JP2003266138A - 孔を有する鍛造品、その鍛造方法およびその鍛造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 孔周壁部に薄肉部分を有する鍛造品におい
て、熱間鍛造にて精密な孔を打ち抜くことができる精密
鍛造技術を提供する。 【解決手段】 型打ち工程後の孔抜き成形工程におい
て、型打ち鍛造品Ｃに対して孔抜きパンチ１により所定
の孔ａ´を打ち抜くのと同調して、この孔周壁部の少な
くとも薄肉部分ｂ、ｂに対応する外周縁部を外周補助抜
きパンチ２、２により打ち抜く。これにより、孔ａ´の
周壁部の薄肉部分ｂ、ｂに対応する外周縁部が外周補助
抜きパンチ２、２により支持拘束された状態で、孔抜き
パンチ１による孔ａ´の打ち抜きが行われる結果、孔ａ
´が打ち抜かれる際のひずみの発生が有効に防止され
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、孔を有する鍛造
品、その鍛造方法およびその鍛造装置に関し、さらに詳
細には、特に孔周壁部に薄肉部分を有する鍛造品を温間
または熱間鍛造する精密鍛造技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図１３および図１４に示すよう
な孔ａを有する鍛造品（以下、孔抜き鍛造品）Ａを、温
間または熱間鍛造（以下、代表的に「熱間鍛造」と称す
る。）により成形する場合の一般的な工程は、図１５お
よび図１６に示すとおりである。

【０００３】すなわち、まず、鍛造用の素材を最終製品
である孔抜き鍛造品Ａの形状寸法に対応して切断し（切
断工程）、この素材を据込み用プレス機により据込み加
工して次工程の型打ち加工に適した形状寸法の据込み素
材を成形する（据込み（つぶし）工程）。続いて、この
据込み素材を型打ち用プレス機により型打ちして所定の
最終形状（図１３参照）の輪郭Ａ´を有するバリＢ付き
の型打ち鍛造品Ｃを成形する（型打ち工程（図１６(a)
、(b) の参照））。この型打ち工程は、通常、荒打
ち、中打ちおよび仕上打ちの３つの工程からなる。そし
て、このように成形された型打ち鍛造品Ｃに対して、打
抜き用プレス機により所定の孔ａを打ち抜いた後（孔抜
き工程（図１６(a) 、(b) の参照））、最後にトリミン
グ用プレス機により不必要なバリＢを切断除去して（ト
リミング工程（図１６(a) 、(b) の参照））、孔ａを有
する孔抜き鍛造品Ａが造られる。

【０００４】なお、上記鍛造工程において、孔抜き鍛造
品Ａの形状寸法によっては、据込み工程がない場合もあ
り、また型打ち工程において中打ち工程がない場合もあ
る。

【０００５】そして、上記のように熱間鍛造により成形
された孔抜き鍛造品Ａは、通常そのままでは最終製品と
はならず、さらに次工程の機械加工や、冷間コイニン
グ、冷間サイジング等を経て所定に仕上げ形状寸法を有
する最終製品となる。このため、熱間鍛造で求められる
寸法精度は、次工程での便宜を考慮したものとなるのが
一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な孔抜き鍛造品Ａにおいて、孔ａの周壁部に薄肉部分
（例えば、図１３および図１４におけるｂ、ｂ部分）が
ある場合には、熱間鍛造における型打ち後に孔ａを抜き
トリミングを行うと、これら薄肉部分ｂ、ｂに起因して
比較的大きなひずみ（図１６の二点鎖線参照）が発生す
ることから、所要な寸法精度が得られ難く、当然のこと
ながら次工程にも不具合を生じていた。

【０００７】このようなひずみとしては２種類あり、ま
ず、第一のひずみは、孔抜き鍛造品Ａの高さ方向に生ず
るひずみである。つまり、図１４(c) に二点鎖線で示す
ように、上記薄肉部分ｂの縦断面において、孔ａの上部
開口端側が小さくすぼむ一方、下部開口端部側が大きく
拡がるような形状にひずみが発生する。

【０００８】このひずみは、孔抜き時とトリミング時に
おいて上記薄肉部分ｂ、ｂに作用する曲げモーメントに
よるもので、薄肉部分ｂ、ｂの肉厚ｔ₁ 、ｔ₂ が薄くな
ればなるほど、またトリミングの刃が磨耗して、その切
れ味が低下してくればくるほど、そのひずみは大きくな
る。

【０００９】また、第二のひずみは、孔抜き鍛造品Ａの
幅方向に生ずるひずみである。つまり、図１４(a) に二
点鎖線で示すように、上記薄肉部分ｂの平面ないしは横
断面において、薄肉部分ｂ、ｂの長さ方向の両端部から
中心部にかけて円弧状の内側へのひずみδが発生する。

【００１０】このひずみは、孔抜き鍛造品Ａの長さと幅
の比つまりＬ／Ｗの値が大きく、かつ薄肉部分ｂ、ｂの
肉厚ｔ₁ 、ｔ₂ が小さくなればなるほど、その傾向は大
きくなり、また上述した第一のひずみと同様、トリミン
グ刃の磨耗の進行につれてひずみは増大する。

【００１１】このような孔抜き鍛造品Ａの変形を抑制す
るために、図１７に示すように、孔抜きと同時または孔
抜き後のトリミング前に、トリミングラインにノッチｃ
を予め入れて、この部位のせん断抵抗を小さくすること
により、上記のトリミング時に作用する曲げモーメント
を小さくする方法がとられる場合もある。

【００１２】しかしながら、この場合にあっても、上記
ノッチｃを形成するためのノッチ刃の磨耗や、あるいは
トリミング刃の磨耗等により、刃の切れ味が劣化してく
ると、やはり上述したような変形をきたすため、抜本的
な解決は未だになされていない。

【００１３】そして、このような比較的大きなひずみの
発生は、次工程の機械加工における取代を多くするとと
もに、冷間コイニング、冷間サイジング等の適用性にも
支障を来たすなど、種々の不具合を生じていた。

【００１４】さらに、熱間鍛造における究極の課題とし
て、孔抜き鍛造品Ａの孔ａ内の抜き勾配をゼロにして、
つまりストレート孔を明けて孔ａ内の寸法精度を高める
とともに、上記薄肉部分ｂ、ｂの肉厚ｔ₁ 、ｔ₂ もバラ
ツキのない寸法精度として、そのまま機械加工等の後加
工なしで最終製品となり得る精密孔抜き鍛造品の実現化
のためにも、上述の二種のひずみ対策の問題は避けて通
れない。

【００１５】換言すれば、上記孔ａの内壁面のストレー
ト化と同時に外周壁もストレートにしてネットシェープ
化を実現する場合、上記問題点の解決が必須である。

【００１６】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、孔周壁部
に薄肉部分を有する鍛造品において、熱間鍛造にて精密
な孔を打ち抜くことができ、次工程の機械加工における
取代の削減、冷間ユイニング、冷間サイジング等の適用
性の容易化を図ることができる精密鍛造技術を提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第一の鍛造方法は、孔を有する鍛造品を温
間または熱間鍛造する方法であって、型打ち工程後の孔
抜き成形工程において、型打ち鍛造品に対して孔抜きパ
ンチにより所定の孔を打ち抜くのと同調して、この孔周
壁部の少なくとも薄肉部分に対応する外周縁部を外周補
助抜きパンチにより打ち抜くようにしたことを特徴とす
る。

【００１８】好適な実施態様として、上記記孔抜きパン
チの打抜き動作と上記外周補助抜きパンチの打抜き動作
のタイミングは、上記孔抜きパンチにより孔を打ち抜く
際のひずみの発生が、上記外周補助抜きパンチの側壁部
による上記孔周壁部外側面の支持拘束によって防止され
るように設定さする。望ましくは、上記外周補助抜きパ
ンチの打抜き動作を、上記孔抜きパンチの打抜き動作に
所定時間だけ先行させて行う時差打抜きとする。

【００１９】また、本発明の第二の鍛造方法は、同じく
孔を有する鍛造品を熱間鍛造する方法であって、型打ち
工程後の孔抜き成形工程が、型打ち鍛造品に対して所定
の孔を打ち抜く孔抜き工程と、この孔抜き工程により形
成された孔に仕上げ加工を施す孔仕上げ抜き工程とから
なり、上記孔抜き工程において、上記第一の発明の鍛造
工程を実行することを特徴とする。

【００２０】好適な実施態様として、上記孔仕上げ抜き
工程において、上記外周補助抜きパンチにより形成され
た補助孔部に外周補助手段を挿入して、上記孔周壁部外
側面を支持拘束した状態で、仕上抜きパンチで前記孔の
仕上げ抜きを行う。

【００２１】また、上記第一または第二の発明の鍛造方
法において、上記孔抜き成形工程を経て成形されたバリ
付き鍛造品のバリを切断分離する分離工程において、上
記バリ付き鍛造品の孔を寸法基準として上記バリを切断
分離するのが好適である。

【００２２】本発明の鍛造品は、上記第一または第二の
発明の鍛造方法により鍛造されてなることを特徴とす
る。

【００２３】また、本発明の鍛造装置は、孔を有する鍛
造品の温間または熱間鍛造における孔抜き成形工程に用
いられる装置であって、可動側に設けられ、型打ちされ
た型打ち鍛造品に対して所定の孔を打ち抜くための孔抜
きパンチと、可動側に設けられ、上記孔抜きパンチによ
り打抜き成形される上記孔周壁部の少なくとも薄肉部分
に対応する外周縁部を打ち抜く外周補助抜きパンチとを
備え、上記孔抜きパンチの打抜き動作と上記外周補助抜
きパンチの打抜き動作が同時に行われるように構成され
ていることを特徴とする。

【００２４】好適な実施態様として、上記外周補助抜き
パンチによる打抜き動作が、上記孔抜きパンチによる打
抜き動作に所定時間だけ先行する時差打抜きを行う構成
とされている。

【００２５】この時差打抜きの具体例としては、上記孔
抜きパンチと外周補助抜きパンチが、昇降動作する単一
のスライドに一体的に取付け固定されるとともに、上記
補助抜きパンチの先端が、上記孔抜きパンチの先端より
も所定寸法だけ打抜き方向へ突出して設けられてなり、
上記スライドの打抜き動作により、上記両パンチが上記
型打ち鍛造品に対して上記時差打抜きを行うように構成
される。また、この場合、上記補助抜きパンチの先端と
上記孔抜きパンチの先端との段差は、上記孔抜きパンチ
により孔を打ち抜く際のひずみの発生が、上記外周補助
抜きパンチの側壁部による上記孔周壁部外側面の支持拘
束によって防止される寸法に設定されるのが望ましい。

【００２６】本発明においては、型打ち工程後の孔抜き
成形工程において、型打ち鍛造品に対して孔抜きパンチ
（または仕上抜きパンチ）により所定の孔を打ち抜き
（または仕上げ抜き）をするに際して、この孔周壁部の
少なくとも薄肉部分に対応する外周縁部を外周補助抜き
パンチ（または外周補助手段）により支持拘束した状態
で打ち抜くようにすることで、上記孔抜きパンチ（また
は仕上抜きパンチ）により孔を打ち抜く（または仕上げ
抜きを行う）際のひずみの発生が、有効に防止される。

【００２７】これにより、孔周壁部に薄肉部分を有する
鍛造品にあっても、熱間鍛造にて精密な孔を打ち抜くこ
とができ、さらには次工程の機械加工における取代の削
減、冷間コイニング、冷間サイジング等の適用性の容易
化が図られ得る。

【００２８】また、上記孔抜き成形工程を経て成形され
たバリ付き鍛造品のバリを切断分離する分離工程におい
ても、上記バリ付き鍛造品の孔を寸法基準として上記バ
リを切断分離することにより、孔周壁部の肉厚の大小に
かかわらずひずみの発生が有効に防止されて、孔打抜き
時の仕上げ精度がそのまま維持される。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００３０】実施形態１ 本発明に係る孔を有する鍛造品の製造方法は、例えば、
図１３および図１４に示すような孔ａの外周壁部に薄肉
部分ｂ、ｂを有する孔抜き鍛造品Ａの熱間鍛造に適した
方法である。以下、この図１３および図１４に示される
孔抜き鍛造品Ａを鍛造する場合を具体例として説明す
る。

【００３１】本発明の鍛造方法は、切断工程、据込み
（つぶし）工程、型打ち工程、孔抜き成形工程および分
離工程の４つの工程を主要な工程として構成されてな
る。

【００３２】（１）切断工程：切断工程は、鍛造用の素
材を最終製品である孔抜き鍛造品Ａの形状寸法に対応し
て切断する工程であり、具体的には図示しないが、従来
の一般的な熱間鍛造におけるものと同様である。

【００３３】（２）据込み（つぶし）工程：据込み（つ
ぶし）工程は、上記切断工程で切断された素材を据込み
用プレス機により据込み加工して、次工程の型打ち加工
に適した形状寸法の据込み素材を成形する工程であり、
具体的には図示しないが、従来の一般的な熱間鍛造にお
けるものと同様である。

【００３４】（３）型打ち工程：型打ち工程は、図２
(a) 、(b) のに示すように、据込み素材を型打ち用プレ
ス機により型打ちして所定の最終形状（図１３参照）の
輪郭Ａ´を有するバリＢ付きの型打ち鍛造品Ｃを成形す
る工程で、具体的には、荒打ち、中打ちおよび仕上打ち
の３つの工程からなる。

【００３５】この場合、最近のプレス機は、フリクショ
ンプレス機と同様に、スライドと本体フレームとのクリ
アランスを熱補償型構造により非常に小さくしており、
型ずれ等が極めて少ない。また、一般のプレス機、ハン
マ機等も、本体構造およびダイセット等により上下型の
型ずれの寸法精度を高める工夫がなされている。これに
対応して、本実施形態においては、抜き勾配αが従来一
般の６°〜７°ではなく、０°〜３°とできるだけ小さ
く設定されている。

【００３６】（４）孔抜き成形工程：孔抜き成形工程
は、上記型打ち鍛造品Ｃに対して、打抜き用プレス機に
より所定の孔ａを打ち抜く工程で、具体的には孔抜き工
程と孔仕上げ抜き工程の二つの工程からなる。

【００３７】 孔抜き工程：孔抜き工程は、型打ち鍛
造品Ｃに対して所定の孔ａ´を打ち抜く工程で、図２
(a) 、(b) のに示すように、型打ち鍛造品Ｃに対して孔
抜きパンチ１により所定の孔ａを打ち抜くのと同調し
て、この孔周壁部の少なくとも薄肉部分ｂに対応する外
周縁部を一対の外周補助抜きパンチ２により打ち抜くよ
うにしている。

【００３８】図の実施形態においては、孔抜き鍛造品Ａ
の形状に対応して、断面長方形の孔ａの周壁部における
薄肉部分つまり長辺部分ｂ、ｂの外周縁部２箇所のみを
一対の外周補助抜きパンチ２、２により打ち抜くように
している。

【００３９】この場合の上記孔抜きパンチ１の打抜き動
作と外周補助抜きパンチ２、２の打抜き動作のタイミン
グは、上記外周補助抜きパンチ２、２の側壁部により上
記薄肉部分ｂ、ｂ外側面を案内支持して拘束することに
よって、孔抜きパンチ１により孔ａを打ち抜く際のひず
みの発生を防止するように設定される。

【００４０】図示の実施形態においては、図３に示すよ
うに、外周補助抜きパンチ２、２による打抜き動作を、
孔抜きパンチ１による打抜き動作に所定時間だけ先行さ
せて行う時差打抜きとしている。

【００４１】この孔抜き工程を行う上記打抜き用プレス
機における金型の要部構造は、図４および図５に示され
ており、具体的には、固定側に設けられる下型５と、可
動側に設けられる上型６とを主要部として構成されてい
る。

【００４２】下型５は、固定側であるプレス機のベッド
上のボルスタ（図示省略）に固定的に装着されるもの
で、ダイホルダ７に、型抜き鍛造品Ｃを下側から拘束保
持する孔抜きダイ８が一体的に取付け固定されるととも
に、これらダイホルダ７と孔抜きダイ８に、後述する孔
抜き用の孔抜き空間９ａ、９ｂ、９ｂを有する。

【００４３】一方、上型６は、可動側であるプレス機の
昇降動作するスライド（図示省略）に固定的に装着され
るもので、パンチホルダ１０に、上記孔抜きパンチ１と
一対の外周補助抜きパンチ２、２が一体的に装着されて
なる。

【００４４】孔抜きパンチ１は、上述したように、型打
ちされた型打ち鍛造品Ｃに対して所定の孔ａ´を打ち抜
くためのものである。また、一対の外周補助抜きパンチ
２、２は、孔抜きパンチ１により打抜き成形される上記
孔ａ´の周壁部の薄肉部分ｂ、ｂに対応する外周縁部を
打ち抜くものである。

【００４５】上記両パンチ１および２、２の配置関係
は、補助抜きパンチ２、２の先端が孔抜きパンチ１の先
端よりも所定寸法Ｄだけ打抜き方向へ突出して、段差が
設けられている。

【００４６】この両補助抜きパンチ２、２の先端と孔抜
きパンチ１の先端との段差は、上記時差打抜きの時間
差、つまり、孔抜きパンチ１により孔ａ´を打ち抜く際
のひずみの発生が、外周補助抜きパンチ２、２の側壁部
による孔周壁部ｂ、ｂ外側面の支持拘束によって防止さ
れる寸法に設定されている。図示の実施形態において
は、上記補助抜きパンチ２と孔抜きパンチ１の段差寸法
Ｄは、５〜６ｍｍ程度に設定されている。

【００４７】また、図４および図５において、１５およ
び１６はそれぞれ、孔抜きパンチ１および外周補助抜き
パンチ２、２用の可動ストリッパを示しており、これら
可動ストリッパ１５、１６はそれぞれ、コイルスプリン
グ１５ａ、１６ａにより常時下方向へ弾発的に付勢され
ており、パンチガイドおよびワーク押えとしての機能を
も兼備している。

【００４８】しかして、上記プレス機のスライドが下降
して打抜き動作を行うことにより、両パンチ１および
２、２は、型打ち鍛造品Ｃに対して上述のごとくプレス
機の１行程内で時差打抜きを行う。

【００４９】具体的には、まず外周補助抜きパンチ２、
２が孔周壁部ｂ、ｂの外周縁部の２箇所を打ち抜き、こ
れら外周補助抜きパンチ２、２が所定寸法（図示の実施
形態においては５〜６ｍｍ）だけ進行（下降）してか
ら、孔抜きパンチ１が中央の孔ａ´を打ち抜く。

【００５０】この場合、一対の外周補助抜きパンチ２、
２の側壁部で孔周壁部ｂ、ｂの外側面を支持しているの
で、中央の孔ａ´を打ち抜く時にひずみ（前述した第一
および第二のひずみ）が発生しない。

【００５１】 孔仕上抜き工程：孔仕上抜き工程は、
上記孔抜き工程により形成された孔ａ´に仕上げ加工を
施して最終形状の孔ａを成形する工程であり、図２(a)
、(b) のに示すように、上記外周補助抜きパンチ２、
２により形成された補助孔部ｄ、ｄに外周補助手段２
０、２０を挿入して、前記孔周壁部外側面を支持拘束し
た状態で、仕上抜きパンチ２１で上記孔ａ´の仕上げ抜
きを行い、その抜き勾配部分をストレートに仕上る。こ
の孔仕上抜き工程におけるワーク温度は６００℃以上で
行うのが望ましい。

【００５２】この孔抜き工程を行う金型の要部構造は、
上記孔抜き工程で用いられるものと基本的に同様、つま
り、図４および図５に示される構造とされている。この
構造において、外周補助手段２０、２０は補助孔部ｄ、
ｄに挿入する補助パンチの形態とされており、仕上抜き
パンチ２１と共にパンチホルダ１０に一体的に装着され
ている。

【００５３】この場合の両補助パンチ２０、２０の先端
と仕上抜きパンチ２１の先端との段差は、上記孔抜き工
程における場合と同様、仕上抜きパンチ２１により孔ａ
´を仕上げ抜きする際のひずみの発生が、補助パンチ２
０、２０の側壁部による孔周壁部ｂ、ｂ外側面の支持拘
束によって防止される寸法Ｄに設定されている。

【００５４】また、仕上抜きパンチ２１の幅寸法ｗ
₂₁は、上記孔抜きパンチ１の幅寸法をｗ´とし、孔ａ´
内の取代をΔとすると、ｗ₂₁＝ｗ´＋Δに設定される。
また、仕上抜きパンチ２１と孔抜きダイ８とのクリアラ
ンスは０．１〜０．２ｍｍ（片側）に設定される。

【００５５】しかして、上記プレス機のスライドが下降
して仕上げ抜き動作を行うことにより、両パンチ２１お
よび２０、２０は、孔抜き工程と同様に、型打ち鍛造品
Ｃに対してプレス機の１行程内で時差打抜きを行うこと
となり、一対の補助パンチ２０、２０の側壁部で孔周壁
部ｂ、ｂの外側面を支持して、中央の孔ａ´を仕上抜き
する時にひずみ（前述した第一および第二のひずみ）が
発生することはない。

【００５６】以上の孔仕上げ工程により、仕上げられた
孔ａの幅寸法ｗは、ワークの収縮量をＳとすると、ｗ＝
（ｗ´＋Δ）−Ｓとなる。

【００５７】また、孔周壁部ｂ、ｂの外側面抜け勾配α
も、仕上打抜き後では型打ち鍛造品Ｃにおけるものより
もその値が小さくなってくる。これは、前工程の孔抜き
工程および本孔仕上げ工程の仕上抜きにより、孔抜きお
よび仕上げ抜きパンチ１、２１が孔ａ´内を進行中に、
その材料を外側および下側へ流動させながら塑性変形さ
せるためである。

【００５８】なお、孔周壁部ｂ、ｂの外側面の抜け勾配
αも０°にして、外壁面もストレートとするためには、
外壁側への材料の流動量を多くすればよい。そのために
は、仕上抜きパンチ２１の幅寸法は一定つまり上記と同
じｗ₂₁＝ｗ´＋Δ（仕上り寸法）とするとともに、型打
ち鍛造品Ｃの孔ａ´の内側寸法つまり上記孔抜き工程で
打抜き形成される孔ａ´の内側寸法を若干小さく設定し
ておく。

【００５９】そして、上記孔打抜き工程における孔打抜
きを適正寸法で行った後、本孔仕上げ抜き工程で、仕上
抜きパンチ２１の先端に０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度のＣ面
取りまたはＲ面取りを付けておき、この仕上抜きパンチ
２１により、上記孔ａ´内を成形しながら、その排除さ
れていく材料を上記孔周壁部側へ押し付ける成形打抜き
法によって、上記孔周壁部の外壁面のストレート化が図
れる。

【００６０】（５）分離工程：分離工程は、孔抜き成形
工程を経て成形されたバリ付き鍛造品ＣのバリＢを切断
分離する工程であって、具体的には、図２(a) のにおい
て、外周補助抜きパンチ２、２により打ち抜かれた補助
孔部ｄ、ｄ以外の孔周壁部の縁線（図２(a) のにおける
コ字形状のｅ、ｅ線の２箇所）に沿ってトリミング用プ
レス機により切断分離して、孔抜き鍛造品Ａを完成す
る。

【００６１】この場合、バリ付き鍛造品Ｃの孔ａ、つま
り上記孔仕上げ工程により最終仕上げ寸法に仕上げられ
た孔内径を寸法基準として孔抜き鍛造品ＡとバリＢを切
断分離することにより、孔ａの長さｌと周壁部の肉厚Ｔ
₁ 、Ｔ₂ の寸法精度が向上する。

【００６２】しかして、以上のように構成された製造方
法においては、型打ち工程後の孔抜き成形工程におい
て、型打ち鍛造品Ｃに対して孔抜きパンチ１（または仕
上抜きパンチ２１）により所定の孔ａ´を打ち抜き（ま
たは仕上げ抜き）をするに際して、この孔周壁部の少な
くとも薄肉部分ｂ、ｂに対応する外周縁部を外周補助抜
きパンチ２、２（または補助パンチ２０、２０）により
支持拘束した状態で打ち抜くようにすることで、上記孔
抜きパンチ１（または仕上抜きパンチ２１）により孔を
打ち抜く（または仕上げ抜きを行う）際のひずみの発生
が、有効に防止される。

【００６３】これにより、孔周壁部に薄肉部分ｂ、ｂを
有する鍛造品Ａにあっても、熱間鍛造にて精密な孔ａを
打ち抜くことができ、さらには次工程の機械加工におけ
る取代の削減、冷間コイニング、冷間サイジング等の適
用性の容易化が図られ得る。

【００６４】また、上記孔抜き成形工程を経て成形され
たバリ付き鍛造品ＣのバリＢを切断分離する分離工程に
おいても、上記バリ付き鍛造品Ｃの孔ａを寸法基準とし
てバリＢを切断分離することにより、孔外周壁部の肉厚
の大小にかかわらずひずみの発生が有効に防止されて、
孔打抜き時の仕上げ精度がそのまま維持される。

【００６５】この結果、従来熱間鍛造では困難であっ
た、孔抜き鍛造品Ａの孔ａ内の抜き勾配をゼロにして、
つまりストレート孔を明けて孔ａ内の寸法精度を高める
とともに、上記薄肉部分ｂ、ｂの肉厚ｔ₁ 、ｔ₂ もバラ
ツキのない寸法精度として、ニヤネットシェープさらに
はネットシェープ化が可能となる。これにより、熱間鍛
造だけで、機械加工等の後加工なしで最終製品として供
給し得る精密孔抜き鍛造品の実現化も可能となる。

【００６６】実施形態２ 本実施形態は図６に示されており、実施形態１の孔仕上
抜き工程における外周補助手段２０、２０の構成が改変
されたものである。

【００６７】すなわち、本実施形態の補助手段２０、２
０は、孔抜き工程において外周補助抜きパンチ２、２に
より打抜き成形された型打ち鍛造品Ｃの補助孔部ｄ、ｄ
を含んで型打ち鍛造品Ｃの外周全体を拘束保持するワー
クホルダの形態とされている。

【００６８】これらワークホルダ２０、２０は、具体的
には、図４および図５における下型５の一部（図示省
略）をなす成形ダイ２５と、上型６の一部（図示省略）
をなすワークホルダ２６とからそれぞれ構成されてい
る。

【００６９】しかして、以上のように構成された金型に
より、型打ち鍛造品Ｃの外周面を上下から外周補助手段
である成形ダイ２５、２５およびワークホルダ２６、２
６で拘束支持して、仕上抜きパンチ２１により中央の孔
ａ´を仕上抜きすることにより、前述した第一および第
二のひずみが発生することはない。その他の構成および
作用は実施形態１と同様である。

【００７０】実施形態３ 本実施形態は図７および図８に示されており、実施形態
２と同様、実施形態１の孔仕上抜き工程における外周補
助手段２０、２０の構成が改変されたものである。

【００７１】すなわち、本実施形態の補助手段２０、２
０は、孔抜き工程において外周補助抜きパンチ２、２に
より打抜き成形された型打ち鍛造品Ｃの補助孔部ｄ、ｄ
に挿入して、型打ち鍛造品Ｃの孔周壁部外側面ｂ、ｂの
みを支持拘束するワークホルダの形態とされている。こ
れらワークホルダ２０、２０は、具体的には、図４およ
び図５における下型５の一部（図示省略）をなす。

【００７２】しかして、以上のように構成されたプレス
機により、型打ち鍛造品Ｃの外周面を外周補助手段であ
る一対のワークホルダ２０、２０の側壁部で孔周壁部
ｂ、ｂの外側面を拘束支持して、仕上抜きパンチ２１に
より中央の孔ａ´を仕上抜きすることにより、前述した
第一および第二のひずみが発生することはない。その他
の構成および作用は実施形態１と同様である。

【００７３】実施形態４ 本実施形態は図９〜図１２に示されており、実施形態１
における孔抜き成形工程が改変されたものである。

【００７４】すなわち、本実施形態の鍛造方法は、実施
形態１と同様に、切断工程、据込み（つぶし）工程、型
打ち工程、孔抜き成形工程および分離工程の４つの工程
を主要な工程として構成されてなるところ、上記孔抜き
成形工程は、図１０(a) 、(b) のに示すように、型打ち
鍛造品Ｃに対して、トリミング用プレス機により所定の
孔ａを打ち抜きながら仕上げる一工程からなる。

【００７５】したがって、この孔抜き成形工程以外の工
程、つまり切断工程、据込み（つぶし）工程、型打ち工
程および分離工程は、実施形態１と同様である。

【００７６】本実施形態の孔抜き成形工程は、図１１お
よび図１２に示す打抜き用プレス機により、型打ち鍛造
品Ｃに対して、最終形状寸法の孔ａを打ち抜きながら仕
上げるように構成されている。この場合の加工温度つま
りワーク温度は６００℃以上の温度条件が望ましい。

【００７７】上記トリミング用プレス機における金型の
要部構造は、基本的には、図４および図５に示されるも
のと同じであり、よって、図４および図５と同じ参照符
号が付された構成部材は、これらの図に示される構成部
材と同一または類似の構成とされている。

【００７８】上型６において、パンチホルダ１０に一体
的に装着されてなる孔抜きパンチ３１と一対の外周補助
抜きパンチ３２、３２のうち、孔抜きパンチ３１は、型
打ちされた型打ち鍛造品Ｃに対して最終形状寸法である
孔ａを打ち抜きながら仕上るためのものである。一方、
一対の外周補助抜きパンチ３２、３２は、上記孔抜きパ
ンチ３１により打抜き成形される上記孔ａの周壁部の薄
肉部分ｂ、ｂに対応する外周縁部を打ち抜くもので、実
施形態１における外周補助抜きパンチ２または補助パン
チ２０と同一構造とされている。

【００７９】孔抜きパンチ３１は、型打ちされた型打ち
鍛造品Ｃに対して最終形状寸法である孔ａを打ち抜きな
がら仕上げるためのものである。この目的のため、図示
の実施形態においては、前工程である上記型打ち工程に
おける型打ち鍛造品Ｃの適切な抜き勾配と寸法設定との
関係を考慮して、孔抜きパンチ３１の形状寸法特に幅寸
法ｗ₃₁が設定され、これにより、孔ａの内周面および外
周壁部の外周面が抜き勾配のないストレート形状に成形
されるように構成されている。

【００８０】図示の実施形態においては、上記孔抜きパ
ンチ３１の幅寸法ｗ₃₁は、実施形態１における仕上抜き
パンチ２１の幅寸法ｗ₂₁と同様、ｗ₃₁＝ｗ´＋Δに設定
されるとともに、孔抜きパンチ３１と孔抜きダイ８との
クリアランスが０．１〜０．２ｍｍ（片側）に設定され
ている。

【００８１】また、上記両パンチ３１および３２、３２
の配置関係も、実施形態１と同様、補助抜きパンチ３
２、３２の先端が孔抜きパンチ３１の先端よりも所定寸
法Ｄだけ打抜き方向へ突出して、段差が設けられてい
る。

【００８２】しかして、プレス機のスライドが下降して
打抜き動作を行うことにより、両パンチ３１および３
２、３２は、型打ち鍛造品Ｃに対してプレス機の１行程
内で時差打抜きを行う。この場合、一対の外周補助抜き
パンチ３２、３２の側壁部で孔周壁部ｂ、ｂの外側面を
支持しているので、中央の孔ａを打ち抜く時にひずみ
（前述した第一および第二のひずみ）が発生しないこと
は実施形態１の場合と同様である。

【００８３】以上の孔抜き成形工程により、仕上げられ
た孔ａの幅寸法ｗは、ワークの収縮量をＳとすると、ｗ
＝（ｗ´＋Δ）−Ｓとなる。また、孔周壁部ｂ、ｂの外
側面抜け勾配αも、仕上打抜き後では型打ち鍛造品Ｃに
おけるものよりもその値が小さくなってくる。これは、
前工程の孔抜き工程および本孔仕上げ工程の仕上抜きに
より、孔抜きおよび仕上げ抜きパンチ１、２１が孔ａ´
内を進行中に、その材料を外側および下側へ流動させな
がら塑性変形させるためである。

【００８４】なお上述した実施形態１〜４はあくまでも
本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明は
これに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更
が可能である。

【００８５】例えば、金型の具体的構造は、図示の実施
形態に限定されず、成形対象となる孔抜き鍛造品Ａの形
状寸法に対応して、同一条件を満たす範囲で適宜設計す
ることが可能である。

【００８６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
型打ち工程後の孔抜き成形工程において、型打ち鍛造品
に対して孔抜きパンチにより所定の孔を打ち抜くに際
し、この孔周壁部の少なくとも薄肉部分に対応する外周
縁部を外周補助抜きパンチにより同時に打ち抜くように
したから、以下に列挙するような種々のすぐれた効果が
得られ、孔周壁部に薄肉部分を有する鍛造品において、
熱間鍛造にて精密な孔を打ち抜くことができ、次工程の
機械加工における取代の削減、冷間コイニング、冷間サ
イジング等の適用性の容易化を図ることができる精密鍛
造技術を提供することができる。

【００８７】(1) 従来の熱間鍛造法に比し高精度の鍛造
品を造ることができる。孔抜き成形工程において、型打
ち鍛造品に対して孔抜きパンチにより所定の孔を打ち抜
くに際して、この孔周壁部の少なくとも薄肉部分に対応
する外周縁部を外周補助抜きパンチにより支持拘束した
状態で打ち抜くようにすることで、上記孔抜きパンチに
より孔を打ち抜く際のひずみの発生が、有効に防止され
る。この結果、孔周壁部に薄肉部分を有する鍛造品にあ
っても、熱間鍛造にて精密な孔を打ち抜くことができ、
高精度の鍛造品を造ることができる。

【００８８】(2) したがって、後工程の機械加工におけ
る取代が削減でき、その機械加工費が大幅に低減され、
または不要となる。また、冷間コイニング、冷間サイジ
ング等の適用性が容易化され得る。

【００８９】(3) 従来困難とされていた異形状の熱間鍛
造品の精度向上により、後の冷間成形加工が容易とな
り、または不要となり、各種異形品のニヤネットシェー
プ化さらにはネットシェープ化が図れる。換言すれば、
熱間鍛造だけで、機械加工等の後加工なしで最終製品と
して供給し得る精密孔抜き鍛造品の実現化も可能とな
る。

【００９０】(4) 型打ち鍛造品に対して孔抜きパンチに
より所定の孔を打ち抜くに際し、この孔周壁部の少なく
とも薄肉部分に対応する外周縁部を外周補助抜きパンチ
により同時に打ち抜くようにしたから、上記外周縁部以
外の部分を残しておくことにより、熱間鍛造時の多数個
取りが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１である熱間鍛造方法の工程
を示すブロック図である。

【図２】同じく同熱間鍛造方法の工程を示す概略図で、
図２(a) は平面図、図２(b) は正面断面図である。

【図３】同熱間鍛造方法における主要工程である孔抜き
成形工程を説明するための拡大正面断面図である。

【図４】同孔抜き成形工程に使用されるプレス機におけ
る金型の主要部を示す正面断面図で、型抜き鍛造品をセ
ットした状態を示す。

【図５】同じく同プレス機における金型の主要部を示す
正面断面図で、型抜き鍛造品に孔を打ち抜き成形した状
態を示す。

【図６】本発明の実施形態２である熱間鍛造方法の孔抜
き成形工程における孔仕上げ抜きを説明するための拡大
正面断面図である。

【図７】本発明の実施形態３である熱間鍛造方法の孔抜
き成形工程における孔仕上げ抜きに使用されるプレス機
における金型の主要部を示す正面断面図で、型抜き鍛造
品をセットした状態を示す。

【図８】同じく同金型の主要部を示す正面断面図で、型
抜き鍛造品に孔を打ち抜き成形した状態を示す。

【図９】本発明の実施形態４である熱間鍛造方法の工程
を示すブロック図である。

【図１０】同じく同熱間鍛造方法の工程を示す概略図
で、図１０(a) は平面図、図１０(b) は正面断面図であ
る。

【図１１】同熱間鍛造方法の孔抜き成形工程に使用され
るプレス機における金型の主要部を示す正面断面図で、
型抜き鍛造品をセットした状態を示す。

【図１２】同じく同金型の主要部を示す正面断面図で、
型抜き鍛造品に孔を打ち抜き成形した状態を示す。

【図１３】本発明の鍛造対象である孔抜き鍛造品を示す
斜視図である。

【図１４】同じく同孔抜き鍛造品を示し、図１４(a) は
平面図、図１４(b) は正面断面図、図１４(c) は図１４
(b) におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

【図１５】従来の一般的な熱間鍛造方法の工程を示すブ
ロック図である。

【図１６】同じく同熱間鍛造方法の工程を示す概略図
で、図１６(a) は平面図、図１６(b) は正面断面図であ
る。

【図１７】同じく同熱間鍛造方法におけるトリミング工
程を説明するための正面断面図である。

【符号の説明】

Ａ 孔抜き鍛造品 Ｂ バリ Ｃ 型打ち鍛造品 ａ 孔抜き鍛造品の孔 ｂ 孔抜き鍛造品の孔周壁部（薄肉部
分） ｄ 型打ち鍛造品の補助孔部 α 抜き勾配 １ 孔抜きパンチ ２ 外周補助抜きパンチ ２０ 補助パンチ（外周補助手段） ２１ 仕上抜きパンチ ２５，２６ 成形ダイ＋ワークホルダ（外周補助
手段） ３１ 孔抜きパンチ ３２ 外周補助抜きパンチ

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ２１Ｊ 13/02 Ｂ２１Ｊ 13/02 Ｋ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 孔を有する鍛造品を温間または熱間鍛造
   する方法であって、 型打ち工程後の孔抜き成形工程において、型打ち鍛造品
   に対して孔抜きパンチにより所定の孔を打ち抜くのと同
   調して、この孔周壁部の少なくとも薄肉部分に対応する
   外周縁部を外周補助抜きパンチにより打ち抜くようにし
   たことを特徴とする孔を有する鍛造品の鍛造方法。
2. 【請求項２】 前記孔抜きパンチの打抜き動作と前記外
   周補助抜きパンチの打抜き動作のタイミングは、前記孔
   抜きパンチにより孔を打ち抜く際のひずみの発生が、前
   記外周補助抜きパンチの側壁部による前記孔周壁部外側
   面の支持拘束によって防止されるように設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の孔を有する鍛造品の
   鍛造方法。
3. 【請求項３】 前記外周補助抜きパンチの打抜き動作
   を、前記孔抜きパンチの打抜き動作に所定時間だけ先行
   させて行う時差打抜きとしたことを特徴とする請求項２
   に記載の孔を有する鍛造品の鍛造方法。
4. 【請求項４】 孔を有する鍛造品を温間または熱間鍛造
   する方法であって、 型打ち工程後の孔抜き成形工程は、型打ち鍛造品に対し
   て所定の孔を打ち抜く孔抜き工程と、この孔抜き工程に
   より形成された孔に仕上げ加工を施す孔仕上げ抜き工程
   とからなり、 前記孔抜き工程において、請求項１から３のいずれか一
   つに記載の工程を実行することを特徴とする孔を有する
   鍛造品の鍛造方法。
5. 【請求項５】 前記孔仕上げ抜き工程において、前記外
   周補助抜きパンチにより形成された補助孔部に外周補助
   手段を挿入して、前記孔周壁部外側面を支持拘束した状
   態で、仕上抜きパンチで前記孔の仕上げ抜きを行うこと
   を特徴とする請求項４に記載の孔を有する鍛造品の鍛造
   方法。
6. 【請求項６】 前記外周補助手段は、前記仕上抜きパン
   チにより前記孔の仕上げ抜きを行うに際し、この仕上抜
   きパンチによる仕上抜き動作に所定時間だけ先行させて
   前記補助孔部に挿入する補助パンチの形態とされている
   ことを特徴とする請求項５に記載の孔を有する鍛造品の
   鍛造方法。
7. 【請求項７】 前記外周補助手段は、前記補助孔部を含
   んで前記型打ち鍛造品の外周全体を拘束保持するワーク
   ホルダの形態とされていることを特徴とする請求項５に
   記載の孔を有する鍛造品の鍛造方法。
8. 【請求項８】 前記外周補助手段は、前記補助孔部に挿
   入して前記孔周壁部外側面のみを支持拘束するワークホ
   ルダの形態とされていることを特徴とする請求項５に記
   載の孔を有する鍛造品の鍛造方法。
9. 【請求項９】 前記孔抜き成形工程を経て成形されたバ
   リ付き鍛造品のバリを切断分離する分離工程において、
   前記バリ付き鍛造品の孔を寸法基準として前記バリを切
   断分離するようにしたことを特徴とする請求項１または
   ４に記載の孔を有する鍛造品の鍛造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか一つに記載
    の鍛造方法により鍛造されてなることを特徴とする孔を
    有する鍛造品。
11. 【請求項１１】 孔を有する鍛造品の温間または熱間鍛
    造における孔抜き成形工程に用いられる装置であって、 可動側に設けられ、型打ちされた型打ち鍛造品に対して
    所定の孔を打ち抜くための孔抜きパンチと、 可動側に設けられ、前記孔抜きパンチにより打抜き成形
    される前記孔周壁部部の少なくとも薄肉部分に対応する
    外周縁部を打ち抜く外周補助抜きパンチとを備え、 前記孔抜きパンチの打抜き動作と前記外周補助抜きパン
    チの打抜き動作が同調して行われるように構成されてい
    ることを特徴とする孔を有する鍛造品の鍛造装置。
12. 【請求項１２】 前記外周補助抜きパンチによる打抜き
    動作が、前記孔抜きパンチによる打抜き動作に所定時間
    だけ先行する時差打抜きを行う構成とされていることを
    特徴とする請求項１１に記載の孔を有する鍛造品の鍛造
    装置。
13. 【請求項１３】 前記孔抜きパンチと外周補助抜きパン
    チは、昇降動作する単一のスライドに一体的に取付け固
    定されるとともに、前記補助抜きパンチの先端は、前記
    孔抜きパンチの先端よりも所定寸法だけ打抜き方向へ突
    出して設けられてなり、 前記スライドの打抜き動作により、前記両パンチが前記
    型打ち鍛造品に対して前記時差打抜きを行うように構成
    されていることを特徴とする請求項１２に記載の孔を有
    する鍛造品の鍛造装置。
14. 【請求項１４】 前記補助抜きパンチの先端と前記孔抜
    きパンチの先端との段差は、前記孔抜きパンチにより孔
    を打ち抜く際のひずみの発生が、前記外周補助抜きパン
    チの側壁部による前記孔周壁部外側面の支持拘束によっ
    て防止される寸法に設定されていることを特徴とする請
    求項１３に記載の孔を有する鍛造品の鍛造装置。