JP3440540B2 - 成形金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、鍛造等に使用する成形
金型に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図３に一例として示すかさ歯車の鍛造
は、図４に示すような対向する一対の上下ダイブロック
を有する金型を用いる閉塞鍛造法で行なわれることが知
られており、上ダイブロック２０を上下移動し、下ダイ
ブロック１０を固定とする鍛造プレス機により行われる
のが一般的である。図４は、上ダイブロック２０が図に
示さぬ鍛造プレス機により、固定状態に支持された下ダ
イブロック１０に対して最下降状態となり、下ダイ１
１、カウンターパンチ８、ノックアウト９及び上ダイ２
１、パンチ７で構成するキャビティ内に、加熱された円
筒状の材料ブランクから、かさ歯車６が所望の形状に鍛
造成形されている状況を示す。 【０００３】下ダイ１１は、下締付けリング１３に圧入
して取付けられ、下ダイプレート１２も、同様に下締付
けリング１３に圧入により取付けられ、これらが一体化
して下ダイブロック１０を構成し、カウンターパンチ
８、ノックアウト９は下ダイ１１及び下ダイプレート１
２の中央の穴に摺動自在に嵌合される。鍛造動作は、鍛
造プレス機により上ダイブロック２０が上昇され、かつ
下ダイブロック１０においてカウンターパンチ８、ノッ
クアウト９が下降状態にある鍛造プレス機の初期状態か
ら始まる。 【０００４】下ダイ１１の中央の穴へ加熱された材料ブ
ランクを入れ、図示せぬ鍛造プレス機の作動により上ダ
イブロック２０とパンチ７を下降させ、また下ダイブロ
ック１０において適切な時期にカウンターパンチ８、ノ
ックアウト９を共に所定位置まで上昇させて加熱材料ブ
ランクを加圧し、図４の状態となって鍛造成形を終了
し、材料ブランクを所定のかさ歯車の形状とする。次い
で、鍛造プレス機は上ダイブロック２０を上昇させ、か
つ下ダイブロック１０においてノックアウト９も上昇さ
せて、鍛造の加工圧により下ダイ１１とカウンターパン
チ８に付着している、鍛造の終了したかさ歯車６をそれ
らから突き上げて引剥し、この取出しを容易としたかさ
歯車６を取出した後、再びカウンターパンチ８と共に所
定位置に降下させて初期状態に戻る。 【０００５】図５は、下ダイブロック１０を示す断面図
である。下ダイ１１は下締付けリング１３に圧入され、
下ダイ１１の鍛造時の下向きの力を支える下ダイプレー
ト１２も同様に下締付けリング１３に圧入により強固に
取付けられ、これらは一体化して下ダイブロック１０を
構成する。下ダイ１１は、鍛造時に被加工材料を介して
上ダイ２１とパンチ７の鍛造プレス力を強烈な内圧とし
て受ける。それによる型割れを防止するため、下ダイ１
１は下締付けリング１３に圧入されて外周より中心方向
へ予圧縮力を与えられている。一方、下ダイプレート１
２も下締付けリング１３に圧入により強固に取付けられ
て下ダイ１１の下面を支え、これら３個の部品は一体化
して下ダイブロック１０を構成し、１ユニットとして製
作、管理、段取り、実使用を行なうこととしている。 【０００６】上記下ダイブロック１０における３個の部
品相互間の応力を分析すると、下ダイ１１は下締付けリ
ング１３に強固に圧入されるので、下ダイ１１の外周に
は中心に向う圧縮応力を生じ、その内部では中心方向と
円周方向の圧縮力とを発生させ、下締付けリング１３の
内周面には外方へ向かう反力が作用し、これは半径方向
では圧縮、円周方向では引張り応力となる。 【０００７】下ダイプレート１２も下締付けリング１３
に圧入されてその外周に中心に向う応力を受け、その反
力として下締付けリング１３の内周面に外方へ向かう応
力を生じさせるが、その応力は下締付けリング１３によ
る下ダイ１１への必要な締付け力を弱めることとなり、
結果として下締付けリング１３による下ダイ１１への圧
縮機能を低下させ、鍛造時に下ダイ１１に発生する応力
への耐力を弱め、その寿命の悪化を生ずる。また、この
下ダイブロック１０の製作面では、下ダイ１１を強固に
圧入した下締付けリング１３へ、更に下ダイプレート１
２を全長に亘って圧入するという製作上の困難も生じて
いる。 【０００８】特開平１−２５４３４０号公報には、閉鎖
鍛造用の金型において、鍛造時バリの防止策としてバリ
の伸張方向への素材の流動を抑制する、複数の環状溝を
成形部に設けた溝付き鍛造金型が記載され、下ダイと下
ダイプレートが下締付けリングに圧入により取付けら
れ、これらで下ダイブロックを構成したものが図示され
ている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】鍛造金型における従来
の技術は、下ダイプレートの全長に亘る下締付けリング
への圧入により、その上に隣接して圧入されている下ダ
イへの下締付けリングの締付け力を低下させ、鍛造時に
発生する内圧に対する下ダイの耐力を低下させて型寿命
の短縮を生じ、かつ下ダイプレートを下締付けリングへ
全長に亘って圧入するという製作上の困難さも生ずる。
本発明は、上記の型寿命の短縮及び製作上の困難さを解
決することを目的とするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、対向する一対
の上下型を有する成形金型であって、前記下型はダイの
外周を締付けリングに圧入して取付け、その下方にダイ
プレートの外周を前記締付けリングの内周に嵌合して一
体的にダイブロックとするものにおいて、前記締付けリ
ングの内周と前記ダイプレートの外円の嵌合部の内外洋
を、ダイとは遠い側の短い部分をダイに近い部分より僅
かに大きく形成し、前記ダイプレートと前記締付けリン
グの圧入嵌合部分をダイとは遠い側の短い部位のみと
し、それ以外の部位をゆるいはめ合いとしたものであ
る。 【００１１】 【作用】下ダイブロックにおける下ダイプレートの外周
と下締付けリングの内周のはめ合い部において、締付け
リングの内周とダイプレートの外周の嵌合部の内外径
を、ダイとは遠い側の短い部分をダイに近い部分より僅
かに大きく形成し、両者の圧入部分を下ダイとは遠い側
の短い部位のみとし、それ以外の部位の嵌合をゆるい嵌
め合いとし、圧入を行なわないものとすることにより、
下ダイへの下締付けリングの締付け力の低下を防止し、
成形時における内圧に対する下ダイの耐力低下によるに
よる寿命の短縮を防止する。また、下ダイ、下ダイプレ
ート、下締付けリングを一体的にブロック化するとき
に、下ダイプレートを下締付けリングへ圧入する部位が
短くなり、圧入時におけるの製作上の困難さも低減する
ことができる。 【００１２】 【実施例】本発明の実施例を図１及び図２を参照して説
明する。図１は、鍛造金型における下ダイ１、下ダイプ
レート２、下締付けリング３を一体に構成した下ダイブ
ロックの断面を示し、下ダイ１は下締付けリング３に強
固に圧入されており、下ダイプレート２の外周と下締付
けリング３の内周のはめ合い部は、図１に示すように下
ダイ１と反対側の短い部分４のみを圧入嵌合とし、下ダ
イ１に近い部分５はゆるいはめ合い（遊嵌）としてあ
る。そして、圧入嵌合４における両者の内外径をゆるい
はめ合部５より僅かに大きくしてある。また、下ダイ１
の下面と下ダイプレート２の上面は密着状態とし、鍛造
時に下ダイ１が受ける鍛造プレスの圧下力を下ダイプレ
ート２で支持するするようにし、下ダイプレート２と下
締付けリング３の双方の下面は面一としてある。 【００１３】上記の構成により、下締付けリング３の内
径の大部分では、下ダイプレート２とのはめ合いがゆる
く、下ダイプレートの全長に亘る下締付けリング３への
圧入は生ぜず、下ダイ１への下締付けリング３の締付け
力を低下させることが少なくなり、鍛造時の内圧に対す
る下ダイ１の耐力を低下させ、型寿命の短縮を生じるこ
ともない。また、下ダイプレート２を下締付けリング３
へ全長に亘って圧入するという製作上の困難さも減少す
る。 【００１４】図２は、下ダイ１及び下締付けリング３の
内部に生ずる応力の状態を説明するものである。図２の
下部に下ダイブロックを示し、その上方に下ダイ１及び
下締付けリング３の内部に発生する応力の状態を、金型
半径位置との関連を付けて線図で示してある。この線図
は、全て下ダイブロック内部の円周方向に発生する応力
を示し、非鍛造時における下ダイ１の内部応力の状態
を、曲線ａ’、曲線ｂ’で示し、下締付けリング３の内
部応力の状態を、曲線ｃ’、曲線ｄ’で示す。実線で示
す曲線ａ’，曲線ｃ’が本実施例の非鍛造時の応力状態
を示し、下ダイプレート２の全長に亘る圧入の影響を受
けず、下締付けリング３の締付け力が大きく、したがっ
て下ダイ１の受ける圧縮応力が曲線ａ’のように大きく
なる。図５に示す従来の下ダイブロックの場合の非鍛造
時の応力状態を、破線の曲線ｂ’、曲線ｄ’で示す。破
線の曲線ｂ’は、下締付けリングの締付け力が下ダイプ
レートの全長に亘る圧入の影響を受けて低下し、下ダイ
の受ける圧縮応力が低下している状況を示す。 【００１５】一方、実際に鍛造が行われる際の内部応力
の状況を、図２の右方の曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄで示す。ま
た曲線ｆは下ダイ１及び下締付けリング３に内部応力の
発生がない場合、例えば下ダイと下締付けリングを一体
としたものであると仮定した場合の、鍛造時の印加圧力
により生ずる円周方向の引張応力を示す。実際には、下
ダイ１と下締付けリング３とは別体のもので構成され、
その内部に上記の曲線ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’で示す応
力が生じており、その内部に発生する応力は、曲線ｆと
の和である曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄで示す応力となる。 【００１６】ここで、実線で示す曲線ａは、本実施例に
おける下ダイ１の内部に発生する応力を示し、従来の技
術による下ダイ１の内部に発生する応力を示す曲線ｂよ
り低下することを表わしており、そのピーク値はＢから
Ａへ低下し、この差により高価な下ダイ１の破損を防止
し、型寿命の延長を図ることとなる。下締付けリング３
の内周には、曲線ｃで示す応力が発生するが、これも本
実施例では従来の技術により発生する曲線ｄより低下す
る、これは非鍛造時における下締付けリング３の内部に
発生する応力が曲線ｃ’に示すごとく、下ダイ１と下ダ
イプレート２を全長にわったって圧入することによる応
力曲線ｄ’より低下するためであり、下ダイ、下締付け
リングのいずれも鍛造時の発生応力の点では本実施例が
優位となる。 【００１７】以上のように、下ダイプレートの下締付け
リングへの圧入部分を下ダイと反対側の短い部位のみと
し、他のはめ合い部分を遊嵌として金型の下ダイブロッ
クを構成することにより、鍛造時に発生する応力による
ダイ割れの発生が減少し、かつ下ダイブロックを構成す
る際、下ダイプレートの圧入力の低下という好結果を得
ている。上記の実施例では、鍛造金型について説明した
が、成形時に高い内圧が印加される射出成形用金型等に
も適用できる。 【００１８】 【発明の効果】本発明は、成形法に用いる金型におい
て、成形時に高い内圧を受ける下ダイに発生する円周方
向応力を低減してダイ割れの発生を減少し、かつ型製作
の際に圧入作業を容易とすることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例を示す断面図。 【図２】本発明の金型内部に発生する応力の説明図。 【図３】金型により鍛造加工される部品の断面図。 【図４】従来の鍛造金型の断面図。 【図５】従来の下ダイブロックの断面図。 【符号の説明】 １ 下ダイ ２ 下ダイプレート ３ 下締付けリ
ング １０ 下ダイブロック

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 対向する一対の上下型を有する成形金型
   であって、前記下型はダイの外周を締付けリングに圧入
   して取付け、その下方にダイプレートの外周を前記締付
   けリングの内周に嵌合して一体的にダイブロックとする
   ものにおいて、前記締付けリングの内周と前記ダイプレ
   ートの外周の嵌合部の内外径を、ダイとは遠い側の短い
   部分をダイに近い部分より僅かに大きく形成し、前記ダ
   イプレートと前記締付けリングの圧入嵌合部分をダイと
   は遠い側の短い部位のみとし、それ以外の部位をゆるい
   はめ合いとしたことを特徴とする成形金型。