JPH11221645A - 鍛造金型およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鍛造成形によって得られる鍛造製品の同軸度を
高精度に保持して生産効率を高めることにある。 【解決手段】第１構造体１０２と第２構造体１０４とを
相対的に変位させることにより、第１中心位置と第２中
心位置との離間距離を調整し、前記離間距離が零、ある
いは許容範囲内となる状態において圧入リング３２の孔
部４０内に第２構造体１０４を圧入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数に分割された
鍛造金型を同軸精度よく組み付けることが可能な鍛造金
型およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、互いに接合された上部ダイス
および下部ダイスに形成される鍛造用キャビティ内に鍛
造用素材を挿入し、ポンチを介して前記鍛造用素材に加
圧力を付与することにより該鍛造用素材を所定形状に鍛
造成形する金型装置が知られている。

【０００３】ここで、本出願人が案出した冷間鍛造用金
型を図９に示す（特開平７−１７８４９３号公報参
照）。

【０００４】この冷間鍛造用金型１は、ダイホルダ５上
に設置され、締結手段２を介して互いに接合される下部
ダイス３と上部ダイス４とを有する。前記下部ダイス３
および上部ダイス４には、鍛造用素材６が装填されるキ
ャビティ７が形成され、前記キャビティ７内に装填され
た鍛造用素材６を加圧するポンチ８が設けられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術に係る冷間鍛造用金型１では、段部による上部
ダイス４と下部ダイス３との合わせ部９に組立用のクリ
アランスが設けられ、前記上部ダイス４と下部ダイス３
は、前記クリアランスの範囲で芯ずれした状態で組み付
けられるため、鍛造成形によって得られる製品、例え
ば、等速ジョイントを構成するアウタカップのカップ部
と軸部との同軸度を高精度に保持することができないと
いう懸念がある。

【０００６】この場合、鍛造成形されたアウタカップの
カップ部と軸部との芯ずれを、例えば、機械加工（レー
ス加工）等によって修正しなければならず、鍛造成形工
程後に機械加工等の工程を設ける必要があるため、生産
効率を高めることができないという不都合がある。

【０００７】本発明は、前記の種々の不都合を克服する
ためになされたものであり、分割形成された複数のダイ
スを同軸精度よく組み付けることにより、鍛造成形によ
って得られる鍛造製品の同軸度を高精度に保持して生産
効率を高めることが可能な鍛造金型およびその製造方法
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、円筒状の圧入リングの孔部内に第１型
部材を嵌合して第１構造体を形成し、前記圧入リングに
嵌合された第１型部材の三軸方向の第１中心位置を計測
するとともに、円筒状の第２型部材の孔部内に第１イン
サート部材および第２インサート部材を嵌合して第２構
造体を形成し、前記第２型部材に嵌合された第１インサ
ート部材および第２インサート部材の三軸方向の第２中
心位置を計測する工程と、第１構造体と第２構造体とを
相対的に変位させることにより、前記第１中心位置と第
２中心位置との離間距離を調整し、前記第１中心位置と
第２中心位置とが略一致した状態で第１構造体と第２構
造体とを一体的に組み付ける工程と、を有することを特
徴とする。

【０００９】さらに、本発明は、軸線方向に沿って連続
する第１孔部および第２孔部が形成された円筒状の圧入
リングと、前記圧入リングの第１孔部内に嵌合され、貫
通する第３孔部が形成された第１型部材と、前記圧入リ
ングの第２孔部内に圧入され、貫通する第４孔部が形成
された第２型部材と、前記第２型部材の第４孔部内に軸
線方向に沿って嵌合される円筒状の第１インサート部材
および第２インサート部材と、を備えることを特徴とす
る。

【００１０】本発明によれば、円筒状の圧入リングの孔
部内に第１型部材を嵌合して第１構造体を形成し、前記
圧入リングに嵌合された第１型部材の三軸方向の第１中
心位置を計測する。また、円筒状の第２型部材の孔部内
に第１インサート部材および第２インサート部材を嵌合
して第２構造体を形成し、前記第２型部材に嵌合された
第１インサート部材および第２インサート部材の三軸方
向の第２中心位置を計測する。

【００１１】第１構造体と第２構造体とを相対的に変位
させることにより、前記第１中心位置と第２中心位置と
の離間距離を調整し、前記離間距離が零、あるいは許容
範囲内となる状態において第１構造体を構成する圧入リ
ングの孔部内に第２構造体を圧入する。

【００１２】この結果、第１型部材、第１インサート部
材および第２インサート部材が同軸精度よく組み付けら
れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る鍛造金型の製造方法
について、前記製造方法によって製造された鍛造金型と
の関連で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。

【００１４】図１において、参照数字１０は、本実施の
形態に係る鍛造金型が適用された鍛造用金型装置を示
し、この鍛造用金型装置１０は、四隅角部に近接して複
数のガイド手段１２ａ〜１２ｄが立設された第１ダイホ
ルダ１４と、前記第１ダイホルダ１４の中心部に積層し
て設けられた第２ダイホルダ１６および第３ダイホルダ
１８とを有する。

【００１５】前記第２ダイホルダ１６上には、締結手段
２０を介して締結リング２２が固定され、前記締結リン
グ２２の中空状の孔部２４内には、鍛造金型２６が保持
される。この場合、鍛造金型２６は、締結リング２２の
内周面に形成された環状の凸部２８に対し、鍛造金型２
６の外周面に形成された環状の段部３０が係合すること
により第２ダイホルダ１６に固設される。

【００１６】なお、前記締結手段２０は、圧入リング３
２の段部３０に係合する固定プレート３４と、前記固定
プレート３４を第１ダイホルダ１４に保持する複数のボ
ルト３６とを含む。

【００１７】鍛造金型２６は、図２に示されるように、
厚肉で円筒状に形成され外周面に環状の段部３０が形成
された圧入リング３２を有し、前記圧入リング３２に
は、軸線方向に沿って上部側の第１孔部３８と下部側の
第２孔部４０とが形成される。前記第１孔部３８と第２
孔部４０との境界部分には、該第１孔部３８に対し第２
孔部４０の内径を若干大きく設定することにより、環状
の段部４２が形成される。また、第１孔部３８の上端部
には、中心に向かって突出する環状の凸部４４が形成さ
れ、一方、第２孔部４０の下端部には、環状の凹部４６
が形成される。

【００１８】圧入リング３２の第１孔部３８および第２
孔部４０には、円筒状の上部ダイス（第１型部材）４８
および下部ダイス（第２型部材）５０がそれぞれ内嵌さ
れる。この場合、上部ダイス４８の外径は、圧入リング
３２の第１孔部３８の内径よりも若干大きく形成され、
前記上部ダイス４８は第１孔部３８内に焼ばめ嵌合され
ている。また、下部ダイス５０の外径は、圧入リング３
２の第２孔部４０の内径よりも若干大きく形成され、前
記下部ダイス５０は第２孔部４０内に軽く圧入された状
態にある。

【００１９】前記上部ダイス４８の外周面の一端部に
は、圧入リング３２の環状の凸部４４に嵌合する環状の
凹部５２が形成され、前記下部ダイス５０の外周面の一
端部には、圧入リング３２の環状の凹部４６に嵌合する
環状の凸部５４が形成される。なお、上部ダイス４８お
よび下部ダイス５０の中心部には、軸線方向に沿って貫
通する第３孔部５６および第４孔部５８がそれぞれ形成
される。

【００２０】下部ダイス５０の第４孔部５８には、円筒
状の第１インサート部材６０および第２インサート部材
６２が内嵌される。この場合、前記第１インサート部材
６０および第２インサート部材６２の外径は、下部ダイ
ス５０の第４孔部５８の内径よりも若干大きく形成さ
れ、第１インサート部材６０および第２インサート部材
６２は第４孔部５８内に焼ばめ嵌合されている。なお、
第１インサート部材６０および第２インサート部材６２
には、軸線方向に沿って貫通する第５孔部６４および第
６孔部６６がそれぞれ形成されている。

【００２１】上部ダイス４８の第３孔部５６から下方側
の第２インサート部材６２の第６孔部６６にわたって一
体的にキャビティ６８が構成されるとともに、このキャ
ビティ６８の下部側は、第２ダイホルダ１６および第３
ダイホルダ１８に形成された孔部７０に連通し、この孔
部７０にノックアウトピン７２が昇降自在に配設される
（図１参照）。前記ノックアウトピン７２の一端部に
は、鍛造成形する際に、センタ用孔部７４（図８Ｅ参
照）を形成するための突起部７６が設けられる。このキ
ャビティ６８には、鍛造用素材として図８Ｄに示される
ような第３次成形品７８が装填される。

【００２２】なお、上部ダイス４８、第１インサート部
材６０および第２インサート部材６２を、例えば、超硬
材料によって形成すると好適である。また、第１インサ
ート部材６０と第２インサート部材６２とを一体的に形
成してもよい。

【００２３】上部ダイス４８から所定距離離間する上方
には、図示しない機械プレスのラム（図示せず）に連結
され、前記機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に上
下方向に沿って変位する昇降部材８０が設けられる。前
記昇降部材８０には治具８２を介してポンチ８４が固定
され、前記ポンチ８４の外周部の所定部分には円筒状の
金属製材料で形成されたガイドスリーブ８６が外嵌され
る。なお、ポンチ８４は、第１ダイホルダ１４に立設さ
れた複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄの案内作用下に昇
降部材８０と一体的に上下方向に沿って変位自在に設け
られる。

【００２４】前記ガイドスリーブ８６には、複数の孔部
を介して図示しないグラファイトが埋設され、上部ダイ
ス４８の第３孔部５６に対して圧入される際の潤滑特性
を良好に保持することができる。また、ポンチ８４に外
嵌されたガイドスリーブ８６の外周側の直径は、上部ダ
イス４８の第３孔部５６の上端部の内径よりも若干大き
く設定されている。

【００２５】なお、ガイドスリーブ８６は、例えば、Ｓ
ＫＤ１１、ＦＣ２５またはＦＣ３０等の金属製材料によ
って形成され、また、上部ダイス４８は、ガイドスリー
ブ８６よりも硬質な材料によって形成されると好適であ
る。

【００２６】本発明の実施の形態に係る鍛造金型２６が
適用された鍛造用金型装置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、鍛造品として等速ジョイン
トを構成するアウタカップを鍛造成形する場合を例にし
て以下説明する。

【００２７】図８Ａに示されるような円柱状のビレット
８８に対し図示しない金型装置によって第１次鍛造成形
を施すことにより、図８Ｂに示されるように中間部の段
部を介して直径がそれぞれ異なる第１次成形品９０が得
られる。続いて、前記第１次成形品９０に対して予備成
形を施した後、図示しない他の金型装置によって第２次
鍛造成形を行うことにより、図８Ｃに示されるような円
板部９２と軸部９４とからなる第２次成形品９６が得ら
れる。さらに、図示しない他の金型装置によって第３次
鍛造成形を施すことにより、図８Ｄに示されるようなカ
ップ部９８と軸部１００とからなる第３次成形品７８が
得られる。

【００２８】この鍛造用金型装置１０は、前記第３次成
形品７８を鍛造用素材としてさらに第４次鍛造成形を施
すものである。

【００２９】以下に、鍛造金型２６の製造工程について
説明する。

【００３０】図５Ａに示されるように、まず、圧入リン
グ３２の環状の凹部４６を上方側とし環状の凸部４４を
下方側にした状態（図２に示す圧入リング３２の上下方
向を反対にした状態）において、前記圧入リング３２の
開口する第２孔部４０を介して上部ダイス４８を装着す
る。その際、上部ダイス４８は、環状の凹部５２を下方
側にした状態で装着する。

【００３１】上部ダイス４８は第２孔部４０に連続する
第１孔部３８に沿って進入し、上部ダイス４８の一端部
に形成された環状の凹部５２が圧入リング３２の環状の
凸部４４と係合することにより、第１孔部３８内に位置
決めされた状態で保持される（図２参照）。この場合、
上部ダイス４８の外径は、圧入リング３２の第１孔部３
８の内径よりも若干大きく形成され、前記第１孔部３８
を予め加熱して膨張させておくことにより、上部ダイス
４８を圧入リング３２の第１孔部３８内に焼ばめ嵌合す
ることができる。なお、以下、必要に応じて、一体的に
嵌合された圧入リング３２および上部ダイス４８の全体
を第１構造体１０２という（図５Ｂ参照）。

【００３２】このように、上部ダイス４８が圧入リング
３２の第１孔部３８内に嵌合された状態において、図示
しない計測手段を用いて上部ダイス４８のＸ軸、Ｙ軸並
びにＺ軸方向における第１中心位置を予め計測してお
く。

【００３３】続いて、図６Ａに示されるように、下部ダ
イス５０の外周面に形成された環状の凸部５４を下方側
にした状態において、前記下部ダイス５０の第４孔部５
８に沿って第２インサート部材６２および第１インサー
ト部材６０を順に装着する。この場合、第１インサート
部材６０および第２インサート部材６２の外径は、下部
ダイス５０の第４孔部５８の内径よりも若干大きく形成
され、前記第４孔部５８を予め加熱して膨張させておく
ことにより、第１インサート部材６０および第２インサ
ート部材６２を下部ダイス５０の第４孔部５８内に焼ば
め嵌合することができる（図２参照）。以下、必要に応
じて、一体的に嵌合された下部ダイス５０、第１インサ
ート部材６０および第２インサート部材６２の全体を第
２構造体１０４という（図６Ｂ参照）。

【００３４】このように、第１インサート部材６０およ
び第２インサート部材６２が下部ダイス５０の第４孔部
５８内に嵌合された状態において、図示しない計測手段
を用いて第１インサート部材６０および第２インサート
部材６２のＸ軸、Ｙ軸並びにＺ軸方向における第２中心
位置を予め計測しておく。

【００３５】次に、予め組み付けられた第１構造体１０
２と第２構造体１０４とを一体的に組み付ける。すなわ
ち、図７Ａに示されるように、圧入リング３２の第１孔
部３８内に上部ダイス４８が嵌合された状態において、
前記圧入リング３２の第２孔部４０に沿って、一体的に
組み付けられた第２構造体１０４（一体的に嵌合された
下部ダイス５０、第１インサート部材６０および第２イ
ンサート部材６２の全体）を圧入する。

【００３６】前記圧入リング３２の第２孔部４０内に第
２構造体１０４を圧入する前、上部ダイス４８の第１中
心位置を基準として、第１インサート部材６０および第
２インサート部材６２の中心位置との離間距離および離
間方向を、図示しない計測手段によって計測し、第２中
心位置を回転中心として第２構造体１０４を周方向（図
７Ａの矢印Ｅ方向）に沿って回動させ、前記離間距離が
零（上部ダイス４８の第１中心位置と第１インサート部
材６０および第２インサート部材６２の第２中心位置と
が一致する位置）、あるいは、前記離間距離が許容範囲
内（上部ダイス４８の第１中心位置と第１インサート部
材６０および第２インサート部材６２の第２中心位置と
が最大限近接する位置）となるように前記離間距離を調
整する。

【００３７】そして、上部ダイス４８の第１中心位置と
第１インサート部材６０および第２インサート部材６２
の第２中心位置とが一致し、あるいは最大限近接する位
置において、第２構造体１０４を第１構造体１０２の圧
入リング３２の第２孔部４０に沿って圧入する（図７Ｂ
参照）。

【００３８】このようにして、圧入リング３２、上部ダ
イス４８、下部ダイス５０、第１インサート部材６０お
よび第２インサート部材６２とが一体的に組み付けられ
た後、上下方向を逆転させることにより、鍛造金型２６
の製造工程が終了する。

【００３９】本実施の形態では、キャビティ６８を構成
する上部ダイス４８と第１インサート部材６０および第
２インサート部材６２との同軸度を高精度に保持した状
態で複数の構成要素に分割された鍛造金型２６を一体的
に組み付けることができる。この結果、図８Ｅに示され
るように、アウタカップのカップ部１０６の軸線と軸部
１０８の軸線との同軸度が高精度に保持された鍛造製品
１１０を得ることができる。

【００４０】なお、上部ダイス４８の第１中心位置と第
１インサート部材６０および第２インサート部材６２の
第２中心位置との離間距離を調整する他の方法として
は、図７Ｂに示されるように鍛造金型２６を一体的に組
み付けた後、上部ダイス４８の第３孔部５６の内径の中
心を計測し、第１インサート部材６０および第２インサ
ート部材６２のそれぞれの内径部分を、図示しない研磨
装置によって前記計測された中心と同芯となるように研
磨加工してもよい。

【００４１】このようにして鍛造金型２６の製造工程が
終了する。

【００４２】次に、ポンチ８４が図示しない上昇位置に
配置された状態において、キャビティ６８に鍛造用素材
である第３次成形品７８を装填する。そして、図示しな
い機械プレスの駆動作用下にラム（図示せず）に連結さ
れた昇降部材８０と一体的にポンチ８４が下降し、図１
に示す状態となることにより鍛造成形が開始される。

【００４３】なお、ポンチ８４が昇降部材８０と一体的
に下降する際、前記昇降部材８０と第１ダイホルダ１４
との間に設けられた複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄに
よって横方向の偏荷重が好適に吸収され、ガイドスリー
ブ８６を介してポンチ８４を上部ダイス４８の第３孔部
５６の中心に円滑に圧入することができる。

【００４４】さらに、ポンチ８４が下降することによ
り、ポンチ８４およびガイドスリーブ８６は、上部ダイ
ス４８の第３孔部５６内に圧入された状態で一体的に変
位する。

【００４５】このようにしてポンチ８４が下降し、図２
に示される成形開始位置から図４に示されるような成形
終了位置に到達することにより、このポンチ８４を介し
て鍛造用素材に対して鍛造成形が施され、前記鍛造用素
材がキャビティ６８の形状に沿って塑性流動する。

【００４６】このようにして鍛造成形が終了した後、図
示しない機械プレスの駆動作用下にラム（図示せず）に
連結された昇降部材８０と一体的にポンチ８４が所定位
置まで上昇することにより、該ポンチ８４およびガイド
スリーブ８６が上部ダイス４８の第３孔部５６から離間
し、次なる工程の待機状態となる。そして、ノックアウ
トピン７２の変位作用下に鍛造製品１１０（図８Ｅ参
照）が取り出される。

【００４７】本実施の形態に係る鍛造金型２６では、前
記鍛造金型２６の構成要素である上部ダイス４８と第１
インサート部材６０および第２インサート部材６２との
同軸度を高精度に保持することができるため、図８Ｅに
示されるように、鍛造製品１１０として得られるアウタ
カップのカップ部１０６の軸線と軸部１０８の軸線との
同軸度を高精度に保持することが可能となる。

【００４８】従って、本実施の形態では、鍛造成形され
たアウタカップのカップ部１０６と軸部１０８との芯ず
れを、例えば、機械加工（レース加工）等によって修正
する工程が不要となるため、生産効率を向上させ製造コ
ストを低減することができる。

【００４９】なお、本実施の形態では、等速ジョイント
を構成するアウタカップを鍛造用素材として用いている
がこれに限定されるものではなく、例えば、図示しない
段付き部品、段付き歯車等のように部品のある部分と他
の部分との間で同軸精度が必要とされる種々の鍛造成形
品に適用することができることは、勿論である。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００５１】すなわち、鍛造金型を構成する第１型部
材、第１インサート部材および第２インサート部材が同
軸精度よく組み付けられ、得られる鍛造製品の一方の部
分と他方の部分との同軸度を高精度に保持することがで
きる。

【００５２】また、得られる鍛造製品に対し、機械加工
等によって芯ずれを修正する工程が不要となるため、生
産効率を向上させ製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る鍛造金型が適用され
た鍛造用金型装置の縦断面図である。

【図２】図１に示される鍛造金型の拡大図である。

【図３】鍛造成形開始位置からポンチが下降して鍛造成
形が終了した状態を示す縦断面図である。

【図４】図３に示される鍛造金型の拡大図である。

【図５】図５Ａ並びに図５Ｂは、圧入リングに上部ダイ
スを嵌合して第１構造体を組み付けた状態を示す説明図
である。

【図６】図６Ａ並びに図６Ｂは、下部ダイスに第１イン
サート部材および第２インサート部材を嵌合して第２構
造体を組み付けた状態を示す説明図である。

【図７】図７Ａ並びに図７Ｂは、第１構造体に第２構造
体を圧入して鍛造金型を組み付けた状態を示す説明図で
ある。

【図８】図８Ａ〜図８Ｅは、それぞれ、等速ジョイント
を構成するアウタカップの製造工程を示す説明図であ
る。

【図９】本出願人が案出した従来技術に係る冷間鍛造用
金型の縦断面図である。

【符号の説明】

１０…鍛造用金型装置 １２ａ〜１２ｄ…ガイ
ド手段 １４、１６、１８…ダイホルダ ２４、３８、４０、５６、５８、６４、６６…孔部 ２６…鍛造金型 ３２…圧入リング ４８、５０…ダイス ６０、６２…インサー
ト部材 ６８…キャビティ ８４…ポンチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の圧入リングの孔部内に第１型部材
   を嵌合して第１構造体を形成し、前記圧入リングに嵌合
   された第１型部材の三軸方向の第１中心位置を計測する
   とともに、円筒状の第２型部材の孔部内に第１インサー
   ト部材および第２インサート部材を嵌合して第２構造体
   を形成し、前記第２型部材に嵌合された第１インサート
   部材および第２インサート部材の三軸方向の第２中心位
   置を計測する工程と、 第１構造体と第２構造体とを相対的に変位させることに
   より、前記第１中心位置と第２中心位置との離間距離を
   調整し、前記第１中心位置と第２中心位置とが略一致し
   た状態で第１構造体と第２構造体とを一体的に組み付け
   る工程と、を有することを特徴とする鍛造金型の製造方
   法。
2. 【請求項２】軸線方向に沿って連続する第１孔部および
   第２孔部が形成された円筒状の圧入リングと、 前記圧入リングの第１孔部内に嵌合され、貫通する第３
   孔部が形成された第１型部材と、 前記圧入リングの第２孔部内に圧入され、貫通する第４
   孔部が形成された第２型部材と、 前記第２型部材の第４孔部内に軸線方向に沿って嵌合さ
   れる円筒状の第１インサート部材および第２インサート
   部材と、 を備えることを特徴とする鍛造金型。