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WO2010073878A1 - 鍛造方法、鍛造品成形装置、及びトリポード型等速自在継手 - Google Patents

鍛造方法、鍛造品成形装置、及びトリポード型等速自在継手 Download PDF

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WO2010073878A1
WO2010073878A1 PCT/JP2009/070105 JP2009070105W WO2010073878A1 WO 2010073878 A1 WO2010073878 A1 WO 2010073878A1 JP 2009070105 W JP2009070105 W JP 2009070105W WO 2010073878 A1 WO2010073878 A1 WO 2010073878A1
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WO
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product
preform
die
shaft
forging
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/070105
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English (en)
French (fr)
Inventor
家▲か▼ 繆
昌 世良
俊介 牧野
Original Assignee
Ntn株式会社
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Publication date
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Priority to CN200980151520.XA priority patent/CN102256723B/zh
Priority to EP09834682.8A priority patent/EP2388084A4/en
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    • F16D3/205—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part
    • F16D3/2055—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having three pins, i.e. true tripod joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D3/30—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected in which the coupling is specially adapted to constant velocity-ratio
    • F16D3/34—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected in which the coupling is specially adapted to constant velocity-ratio parts being connected by ridges, pins, balls, or the like guided in grooves or between cogs
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly

Definitions

  • the present invention relates to a forging method, a forged product forming apparatus, and a tripod type constant velocity universal joint.
  • ⁇ Closed forging dies are used when products with shafts radially formed on bosses, such as trunnions (tripod members) for constant velocity universal joints and cross spiders for universal joints, are formed by closed forging.
  • the closed forging die includes dies 1 and 2 that can be opened and closed, and punches 4 and 5 that are arranged so as to be driven on the central axes of the dies 1 and 2. That is, the cavities 9 corresponding to the shapes of the shaft portion 7 and the boss portion 8 of the product 6 are formed by pressing the dies 1 and 2 with the punches 4 and 5 in the closed state. Therefore, as shown in FIG. 10A, when the billet (material) 10 (see FIG. 10A) is put into the cavity 9 and then clamped and pressed by the punches 4 and 5, the billet 10 is plastically deformed, Thus, the product 6 in which the boss portion 8 and the shaft portion 7 are formed can be configured.
  • the product forged by the closed forging die constitutes an inner joint member of a constant velocity universal joint or a universal joint. For this reason, in order to make the constant velocity universal joint and universal joint using this product compact and lightweight, it is necessary to remove the tip of the shaft portion by machining.
  • the “sag” can be reduced if the preforming process is performed.
  • an excessively heavy material may be mixed depending on the weight variation of the material to be input.
  • the tip end surface (shaft tip) of the shaft portion comes into contact with the die to be in a sealed state, and there is a possibility that the processing load is rapidly increased to cause a short life of the mold.
  • the present invention can reduce sagging and avoid an increase in processing load due to contact between a tip end surface (shaft tip) and a die even when an excessively heavy material is mixed.
  • a forging method a forged product forming apparatus, and a tripod type constant velocity universal joint capable of improving the life of a die.
  • the forging method of the present invention uses a closed forging die provided with a die that can be opened and closed and a punch that presses the material in the die, and a boss portion, and a shaft portion that projects radially from the boss portion,
  • a forging method for forming a product having a forging method after forming a preform as the material, the preform is put into the closed forging die, and the product is formed with the closed forging die.
  • a sag suppressing portion for suppressing a reduction in thickness on the boss portion side of the outer peripheral portion of the tip surface of the shaft portion of the product is formed on the preliminary tip surface constituting the tip surface of the shaft portion of the product in the preformed product.
  • the shaft portion is formed by the closed forging die. Even when the central part of the shaft part is more likely to flow than the peripheral part when molding, sagging can be reduced.
  • the sagging suppression portion is configured such that the preliminary tip surface of the preform is configured as a flat portion, or the center of curvature of the preliminary tip surface of the preform is disposed on the outer diameter side of the preliminary tip surface.
  • the outer peripheral side of the preliminary front end surface can be configured as a bulging shape.
  • the preform is, for example, a hexagonal columnar body having six surfaces on the outer peripheral surface, and among the six surfaces, the surfaces arranged at a pitch of 120 ° constitute the preliminary tip surface, and the other surfaces Is a preliminary outer diameter surface constituting the outer diameter surface of the boss portion between the shaft portions.
  • the product may be a tripod member of a tripod type constant velocity universal joint.
  • the forging product forming apparatus of the present invention includes a die that can be opened and closed and a punch that presses the material in the die, and is capable of forming a product having a boss portion and a shaft portion projecting radially from the boss portion.
  • a closed forging die for product molding in which a relief portion between the shaft portion is formed during molding in the cavity for product molding of the closed forging die, and the front end surface of the shaft portion of the product A preform for forming a preform as a material having a sag suppressing portion for suppressing a decrease in thickness toward the boss portion at the outer peripheral portion of the tip end surface of the shaft portion of the product shaft With a mold.
  • the sag suppressing portion is formed on the outer peripheral portion of the tip surface of the shaft portion of the product in the preformed product to be put into the closed forged die.
  • the shaft portion is molded, the sagging can be reduced even when the central portion of the shaft portion is more likely to flow than the peripheral portion.
  • a clearance is formed between the tip end surface of the shaft portion to be molded and the cavity of the closed forging die, even if a material with an excessive weight is mixed, the clearance between the shaft tip and the die is reduced. It can be secured sufficiently. That is, according to the forged product forming apparatus of the present invention, the forging method according to the present invention can be stably performed.
  • the cavity for product molding of the closed forging die may be provided with a restricting portion with which the outer peripheral portion of the tip of the shaft abuts at the time of molding.
  • a restricting portion with which the outer peripheral portion of the tip of the shaft abuts at the time of molding.
  • an arcuate surface portion for forming the sag suppressing portion which is convex on the cavity side is provided. It may be.
  • the tripod constant velocity universal joint of the present invention uses a tripod member formed by the forged product forming apparatus.
  • the “sag” in the shaft portion can be reduced, and the constant velocity universal joint and universal joint using this forged product can be made compact and lightweight. Moreover, even when an excessively heavy material is mixed, a sufficient gap can be secured between the shaft tip (shaft end surface) and the die, avoiding an increase in machining load due to contact between the shaft tip and the die. It is possible to improve the life of the closed forging die.
  • the sagging suppression portion can be easily formed by configuring the preliminary tip surface of the preform as a flat portion, or configuring the outer peripheral side of the preliminary tip surface of the preform as a bulging shape. Further, for example, by forming the preform as a hexagonal columnar body having six surfaces on the outer peripheral surface, a tripod member of a tripod type constant velocity universal joint as a product can be stably molded.
  • the part guaranteed by the die can be used as a reference plane for phasing during high-precision machining, so the shaft tip is heat treated. Since the reference surface (reference portion) is previously formed, it does not have to be removed by machining, and material costs and machining costs can be reduced.
  • the tripod constant velocity universal joint of the present invention can use a tripod member formed by a forging product forming apparatus, and can be made compact and lightweight.
  • FIG. 3 is a cross-sectional plan view of the preforming mold. It is process drawing of the forging method concerning this invention. It is process drawing of the forging method concerning this invention. It is process drawing of the forging method concerning this invention. It is process drawing of the forging method concerning this invention. It is process drawing of the forging method concerning this invention.
  • the forging product forming apparatus includes a closed forging die 30 shown in FIGS. 1 to 3, and a preforming die 31 shown in FIGS.
  • the closed forging die 30 has dies 11 and 12 that can be opened and closed, and punches 14 and 15 that are driven along the opening and closing directions of the dies 11 and 12 to press the material (preliminary product) in the dies 11 and 12. Is provided.
  • the closed forging die 30 in this case forms a product 16 (for example, a tripod member for a constant velocity universal joint) in which the shaft portions 17 are radially formed.
  • the tripod member that is the product 16 includes a boss portion 18 and three shaft portions 17 that extend radially outward from the boss portion 18.
  • Guide holes 21a and 21b are provided in the axial centers of the dies 11 and 12, and punches 14 and 15 are inserted into the guide holes 21a and 21b, respectively.
  • three concave portions 22 and 23 extending in the radial direction are arranged at a 120 ° pitch along the circumferential direction.
  • a bulging portion 27 is provided at the center of the lower surface 14 a of the upper punch 14, and a bulging portion 28 is provided at the center of the upper surface 15 a of the lower punch 15.
  • the shaft portion space 24 ⁇ / b> A for forming the shaft portion 17 of the product 16 is formed by the concave portions 22 and 23 facing each other.
  • the punches 14 and 15 and the dies 11 and 12 form a boss portion space 24B for forming the boss portion 18. That is, the cavity 24 for product molding is constituted by the space 24A for the shaft portion and the space 24B for the boss portion.
  • the abutting portion 25 bulges into the void 24A on the radially outer side of the void 24A, and this abutting portion 25 abuts on the distal end side of the outer peripheral surface of the shaft portion 17 to be formed.
  • a gap (escape portion) 26 is provided between the tip end surface 17a of the shaft portion 17 to be formed.
  • the preformed mold 31 includes a preforming die 32, and a preforming punch 33 and an ejector 34 that are fitted into the hole 32 a of the preforming die 32.
  • the hole 32a of the preforming die 32 is a hexagonal hole in which the peripheral wall 50 shown in FIG. 6 is alternately arranged with arcuate surface portions 51 (51a, 51b, 51c) and flat surface portions 52 (52a, 52b, 52c). is there.
  • the material 20B put into the hole 32a of the preforming die 32 is a cylindrical body shown in FIG. 7A.
  • the radius R2 of the outer diameter surface of the material 20B is set such that the outer diameter surface contacts the flat portions 52a, 52b, and 52c. That is, the flat portions 52a, 52b, and 52c are tangents to the outer diameter surface. For this reason, in the state where the material 20B is put into the hole 32a of the preforming die 32, the corner portions of the arc surface portions 51a, 51b, 51c, the flat surface portions 52a, 52b, 52c and the arc surface portions 51a, 51b, 51c are formed. A gap is formed.
  • a bulging portion 35 is formed at the center of the lower surface 33a of the preforming punch 33, and a bulging portion 36 is formed at the center of the upper surface 34a of the ejector 34.
  • the bulging portion 35 of the preforming punch 33 has the same size and shape as the bulging portion 27 of the upper punch 14, and the bulging portion 36 at the center of the ejector 34 is the same as the bulging portion 28 of the lower punch 15.
  • Dimensional shape Note that the shapes of the bulging portion 35 of the preforming punch 33 and the bulging portion 36 at the center of the ejector 34 may be the same or different, and the bulging portion 27 of the punch 14 and the bulging portion 28 of the punch 15 may be different. The shapes may be the same or different.
  • a reinforcing member (reinforcing ring) (not shown) is fitted on the preforming die 32 by press-fitting or shrink fitting.
  • the disc-shaped billet 20B is put into the mold apparatus 31 in an open state.
  • the open state is a state where the preforming punch 33 is raised, and the billet 20B can be put into the hole 32a of the preforming die 32.
  • the material 20A may be finally obtained by ironing the outer peripheral surface of the billet 20B.
  • the billet 20B is inserted into the hole 32a with a gap of ⁇ 0.005 to ⁇ 0.3. Further, when the outer peripheral surface of the billet 20B is formed by ironing, a guide portion that can insert the billet 20B through the gap is provided on the billet input side of the preforming die 31.
  • the preforming punch 33 is lowered, and the billet 20B is pressed by the preforming punch 33 and the ejector 34.
  • the billet 20B is plastically deformed to fill the cavity 38 constituted by the hole 32a of the preforming die 32, the preforming punch 33, and the ejector 34, and the material 20A is formed as shown in FIG. 7B. Is done. That is, it is possible to form the material 20A in which the outer diameter surface 60 is a hexagonal surface in which the circular arc surface portions 61 (61a, 61b, 61c) and the flat surface portions 62 (62a, 62b, 62c) are alternately arranged.
  • the mold is in an open state in which the upper die 11 and the lower die 12 are relatively separated from each other.
  • the upper punch 14 is raised and the lower punch 15 is lowered.
  • the preformed product 20A is put into the guide hole 21b of the lower die 12.
  • the preform 20A can be inserted into the guide holes 21a and 21b and corresponds to the volume of the product to be formed.
  • the material 20B is put into a preforming mold, and the preformed product 20A is formed as shown in FIG. 7B. Thereafter, the preform 20A is put into a closed forging die as shown in FIG. 7C, and a product is formed as shown in FIG. 7D.
  • a preliminary tip surface that becomes the tip surface 17a of the shaft portion 17 formed by a mold is constituted by the flat portion 62 (62a, 62b, 62c).
  • this plane part 62 (62a, 62b, 62c) is extended in the tangential direction of the material 20B, Comprising: The circumferential direction edge part of the plane part 62 (62a, 62b, 62c) retreated to the internal-diameter side. is not.
  • the flat surface portion 62 constitutes a sag suppressing portion 65 for suppressing a decrease in the thickness of the outer peripheral portion of the shaft portion 17 toward the boss portion 18 side.
  • the sag can be reduced even in a state where the central portion of the shaft portion 17 is more likely to flow than the peripheral portion. For this reason, the constant velocity universal joint and universal joint using this forged product can be reduced in size and weight.
  • the escape part is formed between the front end surface 17a of the axial part 17 shape
  • die 30 even when a material with an excessive weight is mixed in, the axial part 17's A sufficient gap between the tip surface (shaft tip) 17a and the dies 11 and 12 can be secured, an increase in processing load due to contact between the shaft tip 17 and the dies 11 and 12 can be avoided, and the life of the closed forging die 30 can be reduced. Can be improved.
  • the part guaranteed by the dies 11 and 12 can be used as a reference surface for phasing during high-precision machining.
  • the shaft tip 17a does not need to be removed by machining in order to form the reference surface (reference part) before the heat treatment, and the material cost and machining cost can be reduced.
  • an arcuate surface portion 55 for forming a sag suppressing portion that protrudes toward the cavity 38 may be provided.
  • the flat surface portions 52a, 52b, and 52c are replaced with the circular arc surface portions 55a, 55b, and 55c.
  • These arcuate surface portions 55 a, 55 b, 55 c have their centers of curvature arranged outside the cavity 38.
  • the preformed product 20A can be molded.
  • the outer diameter surface 60 has arc surface portions (convex arc surface portions) 63 (63a, 63b, 63c) and arc surface portions (concave arc surface portions) 64 (64a, 64b, 64c) alternately arranged. Hexagonal plane. For this reason, the circumferential direction edge part of the circular arc surface part 64 (64a, 64b, 64c) is bulging.
  • the curvature radius R1 of the preliminary front end surfaces 55a, 55b, 55c can be variously set within a range in which the circumferential end is bulged.
  • the droop suppression part 65 is comprised as a plane part, there exists an advantage which can reduce the manufacturing cost of the punch 33 and the ejector 34 compared with the case where it comprises from a circular arc surface.
  • the closed forging die 30 in the embodiment has the contact portion 25.
  • the contact portion 25 may be formed over the entire circumference of the space 24A.
  • the shape of the outer periphery of the shaft tip is guaranteed by the dies 11 and 12, and this guaranteed part 40 is used as a reference plane for phasing during high-precision machining. As long as it can, it can be changed arbitrarily.
  • the shapes of the bulging portions 27 and 28 of the upper and lower punches 14 and 15 may be different or the same.
  • the shapes of the preforming punch 33 and the bulging portions 35 and 36 of the ejector 34 are the same, but they may be different.
  • the state of “sag” was compared between the case where the preforming shown in FIG. 7 was performed and the case where the preforming was not performed, and the results are shown in Table 1 below.
  • the billet radius of curvature R2 indicates the curvature of the material 20B before preforming
  • the premolded radius of curvature R1 indicates the radius of curvature of the preliminary tip surface of the preformed material 20A
  • the shaft end radius of curvature R3. 4 shows the radius of curvature of the tip end surface 17a of the formed shaft portion 17 as shown in FIG. 4, and the sag is the outermost edge from the outermost apex of the tip end surface 17a of the formed shaft portion 17. The difference is shown.
  • the invention product in Table 1 uses the preform 20A having the flat portion 62 shown in FIG. 7A, does not perform preforming with the conventional product, and the comparative product has the flat portion 62. Instead of this, a circular arc surface having a convex outer diameter side, a curvature radius of 47.8 mm, and a shaft end curvature radius R3 of 30.5 mm are used.

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Abstract

　本発明はダレを小さくでき、重量が過大な素材が混入された場合でも、軸部の先端面とダイスの接触による加工荷重の上昇を回避でき、金型の寿命を向上させることが可能な鍛造方法、鍛造品成形装置、及びトリポード型等速自在継手を提供する。本発明は材料としての予備成形品２０Ａを成形した後、閉塞鍛造金型３０に予備成形品２０Ａを投入して、閉塞鍛造金型３０にて製品を成形するものである。予備成形品２０Ａにおける製品の軸部１７の先端面１７ａを構成する予備先端面に、製品１６の軸部１７の先端面１７ａの外周部におけるボス部側の肉減少を抑制するためのダレ抑制部６５を形成する。予備成形品２０Ａを閉塞鍛造金型３０に投入して、製品１６を成形する際には、成形される軸部１７の先端面１７ａと閉塞鍛造金型３０のキャビテイ２４との間に逃げ部２６が形成されている。

Description

鍛造方法、鍛造品成形装置、及びトリポード型等速自在継手
　本発明は、鍛造方法、鍛造品成形装置、及びトリポード型等速自在継手に関する。
　等速自在継手用のトラニオン（トリポード部材）やユニバーサルジョイント用の十字スパイダなど、ボス部に放射状に軸部が形成されている製品を閉塞鍛造で成形する場合、閉塞鍛造金型が用いられる。
　閉塞鍛造金型は、図９に示すように、開閉可能なダイス１，２と、このダイス１，２の中心軸上で駆動可能なように配置されるパンチ４、５とを備える。すなわち、ダイス１，２を閉状態としてパンチ４、５にて押圧することによって、製品６の軸部７とボス部８の形状に相当したキャビテイ９が形成されている。そのため、図１０Ａに示すように、ビレット（材料）１０（図１０Ａ参照）をキャビテイ９内に投入した後型締めしてパンチ４、５により押圧すると、ビレット１０が塑性変形して、図１０Ｂのように、ボス部８および軸部７が形成されてなる製品６を構成することができる。
　すなわち、図１０Ａに示すように曲率半径がＲ２の円柱状のビレット１０をこのダイス１，２内に投入して鍛造すれば、Ｒ２よりも大きいＲ２´の曲率半径をもつ先端面７ａの軸部７を有する製品６を形成することができる。
　ところで、前記閉塞鍛造金型では、密閉状態になると加工荷重が急激に上昇して金型の破損や短寿命を引き起こすおそれがある。このため、従来には、必要な軸部長さより長く軸成形部を設定して軸先端部に逃げ部を設けているものがある(特許文献1)。
　しかしながら、軸成形部分に逃げ部を形成した従来の金型ではパンチで押圧されたビレットから軸部に押し出された材料は、軸部の先端面において、中央部が流動しやすく周辺部が流動しにくい。そのため、正規の軸部の先端面の曲率半径よりも小さい曲率半径の先端面を有する軸部が形成される。このように、軸成形部分に逃げ部を形成した従来の金型では、正規の軸部の先端面に対して、外周側が軸部軸方向基端側へ減少する「ダレ」が生じる。
　したがって、金型により精度よく形成された軸部長さを確保しようとするとこの「ダレ」の分だけ余分に材料が必要であった。ところで、前記閉塞鍛造金型にて鍛造成形された製品は、等速自在継手やユニバーサルジョイントの内側継手部材を構成することになる。このため、この製品を使用した等速自在継手やユニバーサルジョイントのコンパクト化・軽量化のためには、軸部の先端を機械加工により除去する必要があった。
　また製品が組み込まれた等速自在継手やユニバーサルジョイントを使用したときの寿命を延ばし、また振動や音を抑えるためには、熱処理によりこの製品の強度・硬さを高めた上で、製品の軸部外周面を鍛造加工以上の高精度とすることが要求される。このため、熱処理後の機械加工により高精度に仕上る必要がある。この熱処理後の機械加工のため、軸先端を熱処理前に機械加工で除去し、除去面と軸部外周面との交接面を、軸部外周面の高精度機械加工時の位相決めの基準面に利用することがあった。そのため、交接面を高精度に形成する必要があった。
　そこで、従来においては、製品形状を成形する工程(本成形と呼ぶ)の前に、本成形時の軸部に相当する部分の曲率半径を大きくした予備成形工程を行うことが提案された。これによって、本成形で軸部を成形する時に軸部の中央部が周辺部に比べて流動しやすい状態で逃げ部に材料が当らない状態でもダレを小さくすることを可能とし、等速自在継手やユニバーサルジョイントのコンパクト化・軽量化を図るようにした（特許文献２）。
特開２００３－３４３５９２号 特開２００８－１８８６１７号
　前記したように、予備成形工程を行うようにするものであれば、前記「ダレ」を小さくすることが可能である。ところが、投入される素材の重量バラツキによっては重量が過大な素材が混入されることがある。このような場合、軸部の先端面（軸先端）がダイスに接触して密閉状態になり、加工荷重が急激に上昇して金型の短寿命を引き起こすおそれがあった。
　本発明は、上記課題に鑑みて、ダレを小さくでき、重量が過大な素材が混入された場合でも、軸部の先端面（軸先端）とダイスの接触による加工荷重の上昇を回避でき、金型の寿命を向上させることが可能な鍛造方法、鍛造品成形装置、及びトリポード型等速自在継手を提供する。
　本発明の鍛造方法は、開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備えた閉塞鍛造金型を用いて、ボス部と、このボス部から放射状に突設される軸部とを有する製品を成形する鍛造方法において、前記材料としての予備成形品を成形した後、前記閉塞鍛造金型にこの予備成形品を投入して、閉塞鍛造金型にて製品を成形する鍛造方法であって、前記予備成形品における前記製品の軸部の先端面を構成する予備先端面に、製品の軸部の先端面の外周部におけるボス部側の肉減少を抑制するためのダレ抑制部を形成し、この予備成形品を前記閉塞鍛造金型に投入して、製品を成形する際には、成形される軸部の先端面と閉塞鍛造金型のキャビテイとの間に逃げ部を形成するものである。
　本発明の鍛造方法によれば、閉塞鍛造金型に投入される予備成形品に、製品の軸部の先端面の外周部にダレ抑制部を形成しているので、閉塞鍛造金型で軸部を成形する時に、軸部の中央部が周辺部に比べて流動しやすい状態でも、ダレを小さくできる。
　また、成形される軸部の先端面と閉塞鍛造金型のキャビテイとの間に逃げ部が形成されているので、重量が過大な素材が混入された場合も、軸先端とダイスとの隙間を十分に確保することができる。
　前記ダレ抑制部は、予備成形品の予備先端面を平面部として構成したり、予備成形品の予備先端面の曲率中心を予備先端面よりも外径側に配設して、予備成形品の予備先端面の外周側を膨出状として構成したりすることができる。
　予備成形品は、例えば、外周面に６つの面を持つ６角柱状体であり、その６つの面のうち、１２０°ピッチで配設される面が前記予備先端面を構成し、他の面が軸部間のボス部外径面を構成する予備外径面である。前記製品が、トリポード型等速自在継手のトリポード部材である場合がある。
　本発明の鍛造品成形装置は、開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備え、ボス部と、このボス部から放射状に突設される軸部とを有する製品の成形が可能であって、前記閉塞鍛造金型の製品成形用のキャビテイに、成形時に軸部との間の逃げ部が形成される製品成形用の閉塞鍛造金型と、前記製品の軸部の先端面を構成する予備先端面に、製品の軸部の先端面の外周部におけるボス部側への肉減少を抑制するためのダレ抑制部を有する材料としての予備成形品を成形する予備成形品用金型とを備えたものである。
　本発明の鍛造品成形装置によれば、閉塞鍛造金型に投入される予備成形品に、製品の軸部の先端面の外周部にダレ抑制部を形成しているので、閉塞鍛造金型で軸部を成形する時に、軸部の中央部が周辺部に比べて流動しやすい状態でも、ダレを小さくできる。また、成形される軸部の先端面と閉塞鍛造金型のキャビテイとの間に逃げ部が形成されているので、重量が過大な素材が混入された場合も、軸先端とダイスとの隙間を十分に確保することができる。すなわち、本発明の鍛造品成形装置によれば、前記本発明にかかる鍛造方法を安定して行うことができる。
　前記閉塞鍛造金型の製品成形用のキャビテイに、成形時に軸部の先端外周部が当接する規制部を設けたものであってもよい。このように、規制部を設けることによって、パンチによる押圧時に、当接部に材料が接することになって、軸先端の外周の一部または全部の形状がダイスによって保証される。この保証された部位を軸部外周面の高精度機械加工時の位相決めの基準面に利用することができる。
　前記予備成形品用金型の予備成形品形成用のキャビテイに、ダレ抑制部成形用の平面部を設けたものであっても、キャビテイ側に凸となるダレ抑制部成形用の円弧面部を設けたものであってもよい。
　本発明のトリポード型等速自在継手は、前記鍛造品成形装置にて成形したトリポード部材を用いたものである。
　本発明では、軸部における「ダレ」を小さくでき、この鍛造製品を用いた等速自在継手やユニバーサルジョイントのコンパクト化・軽量化を図ることができる。しかも、重量が過大な素材が混入された場合も、軸先端（軸部の先端面）とダイスとの隙間を十分に確保することができ、軸先端とダイスの接触による加工荷重の上昇を回避でき、閉塞鍛造金型の寿命の向上を図ることができる。
　ダレ抑制部は、予備成形品の予備先端面を平面部として構成したり、予備成形品の予備先端面の外周側を膨出状として構成したりすることによって、簡単に形成することができる。また、予備成形品は、例えば、外周面に６つの面を持つ６角柱状体で構成することによって、製品としてのトリポード型等速自在継手のトリポード部材を安定して成形することができる。
　成形時に軸部の先端外周部が当接する規制部を設けたものでは、ダイスにて保証された部位を高精度機械加工時の位相決めの基準面に利用することができるので、軸先端を熱処理前に基準面(基準部)を形成するために機械加工で除去しなくて済み、材料コストおよび機械加工コストの低減を図ることができる。
　本発明のトリポード型等速自在継手は、鍛造品成形装置にて成形したトリポード部材を用いることができ、コンパクト化・軽量化を図ることができた。
本発明の実施形態を示す閉塞鍛造装置の閉塞鍛造金型の断面図である。 前記閉塞鍛造金型の前記図１とは相違する部位の断面図である。 前記閉塞鍛造金型の断面平面図である。 前記閉塞鍛造金型にて成形された製品の要部拡大断面図である。 本発明の実施形態を示す閉塞鍛造装置の予備成形用金型の断面図である。 前記予備成形用金型の断面平面図である。 本発明にかかる鍛造方法の工程図である。 本発明にかかる鍛造方法の工程図である。 本発明にかかる鍛造方法の工程図である。 本発明にかかる鍛造方法の工程図である。 予備成形用金型の他の実施形態を示す断面平面図である。 従来の閉塞鍛造金型の断面図である。 従来の鍛造方法を示す工程図である。 従来の鍛造方法を示す工程図である。
　以下本発明の実施の形態を図１～図７に基づいて説明する。
　本発明にかかる鍛造品成形装置は、図１～図３に示す閉塞鍛造金型３０と、図５と図６に示す予備成形品用金型３１とを備える。閉塞鍛造金型３０は、開閉可能なダイス１１、１２と、このダイス１１、１２の開閉方向に沿って駆動してダイス１１，１２内の材料（予備成形品）を押圧するパンチ１４、１５とを備える。この場合の閉塞鍛造金型３０は、放射状に軸部１７が形成されてなる製品（たとえば、等速自在継手用のトリポード部材）１６を成形する。なお、製品１６であるトリポード部材は、ボス部１８と、ボス部１８から径方向外方に伸びる３本の軸部１７とを備える。
　ダイス１１，１２の軸心部にはガイド孔２１ａ、２１ｂが設けられ、各ガイド孔２１ａ、２１ｂには、それぞれパンチ１４、１５が嵌挿される。また、ダイス１１，１２の合わせ面１１ａ、１２ａ側のガイド孔２１ａ、２１ｂの開口部には、径方向に延びる３個の凹部２２、２３が周方向に沿って１２０°ピッチで配設されている。また、上方のパンチ１４の下面１４ａにはその中央部に膨出部２７が設けられるとともに、下方のパンチ１５の上面１５ａにはその中央部に膨出部２８が設けられている。
　ダイス１１，１２が図１に示すように重ね合わされた状態では、製品１６の軸部１７を形成するための軸部用空所２４Ａが相対面する凹部２２、２３によって形成される。またパンチ１４、１５及びダイス１１、１２によって、ボス部１８を成形するためのボス部用空所２４Ｂが形成される。すなわち、軸部用空所２４Ａとボス部用空所２４Ｂとで製品成形用のキャビテイ２４が構成される。この場合、空所２４Ａは径方向外方側において空所２４Ａ内へ当接部２５が膨出し、この当接部２５が、形成される軸部１７の外周面の先端側に当接する。しかも、形成される軸部１７の先端面１７ａとの間に隙間（逃げ部）２６が設けられる。
　予備成形品用金型３１は、図５に示すように、予備成形ダイス３２と、この予備成形ダイス３２の孔部３２ａに嵌挿される予備成形パンチ３３及びエジェクタ３４とを備える。　
　予備成形ダイス３２の孔部３２ａは、図６に示す周壁５０が円弧面部５１（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と平面部５２（５２ａ,５２ｂ,５２ｃ）とが交互に配設された６角孔である。この場合、予備成形ダイス３２の孔部３２ａに投入される材料２０Ｂは、図７Ａに示す円柱体である。
　材料２０Ｂの外径面の半径Ｒ２は、図７Ａに示すように、この外径面が平面部５２ａ,５２ｂ,５２ｃに接触する程度とする。すなわち、平面部５２ａ,５２ｂ,５２ｃがこの外径面の接線となる。このため、予備成形ダイス３２の孔部３２ａに材料２０Ｂが投入された状態で、円弧面部５１ａ、５１ｂ、５１ｃと、平面部５２ａ,５２ｂ,５２ｃと円弧面部５１ａ、５１ｂ、５１ｃとのコーナ部に隙間が形成される。
　また、図５に示すように、予備成形パンチ３３の下面３３ａにはその中央部に膨出部３５を形成するとともに、エジェクタ３４の上面３４ａにはその中央部に膨出部３６を形成している。予備成形パンチ３３の膨出部３５は前記上方のパンチ１４の膨出部２７と同一寸法形状とされ、エジェクタ３４の中央部の膨出部３６は前記下方のパンチ１５の膨出部２８と同一寸法形状とされる。なお、予備成形パンチ３３の膨出部３５とエジェクタ３４の中央部の膨出部３６の形状は互いに同じでも異なっていてもよく、パンチ１４の膨出部２７とパンチ１５の膨出部２８の形状は互いに同じでも異なっていてもよい。なお、予備成形ダイス３２には図示省略の補強部材（補強リング）が圧入または焼ばめ等にて外嵌される。
　次に金型装置３１を使用した材料（予備成形品）２０Ａの形成方法を説明する。まず、図７Ａに示すように、円盤形状のビレット２０Ｂを、開状態の金型装置３１に投入する。ここで、開状態とは、予備成形パンチ３３を上昇させた状態であって、予備成形ダイス３２の孔部３２ａ内にビレット２０Ｂを投入することができる状態をいう。また図示しないが、ビレット２０Ｂの外周面をしごき加工して最終的に材料２０Ａを得てもよい。ビレット２０Ｂは孔部３２ａにφ０．００５～φ０．３の隙間で挿入される。またビレット２０Ｂの外周面をしごき加工で成形する際には、予備成形ダイス３１のビレット投入側にビレット２０Ｂを上記隙間で挿入できるガイド部を設ければよい。
　この状態から、予備成形パンチ３３を下降させ、この予備成形パンチ３３とエジェクタ３４とでビレット２０Ｂを押圧する。これによって、ビレット２０Ｂが、塑性変形し予備成形ダイス３２の孔部３２ａと予備成形パンチ３３とエジェクタ３４とで構成されるキャビテイ３８内に充満して、図７Ｂに示すように、材料２０Ａが形成される。すなわち、外径面６０が円弧面部６１（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）と平面部６２（６２ａ,６２ｂ,６２ｃ）とが交互に配設された６角面である材料２０Ａを形成することができる。
　次に図１～図３に示す閉塞鍛造金型を使用した鍛造方法を説明する。まず、上方のダイス１１と下方のダイス１２とを相対的に離間させた型開状態とする。この際、上方のパンチ１４を上昇させるとともに下方のパンチ１５を下降させておく。この状態で、下方のダイス１２のガイド孔２１ｂに予備成形品２０Ａを投入する。なお、この予備成形品２０Ａは、ガイド孔２１ａ、２１ｂに嵌挿でき、かつ形成する製品の容積に対応するものである。
　その後、上方のダイス１１と下方のダイス１２とを相対的に接近させる型締めを行う。次に、上方のパンチ１４を下降させるとともに、下方のパンチ１５を上昇させる。これによって、ビレット２０を上下から押圧して、軸部１７を形成するための前記空所２４Ａを形成する。空所２４Ａにビレット２０Ａの一部を流動させて、図４に示すように、ボス部１８の周囲に３本の軸部１７を放射状に有する製品１６（トリポード部材）を形成する。　
　すなわち、本鍛造品成形装置では、まず図７Ａに示すように、材料２０Ｂを予備成形用金型に投入して、図７Ｂに示すように、予備成形品２０Ａを成形する。その後、この予備成形品２０Ａを図７Ｃに示すように、閉塞鍛造金型に投入して、図７Ｄに示すように、製品を成形することになる。
　この場合、予備成形品２０Ａには、金型にて成形される軸部１７の先端面１７ａとなる予備先端面が前記平面部６２（６２ａ,６２ｂ,６２ｃ）にて構成される。そして、この平面部６２（６２ａ,６２ｂ,６２ｃ）は、材料２０Ｂの接線方向に延びるものであって、平面部６２（６２ａ,６２ｂ,６２ｃ）の周方向端部は、内径側に後退したものではない。このため、平面部６２は、軸部１７の外周部におけるボス部１８側への肉減少を抑制するためのダレ抑制部６５を構成することになる。すなわち、閉塞鍛造金型３０で軸部１７を成形する時に、軸部１７の中央部が周辺部に比べて流動しやすい状態でも、ダレを小さくできる。このため、この鍛造製品を用いた等速自在継手やユニバーサルジョイントのコンパクト化・軽量化を図ることができる。しかも、成形される軸部１７の先端面１７ａと閉塞鍛造金型３０のキャビテイ２４との間に逃げ部が形成されているので、重量が過大な素材が混入された場合も、軸部１７の先端面（軸先端）１７ａとダイス１１、１２との隙間を十分に確保することができ、軸先端１７とダイス１１、１２の接触による加工荷重の上昇を回避でき、閉塞鍛造金型３０の寿命の向上を図ることができる。
　成形時に軸部１７の先端外周部が当接する規制部２５を設けたものでは、ダイス１１、１２にて保証された部位を高精度機械加工時の位相決めの基準面に利用することができるので、軸先端１７ａを熱処理前に基準面(基準部)を形成するために機械加工で除去しなくて済み、材料コストおよび機械加工コストの低減を図ることができる。
　予備成形用金型３１のキャビテイ３８として、図８に示すものであってもよい。すなわち、キャビテイ３８側に凸となるダレ抑制部成形用の円弧面部５５を設けたものであってもよい。この場合、図６に示す予備成形用金型３１のキャビテイ３８において、平面部５２ａ,５２ｂ,５２ｃを、この円弧面部５５ａ、５５ｂ、５５ｃに置き換えたものである。この円弧面部５５ａ、５５ｂ、５５ｃは、その曲率中心をキャビテイ３８の外側に配置したものである。
　このため、このようなキャビテイ３８を有する予備成形用金型３１であっても予備成形品２０Ａを成形することができる。この予備成形品２０Ａは、外径面６０が円弧面部（凸円弧面部）６３（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ）と円弧面部（凹円弧面部）６４（６４ａ,６４ｂ,６４ｃ）とが交互に配設された６角面である。このため、円弧面部６４（６４ａ,６４ｂ,６４ｃ）の周方向端部が膨出状となっている。
　したがって、円弧面部６４の膨出状部がダレ抑制部６５となって、閉塞鍛造金型３０で軸部１７を成形する時に、軸部１７の中央部が周辺部に比べて流動しやすい状態でも、ダレを小さくできる。予備先端面５５ａ、５５ｂ、５５ｃ（６４ａ,６４ｂ,６４ｃ）の曲率半径Ｒ１としては、周方向端部を膨出状となる範囲で種々設定できる。なお、ダレ抑制部６５を平面部として構成した場合、円弧面から構成した場合に比べて、パンチ３３およびエジェクタ３４の製作コストを少なくできる利点がある。
　以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、実施形態における閉塞鍛造金型３０は、当接部２５が周方向に沿って所定ピッチで複数個配置されるものであるが、当接部２５としては、空所２４Ａの全周にわたって形成してもよい。また、当接部２５の断面形状や大きさとしても、軸先端の外周の形状がダイス１１、１２によって保証され、この保証部位４０を高精度機械加工時の位相決めの基準面に利用することができるものであれば、任意に変更できる。
　また、図１に示す閉塞鍛造金型においては、上下のパンチ１４、１５の膨出部２７、２８の形状が相違するものであっても、同一であってもよい。さらに、図５と図６に示す金型装置３１においては、予備成形パンチ３３とエジェクタ３４の膨出部３５、３６の形状を同一形状としていたが、相違するものであってもよい。
　次に、図７に示す予備成形を行った場合と、予備成形を行わない場合とで、「ダレ」の状態を比べ、その結果を次の表１に示した。表１においてビレット曲率半径Ｒ２とは、予備成形前の材料２０Ｂの曲率を示し、前成形曲率半径Ｒ１とは、予備成形された材料２０Ａの予備先端面の曲率半径を示し、軸端曲率半径Ｒ３とは、図４に示すように、形成された軸部１７の先端面１７ａの曲率半径を示し、ダレとは形成された軸部１７の先端面１７ａの最も外方側の頂点から外周縁との差を示している。
　表１の発明品とは、図７Ａに示した平面部６２を有する予備成形品２０Ａを用いたものであり、従来品とは予備成形を行わないものであり、比較品とは、平面部６２に代えて、外径側が凸となる円弧面とし、その曲率半径を４７．８ｍｍとし、軸端曲率半径Ｒ３を３０．５ｍｍとしたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この表１からわかるように、前成形なしで本成形金型に挿入し加工した場合のダレは２．１ｍｍであったが、前成形を行なった後に本成形金型にて加工した場合のダレは０．７ｍｍとなり小さく抑えることができた。なお、比較例では、ダレは１．４ｍｍであった。
　等速自在継手用のトラニオン（トリポード部材）やユニバーサルジョイント用の十字スパイダなど、ボス部に放射状に軸部が形成されている製品を成形する閉塞方法に用いられる。
１１，１２    ダイス
１６   製品
１７   軸部
１７ａ 先端面
１８   ボス部
２０Ａ 予備成形品
２６   逃げ部
３０   閉塞鍛造金型
３１   予備成形品用金型
５１（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）     円弧面部
５２（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）     平面部
５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）     円弧面部
６１（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）     円弧面部
６２（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）     平面部
６３（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）     円弧面部
６４（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）     平面部

Claims (10)

  1. 　開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備えた閉塞鍛造金型を用いて、ボス部と、このボス部から放射状に突設される軸部とを有する製品を成形する鍛造方法において、
    　前記材料としての予備成形品を成形した後、前記閉塞鍛造金型にこの予備成形品を投入して、閉塞鍛造金型にて製品を成形する鍛造方法であって、前記予備成形品における前記製品の軸部の先端面を構成する予備先端面に、製品の軸部の先端面の外周部におけるボス部側の肉減少を抑制するためのダレ抑制部を形成し、この予備成形品を前記閉塞鍛造金型に投入して、製品を成形する際には、成形される軸部の先端面と閉塞鍛造金型のキャビテイとの間に逃げ部を形成することを特徴とする鍛造方法。
  2. 　予備成形品の予備先端面を平面部として前記ダレ抑制部を構成することを特徴とする請求項１に記載の鍛造方法。
  3. 　予備成形品の予備先端面の曲率中心を予備先端面よりも外径側に配設して、予備成形品の予備先端面の周方向端部を膨出状としてダレ抑制部を構成することを特徴とする請求項１に記載の鍛造方法。
  4. 　予備成形品は、外周面に６つの面を持つ６角柱状体であり、その６つの面のうち、１２０°ピッチで配設される面が前記予備先端面を構成し、他の面が軸部間のボス部外径面を構成する予備外径面であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の鍛造方法。
  5. 　前記製品が、トリポード型等速自在継手のトリポード部材であることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の鍛造方法。
  6. 　開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備え、ボス部と、このボス部から放射状に突設される軸部とを有する製品の成形が可能であって、キャビテイに、成形時に軸部との間の逃げ部が形成される製品成形用の閉塞鍛造金型と、
    前記製品の軸部の先端面を構成する予備先端面に、製品の軸部の先端面の外周部におけるボス部側への肉減少を抑制するためのダレ抑制部を有する材料としての予備成形品を成形する予備成形品用金型とを備えたことを特徴とする鍛造品成形装置。
  7. 　前記閉塞鍛造金型の製品成形用のキャビテイに、成形時に軸部の先端外周部の一部または全部が当接する規制部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の鍛造品成形装置。
  8. 　前記予備成形品用金型の予備成形品形成用のキャビテイに、ダレ抑制部成形用の平面部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の鍛造品成形装置。
  9. 　前記予備成形品用金型の予備成形品形成用のキャビテイに、キャビテイ側に凸となるダレ抑制部成形用の円弧面部を設けたことを特徴とする請求項６～請求項８のいずれか１項に記載の鍛造品成形装置。
  10. 　前記請求項６～請求項９のいずれか１項に記載の鍛造品成形装置にて成形したトリポード部材を用いたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
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