JP7116425B2 - forging equipment - Google Patents
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Description
本発明は、鍛造時に素材にねじり加工を加える鍛造装置に関する。 The present invention relates to a forging device that twists a material during forging.
従来より被加工材であるワークにねじりを加えながら鍛造加工をする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された押出し加工方法では、コンテナまたはダイスを回転させながら押出し加工を行っている。 Conventionally, there has been proposed a method of forging while twisting a workpiece, which is a material to be processed (see, for example, Patent Document 1). In the extrusion method disclosed in Patent Document 1, extrusion is performed while rotating a container or a die.
しかし、従来の技術では、効率的にコンテナまたはダイスを回転させておらず、ワークに大きな捩じり力を与えることは困難であった。このため、加工中の材料の流動性があまり良くなかった。従って、ワークを所望の形状まで加工するためには、大きなプレス圧が必要であり、装置自体の大型化を招いていた。 However, the conventional technology does not efficiently rotate the container or the die, making it difficult to apply a large torsional force to the workpiece. As a result, the flowability of the material during processing was not very good. Therefore, in order to process the workpiece into a desired shape, a large press pressure is required, which leads to an increase in the size of the apparatus itself.
そこで本発明は、鍛造加工時にワークに大きな捩じり力を与えることができ、単相及び複相合金材料の組織微細化による流動性を向上させることによる大きな塑性変形により、装置の小型化と低価格化が可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is capable of applying a large torsional force to the work during forging, and by improving the fluidity due to the refinement of the structure of the single-phase and dual-phase alloy materials, large plastic deformation is achieved. The purpose is to provide a technology that enables cost reduction.
上記目的を解決するために、本発明の一態様である鍛造装置は、上型と下型とによりワークを鍛造加工する鍛造装置であって、回転駆動力を発生する駆動力発生部と、前記上型の移動方向に対し直交する方向における前記下型の最大寸法よりも長い直径を有し、外周において前記回転駆動力を受けて回転し、当該回転により前記下型を回転させる回転部と、を備える。 In order to solve the above object, a forging apparatus according to one aspect of the present invention is a forging apparatus for forging a workpiece with an upper die and a lower die, comprising: a driving force generating portion for generating a rotational driving force; a rotating part that has a diameter longer than the maximum dimension of the lower mold in a direction perpendicular to the moving direction of the upper mold, rotates on the outer periphery by receiving the rotational driving force, and rotates the lower mold by the rotation; Prepare.
また、前記駆動力発生部は、インバータモータと、前記インバータモータの回転駆動力を出力する出力ギヤとを有し、前記回転部は、前記下型を支持し、前記外周に前記出力ギヤと直接噛合する伝達ギヤを有し、前記インバータモータの回転駆動力が、前記出力ギヤを介して、前記伝達ギヤに伝達されることにより、前記回転部と前記下型とが一体的に回転するように構成されても良い。 Further, the driving force generating section has an inverter motor and an output gear that outputs the rotational driving force of the inverter motor. It has a transmission gear that meshes with each other, and the rotation driving force of the inverter motor is transmitted to the transmission gear via the output gear so that the rotating part and the lower die rotate integrally. may be configured.
前記上型に接続され前記上型を移動させる油圧シリンダ、前記油圧シリンダに作動油を供給するポンプ、および前記ポンプを駆動するサーボモータを有する上型駆動部を更に備え、前記駆動力発生部は、インバータモータを有し、前記回転部は、前記インバータモータの回転駆動力を受けて回転し、当該回転により前記下型を回転させても良い。 It further comprises an upper die driving section having a hydraulic cylinder connected to the upper die for moving the upper die, a pump for supplying hydraulic oil to the hydraulic cylinder, and a servo motor for driving the pump, wherein the driving force generating section is , an inverter motor may be provided, and the rotating part may be rotated by receiving a rotational driving force of the inverter motor, and the lower die may be rotated by the rotation.
本発明によれば、鍛造加工時にワークに大きなねじり力を与えることができ、材料の流動性を向上させることによる大きな塑性変形により、装置の小型化が可能な技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to apply a large torsional force to the work during forging, and to provide a technique that enables the downsizing of the device due to large plastic deformation due to the improvement of the fluidity of the material.
本発明の一実施形態による鍛造装置について、図面を参照して説明する。 A forging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態における鍛造装置1の概略図を示している。図1に示すように、鍛造装置1は、制御部2と、上型部10と、下型部20と、駆動力発生部30と、下型台40とを備える。なお、鍛造装置1は、有底筒状体を形成するための後方押出しおよび前方押し出し装置であり、鍛造装置1により加工されるワークWは、例えば、マグネシウム合金からなる。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a forging apparatus 1 in this embodiment. As shown in FIG. 1 , the forging apparatus 1 includes a
上型部10は、図示せぬフレームに固定された上型駆動部11と、上型である上型パンチ12とを有する。上型駆動部11は、例えば、上型パンチ12に接続される油圧シリンダと、油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、ポンプを駆動するサーボモータとにより構成される。すなわち、上型パンチ12は、サーボモータ駆動の油圧プレスにより移動制御が行われる。上型パンチ12は、円柱状をなし、上型駆動部11により鉛直方向に移動可能に構成されている。
The
下型部20は、上型部10の下側に位置し、支持テーブル21と、下型22と、ピン駆動部23と、ノックアウトピン24とを有する。
The
支持テーブル21は、平面視略円形状をなし、下型台40に対し回転可能に設けられている。支持テーブル21の外周には、平歯車である伝達ギヤ21Aが形成されている。また、支持テーブル21の中心部には、ノックアウトピン24を貫通させるための貫通孔21bが形成されている。
The support table 21 has a substantially circular shape in a plan view and is rotatably provided with respect to the lower die table 40 . A
下型22は、支持テーブル21の上面に対し図示せぬボルトにより固定され、支持テーブル21と共に一体的に回転可能に構成されている。また、下型22は、平面視略矩形状をなし、その対角線の長さは支持テーブル21の直径よりも短く構成されている。すなわち、支持テーブル21は、上型パンチ12の移動方向に対し直交する方向における下型22の最大寸法よりも長い直径を有する。
The
下型22の中心部には、円柱状の成形凹部22aが形成されている。成形凹部22aの内径は、上型パンチ12の外径よりも大きく構成され、上型パンチ12は、成形凹部22aに進入可能に構成される。また、成形凹部22aの底部には、ノックアウトピン24を挿通させ、貫通孔21bと連通する貫通孔22bが形成されている。また、下型22は、図示せぬヒータにより加熱可能に構成されている。なお、成形凹部22aの中心軸と支持テーブル21の回転軸とが同軸となるように、下型22は支持テーブル21に固定される。
A cylindrical molding recess 22 a is formed in the center of the
ピン駆動部23は、例えば、ノックアウトピン24に接続される油圧シリンダと、油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、ポンプを駆動するサーボモータとにより構成される。ノックアウトピン24は、貫通孔21b、22bに挿入され、ピン駆動部23によりに鉛直方向に移動可能に構成されている。
The
駆動力発生部30は、インバータモータ31と、インバータモータ31の回転駆動力を出力する出力ギヤ32とを有する。平歯車である出力ギヤ32は、伝達ギヤ21Aに噛合されている。
The
制御部2は、配線3を介して、上型駆動部11、ピン駆動部23、およびインバータモータ31を制御する。
The
回転支持台である下型台40は、図示せぬフレームに固定され、支持テーブル21を回転可能に支持し、支持凹部40aが形成されている。支持凹部40aは、支持テーブル21の下方に突出する凸部21Cを受け入るように構成されている。支持凹部40aの底面と、凸部21Cの下面との間に隙間が形成され、当該隙間には、耐荷重性能が高い油42が充填されている。よって、支持テーブル21は、油42に浮いた状態で、下型台40に回転可能に支持されている。
A lower mold table 40, which is a rotary support table, is fixed to a frame (not shown), rotatably supports the support table 21, and has a support recess 40a. The
下型台40の中心部には、ノックアウトピン24を貫通させるための貫通孔40bが形成されている。ノックアウトピン24と、貫通孔40bの内周面との間には、パイプスリーブ41が設けられている。下型台40のパイプスリーブ41に接触する箇所、および凸部21Cに接触する箇所には、パッキン43が設けられており、油42を密封している。
A through-
次に、ワークWを鍛造加工する際の鍛造装置1の動作について説明する。 Next, the operation of the forging apparatus 1 when forging the work W will be described.
まず、下型22の成形凹部22aにマグネシウム合金からなる円柱状のワークWをセットし、且つ下型22を図示せぬヒータにより例えば290℃まで加熱する。
First, a cylindrical workpiece W made of a magnesium alloy is set in the forming
次に、制御部2により、上型駆動部11を駆動させて、上型パンチ12を下降させると共に、インバータモータ31を駆動させて、出力ギヤ32を回転させ、伝達ギヤ21を介して、支持テーブル21を回転させる。そして、支持テーブル21の回転により、下型22もする。すなわち、下型22の回転は、インバータモータ31によりインバータ制御される。
Next, the
そして、上型パンチ12が、ワークWの中央部を上側からプレスすることにより、ワークWの外周面および下面が下型22に押しつけられる。下型22が回転しているので、ワークWに対し捩じり力(回転力)が加わりながら、後方押出しおよび前方押し出しが行われ、有底筒状体が形成される。上型パンチ12が下死点に到達しても下型22は一定時間回転を続け、その後に制御部2は上型パンチ12を上昇させ、上型パンチ12を下型22から離間させる。また、インバータモータ31の回転を停止させて、下型22の回転を停止させる。
Then, the
次に、制御部2は、ピン駆動部23を駆動させ、ノックアウトピン24を上昇させて、有底筒状体を下型22から離型させる。
Next, the
また、出力ギヤ32を伝達ギヤ21Aに対し直接噛合させて、回転駆動力を伝達しているので、確実に回転駆動力を支持テーブル21に与えることができ、大きなトルクを発生させることができる。
In addition, since the
また、上型駆動部11は、上型パンチ12に接続される油圧シリンダと、油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、ポンプを駆動するサーボモータとにより構成され、駆動力発生部30は、インバータモータ30により構成される。よって、制御部2により、上型パンチ12を上型駆動部11により適宜制御(圧力制御(定圧制御)および位置制御(定速制御))し、下型22を駆動力発生部30により適宜制御(回転速度制御)することにより、ワークWの材質および加工形状に応じた最適な加工条件で鍛造加工を実行することができる。
The upper
また、下型22を支持する支持テーブル21は、油42に浮いた状態で、下型台40に回転可能に支持されているので、支持テーブル21と下型台40との間に発生する摩擦抵抗力を小さくすることができ、支持テーブル21を回転しやすくすることができる。
In addition, since the support table 21 supporting the
本実施形態の鍛造装置1によれば、下型22を支持する支持テーブル21は、上型パンチ12の移動方向に直交する方向における下型22の最大寸法よりも長い直径を有し、外周に形成された伝達ギヤ21Aが、インバータモータ31の回転駆動力を受けて回転し、当該回転により下型21を回転させる。よって、大きなトルクを発生させることができ、下型22の成形凹部22aに位置するワークWに対し、大きなねじり力を与えることができる。すなわち、ワークWには鍛造加工により加わる応力に加え大きなねじり力が加わる。特に、鍛造加工の下死点に於いてもねじり力によりせん断変形を付与することができる。これにより、ねじり鍛造加工前後の材料の組織写真を示す図2に示すように、材料の結晶粒を微細化させ流動性を向上させることができ、加工に必要なプレス圧を減少させることができる。従って、鍛造装置1の小型化および低価格化を実現することができる。さらに、短時間に大きなせん断変形を付与することができるので、所望の最終部品形状に近いニアネットシェイプ化が可能となり、生産性を向上させることができる。本実施形態の鍛造装置1では、薄肉の有底円筒部品を形成することができる。更には、低加工性材料の材質改善と高加工性化も図る事が出来る。
According to the forging apparatus 1 of the present embodiment, the support table 21 that supports the
なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Those skilled in the art can make various additions, modifications, etc. within the scope of the present invention.
例えば、駆動力発生部30から支持テーブル21への回転駆動力の伝達は、ギヤを直接噛合させて行ったが、駆動ベルトまたは駆動チェーンを介して、駆動力発生部30と支持テーブル21とを連結して、回転駆動力を伝達するようにしても良い。また、出力ギヤ32および伝達ギヤ21Aは、平歯車であったが、はすば歯車又は他の歯車であっても良い。また、ワークWは、マグネシウム合金以外の金属またはその合金(単相または複相合金材料)であっても良い。
For example, transmission of the rotational driving force from the driving
また、上記の実施形態では、鍛造を行う方向すなわち上型パンチ12が移動する方向は鉛直方向であり、下型22を水平面に対し平行に回転させたが、上型パンチ12を水平方向に移動させて、下型22を鉛直面に対し平行に回転させてねじり鍛造を行っても良い。
In the above-described embodiment, the forging direction, that is, the direction in which the
1:鍛造装置、12:上型パンチ、21:支持テーブル、21A:伝達ギヤ、22:下型、30:駆動力発生部、31:インバータモータ、32:出力ギヤ、40:下型台、凹部:40a、42:油
1: forging device, 12: upper die punch, 21: support table, 21A: transmission gear, 22: lower die, 30: driving force generator, 31: inverter motor, 32: output gear, 40: lower die table, recess : 40a, 42: oil
Claims (3)
回転駆動力を発生する駆動力発生部と、
前記上型の移動方向に対し直交する方向における前記下型の最大寸法よりも長い直径を有し、外周において前記回転駆動力を受けて回転し、当該回転により前記下型を回転させる回転部と、を備え、
前記下型は、底壁と、前記底壁から立設する環状の周壁と、を備えており、
前記下型には、前記上型の外径よりも内径が大きく構成されて当該上型が進入可能な成形凹部が、前記底壁の内底面と、前記周壁の内周面とから形成され、
前記成形凹部は、そこにセットされた前記ワークを前記上型で押圧することにより、前記ワークが有底筒状体に成形されるように構成され、
前記回転部は、前記下型の前記成形凹部にセットされた前記ワークが前記上型で前記下型に押しつけるようにプレスされた状態で前記上型が前記成形凹部内の下死点に到達しても一定時間後まで回転を続け、前記上型を離間させるまで、当該ワークに対し捻じり力を加える、鍛造装置。 A forging device that performs backward extrusion forging of a workpiece with an upper die and a lower die,
a driving force generator that generates rotational driving force;
a rotating part that has a diameter longer than the maximum dimension of the lower mold in a direction perpendicular to the movement direction of the upper mold, rotates on the outer periphery upon receiving the rotational driving force, and rotates the lower mold by the rotation; , and
The lower mold includes a bottom wall and an annular peripheral wall erected from the bottom wall,
In the lower mold, a molding recess having an inner diameter larger than the outer diameter of the upper mold and into which the upper mold can enter is formed from the inner bottom surface of the bottom wall and the inner peripheral surface of the peripheral wall,
The forming recess is configured such that the work set therein is pressed by the upper die to form the work into a bottomed cylindrical body,
The rotating part is configured such that the upper mold reaches a bottom dead center in the forming recess in a state in which the workpiece set in the forming recess of the lower mold is pressed against the lower mold by the upper die. A forging device that continues to rotate until a certain period of time has passed even if the forging device is used, and applies a twisting force to the work until the upper die is separated .
前記下型を290℃まで加熱するヒータを備えた請求項1に記載の鍛造装置。 The work is made of a magnesium alloy,
The forging apparatus according to claim 1, further comprising a heater for heating the lower die to 290°C.
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