(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造品キャビティを形成する分割インサート部材と、
前記分割インサート部材の外周部を補強するリング部材と、
を備え、
前記分割インサート部材は、前記リング部材内に締り嵌めされる外側インサートと、
前記外側インサート内に嵌合して一体化される内側インサートと、
を有するとともに、
前記外側インサートは、前記内側インサートが嵌合される開放側端部から内方に向かって開口直径が大きくなるテーパ穴を設ける一方、前記内側インサートは、前記外側インサートに対する嵌合方向先端側に向かって半径外方向に広がるテーパ面を設け、
前記テーパ穴および前記テーパ面のアンダカット量は、前記外側インサートの焼き戻し温度以下の加熱温度による熱膨張で、前記内側インサートの前記テーパ面の大径側を前記外側インサートの前記テーパ穴の開放側端部に挿入可能な寸法に設定されることを特徴とする鍛造用金型。
【請求項２】
鋳造品キャビティを形成する分割インサート部材と、
前記分割インサート部材の外周部を補強するリング部材と、
を備え、
前記分割インサート部材は、前記リング部材内に締り嵌めされる外側インサートと、
前記外側インサート内に嵌合して一体化される内側インサートと、
を有するとともに、
前記外側インサートは、前記内側インサートが嵌合される開放側端部から内方に向かって開口直径が大きくなるテーパ穴を設ける一方、前記内側インサートは、前記外側インサートに対する嵌合方向先端側に向かって半径外方向に広がるテーパ面を設け、
前記テーパ穴および前記テーパ面のアンダカット量は、前記内側インサートの冷却温度による収縮で、前記内側インサートの前記テーパ面の大径側を前記外側インサートの前記テーパ穴の開放側端部に挿入可能な寸法に設定されることを特徴とする鍛造用金型。
【請求項３】
鋳造品キャビティを形成する分割インサート部材と、
前記分割インサート部材の外周部を補強するリング部材と、
を備え、
前記分割インサート部材は、前記リング部材内に締り嵌めされる外側インサートと、
前記外側インサート内に嵌合して一体化される内側インサートと、
を有するとともに、
前記外側インサートは、前記内側インサートが嵌合される開放側端部から内方に向かって開口直径が大きくなるテーパ穴を設ける一方、前記内側インサートは、前記外側インサートに対する嵌合方向先端側に向かって半径外方向に広がるテーパ面を設け、
前記テーパ穴および前記テーパ面のアンダカット量は、前記外側インサートの焼き戻し温度以下の加熱温度による熱膨張と前記内側インサートの冷却温度による収縮とで、該内側インサートの前記テーパ面の大径側を前記外側インサートの前記テーパ穴の開放側端部に挿入可能な寸法に設定されることを特徴とする鍛造用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鍛造品キャビテイを形成する分割インサート部材と該分割インサートを外嵌する補強リング部材とを備え、塑性加工等に用いられる鍛造用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、冷間鍛造は、常温もしくは素材の再結晶温度以下において、型部材で前記素材に加圧力を付与することによって所定形状の鍛造品を得るものであり、該素材の強度が向上するとともに、製品精度がよくかつ量産可能であるという利点から広く行われている。
【０００３】
ところで、冷間鍛造は、熱間鍛造に比べて高圧力が付与されるため、耐久性が要求されている。このため、通常、型部材として超硬材で形成されたインサート部材を用いる場合があり、このインサート部材の外周に同心の円筒状補強リングを一重または多重に外嵌させ、これにより許容内圧の高い金型を得て上記冷間鍛造に使用している。
【０００４】
この種の金型は、例えば、図３に示すように、型部材を構成する内側インサート２および外側インサート４と、内側補強リング６および外側補強リング８とを備えている。この内側インサート２と外側インサート４との嵌合部位は、ストレート形状または嵌合方向に向かって縮径するテーパ形状を有している。そして、該金型を一体化させる場合、内側インサート２から外側補強リング８に向かって順次焼嵌めまたは圧入により組み付けていく内締め方式と、前記外側補強リング８から内側インサート２に向かって順次圧入により組み付けていく外締め方式のいずれかが採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の内締め方式では、内側インサート２と外側インサート４の締め代が大きい場合にこの外側インサート４の薄肉部分ｔに大きな応力が作用し、内側から損傷し易いという問題がある。
【０００６】
一方、外締め方式では、外側インサート４と内側補強リング６の締め代が大きい場合に外側インサート４の薄肉部分ｔが外側から破損し易く、また、内側インサート２を外側インサート４に圧入する場合、嵌合方向にテーパを必要とし、鍛造作業時や鍛造品の離型時にこの内側インサート２が前記外側インサート４から抜け易くなってしまう。従って、インサート部材を長尺にして抜け防止をするか、あるいは内側インサート２と外側インサート４を一体化する必要が生じる。
【０００７】
そこで、通常、内側インサート２と外側インサート４との嵌合部位の長さＬを長尺に構成し、または内側インサート２と外側インサート４を一体化する必要があり、高価な超硬材で形成されるインサート部材の使用量が増大してしまい、前記金型の制作費が高くなるという問題が指摘されている。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するためのものであり、高価なインサート部材の使用量を有効に削減することができ、金型の制作費を安価にするとともに、耐久性に優れる鍛造用金型を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、鋳造品キャビティを形成する分割インサート部材と、
前記分割インサート部材の外周部を補強するリング部材と、
を備え、
前記分割インサート部材は、前記リング部材内に締り嵌めされる外側インサートと、
前記外側インサート内に嵌合して一体化される内側インサートと、
を有するとともに、
前記外側インサートは、前記内側インサートが嵌合される開放側端部から内方に向かって開口直径が大きくなるテーパ穴を設ける一方、前記内側インサートは、前記外側インサートに対する嵌合方向先端側に向かって半径外方向に広がるテーパ面を設け、
前記テーパ穴および前記テーパ面のアンダカット量は、前記外側インサートの焼き戻し温度以下の加熱温度による熱膨張で、前記内側インサートの前記テーパ面の大径側を前記外側インサートの前記テーパ穴の開放側端部に挿入可能な寸法に設定されることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明は、鋳造品キャビティを形成する分割インサート部材と、
前記分割インサート部材の外周部を補強するリング部材と、
を備え、
前記分割インサート部材は、前記リング部材内に締り嵌めされる外側インサートと、
前記外側インサート内に嵌合して一体化される内側インサートと、
を有するとともに、
前記外側インサートは、前記内側インサートが嵌合される開放側端部から内方に向かって開口直径が大きくなるテーパ穴を設ける一方、前記内側インサートは、前記外側インサートに対する嵌合方向先端側に向かって半径外方向に広がるテーパ面を設け、
前記テーパ穴および前記テーパ面のアンダカット量は、前記内側インサートの冷却温度による収縮で、前記内側インサートの前記テーパ面の大径側を前記外側インサートの前記テーパ穴の開放側端部に挿入可能な寸法に設定されることを特徴とする。
【００１１】
さらにまた、本発明は、鋳造品キャビティを形成する分割インサート部材と、
前記分割インサート部材の外周部を補強するリング部材と、
を備え、
前記分割インサート部材は、前記リング部材内に締り嵌めされる外側インサートと、
前記外側インサート内に嵌合して一体化される内側インサートと、
を有するとともに、
前記外側インサートは、前記内側インサートが嵌合される開放側端部から内方に向かって開口直径が大きくなるテーパ穴を設ける一方、前記内側インサートは、前記外側インサートに対する嵌合方向先端側に向かって半径外方向に広がるテーパ面を設け、
前記テーパ穴および前記テーパ面のアンダカット量は、前記外側インサートの焼き戻し温度以下の加熱温度による熱膨張と前記内側インサートの冷却温度による収縮とで、該内側インサートの前記テーパ面の大径側を前記外側インサートの前記テーパ穴の開放側端部に挿入可能な寸法に設定されることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明に係る鍛造用金型では、内側インサートと外側インサートとの嵌合部位がアンダカット部を有しており、焼きばめ、冷やしばめまたはこれらの併用によって前記内側インサートが前記外側インサート内に挿入される。このため、アンダカット部の作用下に、内側インサートが外側インサートから抜けることを確実に阻止することができ、この内側インサートの嵌合方向の寸法を可及的に短尺化することが可能になる。従って、高価な内側インサートの使用量が一挙に削減され、金型の制作費を安価にすることができる。
【００１３】
【実施例】
本発明に係る鍛造用金型について実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１４】
図１および図２において、参照数字１０は、本実施例に係る鍛造用金型を示し、この金型１０は、鍛造品キャビテイ１２を形成する分割インサート部材１４と、この分割インサート部材１４の外周部を補強する内側補強リング部材１６および外側補強リング１８とを備える。
【００１５】
分割インサート部材１４は、内側補強リング部材１６内に締り嵌めされる外側インサート２０と、この外側インサート２０内に嵌合して一体化される内側インサート２２とを有する。外側インサート２０は、鉄系材料で成形される一方、内側インサート２２は、超硬合金、例えばＷＣ（タングステンカーバイド）等で形成される。なお、内側インサート２２を表面処理材で形成してもよい。
【００１６】
内側インサート２２の外周面には、この内側インサート２２の外側インサート２０に対する嵌合方向（図１中、矢印Ａ方向参照）先端側に向かって半径外方向に広がるテーパ面２４が形成され、前記内側インサート２２の嵌合方向後端の直径Ｓ１  と該内側インサート２２の嵌合方向先端の直径Ｓ２  （＞Ｓ１  ）との差がアンダカット量Ｐ（＝Ｓ２  −Ｓ１  ）に相当する。
【００１７】
外側インサート２０は、内側インサート２２の外形形状に対応するテーパ穴（アンダカット部）２６を有し、このテーパ穴２６の開放側端部の開口直径Ｓ１  と前記テーパ穴２６の内方側端部の開口直径Ｓ２  とが設定される。アンダカット量Ｐは、外側インサート２０の焼き戻し温度以下の加熱温度による熱膨張で前記内側インサート２２を挿入可能な寸法に設定されている。すなわち、加熱温度により拡径されたテーパ穴２６の加熱開口直径Ｓ′１  と内側インサート２２の先端直径Ｓ２  とが、Ｓ′１  ≧Ｓ２  となるように設定される。なお、アンダカット量Ｐと外側インサート２０の加熱温度Ｔ２  とは、以下の（１）式の関係を有している。
【００１８】
Ｐ＝α×Ｓ１  （Ｔ２  −Ｔ１  ）                          …（１）
（但し、α：線膨張係数、Ｔ１  ：室温度）
外側インサート２０の外周面には、嵌合方向先端側に向かって縮径するテーパ面２８が形成され、この外側インサート２０が圧入または焼嵌めされる内側補強リング部材１６は、前記テーパ面２８との間に所定の締め代を形成するテーパ状内周面３０を備える。この内側補強リング部材１６は、外側補強リング部材１８に圧入または焼嵌めされる。内側補強リング部材１６および外側補強リング部材１８は、鉄系材料で形成される。
【００１９】
次に、このように構成される鍛造用金型１０を組み付ける作業について説明する。
【００２０】
まず、内側インサート２２を外側インサート２０に嵌合して分割インサート部材１４が一体的に構成される。すなわち、外側インサート２０が熱処理時の焼戻し温度以下の所定の温度に加熱されると、熱膨張によりこの外側インサート２０のテーパ穴２６が拡径し、このテーパ穴２６の小径側の加熱開口直径Ｓ′１  が、内側インサート２２の大径側の直径Ｓ２  と同一もしくはやや大きくなる（Ｓ′１  ≧Ｓ２  ）。これは、（１）式に基づいて直径Ｓ１  、Ｓ２  および温度Ｔ１  、Ｔ２  等を所望の値に設定することにより、容易に対応することができる。
【００２１】
上記のように加熱された外側インサート２０のテーパ穴２６に内側インサート２２が挿入された後、所定時間だけ冷却されると、この外側インサート２０のテーパ穴２６が縮径して前記内側インサート２２が取り出し不能に一体化される。その際、内側インサート２２のテーパ面２４と外側インサート２０のテーパ穴２６とが同一寸法に設定されており、この内側インサート２２と外側インサート２０との締め代は、略０である。
【００２２】
次いで、分割インサート部材１４が、内側補強リング部材１６および外側補強リング部材１８内に同心的に圧入または焼嵌めされる。ここで、外側インサート２０は、テーパ面２８をこれより小径なテーパ状内周面３０に嵌合させることにより所定の締め代が得られ、さらにこの外側インサート２０を介して内側インサート２２にも締め代が付与される。これによって、内側インサート２２の抜け防止が確実に遂行されると同時に、所要の圧縮応力が得られる。
【００２３】
このように、本実施例では、内側インサート２２の外周面に、嵌合方向先端側に向かって半径外方向に広がるテーパ面２４が形成されるとともに、外側インサート２０には、内方に向かって半径外方向に広がるテーパ穴２６、すなわち、アンダカット部が設けられ、このテーパ面２４とテーパ穴２６とにより嵌合部位が構成されている。従って、外側インサート２０を所定の温度に加熱した状態でこの外側インサート２０のテーパ穴２６に内側インサート２２が挿入されるだけで、冷却後にこの内側インサート２２が前記外側インサート２０から抜けることがない。
【００２４】
しかも、内側インサート２２が外側インサート２０に嵌合された状態では、これらの間の締め代は略０である。そして、分割インサート部材１４を内側補強リング部材１６に嵌着させることにより、この分割インサート部材１４と前記内側補強リング部材１６の締め代により内側インサート２２と外側インサート２０との間に締め代が付与される。これにより、内側インサート２２の抜けを確実に阻止することができるとともに、外側インサート２０の薄肉部分ｔ０  に必要以上の応力が作用することを防止し、この薄肉部分ｔ０  の損傷を回避することが可能になるという効果が得られる。
【００２５】
さらに、内側インサート２２と外側インサート２０がアンダカット部（テーパ面２４とテーパ穴２６）を介して一体化されるため、この内側インサート２２の軸方向の長さＬ０を可及的に短尺化することができる。従って、ＷＣ等の比較的高価な超硬合金で形成される内側インサート２２の使用量が一挙に削減され、金型１０の制作費を安価にすることが可能になるとともに、この金型１０を長期間にわたり安定して使用することができるという利点がある。
【００２６】
ところで、本実施例では、内側インサート２２と外側インサート２０との結合方式として、この外側インサート２０をその焼き戻し温度以下の温度に加熱する焼きばめ方式を採用しているが、これに限定されるものではなく、冷やしばめ方式や焼きばめと冷やしばめを併用する併用方式によっても同様の効果が得られることになる。
【００２７】
すなわち、内側インサート２２を所定の温度（例えば、−２７０℃〜−２８０℃）に冷却してこの内側インサート２２を縮径させた状態で、前記内側インサート２２を外側インサート２０に挿入させることができる（冷やしばめ方式）。また、内側インサート２２を冷却するとともに、外側インサート２０を所定の温度（例えば、４００℃前後）に加熱した状態で、前記内側インサート２２を前記外側インサート２０に挿入させることも可能である（併用方式）。
【００２８】
なお、本実施例では、冷間鍛造用金型１０を使用して説明したが、これに限定されるものではなく、温間鍛造用金型にも有効に適用することができる。また、分割インサート部材１４に対し、内側補強リング部材１６と外側補強リング部材１８により二重リング構造を採用しているが、ケーシングに作用する最大応力を軽減するために、互いに多重リング構造、例えば五重リング構造を用いることも可能である。さらにまた、内側インサート２２と外側インサート２０の嵌合部位に、アンダカット部としてテーパ構造を用いているが、例えば、矢印Ａ方向に向かって順次広がる多段構造を採用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る鍛造用金型によれば、内側インサートと外側インサートとの嵌合部位がアンダカット部を有しており、この外側インサートをその焼き戻し温度以下の温度に加熱するだけで前記外側インサートの熱膨張により前記内側インサートが該外側インサート内に挿入される。このため、冷却後において、内側インサートが外側インサートから抜けることを前記アンダカット部を介して確実に阻止することができるとともに、この内側インサートの嵌合方向の寸法を可及的に短尺化することが可能になる。従って、高価な内側インサートの使用量が一挙に削減され、金型の制作費を安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る鍛造用金型の要部分解縦断面図である。
【図２】前記金型の組み付け状態を示す縦断面図である。
【図３】従来の金型の縦断説明図である。
【符号の説明】
１０…金型                          １２…キャビテイ
１４…分割インサート部材            １６、１８…補強リング部材
２０…外側インサート                ２２…内側インサート
２４…テーパ面                      ２６…テーパ穴
Ｓ１  、Ｓ２  …直径                    Ｐ…アンダカット量
【図１】
0003554005.tif 000002
【図２】
0003554005.tif 000003
【図３】
0003554005.tif 000004