JPH0698431B2

JPH0698431B2 - 成形装置

Info

Publication number: JPH0698431B2
Application number: JP28711488A
Authority: JP
Inventors: 信行石永
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 1988-11-14
Filing date: 1988-11-14
Publication date: 1994-12-07
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPH02133135A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、閉塞鍛造等に使用される成形装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、対向配置される一対のダイスの少なくとも一方
のダイスにパンチを挿入し、パンチとダイスとに相対移
動を与えることにより素材を変形させる閉塞成形方法、
あるいは、素材を穿孔する加工方法は、成形工程数の低
減化、複雑形状製品の成形、全体形状に歪みを与えない
穴抜き、材料歩留まりの向上を目的として多用されてい
る。

例えば、第９図（ａ）に示すような成形品11を、第９図
（ｂ）に示すような素材13から加工する場合には、通常
の据え込み加工を適用すると、数工程を必要とするが、
第10図に示すように、素材13を上下ダイス17,19で拘束
し、パンチ21を矢符Ａ方向に移動する加工方法を適用す
ることにより一工程での成形が可能となる。

そして、この場合には、上下のダイス17,19を接触維持
させるための力、すなわち、閉塞力が必要になる。

第11図は、第10図の加工方法を実施するための成形装置
を示すもので、図において符号17,19は、上下方向に対
向配置される上ダイスおよび下ダイスを示している。

上ダイス17は、上ダイセットプレート23に固定される上
ホルダ25により支持されており、また、上ダイス17内に
は、上パンチ27が挿入され、この上パンチ27には、ノッ
クアウトピン29の下面が当接している。

一方、下ダイス19は、リング31を介してリング部材33に
支持されており、下ダイス19およびリング部材33には、
下パンチ35が挿入されている。

リング部材33には、下ダイセットプレート37に下面を当
接するプレート39の柱状部41が挿入されている。

リング部材33の外側には、このリング部材33を上下方向
に移動自在に案内する下ホルダ43が配置されており、こ
の下ホルダ43,リング部材33の下面およびプレート39に
よりシリンダ室45が形成されている。

下ホルダ43には、シリンダ室45に連通する貫通孔46が形
成されており、この貫通孔46には、作動油供給装置47に
接続される配管48が接続されている。この配管48には、
逆止弁49および油圧ポンプ50が配置されており、また、
逆止弁49下流側には、リリーフバルブ51が配置されてい
る。

以上のように構成された成形装置では、第11図の左側に
示す状態から図示しないスライドが下方に移動すると、
第11図の右側に示すように、上ダイス17,下ダイス19お
よびリング部材33が下方に移動するが、下パンチ35が固
定されているため、下パンチ35が下ダイス19に対して相
対的に移動し、素材13の閉塞成形が行なわれ、成形品11
を得ることができる。

そして、この成形装置では、シリンダ室45に油圧作動油
を供給し、リング部材33を上方に付勢し、同時に、リン
グ部材33の下方への移動により余った油圧作動油をリリ
ーフバルブ51により外部に排出することにより、上ダイ
ス17と下ダイス19との閉塞力が付与されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の成形装置では、上ダイ
ス17と下ダイス19とを閉塞するために必要以上に大きな
閉塞力が必要とされ、プレスの必要仕事量が増大すると
いう問題があるすなわち、例えば、第９図（ａ）に示したような成形品
11を成形するためには、第12図に示すように、下死点に
おいて下パンチ35の荷重が最大となり、これに対応し必
要な閉塞力も下死点において最大となるため、この下死
点を基準にして閉塞力を設定する必要があるが、下パン
チ35の荷重P_Fが、スライドの変位に対して図の点線に示
すように変化するため、スライドの下死点近傍までは、
必要以上に大きな閉塞力を付与していることになり、ま
た、リング部材33のストロークが、第11図に示したよう
に、ストロークS₁だけ必要になり、このため、第12図に
示すように斜線で囲まれた部分に対応するだけの仕事量
が必要になる。

この結果、トルク能力の大きなプレスが必要とされ、成
形に必要なエネルギが増大する。

また、上下ダイス17,19の接触も下死点よりかなり高い
位置で始まるため、自動生産の場合には、自動化部品の
接近性が悪く、また長いスライドストロークのプレスが
必要になるという問題がある。

なお、上述した成形装置に類似するものとして、特公昭
56-21498号公報に開示される成形装置が知られている
が、この成形装置は、機械式プレスに固定された装置で
あり、また、各油圧供給装置が鍛造装置の外側に配置さ
れいるため、金型の交換，保守等に煩雑を来たし、各種
の成形品に対する対応性が低いという問題がある。

本発明は、上記のような問題を解決したもので、閉塞力
の過剰付与を防止し、成形に必要なスライドストローク
を従来より大幅に低減することのできる成形装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にかかわる成形装置は、対向配置される一対のダ
イスと、これ等のダイスの少なくとも一方のダイスに挿
入されるパンチと、このパンチの挿入されるダイスを支
持するダイスプレートと、このダイスプレートの前記ダ
イス側と反対側に配置されるホルダと、このホルダの中
心に配置され前記パンチを支持するピストン部材と、前
記ホルダに前記ピストン部材と独立して配置され前記ダ
イスプレートを支持する複数の分割ピストン部材と、前
記ピストン部材の収容されるシリンダ室と前記分割ピス
トン部材の収容されるシリンダ室とを連通する連通路と
を備えたものである。

〔作用〕

本発明の成形装置では、例えば、スライドが下方に移動
すると、上ダイス，下ダイスおよびダイスプレートが下
方に移動し、このダイスプレートの下方への移動によ
り、分割ピストン部材を収容するシリンダ室内の油圧作
動油がピストン部材の配置されるシリンダ室に押し出さ
れ、これにより、ピストン部材が上方に移動し、下パン
チが上方に移動される。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を図面に示す実施例について説明す
る。

第１図は、本発明の成形装置の一実施例を示すもので、
図の左側は素材13の成形前の状態を、右側は成形後の状
態を示している。

図において符号53,55は、上下方向に対向配置される上
ダイスおよび下ダイスを示している。

上ダイス53は、上ダイセットプレート57に固定される上
ホルダ59により支持されており、また、上ダイス53内に
は、上パンチ61が挿入され、この上パンチ61には、ノッ
クアウトピン63の下面が当接している。

一方、下ダイス55は、リング65を介してダイスプレート
67に支持されており、下ダイス55およびダイスプレート
67には、下パンチ69が挿入されている。

ダイスプレート67の外側には、このダイスプレート67を
上下方向に移動自在に案内するガイド70が配置されてお
り、このガイド70の下端は、ホルダ71の上面に固定され
ている。

そして、ホルダ71の下面は、下ダイセットプレート73に
固定されている。

しかして、この実施例では、ホルダ71の中心には、下パ
ンチ69を支持するピストン部材75が配置されている。

そして、ホルダ71のピストン部材75の外側には、ダイス
プレート67を支持する複数の分割ピストン部材76が配置
されている。

これ等の分割ピストン部材76は、ピン77とピストン78と
から構成されている。そして、第２図に示すように、同
一円周上に所定角度を置いて配置されており、ホルダ71
に一体形成されるシリンダ室79内に収容されている。

この実施例では、シリンダ室79は12個形成されており、
それぞれのシリンダ室79内にピストン78が収容されてい
るが、ピン77は、第２図で斜線で示すように８個だけ配
置されている。

そして、ピストン部材75の収容されるシリンダ室81と分
割ピストン部材76の収容されるシリンダ室79とは、連通
路82により連通されている。

また、ピストン部材75の上面とダイスプレート67の下面
との間には、ピストン部材75を下方に付勢するスプリン
グ182が配置されている。

ピストン部材75には、下ダイセットプレート73に下面を
当接するプレート83の柱状部85が挿入されている。

そして、ピストン部材75,ホルダ71およびプレート83に
よりシリンダ室81が形成されている。

ホルダ71には、シリンダ室79に連通する貫通孔87が形成
されており、この貫通孔87には、作動油補給装置89に接
続される配管90が接続されている。この配管90には、逆
止弁91および油圧ポンプ92が配置されており、また、逆
止弁91下流側には、リリーフバルブ93が配置されてい
る。

なお、図において符号Ｏは、それぞれオイルシールを示
しており、また、この実施例では、ピストン部材75の収
容されるシリンダ室81下面の面積と、分割ピストン部材
76の収容される８個のシリンダ室79の下面の総面積とは
同一面積Ｓとされている。

以上のように構成された成形装置では、第３図に示すよ
うに、シリンダ室79,シリンダ室81内に油圧作動油を充
満した状態で、スライドが下方に移動し、上ダイセット
プレート57が下方に移動すると、上ダイス53,下ダイス5
5およびダイスプレート67が下方に移動し、このダイス
プレート67の下方への移動により、シリンダ室79内の油
圧作動油が分割ピストン部材76によりピストン部材75側
のシリンダ室81に押し出され、これにより、ピストン部
材76が上方に移動し、下パンチ69が上方に移動される。

ここで本実施例においてはスプリング182、油圧ポンプ9
2、リリーフバルブ93等が示されているけれど、これら
の構成要素は本願発明の必須の構成要素ではない。すな
わち、シリンダ室79、81に亙って作動する作動油の量は
規定量とすればよい。スプリング182、油圧ポンプ92、
リリーフバルブ93がなくても本願発明に関する装置は作
動可能である。この場合、下ダイス55部に素材13を投入
する時点では、シリンダ室79、81には作動油が規定量存
在し、ピストン78、ピストン部材75は第３図とは異なる
状態になる可能性があるが、ピストン部材75が上昇した
状態でも、上記素材13の投入は可能である。次に、上ダ
イス53、上パンチ61等が下降すると素材13は上パンチ61
で押され下降し、パンチ部材75も下パンチ69を介して素
材13で押されて下降する。この一連の動作に続いて、あ
るいは、この一連の動作の内の後半の時点からピストン
78はピン77、ダイスプレート67、下ダイス55を介して上
ダイス53で押されて下降する。ピストン78が下降する
と、シリンダ室79の作動油がシリンダ室81に送られピス
トン部材75が上昇し、その結果下パンチ69が上昇し、成
形が行われる。

しかして、以上のように構成された成形装置では、成形
装置を、対向配置される一対の上下ダイス53,55と、下
ダイス55に挿入される下パンチ69と、この下パンチ69の
挿入される下ダイス55を支持するダイスプレート67と、
このダイスプレート67の下ダイス55側と反対側に配置さ
れるホルダ71と、このホルダ71の中心に配置され下パン
チ69を支持するピストン部材75と、ホルダ71の前記ピス
トン部材75の外側に配置されダイスプレート67を支持す
る複数の分割ピストン部材76と、ピストン部材75の収容
されるシリンダ室81と分割ピストン部材76の収容される
シリンダ室79とを連通する連通路82とから構成したの
で、下ダイス55の下方への移動により、下パンチ69は上
方に移動し、閉塞力も、下パンチ69の荷重に対応して発
生するため、閉塞力の過剰発生がなく、成形に必要なス
ライドストロークも従来より低減することが可能とな
る。

すなわち、以上のように構成された成形装置では、ピス
トン部材75の収容されるシリンダ室81下面の面積と、８
個の分割ピストン部材76の収容されるシリンダ室79の下
面の総面積とを同一面積Ｓとしたので、ダイスプレート
67および分割ピストン部材76が距離S₂下方に移動する
と、ピストン部材75が同一距離S₂上方に移動することに
なり、従って第９図（ａ）に示したような成形品11を製
造するために必要なスライドのストロークは、第４図に
示すように、従来のストロークの1/2となり、従来より
大幅にスライドストロークを低減することが可能とな
る。

そして、以上のように構成された成形装置では、ピスト
ン部材75の収容されるシリンダ室81下面の面積と、８個
の分割ピストン部材76の収容されるシリンダ室79の下面
の総面積とを同一面積Ｓとしたので、上ダイス53により
下ダイス55を下降させるのに要する荷重、すなわち閉塞
力が下パンチ69の荷重P_Fに一致し、キャビティ95内への
素材13の充満度に対応して変化するため、従来の成形装
置のように必要以上に大きい閉塞力を常に作用させるこ
とがなくなる。

すなわち、上ダイス53と下ダイス55とを閉塞するための
閉塞力の過剰状態の発生がなく、プレスの必要仕事量を
減少し、成形に必要なエネルギを低減することが可能と
なる。また、成形に必要なスライドのストロークも短く
なる。

この結果、トルク能力の小さいプレスで成形加工が可能
となり、さらに、自動生産の場合にもスライドストロー
クの短いプレスにより加工が可能となる。

また、上下ダイス53,55が必要以上に大きい閉塞力で接
触することがなくなるため、上下ダイス53,55の寿命を
向上することが可能となる。

さらに、以上のように構成された成形装置では、下パン
チ69の成形荷重によりシリンダ室81内に油圧を発生して
いるため、従来のように大型の油圧供給装置を外部に設
ける必要がなくなり、単に油圧作動油を補給する作動油
補給装置89を配置するだけで良い。

また、この実施例では、作動油補給装置89に、リリーフ
バルブ93を設けたので、その設定圧力を調整することに
より、下死点近傍での下パンチ69の成形荷重の設定が可
能となり、過剰ボリュームの素材を成形する場合にも、
金型を損傷することがなくなる。

なお、この場合には、１回の成形終了時に、シリンダ室
79内の油圧作動油の一部がリリーフバルブ93により外部
に排出されるが、プレススライドが上昇し、次の成形開
始までの間に、作動油補給装置89により油圧作動油がシ
リンダ室79内に供給され、シリンダ室79,81内の油圧作
動油は規定量とされる。

ここで、閉塞力をパンチ荷重で割った値を比率ηとす
る。本願においては、スプリング182の力をネグレクト
して考えると、前記閉塞力はピストン78が発生させる力
の総和で、前記パンチ荷重はピストン部材75が発生する
力である。

さて、閉塞力は、キャビテイ内の素材を抑える力である
ため、当該受圧面積の大小にに左右される。すなわち、
必要な閉塞力は成形品の形状によって決まり、パンチ荷
重の大小とは直接関係しない。さらに、加工中の必要閉
塞力は加工工程を通じて一定とは限らない。例えば、加
工工程終了近くで素材の変形あるいは素材の流動をキャ
ビテイの隅々まで行わせるような場合には、この時点で
大きな閉塞力が要求される。このように、閉塞力を工程
途中で増加させた方が合理的といえる場合には工程途中
でηを大きくする。

さらに、以上のように構成された成形装置では、成形装
置の構成部品をほとんど全てダイセット内に収容するこ
とが可能となり、非常にコンパクトな構成となる。従っ
て、上下ダイス53,55、上下パンチ61,69等の交換，保守
が非常に容易になり、装置全体の交換も短時間で可能と
なる。

また、分割ピストン部材76のピン77のホルダ71への装脱
も非常に容易であり、これ等のピン77の配置を変更する
ことにより、閉塞力と成形荷重（下パンチ荷重）の比率
ηを容易に変換することが可能であることから、多品種
の成形品に対し容易に対応することが可能となる。

すなわち、比率ηは、ピン77の使用個数ｎで決定され、
ピン77の使用個数ｎを変更することにより容易に変更可
能である。

前述した実施例では、第２図に示したように、ホルダ71
には、12個のシリンダ室79が形成され、それぞれのシリ
ンダ室79の断面積は、ピストン部材75の収容されるシリ
ンダ室81の断面積を８で除した値とされている。

従って、前述した実施例のように、使用するピン77の個
数を８とすることによりηを１とすることが容易に可能
となる。

なお、ｎを２に設定する場合には、180度の角度を持っ
て対向して配置されるシリンダ室79を使用するのが望ま
しく、また、ｎを３に設定する場合には、120度の角度
を置いて配置される３個のシリンダ室79を使用するのが
望ましい。

第５図は、本発明の成形装置の他の実施例を示すもの
で、この実施例では、分割ピストン部材76を構成するピ
ン77には、２種類の長さのピン77A,77Bが使用されてい
る。

長い方のピン77Aは、成形開始時からダイスプレート67
に当接するようにされ、第６図に示すように、８本使用
されている。従ってこの時には、ηの値は１とされる。

一方、短い方のピン77Bは、成形途中からダイスプレー
ト67に当接するようにされ、第６図に示すように、４本
使用されている。従ってこれ等のピン77Bがダイスプレ
ート67に当接すると、ηの値は1.5とされる。

また、この実施例では、上ダイス53にキャビテイ95が形
成されており、第７図に示すように、鍔部97に段部99を
有する成形品100が成形される。

すなわち、第７図に示したような成形品100の成形で
は、第８図に示すように、成形途中Ｑにおいてηの値を
１から1.5に変化するのが望ましいが、この実施例によ
れば、成形途中Ｑにおいてηの値を容易に変化すること
が可能となる。

以上のように構成された成形装置においても、第１図に
示した実施例とほぼ同様の効果を得ることができる。

なお、以上述べた実施例では、ピストン部材75をスプリ
ング182により下方に付勢した例について述べたが、本
発明はかかる実施例に限定されるものではなく、例え
ば、油圧，空圧等のシリンダによりピストン部材75を付
勢するようにしても良いことは勿論である。

この場合、ダイスプレート67にシリンダ装置を組み込め
ばよい。ここで、スプリング力をあまり変動したくない
ときは、このシリンダ装置の配管系統にアキュームレー
タとかチャージタンクを設けるとよい。

また、以上述べた実施例では、第１図に示したような成
形品11を成形した例について述べたが、本発明はかかる
実施例に限定されるものではなく、例えば、キャビティ
をギア形状等にすることにより、ギア等を容易に形成す
ることが可能となる。

さらに、以上述べた実施例では、下ダイス55の下方にダ
イスプレート67を配置した例について述べたが、本発明
はかかる実施例に限定されるものではなく、例えば、装
置の上下を逆にしてスライド側にダイスプレート67を配
置しても良く、また、水平方向等にダイスを対向配置す
るようにしても良いことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の成形装置では、成形装置を、
対向配置される一対のダイスと、これ等のダイスの少な
くとも一方にダイスに挿入されるパンチと、このパンチ
の挿入されるダイスを支持するダイスプレートと、この
ダイスプレートのダイス側と反対側に配置されるホルダ
と、このホルダの中心に配置されパンチを支持するピス
トン部材と、ホルダにピストン部材と独立して配置され
ダイスプレートを支持する複数の分割ピストン部材と、
ピストン部材の収容されるシリンダ室と分割ピストン部
材の収容されるシリンダ室とを連通する連通路とから構
成したので、閉塞力の過剰発生を防止し、成形に必要な
スライドストロークを従来より大幅に低減することがで
き、また、閉塞力と下パンチ荷重の比率も容易に変更で
きるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成形装置の一実施例を示す縦断面図で
ある。第２図は第１図の成形装置のII-II線に沿う横断面図で
ある。第３図は第１図の成形装置の素材供給時の状態を示す縦
断面図である。第４図は第１図の成形装置のスライド変位と荷重との関
係を示すグラフである。第５図は本発明の成形装置の他の実施例を示す縦断面図
である。第６図は第５図の成形装置のVI-VI線に沿う横断面図で
ある。第７図は第５図の成形装置で形成される成形品を示す縦
断面図である。第８図は第５図の成形装置のスライド変位と荷重との関
係を示すグラフである。第９図は素材および成形品の一例を示す側面図である。第10図は閉塞成形加工方法を示す説明図である。第11図は従来の成形装置の一例を示す縦断面図である。第12図は第11図の成形装置のスライド変位と荷重との関
係を示すグラフである。〔主要な部分の符号の説明〕 53……上ダイス 55……下ダイス 67……ダイスプレート 69……下パンチ 71……ホルダ 75……ピストン部材 76……分割ピストン部材 79,81……シリンダ室 82……連通路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置される一対のダイス（53,55）
と、これ等のダイスの少なくとも一方のダイス（55）に
挿入されるパンチ（69）と、このパンチの挿入されるダ
イス（55）を支持するダイスプレート（67）と、このダ
イスプレートの前記ダイス側と反対側に配置されるホル
ダ（71）と、このホルダの中心に配置され前記パンチ
（69）を支持するピストン部材（75）と、前記ホルダ
（71）に前記ピストン部材（75）と独立して配置され前
記ダイスプレート（67）を支持する複数の分割ピストン
部材（76）と、前記ピストン部材（75）の収容されるシ
リンダ室（81）と前記分割ピストン部材（76）の収容さ
れるシリンダ室（79）とを連通する連通路（82）とを備
えたことを特徴とする成形装置。