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JPS6233015B2 - - Google Patents
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JPS6233015B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6233015B2
JPS6233015B2 JP55066401A JP6640180A JPS6233015B2 JP S6233015 B2 JPS6233015 B2 JP S6233015B2 JP 55066401 A JP55066401 A JP 55066401A JP 6640180 A JP6640180 A JP 6640180A JP S6233015 B2 JPS6233015 B2 JP S6233015B2
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die
punch
hole
ring
closed
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Wako KK
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Wako KK
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Publication date
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
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    • Y10T29/49462—Gear making
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    • Y10T29/49478—Gear blank making

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工力を低減し、型内へ完全に材料
の充填が果し得るようにした、特にリング状製品
の精密型鍛造法に関する。
ダイスと、これに嵌合するポンチによつて密閉
された穴型を構成する通常の密閉型鍛造に於いて
は、圧下に伴つて材料が順次ダイス穴内に充満し
てゆくが、材料が密閉状態に近付くにつれて加工
力が急増し、充填が遅れ、最終的に充填を完了さ
せるには極端に大きな加工力を要する。一般にこ
の加工力は、型を大きく損耗させるか、破損を招
くほどの大きな値にまで高くする必要があるもの
で、このことが精密な型鍛造の実施を妨げてい
る。
本発明は、型が耐え得る程度の低い荷重によつ
て、型穴内への材料の充填を完了させるようにし
た精密型鍛造法を提供する。
以下図に就いて詳しく説明する。
本加工法の圧下工程は２段階より成り、第１図
の平歯車を例にとつて加工工程を説明する。
外周に歯部を構成したポンチ１と、これを受入
れる密閉型のダイス２で密閉型鍛造を行う。材料
３は歯元円に近い直径を持つ円板素材で、ダイス
２穴内に入れ、ポンチ１を下降させて加工する
(a)。圧下に伴つて材料は外方に流動して歯型へ充
填してゆくが、やがて材料の圧下即ち充填が殆ん
ど進むことなく加工力が急上昇するようになる
(b)。
そこで、この急上昇の生ずる前に圧下を中止
し、未充填部５が存在するままの状態の半製品を
取り出して、その中央部に適当な大きさの穴７を
あける。この穴７をあけた半製品６を再び最初の
ダイス２に入れ、ポンチ１で圧下する(c)。半製品
の中央部穴が設けられたことによつて、材料は穴
７径を縮小させるような内向き流れが可能にな
り、低い荷重で圧下が進行する。この圧下の進行
のとき、材料流れが内向きばかりでなく、分水領
がリング状半製品の外径よりやや内側に生じ、外
向き流れも生ずる。この外向き流れによつて材料
の型内への最終的な充填が低い荷重で完了し、精
密型鍛造ができる(d)。外向き流れの生じにくい場
合には、中央に近いポンチ１下面あるいはダイス
２穴上面に、小さな突起あるいは凹みを付け、ま
たは傾斜を利用して内向きの流れを幾分拘束して
おくことも有効となる。縮小された穴７は製品８
を取出した後別工程で仕上げればよい。以上の加
工は、材料中央部の穴あけとその仕上げを別工程
で考えているため、単動プレスで実施できる。ま
た半製品にあける穴７は、中央部に限らず、適所
に配置してもよい。例えば平歯車によく見られる
軽量化のためのぬすみ穴をそのまま利用できる。
第２図は、内歯車を加工する場合を示す。内径
部に歯型部を持つリング状ポンチ１１とこれを受
ける密閉型ダイス１２を用いて密閉型鍛造を行
う。材料１３はダイス２外径とほぼ同一で、歯先
円よりやや小さいリング状素材を用いる(a)。これ
で加工すると、圧下に伴つて材料１３は内方へ流
動して歯型へ充填してゆく(b)。しかし途中加工力
が急増するので、その段階で圧下を中断し、半製
品１４を取出して、その外周をカツトして、再び
上記ポンチ１１とダイス１２で加工を継続する
(c)。外周をカツトした半製品１５はダイス１２と
の間に隙間１６が生じて拘束を解かれるため、材
料の外向き流れが生じて、低い荷重で圧下が進行
できるようになる。その結果、分水領を境として
内向き流れも生じ、歯型内への充填が果されて精
密型鍛造が完了する(d)。この加工は単動プレスで
実施できる。増大した外径は別工程で仕上げる。
また、第３図は、第１図に於ける穴７を予め材
料に設けて置いた加工法を示す。ポンチ２１とダ
イス２２の中心に、摺動自在なマンドレル２４を
備えて置き、材料２３はリング状素材を用い、そ
の内周面２７はマンドレル２４を挿通して拘束し
て置く(a)。そのまま加圧し(b)、途中加工力が急増
する段階でマンドレル２４を抜き、即ち半製品２
５の中央に穴２７を実質的に設け、再加工する。
前記同様に穴２７が縮小されて圧下が進行し、同
時に外向き流れによつて歯型部への充填が完了す
る(c)。この場合マンドレル２４をそのまま圧下さ
せることによつて、縮小した穴２７′を抜き、穴
の仕上げ加工ができる(d)。
第４図は同様にして内歯車の加工を行う場合を
示す。ポンチ３１とダイス３２に対し、リング状
素材となる材料３３の外周を拘束する拘束リング
３４を摺動自在に設ける(a)。初めの加圧加工では
拘束リング３４によつて材料を拘束して普通の型
鍛造を行う(b)。加圧力が急増する段階で拘束リン
グ３４を外し、即ち半製品３５の外周を開放し
て、再圧し、外径の増大を伴わせて圧下を進行さ
せ、よつて材料の内向き流れを促進して歯型内へ
の充填を果す(c)。この場合も再度拘束リング３４
を作用させることで、製品２６の外径膨大部２７
を切落し(d)、外周の仕上げを行う。
次に、上記第１図、第２図に示した加工は、複
動プレスの使用によつて穴あるいは外周の打抜き
並びに仕上げを含めて、連続的に能率よく行うこ
とができる。
第５図において、ポンチ４１の中央部に穴あけ
ポンチ４４を摺動可能に配置し、ダイス４２の中
央部には上記穴あけポンチ４４に対応した穴あけ
ダイス穴４５を設ける。穴あけダイス穴４５には
エジエクタ４６を納める。歯元円直径に近い円板
素材の材料４３をダイス４２内に挿入し(a)、エジ
エクタ４６を固定し、穴あけポンチ４４をポンチ
４１と同時に下降させて、通常の密閉型鍛造を行
う(b)。圧下荷重が急増を始める行程でポンチ４１
を止め、加圧力を抜いて穴あけポンチ４４のみ下
降させて半製品４７の中央部に穴をあける(c)。穴
あけポンチ４４を元の位置に復帰させたのちポン
チ４１および穴あけポンチ４４を下降させ、リン
グ状となつた半製品４７′を圧下すると、内向き
流れと外向き流れが同時に生じ、圧下行程が進ん
で材料の型内への充填が完了する(d)。このとき、
穴あけポンチ４４をいく分穴の中へ突出した状態
で圧下すれば、外向き流れをより大きく生じさせ
る工夫となる。そして(d)の状態でポンチ４１の加
圧力を保持したまま穴あけポンチ４４のみを再度
下降させ、縮小された穴径の部分をもう一度穴あ
けし、加工を終了する(e)。(d)の工程でポンチの加
圧力を保持するのは、せん断断面に圧縮力を付加
し、穴あけの分離面の性状を良好ならしめるため
のものである。(c)の穴あけ工程の前にポンチ４１
の加圧力を解除したのは、この予備的な穴あけ段
階では分離面性状を良くする必要がなく、穴あけ
工具の寿命を考慮したためである。もし工具寿命
が許せば、ポンチ４１加工力を保持したままで穴
あけをし、穴あけポンチ４４を引抜くと、(d)行程
での半製品４７′の圧下がそのまま進行し、さら
に最終穴仕上げ時は圧縮力添加の役割を果すた
め、終始加圧力を変えることなく、穴あけポンチ
４４の２往復の動きのみで加工が完了する。
第６図は同様に複動プレスによる内歯車の加工
法を示す。
ポンチ５１の外周に外周カツトダイス５４を摺
動自在に付加し、ダイス５２の外周を上記外周カ
ツトダイス５４に対応する外周カツトポンチ５５
を構成する。外周カツトポンチ５５の外周にはリ
ング状のエジエクタ５６を嵌装する。ダイス５２
内にはリング状素材となる材料５８を収める(a)。
エジエクタ５６を固定し、ポンチ５１とカツトダ
イス５４を同時に降下し、通常の型鍛造を行う
(b)。加工力の急増する段階で前記同様に加圧を中
断し、カツトダイス５４のみを降下して半製品５
７の外周をカツトし(c)、カツトダイス５４を元に
戻し、再加圧し、外周をカツトされた半製品５
７′は外径を増大しながら圧下が進行し、同時に
内向き流れによつて歯型内への充填が完了する
(d)。そのまま再度カツトダイス５４を下降させ、
増大した外径部を切落して製品５８外周の仕上げ
を行う。
以上に説明したように本発明の精密型鍛造法で
は、第１段階で加工をとめる荷重および次に穴径
あるいは外径の選定が重要である。第１、第２段
階の荷重がほぼ同じ値になるように分けるのが望
ましく、設ける穴径あるいは外径にはある範囲の
適用域が存在する。そしてその適用域内に最終製
品の寸法が入る場合は、第５，６図に示した連続
的な加工が利用できる。が、そうでない場合は、
別工程で穴あるいは外径を仕上げる。
本発明の具体的実施例を次に示す。
モジユール１、歯数２２、並歯の平歯車を純ア
ルミニウム（A1050―０）で加工する際、板厚
5.0ｍ／ｍ、直径19.5ｍ／ｍの円板を素材とし、
まず密閉型鍛造によつて材料の充填を完了させよ
うとすると、加工力は約30tを要する。次に本発
明の方法では、第１段階の鍛造を15tの荷重で止
め、中央部に10ｍ／ｍφの穴をあけた後、再び加
工すると、15tで材料充填が完了する。このとき
製品の歯巾は3.5ｍ／ｍ、中央の穴径は約4.5ｍ／
ｍに縮小している。用いる穴径の大きさは、この
値を中心にある程度の範囲がある。
この基礎データを基にして、実用材料
（SCM21）でモジユール1.667、歯数22、歯巾12
ｍ／ｍの低歯、平歯車の精密型鍛造ができてい
る。
本発明に用いる穴の役割は、圧下の際の材料の
流れ込みを可能にするものであるため、設置位置
は素材の中央部に限らず、また個数も１つに限定
されない。最終製品に必要な穴形状に応じて仕上
げ取り代が得られるように設ければよい。通常こ
の仕上げ取り代はシエービング代より大きくなる
ため、対向ダイスせん断法の適用が有効となる。
また、製品の形状によつては、加工力の低軽化の
ため、１回のみに限らず、複数段階に分けて、穴
あけ、あるいは外周カツトを行つて加工するよう
にしてもよい。
以上の通り本発明は小さな加工力で精密な型鍛
造を可能とした特徴ある方法であるる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の発明の実施態様を示
す行程図、第２図は第２の発明を、第３図は第３
の発明を、第４図は第４の発明の実施態様をそれ
ぞれ示す行程図で、第５図は第１の発明の他の実
施態様を、第６図は第２の発明の他の実施態様を
それぞれ示す行程図である。 １，１１，２１，３１，４１……ポンチ、２，
１２，２２，３２，４２……ダイス、３，１３，
２３，３３，４３……材料、６，１４，３６，４
７…半製品、７……穴、８……製品、２４……柱
状金具、３４……拘束リング、４４……穴明ポン
チ、４５穴明ダイス穴、４６……エジエクタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉穴型のダイスと、これに嵌合するポンチ
    によつて加工を行う通常の密閉型鍛造に於いて、
    加圧加工の途中で加工力の急増のために材料が型
    内へ充填される外方への流れが緩慢になつた段階
    で加工行程を中断し、その半製品の中央部あるい
    は他の不要部に穴をあけ、しかる後に上記密閉型
    によつて再加圧し、設置した穴の穴径の縮小を伴
    わせながら圧下を進行させ、よつて材料を外方へ
    流して型内への充填を果して加工を完了させるよ
    うにしたことを特徴とする精密型鍛造法。 ２ 密閉型鍛造用ダイスとポンチの一部にそれぞ
    れ、摺動自在な穴あけ用ポンチと、これに対向す
    る穴あけ用ダイス穴を構成し、穴あけ用ダイス穴
    にはエジエクタを摺動自在に嵌合し、鍛造行程で
    はこれらを密閉型鍛造用のダイスとポンチとして
    所要の形状に保持し、途中、穴あけ用ポンチとダ
    イス穴によつて半製品に所要の穴をあけるように
    したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の精密型鍛造法。 ３ リンク状密閉穴型のダイスと、これに嵌合す
    るリング状ポンチによつてリング状製品の加工を
    行う通常の密閉型鍛造に於いて、加圧加工の途中
    で加工力の急増のために材料が型内へ充填される
    内方への流れが緩慢になつた段階で加工を中断
    し、その半製品の外周をカツトし、しかる後に上
    記密閉型によつて再加圧し、カツトした外周径の
    増大を伴わせながら圧下を進行させ、よつて材料
    を内方へ流して型内への充填を果して加工を完了
    させるようにしたことを特徴とする精密型鍛造
    法。 ４ 密閉型鍛造用ダイスとポンチの外周部にそれ
    ぞれ、摺動自在な外周カツト用ポンチと、これに
    対向する外周カツト用ダイス穴を構成し、外周カ
    ツト用ダイス穴にはエジエクタを摺動自在に嵌合
    し、鍛造行程ではこれらを密閉鍛造用のダイスと
    ポンチとして所要の形状に保持し、途中、外周カ
    ツト用ポンチとダイス穴とによつて材料の外周を
    カツトするようにしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第３項記載の精密型鍛造法。 ５ リング状密閉穴型のダイスとこれに嵌合する
    リング状ポンチによつてリング状製品の加工を行
    う通常の密閉型鍛造に於いて加圧加工の途中で加
    工力の急増のために材料が型内へ充填される外方
    への流れが緩慢になつた段階で加工行程を中断
    し、次いでこの半製品を、リング内周面の拘束を
    解放したダイスと上記ポンチで再加工し、拘束を
    解かれた半製品中央部の穴の穴径の縮小を伴わせ
    て圧下を進行させ、よつて材料を外方へ流して型
    内への充填を果して加工を完了させるようにした
    ことを特徴とする精密型鍛造法。 ６ リング状材料の内周面を拘束する柱状金具を
    密閉型鍛造用ダイスとポンチに対して摺動自在に
    設けたことを特徴とする特許請求の範囲第５項記
    載の精密型鍛造法。 ７ リング状密閉穴型のダイスと、これに嵌合す
    るリング状ポンチによつてリング状製品の加工を
    行う通常の密閉型鍛造に於いて、加圧加工の途中
    で加圧力の急増のために材料が型内へ充填される
    内方への流れが緩慢になつた段階で加工行程を中
    断し、次いでこの半製品を、リング外周面の拘束
    を解放したダイスと上記ポンチで再加圧し、拘束
    を解かれた半製品外周の増大を伴わせて圧下を進
    行させ、よつて材料を内方へ流して型内への充填
    を果して加工を完了させるようにしたことを特徴
    とする精密型鍛造法。 ８ リング状材料の外周面を拘束するリング状金
    具を密閉型鍛造用ダイスとポンチに対して摺動自
    在に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第７
    項記載の精密型鍛造法。
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