JPH01233035A - 閉塞鍛造方法およびその装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は閉塞鍛造方法およびその装置に関し、−層詳細
には、両端部に特定の形状を有する長尺な機械部品を閉
塞鍛造により成形するに際して、」二型で押圧すること
で互いに近接する方向に変位する分割ダイにより棒状素
材に軸芯と直交する方向からの加工を行うと共に、両端
部を上ボンデおよび下ポンチとの共働作用下に膨出成形
し、当該棒状素材に対してバランスのとれた肉流動を起
こさせ、これにより、加工精度の高い荒打ち成形品に鍛
造すると共に、鍛造装置の構成を簡素化することを可能
とする閉塞鍛造方法およびその装置に関する。

［発明の背景］ 例えば、内燃機関において、ピストンとクランクシャフ
トどを連結するコンロッドのような長尺な機械部品を製
造する方法としてはハンマーまたはプレス装置を用いた
鍛造加工が行われている。この場合、コンロッドの大端
部、小端部、連桿部といった各部分毎に夫々飛打ち工程
と仕上げ工程および前記仕上げ工程で生じたパリを除去
するトリミング工程を経るのが通例である。

然しなから、このような方法では工程数が多く生産性が
上がらないばかりか、ハリが発生するため、歩留率が悪
く、しかも、このハリを打ち抜くためのトリミング工程
において荒打ち加工をした素材に打ち残りの痕が生じ、
高い加工精度を保つことが出来ない。

そこで、近年、閉塞鍛造による加工が種々提案されてい
る。この閉塞鍛造に係る技術的思想は、例えば、特開昭
箱６．０−４９８２４号公報、特開昭箱６０−２４７４
３２号公報、特開昭箱６０−１０２２４６号公報、実開
昭第６０−２８９３７号公報、実開昭第６０−４２４２
６号公報、実開昭第６０−１１５６５０号公報、特開昭
箱６２−１３７１３５号公報、特開昭箱５６−１２８６
３６号公報、特開昭箱５６−１２８６３７号公報等に開
示されるに至っている。

この種の閉塞鍛造技術では分割型の間に素材を挟み、前
記分割型内に閉塞された素材に対しポンチを外部から押
入させることにより、当該素材に塑性変形を加え、これ
により当該素材を所定の形状に鍛造成形するものである
。このような閉塞鍛造によれば、成形時にパリが殆ど発
生ぜず、また、加工の工数を削減させることが可能とな
る等の利点がある（特開昭箱５６−１２８６３６号公報
、特開昭箱５６−１２８６３７号公報、特開昭箱６０−
４９８２４号公報参照）。

コンロッドをこうした密閉鍛造により成形する場合、一
対の分割型の間に棒状の素材を設置し、外部からポンチ
を当該型内に押入し当該素材を押し出すことでコンロッ
ドの連桿部を成形し、次いで、前記のようにして成形さ
れた一次加工品の端部に対し、ポンチを用いた据込加工
を施してコンロッドの大端部並びに小端部を成形してい
る。この場合、押出加工と据込加工という２つの成形過
程を必要とし、−旦、押出加工によりコンロッドの連桿
部を形成した後、据込加工により両端部を潰して膨出さ
ぜることになり、素材における肉流動が部分毎に異なる
。

この結果、一部に加工率の大きな部分が生じ、素材に無
理がかかることになり、このため、屡クラックが発生し
、不良品が生じる原因となる。

特に、前記押出加工により軸方向に沿って加工硬化が生
じた素材に対して軸方向とは異なる当該素材を潰す方向
で両端部に膨出成形を施すため割れ易いという問題点が
ある。

また、こうした押出加工並びに据込加工を連続的に実行
していくためには、素材に対して分割ダイ、ポンチ等を
２方向から付勢することが可能な複動機構を特徴とする
特開昭第６０−４９８２４号公報、特開昭箱６０−４２
４２６号公報、特開昭箱６０−２８９３７号公報参照）
。このため、鍛造装置が大型化し、従って、高額となり
、その分、生産コストが上昇するという不都合が指摘さ
れる。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、長尺且つ両端部に膨出する形状を有する荒打ち
成形品を閉塞鍛造により加工するに際し、複数の分割ダ
イを上型の変位に伴い互いに縮径する方向に変位させて
、素材の軸方向とは直交する方向から押圧させ、これと
略同時に、上型と共に変位するポンチを素材の端部に押
し込んで当該素材の両端を膨出成形させることにより、
素材に対して無理な変形を行わずバランスよく塑性変形
させ、しかも、複動機構ではなく単動機構からなる比較
的簡単な構成で所望の鍛造工程を遂行することを可能と
した閉塞鍛造方法およびその装置を提供することを目的
とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は棒状の素材を複
数の分割ダイで挟持した状態下に外部からポンチを進入
させ素材を所望の形状に成形する閉塞鍛造方法であって
、前記素材に対し前記分割ダイをその軸方向とは直交す
る方向から押圧して当該素材を軸方向に延伸させ且つ所
定の断面形状に成形する第１の工程と、一対のポンチの
中、一方のポンチで前記素材の一端部側を保持した状態
で他方のポンチを分割ダイ内に進入させ、当該素材に対
しその他端部側から軸方向に押圧して据込加工を行い、
当該素材の両端部を膨出せしめる第２の工程とからなり
、前記第１工程と第２工程を実質的に略同時に行うこと
を特徴とする。

また、本発明は第１工程によりコンロッド荒打ち成形品
の連桿部を成形すると共に、第２工程で当該コンロッド
荒打ち成形品の大端部並びに小端部を成形することを特
徴とする。

さらに、本発明はクッション手段の弾発力により上方に
付勢されよ型の変位に伴う押圧作用下に下降するダイケ
ースと、前記ダイケースに内装され互いの対向面に素材
の成形面が形成されると共に後背部に傾斜面が形成され
た分割ダイであって、前記ダイケースが前記傾斜面に沿
って摺動変位する過程でその変位方向とは直交する方向
へ互いに近接して素材を押圧する複数の分割ダイと、前
記分割ダイの成形面の間に上型の下降と共に進入する上
型ポンチと、前記上型ポンチと共働して素材をその軸方
向に押圧する下型ポンチとを備えることを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る閉塞鍛造方法についてそれを実施す
るための装置との関連において好適な実施態様を挙げ、
添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図において、参照符号１０は本発明に係る閉塞鍛造
装置を示す。すなわち、この閉塞鍛造装置１０は昇降自
在な上型１２と、下型１４とから基本的に構成される。

前記上型１２は油圧クッションにつながるピストン１６
と、このピストン１６の先端に配設される上型ダイ１８
と、前記ピストン１６とは独立して上型本体１９とホル
ダ２０を介して装着される上型ポンチ２２とを含み、前
記上型ポンチ２２が上型ダイ１８の中央部に穿設される
孔２４を挿通し、その先端部が突出するよう構成されて
いる。前記ポンチの先端部の形状は加工品の形状に応じ
て定まり、この場合、コンロッドの大端部の形状に対応
するように半円状の突部が形成される。

次いで、下型１４は下型ベース２６と、この下型ベース
２６に載置される下型ダイ２８と、前記下型ダイ２８を
上方に付勢する複数のクッション手段３０とを含む。前
記下型ベース２６の中央部には鉛直方向に延在する孔部
３２が形成され、この孔部３２の下方にはホルダ３４が
配設され、さらにこのホルダ３４に下型ポンチ３６が設
けられる。そして、前記下型ポンチ３６の先端部は下型
ダイ２８の内部に所定の長さ分だけ臨入する。この場合
、前記下型ダイ２８は４つの分割ダイ３８ａ乃至３８ｄ
と前記分割ダイ３８ａ乃至３８ｄが内装されると共に、
これらを互いに近接させる方向に変位させるダイケース
４０とからなり、このダイケース４０はハウジング４２
によりその背面が規制されると共に、前記クッション手
段３０のコイルスプリング４３により常時上方に弾発付
勢されるよう構成されている。

そこで、第２図に示すように、前記分割ダイ３８ａ乃至
３８ｄの互いに対向する面により加工品の形状に対応し
た成形部４４が画成される。この場合、この成形部４４
はコンロッドの荒打ち成形品に対応する形状に形成され
、これに対し前記分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの後背面部
には下方に向かって拡径する傾斜面４６ａ乃至４６ｄが
夫々形成される一方、この傾斜面４６ａ乃至４６ｄに沿
って摺動するダイケース４０の内側四面には同様に下方
に向かって拡径する傾斜面４８ａ乃至４８ｄが夫々の分
割ダイ３８ａ乃至３８ｄに対応して形成される。そして
、夫々の分割ダイ３８ａ乃至３８ｄにはその傾斜面４６
ａ乃至４６ｄに沿ってその側方両側に突出するガイド部
４９ａ乃至４９ｄが形成され、これに対応するように、
これらガイド部４９ａ乃至４９ｄが摺動自在に嵌合する
案内溝５０ａ乃至５０ｄが夫々ダイケース４０の傾斜面
４８ａ乃至４８ｄの両側に画成される。

第１図および第２図から諒解されるように、上型１２の
下降に伴い上型本体１９と一体的に下降するピストン１
６の先端の上型ダイ１８がダイケース４０を下方に押圧
し、このダイケース４０は分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの
ガイド部４９ａ乃至４９ｄに案内されつつその傾斜面４
８ａ乃至４８ｄが分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの後背部の
傾斜面４６ａ乃至４６ｄに沿って摺動する。このため、
夫々の分割ダイ３８ａ乃至３８ｄは水平方向に互いに近
接変位し、従って、前記分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの内
側に画成される成形部４４の間の間隔が互いに縮径する
ように構成されるものである。

本実施態様に係る閉塞鍛造装置は基本的には以上のよう
に構成されるものであり、次にこの閉塞鍛造装置を用い
たコンロッドの荒打ち鍛造を一例としてその閉塞鍛造方
法ついて説明する。

第３図において、参照符号５２は素材としての丸棒形状
のビレットを示し、参照符号５４は前記ビレット５２に
荒打ち鍛造を施すことで成形するコンロッドの荒打ち成
形品を示す。この荒打ち成形品５４は次段の工程で仕上
げ加工がなされて完成品としてのコンロッドに加工され
るものである。ここで、前記荒打ち成形品５４は長尺且
つ断面１字状の連桿部５６と、その一端側の小端部５８
と、半円状の凹部が形成されると共に軸方向に対して偏
位して膨出する大端部６０とが形成されるものである。

そこで、第１図に示すように、高温に加熱されたビレッ
ト５２を下型ポンチ３６の先端にその一端が当接するよ
うに当該分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの間の成形部４４内
に設置する。

次に、上型１２を下方に変位させ、ピストン１６の先端
の上型ダイ１８を介して分割ダイ３８ａ乃至３８ｄを囲
繞するダイケース４０の上面を押圧し、これをコイルス
プリング４３の弾発力に抗して下方に変位させる。前記
ダイケース４０は上型ダイ１８の押圧作用により、分割
ダイ３８ａ乃至３８ｄの後背部の傾斜面４６ａ乃至４６
ｄに沿って変位し、この時、ダイケース４０の外側面は
ハウジング４２に当接して鉛直方向への変位のみ許容さ
れているため、当該ダイケース４０が下方に移動するの
に伴い分割ダイ３８ａ乃至３８ｄは水平方向に互いに近
接変位する作用を受けることになる。従って、分割ダイ
３８ａ乃至３８ｄは互いに近接する方向に向かって変位
しその間の成形部４４に挟まれたビレット５２はその軸
方向と直交する方向から押圧され絞られる結果となる。

そして、ダイケース４０をさらに下降させれば、ビレッ
ト５２は前記成形部４４に対応した形状に延伸させられ
るに至る（第４図ａ参照）。

さらに、これと略同時に上型本体１９とホルダ２０を介
して配設された上型ポンチ２２は、当該分割ダイ３８ａ
乃至３８（ｉの内部の成形部４４内に進入し、ビレット
５２に対しその軸方向への据込加工を実行する。すなわ
ち、上型本体１９とピストン１６の間にはピストン１６
が連結される図示しない油圧クッションの作用が働きつ
つ、このピストン１６の先端の上型ダイ１８が分割ダイ
３８ａ乃至３８ｄを押圧している間も上型本体１９がさ
らに下降する。この結果、上型ポンチ２２はビレット５
２を軸方向に押圧する。当該ビレット５２は下型ボンデ
３６により軸方向の変位を規制されているため上型ポン
チ２２と下型ポンチ３６との共働により据込加工がなさ
れる。最終的に□、ダイケース４０の底部が下型ベース
２６に当接した時、当該ビレット５２に対する分割ダイ
３８ａ乃至３８（］による絞りと上型ポンチ２２による
軸方向への押圧が停止される。この結果、当該ビレット
５２の両端部は潰されて肉流動が起こり、分割ダイ３８
ａ乃至３８ｄ間の成形部４４内に当該ビレット５２の肉
が充満し、第３図に示した荒打ち成形品５４の形状に加
工されることになる（第４図す参照）。

この場合、分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの近接変位により
連桿部５６を成形すべくビレット５２を軸方向に延伸さ
せるために加えられる加工と、上型ポンチ２２と下型ポ
ンチ３６とにより加えられる小端部５８および大端部６
０を形成するための据込加工とが略同時に行われ、当該
ビレット５２の全体にわたってバランスよく肉の流動が
進むため、無理な変形がなされることがない。従って、
クラック等の発生を回避することが出来、さらに、分割
型３８ａ乃至３８ｄの負担が軽減される。また、上型ポ
ンチ２２が設けられる上型１２の下降変位により、分割
ダイ３８ａ乃至３８ｄを当該上型ポンチ２２の変位方向
とは直交する方向に互いに近接変位させる構成を採用し
ている。従って、特に、分割ダイ３８ａ乃至３８ｄを付
勢する手段を設ける必要がなく、また、上型ポンチ２２
と下型ポンチ３６の共働による上下の据込成形と分割ダ
イ３８ａ乃至３８（ｉによる横方向の絞り成形とを略同
時に行う複合成形とし、この場合、下型ポンチ３６は固
定でよいので、すなわち、複動機構の作用を単動機構に
より達成しているため、鍛造装置自体の構成を比較的簡
素化するのが可能であることが諒解されよう。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、複数に分割された分割
ダイの間に素材を挟み、上型の変位と共にこれら分割し
たダイを互いに近接変位させて素材を絞って延伸させる
加工を行うと共に、下型ポンチ、上型ポンチとの共働で
素材両端部に据込加工を施して長尺且つ両端部に所定の
形状の膨出部を有する荒打ち成形品を得ることが可能な
ように構成している。このため、延伸加工および据込加
工とを一挙に行うことが出来、その工程数を削減するこ
とが出来ると共に、素材の塑性変形の過程において無理
な肉流動が起こらず、従って、クラック等の発生を防止
し、その加工精度を向上させることが可能となる効果が
得られる。また、前記分割ダイを互いに近接変位させる
機構として、上型の下降に伴って前記分割ダイを内装す
るダイケースが当該分割ダイの後背部の傾斜面に沿って
下降し、これにより、当該分割ダイの間隔を狭める構成
を採用しているため、装置自体の機構が簡素化され、鍛
造装置を安価に製造することが可能となるという効果が
得られる。従って、全体として鍛造の生産効率を挙げ、
その製造コストを低減化させる上で顕著な効果を奏する
ものである。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る閉塞鍛造装置の構成を示す一部省
略断面説明図、 第２図は本発明に係る閉塞鍛造装置を構成する分割ダイ
およびダイケースの構成を示す一部省略切欠斜視図、 第３図は本発明に係る閉塞鍛造方法において、コンロッ
ドを製造する際に用いられるビレットと荒打ち成形品の
形状を示す斜視図、 第４図は当該閉塞鍛造方法における一連の工程を説明す
る図である。 １０・・・閉塞鍛造装置　　　　　１２・・・上型１４
・・・下型　　　　　　　　　　１６・・・ピストン１
８・・・上型ダイ　　　　　　　２０・・・ホルダ２２
・・・上型ポンチ　　　　　　２８・・・下型ダイ３０
・・・クッション手段　　　　３６・・・下型ポンチ３
８ａ〜３８ｄ・・・分割ダイ　　　４０・・・ダイケー
ス５２・・・ビレット５４・・・荒打ち成形品５６・・
・連桿部　　　　　　　　５８・・・小端部６０・・・
大端部 （ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）棒状の素材を複数の分割ダイで挟持した状態下に
   外部からポンチを進入させ素材を所望の形状に成形する
   閉塞鍛造方法であって、前記素材に対し前記分割ダイを
   その軸方向とは直交する方向から押圧して当該素材を軸
   方向に延伸させ且つ所定の断面形状に成形する第１の工
   程と、一対のポンチの中、一方のポンチで前記素材の一
   端部側を保持した状態で他方のポンチを分割ダイ内に進
   入させ、当該素材に対しその他端部側から軸方向に押圧
   して据込加工を行い、当該素材の両端部を膨出せしめる
   第２の工程とからなり、前記第１工程と第２工程を実質
   的に略同時に行うことを特徴とする閉塞鍛造方法。
2. （２）請求項１記載の方法において、第１工程によりコ
   ンロッド荒打ち成形品の連桿部を成形すると共に、第２
   工程で当該コンロッド荒打ち成形品の大端部並びに小端
   部を成形することを特徴とする閉塞鍛造方法。
3. （３）クッション手段の弾発力により上方に付勢され上
   型の変位に伴う押圧作用下に下降するダイケースと、前
   記ダイケースに内装され互いの対向面に素材の成形面が
   形成されると共に後背部に傾斜面が形成された分割ダイ
   であって、前記ダイケースが前記傾斜面に沿って摺動変
   位する過程でその変位方向とは直交する方向へ互いに近
   接して素材を押圧する複数の分割ダイと、前記分割ダイ
   の成形面の間に上型の下降と共に進入する上型ポンチと
   、前記上型ポンチと共働して素材をその軸方向に押圧す
   る下型ポンチとを備えることを特徴とする閉塞鍛造装置
   。