(57)【要約】【課　　題】良好な内径プロファイルを有する鍛造品の工業的有利な製造方法を提供する。【解決手段】内径部を中抜きした粗成形品の内径プロファイルパンチが当接する当該粗成形品の一端面の抜け側周縁部を拘束せず、当該粗成形品のその他の両端面と外径部とを金型にて拘束した後、当該粗成形品の内径部を内径プロファイルパンチで鍛造成形し、非拘束部に余肉部を形成させることを特徴とする異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法。【選択図】図５
2004114134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径部を中抜きした粗成形品の内径プロファイルパンチが当接する当該粗成形品の一端面の抜け側周縁部を拘束せず、当該粗成形品のその他の両端面と外径部とを金型にて拘束した後、当該粗成形品の内径部を内径プロファイルパンチで鍛造成形し、非拘束部に余肉部を形成させることを特徴とする異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法。
【請求項２】
さらに前記粗成形品の外径部の一部をも拘束せず、その他の外径部を金型にて拘束することを特徴とする請求項１記載の異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法。
【請求項３】
前記内径プロファイルパンチが前記粗成形品の案内部を備えており、前記鍛造成形がしごき加工にて行われ、前記余肉部形成後に前記余肉部が端面切削加工にて除去されることを特徴とする請求項１または２記載の異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法。
【請求項４】
前記外径部の拘束幅ｔが、前記外径部の全幅Ｔに対し、
Ｔ×０．１≦ｔ≦Ｔ×０．５
であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法。
【請求項５】
金型に拘束されている粗成形品への加圧を緩衝する背圧装置が設けられ、背圧力が加圧力に対し１〜３％となるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の製造方法にて成形された鍛造品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は、異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法としては、例えばオートバイ等に使用されるスターティングカムボディの鍛造方法が知られている。スターティングカムボディとは、通常内径部にローラ転動溝（カムプロファイル）と内周円とを結ぶ異形なプロファイル部を有する中空円板状部品である。この鍛造方法は、予め内径部を中抜きした粗成形品をダイ内のワークセット部に挿入し、この粗成形品の外径部を拘束しつつ、両端面を固定し、パンチを粗成形品の内径部に挿入し、余肉を打ち抜くという冷間鍛造方法である（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３３３５４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来公知の鍛造方法では、粗成形品の外径部を拘束し、且つ両端面を固定しながら鍛造成形するため、鍛造時の肉の流れが少なく、このため、製品として機能する内径プロファイル部に打ち抜き加工時の欠陥（剥離、バリ等）が発生し、この欠陥が製品の内径プロファイル部に除去されきれずに残存し、不良品の原因となる問題がある。特に異形な内径プロファイル部を有する製品では、工業的生産上、この欠陥を除去する後加工が非常に困難であるため、この欠陥がしばしば工業的生産にとって大きな問題となる。
さらに、上記のように粗成形品をほぼ全域に渡って拘束すれば、肉の流れが少なくなるため、非常に大きな成形荷重が必要となり、よって、金型寿命が短命化し、生産効率が悪くなるという問題もある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決して、工業的有利な良好な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法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、本発明者らは鋭意検討した結果、内径部を中抜きした粗成形品の（イ）内径プロファイルパンチが当接する当該粗成形品の一端面の抜け側周縁部と所望によりさらに（ロ）外径部の一部とを拘束せず、当該粗成形品のその他の両端面と外径部とを金型にて拘束した後、当該粗成形品の内径部を内径プロファイルパンチで鍛造成形し、非拘束部に余肉部を形成させることで、良好な内径プロファイル形状を有する鍛造品を容易に且つ工業的有利に製造できることを知見した。尚、前記余肉部とは、前記内径プロファイルパンチによる鍛造代を打ち抜くことによって、上記拘束されない前記内径プロファイルパンチが当接する前記粗成形品の一端面の抜け側周縁部と外径部の一部に形成される肉部分をいう。尚、ここでいう肉とは、鍛造品の素材、例えば鋼材をいう。
【０００６】
また本発明者らは、前記内径プロファイルパンチが前記粗成形品の案内部を備えており、前記鍛造成形がしごき加工にて行われ、前記余肉部形成後に前記余肉部が例えば端面切削加工にて除去されることで、より好適に異形な内径プロファイル形状を有する鍛造品を製造できることも知見した。
さらに本発明者らは、前記外径部の拘束幅ｔが、前記外径部の全幅Ｔに対し、Ｔ×０．１≦ｔ≦Ｔ×０．５とし、また、金型に拘束されている粗成形品への加圧を緩衝する背圧装置が設けられ、背圧力が加圧力に対し１〜３％となるように設定されていることで、成形荷重を軽減させ、それに伴い金型の長寿命化が図れるようになり、また、鍛造時の粗成形品の反りを抑制することもできるため、より有利に良質な製品が製造できることをも知見した。
本発明者らは、このような知見を得て、さらに種々検討を重ねて本発明を完成させるに至った。
【０００７】
したがって本発明は、
（１）　内径部を中抜きした粗成形品の内径プロファイルパンチが当接する当該粗成形品の一端面の抜け側周縁部を拘束せず、当該粗成形品のその他の両端面と外径部とを金型にて拘束した後、当該粗成形品の内径部を内径プロファイルパンチで鍛造成形し、非拘束部に余肉部を形成させることを特徴とする異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法、
（２）　さらに前記粗成形品の外径部の一部をも拘束せず、その他の外径部を金型にて拘束することを特徴とする（１）記載の異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法、
（３）　前記内径プロファイルパンチが前記粗成形品の案内部を備えており、前記鍛造成形がしごき加工にて行われ、前記余肉部形成後に前記余肉部が端面切削加工にて除去されることを特徴とする（１）または（２）記載の異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法、
（４）　前記外径部の拘束幅ｔが、前記外径部の全幅Ｔに対し、Ｔ×０．１≦ｔ≦Ｔ×０．５であることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法、
（５）　金型に拘束されている粗成形品への加圧を緩衝する背圧装置が設けられ、背圧力が加圧力に対し１〜３％となるように設定されていることを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載の異形な内径プロファイルを有する鍛造品の製造方法、
（６）　（１）ないし（５）のいずれかに記載の製造方法にて成形された鍛造品、
に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面に示した実施例に基づいて説明する。図１〜図９は本発明の実施例を示すものであり、図１は本発明の製造方法にて製造される鍛造品の成形前後の一例を示す平面図である。図２は本発明の製造方法のための鍛造設備の一例を示す概略構成図である。図３は図２の指定個所４０の部分拡大図であり、内径部を中抜きした粗成形品を金型内にセットしたときの状態を示すものである。図４は図３に示す当該粗成形品のセット後に当該粗成形品をパンチとノックアウトで拘束したときの状態を示すものである。図５は図４の状態でパンチを降下させ、当該粗成形品の内径部を鍛造成形しているときの状態を示すものである。図６は図５の状態でしごき加工しているときの状態を示すものである。図７は鍛造成形直後の状態を示すものである。図８は当該粗成形品の外径部の拘束率［（拘束幅ｔ／全幅Ｔ）×１００］と当該粗成形品の内径部を鍛造成形する際の成形荷重との関係、および当該背圧装置の背圧力を成形荷重に対し１％または３％に設定した際の前記外形部の拘束率と当該鍛造品の反り量との関係を示すものである。図９は本発明方法と従来公知の製造方法にて鍛造成形されたそれぞれの鍛造品の内径プロファイル面を示す外観写真である。
【０００９】
先ず図１を参照して、本発明を用いることで好適に鍛造成形できる製品としては、例えばオートバイ等に使用されるスターティングカムボディ等の内径部に異形なプロファイル形状を有する中空円板状部品２０が挙げられる。この部品は内径部２１にローラ転動溝２２を３ヵ所有する製品であり、このローラ転動溝２２が機能上重要な役割を果たすため、所望される形状は実際には工業生産上複雑であり、且つ高い寸法精度が要求される。よって、予め内径部を中抜きした粗成形品２３の斜線部に示す個所を、欠陥（剥離、バリ等）無く、且つ寸法精度良く打ち抜かなければならない。また、図示はしないが、内径部にスプライン状の歯を有するような機能部品においても同様の精度が求められる。
【００１０】
図２を併せて参照して、本発明の製造方法は例えば図２に示すような鍛造設備（金型）５０で可能であり、この鍛造設備５０は、好ましくは、（イ）内径部を中抜きした粗成形品３０の上記した一部を拘束し、且つ所定の下死点Ｄの位置まで押圧するパンチ３１と、（ロ）前記粗成形品３０の上記した他部を拘束し、且つ鍛造成形後の鍛造品を金型外へ排出するノックアウト３２と、（ハ）前記ノックアウト３２を前記排出方向に押し出すノックアウトピン３３と、（ニ）内径部を所望形状に鍛造成形する内径プロファイルパンチ３４と、（ホ）前記ノックアウト３２の下方で、前記パンチ３１の押圧方向に対し受圧方向に前記粗成形品３０を支持する背圧装置（ガスクッション）３５と、（ヘ）前記パンチ３１と前記ノックアウト３２と前記内径プロファイルパンチ３４とを画設するダイ３６とから構成される。
【００１１】
図３を併せて参照して、予め熱間鍛造等にて内径部を中抜きした鋼製の粗成形品３０の内径部を、前記内径プロファイルパンチ３４の先端部３４ａにて当設させつつ、前記粗成形品３０の一端面とこの一端面に通じる外径部の一部とを前記ノックアウト３２の上端面３２ａ上に載置する。
【００１２】
図４を併せて参照して、次に前記粗成形品３０の他端面とこの他端面に通じる外径部の他部とを前記パンチ３１の下端面３１ａにて一端定着させ、前記粗成形品３０を拘束した状態で金型内にセットする。ここで、丸で囲んだ前記先端部３４ａが当接する前記粗成形品３０の抜け側周縁部３０ａと、さらに所望により楕円で囲んだ前記粗成形品３０の非拘束外径部３０ｂとを、前記粗成形品３０を金型内にセットする際と打ち抜き加工時に拘束しないことが本発明の特徴である。尚、内径側にある鍛造代３０ｃは長方形で囲まれた箇所である。
【００１３】
図５を併せて参照して、前記粗成形品３０に一端定着させた前記パンチ３１を再び稼動させ、前記粗成形品３０の前記鍛造代３０ｃを前記内径プロファイルパンチ３４の円錐状の案内部３４ｂにて当接させた状態で、前記パンチ３１を前記ノックアウト３２側に押圧し、前記鍛造代３０ｃを前記抜け側周縁部３０ａ側に排除しながら、丸で囲んだ余肉部３０ｄを形成させつつ鍛造成形を行う。
【００１４】
図６を併せて参照して、この際、前記案内部３４ｂを前記鍛造代３０ｃに対し、前記粗成形品３０の中心軸のスラスト方向に間欠的に繰り返し押圧するしごき加工にて鍛造成形することで、より面性状に優れる内径プロファイル面を有する鍛造品を製造することが可能である。
【００１５】
図７を併せて参照して、鍛造成形にて前記鍛造代３０ｃが抜け側周縁部３０ａ側にすべて排除され、前記余肉部３０ｄを形成し、前記内径プロファイルパンチ３４の外周部３４ｃが鍛造品３７の内径プロファイル部を貫通させる。その後、押圧していた前記パンチ３１を押圧方向とは反対側の上死点Ｕの位置まで上昇させ、前記鍛造品３７を拘束していた状態を解除し、さらに図２に示す前記ノックアウトピン３３を前記ノックアウト３２を介して前記鍛造品３７側に押し出すように稼動させ、前記鍛造品３７を前記内径プロファイルパンチ３４から抜き取り、且つ前記鍛造設備５０内から排出する。
尚、排出された前記鍛造品３７には、前記余肉部３０ｄが形成されているため、鍛造成形後に端面切削加工を行い、前記余肉部３０ｄを除去することで、欠陥（剥離、バリ等）の無い良好な内径プロファイル部を有する製品を製造することができる。
本発明は、上記実施例に基づき鍛造することで製造できるが、本発明者らによる更なる鋭意検討の結果、以下に記す技術的事項を本製法に反映させることによって、より好ましい鍛造品が得られる。
【００１６】
図８を併せて参照して、このグラフは、前記粗成形品３０の外径部の拘束率［（拘束幅ｔ／全幅Ｔ）×１００］と前記粗成形品３０の内径部を鍛造成形する際の成形荷重との関係、および前記背圧装置３５の背圧力を成形荷重に対し１％または３％に設定した際の前記外形部の拘束率と前記鍛造品３７の反り量との関係を示すものである。この結果、前記拘束幅ｔは前記外径部の全幅Ｔに対し、Ｔ×０．１≦ｔ≦Ｔ×０．５に設定することが望ましいと分かり、本発明による鍛造時の成形荷重は、従来公知のおおよそ半分に設定することができるようになり、金型寿命の長寿命化を図ることができる。このようにして、背圧効果により前記粗成形品３０の鍛造成形時の反りが抑えられるため、良好な内径プロファイル部を有する鍛造品の製造が可能となる。
【００１７】
図９を併せて参照して、従来公知の鍛造方法では、例えば丸で囲んだような欠陥（剥離、バリ）が内径プロファイル面上にしばしば発生していた。本発明の製造方法を用いることによって、従来公知の鍛造方法でよく発生していた欠陥（剥離、バリ等）が無い、より良好な内径プロファイル面を成形することができる。また、製品の面性状においてもより優れていることが分かる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の鍛造方法によって、良好な形状と面性状を併せもつ異形な内径プロファイルを有する鍛造品が工業的有利に製造できる。しかも、例えば端面切削等の簡単な後加工によって、容易に鍛造品に残存する余肉部を除去することができ、従来製造方法では除去が困難であった内径プロファイル上の欠陥（剥離、バリ等）は、本発明方法による製品には実質的に存在しない。したがって、本発明方法は工業的有利に異形な内径プロファイルを有する鍛造品を製造できる。
さらに、本発明方法は鍛造成形時の成形荷重に対して、外径部の拘束幅ｔを外径部の全幅Ｔに対し、Ｔ×０．１≦ｔ≦Ｔ×０．５を満足するよう設定し、且つ鍛造設備内に背圧装置を設け、その背圧力を成形荷重に対し１〜３％となるように設定することで、鍛造品の反りを抑えつつ、しかも成形荷重を半減させることができるため、金型寿命の長寿命化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法にて製造される鍛造品の成形前後の一例を示す平面図。
【図２】本発明の製造方法のための鍛造設備の一例を示す概略構成図。
【図３】図２の指定個所４０の部分拡大図であり、内径部を中抜きした粗成形品を金型内にセットしたときの状態を示す。
【図４】図３に示す当該粗成形品のセット後に当該粗成形品をパンチとノックアウトで拘束したときの状態を示す。
【図５】図４の状態でパンチを降下させ、当該粗成形品の内径部を鍛造成形しているときの状態を示す。
【図６】図５の鍛造成形をしごき加工で行っているときの状態を示す。
【図７】鍛造成形直後の状態を示す。
【図８】当該粗成形品の外径部の拘束率［（拘束幅ｔ／全幅Ｔ）×１００］と当該粗成形品の内径部を鍛造成形する際の成形荷重との関係、および当該背圧装置の背圧力を成形荷重に対し１％または３％に設定した際の前記外形部の拘束率と当該鍛造品の反り量との関係を示す。
【図９】本発明方法と従来公知の製造方法にて鍛造成形されたそれぞれの鍛造品の内径プロファイル面を示す外観写真。
【符号の説明】
２０・・・中空円板状部品
２１・・・内径部
２２・・・ローラ転動溝
２３・・・粗成形品
３０・・・粗成形品
３０ａ・・・抜け側周縁部
３０ｂ・・・非拘束外径部
３０ｃ・・・鍛造代
３０ｄ・・・余肉部
３１・・・パンチ
３１ａ・・・下端面
３２・・・ノックアウト
３２ａ・・・上端面
３３・・・ノックアウトピン
３４・・・内径プロファイルパンチ
３４ａ・・・先端部
３４ｂ・・・案内部
３５・・・背圧装置（ガスクッション）
３６・・・ダイ
３７・・・鍛造品
５０・・・鍛造設備（金型）
Ｕ・・・上死点
Ｄ・・・下死点
【図１】
2004114134.tif 000003
【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】
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【図８】
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【図９】
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