(57)【要約】【課題】容易かつ確実に安定して孔の成形を行え、しかも、パンチピンの突出寸法よりも長い深さ寸法をもった深孔を形成可能な冷間鍛造金型を提供する。【解決手段】パンチピン１と、パンチピン１よりも大径であってパンチピン１が挿入された孔部20を有するスリーブ２と、を備えた雄型３を具備し、さらに、ワークＷを収容する第１孔51と、第１孔51の奥部と連通されると共に第１孔51よりも小径の第２孔52と、を有する雌型５を備え、第１孔51内のワークＷをスリーブ２の先端基準面21で押圧し、かつ、スリーブ２の先端基準面21からパンチピン１を所定突出寸法Ｓまで突出させてワークＷに所定突出寸法Ｓに対応する長孔Ｊを形成し、パンチピン１の所定突出寸法Ｓを保持した状態で先端基準面21にてワークＷを押圧して、ワークＷを第２孔52に押し込み、パンチピン１の先端11側においてワークＷ内に柱状空間部Ｋを形成し、所定突出寸法Ｓよりも長い深さ寸法Ｈの深孔Ｑを形成するように構成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチピン（１）と、該パンチピン（１）よりも大径であって該パンチピン（１）が挿入された孔部（20）を有するスリーブ（２）と、を備えた雄型（３）を具備し、
さらに、ワーク（Ｗ）を収容する第１孔（51）と、該第１孔（51）の奥部と連通されると共に該第１孔（51）よりも小径の第２孔（52）と、を有する雌型（５）を備え、
上記第１孔（51）内のワーク（Ｗ）を上記スリーブ（２）の先端基準面（21）で押圧し、かつ、上記スリーブ（２）の先端基準面（21）から上記パンチピン（１）を所定突出寸法（Ｓ）まで突出させてワーク（Ｗ）に上記所定突出寸法（Ｓ）に対応する長孔（Ｊ）を形成し、上記パンチピン（１）の上記所定突出寸法（Ｓ）を保持した状態で上記先端基準面（21）にてワーク（Ｗ）を押圧して、ワーク（Ｗ）を上記第２孔（52）に押し込み、上記パンチピン（１）の先端（11）側においてワーク（Ｗ）内に柱状空間部（Ｋ）を形成し、上記所定突出寸法（Ｓ）よりも長い深さ寸法（Ｈ）の深孔（Ｑ）を形成するように構成したことを特徴とする冷間鍛造金型。
【請求項２】
パンチピン（１）と、該パンチピン（１）よりも大径であって該パンチピン（１）が挿入された孔部（20）を有するスリーブ（２）と、を備えた雄型（３）を設け、かつ、ワーク（Ｗ）を収容するための第１孔（51）の奥部に連通されると共に該第１孔（51）よりも小径の第２孔（52）と、該第２孔（52）内に配設され上記雄型（３）に押圧されるワーク（Ｗ）に背圧を付与するための背圧ピン（55）と、を備えた雌型（５）を設け、
上記第１孔（51）にワーク（Ｗ）を収容し、ワーク（Ｗ）を上記スリーブ（２）の先端基準面（21）で押圧し、かつ、上記スリーブ（２）の先端基準面（21）から上記パンチピン（１）を所定突出寸法（Ｓ）まで突出させてワーク（Ｗ）に上記所定突出寸法（Ｓ）に対応する長孔（Ｊ）を形成し、引き続いて、上記パンチピン（１）の所定突出寸法（Ｓ）を保持したまま、上記先端基準面（21）にてワーク（Ｗ）を押圧して、ワーク（Ｗ）を上記第２孔（52）へ押し込みつつ、上記スリーブ（２）の押圧前進速度よりも大きい後退速度をもって上記背圧ピン（55）をワーク（Ｗ）に背圧を付与しつつ後退させて、上記パンチピン（１）の先端（11）側においてワーク（Ｗ）内に柱状空間部（Ｋ）を形成しながら上記所定突出寸法（Ｓ）よりも長い深さ寸法（Ｈ）の深孔（Ｑ）を形成することを特徴とする冷間鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間鍛造金型及び冷間鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷間鍛造金型及び方法としては、押圧用パンチピンを有する雄型と、ワーク収容部を有する雌型と、を備え、雌型に収容したワークを、雄型のパンチピンで押圧して、ワークに孔部を形成する金型及び方法が公知である（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−４２６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の冷間鍛造金型及び方法は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ワークＷを雌型95の収容孔93に収容し、パンチピン91が挿入されているスリーブ92を、雌型95に接近させ、スリーブ92の先端基準面92ａからパンチピン91を突出させつつワークＷを押圧すると共に背圧ピン96でワークＷに背圧を付与して、ワークＷにパンチピン91の所定突出寸法Ｓに対応する長孔Ｊを形成し、図４に示すような長孔Ｊを有する有底筒状の鍛造品Ｖを成形していた。
つまり、形成すべき孔の深さ寸法と同じ長さだけパンチピン91をスリーブ92の先端基準面92ａから突出させる必要がある。しかし、パンチピン91の所定突出寸法Ｓが長過ぎると、パンチピン91が座屈して破損する虞があった。例えば、ワークＷがＳ４５Ｃ（炭素鋼）の場合、パンチピン91の所定突出寸法Ｓはパンチピン91の直径寸法ｄ91の５倍以下が限界であった。また、パンチピン91の所定突出寸法Ｓに対応する長孔Ｊよりも深い（長い）孔を設けることができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、容易かつ確実に安定して孔の成形を行え、しかも、パンチピンの突出寸法よりも長い深さ寸法をもった深孔を形成可能な冷間鍛造金型及び冷間鍛造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の冷間鍛造金型は、パンチピンと、該パンチピンよりも大径であって該パンチピンが挿入された孔部を有するスリーブと、を備えた雄型を具備し、さらに、ワークを収容する第１孔と、該第１孔の奥部と連通されると共に該第１孔よりも小径の第２孔と、を有する雌型を備え、上記第１孔内のワークを上記スリーブの先端基準面で押圧し、かつ、上記スリーブの先端基準面から上記パンチピンを所定突出寸法まで突出させてワークに上記所定突出寸法に対応する長孔を形成し、上記パンチピンの上記所定突出寸法を保持した状態で上記先端基準面にてワークを押圧して、ワークを上記第２孔に押し込み、上記パンチピンの先端側においてワーク内に柱状空間部を形成し、上記所定突出寸法よりも長い深さ寸法の深孔を形成するように構成したものである。
【０００７】
また、本発明の冷間鍛造方法は、パンチピンと、該パンチピンよりも大径であって該パンチピンが挿入された孔部を有するスリーブと、を備えた雄型を設け、かつ、ワークを収容するための第１孔の奥部に連通されると共に該第１孔よりも小径の第２孔と、該第２孔内に配設され上記雄型に押圧されるワークに背圧を付与するための背圧ピンと、を備えた雌型を設け、上記第１孔にワークを収容し、ワークを上記スリーブの先端基準面で押圧し、かつ、上記スリーブの先端基準面から上記パンチピンを所定突出寸法まで突出させてワークに上記所定突出寸法に対応する長孔を形成し、引き続いて、上記パンチピンの所定突出寸法を保持したまま、上記先端基準面にてワークを押圧して、ワークを上記第２孔へ押し込みつつ、上記スリーブの押圧前進速度よりも大きい後退速度をもって上記背圧ピンをワークに背圧を付与しつつ後退させて、上記パンチピンの先端側においてワーク内に柱状空間部を形成しながら上記所定突出寸法よりも長い深さ寸法の深孔を形成する方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ガンドリル加工等の機械工作加工を行わずに、深い孔を確実に形成でき、製造コストや歩留り等の生産性を向上できる。パンチピンを限界まで突出させる必要がなくなり、座屈による破損を防止でき、鍛造品を容易かつ安定的に生産できる。ワークを他の金型に移し替ることなく、１セットの金型（雄型と雌型）を用いて深孔を成形できる。例えば、プレス機によるプレスを１回行うだけで深孔を形成でき、大量生産を容易かつ安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の一形態を示す正面断面図であって、（ａ）は成形準備状態の正面断面図であり、（ｂ）はパンチピンの突出終了直後状態の正面断面図であり、（ｃ）はスリーブによる押圧途中状態の正面断面図であり、（ｄ）はスリーブによる押圧終了直後態の正面断面図である。
【図２】鍛造品の一例を示す正面断面図である。
【図３】従来技術を説明するための断面正面図であって、（ａ）は成型準備状態の正面断面図であり、（ｂ）はパンチピンによる押圧開始前状態の正面断面図であり、（ｃ）はパンチピンによる押圧終了直後状態の正面断面図である。
【図４】従来技術で成形した鍛造品の一例示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図示の実施形態に基づき本発明を詳説する。
本発明に係る冷間鍛造金型は、図１（ａ）に示すように、パンチピン１と、パンチピン１よりも大径であってパンチピン１が挿入された孔部20を有するスリーブ２と、を備えた雄型３を具備している。
さらに、ワークＷを収容するための第１孔51と、第１孔51の奥部と連通されると共に第１孔51よりも小径の第２孔52と、第２孔52内に配設され雄型３に押圧されるワークＷに背圧を付与するための背圧ピン55と、を備えた雌型５を具備している。
例えば、雄型３は、プレス機等の押圧移動盤側（上盤側）に配設され、雌型５はプレス機の固定盤側（下盤側）に配設する。
また、パンチピン１、スリーブ２（の孔部20）、第１孔51、第２孔52、背圧ピン55は、同軸心状に配設している（基準軸心Ｌ上に配設される）。
【００１１】
また、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、パンチピン１は、スリーブ２の先端基準面21から所定突出寸法Ｓだけ突出可能に、スリーブ２の孔部20に軸心Ｌ方向にスライド自在に挿入している。
図例において、パンチピン１は、スリーブ２の先端基準面21から突出する所定突出寸法Ｓの範囲（成形用先端部）が、横断面円形のストレート型丸棒形状である。
また、スリーブ２の先端部２ａは、第１孔51の内面に摺接しつつ挿入可能な大きさに設定している。
【００１２】
そして、図１（ｂ）に示すように、スリーブ２の先端基準面21からパンチピン１の先端11が所定突出寸法Ｓだけ突出すると、図１（ｃ）と図１（ｄ）に示すように、パンチピン１の所定突出寸法Ｓが保持された状態でスリーブ２とパンチピン１が一体状（相対的に軸心Ｌ方向に移動せず）に前進するように構成している。
【００１３】
パンチピン１とスリーブ２とが一体状に前進する構造としては、例えば、図１（ａ）の成形準備状態（パンチピン１とスリーブ２が第１孔51から離間している状態）で、筒状のスリーブ２の基端部（上部）からパンチピン１の基端部（上端部）を突出させると共に図示省略の雄型用ベース部材にパンチピン１の基端部を固着する。
また、成形準備状態において、スリーブ２を軸心Ｌ方向（上下方向）にスライド自在に押圧用ベース部材に付設すると共に、押圧用ベース部材の下面（押圧面）と、スリーブ２の基端面（上面）とを、所定突出寸法Ｓと同寸法の所定離間寸法をもって配設する。
そして、プレス機による雄型用ベース部材の前進（降下）に伴って、パンチピン１が前進し、パンチピン１の先端11がスリーブ２の先端基準面21から所定突出寸法Ｓだけ突出すると、雄型用ベース部材の押圧面がスリーブ２の基端面に当接して、雄型用ベース部材がパンチピン１とスリーブ２とを一体状に（同時に）前進するように構成している。
或いは、パンチピン１がスリーブ２から所定突出寸法Ｓだけ突出すると、パンチピン１の外面に設けた先端縮径テーパ面が、スリーブ２の孔部20に設けた先端縮径テーパ面に、当接して、パンチピン１とスリーブ２とが一体状に前進するように構成しても良い。
【００１４】
雌型５は、第１孔51と、第２孔52と、第１孔51と第２孔52の間に形成した縮径絞り部60と、でワーク成形用孔部を構成している。雌型５は、ワーク成形用孔部を有する雌型用ダイス部材（雌型用ベース部材）50と背圧ピン55を備えている。
【００１５】
第１孔51及び第２孔52は縦断面ストレート状の内面を有し、第１孔51の縦断面ストレート状内面の終端61と、第２孔52の縦断面ストレート状内面の始端62とを、縦断面傾斜状の面で接続して、縮径絞り部（縮径テーパ部）60を形成している。また、第１孔51（の深さ）よりも、第２孔52の（深さ）を長く形成している。第２孔52の横断面形状（寸法）は、成形すべき鍛造品Ｗ´（図２参照）の横断面形状（寸法）と同等に形成している。第１孔51の横断面形状は、第２孔52の横断面形状よりも寸法の小さい相似形状に形成している。
【００１６】
背圧ピン55は、アクチュエータ（例えば、油圧シリンダやエアシリンダ）や弾発付勢部材（例えば、コイルバネ）等の背圧発生後退手段によって、ワークＷに所定の背圧を付与しつつ後退可能に第２孔52内に配設している。
【００１７】
次に、図２に示すような有底円筒状の鍛造品Ｗ´を成形する場合を例に、本発明に係る冷間鍛造金型の作用及び冷間鍛造方法を説明する。
上述のように雄型３と雌型５を設け、プレス機等の押圧力発生手段に設置して、雄型３と雌型５に基準軸心Ｌ方向に相対的に相互に接近離間可能とする。そして、雌型５の第１孔51にワークＷを収容する（成形準備工程）。
【００１８】
押圧力発生手段によって、パンチピン１及びスリーブ２をワークＷに接近させる。
図１（ｂ）に示すように、第１孔51内にスリーブ２の先端部２ａを挿入し、第１孔51内のワークＷをスリーブ２の先端基準面21で押圧し（ワークＷと先端基準面21を当接させ）、かつ、スリーブ２の先端基準面21からパンチピン１を所定突出寸法Ｓまで突出させ、ワークＷを全体として軸心Ｌ方向に伸長させて、第１孔51内及び縮径絞り部60内において、ワークＷに所定突出寸法Ｓに対応する長孔Ｊを形成（冷間鍛造）する（第１成形工程）。
【００１９】
しかも、第１成形工程（パンチ押圧工程）において、パンチピン１の先端11を第１孔51の終端61よりも深い位置（奥）まで突出させ、パンチピン１の先端11でワークＷの奥部を第２孔52の開口部近傍（上部近傍）に押し込みつつ、背圧ピン55で背圧を付与して、底壁部ｅを形成する。また、スリーブ２の先端基準面21が第１孔51からのワークＷの飛び出しを阻止する。
【００２０】
パンチピン１の先端11を第１孔51の終端61よりも奥まで突出させることで、底壁部ｅを強い強度を持つように予め形成でき、後述の第２成形工程（スリーブ押圧工程）において、底壁部ｅの形状や、底壁部ｅ近傍の内径寸法が崩れるのを防止でき、所定の深孔内径寸法ｄｗ（図２参照）が得られる。
言い換えると、第１成形工程は、ワークＷを、所定突出寸法Ｓに対応する長孔Ｊと底壁部ｅを有する中間筒状体Ｅに成形する中間筒状体成形工程と言える。また、第１孔51の終端61は、縮径絞り部60の絞り開始端61とも言える。
【００２１】
そして、図１（ｂ）に示すように、スリーブ２の先端基準面21からパンチピン１の先端11が所定突出寸法Ｓだけ突出して（押圧前進して）長孔Ｊを形成し、引き続いて、図１（ｃ）に示すように、パンチピン１の所定突出寸法Ｓを保持したまま（所定突出寸法Ｓを保持した状態で）、パンチピン１とスリーブ２を一体状（同時）に前進させ、スリーブ２の先端基準面21にてワークＷ（中間筒状体Ｅ）を押圧し、ワークＷをパンチピン１に沿わせつつ第２孔52へ押し込み、パンチピン１の外面と第２孔52の内面の間で筒状壁部ｆを形成しつつ、パンチピン１の先端11側へ（下方へ）筒状壁部ｆを押出状に延伸成形し、しかも、スリーブ２の押圧前進速度よりも大きい後退速度をもって背圧ピン55をワークＷ（底壁部ｅ）に背圧を付与しつつ後退させて、パンチピン１の先端11側において（第２孔52内において）、ワークＷ内に柱状空間部Ｋを形成する。
そして、図１（ｃ）〜（ｄ）に示すように、柱状空間部Ｋを延伸成形しながら、所定突出寸法Ｓよりも長い深さ寸法Ｈの深孔Ｑを形成（冷間鍛造）する（第２成形工程）。
深孔Ｑを形成後、パンチピン１及びスリーブ２を後退（上昇）させて鍛造品Ｗ´を雌型５から取り出す（取り出し工程）。
【００２２】
ここで、説明を容易にするために第１成形工程と第２成形工程を分けて呼んでいるが、第１・第２成形工程中は、引き続いて行われる工程であり、パンチピン１は、雌型用ダイス部材50（第１孔51や第２孔52）や、プレス機の下盤から見て、常に前進（降下）している。つまり、パンチピン１の前進を（停止や後退させずに）１回行うだけで成形が可能な工程であり、製造工程においては、例えば、プレス機にて１回プレスするだけの１工程である。
【００２３】
ここで、従来では、図３（ｃ）及び図４に示すように、ワークＷ（鍛造品Ｖ）には、パンチピン１の所定突出寸法Ｓをもった長孔Ｊしか形成されず、しかも、長孔Ｊの長さ（所定突出寸法Ｓ）は、ワークＷの材質がＳ４５Ｃ（炭素鋼）の場合で、従来のパンチピン91の直径寸法ｄ91（孔径寸法）の５倍が限界であった。
しかし、本発明は、図１（ｄ）及び図２に示すように、パンチピン１の所定突出寸法Ｓよりも長い深孔Ｑを形成することが可能である。しかも、深孔Ｑの深さ寸法Ｈは、ワークＷの材質がＳ４５Ｃの場合で、パンチピン１の直径寸法ｄ１の７倍以上に成形可能である。（Ｓ４５Ｃの場合で従来に比べて１．４倍以上深い孔を成形できる。）
言い換えると、パンチピン１の所定突出寸法Ｓを短くでき（Ｓ４５Ｃの場合で従来技術に比べて約７２％以下にでき）、座屈による破損を防止して耐久性を向上できる。
【００２４】
なお、本発明は、設計変更可能であって、基準軸心Ｌが、水平状や傾斜状となるように、雄型３及び雌型５を設けても良い。雄型３と雌型５が基準軸心Ｌ方向に相対的に接近離間可能であれば良く、雄型３を固定盤側に設け、雌型５を押圧移動盤側に設けても良い。パンチピン１及びスリーブ２の孔部20の横断面形状は、円形に限らず、楕円状や矩形状や多角形状、歯車形状等自由である。また、第１孔51及び第２孔52の横断面形状は、楕円状や矩形状や多角形状、歯車形状等自由である。パンチピン１の直径寸法ｄ１は、パンチピン１の横断面形状が非円形の場合は、非円形の横断面形状の面積と同じ面積をもった円形を想定し、その想定した円形の直径寸法を言う。また、基準軸心Ｌに沿った矢印Ｎａの方向を、軸心一方向Ｎａと呼ぶと、パンチピン１やスリーブ２の前進及び背圧ピン55の後退は、軸心一方向Ｎａに進むことである。
【００２５】
以上のように、本発明の冷間鍛造金型は、パンチピン１と、パンチピン１よりも大径であってパンチピン１が挿入された孔部20を有するスリーブ２と、を備えた雄型３を具備し、さらに、ワークＷを収容する第１孔51と、第１孔51の奥部と連通されると共に第１孔51よりも小径の第２孔52と、を有する雌型５を備え、第１孔51内のワークＷをスリーブ２の先端基準面21で押圧し、かつ、スリーブ２の先端基準面21からパンチピン１を所定突出寸法Ｓまで突出させてワークＷに所定突出寸法Ｓに対応する長孔Ｊを形成し、パンチピン１の所定突出寸法Ｓを保持した状態で先端基準面21にてワークＷを押圧して、ワークＷを第２孔52に押し込み、パンチピン１の先端11側においてワークＷ内に柱状空間部Ｋを形成し、所定突出寸法Ｓよりも長い深さ寸法Ｈの深孔Ｑを形成するように構成したので、ガンドリル加工等の機械工作加工を行わずに、深孔Ｑを確実に形成でき、製造コストや歩留り等の生産性を向上できる。パンチピン１を限界まで突出させる必要がなくなり、座屈による破損を防止でき、鍛造品Ｗ´を容易かつ安定的に生産できる。ワークＷを他の金型に移し替ることなく、１セットの金型（雄型３と雌型５）を用いて深孔Ｑを成形できる。例えば、プレス機によるプレスを１回行うだけで深孔Ｑを形成でき、大量生産を容易かつ安定して行うことができる。
【００２６】
また、本発明の冷間鍛造方法は、パンチピン１と、パンチピン１よりも大径であってパンチピン１が挿入された孔部20を有するスリーブ２と、を備えた雄型３を設け、かつ、ワークＷを収容するための第１孔51の奥部に連通されると共に第１孔51よりも小径の第２孔52と、第２孔52内に配設され雄型３に押圧されるワークＷに背圧を付与するための背圧ピン55と、を備えた雌型５を設け、第１孔51にワークＷを収容し、ワークＷをスリーブ２の先端基準面21で押圧し、かつ、スリーブ２の先端基準面21からパンチピン１を所定突出寸法Ｓまで突出させてワークＷに所定突出寸法Ｓに対応する長孔Ｊを形成し、引き続いて、パンチピン１の所定突出寸法Ｓを保持したまま、先端基準面21にてワークＷを押圧して、ワークＷを第２孔52へ押し込みつつ、スリーブ２の押圧前進速度よりも大きい後退速度をもって背圧ピン55をワークＷに背圧を付与しつつ後退させて、パンチピン１の先端11側においてワークＷ内に柱状空間部Ｋを形成しながら所定突出寸法Ｓよりも長い深さ寸法Ｈの深孔Ｑを形成するので、ガンドリル加工等の機械工作加工を行わずに、深孔Ｑを確実に形成でき、製造コストや歩留り等の生産性を向上できる。パンチピン１を限界まで突出させる必要がなくなり、座屈による破損を防止でき、鍛造品Ｗ´を容易かつ安定的に生産できる。ワークＷを他の金型に移し替ることなく、１セットの金型（雄型３と雌型５）を用いて深孔Ｑを成形できる。例えば、プレス機によるプレスを１回行うだけで深孔Ｑを形成でき、大量生産を容易かつ安定して行うことができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  パンチピン
２  スリーブ
３  雄型
５  雌型
11  先端
20  孔部
21  先端基準面
51  第１孔
52  第２孔
53  背圧ピン
Ｈ  深さ寸法
Ｊ  長孔
Ｋ  柱状空間部
Ｑ  深孔
Ｓ  突出寸法
Ｗ  ワーク
【図１】
2017164770.tif 000003
【図２】
2017164770.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017164770.tif 000006