(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブパンチと該スリーブパンチ内に挿通される芯金とダイスを用いて、両端が開口する中空部を有する素材を、前方押し出し加工することにより、外周面を段付き状に形成する、両端が開口する中空部を有する中空品の製造方法において、
前記スリーブパンチを複数備え、スリーブパンチを段階的に継ぎ足していくことにより、前方押し出し加工の際の前記スリーブパンチの先端部から突出する芯金の突出量を、段階的に小さくしながら、複数回前方押し出し加工を行い、段階的に中空品を製造することを特徴とする中空品の製造方法。
【請求項２】
前記スリーブパンチ及び芯金を、複数回、往復動させるうちの少なくとも１回において、前記素材における前記芯金とは反対側の開口部から、前記中空部内に他の芯金を挿入することを特徴とする請求項１記載の中空品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空品の製造方法に関し、詳しくは、外周面に段付きのある中空品の鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外周面に大径部と小径部が形成され、この大径部と小径部との間に段差が形成され、軸方向の両端が開口する中空部を有する中空品の製造方法として、図７に示すものが知られている。
【０００３】
この製造方法は、先ず、軸方向に亘って一定の太さの外径と一定の内径の中空１０１ａを有する金属製のパイプからなる素材（ブランク）１０１を、図７（ａ）に示すように、素材１０１の大径部の外径と略同径の第１孔１０２と、該第１孔１０２の下部に第１孔１０２の内径より小さな径の第２孔１０３とが連続して形成されたダイス１０４内に配置する。
【０００４】
次に、図７（ｂ）に示すように、素材１０１の上方から、芯金１０５とスリーブパンチ１０６とをダイス１０４方向に移動させ、芯金１０５を素材１０１の中空１０１ａ内に挿通するとともに、図７（ｃ）に示すように、スリーブパンチ１０６により、素材１０１を第２孔１０３方向に押し込んで、素材１０１をスリーブパンチ１０６の進行方向である第２孔１０３方向に塑性流動させる前方押し出し加工を行うことにより、素材１０１の下部の外面を縮径させ、外周面に段が形成された段付きの中空品１０７を製造する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平２−６４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の製造方法においては、図７（ｂ）に示すように、芯金１０５は、中空１０１ａの下端開口から突出するように挿入されるとともに、図７（ｃ）に示すように、前方押し出し加工する際には、芯金１０５は、中空１０１ａの軸方向全体亘って配置されるように、芯金１０５の軸方向の長さが設定されている。
【０００７】
そのため、製造する中空品における、中空部の直径Ｄに対する軸方向長さ（全長）ＬであるＬ／Ｄが大きな中空品１１０を製造する場合には、図７（ｃ）に示すように、芯金１０５の軸方向の長さを長くする必要がある。しかし、芯金１０５を長くすると、芯金１０５と素材１０１との接触面積が増し、摩擦力が増大してしまうために、芯金１０５が早期に折損する等により、芯金１０５の寿命が短くなってしまう恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は、前記従来技術の製造方法よりも、芯金の寿命を長くできる中空品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、本発明に係る中空品の製造方法は、スリーブパンチと該スリーブパンチ内に挿通される芯金とダイスを用いて、両端が開口する中空部を有する素材を、前方押し出し加工することにより、外周面を段付き状に形成する、両端が開口する中空部を有する中空品の製造方法において、
前記スリーブパンチを複数備え、スリーブパンチを段階的に継ぎ足していくことにより、前方押し出し加工の際の前記スリーブパンチの先端部から突出する芯金の突出量を、段階的に小さくしながら、複数回前方押し出し加工を行い、段階的に中空品を製造することを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記スリーブパンチ及び芯金を、複数回、往復動させるうちの少なくとも１回において、前記素材における前記芯金とは反対側の開口部から、前記中空部内に他の芯金を挿入するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、前方押し出し加工の際の前記スリーブパンチの先端部から突出する芯金の突出量を、段階的に小さくしながら、複数回前方押し出し加工を行い、段階的に中空品を製造するようにしたことにより、前記Ｌ／Ｄが大きな中空品を製造する場合に、前記従来の製造方法よりも、芯金の長さを短くすることができ、芯金と素材との摩擦力を低減し、芯金の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に用いる製造装置の正面図。
【図２】本発明の実施例１に係る中空品の製造方法の第１の工程を説明する図。
【図３】本発明の実施例１に係る中空品の製造方法の第２の工程を説明する図。
【図４】本発明の実施例２に係る中空品の製造方法の第２の工程を説明する図。
【図５】本発明の実施例３に係る中空品の製造方法の第２の工程を説明する図。
【図６】本発明の実施例４に係る中空品の製造方法の第２の工程を説明する図。
【図７】従来の中空品の製造方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
図１乃至図３は本発明の実施例１を示す。
【００１６】
先ず、本発明の中空品の製造方法に用いる製造装置１について説明する。
この製造装置１は、図１に示すように、上側ベース２Ａと下側ベース２Ｂを有し、図示しない移動手段により、上側ベース２Ａと下側ベース２Ｂは、その相対距離が変化するように、移動することができるようになっている。本実施例においては、下側ベース２Ｂを固定し、図示しない移動手段、例えば、シリンダにより上側ベース２Ａを、図１における上下方向に移動させ、下側ベース２Ｂに対する相対距離を変化させることができるようになっている。なお、以下において、図１の上下方向を上下、その左右方向を左右として説明する。
【００１７】
図１に示すように、前記上側ベース２Ａには、第１スリーブパンチ３と、第１スリーブパンチ３の中空部３ａ内に挿通された第１芯金４、及び、第２スリーブパンチ５と、第２スリーブパンチ５の中空部５ａ内に挿通された第２芯金６が設けられ、下側ベース２Ｂにはダイス７が設けられている。
【００１８】
前記第１スリーブパンチ３及び第１芯金４、第２スリーブパンチ５及び第２芯金６は、図示しない移動手段、例えば、エアシリンダにより、左右方向に往復移動させ、第１スリーブパンチ３と第１芯金４の軸心Ｘ１、若しくは、第２スリーブパンチ５と第２芯金６の軸芯Ｘ２と、ダイス７の軸心Ｘ３とを一致させることができるようになっている。
【００１９】
前記第１スリーブパンチ３と第１芯金４は、図示しない夫々異なる移動手段、例えば、シリンダに接続され、軸Ｘ１方向（上下方向）に、前記第１スリーブパンチ３に対して第１芯金４が相対的に移動できるようになっている。また、前記第２スリーブパンチ５と第２芯金６も、図示しない夫々異なる移動手段、例えば、シリンダに接続され、軸Ｘ２方向（上下方向）に、前記第２スリーブパンチ５に対して第２芯金６が相対的に移動できるようになっている。
【００２０】
前記第１スリーブパンチ３には、内部に第１芯金４が挿通できる中空部３ａが形成され、中空部３ａの下端は開口している。第１スリーブパンチ３の下端面は、素材１１の上端の形状に対応した形状に形成されている。
【００２１】
前記第２スリーブパンチ５には、内部に第２芯金６が挿通できる中空部５ａが形成され、中空部５ａの下端は開口している。第２スリーブパンチ５の下端面は、素材１１の上端の形状に対応した形状に形成されている。
【００２２】
前記第１芯金４は、所定の長さで、その外周形状は製造する中空品２５（図３参照）の中空部２５ａに対応した形状に形成されている。該第１芯金４は、第１スリーブパンチ３の中空部３ａ内に挿通されて、第１スリーブパンチ３に対し摺動できるようになっている。
【００２３】
図１に示すように、前記第２芯金６は、前記第１芯金４と同じ長さで、その外周形状は製造する中空品２５の中空部２５ａに対応した形状に形成されており、第２スリーブパンチ５の中空部５ａ内に挿通されて、第２スリーブパンチ５に対し摺動できるようになっている。
【００２４】
第１スリーブパンチ３の上下方向（軸Ｘ１方向）の長さは、図１に示すように、第２スリーブパンチ５の上下方向の長さよりも短く設定され、前記第１芯金４と第２芯金６の長さは同じに設定されていることから、第１スリーブパンチ３の下端からの第１芯金４の最大突出量は、第２スリーブパンチ５の下端からの第２芯金６の最大突出量よりも長くなっている。
【００２５】
前記ダイス７には、図１〜３に示すように、素材１１の外形に対応した形状に形成された内壁を有する大径部１２が形成されている。該大径部１２の下部には、下方に向かうほど大径部１２の下端の内径から縮径する縮径部１３が設けられ、該縮径部１３の下部には、前記大径部１２の内径よりも小径で、製造する中空品２５の外面に対応した形状に形成された内壁を有する小径部１４が設けられている。前記大径部１２と縮径部１３と小径部１４は連続して形成され、夫々の中心軸は、同一線Ｘ３上に形成されている。
【００２６】
次に、本発明の中空品の製造方法について説明する。
（第１の工程）
先ず、図１，２（ａ）に示すように、図示しないエアシリンダによる移動操作により、前記第１スリーブパンチ３と第１芯金４の軸心Ｘ１が、ダイス７の大径部１２の軸心（素材１１の中空部１１ａの軸心）Ｘ３と同一線上に位置するようにする。また、第１芯金４は、第１スリーブパンチ３の下端（先端部）から所定量突出するようにする。
【００２７】
次に、図１，２（ａ）に示すように、素材１１を、大径部１２内に挿入し、配置する。該素材１１の外径は、大径部１２の内径と略同じか若干小さく設定されている。この素材１１は、金属製で、軸方向に芯金４，６を挿通できる中空部１１ａが形成され、その両端が開口していれば、任意のものを用いることができる。例えば、円筒を所定の長さに切断したものを用いることができる。
【００２８】
次に、上側ベース２Ａを下降させて、図２（ｂ）に示すように、第１スリーブパンチ３及び第１芯金４を、一体的に、ダイス７側（下側）に移動し、第１スリーブパンチ３が素材１１に当接する前に、第１芯金４を中空部１１ａ内に挿入する。その後、第１スリーブパンチ３の下端面を、素材１１の上端面に当接させる。前記第１芯金４の外径は、ダイス７の小径部１４の内径よりも小さく設定されており、第１芯金４の外周面と、ダイス７の縮径部１３及び小径部１４の内周面間で、成形空間が形成されるようになっている。
【００２９】
次に、更に、上側ベース２Ａを、所定位置となるまで下降させて、図２（ｃ）に示すように、第１スリーブパンチ３及び第１芯金４を、一体的に所定位置まで下降させて、前方押し出し加工を行い、中間品２１を作製する。この際、図２（ｃ）に示すように、中間品２１の下端から、芯金４の先端が突出するようになっている。
【００３０】
次に、第１スリーブパンチ３に対して第１芯金４を相対的に移動させて、すなわち、第１スリーブパンチ３をダイス７内のそのままの位置に残して、第１芯金４のみを上方に移動させて、中間品２１の少なくとも中空部２１ａ内から第１芯金４を抜き出す。
【００３１】
次に、上側ベース２Ａを、上方に移動させて、図２（ｄ）に示すように、第１スリーブパンチ３及び第１芯金４を、所定位置まで上昇させる。中間品２１は、ダイス７の大径部１２内等に挿入されたままである。このように、第１芯金４のみを、先に中空部２１ａから抜き出すことにより、確実に、中間品２１は、ダイス７の大径部１２内等に残留する。
【００３２】
（第２の工程）
次に、図示しないエアシリンダにより、前記第１スリーブパンチ３及び第１芯金４と、第２スリーブパンチ５及び第２芯金６を、図１の右方向に移動させて、図３（ａ）に示すように、前記第２スリーブパンチ５と第２芯金６の軸芯Ｘ２が、ダイス７の大径部１２の軸心Ｘ３（中間品２１の中空部２１ａの軸心）と同一となるように、前記第１スリーブパンチ３及び第１芯金４を、第２スリーブパンチ５及び第２芯金６に置き換える。また、第２芯金６は、第２スリーブパンチ５の下端から所定量突出させ、この突出量は、図３（ａ）に示すように、図２（ａ）の状態における第１芯金４の突出量より小さく設定されている。
【００３３】
次に、上側ベース２Ａを下降させて、図３（ｂ）に示すように、第２スリーブパンチ５及び第２芯金６を、一体的に、ダイス７側（下側）に移動し、第２スリーブパンチ５が中間品２１と当接する前に、第２芯金６を中空部２１ａ内に挿入する。その後、第２スリーブパンチ５の下端面を、中間品２１の上端面に当接させる。
【００３４】
次に、更に、上側ベース２Ａを、所定位置となるまで下降させて、図３（ｃ）に示すように、第２スリーブパンチ５及び第２芯金６を、一体的に所定位置まで下降させる。この時の、第２スリーブパンチ５の下端面は、第１の工程の図２（ｃ）における第１スリーブパンチ３の下端面よりも、下方に位置するまで移動させて、第１の工程における図２（ｃ）の状態よりも、更に深く前方押し出し加工を行い、外周面に段付きのある中空品２５を作製する。この際、第２芯金６の下端は、図３（ｃ）に示すように、中空品２５の下端からは突出しない。また、第２芯金６の下端は、図３（ｃ）に示すように、縮径部１３より下方に位置することが好ましい。
【００３５】
次に、第２芯金６のみを、上方に移動させて、中空品２５の中空部２５ａ内から、第２芯金６を抜き出した後、図２（ｄ）に示すように、上側ベース２Ａを、所定位置まで上昇させる。
【００３６】
次に、ダイス７の小径部１４の下方から、図１に示すノックアウトピン２８を上方に移動させて、ダイス７から中空品２５を排出する。
【００３７】
上記のように、段階的に芯金の突出量を減少させて、複数の工程により中空品２５を製造（鍛造）することにより、前記Ｌ／Ｄが大きな中空品を製造（鍛造）する場合に、前記従来の製造方法よりも、芯金を短くすることができるために、芯金と素材との摩擦力を低減し、芯金の寿命を延ばすことができる。
【００３８】
なお、実施例１においては、２回の前方押し出し加工で素材１１から中空品２５を作製したが、複数回の前方押し出し加工を有し、前方押し出し加工の際におけるスリーブパンチの下端面からの芯金の突出量を、加工毎に徐々に減少させればよく、前方押し出し加工の回数や、その際の芯金のスリーブパンチの下端面（先端部）からの突出量は、中空品２５のＬ／Ｄの関係や、素材１１の材質に応じて任意に設定する。
【００３９】
また、前記第１スリーブパンチ３及び第１芯金４を、第２スリーブパンチ５及び第２芯金６に置き換える方法は、前述のようなスライド式のほか、回転テーブル式等任意の方法を用いることができる。
【００４０】
［実施例２］
図４は本発明の実施例２を示す。
【００４１】
前記実施例１においては、複数の芯金４，６を用いたが、本実施例２では、同一の芯金を用い、スリーブパンチを、加工毎に段階的に継ぎ足すことにより、前方押し出し加工の回数を経るごとに、スリーブパンチ先端からの芯金の突出量を徐々に短くしたものである。
【００４２】
本発明の実施例２の中空品の製造方法について説明する。
先ず、前記実施例１における図２（ａ）〜（ｄ）と同様の第１の工程を行い中間品２１を製造する。
【００４３】
次に、図４（ａ）に示すように、前記第１スリーブパンチ３の下方に、第２スリーブパンチ３１を、芯金４の先端側から挿入し、図示しない適宜な取付方法により、第１スリーブパンチ３に対し、取り外し可能に取付けて継ぎ足す。第２スリーブパンチ３１は、軸Ｘ１方向に、その両端が開口する中空部３１ａが形成され、該中空部３１ａ内を芯金４が、摺動できるようになっている。
【００４４】
前記第１スリーブパンチ３の下方に、第２スリーブパンチ３１を継ぎ足すことにより、第２スリーブパンチ３１の下端面からの芯金４の最大突出量は、前記第１スリーブパンチ３のみを取付けた場合の芯金４の最大突出量よりも短くなる。
【００４５】
第２スリーブパンチ３１の継ぎ足し方法は任意の方法を用いることができ、例えば、産業用ロボットにより第２スリーブパンチ３１を搬送して、プランジャー等により第１スリーブパンチ３に固定しても良いし、人手により行っても良い。
【００４６】
次に、上側ベース２Ａを下降させて、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、両スリーブパンチ３，３１及び芯金４を、一体的に下方に移動し、前記実施例１の第２の工程と同様に、第１の工程よりも、更に深く前方押し出し加工を行い、外周面に段付きのある中空品２５を作製する。
【００４７】
その他の構造及び製造方法は、前記実施例１と同様である。
本実施例２においても、前記実施例１と同様の作用、効果を奏することができる。
【００４８】
更に、第２の工程においても、第１の工程と同一のスリーブパンチと芯金を用いることができるために、前記実施例１よりも製造装置を安価に製造できる。また、前方押し出し加工毎の芯金の突出量を、容易に変えることができる。
【００４９】
［実施例３］
図５は本発明の実施例３を示す。
【００５０】
前記実施例２では、前記第１スリーブパンチ３の下方に、第２スリーブパンチ３１を取付けることにより、第２スリーブパンチ３１の下端面からの芯金４の最大突出量を、前記第１スリーブパンチ３のみを取付けた場合の芯金４の最大突出量よりも短くしたが、実施例３として、図５（ａ）に示すように、前記第２スリーブパンチ３１を中間品２１の上方に載置した状態で、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、第１スリーブパンチ３及び芯金４を、一体的に下降させて、前記実施例１の第２の工程と同様に、第１の工程よりも、更に深く前方押し出し加工を行い、中空品２５を作製するようにしてもよい。
【００５１】
中空品２５を鍛造した後に、ノックアウトピン２８を上昇させて、ダイス７から中空品２５を排出する際、先に、産業用ロボット等により第２スリーブパンチ３１を取出した後に、中空品２５を取り出すようにする。
【００５２】
本実施例３は、前記実施例２とは第２スリーブパンチ３１の設置位置が異なる以外の構造及び製造方法は、前記実施例２と同様である。
本実施例３においても、前記実施例１，２と同様の作用、効果を奏することができる。
【００５３】
［実施例４］
図６は本発明の実施例４を示す。
【００５４】
本実施例４は、前記実施例１〜３の第２の工程において、スリーブパンチ３，５及び芯金４，６を下降させる際に、図６に示すように、小径部１４の下方から、他の芯金４１を上方に移動させて、中間品２１の中空部２１ａ内に挿入するようにしたものである。
【００５５】
他の芯金４１の外径は、中空部２１ａの内径と同じか若干短く設定されている。他の芯金４１を中空部２１ａ内に挿入した際に、図６（ｃ）に示すように、芯金４，６と当接しないようになっている。
【００５６】
他の芯金４１は、第２の工程の際、図６（ａ）に示すように、スリーブパンチ３，５及び芯金４，６を下降させる前に所定量上方に移動させても良いし、スリーブパンチ３，５及び芯金４，６を下降させると同時に、所定量上方に移動させても良い。
【００５７】
前方押し出し加工を行った後、図６（ｄ）に示すように、スリーブパンチ３，５及び芯金４，６を上昇させるとともに、他の芯金４１を、下方に移動させて中空品２５の中空部２５ａから引き抜いた後、任意の取出手段によりダイス７から中空品２５を取り出す。
【００５８】
本実施例では、２回の前方押し出し加工で中空品２５を製造し、その２回目の前方押し出し加工の際に、他の芯金４１を中空部内に挿入するようにしたが、複数回の前方押し出し加工で中空品２５を製造する際、２回目以降の加工の少なくとも１回で他の芯金４１を中空部内に挿入するようにすればよい。
【００５９】
その他の構造及び製造方法は、前記実施例１〜３と同様である。
本実施例４においても、前記実施例１〜３と同様の作用、効果を奏することができる。
【００６０】
更に、上方と下方から芯金４（６），４１を、中空部２１ａ内に挿入するようにしたことにより、中空品２５の中空部２５ａの内径精度及び内外径の同軸度を、前記実施例１〜３より一層高めることができる。
【符号の説明】
【００６１】
３，５，３１  スリーブパンチ
４，６  芯金
７  ダイス
１１素材
２５  中空品
４１  他の芯金
【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】
0005938264.tif 000008