JP4000861B2

JP4000861B2 - 段付軸の製造方法

Info

Publication number: JP4000861B2
Application number: JP2002034307A
Authority: JP
Inventors: 成昭山中; 健風間
Original assignee: 株式会社ユーケー
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: JP2003230936A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向に順次径が異なる段部を有し、少なくとも軸方向一方端側の大径段部の外周に歯車（直歯、はす歯、傘歯車等）やスプライン等の歯形を有する段付軸の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような段付軸の従来の製造方法としては、冷間あるいは熱間の鍛造で粗成形後、全面を機械切削し、さらに、歯部をホブ盤あるいは／及びブローチ盤等により機械加工して製造している。
【０００３】
また、上記粗成形及び歯形成形をプレス機械にて成形する製造方法も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の製造方法の前者にあっては鍛造加工と機械加工の異なる加工工程を必要とするため、加工のための段取りが多くなりコストが高くなるという問題がある。
【０００５】
また、後者にあっては、軸方向に対向する双方の金型が単動型であるため、他の部分に対して大きな段差のある大径部の外周に歯車等の歯形を塑性加工することが困難であった。
【０００６】
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、大径部の外周の歯形を塑性にて成形することができ、低コストで、しかも、軸方向に設けられる複数の歯形のそれぞれを振れ及び同軸度の精度を良く製造することができるようにした段付軸の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る段付軸の製造方法は、軸方向に順次径が異なる段部を有し、少なくとも、軸方向一方端側の大径段部の外周に歯形を有する段付軸の成形方法において、段付軸の外周形状と同一形状を有し、大径部を上側へ開放して配置される下型キャビティ内に、この下型キャビティの形状と略相似形で、かつ歯形成形部の外径を下型キャビティの歯形成形部の内側径より小径に形成した成形素材を、これの上端部を下型キャビティより突出させて挿入し、この下型キャビティ内の成形素材の上端部全体を、軸状に形成した主パンチと、この主パンチを囲繞する円筒状に形成したインナパンチと、さらにこのインナパンチを囲繞する円筒状に形成したアウタパンチとからなり、かつそれぞれが個々に作動可能にした上型にて、これらを一体状に下動して押圧し、ついでインナパンチとアウタパンチの押圧状態下で主パンチのみを下動して成形素材の軸心部を押圧してこの部分を拡径変形して外周部を歯形成形型内に充填して歯形部を粗成形し、その後、設定圧力より強い力が下面から加わったときに上動可能にしたインナパンチにて成形素材の上面を押さえた状態で主パンチとアウタパンチを下動し、成形素材の軸心部と共に、上記インナパンチの外側で成形素材の歯底部の内側から歯先部の外側を含む歯形部を押圧して歯形部を仕上げ成形するようにした。
【０００８】
【作用】
下型内に挿入した成形素材は、これを上型にて押圧することにより、下型内に充填されて粗成形され、ついで、主パンチにて成形素材の一端部の軸心部を押圧することにより、この部分に上記主パンチによる凹部が成形されて、この凹部分の肉が軸直角方向に移動して、この部分の段部が拡径されて下型の歯形成形型内に充填されて歯形が粗成形される。そしてこの粗成形された歯部は成形素材の上端がインナパンチで所定の圧力にて押圧された状態でインナパンチの外側を下動するアウタパンチにて軸方向に押圧されて仕上げ成形される。このときインナパンチの内側の軸心部も下動する主パンチにて押圧される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明方法を実施するプレス機械の一例を示すもので、図中１はボルスタ、２はスライド、３はボルスタ１の上面に固定される下型装置、４はスライド２の下面に固定される上型装置、５はこの上側装置４を下型装置３に対して上下方向に案内するガイドポストである。
【００１０】
下型装置３は、固定部材６にてボルスタ１に固定されるダイホルダ７と、このダイホルダ７内に上下方向に摺動可能に、かつ密に嵌合する下型８と、この下型８をダイホルダ７内で所定の高さにセットするセット台９と、下型８の下面に対向する位置に支持台１１ａに支持されて配置された昇降プレート１１と、下型８の下側のセット台９部に配置され、かつ下型８の下型キャビティの下側を閉じる下部成形装置１２と、下型８をダイホルダ７に固定するクランプ部材１３とからなっている。昇降プレート１１はリフトロッド１０にて上昇されるようになっている。上記セット台９はリングプレート９ａ、マンドレルプレート９ｂ、プレート９ｃ、リングプレート９ｄにて構成されている。クランプ部材１３はダイホルダ７の円周方向に複数個所に設けてある。なおこのクランプ部材の係脱は手動、あるいは油圧シリンダ等、公知の適宜の手段にて行われるようになっている。
【００１１】
上記リフトロッド１０は図示しない下型リフトシリンダに連結されている。下部成形装置１２は、上記下型８の下型キャビティの下部に嵌挿されると共に、上記セット台９にて支持される下部成形型１４と、中空部成形用ピン１７とからなっており、下部成形型１４はロッド１５と下部支持台１６を介して図示しない下部成形シリンダにて昇降するようになっている。中空部成形用ピン１７はセット台９側に支持されている。
【００１２】
上記下型８は焼ばめにより多層構造になっていて、キャビティを成形してある内側の下型部材がこれの摩耗等により交換できるようになっている。
【００１３】
上型装置４は、軸状に形成した主パンチ１８と、この主パンチ１８を囲繞する円筒状に形成したインナパンチ１９と、さらにこのインナパンチ１９を囲繞する円筒状に形成したアウタパンチ２０とを有している。これらの各パンチ１８，１９，２０はそれぞれスライド自在に嵌合されている。そして主パンチ１８はプレート２１、枠部材２２を介してスライド２に一体状に結合されており、インナパンチ１９は中間部材２３を介してスライド２に設けたインナシリンダ２４のピストンロッドに結合されており、さらにアウタパンチ２０は他の中間部材２５を介してスライド２に設けたアウタシリンダ２６のピストンロッドに結合されている。
【００１４】
このプレス機械において、下型装置３における下型８はダイホルダ７に嵌装後、クランプ部材１３を締結することによりダイホルダ７に固定される。
【００１５】
この状態で下型８の下型キャビティ内に、前工程にてあらかじめ、この下型キャビティに嵌合する形状に成形された成形素材２７を、図２に示すように、これの上端部を下型キャビティから突出させて嵌装する。ついでスライド２を下動して成形素材２７の上部を主パンチ１８、インナパンチ１９及びアウタパンチ２０にて押圧してこの成形素材２７を下型８のキャビティに沿う形状に成形する。
【００１６】
図２から図６はこの成形素材２７から図７に示す一部中空にした段付軸２８を成形する工程を示す。この段付軸２８は一端側から順次径が小さくなるようにした第１・第２・第３・第４の段部ａ，ｂ，ｃ，ｄを有しており、一番径が大きい第１の段部ａに歯車２９、第１スプライン３０が、また先端側に位置する第４の段部ｄに第２スプライン３１がそれぞれ設けられている。そして小径部分に先端に開放した中空部ｅを有している。
【００１７】
図２は下型装置３の下型８に成形素材２７を挿入した状態を示す。このときの下型８には上記段付軸２８を成形するための成形キャビティが設けられており、これの内面に、段付軸２８の歯車２９、第１・第２のスプライン３０，３１に対応する成形型２９ａ，３０ａ，３１ａが設けてある。一方成形素材２７は上記成形キャビティ内に挿入可能で、かつ段付軸２８の形状に対応する形状に後述する素材成形工程にて成形されている。この成形素材２７は段付軸２８の各段部ａ，ｂ，ｃ，ｂに対応する段部ａ′，ｂ′，ｃ′，ｂ′及び軸心部に孔ｅ′を有する形成になっている。そしてこれの第１の段部ａ′の部分は成形キャビティより所定の高さだけ突出するようになっている。孔ｅ′の所定の深さまで中空部成形用ピン１７を挿入する。
【００１８】
図３は第１成形工程を示すもので、上型装置４を、これの各パンチ１８，１９，２０が一体状になるようにして下動し、成形素材２７の第１段部ａ′の端面を押圧する。
【００１９】
これにより、成形素材２７は成形キャビティ内に押し込まれ、この工程により、第１段部ａ′が第１スプラインの成形型３０ａに、また第４段部ｄ′の先端部が第２スプラインの成形型３１ａ内に押出されて入り込み、それぞれの段部に第１・第２のスプライン３０，３１が形成される。
【００２０】
図４は第２成形工程を示すもので、上記第１成形工程の状態から主パンチ１８のみを下動して第１段部ａ′の軸心部のみを押圧する。これにより、第１段部ａ′は軸直角方向外側へ拡径され、この部分が歯車の成形型２９ａ内に増肉されて入り込み、この段部ａ′に歯車２９が粗成形される。
【００２１】
このときにおいて、上型装置４の主パンチ１８はスライド２の下動によりこれと一体に下動する。一方インナパンチ１９とアウタパンチ２０もスライド２と共に下動するが、両パンチ１９，２０が第１ステップの位置に留まらせるために、主パンチ１８の下動速度と同速で、かつ同距離にわたって上動させる。そしてこの両パンチ１９，２０の先端にて成形素材２７の上端が押さえられている。またこのときにおいて下部成形型１４はセット台９側に支持されているが、下部成形時においては必要に応じて下部成形シリンダにて下部支持台１６を上動することによりこの下部成形型１４を上動して段付軸２８の先端部の成形をたすける。
【００２２】
図５は第３成形工程を示すもので、第２成形工程の状態から主パンチ１８とアウタパンチ２０を下動する。これにより歯車２９が仕上げ成形される。このときもインナパンチ１９は主パンチ１８及びアウタパンチ２０の下動速度と同速で、かつ同距離にわたって上動されて実質的に停止された状態が保たれる。そしてこのインナパンチ１９にて成形素材２７の上端が部分的に押さえられ、この部分に設定圧力より強い力が加わったときにこのインナパンチ１９が上方へ移動してこの力が逃がされる。
【００２３】
図６は第４成形工程を示すもので、インナパンチ１９をストリッパとして第３ステップの位置に留めておき、主パンチ１８とアウタパンチ２０を上動させる。
【００２４】
上記第４成形工程で成形完了となり、上型装置４を上動し、ついで下部支持台１６を上動して成形品をノックアウトする。このとき歯車２９が直歯車の場合はそのままノックアウトされるがこれがヘリカル歯車である場合には、成形品はこれの歯すじに沿って回転されながらノックアウトされる。
【００２５】
なお、上記した実施の形態で用いられる成形素材２７は図に示すように、予め段付軸状に成形されたものを用いるが、この成形素材２７の加工方法の一例としては、図１にて示したプレス機械を用いて図８から図１０に示す中空段付軸の製造方法にて成形する。なお、この成形素材２７の成形は以下に示す方法に限るものではないことはいうまでもない。
【００２６】
図８において３５は段付軸２８の成形素材２７を成形する金型装置であり、この金型装置３５は下型３６と上型３７及び補助下型３８と芯金３９とからなっている。そして下型３６は、成形素材２７の大径部ａの外径を内径とする大径部成形型４０と、これの奥側（下側）に中空素材Ａを支持するセット穴４１と、このセット穴４１に連なる軸部成形型４２とを有している。そして補助下型３８は小径軸部ｂの先端に対向する位置にセットされている。
【００２７】
また、上型３７は外径を下型３６の大径部成形穴４０に嵌合する寸法にしたインナパンチ３７ａと、これの内側に摺動可能に嵌合する主パンチ３７ｂと、さらにインナパンチ２７ａの外側に摺動可能に嵌合するアウタパンチ３７ｃとからなっていて、これらは個々に上下動できるようになっている。
【００２８】
次に、この金型装置３５を用いての成形素材２７の製造方法を図８から図１０にて説明する。図８は中空素材Ａのセット状態を示すもので、中空素材Ａを下型３６のセット穴４１内にセットすると共に、この中空素材Ａに芯金３９を下側から所定の深さまで挿入し、さらに上型３７が中空素材Ａの上面に当接した状態になっている。Ｏ_１は上型３７のセット状態位置である。
【００２９】
図９は加工途中状態を示すもので、上型３７をこれの第１・第２の両上型３７ａ，３７ｂを一体状にしたＯ_１からＬ_１にわたって下動して中空素材Ａを上から押圧する。それにより中空素材Ａは軸部成形型４２内に押し出されていく。図１０は上型３７をさらにＬ_２だけ下動して小径軸部ｂを押出し成形した状態を示す。このとき、主パンチ３７ｂをインナパンチ３７ａより押し下げることにより、中空素材Ａの上端部には凹部が形成されている。下型３６の大径部成形型４１に沿う形状に拡径されて成形素材２７が成形される。また、大径部の孔はこの部分の増肉により閉じられる。
【００３０】
なお、上記した実施の形態において、成形素材２７の一端部を主パンチ１８にて凹状に押圧してこの部分を拡径変形する例を図示したが、この部分は必ずしも凹状にすることなく、あらかじめ大径部の端部に軸部を突設しておき、この部分を主パンチ１８にて押圧することにより大径部を拡径変形するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、軸方向に順次径が異なる段部を有すると共に小径部の軸心部に先端を開放した孔を有し、少なくとも軸方向一方端側の大径段部の外周に、歯形を有する段付軸を、これの上記大径段部の外周への歯形成形を塑性変形により成形でき、この種の段付軸を低コストで、しかも軸方向に設けられる複数の歯形のそれぞれを振れ及び同軸度の精度がよい状態にて製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するためのプレス機械の一例を示す断面図である。
【図２】成形素材を下型に挿入した状態を示す断面図である。
【図３】第１成形工程を示す断面図である。
【図４】第２成形工程を示す断面図である。
【図５】第３成形工程を示す断面図である。
【図６】第４成形工程を示す断面図である。
【図７】本発明方法で成形される段付軸を示す断面図である。
【図８】成形素材を成形するための第１成形工程を示す断面図である。
【図９】成形素材を成形するための第２成形工程を示す断面図である。
【図１０】成形素材を成形するための第３成形工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ボルスタ、２…スライド、３…下型装置、４…上型装置、５…ガイドポスト、６…固定部材、７…ダイホルダ、８…下型、９…セット台、１０…リフトロッド、１１…昇降プレート、１２…下部成形装置、１３…クランプ部材、１４…下部成形型、１５…ロッド、１６…下部支持台、１７…中空部成形用ピン、１８…主パンチ、１９…インナパンチ、２０…アウタパンチ、２１…プレート、２２…枠部材、２３，２５…中間部材、２４…インナシリンダ、２６…アウタシリンダ、２７…成形素材、２８…段付軸、２９…歯車、３０，３１…スプライン、３５…金型装置、３６…下型、３７…上型、３７ａ…インナパンチ、３７ｂ…主パンチ、３７ｃ…アウタパンチ、３８…補助下型、３９…芯金、４０…大径部成形型、４１…セット穴、４２…軸部成形型、Ａ…中空素材。

Claims

軸方向に順次径が異なる段部を有し、少なくとも、軸方向一方端側の大径段部の外周に歯形を有する段付軸の成形方法において、
段付軸の外周形状と同一形状を有し、大径部を上側へ開放して配置される下型キャビティ内に、この下型キャビティの形状と略相似形で、かつ歯形成形部の外径を下型キャビティの歯形成形部の内側径より小径に形成した成形素材を、これの上端部を下型キャビティより突出させて挿入し、
この下型キャビティ内の成形素材の上端部全体を、軸状に形成した主パンチと、この主パンチを囲繞する円筒状に形成したインナパンチと、さらにこのインナパンチを囲繞する円筒状に形成したアウタパンチとからなり、かつそれぞれが個々に作動可能にした上型にて、これらを一体状に下動して押圧し、
ついでインナパンチとアウタパンチの押圧状態下で主パンチのみを下動して成形素材の軸心部を押圧してこの部分を拡径変形して外周部を歯形成形型内に充填して歯形部を粗成形し、
その後、設定圧力より強い力が下面から加わったときに上動可能にしたインナパンチにて成形素材の上面を押さえた状態で主パンチとアウタパンチを下動し、成形素材の軸心部と共に、上記インナパンチの外側で成形素材の歯底部の内側から歯先部の外側を含む歯形部を押圧して歯形部を仕上げ成形するようにした
ことを特徴とする段付軸の製造方法。