(57)【要約】【課題】フランジ部と軸方向ボス部とこれらを連設するウェブ部とから成る鍛造品の成形時における変形を防止して薄肉化を図ることが可能な横型高速鍛造機を提供する。【解決手段】フランジ部１ａと軸方向ボス部１ｂとこれらを連設するウェブ部１ｃとから成る鍛造品１を成形する横型高速鍛造機１１であって、フランジ部の外周面を成形する成形リングダイス１２と、フランジ部とウェブ部とボス部を成形するリング状の成形ダイス１３と、成形ダイスを貫通可能とされボス部の端面を押して成形リングダイスから鍛造品を押し出すエジェクタ１６と、成形リングダイス及び成形ダイスと協働して鍛造品を成形するパンチ２０と、成形ダイスに設けられ、成形後パンチが鍛造品から離隔したときにフランジ部を押して成形リングダイスから型離れさせる押出機構１５とを備えた構成としたものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ部と軸方向ボス部とこれらを連設するウェブ部とから成る鍛造品を成形する横型高速鍛造機であって、
前記フランジ部の外周面を成形する成形リングダイスと、
前記フランジ部とウェブ部とボス部を成形するリング状の成形ダイスと、
前記成形ダイスを貫通可能とされ前記ボス部の端面を押して前記成形リングダイスから前記鍛造品を押し出すエジェクタと、
前記成形リングダイス及び成形ダイスと協働して前記鍛造品を成形するパンチと、
前記成形ダイスに設けられ、成形後前記パンチが前記鍛造品から離隔したときに前記フランジ部を押して前記成形リングダイスから型離れさせる押出機構と
を備えたことを特徴とする横型高速鍛造機。
【請求項２】
前記押出機構は、
前記成形ダイスに前記フランジ部と対向し且つ前記エジェクタの外側に軸方向に平行に穿設された複数の小孔と、
前記小孔に軸方向に摺動自在に嵌挿され、先端が前記成形ダイスから突出したときに前記フランジ部を押し出す押出ピンと、
前記成形ダイスとダイス背板との間に前記エジェクタの軸方向に摺動自在に収納され前記押出ピンの基端を固定するホルダと、
前記ダイス背板と前記ホルダとの間に縮設され前記押出ピンを押し出す方向に付勢する弾性部材と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の横型高速鍛造機。
【請求項３】
前記複数の押出ピンは、周方向に等配され、前記ホルダは、リング状をなして前記エジェクタが遊貫することを特徴とする請求項２に記載の横型高速鍛造機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フランジ部と軸方向ボス部とこれらを連設するウェブ部とから成る鍛造品を成形する横型高速鍛造機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すようなフランジ部１ａと軸方向ボス部１ｂとこれらを連設するウェブ部１ｃとを有するミッションギヤ等のギヤ類の鍛造素材（以下「鍛造品」という）１は、図５に示す周知の横型高速鍛造機（ハテバー鍛造機）２により機械構造用鋼を熱間鍛造して成形される。この横型高速鍛造機２は、成形リングダイス３、リング状の成形ダイス４、ダイス背板５、ダイス背板５と成形ダイス４を貫通可能とされ鍛造品１のボス部１ｂを押して成形リングダイス３から鍛造品１を押し出すエジェクタ６、ブロック７、これらを収納するダイスホルダ８、ロッキングリング９、及びパンチ（図示せず）等により構成されている。
【０００３】
横型高速鍛造機２は、成形後の鍛造品（製品）１のボス部１ｂ先端をエジェクタ６で横方向に水平に押し出す方式が採用されており、押し出し後に鍛造品１を水平方向に次工程へ搬送する際にエジェクタ６の先端が成形リングダイス３に対して突出した場合、鍛造機の搬送機構上鍛造品１と干渉するため、鍛造品のボス部１ｂを押し出すことでこれを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記横型高速鍛造機２においては図５に２点鎖線で示すようにエジェクタ６により鍛造品１を押し出す時に、フランジ部１ａとその外周面１ｄとを拘束する成形リングダイス３との摩擦による反力のためにフランジ部１ａのボス部１ｂ側への反り（変形）が発生する。特に、熱間鍛造においては成形直後の高温（約１１００℃）の鍛造品１のボス部１ｂをエジェクタ６で押し出すために図６に示すようにウェブ部１ｃの肉厚（ウェブ厚）が薄いと反りやすい。また、フランジ部１ａやウェブ部１ｃの反りαに付随して、フランジ部１ａの外径（鍔形）Ｄの公差外れ、ボス部長さＬのバラツキ等が発生する。
【０００５】
従って、フランジ部１ａやウェブ部１ｃの反りを防止するために、これらフランジ部１ａの肉厚（鍔厚）やウェブ部１ｃの肉厚、特にウェブ部１ｃの肉厚を薄くすることができず、薄肉軽量化の障害となっている。
更に、成形リングダイス３からの型離れを良くするためにフランジ部１ａの外周面（成形リングダイスの内周面２ａ）１ｄの抜け勾配θを大きく取り（最大約１°３０’程度）、抵抗を少なくする必要があり、結果的にギヤを刻設する際の加工代を多く取らざるを得ず、歩留まりが悪くなる。また、鍛造品１のフランジ部１ａやウェブ部１ｃの肉厚が厚いと、軽量化を図るために製品（ギヤ）に加工する際に余肉を切削する必要があり、加工コストが高くなる。このため、ギヤ類の鍛造品１のフランジ部１ａやウェブ部１ｃの薄肉化が望まれている。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、フランジ部と軸方向ボス部とこれらを連設するウェブ部とから成る鍛造品の成形時における変形を防止して薄肉化を図ることが可能な横型高速鍛造機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために発明によれば、フランジ部と軸方向ボス部とこれらを連設するウェブ部とから成る鍛造品を成形する横型高速鍛造機であって、前記フランジ部の外周面を成形する成形リングダイスと、前記フランジ部とウェブ部とボス部を成形するリング状の成形ダイスと、前記成形ダイスを貫通可能とされ前記ボス部の端面を押して前記成形リングダイスから前記鍛造品を押し出すエジェクタと、前記成形リングダイス及び成形ダイスと協働して前記鍛造品を成形するパンチと、前記成形ダイスに設けられ、成形後前記パンチが前記鍛造品から離隔したときに前記フランジ部を押して前記成形リングダイスから型離れさせる押出機構とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
成形リングダイスと成形ダイスとの間に鍛造成形すべきワークを搬入し、パンチにより加圧してフランジ部とボス部とこれらを連設するウェブ部とから成る鍛造品を成形する。成形後パンチが鍛造品から離隔すると、これに伴い押出機構が前記鍛造品のフランジ部を前記成形リングダイスから押し出す。同時にボス部が成形ダイスから引き出される。これにより、前記フランジ部の外周面が前記成形リングダイスの内周面から、ボス部の外周面が前記成形ダイスの内周面から夫々抜け勾配に応じて離隔して型離れする。次いで、エジェクタが前記ボス部の端面を押動して前記鍛造品を前記成形リングダイスから押し出す。このときフランジ部の外周面が成形リングダイスの内周面から離隔して型離れしていることで、押出の際の抵抗が大幅に低減され、フランジ部、ウェブ部の変形が防止される。これにより、フランジ部、ウェブ部の薄肉化が図られると共に、成形リングダイスの内周面及びフランジ部外周面の抜け勾配を小さくすることが可能となる。
【０００９】
請求項２の発明では、前記押出機構は、前記成形ダイスに前記フランジ部と対向し且つ前記エジェクタの外側に軸方向に平行に穿設された複数の小孔と、前記小孔に軸方向に摺動自在に嵌挿され、先端が前記成形ダイスから突出したときに前記フランジ部を押し出す押出ピンと、前記成形ダイスとダイス背板との間に前記エジェクタの軸方向に摺動自在に収納され前記押出ピンの基端を固定するホルダと、前記ダイス背板と前記ホルダとの間に縮設され前記押出ピンを押し出す方向に付勢する弾性部材とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
押出ピンは、弾性部材によりホルダを介して押し出されて先端が成形ダイスから突出しており、ワークが搬入されてパンチにより加圧されるとこれに伴い後退して成形ダイスと面一となる。成形後パンチが鍛造品から離隔すると、押出ピンが弾性部材により押し出されて先端が成形ダイスから突出し、前記鍛造品のフランジ部を押して成形リングダイスから型離れさせる。
【００１１】
請求項３の発明では、前記複数の押出ピンは、周方向に等配され、前記ホルダは、リング状をなして前記エジェクタが遊貫することを特徴とする。
複数の押出ピンが周方向に等配されていることでフランジ部を安定して押すことができる。また、ホルダは、リング状をなしていることで複数の押出ピンを同時に且つ安定して押し出すことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明に係る横型高速鍛造機の概略構成を示す。横型高速鍛造機１１は、熱間鍛造により鍛造品１を成形するもので、鍛造品１のフランジ部１ａを成形する成形リングダイス１２、フランジ部１ａとボス部１ｂ及びウェブ部１ｃを成形するリング状の成形ダイス１３及びダイス背板１４、成形ダイス１３とダイス背板１４との間に介装されてフランジ部１ａを押し出す押出機構としてのピンエジェクタ機構１５、ダイス背板１４とピンエジェクタ機構１５のホルダ２１と成形ダイス１３の各孔１４ａと２１ａと１３ａを貫通し、先端がボス部１ｂの受部をなすと共に当該ボス部１ｂの先端面を押して成形リングダイス１２から鍛造品１を押し出すエジェクタ１６、エジェクタ１６を押動するブロック１７、これらを収納するホルダ１８、ロッキングリング１９、及びパンチ２０等により構成されている。
【００１３】
そして、成形リングダイス１２の内周面１２ａは、抜け勾配が設けられており、その大きさは、３０分（３０’）程度の小さい勾配とされている。また、成形ダイス１３の孔１３ａのボス部１ｂの外周面と対応する内周面にも従来程度の抜け勾配が設けられている。
成形ダイス１３のダイス背板１４と対向する端面には孔１３ａと同心的に鍛造品１のフランジ部１ａの外径と略同径で適宜の深さの穴１３ｂが設けられている。また、ダイス背板１４の成形ダイス１３と対向する端面にも穴１３ｂと同径で適宜の深さの穴１４ｂが設けられている。これらの穴１３ｂと１４ｂとにより成形ダイス１３とダイス背板１４との間にエジェクタ１６と同心的に円筒形状のピンエジェクタ機構１５の収納空間Ｓが形成されている。
【００１４】
そして、成形ダイス１３の端面１３ｃには鍛造品１のフランジ部１ａの一側端面と対向し、その幅の略中央位置に、小孔１３ｄが周方向に沿って複数例えば、４個等配され且つ孔１３ａの回りに軸方向に平行に穿設されている。これらの小孔１３ｄは、各一端が成形ダイス１３の端面１３ｃに開口し、各他端が穴１３ｂの端面（底面）に開口している。
【００１５】
ピンエジェクタ機構１５は、ホルダ２１、押出ピン２２、及びホルダ２１と押出ピン２２を押し出す弾性部材としての皿バネ２３から成る。ホルダ２１は、略フランジ部１ａの外径と略同径の厚肉のリング状をなし、ダイス背板１４と対向する端面に適宜深さの穴２１ｂが孔２１ａと同心的に穿設されている。このホルダ２１は、収納空間Ｓ内に軸方向に所定距離（例えば、３〜５ｍｍ程度）摺動可能に嵌挿されている。
【００１６】
ホルダ２１の一側端面には成形ダイス１３の各小孔１３ｄと対応して穴２１ｃが穿設されており、各穴２１ｃに押出ピン２２の基端が嵌合固定されている。押出ピン２２は、軸部が成形ダイス１３の小孔１３ｄに軸方向に摺動自在に嵌挿されている。この押出ピン２２は、ホルダ２１の図中右端面がダイス背板１４の穴１４ｂの端面（底面）に当接している状態において先端面が成形ダイス１３の端面１３ｃと面一をなし、図中左端面が成形ダイス１３の穴１３ｂの端面に当接した状態において当該成形ダイス１３の端面１３ｃから前記所定距離突出可能とされている。
【００１７】
ホルダ２１の穴２１ｂ内には、リング状の皿バネ２３が複数枚例えば、６枚交互に収納されており、一側端の皿バネ２３が穴２１ｂの端面に圧接し、他側端の皿バネ２３がダイス背板１４の凹部１４ｂの端面に圧接しており、ホルダ２１を介して押出ピン２２の先端を成形ダイス１３の端面から押し出す方向にばね力を付与している。このように皿バネ２３を使用することで、短いストロークで大きなトルク（押出力）を得ることが可能となる。
【００１８】
以下に作用を説明する。
図１においてピンエジェクタ機構１５は、成形すべきワークが成形リングダイス１２及び成形ダイス１３に搬入される前の状態では、皿バネ２３のばね力によりホルダ２１が図中左方に押動され、各押出ピン２２の先端が成形ダイス１３の端面から前記所定距離（３〜５ｍｍ程度）突出している（図２及び図３参照）。
【００１９】
成形リングダイス１２及び成形ダイス１３の中に所定形状に成形された高温のワークが搬入され、パンチ２０が図中右方に移動して鍛造成形され、鍛造品１が成形される。このとき、ピンエジェクタ機構１５の押出ピン２２は、パンチ２０の鍛造圧（加圧力）により鍛造品１のフランジ部１ａの端面により先端が押圧されて皿バネ２３のばね力に抗して孔１３ｄに押し込められ、図示のように成形ダイス１３の端面１３ｃと面一となっている。
【００２０】
鍛造成形後パンチ２０が図中左方に後退して鍛造品１から離隔し、鍛造品１に加えられた鍛造圧が解除されると、図２に示すようにホルダ２１が皿バネ２３のばね力により図中左方に押動される。これに伴い押出ピン２２の先端が成形ダイス１３の端面１３ｃから突出して鍛造品１のフランジ部１ａを、周方向に等間隔で４箇所且つその幅の略中央位置を押して成形リングダイス１２から前記所定距離（３〜５ｍｍ程度）押し出す。同時にボス部１ｂが成形ダイス１３から前記所定距離引き出される。
【００２１】
鍛造品１は、成形リングダイス１２の内周面１２ａ及び成形ダイス１３の孔１３ａの内周面に抜け勾配が設けられていることでフランジ部１ａが前記所定距離押し出されるとその外周面１ｄが成形リングダイス１２の内周面１２ａから僅かに離隔し、ボス部１ｂの外周面が成形ダイス１３の孔１３ａの内周面から僅かに離隔して型離れして摺動抵抗が極めて小さくなり、且つ成形リングダイス１２の抜け勾配が３０分程度と小さいことでフランジ部１ａが成形リングダイス１２内で倒れることが防止される。また、押出ピン２２を周方向に４本等間隔で配置することでフランジ部１ａを安定して押し出すことが可能となる。
【００２２】
尚、押出ピン２２の数は、上記４本に限定されるものではなく、３本、或いは４本以上使用しても良いことは勿論である。また、押出ピン２２のストローク（エジェクト距離）は、鍛造品１のフランジ部１ａの外周面１ｄを成形リングダイス１２の内周面１２ａから型離れさせる最小距離あれば良く、前述したように３〜５ｍｍ程度で十分である。
【００２３】
次いで、図３に示すようにブロック１７が不図示のカム機構により図中左方に押動され、これに伴いエジェクタ１６が鍛造品１のボス部１ｂを押して成形ダイス１３及び成形リングダイス１２から横方向に水平に押し出す。
上述したように鍛造品１は、エジェクタ１６によりボス部１ｂが押し出される前に押出ピン２２により大径のフランジ部１ａが成形リングダイス１２から、ボス部１ｂが成形ダイス１３から夫々僅かに型離れして摺動抵抗が極めて小さい状態（ほぼ０）になっており、この状態でボス部１ｂがエジェクタ１６により押し出されることで、フランジ部１ａ及びウェブ部１ｃの反りが防止され、成形リングダイス１２から正常な状態で押し出される。
【００２４】
これにより、鍛造品１は、成形リングダイス１２からの押出時におけるフランジ部１ａ、ウェブ部１ｃの反り等の変形が極めて低減され、これに伴うフランジ部１ａの外径のバラツキ、ウェブ厚のバラツキが大幅に低減される。従って、鍛造品１のフランジ部１ａ、ウェブ部１ｃの肉厚を薄くすることが可能となる。更に、成形リングダイス１２の内周面１２ａの抜け勾配を前述したように３０分程度と小さく（従来の１／３程度）することが可能となり、フランジ部１ａの余肉を大幅に小さくすることが可能となる。これにより、鍛造品（製品）１の歩留まりが向上し、また、ギヤ加工時における加工コストの低減が図られる。
【００２５】
因みに、上記本願発明の鍛造機を使用した試験結果の一例を示すと、フランジ部の外径８５ｍｍ、肉厚２３．１ｍｍの鍛造品の場合、従来の鍛造機においてはウェブ部の肉厚１１．０５ｍｍに対して、６．０ｍｍ（１０個）と略半分程度の肉厚とすることが可能となり、フランジ部の反りが０．０８ｍｍ〜０．１６ｍｍ（１００個の平均が０．１２ｍｍ（基準≦０．５ｍｍ））であった。これにより、本願発明が極めて有効であることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フランジ部と軸方向ボス部とこれらを連設するウェブ部とから成る鍛造品を成形する際に、フランジ部やウェブ部の反りを防止することができ、これらフランジ部やウェブ部の肉厚を薄くすることができ、薄肉軽量化を図ることが可能となる。
【００２７】
更に、成形リングダイスからの型離れを良くするためのフランジ部の外周面の抜け勾配を小さくすることができ、歩留まりが向上すると共に製品に加工する際の加工代を少なくすることができる。また、フランジ部やウェブ部の肉厚を薄くすることができることで、製品に加工する際の余肉を切削する必要が無くなり、加工コストの低減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る横型高速鍛造機の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す横型高速鍛造機において鍛造品の成形後における押出機構の作動を示す説明図である。
【図３】図２に示す横型高速鍛造機において鍛造品をエジェクタで成形リングダイスから押し出す作動を示す説明図である。
【図４】フランジ部と軸方向ボス部とこれらを連設するウェブ部とから成る鍛造品の断面図である。
【図５】図４に示す鍛造品を成形する従来の横型高速鍛造機の断面図である。
【図６】従来の横型高速鍛造機により鍛造した鍛造品のフランジ部及びウェブ部の変形を示す説明図である。
【符号の説明】
１  鍛造品
１ａ  フランジ部
１ｂ  ボス部
１ｃ  ウェブ部
１１  横型高速鍛造機
１２  成形リングダイス
１３  成形ダイス
１６  エジェクタ
１５  ピンエジェクタ機構（押出機構）
２０  パンチ
２１  ホルダ
２２  押出ピン
２３  皿バネ（弾性部材）
【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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