JP2006297403A - 冷間閉塞鍛造型および冷間閉塞鍛造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、各軸部の先端形状を適切に成形することができ、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形するための生産性を向上させることができる冷間閉塞鍛造型および冷間閉塞鍛造方法を提供する。
【解決手段】 冷間閉塞鍛型は、開閉可能に設けられたダイス１１、２１と、ダイス１１、２１の開閉方向と平行に駆動可能に設けられてダイス１１、２１内に配置されたビレットｗを押圧するパンチ１３、２３と、を有しており、ダイス１１、１２のインプレッション１４、２４の、製品Ｗの軸部Ｗｂの端面と対応する部分１５、２５に逃げ部３を構成すると共に、この部分１５、２５の中央に凸部４を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷間閉塞鍛造型および冷間閉塞鍛造方法に関し、さらに詳しくは、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形するための冷間閉塞鍛造型および冷間閉塞鍛造方法に関するものである。

例えば、ユニバーサルジョイントの十字軸状のスパイダや、等速ジョイントのトリポードなど、放射状に複数の軸部が形成されてなる製品を冷間鍛造により成形する場合、一般に図１に参照されるように、開閉可能に設けられたダイス１１、２１と、このダイス１１、２１の開閉方向と平行に駆動可能に設けられてダイス１１、２１内に配置されたビレットｗを押圧するパンチ１３、２３と、を有する閉塞鍛造型が使用されている。ダイス１１、２１の中心にはビレットｗを配置すると共にパンチ１３、２３が嵌挿されるガイド孔１１ａ、２１ａが形成されている。また、ダイス１１、２１の互いの衝合面には、成形する製品Ｗの形状に応じて、すなわち、製品Ｗの軸部Ｗｂを形成するための部分（軸部形成部分）１４ｂ、２４ｂを放射状に成形されたインプレッション１４、２４が形成されている。
このように構成された閉塞鍛造型では、ビレットｗをダイス１１、２１のガイド孔１１ａ、２１ａ内に配置して型閉じしパンチ１３、２３により押圧すると、ビレットｗが押し潰されてその材料がの各軸部形成部分１４ｂ、２４ｂに流動するよう塑性変形して、放射状の軸部Ｗｂを有する製品Ｗが成形されることとなる。

ところで、閉塞鍛造型を完全密閉にすると、パンチ１３、２３の押圧によるビレットｗの材料の流動に伴って過大な面圧がダイスにかかることになって型寿命が短くなり、最悪の場合には型破損を招く可能性も想定される。そのため、図１１に示すように、従来の一般的なダイス１１’、２１’は、過大な面圧がかからないようにするために、軸部形成部分１４ｂ’、２４ｂ’を製品Ｗ’の軸部Ｗｂ’の成形しようとする長さよりも長く設定して、製品Ｗ’の軸部Ｗｂ’との間に逃げ部３’を形成することが知られている（特許文献１）。そして、特許文献１には、その従来の技術において、成形された製品の軸部の端面を機械加工することも記載されている。

特開２００３−３４３５９２号公報

しかしながら、図１１に示したように、上記従来の軸部形成部分１４ｂ’２４ｂ’に逃げ部４が形成された一般的な閉塞鍛造型にあっては、パンチ１３、２３の押圧によって流動するビレットｗ’の材料の軸部Ｗｂ’となる部分の断面において、ダイス１１’、２１’のインプレッション１４’、２４’と接する周囲が抵抗を受けて流動し難い一方で中央が流動し易いために、中央が突出するように成形されることとなる。その結果、図１２に示すように、成形された製品Ｗ’の軸部Ｗｂ’の先端形状が半球形状のようになる。そのため、特許文献１の段落番号０００３にも記載されているように、従来の技術では、成形された製品Ｗ’の軸部Ｗｂ’の端面を機械加工する必要があることから、工程数が多くなると共に製品Ｗ’を成形するためのビレットｗ’の素材に無駄が生じるため、生産性を高めることができないなどの問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、各軸部の先端形状を
適切に成形することができ、もって、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形するための生産性を向上させることができる冷間閉塞鍛造型および冷間閉塞鍛造方法を提供することを目的とする。

請求項１の冷間閉塞鍛造型に係る発明は、上記目的を達成するため、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形する冷間閉塞鍛造型であって、開閉可能に設けられたダイスと、該ダイスの開閉方向と平行に駆動可能に設けられてダイス内に配置されたビレットを押圧するパンチと、を有しており、前記ダイスのインプレッションの、製品の軸部の先端面と対応する部分に逃げ部を構成すると共に該部分の中央に凸部を設けたことを特徴とするものである。
請求項２の冷間閉塞鍛造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、開閉可能に設けられたダイス内にビレットを配置してパンチにより前記ビレットを押圧することにより、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形する冷間閉塞鍛造方法であって、前記ダイスのインプレッションの、製品の軸部の先端面と対応する部分に逃げ部を構成すると共に該部分の中央に凸部を設け、該ダイス内にビレットを配置してパンチにより前記ビレットを押圧してその材料を流動させ、ビレットの材料の軸部となる部分の先端面が部分的に前記凸部に当ると共に周囲の部分が逃げ部に流入するように成形することを特徴とするものである。

請求項１の冷間閉塞鍛造型に係る発明では、ダイス内にビレットを配置して型閉じした状態でパンチによりビレットを加圧すると、ビレットの材料がダイスのインプレッションにより構成されるキャビティの軸部形成部分に流動して、放射状の軸部を有する製品が成形さる。ダイスのインプレッションには、その製品の軸部の先端面と対応する部分に逃げ部が構成されると共にこの部分の中央に凸部が設けられている。そのため、軸部形成部分を流動するビレットの材料の先端部分の中央部分がインプレッションに設けられた凸部に当接してその流動が規制され、材料の先端部分の周囲部分が凸部以外の逃げ部に流入することにより、成形された製品の各軸部の先端形状が適切に成形される。
請求項２の冷間閉塞鍛造方法に係る発明では、インプレッションの製品の軸部の先端面と対応する部分に逃げ部を構成すると共にこの部分の中央に凸部を設けたダイス内にビレットを配置して、パンチによりビレットを押圧して放射状に軸部が形成された製品を成形する。ビレットの材料がダイスの軸部形成部分を流動するとき、その中央部分が凸部に当てその流動が規制されると共に、その周囲の部分が凸部以外の逃げ部に流入する。そのため、成形された製品の各軸部の先端形状が適切に成形される。

請求項１の発明によれば、ダイスのインプレッションの、製品の軸部の先端面と対応する部分に逃げ部を構成すると共に該部分の中央に凸部を設けたという簡単な構成で、各軸部の先端形状を適切に成形することができ、したがって、放射状に軸部が形成されてなる製品を生産性よく成形することが可能な冷間閉塞鍛造型を提供することができる。
請求項２の発明によれば、ダイスのインプレッションの、製品の軸部の先端面と対応する部分に逃げ部を構成すると共に該部分の中央に凸部を設けて、このダイス内にビレットを配置し型閉じしてパンチによりビレットを押圧してその材料を流動させ、ビレットの材料の軸部となる部分の先端面が部分的に凸部に当ると共に、凸部以外の周囲の部分が逃げ部に流入するように成形するという簡単な構成で、各軸部の先端形状を適切に成形することができ、したがって、放射状に軸部が形成されてなる製品を生産性よく成形することが可能な冷間閉塞鍛造方法を提供することができる。

最初に、本発明の冷間閉塞鍛型の実施の一形態を図１〜図４に基づいて詳細に説明する
。図において、同一符号は同様の部分または相当する部分に付すものとする。なお、この実施の形態においては、放射状に複数の軸部を形成してなる製品として、ボス部Ｗａの周囲にローラをそれぞれ取り付けるための３本のトラニオン軸Ｗｂを中心角度が１２０度の間隔で放射状に形成された等速ジョイントのトリポードＷであり、このトリポードを成形するための冷間閉塞鍛造型である場合により説明する。
図１に示すように、本発明の冷間閉塞鍛型は、概略、開閉可能に設けられたダイス１１、２１と、このダイス１１、２１の開閉方向と平行に駆動可能に設けられてダイス１１、２１内に配置されたビレットｗを押圧するパンチ１３、２３と、を有しており、ダイス１１、２１のインプレッション１４、２４の、製品Ｗの軸部Ｗｂの端面と対応する部分１５、２５に逃げ部３を構成すると共に、この部分１５、２５の中央に凸部４を設けたものである。

図１に示すように、ダイス１１、２１は、一対で構成されたもので、上下に配置されている。ダイス１１、２１は、それぞれ補強リング１２、２２に嵌合保持されている。両ダイス１１、２１の中央には、ガイド孔１１ａ、２１ａがそれぞれ上下に貫通するように設けられている。ガイド孔１１ａ、２１ａにはパンチ１３、２３がそれぞれ嵌挿されている。パンチ１３、２３のビレットｗを押圧する先端面は、トリポードＷのボス部Ｗａに後の工程で打ち抜き穿設する軸孔に応じた径の凹部を形成すべく、中央部が突出するように成形されている。ダイス１１、補強リング１２、パンチ１３は、上型１を構成し、ダイス２１、補強リング２２、パンチ２３は、下型２を構成する。上型１および下型２は、複動プレス装置に組込まれ、それぞれ専用の駆動機構により昇降駆動されるようになっている。そして、補強リング１２、２２を含む上下一対のダイス１１、２１は、開閉するよう相対的に昇降駆動され、鍛造時には所定の型締力で型閉じされて、その衝合面に形成されたインプレッション１４、２４によりキャビティを画成する。また、上下一対のパンチ１３、２３は、鍛造時には、対応するダイス１１、２１の透孔１１ａ、２１ａ内を相互に接近する方向へ駆動され、予め両者の間に供給されたビレットｗの材料を、型閉じされてダイス１１、２１の衝合面に形成されたインプレッション１４、２４内に流動させるように押圧作動する。

ダイス１１、２１の衝合面に形成されたインプレッション１４、２４は、成形するトリポードＷの形状に応じてキャビティを画成すべく、ボス部Ｗｂを形成するためのボス部形成部分１４ａ、２４ａと、トラニオン軸部Ｗｂを形成するためのトラニオン軸部形成部分１４ｂ、２４ｂとを備えている。ボス部形成部分１４ａ、２４ａの中央にはガイド孔１１ａ、２１ａがそれぞれ連通している。トラニオン軸部形成部分１４ｂ、２４ｂは、型開閉方向（図１における上下方向）と直交する方向（図１における水平方向）に放射状に延びている。型開閉方向は軸方向ということもでき、これと直交する方向は径方向ということもできる。なお、図にはトラニオン軸部形成部分１４ｂ、２４ｂを単一でしか表していないことに注意されたい。トラニオン軸部形成部分１４ｂ、２４ｂの径方向の長さは、成形しようとするトリポードＷのトラニオン軸部Ｗｂの径方向の長さよりも僅かに長く設定されており、その結果、トラニオン軸部形成部分１４ｂ、２４ｂの径方向外側の先端面１５、２５に、トリポードＷのトラニオン軸部Ｗｂの先端面に対する逃げ部３が構成される。そして、トラニオン軸部形成部分１４ｂ、２４ｂの径方向外側の先端面１５、２５の中央には、逃げ部３に突出する凸部４が型開閉方向に延在するよう一体に形成されている。図３に示した実施の形態における凸部４は、平面視で略半円形形状に形成されているが、ビレットｗの材質や逃げ部３の容積、パンチ１３、２３による成形圧力などによって、その幅や半径などの突出量を設定することができ、また、平面視における形状を半楕円形や半長円形、台形などに設定することもできる。図２に示すように、凸部４の幅は、トラニオン軸部形成部分１４ｂ、２４ｂの底部から衝合面の開口部に向かって漸次僅かに狭くなるように構成されている。また、トラニオン軸部形成部分１４ｂ、２４ｂの径方向外側の先端面１５、２５とその凸部４は、図４に示すように底部から衝合面の開口部に向かって径
方向の長さが漸次長くなるように、型開閉方向に対して角度αで傾斜するよう成形されている。なお、このトラニオン軸部形成部分１４ｂ、２４ｂの径方向外側の先端面１５、２５の傾斜角度αは０度よりも大きく且つ３０度以下に設定するこができる。

次に、本発明の冷間閉塞鍛造方法の実施の一形態を、上述したように等速ジョイントのトリポードＷを成形するために構成された冷間閉塞鍛造型を用いる場合によって、その作動と共に、図５〜図９に基づいて詳細に説明する。
本発明の冷間閉塞鍛造方法は、概略、開閉可能に設けられたダイス１１、２１内にビレットｗを配置してパンチ１３、２３によりビレットｗを押圧することにより、放射状に軸部Ｗｂが形成されてなる製品Ｗを成形するものであって、ダイス１１、２１のインプレッション１４、２４の、製品Ｗの軸部Ｗｂの先端面と対応する部分１５、２５に逃げ部３を構成すると共にこの部分１５、２５の中央に凸部４を設けたものを用意し、ダイス１１、２１内にビレットｗを配置してパンチ１３、２３によりビレットｗを押圧してその材料を流動させ、ビレットｗの材料の軸部Ｗｂとなる部分の先端面の中央部分が凸部４に当ると共に周囲の部分が逃げ部３に流入するように成形するものである。

トリポードＷを成形するに際して、用意されるビレットｗの径は、ダイス１１、２１のガイド孔１１ａ、２１ａに嵌挿し得る大きさに成形されている。また、ビレットｗの高さは、成形するトリポードＷの容積に応じて設定されている。
最初に、複動プレス装置の駆動機構により、上型１と下型２を相対的に離間させて型開きし、また、ダイス１１に対してパンチ１３を上昇させると共にダイス２１に対してパンチ２３を下降させた状態とする。この状態で、ビレットｗを下型２のダイス２１のガイド孔２１ａに挿入し、図５に示すように、上型１と下型２を相対的に近接させて所定の型締め力で型閉じする。これにより、ダイス１１、２１の衝合面に形成されたインプレッション１４、２４により、成形しようとするトリポードＷの形状に応じたキャビティが画成されることとなる。

続いて、パンチ１３、２３を互いに近接させるように駆動してビレットｗを押圧すると、図６に示すように、ビレットｗの材料が軸部形成部分１４ｂ、２４ｂに流動し、最終的にはパンチ１３、２３の互いの近接限（プレスの下死点）で、図７に示すようにボス部Ｗａの周囲に３本のトラニオン軸部Ｗｂが均等な中心角度で放射状に形成されてなるトリポードＷが成形される。

ここで、軸部形成部分１４ｂ、２４ｂを流動するビレットｗの材料は、軸部形成部分１４ｂ、２４ｂと接する周囲の部分が流動抵抗を受けるため、中央部分が突出するようになる。しかしながら、本発明では、軸部形成部分１４ｂ、２４ｂの径方向外側の先端面１５、２５の位置が成形しようとするトラニオン軸部Ｗｂの先端面の位置よりも径方向外側に位置するよう設定されており、逃げ部３が構成されている。そして、軸部形成部分１４ｂ、２４ｂの先端面１５、２５の中央には凸部４が逃げ部３に突出するように形成されている。そのため、軸部形成部分１４ｂ、２４ｂを流動するビレットｗの材料の先端は、図９に示すように、中央に形成された凸部４に当ってその流動が規制され、最終的には図１０に示すように、凸部４の周囲の逃げ部３に流入することとなる。その結果、図８に示すように、ダイス１１、２１に過大な面圧がかかることなく、しかも、トラニオン軸部Ｗｂの先端面が良好な形状のトリポードＷが成形されることとなる。したがって、従来の技術（図１１および図１２を参照）のように、成形後にトリポードＷ’のトラニオン軸部Ｗｂ’の先端面を機械加工する必要がなく、工程数を低減させることができると共に、ビレットｗの容積を成形しようとするトリポードＷの容積と略同じに設定することができることから無駄が生じることがなく、生産性を高めることができる。

なお、本発明は、上述した等速ジョイントのトリポードＷを成形する実施の形態に限定されることはなく、ユニバーサルジョイントの十字軸状のスパイダなど、放射状に軸部が形成されてなる他の製品を成形する場合にも適用することができる。なお、十字軸状のスパイダを成形する場合には、軸部の中央にボス部を成形する必要はなくダイス１１、２１の衝合面のインプレッション１４、２４はスパイダの形状に応じて形成される。

本発明の冷間閉塞鍛造型の実施の一形態を説明するために示した断面図である ダイスの中心から軸部形成部分を軸方向に見た拡大断面図である ダイスの軸部形成部分を拡大して示す平面図または底面図である。 ダイスの軸部形成部分を示す拡大断面図である。 ダイス内にビレットを配置して型閉じした状態を説明するために示した断面図である。 図５の状態からパンチによりビレットを押圧して成形を開始した状態を説明するために示した断面図である。 図６の状態からさらにパンチにより押圧してプレスの下死点に至った状態を説明するために示した断面図である。 本発明により成形された製品としてのトリポードの部分拡大断面図である。 ビレットの材料の中央部が凸部に当ってその流動が規制された状態を説明するために示した概念図である。 図９の状態からビレットの材料の周囲がさらに流動して逃げ部に流入した状態を説明するために示した概念図である。 従来の技術における冷間閉塞鍛造型により成形されるトラニオン軸部の先端形状を説明するために示した断面図である。 従来の技術により成形されたトリポードの部分断面図である。

符号の説明

Ｗ：トリポード（製品）、 Ｗｂ：トラニオン軸部（軸部）、 １１、２１：ダイス、
１３、２３：パンチ、 １４、２４：インプレッション、 １４ｂ、２４ｂ：軸部形成部分、 １５、２５：先端面（製品の軸部の先端面と対応する部分）、 ３：逃げ部、 ４：凸部

Claims (2)

1. 放射状に軸部が形成されてなる製品を成形する冷間閉塞鍛造型であって、
   開閉可能に設けられたダイスと、該ダイスの開閉方向と平行に駆動可能に設けられてダイス内に配置されたビレットを押圧するパンチと、を有しており、
   前記ダイスのインプレッションの、製品の軸部の先端面と対応する部分に逃げ部を構成すると共に該部分の中央に凸部を設けたことを特徴とする冷間閉塞鍛造型。
2. 開閉可能に設けられたダイス内にビレットを配置してパンチにより前記ビレットを押圧することにより、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形する冷間閉塞鍛造方法であって、
   前記ダイスのインプレッションの、製品の軸部の先端面と対応する部分に逃げ部を構成すると共に該部分の中央に凸部を設け、
   該ダイス内にビレットを配置してパンチにより前記ビレットを押圧してその材料を流動させ、ビレットの材料の軸部となる部分の先端面の中央部分が前記凸部に当ると共に周囲の部分が逃げ部に流入するように成形することを特徴とする冷間閉塞鍛造方法。
   

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