JP2005007450A

JP2005007450A - 歯形打抜き方法

Info

Publication number: JP2005007450A
Application number: JP2003175802A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Kato; 久佳加藤; Isao Naka; 功仲
Original assignee: MIDORI GIKEN KK; Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: MIDORI GIKEN KK; Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】歯先ダレと破断面の発生を抑えた歯形部材を成形するための歯形打抜き方法を提供すること。
【解決手段】外形が円形の中間部材２を外歯形をもつ歯形部材とすべく、その中間部材２に歯形を成形するための方法であって、中間部材２の外径２ａを予め歯形部材の歯先円径１５ｐよりも所定寸法だけ小さくしておき、歯形を打ち抜く際には歯先となる部分を打ち抜かずに、その中間部材２の外周面２ａをそのまま歯形の歯先にするようにした歯形打抜き方法。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板から歯形を打ち抜いて歯形部材を鍛造加工する際の歯形打抜き方法に関し、特に歯先に生じる歯先ダレや破断面の発生を抑えた歯形打抜き方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、外周に歯形を打ち抜いてギヤ部を成形するプレス型を示した断面図であり、図７は、そうしたプレス型の上下それぞれの平面を示した図である。
このプレス型１００は、下方には内周に歯形の型面１１１が形成された平ダイス１１０内に、エジェクタパンチ１２０が上下動可能に配設されている。そして、そのエジェクタパンチ１２０には、外周に平ダイス１１０の型面１１１と噛合する平歯部１２１が形成されている。
【０００３】
一方、上方には内側に配置されたブレークアウトパンチ１４０が、外側に配置された突起ダイス１３０内を摺動するように構成されている。その突起ダイス１３０は、下端中央に平ダイス１１０に向けてリング状に突出した突部１３１が形成され、内側のブレークアウトパンチ１４０は、突部１３１の内周円を断面とする案内面１３２に沿って摺動するように被案内面１４２をもっている。
【０００４】
突起ダイス１３０の突部１３１下端面（型割面という）は、その外径１３６がワークＷに成形する歯形の歯先円の径よりも大きく、内径１３５は同歯形の歯元円の径と一致するように形成されている。これによって突起ダイス１３０の突部１３１は、ワークＷから成形されるその歯形部材の歯形部分を押圧することになる。そして、一方のブレークアウトパンチ１４０は、同歯形部材の歯形の歯元円より内側を押圧することになる。
【０００５】
そこで、このプレス型によって、ワークＷから歯形部材である平歯スプラインを製造する場合、まず平ダイス１１０及びエジェクタパンチ１２０と、突起ダイス１３０及びブレークアウトパンチ１４０との芯出しが行われ、平ダイス１１０及びエジェクタパンチ１２０の水平な上面にワークＷが載置される。そして、図示しないラムを作動させることにより、ワークＷの上下が挟まれるまで突起ダイス１３０及びブレークアウトパンチ１４０がワークＷに対して下降する。挟み込まれた後も更に下降することにより、平ダイス１１０での切込み、すなわち上方向の背圧をワークＷに加えた状態でエジェクタパンチ１２０も下降して歯形部材がワークＷから打ち抜かれて成形が行われる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−７１４３４号公報（第２−４頁、図１−図６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、プレス型で歯形を打ち抜いて歯形部材の成形が行われる場合、その歯形部材の歯形には図８に示すような問題が生じていた。すなわち、成形された歯形には、その先端部に歯先ダレ２００といわれる歯の変形が生じてしまい、さらに歯先１８０にはプレス加工によって剪断面とともに破断面３００が発生してしまい、この歯先ダレ２００と破断面３００が歯形にとって一番必要である歯の側壁１７０にまで影響していた。破断面については、もともと側壁１７０は歯先１８０に比べて打ち抜くときに肉の逃げが少なく静水圧がかかりやすいので側壁１７０での発生は少ない。しかし、歯先といっしょに打ち抜くことにより歯先１８０で大きく発生した破断面が図示するように側壁１７０まで影響してしまっている。そして、こうした大きな歯先ダレ２００のタレ量Ｐや破断面３００の面積は、歯先ダレ２００や破断面３００が歯の加工精度を悪くする他、歯形部材の強度低下や耐久性不足を引き起こしていた。なお、図面では歯形部材の上面側に歯先ダレが生じているように示したが、前記従来例のプレス型１００によれば生じる面が逆になる。
【０００８】
ところで、今回は歯形部材として福祉車両のリフトアップに用いられる回転スライド用の回転盤を成形しようとした。この回転盤は、使用に際して非常に大きな力が歯に加わるものである。そこで、従来の歯形打抜き方法によって成形した回転盤の強度試験及び耐久試験を行った。先ず荷重をかけたシートを車体の外にスライドさせて振り出し状態にし、回転盤のギヤ部について破断荷重を測定したところ、目標とする破断荷重は得られず、十分な強度があるとはいえなかった。また、シートに一定の荷重をかけて所定回数の回転スライドを繰り返し行ったところ、回転盤のギヤ部が噛合したピニオン側ギヤ部の損傷が大きく、歯の摩耗が早くなるために耐久性にも劣るという結果が出た。
【０００９】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、歯先ダレと破断面の発生を抑えた歯形部材を成形するための歯形打抜き方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る歯形打抜き方法は、外形が円形の中間部材を外歯形をもつ歯形部材とすべく、その中間部材に歯形を成形するための方法であって、前記中間部材の外径を予め前記歯形部材の歯先円径よりも所定寸法だけ小さくしておき、歯形を打ち抜く際には歯先となる部分を打ち抜かずに、その中間部材の外周面をそのまま歯形の歯先にするようにしたことを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明に係る歯形打抜き方法では、前記所定寸法を、歯形を打ち抜く際に前記中間部材が径方向に伸びを生じ、その伸びによって前記歯形部材の歯先となる中間部材の外周面がパンチの刃面に押し当てられるように設定するのが望ましい。
特に、前記中間部材が板厚８ｍｍの鋼板の場合には、前記中間部材の外径を歯形部材の歯先円径よりも小さく成形する前記所定寸法が０．１〜０．２ｍｍであることが望ましい。
【００１２】
よって、本発明の歯形打抜き方法によれば、歯先となる部分を打ち抜かずに中間部材の外周面をそのまま歯形の歯先とするようにしたので、従来、歯先の打抜きに伴いスクラップ部分が引っ張られることによって発生していた歯先ダレや破断面を極めて効果的に抑えることができた。
また、歯形打抜きの際にパンチの刃面に中間部材の外周面が押し当てられるようにすることで、歯先が刃面に支えられて歯先ダレの防止となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る歯形打抜き方法について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の歯形打抜き方法は、前記課題で示した歯先ダレと破断面の発生を抑えるものであるが、本方法を説明するにあたり先ず従来の歯形打抜き方法による歯先ダレや破断面の発生原因を検討することとする。
なお、ここでも歯形部材として前述した回転盤を成形する場合について説明する。図１は、その回転盤の成形工程（（ａ）〜（ｃ））を示した図である。
【００１４】
そこで先ず、回転盤は、図示するように鋼板１からドーナッツ状（環状）の平板が打ち抜かれ、これにボールベアリングの溝を含む形状の中間部材２がプレス加工される（ａ）。そして次に、その中間部材２は、外周部分がプレス加工によって歯形に打ち抜かれ、歯形部材３としてそのギヤ部１０が形成される（ｂ）。その後、歯形部材３は、更にギヤ部１０を有する外周側のギヤ部材４と、内周側の受け部材５とに分離される（ｃ）。なお、受け部材５は、更に外側のギヤ部材４との接続部分６が外径抜きされて取り外される。
【００１５】
こうした成形工程において本実施形態で問題とするのは、図１（ｂ）の工程で中間部材２の周縁部分に対して行う歯形の打抜きである。ここで、図２に従来の歯形打抜き方法による場合の中間部材２の周縁部分を示す。従来の歯形打抜き方法によって歯形を打ち抜く場合、図２において破線で示すように、その中間部材２の周縁部分がインボリュート平歯車の歯形となるように、抜き線Ｎに沿って打ち抜かれる。そして、このときの打抜き断面を示したのが図３であり、具体的には図２のラインＡで示した歯先部分の断面図である。
【００１６】
従来の歯形打抜き方法では、下型の固定ダイス２１上に載置され、上方から押え２３によって押さえ付けられた中間部材２が、下降する上型のパンチ２２によって周縁部分を打ち抜かれる。その際、打ち抜かれる周縁部分のスクラップ部分１２は、固定ダイス２１上の歯形１１側から引きちぎられるようようにして下方に押し出される。このとき歯形１１側には、歯先がスクラップ部分１２の移動に伴って打抜き方向（図面下向き）に引張り力が作用する。更に、その先端１１ａがパンチ２２の刃面２２ｂに圧接しているため、パンチ２２にも引っ張られる。そのため、図示するように歯先の上面１１ｂ側には変形が生じてしまい、パンチ２２の下降が進むにしたがって素材は降伏しつつ食い込み、その結果歯先ダレ２００（図８参照）となってしまう。
【００１７】
また、こうした打ち抜きが行われる際、パンチ２２の下降が進んで破壊応力に達すると、クラックを発生しつつ次第に裂け、破断面３００（図８参照）ができてしまう。特に、プレス型は固定ダイス２１とパンチ２２とのクリアランスを０．０１ｍ／ｍとして歯形を打ち抜いている。そして、スクラップ部分１２が押し出されて歯形を打ち抜く際、中間部材２には静水圧がかからないため容易に破断が始まるので、大きな破断面ができてしまう。
【００１８】
そこで、こうした歯先ダレや破断面の発生原因を基に、本実施形態では歯先ダレや破断面を抑えるようにした歯形打抜き方法を提供することとする。すなわち本実施形態では、中間部材２の周縁部分を打ち抜いて歯形を成形する際、打ち抜かれるスクラップ部分１２が歯先部分から引きちぎられないようにして破断自身をなくし、また歯先に引張力がかからないようにして歯先ダレも生じさせないようにしたことを特徴とするものである。
【００１９】
これを実行するための具体的な方法として、中間部材２の外径を予め歯形部材３の歯先円径よりも０．１〜０．２ｍｍ小さく成形し、歯形を打ち抜く際には歯先を打ち抜かずに済むようにし、中間部材２の外周面がそのまま歯形の歯先になるようにした。すなわち、本実施形態の歯形打抜き方法では、図４において破線で示すように、その中間部材２の周縁部分に対して歯形の抜き線Ｎ´が、その外周面２ａから外れるようにして、パンチ２２による歯先の打抜きを廃止して歯形の成形が行われるようにした。
【００２０】
そして、これを図１に示した回転盤の成形工程を例にとって説明すると、先ず鋼板１から環状の平板を打ち抜き、これに所定形状の凹凸をもった中間部材２がプレス加工されるが（ａ）、その際、中間部材２の打抜きにはブランキングが採用される。中間部材２の外周面２ａ（図４参照）がそのまま歯形の歯先となるからである。そこで、中間部材２の仕上げ寸法よりも外形寸法を大きく抜いたブランクを、或いはそうしたブランクを介することなく、パンチ２２とダイス２１とがクリアランス（隙間）のない状態で再度打抜き（図５参照）、側面の破断面の部分を削ぎ落とすようにして成形される。
【００２１】
そして次に、その中間部材２は、本実施形態の歯形打抜き方法を実行することによって歯形１５（図５参照）が打ち抜かれ、歯形部材３としてその外周にギヤ部１０が形成される（ｂ）。ここで、図５は、その中間部材２の外縁を打ち抜いている際の断面を示した図であり、歯先部分の断面図である。この図に示すように、パンチ２２が歯先１５ａとなる部分の打抜きを行わないため、その歯先部分からはスクラップ部材は発生しない。
【００２２】
一方、こうした歯形１５の打抜きでは、歯先１５ａは、図４に実線で示す中間部材２の外周面２ａが、歯先１５ａ以外の部分の打抜きによって引っ張られるなどして、破線で示す抜き線Ｎ´の歯先位置１５ｐまで延びる。外周面２ａと歯先位置１５ｐとの間の寸法Ｓは、約０．０５〜０．１ｍｍ程度である。
【００２３】
この延びにより、歯形１５を打ち抜いている最中は、歯先１５ａ（中間部材２の外周面２ａ）はパンチ２２の刃面２２ｂに押し当てられるようになる。従って、このように中間部材２の外径を予め歯形部材３の歯先円径よりも０．１〜０．２ｍｍ小さく成形し、歯先１５ａを除いて行う歯形１５の打抜きは、歯先部分にスクラップ部分の引きちぎりによる引張力が作用せず、またパンチ２２の刃面２２ｂに当てられてバックアップされるため、歯先１５ａ以外が打ち抜かれることによって作用する引っ張り力に対抗することができる。
【００２４】
従って、本実施形態の歯形打抜き方法によれば、歯先ダレや破断面の発生を極めて効果的に抑えることができた。これを従来の歯形打抜き方法と比較してみると、従来は歯先ダレが１．８ｍ／ｍ生じていたのに対し、本実施形態では０．３ｍ／ｍにまで抑えることができた。また、破断面については、従来は歯先の５２％が破断面になってしまっていたのに対し、本実施形態では５％にまで抑えることができた。このように、歯先ダレ及び破断面の両問題について極めて優れた結果を得ることができた。
【００２５】
以上、歯形打抜き方法の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、中間部材２の外周面２ａと歯先位置１５ｐとの間の寸法Ｓを約０．０５〜０．１ｍｍ程度としたが、ワークの材質などによって変更されるものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、外形が円形の中間部材を外歯形をもつ歯形部材とすべく、その中間部材に歯形を成形するための方法であって、前記中間部材の外径を予め前記歯形部材の歯先円径よりも所定寸法だけ小さくしておき、歯形を打ち抜く際には歯先となる部分を打ち抜かずに、その中間部材の外周面をそのまま歯形の歯先にするようにしたので、歯先ダレと破断面の発生を抑えた歯形部材を成形するための歯形打抜き方法を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転盤の成形工程（（ａ）〜（ｃ））を示した図である。
【図２】従来の歯形打抜き方法による場合の中間部材の周縁部分を示した図である。
【図３】従来の歯形打抜き方法による打抜き断面を示した図である。
【図４】一実施形態の歯形打抜き方法による中間部材の周縁部分を示した図である。
【図５】一実施形態の歯形打抜き方法による打抜き断面を示した図である。
【図６】外周に歯形を打ち抜いてギヤ部を成形するプレス型を示した断面図である。
【図７】図６に示すプレス型の上下それぞれの平面を示した図である。
【図８】従来の歯形打抜き方法によって成形された歯形を示した図である。
【符号の説明】
２中間部材
２ａ外周面
３歯形部材
１０ギヤ部
１１歯形
１５歯形
１５ａ歯先
１２スクラップ部
２１固定ダイス
２２パンチ
２２ａ刃面

Claims

外形が円形の中間部材を外歯形をもつ歯形部材とすべく、その中間部材に歯形を成形するための歯形打抜き方法であって、
前記中間部材の外径を予め前記歯形部材の歯先円径よりも所定寸法だけ小さくしておき、歯形を打ち抜く際には歯先となる部分を打ち抜かずに、その中間部材の外周面をそのまま歯形の歯先にするようにしたことを特徴とする歯形打抜き方法。
請求項１に記載する歯形打抜き方法において、
前記所定寸法は、歯形を打ち抜く際に前記中間部材が径方向に伸びを生じ、その伸びによって前記歯形部材の歯先となる中間部材の外周面がパンチの刃面に押し当てられるように設定したことを特徴とする歯形打抜き方法。
請求項１又は請求項２に記載する歯形打抜き方法において、
前記中間部材が板厚８ｍｍの鋼板の場合に、前記中間部材の外径を歯形部材の歯先円径よりも小さく成形する前記所定寸法が０．１〜０．２ｍｍであることを特徴とする歯形打抜き方法。