JPH0489153A - 筒状体の冷・温間鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） 本発明は、冷間ないしは温間鍛造によって金属もしくは
合金素材を寸法精度の高い筒状体に製造するのに利用さ
れ、前記筒状体の寸法精度を著しく向上したものとする
のに好適な高精度筒状体の冷・温間鍛造方法に関するも
のである。 （従来の技術） 金属もしくは合金素材な冷間鍛造によって筒状体に製造
する従来の鍛造方法としては、例えば、第８図に示すも
のがあった。なお、温間鍛造による場合は、金属もしく
は合金素材を温間温度域に加熱して鍛造することが冷間
鍛造と相違するだけであるので、ここでは温間鍛造につ
いては省略する。 第８図（ａ）で直径ｄｌｌの棒材もしくは線材よりなる
素材１０１はホルダ１０２に保持されて、カッター１０
３で矢印Ａｌｌ方向にせん断して所定長さ又１１の切断
素材１０４を得る。 この切断素材１０４はそのせん断面１０４ａの形状が不
規則なため、第８図（ｂ）に示した方法で据込み加工し
て形状を整える。すなわち、下バンチ１０５のはＣ中央
に切断素材１０４をセットし、上パンチ１０６で圧縮し
て内径ｄ１２のダイ１０７内にはＣ充満させて形状を整
えた鍛造用素材１１０を得る。 次に、第８図（Ｃ）に示すように、直径ｄ１４のコアピ
ン１１１．ノックアウトスリーブ１１２、ダイ１１３で
囲まれる空間内に前記鍛造用素材１１０をセットし、直
径ｄ１３の穿孔パンチ１１４を圧下して前後方押出しせ
ん孔するとともに、スリーブパンチ１１５によって端面
の形状をできるだけ整える。これによって、底部１１７
ａを持った高さ文１２の筒状体素材１１７を得る。 なお、この第８図では前後方押出しの場合を示したが、
後方押出しでは底部（１１７ａ）が下端側になり、前方
押出しでは底部（１１７ａ）が上端側になる。 次に、第８図（ｄ）に示すように、ダイ１２１内で、下
パンチ１２２とせん断パンチ１２３とによって底部１１
７ａをせん断除去する。このせん断面１１７ｂは表面肌
が粗く、直径寸法精度も劣る。 そこで、このせん断面１１７ｂの表面肌を向上し１寸法
績度を上げるために、第８図（ｅ）に示すような内径サ
イジング工程を与える。すなわち、ダイ１２５内でサイ
ジングパンチ１２６を圧下して内径ｄ１６を正寸に仕上
げるとともに、せん断面１１７ｂの表面を円滑にするこ
とにより。 内径ｄ□６．外径ｄ□５．高さ又１３の筒状体１３０を
得る。 （発明が解決しようとする課題） このような従来の製造方法における最大の課題は、高さ
寸法精度が低いことと、筒状体の肉厚に大きな偏肉が生
じることである。 すなわち、素材である棒材もしくは線材はその直径が公
差内で変動しており、このため、第８図（ａ）で切断長
さ文、□のばらつきの他に、直径ｄｌｌのばらつきも複
合されて、切断素材１０４の重量（体積）は変動するこ
とになる。この体積のばらつきは、第８図（ｃ）の高さ
文１２のばらつきとなり、従って、第８図（ｅ）の仕上
がり品である筒状体１３０の高さ文、３のばらつきとな
る。 また、第９図に示すように、第９図（ａ）で切断素材１
０４をダイ１０７内にセットする場合、その中心に正確
に置くことは実際上不可能であり、一般には偏芯してセ
ットされ、ダイ１０７との空隙Ｃ１ｌと空隙Ｃ１２とに
差を生じることになる。 これを第９図（ｂ）に示すように、タイ１０７内で下パ
ンチ１０５と上パンチ１０６とで据込み加工すると、ま
ず狭い空隙Ｃ１ｌ側がダイ１０７内に充満し、広い空隙
ＣＩ２側には充満が不十分となり、これによって据込量
の形状の軸対称性が得られなくなる。 この軸非対称の据込量を用いて第９図（Ｃ）に示す押出
し加工を行なうと、充満した左側の押出し抵抗が大きく
、充満しない右側の押出し抵抗が小さいため、穿孔パン
チ１１４に曲げ力Ｐが与えられてこの穿孔パンチ１１４
が曲がり、その結果肉厚ｔｌｌが厚く、肉厚ｔ１２が薄
くなって著しく偏肉を生じることになる。 他方、外径及び内径はダイ１１３及びパンチ１１４の寸
法によって決まるため、充分な精度を得ることが可能で
ある。 以上に記したように、従来の製造方法では、内径及び外
径の精度をあげることは可能だが、高さ及び偏肉の精度
をあげることはなかなか困難であるという課題を有して
いた。 なお、参考のために、従来方法でサイジング仕上加工し
た製品の寸法精度を第１表に示す。 （発明の目的） 本発明は、上記した従来の課題にかんがみてなされたも
ので、内径及び外径の精度を上げることが可能であるう
え、高さ及び偏肉の精度をも上げることが可能であって
、高精度の筒状体を冷間鍛造ないしは温間鍛造によって
製造することが可能である筒状体の冷・温間鍛造方法を
提供することを目的としてし）る。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記した従来の課題にかんがみてなされたも
ので、せん孔押出しを２工程に分け、第１回のせん孔押
出しで仕上がり高さよりもわずかに高い底部付きの筒状
体を成形し、第２回のせん孔押出しで、底部の一部に素
材の体積ばらつきを吸収できる空隙よりなるキャビティ
部分を設けておくことにより、一定の高さに押出し成形
した後、底部をせん断除去して高さ精度を向上する方法
としたことを特徴とするものである。 また偏肉精度については、切断材の据込み工程を２工程
に分け、第１回の据込みではダイ側パンチを凹面の円錐
あるいは扇形とし、その底部直径を切断素材直径とはＣ
同じにすることによって切断素材が自動的にパンチ底中
心にセットされるようにし、他方のパンチは据込み外径
に等しい、はＣ平らなパンチとして据込むことにより、
一端は素材径、他端近くは据込み径に等しい据込み品（
鍛造用素材）を得る。そして、第２回目の据込みでは据
込み径に等しい部分でダイ内の中心にセットされるため
、全く軸対称な偏芯のない筒状体を得る方法としたこと
を特徴とするものである。 すなわち、本発明に係わる筒状体の冷・温間鍛造方法は
、金属もしくは合金素材を寸法精度の高い筒状体に冷間
ないしは温間鍛造で製造する方法であって、 ■）棒材もしくは線材を所定の長さに切断し、必要に応
じて前記切断素材を据込鍛造によりその形状を整えて鍛
造用素材を得る工程と、ＩＩ）前記鍛造用素材を前方押
出しあるいは後方押出しあるいは前後方押出し鍛造して
内・外径方向寸法を仕上がり寸法に近くし且つ高さ方向
寸法を仕上がり寸法よりわずかに大きくした底部付きの
筒状体素材に成形する工程と、 ＩＩＩ）前記底部付きの筒状体素材の底部にキャビティ
部分を設けた状態で前記筒状体素材を前方押出しあるい
は後方押出しあるいは前後方押出し鍛造して内・外径方
向寸法および高さ方向寸法をそれぞれ仕上がり寸法に成
形すると共にこの間前記筒状体素材の底部に設けたキャ
ビティ部分に余肉を逃がす工程と、 ＩＶ）前記底部をせん断除去し、必要に応じて前記せん
断部分をサイジング加工してせん断表面および寸法を整
える工程と、 を経る構成としたことを特徴としており、必要に応じて
採用される実施態様においては、　切断素材を据込鍛造
によりその形状を整えて鍛造用素材を得るに際して、第
１段据込鍛造では一方の端面を切断素材寸法に等しくし
且つ他方の端面を据込外形寸法に等しくした第１段据込
鍛造型に据込、第２段据込鍛造では両端面とも据込外形
寸法に等しくした第２段据込鍛造型に据込鍛造すること
によって据込品の偏芯成形を防止するようにし、同じく
必要に応じて採用される実施態様においては、筒状体素
材の底部にキャビティ部分を設けるに際し、前記底部に
内径寸法よりも小さな下穴をあけて前記下穴の部分をキ
ャビティ部分に形成するようにし、同じく必要に応じて
採用される実施態様においては、筒状体素材の底部にキ
ャビティ部分を設けるに際し、前記底部に対応する鍛造
型の部分に凹状部を設けて前記凹状部の部分をキャビテ
ィ部分に形成するようにしたことを特徴としており、こ
のような高精度筒状体の冷・温間鍛造方法に係わる発明
の構成を前述した従来の課題を解決するための手段とし
ている。 （実施例） 次に、本発明に係わる筒状体の冷・温間鍛造方法の実施
例を第１図〜第７図に従って説明する。 球状化焼なましを施して伸線した直径２０　ｍ　ｍの軸
受鋼（ＪＩＳ　　５ＵＪＺ相当材）よりなる線材を素材
として図示しないクランクプレスを用いて、シリンダー
カッターにより長さ１３．１ｍｍに切断加工して第１図
に示すような切断素材１を得た。そして、切断素材１を
１０００個について重量測足した結果、３２．５２〜３
２．１３ｇ／個でばらつきの幅は１．２１％であった。 これらの各切断素材１のうち半数の５００個について、
第１図に示す第１段予備据込鍛造型２にセットし、ダイ
３内で昇降可能とした直径ｄ２（＝２０ｍｍ）の下バン
チ４と直径ｄ、（＝２５ｍｍ）の上パンチ５とで高さ文
２＝１０ｍｍに据込み加工して、第１段予備据込品６を
得た。 この場合、タイ３は、底径ｄ２を切断素材１に等しい２
０　ｍ　ｍとし、土掻ｄｌは次工程の据込径にはＣ等し
い（マイナス公差とする）２５ｍｍとし、その間にはテ
ーパ一部３ａを設けであるものとしている。このテーパ
一部３ａの勾配としては、切断素材１の下端面がダイ３
の底径に偏芯することなくセットされるように選ぶ必要
があり、角度θは３０°以下が望ましい、この実施例で
はθ＝２５°とした。 また、テーパー形状とする他に、上広がりのラッパ形状
をなすものであってもむろん可能である。そして、この
据込みでは型内に完全に加工素材１を充満させる必要は
なく、その高さ方向の一部がダイ３の上側径（ｃｌ＋　
）に接触すればよく、その接触長さ文、は実用的には０
．５ｍｍ程度以上あればよい。 次に、第２図に示した慣用の第２段据込鍛造型１１を用
い、ダイ１３内で昇降可能に配設した下バンチ１４と上
パンチ１５との間で据込加工して外径２５　ｍ　ｍ　、
高さ８．５ｍｍに据込んで鍛造用素材１２を得た。この
場合、第１段予備据込品６は大径部ｆＬ１でダイ１３に
接触して両者の芯合わせ精度を確保できることになる。 この鍛造用素材１２について、ダイ１３との接触面長さ
文３を測定した結果は５．８〜４．１ｍｍとなっており
、各１個内での円周位置によるばらつき幅は１．１ｍｍ
以下であった。また、全長さのばらつき幅は０．２４ｍ
ｍであった。 他方、比較のために、切断素材１のうち、残りの５００
個について、第９図（ｂ）に示したように１工程で据込
んだ。そして、外径２５ｍｍ、高さ８．５ｍｍの鍛造素
材に据込んだ後に接触面立３のばらつきを測定した結果
は、７．０〜２．３ｍｍであり、各１個内での円周位置
によるばらつき幅は４．３ｍｍ以下であった。また、全
高さのばらつき幅は０．３１ｍｍであった。 したがって、第１図および第２図に示した２段の据込鍛
造を行うことによって、鍛造素材１２の軸対称性が著し
く向上したものにできることが明らかである。 次に、第１図および第２図に示した２段の据込鍛造によ
り得た鍛造用素材１２を使用し、第３図に示すような押
出鍛造型２１を用いて後方押出しを行った。 すなわち、この押出鍛造型２１はダイ２２内で下パンチ
２３と上パンチ２４とを昇降可能にしており、ダイ２２
内で、直径ｄ４の下パンチ２３上に設置した鍛造用素材
１２に対して上パンチ２４を降下させることによって後
方せん孔押出しを行って、底部２６ａをそなえた底部付
きの筒状体素材２６を得た。この場合、筒状体素材２６
の内径ｄ３は１７．４ｍｍとし、外径ｄ４は２５ｍｍと
し、底部２６ａの厚さｔｌは２．５ｍｍに設定した。 この時の全高さｆＬａを加工品５００個について測定し
た結果、１３．８〜１５．２ｍｍにばらついていた。 次いで、この底部付きの筒状体素材２６を第４図に示す
打抜型３１内に設置し、ダイ３２内で昇降可能にした下
パンチ３３とせん断パンチ３４とによって底部２６ａの
一部をせん断除去して直径ｄ５の下穴３６ａを持った筒
状体素材３６を得た。この場合、下穴３６ａの直径ｄ５
としては、これが大きすぎると次の工程で上端面３６ｂ
および下端面３６ｃを整形するのに必要な抵抗を保持し
得ないことから、内径の６５％以下であることが望まし
く、この例ではｄ５＝９ｍｍとした。 続いて、この筒状体素材３６を第５図に示す鍛造型４１
で圧縮して所期の高さ！；Ｌ５に成形した。 すなわち、ダイ４２．下バンチ４３．上バンチ４４で圧
縮成形して高さｆＬｓの筒状体素材４６を得るとともに
、その両端面４６ｂ及び４６ｃの形状を上バンチ４４及
び下パンチ４３により加圧して整えた。この場合、筒状
体素材３６の体積ばらつき分は底部に流れ込んでキャビ
ティ部分４７内に逃がれることによって素材体積のばら
つきとは無関係に高さ寸法文Ｓを決めて精度を向上でき
る。また、下穴３６ａの直径ｄ、が大きすぎると、底部
４６ａ部分の面積が小さくなり、ここに容易に材料が流
れ込んで、端面４６ｂ　、４６ｃを整形するに必要な負
荷を与えることができなくなる。このため、この下穴３
６ａの直径ｄ５を筒状体素材３６の内径ｄ３の６５％以
下にして端面整形することが望ましい、この実施例では
、高さ文、として、１３．３ｍｍを採用し内径ｄらは１
７．４ｍｍ、キャビティ部分４７の空隙高さＣ１は２ｍ
ｍとした。この時の高さ文、を加工品５００個について
測定した結果、そのばらつきは０．０５ｍｍ以下であっ
た。 なお、第５図に示した鍛造型４１の代わりに第３図で得
た底部付きの筒状体素材２６を用いて、第６図に示すよ
うな凹状部４４ａをもった上パンチ４４で成形し、この
成形の間に、底部４６ａと凹状部４４ａとの間に形成さ
れたキャビティ部分４７に余分の素材を流すようにする
ことによって、素材体積のばらつき分をキャビティ部分
４７に逃がすようにしてもよい。 次に、この筒状体素材４６を第７図に示した打抜型５１
内に設置し、ダイ５２内で昇降可能とした下パンチ５３
と打抜きパンチ５４とによって底部５６ａを打抜き除去
して筒状体５６を得た。この筒状体５６では打抜せん断
面５６ｂの表面肌があらいため、次に第８図（ｅ）に示
した慣用法でわずかにせん断面をサイジングしでなめら
かにした。 ここで得た製品筒状体５６の５００個について内径、外
径、偏肉、高さを測定した結果、それらのばらつきの範
囲はいずれも０．０５ｍｍ以内であった。 一方、第９図（ｂ）で示した方法で製造した据込品の５
００個を用いて、第８図（Ｃ）〜（ｅ）で示した従来法
で外径２５ｍｍ、内径１７．４ｍｍ、高さ１３．３ｍｍ
の筒状体１３０を製造して、各部の寸法を測定した。こ
の結果、寸法のばらつきは、内径及び外径では０．０５
ｍｍ以内であったが、肉厚は０．１５ｍｍ、高さは０．
２８ｍｍのばらつき範囲であった。

【発明の効果】

以上説明したように、本発明による筒状体の冷・温間鍛
造法では、据込加工時に切断素材端部を順次成形するこ
とによって、型にセットした際の芯出し精度を向上して
据込品の軸対称性を上げ、このような軸対称性のよい据
込品を鍛造素材として用いることによって、後の押出し
せん孔時の偏肉の発生を防ぎ、さらに底部付きのせん孔
品の高さ寸法出し成形時に、底部の一部にキャビティ部
分を設けて素材体積のばらつき分をキャビティ部分に逃
がすことによって、体積のばらつきに無関係に一定の高
さ寸法に成形してその精度を向上することが可能であり
、鍛造による筒状体の寸法精度向上に太きく貢献するも
のであるという著大なる効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６図およ
び第７図は、本発明に係わる筒状体の冷・温間鍛造方法
の一実施例を工程順に示す各々断面説明図、第８図（ａ
）〜（ｅ）は従来の筒状体の鍛造方法を工程順に示す各
々断面説明図、第９図（ａ）〜（Ｃ）は従来の偏心した
筒状体が製造されるようすを順次示す各々断面説明図で
ある。 １・・・切断素材、 ２・・・第１段予備据込鍛造型、 ６・・・第１段予備据込品、 １１・・・第２段据込鍛造型、 １２・・・鍛造用素材、 ２１・・・押出鍛造型、 ２６・・・底部付きの筒状体素材、 ２６ａ・・・底部、 ４６・・・筒状体素材、 ４７・・・キャビティ部分、 ５６・・・筒状体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属もしくは合金素材を寸法精度の高い筒状体に
   冷間ないしは温間鍛造で製造する方法であって、 I ）棒材もしくは線材を所定の長さに切断し、必要に
   応じて前記切断素材を据込鍛造によりその形状を整えて
   鍛造用素材を得る工程と、 II）前記鍛造用素材を前方押出しあるいは後方押出しあ
   るいは前後方押出し鍛造して内・外径方向寸法を仕上が
   り寸法に近くし且つ高さ方向寸法を仕上がり寸法よりわ
   ずかに大きくした底部付きの筒状体素材に成形する工程
   と、 III）前記底部付きの筒状体素材の底部にキャビティ部
   分を設けた状態で前記筒状体素材を前方押出しあるいは
   後方押出しあるいは前後方押出し鍛造して内・外径方向
   寸法および高さ方向寸法をそれぞれ仕上がり寸法に成形
   すると共にこの間前記筒状体素材の底部に設けたキャビ
   ティ部分に余肉を逃がす工程と、 IV）前記底部をせん断除去し、必要に応じて前記せん断
   部分をサイジング加工してせん断表面および寸法を整え
   る工程と、 を経ることを特徴とする高精度筒状体の冷・温間鍛造方
   法。
2. （２）切断素材を据込鍛造によりその形状を整えて鍛造
   用素材を得るに際して、第１段据込鍛造では一方の端面
   を切断素材寸法に等しくし且つ他方の端面を据込外形寸
   法に等しくした第１段据込鍛造型に据込み、第２段据込
   鍛造では両端面とも据込外形寸法に等しくした第２段据
   込鍛造型に据込鍛造することによって据込品の偏芯成形
   を防止するようにした請求項第１項に記載の高精度筒状
   体の冷・温間鍛造方法。
3. （３）筒状体素材の底部にキャビティ部分を設けるに際
   し、前記底部に内径寸法よりも小さな下穴をあけて前記
   下穴の部分をキャビティ部分に形成するようにした請求
   項第１項または第２項に記載の高精度筒状体の冷・温間
   鍛造方法。
4. （４）筒状体素材の底部にキャビティ部分を設けるに際
   し、前記底部に対応する鍛造型の部分に凹状部を設けて
   前記凹状部の部分をキャビティ部分に形成するようにし
   た請求項第１項、第２項または第３項に記載の高精度筒
   状体の冷・温間鍛造方法。