(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチを圧入させ、素材の変形方向および変形量を制御する手段により、素材を型内面に非接触状態に保持しながら後方に押出し、前記パンチの引抜き時に前記パンチを当該素材に当接させ、前記型内面に当該素材を押付けて当該素材に凹凸を形成することを特徴とする外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造方法。
【請求項２】
前記制御する手段は、前記パンチに設けられたテーパ、および前記型内面に設けられたテーパの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載の外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造方法。
【請求項３】
前記パンチの引抜き時に、前記パンチに設けられた段部を当該素材に当接させ、前記型内面に当該素材を押付けて当該素材に凹凸を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造方法。
【請求項４】
前記凹凸は、溝や模様などの凹凸であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造方法。
【請求項５】
素材に凹凸を形成するための形状を型内面に有し、パンチおよび型内の少なくとも一部に、素材の変形方向および変形量を制御し素材を型内面に非接触状態に後方に押出す制御手段が設けられ、押出された素材を型内面に押付ける押圧手段を有し、前記押圧手段は前記パンチに設けられた段部であることを特徴とする外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記パンチに設けられたテーパ、および前記型内面に設けられたテーパの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項５に記載の外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造装置。
【請求項７】
前記凹凸は、溝や模様などの凹凸であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷間鍛造方法および装置に関する。特に、薄肉で外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造方法および装置を提供することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷間加工において、例えば図９に示される工程で外面に凹凸を有する底付き中空製品２１が製造されている。
（１）図９▲１▼に示される円板２２を金属薄板から打ち抜く第１工程。
（２）図９▲２▼に示される円板２２に模様などをコイニングする第２工程。
（３）図９▲３▼に示される長方形板２３を金属薄板から打ち抜く第３工程。
（４）図９▲４▼に示される長方形板２３に模様などをコイニングする第４工程。
（５）図９▲５▼に示される長方形板２３に第１段階の曲げ加工をする第５工程。
（６）図９▲６▼に示される長方形板２３に第２段階の曲げ加工をする第６工程。
（７）図９▲７▼に示される長方形板２３に第３段階の曲げ加工をする第７工程。
（８）図９▲８▼に示される長方形板２３の合せ目をロウ付けする第８工程。
（９）図９▲９▼に示される円筒形状の長方形板２３底部に円板２２をロウ付けする第９工程。
したがって、この方法では、９工程を必要とし、加工費、金型費、設備維持費等がかかり、生産性が悪かった。また、工程ごとに製品の管理が必要で、品質のばらつきが大きかった。
【０００３】
また、他の従来技術として、転造加工による方法もあるが、製品が薄肉であるときは、外面への凹凸の転写精度が悪く、円筒形状などの製品精度の確保が困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとするのは、次のような課題である。
（イ）冷間鍛造方法により、後方押出し、コイニング加工を１工程で行い、生産能力および製作精度の向上ならびに金型製作費や保守費の低減などのコスト削減を図る。
（ロ）模様あるいは溝などの凹凸の浮き出しが良好で、一体的に鍛造することにより強度的にもすぐれた製品を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明は、パンチを圧入させ、素材の変形方向および変形量を制御する手段により、素材を型内面に非接触状態に保持しながら後方に押出し、前記パンチの引抜き時に前記パンチを当該素材に当接させ、前記型内面に当該素材を押付けて当該素材に凹凸を形成することを特徴とする外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造方法である。
【０００６】
なお、前記制御する手段は、前記パンチに設けられたテーパ、および前記型内面に設けられたテーパの少なくともいずれか一方であることを特徴とする。
【０００７】
また、前記パンチの引抜き時に、前記パンチに設けられた段部を当該素材に当接させ、前記型内面に当該素材を押付けて当該素材に凹凸を形成することを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記凹凸は、溝や模様などの凹凸であることを特徴とする。
【０００９】
前記課題を解決するための本発明は、素材に凹凸を形成するための形状を型内面に有し、パンチおよび型内の少なくとも一部に、素材の変形方向および変形量を制御し素材を型内面に非接触状態に後方に押出す制御手段が設けられ、押出された素材を型内面に押付ける押圧手段を有し、前記押圧手段は前記パンチに設けられた段部であることを特徴とする外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造装置である。
【００１０】
なお、前記制御手段は、前記パンチに設けられたテーパ、および前記型内面に設けられたテーパの少なくともいずれか一方であることを特徴とする。
また、前記凹凸は、溝や模様などの凹凸であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
まず、本発明による外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造装置の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明による冷間鍛造装置の主要部分の断面図である。
図２は、図１に示される冷間鍛造装置により、鍛造される製品の断面図である。
図１に示される冷間鍛造装置１０は、図２に示される製品９を鍛造する装置である。
図２に示される製品９は円筒部９ａと底部９ｂとからなり、円筒部９ａの底部付近の外面は広げられて裾部９ｄとなっている。また、外周を一周するように形成された凸部９ｃを有する。
図１に示されるパンチ１は、プレス（図示せず）のラム圧下力を素材に伝達し、素材の変形を促進させ、後方押出し加工を行う。また、上昇して戻るとき、素材を貫通孔２ａ内面に押付けて、コイニング加工を行う。パンチ１は、先端を太径部１ａとし、細径部１ｂとの接合部分に角度βのテーパ１ｃを設けてある。テーパ１ｃは、素材の変形方向および変形量を制御するとともにコイニングによる転写性を向上させるためのものである。太径部１ａの直径は、図２に示される製品９の円筒部９ａの内径と同一である。太径部１ａの直径により、円筒部９ａの肉厚が決定される。
図１に示される割型２は、分割された２つ以上のブロック（図示せず）からなり、貫通孔２ａを有する。貫通孔２ａの内面には、コイニング時に製品９の凸部９ｃを形成するくぼみ３が形成してあり、貫通孔２ａの内面底部付近は、角度αのテーパ２ｂをつけて広げてある。テーパ２ｂは、パンチ１のテーパ１ｃとともに、後方に押出されていく素材の変形方向および変形量を制御して、貫通孔２ａ内面に接触しないようにするとともに後方に押出されていく素材の円筒部の厚さを調整するためのものである。貫通孔２ａの底面には、受圧型５が配置されている。割型２の外周はくさび効果による型締め力を増大させるために円錐状にしてあり、補強型４により保持されている。
受圧型５は、パンチ１のラム圧下力を受け止める部分である。また、製品９の底部９ｂを形成する部分でもあり、素材のスムーズな変形を促進させるため臼状になっている。
ノックアウトピン６は、鍛造終了後、割型２と製品９とを突き上げて、取り出すための圧力伝達ピンである。
固定ピン７は、鍛造中に割型２を固定し、締め付けるピンである。
【００１２】
次に、本発明による外面に凹凸を有する底付き中空製品の冷間鍛造方法の一実施の形態について説明する。
図２に示される製品９は、図１に示される冷間鍛造装置１０を使用して、次の（１）〜（６）の工程により鍛造される。
（１）図３に示される割型２の貫通孔２ａ上部から素材８を投入し受圧型５上面に配置する。素材８は、鍛造される製品９と等しい体積の円柱形状の材料である。また、このとき、固定ピン７は開放してある。
（２）図４に示されるパンチ１を貫通孔２ａ内に降下させ、素材８に加圧力を伝達させる。また、固定ピン７を作動させ、割型２を固定し締め付ける。
（３）図５に示されるパンチ１からの圧力により素材８が変形を開始する。まず、横方向に広がり、テーパ２ｂ部分へ充満後は、上方へ変形する。
（４）図６に示されるパンチ１の降下とともに、素材８は上方に変形し、すなわち後方に押出されて、円筒部８ａを形成する。このとき、貫通孔２ａ内のテーパ２ｂとパンチ１のテーパ１ｃとにより、素材８の変形方向が制御されて、貫通孔２ａ内面とパンチ１の細径部１ｂとの空隙に、ほぼ、テーパ２ｂの方向に材料が伸びる。したがって、貫通孔２ａ内面、特にくぼみ３へ素材８が接触せず、きずの付かない品質上健全な製品９が得られる。
また、同時に、貫通孔２ａ内のテーパ２ｂとパンチ１のテーパ１ｃとにより、素材８の変形量が制御されて、押出されていく素材８の円筒部８ａの肉厚が調整される。
後方押出しは、プレス（図示せず）の下死点で終了する。
（５）図７に示されるパンチ１を上昇させる。このとき、パンチ１の太径部１ａがパンチ１側に倒れ込んでいた素材８の円筒部８ａをくぼみ３へ押付けながら上昇することによりコイニング加工が行われ、製品９に凸部９ｃが成形される。
製品９の円筒部９ａの厚さは、パンチ１の太径部１ａの直径により、決定されるのであるが、コイニング力（押付け力）は、貫通孔２ａ内のテーパ２ｂとパンチ１のテーパ１ｃとにより制御された素材８の円筒部８ａの肉厚で決定される。つまり、この円筒部８ａの肉厚が厚いほど、コイニング力は増大し、溝や模様などの凹凸すなわち製品９に凸部９ｃがはっきり形成される。
また、パンチ１の太径部１ａと素材８との線接触による逐次加工（コイニング）で変形が推移するため、従来の面接触によるコイニングと比較して、接触面圧も増大して良好な成形性を確保できる。
（６）図８に示されるパンチ１が割型２から離脱する。同時に固定ピン７も開放する。この後、ノックアウトピン６を下から突き上げ、割型２と製品９とを取り出す。最後に割型２を離反して製品９を取り出す。
【００１３】
図１に示される貫通孔２ａ内のテーパ２ｂの角度αとパンチ１のテーパ１ｃの角度βとの数値の設定は、その相関関係および製品の寸法形状によっても異なるので、一概には言えないのであるが、
角度αは、１０°〜２０°が望ましい。１０°より小さいと素材８が貫通孔２ａ内面に接触してしまう。
角度βは、１０°〜３０°が望ましい。１０°より小さいと素材８の円筒部８ａの肉厚が十分とれないし、素材８が貫通孔２ａ内面に接触してしまう。また、３０°より大きいとコイニングが円滑に行われない。
また、貫通孔２ａ内のテーパ２ｂとパンチ１のテーパ１ｃの断面形状は直線にこだわらない。
【００１４】
本発明によれば、外面に、装飾あるいは模様などの凹凸を有する底付き中空製品はもちろんスプライン歯車、ヘリカル歯車、キー溝などの凹凸を有する底付き中空製品を鍛造できる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によると次のような効果がある。
（イ）冷間鍛造方法により、後方押出し、コイニング加工を１工程で行うことができるので、生産能力および製作精度の向上ならびに金型製作費や保守費の低減などのコスト削減を図ることができる。
（ロ）模様あるいは溝などの凹凸の浮き出しが良好で、強度的にもすぐれた製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷間鍛造装置の主要部分の断面図
【図２】図１に示される冷間鍛造装置により、鍛造される製品の断面図
【図３】本発明による冷間鍛造方法の説明図（その１）
【図４】本発明による冷間鍛造方法の説明図（その２）
【図５】本発明による冷間鍛造方法の説明図（その３）
【図６】本発明による冷間鍛造方法の説明図（その４）
【図７】本発明による冷間鍛造方法の説明図（その５）
【図８】本発明による冷間鍛造方法の説明図（その６）
【図９】従来の技術の説明図
【符号の説明】
１  パンチ、１ａ  太径部、１ｂ  細径部、１ｃ  テーパ
２  割型、２ａ  貫通孔、２ｂ  テーパ
３  くぼみ
４  補強型
５  受圧型
６  ノックアウトピン
７  固定ピン
８  素材、８ａ  円筒部
９  製品、９ａ  円筒部、９ｂ  底部、９ｃ  凸部、９ｄ  裾部
１０  冷間鍛造装置
【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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