JP2009106953A - 閉塞鍛造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 金型が破損せず所望の閉塞状態が得られる閉塞鍛造装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 第一金型は固定型側の外周面に凹凸状の第一凹凸部が形成され、第二金型は可動型側の外周面に凹凸状の第二凹凸部が形成され、第二金型の外周側には複数の分割ピースと、分割ピースを内周側に保持するケースとを備える係合機構が配置され、ケースは内周面が可動型側から固定型側に向かって小径となるテーパ形状であり、分割ピースは外周面が可動型側から固定型側へ向かって小径となるテーパ形状で、内周面には第一金型と第二金型の凹凸部に嵌合する複数のピース凹凸部が形成され、ピース凹凸部の第二金型の凹部と嵌合する少なくとも一つの凸部は他の凸部より内側に向かって突出する抜け止め部であり、第二金型と分割ピースは抜け止め部によって離間することのない状態に配設され、分割ピースがケースの内周面に沿って移動し、第一金型と第二金型の凹凸部に分割ピースの凹凸部が嵌合することを特徴とする閉塞鍛造装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、閉塞鍛造装置に関する。

従来から、ベベルギヤなどの複雑な形状を有する製品を高精度に製造する方法として、閉塞鍛造が用いられている。閉塞鍛造は、一方の金型に他方の金型を当接させて閉じられた型彫空間を画成し、その型彫空間で塑性変形により製品を成形する。このような密閉状態を作り出すために、一般的に油圧機構が用いらていた。

このように閉塞鍛造を行うと、油圧機構が必要となるため、装置が大型化するという問題点があった。また、加工速度を速くすると、油圧の供給がその速度に追いつかないため、生産性が低いという問題点もあった。そこで加工速度に合わせた速度で油圧を供給するために油圧を低くすることが考えられるが、油圧を低くすると所望の密閉状態が得られず、製品の精度が低下するという問題点が生じる。

上記の如き問題点を解決するために油圧機構を用いず、機械的に密閉状態を作り出す閉塞鍛造装置が考えられる。この閉塞鍛造装置には、ダイスハウジング内に配置されたダイス側金型と、プレス側金型から成る一対の金型が、金型の軸線方向に対向して当接した状態でダイスハウジング内に押し込まれる際、パンチ側の押し込み部材がダイスハウジング内に配置された係合部材を更にダイスハウジング内に押し込むことによって、係合部材が縮径手段によって縮径し、一対の金型に跨って係合する（特許文献１参照）。この閉塞鍛造装置によれば、係合部材により一対の金型から形成される型彫空間の密閉状態が高められ、所望の閉塞鍛造成形を行うことができる。
特許第３１２７１２４号

しかし上記の如き閉塞鍛造装置では、製品の成形後、ダイスハウジングの奥方から係合部材が押し上げられたとき、係合部材を押し上げるためのスプリングの劣化等の理由で、係合部材が所定の位置まで戻らない場合が考えられる。すると、押し上げられたダイス側金型と所定の位置で係合しない状態で次の成形が開始され、所望の密閉状態が得られなかったり、金型が破損するなどの不具合が発生することが考えられる。

従って、本発明は上述の如き課題を解決し、金型が破損せず所望の閉塞状態が得られる閉塞鍛造装置を提供することを目的とする。

本発明の鍛造閉塞装置は、第一金型を有し軸線方向に移動可能である可動型と第二金型を有する固定型とが同一軸心上に対向して配置され、第一金型と第二金型とにより型彫空間が形成される閉塞鍛造装置であって、
第一金型は固定型側の外周面に凹凸状の第一凹凸部が形成され、
第二金型は可動型側の外周面に凹凸状の第二凹凸部が形成され、
第二金型の外周側には複数の分割ピースと、分割ピースを内周側に保持するケースとを備える係合機構が配置され、
ケースは内周面が可動型側から固定型側に向かって小径となるテーパ形状であり、
分割ピースは外周面が可動型側から固定型側へ向かって小径となるテーパ形状で、内周面には第一金型と第二金型の凹凸部に嵌合する複数のピース凹凸部が形成され、ピース凹凸部の第二金型の凹部と嵌合する少なくとも一つの凸部は他の凸部より内側に向かって突出する抜け止め部であり、
第二金型と分割ピースは抜け止め部によって離間することのない状態に配設され、
分割ピースがケースの内周面に沿って移動し、第一金型と第二金型の凹凸部に分割ピースの凹凸部が嵌合することを特徴とする。

分割ピースは分割ピースの移動を軸線方向のみに規制する規制部が形成されることを特徴とする。

分割ピースはケースの内周面と当接する外周面が正面視で直線に形成されることを特徴とする。

第二金型及びケースは軸線方向に移動可能にそれぞれ緩衝機構に支持されることを特徴とする。

分割ピースの抜け止め部は第二金型の凹部と当接する面が閉塞鍛造装置の軸心に対して垂直な水平面を有し、抜け止め部以外の凸部は、閉塞鍛造装置の軸心に向かって傾斜するテーパ面を有することを特徴とする。

本発明の特徴による閉塞鍛造装置によれば、第一金型を有し軸線方向に移動可能である可動型と第二金型を有する固定型とが同一軸心上に対向して配置され、第一金型と第二金型とにより型彫空間が形成される閉塞鍛造装置であって、第一金型は固定型側の外周面に凹凸状の第一凹凸部が形成され、第二金型は可動型側の外周面に凹凸状の第二凹凸部が形成され、第二金型の外周側には複数の分割ピースと、分割ピースを内周側に保持するケースとを備える係合機構が配置され、ケースは内周面が可動型側から固定型側に向かって小径となるテーパ形状であり、分割ピースは外周面が可動型側から固定型側へ向かって小径となるテーパ形状で、内周面には第一金型と第二金型の凹凸部に嵌合する複数のピース凹凸部が形成され、ピース凹凸部の第二金型の凹部と嵌合する少なくとも一つの凸部は他の凸部より内側に向かって突出する抜け止め部であり、第二金型と分割ピースは抜け止め部によって離間することのない状態に配設され、分割ピースがケースの内周面に沿って移動し、第一金型と第二金型の凹凸部に分割ピースの凹凸部が嵌合するので、分割ピースは第一金型及び第二金型に対して常に所望の配置状態を維持できるため、常に所望の閉塞状態が得られる。また第一金型及び第二金型の凹凸部と分割ピースのピース凹凸部が所定の状態で嵌合するため、金型が破損することはない。

また、分割ピースは分割ピースの移動を軸線方向のみに規制する規制部が形成されていると、分割ピースが径方向に移動することなく軸線のみに移動するので、所望の状態で第一金型及び第二金型の凹凸部と分割ピースのピース凹凸部とが嵌合するため所望の閉塞状態が得られる。

また、分割ピースはケースの内周面と当接する外周面が正面視で直線に形成されと、分割ピースがケースと面接触するので、ケースと当接する全面で荷重を受けることができるため分割ピースの寿命が向上し、軸線方向の移動が安定する。

また、第二金型及びケースが軸線方向に移動可能にそれぞれ緩衝機構に支持されると、弾性力により第二金型及びケースの軸線方向の移動が安定する。

また、分割ピースの抜け止め部は第二金型の凹部と当接する面が閉塞鍛造装置の軸心に対して垂直な水平面を有し、抜け止め部以外の凸部は、閉塞鍛造装置の軸心に向かって傾斜するテーパ面を有すると、分割ピースの抜け止め部の水平面により、分割ピースが第二金型から抜脱しにくく、また分割ピースの抜け止め部以外の凸部はテーパ面により第一金型及び第二金型の凹凸部に嵌合しやすく、また抜脱しやすいので、分割ピースと第一金型及び第二金型との嵌合及び離間が滑らかに行われるので、所望の状態で第一金型及び第二金型の凹凸部と分割ピースのピース凹凸部とが嵌合するため所望の閉塞状態が得られる。

本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図は本発明の実施例による閉塞鍛造装置及び閉塞鍛造装置により製造される製品の製造工程を表すもので、図１は製品の鍛造成形の工程を表す断面平面図、図２は閉塞鍛造装置による製品の成形前の状態を表す部分断面平面図、図３は閉塞鍛造装置による製品の成形途中の状態を表す部分断面平面図、図４は閉塞鍛造装置による製品の成形終了の状態を表す部分断面平面図、図５は分割ピースを表し、（ア）は平面図、（イ）は正面図、図６はケース及び分割ピースの正面図である。

本発明の実施例による閉塞鍛造装置について、図１乃至図６に基づいて説明する。

図１は鍛造成形品の一例として、動力伝達接続部に使用されるかさ歯車Ｗ４を鍛造成形する工程を表す。まず、円柱状の素材Ｗ０（図１の（ア））を軸方向に押圧して円盤状の予備成形品Ｗ１（図１の（イ））を形成し、続いて、予備成形品Ｗ１に閉塞鍛造成形を施して、外周に荒歯形２が形成され、軸方向両端面に凹溝３，４が成形された中間成形品Ｗ２（図１の（ウ））を形成する。次に、中間成形品Ｗ２の凹溝３，４間に形成される隔壁部５を打ち抜いて完成品であるかさ歯車（図１の（エ））を形成する。

まず図２に基づいて本発明の実施例による閉塞鍛造装置１を説明する。１はかさ歯車を成形する閉塞鍛造装置で、閉塞鍛造装置１の同一軸心上に対向して配置される可動型１１と固定型５１とからなる。この閉塞鍛造装置１は横型の多段式鍛造装置に用いられている。

可動型１１は、内周に中間成形品Ｗ２の荒歯形２を成形する成形歯部１６を有する第一金型１２と、第一金型１２の反固定型側に配置されるパンチホルダ２０と、第一金型１２及びパンチホルダ２０の内周側に配置される第一ノックアウト２２とからなる。

上記可動型１１について更に詳細に説明する。第一金型１２は略円筒形で、第一大径部１３と、第一大径部１３から固定型側に連続し、第一大径部１３より小径の外径を有する第一小径部１４とよりなる。第一小径部１４は、固定型側に開口する第一開口１９を有し、外周面にはそれぞれテーパ面３７を有する二つの凸部１５ａ及び凹部１５ｂが交互に形成されている。第一開口１９は内側に第一段部１８が形成され、第一段部１８から連続して成形歯部１６が形成されている。この成形歯部１６から内側に連続して中間成形品Ｗ１の凹溝３を成形する凸端部１７が形成される。またパンチホルダ２０はボルト２１により第一金型１２と一体化するように固定されている。更に第一ノックアウト２２は第一金型１２と同一軸心上に配置され、軸線方向に移動可能な状態で保持されている。

次に固定型５１について説明する。固定型５１は、最外周に配置されるダイブロック６６と、ダイブロック６６の内側に配置される係合機構８０と、第二金型５２とを備える。係合機構８０は、略円筒形状のケース８１と、ケース８１の内周側に配置され径方向に分割する４個の分割ピース８２とを備える。第二金型５２は略円筒形状で、内側にカウンターパンチ６０が配置される。ケース８１及び第二金型５２はリング状の第一プレート６１に支持され、第一プレート６１は緩衝機構である第二スプリング７２により付勢される。第二スプリング７２は第一プレート６１より反可動型側に配置される第二プレート６２及び第三プレート６３に保持されている。またカウンターパンチ６０はカウンターパンチ支持プレート６３を介して第四プレート６４に保持され、カウンターパンチ６０、カウンター支持プレート６３及び第四プレート６４の内側には第二ノックアウト７３が第二金型５２と同一軸心上で進退可能に配置される。また第二プレート６２は無頭ねじ９９によってダイブロック６６に固定されている。

固定型５１について更に詳細に説明する。まず第二金型５２について説明する。第二金型５２は、第二大径部５３と、第二大径部５３から可動型側に連続し第二大径部５３より小径の外径を有する第二小径部５４とよりなる。第二大径部５３は反可動型側に緩衝機構である第一スプリング７１が配置される円筒状の穴部５６が複数形成されている。また第二小径部５４は第二大径部５３から連続し第一金型１２の凹部１５ｂより小径の外径を有する第二凹部５５ｂと、第二凹部５５ｂから連続する第二凸部５５ａが一つ形成され、第二凸部５５ａから可動型側に連続して形成される第二段部６８は、第一金型１２の第一開口側端面２３と当接するように形成されている。この第二凹部５５ｂは第二凸部５５ａ側の面が第二金型５２の軸心に対して垂直である軸直面３９を有している。ここで第二金型５２の内側に配置されるカウンターパンチ６０、第二金型５２の可動型側開口６９及び第一金型１２の成形歯部１６とにより型彫空間が形成される。

続いて固定型５１の係合機構８０について説明する。ケース８１の内周面８３は反可動型側に向かって小径となるテーパ形状を有しており、ケース８１の可動型側には、ケース８１の可動型側ケース開口９３内径より小径の内径を有する円盤状の抜け止めリング９２が配置され、ケース８１と抜け止めリング９２はボルト（図示せず）により一体化される。また分割ピース８２の外周面８５は、図５の（ア）に示す如く、ケース８１の内周面８３に沿って移動可能なテーパ形状であり、その可動型側端部には抜け止めリング９２に当接するリング段部８７が形成されている。また分割ピース８２の内周面は三個の凸部８６ａ，８６ｂ，８６ｃが形成され、各凸部間に凹部８６ｄ，８６ｅが二個形成される。可動型側の二個の凸部８６ａ，８６ｂは第一金型１２の二個の凹部１５ｂと嵌合し、固定型側の凸部８６ｃは他の二個の凸部８６ａより内側に突出する抜け止め部である係合凸部で、第二金型５２の凹部５５ｂに嵌合する。可動型側の二個の凸部８６ａ，８６ｂはケース８１の内径における最大径部に配置されたときには、第一金型１２の凹部１５ｂと嵌合しない軸直方向長さを有し、係合凸部８６ｃは第二金型５２の凹部５５ｂに一部が嵌合する軸直方向長さを有している。加えて凸部８６ａ，８６ｂは第二金型５２の軸心に向かって小径となるように傾斜するテーパ面９５を有し、係合凸部８６ｃは、可動型側の面が第二金型５２の軸心に対して垂直である水平面９４である。この分割ピース８２は図５の（イ）に示す如く、正面視で幅広の第一ガイド部９０と第一ガイド部９０より幅狭の第二ガイド部９１とから成る形状を有し、第一ガイド部９０の外周面は正面視で直線に形成されている。ケース８１には図６に示す如く分割ピース８２の形状に合わせた分割ピース係合部９７が形成され、分割ピース８２はケース８１の分割ピース係合部９７内に配置される。分割ピース８２のガイド部９０は分割ピース係合部９７内で分割ピース８２の径方向及び周方向への移動を規制する規制部となる。

続いて上記閉塞鍛造装置１で閉塞鍛造を行い、中間成形品Ｗ２を成形する方法を説明する。この閉塞鍛造装置１は多段式の横型プレスに使用されている。まず図２に示す如く閉塞鍛造装置１は、可動型１１と固定型５１が同一軸心上に対向し離間した状態になっている。可動型１１においては第一ノックアウト２２が第一金型１２より固定型側に突出した状態になっている。また固定型５１においては、抜け止めリング９２がダイブロック６６の可動型側端部と同位置になる状態で配置され、分割ピース８２のリング段部８７は抜け止めリング９２に当接し、分割ピース８２の外周面８５はケース８１の最大径部に配置されている。また第二金型５２は分割ピース８２の係合凸部８６ｃの一部が第二金型５２の凹部５５ｂ内に嵌合した状態で配置されている。この可動型１１と固定型５１との間に図示せぬ搬送手段で円盤状の予備成形品Ｗ１が配置される。

図示せぬ搬送手段で運ばれた予備成形品Ｗ１は、第一ノックアウト２２に押されて第二金型５２の内側に第二ノックアウト７３に当接する位置まで移動し、第一ノックアウト２２と第二ノックアウト７３に挟持される。続いて可動型１１が固定型側に移動し、第一金型１２の第一開口側端面２３と第二金型５２の第二段部６８、第一金型１２の第一段部１８と第二金型５２の可動型側端面３２、及び第一金型１２の第一大径部１３の固定型側端面３３と分割ピース８２の可動型側端面３４が当接する。このとき第一金型１２の第一凹凸部１５と分割ピース８２のピース凹凸部８６は嵌合していない。

ついで第一金型１２はさらに固定型側へと移動する。すると図３に示す如く、第二金型５２は第一金型１２に押され反可動型側へと移動し、それに伴って第二金型１２内の第一スプリング７１が圧縮されて第一プレート６１を反可動型側へと移動させる。このように第一プレート６１が反可動型へと移動するので、第一プレート６１に保持されるケース８１も反可動型側へと移動する。また分割ピース８２も第一金型１２に押されて反可動型側へと移動を開始するが、正面視で直線に形成された分割ピース８２の外周面８５は、外周面８５全体でケース８１の内周面８３と当接して移動するので、受ける負荷が部分的に偏ることはなく移動する。このとき分割ピース８２は規制部９０により径方向及び周方向への移動が抑制されているので、分割ピース８２は第一金型１２に押された衝撃で径方向及び周方向に移動するようなことはなく、所定の位置に配置された状態で移動する。このとき分割ピース８２はケース８１の内周面８３のテーパ面に沿って移動するので、漸次縮径する状態になり、第一金型１２の凹凸部１５及び第二金型５２の凹凸部５５と分割ピース８２のピース凹凸部８６は徐々に嵌合し、係合凸部８６ｃはさらに第二金型５２の凹部５５ｂと嵌合する部分が大きくなる。ここで第一金型１２の凹凸部１５、及び分割ピース８２の第一金型１２と嵌合する凹凸部８６ａ，８６ｂ，８６ｃはそれぞれテーパ形状に形成されるテーパ面３７，９５が当接するので、それぞれに多少の寸法誤差があっても嵌合が容易に行われる。

その後図４に示す如く予備成形品Ｗ１は第一金型１２、第二金型５２及びカウンターパンチ６０により画成される型彫空間内で押圧され、中間成型品Ｗ２に成形される。このとき分割ピース８２のピース凹凸部８６は第一金型１２及び第二金型５２の凹凸部１５，５５と嵌合しているので、第一金型１２及び第二金型５２が軸線方向に離間することを防いで、第一金型１２及び第二金型５２が当接した状態を維持でき、所望の閉塞状態で中間成形品Ｗ２の成形が行われる。

中間成型品Ｗ２に成形品の成形が終了すると、可動型１１が反固定型側へと移動を開始し、第二金型１２及び分割ピース８２も反固定型側へと移動し、中間成形品Ｗ２も合わせて移動する。すると第二スプリング７２の付勢力によりケース８１も反固定型側へと移動を開始する。また分割ピース８２はケース８１の内周面８３に沿って移動するので徐々に拡径し、第一金型１２及び第二金型５２の凹凸部１５，５５から分割ピース８２の凹凸部８６ａ，８６ｂ，８６ｄ，８６ｅは徐々に嵌合が解除される。ここで分割ピース８２の凸部８６ａ，８６ｂは第二金型５２の軸心に向かって傾斜するテーパ面９５を有するので、第一金型１２の凹部１５ｂから外れやすい状態にあり、逆に係合凸部８６ｃは、第二金型５２の凹部５５ｂと当接する水平面９４が第二金型５２の軸心に対して垂直なので第二金型５２の凹部５５ｂから外れにくい状態にある。このとき第二金型５２は第一スプリング７１の付勢力が加わった状態で可動型側に移動するので、途中で移動が停止したり移動速度が遅くなるようなことはなく、移動が安定する。その後、分割ピース８２はリング段部８７が抜け止めリング９２に当接して停止する。このときピース凹凸部８６ａ，８６ｂ，８６ｄ，８６ｅは第一金型１２の凹凸部１５と完全に離間した状態になり、可動型１１はさらに反固定型側へと移動するが、分割ピース８２の抜け止め部８６ｃは第二金型５２の第二凹部５５ｂに一部が嵌合した状態なので、第二金型５２は分割ピース８２の停止にあわせて移動を停止する。ついで可動型１１が完全に固定型５１から離間し所定の位置まで到達すると中間成形品Ｗ２は図示せぬ搬送手段により取り出され、次の工程へと搬送される。

なお、本実施例においては、分割ピースの凸部は三個形成され、最も固定型側の凸部が抜け止め部として形成されているが、凸部の個数はこの数に限定されるわけではない。また分割ピースの個数も四個に限定されるわけではなく、任意の個数に設計することが可能である。

また、本実施例においては、閉塞鍛造装置を横型の多段式の鍛造装置に用いたが、単独の装置としても使用できることはいうまでもない。

本発明の実施例による閉塞鍛造装置により中間成形品が成形される製品の鍛造成形の工程を表す断面平面図である。 本発明の実施例による閉塞鍛造装置による製品の成形前の状態を表す部分断面平面図である。 本発明の実施例に閉塞鍛造装置による製品の成形途中の状態を表す部分断面平面図である。 本発明の実施例による閉塞鍛造装置による製品の成形終了の状態を表す部分断面平面図である。 本発明の実施例による分割ピースであり、（ア）は平面図、（イ）は正面図である。 本発明の実施例によるケース及び分割ピースの正面図である。

符号の説明

１１ 可動型
１２ 第一金型
１３ 第一大径部
１４ 第一小径部
１５ 凹凸部
５１ 固定型
５２ 第二金型
５３ 第二大径部
５４ 第二小径部
５５ 凹凸部
８０ 係合機構
８１ ケース
８２ 分割ピース
８３ （ケース）内周面
８５ （分割ピース）外周面
８６ ピース凹凸部
８６ａ 他の凸部
８６ｃ 抜け止め部

Claims (5)

1. 第一金型（１２）を有し軸線方向に移動可能である可動型（１１）と第二金型（５２）を有する固定型（５１）とが同一軸心上に対向して配置され、前記第一金型（１２）と前記第二金型（５２）とにより型彫空間が形成される閉塞鍛造装置において、
   前記第一金型（１２）は固定型側の外周面に凹凸状の第一凹凸部（１５）が形成され、
   前記第二金型（５２）は可動型側の外周面に凹凸状の第二凹凸部（５５）が形成される第二小径部（５４）とから成り、
   前記第二金型（５２）の外周側には複数の分割ピース（８２）と、該分割ピース（８２）を内周側に保持するケース（８１）とを備える係合機構（８０）が配置され、
   前記ケース（８１）は内周面（８３）が可動型側から固定型側に向かって小径となるテーパ形状であり、
   前記分割ピース（８２）は外周面（８５）が可動型側から固定型側へ向かって小径となるテーパ形状で、内周面には前記第一金型（１２）と前記第二金型（５２）の凹凸部（１５，５５）に嵌合する複数のピース凹凸部（８６）が形成され、該ピース凹凸部（８６）の前記第二金型（５２）の凹部（５５ｂ）と嵌合する少なくとも一つの凸部（８６ｃ）は他の凸部（８６ａ）より内側に向かって突出する抜け止め部であり、
   前記第二金型（５２）と前記分割ピース（８２）は前記抜け止め部（８６ｃ）によって離間することのない状態に配設され、
   前記分割ピース（８２）が前記ケース（８１）の内周面（８３）に沿って移動し、前記第一金型（１２）と前記第二金型（５２）の凹凸部（１５，５５）に前記分割ピース（８２）のピース凹凸部（８６）が嵌合することを特徴とする閉塞鍛造装置。
2. 前記分割ピース（８２）は該分割ピース（８２）の移動を軸線方向のみに規制する規制部（９０）が形成されることを特徴とする請求項１記載の閉塞鍛造装置。
3. 前記分割ピース（８２）は前記ケース（８１）の内周面（８３）と当接する外周面（８５）が正面視で直線に形成されることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の閉塞鍛造装置。
4. 前記第二金型（５２）及び前記ケース（８１）は軸線方向に移動可能にそれぞれ緩衝機構（７１，７２）に支持されることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の閉塞鍛造装置。
5. 前記分割ピース（８２）の抜け止め部（８６ｃ）は前記第二金型の凹部（５５）と当接する面が前記閉塞鍛造装置の軸心に対して垂直な水平面（９４）を有し、前記抜け止め部（８６ｃ）以外の凸部（８６ａ，８６ｂ）は、前記閉塞鍛造装置（１）の軸心に向かって傾斜するテーパ面（９５）を有することを特徴とする請求項１乃至４記載の閉塞鍛造装置。

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