JPH0771716B2 - 軸状部品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軸状部品の製造方法、特
に軸端部がテーパ形状に成形された軸状部品の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーツ類を始めとする各種形状の軸状部
品の製造方法として、所定寸法の棒状素材を相対向する
複数組の金型を用いて順次段階的に圧造することによ
り、所定形状に成形する圧造加工が知られており、例え
ば、特公昭５６−２３６９１号公報によれば、軸状部品
として、一方の端面から他方の端面にかけて中空孔が形
成されたボルト部材を圧造加工する方法が開示されてい
る。

【０００３】また、軸状部品として、図７に示すよう
に、棒状素材１の軸端部に、所定の相手側部材（図示せ
ず）に嵌合される円形もしくは角形のテーパ部１ａを有
する軸状部品２を圧造加工する場合がある。この場合、
特に相手側部材との廻り止めを図る必要がある場合に
は、上記テーパ部１ａが角形に成形されると共に、該テ
ーパ部１ａに嵌合される相手側部材の嵌合孔が角形に成
形されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に棒状素材を圧造することにより、その軸端部にテーパ
部を形成する場合に、中実形状とされた棒状素材の軸端
部を絞り加工、即ち外周面を絞縮する加工によってテー
パ形状に圧造成形するためには、多大な圧造荷重を必要
とすると共に、これに伴って、型部材に過大な荷重が作
用することになる。このため、テーパ部のひび割れや該
テーパ部と型部材との焼き付き等が発生する。また、中
実形状とされた軸端部を上記のような絞り加工により塑
性変形させてテーパ形状に成形しようとすると、図７に
鎖線で示すように、テーパ部１ａの成形に伴って該テー
パ部１ａの近傍の軸部が径方向に膨出することになっ
て、膨らみ部１ｂが形成される虞があり、この膨らみ部
１ｂを切削あるいは研削加工により取り除くための余分
な工程が必要となる。

【０００５】一方、上記のような不具合を解消するため
に、圧造荷重を低下させた場合には、圧造荷重が不足し
てテーパ部の形状不良や該部の寸法精度が低下すること
になる。

【０００６】また、図７に示すように、上記テーパ部１
ａに嵌合される相手側部材を該テーパ部１ａに固定する
ために、該テーパ部１ａの端面から孔部１ｃを形成し、
この孔部１ｃに雌ネジを形成して固定用ボルト（図示せ
ず）を螺合する場合があるが、この場合、従来において
は、上記テーパ部１ａまでを圧造加工し、その後、別工
程で切削加工を施すことにより孔部１ｃが形成されてい
た。このため、圧造加工とは別に切削加工が余分に必要
となって、この種軸状部品の製造工程が徒に増加し、生
産性が低下することになっていた。

【０００７】そこで本発明は、軸端部が円形もしくは角
形のテーパ形状に成形され、且つ該テーパ形状とされた
軸端部の端面より孔部が形成された軸状部品を圧造によ
り製造する場合に、従来に比べてより小さな圧造荷重で
上記端部を精度良くテーパ形状に成形し得る共に、該テ
ーパ部の形成と軸端部における孔部の形成までを一貫し
て圧造により行い得るようにすること目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

【０００９】まず、本願の請求項１に係る発明（以下、
第１発明という）は、棒状素材を圧造加工することによ
り軸端部がテーパ形状とされた軸状部品を製造する方法
において、上記棒状素材を圧造する各一対の型部材によ
り複数段の圧造ステーションを構成し、これらの圧造ス
テーションのうちの所定の圧造ステーションにおいて、
型部材により棒状素材の少なくとも一方の端面から孔部
を形成したのち、次工程の圧造ステーションにおいて、
上記孔部に該孔部より小径とされた型部材の一部を挿入
した状態で該型部材により孔部が形成された棒状素材の
軸端部外周面を絞り加工により絞縮して該軸端部をテー
パ形状に成形することを特徴とする。

【００１０】また、本願の請求項２に係る発明（以下、
第２発明という）は、上記第１発明における棒状素材の
軸端部を多角形のテーパ形状に成形することを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】第１、第２発明によれば、棒状素材の少なくと
も一方の軸端部をテーパ形状に成形するのに先立って、
まず、複数の圧造ステーションのうちの所定の圧造ステ
ーションで、型部材により棒状素材の端面から円形もし
くは角形の孔部が形成されることになる。次いで、次工
程の圧造ステーションにおいて、上記孔部に該孔部より
小径とされた型部材の一部が挿入された状態で該型部材
により孔部が形成された棒状素材の軸端部が絞り加工さ
れることにより、該軸端部がテーパ形状に成形されて、
少なくとも一方の軸端部にテーパ部が形成された軸状部
品が得られることになる。

【００１２】このように、第１、第２発明によれば、テ
ーパ部の成形時に、前工程の圧造ステーションで形成さ
れた孔部内に該孔部より小径の型部材が挿入された状
態、即ち孔の内面と型部材の外面との間に間隙が生じた
状態で、その周囲における棒状素材の軸端部外周面が絞
り加工されることになるので、この絞り加工による外周
面の絞縮による肉の移動が上記間隙に吸収されることに
なり、中実形状とされた棒状素材の軸端部をテーパ形状
に形成する場合に比べて、圧造荷重が軽減されると共
に、従来に比べて軽荷重で軸端部を精度良くテーパ形状
に成形することが可能となる。更に、圧造荷重が従来に
比べて軽減されることにより、テーパ部のひび割れや該
テーパ部と型部材との焼き付き等が防止されると共に、
テーパ部近傍の軸部に膨らみ部が形成されることが防止
されることになる。

【００１３】また、型部材により棒状素材の軸端部をテ
ーパ形状に成形する場合に、該型部材の一部が孔部内に
挿入された状態で孔部周囲の軸端部が絞り加工されるこ
とになるので、該孔部が不定形に変形することが型部材
により防止され、これにより、例えば、孔部に挿入され
る型部材の外径寸法（直径）を所望するネジ下穴寸法に
合致させて設定することにより、該孔部をネジ下穴とし
て有効に利用することが可能となって、テーパ部の形成
とその端面のネジ下穴等の孔部の形成までを一貫して圧
造により行い得ることになり、従来において必要とされ
ていたテーパ部の圧造加工後の切削加工が不要となっ
て、この種軸状部品の製造工程が簡略化され、その生産
性が一段と向上することになる。

【００１４】また、第２発明によれば、棒状素材の軸端
部に多角形状のテーパ部が成形されることになるので、
軸状部品として、テーパ部と該部に挿入される所定の相
手側部材との廻り止めを図る必要がある場合に使用して
好適な軸状部品が得られることになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１６】図１は本発明の製造方法により成形された
軸状部品の一例を示し、また図２は該軸状部品の軸部端
面の拡大図であって、この軸状部品１０は、例えば一端
にペダル（図示せず）が回転自在に取り付けられた自転
車のクランクアーム１１，１１の他端が両端部に連結さ
れる自転車用クランクシャフトとして利用されるもので
あり、軸部１０ａの両端部にそれぞれ四角形状のテーパ
部１０ｂ，１０ｂが形成されていると共に、軸部１０ａ
の両端面には孔部１０ｃ，１０ｃがそれぞれ形成された
形状とされている。そして、上記各テーパ部１０ｂ，１
０ｂにクランクアーム１１，１１の端部が嵌合されると
共に、上記孔部１０ｃ，１０ｃには必要に応じて雌ネジ
部（図示せず）が形成され、この雌ネジ部に固定ボルト
（図示せず）を螺合固着することにより、上記クランク
アーム１１，１１のテーパ部からの抜け止めを図るよう
になっている。

【００１７】次に、図３に基づいて、本発明の製造方法
により上記軸状部品１０を圧造加工するための圧造成形
機の概略構成を説明すると、この圧造成形機２０は、機
台２１の所定位置に固設されたダイブロック２２を有
し、該ダイブロック２２には、複数のダイ２３，２４，
２５がそれぞれ一定間隔に並設固定されている。

【００１８】一方、上記ダイブロック２２に向かって前
進、後退（図面上、左右方向）するラム２６の前面に
は、上記各ダイ２３〜２５にそれぞれ対向するように複
数のパンチ２７，２８，２９がパンチホルダ３０，３
１，３２を介して並設固定されており、これら相対向す
る各パンチ２７〜２９および各ダイ２３〜２５により、
第１ないし第３の複数の圧造ステーション（イ）、
（ロ）、（ハ）が構成されている。

【００１９】また、上記ダイブロック２２の一側部に
は、機台２１の後部より導入される円柱形状の棒状素材
Ａを供給する素材供給クイル３３が嵌合されていると共
に、該素材供給クイル３３の前面部には、カッター３４
が装備されており、このカッター３４の切断クイル３４
ａに上記棒状素材Ａが挿通されると共に、該カッター３
４は、上記ラム２６に同期して駆動されるクランク機構
（図示せず）等を介して各ダイ２３〜２５の並設方向に
所定のストロークで往復駆動されて、上記線材供給クイ
ル３３より前方に送り出された棒状素材Ａを所定寸法に
切断するようになっている。また、上記素材供給クイル
３３に隣接させてカッター３４により所定寸法に切断さ
れた棒状素材Ａを該カッター３４より突き出すためのプ
ッシャーピン３３ａが設けられている。そして、上記カ
ッター３４により所定寸法に切断された棒状素材Ａが、
図示しない従来周知の構成とされた素材移送装置によ
り、上記各圧造ステーション（イ）〜（ハ）に順次移送
されて、これら各圧造ステーション（イ）〜（ハ）で順
次段階的に圧造加工されることにより、図１に示すよう
な形状の軸状部品１０が成形されるようになっている。

【００２０】そして、本実施例においては、図４に示す
ように、上記第２、第３圧造ステーション（ロ）および
（ハ）が、カッター３４により所定寸法に切断されて第
１圧造ステーション（イ）により両端面が端面矯正され
た棒状素材Ａの軸端部を四角形のテーパ形状に成形する
テーパ部形成用圧造ステーションとされており、上記第
２圧造ステーション（ロ）を構成するダイ２４の軸芯部
には、パンチ２８によりダイ２４内に打込まれた棒状素
材Ａの一方の端面に孔部１０ｃを成形する成形ピン３５
ａが、第１、第２支持部３６ａ，３７ａに支持された状
態で内装されていると共に、上記パンチ２８の軸芯部に
も、上記成形ピン３５ａに対向させて棒状素材Ａの他方
の端面に孔部１０ｃを成形する成形ピン３５ｂが、第
３、第４支持部３６ｂ，３７ｂに支持された状態で内装
されている。

【００２１】また、上記第３圧造ステーション（ハ）を
構成するダイ２５およびパンチ２９に設けられた型部材
２９ａとしては、棒状素材Ａの両端部をそれぞれ絞り加
工により四角形のテーパ形状に成形するものが用いられ
ている。そして、上記ダイ２５の軸芯部には、パンチ２
９によりダイ２５内に打込まれた棒状素材Ａの一方の端
面に形成された孔部１０ｃに挿入される該孔部１０ｃよ
り小径とされたガイドピン３８ａが、第５、第６支持部
３９ａ，４０ａに支持された状態で内装されていると共
に、上記パンチ２９の軸芯部にも、棒状素材Ａの他方の
端面に形成された孔部１０ｃに挿入される該孔部１０ｃ
より小径とされたガイドピン３８ｂが、第７、第８支持
部３９ｂ，４０ｂに支持された状態で内装されている。

【００２２】更に、上記第２、第３圧造ステーション
（ロ）、（ハ）を構成するダイ２４，２５およびパンチ
２８，２９の軸芯部には、棒状素材Ａを押し出すための
パイプ形状の押出しピン４１〜４４が挿入されていると
共に、各押出しピン４１〜４４がノックアウトピン４５
〜４８により所定ストロークで前動されることにより、
各ダイ２４，２５および各パンチ２８，２９より棒状素
材Ａが押し出されるようになっている。

【００２３】なお、上記押出しピン４１の先端部は、図
５，６に示すように、成形ピン３５ａを支持する第１、
第２支持部材３６ａ，３７ａを貫通して棒状素材Ａの端
面に対向位置するようになっており、パンチ２８側の押
出しピン４２および第３圧造ステーション（ハ）を構成
するダイ２５およびパンチ２９側の各押出しピン４３，
４４についても同様の構成とされている。

【００２４】次に、上記のような構成とされた圧造成形
機２０を用いた本実施例の軸状部品１０の製造方法を説
明する。

【００２５】図４に示すように、第１圧造ステーション
（イ）により両端面が矯正された棒状素材Ａが、第２圧
造ステーション（ロ）に移送されて該圧造ステーション
（ロ）を構成するパンチ２８によりダイ２５内に打ち込
まれることにより、パンチ２８およびダイ２５の軸芯部
に設けられた各成形ピン３５ａ，３５ｂの先端により孔
部１０ｃ，１０ｃがそれぞれ形成されることになる。な
お、この場合、孔部１０ｃ，１０ｃが形成されて棒状素
材Ａの軸寸法が増加することになる。

【００２６】次いで、第３圧造ステーション（ハ）にお
いて、パンチ２９の前進によりダイ２５内に打込まれた
棒状素材Ａの孔部１０ｃ，１０ｃに該孔部１０ｃ，１０
ｃより小径の各ガイドピン３８ａ，３８ｂが挿入された
状態で孔部１０ｃ，１０ｃの周囲の外周面がダイ２５お
よびパンチ２９に設けられた型部材２９ａにより絞り加
工されて四角形のテーパ形状に成形されることになっ
て、図１に示すように軸部１０ａの両端部にテーパ部１
０ｂ，１０ｂが形成された軸状部品１０が成形されるこ
とになる。

【００２７】このように、本実施例に係る軸状部品の製
造方法によれば、棒状素材Ａの軸端部をテーパ形状に成
形するのに先立って、まず、第２圧造ステーション
（ロ）で、成形ピン３５ａ，３５ｂにより棒状素材Ａの
端面から孔部１０ｃ，１０ｃが形成されることになる。
次いで、第３圧造ステーション（ハ）において、上記孔
部１０ｃ，１０ｃに該孔部１０ｃ，１０ｃより小径とさ
れたガイドピン３８ａ，３８ｂが挿入された状態でダイ
２５およびパンチ２９により棒状素材Ａの軸端部の外周
面が絞り加工されることにより、該軸端部がテーパ形状
に成形されて、両端部にテーパ部１０ｂ，１０ｂが形成
された軸状部品１０が得られることになるが、このとき
上記孔部１０ｃ，１０ｃの内面とガイドピン３８ａ，３
８ｂの外面との間には間隙が生じているので、上記絞り
加工による外周面の絞縮に伴う肉の移動がこの間隙によ
って吸収されることになる。

【００２８】従って、中実形状とされた棒状素材Ａの軸
端部をテーパ形状に形成する場合に比べて、圧造荷重が
軽減されると共に、従来に比べて軽荷重で軸端部を精度
良くテーパ形状に成形することが可能となる。更に、圧
造荷重が従来に比べて軽減されることにより、テーパ部
１０ｂ，１０ｂのひび割れや該テーパ部１０ｂ，１０ｂ
とダイ２５およびパンチ２９との焼き付き等が防止され
ると共に、テーパ部１０ｂ，１０ｂの近傍の軸部１０ａ
に膨らみ部が形成されることがない。

【００２９】また、棒状素材Ａの軸端部をテーパ形状に
成形する場合に、ガイドピン３８ａ，３８ｂが孔部１０
ｃ，１０ｃ内に挿入された状態で該孔部１０ｃ，１０ｃ
周囲の軸端部が絞り加工されることになるので、該孔部
１０ｃ，１０ｃが不定形に変形することが各ガイドピン
３８ａ，３８ｂにより防止され、これにより、例えば、
孔部１０ｃ，１０ｃに挿入されるガイドピン３８ａ，３
８ｂの外径寸法（直径）を所望するネジ下穴寸法に合致
させて設定することにより、該孔部１０ｃ，１０ｃをネ
ジ下穴として有効に利用することが可能となって、テー
パ部１０ｂ，１０ｂの形成とその端面のネジ下穴等の孔
部１０ｃ，１０ｃの形成までを一貫して圧造により行い
得ることになり、従来において必要とされていたテーパ
部の圧造加工後の切削加工が不要となって、この種軸状
部品の製造工程が簡略化され、その生産性が一段と向上
することになる。

【００３０】特に、本実施例によれば、上記テーパ部１
０ｂ，１０ｂが四角形のテーパに成形されることになる
ので、軸状部品１０として、テーパ部１０ｂ，１０ｂと
該部に挿入されるクランクアーム１１，１１等を始めと
する所定の相手側部材との廻り止めを図る必要がある場
合に使用して好適な軸状部品１０が得られることにな
る。

【００３１】なお、本実施例においては、両端部に四角
形状のテーパ部１０ｂ，１０ｂを成形する場合について
説明したが、テーパ部１０ｂ，１０ｂの形状としては、
四角形に限定されるものではなく５角形あるいはそれ以
上の多角形状であっても良く、また、円形のテーパ部１
０ｂ，１０ｂであっても良い。更に、テーパ部１０ｂ，
１０ｂをいずれか一方の軸端部に形成するようにしても
良い。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、第１、第２発明によれ
ば、棒状素材の少なくとも一方の軸端部をテーパ形状に
成形する場合に、前工程の圧造ステーションで棒状素材
の端面に形成された孔部内に該孔より小径とされた型部
材を挿入した状態で、その周囲における棒状素材の軸端
部外周面が絞り加工により絞縮されることになるので、
中実形状とされた棒状素材の軸端部をテーパ形状に形成
する場合に比べて、圧造荷重が軽減されると共に、従来
に比べて軽荷重で軸端部を精度良くテーパ形状に成形す
ることができる。更に、圧造荷重が従来に比べて軽減さ
れることにより、テーパ部のひび割れや該テーパ部と型
部材との焼き付き等を防止することができる共に、テー
パ部近傍の軸部に膨らみ部が形成されることが防止され
る。

【００３３】更に、型部材により棒状素材の軸端部をテ
ーパ形状に成形する場合に、該型部材の一部が孔部内に
挿入された状態で孔部周囲の軸端部が絞り加工されるこ
とになるので、該孔部が不定形に変形することが型部材
により防止され、これにより、例えば、孔部に挿入され
る型部材の外径寸法（直径）を所望するネジ下穴寸法に
合致させて設定することにより、該孔部をネジ下穴とし
て有効に利用することが可能となって、テーパ部の形成
とその端面のネジ下穴等の孔部の形成までを一貫して圧
造により行い得ることになり、従来において必要とされ
ていたテーパ部の圧造加工後の切削加工が不要となっ
て、この種軸状部品の製造工程が簡略化され、その生産
性が一段と向上することになる。

【００３４】また、第２発明によれば、棒状素材の軸端
部に多角形状のテーパ部が成形されることになるので、
軸状部品として、テーパ部と該部に挿入される所定の相
手側部材との廻り止めを図る必要がある場合に使用して
好適な軸状部品が得られることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る製造方法により成形される軸状
部品を一部を断面にして示す全体正面図。

【図２】 軸状部品の軸部端面の拡大図。

【図３】 軸状部品を圧造加工するための圧造成形機の
要部概略平面図。

【図４】 軸状部品の製造工程を示す圧造成形機の要部
拡大断面図。

【図５】 ダイ側に設けられた第１支持部材の端面図。

【図６】 ダイ側に設けられた第２支持部材の端面図。

【図７】 従来の軸状部品を一部を断面にして示す全体
正面図。

【符号の説明】

１０ 軸状部品 １０ａ 軸部 １０ｂ テーパ部 １０ｃ 孔部 ２３〜２５ ダイ ２７〜２９ パンチ ３５ａ，３５ｂ 成形ピン ３８ａ，３８ｂ ガイドピン Ａ 棒状素材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状素材を圧造加工することにより軸端
   部がテーパ形状とされた軸状部品を製造する方法であっ
   て、上記棒状素材を圧造する各一対の型部材により複数
   段の圧造ステーションが構成され、これらの圧造ステー
   ションのうちの所定の圧造ステーションにおいて、型部
   材により棒状素材の少なくとも一方の端面から孔部を形
   成したのち、次工程の圧造ステーションにおいて、上記
   孔部に該孔部より小径とされた型部材の一部を挿入した
   状態で該型部材により孔部が形成された棒状素材の軸端
   部外周面を絞り加工により絞縮して該軸端部をテーパ形
   状に成形することを特徴とする軸状部品の製造方法。
2. 【請求項２】 棒状素材の軸端部を多角形のテーパ形状
   に成形することを特徴する請求項１記載の軸状部材の製
   造方法。