(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与することにより、鍛造成形する装置において、
前記キャビティを形成する型部材と、
前記型部材を外嵌し、軸線方向に分割して形成された複数の環状体と、
前記複数の環状体を外嵌する筒状部材と、
を備え、
前記型部材に応力が集中する部位に対応する環状体の硬度を、前記型部材の硬度および他の環状体の硬度よりも大きく設定したことを特徴とする鍛造用金型装置。
【請求項２】
キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与することにより、等速ジョイントのアウタカップを鍛造成形する装置において、
前記キャビティを形成する型部材と、
前記型部材を外嵌し、軸線方向に分割して形成された複数の環状体と、
前記複数の環状体を外嵌する筒状部材と、
を備え、
前記複数の環状体は、第１乃至第３インサート部材からなり、
前記アウタカップのカップ部と軸部との境界部を成形する型部材が、軸線方向の中間に配設された前記第２インサート部材により外嵌され、
前記第２インサート部材の硬度は、前記型部材の硬度、該第２インサート部材に隣接する第１および第３インサート部材の硬度の双方よりも大きく設定されることを特徴とする鍛造用金型装置。
【請求項３】
鍛造用素材が装填されるキャビティが形成された型部材と、
前記型部材を外嵌し、軸線方向に分割して形成された複数の環状体と、
前記複数の環状体を外嵌する筒状部材と、
前記キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与するポンチと、
前記ポンチの外周部の一部を囲繞するように装着され、該ポンチと一体的に変位するスリーブ部材と、
前記型部材と一体的に接合され、前記ポンチが鍛造用素材に対して加圧力を付与する際に前記スリーブ部材が圧入される孔部が形成されたリング体と、
を備え、
前記スリーブ部材の外周側の直径を、前記孔部の内周側の直径よりも大きく設定し、
前記リング体の硬度を、前記スリーブ部材の硬度よりも大きく設定し、
前記型部材に応力が集中する部位に対応する環状体の硬度を、前記型部材の硬度および他の環状体の硬度よりも大きく設定したことを特徴とする鍛造用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティに鍛造用素材が配設され、ポンチの加圧作用下に前記鍛造用素材を鍛造成形する鍛造用金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、互いに接合された上部ダイスおよび下部ダイスに形成されるキャビティに鍛造用素材を装填し、ポンチを介して前記鍛造用素材に加圧力を付与することにより該鍛造用素材を所定形状に鍛造成形する金型装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術に係る前記金型装置を用い、段付き部品や段付き歯車等を長期間にわたって鍛造成形した場合、前記段付き部品等の段部を形成する金型の内壁面に対し軸線方向と略直交する方向に応力が集中し、前記応力に起因して金型の歪み（変形）が発生する。このため、金型の寿命が短命化し、金型のコストが高騰するという不都合がある。
【０００４】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、応力による金型の歪みを低減して金型の耐久性を向上させ、しかも金型のコストダウンを図ることが可能な鍛造用金型装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与することにより、鍛造成形する装置において、前記キャビティを形成する型部材と、前記型部材を外嵌し、軸線方向に分割して形成された複数の環状体と、前記複数の環状体を外嵌する筒状部材と、を備え、前記型部材に応力が集中する部位に対応する環状体の硬度を、前記型部材の硬度および他の環状体の硬度よりも大きく設定したことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与することにより、等速ジョイントのアウタカップを鍛造成形する装置において、前記キャビティを形成する型部材と、前記型部材を外嵌し、軸線方向に分割して形成された複数の環状体と、前記複数の環状体を外嵌する筒状部材と、を備え、前記複数の環状体は、第１乃至第３インサート部材からなり、前記アウタカップのカップ部と軸部との境界部を成形する型部材が、軸線方向の中間に配設された前記第２インサート部材により外嵌され、前記第２インサート部材の硬度は、前記型部材の硬度、該第２インサート部材に隣接する第１および第３インサート部材の硬度の双方よりも大きく設定されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、型部材に応力が集中する部位に対応する環状体の硬度が、該型部材の硬度および他の環状体の硬度よりも大きく設定され、軸線に直交する半径方向の剛性が確保されているため、前記応力に起因する金型の歪みが抑制される。この結果、従来技術に係る金型と比較して耐久性が向上する。
【０００８】
さらに、本発明は、鍛造用素材が装填されるキャビティが形成された型部材と、前記型部材を外嵌し、軸線方向に分割して形成された複数の環状体と、前記複数の環状体を外嵌する筒状部材と、前記キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与するポンチと、前記ポンチの外周部の一部を囲繞するように装着され、該ポンチと一体的に変位するスリーブ部材と、前記型部材と一体的に接合され、前記ポンチが鍛造用素材に対して加圧力を付与する際に前記スリーブ部材が圧入される孔部が形成されたリング体と、を備え、前記スリーブ部材の外周側の直径を、前記孔部の内周側の直径よりも大きく設定し、前記リング体の硬度を、前記スリーブ部材の硬度よりも大きく設定し、前記型部材に応力が集中する部位に対応する環状体の硬度を、前記型部材の硬度および他の環状体の硬度よりも大きく設定したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、応力に起因する金型の歪みが抑制されるとともに、ポンチが横方向に芯ずれを起こすことがないため、同軸精度が高精度に保持される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造用金型装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１１】
図１において、参照数字１０は、本実施の形態に係る鍛造用金型装置を示し、この鍛造用金型装置１０は、四隅角部に近接して複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄ（図４参照）が立設された第１ダイホルダ１４と、前記第１ダイホルダ１４の中心部に積層して設けられた第２ダイホルダ１６および第３ダイホルダ１８とを有する。なお、前記第２ダイホルダ１６上には、厚肉な圧入リング（筒状部材）２０が締結手段２２を介して固定されている。
【００１２】
前記圧入リング２０の孔部内には、図３に示されるように、リング体に分割して形成された第１インサート部材１３、第２インサート部材１５および第３インサート部材１７が軸線方向に沿って一体的に結合されている。この場合、前記第１乃至第３インサート部材１３、１５、１７の外径は、圧入リング２０の孔部の内径よりも若干大きく設定されており、前記第１乃至第３インサート部材１３、１５、１７は、後述するように焼ばめして圧入リング２０の孔部内に嵌入される。なお、前記第１乃至第３インサート部材１３、１５、１７は、複数の環状体として機能するものである。
【００１３】
前記第１インサート部材１３および第３インサート部材１７は、例えば、ロックウェル硬さＨＲＣ略５０からなるＳＫＤ６１の金属製材料によって形成され、前記第２インサート部材１５は、例えば、ロックウェル硬さＨＲＡ略８８からなる超硬材料によって形成されている。従って、第２インサート部材１５は、第１インサート部材１３および第３インサート部材１７と比較して硬度が大きくなるように設定されている。
【００１４】
前記圧入リング２０の内周面の下部には環状凸部１９が形成され、前記環状凸部１９と第３インサート部材１７に形成された環状凹部２１とが嵌合することにより、第３インサート部材１７の下方側に対する変位が規制され、圧入リング２０の孔部内に位置決めされる。
【００１５】
前記締結手段２２は、図１並びに図３に示されるように、圧入リング２０の段部に係合する固定プレート２７および前記固定プレート２７を第１ダイホルダ１４に保持する複数のボルト２９とを含む。
【００１６】
前記第１乃至第３インサート部材１３、１５、１７の内部には、分割して形成された上部ダイス２６および下部ダイス２８が軸線方向に沿って一体的に結合され、前記上部ダイス２６および下部ダイス２８の内部には、鍛造用素材が装填されるキャビティ２４が形成されている。なお、前記上部ダイス２６および下部ダイス２８は、型部材として機能するものである。
【００１７】
この場合、鍛造品８４（図１２参照）であるアウタカップのカップ部８６と軸部８８との連接部位に対応し鍛造成形する際に応力が集中する内壁面２３を有する下部ダイス２８は、より一層硬質な材料からなる環状の第２インサート部材１５によって外嵌されているため、軸線と略直交する円周方向の剛性が増強されている。前記下部ダイス２８の外周面の下部側には、前記第３インサート部材１７に係合する環状凹部２５が形成されている。
【００１８】
前記上部ダイス２６および第１インサート部材１３の上面には、図１に示されるように、ポンチ３０が圧入される孔部３２が形成された第１リング体（リング体）３４が一体的に接合され、また圧入リング２０の上面には前記第１リング体３４に外嵌される大径な第２リング体３６が一体的に接合される。
【００１９】
この場合、第１リング体３４を外嵌するように第２リング体３６を圧入リング２０に対して締結することにより、前記第２リング体３６に形成されたテーパ面３８が第１リング体３４に形成された逆テーパ面４０に摺接し、第１リング体３４を下方側に向かって押圧する力が作用する。
【００２０】
なお、前記第１リング体３４の孔部３２の上部には、ポンチ３０が圧入される際に該ポンチ３０を案内する環状のガイド溝（図示せず）が形成され、また、前記第１リング体３４の孔部３２に圧入されるポンチ３０の一端部は、鍛造成形される製品の凹凸形状に対応して所望の凸凹形状が形成されている。
【００２１】
上部ダイス２６および下部ダイス２８によって形成されるキャビティ２４の下部側には、鍛造品を押し出すためのノックアウトピン４４が第２ダイホルダ１６および第３ダイホルダ１８に形成された孔部４６に沿って進退自在に配設される。このキャビティ２４には、鍛造用素材として図１１に示されるような第２次成形品４８が装填される。
【００２２】
圧入リング２０から所定距離離間する上方には、図示しない機械プレスのラム（図示せず）に連結され、前記機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に上下方向に沿って変位する昇降部材５０が設けられる。前記昇降部材５０には治具５２を介してポンチ３０が固定され、前記ポンチ３０の外周部の所定部分には円筒状の金属製材料で形成されたガイドスリーブ（スリーブ部材）５４が外嵌される。
【００２３】
図７に示されるように、前記ガイドスリーブ５４には、複数の孔部を介してグラファイト５６が埋設され、第１リング体３４の孔部３２に対して圧入される際の潤滑特性を良好に保持することができる。この場合、ポンチ３０に外嵌されたガイドスリーブ５４の外周側の直径は、第１リング体３４の孔部３２の内周側の直径よりも若干大きく設定されている。
【００２４】
なお、ガイドスリーブ５４を、例えば、ＳＫＤ１１、ＦＣ２５またはＦＣ３０等の金属製材料によって形成し、また、第１リング体３４を、ガイドスリーブ５４よりも硬質な材料によって形成すると好適である。
【００２５】
ポンチ３０は、第１ダイホルダ１４に立設された複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄの案内作用下に昇降部材５０と一体的に上下方向に沿って変位自在に設けられる。
【００２６】
このガイド手段１２ａ（１２ｂ〜１２ｄ）は、図５に示されるように、第１ダイホルダ１４に固定された長尺なポスト本体５８と、前記昇降部材５０に連結され該昇降部材５０と一体的に変位する円筒状のカバー部材６０と、ポスト本体５８の外周部を囲繞するように設けられ、カバー部材６０の環状段部６２に係合することによりポスト本体５８の軸線方向に沿って摺動変位するガイドリング６４と、前記ガイドリング６４を支持するばね部材６６とを有する。
【００２７】
前記ガイドリング６４には、軸線方向に沿って略平行に複数列の孔部６８が形成され、前記孔部６８内には略円柱状の転動部材７０が転動自在に配設される。また、ポスト本体５８の外周面には、図６に示されるように、軸線方向に沿って延在し略平行に複数列形成された平坦な第１転動面７２が形成され、一方、カバー部材６０の内壁面には、前記第１転動面７２と対向する平坦な第２転動面７４が形成される。
【００２８】
この場合、転動部材７０が前記第１転動面７２と第２転動面７４とにそれぞれ線接触した状態で転動することにより、昇降部材５０に連結されたカバー部材６０と前記カバー部材６０に係合するガイドリング６４とがポスト本体５８の軸線方向に沿って一体的に変位する。
【００２９】
なお、ガイドリング６４の孔部６８に転動部材７０を設けずに、ガイドリング６４をポスト本体５８の外周面を囲繞するように形成し、前記ガイドリング６４がポスト本体５８に対して面接触しながら相対的に摺動変位するように形成してもよい。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る鍛造用金型装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、鍛造品として等速ジョイントを構成するアウタカップを鍛造成形する場合を例にして以下説明する。
【００３１】
先ず、鍛造用金型装置１０を構成する下型部の組み付け工程について説明する。
【００３２】
圧入リング２０の孔部の軸線方向に沿って第３インサート部材１７、第２インサート部材１５および第１インサート部材１３を順次挿入する。この場合、圧入リング２０の環状凸部１９と第３インサート部材１７の環状凹部２１とが嵌合することにより、第３インサート部材１７の下方側に対する変位が規制され、圧入リング２０の孔部内に位置決めされる（図３参照）。
【００３３】
なお、圧入リング２０の孔部の内径に対して第１乃至第３インサート部材１３、１５、１７の外径が僅かに大きく設定されているため、図示しない加熱手段を介して圧入リング２０の孔部を加熱膨張し、第１乃至第３インサート部材１３、１５、１７を圧入リング２０の孔部内に焼ばめして嵌入する。
【００３４】
続いて、第１乃至第３インサート部材１３、１５、１７の孔部の軸線方向に沿って下部ダイス２８および上部ダイス２６を順次挿入する。この場合、下部ダイス２８の外周面に形成された環状凹部２５に第３インサート部材１７の内周部が嵌合することにより、下部ダイス２８の下方側に対する変位が規制され、位置決めされた状態で装着される（図３参照）。なお、前記下部ダイス２８は、第２および第３インサート部材１５、１７の孔部内に強圧入される。
【００３５】
さらに、上部ダイス２６および第１インサート部材１３の上面に係合する第１リング体３４を装着するとともに、前記第１リング体３４に対して第２リング体３６を外嵌することにより、前記第２リング体３６に形成されたテーパ面３８が第１リング体３４に形成された逆テーパ面４０に摺接し、第１リング体３４を下方側に向かって押圧する力が作用する。この押圧力によって上部ダイス２６と下部ダイス２８との接合面の面圧が増大し、バリの発生を防止することができる。
【００３６】
この場合、第１リング体３４の孔部３２内にガイドスリーブ５４が外嵌されたポンチ３０を挿入した状態において、上部ダイス２６、下部ダイス２８および第１乃至第３インサート部材１３、１５、１７等を一体的に組み付けることにより、上部ダイス２６および下部ダイス２８に形成されるキャビティ２４に対してポンチ３０が位置決めされる。このようにして下型部の組み付け工程が終了する。
【００３７】
次に、鍛造用素材に対する鍛造成形の工程について説明する。
【００３８】
図８に示されるような円柱状のビレット７６に対し図示しない金型装置によって第１次鍛造成形を施すことにより、図９に示されるように、中間部の段部を介して直径がそれぞれ異なる第１次成形品７８が得られる。続いて、前記第１次成形品７８に対して予備成形を施した後（図１０参照）、さらに、図示しない他の金型装置によって第２次鍛造成形を行うことにより、図１１に示されるようなカップ部８０と軸部８２とからなる第２次成形品４８が得られる。
【００３９】
本実施の形態に係る鍛造用金型装置１０は、この第２次成形品４８を鍛造用素材としてさらに第３次鍛造成形を施すものである。
【００４０】
まず、準備作業として、前述したような組み付け工程において、上部ダイス２６および下部ダイス２８に形成されるキャビティ２４に対してポンチ３０が予め位置決めされているものとする。
【００４１】
ポンチ３０が図示しない上昇位置に配置された状態において、キャビティ２４に鍛造素材である第２次成形品４８を装填する。そして、図示しない機械プレスの駆動作用下にラム（図示せず）に連結された昇降部材５０と一体的にポンチ３０が下降し、図１に示す状態となることにより鍛造成形が開始される。
【００４２】
なお、ポンチ３０が昇降部材５０と一体的に下降する際、前記昇降部材５０と第１ダイホルダ１４との間に設けられた複数（例えば、４本）のガイド手段１２ａ〜１２ｄによって横方向の偏荷重が好適に吸収され、前記ポンチ３０が第１リング体３４の中心に円滑に圧入される。
【００４３】
鍛造成形を開始する際、ポンチ３０の外周面の一部に外嵌されたガイドスリーブ５４は、第１リング体３４の孔部３２の上端部に形成された環状のガイド溝（図示せず）の案内作用下に進入し、さらに、ポンチ３０が下降することにより、ポンチ３０およびガイドスリーブ５４は、第１リング体３４の孔部３２内に圧入された状態で一体的に変位する。
【００４４】
このようにしてポンチ３０が下降し、図１に示される成形開始位置から図２に示される成形終了位置に到達することにより、このポンチ３０と下部ダイス２８および上部ダイス２６を介して鍛造用素材に対して鍛造成形が施され、前記鍛造用素材がキャビティ２４の形状に沿って塑性流動する。
【００４５】
このようにして鍛造成形が終了した後、図示しない機械プレスの駆動作用下にラム（図示せず）に連結された昇降部材５０と一体的にポンチ３０が所定位置まで上昇することにより、該ポンチ３０およびガイドスリーブ５４が第１リング体３４の孔部３２から離間し、次なる工程の待機状態となる。そして、ノックアウトピン４４の変位作用下に鍛造品８４（図１２参照）が取り出される。
【００４６】
本実施の形態では、鍛造成形する際に金型に対し応力が集中する部位、すなわち、鍛造品８４として得られるアウタカップのカップ部８６と軸部８８との連接部位に対応する下部ダイス２８の内壁面２３に前記応力が作用するが、前記下部ダイス２８は、より硬質な材料からなる環状の第２インサート部材１５によって外嵌されて軸線と略直交する半径方向に対する剛性が確保されているため、前記応力による金型の歪み（変形）を抑制することができる。
【００４７】
従って、本実施の形態に係る鍛造用金型装置１０を用いて長期間にわたって連続して鍛造成形をした場合であっても、従来技術に係る金型と比較して寿命が延命され、耐久性を向上させることができる。この結果、金型のコストを削減することができる。
【００４８】
また、鍛造用素材に対し加圧力が付与される際、ポンチ３０に外嵌されたガイドスリーブ５４が第１リング体３４の孔部３２に圧入された状態にあり、前記圧入状態を維持しながらポンチ３０が下降する。
【００４９】
従って、本実施の形態では、第１リング体３４の孔部３２にガイドスリーブ５４を介してポンチ３０が圧入された状態で鍛造用素材に対して加圧力が付与され、該ポンチ３０が横方向に芯ずれを起こすことがないため、図１２に示されるように、鍛造品８４として得られるアウタカップのカップ部８６の軸線Ｅと軸部８８の軸線Ｆとの同軸度を高精度に保持することが可能となる。この場合、前記アウタカップの軸部８８の振れを、例えば、０．０６ｍｍ以下に抑制することができた。
【００５０】
さらに、ガイドスリーブ５４と第１リング体３４とをそれぞれ異種金属製材料によって形成し、しかも、ガイドスリーブ５４に埋設されたグラファイト５６によって潤滑特性を良好に保持することにより、該ガイドスリーブ５４および第１リング体３４の摺動面にカジリが発生することを抑制することが可能となる。
【００５１】
さらにまた、治具５２を介してガイドスリーブ５４をポンチ３０に対して着脱自在に設けることにより、前記ガイドスリーブ５４を他の新たなガイドスリーブ５４と簡便に交換することができるという利点がある。
【００５２】
加えて、例えば、パルサー（図示せず）の取付部位であるアウタカップのカップ部８６の外周面を直接的に研削することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、等速ジョイントを構成するアウタカップを鍛造用素材として用いているがこれに限定されるものではなく、例えば、図示しない段付き部品、段付き歯車等のように部品のある部分と他の部分との間で同軸精度が必要とされる種々の鍛造成形品に適用することができることは、勿論である。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５５】
すなわち、応力による金型の歪みを低減して金型の耐久性を向上させ、しかも金型のコストダウンを図ることができる。
【００５６】
また、得られる鍛造品の同軸精度を高精度に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る鍛造用金型装置の縦断面図である。
【図２】図１に示す鍛造成形開始位置からポンチが下降して鍛造成形が終了した状態を示す動作説明図である。
【図３】図１に示す鍛造用金型装置の一部拡大縦断面図である。
【図４】図１に示す鍛造用金型装置の一部横断面平面図である。
【図５】図１に示す鍛造用金型装置に設けられたガイド手段の説明図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った横断面図である。
【図７】ポンチに外嵌されるガイドスリーブを示す斜視図である。
【図８】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図９】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図１０】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図１１】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図１２】図１に示す鍛造用金型装置によって鍛造成形された鍛造品の縦断面図である。
【符号の説明】
１０…鍛造用金型装置              １２ａ〜１２ｄ…ガイド手段
１３、１５、１７…インサート部材  １４、１６、１８…ダイホルダ
１９…環状凸部                    ２０…圧入リング
２３…内壁面                      ２４…キャビティ
２６、２８…ダイス                ３０…ポンチ
３２、４６…孔部                  ３４、３６…リング体
３８…テーパ面                    ４０…逆テーパ面
５０…昇降部材                    ５４…ガイドスリーブ
【図１】
0003544475.tif 000002
【図２】
0003544475.tif 000003
【図３】
0003544475.tif 000004
【図４】
0003544475.tif 000005
【図５】
0003544475.tif 000006
【図６】
0003544475.tif 000007
【図７】
0003544475.tif 000008
【図８】
0003544475.tif 000009
【図９】
0003544475.tif 000010
【図１０】
0003544475.tif 000011
【図１１】
0003544475.tif 000012
【図１２】
0003544475.tif 000013