JP4826909B2 - 中空成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として自動車構成部品に用いられる中空成形体の鍛造による製造方法に関するものである。

従来、例えば自動車構成部品に用いられる中空成形体の鍛造による製造方法として、まず、中実素材を冷間で圧造加工して両端部が内径の大きな薄肉部であって、両端部の間に位置する中間部がその薄肉部よりも内径の小さい肉厚部である中空成形体を形成し、その後、両端部の薄肉部のみを冷間鍛造で中空絞り加工してその両端部の内径を小径にし、それにより中間部の内径を両端部の内径と等しく又は小径にするようにしたものが知られている。
実公平７−５３７９２号 公報

ところで、上記した製造方法にあっては、中空成形体の両端部の薄肉中空部のみを冷間鍛造で単に中空絞り加工して所望の形状に成形するものであるから、塑性加工する際の加工量の限界値に左右されることになる。そのため、大きな設備が必要とされたり、大きな加工量と共に精度が要求される中空成形体についてははその製造が困難となるといった問題を有していた。

そこで、本発明は両端部を中空状に開放し、中間部を中実のまま残した状態にて両端部の絞り加工を行い、その絞り加工と同時に中間部における中実部分のボリュームを内外両側より積極的に塑性加工することにより、大きな加工量を得ることができると共に、高精度に成形することができる中空成形体の製造方法の提供を課題とする。

上記問題を解決するため本発明は、小径の両端部と大径の中間部とを有し、これら両端部と中間部との中心部に貫通孔が形成されてなる中空成形体の製造方法であって、まず、円柱状の中実素材を冷間で鍛造加工して、中間部が中実で両端部が開放する中空状とした同一外径の一次成形体を形成し、次に、一次成形体の中間部を中実のまま残しながら両端部の絞り加工を行い、その絞り加工と同時に中間部における中実部分のボリュームを内外両側より塑性加工して、中間部が中実で両端部がテーパー部を介して中間部の外径よりも小径の開放する中空状とした二次成形体を形成し、その後、二次成形体の両端部を中間部側に向かって圧縮加工すると同時にその中間部の中実部分のボリュームを内外両側より塑性加工して、中間部が中実部分を残しながら外方に大きく膨出して大径となり、両端部が開放する小径筒状となる三次成形体を形成し、さらに、三次成形体における中間部の中実部分を打ち抜き加工して、両端部と中間部とを貫通する貫通孔が形成された最終中空成形体を形成するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、中実素材を鍛造加工して、中間部が中実で両端部が開放する一次成形体を形成し、次いで、一次成形体の中間部を中実のまま残しながら両端部の絞り加工を行うと同時に中間部における中実部分のボリュームを内外両側より積極的に塑性加工して二次成形体を形成するようにしたから、二次成形体において大きな加工量を得ることができると共に、高精度に鍛造することが可能となる。また、同様に二次成形体を二次成形体の両端部を中間部側に向かって圧縮加工すると同時にその中間部の中実部分を内外両側より積極的に塑性加工して、中間部が中実部分を残しながら外方に大きく膨出して大径となり、かつ両端部が小径筒状を呈する三次成形体を形成するようにしたから、三次成形体についても大きな加工量を得ることができると共に、高精度に鍛造することができる。その後、高精度に成形された三次成形体の中間部の中実部分を打抜加工することにより、三次成形体の精度をそのまま維持した状態で両端部と中間部とを貫通する最終中空成形体を高精度に仕上げることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図は本発明に係る中空成形体の製造方法を示し、中実の金属製丸棒を所定長さに切断し、図１に示す円柱状の中実素材Ａを形成する。

次に、中実素材Ａを多段式の冷間鍛造機で連続的に鍛造する。

鍛造機の１段目では、図２及び図３に示すようにダイ１０とパンチ１１とにより中実素材Ａを据え込み加工して、成形体Ｂを形成する。

鍛造機の２段目では、図４及び図５に示すように成形ピン２０ａをもつダイ２０とパンチ２１とにより成形体Ｂの両端面から穴Ｃ３，Ｃ３を同軸に設け、中間部Ｃ１が中実で両端部Ｃ２，Ｃ２が開放する中空状とした同一外径の円筒状成形体（一次成形体）Ｃを形成する。

鍛造機の３段目では、図６及び図７に示すように成形ピン３０ａをもつダイ３０と筒状成形部３１ａをもつパンチ３１とにより成形体Ｃにおける中間部Ｃ１の中実部分を残しながら両端部Ｃ２，Ｃ２を絞り加工して、中間部Ｄ１が中実で両端部Ｄ２，Ｄ２がテーパー状部Ｄ４，Ｄ４を介して中間部Ｄ１の外径よりも小径となる内径の穴Ｄ３，Ｄ３をもつ中空状とした成形体（二次成形体）Ｄを形成する。

鍛造機の４段目では、図８及び図９に示すように成形ピン４０ａをもつダイ４０と筒状成形部４１ａをもつパンチ４１とにより二次成形体Ｄの両端部Ｄ２，Ｄ２を中間部Ｄ１側に向かって圧縮すると同時にその中間部Ｄ１の中実部分を圧縮して、中間部Ｄ１が中実部分を残しながら外方に膨出して大径となるように塑性変形させ、中間部Ｅ１が大径かつ中実で、両端部Ｅ２，Ｅ２の外径が中間部Ｅ１両端部Ｅ２，Ｅ２の外径が中間部Ｅ１の外径よりも小径となり、かつ穴Ｅ３，Ｅ３をもつ中空状とした成形体（三次成形体）Ｅを形成する。

鍛造機の５段目（最終段）では、図１０及び図１１に示すように打抜ピン５０ａをもつダイ５０と筒状の成形部からなる筒状パンチ５１とにより、三次成形体Ｅの中間部Ｅ１における中実部分を打ち抜き加工して、中間部Ｆ１の内径と両端部Ｆ２，Ｆ２における中空状部Ｆ３，Ｆ３の内径とが同径となり、かつ両端部Ｆ２，Ｆ２と中間部Ｆ１とが内側テーパー状部Ｆ５，Ｆ５を介してを貫通する貫通孔Ｆ６が形成された最終中空成形体Ｆを形成する。なお、打抜ピン５０ａにより打ち抜かれた打抜カスＦ７はパンチ５１側に設けられた排出通路５１ａを介して外部に排出される。

以上のように、中実素材Ａを鍛造加工して、中間部Ｃ１が中実で両端部Ｃ２，Ｃ２が開放する成形体Ｃを形成し、次いで、成形体Ｃの中間部Ｃ１を中実のまま残しながら両端部Ｃ２，Ｃ２の絞り加工を行うと同時に中間部Ｃ１における中実部分のボリュームを内外両側より積極的に塑性加工して成形体Ｄを形成するようにしたから、成形体Ｄにおいて大きな加工量を得ることができると共に、高精度に鍛造することが可能となる。また、同様に成形体Ｄの両端部Ｄ２，Ｄ２を中間部Ｄ１側に向かって圧縮加工すると同時にその中間部Ｄ１の中実部分を内外両側より積極的に塑性加工して、中間部Ｅ１が中実部分を残しながら外方に大きく膨出して大径となり、かつ両端部Ｅ２，Ｅ２が小径筒状を呈する成形体Ｅを形成するようにしたから、成形体Ｅについても大きな加工量を得ることができると共に、高精度に鍛造することができる。その後、高精度に成形された成形体Ｅの中間部Ｅ１の中実部分を打抜加工することにより、成形体Ｅの精度をそのまま維持した状態で両端部Ｆ２，Ｆ２と中間部Ｆ１とが貫通する最終中空成形体Ｆを高精度に仕上げることができる。

また、図１２及び図１３は別の実施の形態を示すもので、先に述べた実施の形態の鍛造機の４段目において、成形ピンをもつダイ（図示せず）と筒状成形部をもつパンチ（図示せず）とにより上記した二次成形体Ｄの両端部Ｄ２，Ｄ２を中間部Ｄ１側に向かって圧縮すると同時にその中間部Ｄ１の中実部分を圧縮して、中間部Ｅ′１が中実部分を残しながら外方に膨出して大径となるように塑性変形させる際、これと同時に中間部Ｄ１の内側中実部分の壁面に上記テーパー部Ｄ４，Ｄ４の内面を密着させるように塑性変形させたものである。これにより、図１２に示すような中間部Ｅ′１が大径かつ中実で、両端部Ｅ′２，Ｅ′２の外径が中間部Ｅ′１の外径よりも小径となり、かつ穴Ｅ′３，Ｅ′３をもつ中空状とした成形体（三次成形体）Ｅ′を形成する。

その後、鍛造機の５段目（最終段）において、先に述べた実施の形態の鍛造機の５段目の場合と同様に打抜ピンをもつダイ（図示せず）と筒状の成形部からなる筒状パンチ（図示せず）とにより、三次成形体Ｅ′の中間部Ｅ′１における中実部分を打ち抜き加工する。これにより、図１３に示すような中間部Ｆ′１の内径と両端部Ｆ′２，Ｆ′２における中空状部Ｆ′３，Ｆ′３の内径とが同径となり、かつ両端部Ｆ′２，Ｆ′２と中間部Ｆ′１とを貫通する貫通孔Ｆ′６が形成された最終中空成形体Ｆ′を形成したものである。また、打抜ピンにより打ち抜かれた打抜カスはパンチ側に設けられた排出通路を介して外部に排出される。

この場合にも先の実施の形態の場合と同様の作用効果が得られる。

なお、本発明は、以上の二つ実施の形態に限定されるものではなく、例えば、貫通孔Ｆ４の内径を両端部Ｆ２，Ｆ２における中空状部の内径よりも小さく形成してもよいし、また、自動車部品以外の部品としても使用できることは勿論である。

また、以上の実施の形態では、５段の鍛造部をもつ鍛造機により説明したけれども、何ら５段に限定されるものではなく、たとえば中実素材Ａを据え込み加工して成形体Ｂを形成する際に、もう一段据え込み工程を加えてより細かく段階的に据え込み加工をするなど鍛造機の段数を適宜増加するようにしてもよいことは勿論である。

本発明の製造方法で用いる中実素材の正面図である。によるり製造される洗口液の携行用フィルム容器の正面図である。 同製造方法による鍛造の１段目における成形体の正面図である。 同１段目における鍛造状態の説明図である。 同製造方法による鍛造の２段目における成形体の正面図である。 同２段目における鍛造状態の説明図である。 同製造方法による鍛造の３段目における成形体の正面図である。 同３段目における鍛造状態の説明図である。 同製造方法による鍛造の４段目における成形体の正面図である。 同４段目における鍛造状態の説明図である。 同製造方法による鍛造の最終段における成形体の正面図である。 同最終段における打抜状態の説明図である。 別の実施の形態による鍛造の４段目における成形体の正面図である。 同実施の形態による最終段における成形体の正面図である。

符号の説明

Ａ 中実素材
Ｂ 成形体
Ｂ１ 中間部
Ｂ２，Ｂ２ 両端部
Ｃ 成形体（一次成形体）
Ｃ１ 中間部
Ｃ２，Ｃ２ 両端部
Ｄ 成形体（二次成形体）
Ｄ１ 中間部
Ｄ２，Ｄ２ 両端部
Ｄ４，Ｄ４ テーパー部
Ｅ 成形体（三次成形体）
Ｅ１ 中間部
Ｅ２，Ｅ２ 両端部
Ｆ 最終中空成形体
Ｆ１ 中間部
Ｆ２，Ｆ２ 両端部
Ｆ６ 貫通孔
Ｅ′ 成形体（三次成形体）
Ｅ′１ 中間部
Ｅ′２，Ｅ′２ 両端部
Ｆ′ 最終中空成形体
Ｆ′１ 中間部
Ｆ′２，Ｆ′２ 両端部
Ｆ′６ 貫通孔

Claims (1)

1. 小径の両端部と大径の中間部とを有し、これら両端部と中間部との中心部に貫通孔が形成されてなる中空成形体の製造方法であって、まず、円柱状の中実素材を冷間で鍛造加工して、中間部が中実で両端部が開放する中空状とした同一外径の一次成形体を形成し、次に、一次成形体の中間部を中実のまま残しながら両端部の絞り加工を行い、その絞り加工と同時に中間部における中実部分のボリュームを内外両側より塑性加工して、中間部が中実で両端部がテーパー部を介して中間部の外径よりも小径の開放する中空状とした二次成形体を形成し、その後、二次成形体の両端部を中間部側に向かって圧縮加工すると同時にその中間部の中実部分のボリュームを内外両側より塑性加工して、中間部が中実部分を残しながら外方に大きく膨出して大径となり、両端部が開放する小径筒状となる三次成形体を形成し、さらに、三次成形体における中間部の中実部分を打ち抜き加工して、両端部と中間部とを貫通する貫通孔が形成された最終中空成形体を形成するようにしたことを特徴とする中空成形体の製造方法。

Images