(57)【要約】【課題】  簡簡単な構成で、寸法又は形状の異なる複数種の成形品を容易に安価で成形することができる成形品の製造方法、成形方法、および成形型を提供する。【解決手段】  成形型は、寸法又は形状の異なる複数種の成形品Ｗを成形するものであって、成形品Ｗの外周面Ｗａを成形するダイス１と、成形品Ｗの上下端面Ｗｂ，Ｗｃをそれぞれ成形する下パンチ２および上パンチ３と、成形品Ｗの内周面Ｗｄを成形する外側コアロッド４０と、この外側コアロッド４０の内側に配置される内側コアロッド４１として、いずれかが選択される剛性の異なる複数の内側コアロッドの群と、を有する。所定の剛性を有する内側コアロッド４１が外側コアロッド４０の径方向内側への弾性変形を所定量だけ許容してバックアップするため、内歯Ｗｄは設定された通りの大きさで精度よく成形される【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスとパンチとコアロッドとにより寸法又は形状の異なる複数種の成形品を成形する成形品の製造方法であって、
前記コアロッドを、成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、該外側コアロッドの内側に配置される一の内側コアロッドと、により構成して、一の寸法又は形状を有する成形品を成形し、
該一の内側コアロッドに替えて、剛性が異なる他の内側コアロッドを前記外側コアロッドの内側に配置することによりコアロッドを構成して、他の寸法又は形状を有する成形品を成形することを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
寸法又は形状の異なる複数種の成形品を成形する成形方法であって、
成形品の外周面を成形するダイスと、
成形品の端面を成形するパンチと、
成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、
該外側コアロッドの内側に配置した内側コアロッドと、
により成形品を成形し、
前記内側コアロッドの剛性を成形品の寸法又は形状に応じて異ならせることを特徴とする成形方法。
【請求項３】
寸法又は形状の異なる複数種の成形品を成形する成形型であって、
成形品の外周面を成形するダイスと、
成形品の端面を成形するパンチと、
成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、
該外側コアロッドの内側に配置される内側コアロッドとして、いずれかが選択される剛性の異なる複数の内側コアロッドの群と、
を有することを特徴とする成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形品の製造方法、成形方法、および成形型に関し、さらに詳しくは、ダイスとパンチとコアロッドとにより寸法又は形状の異なる複数種の成形品を成形する成形品の製造方法、寸法又は形状の異なる複数種の成形品を成形する成形方法、および寸法又は形状の異なる複数種の成形品を成形する成形型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば粉末冶金法によって作られたスプラインや内歯歯車、外歯歯車など、歯を有する筒状の焼結部品は、一般に、サイジング金型により形状や寸法が矯正される。このような筒状焼結部品のサイジング方法として、特許文献１が知られている。
特許文献１には、焼結部品として、ボス部の一端に鍔を有し、ボス部の内側（内周面）に段付きのヘリカルスプラインを有する構造が示されている。このような焼結部品をサイジングするために、ボス部の外径部（外周面）を矯正するためのダイと、焼結部品の内径側（内周面）を矯正するためのコアロッドと、焼結部品の下端面を矯正するための下パンチと、焼結部品の上端面を矯正するための上パンチと、から成るサイジング金型が開示されている。そして、特許文献１には、焼結部品をコアロッドの上部に嵌め、上パンチでコアロッドと共に押し下げてダイ内に押し込んで行き、上下パンチで上下方向から加圧することが記載されている（第３頁左上欄第２０行〜同頁右上欄第４行）。
また、鍛造用金型においても、上記サイジング金型と同様に、ダイスとパンチとコアロッドとを有しており、かかる鍛造用金型を用いて成形品となる焼結部品を加圧して塑性変形させ、所定の形状の成形品に加工することが従来から一般に行われている。
このような従来の成形型におけるコアロッドは、一般に、その外周面に成形品の内周面を所定形状に成形するための形状を有すると共に、その中心軸方向に締付けボルトを挿通するための孔が形成されている。そして、従来のコアロッドは、一体で構成されており、成形品の成形する内周面の形状や大きさ、矯正する精度（サイジングの場合）など寸法に応じて複数用意されていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１９７６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、コアロッドは、正確に成形品の内周面を成形するために、超硬などの比較的高価な素材が使用されており、従来のように一体で構成し、しかも、成形品の成形する内周面の形状や寸法に応じて複数用意しなければならず、コストがかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、寸法又は形状の異なる複数種の成形品を容易に安価で成形することができる成形品の製造方法、成形方法、および成形型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の成形品の製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、ダイスとパンチとコアロッドとにより寸法又は形状の異なる複数種の成形品を成形する成形品の製造方法であって、前記コアロッドを、成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、該外側コアロッドの内側に配置される一の内側コアロッドと、により構成して、一の寸法又は形状を有する成形品を成形し、該一の内側コアロッドに替えて、剛性が異なる他の内側コアロッドを前記外側コアロッドの内側に配置することによりコアロッドを構成して、他の寸法又は形状を有する成形品を成形することを特徴とするものである。
請求項２の成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、寸法又は形状の異なる複数種の成形品を成形する成形方法であって、成形品の外周面を成形するダイスと、成形品の端面を成形するパンチと、成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、該外側コアロッドの内側に配置した内側コアロッドと、により成形品を成形し、前記内側コアロッドの剛性を成形品の寸法又は形状に応じて異ならせることを特徴とするものである。
請求項３の成形型に係る発明は、上記目的を達成するため、寸法又は形状の異なる複数種の成形品を成形する成形型であって、成形品の外周面を成形するダイスと、成形品の端面を成形するパンチと、成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、該外側コアロッドの内側に配置される内側コアロッドとして、いずれかが選択される剛性の異なる複数の内側コアロッドの群と、を有することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の発明では、成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、この外側コアロッドの内側に配置される一の内側コアロッドと、によりコアロッドを構成して、このコアロッドとダイスとパンチとにより、一の寸法又は形状を有する成形品を成形する。この一の寸法又は形状と異なる成形品を製造する場合には、一の内側コアロッドに替えて、剛性が異なる他の内側コアロッドを前記外側コアロッドの内側に配置することによりコアロッドを構成する。成形品は、パンチに加圧されることによってその端面が所定形状に成形されると共にその材料が径方向に流動し、外周面がダイスによって、また内周面が外側コアロッドによって成形される。このとき、成形品の内周面が外側コアロッドを径方向内側に押圧することとなる。そして、外側コアロッドの内側に配置された所定の剛性を有する一の内側コアロッドが、外側コアロッドの径方向内側への弾性変形を許容すると共にバックアップし、この状態で、外側コアロッドにより一の形状又は寸法の内周面に成形された成形品が製造される。そして、寸法又は形状の異なる成形品を製造するに際しては、一の内側コアロッドに替えて、剛性が異なる他の内側コアロッドを外側コアロッドの内側に配置することによりコアロッドを構成する。成形品を成形するとき、成形品の内周面が外側コアロッドを径方向内側に押圧するが、内側に配置された内側コアロッドの剛性が異なるために、外側コアロッドの許容される径方向内側への弾性変形とそのバックアップも異なることとなることから、寸法又は形状の異なる内周面を有する成形品が製造される。
請求項２の発明では、ダイスにより成形品の外周面を成形し、パンチにより成形品の端面を成形し、成形品の寸法又は形状に応じた内側コアロッドが配置された外側コアロッドにより成形品の内周面を成形する。このとき、成形品の内周面が外側コアロッドを径方向内側に押圧することとなる。そして、外側コアロッドの内側に配置された所定の剛性を有する一の内側コアロッドが、外側コアロッドの径方向内側への弾性変形を許容すると共にバックアップし、この状態で、外側コアロッドにより一の形状又は寸法の内周面に成形された成形品が成形される。そして、寸法又は形状の異なる成形品を成形する場合には、成形品の寸法又は形状に応じて異なる剛性の内側コアロッドを外側コアロッドの内側に配置する。内側コアロッドにより許容されバックアップされる外側コアロッドの径方向内側への弾性変形が変化するため、寸法又は形状の異なる成形品が成形される。
請求項３の発明では、剛性の異なる複数の内側コアロッドの群のなかから、成形しようとする成形品の内周面に応じた剛性の内側コアロッドを選択し、この選択された内側コアロッドを外側コアロッドの内側に配置して、ダイスにより成形品の外周面を成形し、パンチにより成形品の端面を成形し、成形品の寸法又は形状に応じた内側コアロッドが配置された外側コアロッドにより成形品の内周面を成形する。このとき、成形品の内周面が外側コアロッドを径方向内側に押圧することとなる。そして、外側コアロッドの内側に配置された所定の剛性を有する一の内側コアロッドにより、外側コアロッドがその径方向内側への弾性変形を許容されると共にバックアップされた状態で、外側コアロッドにより内周面が一の形状又は寸法に成形された成形品が成形される。そして、寸法又は形状の異なる成形品を成形する場合には、成形品の寸法又は形状に応じて剛性が異なる内側コアロッドを内側コアロッドの群の中から選択して外側コアロッドの内側に配置する。内側コアロッドにより、許容されバックアップされる外側コアロッドの径方向内側への弾性変形が変化するため、寸法又は形状の異なる成形品が成形される。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、コアロッドを、成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、該外側コアロッドの内側に配置される一の内側コアロッドと、により構成して、一の寸法又は形状を有する成形品を成形し、該一の内側コアロッドに替えて、剛性が異なる他の内側コアロッドを前記外側コアロッドの内側に配置することによりコアロッドを構成して、他の寸法又は形状を有する成形品を成形するため、簡単な構成で、寸法又は形状の異なる複数種の成形品を容易に安価で成形することが可能な成形品の製造方法を提供することができる。
請求項２の発明によれば、成形品の外周面を成形するダイスと、成形品の端面を成形するパンチと、成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、該外側コアロッドの内側に配置した内側コアロッドと、により成形品を成形し、前記内側コアロッドの剛性を成形品の寸法又は形状に応じて異ならせるため、簡単な構成で、寸法又は形状の異なる複数種の成形品を容易に安価で成形することが可能な成形方法を提供することができる。
請求項３の発明によれば、成形品の外周面を成形するダイスと、成形品の端面を成形するパンチと、成形品の内周面を成形する外側コアロッドと、該外側コアロッドの内側に配置される内側コアロッドとして、いずれかが選択される剛性の異なる複数の内側コアロッドの群と、を有することにより、簡単な構成で、寸法又は形状の異なる複数種の成形品を容易に安価で成形することが可能な成形型を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
最初に、本発明の成形型の実施の一形態を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。なお、異なる実施の形態において、同様の部分または相当する部分については同一符号を付してその説明を省略する。
本発明の成形型は、概略、寸法又は形状の異なる複数種の成形品Ｗを成形するものであって、成形品Ｗの外周面Ｗａを成形するダイス１と、成形品Ｗの上下端面Ｗｂ，Ｗｃをそれぞれ成形する下パンチ２および上パンチ３と、成形品Ｗの内周面Ｗｄを成形する外側コアロッド４０と、この外側コアロッド４０の内側に配置される内側コアロッド４１として、いずれかが選択される剛性の異なる複数の内側コアロッドの群と、を有する。
なお、この実施の形態においては、成形品Ｗは、粉末冶金法により成形された焼結部品であり、外周面に形成された外歯Ｗａと内周面に形成された内歯Ｗｄとを有するもので、成形型は、特に内歯Ｗｄを矯正するサイジング用金型である場合により説明する。
【００１０】
ダイス１は、その内部に成形品Ｗを収容して下パンチ２および上パンチ３によって加圧し得る厚さを有するもので、ダイスホルダにより固定される。ダイス１の内周面には、焼結部品Ｗの未矯正または矯正済みの外歯Ｗａに応じた外歯固定面１ａが形成されている。
下パンチ２は、ノックアウトピン２０によって昇降移動されるノックアウトプレート２１と、このノックアウトプレート２１上に載置されたスペーサ２２とを介して、昇降可能に支持されている。下パンチ２の外周面には、ダイス１の外歯固定面１ａと摺動可能に噛合される噛合面２ａが形成されており、また、その内周面にはコアロッド４の矯正面４ａと噛合される噛合面２ｂが形成されている。そして、下パンチ２の上面には焼結部品Ｗの下端面Ｗｂを加圧して成形する成形面２ｃが形成されている。
上パンチ３は、プレスのラムにより昇降可能に支持されている。上パンチ３の外周面には、ダイス１の外歯固定面１ａと噛合した状態で摺動可能な噛合面３ａが形成されており、また、その内周面にはコアロッド４の矯正面４ａと噛合された状態で摺動可能な噛合面３ｂが形成されている。そして、上パンチ３の下面には焼結部品Ｗの上端面Ｗｃを加圧して成形する成形面３ｃが形成されている。
【００１１】
図２および図３に示すように、外側コアロッド４０と内側コアロッド４１とによりコアロッド４が構成される。コアロッド４は、ダイス１内に配置されて成形品Ｗの内歯Ｗｄを矯正し得る軸方向長さを有する。外側コアロッド４０の外周面には、焼結部品Ｗの内歯Ｗｄを矯正するための矯正面４ａが形成されている。外側コアロッド４０は、超硬素材により構成されている。一方、内側コアロッド４１は、剛性の異なる素材により構成されたものが複数用意されて、内側コアロッドの群を構成する。各内側コアロッド４１は、その外径が外側コアロッド４０に対して所定のクリアランスで内嵌されるように設定されており、中心軸方向孔４１ａの内径が後述する締め付けボルト４２を挿通し得るように形成されている。コアサポータ４３の外径は、内側コアロッド４１と外側コアロッド４０を支持し得るような径であって、且つ、外側コアロッド４０の矯正面４０ａの歯溝よりも小さく設定されている。また、締付けボルト４２のヘッド４２ａの径方向の大きさは、図２に参照されるように、外側コアロッド４０の内径よりも大きく、且つ、外側コアロッド４０の矯正面４０ａの歯溝よりも小さく設定されている。コアロッド４は、所定の剛性を有する内側コアロッド４１に外側コアロッド４０が外嵌されることにより構成され、内側コアロッド４１の中心軸穴４１ａに締付けボルト４２が挿通されてコアサポータ４３の上端面に螺合されることにより、コアサポータ４３上に固定される。
ダイス１の外歯固定面１ａと下パンチ２の噛合面２ａ、下パンチ２の噛合面２ｂと外側コアロッド４０の矯正面４ａがそれぞれ摺動可能に噛合され、また、上パンチ３の噛合面３ａとダイス１の外歯固定面１ａ、上パンチ３の噛合面３ｂと外側コアロッド４０の矯正面４ａが噛合して摺動されるように、ダイス１、下パンチ２、上パンチ３、およびコアロッド４は、各中心軸線が中心軸線Ｃと一致して配設される。
【００１２】
次に、本発明の成形方法と成形品の製造方法を、以上のように構成された成形型を用いて成形品Ｗの内周面Ｗｄを成形する場合により、その成形型の作動と共に説明する。
本発明の成形方法は、概略、寸法又は形状の異なる複数種の成形品Ｗを成形するものであって、成形品Ｗの外周面Ｗａを成形するダイス１と、成形品Ｗの上下端面Ｗｂ，Ｗｃをそれぞれ成形する下パンチ２および上パンチ３と、成形品Ｗの内周面Ｗｄを成形する外側コアロッド４０と、この外側コアロッド４０の内側に配置した内側コアロッド４１と、により成形品を成形し、この内側コアロッド４１の剛性を成形品Ｗの寸法又は形状に応じて異なるものに選択する。
また、本発明の成形品Ｗの製造方法は、概略、ダイス１と下パンチ２および上パンチ３とコアロッド４とにより寸法又は形状の異なる複数種の成形品Ｗを成形するものであって、コアロッド４を、成形品Ｗの内周面Ｗｄを成形する外側コアロッド４０と、この外側コアロッド４０の内側に配置される一の内側コアロッド４１と、により構成して、内周面Ｗｄが一の寸法又は形状を有する成形品Ｗを成形し、この一の内側コアロッド４１に替えて、剛性が異なる他の内側コアロッド４１を外側コアロッド４０の内側に配置することによりコアロッド４を構成して、内周面Ｗｄが他の寸法又は形状を有する成形品Ｗを成形するものである。
なお、この実施の形態においても、成形品Ｗは、粉末冶金法により成形された焼結部品であり、外周面に形成された外歯Ｗａと内周面に形成された内歯Ｗｄとを有するもので、特に内歯Ｗｄを矯正するためのサイジングが行われた成形品Ｗを製造する場合により説明する。
【００１３】
焼結部品Ｗの内歯Ｗｄを矯正するに際しては、最初に、剛性の異なる内側コアロッド４１の群のなかから焼結部品Ｗの矯正すべき内歯Ｗｄの径などに応じた剛性を有するものを選択して、かかる内側コアロッド４１に外側コアロッド４０を外嵌配置し、内側コアロッド４１の中心軸穴４１ａに締付けボルト４２を挿通してコアサポータ４３の上端面に螺合することにより、コアサポータ４３上に固定されたコアロッド４を構成する。そして、焼結部品Ｗの外歯Ｗａとダイス１の外歯固定面１ａとの位相を互いに整合させた状態で、焼結部品Ｗをダイス１上に載置し、プレスのラムの駆動により上パンチ３を下降させる。これにより、上パンチ３の成形面３ｃが焼結部品Ｗの上端面Ｗｃを押圧してダイス１内に焼結部品Ｗを圧入し、そして、上パンチ３の噛合面３ａがダイス１の外側固定面１ａに噛合する。さらに上パンチ３が下降すると、焼結部品Ｗは、その内歯Ｗｄが外側コアロッド４０の矯正面４ａと噛合し、下パンチ２の成形面２ｃと上パンチ３の成形面３ｃとの間で加圧される。このとき、焼結部品Ｗは、下パンチ２と上パンチ３の成形面２ｃ、３ｃの間で加圧されることによってその下端面Ｗｂおよび上端面Ｗｃがそれぞれ所定形状に成形されると共に、その材料が径方向に流動し、外歯Ｗａがダイス１の外歯固定面１ａによって固定されると共に、内歯Ｗｄが外側コアロッド４０の矯正面４ａに押しつけられてその形状に倣って矯正されることとなる。このとき、外側コアロッド４０に内嵌された所定の剛性を有する内側コアロッド４１が外側コアロッド４０の径方向内側への弾性変形を所定量だけ許容してバックアップするため、内歯Ｗｄは設定された通りの大きさで精度よく成形されることとなる。
【００１４】
ここで、コアロッド４の具体的な実施例を図２〜図４に基づき説明する。この実施例では、外側コアロッド４０の矯正面４ａにおける歯先径φＡを４０ｍｍ、外側コアロッド４０の内径およびこれに内嵌される内側コアロッド４１の外径φＢを２５ｍｍとし、内側コアロッド４１の内径φＣを１３ｍｍとする。また、外側コアロッド４０と、各内側コアロッド４１とのクリアランスは、０．００５〜０．０１５ｍｍであるとする。そして、複数の内側コアロッド４１として、ヤング率Ｅが６４ＧＰａ、５８ＧＰａ、５４ＧＰａ、４６ＧＰａ、２３ＧＰａ、２１ＧＰａの６種類のものが用意されており、外側コアロッド４０はヤング率が４６ＧＰａのものが用いられている。一方、上パンチ３と下パンチ２との間で加圧されて材料が径方向に流動することによってコアロッド４が径方向内側に受ける力Ｐを５００ＭＰａとする。図４は、このような条件の下で、各内側コアロッド４１（横軸）に対する外側コアロッド４０の矯正面４ａにおける歯先径の算出される変形量（縦軸）を示したグラフである。図４から明白であるように、ヤング率Ｅが６４ＧＰａから２１ＧＰａまでの間の異なる剛性を有する内側コアロッド４１を採用することにより、単一の外側コアロッド４０で、その歯先における変形量を約０．０１４〜０．０４４ｍｍの範囲で、すなわち、焼結部品Ｗの内歯Ｗｄの成形（矯正）を最大で約０．０３ｍｍ程度変化させることができる。
【００１５】
本発明は、以上に説明した通りであるから、製造しようとする成形品Ｗに応じて適当な剛性を有する内側コアロッド４１を外側コアロッド４０の内側に配置してコアロッドを構成し、コアサポータ４３の上端に締付け固定することにより、異なる成形品Ｗの内周面Ｗｄの矯正または成形する大きさや精度など（すなわち形状や寸法）に対応することができる。そのため、従来のように成形品Ｗの内周面Ｗｄの矯正または成形する大きさや精度など毎にコアロッド４全体を用意する必要がなく、外側コアロッド４０を各内側コアロッド４１に共通して使用することができることから、コストを削減することができる。また、矯正面４ａが摩耗などして交換する必要が発生した場合であっても、内側コアロッド４１が摩耗することはなく、外側コアロッド４０のみを交換するだけで済むため、コストを削減することができる。
【００１６】
所定形状に焼結部品が成形されると、上パンチ３を上昇移動させてダイス１内から退避させ、その後、ノックアウトピン２０を上昇駆動させることにより、ノックアウトプレート２１とスペーサ２２を介して下パンチ２を上昇移動させて焼結部品Ｗをダイス１内から押し出す。
【００１７】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることはない。外側コアロッド４０と内側コアロッド４１の径の大きさやヤング率、用意する内側コアロッド４１の数（群）などは、必要に応じて設定することができる。そして、本発明はサイジング用の成形型および成形方法に限定されることなく、鍛造など他の加工にも適用することができる。また、成形品の内周面は、内歯Ｗｄだけでなく内スプラインでもよく、また、平歯車だけでなくはすば歯車であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の成形型の実施の一形態を示す全体の断面図である。
【図２】本発明に従って構成されたコアロッドの断面図である。
【図３】本発明に従って構成されたコアロッドの端面図である。
【図４】内側コアロッドの異なる剛性に対する外側コアロッドの変形量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１９】
Ｗ：焼結部品（成形品）、  Ｗａ：外歯（外周面）、  Ｗｂ，Ｗｃ＝端面、  Ｗｄ：内歯（内周面）、  １：ダイス、  ２：下パンチ、  ３：上パンチ、  ４：コアロッド、４ａ：矯正面、  ４０：外側コアロッド、  ４１：内側コアロッド
【図１】
2006144050.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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