JP2006305599A - 傘歯車の鍛造成形方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークが好適に位置決め及び保持された状態でピアス成形とバリ取り成形が同時に遂行されることにより、製造工程を短縮して生産性を向上させる。
【解決手段】パンチ38と、下ダイ18の載置面30に載置されたワーク28を位置決め保持するワーク位置決め及び保持用型40と、前記ワーク28の歯形間の外周に発生した外バリ60を除去する外バリ切除型42とを備え、前記ワーク位置決め及び保持用型40によってワーク28が所定位置に位置決め保持された状態で、前記パンチ38及び前記外バリ切除型42の一体的下降動作によって前記ワーク28の内バリ22と外バリ60とが同時に除去される。
【選択図】図5
【解決手段】パンチ38と、下ダイ18の載置面30に載置されたワーク28を位置決め保持するワーク位置決め及び保持用型40と、前記ワーク28の歯形間の外周に発生した外バリ60を除去する外バリ切除型42とを備え、前記ワーク位置決め及び保持用型40によってワーク28が所定位置に位置決め保持された状態で、前記パンチ38及び前記外バリ切除型42の一体的下降動作によって前記ワーク28の内バリ22と外バリ60とが同時に除去される。
【選択図】図5
Description
本発明は、例えば、自動車のディファレンシャル装置に組み込まれるベベルギア等の傘歯車を鍛造成形によって製造することが可能な傘歯車の鍛造成形方法及び装置に関する。
従来から、自動車の動力伝達接続部、例えば、ディファレンシャル装置に使用されるベベルギア等の傘歯車の製造方法及びその傘歯車を製造するための金型が知られている(例えば、特許文献1参照)。
従来では、前記傘歯車が、図7A〜図7Dに示されるように、以下の工程によって製造されている。
すなわち、円柱状の素材1(図7A参照)に1回若しくは複数回の鍛造成形を施して、軸線の一方側に向かうにつれて大径となる予備歯先面2aとその予備歯先面2aに連続し軸線の一方側に向かうにつれて小径となる予備歯端面2bとを有する予備歯形2と、前記予備歯端面2bに連続し軸線の一方側に向かうにつれて小径となる周状の予備円錐面3aを有する予備本体部3とを備える予備成形品4(図7B参照)を成形する。
続いて、この予備成形品4にピアス成形を施して、中心軸に沿って貫通孔5が打ち抜かれた中間成形品6(図7C参照)を成形し、最後に前記中間成形品6に対してサイジング成形を施すことにより、歯形を所望寸法に仕上げた傘歯車7(図7D参照)が完成する。
上記の工程によって傘歯車を製造する際、前記中間成形品6に歯形サイジングを行うことにより歯形の精度が向上し、所望の歯形形状を有する傘歯車7を得ることができるが、前記歯形サイジングを遂行する際、流動する鍛造肉により歯端面の歯形形状に沿って外バリが発生する。
特許文献1では、この歯端面の歯形形状に沿って発生する外バリが、傘歯車の軸線に対して傾斜し、しかも歯形外形がインボリュート曲線を含む複雑な形状からなる部位に発生するため、プレス機械による外バリの排除が困難であり作業者による手作業(機械加工)によって前記外バリを除去している。このため、特許文献1では、前記外バリの除去作業に時間がかかり、生産性が低下するとしている。
また、特許文献2には、軸付フランジ部品を鍛造成形するための鍛造プレスが開示され、この鍛造プレスに設けられた分断刃及び上パンチによって、粗成形品の外バリと中バリとを同時に打ち抜く技術的思想が開示されている。
しかしながら、前記特許文献2に開示された粗成形品の外バリと中バリとを同時に打ち抜く技術的思想を傘歯車の鍛造成形に適用した場合、歯端面の歯形形状に沿って発生する外バリは、傘歯車の軸線に対して傾斜し、しかも歯形外形がインボリュート曲線を含む複雑な形状からなる部位に発生するため、傘歯車の中間成形品であるワークを所定位置に位置決めして保持した後、ピアス成形と同時に行われるバリ取り成形において前記歯端面の歯形形状に沿って外バリを打ち抜く必要がある。
すなわち、傘歯車の鍛造成形では、歯端面の歯形形状に沿って発生する外バリを除去するために、ワークを所定位置に位置決めして保持する必要があると共に、前記位置決め保持されたワークの歯形形状に損傷を与えないように外バリを除去しなければならない、という問題がある。この点に関し、特許文献2に開示された外バリは、リング状からなる単純な形状のものであって除去が容易な形状となっている。
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、ワークが好適に位置決め及び保持された状態でピアス成形とバリ取り成形が同時に遂行されることにより、製造工程を短縮して生産性を向上させることが可能な傘歯車の鍛造成形方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明では、先ず、鍛造用素材に対して1回又は複数回の鍛造成形を施すことにより歯形が形成された中間成形体を得られ、前記中間成形体をワークとして下ダイの載置面に載置し、パンチに外嵌されて該パンチと一体的に変位する位置決め及び保持用型によって前記中間成形体を所定位置に位置決め保持する。
前記位置決め及び保持用型によって前記中間成形体が位置決め保持された状態を維持しながら、前記パンチによって前記中間成形体の内バリを除去するピアス成形と、前記位置決め及び保持用型に外嵌されて該パンチと一体的に変位する外バリ切除型によって前記中間成形体の外バリを除去するバリ取り成形とが同時に遂行される。
この場合、前記中間成形体の位置決めは、前記位置決め及び保持用型の端部に設けられた係合用爪部が該中間成形体の歯形間の谷部に係合することによりなされるとよい。
さらに、本発明は、傘歯車を鍛造成形によって製造する装置において、
ワークが載置される載置面を有し、基台に対して周方向に回転可能に設けられた下ダイと、
前記下ダイに対して昇降自在に設けられ、前記ワークの中心部を穿孔することにより内バリを除去するパンチと、
前記パンチに外嵌されて該パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記下ダイの載置面に載置されたワークを下ダイ側に向かって押圧することにより、該ワークを位置決め保持するワーク位置決め及び保持用型と、
前記ワーク位置決め及び保持用型に外嵌されて前記パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記ワークの歯形間の外周に発生した外バリを除去する外バリ切除型と、
を備え、
前記ワーク位置決め及び保持用型によってワークが所定位置に位置決め保持された状態で、前記パンチ及び前記外バリ切除型の一体的動作によって前記ワークの内バリと外バリとが同時に除去されることを特徴とする。
ワークが載置される載置面を有し、基台に対して周方向に回転可能に設けられた下ダイと、
前記下ダイに対して昇降自在に設けられ、前記ワークの中心部を穿孔することにより内バリを除去するパンチと、
前記パンチに外嵌されて該パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記下ダイの載置面に載置されたワークを下ダイ側に向かって押圧することにより、該ワークを位置決め保持するワーク位置決め及び保持用型と、
前記ワーク位置決め及び保持用型に外嵌されて前記パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記ワークの歯形間の外周に発生した外バリを除去する外バリ切除型と、
を備え、
前記ワーク位置決め及び保持用型によってワークが所定位置に位置決め保持された状態で、前記パンチ及び前記外バリ切除型の一体的動作によって前記ワークの内バリと外バリとが同時に除去されることを特徴とする。
この場合、前記基台に対して前記下ダイをフローティング可能に支持するばね部材が設けられることにより、下ダイを周方向に沿って円滑に回動させることが可能となり前記下ダイの載置面に載置されたワークが所定位置に容易に位置決めされる。
また、前記ワーク位置決め及び保持用型には、ワークの歯形間の谷部に沿って進入し前記谷部と係合することにより前記ワークの周方向に沿った位置決めを行う係合用爪部と、ワークの上面に当接して該ワークを下ダイ側に向かって押圧することにより該ワークを保持する押圧保持部とが設けられるとよい。
本発明によれば、パンチ、ワーク位置決め及び保持用型及び外バリ切除型が一体的に変位する際、パンチ及び外バリ切除型よりも下ダイ側に向かって所定長だけ突出して設けられたワーク位置決め及び保持用型が該下ダイに載置されたワークと接触して該ワークが位置決めした状態で保持される。
このようにワーク位置決め及び保持用型によってワークが位置決めされて保持された状態を維持しながら、前記パンチ及び外バリ切除型の一体的な変位によってそれぞれワークの内バリを除去するピアス成形と該ワークの外バリを除去するバリ取り成形とが同時に遂行される。
本発明では、ワークが好適に位置決め及び保持された状態でピアス成形とバリ取り成形が同時に遂行されることにより、製造工程を短縮して生産性を向上させることができる。
本発明に係る傘歯車の鍛造成形方法について、これを実施する装置との関連において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図2〜図5において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る成形装置を示す。なお、この成形装置10は、複数の金型に素材を順送りに成形する傘歯車12(図1D参照)の鍛造成形に用いられ、最終工程であるピアス成形(孔明け成形)及びバリ取り成形に用いられるものである。
この成形装置10は、ダイホルダ14を介して図示しないベースプレート上に固定されるバックプレート(基台)16と、前記バックプレート16の軸線を中心とする周方向及び該バックプレート16の軸線に沿った鉛直上下方向に沿ってそれぞれ変位可能に設けられた円筒状の下ダイ18と、前記バックプレート16と前記下ダイ18との間に介装され、固定されたバックプレート16に対してばね力の作用下に前記下ダイ18をフローティング可能に支持する第1コイルばね(ばね部材)20とを含む。
前記バックプレート16及び下ダイ18には、後述するように打ち抜かれたワークの内バリ22(図1D及び図5参照)が落下する落下用孔部24が鉛直方向に沿って貫通して形成され、また、該バックプレート16の外周面には前記第1コイルばね20の一端部が係着される環状段部26が形成される。
前記下ダイ18の上部には、ワーク28が載置される底面側の形状に対応する形状からなる載置面30が形成され、該下ダイ18の下方側には、前記第1コイルばね20の他端部が係着される端面を有し、バックプレート16の環状凸部32に沿って上下方向に摺動変位する環状鍔部34が形成される。
この場合、下ダイ18の環状鍔部34の内壁に形成された環状面36がバックプレート16の環状凸部32の上面37と当接してストッパ機能を営むことにより、前記下ダイ18の下方側に対する変位が規制される(図5参照)。
前記下ダイ18の載置面30は、製造される傘歯車12の歯形面のない底面側の形状に対応して形成されているため、中間成形品を前記載置面30に対して容易に位置決めすることができる。
さらに、前記成形装置10は、図示しないプレス機のラムに取り付けられて昇降駆動されワーク28の中心部を穿孔するピアス用のパンチ38と、前記パンチ38に外嵌され該パンチ38に上下方向に沿って変位可能に設けられたワーク位置決め及び保持用型40と、前記ワーク位置決め及び保持用型40に外嵌される外バリ切除型42とを備える。この場合、前記パンチ38と前記外バリ切除型42とは一体成形されたものからなり、図示しないプレス機のラムに固定されて一体的に変位するように設けられる。
前記外バリ切除型42の内空部内には、前記第1コイルばね20と比較してばね力が大きく設定され且つ巻回されたコイル径が該第1コイルばね20よりも大きく設定された第2コイルばね44が配設され、前記ワーク位置決め及び保持用型40は、前記第2コイルばね44によって鉛直下方向に向かって押圧されて設けられる。
この場合、前記ワーク位置決め及び保持用型40の外周に形成された拡径部46が外バリ切除型42の内壁の半径内方向に向かって膨出形成されたテーパ部48によって係止されることにより、該ワーク位置決め及び保持用型40の抜け止めがなされている。
従って、前記ワーク位置決め及び保持用型40は、前記パンチ38及び外バリ切除型42と別個独立に変位するように設けられ、前記第2コイルばね44のばね力に打ち勝つことにより前記ワーク位置決め及び保持用型40が上昇するように設けられる。
なお、ワーク位置決め及び保持用型40の内壁には、その中心部を貫通するパンチ38の外周面との間で所定のクリアランスを形成するための縮径部50が設けられる。
前記ワーク位置決め及び保持用型40の下端部には、前記外バリ切除型42の下端面よりも所定長だけ鉛直下方向に向かって突出する複数の係合用爪部52が設けられる。前記係合用爪部52は、傾斜面54を有する断面略三角形状からなり前記ワーク28の歯形間の谷部56の個数に対応して複数設けられる(図6参照)。この場合、前記複数の係合用爪部52が前記ワーク28の歯形間の谷部56に沿って進入し前記係合用爪部52の傾斜面54がワーク28の歯形間の谷部56に接触することにより、前記ワーク28が所定位置に位置決めされる。
前記係合用爪部52に近接する前記ワーク位置決め及び保持用型40の下端部には、前記傾斜面54に連続する鉤状の段差からなる押圧保持部58が設けられ、前記押圧保持部58がワーク28の上面に当接してワーク28を下ダイ18側に向かって押圧することにより、該ワーク28が所定位置に位置決めされた状態で保持される。
前記外バリ切除型42の係合用爪部52に近接する部位には、ワーク28の歯形間の外径A(図2参照)と略同一の内径を有し、歯形間に発生した外バリ60を切削する刃部62(図6参照)が複数形成される。
本発明の実施の形態に係る成形装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作乃至作用効果について説明する。
先ず、図1Aに示される円柱状のビレット64に対して図示しない第1鍛造用金型を用いて鍛造成形を施すことにより、図1Bに示されるように傘部66を有する予備成形品68を成形する。さらに、図示しない第2鍛造用金型を用いて前記予備成形品68に対して鍛造成形を施すことにより、図1Cに示されるような歯形70を有する傘歯車の中間成形品72が得られる。なお、前記中間成形品72には、歯形70間の外周に沿って連続する薄肉状の外バリ60が発生する。
本実施の形態に係る成形装置10は、前記中間成形品72をワーク28として内側のピアス成形及び外側のバリ取り成形を同時に遂行するものである。なお、初期位置では、図2に示されるように、パンチ38、ワーク位置決め及び保持用型40及び外バリ切除型42が下ダイ18から所定距離だけ離間した上死点に待機した状態にあるものとする。
先ず、ワーク28である前記中間成形品72を下ダイ18の載置面30に載置する(図2参照)。この場合、ワーク28の歯形面のない底面側を、前記底面側の形状に対応する形状を有する下ダイ18の載置面30に載せるだけでよく、ワーク28を位置決めする必要がない。
次に、図示しないプレス機のラムの駆動作用下に、パンチ38、ワーク位置決め及び保持用型40及び外バリ切除型42が初期位置から一体的に下降し、図3に示されるように、パンチ38及び外バリ切除型42よりも下方側に向かって所定長だけ突出するワーク位置決め及び保持用型40の各係合用爪部52が歯形間の谷部56にそれぞれ臨む。
この場合、ワーク28は下ダイ18の載置面30に対して単に載置されているだけであると共に、第1コイルばね20のばね力によって下ダイ18がバックプレート16に対してフローティング支持されているため該下ダイ18が周方向に沿って回動自在に設けられている。
従って、前記ワーク位置決め及び保持用型40の係合用爪部52がワーク28の歯形間の谷部56に沿って進入し該谷部56の壁面と係合することにより、ワーク28の周方向の位置ずれが矯正されて該ワーク28が所定位置に位置決めされる。このように、ワーク28が載置される下ダイ18が周方向に沿って回動可能に設けられることにより、前記係合用爪部52がワーク28の歯形間の谷部56に沿って進入するだけでワーク28の位置決めが容易になされる。
続いて、図4に示されるように、パンチ38、ワーク位置決め及び保持用型40及び外バリ切除型42が一体的にさらに下降すると、前記ワーク位置決め及び保持用型40の係合用爪部52がワーク28の谷部56の壁面に当接すると共に、鉤状に形成された押圧保持部58がワーク28の上面と当接して下ダイ18側に向かって押圧することにより、該ワーク28が位置決めされた状態で保持される。
パンチ38、ワーク位置決め及び保持用型40及び外バリ切除型42が一体的にさらに下降することにより、ワーク28が位置決め保持された状態のまま下ダイ18が第1コイルばね20のばね力に抗して下方側に向かって僅かに変位し、下ダイ18の環状鍔部34の内壁に形成された環状面36がバックプレート16の環状凸部32の上面37と当接してストッパ機能を営むことにより、前記下ダイ18の下方側に対する変位が規制される。この結果、ワーク28を下ダイ18側に向かって押圧するワーク位置決め及び保持用型40の下降動作が阻止され、ワーク28が所定位置に位置決めされた状態で保持される。
次に、ワーク位置決め及び保持用型40を除いたパンチ38及び外バリ切除型42が、第2コイルばね44のばね力に抗して一体的にさらに下降することにより、図5に示されるように、前記パンチ38によってワーク28の中心部の内バリ22が除去されると共に、ワーク28の歯形間の外周方向に沿って形成された薄肉状の外バリ60が前記外バリ切除型42の刃部62によって切断される。
換言すると、第2コイルばね44のばね力(押圧力)により下ダイ18とワーク位置決め及び保持用型40との間でワーク28が所定位置に位置決め保持された状態を維持しながら、パンチ38と外バリ切除型42のみが一体的に下降することにより、ワーク28の内バリ22及び外バリ60の除去が同時に遂行される。
この結果、図1Dに示されるような傘歯車12が製造される。
本実施の形態では、径方向に沿ったパンチ38と外バリ切除型42との間に設けられたワーク位置決め及び保持用型40によってワーク28が所定位置に位置決め保持されて位置ずれが規制された状態で、パンチ38による内バリ22の除去と外バリ切除型42による外バリ60の除去とが同時に行われる。従って、傘歯車12の製造工程が簡素化されることにより生産効率を向上させると共に、製造コストを低減することができる。
10…成形装置 12…傘歯車
14…ダイホルダ 16…バックプレート
18…下ダイ 20、44…コイルばね
22…内バリ 28…ワーク
30…載置面 32…環状凸部
34…環状鍔部 36…環状面
37…上面 38…パンチ
40…ワーク位置決め及び保持用型 42…外バリ切除型
52…係合用爪部 54…傾斜面
56…谷部 58…押圧保持部
60…外バリ 62…刃部
14…ダイホルダ 16…バックプレート
18…下ダイ 20、44…コイルばね
22…内バリ 28…ワーク
30…載置面 32…環状凸部
34…環状鍔部 36…環状面
37…上面 38…パンチ
40…ワーク位置決め及び保持用型 42…外バリ切除型
52…係合用爪部 54…傾斜面
56…谷部 58…押圧保持部
60…外バリ 62…刃部
Claims (5)
- 傘歯車を鍛造成形によって製造する方法において、
鍛造用素材に対して1回又は複数回の鍛造成形を施すことにより、歯形が形成された中間成形体を得る工程と、
前記中間成形体を下ダイの載置面に載置し、パンチに外嵌されて該パンチと一体的に変位する位置決め及び保持用型によって前記中間成形体を所定位置に位置決め保持する工程と、
前記位置決め及び保持用型によって前記中間成形体が位置決め保持された状態を維持しながら、前記パンチによって前記中間成形体の内バリを除去するピアス成形と、前記位置決め及び保持用型に外嵌されて該パンチと一体的に変位する外バリ切除型によって前記中間成形体の外バリを除去するバリ取り成形とが同時に遂行される工程と、
を有することを特徴とする傘歯車の鍛造成形方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記中間成形体の位置決めは、前記位置決め及び保持用型の端部に設けられた係合用爪部が該中間成形体の歯形間の谷部に係合することによりなされることを特徴とする傘歯車の鍛造成形方法。 - 傘歯車を鍛造成形によって製造する装置において、
ワークが載置される載置面を有し、基台に対して周方向に回転可能に設けられた下ダイと、
前記下ダイに対して昇降自在に設けられ、前記ワークの中心部を穿孔することにより内バリを除去するパンチと、
前記パンチに外嵌されて該パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記下ダイの載置面に載置されたワークを下ダイ側に向かって押圧することにより、該ワークを位置決め保持するワーク位置決め及び保持用型と、
前記ワーク位置決め及び保持用型に外嵌されて前記パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記ワークの歯形間の外周に発生した外バリを除去する外バリ切除型と、
を備え、
前記ワーク位置決め及び保持用型によってワークが所定位置に位置決め保持された状態で、前記パンチ及び前記外バリ切除型の一体的動作によって前記ワークの内バリと外バリとが同時に除去されることを特徴とする傘歯車の鍛造成形装置。 - 請求項3記載の装置において、
前記基台に対して前記下ダイをフローティング可能に支持するばね部材が設けられることを特徴とする傘歯車の鍛造成形装置。 - 請求項3記載の装置において、
前記ワーク位置決め及び保持用型には、ワークの歯形間の谷部に沿って進入し前記谷部と係合することにより前記ワークの周方向に沿った位置決めを行う係合用爪部と、ワークの上面に当接して該ワークを下ダイ側に向かって押圧することにより該ワークを保持する押圧保持部とが設けられることを特徴とする傘歯車の鍛造成形装置。
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