JP3714597B2 - 鍛造方法及び鍛造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、有底を細穴が形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材に、中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に膨頭部を歯車に成形する鍛造方法及び鍛造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、図5に示すように基端から軸方向に沿って有底の細穴21を形成した中空円柱部22の頂端に膨頭部23が形成された素材20から、図6に示すように、中空円柱部の外周面にスプライン31を有し、かつ頭部に傘歯車32を有する製品30を製造するには、素材20及び製品30が中空形状であることから、機械加工や複動プレス等による多段の加工工程を経る必要があり、その生産効率は極めて低いものであった。
【0003】
ここに、パイプ形状品の加工について、特開平5−7922号公報には中空素材の内周面の成形を担うマンドレルをボルスターに押し付け固定しながらプレス鍛造を行うことによって、マンドレルの折れ込み欠損を防止しつつ、素材の内径及び外形を縮小してパイプ形状品を押出し加工することが開示されている。
【0004】
この技術は、パイプ形状品の押し出し加工であり、上記した中空円柱部の外周面にスプライン31を有し、かつ頭部に傘歯車32を有する製品30を製造する場合は、全長及び外形を規制する成形を行う必要がある。従って、現状では、全長及び外形を規制した製品を成形する場合には、例えば図7に示す単動プレス型の鍛造装置を使用して1工程のプレス鍛造によって製造されている。
【0005】
即ち、図7に示す鍛造装置は、図5に示す軸方向に沿って基端から有底の細穴21が形成された中空円柱部22の外周面を成形するためのダイス1及び素材20の基端を規制すると共に、成形後の製品30をダイス1から押し出すカウンターポンチ2を備えた下型3と、素材20の膨頭部23を傘歯車32に成形すると共に、ダイス1内に押付けるためのポンチ4を有する上型5とを備えている。
【0006】
上型5は、単動シリンダ(図示せず)により上下動され、下降時に下型3と上型5とが同心上で合わされ、素材20が圧縮されて製品30に鍛造加工される。
【0007】
一方、下型3のダイス1の下方には、カウンターポンチ2がダイス1の軸方向に移動自在に挿入され、下型3のダイス1によって素材20の外周面にスプライン31を形成すると共に、上型5のポンチ4と下型3のカウンターポンチ2との間で素材20の全長を規定の長さに縮小する成形を行う。
【0008】
このカウンターポンチ2は、ダイス1内を軸方向に移動する摺動部2aと、この摺動部2aより太径の基部2bとからなり、カウンターポンチ2の基部2bの下端面が下型3に固定されたプレート6aに当接し、上型5のポンチ4からの荷重を受け止める。
【0009】
また、カウンターポンチ2の軸中心は中空であり、カウンターポンチ2内には素材20の細穴21内に挿入されるマンドレル7が軸方向に移動可能に嵌挿され、このマンドレル7の下端部はプレート6a中央の孔部を貫通してプレート6aの下段に配設されるプレート6bの中央部に当接して固定されている。
【0010】
これらプレート6a及び6bは、カウンターポンチ2の下端面を押し上げる複数のノックアウトピン8の支持も兼ねていて、プレート6a及び6bには、ノックアウトピン8を挿通する孔が設けてある。そして、ノックアウトピン8の下方に、駆動機構(図示せず)により駆動されるエジェクタ9が配設されている。
【0011】
即ち、カウンターポンチ2の下端面に当接するプレート6aにはノックアウトピン8の頭部が挿通され、ノックアウトピン8はプレート6bによって抜け止めされている。そして、上型5の下降による成形終了後に上型5が上昇すると、上型5と共にエジェクタ9が上昇し、次いでノックアウトピン8を介してカウンターポンチ2が押し上げられる結果、製品30がダイス1から押し出される。
【0012】
この構成の鍛造装置は、素材20を下型3にセットし、上型5のポンチ4を下降させて下型3のダイス1内で素材20を押圧し、ポンチ4とカウンターポンチ2とによって全長を規制してスプライン31及び傘歯車32を成形する工程を1工程で行うことができる。その際、素材20の細穴21内に、マンドレル7を挿入することによって、素材20の細穴21の変形やその内径の変化を防止している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この鍛造装置の上記マンドレル7は、下型3に上型5を合わせて素材20を圧縮成形する際、素材20がダイス1内に圧入されて下降するに相当する分、素材20の細穴21の底部21aとマンドレル7の先端との間に空間Sを設けることが必要であり、そのためマンドレル7はプレート6bを介して所定の位置に固定されている。
【0014】
しかしながら、この空間Sがあると、下型3に上型5を合わせて鍛造を行う際に、空間Sにその周囲の材料が入り込み、細穴21の底部21a近傍が変形して所期したスプライン形状及び細穴を有する製品が得られないことが懸念される。
【0015】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、軸方向に細穴が形成された中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材に、該中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に膨頭部を歯車に成形する鍛造加工を1工程で行う際に、中空円柱部に形成されるスプライン及び細穴の変形が回避し得る鍛造方法及び鍛造装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の鍛造方法の発明は、基端から軸方向に沿って有底の細穴を形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材を、該中空円柱部の外周面にスプラインを成形するためのダイス、及び中空円柱部の細穴に挿入されるマンドレルを有する下型にセットし、該下型に、素材の膨頭部を成形するポンチを有する上型を合わせて素材を圧縮し、素材の中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に、膨頭部を歯車に成形する鍛造方法において、上型の移動方向に沿って移動可能で且つ上型に向かって付勢されるマンドレルに、上記素材に形成された細穴を嵌合して、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入し、鍛造加工時に、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入した状態で素材の移動方向にマンドレルを追従させることを特徴とする。
【0017】
この請求項1の発明によると、素材の細穴の底部まで挿入したマンドレルを、鍛圧時の素材の下降に伴う細穴底部の移動に追従させることによって、素材の成形中は、細穴内が常にマンドレルで満たされた状態が維持され、成形中の細穴内に周囲の材料が入り込む隙間が形成されることがなく、細穴の変形を防止しつつ1工程のプレス鍛造で所期した製品の成形がもたらされる。
【0018】
請求項2に記載の鍛造装置の発明は、基端から軸方向に沿って有底の細穴を形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材の中空円柱部の外周面にスプラインを成形するためのダイスと、上記素材の中空円柱部の細穴に挿入されるマンドレルを有する下型と、素材の膨頭部を成形するポンチを有する上型とを備え、上記マンドレルに上記素材の中空円柱部の細穴を挿入して下型に素材をセットし、下型と上型とを合わせて素材を圧縮し、素材の中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に、膨頭部を歯車に成形する鍛造装置において、上記マンドレルを上型の移動方向に沿って移動可能とし、且つ上型に向かってマンドレルを付勢する付勢手段を設け、上記素材に形成された細穴を嵌合して、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入可能とし、鍛造加工時に、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入した状態で素材の移動方向にマンドレルを追従させることを特徴とする。
【0019】
請求項2の発明によると、素材の細穴の底部まで挿入したマンドレルを、鍛圧時の素材の下降に伴う細穴底部の移動に追従させることが可能になり、細穴の変形を防止しつつ1工程のプレス鍛造で素材の成形が実現できる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による鍛造方法及び鍛造装置の実施の形態を図1乃至図6によって説明する。
【0022】
図1は、本実施の形態による鍛造装置の構成を示す模式図である。なお、図1において上記図7と対応する部分に同一符号を付することによって該部の詳細な説明を省略し、異なる部分を主に説明する。
【0023】
図1に示す鍛造装置は、図5に示した素材20の外周面を成形するためのダイス1及び素材20の基端を規制すると共に、成形後の製品30をダイス1から押し出すカウンターポンチ2を有する下型3と、素材20の膨頭部23を傘歯車32に成形すると共に、ダイス1内に素材20を押付けるためのポンチ4を有する上型5とを備え、例えば単動シリンダ(図示せず)により上型5を上下動することによって、下降時に下型3と上型5とを同心上で合わせて素材20を圧縮して製品30に鍛造加工する。
【0024】
ここで、カウンターポンチ2の軸中心に形成した中空内に、素材20の細穴21内に挿入するマンドレル7を軸方向、即ち上型5の移動方向に沿って移動可能に設置するが、上記図7に示した鍛造装置では、このマンドレル7の下端部はプレート6a中央の孔部を貫通してプレート6aの下段に配設されるプレート6bの中央部に当接して固定されていた。
【0025】
これに対して、図1に示す本実施の形態の鍛造装置は、マンドレル7の下端部と、複数のノックアウトピン8を介してカウンターポンチ2の下端面を成形後に押し上げるエジェクタ9の上端部との間に、付勢手段としてスプリング10を配設したところに特徴がある。
【0026】
即ち、このスプリング10を介して、マンドレル7の下端部を上型5に向けて付勢することによって、マンドレル7の先端が下型3から僅かに突出する程度に押し上げておく。下型3から僅かに突出したマンドレル7に素材20に形成された細穴21を嵌合させて素材20を下型3にセットする。この素材20のセットによって図1に示すように、素材20の細穴21の底部21aまでマンドレル7の先端が挿入されてマンドレル7は細穴21内に隙間なく収まる状態に維持される。
【0027】
次いで、上型5を下降させて素材20がセットされた下型3に、素材20に圧縮力が付与される。この上型5の下降によって、素材20は下降を強制されて基端が下型3のダイス1に押しつけられると共に、膨頭部23には上型5のポンチ4が押しつけられる。この素材20のダイス1内への下降時、素材20の細穴21内に収まったマンドレル7は、スプリング10の付勢力に抗して素材20と共に追従して下降するため、細穴21内にマンドレル7が隙間なく収められた状態において、鍛造加工が続行され、図2に示すように細穴21内に満たされたマンドレル7によって細穴21の変形が防止された状態でスプライン31が成形され、同時に膨頭部23に傘歯車32が成形される。
【0028】
従って、素材20の細穴21の変形及び内径の変化がマンドレル7によって防止された状態でスプライン31が成形されることから、だれ等のない最適な所期のスプライン形状が確保できる。
【0029】
以上の鍛造加工が終了した後に、図3に示すように上型5を上昇させ、しかる後、図4に示すようにエジェクタ9を上昇し、次いでノックアウトピン8を介してカウンターポンチ2を押し上げて、製品30をダイス1から押し出し、搬出される。
【0030】
なお、最終的に成形した製品30の細穴21をドリル等で更に仕上げ切削加工する場合にも、下孔となる細穴21が高精度に成形されることから、孔径をさらう、いわゆる仕上げ工程でドリルが逃げることがなく、より精密な加工を可能として仕上げ精度を向上することができる利点もある。
【0031】
従って、本実施の形態によると、素材20の細穴21の底部21aまで挿入したマンドレル7を、鍛圧時の素材20の下降に伴う細穴21の底部21aの移動に追随させることから、素材20の成形中は常に細穴21内がマンドレル7で満たされた状態が維持され、成形中の細穴21内に周囲の材料が入り込む隙間が形成されることがなく、細穴21の変形を防止しつつ1工程のプレス鍛造でスプライン31及び傘歯車32を有する高精度の所期した製品30が得られる。この結果、生産効率が向上し、製品コストの低減が期待できると共に、マンドレル7をスプリング10によって上方に適切な付勢力によって付勢する簡単な構造であることから、従来の鍛造装置の構造を若干変更することによって安価に得られ、製造コストの低減に極めて有利である。
【0032】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば上記実施の形態ではマンドレル7の付勢手段としてスプリング10を用いたが、クッションゴム等の他の弾性部材を使用することも可能であり、また傘歯車に変えて他の種類の歯車を成形することも可能である。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1記載の鍛造方法によれば、素材の細穴の底部まで挿入したマンドレルを、鍛圧時の素材の下降に伴う細穴底部の移動に追従させることから、素材の成形中は常に細穴内がマンドレルで満たされた状態が維持され、成形中の細穴内に周囲の材料が入り込む隙間が形成されることがなく、細穴の変形を防止しつつ1工程のプレス鍛造で所期したスプライン及び歯車を有する製品の成形がもたらされる。
【0034】
請求項2記載の鍛造装置によれば、素材の細穴の底部まで挿入したマンドレルを、鍛圧時の素材の下降に伴う細穴底部の移動に追従させることが可能になり、細穴の変形を防止しつつ1工程のプレス鍛造で素材に所期したスプライン及び歯車を成形することができ、生産効率が向上して製品コストの低減が期待できると共に、従来の鍛造装置の構造を若干変更することによって安価に得られるから、製造コストの低減に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鍛造方法及び鍛造装置の実施の形態を説明する鍛造装置の構成を示す模式図である。
【図2】同じく、鍛造装置の動作を示す模式図である。
【図3】同じく、鍛造装置の動作を示す模式図である。
【図4】同じく、鍛造装置の動作を示す模式図である。
【図5】素材の形状を示す図である。
【図6】製品の形状を示す図である。
【図7】従来の鍛造装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1 ダイス
2 カウンターポンチ
2a 摺動部
2b 基部
3 下型
4 ポンチ
5 上型
6a、6b プレート
7 マンドレル
8 ノックアウトピン
9 エジェクタ
10 スプリング
20 素材
21 細穴
22 中空円柱部
23 膨頭部
30 製品
31 スプライン
32 傘歯車(歯車)
Claims (2)
- 基端から軸方向に沿って有底の細穴を形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材を、該中空円柱部の外周面にスプラインを成形するためのダイス、及び中空円柱部の細穴に挿入されるマンドレルを有する下型にセットし、該下型に、素材の膨頭部を成形するポンチを有する上型を合わせて素材を圧縮し、素材の中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に、膨頭部を歯車に成形する鍛造方法において、
上型の移動方向に沿って移動可能で且つ上型に向かって付勢されるマンドレルに、上記素材に形成された細穴を嵌合して、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入し、
鍛造加工時に、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入した状態で素材の移動方向にマンドレルを追従させることを特徴とする鍛造方法。 - 基端から軸方向に沿って有底の細穴を形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材の中空円柱部の外周面にスプラインを成形するためのダイスと、上記素材の中空円柱部の細穴に挿入されるマンドレルを有する下型と、素材の膨頭部を成形するポンチを有する上型とを備え、上記マンドレルに上記素材の中空円柱部の細穴を挿入して下型に素材をセットし、下型と上型とを合わせて素材を圧縮し、素材の中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に、膨頭部を歯車に成形する鍛造装置において、
上記マンドレルを上型の移動方向に沿って移動可能とし、且つ上型に向かってマンドレルを付勢する付勢手段を設け、
上記素材に形成された細穴を嵌合して、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入可能とし、鍛造加工時に、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入した状態で素材の移動方向にマンドレルを追従させることを特徴とする鍛造装置。
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WO2008155800A1 (ja) * | 2007-06-20 | 2008-12-24 | Fujitsu Limited | 命令実行制御装置及び命令実行制御方法 |
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