(57)【要約】【課題】歩留りが向上して、コストの削減を可能にする鍛造品の成形方法及びこれに使用する予備成形装置を提供すること。【解決手段】本発明の鍛造品の成形方法は、棒状の出発素材Ａを所定の長さに切断する切断工程と、切断した出発素材Ａを軸方向に圧縮変形させる、大径部１、３、９の素地となる大径素地部１５を形成する予備成形工程と、成形した予備成形品Ｂを型に嵌め、所望の形状の鍛造品に成形する鍛造工程とを備えている。また本発明の予備成形装置１７は、出発素材Ａの軸方向に摺動可能で出発素材Ａの周胴部の一部を保持するフローティングクランプ１９、２１と、出発素材Ａの両端面を挟持する固定受座２３及び可動受座２５とを備え、フローティングクランプ１９、２１の内壁面には大径素地部１５の成形を促す成形案内凹部３１、３３が設けられている。【選択図】              図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の出発素材を使用して大径部と小径部を有する鍛造品を成形する鍛造品の成形方法において、棒状の出発素材を所定の長さに切断する切断工程と、切断した出発素材を軸方向に圧縮変形させることによって、大径部の素地となる大径素地部を形成する予備成形工程と、成形した予備成形品を型に嵌め、所望の形状の鍛造品に成形する鍛造工程とを備えていることを特徴とする鍛造品の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の鍛造品の成形方法において、予備成形工程では出発素材の軸方向に摺動可能なフローティングクランプによって、出発素材における周胴部の一部を保持すると共に、出発素材の両端面を固定受座と可動受座の間に挟持させ、可動受座を軸方向に移動させることによって出発素材を軸方向に圧縮変形させ、フローティングクランプ内壁面に形成されている成形案内凹部によって案内させながら大径素地部を形成するようにしたことを特徴とする鍛造品の成形方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鍛造品の成形方法において、鍛造工程は予備成形品を中間成形品に加工する粗鍛造工程と、中間成形品を最終成形品に加工する仕上げ鍛造工程とによって構成されていることを特徴とする鍛造品の成形方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の鍛造品の成形方法において、鍛造工程の前段には予備成形工程によって成形された予備成形品に曲げ加工あるいは穴開け加工等の鍛造に先立っての予備処理を施す予備処理工程が設けられていることを特徴とする鍛造品の成形方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の鍛造品の成形方法において、鍛造工程の後段には鍛造工程によって成形された最終成形品にネジ加工あるいはバリ取り加工等の仕上げ処理を施す仕上げ処理工程が設けられていることを特徴とする鍛造品の成形方法。
【請求項６】
棒状の出発素材を使用して大径部と小径部を有する鍛造品を成形する鍛造品の成形方法において使用され、大径部の素地となる大径素地部を形成する予備成形装置であって、出発素材の軸方向に摺動可能で出発素材の周胴部の一部を保持するフローティングクランプと、出発素材の両端面を挟持する固定受座及び可動受座とを備え、フローティングクランプの内壁面には大径素地部の成形を促す成形案内凹部が設けられていることを特徴とする鍛造品の成形方法において使用する予備成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒状の出発素材を使用して大径部と小径部を有する鍛造品を成形する鍛造品の成形方法及び鍛造品の成形方法において、鍛造に先立って行なわれる予備成形工程で使用される予備成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば大径部が直径４０ｍｍ、小径部が直径３０ｍｍの図３に示すような鍛造品を成形する場合には、従来は大径部の直径に合わせて直径４０ｍｍの出発素材Ａを使用していた。この場合の鍛造品の成形方法を図４に基づいて説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように切断工程において直径４０ｍｍの出発素材Ａを、成形する鍛造品の形状、寸法等に応じて適宜の長さに切断する。次に図４（ｂ）に示すように予備処理工程において、成形する鍛造品の形状に合わせて熱を加えない状態で冷間曲げ加工を施す。
【０００３】
そして図４（ｃ）に示すように粗鍛造工程において、曲げ加工が施された出発素材Ａに対して所定の温度に加熱した状態で熱間粗鍛造を施し中間成形品Ｃを成形する。続いて図４（ｄ）に示すように仕上げ鍛造工程において、中間成形品Ｃに対して熱間仕上げ鍛造を施し、最終成形品Ｄに成形していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４（ｃ）に示す粗鍛造工程では、大径部に合わせて直径４０ｍｍの出発素材Ａを使用したことに関連して余剰の廃材Ｗが大量に発生してしまう。このような廃材Ｗはそのまま廃棄されるか、再利用され再び棒状の出発素材Ａに加工されるが、何れにしても歩留りが悪く、コストの増大を招来する大きな要因となっていた。
そこで、本発明は成形する鍛造品の小径部に対応した直径の出発素材を使用することを前提にし、これを実現させるための予備成形を鍛造に先立って行なうことで、歩留りが向上して、コストの削減を可能にする新規な鍛造品の成形方法及び鍛造品の成形方法において使用する予備成形装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、棒状の出発素材を使用して大径部と小径部を有する鍛造品を成形する鍛造品の成形方法において、棒状の出発素材を所定の長さに切断する切断工程と、切断した出発素材を軸方向に圧縮変形させることによって、大径部の素地となる大径素地部を形成する予備成形工程と、成形した予備成形品を型に嵌め、所望の形状の鍛造品に成形する鍛造工程とを備えていることを特徴とする鍛造品の成形方法である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の鍛造品の成形方法において、予備成形工程では出発素材の軸方向に摺動可能なフローティングクランプによって、出発素材における周胴部の一部を保持すると共に、出発素材の両端面を固定受座と可動受座の間に挟持させ、可動受座を軸方向に移動させることによって出発素材を軸方向に圧縮変形させ、フローティングクランプ内壁面に形成されている成形案内凹部によって案内させながら大径素地部を形成するようにしたことを特徴とする鍛造品の成形方法である。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の鍛造品の成形方法において、鍛造工程は予備成形品を中間成形品に加工する粗鍛造工程と、中間成形品を最終成形品に加工する仕上げ鍛造工程とによって構成されていることを特徴とする鍛造品の成形方法である。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の鍛造品の成形方法において、鍛造工程の前段には予備成形工程によって成形された予備成形品に曲げ加工あるいは穴開け加工等の鍛造に先立っての予備処理を施す予備処理工程が設けられていることを特徴とする鍛造品の成形方法である。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の鍛造品の成形方法において、鍛造工程の後段には鍛造工程によって成形された最終成形品にネジ加工あるいはバリ取り加工等の仕上げ処理を施す仕上げ処理工程が設けられていることを特徴とする鍛造品の成形方法である。
【００１０】
請求項６記載の発明は、棒状の出発素材を使用して大径部と小径部を有する鍛造品を成形する鍛造品の成形方法において使用され、大径部の素地となる大径素地部を形成する予備成形装置であって、出発素材の軸方向に摺動可能で出発素材の周胴部の一部を保持するフローティングクランプと、出発素材の両端面を挟持する固定受座及び可動受座とを備え、フローティングクランプの内壁面には大径素地部の成形を促す成形案内凹部が設けられていることを特徴とする鍛造品の成形方法において使用する予備成形装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。
図３は本実施の形態によって成形される鍛造品の一例を示す最終成形品の斜視図である。
最終成形品Ｄは図３に示すようにＵ字状をしており、湾曲した最終成形品Ｄの端部には、同形状の両端大径部１、３が設けられている。
両端大径部１、３は円筒状の部材で、軸方向の中心には所定深さの雌ネジ部５が形成されている。両端大径部１、３の外形寸法は一例として４０ｍｍに設定されている。
【００１２】
両端大径部１、３の間には、両端大径部１、３より径の小さな仮想円直径を有する小径部７が設けられている。小径部７は矩形断面の角棒状の部材をＵ字状に湾曲させたような形状を有している。また小径部７の中間には小径部７より仮想円直径の大きな中間大径部９が設けられている。中間大径部９は直径の大きな大径円板１１の上下に大径円板１１より直径の小さな円柱状のボス１３を形成した多段円柱状ないし多段円板状の部材である。
【００１３】
小径部７及び中間大径部９の説明で使用した仮想円直径とは、小径部７ないし中間大径部９の断面積を基に、これらが円形断面であった場合を想定して算出した仮想円の直径を意味する。
また実際には円形断面でない小径部７及び中間大径部９について使用した「小径」及び「大径」の語も、上記と同様、仮想円を想定することを前提として使用するものである。
本実施の形態では小径部７の仮想円直径が３０ｍｍ、中間大径部９の仮想円直径が両端大径部１、３の直径と同じ、４０ｍｍに設定している。また本実施の形態では、上記両端大径部１、３と中間大径部９を総称して「大径部」の語を使用する。
【００１４】
次に上記図３に示す最終成形品Ｄを成形する場合を例にとって図１、２に基づいて本発明の実施の形態に係る鍛造品の成形方法及び鍛造品の成形方法において使用する予備成形装置について具体的に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る鍛造品の成形方法の流れを示す説明図である。図２は本発明の実施の形態に係る予備成形装置の概要及びその作動状態を併せ示す縦断側面図並びに成形案内凹部における横断面図である。
【００１５】
本実施の形態では、出発素材Ａとして直径３０ｍｍの円形断面の丸棒を使用する。出発素材Ａとしては成形の容易な種々の金属製材料等が使用できる。本実施の形態では、一例として日本工業規格（ＪＩＳ）Ｈ４０００に規定する材質記号Ａ６０６１ＢＥ−０のアルミニウム合金を使用した。
出発素材Ａは図１（ａ）に示す切断工程において、最終成形品Ｄの形状、寸法等から割り出した所定の長さに切断する。また切断によって生じた内部応力等を除去し、金属組織を安定化させるために必要に応じて鈍し処理を行なう。
【００１６】
次に図１（ｂ）に示す予備成形工程において、切断した出発素材Ａを軸方向に圧縮変形させることによって大径部（両端大径部１、３及び中間大径部９の両方を意味する。以下同様の意味で使用する。）の素地となる大径素地部１５を形成する。
大径素地部１５は図示のようなラグビーボール状の幾分いびつな球体形状を有しており、その最大直径は大径部の直径よりも大きく、両端大径部１、３及び中間大径部９を形作るのに充分な体積を有している。
【００１７】
予備成形工程では、図２に示すような予備成形装置１７が使用される。予備成形装置１７は出発素材Ａの軸方向に摺動可能で出発素材Ａの周胴部の一部を保持する二基のフローティングクランプ１９、２１と、フローティングクランプ１９、２１の摺動を案内するガイド２２と、出発素材Ａの両端面を挟持する固定受座２３及び可動受座２５とを備えている。
フローティングクランプ１９、２１はそれぞれ上クランプ２７と下クランプ２９とによって構成される分割式の構造を有している。上クランプ２７及び下クランプ２９の内壁面には、大径素地部１５の成形を促す成形案内凹部３１、３３が設けられている。
【００１８】
このうち成形案内凹部３１は両端大径部１、３を成形するのに使用される部分であり、図２に示すようにフローティングクランプ１９では左側に位置し、フローティングクランプ２１では右側に位置している。
また成形案内凹部３３は中間大径部９を成形するのに使用される部分であり、図２に示すようにフローティングクランプ１９では右側に位置し、フローティングクランプ２１では左側に位置している。
【００１９】
固定受座２３と可動受座２５には、共に出発素材Ａの端面を保持するための凹陥部３５が形成されている。固定受座２３は図示しない基盤に対して取り付けられ、固定状態を維持している。一方、可動受座２５は油圧等を利用した図示しない適宜の駆動手段の可動部に対して取り付けられ、所定の方向（本実施の形態では出発素材Ａの軸方向）に所定ストローク往復動し、出発素材Ａに軸方向の圧縮力を加える。
【００２０】
予備成形工程では、先ず図２（ａ）に示すようにフローティングクランプ１９、２１におけるそれぞれの下クランプ２９の上に出発素材Ａを載置して、固定受座２３と可動受座２５におけるそれぞれの凹陥部３５に出発素材Ａの両端面を保持させ、挟持状態とする。
次にフローティングクランプ１９、２１におけるそれぞれの上クランプ２７を上方から宛がい、出発素材Ａの周胴部の一部を下クランプ２９と共に保持し、大径部を形成したい部位に対応した位置にガイド２２に沿って各フローティングクランプ１９、２１を移動させる。
【００２１】
次に図２（ｂ）に示すように可動受座２５を固定受座２３側に移動させることによって出発素材Ａに軸方向に押圧力を加える。これによって出発素材Ａは圧縮され、軸方向に収縮すると共に、これと直交する半径方向に膨張する。
また出発素材Ａの軸方向の収縮に伴って、フローティングクランプ１９、２１も可動受座２５の移動方向に移動するようになり、出発素材Ａの半径方向の膨張に伴って、出発素材Ａの一部は成形案内凹部３１、３３に案内されながら成形案内凹部３１、３３内に至るようになり、図示のような形状の予備成形品Ｂが成形される。
【００２２】
そして、図１（ｃ）に示す予備処理工程において、予備成形工程によって成形された予備成形品Ｂは熱を加えない状態で鍛造に先立っての予備処理としての冷間曲げ加工が行なわれ、図示のようなＵ字状に湾曲成形が行なわれる。
次に図１（ｄ）に示す粗鍛造工程に移行し、予備成形品Ｂを中間成形品Ｃに加工する。粗鍛造工程は成形を容易にするために鍛造工程を２工程に分け、次に述べる仕上げ鍛造工程において精度の高い最終成形品Ｄが得られるように粗成形する工程である。
【００２３】
粗鍛造工程では、ハンマないしプレス機を使用し、成形しようとする形状に応じて形彫りした上型と下型を用い、上型をハンマないしプレス機の押圧板、下型を金敷きないしプレス機のベース盤に取り付けて、所定温度に加熱した予備成形品Ｂに対して上型を落下させて鍛造を行なう。尚、この点については次に述べる仕上げ鍛造工程でも同様である。
粗鍛造を行なうと図示のように中間成形品Ｃには至らない余剰部分である廃材Ｗが発生する。しかし本実施の形態では最終成形品Ｄの小径部７の仮想円直径に相当する直径３０ｍｍの出発素材Ａを使用し、上述の予備成形工程において、鍛造に先立って大径素地部１５を形成するようにしたことにより、図４（ｃ）に示す直径４０ｍｍの出発素材Ａを使用した従来の鍛造品の成形方法における粗鍛造に比べて廃材Ｗの発生量は遥かに少なくなっている。
【００２４】
次に図１（ｅ）に示す仕上げ鍛造工程に移行し、中間成形品Ｃを最終成形品Ｄに加工する。仕上げ鍛造工程は鍛造工程を２工程に分けた他の１つの工程であり、最終成形品Ｄの品質に直結する精度の要求される工程である。
仕上げ鍛造工程でも上記粗鍛造工程と同様、ハンマないしプレス機が使用され、所定の温度に加熱した中間成形品Ｃに対して上型を落下させて鍛造を行なう。
そして、仕上げ処理工程に移行し、両端大径部１、３に対して仕上げ処理としてのネジ加工が施され、雌ネジ部５を形成し、バリ取り加工等の仕上げ処理が行なわれ、図３に示すような最終成形品Ｄが得られる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、鍛造品の形状によっては成形が容易な場合もあり、その場合には鍛造工程を粗鍛造工程と仕上げ鍛造工程の２工程に分けずに１工程のみによって行なうことも可能である。あるいはこれとは逆に鍛造品の形状が複雑で成形が困難な場合には更に工程を増やし、３工程以上に分けて鍛造を行なうことも可能である。
【００２６】
また鍛造品の形状によっては中間大径部９が複数箇所設けられる場合や中間大径部９が存在しない場合もあり、その場合には、フローティングクランプ１９、２１を更に増設したり、一基のみ設けるようにすることも可能である。
また鍛造品の形状によっては予備処理工程と、仕上げ処理工程のいずれか一方、あるいは双方を省略することも可能であり、その処理の内容も雄ネジの形成、止め輪を嵌めるための溝加工、雌ネジの形成を容易にするための穴開け加工、あるいは焼入れやメッキ等の表面処理等、種々の処理が採用できる。
また出発素材Ａの材料としては組成を異にする他のアルミニウム合金やアルミニウム単体、銅等の他の非鉄金属、あるいはこれらを含有する合金、軟鋼等、比較的成形の容易な鉄、あるいはこれらを含有する合金等が使用できる。
さらに、上記実施の形態では、３ヶ所に大径素地部１５を形成する例を示したが本発明はこれに限定されず、１ヶ所または２ヶ所、或いは４ヶ所以上に大径素地部１５を形成する場合にも適用できる。また、最終形成品ＤはＵ字状に湾曲する形状を有しているが、コの字状、クランク形状等、湾曲する形状に拘わらず本発明を適用でき、さらに最終製品が湾曲しない真っ直ぐな形状のものでも本発明を適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、成形する鍛造品の小径部に対応した直径の出発素材を使用することを前提にし、これを実現させるための予備成形を鍛造に先立って行なうことで、歩留りが向上して、コストの削減ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る鍛造品の成形方法の流れを示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る鍛造品の成形方法において使用する予備成形装置の概要及び作動状態を併せ示す縦断側面図並びに成形案内凹部における横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る鍛造品の成形方法によって成形される鍛造品の一例を示す最終成形品の斜視図である。
【図４】従来の鍛造品の成形方法の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１  両端大径部                        ３  両端大径部
５  雌ネジ部                          ７  小径部
９  中間大径部                      １１  大径円板
１３  ボス                            １５  大径素地部
１７  予備成形装置                    １９  フローティングクランプ
２１  フローティングクランプ          ２２  ガイド
２３  固定受座                        ２５  可動受座
２７  上クランプ                      ２９  下クランプ
３１  成形案内凹部（両端大径部成形用の）
３３  成形案内凹部（中間大径部成形用の）
３５  凹陥部                            Ａ  出発素材
Ｂ  予備成形品                        Ｃ  中間成形品
Ｄ  最終成形品                        Ｗ  廃材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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