JP2006043716A - フランジ付き中空軸の製造方法及びフランジ付き中空軸成形用金型 - Google Patents
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Abstract
【課題】 生産性が向上されるフランジ付き中空軸の製造方法及びフランジ付き中空軸成形用金型を提供する。
【解決手段】 後方押出し加工される材料4の底部4aを底押しして生じさせたクラック23を起端に、材料4の底部4aが打ち抜かれて、続いて、前方押出し加工されてフランジ付き中空軸が成形される。したがって、円柱状の材料4がフランジ付き中空軸1に成形されるのに、1工程(パンチ9の1ストローク)で済ませることが可能になる。これにより、従来の複数の生産工程によって構成されるフランジ付き中空軸1の製造方法と比較して、生産性が高められる。
【選択図】 図3
【解決手段】 後方押出し加工される材料4の底部4aを底押しして生じさせたクラック23を起端に、材料4の底部4aが打ち抜かれて、続いて、前方押出し加工されてフランジ付き中空軸が成形される。したがって、円柱状の材料4がフランジ付き中空軸1に成形されるのに、1工程(パンチ9の1ストローク)で済ませることが可能になる。これにより、従来の複数の生産工程によって構成されるフランジ付き中空軸1の製造方法と比較して、生産性が高められる。
【選択図】 図3
Description
本発明は、フランジ付き中空軸の製造方法及びフランジ付き中空軸成形用金型に関するもので、円柱状の材料をプレス加工してフランジ付き中空軸を製造する方法及びフランジ付き中空軸成形用のプレス金型に関する。
従来から、フランジ付き中空軸をプレス加工によって成形することが行われている。例えば、特許文献1には、材料が押出し加工されて有底円筒体(第1の仕掛け材)が形成される第1の工程、該第1の工程で得られた有底円筒体の底部が打ち抜き加工されて円筒体(第2の仕掛け材)が形成される第2の工程、該第2の工程で得られた円筒体が押出し加工されて製品としてのフランジ付き中空軸が形成される第3の工程、によって構成されるフランジ付き中空軸の製造方法が開示されている。このように、従来、プレス加工によってフランジ付き中空軸を製造する場合には、多くの成形工程(特許文献1では、3工程。)が必要となり、サイクルタイム、並びに段取り時間が長くなることから、生産性を低下させていた。また、使用する金型の数が増えることから、設備コスト及び製造コストが増大される。
特開平9−122795号公報(段落番号0008〜0010、図1〜図3)
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第1の目的は、生産性が向上されるフランジ付き中空軸の製造方法を提供することにある。
第2の目的は、生産性が向上されるフランジ付き中空軸成形用金型を提供することにある。
第2の目的は、生産性が向上されるフランジ付き中空軸成形用金型を提供することにある。
上記第1の目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、プレス加工によってフランジ付き中空軸が成形されるフランジ付き中空軸の製造方法であって、プレス成形型のダイに、フランジ付き中空軸のフランジ部の外径寸法に適合された内径寸法の大径部と、フランジ付き中空軸の軸部の外径寸法に適合された内径寸法の小径部と、を環状の顎部を介して設けておいて、ダイの大径部に嵌合された柱状の材料がパンチの圧入部によって後方押出し加工されて有底筒状に成形される第1のステップと、該第1のステップによって成形された材料がパンチの圧入部によって底押しされて有底筒状に成形された材料の底部周縁に金属破壊によるクラックを生じさせる第2のステップと、該第2のステップによって生じさせたクラックを起端にパンチの圧入部によって材料の底部が打ち抜かれて有底筒状の材料が筒状に成形される第3のステップと、該第3のステップによって筒状に成形された材料がパンチの基部によって前方押出し加工されて、フランジ付き中空軸の軸部が成形されると共に該軸部の後端にフランジ部が成形される第4のステップと、の各ステップが、パンチが1ストロークされることで一連に実施されることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のフランジ付き中空軸の製造方法において、第3のステップでは、後方押出し加工されて後方へ流動される材料がパンチの基部によって加圧される以前に、第2のステップによって有底筒状に成形された材料の底部が底押しされて打ち抜かれることを特徴とする。
上記第2の目的を達成するために、本発明のうち請求項3に記載の発明は、上記請求項1又は2に記載のフランジ付き中空軸の製造方法に用いられてダイとパンチとによって構成されるフランジ付き中空軸成形用金型であって、ダイには、成形品としてのフランジ付き中空軸のフランジ部の外径寸法に適合された内径寸法に形成されて柱状の材料が嵌合される大径部と、フランジ付き中空軸の軸部の外径寸法に適合された内径寸法に形成されて環状の顎部を介して大径部に接続される小径部と、が設けられて、パンチには、外周面がダイの大径部に案内される基部と、フランジ付き中空軸の内径寸法に適合された外径寸法に形成される柱状の圧入部と、が設けられて、圧入部の前後方向の長さが、大径部に嵌合された材料が圧入部によって後方押出し加工される過程で該材料の底部が底押しされて打ち抜かれるように設定されて、パンチがストロークエンドに位置された状態で、フランジ付き中空軸のフランジ部が成形される成形部が形成されることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のフランジ付き中空軸成形用金型において、圧入部によって有底筒状に成形された材料の底部が底押しされて打ち抜かれる時点で、材料とパンチの基部との間に空隙が確保されることを特徴とする。
したがって、請求項1に記載の発明では、プレス加工の1工程によって、柱状の材料がフランジ付き中空軸に成形される。
請求項2に記載の発明では、有底筒状に成形された材料の底部周縁に引張り応力を集中して作用させることにより、該底部周縁に、底部が打ち抜かれる際の起端となるクラックを生じさせる。
請求項3に記載の発明では、パンチの圧入部が柱状の材料に圧入されて、材料がダイの大径部とパンチの圧入部との間隙で後方押出し加工されて有底筒状に成形される。この後方押出し加工の過程で、有底筒状に成形された材料の底部が、パンチの圧入部によって底押しされて打ち抜かれて筒状に成形される。そして、この筒状の材料がパンチの基部によって加圧されると、材料が小径部に沿って前方押出し加工されて、フランジ付き中空軸の軸部が成形されると共に該軸部の後端にフランジ部が成形される。
請求項4に記載の発明では、パンチの基部と材料との間に空隙が確保されることにより、後方押出し加工される材料の底部が底押しされる際に、当該材料の底部周縁に引張り応力が集中して作用されてクラックが発生して、該クラックを起端に材料の底部が打ち抜かれる。
請求項2に記載の発明では、有底筒状に成形された材料の底部周縁に引張り応力を集中して作用させることにより、該底部周縁に、底部が打ち抜かれる際の起端となるクラックを生じさせる。
請求項3に記載の発明では、パンチの圧入部が柱状の材料に圧入されて、材料がダイの大径部とパンチの圧入部との間隙で後方押出し加工されて有底筒状に成形される。この後方押出し加工の過程で、有底筒状に成形された材料の底部が、パンチの圧入部によって底押しされて打ち抜かれて筒状に成形される。そして、この筒状の材料がパンチの基部によって加圧されると、材料が小径部に沿って前方押出し加工されて、フランジ付き中空軸の軸部が成形されると共に該軸部の後端にフランジ部が成形される。
請求項4に記載の発明では、パンチの基部と材料との間に空隙が確保されることにより、後方押出し加工される材料の底部が底押しされる際に、当該材料の底部周縁に引張り応力が集中して作用されてクラックが発生して、該クラックを起端に材料の底部が打ち抜かれる。
生産性が向上されるフランジ付き中空軸の製造方法及びフランジ付き中空軸成形用金型が提供される。
本発明の一実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。本フランジ付き中空軸1の製造方法は、プレス加工(冷間鍛造)によって、鋼製の円柱状の材料4からフランジ付き中空軸1が成形されるものであって、材料4が後方押出し加工されて有底円筒状に成形される第1のステップ(図2参照)と、該第1のステップの過程で、有底円筒状に成形された材料4が底押しされて当該有底円筒状に成形された材料4の底部4aの周縁にクラック23を生じさせる第2のステップ(図3参照)と、該第2のステップで生じさせたクラック23を起端に、有底円筒状に成形された材料4の底部4aが打ち抜かれて円筒状に成形される第3のステップ(図4参照)と、該第3のステップによって円筒状に成形された材料4が前方押出し加工されて製品としてのフランジ付き中空軸1が成形される第4のステップ(図5参照)と、の各ステップがプレス成形機のラムの1ストローク、即ち1工程で一連に実施される。
上記フランジ付き中空軸1の製造方法に用いられるプレス金型7(以下、本プレス金型7と称す。)は、プレス成形機にダイホルダを介して固定されるダイ8と、当該プレス成形機のラムにパンチホルダを介して固定されるパンチ9と、に大別されて構成される。上記ダイ8は、図1〜図6における紙面視で上から、上ブロック10、中間ブロック11、下ブロック12に分割されて構成される。上記上ブロック10には、フランジ付き中空軸1のフランジ部2の外径寸法に適合させた内径寸法の大径部13が設けられる。また、上記下ブロック12には、フランジ付き中空軸1の軸部3の外径寸法に適合させた内径寸法の小径部14が設けられる。そして、上ブロック10の大径部13と下ブロック12の小径部14とは、ダイ8に設定される軸線上に配置されると共に、中間ブロック11に設けられる接続部15を介して接続される。なお、上記接続部15は、上記上ブロック10の大径部13に対して直列に接続される大径部13aと、上記下ブロック12の小径部14に対して直列に接続される小径部14aとが、環状に形成されてフランジ付き中空軸1のフランジ部2の下面2aの形状が賦設された顎部18を介して接続される。
他方、上記パンチ9には、外周面がパンチ9のストローク時にダイ8の大径部13によって案内される基部16と、上記第1のステップでダイ8の大径部13に嵌合された円柱状の材料4に圧入される圧入部17と、が形成される。そして、図2に示されるように、本プレス金型7は、上記第2のステップにおいて、第1のステップによって成形された有底円筒状の材料4の底部4aが、上記パンチ9の圧入部17によって底押しされる時点で、パンチ9の圧入部17とダイ8の大径部13との間隙を後方(図2における紙面視上方向。以下、対象に対してパンチ前進方向を前方、パンチ後退方向を後方とする。)へ流動される材料4と、パンチ9の基部16との間に、パンチ9の中心線を中心とする環状の空隙19が確保されるように、当該パンチ9の圧入部17の前後方向(図2における紙面視上下方向。)の長さが設定される。また、図5に示されるように、本プレス金型7は、パンチ9がストロークエンドの状態で、中間ブロック11の接続部15の顎部18及び大径部13a並びにパンチの基部16によって囲まれる空隙の外郭に、フランジ付き中空軸1のフランジ部2が成形される成形部が形成される。
なお、図6に示されるように、上記プレス成形機には、円筒状に形成されて、上記下ブロック12の小径部14に案内されて直線移動されるノックアウト軸20が設けられており、パンチ9が後退された後、該ノックアウト軸20が後方(図6における紙面視上方向)へ移動されることにより、当該ノックアウト軸20によってダイに8に残留されたフランジ付き中空軸1が型抜きされる構造になっている。また、図5に示されるように、上記下ブロック12には、上記ノックアウト軸20が退避位置に位置された状態で小径部14に開口されて第3のステップによって打ち抜かれた材料4の底部4aがダイ8の外へ排出されるシュータ21が設けられる。さらに、上記ノックアウト軸20には、端部がシュータ21に向けて斜めにカットされた軸22が内挿されており、ノックアウト軸20が退避位置に位置された状態で、当該軸22の端部がノックアウト軸20の後方(図5における紙面視上方向)に突出される。そして、第3のステップによって打ち抜かれた材料4の底部4aは、上記軸22の端部の斜面によってシュータ21へ向けて案内されて、該シュータ21によってダイ8の外へ排出される構造になっている。
次に、本プレス金型7が用いられるフランジ付き中空軸1の製造方法の作用を説明する。まず、図1に示されるように、円柱状の材料4が上ブロック10の開口からダイ8に装入される(第1のステップ)。次に、図2に示されるように、パンチ9が前進されて、該パンチ9の圧入部17が、中間ブロック11の顎部18によって前端部が支持された材料4に圧入される(第2のステップ)。これにより、材料(材料4)が、大径部13と圧入部17との間隙を流動されて後方押し出し加工されて、円柱状の材料4が有底円筒状に成形される。そして、図3に示されるように、有底円筒状に成形された材料4の底部4aがパンチ9の圧入部17によって底押しされる。この状態では、パンチ9の基部16と、ダイ8の大径部13とパンチ9の圧入部17との間隙を後方(図3における紙面視上方向)へ流動される材料4との間に、空隙19が確保されるため、後方押出し加工が継続されつつ、有底円筒状に成形された材料4の底部4aが底押しされる。
これにより、図7に示されるように、底押しされる材料4(底部4a)と後方へ流動される材料4との境界Aに引張り応力が集中して作用されて、有底円筒状に成形された材料4の底部4aの周縁に図3に示されるクラック23が生じる。そして、該クラック23を起端に材料4が破断されて、図4に示されるように、材料4の底部4aが打ち抜かれて有底円筒状に成形された材料4が円筒状に成形される(ステップ3)。なお、パンチ9によって打ち抜かれた材料4の底部4aは、軸22の斜面によってシュータ21へ案内されて、該シュータ21によってダイ8の外へ搬出される。続いて、該円筒状に成形された材料4は、パンチ9の基部16によって前方押出し加工される。これにより、上記円筒状に成形された材料4は、小径部14へ向けて流動されて、外径寸法が当該小径部14の内径寸法となるように縮径成形される。そして、図5に示されるように、パンチ9がストロークエンドに到達された時点で、上記成形部によって、縮径成形された材料4(軸部3)の後端にフランジ部2が成形されて、フランジ付き中空軸1が形成される(ステップ4)。該フランジ付き中空軸1は、パンチ9が後退された後、図6に示されるように、ノックアウト軸20によって型抜きされる。
この実施の形態では以下の効果を奏する。
本フランジ付き中空軸1の製造方法では、ダイ8の大径部13,13aに嵌合された材料4がパンチ9の圧入部17によって後方押出し加工されて有底円筒状に成形される第1のステップと、該第1のステップによって有底円筒状に成形された材料4が、パンチ9の圧入部17によって底押しされて当該有底円筒状に成形された材料4の底部4aの周縁に金属破壊によるクラック23を生じさせる第2のステップと、該第2のステップによって生じさせたクラック23を起端に、パンチ9の圧入部17によって材料4の底部4aが打ち抜かれて有底円筒状に成形された材料4が円筒状に成形される第3のステップと、該第3のステップによって円筒状に成形された材料4がパンチ9の基部16によって前方押出し加工されて、フランジ付き中空軸1の軸部3が成形されると共に該軸部3の後端にフランジ部3が成形される第4のステップと、の各ステップが、パンチ9が1ストロークされることで一連に実施される。
本フランジ付き中空軸1の製造方法では、ダイ8の大径部13,13aに嵌合された材料4がパンチ9の圧入部17によって後方押出し加工されて有底円筒状に成形される第1のステップと、該第1のステップによって有底円筒状に成形された材料4が、パンチ9の圧入部17によって底押しされて当該有底円筒状に成形された材料4の底部4aの周縁に金属破壊によるクラック23を生じさせる第2のステップと、該第2のステップによって生じさせたクラック23を起端に、パンチ9の圧入部17によって材料4の底部4aが打ち抜かれて有底円筒状に成形された材料4が円筒状に成形される第3のステップと、該第3のステップによって円筒状に成形された材料4がパンチ9の基部16によって前方押出し加工されて、フランジ付き中空軸1の軸部3が成形されると共に該軸部3の後端にフランジ部3が成形される第4のステップと、の各ステップが、パンチ9が1ストロークされることで一連に実施される。
したがって、本フランジ付き中空軸1の製造方法では、円柱状の材料4がフランジ付き中空軸1に成形されるのに、1工程(パンチ9の1ストローク)で済ませることが可能になる。これにより、従来の複数の生産工程によって構成されるフランジ付き中空軸1の製造方法と比較して、生産のサイクルタイム、及び段取り作業時間が大幅に低減されて、フランジ付き中空軸1の生産性が高められると共に製造コストが削減される。また、使用する金型が1つで済むため、設備コストが削減される。
また、本プレス成形金型7は、パンチ9の圧入部17の前後方向の長さが、第2のステップによって有底円筒状に成形された材料4の底部4aが第3のステップで底押しされる時点で、ダイ8の大径部13とパンチ9の圧入部17との間隙を後方へ流動される材料4と、パンチ9の基部16との間に空隙19が確保されるように設定される。
したがって、有底円筒状に成形された材料4の底部4aが圧入部17によって底押しされる時点で、当該底部4aと、後方へ流動される材料4との境界Aに引張り応力が集中して作用される。これにより、底部4aの周縁にクラック23が生じて、該クラック23を起端に材料4を破断させて材料4の底部4aが打ち抜かれる。
また、本プレス成形金型7は、ダイ8が前後方向へ分割されて構成される。したがって、ダイ8において、比較的大きいストレスが作用される顎部18が設けられる中間ブロック11のみの交換が可能になり、金型維持コストが低減される。さらに、例えば、フランジ部2の外径寸法が変更された場合であっても、上ブロック10と中間ブロック11とを交換して、下ブロック12を共用させることができる。
したがって、有底円筒状に成形された材料4の底部4aが圧入部17によって底押しされる時点で、当該底部4aと、後方へ流動される材料4との境界Aに引張り応力が集中して作用される。これにより、底部4aの周縁にクラック23が生じて、該クラック23を起端に材料4を破断させて材料4の底部4aが打ち抜かれる。
また、本プレス成形金型7は、ダイ8が前後方向へ分割されて構成される。したがって、ダイ8において、比較的大きいストレスが作用される顎部18が設けられる中間ブロック11のみの交換が可能になり、金型維持コストが低減される。さらに、例えば、フランジ部2の外径寸法が変更された場合であっても、上ブロック10と中間ブロック11とを交換して、下ブロック12を共用させることができる。
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施の形態では、円柱状の材料が、軸直角断面の形状が円となるフランジ付き中空軸に成形される場合について説明したが、フランジ付き中空軸の軸直角断面の形状は円に限らず、例えば、四角柱状の材料が、軸直角断面の形状が四角となるフランジ付き中空軸に成形される場合に適用してもよい。この場合、四角柱状の材料は、有底四角筒、四角筒の状態(形状)を経て軸直角断面の形状が四角となるフランジ付き中空軸に成形されて、プレス金型の形状も製品(フランジ付き中空軸)に整合させる。
本実施の形態では、円柱状の材料が、軸直角断面の形状が円となるフランジ付き中空軸に成形される場合について説明したが、フランジ付き中空軸の軸直角断面の形状は円に限らず、例えば、四角柱状の材料が、軸直角断面の形状が四角となるフランジ付き中空軸に成形される場合に適用してもよい。この場合、四角柱状の材料は、有底四角筒、四角筒の状態(形状)を経て軸直角断面の形状が四角となるフランジ付き中空軸に成形されて、プレス金型の形状も製品(フランジ付き中空軸)に整合させる。
1 フランジ付き中空軸、2 フランジ部、3 軸部、4 材料、7 プレス成形金型、8 ダイ、9 パンチ、16 基部、17 圧入部、18 顎部、19 空隙、23 クラック
Claims (4)
- プレス加工によってフランジ付き中空軸が成形されるフランジ付き中空軸の製造方法であって、プレス成形型のダイに、前記フランジ付き中空軸のフランジ部の外径寸法に適合された内径寸法の大径部と、前記フランジ付き中空軸の軸部の外径寸法に適合された内径寸法の小径部と、を環状の顎部を介して設けておいて、前記ダイの大径部に嵌合された柱状の材料がパンチの圧入部によって後方押出し加工されて有底筒状に成形される第1のステップと、該第1のステップによって成形された材料が前記パンチの圧入部によって底押しされて有底筒状に成形された材料の底部周縁に金属破壊によるクラックを生じさせる第2のステップと、該第2のステップによって生じさせたクラックを起端に前記パンチの圧入部によって材料の底部が打ち抜かれて有底筒状の材料が筒状に成形される第3のステップと、該第3のステップによって筒状に成形された材料が前記パンチの基部によって前方押出し加工されて、前記フランジ付き中空軸の軸部が成形されると共に該軸部の後端にフランジ部が成形される第4のステップと、の各ステップが、パンチが1ストロークされることで一連に実施されることを特徴とするフランジ付き中空軸の製造方法。
- 前記第3のステップでは、後方押出し加工されて後方へ流動される材料が前記パンチの基部によって加圧される以前に、前記第2のステップによって有底筒状に成形された材料の底部が底押しされて打ち抜かれることを特徴とする請求項1に記載のフランジ付き中空軸の製造方法。
- 上記請求項1又は2に記載のフランジ付き中空軸の製造方法に用いられてダイとパンチとによって構成されるフランジ付き中空軸成形用金型であって、前記ダイには、成形品としての前記フランジ付き中空軸のフランジ部の外径寸法に適合された内径寸法に形成されて柱状の材料が嵌合される大径部と、前記フランジ付き中空軸の軸部の外径寸法に適合された内径寸法に形成されて環状の顎部を介して前記大径部に接続される小径部と、が設けられて、前記パンチには、外周面が前記ダイの大径部に案内される基部と、前記フランジ付き中空軸の内径寸法に適合された外径寸法に形成される柱状の圧入部と、が設けられて、前記圧入部の前後方向の長さが、前記大径部に嵌合された材料が前記圧入部によって後方押出し加工される過程で該材料の底部が底押しされて打ち抜かれるように設定されて、前記パンチがストロークエンドに位置された状態で、前記フランジ付き中空軸のフランジ部が成形される成形部が形成されることを特徴とするフランジ付き中空軸成形用金型。
- 前記圧入部によって有底筒状に成形された材料の底部が底押しされて打ち抜かれる時点で、材料と前記パンチの基部との間に空隙が確保されることを特徴とする請求項3に記載のフランジ付き中空軸成形用金型。
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