JP3339363B2 - 半抜き成形方法およびこれに使用する冷間鍛造型 - Google Patents

半抜き成形方法およびこれに使用する冷間鍛造型

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は被加工材を半抜き成
形する方法およびこれに使用する冷間鍛造型に関する。
【0002】
【従来の技術】図14にはシートリクライニング装置に
使用するラチェット板P´を示し、このラチェット板P
´は円形板体の内周部がさらに円形に凹陥して、この凹
陥部の内周に歯形P1が形成されている。このような内
周歯P1を有するラチェット板P´を一体成形する方法
として、冷間鍛造型を使用した半抜きプレス成形が知ら
れている。これは、図11に示すように、図略の上型
に、板押え4と、外周に成形用歯形31を有するパンチ
3とを設け、一方、下型には上記パンチ3の外径よりも
大きな内径のダイ孔51を有するダイ5を設けて、板押
え4とダイ5とで被加工材Mを保持した状態でパンチ3
を所定量進出させるもので、ダイ孔51内に被加工材M
の中心部が剪断により切り込み進入させられるととも
に、パンチ3により押し出されて半抜き成形された被加
工材Mの凹陥部内周に、パンチ外周の成形用歯形31に
よって歯形P1(図14)が同時形成される。
【0003】しかし、この方法では、ダイ孔51開口縁
の切り刃52とパンチ3の先端コーナ部を結ぶ線上で成
形時に剪断力(図11の矢印)による亀裂Cを生じやす
いという問題があった。なお、図11において、符号7
はダイ孔51内に摺動可能に設けられたノックアウトで
あり、このノックアウト7は、成形時にダイ孔51内に
切り込み進入する被加工材Mに対して殆ど抵抗無く後退
する。
【0004】そこで、成形時の亀裂の発生を防止するた
めに、図12に示すように、ダイ孔51の内径をパンチ
3の外径よりも小さくして、ダイ5とパンチ3をラップ
させることにより、ダイ孔51の切り刃52とパンチ3
先端コーナ部を結ぶ線上の材料部分に成形時に所定の静
水圧が印加されるようにする方法が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法によ
ると、亀裂の発生は防止されるものの、半抜き深さ(図
12のd)を常に被加工材Mの厚みよりも浅くする必要
があるために、内周歯を成形した場合にその噛み合い代
の長さを十分確保することができないという問題があ
る。一方、半抜き深さdを深くして内周歯の噛み合い代
を長く確保しようとすると、製品の内周部と外周部をつ
なぐ部分(図12のA部)の厚みが不十分となって、強
度が低下してしまう。また、ダイ5とパンチ3のラップ
部に成形時に大きな圧縮荷重が加わるため、特に成形用
歯形31を有するパンチ3の寿命が低下するという問題
もある。
【0006】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、十分な半抜き深さを確保しつつ強度の高い製
品が得られるとともに、プレス装置の寿命低下もきたさ
ない半抜き成形方法およびこれに使用する冷間鍛造型を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本第1発明の半抜き成形方法は、板押え(4)と、
板押え(4)側に設けたパンチ(3)と、板押え(4)
に対向して配設されたダイ(5)と、ダイ孔(51)内
その内周に接して摺動可能に設けられた逆押えパンチ
(6)とを備え、ダイ(5)とパンチ(3)がラップし
ないように、ダイ孔(51)の内径がパンチ(3)の外
径よりも大きい冷間鍛造型を使用し、パンチ(3)を被
加工材(M)の上面中心部に進入させることにより、被加
工材(M)の上面中心部に凹陥部を形成しつつ被加工材
(M)の下面中心部をダイ孔(51)内に進入させると同
時に、パンチ(3)と逆押えパンチ(6)とによって被
加工材(M)を挟圧し、この挟圧部に、圧縮変形を生じ
させる静水圧を印加しつつ半抜き成形するものである。
この場合、パンチ(3)外周の必要部に成形用歯形(3
1)を設けることができる。
【0008】本第1発明においては、パンチと逆押えパ
ンチで挟圧された被加工材部分が大きな静水圧を受けて
圧縮変形するとともに、この部分では材料自体の塑性流
動性が向上して、成形時の剪断変形部へ材料が効率的に
供給される。これにより、剪断変形部での亀裂の発生が
未然に防止される。そして、本第1発明では、ダイ孔の
内径がパンチの外径より大きい冷間鍛造型を使用できる
から、半抜き深さが被加工材の厚み以内に制限されるこ
とはない。また、半抜き深さを深くしても、製品の内周
部と外周部をつなぐ部分の厚みが薄くなることはないか
ら、十分な製品強度が得られる。さらに、冷間鍛造型の
ダイとパンチがラップしていないから、成形時にパンチ
等に過大な圧縮荷重が印加されることはなく、寿命の低
下が避けられる。成形時の半抜き深さを深くできること
により、パンチ外周に成形用歯形を設けた場合には、半
抜き時に同時成形される内周歯の噛み合い代を十分に確
保することができる。
【0009】本第2発明では、半抜き成形方法に使用す
る冷間鍛造型は、ダイ孔(51)の周縁の切り刃(5
2)を外方へ開くテーパ面に成形してある。
【0010】このように切り刃がテーパ面としてあるた
め、塑性流動性が向上した材料が剪断変形部へより効率
的に供給され、これにより、成形時の亀裂の発生がさら
に効果的に防止される。
【0011】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)図1には、本発明の方法を適用するプ
レス装置の冷間鍛造型の断面を示す。図において、上型
1の下面には下方へ向けて柱状のパンチ3が設けてあ
る。当該パンチ3の外周には必要範囲に成形用歯形31
が形成されるとともに、その先端中心部は凹陥して凹所
32となり、この凹所32の周囲の必要箇所は凹陥する
ことなく残されて突出部33となっている。上記パンチ
3の周囲には環状の板押え4が配設してあり、板押え4
は上型1から突出する油圧ピストン41,42によって
背後を支持されている。板押え4の下面にはパンチ3を
囲むように環状突起43が形成されている。
【0012】下型2上にはダイ5が設けられ、その中心
にはパンチ3と相似形で、その外径よりも大きな内径を
有するダイ孔51が形成されている。被加工材Mはダイ
5の上面に載置されている。ダイ孔51は上記パンチ3
と同心に位置しており、ダイ孔51内にはその内周に接
して摺動可能に逆押えパンチ6が位置している。この逆
押えパンチ6は背後を油圧ピストン61によって支持さ
れている。なお、ダイ孔51開口縁の切り刃52は一定
角度で外方へ開くテーパ面としてある。
【0013】このようなプレス装置を使用して被加工材
を半抜き成形する方法について以下に説明する。上死点
から上型1を下降させると、板押え4の環状突起43が
被加工材Mの上面に当接して(図6のa点)、以後、上
型1の下降に伴って板押え4の荷重は比例的に増大する
(図6)。なお、図6のb点は板押え4が被加工材Mの
上面から離れる点である。上型1がさらに下降するとパ
ンチ3の突出部33先端が被加工材Mに当接し(図
2)、パンチ3の荷重は上型1が下死点に向かうに従っ
て急増する(図7)。この時、板押え4の環状突起43
は被加工材Mの上面に楔状に食い込み、加工時の剪断変
形部へ材料を供給してダレの発生を防止する。
【0014】さらに上型1が下降すると、図3に示すよ
うに、パンチ3は被加工材Mの上面中心部にこれを剪断
変形させつつ進入し、この進入により形成された被加工
材Mの凹陥部に、成形用歯形31によって内周歯が形成
される。同時に、被加工材Mの下面中心部はダイ孔51
内に剪断変形により切り込み進入させられる。この時の
パンチ32の荷重は既に説明したように(図7)プレス
下死点に向かうにつれて急増するが、同時に、本発明方
法では、被加工材Mの下面中心部に当接する逆押えパン
チ6の荷重も、図8に示すように、プレス下死点に向け
て急増させる。これにより、被加工材Mはパンチ3の突
出部33と逆押えパンチ6とで特に中心部周縁が上下か
ら挟圧され(図5の白矢印)、この部分が大きな静水圧
を受けて圧縮変形するとともに、この部分の材料自体の
塑性流動性が向上して、図5の黒矢印で示すように、成
形時の剪断変形部へ材料が供給される。この材料供給
は、パンチ3の下端突出部33に大きな押圧力が生じる
こと、およびダイ孔51開口縁の切り刃52を外方へ開
くテーパ面としてあることにより促進され、これによ
り、剪断変形部で亀裂を生じることが防止される。被加
工材Mの成形が終了すると、図4に示すように、上型1
が上昇した後、逆押えパンチ6が上昇して、図13にそ
の外観を示す製品としてのラチェット板Pが離型させら
れる。
【0015】このように、本発明の方法を適用すると、
ダイ孔51の内径がパンチ3の外径より大きいプレス装
置を使用しても亀裂の無い良好な製品を得ることができ
るから、図4に示すように、半抜き深さd、すなわち本
実施形態のように内周歯P1を形成した場合にはその噛
み合い代dを製品P(すなわち被加工材M)の厚み以内
に制限する必要はなく、十分な長さの噛み合い代dを有
する製品Pを得ることができる。また、十分な長さの噛
み合い代dを確保しても、製品Pの内周部と外周部をつ
なぐ部分には常に縦壁P2が形成され、この部分の厚み
が確保されて十分な製品強度が得られる。さらに、プレ
ス装置のダイ5とパンチ3がラップしていないから、成
形時にパンチ3等に過大な圧力荷重が印加されることは
なく、寿命の低下が避けられる。
【0016】(第2実施形態)被加工材Mを挟圧して、
この部分の材料の塑性流動性を向上させる構造として
は、例えば図9に示すように、パンチ3の下端面を平面
とする一方、これに対向する逆押えパンチ6の上端面中
心部を凹所61としてその周囲の必要箇所に突出部62
を形成したものが採用できる。このような構造によれ
ば、突出部62とパンチ3下端面とで被加工材Mの中心
部周縁を図中白矢印のように上下から挟圧して、この部
分の材料の塑性流動性を向上させ、図中黒矢印で示すよ
うに、テーパ面とした切り刃52に沿って成形時の剪断
変形部へ材料が効率的に供給される。このように、突出
部62を逆押えパンチ6側に設けると、材料が剪断変形
部へより流動し易くなる。この結果、半抜き深さdを深
くしても、完成された製品の内周部と外周部をつなぐ部
分には常に縦壁P2が形成され、この部分の厚みが確保
されて十分な製品強度が得られる等、第1実施形態と同
様の効果が得られる。
【0017】(第3実施形態)突出部63を、図10に
示すように、逆押えパンチ6の上端面外周部に円弧断面
形状で設けた構造としても良い。このような構造によっ
ても、突出部63とパンチ3下端面とで被加工材Mの中
心部周縁が図中白矢印のように上下から挟圧され、この
部分の材料の塑性流動性が向上して、図中黒矢印で示す
ように、テーパ面とした切り刃52に沿って成形時の剪
断変形部へ材料が効率的に供給される。本実施形態にお
いても、第2実施形態と同様の効果が得られる。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、十分な
半抜き深さを確保しつつ強度の高い製品を得ることがで
きるとともに、プレス装置の寿命低下をきたすこともな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における、本発明方法を
適用するプレス装置の冷間鍛造型の断面図である。
【図2】プレス装置作動時の冷間鍛造型の断面図であ
る。
【図3】プレス装置作動時の冷間鍛造型の断面図であ
る。
【図4】プレス装置作動時の冷間鍛造型の断面図であ
る。
【図5】プレス装置作動時の冷間鍛造型の要部拡大断面
図である。
【図6】プレス装置作動時の板押え荷重の経時変化を示
すグラフである。
【図7】プレス装置作動時のパンチ荷重の経時変化を示
すグラフである。
【図8】プレス装置作動時の逆押えパンチ荷重の経時変
化を示すグラフである。
【図9】本発明の第2実施形態における、プレス装置作
動時の冷間鍛造型の要部拡大断面図である。
【図10】本発明の第3実施形態における、プレス装置
作動時の冷間鍛造型の要部拡大断面図である。
【図11】従来方法を適用したプレス装置の冷間鍛造型
の要部拡大断面図である。
【図12】従来方法を適用したプレス装置の冷間鍛造型
の要部拡大断面図である。
【図13】本発明の方法で成形したラチェット板の全体
斜視図である。
【図14】従来の方法で成形したラチェット板の全体斜
視図である。
【符号の説明】
3…パンチ、31…成形用歯形、33…突出部、4…板
押え、5…ダイ、51…ダイ孔、52…切り刃、6…逆
押えパンチ、62,63…突出部、M…被加工材、P1
…内周歯。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−172276(JP,A) 特開 昭50−53981(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 B21D 28/10 B21D 28/14 B21D 28/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板押え(4)と、前記板押え(4)側に
    設けたパンチ(3)と、前記板押え(4)に対向して配
    設されたダイ(5)と、ダイ孔(51)内にその内周に
    接して摺動可能に設けられた逆押えパンチ(6)とを備
    え、前記ダイ(5)と前記パンチ(3)がラップしない
    ように、前記ダイ孔(51)の内径が前記パンチ(3)
    の外径よりも大きい冷間鍛造型を使用し、前記パンチ
    (3)を前記被加工材(M)の上面中心部に進入させるこ
    とにより、前記被加工材(M)の上面中心部に凹陥部を形
    成しつつ前記被加工材(M)の下面中心部をダイ孔(5
    1)内に進入させると同時に、前記パンチ(3)と前記
    逆押えパンチ(6)とによって前記被加工材(M)を挟
    圧し、この挟圧部に、圧縮変形を生じさせる静水圧を印
    加しつつ半抜き成形することを特徴とする半抜き成形方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半抜き成形方法に使用
    する冷間鍛造型において、前記ダイ孔(51)の周縁の
    切り刃(52)を外方へ開くテーパ面に成形したことを
    特徴とする冷間鍛造型。
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