(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型を有する上型ユニットと、
下型を有する下型ユニットとを具備し、密閉鍛造を行う鍛造用金型装置において、
前記上型ユニットは、
取付け台と受圧体を有する上型支持体と、
前記上型を上下方向に貫通するノックアウトピンと、
前記上型支持体に設けられて前記上型を保持しかつ前記下型に嵌合可能なガイドリングとを有し、かつ、
前記上型支持体と前記上型との間、および前記ノックアウトピンと前記上型との間、および前記ガイドリングと前記上型との間に、前記上型が前記上型支持体に対して水平方向に移動することを許容するクリアランスを設けることにより前記上型にフローティング機能をもたせ、
前記ガイドリングは、前記上型ユニットが下型ユニットに向かって降下する際に、最初にこのガイドリングの内周面が前記下型の外周面にならいながら両者が嵌合することにより、前記下型に対する前記上型支持体の芯が合い、その状態で上型ユニットがさらに降下するときに、上型は前記クリアランスの範囲内で水平方向に移動することにより、前記上型のフローティング機能によって、前記上型自身が下型の合わせ面にならうように芯ずれを吸収しつつ上型と下型との芯が合致した状態で降下して上型が下型に嵌合するようになっており、
前記上型ユニットが下型ユニットから離れているときに前記上型の上面と前記受圧体との間に形成される上下方向のクリアランスを有し、前記上型がプレス下死点まで下がったときに前記上型が前記クリアランス分だけ浮き上がるとともに、前記上型の上面が前記受圧体の下面に当接する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、例えば歯車等の金属部品を鍛造によって所定形状に成形するための鍛造用金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の動力伝達系などに用いる歯車製品において、鍛造によって製造されるものが知られている。この種の金属製品は、鋼などの金属素材を鍛造によって最終製品に近い形状に成形したのち、その外周部や内周部等の不要な箇所を切削などの機械加工によって仕上げるようにしている。
【０００３】
例えば図３に示すリングギヤ用の鍛造製品Ｗは、図４に示すような鍛造装置１によって、円柱状の素材から４段階の鍛造工程を経て円環状に成形される。そしてこの鍛造製品Ｗは、その外周部や内周部などが機械加工によって２点鎖線Ｆで示す仕上がり輪郭形状まで削られたのち、歯付け加工や熱処理などの工程を経て歯車として完成する。
【０００４】
図４に示す鍛造装置１は、左から順に第１工程用の上下型ユニット２，３と、第２工程用の上下型ユニット４，５と、第３工程用の上下型ユニット６，７と、第４工程用の上下型ユニット８，９を備えている。上型ユニット２，４，６，８は共通の上型ベース１０に設けられ、下型ユニット３，５，７，９は下型ベース１１に設けられている。そして図示しないプレス機によって上型ベース１０がガイドポスト１２に沿って下型ベース１１に向って降下することにより、上型ユニット２，４，６，８と下型ユニット３，５，７，９との間で素材Ｗ１が打圧されるようになっている。この素材Ｗ１は、トランスファ１３によって第１工程用の型ユニット２，３から第２工程用の型ユニット４，５を経て第３工程用の型ユニット６，７まで一工程ずつ順送りされながら段階的に鍛造が進行し、第４工程の型ユニット８，９においてバリ抜きが行われるといった構成である。
【０００５】
この図示例の場合、第１工程用の型ユニット２，３によって素材Ｗ１が円板状に成形されたのち、円板状の素材Ｗ１が第２工程用の型ユニット４，５によって最終製品に近い形状まで荒成形され、さらに第３工程用の型ユニット６，７によって仕上げ成形が行われ、第４工程用の型ユニット８，９によって素材中央部の不要部分（バリ）が打抜かれる。
【０００６】
前述の第２工程や第３工程は、従来、図５に示すような開放形の上型１５および下型１６によって、いわゆる自由鍛造（開放型鍛造）を行うことにより、鍛造製品Ｗの成形を行っていた。このような自由鍛造では、上型１５と下型１６との間に多少の芯ずれΔＣ（水平方向の位置ずれ）があっても、その量が許容値以下であれば特に問題になることはなかった。しかしこうした開放形の上型１５および下型１６を用いた自由鍛造は、鍛造製品Ｗの外周部にバリＢが生じるため、鍛造工程終了後にバリ取り工程が必要であり、その分、作業工数が多くなるという問題があった。
【０００７】
そこで、図６に示すような密閉形の上型２０と下型２１を用いることにより、外バリの生じない密閉鍛造を行うことが考えられた。このものは、プレス下死点における上型２０の外周部と下型２１の内周部との合わせ面２２のクリアランスをゼロから０．０５ｍｍ程度におさえることで、この合わせ面２２に縦バリが生じることを防いでいる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の密閉鍛造用の上型２０と下型２１を用いる場合、縦バリの発生を防ぐには上型２０と下型２１との合わせ面２２のクリアランスが少ない方が良いが、クリアランスがゼロに近付くと、上型２０と下型２１との芯合わせに関して新たな問題が発生した。すなわち上型２０と下型２１との芯が互いに少しでもずれていると、上型２０と下型２１との合わせ面２２が互いに嵌合する際に、合わせ面２２に「かじり」が生じ、型寿命が低下したり、型に偏摩耗が生じて鍛造製品の品質が悪化するなどの問題が生じる。このような型組みのトラブルを防ぐには、上型２０と下型２１との芯合わせに格別な配慮が要求され、その結果、コストが上昇したり、型のメンテナンスに手間がかかるなどの問題が派生する。
【０００９】
従って本発明の目的は、上型と下型が閉じる際に上型と下型との合わせ面が円滑に嵌合することができ、「かじり」などの問題を回避できるような鍛造用金型装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を果たすための本発明は、上型を有する上型ユニットと、下型を有する下型ユニットとを具備し、密閉鍛造を行う鍛造用金型装置において、前記上型ユニットは、取付け台と受圧体を有する上型支持体と、前記上型を上下方向に貫通するノックアウトピンと、前記上型支持体に設けられて前記上型を保持しかつ前記下型に嵌合可能なガイドリングとを有し、かつ、前記上型支持体と前記上型との間、および前記ノックアウトピンと前記上型との間、および前記ガイドリングと前記上型との間に、前記上型が前記上型支持体に対して水平方向に移動することを許容するクリアランスを設けることにより前記上型にフローティング機能をもたせ、前記ガイドリングは、前記上型ユニットが下型ユニットに向かって降下する際に、最初にこのガイドリングの内周面が前記下型の外周面にならいながら両者が嵌合することにより、前記下型に対する前記上型支持体の芯が合い、その状態で上型ユニットがさらに降下するときに、上型は前記クリアランスの範囲内で水平方向に移動することにより、前記上型のフローティング機能によって、前記上型自身が下型の合わせ面にならうように芯ずれを吸収しつつ上型と下型との芯が合致した状態で降下して上型が下型に嵌合するようになっており、前記上型ユニットが下型ユニットから離れているときに前記上型の上面と前記受圧体との間に形成される上下方向のクリアランスを有し、前記上型がプレス下死点まで下がったときに前記上型が前記クリアランス分だけ浮き上がるとともに、前記上型の上面が前記受圧体の下面に当接することを特徴とするものである
【００１１】
この発明の上型ユニットが下型ユニットに向って降下する際に、まず、ガイドリングの内周面が下型の外周面と嵌合することにより、下型と上型支持体との芯が合う。この状態で上型ユニットがさらに降下すると、上型のフローティング機能により、上型自身が下型との合わせ面にならうように水平方向に移動しながら互いの芯ずれを吸収しつつ下型に嵌合し、精度よく素材の打圧が行われる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図１および図２に示す本発明の一実施形態の密閉鍛造用金型装置３０について説明する。
図１に示す実施形態の鍛造用金型装置３０は、上型３１を有する上型ユニット３２と、下型３３を有する下型ユニット３４を備えている。
【００１３】
上型ユニット３２は、取付け台４０と受圧板（受圧体）４１を有する上型支持体４２と、この上型支持体４２の下面側に設けた上型３１と、上型３１の外周部を保持する円環状のガイドリング（いわゆるワッパと称される部品）４４と、上型支持体４２と上型３１を上下方向に貫通する上ノックアウトピン４５などを備えている。
【００１４】
上型３１は、円盤状の内型５０と、この内型５０の外周側に位置する円環状の外型５１とを組合わせたものである。内型５０と外型５１は互いに密に嵌合している。外型５１の外周部に、外型５１の径方向に突出する鍔部５２が外型５１と一体に設けられている。内型５０と外型５１の下面は、鍛造すべき製品Ｗ（図２に示す）の上半部の外形輪郭に応じた成形面を構成している。
【００１５】
ガイドリング４４は、ボルト等の固定用部材５５によって取付け台４０の下面に固定されている。ガイドリング４４の内周側に、水平方向に延出する内向きの係止段部５６が形成されている。この係止段部５６の上面側に、前記鍔部５２が乗ることにより、上型３１の外周部がガイドリング４４によって保持されるようになっている。ガイドリング４４の内周面５７は、下方に向って垂直に延びている。
【００１６】
この上型３１は、フローティング機能をもたせるために、上型支持体４２と上型３１との間、およびガイドリング４４と上型３１との間、さらにノックアウトピン４５と上型３１との間に、上型３１が水平方向（横方向）に移動することを許容するための横方向のクリアランスＣ１，Ｃ２，Ｃ３と、上下方向のクリアランスＣ４とを設けている。水平方向のクリアランスＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、例えば片側に０．５ｍｍずつ、両側で１．０ｍｍ前後である。上下方向のクリアランスＣ４の一例は０．５ｍｍ前後である。
【００１７】
図１に示すように、上型ユニット３２が下型ユニット３４から離れているとき（型開き時）に、上型３１は自重によって鍔部５２がガイドリング４４の係止段部５６に当接する位置まで下がるため、上型３１の上面側にクリアランスＣ４が存在するが、図２に示すように上型３１がプレス下死点まで下がったときには、上型３１は鍛造製品Ｗからの反力を受けることによって上型支持体４２の下面に当たる位置まで相対的に上昇する。このため鍔部５２がガイドリング４４の係止段部５６からクリアランスＣ４分だけ浮き上がるとともに、上型３１の上面が受圧板４１の下面に当接することにより、上型３１の下面（成形面）と下型３３の上面（成形面）との間に所定容積のキャビティが形成されるようにしている。
【００１８】
一方、下型ユニット３４は、下型３３をはじめとして、取付け台６０と受圧板６１を含む下型支持体６２と、下型３３と受圧板６１を上下方向に貫通する下ノックアウトピン６３などを備えている。下型３３は、円盤状の内型６５と、内型６５の外周側に位置する円環状の外型６６とを組合わせたものである。内型６５と外型６６は、ボルトなどどの固定用部材６７によって、取付け台６０に固定されている。内型６５と外型６６の上面は、鍛造すべき製品Ｗの下半部の外形輪郭に応じた成形面を構成している。
【００１９】
図１に示すように、上型３１の合わせ面（外周面）３１ａの外径Ｄ１と、下型３３の合わせ面（内周面）３３ａの内径Ｄ２との間のクリアランスは、この部位に縦バリが生じることを防ぐために、ゼロから０．０５ｍｍまでと、きわめてタイトに設定されている。
【００２０】
なお、下型３３の上端外周側のコーナー部（角部）７０あるいはガイドリング４４の下端内周側のコーナー部７１には、下型３３に対するガイドリング４４の挿入を円滑にするために、全周にわたり、テーパ状の面取りあるいは曲面状の面取り（いわゆるＲ面取り）がなされた斜面となっている。下型３３の上端内周側のコーナー部７２は、下型３３に対する上型３１の挿入を案内するために、全周にわたって前記面取りがなされた形状となっている。
【００２１】
これらの上型ユニット３２と下型ユニット３４は、図４に示す鍛造装置１における第２工程あるいは第３工程用として、上型ユニット３２が上型ベース１０に装備され、下型ユニット３４が下型ベース１１に装備される。この場合、ガイドポスト１２に対して上型ベース１０が水平方向にある程度動けるように遊びをもたせるか、あるいはガイドポスト１２を省略することにより、下型ユニット３４に対する上型ユニット３２の水平方向の変位を許容するような自由度をもたせている。
【００２２】
次に、前記実施形態の鍛造用金型装置３０の作用等について説明する。
図１に示すように、上型ユニット３２と下型ユニット３４が互いに開いた状態のとき、加熱された円板状の素材Ｗ１をトランスファ１３（図４に一部を示す）によって下型３３内に入れる。このとき上型３１は、受圧板４１に対してクリアランスＣ４の分だけ下がっている。
【００２３】
そののち、図２に示すように上型ユニット３２がプレス機（図示せず）によって下型ユニット３４に向って降下して両者が閉じ、上型３１と下型３３との間で素材Ｗ１が打圧されることにより、上型３１と下型３３の各成形面に応じた輪郭の鍛造製品Ｗが成形される。
【００２４】
この打圧工程において、上型ユニット３２が下型ユニット３４に向って降下する際に、最初にガイドリング４４の内周面５７が下型３３の外周面３３ｂにならいながら両者が嵌合することにより、下型３３に対する上型支持体４２の芯が合う。その状態で上型ユニット３２がさらに降下するときに、上型３１はクリアランスＣ１，Ｃ２，Ｃ３の範囲内で水平方向に移動することができるため、それまで上型３１と下型３３の芯がずれていても、上型３１のフローティング機能により、上型３１自身が下型３３の合わせ面３３ａにならうように芯ずれを吸収しつつ、上型３１と下型３３との芯が合致した状態で降下し、上型３１が下型３３に円滑に嵌合することになる。
【００２５】
このようなフローティング機能を有する上型３１を採用したため、上型３１と下型３３の合わせ面３１ａ，３３ａのクリアランスがゼロに近いタイトなものであっても、上型３１と下型３３の芯合わせがスムーズに行われ、かじりなどの型トラブルが低減する。そして密閉形の上型３１と下型３３による密閉鍛造であることとあいまって、鍛造製品Ｗに縦バリが生じたり、図５に示すような外バリＢの発生が皆無となり、鍛造工程後のバリ取り工程などの余分な仕上げ作業を省くことができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に記載した鍛造用金型装置によれば、上型ユニットが下型ユニットに向って降下する際に、まず、ガイドリングの内周面が下型の外周面と嵌合することにより、下型と上型支持体との芯が合う。この状態で上型ユニットがさらに降下すると、上型のフローティング機能により、上型自身が下型との合わせ面にならうように水平方向に移動しながら互いの芯ずれを吸収しつつ下型に嵌合し、精度よく素材の打圧が行われる。このため縦バリの発生を回避できるようなタイトなクリアランスの上型と下型を用いていながら、上型と下型が閉じる際に上型と下型との合わせ面が円滑に嵌合することができ、かじりなどの型組みのトラブルを低減でき、型寿命が向上するとともに鍛造製品の品質も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す金型装置の型開き時の縦断面図。
【図２】図１に示された金型装置のプレス下死点時の縦断面図。
【図３】鍛造製品の一例を示す断面図。
【図４】鍛造装置の概略を模式的に示す斜視図。
【図５】従来の開放形金型を有する鍛造用金型装置の一部の縦断面図。
【図６】従来の密閉形金型を有する鍛造用金型装置の縦断面図。
【符号の説明】
３０…鍛造用金型装置
３１…上型
３２…上型ユニット
３３…下型
３４…下型ユニット
４２…上型支持体
４４…ガイドリング
４５…ノックアウトピン
６２…下型支持体
【図１】
0003580119.tif 000002
【図２】
0003580119.tif 000003
【図３】
0003580119.tif 000004
【図４】
0003580119.tif 000005
【図５】
0003580119.tif 000006
【図６】
0003580119.tif 000007