JP2018089676A - Gear mold - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯形の損傷や製品精度が悪化することと金型の寿命が短くなることを防止して、特にヘリカルギヤやクラウニング付のギヤを安定して量産することが可能なギヤ金型に関する。 The present invention relates to a gear mold that can stably mass-produce a helical gear and a gear with a crowning by preventing damage to a tooth profile, deterioration of product accuracy, and shortening of a mold life.
ヘリカルギヤ(はすば歯車)の金型への材料充満は、押出法や分流法などにより、あるいは例えば特許文献1〜5に記載される鍛造製造が提案されている。なお、以下に記す特許文献1〜5については、記載を本願用語に統一している。
For material filling of the helical gear (helical gear) mold, forging production described in, for example,
特許文献1は、内周にギヤ成形歯が形成され、かつ外周がテーパ面に形成されたダイスをダイスホルダのテーパ孔に摺動可能にテーパ嵌合させ、ギヤ成形歯に圧入可能な粗歯が形成された粗歯ギヤを設け、該粗歯ギヤをダイスにその大径側一端から他端に向けて圧入させる第1パンチと、この第1パンチに対して後進側に位置し、かつダイスの大径側端面に当接可能な第2パンチとを設け、さらに、ダイスのテーパ孔での小径方向への移動に抵抗を付与する抵抗装置を設けるギヤ仕上げ鍛造装置が提案されている。
特許文献2は、材料の各歯が嵌合する複数の歯形形成溝を有して軸方向に同一断面形状のダイス孔が貫通する円筒状のダイスを備え、ダイスの基端側及び頂端側を弾性収縮変形してクラウニング付歯形形状の歯を備えたギヤを成形し、しかる後、弾性収縮解除によりダイスを弾性復元して拡径したダイス孔からギヤを抜き出すことで、クラウニング付のギヤを成形することが提案されている。
特許文献3は、内歯の側面が反クラウン形状に形成された仕上げ金型と、外歯が全長に亘って略等歯厚に形成された一次ギヤとを設け、仕上げ金型を締金にテーパ嵌合させると共に、テーパ面が大径となる仕上げ金型の軸端をストッパーダイに当接させ、一次ギヤの各歯を仕上げ金型の各歯間に嵌合させ、パンチにより締金のみを仕上げ金型に対してテーパ面が大径となる軸方向に移動させて仕上げ金型を小径に弾性変形させ、その各歯を一次ギヤの各歯に圧接することにより、一次ギヤの各歯をクラウン状に形成することが提案されている。 Patent Document 3 is provided with a finish mold in which the side surfaces of the inner teeth are formed in an anti-crown shape, and a primary gear in which the outer teeth are formed to have substantially the same tooth thickness over the entire length, and the finish mold is used as a clamp. In addition to the taper fitting, the shaft end of the finishing mold with the taper surface having a large diameter is brought into contact with the stopper die, and each tooth of the primary gear is fitted between each tooth of the finishing mold. Is moved in the axial direction where the taper surface has a large diameter with respect to the finish mold, the finish mold is elastically deformed to a small diameter, and each tooth of the primary gear is pressed against each tooth of the primary gear. It has been proposed to form in a crown shape.
特許文献4は、予めクラウニングなしの歯形を有する円筒ギヤである被加工品を準備し、内側に円筒歯形を有すると共に外側に上側係合面と下側係合面を有しかつ弾性変形する型を使用して、型の下側係合面をテーパ穴付リングに設定して、型の円筒歯形の下側部分を、ピッチ円が軸方向に円弧形状の曲面に沿うように弾性変性させ、かつ、型の円筒歯形の上側部分は円筒形状のままとし、被加工品を型の中に挿入して、まず、被加工品の下側部分に型の弾性変形された下側部分でクラウニング付歯形を冷間鍛造によって成形し、そのとき、比較品の上側部分はクラウニングなしの円筒形状のままとし、その後、型の上側係合面に外側パンチの内側テーパを押圧して型の上側部分を内向きに弾性変形させて、被加工品の上側部分にクラウニング付歯形を冷間鍛造によって成形することが提案されている。
特許文献5は、歯形ダイには、上端部に形成されたギヤ歯成形用のギヤ歯案内部と、このギヤ歯成形部から下方へ一体的に延びてギヤ歯成形部で成形されたギヤ歯を案内すると共にギヤ歯の外表面との間に微小クリアランスを形成可能なギヤ歯案内部とを備え、マンドレルには、パンチの下端から下方へ離隔したマンドレル途中部分の外周部に形成された微小深さの環状凹部を備えた鍛造成形装置により、ギヤを鍛造成形する際に、環状凹部に充填した材料の全部又は一部をマンドレルの上昇動作を介してギヤの周壁部へ強制的に流動させることでクラウニングを形成することが提案されている。
従来及び上記特許文献1〜5の鍛造手法によって、ヘリカルギヤ、特にクラウニング付のヘリカルギヤの製造が可能ではあるものの、成形品の排出時に、主として以下の1〜3の問題があり、未だに実用レベルには至らず、多くは依然として切削加工等で行われているのが実情である。
Although it is possible to manufacture helical gears, in particular, helical gears with crowning, by the forging methods of the prior art and
1:ノックアウト時に歯形に直角の力が加わり、歯形の損傷や金型の寿命が著しく短い
2:ノックアウト時に歯形の弾性変形と素材の塑性変形が生じて製品精度が悪化する
3:製品歯車の歯筋端部を僅かに薄く(あるいは歯筋軸方向中央部を僅かに厚く)する クラウニング形状を付けようとするとノックアウト排出が極めて困難
1: A right-angle force is applied to the tooth profile at the time of knockout, and the tooth profile is damaged and the life of the mold is extremely short. Knockout drainage is extremely difficult if a crowning shape is used to make the end of the muscle slightly thinner (or slightly thicker in the central part in the axial direction of the tooth muscle)
上記1,2に対しては、ノックアウト時にねじり力を加えることで、歯に対してかかる垂直方向の力をある程度キャンセルする手法も提案されているが、変形終了直後の製品の歯形部分は金型により高い圧力で締め付けられているため、実質的にねじり力の付加だけではノックアウトが困難である。 For the above 1 and 2, a method of canceling the vertical force applied to the teeth to some extent by applying torsional force at the time of knockout has also been proposed, but the tooth profile part of the product immediately after the end of deformation is a mold Therefore, it is difficult to knock out by adding only a torsional force.
また、上記3については、特許文献1〜5において、歯形に力を加えて弾性変形させ、クラウニング形状に成形した後に、金型の弾性変形を解除してノックアウトするようにしているが、クラウニング形状を付ける際に金型を弾性変形させる時点で該金型に負荷がかかり、金型寿命が低下して安定した量産ができないといった問題がある。
As for the above 3, in
解決しようとする問題は、ギヤ、特にヘリカルギヤやクラウニング付のギヤを(冷間)鍛造にて製造しようとすると、成型後のノックアウト(排出)時に、歯形に直角の力が加わり、歯形の損傷や金型の寿命が著しく短くなる、また、歯形の弾性変形と素材の塑性変形が生じて製品精度が悪化する、さらに、クラウニング形状を付けるとノックアウト排出そのものが極めて困難、という点である。 The problem to be solved is that when gears, especially helical gears and gears with crowning are manufactured by (cold) forging, a force perpendicular to the tooth profile is applied at the time of knockout (discharge) after molding, causing damage to the tooth profile. The service life of the mold is remarkably shortened, the tooth profile is elastically deformed and the material is plastically deformed, and the product accuracy is deteriorated. Further, when the crowning shape is applied, knockout discharge itself is extremely difficult.
上記課題を解決するため、本発明は、ギヤを製造するための金型であって、計画するギヤの歯谷を成形するために中心方向に突出した歯谷成形部と、計画するギヤの歯山の頂面を周方向に2分割して成形するために前記歯谷成形部を中心とした周方向の一方側と他方側の両裾部位にそれぞれ形成した歯山成形部と、を有したダイを、計画するギヤの歯数だけ有することを最も主要な特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a mold for manufacturing a gear, and a tooth root forming portion protruding in the center direction for forming a gear tooth root of a planned gear, and a tooth of the planned gear In order to form the top surface of the crest by dividing it into two in the circumferential direction, the tooth crest forming portion formed on each of the hem portions on one side and the other side in the circumferential direction centered on the tooth root forming portion was provided. The main feature is that the die has as many gear teeth as planned.
本発明のギヤ金型は、ギヤの歯数だけ分割された複数のダイで構成され、さらに、このダイが製造しようとするギヤの歯山を隣接するダイで2分割したものであるため、ダイを軸と直交する径外方向に開いて金型全体を開状態とすることで、ダイの歯山成形部がギヤの歯山部位に対する締め付け力を容易に解除することができ、よって、ノックアウトによる金型からの製品排出が容易となるほか、このノックアウト時に金型(ダイ)にストレスがかからないので、金型寿命の短命化が防止でき、安定した量産が可能となる。 The gear mold of the present invention is composed of a plurality of dies divided by the number of gear teeth, and further, the die of the gear to be manufactured is divided into two by adjacent dies. By opening the die in the radially outward direction perpendicular to the axis and opening the entire mold, the die tooth profile forming part can easily release the tightening force on the gear tooth profile part, and therefore by knockout In addition to facilitating product discharge from the mold, no stress is applied to the mold (die) at the time of knockout, so the life of the mold can be prevented from being shortened and stable mass production is possible.
本発明は、ギヤ、特にヘリカルギヤやクラウニング付のギヤを(冷間)鍛造にて製造しようとすると、歯形の損傷や金型の寿命が著しく短くなる、歯形の弾性変形と素材の塑性変形が生じて製品精度が悪化する、さらに、クラウニング形状を付けるとノックアウト排出そのものが極めて困難、という課題を、計画するギヤの歯谷を成形するために中心方向に突出した歯谷成形部と、計画するギヤの歯山の頂面を周方向に2分割して成形するために歯谷成形部を中心とした周方向の一方側と他方側の両裾部位にそれぞれ形成した歯山成形部と、を有した同一形状のダイを、計画するギヤの歯数だけ有することで克服した。 According to the present invention, when gears, especially helical gears or gears with crowning are manufactured by (cold) forging, the tooth profile is damaged and the life of the die is significantly shortened, and the tooth profile is elastically deformed and the material is plastically deformed. The accuracy of the product deteriorates, and if the crowning shape is applied, knockout discharge itself is extremely difficult. The tooth root forming part protruding in the center direction to form the tooth root of the planned gear and the planned gear To form the tooth crest top surface into two parts in the circumferential direction, there are tooth crest forming parts formed at both the hem part on one side and the other side in the circumferential direction around the tooth root forming part. The same shape die was overcome by having the planned number of gear teeth.
また、本発明は、上記構成に加えて、ダイは、ギヤを製造しようとする材料の中心から、歯谷成形部を中心とした周方向の一方側と他方側の各々の歯山成形部における計画するギヤの歯山の頂面を周方向に分割する分割点から径外方向に所定長さだけ所定角度で延長した分割線で区画される範囲を周方向に回転させて得られる断面形状の支持部が形成されたものであってもよい。こうすることで、ダイ全体を配置しやすくなるとともに軸方向にギヤの材料に対して均等に金型からの力を与えることができ、さらにギヤ金型の開閉動作に関するオプション治具を設けやすくなる。 Further, according to the present invention, in addition to the above-described configuration, the die is formed in each tooth crest forming portion on one side and the other side in the circumferential direction centering on the tooth root forming portion from the center of the material for which the gear is to be manufactured. A cross-sectional shape obtained by rotating in the circumferential direction a range defined by a dividing line extending by a predetermined length in the radial direction from the dividing point at which the top face of the gear tooth plan of the planned gear is divided in the circumferential direction. A support portion may be formed. This makes it easy to place the entire die, and can apply a force from the mold evenly to the gear material in the axial direction, and it is also easier to provide an optional jig for the opening and closing operation of the gear mold. .
以下、図1〜図5を参照して本発明のギヤ金型について説明する。本発明のギヤ金型1は、なお、図1〜図5においては、ギヤGの端面については断面でなくともドット状のハッチングを付している。本実施例では、図1に示すようなクラウニングC付のヘリカルギヤG(以下、ギヤGと記す)を製造するためのものとして説明する。ギヤ金型1は、製造しようとするギヤGの歯数に分割された複数のダイ2からなる。
Hereinafter, the gear mold of the present invention will be described with reference to FIGS. In the
ダイ2は、計画するギヤGの歯谷Gvを成形するために中心方向に突出した歯谷成形部2vと、計画するギヤGの歯山Gmの頂面を周方向に2分割して成形するために歯谷成形部2vを中心とした周方向の一方側と他方側の両裾部位にそれぞれ形成した歯山成形部2m,2mと、を有している。上記のとおりダイ2は、計画するギヤGの歯(山)Gmの数だけ有し、これら全て同一形状とされている。
The
また、ダイ2における歯山成形部2m,2mは、図2(b)に示すように、軸方向の両端部位において、隣接するダイ2の歯山成形部2mと,2mとの間が狭くされた狭間部2msが形成され、かつ中央部が拡間部2mbとされている。つまり、本例のギヤ金型1は、隣接するダイ2,2の歯山成形部2m,2mの狭間部2ms,2msと拡間部2mb,2mbにより、クラウニングC付の歯山Gmを成形する構成を示している。
Further, as shown in FIG. 2 (b), the tooth
さらに、ダイ2は、図3に示すように、ギヤGを製造しようとする材料の中心から、歯谷成形部2vを中心とした一方側の各々の歯山成形部2mと他方側の歯山成形部2mにおける計画するギヤの歯山Gvの頂面を周方向に分割する分割点から径外方向に所定長さだけ所定角度で延長した分割線P1,P2で区画された範囲である支持部2Xが形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
ダイ2は、図3(b)(c)に示すように、軸方向のどの高さ位置の断面(端面)においても、仮想線P1,P2で区画された範囲である支持部2X部分の形状に関してはどのダイ2の、どの軸方向の断面においても同じ断面形状となっており、これにより、ギヤGを製造しようとする材料に対して均等な型締力をかけることができる。
As shown in FIGS. 3B and 3C, the
本例のダイ2は、支持部2Xを有することで、該ダイ2を整列配置した状態の支持部2Xの外周面に後述する高速リング5を嵌めるために上方から下方へと下り勾配の斜面を形成したり、該支持部2Xの上とする端面に型開治具3を嵌めるためのテーパ2Aを形成したり、あるいは該支持部2Xの下とする端面にダイ2の移動を案内するガイド2Bを設けたり、することが可能となる。
The
すなわち、ダイ2は、歯谷成形部2mを中心に周方向の一方側と他方側に(それぞれ軸方向に狭間部2ms,2msと拡間部2mb,2mbが形成された)歯山成形部2m,2m、これらの径外方向に支持部2Xが形成された構成とされ、分割線P1,P2で区画された範囲(支持部2X)を周方向に回転させながら円筒状の金型材料から分割したような形状となっている。
That is, the
なお、ダイ2の個々の「形状」の説明としては前記のとおりであるが、実際のダイ2の「制作」に関しては、円筒状の金型材料から前記のように分割するのではなく、例えば削り出し等の手法によってダイ2の1個のモックアップを作成し、このモックアップに基づいてギヤGの歯山Gmの数だけ正規に制作する。
The description of the individual “shape” of the
本例のダイ2は、上記のとおり、支持部2Xの、軸方向の(上とする)一端側には、型開用の型開治具3(図5)に挿入されることで拡径と方向にダイ2を案内するテーパ2Aが、(下とする)他端側には、型開閉時にダイ2が散列しないようにダイ配置台4(図5)のレール4Aに案内されて一定の起立姿勢を保って拡径と縮径方向に移動させるためのガイド2Bが形成されている。
As described above, the
上記本例におけるギヤ金型1は、図5のように作動させてギヤGを得る。図5では、(a〜(d)に本発明のギヤ金型1を中心とした必要となる周辺鍛造設備の斜視図を、(e)〜(h)に(a)〜(d)それぞれの工程における周辺鍛造設備が与える力の状況を示す概略図をギヤGの径方向の一方半径だけ示している。
The
図5(a)(e)
ダイ2のガイド2Bをダイ配置台4のレール4Aに挿入して全てのダイ2を配置し、配置したダイ2の外周面に拘束リング5を挿嵌して、ギヤ金型1とする。拘束リング5は、ダイ2が互いに隙間なく緊密に接触するように径中心方向にダイ2をダイ配置台4上で集約して固定するためのものである。本例のダイ2は支持部2Xの外周の上方から下方に向けて下り勾配の斜面が形成されており、拘束リング5をギヤ金型1の上方から挿嵌して下方に移動させるとダイ2同士は緊密に接触した状態となる。この後、本例では円柱状のギヤGの材料をギヤ金型1間に配置する。
5 (a) and 5 (e)
The
図5(b)(f)
上記の後、軸方向のダイ配置台4側とは反対側、つまり上方からパンチ6を下降させてギヤ金型1に挿入されたギヤGの材料を下方に向けて押圧する。このとき、ギヤGの材料はパンチ6の押圧力を受けて歯山成形部2m,2mで歯山Gvが、歯谷成形部2vで歯谷Gvが、さらに歯山成形部2m,2mにおける狭間部2ms,2ms及び拡間部2mb,2mbによりクラウニングCが、それぞれ塑性変形により成形される。
5B and 5F
After the above, the punch 6 is lowered from the opposite side of the die placement table 4 in the axial direction, that is, from above, and the material of the gear G inserted into the
図5(c)(g)
パンチ6による成形が完了すると、拘束リング5をギヤ金型1の外周から外し、この後、ギヤ金型1に向けて型開治具3を挿入する。この型開治具3は、ダイ2のテーパ2Aに沿った斜面が形成されており、該型開治具3をギヤ金型1に挿入すると、テーパ2Aと接触してこの斜面に案内されてダイ2を拡径方向へ移動させるためのものである。この状態で、全てのダイ2(ギヤ金型1)はギヤGの歯谷Gv及び歯山Gmから径外方向に離間して型開状態となる。具体的には、ダイ2は、各々放射状に移動し、互いの周方向の間隔が開き、このとき、歯山Gm1つに対して、隣接する歯山成形部2m,2mが互いに周方向に離反するように型が開くこととなる。
FIG. 5 (c) (g)
When the molding by the punch 6 is completed, the restraining
図5(d)(h)
上記の後、ダイ配置台4を介したギヤ金型1の下方から、ノックアウトピン7を上昇させることで、成形品である(クラウニングCが付けられたヘリカル)ギヤGが、排出される。このとき、本発明のギヤ金型1によれば、ノックアウトピン7は、ギヤGを把持して周方向に回転させる必要はなく、型開状態で既にギヤGは金型との接触がないので、そのままノックアウトピン7を上昇させるだけでよい。
FIG. 5 (d) (h)
After the above, by raising the knockout pin 7 from below the
なお、上記の説明では、本発明のギヤ金型1は、未成形材料からギヤGを成形する際に用いる例を示したが、例えば半製品とされた材料に対して、クラウニングCや計画する歯山Gmとするための最終成形工程で使用してもよい。
In the above description, the
このように、本発明のギヤ金型1は、型開時に拡径方向に移動するダイ2を歯山Gmの数だけ有しているので、成形後のギヤGを型からノックアウト排出する際に、金型とギヤGにかかる負荷がなく、結果的に、ギヤ金型1の長寿命化が図れると共にギヤGの変形を低減することができると共に安定的に量産することが可能となる。
As described above, the
1 ギヤ金型
2 ダイ
2v 歯谷成形部
2m 歯山成形部
2ms 狭間部
2mb 拡間部
2A テーパ
2B ガイド
2X 支持部
G (ヘリカル)ギヤ
Gv 歯谷
Gm 歯山
C クラウニング
DESCRIPTION OF
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CN111842522A (en) * | 2020-07-01 | 2020-10-30 | 重庆众联齿轮传动有限公司 | Female die for molding drum-shaped teeth |
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