(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端から軸方向に沿って有底の細穴を形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材を、該中空円柱部の外周面にスプラインを成形するためのダイス、及び中空円柱部の細穴に挿入されるマンドレルを有する下型にセットし、該下型に、素材の膨頭部を成形するポンチを有する上型を合わせて素材を圧縮し、素材の中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に、膨頭部を歯車に成形する鍛造方法において、
上型の移動方向に沿って移動可能で且つ上型に向かって付勢されるマンドレルに、上記素材に形成された細穴を嵌合して、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入し、
鍛造加工時に、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入した状態で素材の移動方向にマンドレルを追従させることを特徴とする鍛造方法。
【請求項２】
基端から軸方向に沿って有底の細穴を形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材の中空円柱部の外周面にスプラインを成形するためのダイスと、上記素材の中空円柱部の細穴に挿入されるマンドレルを有する下型と、素材の膨頭部を成形するポンチを有する上型とを備え、上記マンドレルに上記素材の中空円柱部の細穴を挿入して下型に素材をセットし、下型と上型とを合わせて素材を圧縮し、素材の中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に、膨頭部を歯車に成形する鍛造装置において、
上記マンドレルを上型の移動方向に沿って移動可能とし、且つ上型に向かってマンドレルを付勢する付勢手段を設け、
上記素材に形成された細穴を嵌合して、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入可能とし、鍛造加工時に、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入した状態で素材の移動方向にマンドレルを追従させることを特徴とする鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有底を細穴が形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材に、中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に膨頭部を歯車に成形する鍛造方法及び鍛造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図５に示すように基端から軸方向に沿って有底の細穴２１を形成した中空円柱部２２の頂端に膨頭部２３が形成された素材２０から、図６に示すように、中空円柱部の外周面にスプライン３１を有し、かつ頭部に傘歯車３２を有する製品３０を製造するには、素材２０及び製品３０が中空形状であることから、機械加工や複動プレス等による多段の加工工程を経る必要があり、その生産効率は極めて低いものであった。
【０００３】
ここに、パイプ形状品の加工について、特開平５−７９２２号公報には中空素材の内周面の成形を担うマンドレルをボルスターに押し付け固定しながらプレス鍛造を行うことによって、マンドレルの折れ込み欠損を防止しつつ、素材の内径及び外形を縮小してパイプ形状品を押出し加工することが開示されている。
【０００４】
この技術は、パイプ形状品の押し出し加工であり、上記した中空円柱部の外周面にスプライン３１を有し、かつ頭部に傘歯車３２を有する製品３０を製造する場合は、全長及び外形を規制する成形を行う必要がある。従って、現状では、全長及び外形を規制した製品を成形する場合には、例えば図７に示す単動プレス型の鍛造装置を使用して１工程のプレス鍛造によって製造されている。
【０００５】
即ち、図７に示す鍛造装置は、図５に示す軸方向に沿って基端から有底の細穴２１が形成された中空円柱部２２の外周面を成形するためのダイス１及び素材２０の基端を規制すると共に、成形後の製品３０をダイス１から押し出すカウンターポンチ２を備えた下型３と、素材２０の膨頭部２３を傘歯車３２に成形すると共に、ダイス１内に押付けるためのポンチ４を有する上型５とを備えている。
【０００６】
上型５は、単動シリンダ（図示せず）により上下動され、下降時に下型３と上型５とが同心上で合わされ、素材２０が圧縮されて製品３０に鍛造加工される。
【０００７】
一方、下型３のダイス１の下方には、カウンターポンチ２がダイス１の軸方向に移動自在に挿入され、下型３のダイス１によって素材２０の外周面にスプライン３１を形成すると共に、上型５のポンチ４と下型３のカウンターポンチ２との間で素材２０の全長を規定の長さに縮小する成形を行う。
【０００８】
このカウンターポンチ２は、ダイス１内を軸方向に移動する摺動部２ａと、この摺動部２ａより太径の基部２ｂとからなり、カウンターポンチ２の基部２ｂの下端面が下型３に固定されたプレート６ａに当接し、上型５のポンチ４からの荷重を受け止める。
【０００９】
また、カウンターポンチ２の軸中心は中空であり、カウンターポンチ２内には素材２０の細穴２１内に挿入されるマンドレル７が軸方向に移動可能に嵌挿され、このマンドレル７の下端部はプレート６ａ中央の孔部を貫通してプレート６ａの下段に配設されるプレート６ｂの中央部に当接して固定されている。
【００１０】
これらプレート６ａ及び６ｂは、カウンターポンチ２の下端面を押し上げる複数のノックアウトピン８の支持も兼ねていて、プレート６ａ及び６ｂには、ノックアウトピン８を挿通する孔が設けてある。そして、ノックアウトピン８の下方に、駆動機構（図示せず）により駆動されるエジェクタ９が配設されている。
【００１１】
即ち、カウンターポンチ２の下端面に当接するプレート６ａにはノックアウトピン８の頭部が挿通され、ノックアウトピン８はプレート６ｂによって抜け止めされている。そして、上型５の下降による成形終了後に上型５が上昇すると、上型５と共にエジェクタ９が上昇し、次いでノックアウトピン８を介してカウンターポンチ２が押し上げられる結果、製品３０がダイス１から押し出される。
【００１２】
この構成の鍛造装置は、素材２０を下型３にセットし、上型５のポンチ４を下降させて下型３のダイス１内で素材２０を押圧し、ポンチ４とカウンターポンチ２とによって全長を規制してスプライン３１及び傘歯車３２を成形する工程を１工程で行うことができる。その際、素材２０の細穴２１内に、マンドレル７を挿入することによって、素材２０の細穴２１の変形やその内径の変化を防止している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この鍛造装置の上記マンドレル７は、下型３に上型５を合わせて素材２０を圧縮成形する際、素材２０がダイス１内に圧入されて下降するに相当する分、素材２０の細穴２１の底部２１ａとマンドレル７の先端との間に空間Ｓを設けることが必要であり、そのためマンドレル７はプレート６ｂを介して所定の位置に固定されている。
【００１４】
しかしながら、この空間Ｓがあると、下型３に上型５を合わせて鍛造を行う際に、空間Ｓにその周囲の材料が入り込み、細穴２１の底部２１ａ近傍が変形して所期したスプライン形状及び細穴を有する製品が得られないことが懸念される。
【００１５】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、軸方向に細穴が形成された中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材に、該中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に膨頭部を歯車に成形する鍛造加工を１工程で行う際に、中空円柱部に形成されるスプライン及び細穴の変形が回避し得る鍛造方法及び鍛造装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の鍛造方法の発明は、基端から軸方向に沿って有底の細穴を形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材を、該中空円柱部の外周面にスプラインを成形するためのダイス、及び中空円柱部の細穴に挿入されるマンドレルを有する下型にセットし、該下型に、素材の膨頭部を成形するポンチを有する上型を合わせて素材を圧縮し、素材の中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に、膨頭部を歯車に成形する鍛造方法において、上型の移動方向に沿って移動可能で且つ上型に向かって付勢されるマンドレルに、上記素材に形成された細穴を嵌合して、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入し、鍛造加工時に、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入した状態で素材の移動方向にマンドレルを追従させることを特徴とする。
【００１７】
この請求項１の発明によると、素材の細穴の底部まで挿入したマンドレルを、鍛圧時の素材の下降に伴う細穴底部の移動に追従させることによって、素材の成形中は、細穴内が常にマンドレルで満たされた状態が維持され、成形中の細穴内に周囲の材料が入り込む隙間が形成されることがなく、細穴の変形を防止しつつ１工程のプレス鍛造で所期した製品の成形がもたらされる。
【００１８】
請求項２に記載の鍛造装置の発明は、基端から軸方向に沿って有底の細穴を形成した中空円柱部の頂端に膨頭部が形成された素材の中空円柱部の外周面にスプラインを成形するためのダイスと、上記素材の中空円柱部の細穴に挿入されるマンドレルを有する下型と、素材の膨頭部を成形するポンチを有する上型とを備え、上記マンドレルに上記素材の中空円柱部の細穴を挿入して下型に素材をセットし、下型と上型とを合わせて素材を圧縮し、素材の中空円柱部の外周面にスプラインを形成すると同時に、膨頭部を歯車に成形する鍛造装置において、上記マンドレルを上型の移動方向に沿って移動可能とし、且つ上型に向かってマンドレルを付勢する付勢手段を設け、上記素材に形成された細穴を嵌合して、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入可能とし、鍛造加工時に、素材の細穴の底部までマンドレルの先端を挿入した状態で素材の移動方向にマンドレルを追従させることを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明によると、素材の細穴の底部まで挿入したマンドレルを、鍛圧時の素材の下降に伴う細穴底部の移動に追従させることが可能になり、細穴の変形を防止しつつ１工程のプレス鍛造で素材の成形が実現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による鍛造方法及び鍛造装置の実施の形態を図１乃至図６によって説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態による鍛造装置の構成を示す模式図である。なお、図１において上記図７と対応する部分に同一符号を付することによって該部の詳細な説明を省略し、異なる部分を主に説明する。
【００２３】
図１に示す鍛造装置は、図５に示した素材２０の外周面を成形するためのダイス１及び素材２０の基端を規制すると共に、成形後の製品３０をダイス１から押し出すカウンターポンチ２を有する下型３と、素材２０の膨頭部２３を傘歯車３２に成形すると共に、ダイス１内に素材２０を押付けるためのポンチ４を有する上型５とを備え、例えば単動シリンダ（図示せず）により上型５を上下動することによって、下降時に下型３と上型５とを同心上で合わせて素材２０を圧縮して製品３０に鍛造加工する。
【００２４】
ここで、カウンターポンチ２の軸中心に形成した中空内に、素材２０の細穴２１内に挿入するマンドレル７を軸方向、即ち上型５の移動方向に沿って移動可能に設置するが、上記図７に示した鍛造装置では、このマンドレル７の下端部はプレート６ａ中央の孔部を貫通してプレート６ａの下段に配設されるプレート６ｂの中央部に当接して固定されていた。
【００２５】
これに対して、図１に示す本実施の形態の鍛造装置は、マンドレル７の下端部と、複数のノックアウトピン８を介してカウンターポンチ２の下端面を成形後に押し上げるエジェクタ９の上端部との間に、付勢手段としてスプリング１０を配設したところに特徴がある。
【００２６】
即ち、このスプリング１０を介して、マンドレル７の下端部を上型５に向けて付勢することによって、マンドレル７の先端が下型３から僅かに突出する程度に押し上げておく。下型３から僅かに突出したマンドレル７に素材２０に形成された細穴２１を嵌合させて素材２０を下型３にセットする。この素材２０のセットによって図１に示すように、素材２０の細穴２１の底部２１ａまでマンドレル７の先端が挿入されてマンドレル７は細穴２１内に隙間なく収まる状態に維持される。
【００２７】
次いで、上型５を下降させて素材２０がセットされた下型３に、素材２０に圧縮力が付与される。この上型５の下降によって、素材２０は下降を強制されて基端が下型３のダイス１に押しつけられると共に、膨頭部２３には上型５のポンチ４が押しつけられる。この素材２０のダイス１内への下降時、素材２０の細穴２１内に収まったマンドレル７は、スプリング１０の付勢力に抗して素材２０と共に追従して下降するため、細穴２１内にマンドレル７が隙間なく収められた状態において、鍛造加工が続行され、図２に示すように細穴２１内に満たされたマンドレル７によって細穴２１の変形が防止された状態でスプライン３１が成形され、同時に膨頭部２３に傘歯車３２が成形される。
【００２８】
従って、素材２０の細穴２１の変形及び内径の変化がマンドレル７によって防止された状態でスプライン３１が成形されることから、だれ等のない最適な所期のスプライン形状が確保できる。
【００２９】
以上の鍛造加工が終了した後に、図３に示すように上型５を上昇させ、しかる後、図４に示すようにエジェクタ９を上昇し、次いでノックアウトピン８を介してカウンターポンチ２を押し上げて、製品３０をダイス１から押し出し、搬出される。
【００３０】
なお、最終的に成形した製品３０の細穴２１をドリル等で更に仕上げ切削加工する場合にも、下孔となる細穴２１が高精度に成形されることから、孔径をさらう、いわゆる仕上げ工程でドリルが逃げることがなく、より精密な加工を可能として仕上げ精度を向上することができる利点もある。
【００３１】
従って、本実施の形態によると、素材２０の細穴２１の底部２１ａまで挿入したマンドレル７を、鍛圧時の素材２０の下降に伴う細穴２１の底部２１ａの移動に追随させることから、素材２０の成形中は常に細穴２１内がマンドレル７で満たされた状態が維持され、成形中の細穴２１内に周囲の材料が入り込む隙間が形成されることがなく、細穴２１の変形を防止しつつ１工程のプレス鍛造でスプライン３１及び傘歯車３２を有する高精度の所期した製品３０が得られる。この結果、生産効率が向上し、製品コストの低減が期待できると共に、マンドレル７をスプリング１０によって上方に適切な付勢力によって付勢する簡単な構造であることから、従来の鍛造装置の構造を若干変更することによって安価に得られ、製造コストの低減に極めて有利である。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば上記実施の形態ではマンドレル７の付勢手段としてスプリング１０を用いたが、クッションゴム等の他の弾性部材を使用することも可能であり、また傘歯車に変えて他の種類の歯車を成形することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の鍛造方法によれば、素材の細穴の底部まで挿入したマンドレルを、鍛圧時の素材の下降に伴う細穴底部の移動に追従させることから、素材の成形中は常に細穴内がマンドレルで満たされた状態が維持され、成形中の細穴内に周囲の材料が入り込む隙間が形成されることがなく、細穴の変形を防止しつつ１工程のプレス鍛造で所期したスプライン及び歯車を有する製品の成形がもたらされる。
【００３４】
請求項２記載の鍛造装置によれば、素材の細穴の底部まで挿入したマンドレルを、鍛圧時の素材の下降に伴う細穴底部の移動に追従させることが可能になり、細穴の変形を防止しつつ１工程のプレス鍛造で素材に所期したスプライン及び歯車を成形することができ、生産効率が向上して製品コストの低減が期待できると共に、従来の鍛造装置の構造を若干変更することによって安価に得られるから、製造コストの低減に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鍛造方法及び鍛造装置の実施の形態を説明する鍛造装置の構成を示す模式図である。
【図２】同じく、鍛造装置の動作を示す模式図である。
【図３】同じく、鍛造装置の動作を示す模式図である。
【図４】同じく、鍛造装置の動作を示す模式図である。
【図５】素材の形状を示す図である。
【図６】製品の形状を示す図である。
【図７】従来の鍛造装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１    ダイス
２    カウンターポンチ
２ａ  摺動部
２ｂ  基部
３    下型
４    ポンチ
５    上型
６ａ、６ｂ  プレート
７    マンドレル
８    ノックアウトピン
９    エジェクタ
１０    スプリング
２０    素材
２１    細穴
２２    中空円柱部
２３    膨頭部
３０    製品
３１    スプライン
３２    傘歯車（歯車）
【図１】
0003714597.tif 000002
【図２】
0003714597.tif 000003
【図３】
0003714597.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003714597.tif 000008