JPH0245531B2 - Kaitentanzonyorufuranjitsukichukuhinnoseikeihohooyobikaitentanzokinowagataatsushi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転鍛造により軸状素材から偏平なフ
ランジ付中空品を成形するのに際して、ポンチに
対し外周の上金型が受圧負荷に対応して相対的に
後退するような金型複動機能を上型圧子に付与す
ることにより、製品の加工において、軸状素材の
素材径を十分に大きな径まですえ込み、その後に
中空部のすえ込みを行わせ、もつて中空孔部のす
え込み径に限定されず出発素材として適当に小径
の軸状素材を用いて、一回の回転鍛造により欠陥
のない製品加工を無理なく行うことができる成形
法及び、そのような回転鍛造機の上型圧子に関す
る。

従来この種のフランジ付中空品は、例えば特公
昭52−44307号「回転鍛造によるフランジ付中空
品の成形法」（第１図）に示される如く、「パンチ
３及び肩押圧面４を有し、かつ傾斜しながらころ
がり回転する上型圧子２により、上下動する下型
１の型凹部５に位置された軸状の素材Ｗを加圧
し、上型圧子２のパンチ３で中空孔部のすえ込み
を進行させたのち、ノツクアウト６を後退させな
がら上型圧子２のパンチ３で中空孔の部分を打ち
抜き、これと同時に周囲をすえ込む。」ことによ
つて成形できることは知られている。

しかしこの方法によつて、上型圧子のパンチ径
より素材径が小さいものは勿論、第２図に示す如
くパンチ３径より素材Ｗ径が多少大きな軸状素材
Ｗを回転鍛造すると、該パンチ３による中空孔部
８のすえ込みの進行に伴つて欠陥が発生する欠点
がある。

すなわち、軸状素材Ｗはまずパンチ３によつて
のみすえ込まれるため、上型圧子２のパンチ３に
よる中空孔部のすえ込みの進行に伴つて、第２図
イ，ロ，ハ，ニ，ホ，ヘ，トで印したパンチ先端
縁対向位置の中空孔部周壁隅部付近に、座屈によ
る折れ込み（「かぶり」ともいう）が発生し、そ
れがフランジ成形の進行に伴つてイ乃至トの如く
移動し、フランジ部の表面付近に欠陥となつて残
つてしまう。

この欠陥発生過程は、第２図イ乃至トに対応す
る第３図イ乃至トの折れ込み部顕微鏡写真（×50
倍）により示されている。

従つてこの方法においては、素材径に対する中
空孔部のすえ込み径に限定があり、おのずと中空
孔部より相当に大きな軸状の素材を出発素材とし
て成形しなければならない。

然しながら、径の大きな軸状素材の切断にはそ
れなりに大型設備及び多大な切断エネルギーを要
し、素材の剪断あるいは切断の費用が嵩む問題が
ある。また仮に素材径拡大のためにすえ込み工程
を別途実施すれば、その分だけ一段と製品コスト
が上昇する問題がある。

その点、中空孔部のすえ込み径に拘らず適当に
径の小さな軸状の素材を出発素材として、１回の
回転鍛造加工によりフランジ付中空品の成形を欠
陥なく行うことができれば、出発素材が低コスト
に提供でき、しいてはフランジ付中空品を安価に
製造することができる。

そこで本発明は、上記要求に対してなさたもの
で、回転鍛造によるフランジ付中空品の成形にお
いて、中空孔部のすえ込み径に限定されず、出発
素材として適当に小径の軸状素材を用いて、１回
の回転鍛造で欠陥のない製品加工を無理なく行う
ことができるよう、中空孔部のすえ込み以前に素
材径を中空孔部の径に対し中空孔部のすえ込みの
進行に伴つて折れ込みが発生しないだけの十分に
大きな径まですえ込み、しかる後に上型圧子のパ
ンチを素材に対して前進せしめて中空孔部のすえ
込みを行わすことにより、従来の加工法のもつ欠
点を排除することを目的とするものである。

以下本発明を実施例の図面とともに説明する。
まず実施例の回転鍛造機（ロータフオームまたは
ロツキングダイプレスともいう）の構造を説明す
ると、第５図に示す如く回転鍛造機Ａは回転され
る上型圧子Ｕと、これに対応し、上下動する下型
Ｌとを有する。

下型Ｌは、第６図にも示される如く、上面部に
所定のフランジ形状にすえ込むべき型彫空間３３
が形成され、かつ中心部軸線方向にパンチ抜き孔
が貫通形成された下金型３２と、該下金型３２の
孔内に嵌着され、ノツクアウト孔が貫通形成され
たインナースリーブ２９と、インナースリーブ２
９の孔内に昇降自在に挿入された小径棒部分とイ
ンナースリーブ２９の孔より外径の大きな大径棒
部分とが形成されたノツクアウトパンチＮと、前
記下金型３２をボルスタ５９に固定する固定用リ
ング２６、下型ホルダ２５および受圧板２３，２
４と、インナースリーブ２９の後退位置を規制す
るため下金型３２の孔下方に挿入された受圧リン
グ２７と、前記下金型３２を上下動する主ピスト
ン１８と、この主ピストンとは別に自由に上下動
が与えられ、前記ノツクアウトパンチ１１を上下
動するために高さ調整ピース２１を介して連結さ
れた副ピストン２０とから構成されており、前記
主ピストン１８の上昇位置は、磁気スケール（図
示せず）により任意に正確に設定可能となつてい
る。

この下型Ｌは、主シリンダ１７に挿入された主
ピストン１８により昇降駆動されるとともに、ボ
ルスタ５９の外周がキブライナー６０に案内され
て軸線方向に昇降するようになつている。

そして主ピストン１８の軸心位置には、小型の
副シリンダ１９がさらに設けられており、副シリ
ンダ１９にはノツクアウトパンチＮ及びインナー
スリーブ２９を昇降させる副ピストン２０が挿入
されている。

なお、インナースリーブ２９は、その大径段付
部が摺動空間３１内で運動できる範囲内におい
て、下金型３２の孔に沿つてノツクアウトパンチ
Ｎによつて上下動される。

前述した上型圧子Ｕは、第６図にも示されるよ
うに、その軸心に沿つて設けたパンチ４６と、先
端にフランジ部分をすえ込むための所定形状の押
圧肩面４３が形成され、パンチに対し軸線方向に
相対的に後退可能にかつパンチ先端側を同心的に
内周に保持した円筒状の上金型４１と、上金型４
１の反押圧肩面４４と適当な間隔を持つて対向し
てその間に発条収容空間４５を形成し、パンチ後
端側を同心的に内周に保持した円筒状の受圧板３
８と、所望の予圧縮状態で前記発条収容空間４５
内に装着され、前記上金型の押圧型面４３が受け
る成形負荷に対応して圧縮される複数の皿バネ３
９，４０と、さらにそれら上金型４１および皿バ
ネ３９，４０を所期の運動が達成できるよう外周
側から保持する押えリング４８および上型ホルダ
３７とから構成されており、パンチ４６の先端面
４７と上金型４１の押圧肩面４３とは通常の状態
において同一面となる。

この上型圧子Ｕは、半球状凹部受面を有する球
座１６に半球状凸部摺動面が支持された主軸１５
先端の下型Ｌ対向位置に装着されている。

そして上型圧子Ｕは、主軸１５の上方を支持す
る特別な軸受ユニツト１４により、中心軸線に対
し所望の角度θを有して傾斜しながら回転（ころ
がり回転）するようにされている。

このように上型圧子Ｕを回転させる動力として
は、モータ１０の回転がモータ側のプーリ１１か
らベルト１２を介して主軸端のプーリ１３へ伝達
されるようになつている。

つぎに、上記回転鍛造機Ａによるフランジ付中
空品Ｗ５（第９図）の成形方法について述べる。
まず第６図左側に示すように、下金型３２の孔内
で下降状態にあるインナースリーブ２９のその上
端面３６に被加工物である軸状の素材Ｗを供給す
る。素材供給時の下型Ｌに対する素材Ｗの心出し
は、下金型３２の孔内周で位置出し案内させる
か、またはインナースリーブ上端面に若干の環状
段差を設けることなどによつて正確に行うことが
できる。

つぎに第６図右側に示すように、主ピストン１
８および副ピストン２０により、下型Ｌを上動さ
せて素材Ｗを下型ＬのノツクアウトパンチＮおよ
びインナースリーブ２９と、上型圧子Ｕのパンチ
４７および上金型４１にて支持する。

このとき、下金型３２を上動させるために主ピ
ストン１８により矢印Ｍ方向の加工加圧力が加え
られ、またノツクアウトパンチＮが後退（下動）
しないように該ノツクアウトパンチＮには副ピス
トン２０により矢印Ｓ方向の加工加圧力が加えら
れる。

この素材Ｗの支持において、ノツクアウトパン
チＮおよびインナースリーブ２９は副ピストン２
０の上昇によりその上端面３５，３６が型彫底面
３４とほぼ同一平面となるように、予め主ピスト
ン１８と副ピストン２０との上昇速度のバランス
が適当に設定されている。

なお、装置をより複雑化すれば副ピストン２０
の上昇位置および圧力を主ピストン同様に自在に
設定可能にすることもできる。

そして上述した主副ピストンによる加工加圧力
を継続付加すると、軸状の素材Ｗはその上面が上
方において角度θで傾斜しながら回転している上
型圧子Ｕのパンチ４６に強く押し付けられる。

さらに第７図左側に示すように、下金型３２に
加わる矢印Ｍ方向の加工加圧力及びノツクアウト
パンチＮに加わる矢印Ｓ方向の加工加圧力を継続
負荷させて、下型Ｌ全体を前述よりさらに上動す
ると、軸状の素材Ｗは前述よりさらに押し上げら
れることになり、この押し上げによつて素材Ｗは
前述のように傾斜しながらころがり回転している
上型圧子Ｕの同一面となつているパンチ４６の先
端面４７と上金型４１の押圧肩面４３とにより、
順次部分的に押しつぶされるすえ込み加工がなさ
れる。

この場合、ほぼ同一平面となつた下型Ｌの上端
面３４，３５，３６と段差なく同一面となつてい
る上型圧子Ｕの先端面４７，４３とにより、素材
Ｗ２は型彫空間３３内で容易に外周に向かつて押
し広げられる。

さらに矢印Ｍ，Ｓ方向の加工加圧力が継続負荷
されると第７図右側に示すように、素材Ｗ３は径
の増大に伴い上金型４１の押圧肩面４３に接する
面積が漸増して行き、やがて押圧肩面４３の受け
る受圧負荷が予圧状態で装着された皿バネ３９，
４０の反発力を越えると、皿バネ３９，４０の圧
縮が起き、それに伴つて上金型４１はパンチ４６
に対し相対的に後退を開始する。

そして、第８図左側に示すように上記状態を少
し続行したならば、第８図右側に示すように副ピ
ストン２０を前述とは逆の矢印Ｓ１方向に作動さ
せ、ノツクアウトパンチＮを矢印Ｓ１方向に後退
（下動）させるとともに下金型３２を前述よりも
さらに矢印Ｍ方向に押し上げ（上動）ると、上型
圧子Ｕのパンチ４６による中空孔部５０の成形が
完了するとともに、該上型圧子Ｕの押圧肩面４３
によるフランジ部分のすえ込みが型彫空間３３の
形状にならされる。

ここに上述した一連の手段にて軸状の素材Ｗか
らフランジ付中空品の成形品Ｗ５が完成される。
すなわち、第４図に示す如く、中空孔部５０のす
え込み以前に素材Ｗ径を中空孔部のすえ込みの進
行に伴つて折れ込みが発生しないだけの十分に大
きな径Ｗ１，Ｗ２まですえ込み、しかる後に上型
圧子Ｕの上金型４１が後退（上動）し相対的に上
型圧子Ｕのパンチ４６が素材Ｗ３，Ｗ４に対して
前進して中空孔部５０のすえ込みが行われ、成形
品Ｗ５が完成される。

しかるのちは、成形品Ｗ５および底肉５１を型
彫空間３３内から取り出すものであるが、本実施
例においては、第９図左側に示す如く主ピストン
１８にて下金型３２を矢印Ｍ１方向へ後退（下
動）させ、続いて第９図右側に示す如く、副ピス
トン２０にてノツクアウトパンチＮを矢印Ｓ方向
へ上動させれば、成形品Ｗ５および底肉５１が型
から取り出される。

なお、成形品Ｗ５から底肉５１を完全に打ち抜
いた状態でノツクアウトすることにより底肉５１
が中空孔部５０に食い付く場合は、第９図に示す
如く成形品Ｗ５に底肉５１が連結された状態で上
述の成形が完了するようにし、その後に底肉５１
が連結された状態のままノツクアウトして、成形
品Ｗ５取り出し後に底肉５１を切断するようにし
ても良い。

以上のように本発明は、中空孔部のすえ込み以
前に素材径を中空孔部のすえ込みの進行に伴つて
座屈による折れ込みが発生しないだけの十分に大
きな径まですえ込み、しかる後に上型圧子の上金
型が後退（上動）し相対的に上型圧子のパンチが
素材に対して前進して中空孔部のすえ込みを行う
ようにしたので、回転鍛造によるフランジ付中空
品の成形において、中空孔部のすえ込み径に限定
されず、出発素材として適当に小径の軸状素材を
用いて一回の回転鍛造で欠陥のない製品加工を無
理なく行うことができる。またこのような上型圧
子を使用することにより、平歯車、傘歯車および
ゼロールベベル等通常鍛造成形可能なものであれ
ば、同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の成形方法を表わす説明図的断面
平面図。第２図は第１図の成形方法に基づく成形
過程の説明図。第３図は第２図の各成形過程にお
ける座屈による折れ込み発生過程を表わす折れ込
み部の金属組織写真による拡大断面図。第４図は
本発明の成形方法の実施例を表わすもので成形過
程の説明図。第５図は本発明の上型圧子の実施例
を表わすもので回転鍛造機の一部断面平面図。第
６図乃至第９図は第５図の回転鍛造機による成形
過程を各図を中心線の左右に分けて段階的に合成
した説明図的断面平面図である。 （記号の説明）、Ａ……回転鍛造機。Ｎ……ノ
ツクアウトパンチ。Ｕ……上型圧子。Ｌ……下
型。Ｗ（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４）……軸状の素
材。Ｗ５……フランジ付中空品。３３……型彫空
間。３９，４０……発条。４１……上金型。４３
……押圧肩面。４６……パンチ。４７……パンチ
先端面。５０……中空孔部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の形状を有した下型Ｌの型彫空間３３内
   で所望の長さを有した軸状の素材Ｗを、パンチ４
   ６及びそのパンチ４６外周にそのパンチの先端面
   ４７と同一面に押圧肩面４３を備えかつ反押圧肩
   面４４に発条３９，４０が装着されてパンチ４６
   に対し受圧負荷に対応して相対的に後退可能にさ
   れた円筒状の上金型４１を有し傾斜しながらころ
   がり回転する上型圧子Ｕにより加圧して、前記素
   材Ｗを前記パンチ４６の径に対し十分に大きな径
   まですえ込んだ後に、前記下型Ｌの下金型３２内
   に昇降自在に装着されたノツクアウトパンチＮを
   後退させると共に相対的に前記下金型３２を押し
   上げながら、前記上型圧子Ｕの前記発条３９，４
   ０が圧縮されて上金型４１が後退し、相対的に前
   記パンチ４７が素材Ｗに対して前進して上型圧子
   Ｕのパンチ４６による中空孔部５０のすえ込みを
   行うことを特徴とする回転鍛造によるフランジ付
   中空品の成形方法。 ２ 回転鍛造機Ａの傾斜しながら回転する上型圧
   子Ｕにおいて、上型圧子Ｕの軸心に沿つてパンチ
   ４６を設け、そのパンチ４６を内周に保持する円
   筒状の上金型４１を前記パンチ４６と同心的にか
   つパンチ先端面４７と同一面に先端の押圧肩面４
   ３を位置させて設け、また前記パンチ４６に対し
   前記上金型４１を軸線方向に相対的に後退可能に
   装着するとともに、前記上金型の押圧肩面４３が
   受ける受圧負荷に対応して圧縮される発条３９，
   ４０を所望の予圧縮状態で前記上金型４１の反押
   圧肩面４４側に装着したことを特徴とする回転鍛
   造機の上型圧子。