JP3839790B2

JP3839790B2 - 鍛造用素材の成形方法およびその装置

Info

Publication number: JP3839790B2
Application number: JP2003144940A
Authority: JP
Inventors: 貴司木原; 洋一上原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: JP2004344931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍛造成形品の精度向上、製造コストの低減および切粉の歩留まりを向上させることが可能な鍛造用素材の成形方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、金属からなる素材に加圧力を付与することによって前記素材を所定形状に鍛造成形する鍛造用素材の成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−７１０６４号公報（第５頁）
【０００４】
そして、一般的に鍛造成形方法では、鍛造成形品を所望の寸法精度に確保することが困難であるため、鍛造された成形品に対して別個に機械加工を施し、所望の寸法精度となるように仕上げている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように付加的に機械加工を施して所望の寸法精度を確保する場合、機械加工によって製造工程数が増大するとともに、切削時に除去される切粉の歩留まりが悪いという問題がある。
【０００６】
また、機械加工工程は、加工時間を要するので生産効率を向上させるためには、略同時に複数の鍛造成形品を加工することができるように複数の加工装置を準備しておく必要がある。しかしながら、前記加工装置は高価であるため、設備投資に関するコストが増大するという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記の問題を考慮してなされたものであり、ワークの寸法精度を向上させるとともに、機械加工工程を可及的に少なくしてコストの低減および切粉の歩留まりを向上させることが可能な鍛造用素材の成形方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ワークを金型の内部に装填する工程と、
前記金型の内部に装填された前記ワークを上型部によって軸線方向に沿って下型部側へと押圧し、前記ワークの外周面における上部端面の肉を流動させて前記金型の内周面に当接させ、前記ワークにおける外径の直角度の精度出しを行うとともに、前記金型の内周面と略直交して形成される載置面に押圧して成形する工程と、
前記上型部をワークより離間させた後、前記ワークを前記下型部によって軸線方向に沿って上型部側へと押圧し、前記金型の内周面に突出したしごき部によって前記ワークの外周面を略一定直径となるようにしごき成形する工程と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、金型の内部に装填されたワークを上型部によって押圧し、前記ワークの外周部位の肉を前記金型の内周面および載置面へと流動させて当接させる。そして、上型部をワークより離間させた後に下型部による押圧作用下に前記金型のしごき部によって前記ワークの外周面に対してしごき成形を行う。これにより、ワークの外周部と加工基準面となる載置面（片側端面部）の素材精度（黒皮精度）を機械加工精度と略同等の寸法精度に成形することができる。
【００１０】
そのため、ワークの外周部位における直角度を向上させることができるとともに、しごき成形によってワークの外周面を所望の寸法精度とすることができるため、ワークの外周面を別個に機械加工によって加工する工程やそのための加工装置が不要となり設備コストを削減することができるとともに、製造工程を短縮化することができる。
【００１１】
さらにまた、本発明は、ダイスと、
前記ダイスに対向する位置に配設される駆動部と、
前記駆動部の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する上型部と、
前記ダイスの前記上型部に対峙する位置に配設される下型部と、
前記上型部および前記下型部の外周側に配設され、ワークが内部に装填される金型と、
前記金型内のワークの全周にわたって形成されるクリアランスを介して前記金型の内周面より半径内方向に突出し、前記ワークが載置される平面状の載置面と、
前記金型の内周面に前記ワークの外周面に対向するように半径内方向に突出して設けられるしごき部と、
を備え、
前記金型の内周面と前記載置面とが略直交するように設けられ、前記ワークの外周面と端面を前記金型に突き当てて直角度および平坦度を出す据え込み成形と、前記ワークの最終外径寸法を成形するしごき成形とを同一の金型かつ同一工程で行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、金型の内周面と略直交するように前記金型に平面状の載置面を設けるとともに、前記金型の内周面より半径内方向に突出するしごき部を設けている。そして、上型部による押圧作用下にワークの外周面を前記内周面に当接するように据え込み成形するとともに、前記ワークを載置面に当接するように据え込み成形する。その結果、金型の内周面によって成形されたワークの外周部位における直角度を向上させることができ、それに伴ってワークの外周部位の寸法精度をより一層向上させることができる。
【００１３】
また、ワークを上方に変位させることにより、金型の内周面のしごき部によってワークの外周面にしごき成形が施される。従って、しごき成形によってワークの外周面が所望の寸法精度となって、ワークの外周面を機械加工によって別個に加工する工程が不要となり、加工されていない素材精度（黒皮精度）と機械加工精度とを同一の寸法精度に成形することができる。その結果、機械加工を別個に行うための加工装置が不要となることにより設備コストを削減することができるとともに、製造工程を短縮化することができる。
【００１４】
さらに、前記しごき部に、前記金型の内周面と略平行に形成される平面部と、前記平面部から前記金型の内周面に向かって徐々に拡径するように形成されるテーパ部とを備えることにより、下型部によってワークが上型部側へと押圧された際、前記テーパ部によってワークの外周面が徐々に内周側へとしごき成形され、その後に平面部によってワークの外周径が略一定径となるようにしごき成形される。そのため、ワークの外周面をテーパ部によって徐々に内周側へと円滑にしごき成形することができるとともに、前記平面部によってワークの外周径を所望の寸法精度に確実に成形することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造用素材の成形方法およびその装置につ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。
【００１６】
図１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。
【００１７】
この成形装置１０は、ダイス１２と、図示しない駆動源の加圧作用下に軸線方向に沿って変位する駆動部１４と、鍛造成形されるワーク１６（例えば、ミッションギヤ）が内部に装填される金型部１８と、下型部３８を上方へと押し出す押出し部材２０とを備える。
【００１８】
ダイス１２は、基台２２の上部に一体的に連結され、その内部に下型部３８が配設される基部２４とからなる。
【００１９】
基台２２の略中央部には、軸線方向に沿って挿通孔２６が形成されるとともに、前記基部２４の内部には、前記挿通孔２６より拡径した貫通孔２８が形成されている。
【００２０】
そして、前記挿通孔２６には、断面略Ｔ字状からなる押出し部材２０のシャフト部３０が軸線方向に沿って変位自在に設けられ、前記貫通孔２８の内部には、前記シャフト部３０の上端部に一体的に形成されるフランジ部３２が配設される。
【００２１】
すなわち、図示しない駆動源による駆動作用下に前記押出し部材２０のシャフト部３０が軸線方向に沿って上方へと押圧され、それに伴ってフランジ部３２が貫通孔２８の内部を上方へと変位可能である。なお、前記フランジ部３２の外周径は、前記貫通孔２８の内周径と略同等に形成されている。
【００２２】
駆動部１４は、図示しない駆動源と連結される円盤状のプレート部材３４と、前記プレート部材３４の外周面に一体的に配設され、その内部に上型部４０を保持する保持部材３６とからなる。すなわち、図示しない駆動源の駆動作用下にプレート部材３４と保持部材３６とが軸線方向に沿って一体的に変位する。
【００２３】
金型部１８は、押出し部材２０のフランジ部３２の上面に載置され、基部２４の内部に配設される下型部３８と、駆動部１４の保持部材３６の内部に下方に向かって突出するように係合される上型部４０と、基部２４の上部に一体的に係合されるアウターリング（金型）５７とからなる。
【００２４】
下型部３８は、基部２４およびアウターリング５７における貫通孔２８の略中央部に設けられる第１下型４２と、前記第１下型４２の外周側に隣接するように設けられる第２下型４４とからなる。第１下型４２および第２下型４４の下面には、押出し部材２０のフランジ部３２が当接している。また、第１下型４２および第２下型４４が前記押出し部材２０の変位作用下に軸線方向に沿って変位可能である。
【００２５】
第１下型４２は略円柱状に形成され、その上面の略中央部には、上方へと所定長だけ突出するようにガイド部４６が形成されている。前記ガイド部４６は、前記第１下型４２より縮径した円柱状に形成され、アウターリング５７の内部にワーク１６が装填された際、前記ワーク１６の略中央部に形成される孔部４８がガイド部４６に挿通される。なお、前記ガイド部４６の直径は、ワーク１６の孔部４８の内周径と略同等、もしくは若干小さく形成される。
【００２６】
すなわち、ワーク１６の略中央部に形成された孔部４８をガイド部４６に挿通することにより、アウターリング５７の内部における前記ワーク１６の半径方向の位置決めを行うことができる。その結果、ワーク１６の外周面とアウターリング５７の内周面５６との間に画成されるクリアランス６６が、全周にわたって略均等となる。
【００２７】
第２下型４４は略円筒状に形成され、その内周面が第１下型４２の外周面に当接するとともに、その外周面が貫通孔２８の内周面に沿って摺動自在に設けられている。
【００２８】
また、第１下型４２および第２下型４４の上面は、その上部に載置されるワーク１６の下面の凹凸形状に対応する形状に形成されている。
【００２９】
上型部４０は、その上面がプレート部材３４に当接するように設けられ、内周側に設けられる第１上型５０と、前記第１上型５０の外周側に隣接するように設けられ、駆動部１４の保持部材３６によって外周側が一体的に係合される第２上型５２とからなる。
【００３０】
第１上型５０は略円柱状に形成され、その外周側が第２上型５２に一体的に係合されている。
【００３１】
第２上型５２は、前記第１上型５０より半径外方向に拡径した略円柱状に形成され、その内周面が第１上型５０の外周面と係合するとともに、第２上型５２の外周面が保持部材３６によって係合されている。すなわち、プレート部材３４の下面に当接するように配設された第１上型５０および第２上型５２が一体的に係合され、かつ第２上型５２の外周側が保持部材３６によって係合されているため、プレート部材３４および保持部材３６の変位作用下に第１上型５０および第２上型５２が一体的に軸線方向に沿って変位する。
【００３２】
また、第１上型５０および第２上型５２の下面は、図示しない駆動源の駆動作用下に当接するワーク１６の上面の凹凸形状に対応する形状に形成されている。
【００３３】
アウターリング５７の下方には、その内周側に所定長だけ突出した突出部５４が形成され、前記突出部５４の内周径は、前記基部２４の内周径と略同等となるように形成される。前記アウターリング５７の突出部５４および基部２４の内周面には、前記下型部３８が当接するように配設されている。すなわち、下型部３８が軸線方向に沿って変位する際、前記下型部３８が、アウターリング５７の突出部５４および基部２４の内周面によってガイドされている。
【００３４】
一方、前記突出部５４の上面には、アウターリング５７の内周面５６に対して略直交する平面状の成形面（載置面）５８が形成されている。
【００３５】
さらに、アウターリング５７の内周面５６には、半径内方向に所定長だけ突出したしごき部６０が周方向に沿って環状に形成されている。
【００３６】
しごき部６０は、アウターリング５７の内周面５６と略平行な平面状に形成されるとともに、軸線方向に沿った上下方向には、それぞれ前記しごき部６０の端部からアウターリング５７の内周面５６に向かって徐々に拡径するテーパ部６４ａ、６４ｂ（図２参照）が形成されている。
【００３７】
なお、前記しごき部６０の内周径は、前記ワーク１６の外周径より若干大きくなるように形成されているため、ワーク１６をアウターリング５７の内部に装填する際に前記しごき部６０によってワーク１６の装填が妨げられることがない。
【００３８】
また、前記しごき部６０の内周径は、成形装置１０によって成形された際のワーク１６の所望の外周径と同一径となるように形成されている。
【００３９】
一方、ワーク１６がアウターリング５７の内部に装填された状態において、前記アウターリング５７の内周面５６と前記ワーク１６の外周面とが、所定間隔離間するように配設され、前記内周面５６と前記ワーク１６の外周面との間にクリアランス６６（図２参照）が画成されている。
【００４０】
さらに、ワーク１６がアウターリング５７の内部に装填され、かつワーク１６の下面が成形面５８に当接した状態において、しごき部６０は、前記ワーク１６の上面が下側のテーパ面と軸線方向に所定間隔離間する位置に形成されている。換言すると、しごき部６０は、ワーク１６をアウターリング５７の内部に装填した際にワーク１６と接触しない位置に設けられる。
【００４１】
本発明に係る鍛造用素材の成形方法に適用される成形装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、駆動部１４の駆動作用下に上型部４０が上方へと変位した状態を初期位置として説明する。
【００４２】
先ず、図２に示されるように、初期位置において鍛造成形品であるワーク１６をアウターリング５７の内部に装填する。その際、ワーク１６の孔部４８をガイド部４６に挿通させるとともに、前記ワーク１６が第１下型４２および第２下型４４の上面に載置された状態とする。
【００４３】
そして、図示しない電源から電流を供給することによって駆動部１４が軸線方向に沿って下方へと変位し、図３に示されるように、第１上型５０および第２上型５２の下面がワーク１６の上面に当接する。
【００４４】
次に、駆動部１４がさらに下方へと変位することにより、第１上型５０および第２上型５２の下部がワーク１６の内部に押し込まれ、前記ワーク１６の外周側の肉がアウターリング５７の内周面５６とワーク１６の外周面との間に画成されるクリアランス６６（図２参照）へと流動する。そのため、前記クリアランス６６が、前記ワーク１６の流動した肉によって満たされた状態となる（図３参照）。
【００４５】
また、第１上型５０および第２上型５２による押圧作用下にワーク１６における外周側の下面が成形面５８に対して押圧される。その結果、ワーク１６の下面が成形面５８によって平面状に成形される。ここで、予めアウターリング５７の内周面５６と、アウターリング５７の突出部５４における成形面５８とが略直交するように形成されているため、前記アウターリング５７の内周面５６に当接するように流動して拡径したワーク１６の外周面と、成形面５８によって成形されたワーク１６の下面とが直角（９０°）となる。
【００４６】
換言すると、アウターリング５７における内周面５６と突出部５４における成形面５８との略直交状態を予め精度よく形成することにより、成形されるワーク１６の外周面と下面との直角度を簡便にかつ確実に向上させることができる。
【００４７】
次に、図４に示されるように、図示しない駆動源による駆動作用下に駆動部１４を上方に変位させ、一体的に上型部４０を上方へと変位させる。前記上型部４０を上方へと離間させた後、図示しない駆動源による駆動作用下に押出し部材２０（図１参照）を軸線方向に沿って上方へと変位させる。
【００４８】
そして、前記押出し部材２０の変位作用下に下型部３８が上方へと押し出され、その上面に載置されたワーク１６を上方へと押し上げる。その際、第２下型４４は、基部２４およびアウターリング５７の突出部５４の内周面に沿って摺動する。
【００４９】
さらに、ワーク１６が上方へと変位することにより、しごき部６０の下方側のテーパ部６４ｂによってワーク１６の外周面が徐々に内周側へとしごかれ、さらに上方へと変位することによりワーク１６の外周面がしごき部６０によって略平行な状態となるようにしごかれる。その際、前記しごき部６０の内周径は、ワーク１６における所望の外周径と同一径に形成されているため、しごき部６０によってしごき成形されたワーク１６の外周径は、所望の寸法精度が確保された状態となる。
【００５０】
また、前記しごき部６０は、アウターリング５７の内周面５６と略平行となるように形成されるとともに、前記内周面５６が突出部５４の成形面５８と略直交するように形成されているため、しごき成形されたワーク１６の外周面と、成形面５８によって成形されたワーク１６の下面からなる直角度をより一層向上させることができる。
【００５１】
最後に、図示しない駆動源の駆動作用下に押出し部材２０がさらに上方へと変位し、それに伴ってワーク１６が上方へと変位することにより前記ワーク１６の外周面がしごき部６０に対して上方へと離間する（図５参照）。
【００５２】
その結果、しごき部６０によって成形されたワーク１６の外周面は、所望の寸法精度（ワーク１６の外周面の真円度）が得られる。
【００５３】
そして、ワーク１６が押出し部材２０によって上方へと押し上げられているため、所望の製品形状に成形されたワーク１６をアウターリング５７の内部より容易に取り出すことができる。
【００５４】
以上のように、本実施の形態では、アウターリング５７における突出部５４の上面に平面状かつアウターリング５７の内周面５６と略直交する成形面５８を設け、上型部４０による押圧作用下にワーク１６の外周部位を前記内周面５６に当接するように成形するとともに、前記ワーク１６の下面を成形面５８に当接するように成形する。その結果、アウターリング５７の内周面５６によって成形されたワーク１６の外周面に対するワーク１６の下面の直角度を向上させることができ、ワーク１６の外周部位における寸法精度をより一層向上させることができる。
【００５５】
また、アウターリング５７の内周面５６に半径内方向に所定長だけ突出したしごき部６０を設け、押出し部材２０による下型部３８の上方への変位作用下にワーク１６の外周面に対してしごき成形を行っている。その結果、鍛造成形されたワーク１６の外周面に対して機械加工を施すことなく、しごき成形によって所望の寸法精度を確保することができる。そのため、ワーク１６を鍛造成形した後に外周面に対し別個に機械加工を行うことやそのための加工装置が不要となることにより、設備コストを削減することができるとともに、製造工程を短縮化することができる。
【００５６】
さらに、ワーク１６に対する外周面と下面との直角度の向上と、ワーク１６における外周径の精度向上とを同一工程内で行うことができるため、前記ワーク１６の製造工程を短縮化することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５８】
すなわち、上型部による押圧作用下にワークの外周部位を金型の内周面に当接するように据え込み成形するとともに、前記ワークを金型の載置面に当接するように据え込み成形することにより、金型の内周面によって成形されたワークの外周部位における直角度をより一層向上させることができる。
【００５９】
また、ワークの外周面をしごき部によってしごき成形することにより、ワークの外周径を所望の寸法精度とすることができ、機械加工によって別個に外周面を加工する工程やそのための加工装置が不要となるため設備コストを削減することができるとともに、製造工程を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る鍛造用素材の成形装置の一部省略縦断面図である。
【図２】上型部が上方へと離間し、ワークがアウターリングの内部に装填された状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図３】上型部が下方へと変位し、前記上型部によってワークが加圧された状態を示す動作の一部省略拡大縦断面図である。
【図４】ワークが下型部によって上方へと押し上げられ、ワークの外周面がしごき部によってしごき成形された状態を示す動作の一部省略拡大縦断面図である。
【図５】ワークが上方へと押し上げられ、アウターリングの内部より取り出された状態を示す動作の一部省略拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１０…成形装置１２…ダイス
１４…駆動部１６…ワーク
１８…金型部２０…押出し部材
３２…フランジ部３６…保持部材
３８…下型部４０…上型部
４２…第１下型４４…第２下型
４６…ガイド部４８…孔部
５０…第１上型５２…第２上型
５４…突出部５７…アウターリング
５８…成形面６０…しごき部

Claims

ワークを金型の内部に装填する工程と、
前記金型の内部に装填された前記ワークを上型部によって軸線方向に沿って下型部側へと押圧し、前記ワークの外周面における上部端面の肉を流動させて前記金型の内周面に当接させ、前記ワークにおける外径の直角度の精度出しを行うとともに、前記金型の内周面と略直交して形成される載置面に押圧して成形する工程と、
前記上型部をワークより離間させた後、前記ワークを前記下型部によって軸線方向に沿って上型部側へと押圧し、前記金型の内周面に突出したしごき部によって前記ワークの外周面を略一定直径となるようにしごき成形する工程と、
を有することを特徴とする鍛造用素材の成形方法。
ダイスと、
前記ダイスに対向する位置に配設される駆動部と、
前記駆動部の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する上型部と、
前記ダイスの前記上型部に対峙する位置に配設される下型部と、
前記上型部および前記下型部の外周側に配設され、ワークが内部に装填される金型と、
前記金型内のワークの全周にわたって形成されるクリアランスを介して前記金型の内周面より半径内方向に突出し、前記ワークが載置される平面状の載置面と、
前記金型の内周面に前記ワークの外周面に対向するように半径内方向に突出して設けられるしごき部と、
を備え、
前記金型の内周面と前記載置面とが略直交するように設けられ、前記ワークの外周面と端面を前記金型に突き当てて直角度および平坦度を出す据え込み成形と、前記ワークの最終外径寸法を成形するしごき成形とを同一の金型かつ同一工程で行うことを特徴とする鍛造用素材の成形装置。
請求項２記載の鍛造用素材の成形装置において、
前記しごき部は、前記金型の内周面と略平行に形成される平面部と、
前記平面部から前記金型の内周面に向かって徐々に拡径するように形成されるテーパ部と、
からなることを特徴とする鍛造用素材の成形装置。