JP3375041B2 - Gear forming method and forming apparatus - Google Patents
Gear forming method and forming apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プレスにより、歯
車を成形するのに利用される歯車の成形方法および成形
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gear forming method and a gear forming apparatus used for forming a gear by a press.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8および図9は、従来における歯車の
成形過程を説明する図である。例示した歯車101は、
図9(g)に示すように、外歯101aを有し且つ中空
状を成すものであって、その片側にフランジ部101b
を介して中空状の軸部101cを一体的に備えており、
軸部101cの先端側にはセレーション101dが設け
てある。2. Description of the Related Art FIGS. 8 and 9 are views for explaining a conventional gear forming process. The illustrated gear 101 is
As shown in FIG. 9 (g), it has external teeth 101a and is hollow, and has a flange portion 101b on one side thereof.
Is integrally provided with a hollow shaft portion 101c through
A serration 101d is provided on the tip side of the shaft 101c.
【0003】上記歯車101を成形するには、図8のブ
ロックB101において材料を切断して図9(a)に示
す歯車素材100を用意し、ブロックB102において
歯車素材100を熱処理(焼鈍)したのち、ブロックB
103において歯車素材100にショットブラストを行
い、さらに、ブロックB104において潤滑処理を行っ
たのち、ブロックB105において1回目の冷間鍛造
(op1)を行って歯車素材100を図9(b)に示す
形状に成形する。To form the gear 101, the material is cut in a block B101 shown in FIG. 8 to prepare a gear material 100 shown in FIG. 9A, and the gear material 100 is heat-treated (annealed) in a block B102. , Block B
In step 103, the gear material 100 is shot blasted, and further in block B104, a lubrication process is performed, and then in block B105, the first cold forging (op1) is performed to form the gear material 100 in the shape shown in FIG. 9B. To mold.
【0004】こののち、ブロックB102〜B105に
示す熱処理、ショットブラスト、潤滑処理および冷間鍛
造を繰り返し行い、2回目の冷間鍛造(op2)では、
図9(c)に示す如く中空部100eを成形し、3回目
の冷間鍛造(op3)では、図9(d)に示す如く全体
成形とともに軸部100cを成形し、4回目の冷間鍛造
(op4)では、図9(e)に示す如く全体成形ととも
にフランジ部100bを成形し、5回目の冷間鍛造(o
p5)では、図9(f)に示す如く全体成形とともに外
歯100aを成形し、最後の6回目の冷間鍛造(op
6)により、歯車素材100を、外歯101a、フラン
ジ部101b、軸部101cおよびセレーション101
dを有する歯車101に成形する。このようにして成形
された歯車101は、ブロックB106において外観目
視が行われ、成形不良の有無が確認されることとなる。After that, the heat treatment, shot blasting, lubrication treatment and cold forging shown in blocks B102 to B105 are repeated, and in the second cold forging (op2),
The hollow portion 100e is formed as shown in FIG. 9C, and in the third cold forging (op3), the shaft portion 100c is formed together with the entire forming as shown in FIG. 9D, and the fourth cold forging is performed. In (op4), the flange portion 100b is formed together with the entire forming as shown in FIG. 9 (e), and the fifth cold forging (o
In p5), as shown in FIG. 9 (f), the outer teeth 100a are formed together with the whole forming, and the final sixth cold forging (op
6), the gear material 100 is provided with the external tooth 101a, the flange portion 101b, the shaft portion 101c and the serration 101.
The gear 101 having d is molded. The appearance of the gear 101 molded in this way is visually checked in block B106, and the presence or absence of molding defects is confirmed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな従来の歯車の成形にあっては、冷間鍛造による成形
であるため、成形工程が非常に多いと共に、大型の冷間
鍛造用プレス装置が必要であるといった問題があり、こ
のような問題を解決することが課題であった。However, in the conventional gear forming as described above, since it is formed by cold forging, the number of forming steps is very large and a large-sized cold forging press device is used. There is a problem that is necessary, and the problem was to solve such a problem.
【0006】[0006]
【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、プレスによる歯車の成形において、成形
工程を削減することができると共に、設備の縮小や省力
化などを図ることができる歯車の成形方法を提供するこ
とを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is possible to reduce the number of molding steps in molding gears by a press, and to reduce equipment and labor. It is an object of the present invention to provide a method for forming a gear that can achieve the above.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係わる歯車の成
形方法は、請求項1として、歯車を成形するに際し、熱
間鍛造により歯車素材を歯部を含み所定の形状に成形し
たのち、冷間鍛造により歯車素材を歯車に成形する方法
であって、熱間鍛造において成形された歯車素材の歯部
を冷間鍛造においてしごき加工すると共に、歯車素材の
歯部のしごき加工において、歯先面および歯面のしごき
量よりも歯底面のしごき量を小さくした構成とし、請求
項2として、歯車が外歯であり且つ中空状であって、冷
間鍛造において、中空状に成形された歯車素材の内径を
拡大する成形を行う構成とし、請求項3として、熱間鍛
造において、固体潤滑剤を添加した白色離型剤を用いる
構成とし、請求項4として、歯車を成形するに際し、熱
間鍛造により歯車素材を歯部を含み所定の形状に成形し
たのち、冷間鍛造により歯車素材を歯車に成形する方法
であって、歯車が、片側に内向きのフランジ部を介して
中空状の軸部を備えると共に、軸部にセレーションとそ
の先端の小径部を有し且つセレーションの先端に面取り
部を有しており、熱間鍛造において軸部の先端部外周に
先端側を小径とするテーパ部を形成し、冷間鍛造におい
て軸部に面取り部を有するセレーションおよび小径部を
形成する構成とし、請求項5として、冷間鍛造において
軸部の先端の肉を内側に流出させて面取り部を有するセ
レーションおよび小径部を形成する構成とし、請求項6
として、歯車の軸部の軸線に直交する線に対する面取り
部の角度をθ1とし、歯車の小径部の外径をφ1とした
場合、熱間鍛造において軸部の軸線に直交する線に対す
るテーパ部の角度θ2をθ1+5゜〜θ1+15゜に形
成し、テーパ部の小径端部の直径φ2をφ1−1mmに
形成する構成としており、上記の構成を従来の課題を解
決するための手段としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for forming a gear according to claim 1, wherein when forming the gear, the gear material is formed into a predetermined shape including a tooth portion by hot forging and then cooled. A method of forming a gear material into a gear by hot forging, wherein the tooth portion of the gear material formed in hot forging is ironed in cold forging, and the tooth tip surface is formed in ironing of the tooth portion of gear material. And a tooth bottom having an ironing amount smaller than an ironing amount of the tooth surface, wherein the gear has external teeth and is hollow, and in cold forging, a gear material formed into a hollow shape Is formed by enlarging the inner diameter of the gear, a white mold release agent to which a solid lubricant is added is used in hot forging as claimed in claim 3, and hot forging is carried out when molding a gear as claimed in claim 4. By gear A method of forming a gear material into a gear by cold forging after forming a material into a predetermined shape including a tooth portion, wherein the gear has a hollow shaft portion on one side through an inward flange portion. At the same time, the shaft portion has serrations and a small diameter portion at its tip, and the serration tip has a chamfered portion.In hot forging, a tapered portion having a small diameter on the tip side is formed on the outer periphery of the tip portion of the shaft portion. In the cold forging, a serration having a chamfered portion and a small diameter portion are formed in the cold forging, and in the cold forging, a serration having a chamfered portion and a chamfered portion having a chamfered portion are caused to flow inward in the cold forging. A structure for forming a portion,
Assuming that the angle of the chamfered part with respect to the line orthogonal to the axis of the gear is θ1 and the outer diameter of the small diameter part of the gear is φ1, the taper of the tapered part with respect to the line orthogonal to the axis of the shaft is hot forged. The angle θ2 is formed in the range of θ1 + 5 ° to θ1 + 15 °, and the diameter φ2 of the small diameter end of the taper portion is formed to φ1-1 mm. The above configuration serves as means for solving the conventional problems.
【0008】なお、請求項1における冷間鍛造には、し
ごき加工あるいはサイジングや絞り加工などが含まれ
る。The cold forging in claim 1 includes ironing, sizing and drawing.
【0009】また、請求項6において、熱間鍛造におい
て軸部の軸線に直交する線に対するテーパ部の角度θ2
をθ1+5゜〜θ1+15゜としたのは、角度θ2をθ
1+5゜よりも小さくすると、冷間鍛造において軸部に
面取り部を有するセレーションおよび小径部を形成する
際に、軸部の先端部分(セレーションおよび小径部の形
成部分)の肉の流動性が充分に得られず、フランジ部と
軸部との連続部分に座屈が生じたり、セレーション先端
の谷部分に肉引けが生じたりすることがあるからであ
り、さらに、角度θ2をθ1+15゜よりも大きくする
と、最終的に形成される面取り部の角度θ1よりも大き
くなり過ぎて面取り部への肉が不足し、面取り部に欠肉
が生じることがあるからである。さらに、テーパ部の小
径端部の直径φ2をφ1−1mmとしたのは、冷間鍛造
時の先端部の抵抗を小さくして、成形性を高めるためで
あって、φ1−1mmよりも小さくすると、抵抗が小さ
くなりすぎて欠肉が生じやすくなるからである。Further, in claim 6, in the hot forging, the angle θ2 of the taper portion with respect to the line orthogonal to the axis line of the shaft portion.
Is set to θ1 + 5 ° to θ1 + 15 ° because the angle θ2 is θ
If the angle is smaller than 1 + 5 °, the fluidity of the meat at the tip of the shaft (the portion where the serration and the small diameter part is formed) will be sufficient when forming the serration having a chamfered part on the shaft and the small diameter part in cold forging. This is because it may not be obtained, and buckling may occur in the continuous portion of the flange portion and the shaft portion, or shrinkage may occur in the valley portion of the serration tip. Further, if the angle θ2 is made larger than θ1 + 15 ° This is because the angle θ1 of the chamfered part to be finally formed becomes too large, the thickness of the chamfered part is insufficient, and the chamfered part may be lacking in thickness. Further, the reason why the diameter φ2 of the small diameter end of the taper portion is set to φ1-1 mm is to reduce the resistance of the tip end portion during cold forging to improve the formability, and when it is smaller than φ1-1 mm. This is because the resistance becomes too small and flesh is likely to occur.
【0010】また、本発明の請求項7に係わる成形装置
は、上記歯車の成形方法の実施に使用し得るもので、外
歯を有する中空状の歯車を成形する装置であって、歯車
素材の内側に挿入されるパンチと、パンチとともに歯車
素材が圧入されるダイを備え、パンチとダイとの間隔に
基づくしごき量の設定として、歯先面および歯面のしご
き量よりも歯底面のしごき量を小さくした構成としてい
る。Further, a molding apparatus according to claim 7 of the present invention can be used for carrying out the above-mentioned gear molding method, and is an apparatus for molding a hollow gear having external teeth, which is made of a gear material. Equipped with a punch to be inserted inside and a die into which the gear material is press-fitted together with the punch.As the setting of the ironing amount based on the distance between the punch and the die, the ironing amount of the tooth bottom surface rather than the ironing amount of the tooth tip surface and tooth surface Is made smaller.
【0011】[0011]
【発明の作用】本発明の請求項1に係わる歯車の成形方
法では、熱間鍛造により歯車素材が歯部を含めて完成寸
法に近い状態に成形されるので、歯部の成形等の最小限
の成形を冷間鍛造で行うことが可能となり、これによ
り、成形工程の数が大幅に削減されると共に、大型の冷
間鍛造用プレス装置でなくても歯車を成形し得ることと
なる。また、冷間鍛造において、熱間鍛造で成形された
歯車素材の歯部をしごき加工することにより、同冷間鍛
造において歯部の歯形精度が得られることとなる。さら
に、歯車素材の歯部のしごき加工において、歯先面およ
び歯面のしごき量よりも歯底面のしごき量を小さくした
ので、とくに歯形精度が要求される歯先面および歯面が
充分なしごき量で成形されることとなり、歯先面および
歯面に比べて歯形精度が多少ラフでよい歯底面にあって
は、これを成形する型(例えばダイ)との当たりが弱め
られ、型に対するかじりが防止されることとなる。In the method for forming a gear according to the first aspect of the present invention, since the gear material including the tooth portion is formed into a state close to the completed dimension by the hot forging, the formation of the tooth portion is minimized. Can be formed by cold forging, whereby the number of forming steps can be significantly reduced, and the gear can be formed without using a large-sized cold forging press device. Further, in cold forging, the tooth profile accuracy of the tooth portion is obtained in the cold forging by ironing the tooth portion of the gear material formed by hot forging. Further, in the ironing process of the tooth portion of the gear material, the ironing amount of the tooth bottom surface was made smaller than the ironing amount of the tooth top surface and tooth surface. When the tooth bottom surface has a slightly rougher tooth profile accuracy than the tooth crest and tooth surface, the contact with the mold (for example, the die) that molds this is weakened, and galling against the mold Will be prevented.
【0012】[0012]
【0013】[0013]
【0014】本発明の請求項2に係わる歯車の成形方法
では、歯車が外歯であり且つ中空状であって、冷間鍛造
において、中空状に成形された歯車素材の内径を拡大す
る成形を行うので、少ないしごき量で所定の歯形精度が
得られることとなる。In the gear forming method according to the second aspect of the present invention, the gear has external teeth and is hollow, and in cold forging, the hollow material is formed by expanding the inner diameter of the gear material. Since this is performed, a predetermined tooth profile accuracy can be obtained with a small ironing amount.
【0015】本発明の請求項3に係わる歯車の成形方法
では、熱間鍛造において、固体潤滑剤を添加した白色離
型剤を用いているので、潤滑性が良好であり、後の冷間
鍛造に送る歯車素材として抜け勾配の少ない歯車素材が
得られることとなる。In the gear forming method according to the third aspect of the present invention, since the white mold release agent to which the solid lubricant is added is used in the hot forging, the lubricity is good, and the cold forging later is performed. As a gear material to be sent to, a gear material having a small draft can be obtained.
【0016】本発明の請求項4に係わる歯車の成形方法
では、熱間鍛造により歯車素材が歯部を含めて完成寸法
に近い状態に成形されるので、歯部の成形等の最小限の
成形を冷間鍛造で行うことが可能となり、これにより、
成形工程の数が大幅に削減されると共に、大型の冷間鍛
造用プレス装置でなくても歯車を成形し得ることとな
る。また、歯車が、片側に内向きのフランジ部を介して
中空状の軸部を備えると共に、軸部にセレーションとそ
の先端の小径部を有し且つセレーションの先端に面取り
部を有するものであって、この歯車を成形するに際し、
熱間鍛造において軸部の先端部外周に先端側を小径とす
るテーパ部を形成することにより、冷間鍛造における軸
部の先端部分の肉の流動性を確保する。つまり、熱間鍛
造で形成した軸部には長さや径の寸法にばらつきが生じ
ていることがあり、その誤差が大きくなると、冷間鍛造
において軸部にセレーションを形成する際に軸部の先端
部分の肉の流動性が低下し、先端側に余肉が発生しにく
くなって、フランジ部と軸部との連結部分に座屈が生じ
たり、セレーション先端の谷部分に肉引けが生じたりす
ることがある。これに対して、当該歯車の成形方法で
は、熱間鍛造において軸部の先端部外周にテーパ部を形
成しているので、冷間鍛造において軸部の先端部分の肉
の流動性が高められ、セレーションを形成しやすくなる
と共に、先端側に余肉が発生し易くなり、これにより、
座屈や肉引けといった成形不良を発生させることなく、
軸部に面取り部を有するセレーションおよび小径部を形
成し得ることとなる。In the gear forming method according to the fourth aspect of the present invention, since the gear material including the tooth portion is formed into a state close to the completed dimension by the hot forging, the minimum shaping such as the tooth portion is formed. Can be performed by cold forging, which allows
The number of forming steps is significantly reduced, and the gear can be formed without using a large-sized cold forging press device. Further, the gear has a hollow shaft portion on one side through an inward flange portion, has a serration and a small diameter portion at its tip on the shaft portion, and has a chamfered portion at the tip of the serration. , When molding this gear,
By forming a taper portion having a small diameter on the tip side on the outer circumference of the tip portion of the shaft portion in hot forging, the fluidity of the meat at the tip portion of the shaft portion in cold forging is ensured. In other words, the length and diameter of the shank formed by hot forging may vary, and if the error becomes large, the tip of the shank will be cut when forming the serration on the shank during cold forging. The fluidity of the meat of the part is reduced, it is difficult to generate excess meat on the tip side, buckling occurs at the connecting part between the flange part and the shaft part, and shrinkage occurs at the valley part of the serration tip. Sometimes. On the other hand, in the gear forming method, since the tapered portion is formed on the outer periphery of the tip portion of the shaft portion in the hot forging, the fluidity of the meat at the tip portion of the shaft portion is increased in the cold forging, It is easy to form serrations, and excess thickness is likely to occur on the tip side.
Without causing molding defects such as buckling or shrinkage,
It is possible to form the serration having the chamfered portion on the shaft portion and the small diameter portion.
【0017】本発明の請求項5に係わる歯車の成形方法
では、冷間鍛造において軸部の先端の肉を内側に流出さ
せて面取り部を有するセレーションおよび小径部を形成
するので、軸部に対するセレーションおよび小径部の部
分の断面積減少率が小さい状態となり、押し切り時の座
屈応力による成形不良が防止される。In the gear forming method according to the fifth aspect of the present invention, in cold forging, the meat at the tip of the shaft portion is caused to flow inward to form the serration having the chamfered portion and the small diameter portion. Also, the reduction rate of the cross-sectional area of the small-diameter portion is small, so that defective molding due to buckling stress at the time of pressing can be prevented.
【0018】本発明の請求項6に係わる歯車の成形方法
では、歯車の軸部の軸線に直交する線に対する面取り部
の角度をθ1とし、歯車の小径部の外径をφ1とした場
合、熱間鍛造において軸部の軸線に直交する線に対する
テーパ部の角度θ2をθ1+5゜〜θ1+15゜に形成
し、テーパ部の小径端部の直径φ2をφ1−1mmに形
成するので、後の冷間鍛造において、軸部の先端部分の
肉の流動性が不充分になったり、最終的に形成される面
取り部の角度θ1よりも大きくなり過ぎて面取り部への
肉が不足したりすることがなく、フランジ部と軸部との
連続部分の座屈、セレーション先端の谷部分の肉引け、
あるいは面取り部の欠肉といった成形不良を防止し得
る。In the method for forming a gear according to claim 6 of the present invention, when the angle of the chamfered portion with respect to the line orthogonal to the axis of the gear shaft is θ1 and the outer diameter of the small diameter portion of the gear is φ1, the heat In the cold forging, the angle θ2 of the taper portion with respect to the line orthogonal to the axis of the shaft portion is formed to be θ1 + 5 ° to θ1 + 15 °, and the diameter φ2 of the small diameter end portion of the taper portion is formed to φ1-1 mm. In the above, the fluidity of the meat at the tip of the shaft portion is not insufficient, and the chamfered portion does not become insufficiently thicker than the angle θ1 of the chamfered portion finally formed. Buckling of the continuous part of the flange part and shaft part, thinning of the valley part of the serration tip,
Alternatively, it is possible to prevent defective molding such as lack of thickness of the chamfered portion.
【0019】本発明の請求項7に係わる歯車の成形装置
では、パンチとダイの協働による冷間鍛造が行われ、こ
の冷間鍛造として外歯をしごき加工する際に、パンチで
中空状歯車素材の内側形状を保持し、または、歯車素材
の内径を拡大する成形を行って少ないしごき量で所定の
歯形精度を得るようにしており、さらに、パンチとダイ
との間隔に基づくしごき量の設定として、歯先面および
歯面のしごき量よりも歯底面のしごき量を小さくしてい
るので、とくに歯形精度が要求される歯先面および歯面
を充分なしごき量で成形することとなり、歯先面および
歯面に比べて歯形精度が多少ラフでよい歯底面にあって
は、ダイとの当たりを弱めてかじりを防止する。In the gear forming apparatus according to the seventh aspect of the present invention, cold forging is performed by the cooperation of the punch and the die, and when the external teeth are ironed as the cold forging, the hollow gear is punched by the punch. The inner shape of the material is retained or the inner diameter of the gear material is enlarged to achieve the desired tooth profile accuracy with a small amount of ironing.In addition, the amount of ironing based on the distance between the punch and the die is set. As the ironing amount of the tooth bottom surface is smaller than the ironing amount of the tooth top surface and the tooth surface, the tooth top surface and tooth surface that require particularly accurate tooth profile are formed with a sufficient ironing amount. If the tooth bottom surface has a slightly rougher tooth profile accuracy than the leading and tooth surfaces, the contact with the die is weakened to prevent galling.
【0020】[0020]
【発明の効果】本発明の請求項1に係わる歯車の成形方
法によれば、熱間鍛造の後に冷間鍛造を行う工程とした
ことから、熱間鍛造により歯車素材を歯部を含めて完成
寸法に近い状態に成形し、歯部の成形等の最小限の成形
を冷間鍛造で行うことが可能となり、冷間鍛造だけで成
形を行っていた従来と比べると、成形工程の数を大幅に
削減することができると共に、大型の冷間鍛造用プレス
装置でなくても充分に歯車を成形することができ、これ
により、製作時間の短縮、作業性および生産性の向上、
設備の縮小、省力化および低コスト化などがもたらされ
る。また、とくに冷間鍛造において、熱間鍛造で成形さ
れた歯車素材の歯部をしごき加工することにより、同冷
間鍛造において歯部の良好な歯形精度を得ることができ
る。さらに、とくに歯形精度が要求される歯先面および
歯面を充分なしごき量で成形することができ、その一方
で、歯先面および歯面に比べて歯形精度が多少ラフでよ
い歯底面にあっては、これを成形するダイとの当たりを
弱めてダイに対するかじりを防止することができ、離型
性を高めることができると共に、ダイの寿命向上も図る
ことができる。According to the gear forming method of the first aspect of the present invention, since the step of performing cold forging after hot forging is completed, the gear material including the tooth portion is completed by hot forging. It is possible to mold in a state close to the dimensions, and to perform minimum molding such as molding of teeth by cold forging, and the number of molding processes is significantly larger than the conventional method in which molding was performed only by cold forging. The gears can be sufficiently formed without using a large-sized cold forging press device, which shortens the manufacturing time, improves workability and productivity,
This will lead to equipment reduction, labor saving, and cost reduction. Further, particularly in cold forging, by ironing the tooth portion of the gear material formed by hot forging, a good tooth profile accuracy of the tooth portion can be obtained in the cold forging. Furthermore, it is possible to form the tooth top surface and tooth surface, which require particularly tooth profile accuracy, with a sufficient ironing amount. On the other hand, the tooth bottom surface, which has a slightly rougher tooth profile accuracy than the tooth top surface and tooth surface, can be formed. In this case, it is possible to prevent the die from being galled by weakening the contact with the die for molding the die, improve the releasability, and extend the life of the die.
【0021】[0021]
【0022】[0022]
【0023】本発明の請求項2に係わる歯車の成形方法
によれば、請求項1と同様の効果を得ることができるう
えに、冷間鍛造において外歯であり且つ中空状に成形さ
れた歯車素材の内径を拡大する成形を行うことから、少
ないしごき量で所定の歯形精度を得ることができ、冷間
鍛造用プレス装置のさらなる省力化などにも貢献し得
る。According to the gear forming method of the second aspect of the present invention, the same effect as that of the first aspect can be obtained, and in the cold forging, the outer tooth and the hollow gear are formed. Since the forming is performed such that the inner diameter of the material is enlarged, a predetermined tooth profile accuracy can be obtained with a small ironing amount, which can contribute to further labor saving of the cold forging press device.
【0024】本発明の請求項3に係わる歯車の成形方法
によれば、請求項1および2と同様の効果を得ることが
できるうえに、熱間鍛造において、固体潤滑剤を添加し
た白色離型剤を採用したことにより、潤滑性が高めら
れ、後の冷間鍛造に送る歯車素材として抜け勾配の少な
い歯車素材を得ることができ、もしくは完成寸法により
近い形状の歯車素材を得ることができ、後の冷間鍛造に
おける負担をより小さくすることができる。According to the gear forming method of the third aspect of the present invention, the same effects as those of the first and second aspects can be obtained, and in the hot forging, the white mold release containing the solid lubricant is added. By adopting the agent, the lubricity is enhanced, a gear material with a small draft can be obtained as a gear material to be sent to the subsequent cold forging, or a gear material having a shape closer to the finished size can be obtained. The load in the subsequent cold forging can be further reduced.
【0025】本発明の請求項4に係わる歯車の成形方法
によれば、フランジ部、軸部、先端に面取り部を有する
セレーションおよび小径部を有する歯車の成形におい
て、請求項1と同様の効果を得ることができるうえに、
熱間鍛造においてテーパ部を形成することにより、熱間
鍛造後の軸部の寸法にばらつきがあるとしても、冷間鍛
造において軸部の先端部分の肉の流動性を高めることが
でき、面取り部を有するセレーションおよび小径部を精
度良く形成することができると共に、フランジ部と軸部
との連続部分の座屈、セレーション先端の谷部分の肉引
け、あるいは面取り部の欠肉といった成形不良を防止す
ることができ、高品質の歯車を成形することができる。According to the gear forming method of the fourth aspect of the present invention, the same effect as that of the first aspect can be obtained in the molding of the flange portion, the shaft portion, the serration having the chamfered portion at the tip and the gear having the small diameter portion. Besides being able to obtain
By forming the tapered portion in the hot forging, the fluidity of the meat at the tip of the shaft can be improved in the cold forging even if the dimensions of the shaft after the hot forging vary. It is possible to accurately form serrations and small-diameter parts that have ridges, and prevent molding defects such as buckling of the continuous part of the flange part and shaft part, thinning of the valley part of the serration tip, or lack of chamfered parts. It is possible to mold high quality gears.
【0026】本発明の請求項5に係わる歯車の成形方法
によれば、請求項4と同様の効果を得ることができるう
えに、冷間鍛造において、軸部に対するセレーションお
よび小径部の部分の断面積減少率を小さくして、押し切
り時の座屈応力による成形不良を防止することができ、
歯車の品質さらなる向上に貢献し得る。According to the gear forming method of the fifth aspect of the present invention, the same effect as that of the fourth aspect can be obtained, and in the cold forging, the serration with respect to the shaft portion and the disconnection of the small diameter portion are cut off. By reducing the area reduction rate, it is possible to prevent defective molding due to buckling stress at the time of push cutting,
It can contribute to further improvement of the quality of gears.
【0027】本発明の請求項6に係わる歯車の成形方法
によれば、請求項4および5と同様の効果を得ることが
できるうえに、冷間鍛造において、軸部の先端部分の肉
の流動性が一層適切なものとなり、成形不良をより確実
に防止することができると共に、フランジ部、軸部、先
端に面取り部を有するセレーションおよび小径部を備え
た高精度の歯車を得ることができる。According to the gear forming method of the sixth aspect of the present invention, the same effects as those of the fourth and fifth aspects can be obtained, and in cold forging, the flow of the meat at the tip portion of the shaft portion can be achieved. As a result, it is possible to more reliably prevent defective molding, and it is possible to obtain a highly accurate gear having a flange portion, a shaft portion, a serration having a chamfered portion at the tip, and a small diameter portion.
【0028】本発明の請求項7に係わる歯車の成形装置
によれば、冷間鍛造として外歯をしごき加工する際に、
パンチで中空状歯車素材の内側形状を確実に保持するこ
とができ、または、歯車素材の内径を拡大する成形を行
って少ないしごき量で所定の歯形精度を得ることがで
き、さらに、パンチとダイとの間隔に基づくしごき量の
設定として、歯先面および歯面のしごき量よりも歯底面
のしごき量を小さくしているので、とくに歯形精度が要
求される歯先面および歯面を充分なしごき量で成形する
ことができ、他方、歯先面および歯面に比べて歯形精度
が多少ラフでよい歯底面にあっては、ダイとの当たりを
弱めてかじりを防止することができ、離型性の向上やダ
イの寿命向上をも実現することができる。According to the gear forming apparatus of the seventh aspect of the present invention, when the outer teeth are ironed by cold forging,
The inner shape of the hollow gear material can be securely held by the punch, or the inner diameter of the gear material can be expanded to obtain a predetermined tooth profile accuracy with a small ironing amount. As the ironing amount is set based on the interval between and, the ironing amount at the tooth bottom is made smaller than the ironing amount at the tooth tip surface and tooth surface. On the other hand, it is possible to form with a squeezing amount.On the other hand, on the tooth bottom surface where the tooth profile accuracy is slightly rough compared to the tooth tip surface and tooth surface, it is possible to weaken the contact with the die and prevent galling. It is possible to improve the moldability and the life of the die.
【0029】[0029]
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明に係わる歯車
の成形方法および成形装置の一実施例を説明する。図2
(c)に示すこの実施例の歯車1は、例えば、自動車の
自動変速機構におけるハブアッセンブリ・ハイクラッチ
として用いられるものであって、歯部としての外歯2を
有し且つ中空状を成すと共に、その片側にフランジ部3
を介して中空状の軸部4を一体的に備えており、軸部4
の先端側にはセレーション5が設けてある。また、セレ
ーション5のさらに先端側には小径部6を有している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a gear forming method and a gear forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 2
The gear 1 of this embodiment shown in (c) is used, for example, as a hub assembly high clutch in an automatic transmission of an automobile, and has outer teeth 2 as teeth and is hollow. , The flange part 3 on one side
The hollow shaft portion 4 is integrally provided via the
Serration 5 is provided on the tip side of the. Further, the serration 5 has a small diameter portion 6 further on the tip side.
【0030】上記歯車1を成形するには、図1に示すよ
うに、ブロックB1において材料を切断し、初期の歯車
素材(図9(a)参照)を得る。こののち、ブロックB
2において熱間鍛造を行い、ブロックB3のショットブ
ラストおよびブロックB4の潤滑処理を終えたのち、ブ
ロックB5の冷間鍛造を行う。この実施例では、先に述
べた軸部4を有する歯車1を成形する都合上、冷間鍛造
の工程として、ブロックB6の冷間軸絞りおよびブロッ
クB7の冷間サイジングを行い、とくに、冷間サイジン
グにおいて、歯部である外歯2およびセレーション5の
しごき加工を行う。このようにして成形された歯車1
は、ブロックB8の外観目視において成形不良の有無が
確認される。To form the gear 1, the material is cut in a block B1 to obtain an initial gear material (see FIG. 9A), as shown in FIG. After this, block B
After the hot forging is performed in No. 2 and the shot blasting of the block B3 and the lubrication process of the block B4 are finished, the cold forging of the block B5 is performed. In this embodiment, for the purpose of molding the gear 1 having the shaft portion 4 described above, as a step of cold forging, cold axial drawing of the block B6 and cold sizing of the block B7 are performed, and particularly cold rolling is performed. In the sizing, the outer teeth 2 and the serrations 5 that are tooth portions are ironed. Gear 1 molded in this way
The presence or absence of a molding defect is confirmed by visually observing the appearance of the block B8.
【0031】上記の成形工程において、図2(a)に示
す熱間鍛造が施された歯車素材11には、所定の前形状
である歯部としての外歯12、フランジ部13および軸
部14が成形してあり、完成寸法に近い形状になってい
る。このように、熱間鍛造において、材料から切断され
た歯車素材を図2(a)に示す歯車素材11の形状にす
ることは、冷間鍛造のように熱処理、ショットブラスト
および潤滑処理を繰り返し行う場合に比べて、はるかに
少ない工程数で実施できる。In the above-mentioned forming process, the gear material 11 hot-forged as shown in FIG. 2 (a) has an external tooth 12 as a tooth portion having a predetermined front shape, a flange portion 13 and a shaft portion 14. Has been molded, and the shape is close to the final size. As described above, in the hot forging, the gear material cut from the material is formed into the shape of the gear material 11 shown in FIG. 2A. The heat treatment, the shot blasting, and the lubrication treatment are repeated as in the cold forging. Compared with the case, the number of steps can be reduced.
【0032】また、熱間鍛造においては、窒化ホウ素等
の固体潤滑剤を添加した潤滑性能の高い白色離型剤を用
いており、これにより、後の冷間鍛造に送る歯車素材と
して抜け勾配の少ない歯車素材11が得られている。Further, in the hot forging, a white mold release agent having a high lubricating performance, to which a solid lubricant such as boron nitride is added, is used, which allows the gear material to be sent to the subsequent cold forging to have a declination gradient. Less gear material 11 is obtained.
【0033】次に、熱間鍛造で成形した歯車素材11
は、図2(b)に示すように、冷間軸絞りが施される。
この場合には、軸部14をその肉厚を減少させ且つ軸線
方向に延ばす成形を行う。このような軸部14のみの成
形は、全体の冷間鍛造を行うような大型の冷間鍛造用プ
レス装置を用いなくても行うことが可能である。Next, the gear material 11 formed by hot forging
As shown in FIG. 2 (b), the cold shaft drawing is performed.
In this case, the shaft portion 14 is formed by reducing its thickness and extending it in the axial direction. The molding of only the shaft portion 14 can be performed without using a large-sized cold forging press device that performs cold forging as a whole.
【0034】こののち、歯車素材11には、図5に示す
冷間鍛造用プレス装置により、最終的な冷間サイジング
を行う。図5は、当該歯車の成形方法の実施に使用し得
る成形装置ならびに本発明に係わる歯車の成形装置の一
実施例を示すものである。After that, the gear material 11 is finally cold-sized by the cold forging press device shown in FIG. FIG. 5 shows an embodiment of a molding apparatus that can be used for carrying out the gear molding method and a gear molding apparatus according to the present invention.
【0035】冷間鍛造用プレス装置は、下側の固定型2
1にダイ22を備えると共に、上側の可動型23にパン
チ24を備えている。ダイ22は、複数のブロック22
a〜22eを組み合わせると共に、これらブロック22
a〜22eの側部全周をダイケース25で保持した構成
になっている。また、ダイ22の下側には、押し出し機
構26が設けてあって、この押し出し機構26には、ワ
ーク押し出し用の複数のノックアウトピン27a〜27
cが設けてある。The cold forging press device comprises a lower fixed die 2
1, the die 22 is provided, and the upper movable die 23 is provided with a punch 24. The die 22 has a plurality of blocks 22.
a to 22e are combined and these blocks 22
The die case 25 holds the entire circumference of the side portions a to 22e. A push-out mechanism 26 is provided below the die 22. The push-out mechanism 26 has a plurality of knockout pins 27a to 27 for pushing out the work.
c is provided.
【0036】ダイ22は、図3にも示すように、歯車素
材(11)の外側形状に対応する成形凹部28を有して
いる。成形凹部28は、歯車素材(11)の軸部(1
4)の先端側に対応する位置に、内歯状のセレーション
5の成形部28aを有すると共に、これに連続する小径
部6の成形部28bが設けてあり、さらに、歯車素材
(11)の歯部である外歯(12)をしごき加工するた
めの内歯28cが設けてある。As shown in FIG. 3, the die 22 has a molding concave portion 28 corresponding to the outer shape of the gear material (11). The molding concave portion 28 is a shaft portion (1) of the gear material (11).
4) has a molding portion 28a of the inner toothed serration 5 at a position corresponding to the tip side, and a molding portion 28b of the small diameter portion 6 continuous to the molding portion 28a is provided. Internal teeth 28c are provided for ironing the external teeth (12) which are the parts.
【0037】パンチ24は、歯車素材(11)の内側形
状に対応する成形部24aを有すると共に、軸線上に下
側に突出する状態でマンドレル29を備えており、マン
ドレル29の突出部分が軸部(14)の成形部に相当す
る。また、パンチ24は、マンドレル29の先端に、本
体部分よりも直径を小さくした段差部30が設けてあ
る。これにより、パンチ24を押し切った際に軸部(1
4)の先端の肉を段差部30内に流出させて、軸部(1
4)に対するセレーション5および小径部6の断面積減
少率が小さくなる形態に成形し、押し切り時の座屈応力
による成形不良を防止する。The punch 24 has a molding portion 24a corresponding to the inner shape of the gear material (11) and is equipped with a mandrel 29 in a state of protruding downward on the axis, and the protruding portion of the mandrel 29 is the shaft portion. It corresponds to the molding part of (14). Further, the punch 24 is provided with a step portion 30 having a diameter smaller than that of the main body portion at the tip of the mandrel 29. As a result, when the punch 24 is completely pressed, the shaft portion (1
The meat at the tip of 4) is allowed to flow into the step portion 30 and the shaft portion (1
The serration 5 and the small-diameter portion 6 with respect to 4) are formed into a shape in which the reduction rate of the cross-sectional area is small to prevent defective molding due to buckling stress at the time of push cutting.
【0038】さらに、ダイ22およびパンチ24は、双
方の間隔に基づくしごき量の設定として、図4に示すよ
うに、歯先面2aおよび歯面2bのしごき量よりも歯底
面2cのしごき量が小さくなるようにしてある。すなわ
ち、図4中に仮想線で示す熱間鍛造後の形状に対して、
図4中に実線で示す冷間鍛造後の形状が得られるよう
に、ダイ22およびパンチ24の間隔が設定してあり、
言い換えれば、仮想線で示す熱間鍛造後の歯車素材(1
1)を実線で示す内歯を有するダイを用いてしごき加工
する。図4では、歯底面2cにおける仮想線と実線との
間隔が他の部分よりも小さくなっており、同歯底面2c
しごき量が小さいことを示している。Further, in the die 22 and the punch 24, as the setting of the ironing amount based on the distance between them, as shown in FIG. 4, the ironing amount of the tooth bottom surface 2c is larger than the ironing amount of the tooth top surface 2a and the tooth surface 2b. It is designed to be small. That is, with respect to the shape after hot forging shown by an imaginary line in FIG.
The interval between the die 22 and the punch 24 is set so that the shape after cold forging shown by the solid line in FIG. 4 is obtained,
In other words, the gear material after hot forging (1
(1) is ironed using a die having internal teeth shown by solid lines. In FIG. 4, the distance between the virtual line and the solid line on the tooth bottom surface 2c is smaller than that of the other portion, and the tooth bottom surface 2c
This indicates that the ironing amount is small.
【0039】上記構成を備えた冷間鍛造用プレス成形装
置で歯車素材11を成形するにあたっては、ダイ22の
成形凹部28に歯車素材11をセットしたのち、パンチ
24を下降させて歯車素材11の内側に圧入し、さらに
歯車素材11を成形凹部28内に圧入していくことによ
り、パンチ24で歯車素材11の内側をしごくと同時に
外歯12にしごき加工を行う。そして、さらにパンチ2
4が下降すると、セレーション5の成形が開始され、最
終的にパンチ24を押し切ったところで、軸部14の先
端側にセレーション5および小径部6を成形し、外歯
2、フランジ部3および軸部4を有する歯車1が完成す
る。When the gear material 11 is formed by the cold forging press forming apparatus having the above structure, the gear material 11 is set in the forming recess 28 of the die 22 and then the punch 24 is lowered to remove the gear material 11 from the gear material 11. By press-fitting the gear material 11 into the molding recessed portion 28 by press-fitting the gear material 11 into the forming recess 28, the inside of the gear material 11 is squeezed by the punch 24 and at the same time, the outer teeth 12 are ironed. And then punch 2
When the punch 4 is lowered, the molding of the serration 5 is started, and when the punch 24 is finally pushed down, the serration 5 and the small diameter portion 6 are molded on the tip side of the shaft portion 14, and the outer tooth 2, the flange portion 3 and the shaft portion are formed. The gear 1 having 4 is completed.
【0040】上記実施例で説明したように、当該歯車の
成形方法では、熱間鍛造によって歯車素材11が歯部を
含めて完成寸法に近い状態に成形されるので、歯部であ
る外歯2の成形等の最小限の成形が冷間鍛造で行われ、
同冷間鍛造において、しごき加工により外歯2の歯形精
度が得られることとなり、成形工程の数が大幅に削減さ
れると共に、大型の冷間鍛造用プレス装置でなくても歯
車1を成形し得る。As described in the above embodiment, in the gear forming method, the gear material 11 including the tooth portion is formed into a state close to the completed dimension by hot forging, so that the outer tooth 2 which is the tooth portion is formed. Minimal molding such as molding of is performed by cold forging,
In the same cold forging, the tooth profile accuracy of the outer teeth 2 can be obtained by ironing, which significantly reduces the number of forming steps and allows the gear 1 to be formed without using a large cold forging press device. obtain.
【0041】また、当該歯車の成形方法および成形装置
では、冷間鍛造で歯部である外歯2(12)をしごき加
工する際に、パンチ24で中空状歯車素材11の内側形
状を保持し、または、歯車素材11の内径を拡大する成
形を行って、少ないしごき量で所定の歯形精度を得るよ
うにしており、さらに、歯先面2aおよび歯面2bのし
ごき量よりも歯底面2cのしごき量が小さくなるように
設定してあるので、とくに歯形精度が要求される歯先面
2aおよび歯面2bを充分なしごき量で成形し、歯先面
2aおよび歯面2bに比べて歯形精度が多少ラフでよい
歯底面2cにあっては、ダイ22との当たりを弱め、と
くに、図4に示す歯面2bと歯底面2cの連続部分Aに
おけるかじりを防止している。Further, in the gear forming method and the gear forming apparatus, the punch 24 holds the inner shape of the hollow gear material 11 when ironing the outer teeth 2 (12) which are the tooth portions by cold forging. Alternatively, the inner diameter of the gear material 11 is enlarged so as to obtain a predetermined tooth profile accuracy with a small ironing amount, and further, the tooth bottom surface 2c of the tooth bottom surface 2a and the tooth surface 2b has a smaller toothing amount than the tooth surface 2c. Since the ironing amount is set to be small, the tooth top surface 2a and the tooth surface 2b, which are particularly required for the tooth profile accuracy, are formed with a sufficient ironing amount, and the tooth profile accuracy is higher than that of the tooth top surface 2a and the tooth surface 2b. If the tooth bottom surface 2c is slightly rough, the contact with the die 22 is weakened, and in particular, galling is prevented in the continuous portion A of the tooth surface 2b and the tooth bottom surface 2c shown in FIG.
【0042】図6および図7は、本発明に係わる歯車の
成形方法の他の実施例を説明する図である。FIGS. 6 and 7 are views for explaining another embodiment of the gear forming method according to the present invention.
【0043】図6(c)に示す歯車1は、先の実施例で
説明した歯車(図2(c)参照)と同様の構成を有する
ものであって、歯部としての外歯2を有し且つ中空状を
成すと共に、その片側に内向きのフランジ部3を介して
中空状の軸部4を同軸状に備えており、軸部4の先端側
外周にはセレーション5が設けてある。また、セレーシ
ョン5の先端部には、面取り部5aが設けてあり、セレ
ーション5のさらに先端側には、セレーション5の谷部
分に外周が対応する小径部6を有している。The gear 1 shown in FIG. 6 (c) has the same structure as the gear described in the previous embodiment (see FIG. 2 (c)), and has external teeth 2 as tooth portions. In addition, it is hollow and has a hollow shaft portion 4 coaxially on one side thereof with an inwardly facing flange portion 3 interposed therebetween, and a serration 5 is provided on the outer periphery of the tip end side of the shaft portion 4. Further, a chamfered portion 5a is provided at the tip portion of the serration 5, and a small diameter portion 6 whose outer circumference corresponds to the valley portion of the serration 5 is provided further on the tip side of the serration 5.
【0044】上記の歯車1を成形するには、先の実施例
と同様に、材料を切断して初期の歯車素材を得たのち、
熱間鍛造により図6(a)に示す歯車素材11を成形す
る。この歯車素材11には、外歯12、フランジ部13
および軸部14が成形してある。また、歯車素材11に
は、軸部の先端部外周に先端側を小径とするテーパ部1
7が形成してある。In order to form the gear 1 described above, the material is cut to obtain an initial gear material, as in the previous embodiment.
The gear material 11 shown in FIG. 6A is formed by hot forging. The gear material 11 includes external teeth 12 and a flange portion 13.
And the shaft portion 14 is formed. Further, the gear material 11 has a taper portion 1 having a small diameter on the outer periphery of the tip end portion of the shaft portion.
7 is formed.
【0045】歯車素材11のテーパ部17は、歯車1に
おいて軸部4の軸線Cに直交する線に対する面取り部5
aの角度をθ1とした場合、軸部14の軸線Cに直交す
る線に対する角度θ2をθ1+5゜〜θ1+15゜の範
囲としている。また、歯車1において小径部6の外径を
φ1とした場合、テーパ部17の小径端部の直径φ2を
φ1−1mmとしている。The tapered portion 17 of the gear material 11 has a chamfered portion 5 with respect to a line orthogonal to the axis C of the shaft portion 4 of the gear 1.
When the angle of a is θ1, the angle θ2 of the shaft portion 14 with respect to the line orthogonal to the axis C is in the range of θ1 + 5 ° to θ1 + 15 °. Further, when the outer diameter of the small diameter portion 6 of the gear 1 is φ1, the diameter φ2 of the small diameter end of the tapered portion 17 is φ1-1 mm.
【0046】上記の熱間鍛造は、図7に示す熱間鍛造用
プレス装置により行われる。熱間鍛造用プレス装置は、
歯車素材11の内側形状に対応するパンチ41と、歯車
素材11の外側形状に対応する成形凹部42を有するダ
イ43を備えている。パンチ41は、軸部14の内側に
貫通状態となるマンドレル44を備えている。ダイ43
は、外歯12を形成する内歯45、マンドレル44との
間で軸部14を形成する軸孔46などを備えており、軸
孔46内の所定の位置には、テーパ部17を形成するた
めの上向きの段部47を有している。また、軸孔46内
には、軸部14の先端部を押圧して歯車素材11をダイ
43から押し出すためのノックアウト部材48が収容し
てある。The hot forging described above is carried out by the hot forging press device shown in FIG. The hot forging press machine is
A punch 41 corresponding to the inner shape of the gear material 11 and a die 43 having a molding recess 42 corresponding to the outer shape of the gear material 11 are provided. The punch 41 includes a mandrel 44 that is in a penetrating state inside the shaft portion 14. Die 43
Includes an inner tooth 45 forming the outer tooth 12 and a shaft hole 46 forming the shaft portion 14 between the mandrel 44 and the like, and a taper portion 17 is formed at a predetermined position in the shaft hole 46. It has an upward facing step portion 47 for. A knockout member 48 for pressing the tip end of the shaft portion 14 to push the gear material 11 out of the die 43 is housed in the shaft hole 46.
【0047】そして、上記の熱間鍛造用プレス装置によ
り得た歯車素材11は、ショットブラストおよび潤滑処
理が施された後、冷間鍛造の第1工程として、図6
(b)に示すように、冷間軸絞りが行われ、軸部14を
伸長させるとともに同軸部14の肉厚を減少させ、この
のち、冷間鍛造の第2工程として、外歯12、セレーシ
ョン5および小径部6のしごき加工(冷間サイジング)
を行うことにより、図6(c)に示す如く外歯2、フラ
ンジ部3、軸部4、先端に面取り部4aを有するセレー
ション5および小径部6を備えた歯車1を得る。Then, the gear material 11 obtained by the hot forging press device is subjected to shot blasting and lubrication treatment, and then, as a first step of cold forging, as shown in FIG.
As shown in (b), cold shaft drawing is performed to extend the shaft portion 14 and reduce the wall thickness of the coaxial portion 14, and then, as the second step of cold forging, the outer teeth 12 and the serrations are formed. Ironing of 5 and small diameter part 6 (cold sizing)
As a result, the gear 1 having the outer teeth 2, the flange portion 3, the shaft portion 4, the serration 5 having the chamfered portion 4a at the tip and the small diameter portion 6 is obtained as shown in FIG. 6 (c).
【0048】ここで、上記のしごき加工は、先の実施例
で説明した冷間鍛造用プレス装置(図3および図5参
照)により行われ、段差部(30)を有するマンドレル
(29)を備えたパンチ(24)により、軸部14の先
端の肉を内側に流出させる状態にして、面取り部5aを
有するセレーション5および小径部6を形成する。この
ように、軸部14の先端の肉を内側に流出させることに
より、軸部4に対するセレーション5および小径部6の
部分の断面積減少率が小さい状態となり、押し切り時の
座屈応力による成形不良が防止される。Here, the above ironing process is performed by the cold forging press device (see FIGS. 3 and 5) described in the previous embodiment, and is provided with the mandrel (29) having the step portion (30). With the punch (24), the serration 5 and the small diameter portion 6 having the chamfered portion 5a are formed in a state where the meat at the tip of the shaft portion 14 is caused to flow inward. In this way, by letting the meat at the tip of the shaft portion 14 flow out inward, the cross-sectional area reduction rate of the portion of the serration 5 and the small diameter portion 6 with respect to the shaft portion 4 becomes small, and molding failure due to buckling stress at the time of push-cutting occurs. Is prevented.
【0049】さらに、当該歯車の成形方法では、熱間鍛
造において歯車素材11の軸部14の先端部外周に先端
側を小径とするテーパ部17を形成することにより、後
の冷間鍛造における軸部14の先端部分の肉の流動性を
確保している。すなわち、熱間鍛造では、軸部14の長
さや径に寸法のばらつきが生じることがある。この場
合、冷間鍛造において軸部14をセレーションの成形部
(図3の符号28a)に押し込んでいくときに、軸部1
4の先端部分(セレーションおよび小径部の形成部分)
の肉の流動性が低下し、先端側に余肉が発生しにくくな
って、フランジ部と軸部との連結部分に座屈が生じた
り、セレーション5の先端の谷部分に肉引けが生じたり
することがある。Further, in the method for forming a gear, in the hot forging, the tapered portion 17 having a small diameter on the tip side is formed on the outer periphery of the tip portion of the shaft portion 14 of the gear material 11, so that the shaft in the subsequent cold forging is formed. The fluidity of the meat at the tip of the portion 14 is secured. That is, in the hot forging, the length and diameter of the shaft portion 14 may vary in dimension. In this case, when the shaft portion 14 is pushed into the serration forming portion (reference numeral 28a in FIG. 3) in cold forging, the shaft portion 1
No. 4 tip part (formation part of serration and small diameter part)
The fluidity of the meat is reduced, excess thickness is less likely to occur on the tip side, buckling occurs at the connecting portion between the flange portion and the shaft portion, and shrinkage occurs at the valley portion at the tip of the serration 5. I have something to do.
【0050】そこで、当該歯車の成形方法では、熱間鍛
造において軸部14の先端部外周にテーパ部17を形成
し、このとき、面取り部5aの角度θ1に対してテーパ
部17の角度θ2をθ1+5゜〜θ1+15゜に形成
し、小径部6の外径φ1に対してテーパ部17の小径端
部の直径φ2をφ1−1mmに形成することにより、冷
間鍛造における軸部14の先端部分の肉の流動性を高め
且つ適切なものにし、セレーション5を形成し易くする
と共に、先端側に余肉が発生し易くなるようにしてお
り、これにより、座屈や肉引けといった成形不良を発生
させることなく、軸部4に、面取り部5aを有するセレ
ーション5および小径部6を形成し得ることとなる。Therefore, in the gear forming method, the taper portion 17 is formed on the outer periphery of the tip end portion of the shaft portion 14 in the hot forging, and at this time, the angle θ2 of the taper portion 17 is set to the angle θ1 of the chamfered portion 5a. By forming it from θ1 + 5 ° to θ1 + 15 ° and forming the diameter φ2 of the small diameter end portion of the taper portion 17 to φ1-1 mm with respect to the outer diameter φ1 of the small diameter portion 6, the tip portion of the shaft portion 14 in cold forging is formed. The fluidity of the meat is increased and made appropriate to facilitate the formation of the serrations 5 and also to allow excess thickness to easily occur on the tip side, which causes molding defects such as buckling and shrinkage. Without this, the serration 5 and the small diameter portion 6 having the chamfered portion 5a can be formed on the shaft portion 4.
【0051】ここで、熱間鍛造によりテーパ部17の角
度θ2を異ならせていくつかの歯車素材を形成すると共
に、テーパ部17の代わりに面取り部5aの角度θ1に
近似したR形状を有する歯車素材を形成し、これらに冷
間鍛造(冷間軸絞りおよび冷間サイジング)を行って面
取り部5aを有するセレーション5および小径部6を形
成した。なお、テーパ部17の小径端部の直径φ2はい
ずれもφ1−1mmとした。冷間鍛造の過程において、
冷間軸絞りではθ2がθ1に対して約−10゜となっ
た。また、R形状のものは冷間軸絞りにおいてシャープ
コーナーに近い状態となった。そして、各歯車素材につ
いて、冷間サイジング後の成形不良の有無を確認した。
その結果を次の表に示すHere, several gear materials are formed by making the angle θ2 of the taper portion 17 different by hot forging, and a gear having an R shape which approximates the angle θ1 of the chamfered portion 5a instead of the taper portion 17. A raw material was formed, and cold forging (cold axial drawing and cold sizing) was performed on these to form a serration 5 having a chamfered portion 5a and a small diameter portion 6. The diameter φ2 of the small diameter end of the tapered portion 17 was φ1-1 mm. In the process of cold forging,
In the cold axial stop, θ2 was about −10 ° with respect to θ1. Further, the R-shaped one was in a state close to a sharp corner in the cold shaft drawing. Then, for each gear material, the presence or absence of defective molding after cold sizing was confirmed.
The results are shown in the table below
【表1】 [Table 1]
【0052】表から明らかなように、テーパ部17の角
度θ2が面取り部の角度θ1と等しいものと、R形状を
有するものは、フランジ部13と軸部14との連続部分
に座屈が生じ、セレーション先端の谷部分に肉引けが生
じた。これは、軸部14の先端部分(セレーション5お
よび小径部6の形成部分)の肉の流動性が不充分である
ためである。また、テーパ部17の角度θ2をθ1+2
0゜としたものでは、面取り部5aに欠肉が生じた。こ
れは、テーパ部17の角度θ2が最終的に形成される面
取り部5aの角度θ1よりも大きくなり過ぎて、面取り
部5aへの肉が不足したためである。そして、テーパ部
17の角度θ2をθ1+5゜〜θ1+15゜としたもの
には、成形不良が生じていないことを確認した。As is apparent from the table, the taper portion 17 having the angle θ2 equal to the chamfer angle θ1 and the one having the R shape have buckling at the continuous portion of the flange portion 13 and the shaft portion 14. , There was shrinkage at the valley of the serration tip. This is because the fluidity of the meat at the tip portion of the shaft portion 14 (the portion where the serration 5 and the small diameter portion 6 are formed) is insufficient. Further, the angle θ2 of the taper portion 17 is set to θ1 + 2
When the angle was 0 °, the chamfered portion 5a was lacking in thickness. This is because the angle θ2 of the tapered portion 17 becomes larger than the angle θ1 of the chamfered portion 5a to be finally formed, and the thickness of the chamfered portion 5a is insufficient. It was confirmed that the taper portion 17 having the angle θ2 of θ1 + 5 ° to θ1 + 15 ° had no defective molding.
【図1】本発明に係わる歯車の成形方法を説明するブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a method of molding a gear according to the present invention.
【図2】熱間鍛造で成形した歯車素材(a)、軸絞りが
行われた歯車素材(b)および冷間サイジングにより得
た歯車(c)を説明する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a gear material (a) formed by hot forging, a gear material (b) subjected to axial drawing, and a gear (c) obtained by cold sizing.
【図3】冷間鍛造における歯車、パンチおよびダイを説
明する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a gear, a punch and a die in cold forging.
【図4】熱間鍛造後の形状に対する冷間鍛造後の形状を
説明する歯車の部分的な水平断面図である。FIG. 4 is a partial horizontal sectional view of a gear explaining a shape after cold forging with respect to a shape after hot forging.
【図5】冷間鍛造用プレス装置の全体を説明する断面図
である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the entire cold forging press device.
【図6】本発明に係わる歯車の成形方法において、熱間
鍛造で成形した歯車素材(a)、冷間軸絞りを行った歯
車素材(b)および冷間サイジングにより得た歯車
(c)を説明する各々断面図である。FIG. 6 shows a gear material (a) formed by hot forging, a gear material (b) subjected to cold axial drawing, and a gear (c) obtained by cold sizing in the gear forming method according to the present invention. It is each sectional drawing explaining.
【図7】熱間鍛造用プレス装置を説明する要部の断面図
である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part for explaining a hot forging press device.
【図8】従来における歯車の成形方法を説明するブロッ
ク図である。FIG. 8 is a block diagram illustrating a conventional method of forming a gear.
【図9】従来の歯車の成形方法において、材料切断によ
り得た歯車素材を歯車に成形する過程を説明する側面図
(a)(b)および断面図(c)〜(g)である。9A and 9B are side views (a) and (b) and sectional views (c) to (g) illustrating a process of forming a gear material obtained by cutting a material into a gear in a conventional gear forming method.
1 歯車 2 外歯(歯部) 2a 歯先面 2b 歯面 2c 歯底面 3 フランジ部 4 軸部 5 セレーション 5a 面取り部 6 小径部 11 歯車素材 12 歯車素材の外歯(歯部) 13 歯車素材のフランジ部 14 歯車素材の軸部 17 テーパ部 22 ダイ 24 パンチ 1 gear 2 External teeth (tooth) 2a Tooth surface 2b tooth surface 2c Bottom of tooth 3 Flange part 4 shafts 5 serrations 5a Chamfer 6 Small diameter part 11 gear material 12 External teeth (tooth part) of gear material 13 Flange part of gear material 14 Shaft part of gear material 17 Tapered part 22 die 24 punch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太 田 明 男 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社 内 (72)発明者 池 内 淳 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社 内 (56)参考文献 特開 平7−132342(JP,A) 特開 平6−79392(JP,A) 特開 昭63−112038(JP,A) 特開 平3−124340(JP,A) 特開 昭59−89395(JP,A) 特開 昭55−75839(JP,A) 特開 昭52−93649(JP,A) 特開 平9−108771(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Akio Ota No. 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. (72) Inventor Atsushi Ikeuchi No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama Nissan Automobile Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-132342 (JP, A) JP-A-6-79392 (JP, A) JP-A-63-112038 (JP, A) JP-A-3-124340 (JP , A) JP 59-89395 (JP, A) JP 55-75839 (JP, A) JP 52-93649 (JP, A) JP 9-108771 (JP, A) (58) Fields studied (Int.Cl. 7 , DB name) B21J 1/00-13/14 B21J 17/00-19/04 B21K 1/00-31/00
Claims (7)
歯車素材を歯部を含み所定の形状に成形したのち、冷間
鍛造により歯車素材を歯車に成形する方法であって、熱
間鍛造において成形された歯車素材の歯部を冷間鍛造に
おいてしごき加工すると共に、歯車素材の歯部のしごき
加工において、歯先面および歯面のしごき量よりも歯底
面のしごき量を小さくしたことを特徴とする歯車の成形
方法。1. A method for forming a gear into a gear by hot forging after forming the gear material into a predetermined shape including a tooth portion by hot forging. Characterized by ironing the teeth of the formed gear material in cold forging, and by ironing the teeth of the gear material, the ironing amount of the tooth bottom surface was made smaller than the ironing amount of the tooth top and tooth surfaces. And method of forming gears.
冷間鍛造において、中空状に成形された歯車素材の内径
を拡大する成形を行うことを特徴とする請求項1に記載
の歯車の成形方法。2. The gear has external teeth and is hollow,
The method for forming a gear according to claim 1, wherein, in the cold forging, forming is performed by enlarging the inner diameter of the gear material formed into a hollow shape.
た白色離型剤を用いることを特徴とする請求項1または
2に記載の歯車の成形方法。3. The method for forming a gear according to claim 1, wherein a white mold release agent containing a solid lubricant is used in hot forging.
歯車素材を歯部を含み所定の形状に成形したのち、冷間
鍛造により歯車素材を歯車に成形する方法であって、歯
車が、片側に内向きのフランジ部を介して中空状の軸部
を備えると共に、軸部にセレーションとその先端の小径
部を有し且つセレーションの先端に面取り部を有してお
り、熱間鍛造において軸部の先端部外周に先端側を小径
とするテーパ部を形成し、冷間鍛造において軸部に面取
り部を有するセレーションおよび小径部を形成すること
を特徴とする歯車の成形方法。4. A method of forming a gear into a gear by hot forging after forming the gear material into a predetermined shape including a tooth portion, and then forming the gear material into a gear by cold forging. In addition to having a hollow shaft part through an inward flange part, the shaft part has a serration and a small diameter part at its tip and a chamfered part at the tip of the serration. A method for forming a gear, characterized in that a taper portion having a small diameter on the tip side is formed on the outer periphery of the tip portion, and serrations having a chamfered portion on the shaft portion and a small diameter portion are formed in cold forging.
に流出させて面取り部を有するセレーションおよび小径
部を形成することを特徴とする請求項4に記載の歯車の
成形方法。5. The method for forming a gear according to claim 4, wherein in the cold forging, the meat at the tip of the shaft portion is caused to flow inward to form the serration and the small diameter portion having the chamfered portion.
面取り部の角度をθ1とし、歯車の小径部の外径をφ1
とした場合、熱間鍛造において軸部の軸線に直交する線
に対するテーパ部の角度θ2をθ1+5゜〜θ1+15
゜に形成し、テーパ部の小径端部の直径φ2をφ1−1
mmに形成することを特徴とする請求項4または5に記
載の歯車の成形方法。6. The angle of the chamfer with respect to a line orthogonal to the axis of the gear shaft is θ1, and the outer diameter of the small diameter part of the gear is φ1.
In the case of, the angle θ2 of the taper part with respect to the line orthogonal to the axis of the shaft part in the hot forging is θ1 + 5 ° to θ1 + 15.
The diameter of the small diameter end of the taper part to φ1-1.
The method for molding a gear according to claim 4 or 5, wherein the gear is formed to have a thickness of mm.
置であって、歯車素材の内側に挿入されるパンチと、パ
ンチとともに歯車素材が圧入されるダイを備え、パンチ
とダイとの間隔に基づくしごき量の設定として、歯先面
および歯面のしごき量よりも歯底面のしごき量を小さく
したことを特徴とする歯車の成形装置。7. A device for forming a hollow gear having external teeth, comprising a punch to be inserted inside a gear material and a die into which the gear material is press-fitted together with the punch, and a gap between the punch and the die. As a setting of the ironing amount based on, the gear forming device is characterized in that the ironing amount of the tooth bottom surface is smaller than the ironing amount of the tooth top surface and the tooth surface.
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