JPH0679393A - 鍛造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内歯はすば歯形部品を、マンドレルの歯を損
傷させずに、しかも歯形を高精度に冷鍛加工できる鍛造
装置を提供する。 【構成】 環状のダイス２に内周側に突出するランド部
２ｂを設け、はすば歯形を有するマンドレル１を、ダイ
ス２の内周側に、マンドレル軸方向に移動可能にかつマ
ンドレル軸芯まわりに回転可能に支持した鍛造装置。素
材９がランド部２ｂによって内側に寄せられてマンドレ
ル１の歯形にくい込んだとき、マンドレル１の歯は両面
から力を受けるので曲げ応力が小さくなる。また素材の
歯は、成形中、常にマンドレル１の歯形によってガイド
されているので、高精度に歯形が成形される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歯形部品を冷鍛加工す
る鍛造装置に関し、内歯のはすば歯車の冷鍛加工に利用
できる。

【０００２】

【従来の技術】自動車の自動変速機のプラネタリリング
ギヤは内歯はすば歯車から成る。第５図に示す内歯はす
ば歯車１２は、従来、ヘリカルブローチで切削加工して
製作している。第６図は、第７図の内歯はすば歯車１６
を、環状素材から冷鍛加工で成形する場合の金型装置を
示している。すなわち、ダイス１３内に歯形部をもつマ
ンドレル１４を固定し、スリーブパンチ１５でダイス１
３とマンドレル１４との間の成形空間に素材１６を押込
み、素材内周側にはすば歯形を冷鍛加工で形成する場合
を示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来法には次
の問題がある。ヘリカルブローチによる切削加工は、成
形加工に比べて加工費が高くかつ加工時間も長い。ま
た、刃具寿命も短かく、刃具費も高いため、消耗品費も
高くつく。また、冷鍛加工では、素材を成形空間に押込
んだとき、固定のマンドレルの歯形部に材料から過大な
荷重が作用し、歯の高さが高い場合は金型歯形部が破損
する。また、製品の歯形精度の確保が難しい。

【０００４】冷鍛加工におけるこれらの問題の生じる理
由は次の通りである。第６図に示す冷鍛造加工金型構成
の場合、素材１６がスリーブパンチ１５によって下方に
押されるときに、素材１６の材料が、マンドレル１４の
ねじられて形成されている歯形の上側歯面にあたって、
歯に大きな曲げ応力を生じる。歯の高さが高くなると曲
げ応力も大になり、歯が根もとから折損するので、歯が
高い歯形の成形には冷鍛加工を適用できない。

【０００５】また、第８図に示すように、素材１６の成
形された歯形部が、マンドレル１４の歯を過ぎて下方に
押出されると、この過ぎた部分はマンドレル１４の歯に
よって拘束されていないので、精度を確保できない。一
般に、マンドレル歯形部のランド巾は、押出し加工時の
加工圧力、摩擦抵抗を低減させるため、通常３〜５ｍｍ
程度であり、通り過ぎた部分までの精度を維持できるも
のではない。

【０００６】本発明の目的は、内歯はすば歯形部品を、
金型の歯形生成部を損傷させることなく、しかも歯形を
高精度に冷鍛加工できる鍛造装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る次の鍛造装置によって達成される。すなわち、環状の
ダイスと、該ダイス内に挿入される部分に歯形成形部が
形成されたマンドレルと、前記ダイスと前記マンドレル
の歯形成形部との間に形成される成形空間に環状素材を
押込むスリーブパンチとを有する鍛造装置において、前
記ダイスに内周側に突出するランド部を形成し、前記マ
ンドレルの歯形成形部の歯形をはすば歯形とし、前記マ
ンドレルをマンドレル軸方向に移動可能にかつマンドレ
ル軸芯まわりに回転可能に支持した鍛造装置。

【０００８】

【作用】本発明の鍛造装置では、素材は、スリーブパン
チによって成形空間内に押込まれ、ダイスのランド部に
よって内周側に寄せられ、マンドレルの歯形部に喰い込
む。マンドレルは軸方向、回転方向に可動とされている
ため、マンドレルの歯には両歯面（ねじられた歯の上面
と下面）から荷重が加わりながら、素材に歯形が成形さ
れていく。したがって、従来のように主に上歯面のみか
ら荷重が加わる場合に比べて、マンドレルの歯形部に過
大な曲げ応力が生じることがない。すなわち、マンドレ
ルの破損を伴うことなく、高炭素鋼部品の冷鍛加工が可
能になる。

【０００９】また、素材の歯形部はマンドレルの歯すじ
に喰い込み、マンドレルの歯形部で常に拘束されている
ため、精度の高い歯形部品が得られる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明に係る鍛造装置の望ましい実
施例を図１〜図４を参照して説明する。図１に示すよう
に、本発明実施例の鍛造装置は、ダイス２と、マンドレ
ル１と、スリーブパンチ４を有する。鍛造装置は、さら
に、スリーブノックアウト３と、ノックアウトピン５
と、スペーサ６、スプリング７を有する。

【００１１】ダイス２は環状の固定部材で、軸芯が鉛直
方向に向けられている。ダイス２内には、環状素材８が
挿入される。ダイス２の上部２ａは素材８を挿入できる
大きな内径を有し、途中に素材８の外径より小さい内径
のランド部２ｂを有し、ランド部２ｂより下部２ｃはラ
ンド部２ｂよりは若干拡径されている。素材８がダイス
２の上部２ａからランド部２ｂに向って押されると、素
材８はランド部２ｂによって内周側に絞られて寄せら
れ、成形された素材９（成形前を素材８とし、成形中又
は成形後を素材９とする）となる。

【００１２】マンドレル１は、外周にはすば歯形がきら
れた歯形成形部１ａと、該歯形成形部１ａを下方から支
持するホルダ１ｂと、歯形成形部１ａを上方から押える
球面座から成るスラスト軸受１ｃと、スラスト軸受１ｃ
を押さえ歯形成形部１ａを挿通してホルダ１ｂにねじ込
まれるボルト１ｄから成る。ただし、歯形成形部１ａ
は、ホルダ１ｂ、ボルト１ｄに対して、軸芯まわりに、
回転可能にセットされている。

【００１３】マンドレル１は、その歯形成形部１ａがダ
イス２のランド部２ｂの内側にくるように、ダイス２の
内側に挿入されている。また、マンドレル１は、スプリ
ング７によって下方から可動に支持されており、成形時
スリーブパンチ４によって素材９と共に下方に押された
とき、スプリング７の撓みを伴なって、ダイス２に対し
て下方に相対移動できるようにしてある。

【００１４】マンドレル１の歯形成形部１ａとダイス２
との間の環状空間は歯形成形部である。この歯形成形部
の外径はランド部２ｂの部分で絞られている。したがっ
て、素材９が下方に押されると、ランド部２ｂで内周側
に寄せられ、素材９はマンドレル１の歯形成形部１ａの
歯形にくい込み、素材９に内歯の歯形が形成される。

【００１５】歯形成形部の上方には、スリーブパンチ４
が上下動可能に設けられる。スリーブパンチ４がプレス
の上ラムによって下方に押されると、スリーブパンチ４
は素材９を下方に押下げる。上ラムが上昇されると、上
ラムに固定されたパンチホルダ１１によってスリーブパ
ンチ４は引掛けられて持上げられる。

【００１６】図２に示すように、歯形成形部の下方に
は、成形後、歯形部品９を押出すためのスリーブノック
アウト３が設けられている。スリーブノックアウト３
は、ノックアウトピン５が上方に押されたときに、スペ
ーサ１０を介して押上げられ、成形品９を突上げる。ま
た、マンドレル１には、下端部近傍にツバ１ｅが形成さ
れており、固定のスペーサ６に形成された段付部６ａに
係合して、一定値以上の上方への動きが規制されるよう
になっている。

【００１７】図３は、成形前の環状素材８を示す。図４
は、図１、図２の装置を用いて内歯のはすば歯形を成形
した素材状態を示す。

【００１８】次に、作用を説明する。図３の環状素材８
をマンドレル１に通し、ダイス２内の歯形成形部に挿入
する。次に、上ラムを下降させる。スリーブパンチ４が
素材８の端面とマンドレル１の端面にあたり、それぞれ
を押下げ、素材外径の押出し加工が開始される（図１
の、右半分の成形前の状態）。

【００１９】素材外径が縮小され、素材内径側に材料が
流れ、はすば歯形をもつ歯形成形部１ａにより、順次は
すば歯形が成形されていく。このとき、マンドレル１
は、成形されつつある素材９と共に下方へ摺動し、歯形
部１ａへの応力負担を小さくする。この下方への摺動に
より、スリーブパンチ４とマンドレル１との間にすき間
が生じる（図１の左半分参照）。成形完了後もスリーブ
パンチ内径４ａでマンドレル歯形成形部１ａをガイドで
きるように、スリーブパンチ４のガイド部長さを設定し
ておく。この場合、もしもガイドしないと、歯形成形部
１ａの端面に材料が流れ、歯形成形部１ａの端面が破損
する。

【００２０】ラムが下死点にきた時、素材外径の押出し
が完了すると共に、内歯はすば歯形の成形も完了する
（図１の左半分の成形後の状態参照）。

【００２１】製品の取出しは次のように行う。図２に示
すように、ラムを上昇させる。ラムが上昇した後、ノッ
クアウトピン５を上昇することにより、スペーサ１０を
介して、スリーブノックアウト３が素材９を突き上げ
る。マンドレル１は素材９と共に上昇し、素材９のツバ
部９ａがダイス２より抜き出たところで、マンドレルの
ツバ部１ｅがスペーサ６の段付部６ａにあたり、マンド
レル１の上方向の動きが固定される（図２のノックアウ
ト途中参照）。

【００２２】さらに、スリーブノックアウト３が上昇す
ることにより、歯形成形部１ａから素材９を抜き出し、
ノックアウトが完了する（図２のノックアウト後の状態
参照）。この時、マンドレルの歯形成形部１ａはねじれ
方向に回転する。歯形成形部の歯形の応力負担は小さ
い。また、ボルト１ｄと歯形成形部１ａとの間にスラス
ト軸受１ｃが設けてあるので、回転は容易であり、焼付
きも防止される。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を得る。 イ．マンドレルを軸方向および回転方向に可動とした状
態で、ダイスのランド部で素材をマンドレル側に肉寄せ
できるので、マンドレルの歯形成形部の歯の両面より荷
重がかかり、マンドレルの成形歯に過大な曲げ応力が生
じなくなる。そのため、マンドレルが破損することを防
止できる。 ロ．素材の成形された歯形部は、常にマンドレルの歯形
部で拘束されているため、歯形精度の高い製品を得るこ
とができる。 ハ．はすば歯形を冷鍛加工により加工できるので、切削
加工のときのように材料の流れ線を切ることがなく、歯
形部の強度アップがはかれる。 ニ．冷鍛加工により、加工時間を大幅に短縮でき、大幅
なコスト低減がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る鍛造装置の、成形前後
の状態を示す断面図である。

【図２】図１の鍛造装置の一部分の、鍛造後の素材のノ
ックアウト途中およびノックアウト後の状態を示す断面
図である。

【図３】鍛造前の素材の断面図である。

【図４】鍛造後の素材の断面と切削加工後の製品の断面
図である。

【図５】切削加工ではすば歯形を形成した歯形部品の断
面図である。

【図６】歯車部品を冷鍛加工する従来鍛造装置の断面図
である。

【図７】図６の装置で冷鍛加工された歯形部品の断面図
である。

【図８】図６の装置で素材歯形部がマンドレルの歯形を
通り過ぎた状態の部分断面図である。

【符号の説明】

１ マンドレル １ａ 歯形成形部 ２ ダイス ２ｂ ランド部 ３ スリーブノックアウト ４ スリーブパンチ ５ ノックアウトピン ６ スペーサ ７ スプリング ８ 成形前素材 ９ 成形途中および成形後の状態にある素材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状のダイスと、該ダイス内に挿入され
   る部分に歯形成形部が形成されたマンドレルと、前記ダ
   イスと前記マンドレルの歯形成形部との間に形成される
   成形空間に環状素材を押込むスリーブパンチとを有する
   鍛造装置において、前記ダイスに内周側に突出するラン
   ド部を形成し、前記マンドレルの歯形成形部の歯形をは
   すば歯形とし、前記マンドレルをマンドレル軸方向に移
   動可能にかつマンドレル軸芯まわりに回転可能に支持し
   たことを特徴とする鍛造装置。