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発明の名称 鍛造装置および鍛造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−254080
公開日 平成11年(1999)9月21日
出願番号 特願平10−65680
出願日 平成10年(1998)3月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 (外3名)
発明者 角南 耕司
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】素材の荒成形を行うための型を有する荒成形用金型装置と、荒成形された前記素材の仕上げ成形を行うための型を有する仕上げ用金型装置とを具備し、前記荒成形用金型装置と前記仕上げ用金型装置は、それぞれ、型を支持する取付け台と、前記取付け台と前記型との間に設けられたスペーサとを具備し、前記荒成形用金型装置の型と前記仕上げ用金型装置の型は互いに交換可能な形状とし、かつ、前記荒成形用金型装置のスペーサは、前記仕上げ用金型装置のスペーサよりも上下方向の寸法が小さいものを使用することを特徴とする鍛造装置。
【請求項2】素材を圧縮する金型装置と荒成形用の金型装置と仕上げ用の金型装置とバリ抜き用の金型装置とを順次用いて鍛造を行う鍛造方法において、前記荒成形用金型装置と前記仕上げ用金型装置に、それぞれ、型を支持する取付け台と、前記取付け台と型との間に介在するスペーサを設け、前記荒成形用金型装置の型と前記仕上げ用金型装置の型は互いに交換可能な形状とし、前記仕上げ用金型装置の型が摩耗したときに、この摩耗した型を仕上げ用金型装置から取出して前記荒成形用金型装置の型に転用するとともに、前記仕上げ用金型装置に新たな型をセットし、前記素材を順次成形して鍛造を行う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、金属部品を鍛造によって所定形状に成形するための鍛造装置および鍛造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の動力伝達系などに用いる歯車等の金属製品において、鍛造によって製造されるものが知られている。この種の金属製品は、鋼などの素材を鍛造によって最終製品に近い形状に成形したのち、その外周部や内周部等の不要な部分を切削などの機械加工によって仕上げるようにしている。
【0003】例えば図7に示すリングギヤ用の鍛造製品Wは、図8に示すような鍛造装置1によって、4段階の鍛造工程を経て円環状に成形される。そしてこの鍛造製品Wは、その外周部や内周部などが機械加工によって2点鎖線Fで示す仕上がり輪郭形状まで削られたのち、歯付け加工や熱処理などの工程を経て、歯車として完成する。
【0004】図8に示す鍛造装置1は、左から順に第1工程用の上下型ユニット2,3と、第2工程用の上下型ユニット4,5と、第3工程用の上下型ユニット6,7と、第4工程用の上下型ユニット8,9を備えている。上型ユニット2,4,6,8は共通の上型ベース10に設けられ、下型ユニット3,5,7,9は下型ベース11に設けられている。そして図示しないプレス機によって上型ベース10をガイドポスト12に沿って降下させることにより、上型ユニット2,4,6,8と下型ユニット3,5,7,9との間で素材W1が打圧されるようになっている。素材W1は、トランスファーチャック13によって第1工程用の型ユニット2,3から第2工程用の型ユニット4,5を経て第3工程用の型ユニット6,7まで一工程ずつ順送りされながら段階的に鍛造が進行し、第4工程の型ユニット8,9においてバリ抜きが行われるといった構成である。
【0005】従来の第1工程は、図9(A)に示すような上型15と下型16によって素材W1を打圧し、素材W1をある程度成形していた。そして図9(B)に示す第2工程用の金型装置20の上型21と下型22によって、素材W1の荒成形が行われる。さらに図9(C)に示す第3工程用の金型装置23の上型24と下型25によって仕上げ成形が行われたのち、図9(D)に示すような抜き型26,27を有する第4工程用の金型装置28によって、鍛造製品WからバリBを除去するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来は、荒成形を行うための第2工程用の型21,22と、仕上げ成形を行うための第3工程用の型24,25とは、互いに形状が大きく異なっており、しかも第3工程では素材表面を最終製品形状まで仕上げるため、第3工程の成形荷重は第2工程の成形荷重に比べてかなり大きかった。そればかりでなく、第3工程用の型24,25は製品の仕上げを行うものであるから、摩耗や損傷に対してシビアな管理が必要である。
【0007】こうした事情から、第3工程用の型24,25の寿命は、他の工程の型と比較してかなり短く、短期間で第3工程用の型24,25を新品のものに交換する必要がある。このため型費が高くつくとともに、型交換作業を頻繁に行う必要があるために、鍛造工程を含む製造ラインに待ち時間が発生するなど改善の余地があった。
【0008】従って本発明の目的は、型費を削減できるとともに、仕上げ工程の成形荷重を下げることができ、型交換の頻度を少なくすることができるような鍛造装置および鍛造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の目的を果たすための本発明の鍛造装置は、請求項1に記載したように構成される。ここでは、荒成形用の金型装置の型が仕上げ用の型と同様の形状であるが、受圧板等のスペーサの厚さを仕上げ用の金型装置のスペーサよりも薄くしているため、荒成形工程ではプレス下死点において型の内面と素材表面との間に多少の余裕が存在する。このため荒成形工程において、素材は最終製品の一歩手前の形状まで成形される。
【0010】一方、仕上げ用の金型装置は、取付け台のプレス下死点が荒成形用金型装置の取付け台のプレス下死点と同一レベルであれば、仕上げ用の型のプレス下死点時の内容積が荒成形用の型の内容積よりも狭くなる。このため、仕上げ用の型がプレス下死点まで降下することによって、素材表面が最終製品形状に仕上がる。
【0011】本発明の鍛造方法は請求項2に記載したように構成され、仕上げ用金型装置の型が摩耗あるいは損傷したときなどに、この型を仕上げ用金型装置から取出し、荒成形用金型装置の型に転用することにより、摩耗した型の再利用を図る。そして仕上げ用金型装置には新品の型をセットし、素材を順次成形して鍛造を行うものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態について図1から図8を参照して説明する。図1に示す第1工程用の金型装置30は、上型ユニット31と下型ユニット32を備えている。上型ユニット31は、上取付け台35と上ジャッキ調整台36を含んでいる。上取付け台35の中央部に、上下方向に沿うねじ穴40が形成されている。このねじ穴40は上取付け台35の下面側に開口している。上取付け台35は、例えば図8に示すような上型ベース10の第1工程部(上型ユニット2に相当する箇所)に設けられる。
【0013】上ジャッキ調整台36は、円板状の本体部41と、本体部41の下面側に設けた平板状の据え込み型42と、据え込み型42を本体部41に固定するための取付けリング43と、本体部41の上側に突出するねじ軸45を有している。このねじ軸45をねじ穴40に螺合させた状態で、ねじ軸45を本体部41と一体に回転させ、その回転量に応じてジャッキ調整台36をねじ軸45の軸線方向(上下方向)に螺進させることにより、据え込み型42の高さ調整を可能ならしめている。このねじ穴40とねじ軸45は、高さ調整機構46を構成している。据え込み型42の下面、すなわち素材W1と対向する成形面48は平坦な形状をなしている。
【0014】下型ユニット32は、下取付け台55と下ジャッキ調整台56を含んでいる。下取付け台55の中央部に上下方向に沿うねじ穴60が形成されている。ねじ穴60は取付け台55の上面側に開口している。下取付け台55は、図8に示す下型ベース11の第1工程部(下型ユニット3に相当する箇所)に設けるようにしている。
【0015】下ジャッキ調整台56は、円板状の本体部61と、本体部61の上面側に設けた平板状の据え込み型62と、据え込み型62を本体部61に固定するための取付けリング63と、本体部61の下側に突出するねじ軸65を有している。このねじ軸65をねじ穴60に螺合させた状態で、ねじ軸65を本体部61と一体に回転させ、その回転量に応じてジャッキ調整台56をねじ軸65の軸線方向(上下方向)に螺進させることにより、据え込み型62の高さ調整を可能ならしめている。すなわちねじ穴60とねじ軸65は高さ調整機構66を構成している。据え込み型62の上面、すなわち素材W1が乗る成形面68は、上側の成形面48と平行でかつ平坦な形状をなしている。
【0016】図2と図3に示す第2工程(荒成形)用の金型装置70は、上型ユニット71と下型ユニット72とを備えている。上型ユニット71は、上取付け台73と、この発明でいうスペーサとして機能する受圧板74と、内型75aおよび外型75bからなる上型75と、上型75を保持するガイドリング(いわゆるワッパと称される部品)76と、ノックアウトピン77などを備えている。受圧板74は上取付け台73と上型75との間に設けられている。上取付け台73は、図8に示す上型ベース10の第2工程部(上型ユニット4に相当する箇所)に設けられる。
【0017】内型75aと外型75bの下面は、鍛造すべき中間製品W′(図3に示す)の上半部の外形輪郭に応じた成形面を構成している。上型75の外周部に鍔部78が設けられている。ガイドリング76の内周側に、内向きの係止段部79が形成されている。この係止段部79の上に前記鍔部78が乗ることにより、上型75がガイドリング76によって保持されるようになっている。
【0018】下型ユニット72は、下取付け台80と、受圧板81と、内型82aおよび外型82bからなる下型82と、ノックアウトピン83などを備えている。受圧板81は下取付け台80と下型82との間に設けられている。下型82の上面(成形面)側には、上方から見て円形の内周面84aを有する凹部84が形成されている。
【0019】凹部84の内径dは、所定の外径Dを有する円板状素材W1が丁度入り込むことのできる寸法である。内型82aと外型82bの上面は、鍛造すべき中間製品W′(図3に示す)の下半部の外形輪郭に応じた成形面を構成している。下取付け台80は、図8に示す下型ベース11の第2工程部(下型ユニット5に相当する箇所)に設けられる。
【0020】図4と図5に示す第3工程(仕上げ成形)用の金型装置100は、上型ユニット101と下型ユニット102を備えている。上型ユニット101は、上取付け台103と、この発明でいうスペーサとして機能する受圧板104と、内型105aおよび外型105bからなる上型105と、上型105を保持するガイドリング(いわゆるワッパと称される部品)106と、ノックアウトピン107などを備えている。受圧板104は、上取付け台103と上型105との間に設けられており、その上下方向の厚さT2は、第2工程用金型装置70の受圧板74の厚さT1よりも厚いものを使用している。上取付け台103は、図8に示す上型ベース10の第3工程部(上型ユニット6に相当する箇所)に設けられる。したがって第3工程用の上取付け台103のプレス下死点は、第2工程用の上取付け台73のプレス下死点と同一高さとなる。
【0021】内型105aと外型105bの下面は、鍛造すべき製品W(図5に示す)の上半部の外形輪郭に応じた成形面を構成している。上型105の外周部に鍔部108が設けられている。ガイドリング106の内周側に内向きの係止段部109が形成されている。この係止段部109の上に前記鍔部108が乗ることにより、上型105がガイドリング106によって保持されるようになっている。
【0022】下型ユニット102は、下取付け台110と、受圧板111と、内型112aおよび外型112bからなる下型112と、ノックアウトピン113などを備えている。受圧板111は取付け台110と下型112との間に設けられている。内型112aと外型112bの上面は、鍛造すべき製品W(図5に示す)の下半部の外形輪郭に応じた成形面を構成している。
【0023】下型112の上面(成形面)側には、上方から見て円形の内周面114aを有する凹部114が形成されている。凹部114の内径d′は、中間製品W′が丁度入り込むことのできる寸法としている。下取付け台110は、図8に示す下型ベース11の第3工程部(下型ユニット7に相当する箇所)に設けられる。
【0024】図6に示す第4工程(バリ抜き)用の金型装置120は、上型ユニット121と下型ユニット122を備えている。上型ユニット121は、上取付け台125と、穴抜き型126と、抜き落とし部材127などを備えている。上取付け台125は、図8に示す上型ベース10の第4工程部(上型ユニット8に相当する箇所)に設けられる。
【0025】下型ユニット122は、下取付け台130と受け型131などを備えている。下取付け台130は、図8に示す下型ベース11の第4工程部(下型ユニット9に相当する箇所)に設けられる。
【0026】次に、前記実施形態の第1工程から第4工程までの金型装置30,70,100,120を使用する鍛造方法について説明する。図1に示す第1工程用の金型装置30において、上型ユニット31をプレス下死点まで降下させることにより、加熱された素材W1を円板状に潰す。素材W1の成形前の形状は円柱であり、この素材W1を軸線方向に圧縮することにより、素材W1は、予め調整しておいた据え込み型42,62間の距離Hと素材W1の体積に応じて、所定の外径Dを有する円板状に成形される。据え込み型42,62の型高さや型間距離Hの調整は、ジャッキ調整台36,56をねじ軸45,65まわりに回転させることによって行う。
【0027】前記第1工程によって成形された円板状素材W1は、トランスファーチャック13(図8に示す)によって、図2に示す第2工程用の金型装置70に搬送される。この第2工程では、上型ユニット71と下型ユニット72が互いに開いているときに、円板状素材W1がトランスファーチャック13によって下型82の凹部84に投入される。このとき、素材W1の外周が凹部84の内周面84aに接することにより、下型82に対する素材W1の中心位置が合う。この素材W1は前記第1工程において所定の外径Dとなるように円板状に成形されているため、素材W1の外周が凹部84の内周面84aに確実に接することができる。
【0028】こうして下型82に素材W1がセットされたのち、図3に示すように上型ユニット71がプレス下死点まで降下することによって上型75と下型82が閉じ、素材W1が打圧されることにより、荒成形された中間製品W′が得られる。
【0029】この第2工程に使われる上下の型75,82は、後述するように第3工程で既に使われて摩耗した型を転用しており、しかも第2工程で使われる受圧板74の上下方向の厚さT1は、第3工程の受圧板104の厚さT2よりも例えば1mm程度薄いものを用いているため、第2工程で成形される中間製品W′は、その製品表面の一部と型75,82の内面との間に多少の空隙Gが生じる。このため、第2工程の型75,82によって成形される中間製品W′は、最終製品Wにかなり近い形状となるが、仕上げ形状とは少し異なった荒いものとなる。
【0030】前記第2工程によって成形された中間製品W′は、図4に示す第3工程用の金型装置100に搬送される。この第3工程では、上型ユニット101と下型ユニット102が開いているときに、中間製品W′が下型112の凹部114に投入される。
【0031】こうして下型112に中間製品W′がセットされたのち、図5に示すように上型ユニット101がプレス下死点まで降下することによって上型105と下型112が閉じ、中間製品W′が打圧されることにより、仕上げ成形された鍛造製品Wが得られる。
【0032】この第3工程で使用される受圧板104は、第2工程で使われた受圧板74よりも厚いため、図5に2点鎖線で示すように、プレス下死点時の上型105の位置L1は、第2工程の上型のプレス下死点時の位置L2よりも低くなる。すなわち、第3工程の型105,112間の容積は、第2工程の型75,82間の容積よりも狭くなる。このため鍛造製品Wは、第3工程の型105,112によって最終形状に仕上がる。
【0033】ここで、第3工程用の型105,112やノックアウトピン107,113が所定のプレス回数を経るなどして摩耗あるいは損傷したとき、これらを金型装置100から取出し、第2工程用の型75,82やノックアウトピン77,83に付け替える(転用する)。そして第3工程用の金型装置100には、未使用の新たな型105,112やノックアウトピン107,113をセットする。
【0034】こうすることにより、成形面を高精度に保つ必要のある第3工程(仕上げ)用の金型装置100に新品の型105,112と新品のノックアウトピン107,113を使用できるとともに、精度をそれほど必要としない第2工程(荒成形)用の型75,82やノックアウトピン77,83には、従来廃棄せざるをえなかった第3工程の摩耗した型105,112やノックアウトピン107,113を転用して再利用を図ることができる。
【0035】
【発明の効果】請求項1に記載した鍛造装置によれば、荒成形用の型によってほぼ最終製品に近い形状まで成形することができ、仕上げ用の型の成形荷重を下げることが可能となる。このため仕上げ用の型の寿命がのびることにより、荒成形工程用の型との寿命のバランスがとれるようになり、型交換の頻度を少なくすることが可能となる。そして仕上げ成形用の型が摩耗したときにこの摩耗した型を荒成形用の型に転用することができる。
【0036】請求項2に記載した鍛造方法によれば、仕上げ用の型が摩耗したときにこの摩耗した型を荒成形用の型に転用できるため、従来は廃棄せざるをえなかった使用済みの仕上げ用の型を再利用できるようになり、加えて、荒成形用の型を製作する手間も省けるため、型費を節約する上できわめて有効である。




 

 


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