンダブロック
１６内に設けられた下部シリンダ１９の端板１９ａを上
下方向に貫通するように設けられており、下端面は下部
シリンダ１９内に上下摺動自在に収容されたピストン１
９ｂの上面に当接されている。上記ピストン１９ｂの下
側は油圧室１９ｃとなっていて、シリンダブロック１６
内に形成された油路１６ａを介して油圧発生装置２６に
接続されている。

【００２５】また上記下部シリンダ１９の中心部には、
ピストン１９ｂの中心部を貫通する筒状のガイド部材２
０が固着されており、このガイド部材２０に加圧部材２
１が上下摺動自在に収容されている。上記加圧部材２１
の下面には、ベッドに設けられたベッドノックアウト
（ともに図示せず）により上下動されるノックアウトピ
ン２２の上端が当接されており、加圧部材２１の上面に
は、複数の加圧ピン２３の下端が当接されている。上記
加圧ピン２３の上端側は、端板１９ａの中心部に下部が
固着された下カウンタパンチ２４の下部を摺動自在に貫
通して、下カウンタパンチ２４の外周部に昇降自在に嵌
合されたスリーブ２５の下端面に下方より当接されてい
る。

【００２６】上記下カウンタパンチ２４は軸状に形成さ
れていて、上端部が下型２の中央部に形成されたキャビ
ティ２ａ内に突出されていると共に、スリーブ２５は、
上端側が下端側より小径となっていて、この小径部２５
ａの外周部に、キャビティ２ａの内周面に形成された歯
形成形部２ｂに噛合する歯形２５ｂが形成されている。

【００２７】上記油圧発生装置２６は、図２に示すよう
に径の異なるシリンダ２６ａ，２６ｂを有していて、油
圧ポンプ（図示せず）より小径側のシリンダ２６ｂへ圧
油が供給されることにより、大径側のシリンダ２６ａに
油圧が発生されるようになっており、この油圧発生手段
２６で発生された油圧は、油圧設定手段３０及び管路２
９により、上型１側に設けられた上部シリンダ１１の油
圧室１１ｃと、途中にチェック弁３１を有する管路３２
により下型２側に設けられた下部シリンダ１９の油圧室
１９ｃへそれぞれ供給されるようになっている。

【００２８】上記油圧設定手段３０は、油圧発生手段２
６より油圧室１１ｃ側へのみ流通するチェック弁３０ａ
と、このチェック弁３０ａと並列に設けられた可変リリ
ーフ弁３０ｂ及び可変リリーフ弁３０ｂのリリーフ圧を
任意に設定するリリーフ圧設定手段３０ｃよりなる。リ
リーフ圧設定手段３０ｃは、例えばエア駆動式油圧ポン
プなどにより構成されていて、閉塞鍛造すべきワーク７
の種類や大きさ、形状などの加工条件に応じて、リリー
フ弁３０ｂのリリーフ圧が任意に設定できるようになっ
ている。

【００２９】なおリリーフ弁３０ｂに、リリーフ圧を手
動で設定できるようにしたものを使用して、圧力計３５
を見ながらリリーフ圧を設定してもよく、電気的にリリ
ーフ圧を設定できるようにしたものを使用しても勿論よ
い。

【００３０】また図２中３３は、上型１側の油圧室１１
ｃの油圧を抜くためのロジックバルブで、プレスのロー
タリカムスイッチ（図示せず）によりオン、オフされる
電磁弁３４により開閉制御されるようになっている。

【００３１】次に上記構成された閉塞鍛造用金型装置を
使用して、リング状のワーク７を歯車に鍛造する方法を
図３に示すフロートチャートも参照して説明する。比較
的大型の歯車を素材より閉塞鍛造する場合、素材に中実
のものを使用すると、鍛造するのに大きな加圧力を必要
となすため、能力の大きな鍛造プレスを必要とする上、
金型に大きなプレス荷重が作用するため、金型寿命も早
期に低下する。

【００３２】ちなみに図４（ａ）の（イ）に示す中実素
材を使用して、図４（ａ）の（ロ）に示す歯車を分流閉
塞鍛造するのに必要な予想荷重は、８３０ｔｏｎに対し
て、図４（ｂ）の（イ）に示す中空素材を使用して、図
４（ｂ）の（ロ）に示す歯車を分流閉塞鍛造するのに必
要な予想荷重は６６０ｔｏｎであり、中空素材を使用す
ることにより、プレス荷重を大幅に低減することができ
る。

【００３３】そこでこの発明では、中空素材をワーク７
として使用する。まず図３に示すフローチャートのステ
ップＳ１で所定寸法に成形したリング状ワーク７を用意
し、ステップＳ２で熱処理を施す。この熱処理は、歯車
を冷間鍛造する場合と、温熱間鍛造する場合とでは異な
り、冷間鍛造の場合は、リング状ワーク７を焼鈍した後
ボンデ加工を行い、温熱間鍛造の場合は、リング状ワー
ク７表面に黒鉛をコーティングして潤滑処理を施した
後、所定温度まで加熱する。

【００３４】ステップＳ２で熱処理の完了したリング状
ワーク７は、鍛造プレスのスライド６が上死点に停止し
ている状態で、ステップＳ３で下型２のキャビティ２ａ
内にセットすると共に、油圧発生装置２６の油圧設定手
段３０により、成形荷重より小さい油圧を設定する。

【００３５】次にステップＳ４でプレスの運転を開始す
ると、上死点に停止されていたスライド６が下降を開始
し、スライド６に取付けられた上型１の上カウンタパン
チ８が、図５の（ａ）に示すように下カウンタパンチ２
４の上面に当接されて、その位置に停止される（ステッ
プＳ５）。その後ステップＳ６でさらにスライド６が下
降すると、上型１の下面が下型２の上面に当接して、キ
ャビティ２ａが閉塞されると共に、上カウンタパンチ８
は上部シリンダ１１の油圧室１１ｃ内に供給された油圧
により、また下型２は下部シリンダ１９の油圧室１９ｃ
内に供給された油圧によりクッションを付与されながら
さらに下降されて、キャビティ２ａ内のリング状ワーク
７が図５の（ｂ）に示すように上下方向に加圧され、リ
ング状ワーク７の閉塞鍛造が開始される。上カウンタパ
ンチ８と下カウンタパンチ２４の間で加圧されたリング
状ワーク７はステップＳ７で、歯形成形部２ｂ側へ図５
の（ｂ）に示すように流動されて、歯形成形部２ｂによ
り歯車の歯部が成形され、これに伴い成形荷重も上昇す
る。

【００３６】そしてステップＳ８でスライド６が下死点
に達する前に、プレスのロータリカムスイッチ（図示せ
ず）からの信号により油圧設定装置３０のロジック弁３
３が開放されて、上部シリンダ１１の油圧室１１ｃの油
がドレンされ、油圧室１１ｃ内の油圧がほほ゛０にな
る。このときキャビティ２ａ内の歯形成形部２ｂのコー
ナ部分は、図５の（ｃ）に示すようにまだ素材が十分に
充分されていない状態にあり、プレス荷重はまだ最大荷
重に達していない。

【００３７】その後ステップＳ９でスライド６がさらに
下降すると、図５の（ｄ）に示すように歯形成形部２ｂ
のコーナ部分に素材が流入して、歯形成形部２ｂに素材
が充満されると同時に、上カウンタパンチ８と下カウン
タパンチ２４の間にも素材の一部が流れるため、スライ
ド６の下死点付近で成形荷重が異常に高くなることがな
く、これによって金型に過大な成形荷重が加わって金型
寿命が早期に低下したり、金型が破損するのを防止する
ことができる。

【００３８】一方スライド６が下死点に達して、ステッ
プＳ１０でスライド６の上昇が開始されると、下部シリ
ンダ１９の油圧室１９ｃ油圧によりクッション分だけ下
型２が上昇し、また上カウンタパンチ８も元の位置まで
下降すると共に、ベッドノックアウトによりノックアウ
トピン２２が突き上げられるため、押圧部材２１及び押
圧ピン２３を介してスリーブ２５が上昇され、成形の完
了したワーク７がキャビティ２ａ内より突き出される。

【００３９】その後ステップＳ１１でスライド６が上死
点に停止したところで、キャビティ２ａ内より突き出さ
れたワーク７を取り出すことにより、閉塞鍛造を終了す
るもので、得られた成形品は、図５の（ｅ）に示すよう
に歯部のコーナ部にヒケや欠肉のない精度の高いものと
なる。

【００４０】またワーク７の内周面に突出した余肉は、
成形完了後適宜手段で除去することにより、品質の良好
な成形品が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態になる閉塞鍛造用金型装
置の断面図である。

【図２】この発明の実施の形態になる閉塞鍛造用金型装
置に使用する油圧発生装置の回路図である。

【図３】この発明の実施の形態になる閉塞鍛造方法を示
すフローチャートである。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は中実ワークと中空ワークを
使用して閉塞鍛造を行った場合の成形荷重を示す説明図
である。

【図５】（ａ）ないし（ｅ）はこの発明の実施の形態に
なる閉塞鍛造方法の成形過程を示す説明図である。

【符号の説明】

１…上型 ２…下型 ２ａ…キャビティ ６…スライド ７…リング状ワーク ８…上カウンタパンチ １１…加圧手段 １７…ボルスタ ２４…下カウンタパンチ ３０…油圧設定手段 ３０ｂ…可変リリーフ弁 ３０ｃ…リリーフ圧設定手段 ３３…ロジックバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ３０Ｂ 15/16 Ｂ３０Ｂ 15/16 Ｄ Ｆターム(参考） 4E087 AA03 AA04 AA08 AA09 AA10 CA14 CA33 EB03 EC12 EC22 EC37 EC46 EC50 HA02 4E089 EA05 EB01 EC02 ED07 EE01 EE02 EE04 EF03 EF05 FA01 FB03 FC01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スライド（６）側に取付けられた上型
   （１）と、ボルスタ（１７）側に設置された下型（２）
   の間でキャビティ（２ａ）を閉塞し、かつ上型（１）及
   び下型（２）に設けられた上カウンタパンチ（８）及び
   下カウンタパンチ（２４）でキャビティ（２ａ）内のリ
   ング状ワーク（７）を加圧分流してリング状ワーク
   （７）を閉塞鍛造する閉塞鍛造用金型装置において、上
   記上カウンタパンチ（８）の上方に、上型（１）と下型
   （２）を閉塞すると共に、上カウンタパンチ（８）を上
   方より加圧して、キャビティ（２ａ）内のリング状ワー
   ク（７）をキャビティ（２ａ）の外周側へ分流させ、ス
   ライド下死点付近で加圧力を除圧することにより、キャ
   ビティ（２ａ）内のリング状ワーク（７）を上カウンタ
   パンチ（８）と下カウンタパンチ（２４）の間に分流さ
   せる加圧手段（１１）を設けたことを特徴とする閉塞鍛
   造用金型装置。
2. 【請求項２】 加圧手段（１１）の油圧を設定する油圧
   設定手段（３０）を、可変リリーフ弁（３０ｂ）と、可
   変リリーフ弁（３０ｂ）のリリーフ圧を任意に設定する
   リリーフ圧設定手段（３０ｃ）及びスライド（６）下死
   点付近で油圧を除圧するロジックバルブ（３３）より構
   成してなる請求項１記載の閉塞鍛造用金型装置。
3. 【請求項３】 プレスのスライド（６）に取付けられた
   上型（１）と、ボルスタ（１７）上に固定された下型
   （２）の間で、リング状ワーク（７）の収容されたキャ
   ビティ（２ａ）を閉塞すると共に、上カウンタパンチ
   （８）の上方に設けられた加圧手段（１１）により上カ
   ウンタパンチ（８）を上方より加圧して、キャビティ
   （２ａ）内のリング状リング状ワーク（７）をキャビテ
   ィ（２ａ）の外周方向へ分流させ、その後スライド
   （６）の下死点付近で上記加圧手段（１１）の油圧を除
   圧して、キャビティ（２ａ）内のリング状ワーク（７）
   を上カウンタパンチ（８）と下カウンタパンチ（２４）
   の間に分流させることを特徴とする閉塞鍛造方法。