(57)【要約】【課題】金型破損につながる応力集中箇所を金型全体からなくし、金型寿命の延長を図る。【解決手段】べベルギヤの歯形成形部１１を内壁に有するインプレッションが形成された閉塞鍛造用金型において、歯形成形部１１の凹部１３の底隅Ａおよび歯形成形部１１の凸部１４とインプレッションの内底面１５との境界Ｂを含む分割線に沿って内外に分割し、該内外に分割した内側分割要素２０と外側分割要素２１とを相互に嵌合して一体化し、前記凹部１３の底隅Ａおよび凸部１４と底面１５との境界Ｂに集中し易い、鍛造負荷による応力を内側分割要素２０と外側分割要素２１とに分散させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸成形部を内壁に有するインプレッションが形成された閉塞鍛造用金型において、前記凹凸成形部の凹部の底隅および前記凹凸成形部の凸部と前記インプレッションの内底面との境界を含む分割線に沿って内外に分割し、該内外に分割した分割要素を相互に嵌合して一体化したことを特徴とする分割金型。
【請求項２】
凹凸成形部がベベルギヤの歯形成形部であり、内側の分割要素が、インプレッションの内底面を規定する星形円筒部の周りに、前記歯形成形部の凹部の底面を規定する板状部を放射状に配列していることを特徴とする請求項１に記載の分割金型。
【請求項３】
分割線に沿った分割面が、インプレッションの内底面に対して垂直な垂直面で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の分割金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉塞鍛造用の金型に係り、より詳しくは応力集中に起因する金型破損に対して対策を施した分割金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、べベルギヤの閉塞鍛造に用いられる金型は、一般に図５および図６に符号１にて示されるように、歯形成形部（凹凸成形部）２を内壁に有するインプレッション３が形成された一体構造となっていた。べベルギヤの閉塞鍛造に際しては、該金型１に、これと対をなす金型（図示略）が型閉じされ、この型閉じによって形成された閉塞空間内に素材が押込まれて、歯形成形部２の凹部４によってベベルギヤの歯先が、その凸部５によってべベルギヤの歯底がそれぞれ成形される。
【０００３】
ところで、上記した一般の金型においては、鍛造負荷（成形圧）によって、歯形成形部２の凸部５とインプレッション２の内底面６との境界に応力が集中し、この応力集中箇所を起点に早期に金型破損が生じ易い、という問題があった。そこで、従来は、たとえば、図６に一点鎖線を付して示すように、凹部４および凸部５を含む歯形成形部１の底部コーナーから内側部分（内底面６を含む部分）を花びら形の分割型とするか、あるいは同図に二点鎖線を付して示すように、凹部４側の底部コーナーから少しの距離を隔てた内側部分を花びら形の分割型とし（特許文献１）、これら分割型をその周りの金型本体に嵌合して一体化することを行っていた。
【特許文献１】特開平６−１９８３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、上記した歯形成形部２を有する金型１においては、歯形成形部２の凸部５とインプレッション２の内底面６との境界に加えて、歯形成形部２の凹部４の底隅Ａ（図５）も大きな応力集中箇所となっており、上記した従来の分割構造では、該凹部４の底隅Ａに集中する応力を緩和することができず、金型破損対策としては不十分である、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、金型破損につながる応力集中箇所を金型全体からなくし、もって金型寿命の延長に大きく寄与する分割金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、凹凸成形部を内壁に有するインプレッションが形成された閉塞鍛造用金型において、前記凹凸成形部の凹部の底隅および前記凹凸成形部の凸部と前記インプレッションの内底面との境界を含む分割線に沿って内外に分割し、該内外に分割した分割要素を相互に嵌合して一体化したことを特徴とする。
【０００７】
上記のように構成された分割金型においては、応力集中箇所となる、凹凸成形部の凹部の底隅および凹凸成形部の凸部とインプレッションの内底面との境界を含む分割線に沿って内外に分割されているので、鍛造負荷によって発生する応力が内外の分割要素に分散され、金型の早期破損が防止される。
【０００８】
本発明は、べベルギヤの閉塞鍛造に用いることができるもので、この場合は、上記凹凸成形部がベベルギヤの歯形成形部であり、内側の分割要素が、インプレッションの内底面を規定する円筒部の周りに、前記歯形成形部の凹部の底面を規定する板状部を放射状に配列した形状となる。
【０００９】
本発明において、上記分割線に沿った分割面は、インプレッションの底面に対して垂直な垂直面で構成されるようにするのが望ましい。このように分割面を構成することで、たとえば、ワイヤカットを利用して簡単に分割要素を製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る分割金型によれば、金型破損につながる応力集中箇所が金型全体からなくなるので、金型の寿命が大幅に延長する効果が得られ、特にべベルギヤの閉塞鍛造に向けて有用となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１２】
図１〜図３は、本発明の１つの実施形態としての分割金型を示したものである。本分割金型１０は、べベルギヤの閉塞鍛造に用いられるもので、前記図５および図６に示した一体構造の金型１と同様に、ベベルギヤの歯形を成形するための歯形成形部（凹凸成形部）１１を内壁に有するインプレッション１２（図３）を備えている。歯形成形部１１は、べベルギヤの歯先を成形する凹部１３とべベルギヤの歯底を成形する凸部１４とを円周方向に交互に配列してなっている。
【００１３】
ここで、上記歯形成形部１１の凹部１３の底面は、インプレッション１２の内底面１５に対して傾斜して配置された傾斜成形面１３ａとこの傾斜成形面１３ａの終端からほぼ垂直に立上げられた起立成形面１３ｂとで構成されており、その傾斜成形面１３ａとインプレッション１２の内底面１５との境界部には所定のアールＲの丸みが付けられている（図３）。一方、歯形成形部１１の凸部１４の端面は、インプレッション１２の底面１５からほぼ垂直に立上げられた起立成形面１４ａとこの起立成形面１４ａに対して傾斜して配置された傾斜成形面１４ａとで構成されている（図３）。なお、凹部１３側の起立成形面１３ｂおよび凸部１４側の起立成形面１４ａには、抜け勾配としてのわずかの傾斜が付けられている。また、インプレッション１２の内底面１５に開口する孔１６は、後に述べるポンチの挿入孔である。
【００１４】
本分割金型１０は、歯形成形部１１の凹部１３の底隅Ａ（図１）および歯形成形部１１の凸部１４とインプレッション１２の内底面１５との境界Ｂ（図１）を含む分割線に沿って内外に分割されており、この分割線によって分割された内側分割要素２０と外側分割要素２１とを相互に嵌合して一体化されている。なお、図１には、内側分割要素２０と外側分割要素２１とを区別するため、内側分割要素２０に黒点を付している。内側分割要素２０は、図２の上側によく示されるように、インプレッション１２の内底面１５およびポンチ挿入孔１６の内面を規定する星形円筒部２２の周りに、歯形成形部１１の凹部１３の底面（傾斜成形面１３ａ、起立成形面１３ｂ）を規定する板状の板状部２３を放射状に配列した異形状となっている。一方、外側分割要素２１は、図２の下側によく示されるように、前記内側分割要素２０の抜け跡に相当する縦溝２４を円周方向に配列した形状となっており、該縦溝２４の相互間には前記歯形成形部１１の凸部１４がそのまま残されている。
【００１５】
本実施形態において、上記内側分割要素２０と外側分割要素２１との分割面は、インプレッション１２の内底面１５に対して垂直な垂直面（鉛直面）で構成されている。したがって、外側分割要素２０の縦溝２４を囲む壁面も全て垂直面で構成されており、これにより該縦溝２４を利用して内側分割要素２０と外側分割要素２１と脱着可能に嵌合できる。
【００１６】
本分割金型１０を製造するには、内側分割要素２０の外形状および内形状を反映した中空粗形材と外側分割要素２１の外形状および内形状を反映した中空粗形材とを別途製作する。この場合、上記したように内側分割要素２０と外側分割要素２１との分割面が全て鉛直面で構成されることから、ワイヤカットを利用して前記中空粗形材を簡単に製作することができる。次に、前記内側分割要素２０および外側分割要素２１に対応する中空粗形材を嵌合して一体化し、その後、前記インプレッション１２の内面形状を転写した電極を用いてインプレッション１２を電解加工する。この電解加工により、内側分割要素２０と外側分割要素２１とに上記歯形成形部１１が同時加工され、一体の分割金型１０が完成する。
【００１７】
上記のようにして完成した分割金型１０は、一例として、図４に示す閉塞鍛造型に組込まれてべベルギヤの閉塞鍛造に用いられる。この閉塞鍛造型は、上型３０と、下型３１と、上ポンチ３２と下ポンチ３３とを備えており、本分割金型１０は、上型３０を構成するホルダ３４に受圧板３５と共に嵌合保持される。また、下型３１を構成するホルダ３６には、本分割金型１０に合わされる密閉型３７と受圧板３８とが嵌合保持されている。上型３０は、駆動手段（図示略）により下型３１に対して型閉じ、型開きされるようになっており、その型閉じに応じて本分割金型１０と密閉型３７との間には成形空間としての閉塞空間Ｓが画成される。
【００１８】
上ポンチ３２は、上型３０内の受圧板３５に形成したポンチ挿入孔３９を通して前記分割金型１０のポンチ挿入孔１６に摺動可能に嵌挿されている。上ポンチ３２は、独立の駆動手段（図示略）により上型３０と相対移動できるようになっており、常時は、分割金型１０のインプレッション１２内にわずか先端（下端）を突出させる位置に位置決めされている。一方、下ポンチ３３は、下型２０内の密閉型３７および受圧板３８に共通に形成したポンチ挿入孔４０に摺動可能に嵌挿されている。下ポンチ３３は、ここでは、中実のインナポンチ３３ａとこのインナポンチ３３ａを囲む筒状のアウタポンチ３３ｂとの二重構造となっており、インナポンチ３３ａはアウタポンチ３３ｂの先端から所定の長さだけ突出する状態に位置決めされている。本実施形態において、下ポンチ３３は、その位置が固定されており、上型３０と下型３１とは、図示の型閉じ状態で位置固定の下ポンチ３３に対して昇降手段（図示略）により一体に相対移動できるようになっている。図４は、その左半分が鍛造直前の状態を、その右半分が鍛造直後の状態を表わしており、下ポンチ３３は、鍛造直前においては閉塞空間Ｓに対して十分に後退した位置に、鍛造直後においては前記閉塞空間Ｓ内に先端部をわずか突出させた位置にそれぞれ位置決めされる。なお、図４の右半分は、説明の便宜のため、下ポンチ３３が上・下型３０、３１に対して上昇した状態として示している。
【００１９】
冷間閉塞鍛造に際しては、下型３１に対して上型３０を型開きした状態として、図４の左側に示すように下ポンチ３３上にワークとしての棒状素材Ｗを載置し、次いで、上型３０を下降させて、図示のように下型３１に対して型閉じする。次に、図示を略す昇降手段の作動により型閉じされた上型３０と下型３１とを一体に下降させる。すると、下ポンチ３３が上型３０および下型３１と相対移動し、素材Ｗが下ポンチ３３により閉塞空間Ｓ内に押込まれる。そして、遂には、図４の右側に示すように材料が閉塞空間Ｓ内にフィルアップし、分割金型１０の歯形成形部１１によってベベルギヤの傾斜歯形が成形され、べベルギヤの成形体Ｐが得られる。その後は、上型３０および下型３１が一体に上動して初期位置に戻り、続いて上型３０が上昇して下型３１に対して型開きされる。すると、べベルギヤの成形体Ｐが上型３０に張付いた状態で下型３１から離間し、この状態で、図示を略する駆動手段により上ポンチ３２をわずか下動させると、成形体Ｐが上型３０から脱型される。なお、べベルギヤは、前記成形体Ｐに形成されているポンチ跡の底を打抜くことにより完成品となる。
【００２０】
ところで、上記した閉塞鍛造においては、材料が閉塞空間Ｓにフィルアップする直前の段階から分割金型１０の歯形成形部１１に大きな鍛造負荷（成形圧）が作用し、この鍛造負荷によって分割金型１０に大きな応力が発生する。しかし、本分割金型１０は、応力集中箇所である、歯形成形部１１の凹部１３の底隅Ａおよび歯形成形部１１の凸部１４とインプレッション１２の内底面１５との境界Ｂ（図１）を含む分割線に沿って分割されているので、前記鍛造負荷によって発生する応力が、内側分割要素２０と外側分割要素２１とに分散され、この結果、金型の早期破損が防止される。
【００２１】
なお、上記実施形態では、べベルギヤの閉塞鍛造用として分割金型を構成したが、本発明の加工対象は任意であり、周面に凹凸を有する各種製品の閉塞鍛造に適用できる。この場合、分割金型には、製品の凹凸形状に倣う凹凸成形部を有するインプレッションが形成さる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の１つの実施形態としての分割金型の構造を一部切断して示す斜視図である。
【図２】本分割金型の分解斜視図である。
【図３】本分割金型の構造を示す断面図である。
【図４】本分割金型が組込まれた閉塞鍛造型の構造を示す断面図である。
【図５】従来の一般的な一体構造の閉塞鍛造用金型を示す平面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ矢視線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  分割金型
１１  歯形成形部（凹凸成形部）
１２  インプレッション
１３  凹部
１４  凸部
１５  インプレッションの内底面
２０  内側分割要素
２１  外側分割要素
２２  星形円筒部
２３  板状部
Ａ    歯形成形部の凹部の底隅
Ｂ    歯形成形部の凸部とインプレッションの内底面との境界
Ｗ    素材
【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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