(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ状の大径部と該大径部の底部から突出する小径軸部とを備えた段付軸状の鍛造品をパンチとダイとにより鍛造成形するとともに、少なくとも小径軸部の外周面に歯形形状部を成形するための金型装置であって、
ダイに形成された製品形状部空間のうち大径部の底壁面に相当する部分に形成された有底周溝状のリング受容溝と、
このリング受容溝に上下動可能に収容されたノックアウトリングと、
このノックアウトリングの下面側に臨ませた複数のノックアウトピンと、
を備えてなり、
ノックアウトピンとともに上昇するノックアウトリングによって鍛造品をダイから抜き出すように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、カップ状の大径部と該大径部の底部から突出する小径軸部とを備えた段付軸状の鍛造品をパンチとダイとにより鍛造成形するようにした金型装置に関し、特に鍛造後の製品をダイから抜き出すためのノックアウト構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カップ状の鍛造品をパンチとダイとで鍛造する場合、その鍛造品をダイから抜き出すためのノックアウト構造としては、鍛造品の底部に相当する部分に配置した複数のノックアウトピンにより突き出すようにしたものや、あるいは上記のノックアウトピンに代えて環状のノックアウトスリーブによって突き出すようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
複数のノックアウトピンによって直接鍛造品を突き出す前者の方式では、鍛造品にノックアウトピンの跡が残るほか、それぞれのノックアウトピンに局部的に強いノックアウト荷重が加わるために鍛造品の変形を招きやすいという欠点がある。
【０００４】
他方、ノックアウトスリーブによる後者の方式では、鍛造品を比較的広い面でノックアウトするために前者の方式のもつ欠点は解消されるものの、型構造そのものへ与える影響が大きい。
【０００５】
すなわち、複数のノックアウトピンを用いる前者の方式では、複数のノックアウトピンの配列サークルをもってそれよりも内側のダイの部分と外側のダイの部分とが分断されることがないため、例えばダイの内側部分とそれよりも外側の部分とを多重中実円筒の如きテーパ面接触によるインサート型構造とすることで、とりわけ径方向に作用する鍛造応力に対して十分に対抗することができ、結果的にダイそのものの長寿命化が図れる。
【０００６】
ところが、環状のノックアウトスリーブを採用した場合には、そのノックアウトスリーブをもってそれよりも内側のダイの部分と外側のダイの部分とが完全に分断されてしまうため、上記のようなインサート型構造を採用することができず、金型の早期寿命を招きやすい。
【０００７】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、インサート型構造のもつ利点とノックアウトスリーブがもつ利点とをともに活かすことができるノックアウト構造を採用した金型装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するため手段】
請求項１に記載の発明は、カップ状の大径部と該大径部の底部から突出する小径軸部とを備えた段付軸状の鍛造品をパンチとダイとにより鍛造成形するとともに、少なくとも小径軸部の外周面に歯形形状部を成形するための金型装置であって、ダイに形成された製品形状部空間のうち大径部の底壁面に相当する部分に形成された有底周溝状のリング受容溝と、このリング受容溝に上下動可能に収容されたノックアウトリングと、このノックアウトリングの下面側に臨ませた複数のノックアウトピンとを備えてなり、ノックアウトピンとともに上昇するノックアウトリングによって鍛造品をダイから抜き出すようにしたことを特徴としている。
【００１０】
したがって、請求項１に記載の発明では、有底周溝状のリング受容溝を形成して、このリング受容溝にノックアウトリングを収容する一方、ノックアウトリングの下面に複数のノックアウトピンを臨ませたとしても、従来のノックアウトスリーブを採用した場合と異なり、ダイがそのノックアウトリングをもって内側部分と外側部分とに分断されてしまうものではない。
【００１１】
これにより、ダイを多重中実円筒のごとき複数の型要素によって形成するいわゆるインサート型構造（圧入型構造）を採用できるとともに、ノックアウトリングが比較的広い面をもって鍛造品を突き出すために鍛造品に変形をもたらすこともなくなる。
【００１２】
そして、上記の型構造は、特に鍛造応力の大きい小径軸部の外周面に歯形形状部を成形する場合に特に有利となる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ダイの構造として、複数の型要素を多重中実円筒のごとき互いにはめ合わせたインサート型構造を採用した上で、環状の広いノックアウト面を有するノックアウトリングを併用できるため、ダイの耐久性を向上させてその長寿命化を図ることができることはもちろんのこと、ノックアウト荷重の集中による鍛造品の変形を招くこともなく、鍛造品の品質が向上する。
【００１４】
特に、小径軸部を外歯車状に同時成形する場合には、小径軸部のまわりの鍛造応力が大きいにもかかわらず、上記の効果が一段と顕著となる利点がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明の代表的な実施の形態を示す図で、冷間サイジング工程で使用される金型装置の例を示している。
【００１６】
すなわち、前工程で予備成形された鍛造粗材に対してダイ１とパンチ２とにより冷間鍛造を施すことで、カップ状の大径部Ｃとこの大径部Ｃから下方に突出する小径軸部Ｓとからなる鍛造品Ｗが成形され、同時に大径部Ｃの外周面には外歯車状の歯形形状部Ｇ１が、小径軸部Ｓの下端外周には歯形形状部たる雄セレーション部Ｇ２がそれぞれ成形されることになる。
【００１７】
図１〜３において、１は下型としてのダイ、２は上型としてのパンチ、Ｗは鍛造品（以下、ワークという）をそれぞれ示している。
【００１８】
パンチ２は、パンチ本体３とこれの中央部に配したマンドレル４とから構成されており、パンチ本体３はスペーサ５を介して、またマンドレル４はフィラー６を介して、それぞれにトップホルダ７とこれに螺合するアダプタ８とによりパンチプレート９に固定されている。
【００１９】
また、パンチ２にはパンチガイドを兼ねたストリッパ１０が外挿されており、このストリッパ１０はホルダ１１を介してストリッパプレート１２に固定されている。
【００２０】
他方、ダイ１はアッパダイ１３とロアダイ１４およびダイスペーサ１５の三者を重ね合わせた上でダイケース１６により拘束したものであって、このダイ１は上下のスペーサ１７，１８を介してボトムダイホルダ１９によりダイベース２０に固定されている。これらアッパダイ１３とロアダイ１４とにより、ワークＷの形状に対応するところの凹状の製品形状部空間２１が形成されている。
【００２１】
アッパダイ１３は、リング状のインサートダイ２２とその外側のインサートダイケース２３とをそれら両者の内外周面のテーパ面２４をもってテーパ結合してインサート型（圧入型）構造としたもので、インサートダイ２２の内周面には内歯車状の歯面２５が形成されている。
【００２２】
また、ロアダイ１４は、ともにリング状をなすインナインサートダイ２６とアウタインサートダイ２７とを同芯状に配置して、双方の内外周面に形成されたテーパ面２８をもってテーパ結合するとともに、それらの上面にアッパインサートダイ２９を重ね合わせた上で、そのアッパインサートダイ２９およびアウタインサートダイ２７の外周面に形成されたテーパ面３０をもって、インサートダイケース３１の内周のテーパ面とテーパ結合したもので、これによってロアダイ１４もまたアッパダイ１３と同様にインサート型構造のものとして形成されている。そして、インナインサートダイ２６の内周面には雌セレーション状のセレーション成形部３２が形成されている。
【００２３】
前記製品形状部空間２１の内底部となるアッパインサートダイ２９の上面には有底周溝状のリング受容溝３３が形成されており、このリング受容溝３３にはノックアウトリング３４が上下動可能に収容されている。また、アッパインサートダイ２９およびインナインサートダイ２６の円周方向の三等分位置には上記リング受容溝３３の底部に開口するピン孔が形成されており、これらの各ピン孔に挿入されたノックアウトピン３５の上端面をノックアウトリング３４の下面に接触するように臨ませてある。
【００２４】
また、ノックアウトリング３４の下面の円周方向における三等分位置には、ノックアウトピン３５と位相をずらすようにしてガイドピン３６が連結されており、これらのガイドピン３６はアッパインサートダイ２９およびインナインサートダイ２６を貫通していることによりノックアウトリング３４を上下動可能に案内している。
【００２５】
前記ノックアウトピン３５の下方にはノックアウトバー３７と上下のノックアウトピン３８，３９が配置されており、これらのノックアウトバー３７およびノックアウトピン３８，３９が図示外の駆動装置により上昇駆動されることで、図３に示すように成形後の鍛造品Ｗがダイ１の上方に突き出されるようになっている。
【００２６】
したがって、このような金型構造によれば、パンチ２が上昇している状態でダイ１側の製品形状部空間２１に対して前工程で予備成形された鍛造粗材を挿入した上で、パンチ２を下降させる。
【００２７】
パンチ２が下降すると、該パンチ２は鍛造粗材の内部にはまり込みながらダイ１側の製品形状部空間２１との間でその鍛造粗材を塑性変形させて、所定の鍛造品Ｗの形状に仕上げる。すなわち、鍛造品Ｗはダイ１側の製品形状部空間２１およびパンチ２の形状が忠実に転写された形状に仕上げられ、大径部Ｃの外周には歯形形状部Ｇ１が成形されるとともに、小径軸部Ｓの先端部外周には雄セレーション部Ｇ２が押出成形される。
【００２８】
この時、ダイ１を形成しているアッパダイ１３およびロアダイ１４がともにインサート型構造となっているため、特に鍛造応力の大きい歯形形状部Ｇ１および雄セレーション部Ｇ２においてはダイ１の径方向に加わる荷重がダイ１全体に均等に分散されることとなり、型の早期寿命を招くことがない。
【００２９】
鍛造を終えたのち図３に示すようにパンチ２が上昇すると、ノックアウトリング３４がノックアウトピン３５やノックアウトバー３７を介して上昇駆動され、ノックアウトリング３４はガイドピン３６に案内されながら上昇して、鍛造品Ｗをダイ１の上方に突き出す。
【００３０】
この時、ノックアウトリング３４はその上面全面をもって鍛造品Ｗを押し上げるため、鍛造品Ｗにノックアウトリング３４の跡が残ることもなければ鍛造品Ｗを変形させるような力が作用することもない。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、ダイ１の構造として耐圧強度にすぐれたインサート型構造を採用しつつも、ノックアウトリング３４に従来のノックアウトスリーブと同等のはたらきをさせることができることから、ダイ１の長寿命化と鍛造品質の向上とを無理なく両立させることができる。
【００３２】
ここで、アッパインサートダイ２９とインナインサートダイ２６とは相互に一体化した構造としてもよいが、リング受容溝３３を形成したことに伴う割れを防止する上では、上記実施の形態のように相互に別体構造とするのが望ましい。この場合、インナインサートダイ２６を超硬合金製のものとするとともに、アッパインサートダイ２９を高速度工具鋼製のものとすれば、じん性および耐引張荷重性能の向上によってインナインサートダイ２６の割れを防止しつつ、とりわけ鍛造応力の大きなセレーション成形部３２の長寿命化が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施の形態を示す図で図２の要部拡大図。
【図２】本発明の代表的な実施の形態を示すパンチ下降時の金型の断面図。
【図３】図２の状態からパンチが上昇したときの金型の断面図。
【符号の説明】
１…ダイ
２…パンチ
３…パンチ本体
１３…アッパダイ
１４…ロアダイ
２１…製品形状部空間
２２…インサートダイ
２３…インサートダイケース
２６…インナインサートダイ
２７…アウタインサートダイ
２９…アッパインサートダイ
３３…リング受容溝
３４…ノックアウトリング
３５…ノックアウトピン
Ｃ…大径部
Ｇ１…歯形形状部
Ｇ２…雄セレーション部（歯形形状部）
Ｓ…小径軸部
Ｗ…鍛造品
【図１】
0003562255.tif 000002
【図２】
0003562255.tif 000003
【図３】
0003562255.tif 000004