(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向して相対的に近接および離間可能に配設され、衝合されることによりワークを圧縮して所定形状に成形するパンチとダイスを備えた鍛造装置であって、
ダイスの内周面に形成されて、パンチとダイスの相対的な離間に伴ってワークが移動したときに、パンチに張り付いたワークの圧縮による径方向応力を解放する径方向応力開放手段と、
該径方向応力開放手段と隣接してダイス内に突出するように形成されて、パンチとダイスの相対的なさらなる離間に伴って圧縮による径方向応力が解放されたワークと係合してその移動を阻止してパンチに対するワークの張り付きを解除する移動阻止手段と、
を有することを特徴とする鍛造装置。
【請求項２】
相対向して相対的に近接および離間可能に配設されたパンチとダイスを衝合することによりワークを圧縮して所定形状に成形後、
パンチとダイスの相対的な離間に伴ってワークが移動したときに、ダイスの内周面に形成された径方向応力開放手段で、パンチに張り付いたワークの圧縮による径方向応力を解放し、
次いで、パンチとダイスの相対的なさらなる離間により、径方向応力開放手段と隣設してダイス内に突出するように形成された移動阻止手段に、圧縮による径方向応力が解放されたワークを係合させてその移動を阻止してパンチに対するワークの張り付きを解除することを特徴とする鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍛造装置および鍛造方法に関し、さらに詳しくは、相対向して相対的に近接および離間可能に配設されたパンチとダイスを衝合することによりワークを圧縮して所定形状に成形するための据え込みを含む鍛造装置および鍛造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鍛造装置は、一般に、一対の型としてのダイスとパンチとが相対向して配置されると共に相対的に近接および離間可能に設けられている。このような鍛造装置を用いてワークを所定形状に成形する場合、ダイスとパンチとの間にワークを配置し、両者を相対的に近接移動させて衝合させる。これにより、ワークは、ダイスとパンチとの間で密閉あるいは半密閉された状態で圧縮され径方向にワークの肉が流動するように塑性変形されて、ダイスおよびパンチに応じた所定形状に成形される。ワークを成形した後には、ダイスとパンチとを相対的に離間移動させるが、このとき、成形されたワーク（成形品）がパンチに密着する所謂食い付きあるいは張り付き（張り付きと総称する）が生じることがある。特に、パンチがその移動方向に対してほぼ平行な方向に直線状に延びる部分（ストレート部）を有する場合に張り付きが生じることが多い。このようにパンチに成形品が張り付いた状態で連続成形を行うと、次に成形されるワークと既成形品とがパンチとダイスとの間で押圧され、両ワークはもちろんのこと型も破損することとなる。
【０００３】
成形品のパンチに対する張り付きを防止するための従来の技術としては、実開昭６１−２７５３６号公報に開示されているように、ダイスと、マンドレルを有するパンチとにより、リング状の素材から筒状の成形品を成形するための鍛造金型において、前記ダイスの開口端部には、前記成形品の外形よりも大径の余肉部成形用の段部が形成され、前記ダイスの上方には、前記パンチに食い付いた成形品の余肉部上端が当接されるストリッパが配設されていることを特徴とする鍛造金型が知られている。
【０００４】
また、別の従来の技術としては、特開平８−２４３６７８号公報に開示されているように、互いの閉じ合う方向に相対移動可能な一対の型によって鍛造を行う金型装置において、少なくとも一方の型に、鍛造製品の環状端面の周方向に連続する押出し面を有するノックアウトリングを設けるとともに、上記ノックアウトリングの背後にこのノックアウトリングを型の内面から突き出す方向に駆動するノックアウトピンを設け、かつ、上記ノックアウトリングを所定位置に復帰させる付勢手段を設けたことなどを特徴とする鍛造用金型装置が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術のうち、実開昭６１−２７５３６号公報に開示された鍛造金型にあっては、成形品にストリッパと当接する余肉部を形成する必要があるため、成形品を本来所望する形状とは異なる形状に形成しなければならないという問題があった。そして、余肉部が存在すると支障が生じる場合には、後の機械加工等により除去する必要があり（明細書第８頁第１０行乃至同頁第１４行）、工程数が増加しコストがかかるという問題があった。
また、このものにあっては、ストリッパをダイスの上方に、すなわちダイスから上方に突出するように別体で設ける必要があり、構成が複雑であった。
【０００６】
また、上記従来の技術のうち、特開平８−２４３６７８号公報に開示された鍛造用金型装置にあっては、ノックアウトリングと、ノックアウトピンと、付勢手段を少なくとも一方の型に設けた（実施例では、さらに、他方の型にもノックアウトピンが設けられている）複雑な構成であった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、鍛造成形されたワークの型に対する張り付きを確実に解除することができる鍛造装置および鍛造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
請求項１の鍛造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、相対向して相対的に近接および離間可能に配設され、衝合されることによりワークを圧縮して所定形状に成形するパンチとダイスを備えた鍛造装置であって、ダイスの内周面に形成されて、パンチとダイスの相対的な離間に伴ってワークが移動したときに、パンチに張り付いたワークの圧縮による径方向応力を解放する径方向応力開放手段と、該径方向応力開放手段と隣接してダイス内に突出するように形成されて、パンチとダイスの相対的なさらなる離間に伴って圧縮による径方向応力が解放されたワークと係合してその移動を阻止してパンチに対するワークの張り付きを解除する移動阻止手段と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の鍛造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、相対向して相対的に近接および離間可能に配設されたパンチとダイスを衝合することによりワークを圧縮して所定形状に成形後、パンチとダイスの相対的な離間に伴ってワークが移動したときに、ダイスの内周面に形成された径方向応力開放手段で、パンチに張り付いたワークの圧縮による径方向応力を解放し、次いで、パンチとダイスの相対的なさらなる離間により、径方向応力開放手段と隣設してダイス内に突出するように形成された移動阻止手段に、圧縮による径方向応力が解放されたワークを係合させてその移動を阻止してパンチに対するワークの張り付きを解除することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の発明では、パンチとダイスの間にワークを配置し、パンチとダイスを相対的に近接し衝合させてワークを圧縮して所定形状に成形する。このとき、ワークには、軸方向に圧縮されることにより径方向に拡がるように塑性変形されて径方向応力が生じ、この径方向応力やこれに加えてワークの表面に付着した油などによって一方の型に張り付くあるいは食い付くこととなる。そして、成形が完了してパンチとダイスを相対的に離間させるときに、パンチのダイスに対する相対的な離間移動に伴ってパンチにワークが張り付いて移動する。しかしながら、ダイスの内周面に形成された径方向応力開放手段によってワークに生じた径方向応力が解放され、次いで、移動阻止手段によってパンチに張り付きあるいは食い付いたワークの移動が阻止されて、張り付きを解除する。径方向応力を解放することにより、移動阻止手段によるパンチに対するワークの張り付き解除が確実なものとなる。
【００１１】
請求項２の発明では、パンチとダイスの間にワークを配置し、パンチとダイスを相対的に近接し衝合させてワークを圧縮して所定形状に成形する。このとき、ワークには、軸方向に圧縮されることにより径方向に拡がるように塑性変形されて径方向応力が生じ、この径方向応力やこれに加えてワークの表面に付着した油などによって一方の型に張り付きあるいは食い付いて、成形が完了してパンチとダイスを相対的に離間移動させると、パンチにワークが張り付いて移動する。このときに、ダイスの内周面に形成された径方向応力開放手段で、ワークに生じた径方向応力を解放し、次いで、径方向応力開放手段と隣設してダイス内に突出するように形成された移動阻止手段にワークを係合させてその移動を阻止してパンチに対するワークの張り付きを解除する。パンチに張り付きあるいは食い付いたワークの径方向応力を解放した状態でその移動を阻止するため、ワークの張り付き解除が容易に且つ確実に行われる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明の鍛造装置の実施の一形態を、主に図１に基づいて詳細に説明する。本発明の鍛造装置は、概略、相対向して相対的に近接および離間可能に配設され、衝合されることによりワークＷを軸方向に圧縮して所定形状に成形するパンチ１とダイス２を備え、このダイス２の内周面に形成されて、パンチ１とダイス２の相対的な離間に伴ってワークが移動したときに、パンチに張り付いたワーク（成形品）Ｗ’の軸方向の圧縮による径方向応力Ｐを解放する径方向応力開放手段２１と、この径方向応力開放手段２１と隣設してダイス２内に突出するように形成されて、パンチとダイスがされに相対的に離間するのに伴ってワークＷ’と係合してその移動を阻止してパンチ１に対するワークＷ’の張り付きを解除する移動阻止手段２２と、を有する。
【００１３】
図１に示すように、この実施の形態におけるワークＷは、ほぼ円板状に形成されたブランク（図示は省略する）から予備成形されることにより、フランジ部ＷＦと脚部ＷＬと軸方向に貫通する孔ＷＨとが形成されている。また、この実施の形態における鍛造装置により成形される成形品Ｗ’は、図２に示すように、フランジ部ＷＦ’が成形前であるワークＷのフランジ部ＷＦよりも軸方向に薄く、且つ、径方向に大きくなるように形成される。また、成形品Ｗ’の脚部ＷＬ’は、成形前であるワークＷの脚部ＷＬよりも軸方向に長くなるように、そして、外周に段部を有するように形成される。
【００１４】
この実施の形態においては、下方に配置されたダイス２と、ダイス２と相対向して配置されたパンチ１とからなり、ダイス２に対してパンチ１が下降、上昇するように設けられている。そしてパンチ１は、ワークＷに形成された孔ＷＨを図２に示したようなテーパ形状の孔ＷＨ’に形成する内型１０と、内型１０の周囲に同心上に配置された外型１１とからなる。内型１０は、ほぼ円筒状に形成されて外周面がパンチの移動方向に対してほぼ平行な方向に直線状に延びたストレート部１０ａと、段部を介してストレート部１０ａの先端に設けられたテーパ部１０ｂとを備えている。また外型１１は、後述するダイス２のフランジ形成部２ａとの間でワークＷのフランジ部ＷＦの肉が逃げないように密閉（閉塞）した状態で軸方向に圧縮することができるような先端面１１ａを備えている。パンチ１は、必要に応じて、内型１０と外型１１とを軸方向に相対移動不能な一体の構成とすることができ、また、軸方向に相対移動可能な構成とすることもできる。
【００１５】
ダイス２には、上述したようにワークＷから成形品Ｗ’を所定形状に形成するため、フランジ形成２ａ、段付き脚部形成部２ｂと、内型１０のテーパ部１０ｂが干渉することなく挿通される孔２ｃとを備え、孔２ｃ内の下方には、成形品Ｗ’をダイス２から取り出すためのノックアウトピン（図示は省略する）が配設されている。
【００１６】
さらに、ダイス２のフランジ形成部２ａの上方には、成形されたワーク（成形品）Ｗ’の圧縮による径方向応力Ｐを解放する径方向応力開放手段としての溝２１が一体に形成されており、また、溝２１の上方には、両型１，２の相対的な離間に伴う成形品Ｗ’の移動を阻止する移動阻止手段しての突起２２が一体に形成されている。
【００１７】
溝２１は、成形が完了してパンチ１を上昇させ、その上昇移動に伴ってパンチ１に張り付いた成形品Ｗ’が上昇移動し、成形品Ｗ’のフランジ部ＷＦ’が溝２１に位置したときに、ワークＷのフランジ部ＷＦを軸方向に圧縮することによって内型１０のストレート部１０ａの外周面とダイス２のフランジ形成部２ａの内周面との間に生じた径方向応力（図３の矢印Ｐを参照）を解放し得る径方向の深さで、すなわち、フランジ形成部２ａの内周面よりも径方向外側に所定差を有する大径となるような径で、全周にわたって形成されている。この溝２１の径方向の深さは、成形品Ｗ’のフランジ部ＷＦ’自体の径の大きさやフランジ部ＷＦ’が受ける径方向応力Ｐの大きさ等によって異なるが、例えば、０．０５〜０．１０ｍｍ程度に設定することができる。
【００１８】
一方、突起２２は、上述したように溝２１を通過したときに径方向応力Ｐが解放された成形品Ｗ’のフランジ部ＷＦ’を引っ掛け得るように且つ成形品Ｗ’を取り出し得るように、すなわち、径方向応力Ｐが解放されたフランジ部ＷＦ’の外周縁の径よりもわずかに小さい径で、且つ、後にダイス２の孔２ｃ内に配設された図示しないノックアウトピンを駆動したときに径方向応力Ｐが解放されたフランジ部ＷＦ’の外周縁が通過する程度の径で、溝２１のパンチ１が離間移動する方向に隣接した位置に内側に突出するよう形成されている。なお、この実施の形態では、突起２２を全周にわたって形成した場合を図に示したが、周方向に断続するように部分的に形成することもできる。
【００１９】
以上説明したように構成されたダイス２と一体の溝２１および突起２２は、切削加工等によってフランジ形成部２ａや段付き脚部形成部２ｂ、孔２ｃをダイス２に成形するときに、同時に成形することができる。
【００２０】
次に、本発明の鍛造方法の実施の一形態を、以上のように構成された鍛造装置を用いた場合によって、図１〜図５に基づいて説明する。本発明の鍛造方法は、概略、相対向して相対的に近接および離間可能に配設されたパンチ１とダイス２を衝合することによりワークＷを軸方向に圧縮して所定形状に成形後、パンチ１とダイス２の相対的な離間に伴って成形されたワーク（成形品）Ｗ’が移動したときに、ダイス２の内周面に形成された径方向応力開放手段２１で、パンチ１に張り付いたワークＷ’の圧縮による径方向応力Ｐを解放し、次いで、パンチ１とダイス２がさらに相対的に離間することにより、径方向応力開放手段２１と隣設してダイス２内に突出するように形成された移動阻止手段２２に、圧縮による径方向応力が解放されたワークＷ’を係合させてその移動を阻止してパンチ１に対するワークＷ’の張り付きを解除するものである。
【００２１】
ワークＷの鍛造成形を開始するにあたっては、図１に示すように、パンチ１がダイス２に対して上昇し離間された状態とされており、予備成形によりフランジ部ＷＦと脚部ＷＬと軸方向に貫通する孔ＷＨとが形成されたワークＷがダイス２上に配置される。この状態から、パンチ１を下降しダイス２と衝合させると、図２に示すように、ワークＷは、フランジ部ＷＦがパンチ１の外型１０の先端面１１ａとダイス２のフランジ形成部２ａとの間で軸方向に圧縮されるように塑性加工されることにより圧延されて径方向に拡大され、また、脚部ＷＬがパンチ１の内型１０とダイス２の段付き脚部成形部２ｂとの間で押圧されるように塑性加工されることにより外周に段部が形成されると共に軸方向に伸長され、さらに、中心部がパンチ１の内型１０によって図２に示したようなテーパ形状の孔ＷＨ’が形成された、成形品Ｗ’が成形される。
【００２２】
ワークＷのフランジ部ＷＦが軸方向に圧縮されて径方向に拡大することにより、図３に矢印Ｐで示すように、成形品Ｗ’のフランジ部ＷＦ’にはダイス２のフランジ形成部２ａの内周とパンチ１の内型１０のストレート部１０ａの外周面との間で径方向に圧縮応力Ｐが生じることとなる。そして、成形品Ｗ’を取り出して次の成形サイクルのワークＷを搬入すべくパンチ１を上昇させると、成形品Ｗ’のフランジ部ＷＦ’に生じた径方向の圧縮応力Ｐによってパンチ１の特にストレート部１０ａに成形品Ｗ’が食い付き、さらには、成形品Ｗ’（ワークＷ）とパンチ１との間に付着した油（図示は省略する）などによって成形品Ｗ’がパンチ１に張り付き、成形品Ｗ’がパンチ１の上昇に伴う上昇移動を阻止されることなく、パンチ１と共に上昇移動することとなる。
【００２３】
しかしながら、上述したように構成された鍛造装置では、成形品Ｗ’のフランジ部ＷＦ’に生じた径方向の圧縮応力Ｐは、ダイス２のフランジ形成部２ａの上方に形成された溝２１にフランジ部ＷＦ’が位置したときに、図４に矢印Ｒで示すように解放される。そして、さらに、パンチ１が上昇されると、フランジ部ＷＦ’の径方向の圧縮応力Ｐが解放された成形品Ｗ’は、図５に示すように、溝２１の上方に形成された突起２２にフランジ部ＷＦ’の外周縁が係合されることによって、そのパンチ１の上昇に伴う移動が阻止されて、確実にダイス２に残留することとなる。次いで、成形品Ｗ’を取り出し得るまでパンチ１をさらに上昇させダイス２から離間した後に、ダイス２の孔２ｃ内に配設された図示しないノックアウトピンを駆動して、突起２２に対するフランジ部ＷＦ’の外周縁の係合に抗して成形品Ｗ’をダイス２から取り出す。
【００２４】
なお、ここで、成形品Ｗ’の径方向応力Ｐを解放する手段としての溝２１を設けることなく、パンチ１の上昇に伴う成形品Ｗ’の移動を阻止する移動阻止手段しての突起２２だけを設けた場合には、成形品Ｗ’に径方向応力Ｐが生じるのに加えて、突起２２によってさらに径方向に圧縮されて、パンチ１に対する成形品Ｗ’の食い付きあるいは張り付きがさらに強化されることもある。したがって、本発明では、成形品Ｗ’の径方向の応力Ｐを解放するための手段としての溝２１と、パンチ１の上昇に伴う成形品Ｗ’の移動を阻止するための手段としての突起２２とは、必須の組み合わせとなる。
【００２５】
本発明は、上述した実施の形態に限定されることはなく、鍛造によって成形品Ｗ’に径方向の応力Ｐが生じる場合であれば、他の鍛造可能にも適用することができる。また、ここでいう「鍛造」の用語には「据え込み」も含まれる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ダイスの内周面に形成されて、パンチとダイスの相対的な離間に伴ってワークが移動したときに、パンチに張り付いたワークの圧縮による径方向応力を解放する径方向応力開放手段と、該径方向応力開放手段と隣接してダイス内に突出するように形成されて、パンチとダイスの相対的なさらなる離間に伴って圧縮による径方向応力が解放されたワークと係合してその移動を阻止してパンチに対するワークの張り付きを解除する移動阻止手段と、を有するという簡単な構成で、鍛造成形されたワークの型に対する張り付きを確実に解除することができる鍛造装置を提供することができる。
【００２７】
請求項２の発明によれば、ワークを圧縮して所定形状に成形した後に、パンチとダイスの相対的な離間に伴ってワークが移動したときに、ダイスの内周面に形成された径方向応力開放手段で、パンチに張り付いたワークの圧縮による径方向応力を解放し、次いで、パンチとダイスの相対的なさらなる離間により、径方向応力開放手段と隣設してダイス内に突出するように形成された移動阻止手段に、圧縮による径方向応力が解放されたワークを係合させてその移動を阻止してパンチに対するワークの張り付きを解除するという簡単な構成で、鍛造成形されたワークの型に対する張り付きを確実に解除することができる鍛造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワークの成形を開始する前の状態の本発明の鍛造装置の要部を示した断面図である。
【図２】図１の状態からパンチをダイスと衝合させたときの断面図である。
【図３】成形品のフランジ部に径方向の圧縮応力が生じた状態を説明するための図２の部分拡大断面図である。
【図４】図３の状態からパンチを上昇移動させて、パンチに張り付いた成形品の径方向の圧縮応力が溝で解放される状態を説明するための部分拡大断面図である。
【図５】図４の状態からさらにパンチを上昇させて、径方向の圧縮応力を解放されたフランジ部の外周縁が突起に係合され、パンチの上昇移動に伴う成形品の移動が阻止された状態を説明するための部分拡大断面図である。
【符号の説明】
Ｗ      ワーク
Ｗ’    成形品
Ｐ      径方向応力
１      パンチ（一方の型）
２      ダイス（他方の型）
２１      溝（径方向応力開放手段）
２２      突起（移動阻止手段）
【図１】
0003753220.tif 000002
【図２】
0003753220.tif 000003
【図３】
0003753220.tif 000004
【図４】
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【図５】
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