JP7047741B2

JP7047741B2 - 鍛造品の製造方法

Info

Publication number: JP7047741B2
Application number: JP2018231296A
Authority: JP
Inventors: 一憲中島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2038-12-11
Also published as: JP2020093268A

Description

本発明は鍛造品の製造方法に関する。

従来、金属を加熱及び加圧して鍛造品を製造する熱間鍛造において、熱した金属に対して、潰し、荒地成形、中荒地成形、仕上げ、芯抜き等の加工が行われている。これらの加工は、プレス機による一度の加圧動作により、それぞれ個別の加工対象物に対して同時に行われる。例えば、特許文献１が開示する鍛造方法では、荒地鍛造、仕上鍛造及びトリミングが、プレス機による一度の押圧動作により、それぞれ個別の加工対象物に対して同時に行われる（特許文献１の図７）。

特開２００３－３１１３６１号公報

しかしながら、特許文献１が開示する鍛造方法では、製品の完成度に大きな影響を及ぼす仕上げ工程において、プレス機の中心位置から外れた位置に設置された仕上げパンチが荒地成形品（異形荒地棒状体）に荷重を加えるため、仕上げパンチを下降させるプレス機の加圧部の重心位置と仕上げパンチの中心位置とがずれた状態で、荒地成形品に仕上げパンチの荷重が加わる恐れがある。その結果、荒地成形品を均等に加圧することができず、仕上げ成形品（異形仕上棒状体）の厚さのバラつきや欠肉が生じ、また、仕上げ成形品に黒皮が残るという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、仕上げ成形の精度を高めることが可能な鍛造品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る鍛造品の製造方法は、高圧の第１のプレス機と、低圧の第２のプレス機とを用いて行う鍛造品の製造方法であって、潰し工程、荒地成形工程、中荒地成形工程、芯抜き工程及び仕上げ工程を含み、各工程は、前記潰し工程、前記荒地成形工程、前記中荒地成形工程、前記芯抜き工程及び前記仕上げ工程の順序で行われ、前記荒地成形工程、前記中荒地成形工程、及び前記芯抜き工程は、前記第１のプレス機で行われ、前記潰し工程及び前記芯抜き工程は、前記第２のプレス機で行われ、前記第１のプレス機が備える加圧部の重心位置と、仕上げ成形用の上型の中心位置とが一致しており、前記第１のプレス機は、前記芯抜き工程において、前記第２のプレス機による芯抜き加工が施された加工対象物に対し、前記仕上げ成形用の上型を用いて仕上げ成形を施すことを特徴とする。

本発明により、仕上げ成形の精度を高めることが可能な鍛造品の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る鍛造品の製造方法を行うプレス機１０，２０を概略的に示す平面図である。本発明の鍛造品の製造方法で採用されるＲＢ搬送の一例を示す図である。従来の方法及び本発明の鍛造品の製造方法による仕上げ成形の様子を示す図である。従来の方法及び本発明の鍛造品の鍛造方法による仕上げ成形品の厚さ振れの計測結果を示すグラフである。従来の方法及び本発明の鍛造品の製造方法による仕上げ成形品の重量を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である鍛造品の製造方法について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る鍛造品の製造方法を行うプレス機１０，２０を概略的に示す平面図である。本実施形態に係る鍛造品の製造方法は、（１）潰し工程、（２）荒地成形工程、（３）中荒地成形工程、（４）芯抜き工程、及び（５）仕上げ工程の５つの工程で構成され、この順序で実行される。

プレス機１０は、（２）荒地成形工程、（３）中荒地成形工程、及び（５）仕上げ工程が行われる高圧のプレス機である。プレス機１０の具体例として、１６００Ｔプレス機等が挙げられる。プレス機１０は、荒地成形用上型、中荒地成形用上型、及び仕上げ用上型を介して加圧対象物を加圧する加圧部（図示せず）を備える。プレス機１０の作業台１００には、３つの作業領域１２，１３，１５が有り、それぞれ荒地成形用下型、中荒地成形用下型、及び仕上げ用下型が設置される。プレス機１０の加圧部には、荒地成形用上型、中荒地成形用上型、及び仕上げ用上型が、それぞれ作業領域１２，１３，１５に設置された荒地成形用下型、中荒地成形用下型、及び仕上げ用下型に対応する位置に設置される。これらの上型は、加圧部が作業台１００に向かって移動することにより、対応する下型に向かって移動する。なお、上型の中心位置は、対応する下型の中心位置と一致させることが好ましい。

本発明では、プレス機１０の加圧部の重心位置と仕上げ用上型の中心位置を一致させる。一般に、プレス機１０の加圧部の重心位置は、プレス機１０の中心位置（破線の交点）と一致するため、プレス機１０の中心位置と仕上げ用上型の中心位置を一致させることにより、加圧部の重心位置と仕上げ用上型の中心位置を一致させることができる。

プレス機２０は、（１）潰し工程、及び（４）芯抜き工程が行われる低圧のプレス機である。プレス機２０の具体例として、１００Ｔプレス機等が挙げられる。プレス機２０は、潰し用上型及び芯抜き用上型を介して加圧対象物を加圧する加圧部（図示せず）を備える。プレス機２０の作業台２００には、２つの作業領域１１，１４が有り、それぞれ潰し用下型、芯抜き用下型が設置される。プレス機２０の加圧部には、潰し用上型及び芯抜き用上型が、それぞれ作業領域１１，１４に設置された潰し用下型及び芯抜き用下型に対応する位置に設置される。これらの上型は、加圧部が作業台２００に向かって移動することにより、対応する下型に向かって移動する。なお、上型の中心位置は、対応する下型の中心位置と一致させることが好ましい。

本発明の鍛造品の製造方法の各工程によって加工される加工対象物は、図１の矢印が示すように搬送される。図２は、本発明の鍛造品の製造方法で採用される加工対象物のロボット（ＲＢ）搬送の一例を示す図である。本実施形態では、３台の搬送ＲＢ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを用いて、プレス機１０とプレス機２０の間で加工対象物を搬送することができる。例えば、搬送ＲＢ５０ａは、潰し加工が施された加工対象物を作業領域１１から作業領域１２へ搬送する。搬送ＲＢ５０ｂは、中荒地成形が施された加工対象物を作業領域１３から作業領域１４へ搬送する。搬送ＲＢ５０ｃは、芯抜き加工が施された加工対象物を作業領域１４から作業領域１５へ搬送する。

図３（Ａ）は、従来の方法による仕上げ成形の様子を示す図である。従来の方法では、プレス機の加圧部の重心位置から外れた位置に設置された仕上げ成形用上型の下面３０が、仕上げ成形用下型３１に配置された加工対象物を加圧するため、均等に加工対象物を加圧することができない。その結果、図３（Ａ）に示すように、仕上げ成形品３２の厚さのバラつきや欠肉が生じ、欠肉部分に黒皮が残ってしまうことがある。

図３（Ｂ）は、本発明の鍛造品の製造方法による仕上げ成形の様子を示す図である。本発明の鍛造品の製造方法では、プレス機１０の加圧部の重心位置に対応する位置に設置された仕上げ成形用上型の下面４０が、仕上げ成形用下型４１に配置された加工対象物を加圧するため、均等に加工対象物を加圧することができる。その結果、図３（Ｂ）に示すように、仕上げ成形品の厚さのバラつきや欠肉を抑制し、黒皮を除去することができる。

図４は、同一の仕上げ成形用上型及び下型を用いて行われた従来の方法及び本発明の鍛造品の鍛造方法による仕上げ成形品の厚さのバラつきである厚さ振れの計測結果を示すグラフである。図４に示す厚さ振れは、仕上げ成形品の厚さの最大値から仕上げ成形品の厚さの最小値を減算することによって算出した（図３（Ａ）を参照）。従来の方法では、厚さ振れは０．４８ｍｍであり、一方、本発明の鍛造品の製造方法では、厚さ振れは０．１ｍｍであった。この結果から、本発明の鍛造品の製造方法は、従来の方法と比較して、仕上げ成形品の厚さのバラつきを効果的に抑制できることが実証された。

図５は、同一の仕上げ成形用上型及び下型を用いて行われた従来の方法及び本発明の鍛造品の製造方法による仕上げ成形品の重量を示すグラフである。従来の方法による仕上げ成形品の重量は２１３８ｇであり、一方、本発明の鍛造品の製造方法による仕上げ成形品の重量は１９４７ｇであった。この結果から、本発明の鍛造品の製造方法は、従来の方法と比較して、仕上げ成形品における不要な部分を抑制することができることが実証された。

本発明の鍛造品の製造方法では、上述したように、プレス機１０の加圧部の重心位置に対応する位置に設置された仕上げ成形用上型の下面が、仕上げ成形用下型に配置された加工対象物を加圧するため、均等に加工対象物を加圧することができる。これにより、仕上げ成形品の厚さのバラつきや欠肉を抑制し、黒皮を除去することができる。その結果、仕上げ成形品を加工する手間を減らすことができる。

また、本発明の鍛造品の製造方法では、芯抜き加工が施された加工対象物に対して仕上げ成形を施す。このため、芯抜き加工が施されていない加工対象物に対して仕上げ成形を施す方法に比べ、加圧すべき加工対象物の体積を減少させ、低圧力で加工対象物に仕上げ成形を施すことができる。これにより、仕上げ成形に必要な圧力を低減することができるため、仕上げ成形に使用する上型及び下型の寿命を延ばすことができ、上型及び下型に係る費用を低減することができる。

さらに、本発明の鍛造品の製造方法では、加圧部の重心位置の直下に加工対象物を配置することができるため、加圧部の荷重を効率的に加工対象物に加えることができ、仕上げ成形に必要な圧力を低減することができる。その結果、仕上げ成形に使用する上型及び下型の寿命を延ばすことができ、上型及び下型に係る費用を低減することができる。

さらに、本発明の鍛造品の製造方法では、（１）潰し工程、（２）荒地成形工程、（３）中荒地成形工程、（４）芯抜き工程、及び（５）仕上げ工程を２つに分割し、それぞれ異なるプレス機で行うため、プレス機を小型化することができる。

さらに、本発明の鍛造品の製造方法では、２つのプレス機の間の加工対象物の移動を、自由度の高いＲＢ搬送によって行うことにより、加工工程の分割に伴うリードタイムの増加を抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られたものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、上述した実施形態では、ＲＢ搬送によって加工対象物を移動するが、他の実施形態では、３軸のローダ等の他の搬送方法を用いて加工対象物を移動してもよい。また、上述した実施形態では、５工程による鍛造品の製造方法について説明したが、その他の工程数の製造方法についても、本発明を適用することができる。

１０プレス機
１００作業台
１１潰し工程の作業領域
１２荒地成形工程の作業領域
１３中荒地成形工程の作業領域
１４芯抜き工程の作業領域
１５仕上げ成形工程の作業領域
２０プレス機
２００作業台

Claims

高圧の第１のプレス機と、低圧の第２のプレス機とを用いて行う鍛造品の製造方法であって、
潰し工程、荒地成形工程、中荒地成形工程、芯抜き工程及び仕上げ工程を含み、
各工程は、前記潰し工程、前記荒地成形工程、前記中荒地成形工程、前記芯抜き工程及び前記仕上げ工程の順序で行われ、
前記荒地成形工程、前記中荒地成形工程、及び前記芯抜き工程は、前記第１のプレス機で行われ、
前記潰し工程及び前記芯抜き工程は、前記第２のプレス機で行われ、
前記第１のプレス機が備える加圧部の重心位置と、仕上げ成形用の上型の中心位置とが一致しており、
前記第１のプレス機は、前記芯抜き工程において、前記第２のプレス機による芯抜き加工が施された加工対象物に対し、前記仕上げ成形用の上型を用いて仕上げ成形を施すことを特徴とする、鍛造品の製造方法。