JPS61133304A - 焼結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 この発明は、焼結鍛造方法およびその方法を実施するた
めの装置に関し、特に断面積の小さい突出部を有する製
品を焼結鍛造するに適した方法および装置に関するもの
である。

従来の技術 周知のように焼結鍛造法は、鉄粉等の原料粉を加圧成形
してなる粉末成形体を焼結加熱し、−回の鍛造工程で製
品形状を得る方法であり、焼結部品が一般に多孔質で、
強度が低いという欠点を解消し、高密度・高強度の機械
部品を製造し得る方法である。

焼結鍛造法の基本は上記の通りであるが、製品の密度を
高め、また効率良く作業を行なうなどのために、製品の
形状に応じて様々な方式が採られており、その−例を、
自動車の自動変速機におけるカウンタドリブンを例に採
って説明する。カウンタドリブン１は第３図に示すよう
に、中心部にボス２を設けるとともに、周辺部に質量の
大きい厚内の環状部３を設け、ざらに一方の側面（１３
図では下面）の外周部に軸線方向に向けて突出した全体
として環状をなす突条部４を設け、その突条部４の外周
面側に第４図に拡大して示すような矩形断面の凹凸を形
成してパーキングロック部５と、した構成であり、自動
変速機の出力軸に取付けるとともに、シフトレバ−をパ
ーキングに設定した場合に、ピンやレバー等の所定の係
合部材をパーキングロック部５に係合させて、出力軸の
回転を阻止するものである。このような形状のカウンタ
ドリブン１を焼結鍛造によって製造する場合、第５因に
示すように前記突条１４に相当する部分のない形状の粉
末成形体６を予め作成し、その粉末成形体６をブフォー
ムとして鍛造を行なう際に、材料の塑性流動を生じさせ
て突条部４を押し出させ、同時にパーキングロック部５
を形成している。

また従来、上記の形状のカウンタドリブン１を製造する
鍛造装置として、第６図に示す構成の装置が用いられそ
いる。第６図は左半分に鍛造完了時の状態を示し、右半
分にノックアウト時の状態を示す略解図であって、ダイ
ホルダー７の上部に固定したダイ８の内側に、下パンチ
９が上下動自在に配置されており、その下パンチ９はコ
アロッド１ｏを中心軸線に沿って貫通させた中空状をな
すとともに、その上端部が、ボス２および突条部　　　
　′４に対応して下方に窪んだ形状とされている。下パ
ンチ９の上方には、上ラム（図示せず）に取付けられて
上下動する上パンチ１１が配置されており、また下パン
チ９はその下端部でパンチプレート１２に固定されると
ともに、ダイホルダー７との閤に設けたスプリング１３
により押し下げ力を受けている。さらにパンチプレート
１２の下面側に、ベースプレート１４を貫通したノック
アウトピン１５が設けられており、下ラム（図示せず）
の上昇によってノックアウトピン１５が下パンチ９を突
き上げて製品をダイ８から取出すよう構成されている。

したがって第５図に示す形状の粉末成形体６を上パンチ
１１により加圧圧縮すれば、空隙部に対して材料の塑性
流動が生じ、突条部４が押し出されて成形されると同時
に、パーキングロック部５が形成される。

発明が解決しようとする問題点 しかるに前述した突条部４およびパーキングロック部５
は、その断面積が小さく、薄肉であるから、鍛造時に狭
い空隙部の内部に材料を押し出して形成することになり
、しかもダイ８や下パンチ９に熱を奪われて温度が低下
し易い。そのため従来の方法・装置では、通常の鍛造圧
力で加圧した場合、材料を狭い空隙の隅々にまで行き渡
られることが困難であり、その結果、得られたカウンタ
ドリブン１のうちパーキングロック部５に第７図に示す
ような欠肉Ｃが生じ、回転止めのための灘、　能を充分
に果たさなくなったり、あるいは密度が不足して充分な
強度を得られなくなったりする問題があった。

このような問題を解消するために、突条部４に相当する
部分を粉末成形体６に予め付与しておく方法が考えられ
、そのような方法では、前述した欠肉Ｃを防ぐことがで
きるかも知れないが、粉末成形体６に突条部４に相当す
る部分を形成することが技術的に難しいのみならず、鍛
造によってその部分の密度を上げることができない問題
があった。

さらに材料の押し出しを充分生じさせるとともに、高密
度化するために、鍛造圧力を高めることが考えられるが
、前述した突条部４のような小断面積部分での圧力を充
分高くするために、全体の鍛造圧力を高めるとすれば、
極めて高圧にしなければならないので、装置全体が大型
化するのみならず、型の寿命が短くなり、結局製品コス
トを高騰させるなどの同層が生じる。

この発明は上記の事情に鑑み、前記突条部４のような小
断面積突出部を欠肉のない所期の形状に成形でき、しか
もその密度を充分高めることのできる鍛造方法および鍛
造装置を提供することを目的とするものである。“ 問題点を解決するための手段 この発明の方法は、粉末成形体に焼結鍛造を施して小断
面積突出部を有する製品を製造するにあたり、鍛造型に
おいて粉末成形体を上パンチにより圧縮することにより
、前記小断面積突出部に該当する部分を製品寸法より大
きく下パンチに向けて押し出させ、しかる後上パンチを
下降位置に保持したまま前記小断面積突出部に該当する
部分を下パンチによって上方に向けて製品寸法まで圧縮
し、ついで上パンチを上昇させて製品を下パンチによっ
てノックアウトすることを特徴とする方法である。

またこの発明の装置は、粉末成形体を収容するダイと、
ダイの内側にあって粉末成形体を下側から支えかつ下ラ
ムによって上下動させられる下パンチと、下パンチに対
向して上下動する上パンチとを有する焼結鍛造１ＩＷ１
において、前記下パンチが、粉末成形体のうち小断面積
突出部に該当する部分を支える第１下パンチとその他の
部分を支える第２下パンチとに分割されるとともに、第
１下パンチの下限位置での上端部が、前記小断面積突出
部の製品寸法での下端より低い高さに設定され、またそ
の第１下パンチが第１パンチプレートに固定されるとと
もに、第２下パンチが第２パンチプレートに固定され、
さらに前記下ラムの上昇によって前記第１下パンチを押
し上げる第１ノックアウトピンが下ラムと第１パンチプ
レートとの閤に配置され、かつ第１ノツクアウトピンよ
り遅れて下ラムによって押し上げられ・る第２ノックア
ウトピンが下′ラムと第２パンチプレートとの間に配置
されていることを特徴とする装置である。

作　　　用 したがってこの発明の方法・装置によれば、上パンチに
よって粉末成形体を加圧圧縮することにより、小断面積
突出部に該当する部分が、所期の製品寸法以上に押し出
される。ついで、上パンチを下降位置に保持したまま、
第１下パンチのみによって小断面積突出部に該当する部
分を押し上げて製品寸法まで下側から圧縮する。その場
合、第１下パンチによる圧縮力は小断面積突出部に該当
する部分にのみ作用するから、摩擦に起因する抵抗力が
小さく、したがって第１下パンチによる圧縮力が小さい
場合であっても、小断面積突出部に該当する部分の材料
を空隙の隅々まで行き渡らせることができると同時に、
その密度を高くすることができる。そして上パンチの上
昇と共に第１および第２の下パンチ全体が更に上昇する
ことにより、製品が取出される。

実施例 つぎにこの出願に係る発明の実施例について説明する。

先ず、装置の発明についての実施例を説”明すると、第
１図は前述した粉末成形体６を素材として第３図に示す
形状のカウンタドリブン１を焼結鍛造するための装置の
一例を示す略解断面図であって、左半分は上パンチ１１
による圧下完了時の状態を示し、右半分は突条部４の下
側からの圧縮状態を示しており、ここに示すＩＩにおけ
るダイホルダー７およびダイ８、上パンチ１１ならびに
コアロッド１０は、第６図に示す従来ｉｉ雪と同様に構
成されている。これに対し下パンチ９ば、外周側の外下
パンチ９ａと内周側の白下パンチ９ｂとに２分割されて
いる。外下パンチ９ａは、上パンチ１１によって粉末成
形体６を圧下することにより押し出した突条部４を下側
から加圧圧縮するためのものであって、上端面の形状が
、突条部４の下端面形状と同一に形成され、したがって
パーキングロック部５と同様の矩形凹凸を形成した円筒
状であり、その外下パンチ９ａは白下パンチ９ｂの外周
側に嵌合させた第１パンチプレート１２ａに立設・固定
されている。また内下パンチ９ｂは、前記突条ａｌ１４
より内側の部分を支えるものであって、その上１ｉｔｆ
ｆｉの形状はボス２に対応する凹部を形成した形状であ
り、その白下パンチ９ｂは前記第１パンチプレート１２
ａの下側に配置した第２パンチプレート１２ｂに立設・
固定されている。モして突条ａＩＩ４に対応する外下パ
ンチ９ａの高さ、すなわちその上端側に形成される段差
の深さＬは、得るべき突条部４の製品寸法！よりわずか
（例えば１〜２ＩＩＩ程度）大きくなるよう設定されて
いる。

さらに前記第１パンチプレート１２ａの下側に。

ベースプレート１４および第２パンチプレート１２ｂを
貫通した第１ノックアウトピン１５ａが配置されており
、その第１ノックアウトピン１５ａは下限位ざにおいて
下ラム１６と第１パンチプレート１２ａとの両方に接触
している。これに対し、第２パンチプレート１２ｂの下
側に圧力板１４を貫通した第２ノックアウトピン１５ｂ
が配置されており、その第２ノツク７ウトビン１５ｂの
下端部は、下ラム１６が下限位置に下がっている状態に
おいて下ラム１６の上面かられずか（例えば１〜２１１
程度）離隔している。したがって下ラム１６が上昇する
ことにより、第１ノックアウトピン１５ａが前記外下パ
ンチ９ａを押し上げ、その結果外下パンチ９ａが突条部
４の過剰寸法分を圧縮した後に、下ラム１６が第２ノッ
クアウトピン１５１）の下端に接触してこれを押し上げ
始めるよう構成されている。

釣力、上パンチ１１を取付けた上ラム１７は、油圧によ
って下降位置に保持されるようになっている。

つぎに上記のように構成した装置の作用、すなわちこの
発明の方法について説明する。上パンチ１１を上ラム１
７と共に充分上昇させ、かつ下ラム１６を下限位置に下
げた状態で、予め加熱した粉末成形体６をダイ８の内部
にセットし、しかる機上パンチ１１を下降させて粉末成
形体６を加圧圧縮する。その場合、前記外下パンチ９ａ
の上側に空隙がおいているから、粉末成形体６に材料の
塑性流動が生じて、その空隙内に突条部４が押し出され
る。その寸法しは、外下パンチ９ａの上端を前述したよ
うに低く設定しであるから、製品寸法！より大きくなる
。第１図の左半分に示すように上パンチ１１が下限に下
がると、上パンチ１１はその下降位置に油圧によって保
持され、その状態で下ラム１６が上昇し始める。ノック
アウトピンのうち第１ノックアウトピン１５ａが下ラム
１６および第１パンチプレート１２ａに接触しているか
ら、下ラム１６の上昇に伴って第１ノックアウトピン１
５ａが、第１パンチプレート１２ａを介して外下パンチ
９ａを押し上げる。その場合、上パンチ１１が下降位置
に保持されているから、前述したように押し出された突
条８４のみが外下パンチ９ａによって下側から加圧圧縮
される。したがって突条ＮＳ４およびパーキングロック
部５は、材料がその空隙の隅々にまで完全に充填される
ことになるので、欠肉のない完全な形状に成形され、ま
たその密度がほぼ１００％にまで高められる。

外下パンチ９ａが突条部４を製品寸法！まで圧縮すると
、第１図の右半分に示すように下ラム１６の上面にＭ２
ノックアウトビン１５ｂの下端部が接触するとともに、
上パンチ１１が上ラム１７と共に上昇し始める。すなわ
ち下ラム１６が第１および第２のノックアウトピン１５
ａ１１５ｂをＷＩｉ時に押し上げるために、外下パンチ
９ａと白下パンチ９ｂとが一体となって上昇し、鍛造の
完了したカウンタトリアン１が上パンチ１１との間に挾
まれてダイ８から取り出される。

ここで、上記の方法にる粉末成形体から製品までの形状
の変化過程を示せば、５１！２図＜Ａ）〜（Ｃ）の通り
である。

なお、以上述べた実施例では、１３図に示す形状のカウ
ンタトリアン１を製造する場合を例に採ったが、この発
明は上記の実Ｗｉ例に限られるものではなく、前記突条
Ｍ４に煩する小断面積突出部を有する製品を焼結鍛造す
る場合に適用することができる。またこの発明における
粉末成形体は、−次焼結を施したものも含む。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の方法・装置に
よれば、摩擦などに起因する抵抗力のために材料の完全
な充填が生じにくい小断面積突出部を、上パンチによる
加圧時に製品寸法以上に押し出しておき、ノックアウト
時に下ラムの上昇力によってその突出部のみを下パンチ
によって下側から製品寸法まで圧縮するから、突出部の
みの圧縮時にその部分での充分な材料の塑性流動が生じ
て欠肉のない完全な形状に成形でき、また高密度にする
ことができる。またその場合、圧縮力が狭い範囲に集中
的に作用するから、ＩＩＥ＊に起因する抵抗力が小さく
、した赫って下パンチによる加圧圧縮は特に大きな力を
必要としないため、型寿命の向上を図ることができる。

総じてこの発明によれば、パーキングロック部を有する
カウンタトリアンのような小断面積突出部を有する製品
を、形状および可決精度が良好で、かつ高強度に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る装置の一例を上パンチによる加
圧完了時と下パンチによる加圧完了時との両方の状態で
示す略解断面図、第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はこの発明
の方法による粉末成形体から製品までの形状の変化過程
を示す断面図、第３図は自動車の自動変速濃に用いられ
るカウンタドリブンの形状を示す断面図、第４図は第３
図の■方向からの部分矢視拡大図、第５図は粉末成形体
の形状を示す断面図、第６図は従来の装置の一例をＲ道
完了時とノックアウト時との両方の状態で示す略解断面
図、第７図はパーキングロック部の欠肉を示す部分図で
ある。 １・・・カウンタドリブン、　４・・・突条部、　５・
・・パーキングロック部、　６・・・粉末成形体、　８
・・・ダイ、　９ａ・・・外下パンチ、　９ｂ・・・白
下パンチ、１１・・・上パンチ、　１２ａ・・・第１パ
ンチプレート、１２１）・・・第２パンチプレート、１
５ａ・・・第１ノックアウトピン、　１５ｂ・・・第２
ノツクアウトピン、１６・・・下ラム、　Ｌ・・・突条
部の押し出し寸法、！・・・突条部の製品寸法。 第２図 第３図 第６図 第７図　　　　　、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉末成形体に焼結鍛造を施して小断面積突出部を
   有する製品を製造するにあたり、鍛造型において粉末成
   形体を上パンチにより圧縮することにより、前記小断面
   積突出部に該当する部分を製品寸法より大きく下パンチ
   に向けて押し出させ、しかる後上パンチを下降位置に保
   持したまま前記小断面積突出部に該当する部分を下パン
   チによつて上方に向けて製品寸法まで圧縮し、ついで上
   パンチを上昇させて製品を下パンチによつてノックアウ
   トすることを特徴とする焼結鍛造方法。
2. （２）粉末成形体を収容するダイと、ダイの内側にあつ
   て粉末成形体を下側から支えかつ下ラムによつて上下動
   させられる下パンチと、下パンチに対向して上下動する
   上パンチとを有する焼結鍛造装置において、前記下パン
   チが、粉末成形体のうち小断面積突出部に該当する部分
   を支える第１下パンチとその他の部分を支える第２下パ
   ンチとに分割されるとともに、第１下パンチの下限位置
   での上端部が、前記小断面積突出部の製品寸法での下端
   より低い高さに設定され、またその第１下パンチが第１
   パンチプレートに固定されるとともに、第２下パンチが
   第２パンチプレートに固定され、さらに前記下ラムの上
   昇によつて前記第１下パンチを押し上げる第１ノックア
   ウトピンが下ラムと第１パンチプレートとの間に配置さ
   れ、かつ第１ノックアウトピンより遅れて下ラムによつ
   て押し上げられる第２ノックアウトピンが下ラムと第２
   パンチプレートとの間に配置されていることを特徴とす
   る焼結鍛造装置。