(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークの成形中にワークの内径の全周を拘束できる揺動鍛造構造を提供する。【解決手段】略円柱形の頭部121と頭部の下側に接続され頭部より直径の小さい略円柱形の軸部124と頭部の側面と軸部とを接続する縁部123を備え、パンチ11の穴部111に上から挿入されるマンドレル12と、内側にマンドレルの頭部の縁の部分を受けるための受け部を備え、マンドレルを穴部に位置決めするために、パンチの穴部に固定されるスペーサー13と、を備え、パンチの穴部は、下側の穴径より、上側の穴径の方が大きく、マンドレルの上面122と、上面と対面するスペーサーの底面は、パンチが揺動する支点を中心とした球面の一部であって、縁部の形状は、パンチが揺動する支点を中心とした球面の一部であって、かつ、受け部の形状は、縁部に対応する。【選択図】図１
2014136231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動鍛造構造の上型構造であって、
略円柱形の頭部と前記頭部の下側に接続され前記頭部より直径の小さい略円柱形の軸部と前記頭部の側面と前記軸部とを接続する縁部とを備え、パンチの穴部に上から挿入されるマンドレルと、
内側に前記マンドレルの頭部の縁の部分を受けるための受け部を備え、上下に貫通した穴部を有する前記パンチと、
前記マンドレルを穴部に位置決めするために、前記マンドレルの上側であって、前記パンチの穴部に固定されるスペーサーと、を備え、
前記パンチの穴部は、下側の穴径より、上側の穴径の方が大きく、
前記マンドレルの上面と、前記マンドレルの上面と対面する前記スペーサーの底面とは、前記パンチが揺動する支点を中心とした球面の一部であって、
前記縁部の形状は、前記パンチが揺動する支点を中心とした球面の一部であって、
前記受け部の形状は、前記縁部に対応するものである、揺動鍛造構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は揺動鍛造型に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイスに中空のワークを設置し、当該ワークの中空部分に対応する軸部を備えたパンチをワークに対して揺れ回しながら、局部的に圧縮してワークを成型する、揺動鍛造が知られている。
【０００３】
特許文献１には、揺動鍛造に関する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術では、しごきスピニング加工された素菅が径大側を上にして下側受け部に保持した形で挿入され、次いで、その上から上型がマンドレルを素菅内に挿入する形でセットされる。次に、上型の本体をθだけ傾けた状態を維持しながら、上型を、下型の穴の中心線が下型上面に一致する面と接触する点を中心にして独楽のように揺動させて、素菅を加工する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１５５８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、マンドレルが上型に固定されているため、マンドレルが上型とともに揺動される構造であり、上型が揺動されることで、マンドレルに曲げ応力がかかってしまう。
【０００６】
図４は、マンドレルが上型（パンチ）に固定された揺動鍛造構造１００を示す図である。揺動鍛造構造１００は、パンチ１０１と、マンドレル１０２と、ダイス１０４と、スリーブ１０５とを備える。
【０００７】
マンドレル１０２はパンチ１０１に固定されている。揺動鍛造構造１００の場合、ワーク１０３の上側の内径が、ワーク１０３の下側の内径と比べて大きいため、パンチ１０１にマンドレル１０２を固定する構造としなければならない。
【０００８】
パンチ１０１にマンドレル１０２が固定されていると、マンドレル１０２がパンチ１０１と共に揺動する。パンチ１０１とマンドレル１０２とは、スリーブ１０５とマンドレル１０２との接触面上の揺動点Ｏを支点にして、垂直方向に対して一定の角度で揺動する。
【０００９】
よって、ワーク１０３の成型中は、ワーク１０３の内径の一部とマンドレルとが接触することになり、ワーク１０３の内径は全周拘束できない。そのため、ワーク１０３の内径部分にワーク１０３の材料が流動し、流動した材料をマンドレル１０２で押し込むことになり、結果としてマンドレル１０２に曲げ応力がかかり、マンドレル１０２が破損してしまうという問題があった。
【００１０】
このような問題を解決するため、本発明は、ワークの成形中にワークの内径の全周を拘束できる揺動鍛造構造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】
【００１１】
本発明にかかる揺動鍛造構造の上型構造１０は、略円柱形の頭部と頭部の下側に接続され頭部より直径の小さい略円柱形の軸部とを備え、パンチの穴部に上から挿入されるマンドレルと、上下に貫通し、内側にマンドレルの頭部の縁の部分を受けるための受け部を備えた穴部を有するパンチと、マンドレルを穴部に位置決めするために、マンドレルの上側であって、パンチの穴部に固定されるスペーサーと、を備え、パンチの穴部は、下側の穴径より、上側の穴径の方が大きく、マンドレルの上面と、マンドレルの上面と対面するスペーサーの底面は、パンチが揺動する支点を中心とした球面の一部であって、マンドレルの頭部の下側の縁部の形状は、パンチが揺動する支点を中心とした球面の一部であって、かつ、受け部の形状は、縁部に対応する揺動鍛造構造。
これにより、ワークの成形中にワークの内径の全周を拘束できる揺動鍛造構造を提供することが可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マンドレルに曲げ応力がかかりにくい揺動鍛造構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態にかかる上型の断面を示す図である。
【図２】マンドレルの上面と、マンドレルの縁部が平面である場合を示す図である。
【図３】実施の形態にかかるワークの成形工程を示す図である。
【図４】従来のマンドレルが上型（パンチ）に固定された揺動鍛造構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかる上型１０の断面を示す図である。上型１０は、パンチ１１と、マンドレル１２と、スペーサー１３とを備える。
【００１５】
マンドレル１２は、略円筒形状であり、頭部１２１と、軸部１２４とを備える。頭部１２１の側面は円柱形状であり、頭部１２１の上面１２２は、揺動点Ｐを中心とした球面である。頭部１２１の下面であって、頭部１２１の側面と軸部１２４の側面との間の縁部１２３は、揺動点Ｐを中心とした球面の一部である。
【００１６】
マンドレル１２の軸部１２４は、頭部１２１側が頭部１２１より直径の小さい略円柱形状であり、下側はワークの内径に応じた形状である。マンドレル１２の軸部１２４の下側は、ここでは逆さの釣鐘形状と円筒形状とを組み合わせた形状である。
【００１７】
パンチ１１は、穴部１１１を備えた略円筒形状である。パンチ１１の下面１１０は、ワーク２０（図４参照）を成形するための成形面である。パンチ１１は、揺動鍛造の際に、揺動点Ｐを支点として、マンドレル１２の回転軸に対して所定の角度θで揺動する。
【００１８】
スペーサー１３は、穴部１１１に挿入され、スペーサー１３の底面１３１は、揺動点Ｐを中心とした球面の一部である。
【００１９】
穴部１１１は、マンドレル１２とスペーサー１３とが挿入される。穴部１１１の下側の穴径は、マンドレル１２の軸部１２４の穴径に応じた穴径であり、穴部１１１の上側の穴径は、穴部１１１の下側の穴径より大きい。よって、穴部１１１は、マンドレル１２が挿入された際に、穴部１１１の壁面とマンドレル１２の側面との間には、上側に広がったクリアランスが生じる。
【００２０】
穴部１１１について、より詳細に説明する。穴部１１１は、スペーサー１３とマンドレル１２の頭部１２１が挿入される第１の部分１１２と、マンドレル１２の軸部１２４が挿入される第２の部分１１３と、第１の部分１１２と、第２の部分１１３との間を接続する受け部としての接続部１１４とを備える。
【００２１】
穴部１１１の第１の部分１１２の形状は、半径の小さい方の円を下側にした略円錐台形状である。第１の部分１１２の一方側の側面がマンドレル１２の一方側の側面に接触している場合、第１の部分１１２の他方側の側面とマンドレル１２の他方側の側面との間には、角度θのクリアランスが生じる。
【００２２】
穴部１１１の第２の部分１１３の形状は、半径の小さい方の円を下側にした略円錐台形状であり、第２の部分の上側の穴径よりも、第１の部分の下側の穴径の方が大きい。第２の部分１１３も、第１の部分１１２と同様に、第２の部分１１３の一方側の側面がマンドレル１２の一方側の側面に接触している場合、第２の部分１１３の他方側の側面とマンドレル１２の他方側の側面との間には、角度θのクリアランスが生じる。
【００２３】
接続部１１４は、マンドレル１２の縁部１２３に対応した形状であり、第１の部分１１２と第２の部分１１３とを接続するものであって、揺動点Ｐを中心とした球面の一部である。
【００２４】
本実施の形態にかかる上型１０は、パンチ１１の穴部１１１の下側の内径が、マンドレル１２の直径に対応し、マンドレル１２の側面と、パンチ１１の穴部１１１の側面との間に、上に広くなるようクリアランスが設けられているため、パンチ１１が角度θで揺動されても、マンドレル１２の側面に穴部１１１の側面が当たらない。そのため、ワーク２０の内径を拘束することができる。
【００２５】
従来の揺動鍛造構造では、ワーク２０の成形中に、ワーク２０の内径を拘束できないことにより、取り代が大きくなり、歩留まりが悪くなってしまうという問題があったが、本実施の形態にかかる上型１０は、ワーク２０の内径が拘束可能であるため、歩留まりを向上させることができる。
【００２６】
また、マンドレル１２の上面１２２、マンドレル１２の縁部１２３、及び穴部１１１の接続部１１４を球面形状とすることにより、マンドレル１２の破損を抑制することが可能である。
【００２７】
ここで、図２は、マンドレル１２の上面１２２と、マンドレル１２の縁部１２３が平面である場合を示す図である。図２は、マンドレル１２の上面１２２が平面であって、上面１２２に接触するスペーサー１３の底面１３１が平面であり、かつ、マンドレル１２の縁部１２３と、縁部１２３に接触する穴部１１１の接続部１１４が平面である場合を示す。図２に示す場合、パンチ１１が揺動すると、パンチ１１の穴部１１１の側面がマンドレル１２の側面に片当たりしてしまう。そのため、図２の矢印で示すように、マンドレル１２に曲げ応力がかかり、マンドレル１２が破損してしまう。
【００２８】
図２の場合に対し、本実施の形態にかかる上型１０においては、マンドレル１２の上面１２２と、マンドレル１２の上面１２２に接触するスペーサー１３の底面１３１が球面形状であるため、パンチ１１が上側から押圧されてもマンドレル１２に曲げ応力がかからず、マンドレル１２の破損を抑制することが可能である。
【００２９】
さらにまた、マンドレル１２の縁部１２３が球面形状であり、マンドレル１２の縁部１２３に接触する穴部１１１の接続部１１４が球面形状であるため、パンチ１１が上方向に引っ張られ、ワーク２０からマンドレル１２が引き抜かれる場合にも、マンドレル１２に曲げ応力がかからず、マンドレル１２の破損を抑制することが可能である。
【００３０】
図３は、実施の形態にかかるワーク２０の成形工程を示す図である。図３（ａ）は、揺動鍛造型１にワーク２０がセットされた状態を示す図である。ダイス１５とスリーブ１６とが固定され、ダイス１５の穴部１５１に中空のワーク２０がセットされている。マンドレル１２はワーク２０の穴に挿入される。
【００３１】
図３（ｂ）は、ワーク２０を成形している上体を示す図である。パンチ１１が、垂直方向に対して角度θ未満で揺動されつつ、下方向に押圧される。ワーク２０は、パンチ１１の押圧により、パンチ１１の下面１１０と、ダイス１５の上面との間で圧縮され、成形される。この際、マンドレル１２の頭部１２１が球面形状であり、かつマンドレル１２とパンチ１１との間にクリアランスがあることから、マンドレル１２には曲げ応力が発生しない。
【００３２】
図３（ｃ）は、マンドレル１２をワーク２０から引き抜くときの状態を示す図である。マンドレル１２を引き抜く際も、マンドレル１２の縁部１２３及び穴部１１１の接続部１１４とが球面形状であるため、マンドレル１２に曲げ応力が発生しない。
【００３３】
以上より、本実施の形態にかかる揺動鍛造構造は、ワークの成形中にワークの内径を拘束することができ、かつマンドレルの破損を抑制することができるものである。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  揺動鍛造型
１０  上型
１１  パンチ
１２  マンドレル
１３  スペーサー
１５  ダイス
１６  スリーブ
２０  ワーク
１１０  下面
１１１  穴部
１１２  第１の部分
１１３  第２の部分
１１４  接続部
１２１  頭部
１２２  上面
１２３  縁部
１２４  軸部
１３１  底面
１５１  穴部
１００  揺動鍛造構造
１０１  パンチ
１０２  マンドレル
１０３  ワーク
１０４  ダイス
１０５  スリーブ
【図１】
2014136231.tif 000003
【図２】
2014136231.tif 000004
【図３】
2014136231.tif 000005
【図４】
2014136231.tif 000006