(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
短柱状の胴部（12）の外周面からラジアル外方に突設された膨出部（13）を有する中間鍛造体（10）を鍛造にて形成する閉塞鍛造工程と、上記中間鍛造体（10）の上記胴部（12）に貫通孔（16）を形成する打ち抜き工程と、を備え、
上記閉塞鍛造工程は、上記胴部（12）の中央領域肉部（12ａ）の中心厚み寸法（Ｔｂ）が、上記胴部（12）の上端面（14）の縁部（14ａ）から下端面（15）の縁部（15ａ）までの基準厚み寸法（Ｔａ）の７０％以上となるように上記胴部（12）を中実形状に形成し、
上記打ち抜き工程は、上記中間鍛造体（10）の上記膨出部（13）を上下方向に挟圧状に保持すると共に、該膨出部（13）の先端部をラジアル外方開放状態とし、さらに、上記胴部（12）の上記下端面（15）の縁部（15ａ）を下方から支持し、かつ、上記胴部（12）の上記上端面（14）の縁部（14ａ）を上方開放状態としつつ上記上端面（14）の中央領域（Ｅａ）を打ち抜きパンチ（８）にて押圧して、上記基準厚み寸法（Ｔａ）の７０％以上の上記中心厚み寸法（Ｔｂ）をもった上記胴部（12）の上記中央領域肉部（12ａ）をやや仕上げ内径寸法Ｑよりも小寸法の孔に１回で打ち抜いて上記貫通孔（16）を形成することを特徴とする孔付き鍛造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔付き鍛造品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スパイダのような孔付き鍛造品は、先ず、閉塞鍛造工程にて、図10に示すように、上方開口状凹部91ａ及び下方開口状凹部91ｂを有する胴部91と、胴部91からラジアル外方に突出した膨出部92と、を有する中間鍛造体９を、その外形形状が部品の最終形状に近い形状（いわゆるニアネットシェイプ）に形成し、その後、閉塞鍛造金型から中間鍛造体９を取り出して、胴部91の上方開口状凹部91ａと下方開口状凹部91ｂの間の薄肉部91ｃを、図11に示すように、打ち抜き工程（ピアス成形工程）にて受け盤98で下方から受持しつつ、小径のパンチ99で打ち抜いていた（例えば、特許文献１参照）。つまり、閉塞鍛造工程において、下孔に相当する上下テーパ状の凹部91ａ，91ｂを形成し、胴部91の厚さ（上下寸法）よりも半分以下の厚さの薄肉部91ｃを形成して、別工程としての打ち抜き工程で、薄肉部91ｃを打ち抜くことで、ニアネットシェイプで形成した中間鍛造体９の外形形状が変形することを防いでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３８２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、閉塞鍛造工程において各凹部91ａ，91ｂは、大きなテーパ状であり、図12に示すように、形成された貫通孔91ｄは、仕上げ内径寸法Ｑに対して、（図12に於て点々をもって示した）仕上げ加工代（余剰部）Ｇが多く残ってしまい、次工程の機械切削加工等の仕上げ工程にて、手間と時間がかかり、製造コストや製造効率が悪いといった問題があった。
しかも、仕上げ加工代Ｇを最小限にしようとして、打ち抜きパンチ99を大きくすると、打ち抜きの負荷が大きくなって、胴部91や膨出部92の外形状が大きく変形してしまうという問題があった。即ち、閉塞鍛造工程においてニアネットシェイプとしたことが無意味になる（寸法公差外や形状不良となる）といった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、仕上げ加工の手間や時間を軽減でき、製造コストや製造効率の良い孔付き鍛造品の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の孔付き鍛造品の製造方法は、短柱状の胴部の外周面からラジアル外方に突設された膨出部を有する中間鍛造体を鍛造にて形成する閉塞鍛造工程と、上記中間鍛造体の上記胴部に貫通孔を形成する打ち抜き工程と、を備え、上記閉塞鍛造工程は、上記胴部の中央領域肉部の中心厚み寸法が、上記胴部の上端面の縁部から下端面の縁部までの基準厚み寸法の７０％以上となるように上記胴部を中実形状に形成し、上記打ち抜き工程は、上記中間鍛造体の上記膨出部を上下方向に挟圧状に保持すると共に、該膨出部の先端部をラジアル外方開放状態とし、さらに、上記胴部の上記下端面の縁部を下方から支持し、かつ、上記胴部の上記上端面の縁部を上方開放状態としつつ上記上端面の中央領域を打ち抜きパンチにて押圧して、上記基準厚み寸法の７０％以上の上記中心厚み寸法をもった上記胴部の上記中央領域肉部ををやや仕上げ内径寸法よりも小寸法の孔に１回で打ち抜いて上記貫通孔を形成する方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、貫通孔を形成する際に胴部や膨出部の外形形状の変形を最小限に抑えつつ、大径の貫通孔を形成することができる。したがって、仕上げ加工代が小さくなって、仕上げ加工を容易かつ迅速に行え、製造効率を向上できる。胴部や膨出部の外形形状の変形を最小限に抑えつつ、寸法精度の高い高品質な製品を安定して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の一形態を示し、閉塞鍛造工程の鍛造開始直前状態を示す断面正面図である。
【図２】閉塞鍛造工程の鍛造途中状態を示す断面正面図である。
【図３】中間鍛造体の一例を示す断面正面図である。
【図４】中間鍛造体の一例を示す平面図である。
【図５】打ち抜き工程の打ち抜き開始直前状態を示す断面正面図である。
【図６】打ち抜き工程の打ち抜き途中状態を示す断面正面図である。
【図７】打ち抜き工程後の中間鍛造体の一例を示す断面正面図である。
【図８】孔付き鍛造品の一例を示す平面図である。
【図９】打ち抜きパンチの先端部の一例を示す正面図である。
【図１０】従来の中間鍛造体を示す断面正面図である。
【図１１】従来の打ち抜き工程を示す断面正面図である。
【図１２】従来の打ち抜き工程後の中間鍛造体を示す断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図示の実施形態に基づき本発明の孔付き鍛造品の製造方法を詳説する。
図８に示すように、中心孔17を有する筒状の胴部12と、胴部12の外周面からラジアル外に突設され平面視で所定中心角度θをもって等間隔に配設される複数の膨出部13，13，13と、を有する孔付き鍛造品（スパイダ）を製造する場合を例に説明する。
【００１０】
先ず、図１に示すように、閉塞鍛造用の上成形金型１と、閉塞鍛造用の下成形金型２と、上下方向移動自在に上成形金型１に差し込まれる閉塞鍛造用の上パンチ３と、上パンチ３と同軸心上に配設され上下方向移動自在に下成形金型２に差し込まれる閉塞鍛造用の下パンチ４と、プレス機と、を備えた閉塞鍛造金型装置を用いて、ワークＷを鍛造する閉塞鍛造工程を行う。
【００１１】
上成形金型１と下成形金型２と上パンチ３と下パンチ４とで形成されるキャビティ60内の円柱状のワークＷを、図２に示すように、上パンチ３と下パンチ４とで上下から押圧して、キャビティ60に沿ってワークＷを塑性変形させ、短柱状の胴部12と、胴部12の外周面からラジアル外方へ突出する複数の膨出部13と、を有する中間鍛造体10を冷間鍛造する。
【００１２】
図３及び図４に示す実施の形態では、閉塞鍛造工程において、中間鍛造体10の胴部12を、その胴部12の上端面14から下方に窪んだ有底孔や、胴部12の下端面15から上方へ窪んだ有底孔を有していない柱状（中実形状）に形成している。より具体的には、図３に於て、閉塞鍛造工程において、中間鍛造体10の胴部12の軸心Ｌ上（中央領域肉部12ａ）の中心厚み寸法Ｔｂが、胴部12の上端面14の縁部14ａから下端面15の縁部15ａまでの基準厚み寸法Ｔａの１００％の場合を図示している。
【００１３】
また、閉塞鍛造工程において、中間鍛造体10は、ニアネットシェイプに形成する。ニアネットシェイプに形成するとは、部品の最終形状（ネットシェイプ）に近い形状に形成することであり、簡単な仕上げ加工（機械切削加工）で最終形状とすることが可能となる。
なお、図示の実施形態は、胴部12を図10に示す従来技術の中間鍛造体９と異なり、上方開口状凹部91ａと下方開口状凹部91ｂと薄肉部91ｃとを省略した形状に形成している。
【００１４】
次に、図５に示すように、打ち抜き用の上拘束金型６と、上下方向移動自在に上拘束金型６に差し込まれる打ち抜きパンチ８と、打ち抜き用の下拘束金型７と、プレス機と、を備えた打ち抜き金型装置にて、中間鍛造体10に貫通孔16（図７参照）を形成する打ち抜き工程（ピアス成形工程）を行う。
【００１５】
図５に示すように、上拘束金型６と下拘束金型７とは、中間鍛造体10を収容する（保持する）保持部50を形成する。
保持部50は、各膨出部13を上下方向から挟圧状に保持する挟み部51と、各膨出部13の先端部をラジアル外方開放状態（ラジアル外方へ膨張可能）とするための逃がし部52と、胴部12の下端面15の縁部15ａを下方から支持する環状の当り部53と、胴部12の外周面の膨張を抑制（規制）する規制部54と、を有している。
つまり、上拘束金型６と下拘束金型７に、中間鍛造体10を、胴部12の上端面14を上方開放とし、膨出部13の先端部をラジアル外方開放とし、胴部12の下端面15において縁部15ａを除いた残部（中央領域Ｅｂ）を下方開放として、保持させる。
【００１６】
そして、中間鍛造体10の上端面14の縁部14ａを上方開放状態としつつ、上端面14の中央領域Ｅａ（中間鍛造体10の上端面14の縁部14ａを除いた残部）を打ち抜きパンチ８にて押圧して、図６に示すように、胴部12（の中央領域肉部12ａ）を一気に打ち抜いて（一気抜きにて）、貫通孔16（図７参照）を形成する。つまり、中間鍛造体10を、打ち抜き工程にて胴部12の中心に貫通孔16を有する中間加工品11を成形する。
【００１７】
ここで、「一気に打ち抜いて（一気抜きにて）形成する」とは、図７及び図12の仕上げ内径寸法Ｑに近似する（やや仕上げ内径寸法Ｑよりも小寸法）孔に１回で打ち抜くことを言う。
【００１８】
打ち抜き工程（一気抜き工程）において、打ち抜きパンチ８が上端面14に当接すると、剪断よりも先に、胴部12及び膨出部13の膨出が始まり、打ち抜きパンチ８の押圧が進むにつれて、剪断が起こり、打ち抜きが終了する。
この際、中間鍛造体10の上端面14の縁部14ａを上方開放状態とし、かつ、膨出部13の先端部をラジアル外方開放状態としているため、膨出力（変形）を、その開放側へ逃がし、打ち抜きの荷重（負荷）が過大となることを抑制している。
【００１９】
また、胴部12及び膨出部13からの膨出力（押圧力）が上下拘束金型６，７へ作用して、上下拘束金型６，７が離間する（上下に開く）方向に力がかかるが、上下拘束金型６，７が開かないように中間鍛造体10を適度な力で押さえつけている。
具体的には、図６に示す矢印Ｆのように、中間鍛造体10を、上下拘束金型６，７にて２５０ＭＰａ〜８００ＭＰａの面圧で拘束している。２５０ＭＰａより小さいと、上下拘束金型６，７が相互に離間する（開く）虞れがあり、８００ＭＰａを越えると、拘束がきつく、打ち抜きパンチ８にかかる荷重（負荷）が増加して、破損する虞れや寿命が短くなる。また、上下拘束金型６，７の寿命も低下する。
【００２０】
図７に示すように、打ち抜き工程後の中間鍛造体10（中間加工品11）は、胴部12に貫通孔16が形成されている。その貫通孔16を、仕上げ内径寸法Ｑをもった中心孔17に機械切削加工等にて加工する仕上げ工程を行う。
胴部12の貫通孔16の内周面16ａは、拡径段差部や縮径段差部が無く、断面ストレート状（平坦状）に形成され、完成品（孔付き鍛造品）の中心孔17の仕上げ内径寸法Ｑに対して（図７に於て点々をもって示す）仕上げ加工代（余剰部）Ｇが非常に少なく、均等薄肉円筒状であるため、容易かつ迅速に仕上げ加工を行える。しかも、寸法精度や表面粗さが安定し、高精度かつ高品質に孔部の仕上げ加工が行える。
【００２１】
つまり、打ち抜き工程（一気抜き工程）において、上下拘束金型６，７に部分的な開放部（逃がし）を設けて中間鍛造体10の流動を容易にするとともに、適度な力で適切な箇所を拘束しているため、閉塞鍛造工程でニアネットシェイプに形成した外形形状の変形を最小限に抑えつつ（外形形状が大きく変形して寸法公差外や形状不良となることを防止しつつ）、打ち抜きで形成する貫通孔16の打ち抜き内径寸法Ｄｂが仕上げ内径寸法Ｑに近くなるような寸法での打ち抜きを可能としている。
【００２２】
ここで、打ち抜きパンチ８は、図５及び図６に於て簡略化して図示したが、具体的な形状としては、図９に示すように、円柱軸状の先端部８ａに、打ち抜くべき貫通孔16の内径寸法（図７に示す打ち抜き内径寸法Ｄｂ）と同寸法の打ち抜き外径寸法Ｄａをもって形成された外周面80と、打ち抜き外径寸法Ｄａの３０％〜３５％の寸法を直径寸法ｄとした円形の平坦先端面81と、平坦先端面81の外縁81ａから外周面80に向かって３°〜１０°の傾斜角度αをもって形成されたテーパ部82と、テーパ部82の外縁82ａと外周面80を０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの曲率半径Ｒをもって連続させたアール部83と、を有するものである。
【００２３】
上述のように設けた打ち抜きパンチ８で、中間鍛造品10の胴部12を一気抜きすることで、胴部12の外形形状の大きな変形を抑えることや、打ち抜く貫通孔16の真直度の精度を良くできる。また、抜き始め側の内径寸法と抜き終わり側の内径寸法の差を小さくできると共に、焼き付きを抑えることが可能となり、高度な一気抜き（ピアス成形）を、容易かつ安定して行うことが可能となる。
【００２４】
なお、本発明において（本発明の製造方法にて製造される）孔付き鍛造品とは、図８に図示した形状に限らず、上下方向に形状が変化する形状であり、かつ、中心孔17を有する鍛造品（胴部12と膨出部13を有し、かつ、胴部12に中心孔17を形成する必要がある鍛造品）であれば良い。例えば、胴部12の平面視形状が矩形状や多角形状であっても良く、膨出部13の数が、２つ、又は、４つ以上のものであっても良く、膨出部13が軸状や球状であっても良い。より具体的には、トリポート型等速ジョイント等に用いられ、膨出部13をトラニオンとしたスパイダやトリポート部材（トリポート用インナー部材）と呼ばれる鍛造品や、ユニバーサルジョイント（自在継手）等に用いられる４本軸ジーナル部材（十字軸状部材）や十字状スパイダと呼ばれる鍛造品等である。また、膨出部13が平面視環状であっても良く、例えば、円筒状胴部12からラジアル方向へ突設された円環外鍔状の膨出部13を有するインナーレース等や、円筒状胴部（ボス部）12からラジアル方向へ突設された傘歯車状（側面視山鍔状）の膨出部13を有するベベルギヤ（傘歯車）等であっても良い。
【００２５】
なお、本発明は、設計変更可能であって、閉塞鍛造工程は、冷間鍛造に限らず、熱間鍛造や温間鍛造であっても良い。閉塞鍛造工程に用いる成形金型や、打ち抜き工程に用いる拘束金型の分割位置は、図示の位置に限らず自由である。仕上げ工程にて加工する中心孔17は内周面平滑な孔に限らずセレーション孔やスプライン孔等自由である。
なお、中間鍛造体10の胴部12が「短柱状」とは、閉塞鍛造加工する前のワークＷよりも上下寸法が短く（厚みが薄く）、軸心Ｌ上の中心厚み寸法Ｔｂが、胴部12の上端面14の縁部14ａから下端面15の縁部15ａまでの基準厚み寸法Ｔａの７０％以上となるように形成された中実形状であれば良い。
【００２６】
以上のように、本発明の孔付き鍛造品の製造方法は、短柱状の胴部12の外周面からラジアル外方に突設された膨出部13を有する中間鍛造体10を鍛造にて形成する閉塞鍛造工程と、中間鍛造体10の膨出部13を上下方向に挟圧状に保持すると共に、膨出部13の先端部をラジアル外方開放状態とし、さらに、胴部12の下端面15の縁部15ａを下方から支持し、かつ、胴部12の上端面14の縁部14ａを上方開放状態としつつ上端面14の中央領域Ｅａを打ち抜きパンチ８にて押圧して、胴部12に貫通孔16を一気に打ち抜いて形成する打ち抜き工程と、を備えているので、胴部12や膨出部13の外形形状を変形させずに、貫通孔16を大径に形成できる。したがって、仕上げ加工を容易かつ迅速に行え、製造コストを削減できると共に製造効率を向上できる。胴部12や膨出部13の外形形状の変形を最小限に抑えつつ、打ち抜き用パンチ８の破損を防止でき、高品質な製品を安定して製造できる。
【００２７】
また、打ち抜きパンチ８は、一例として説明すると、打ち抜き外径寸法Ｄａの３０％〜３５％の寸法を直径寸法ｄとした円形の平坦先端面81と、平坦先端面81の外縁81ａから外周面80に向かって３°〜１０°の傾斜角度αをもって形成されたテーパ部82と、テーパ部82の外縁82ａと外周面80を０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの曲率半径Ｒをもって連続させたアール部83と、を有するのが好ましく、胴部12の外形形状の変形を抑えることや、打ち抜く孔（貫通孔16）の真直度を精度良く得られる。また、抜き始め側の内径寸法と抜き終わり側の内径寸法の差を小さくできると共に、焼き付きを抑えることが可能となり、高度な一気抜きを、容易かつ安定して行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
８  打ち抜きパンチ
10  中間鍛造体
12  胴部
12ａ  中央領域肉部
13  膨出部
14  上端面
14ａ  縁部
15  下端面
15ａ  縁部
16  貫通孔
80  外周面
81  平坦先端面
81ａ  外縁
82  テーパ部
82ａ  外縁
83  アール部
Ｄａ  打ち抜き外径寸法
ｄ  直径寸法
Ｅａ  中央領域
Ｒ  曲率半径
Ｔａ  基準厚み寸法
Ｔｂ  中心厚み寸法
Ｗ  ワーク
α  傾斜角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005968374.tif 000010
【図１０】
0005968374.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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