(57)【要約】【課題】鍛造成形加工において、最終成形品を効率よく作製する一方、コストを低廉化する。【解決手段】第３鍛造装置２４は、固定盤４０に設けられた下部ダイス６０及び上部ダイス６４と、可動盤４２に設けられたパンチ９０とを有し、固定盤４０と可動盤４２の間には噴射ノズル９４ａ、９４ｂが配置される。噴射ノズル９４ａ、９４ｂには、油タンクに貯留された潤滑油が供給される。潤滑油は、最終的にパンチ９０向かって噴霧され、その結果、パンチ９０に潤滑油が塗布される。目視ではパンチ９０が濡れていないと認識される程度に潤滑油が濃縮されると、潤滑油が再噴霧され、結局、パンチ９０に潤滑油が再塗布される。この再塗布を１回以上行うようにしてもよい。以上の塗布及び再塗布は、第２次成形品３８が第３鍛造装置２４に到達する前に実施される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のワークに対し鍛造成形装置で逐次的に冷間鍛造加工又は温間鍛造加工を施して成形品を得る鍛造成形方法において、
先のワークに対し冷間鍛造加工又は温間鍛造加工を施して前記鍛造成形装置から搬送した後、次のワークが到達するまでの間、鍛造成形加工に伴って発熱した金型に、潤滑剤を、前回に塗布された該潤滑剤が濃縮した後に該潤滑剤を再塗布することで複数回塗布し、
最終回に塗布された潤滑剤が濃縮した後に、次のワークに対して冷間鍛造加工又は温間鍛造加工を施すことを特徴とする鍛造成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の鍛造成形方法において、前記金型は、キャビティに収容された前記ワークを押圧するパンチであることを特徴とする鍛造成形方法。
【請求項３】
請求項１記載の鍛造成形方法において、前記金型は、前記ワークを収容するキャビティが設けられたダイスであることを特徴とする鍛造成形方法。
【請求項４】
請求項１記載の鍛造成形方法において、キャビティに収容された前記ワークを押圧するパンチと、前記キャビティが設けられたダイスの双方に潤滑油を塗布することを特徴とする鍛造成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個のワークに対して冷間ないし温間鍛造加工を逐次的に施す鍛造成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行機関を構成する等速ジョイントは、有底筒状部又は有底椀状部を一端に有するアウタ部材と、この有底筒状部又は有底椀状部に挿入されるインナ部材とを有する。
【０００３】
この中のアウタ部材は、一般的に、鋼製のビレットに対し、前方押し出し成形（第１次鍛造成形加工）、据え込み成形（第２次鍛造成形加工）、後方押し出し成形（第３次鍛造成形加工）、しごき加工（第４次鍛造成形加工）が施されることによって作製される。すなわち、アウタ部材を作製する過程においては、４回の鍛造成形加工が逐次的に実施される。なお、通常は、第１次〜第４次鍛造成形加工に至る全工程において冷間鍛造加工が採用されるが、場合によっては、１工程以上で温間鍛造加工が採用されることもある。
【０００４】
ここで、原材料であるビレットの表面硬度は、Ｂスケールのロックウェル硬度で７５程度であるが、第２次鍛造成形加工を終了して第３次鍛造成形加工に供される成形品の表面硬度は、１００以上の高硬度を示す。このような高硬度では冷間ないし温間鍛造加工を施すことは容易ではなく、従って、第２次鍛造成形加工を終了した後には、硬度を低下させるための低温焼き鈍し処理、この処理に伴い表面に生成した酸化物皮膜を除去するためのショットブラスト処理、成形品の表面に潤滑性を付与する化成皮膜を形成する潤滑皮膜形成処理が行われる。
【０００５】
しかしながら、上記した諸処理を行うことは煩雑である上、最終製品としてのアウタ部材を得るまでに長時間を要することになる。すなわち、この場合、アウタ部材を効率よく作製することが容易ではないという不具合がある。また、低温焼き鈍し処理のために熱処理炉を稼動したり、潤滑化成皮膜を形成するために薬剤を使用したりする必要があるので、コスト的にも不利である。
【０００６】
このような不都合に鑑み、本出願人は、特許文献１、２において、鍛造成形加工が施されて発熱したワークに対し、潤滑剤を複数回塗布することを提案している。この場合、前回に塗布された潤滑剤が濃縮した後に潤滑剤をワークに再塗布するルーチンが少なくとも１回実施される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１５２９５０号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記した技術に関連してなされたもので、最終成形品を効率よく作製することが可能であり、しかも、コストを低廉化することが可能な鍛造成形方法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】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明は、複数個のワークに対し鍛造成形装置で逐次的に冷間鍛造加工又は温間鍛造加工を施して成形品を得る鍛造成形方法において、
先のワークに対し冷間鍛造加工又は温間鍛造加工を施して前記鍛造成形装置から搬送した後、次のワークが到達するまでの間、鍛造成形加工に伴って発熱した金型に、潤滑剤を、前回に塗布された該潤滑剤が濃縮した後に該潤滑剤を再塗布することで複数回塗布し、
最終回に塗布された潤滑剤が濃縮した後に、次のワークに対して冷間鍛造加工又は温間鍛造加工を施すことを特徴とする。
【００１０】
冷間鍛造加工においては、潤滑油は、ワークに対して塗布されるのが通例である。これに対し、本発明においては、潤滑油が金型に塗布される。このように、潤滑油による潤滑性を金型に付与することにより、ワークに対して潤滑皮膜形成処理を行うことなく冷間ないし温間鍛造加工を実施することが可能となる。
【００１１】
すなわち、本発明によれば、ワークに対し、低温焼き鈍し処理、ショットブラスト処理、及び潤滑皮膜形成処理等を実施する必要がない。このため、作業者の負担が著しく低減し、また、鍛造成形品を効率よく作製することができるようになる。
【００１２】
しかも、この場合、低温焼き鈍し処理を行う熱処理炉を稼動する必要や、化成皮膜を形成するための薬剤を使用する必要がないので、コストを低廉化することもできる。
【００１３】
潤滑油を塗布する金型は、キャビティに収容されたワークを押圧するパンチであることが好ましい。この場合、ワークの変形率が比較的大きい部位に対して成形加工を施すパンチに潤滑性が付与される。従って、鍛造成形加工が容易に進行する。
【００１４】
又は、ワークを収容するキャビティが設けられたダイスに潤滑油を塗布するようにしてもよい。この場合においても、鍛造成形加工が妨げられることはない。
【００１５】
さらに、前記パンチ及び前記ダイスの双方に潤滑油を塗布するようにしてもよい。
【００１６】
なお、ワークとしては、最終的に等速ジョイントのアウタ部材に成形加工される予備成形体を例示することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ワークに対して鍛造成形加工を施すための金型に潤滑油を塗布し、これにより該金型に潤滑性を付与するようにしているので、ワークに潤滑性を付与する必要がなくなる。従って、ワークに対して低温焼き鈍し処理、ショットブラスト処理、潤滑皮膜形成処理等を実施する必要がないので、工程が簡素化され、全工程を終了するまでの時間が著しく短縮される。すなわち、最終成形品を効率よく作製することが可能となる。
【００１８】
しかも、この場合、熱処理炉を稼動する必要や潤滑化成皮膜を形成する薬剤を使用する必要がないので、コストを低廉化することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る鍛造成形方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、図１に概略全体斜視図を示すバーフィールド型等速ジョイント用アウタ部材（以下、単にアウタ部材と表記する）１０を最終成形品として得る場合を例示する。
【００２０】
このアウタ部材１０は炭素鋼からなり、軸部１２と、有底椀形状のカップ部１４とが一体的に形成されている。このうち、カップ部１４の内壁面には、６個のボール転動溝１６ａ〜１６ｆが周方向に沿って所定角度で離間し、カップ部１４の底部付近まで延在して設けられている。
【００２１】
このような形状のアウタ部材１０は、図２に要部の概略上方平面図を示す鍛造加工ステーション２０において、上記した第１次〜第４次鍛造成形加工が順次実施されることで作製される。なお、図２においては、第２次鍛造成形加工、第３次鍛造成形加工を行う第２鍛造装置２２、第３鍛造装置２４のみを図示し、第１次鍛造成形加工、第４鍛造成形加工をそれぞれ行う第１次鍛造装置、第４鍛造装置は省略している。
【００２２】
鍛造加工ステーション２０では、第１〜第４鍛造装置が互いに並列して配置され、その並列方向に沿って案内レール２６ａ、２６ｂが設けられている。これら案内レール２６ａ、２６ｂには、成形品を挟持して次なる鍛造装置に搬送するクランプ爪２８ａ、２８ｂが案内される。クランプ爪２８ａ、２８ｂは、図示しないシリンダの作用下に、案内レール２６ａ、２６ｂの延在方向に直交する方向に沿って進退動作可能に設けられている。
【００２３】
前記アウタ部材１０は、図３Ａに示すビレット３０をワークとして鍛造成形加工を実施することによって作製される。すなわち、先ず、炭素鋼からなり、且つ軸部１２に比して若干大径なビレット３０に対し、前記第１鍛造装置で第１次鍛造成形加工（前方押し出し成形）を施す。具体的には、ビレット３０の一端面を押圧して他端部をキャビティに圧入することで該他端部を縮径する。その結果、図３Ｂに示すように、該他端部側にテーパ状に縮径した縮径部３２と軸部１２とが形成された第１次成形品３４が得られる。
【００２４】
第１次成形品３４は、該第１次成形品３４を挟持したクランプ爪２８ａ、２８ｂが案内レール２６ａ、２６ｂに沿って第２鍛造装置２２に移動することに伴って搬送される。そして、この第２鍛造装置２２において、第１次成形品３４に対する第２次鍛造成形加工（据え込み成形）が実施される。すなわち、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、第１次成形品３４の大径部３６のみを順次圧縮することによって該大径部３６を拡径し、第２次成形品３８とする。この第２次成形品３８は、上記同様、クランプ爪２８ａ、２８ｂが案内レール２６ａ、２６ｂに沿って第３鍛造装置２４に移動することに伴って搬送される。
【００２５】
ここで、第３鍛造装置２４の正面概略縦断面図を図４に示す。この第３鍛造装置２４は、固定盤４０と、該固定盤４０に対して接近又は離間する可動盤４２とを有する。
【００２６】
固定盤４０は、第１ダイプレート４４及び第２ダイプレート４６を有し、この中の第１ダイプレート４４上には、厚肉に形成された圧入リング４８が図示しない固定部材を介して固定されている。
【００２７】
圧入リング４８の孔部内には、第１インサート部材５０及び第２インサート部材５２が内嵌されている。なお、第２インサート部材５２と圧入リング４８との間のクリアランスには、該クリアランスに比して若干大寸法のリング体５４が圧入されている。このリング体５４の圧入により、第１インサート部材５０及び第２インサート部材５２の圧入リング４８の孔部５６からの抜け止めがなされている。
【００２８】
第２インサート部材５２の上端部は、圧入リング４８の孔部５６から若干突出している。この上端部には凸部５８が突出形成されており、該凸部５８には、下部ダイス６０の下端面に形成された凹部６２が嵌合されている。さらに、下部ダイス６０の上端部には上部ダイス６４が積層され、これら下部ダイス６０及び上部ダイス６４には、第２次成形品３８を挿入するためのキャビティ６６、６８がそれぞれ設けられている。下部ダイス６０のキャビティ６６には第２次成形品３８の軸部１２が挿入され、一方、上部ダイス６４のキャビティ６８には大径部３６が挿入される。
【００２９】
下部ダイス６０、上部ダイス６４の側壁には、第１フランジ部材７０、第２フランジ部材７２がそれぞれ外嵌され、且つ第１フランジ部材７０と第２フランジ部材７２は、連結ボルト７４ａ、７４ｂを介して互いに連結されている。この中、連結ボルト７４ｂは圧入リング４８にも螺合されており、これにより、第１フランジ部材７０及び第２フランジ部材７２、ひいては下部ダイス６０及び上部ダイス６４が堅牢に位置決め固定されている。
【００３０】
第２ダイプレート４６、第１インサート部材５０、第２インサート部材５２には、それぞれ、第１ダイプレート４４に形成された孔部７５の鉛直上方、及び下部ダイス６０のキャビティ６６の鉛直下方に連通する貫通孔７６、７８、８０が設けられている。これら貫通孔７６、７８、８０内には、上昇または下降動作自在なノックアウトピン８２が配設されている。なお、図４中の参照符号８４は、ノックアウトピン８２を図４における下方に常時弾発付勢するコイルスプリングを示す。
【００３１】
可動盤４２は、図示しない機械プレスの駆動作用下に上昇または下降自在である。すなわち、この機械プレスのラム（図示せず）には、該ラムと一体的に上下方向に沿って変位する昇降部材８６が連結されている。
【００３２】
昇降部材８６における固定盤４０を臨む面には、治具８８を介してパンチ９０が固定されている。このパンチ９０の先端部外周には、周方向に沿って６０°で互いに離間し、かつ該パンチ９０の軸線方向に沿って所定長で延在する６個の突条部９２ａ〜９２ｆが設けられている。これら突条部９２ａ〜９２ｆにより、図１に示すボール転動溝１６ａ〜１６ｆが形成される。
【００３３】
そして、可動盤４２と固定盤４０との間には、噴射ノズル９４ａ、９４ｂが進退自在に配設される。これら噴射ノズル９４ａ、９４ｂは、図示しない供給チューブを介して油タンク（図示せず）に接続されている。
【００３４】
各噴射ノズル９４ａ、９４ｂは支持治具９６ａ、９６ｂに支持されており、その傾動角度は、図示しない制御回路の制御作用下に任意の角度に個別に調整可能である。本実施の形態においては、図４から諒解されるように、噴射ノズル９４ａ、９４ｂの双方がパンチ９０を臨むように設定されている。
【００３５】
支持治具９６ａ、９６ｂは、図示しないシリンダの作用下に、図４における矢印Ｘ方向に沿って進退動作可能である。すなわち、支持治具９６ａ、９６ｂは、前記シリンダを構成するピストン９８ａ、９８ｂの先端に位置決め固定されており、該ピストン９８ａ、９８ｂが進退動作することに追従して進退動作する。
【００３６】
以上のように構成された第３鍛造装置２４では、第２次成形品３８が第３鍛造装置２４に搬送される途中、換言すれば、クランプ爪２８ａ、２８ｂが第３鍛造装置２４に到達するより以前に、パンチ９０に対して潤滑油が塗布される。
【００３７】
すなわち、前記シリンダが付勢され、ピストン９８ａ、９８ｂが互いに接近するように前進動作する。ピストン９８ａ、９８ｂが最前端に到達すると、噴射ノズル９４ａ、９４ｂの噴射先端がパンチ９０の直下から若干離れる箇所に位置する。
【００３８】
そして、ポンプ等の供給手段が付勢され、これにより前記油タンクに貯留されていた潤滑油が導出され、供給チューブを経由した後、噴射ノズル９４ａ、９４ｂからパンチ９０に向けて噴霧される。換言すれば、パンチ９０に潤滑油が塗布される。
【００３９】
パンチ９０は、前回の第３次鍛造成形加工を施した際、第２次成形品３８が帯びた加工熱が伝達されることによって熱を帯びている。このため、塗布された潤滑油は、揮発成分が比較的短時間で揮発し、これにより、目視ではパンチ９０が濡れていない状態であると認識されるまで濃縮される。
【００４０】
潤滑油の塗布から濃縮までの時間は予め測定されており、この時間より若干長い時間が、前記制御回路に再塗布を行うまでの休止時間として設定されている。従って、この休止時間が経過すると、上記と同様にして潤滑油が再噴霧、すなわち、再塗布される。潤滑油の濃縮は、通常、５秒以内に終了するので、最初の塗布が終了してから再塗布が行われるまでの休止時間は、専ら５秒以内である。勿論、休止時間はこれに限定されるものではなく、５秒以上に設定するようにしてもよい。
【００４１】
再塗布は１回以上、好ましくは７回程度（この場合、初回の塗布も含めた全塗布回数は８回）行われる。例えば、潤滑油を２００℃とするとともに、塗布時間を０．１５秒、休止時間を２秒とし、パンチ９０に対して塗布及び塗布停止を繰り返して全８回の塗布を行うと、付着性も揮発性も良好である。このように複数回の塗布を行うことにより、パンチ９０の表面は、濃縮された潤滑油からなる複数個の層が積層された状態となる。
【００４２】
このようにして潤滑油がパンチ９０に塗布された後、前記シリンダが付勢されてピストン９８ａ、９８ｂ、ひいては支持治具９６ａ、９６ｂに支持された噴射ノズル９４ａ、９４ｂが、クランプ爪２８ａ、２８ｂに干渉しない位置まで後退動作する。その後、第２次成形品３８が第３鍛造装置２４に到達すると、クランプ爪２８ａ、２８ｂが互いに離間するように後退動作して第２次成形品３８を解放する。これにより、第２次成形品３８がキャビティに収容される。
【００４３】
そして、前記機械プレスが付勢され、これに追従して可動盤４２が固定盤４０に指向して下降する。最終的に、パンチ９０が大径部３６を押圧して該大径部３６を伸長するとともに、突条部９２ａ〜９２ｆに対応する位置にボール転動溝１６ａ〜１６ｆを形成する。すなわち、第３鍛造装置２４では、大径部３６に対して後方押し出し成形（第３次鍛造成形加工）が施され、これによりカップ部１４が形成される。
【００４４】
この際、パンチ９０の表面には、上記したように潤滑油の層が形成されている。すなわち、パンチ９０には十分な潤滑性が付与されている。このため、第１次及び第２次鍛造成形加工を経て硬度が上昇した第２次成形品３８であっても、該第２次成形品３８に対して潤滑性の付与を行うことなく容易に第３次鍛造成形加工を施すことができる。
【００４５】
このように、本実施の形態においては、潤滑油を複数回に分けてパンチ９０に塗布し、これにより該パンチ９０に潤滑性を付与するようにしている。このため、第２次成形品３８に第３次鍛造成形加工を施す前に、該第２次成形品３８に対する低温焼き鈍し処理、ショットブラスト処理、及び潤滑皮膜形成処理等の煩雑な作業を行う必要がない。従って、アウタ部材１０を効率よく作製することができる。
【００４６】
しかも、本実施の形態によれば、低温焼き鈍し処理を行う必要がないので、熱処理炉を稼動する必要がない。また、化成皮膜を形成するために薬剤を使用する必要もない。このため、コストが低廉化するという利点がある。
【００４７】
第２次成形品３８に第３次鍛造成形加工が施されることによって得られた第３次成形品１００（図３Ｅ参照）は、上昇動作するノックアウトピン８２に押圧されてキャビティから露呈する。露呈した第３次成形品１００は、互いに接近するように前進動作した前記クランプ爪２８ａ、２８ｂに把持され、その後、図示しない第４鍛造装置に搬送される。
【００４８】
最後に、前記第４鍛造金型において、最終的な製品形状に仕上げるためのしごき成形（最終サイジング成形）、すなわち、第４次鍛造成形加工を第３次成形品１００に対して施すことにより、完成製品としてのアウタ部材１０が得られるに至る。
【００４９】
なお、上記した実施の形態においては、パンチ９０に対して潤滑油を塗布するようにしているが、下部ダイス６０及び上部ダイス６４に対して潤滑油を塗布するようにしてもよい。この場合、図５に示すように、下部ダイス６０及び上部ダイス６４におけるキャビティに露呈した面に噴射ノズル９４ａ、９４ｂを向けるようにすればよい。
【００５０】
又は、図６に示すように、下部ダイス６０及び上部ダイス６４におけるキャビティに露呈した面に噴射ノズル９４ａを向けるとともに、パンチ９０に噴射ノズル９４ｂを向け、下部ダイス６０及び上部ダイス６４とパンチ９０の双方に潤滑油を塗布するようにしてもよい。
【００５１】
また、第３次鍛造成形加工が初回の場合、すなわち、最初の第２次成形品３８に対して第３次鍛造成形加工を行う場合、第３鍛造装置２４は熱を帯びていないが、この場合においても下部ダイス６０及び上部ダイス６４、パンチ９０に潤滑油を塗布するようにしてもよい。この場合、例えば、パンチ９０を予め加温するようにすればよい。
【００５２】
さらに、本発明は、第１次〜第４次鍛造成形加工のすべてを冷間鍛造加工によって行う場合に特に限定されるものではない。すなわち、本発明においては、第１次〜第４次鍛造成形加工の少なくともいずれか１工程を温間鍛造加工で実施するようにしてもよい。
【００５３】
さらにまた、本発明は、等速ジョイントのアウタ部材１０を作製する場合に限定されるものではなく、複数個のワークに対して逐次的に冷間ないし温間鍛造加工を施すのであれば如何なる場合であっても採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】バーフィールド型等速ジョイント用のアウタ部材の概略全体斜視図である。
【図２】ビレットから図１に示すアウタ部材を作製する鍛造加工ステーションの概略上方平面図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｅは、ビレットから第３次成形品に至るまでの変形過程を示す工程説明図である。
【図４】第３次鍛造成形加工を実施する第３鍛造装置の正面概略縦断面図である。
【図５】図４の第３鍛造装置を構成する噴射ノズルの角度を変更した状態を示す正面概略縦断面図である。
【図６】図４の第３鍛造装置を構成する噴射ノズルを図５とは別角度に変更した状態を示す正面概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…アウタ部材                    ２０…鍛造加工ステーション
２２、２４…鍛造装置                ２６ａ、２６ｂ…案内レール
２８ａ、２８ｂ…クランプ爪          ３０…ビレット
３４、３８、１００…成形品          ４０…固定盤
４２…可動盤                        ６０、６４…ダイス
６６、６８…キャビティ              ８２…ノックアウトピン
９０…パンチ                        ９４ａ、９４ｂ…噴射ノズル
９８ａ、９８ｂ…ピストン
【図１】
2007136510.tif 000003
【図２】
2007136510.tif 000004
【図３】
2007136510.tif 000005
【図４】
2007136510.tif 000006
【図５】
2007136510.tif 000007
【図６】
2007136510.tif 000008