JP5099877B2 - 鍛造製品の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、外周に歯形と、軸心部に貫通孔とを有する鍛造製品を成形する成形方法に関する。

従来、外周に歯形と、軸心部に貫通孔とを有する鍛造製品を成形する成形方法においては、内周に歯形成形部を有する成形ダイに歯形成形部より外径が小径の予備鍛造品を挿入し、予備鍛造品の軸線方向両端をパンチで押圧することにより、予備鍛造品を径方向に拡径させて、予備鍛造品の外周に歯形を成形し、軸線方向両端に凹部を成形した中間鍛造品を成形する。そして、中間鍛造品の凹部の底部をパンチで打ち抜いて、軸心部に貫通孔を有する鍛造製品を成形している（特許文献１参照）。

また、外周に歯形と、軸心部に貫通孔とを有する鍛造製品の異なる成形方法においては、内周に歯形成形部を有する成形ダイに歯形成形部と外径がほぼ同径で軸心部に貫通孔を有する予備鍛造品を圧入することにより、外周に歯形と軸心部に貫通孔を有する鍛造製品を成形している。この予備鍛造品を成形ダイに圧入する時には、上パンチが予備鍛造品の上面を押圧し、下パンチは予備鍛造品の下面を支えながら移動している（特許文献２参照）。
特開平９−１０８８３号公報 特開昭６０−３７２３７号公報

しかし、上記特許文献１に示される歯形の成形方法では、特許文献１の図１及び図５に示されるように、上下のパンチにより、予備鍛造品の肉が径方向に流動し拡径するが、予備鍛造品の肉が成形ダイの歯形成形部に当接した時点で、径方向に流動する肉と歯形成形部の間で摩擦力を生じるため、歯先に欠肉を生じるという問題があった。

そこで、歯先に欠肉が生じないように、特許文献２の第５図のように、所望する歯形の歯先円直径と略同径の素材を成形ダイの歯形成形部に軸線方向に圧入する歯形の成形方法がある。しかし、所望する歯形の歯先円直径と略同径の素材を成形ダイの歯形成形部に軸線方向に圧入する歯形の成形方法においては、軸線方向に流動する肉と成形ダイの歯形成形部の間において摩擦力を生じるため、特許文献２の第２図に示されるように、歯形の軸線方向の一端側に欠肉を生じるという問題があった。

本発明は、上記事情により鑑みなされたもので、外周に歯形と、軸心部に貫通孔と、を有する鍛造製品の成形方法において、歯先及び歯形の軸線方向の一端側に欠肉のない鍛造製品を成形する成形方法を提供することを目的とする。

本発明の鍛造製品の成形方法は、外周に歯形と、軸心部に貫通孔と、を有する鍛造製品を成形する成形方法の他端側外周に予備鍔部を有する予備鍛造品から鍔部を有する中間鍛造品を成形する中間鍛造品の成形方法において、内周に歯形成形部を有する中間鍛造品成形ダイに、他端側外周に予備鍔部を有し、歯形の歯先円直径と略同径の予備鍛造品を予備鍛造品の軸線方向の一端側から圧入して、予備鍛造品の外周に歯形を成形すると同時に、
予備鍛造品の一端側の軸心部を第一パンチで押圧し、一端側の軸心部に第一凹部を成形することにより、該一端側の軸心部の肉を歯形の軸線方向の一端側外周に流動させて歯形を成形した鍔部を有する中間鍛造品を成形し、中間鍛造品の鍔部と歯形成形部を有する中間鍛造品成形ダイの間に空間が形成される中間鍛造品成形工程と、
中間鍛造品の第一凹部の底部を打抜いて貫通孔を成形することにより、鍛造製品を成形するピアス成形工程と、を有することを第１の特徴とする。

本発明の鍛造製品の成形方法は、歯形はヘリカル形状であることを第２の特徴とする。

本発明の鍛造製品の成形方法は、内周に歯形成形部を有する中間鍛造品成形ダイに、歯形の歯先円直径と略同径の予備鍛造品を予備鍛造品の軸線方向の一端側から圧入して、予備鍛造品の外周に歯形を成形するとともに予備鍛造品の一端側が第一パンチに当接し、更に予備鍛造品の一端側の軸心部を第一パンチで押圧し、一端側の軸心部に第一凹部を成形することにより、一端側の軸心部の肉を歯形の軸線方向の一端側外周に流動させて歯形を成形するとともに予備鍛造品の他端側は第二パンチの押圧により、軸心部に第二凹部が成形され、第二凹部の他端側端面は移動型と当接せず、他端側の軸心部の肉が予備鍛造品の他端側外周に流動して、中間鍛造品を成形する中間鍛造品成形工程と、中間鍛造品の第一凹部の底部を打抜いて貫通孔を成形することにより、鍛造製品を成形するピアス成形工程と、を有し、他端側外周に予備鍔部を有する予備鍛造品から鍔部を有する中間鍛造品を成形する中間鍛造品成形工程の完了時に、中間鍛造品の鍔部と歯形成形部を有する中間鍛造品成形ダイの間に空間が形成されることを第３の特徴とする。
また、本発明の鍛造製品の成形方法は、歯形はヘリカル形状であることを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴の鍛造製品の成形方法によれば、内周に歯形成形部を有する中間鍛造品成形ダイに、他端側外周に予備鍔部を有し、歯形の歯先円直径と略同径の予備鍛造品を予備鍛造品の軸線方向の一端側から圧入するので、径方向に予備鍛造品の肉が流動することが少ない。すなわち、予備鍛造品の肉と中間鍛造品成形ダイの歯形成形部の間で径方向の摩擦力が小さくなり、歯先に欠肉を生じることがない。一方、予備鍛造品の肉と中間鍛造品成形ダイの歯形成形部の間で軸線方向の摩擦力が生じ、歯形の一端側に欠肉を生じやすくなるが、予備鍛造品の一端側の軸心部を第一パンチで押圧し、予備鍛造品の軸心部の一端側に第一凹部を成形することにより、一端側の軸心部の肉を歯形の軸線方向の一端側外周に流動させることができるので、歯形の一端側に欠肉を生じることを防ぐことができる。
また、中間鍛造品成形工程の完了時に、中間鍛造品の鍔部と歯形成形部を有する中間鍛造品成形ダイの間に空間が形成される。すなわち、肉の流動が抑制されることがないので、中間鍛造品成形ダイへの負荷を低減することができる。

本発明の第２の特徴の鍛造製品の成形方法によれば、歯形がヘリカル形状であり、歯形成形部の歯溝が軸線方向に対して傾斜し、軸線方向への肉の流動が抑制される場合であっても、中間鍛造品の軸線方向の一端側に欠肉のないヘリカル歯形を成形することができる。

本発明の他の第３の特徴の鍛造製品の成形方法によれば、内周に歯形成形部を有する中間鍛造品成形ダイに、歯形の歯先円直径と略同径の予備鍛造品を予備鍛造品の軸線方向の一端側から圧入するので、径方向に予備鍛造品の肉が流動することが少ない。すなわち、予備鍛造品の肉と中間鍛造品成形ダイの歯形成形部の間で径方向の摩擦力が小さくなり、歯先に欠肉を生じることがない。一方、予備鍛造品の肉と中間鍛造品成形ダイの歯形成形部の間で軸線方向の摩擦力が生じ、歯形の一端側に欠肉を生じやすくなるが、予備鍛造品の一端側の軸心部を第一パンチで押圧し、予備鍛造品の軸心部の一端側に第一凹部を成形するとともに予備鍛造品の他端側は第二パンチの押圧により、軸心部に第二凹部が成形され、第二凹部の他端側端面は移動型と当接せず、他端側の軸心部の肉が予備鍛造品の他端側外周に流動することにより、一端側の軸心部の肉を歯形の軸線方向の一端側外周に流動させることができるので、歯形の一端側に欠肉を生じることを防ぐことができる。
また、中間鍛造品成形工程の完了時に、中間鍛造品の鍔部と歯形成形部を有する中間鍛造品成形ダイの間に空間が形成される。すなわち、肉の流動が抑制されることがないので、中間鍛造品成形ダイへの負荷を低減することができる。
また、本発明の他の第４の特徴の鍛造製品の成形方法によれば、歯形がヘリカル形状であり、歯形成形部の歯溝が軸線方向に対して傾斜し、軸線方向への肉の流動が抑制される場合であっても、中間鍛造品の軸線方向の一端側に欠肉のないヘリカル歯形を成形することができる。

以下本発明の実施例を図１乃至図７に基づいて説明する。図１は本発明の鍛造製品の製造工程を表す断面平面図である。図２は本発明の予備鍛造品を成形する予備鍛造品成形工程を表す断面平面図である。図３は本発明の外周に歯形を成形した中間鍛造品を成形する中間鍛造品成形工程を表す断面平面図である。図４は本発明の軸心部に貫通孔を有する鍛造製品を成形するピアス成形工程を表す断面平面図である。図５の（ア）は中間鍛造品成形工程における第一段階を表す断面平面図、図５の（イ）は中間鍛造品成形工程における第二段階を表す断面平面図、図６の（ア）は中間鍛造品成形工程における第三段階を表す断面平面図、図６の（イ）は中間鍛造品成形工程における第四段階を表す断面平面図、図７は中間鍛造品成形工程における完了時を表す断面平面図である。

まず、図１に基づいて円柱状の素材Ｗ０から鍛造製品Ｗ３までの加工形状について説明する。線材を必要な長さに切断した円柱状の素材Ｗ０（図１の（ア））は、軸線方向に押圧されることにより、図１の（イ）に示されるように軸線方向の一端側に円柱部６２と他端側に予備鍔部６１が成形された予備鍛造品Ｗ１となる。この予備鍛造品Ｗ１は、次に図１の（ウ）に示されるように軸線方向の一端側の外周にヘリカル形状の歯形６３、軸線方向の一端側の軸心部に第一凹部７１、軸線方向の他端側の外周に鍔部６６、及び軸線方向の他端側の軸心部に第二凹部７２が成形された中間鍛造品Ｗ２となる。尚、第一凹部７１は、内部に底部７５を有する。中間鍛造品Ｗ２は、歯形６３がしごき成形によりサイジングされ、底部７５が打抜かれて、図１の（エ）に示されるように外周に所望のヘリカル形状の歯形６３、及び軸心部に貫通孔７６が成形された鍛造製品Ｗ３となる。

次に予備鍛造品Ｗ１を成形する予備鍛造品成形装置１、中間鍛造品Ｗ２を成形する中間鍛造品成形装置２１、及び鍛造製品Ｗ３を成形するピアス装置４１について図２乃至図４に基づいて説明する。

図２に示す予備鍛造品成形装置１は、移動型２及び固定型１１より構成される。移動型２は、パンチ３及びパンチ３を保持するパンチホルダー４を有する。固定型１１は、予備鍛造品Ｗ１を成形するための型彫空間１２を有する予備鍛造品成形ダイ１３、予備鍛造品成形ダイ１３の軸心部に配置され、予備鍛造品Ｗ１を成形する型彫空間１２の一部を構成するノックアウト１４、ノックアウト１４を進退自在に支持するノックアウトピン１５、及びノックアウト１４とノックアウトピン１５を保持するノックアウトホルダー１６を有する。

図３に示す中間鍛造品成形装置２１は、移動型２２及び固定型３１より構成される。移動型２２は、第二パンチ２３及び第二パンチ２３を保持するパンチガイド２４、パンチガイド２４を保持するパンチガイドホルダー２５、及び第二パンチ２３を保持するパンチホルダー２６を有する。固定型３１は、内部に歯形成形部３８が形成された型彫空間３２を有する中間鍛造品成形ダイ３３、中間鍛造品成形ダイ３３の軸心部に配置され、予備鍛造品Ｗ１の一端側を押圧する第一パンチ３４、第一パンチ３４の外周に配置され、型彫空間３２の一部を構成するノックアウト３５、ノックアウト３５を進退自在に支持するノックアウトピン３６、及びノックアウト３５とノックアウトピン３６を保持するノックアウトホルダー３７を有する。

図４に示すピアス装置４２は、移動型４２及び固定型５１より構成される。移動型４２は、中間鍛造品Ｗ３を固定型５１に押し付けるピアスストリッパー４４、ピアスストリッパー４４を保持するピアスストリッパーホルダー４５、ピアスストリッパー４４の移動量を規制する位置決め部材４７、ピアスストリッパー４４の内側に配置され、中間鍛造品Ｗ２に貫通孔７６を成形するピアスパンチ４３、及びピアスパンチ４３を保持するパンチホルダー４６を備える。固定型５１は、中間鍛造品Ｗ２に成形された歯形６３をしごき成形によりサイジングするサイジング歯型５７が形成された型彫空間５２を有する鍛造製品成形ダイ５３、ピアスパンチ４３により打抜かれた中間鍛造品Ｗ２の第一凹部の底部７５を排出する底部排出口５４が内部に形成されたノックアウト５５、及びノックアウト５５を進退自在に支持するノックアウトピン５６を有する。

次に円柱状の素材Ｗ０から鍛造製品Ｗ３を成形する方法を順次説明する。

まず線材を必要な長さに切断した円柱状の素材Ｗ０を、図示せぬ搬送装置により、予備鍛造成形装置１の固定型１１に形成された型彫空間１２に載置する。続いて、図２に示す如く、パンチ３を下方に移動して、円柱状の素材Ｗ０を押圧し、軸線方向の一端側に成形される歯形６３と略同径の円柱部６２と、軸線方向の他端側に予備鍔部６１が成形された予備鍛造品Ｗ１を成形する。予備鍛造品Ｗ１の成形が完了すると、パンチ３は、上方に退避する。その後、ノックアウトピン１５によりノックアウト１４が上方に移動して予備鍛造品Ｗ１が予備鍛造品成形ダイ１３から取り出される。

続いて取り出された予備鍛造品Ｗ１は、図示せぬ搬送装置により、中間鍛造品成形装置２１の固定型に形成された型彫空間３２に載置される。この時、図５の（ア）に示すように中間鍛造品成形ダイ３３の歯形成形部３８の内径より予備鍛造品Ｗ１の円柱部６２の外径の方が大きいため、予備鍛造品Ｗ１の一端側の円柱部６２が、中間鍛造品成形ダイ３３の歯形成形部３８の上に載置される。

次に、図５の（イ）に示すように第二パンチ２３により、予備鍛造品Ｗ１の他端側の軸心部が押圧されると、予備鍛造品Ｗ１の円柱部６２が中間鍛造品成形ダイ３３に形成された歯形成形部３８に圧入されて、外周にヘリカル形状の歯形６３が成形される。ここで、予備鍛造品Ｗ１の一端側が第一パンチ３４に当接した時には、軸線方向に流動する肉と中間鍛造品成形ダイ３３の歯形成形部３８の間において摩擦力を生じ、軸線方向に流動するが抑制されるので、成形された歯形６３の一端側外周に欠肉６４を生じている。

更に第二パンチ２３が予備鍛造品Ｗ１の他端側の軸心部を押圧しながら下方に移動すると、図６の（ア）に示すように予備鍛造品Ｗ１の一端側の軸心部に第一凹部７１が形成される。この時、一端側の軸心部の肉が歯形６３の一端側外周に流動して歯形６３の欠肉６４が解消される。また、予備鍛造品Ｗ１の他端側は第二パンチ２３の押圧により、軸心部に第二凹部７２が成形される。この時、他端側の軸心部の肉が予備鍛造品Ｗ１の他端側外周に流動して、鍔部６６が成形される。

そして、図６の（イ）に示すように更に第二パンチ２３が下方に移動すると、第一凹部７１及び第二凹部７２がより深くなり、一端側及び他端側の軸心部の肉は、予備鍛造品Ｗ１の一端側及び他端側に更に流動するので、予備鍛造品Ｗ１は軸線方向の長さが長くなる。また、予備鍛造品Ｗ１の予備鍔部６１とパンチガイド２４の間に隙間７４が形成され、軸線方向への肉の流動が妨げられることがないので、中間鍛造品成形ダイ３３の型彫空間３２に形成された段部６５から離れて空間７３が形成される。

図７に示すように中間鍛造品Ｗ２の成形工程が完了した時には、第一凹部７１及び第二凹部７２は更に深くなり、一端側及び他端側の肉は、予備鍛造品Ｗ１の一端側及び他端側に流動して、予備鍛造品Ｗ１の軸線方向の長さが長くなる。これに伴い、歯形６３の軸線方向の長さについても、歯形成形部３８の軸線方向の長さより長くなる。一端側の軸心部の肉は、予備鍛造品Ｗ１の一端側に流動して、歯形６３の一端側には欠肉がない。また、歯形６３の基部となる円筒部７７の一端側についても欠肉がない。中間鍛造品成形ダイ３３の段部６５と中間鍛造品Ｗ２の鍔部６６の間の空間７３は、更に大きく形成される。

中間鍛造品Ｗ２の成形が完了すると、ノックアウトピン３６によりノックアウト３５が上方に移動して中間鍛造品Ｗ２が中間鍛造品成形ダイ３３から取り出される。

図示せぬ搬送装置により、取り出された中間鍛造品Ｗ２は、鍛造製品成形ダイ５３のサイジング歯型５７に歯形６３が一致するように載置される。続いて図４に示す如く、移動型４２のピアスストリッパー４４を下降させ、ピアスストリッパー４４が中間鍛造品Ｗ２の他端側を押し付け、鍔部６６が鍛造製品成形ダイ５３に当接する。この時、歯形６３はしごき成形によりサイジングされる。次にピアスストリッパー４４内に進退自在に位置するピアスパンチ４３を下降させ、中間鍛造品Ｗ２の第一凹部７１の底部７５を打抜いて貫通孔７６を成形し、打抜かれた第一凹部７１の底部７５は、排出口５４から排出され、鍛造製品Ｗ３が完成する。貫通孔７６が成形されると、ピアスストリッパー４４が鍛造製品Ｗ３の外周を押し付けた状態で、ピアスパンチ４３のみが上昇し、ピアスパンチ４３と鍛造製品Ｗ３の貫通孔７６の嵌合が解除される。その後、ピアスストリッパー４４も上方に移動する。そして、ノックアウトピン５６によりノックアウト５５が上方に移動して鍛造製品Ｗ３が鍛造製品成形ダイ５３から取り出される。

本発明の鍛造製品の成形方法によれば、内周に歯形成形部３８を有する中間鍛造品成形ダイ３３に、歯形６３の歯先円直径と略同径の予備鍛造品Ｗ１を予備鍛造品の軸線方向の一端側から圧入するので、径方向に予備鍛造品Ｗ１の肉が流動することが少ない。すなわち、予備鍛造品Ｗ１の肉と中間鍛造品成形ダイ３３の歯形成形部３８の間で径方向の摩擦力が小さくなり、歯先に欠肉を生じることがない。一方、予備鍛造品Ｗ１の肉と中間鍛造品成形ダイ３３の歯形成形部３８の間で軸線方向の摩擦力が生じ、歯形６３の一端側に欠肉を生じやすくなるが、予備鍛造品Ｗ１の一端側の軸心部を第一パンチ３４で押圧し、予備鍛造品Ｗ１の軸心部の一端側に第一凹部７１を成形することにより、軸心部の一端側の肉を歯形６３の軸線方向の一端側外周に流動させることができるので、歯形６３の一端側に欠肉が生じることを防ぐことができる。

また、予備鍛造品Ｗ１の予備鍔部６１とパンチガイド２４の間に隙間７４が形成され、軸線方向への肉の流動が妨げられることがないので、中間鍛造品成形工程の完了時に、中間鍛造品Ｗ２の鍔部６６と歯形成形部３８を有する中間鍛造品成形ダイ３３の間に空間７３が形成される。すなわち、肉の流動が抑制されることがないので、中間鍛造品成形ダイ３３への負荷を低減することができる。

尚、本発明の実施例では、歯形の例としてヘリカルギヤの例をあげているが、スパーギヤや、その他のギヤ形状であってもよい。

本発明の鍛造製品の製造工程を表す断面平面図である。 本発明の予備鍛造品を成形する予備鍛造品成形工程を表す断面平面図である。 本発明の外周に歯形を成形した中間鍛造品を成形する中間鍛造品成形工程を表す断面平面図である。 本発明の軸心部に貫通孔を有する鍛造製品を成形するピアス成形工程を表す断面平面図である。 本発明の中間鍛造品成形工程における第一段階及び第二段階を表す断面平面図である。 本発明の中間鍛造品成形工程における第三段階及び第四段階を表す断面平面図である。 本発明の中間鍛造品成形工程における完了時を表す断面平面図である。

３３ 中間鍛造品成形ダイ
３４ 第一パンチ
３８ 歯形成形部
６３ 歯形
７１ 第一凹部
７３ 空間
７５ 第一凹部の底部
７６ 貫通孔
Ｗ１ 予備鍛造品
Ｗ２ 中間鍛造品
Ｗ３ 鍛造製品

Claims (4)

1. 外周に歯形（６３）と、軸心部に貫通孔（７６）と、を有する鍛造製品（Ｗ３）を成形する成形方法において、
   内周に歯形成形部（３８）を有する中間鍛造品成形ダイ（３３）に、他端側外周に予備鍔部（６１）を有し、歯形（６３）の歯先円直径と略同径の予備鍛造品（Ｗ１）を予備鍛造品（Ｗ１）の軸線方向の一端側から圧入して、予備鍛造品（Ｗ１）の外周に歯形（６３）を成形すると同時に、
   該予備鍛造品（Ｗ１）の一端側の軸心部を第一パンチ（３４）で押圧し、該一端側の軸心部に第一凹部（７１）を成形することにより、該一端側の軸心部の肉を歯形（６３）の軸線方向の一端側外周に流動させて歯形（６３）を成形した鍔部（６６）を有する中間鍛造品（Ｗ２）を成形し、該中間鍛造品（Ｗ２）の成形の完了時に該中間鍛造品（Ｗ２）の鍔部（６６）と前記歯形成形部（３８）を有する中間鍛造品成形ダイ（３３）の間に空間（７３）が形成される中間鍛造品成形工程と、
   該中間鍛造品（Ｗ２）の第一凹部（７１）の底部（７５）を打抜いて貫通孔（７６）を成形することにより、鍛造製品（Ｗ３）を成形するピアス成形工程と、を有する鍛造製品の成形方法。
2. 前記歯形（６３）はヘリカル形状であることを特徴とする請求項１記載の鍛造製品の成形方法。
3. 外周に歯形（６３）と、軸心部に貫通孔（７６）と、を有する鍛造製品（Ｗ３）を成形する成形方法において、
   内周に歯形成形部（３８）を有する中間鍛造品成形ダイ（３３）に、歯形（６３）の歯先円直径と略同径の予備鍛造品（Ｗ１）を予備鍛造品（Ｗ１）の軸線方向の一端側から圧入して、予備鍛造品（Ｗ１）の外周に歯形（６３）を成形するとともに前記予備鍛造品（Ｗ１）の一端側が第一パンチ（３４）に当接した後、
   更に該予備鍛造品（Ｗ１）の一端側の軸心部を第一パンチ（３４）で押圧し、該一端側の軸心部に第一凹部（７１）を成形することにより、該一端側の軸心部の肉を歯形（６３）の軸線方向の一端側外周に流動させて歯形（６３）を成形するとともに前記予備鍛造品（Ｗ１）の他端側は第二パンチ（２３）の押圧により、軸心部に第二凹部（７２）が成形され、該第二凹部（７２）の他端側端面は移動型（２）と当接せず、他端側の軸心部の肉が前記予備鍛造品（Ｗ１）の他端側外周に流動して、中間鍛造品（Ｗ２）を成形する中間鍛造品成形工程と、
   該中間鍛造品（Ｗ２）の第一凹部（７１）の底部（７５）を打抜いて貫通孔（７６）を成形することにより、鍛造製品（Ｗ３）を成形するピアス成形工程と、を有し、
   他端側外周に予備鍔部（６１）を有する前記予備鍛造品（Ｗ１）から鍔部（６６）を有する前記中間鍛造品（Ｗ２）を成形する前記中間鍛造品成形工程の完了時に、該中間鍛造品（Ｗ２）の鍔部（６６）と前記歯形成形部（３８）を有する中間鍛造品成形ダイ（３３）の間に空間（７３）が形成されることを特徴とする鍛造製品の成形方法。
4. 前記歯形（６３）はヘリカル形状であることを特徴とする請求項３に記載の鍛造製品の成形方法。

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