JP5779913B2

JP5779913B2 - スプライン成形体の成形方法、及び、内径スプライン歯成形装置

Info

Publication number: JP5779913B2
Application number: JP2011048185A
Authority: JP
Inventors: 鵜飼　須彦; 須彦鵜飼; 弘章石原; 定茅花
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2031-03-04
Also published as: JP2012183555A

Description

本発明は、スプライン成形体の成形方法、及び、内径スプライン歯成形装置に関し、詳しくは、ボス部を有するスプライン成形体を成形する技術に関する。

従来、板材からフランジ部又はボス部を有する部品を成形する際に、板材に対する絞り加工の後にバーリング加工を施す技術が一般的に用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。

特開２００４−３４０３７号公報特開２００９−７８２８４号公報

前記従来技術では、図４に示す如く、板材である被成形体に絞り加工を行った後に内穴抜き加工を行う。そして、バーリング加工で穴の周囲を立ち上げてボス部を形成し、ボス部の内周面にスプライン等を塑性変形により加工するのである。

上記の如く成形したスプライン成形体に、高周波焼入れ等の熱処理を施すと、残留応力が解放されることにより、図４中の矢印αに示す如く、元の形に戻ろうとする力が働いて変形する場合がある。このような変形が発生すると塑性加工で成形されたスプラインの精度が悪化する。また、このような変形を予め考慮してスプラインを塑性変形により形成することは困難である。

一方、前記特許文献１には、パンチ部をボス部の先端から挿入して歯形成形を行う際に、ボス部の先端側をパンチ部で基端側に押すことにより、バリ取り工程を廃した技術が記載されている。しかし、この技術はバリ取りを目的としたものであり、熱処理による変形を防止することはできなかった。

そこで本発明は、上記現状に鑑み、高周波焼入れ等の熱処理を施した際に残留応力が解放されても、スプライン成形体の変形を防止することができる、スプライン成形体の成形方法、スプライン成形体、及び、内径スプライン歯成形装置を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、バーリング加工によって、先端部が開口されたボスを成形する成形工程と、前記ボスの内周面を塑性変形させてスプラインを形成すると同時に、前記スプラインの端部から前記先端部までを塑性変形させて板厚を減少させることにより、前記スプラインの端部から前記先端部までの内径を前記スプラインの溝部の内径よりも大きくする、変形工程と、を備えるものである。

請求項２においては、前記変形工程において、前記先端部の板厚が全周にわたって略均一となるように、前記先端部を塑性変形させるものである。

請求項３においては、前記成形工程において、前記ボスを平板部に立設して開口し、前記ボスの根元部分における外周面側に、全周にわたって凹部を形成するものである。

請求項４においては、先端部が開口されたボスに対してパンチ部を前記先端部の側から挿入し、前記ボスの内周面にスプラインを形成する、内径スプライン歯成形装置であって、
前記パンチ部は、該パンチ部の先端側に形成されたスプライン形成用突起と、前記パンチ部の基端側の全周にわたって形成された、前記スプライン形成用突起よりも外径の大きな凸部と、を備え、
前記パンチ部が前記ボスの先端部の側に挿入されることにより、前記ボスの内周面を塑性変形させてスプラインを形成すると同時に、前記スプラインの端部から前記先端部までを塑性変形させて板厚を減少させることにより、前記スプラインの端部から前記先端部までの内径を前記スプラインの溝部の内径よりも大きくするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明により、高周波焼入れ等の熱処理を施した際に残留応力が解放されても、スプライン成形体の変形を防止することができる。

第一実施形態に係るボス成形方法を示した断面図。同じくボス成形方法による成形体を示した拡大断面図。第二実施形態に係るボス成形方法による成形体を示した拡大断面図。従来技術に係るボス成形方法を示した断面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

［第一実施形態］
まず始めに、本発明の第一実施形態に係るボス成形方法について、図１及び図２を用いて説明する。
本実施形態に係るボス成形方法は図１（ｃ）に示す如く、被成形体であるワークＷに対してスプラインＷｓを形成する、内径スプライン歯成形装置１０で用いられる。

ワークＷは図１（ａ）に示す如く、平板部と、平板部に立設されて先端部Ｗｔが開口されるボス部とを有する。詳細には、図４（ａ）から（ｃ）に示す従来技術の如く、板材である被成形体に絞り加工を行った後に内穴抜き加工を行い、バーリング加工で穴の周囲を立ち上げてボス部を形成するのである。

内径スプライン歯成形装置１０は、上面支持部１１、下面支持部１２、及び、パンチ部２１を備える。そして、ワークＷに対してスプラインＷｓを形成する際には、図１（ａ）に示す如く、上面支持部１１と下面支持部１２とでワークＷの平板部を挟持し、図１（ｂ）に示す如く、パンチ部２１をワークＷの先端部Ｗｔから挿入する。そして、パンチ部２１の先端側（図１における上側）の周囲に形成されたスプライン形成用突起２２・２２・・・でワークＷを塑性加工することにより、図１（ｃ）に示す如くボス部の内周面にスプラインＷｓを形成するのである。

また、パンチ部２１は、パンチ部２１の基端側の全周にわたって形成された、スプライン形成用突起２２・２２・・・よりも外径の大きな凸部２３を備えている。そして、パンチ部２１のワークＷの先端部Ｗｔへの挿入によるスプラインＷｓの成形完了時に、図１（ｂ）に示す如く、この凸部２３で先端部Ｗｔを、その板厚が全周にわたって略均一となるように塑性変形させるのである。具体的には図２に示す如く、先端部Ｗｔの内周面を外側に塑性変形させることにより、先端部Ｗｔの内径を広げるのである。

即ち、本実施形態に係るボス成形方法で成形される成形体は、バーリング加工によって、先端部Ｗｔが開口するボスが成形され、先端部Ｗｔの板厚が全周にわたって略均一となるように塑性変形される。また、先端部Ｗｔの内周面が塑性変形されることにより、先端部Ｗｔの内径が広げられるのである。

本実施形態に係るボス成形方法で成形された成形体においては、上記の如く構成することにより、高周波焼入れ等の熱処理を施すと、先端部Ｗｔにおいて、パンチ部２１の凸部２３による成形加工時の残留応力が解放される。これにより、図２中の矢印Ａに示す如く、先端部Ｗｔで元の形（板厚）に戻ろうとする力が働く。このような力が働いても、変形は先端部Ｗｔで発生するため、スプラインＷｓに与える影響を小さくすることができる。即ち、スプラインＷｓが成形された部分の変形を小さく抑えることができるため、スプラインＷｓの加工精度が悪化することを防止できるのである。

また、先端部Ｗｔの板厚は全周にわたって略均一となるように塑性変形されるため、ボス部が局所的に変形することを防止できる。即ち、元々均一な板厚を有する先端部Ｗｔの内周面において、塑性変形による変形量が略均一となることから、先端部Ｗｔにおける残留応力も略均一となる。このため、先端部Ｗｔで元の形（板厚）に戻ろうとして発生する力も略均一となるため、先端部Ｗｔにおける変形量が略均一となり、ボス部の局所的な変形を防止できるのである。

さらに、パンチ部２１は凸部２３でワークＷにおけるボス部の内周面を変形させるため、ワークＷの外観を損ねることがない。加えて、従来の成形技術と同じ設備構成で先端部Ｗｔを変形させることが可能であるため、製造工程が複雑化することなく、コストの増加を抑えることができる。
このように、本実施形態に係るボス成形方法においては、高周波焼入れ等の熱処理を施した際に残留応力が解放されても、成形体のスプラインＷｓにおける変形を防止することができるのである。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係るボス成形方法について、図３を用いて説明する。
本実施形態に係るボス成形方法においては、前記実施形態と同様に、ワークＷに対してスプラインＷｓを形成すると同時に、ワークＷにおけるボス部の根元部分に対して下面支持部１２から押圧力を加え、図３に示す如く、ワークＷのボス部の根元部分における外周面側に、全周にわたって凹部Ｗｄを形成するのである。
このように構成することにより、凹部Ｗｄが加工硬化するため、熱処理によってボス部成形時の残留応力が解放された場合でも、ボス部が内側に変形して倒れこむことを防止できるのである。

１０内径スプライン歯成形装置
１１上面支持部
１２下面支持部
２１パンチ部
２２スプライン形成用突起
２３凸部
Ｗワーク
Ｗｓスプライン
Ｗｔ先端部

Claims

バーリング加工によって、先端部が開口されたボスを成形する成形工程と、
前記ボスの内周面を塑性変形させてスプラインを形成すると同時に、前記スプラインの端部から前記先端部までを塑性変形させて板厚を減少させることにより、前記スプラインの端部から前記先端部までの内径を前記スプラインの溝部の内径よりも大きくする、変形工程と、を備える、
ことを特徴とする、スプライン成形体の成形方法。
前記変形工程において、前記先端部の板厚が全周にわたって略均一となるように、前記先端部を塑性変形させる、
ことを特徴とする、請求項１に記載のスプライン成形体の成形方法。
前記成形工程において、前記ボスを平板部に立設して開口し、前記ボスの根元部分における外周面側に、全周にわたって凹部を形成する、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のスプライン成形体の成形方法。
先端部が開口されたボスに対してパンチ部を前記先端部の側から挿入し、前記ボスの内周面にスプラインを形成する、内径スプライン歯成形装置であって、
前記パンチ部は、該パンチ部の先端側に形成されたスプライン形成用突起と、前記パンチ部の基端側の全周にわたって形成された、前記スプライン形成用突起よりも外径の大きな凸部と、を備え、
前記パンチ部が前記ボスの先端部の側に挿入されることにより、前記ボスの内周面を塑性変形させてスプラインを形成すると同時に、前記スプラインの端部から前記先端部までを塑性変形させて板厚を減少させることにより、前記スプラインの端部から前記先端部までの内径を前記スプラインの溝部の内径よりも大きくする、
ことを特徴とする、内径スプライン歯成形装置。