(57)【要約】【課題】  素材に中実材を用いて素材コストを低くでき、また拡径変形する段状部の亀裂発生を防ぐようにする。【解決手段】  中実棒材の素材１を用いて中空段付軸を成形する。素材の軸方向両端部を、対向部に段状大径部８ｂ，９ｂを有する上下の金型８，９にて保持し、ついで素材より小径のパンチ１０，１１にて押圧して素材の軸方向両側からパンチによる穴を押出し成形すると共に、金型の段状大径部に対向する部分に拡径変形させる。その後、一方のパンチを押動して両パンチの対向間に生じた栓状部を剪断して押出す。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実棒状の素材の軸方向両側を、対向部に段状大径部を有する上下の金型にて保持し、
ついで素材より小径のパンチにて押圧して素材の軸方向両側からパンチによる穴を押出し成形すると共に、金型の段状大径部に対向する部分で段状に拡径変形させ、
一方のパンチを押動して両パンチの対向間に生じた栓状部を剪断して押出し、
軸方向中間部に段状拡径変形による段状部を、また軸心部にパンチによる穴を成形した
ことを特徴とする中空段付軸の成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の成形方法で成形された中空段付軸の外周形状を他の金型装置にてさらに成形を加えることを特徴とする中空段付軸の成形方法。
【請求項３】
請求項２記載の中空段付軸の成形方法において、穴内にマンドレルを挿入して成形することを特徴とする中空段付軸の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向中間部に軸部より大径の段状部を有すると共に、軸心部の軸方向全長、あるいは一部を残して中空にした中空段付軸の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の成形方法としては、素材に初めから中空の管体を用い、この中空の素材の内部に抵触点の充填材を充填してからこれを開放型あるいは密閉型の中で充填材と共に軸方向両側が押圧し、これの中間部を上記型内に設けた環状の凹部内に向けて拡径変形させるようにしている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３４３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
素材としての管体の単価は中実材（棒材）に対し重量単価で３〜５倍であり、このため上記従来の素材に管体を用いる成形方法では素材費が高いという問題があった。
【０００５】
また、はじめから中空になっている材料を軸方向に押圧して図１４（ａ）に示すように拡径しているため、この拡径部をさらに軸方向に押圧して増肉作用させたときに、図１４（ｂ）に示すように、この拡径部の内側に軸方向への折れ曲がりにより鍛流線に亀裂が発生して内部欠陥による重大支障が生ずるという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、中実棒状の素材の軸方向両側を、対向部に段状大径部を有する上下の金型にて保持し、ついで素材より小径のパンチにて押圧して素材の軸方向両側からパンチによる穴を押出し成形すると共に、金型の段状大径部に対向する部分で段状に拡径変形させ、一方のパンチを押動して両パンチの対向間に生じた栓状部を剪断して押出し、軸方向中間部に段状拡径変形による段状部を、また軸心部にパンチによる穴を成形した。
【０００７】
そしてこの成形方法にて成形された中空段付軸の外周形状を他の金型装置にてさらに成形を加える。このときに上記中空段付軸の穴内にマンドレルを挿入する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る成形方法によれば、中実の、例えば丸棒を素材として用いることにより、素材に管体を用いた従来の場合に比較してその素材コストを大幅に低くすることができる。また、中実の素材をパンチによる押出し成形により穴と共に中間部の段状部を拡径変形するため、大径に増肉変形された部分の鍛流線が軸方向に巻き込み座屈することがなくなり、この段状部の鍛流線が切断されることがなく流動状になり、この部分での亀裂等の欠陥が発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
中実の素材を成形型内で軸方向に押圧することにより外周形状を成形金型に沿う形状であるところの軸方向中間部に段状部を成形し、これと共に、軸心部をパンチにて打抜いて中空にして、管体より価格が安い中実の素材を用いて成形すると共に、段状拡径部に亀裂が発生することがない中実段付軸を成形する。
【実施例１】
【００１０】
図５は本発明方法で成形しようとする中空段付軸の一例を示すもので、この中空段付軸１は軸方向中間部に他の部分より大径にした段状部２と、この段状部２の軸方向両側の軸部３，４とを有しており、かつ軸心部に軸方向に貫通する穴５を有して中空になっている。
【００１１】
図１から図３は、上記中空段付軸１を成形するための第１工程の第１・第２・第３のステップを示す。図中６は中実の丸棒を用いた素材である。７は第１金型装置で、８はその上型、９は下型、１０，１１はそれぞれ上下のパンチである。上型８と下型９には素材６が嵌入される穴部８ａ，９ａが同心状に設けてあると共に、対向部に各穴部８ａ，９ａより大径にした段状大径部８ｂ，９ｂが設けてある。また上下のパンチ１０，１１は素材６より小径で上下の型８の穴部８ａ，９ａ内に入り込むようになっている。
【００１２】
図４は第２工程を示すもので、図中１２は第２金型装置、１３はその上型、１４は下型、１５はマンドレルである。上型１３と下型１４には図５に示したところの成形しようとする中空段付軸１の段状部２の中間部を割面にしてそれぞれにこの中空段付軸１の段状部２を成形する段成形部１３ａ，１４ａと、一方の軸部３と他の軸部４を成形する軸成形部１３ｂ，１４ｂとを有している。なお、下型１４の軸成形部１４ａは第１工程で成形した中間成形品の一方の軸部を嵌合支持することができるようになっている。
【００１３】
次に、第１・第２の金型装置７，１２を用いての成形方法を図１から図４にて説明する。
【００１４】
まず、図１から図３に示す第１工程の第１ステップ（図１）にて、型締め状態の第１の金型装置７の穴部８ａ，９ａ内に素材６をセットする。このとき素材６はスリーブ状のノックアウト１６、またはパンチ１１及びノックアウト１６の双方にて支持して上下方向の位置決めされる。この素材６の上下方向（軸方向）の位置は、図５で示した中空段付軸（成形品）１の段状部２の軸方向での設置位置に応じて設定される（図１の左側参照）。
【００１５】
ついで、第２ステップ（図２）にて、上下のパンチ１０，１１を対向方向へ作動して素材６の軸方向側から押出し成形する。これにより、素材６の両端部はそれぞれ前後方押出しにより上下の型８，９の開放側へ筒状に押出し成形されると共に、中間部が上下の型８，９の段状大径部８ｂ，９ｂ内に拡径変形される。このとき、素材６を支持しているノックアウト１６は下側の後方押出し成形に応じて下動される。
【００１６】
図２に示す第２ステップにて両パンチ１０，１１の先端が段状大径部８ｂ，９ｂに対向する位置まで達した状態で、このパンチ１０，１１による押出し成形の終了となり、素材６の軸方向中間部に両パンチ１０，１１の対向間に位置する栓状部１７を隔てて軸方向両側に筒状部１８ａ，１８ｂが成形される。そしてこれと共に中間部で段状大径部８ｂ，９ｂに対向する位置に段状拡径部１８ｃが成形される。このときの段状拡径部１８ｃは中実状態から段状に拡径変形されるため、この部分に座屈が生じることがなく連続した鍛流線にて変形される。
【００１７】
ついで、図３に示した第３ステップにて、例えば、下側のパンチ１１を抜き出し、上側のパンチ１０をさらに押出し動作する。これにより上記栓状部１７が軸方向に剪断されて抜きカスとして押出されて第１工程が終了し、中空段付きの中間成形体１９が成形される。このときの段部の鍛流線は図１５に示すように切れることなく流動状になる。
【００１８】
中間成形体１９は図４に示す第２工程にて仕上げ成形される。第２金型装置１２の下型１４の軸成形部１４ｂの大径部に中間成形体１９の下側の筒状部１８ｂを挿入して中間成形体１９を第２金型１２内にセットする。またこの実施例では中間成形体１９の中空部内にはマンドレル１５を挿入している。
【００１９】
ついで上型１３を下動する。これにより、中間成形体１９は中空部がマンドレル１５にて保持された状態で軸部１８ａ，１８ｂが上型１３と下型１４の小径になっている軸成形部１３ｂ，１４ｂにしごき成形されてその成形分の肉が軸方向に押出される。また、段状大径部１８ｃは上型１３と下型１４の段成形部１３ａ，１４ａにて軸方向に押されて拡径変形され、この段成形部１３ａ，１４ａの内側形状に成形される。これにより、図５に示すように、内径がマンドレル１５にて寸法規制され、外側形状が図４に示す第２金型装置１２の形状に沿う形状に仕上げ成形されて中空段付軸１が得られる。
【００２０】
なお、図６は上記第２工程時にマンドレルを挿入しない場合で、この場合は上下の型１３，１４の軸成形部１３ｂ，１４ｂの小径部により成形される部分は内側に変形し、穴の径が縮小される。そしてこの縮径部の内径を所定の寸法にしたい場合には図７に示すように、この部分にマンドレル１５ａ，１５ｂを部分的に挿入する。
【実施例２】
【００２１】
本発明の実施例２を図８から図１１を参照して説明する。この実施例２の成形方法は上記実施例１の場合の第１工程の間に図１２に示すような所定の形状の中空段付軸２０を成形しようとするものである。この中空段付軸２０には上記した実施例１により成形するものと同様に、段状部２１と、この段状部２１の軸方向両側の軸部２２，２３を有しており、かつ軸心部に貫通する穴２４を有して中空になっている。
【００２２】
図中２５は金型装置、２６は中実の丸棒を用いた素材である。金型装置２５は図１２に示す中空段付軸２０の段状部２１の位置で割面にした上型２７と下型２８とからなり、上型２７には素材２６がセットされる穴２７ａと、段状大径にした段成形部２７ｂとを有している。また下型２８は素材２６がセットされる穴２８ａを有している。２９，３０は上記上型２７と下型２８の穴２７ａ，２８ａに挿入されるパンチで、この各パンチ２９，３０の軸心部に素材２６より小径の押出し用パンチ２９ａ，３０ａが配置されている。
【００２３】
次にこの実施例２の成形方法を図８から図１１に従って説明する。
【００２４】
まず、図８に示した第１ステップにて、型開き状態の下型２８の穴２８ａ内に素材２６を挿入し、これを下側のパンチ３０にて支持する。このときの支持位置は成形しようとする中空段付軸（成形品）２０の段状部２１の軸方向位置に応じて設定する。ついで上型２７を下型２８から所定寸法だけ離間した状態でこれの穴２８ａに素材２６を挿入すると共に、この素材２６の上端に上側のパンチ２９を当接する。
【００２５】
この状態で図９に示した第２ステップにて、上型２７とパンチ２９，２９ａとを一体状にして下動する。これにより、素材２６の上型２７内に位置する部分がパンチ２９，２９ａにより押込まれ、これの中間部が上型２７の中空になっている段成形部２７ｂ内に拡径変形される。このときの拡径量は、成形品の段付部２１の大きさよりやや大きく適宜に設定する。
【００２６】
この状態で図１０に示した第３ステップにて、上型２７の下動を続行して型締めを行う。この上型２７の下動に伴って、あるいは型締終了後に、上下のパンチ２９，３０をフリー状態にしてから上下の押出し用パンチ２９ａ，３０ａを対向方向に作動して素材２６の軸方向両側から押出し成形する。これにより、素材２６の両端部はそれぞれ前後方押出しにより上・下の型２７，２８の穴２７ａ，２８ａの開放側へ筒状に押出し成形されると共に、中間部がさらに段成形部２７ｂ内に拡径成形される。
【００２７】
図１０に示すように、上下の押出し用パンチ２９ａ，３０ａの先端が段成形部２７ｂに対向する位置、または任意の位置まで達した状態でこのパンチ２９ａ，３０ａによる押出し成形の終了となり、素材２６の軸方向中間部に両パンチ２９ａ，３０ａの対向間に位置する栓状部３１を隔てて軸方向両側に筒状部３２ａ，３２ｂが成形される。そしてこれと共に中間部で段成形部２７ｂに対向する位置に段状部２１が成形される。このときの段状部２１は中実状態から段状に拡径変形されるため、この部分に座屈が生じることがなく連続した鍛流線にて成形される。
【００２８】
ついで、図１１に示した第４ステップにて、例えば、下側の押出し用パンチ３０ａを抜き出し、上側の押出し用パンチ２９ａをさらに押出し動作する。これにより上記栓状部３１が軸方向に剪断されて抜きカスとして押出されて図１１に示すところの中空段付軸２０が成形される。
【００２９】
この実施例２において、図８では上型２７を開けた状態で素材２６をセットし、この上型２７をパンチ２９及び押出し用パンチ２９ａと共に下動する例を示したが、この上型２７は閉じた状態にして素材２６をセットし、上側のパンチ２９を下側のパンチ３０及び押出し用パンチ３０ａの上動と連動して下動するようにしてもよい。
【００３０】
上記した両実施例における成形は素材６，２６の一部または全体を常温で、または２００〜７００℃の酸化被覆の付かない加熱範囲で行う。なお、常温で成形したときにも、素材は変形により２００〜７００℃に昇温される。
【００３１】
また、上記両実施例において、パンチ１０，２９ａによる栓状部１７，３１の押出しを、完全には行わず、これを軸内に残しておくことにより図１３に示すように中空穴の一端部を閉じた中空段付き軸３２を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１の第１工程の第１ステップを示す断面図である。
【図２】実施例１の第１工程の第２ステップを示す断面図である。
【図３】実施例１の第１工程の第３ステップを示す断面図である。
【図４】実施例１の第２工程を示す断面図である。
【図５】実施例１にて成形する中空段付軸を示す断面図である。
【図６】実施例１の第２工程の他例を示す断面図である。
【図７】実施例１の第２工程の他例を示す断面図である。
【図８】実施例２の第１ステップを示す断面図である。
【図９】実施例２の第２ステップを示す断面図である。
【図１０】実施例２の第３ステップを示す断面図である。
【図１１】実施例２の第４ステップを示す断面図である。
【図１２】実施例２にて成形される中空段付軸を示す断面図である。
【図１３】実施例２にて成形される中空段付軸の他例を示す断面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は従来の成形方法による大径部の鍛流線を示す説明図である。
【図１５】本発明方法による大径部の鍛流線を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，２０，３２…中空段付軸、２，２１…段状部、３，４，２２，２３…軸部、５，２４…穴、６，２６…素材、７，１２…第１・第２の金型装置、８，１３…上型、９，１４…下型、８ａ，９ａ…穴部、８ｂ，９ｂ…段状大径部、１０，１１，２９，３０…パンチ、２９ａ，３０ａ…押出し用パンチ、１３ａ，１４ａ，２７ａ…段成形部、１３ｂ，１４ｂ…軸成形部、１５，１５ａ，１５ｂ…マンドレル、１６…ノックアウト、１７，３１…栓状部、１８ａ，１８ｂ…筒状部、１８ｃ…段状拡径部、１９…中間成形体。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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