JP2018069320A - 成形装置及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイス、パンチ等の折れを抑制することができる成形装置及び成形方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係る成形装置１は、丸棒素材６０から、軸物鍛造部品７０を成形する成形装置１であって、凹部１１を有するパンチ１０と、パンチ１０の貫通孔１９に嵌合した棒状の上突込みパンチ２０と、凹部３１と、凹部３１の底面３１ｄに開口した凹部３２と、凹部３２の底面３２ｄから下面まで貫通する貫通孔３９と、を有するダイス３０と、貫通孔３９に嵌合し貫通孔４９が形成された筒状のスリーブ４０と、貫通孔４９に嵌合した棒状の下突込みパンチ５０と、を備え、パンチ１０は、下降して、丸棒素材６０の下部を、貫通孔３９に押出して軸絞り成形し、スリーブ４０は、上昇して、軸絞り成形された丸棒素材６０を上方に移動させ、下突込みパンチ５０は、上昇して、丸棒素材６０の下端面６０ｂに下深穴７６を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形装置及び成形方法に関するものであり、例えば、深穴成形された軸物鍛造部品を鍛造する成形装置及び成形方法に関する。

特許文献１には、丸棒素材や中間成形体に深穴成形を行う成形方法が記載されている。特許文献１の成形方法では、縮径部を有するダイスの開口部に丸棒素材を挿入した後、丸棒素材の上端面をアウターパンチで縮径部に押し出しつつ、丸棒素材の上端面に穴あけ用のインナーパンチで深穴成形を行っている。

特開２００３−２６６１３９号公報

特許文献１に記載の成形方法のように、丸棒素材を密閉状態にして、深穴成形を行うと、穴あけ用のパンチに過度な負荷がかかり、折れが頻繁に発生する。

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、ダイス、パンチ等の折れを抑制することができる成形装置及び成形方法を提供する。

本発明の一態様に係る成形装置は、丸棒素材から、軸物鍛造部品を成形する成形装置であって、前記軸物鍛造部品の軸方向を上下方向とした場合に下方に開口したパンチ凹部を有するパンチと、前記パンチの上面から前記パンチ凹部の底面に貫通する上突込みパンチ用貫通孔に嵌合した棒状の上突込みパンチと、上方に開口したダイス第１凹部と、前記ダイス第１凹部の底面に開口したダイス第２凹部と、前記ダイス第２凹部の底面から下面まで貫通し前記丸棒素材の下端面よりも狭い開口を有するスリーブ用貫通孔と、を有するダイスと、前記スリーブ用貫通孔に嵌合し、前記軸方向に貫通する下突込みパンチ用貫通孔が形成された筒状のスリーブと、前記下突込みパンチ用貫通孔に嵌合した棒状の下突込みパンチと、を備え、前記パンチは、下降して、前記パンチと前記ダイスとの間に配置された前記丸棒素材の下部を、前記スリーブ用貫通孔に押出して軸絞り成形し、前記スリーブは、上昇して、軸絞り成形された前記丸棒素材を前記パンチとともに所定の位置まで上方に移動させ、前記下突込みパンチは、上昇して、前記所定の位置まで移動した前記丸棒素材の前記下端面に下深穴の成形を行い、前記パンチは、下降して、前記下深穴が成形された前記丸棒素材を押圧し、前記ダイス第１凹部及び前記ダイス第２凹部内に前記丸棒素材の据え込み成形を行い、前記上突込みパンチは、下降して、前記下深穴が成形された前記丸棒素材の上端面に上深穴の成形を行う。このような構成により、ダイス、パンチ等の折れを抑制することができる。

本発明の一態様に係る成形方法は、丸棒素材から、軸物鍛造部品を成形する成形方法であって、前記軸物鍛造部品の軸方向を上下方向とした場合に下方に開口したパンチ凹部を有するパンチと、前記パンチの上面から前記パンチ凹部の底面に貫通する上突込みパンチ用貫通孔に嵌合した棒状の上突込みパンチと、上方に開口したダイス第１凹部と、前記ダイス第１凹部の底面に開口したダイス第２凹部と、前記ダイス第２凹部の底面から下面まで貫通し前記丸棒素材の下端面よりも狭い開口を有するスリーブ用貫通孔と、を有するダイスと、前記スリーブ用貫通孔に嵌合し、前記軸方向に貫通する下突込みパンチ用貫通孔が形成された筒状のスリーブと、前記下突込みパンチ用貫通孔に嵌合した棒状の下突込みパンチと、を設け、前記パンチを下降させることにより、前記パンチと前記ダイスとの間に配置された前記丸棒素材の下部を、前記スリーブ用貫通孔に押出して軸絞り成形するステップと、前記スリーブを上昇させることにより、軸絞り成形された前記丸棒素材を前記パンチとともに所定の位置まで上方に移動させるステップと、前記下突込みパンチを上昇させることにより、前記所定の位置まで移動した前記丸棒素材の前記下端面に下深穴を成形するステップと、前記パンチを下降させることにより、前記下深穴が成形された前記丸棒素材を押圧し、前記ダイス第１凹部及び前記ダイス第２凹部内に前記丸棒素材の据え込み成形を行うステップと、前記上突込みパンチを下降させることにより、前記下深穴が成形された前記丸棒素材の上端面に上深穴の成形を行うステップと、を備える。このような構成により、ダイス、パンチ等の折れを抑制することができる。

本発明により、ダイス、パンチ等の折れを抑制することができる成形装置及び成形方法を提供する。

実施形態に係る成形装置の構成を例示した断面図である。 実施形態に係る成形装置で成形された軸物鍛造部品を例示した断面図である。 実施形態に係る成形装置を用いた軸物鍛造部品の成形方法を例示したフローチャート図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係る成形装置を用いた軸物鍛造部品の成形方法を例示した工程断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係る成形装置を用いた軸物鍛造部品の成形方法を例示した工程断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

実施形態に係る成形装置を説明する。まず、実施形態に係る成形装置の構成を説明する。図１は、実施形態に係る成形装置の構成を例示した断面図である。図１に示すように、成形装置１は、パンチ１０、上突込みパンチ２０、ダイス３０、スリーブ４０、下突込みパンチ５０を備えている。図１では、丸棒素材６０も示している。

成形装置１は、丸棒素材６０、例えば、軸方向に延びた丸棒状の中実の丸棒素材６０から軸物鍛造部品を成形する。丸棒部材６０は、材料として、例えば、金属を含んでいる。成形装置１に載置された丸棒素材６０の軸方向を、軸物鍛造部品及び軸物鍛造部品を成形する成形装置１の軸方向Ｌと一致させる。成形装置１を説明するために、軸方向Ｌを上下方向とする。なお、上下方向は、成形装置１を説明するために導入したものであり、成形装置１を使用する際に、軸方向Ｌを上下方向に限るというわけではない。

図２は、実施形態に係る成形装置１で成形された軸物鍛造部品７０を例示した断面図である。図２に示すように、軸物鍛造部品７０は、中心軸を有し、例えば、中心軸に対して回転対称な部材でもよいし、部分的に回転対称でない部分を有していてもよい。中心軸を軸方向Ｌとしたとき、軸物鍛造部品７０は、上から順に、上円筒部７１、フランジ部７２、下円筒部７３及び小径円筒部７４を有している。

上円筒部７１は、例えば、円筒状の部材である。フランジ部７２は、上円筒部７１及び下円筒部７３よりも中心軸から外側に拡がったフランジ状の部材である。フランジ部７２の外径は、上円筒部７１及び下円筒部７３の外径よりも大きいものとなっている。下円筒部７３は、例えば、円筒状の部材である。小径円筒部７４は、円筒状の部材であり、下円筒部７３の外径よりも小さい外径を有している。上円筒部７１の上面７１ａには、上深穴７５が成形されている。小径円筒部７４の下面７４ｂには、下深穴７６が形成されている。上深穴７５及び下深穴７６の中心軸も、軸方向Ｌとなっている。

図１に戻って、成形装置１の各部材を説明する。パンチ１０は、丸棒素材６０の上方に配置されている。パンチ１０は、下方に開口した凹部１１（パンチ凹部１１）を有している。パンチ１０は、例えば、上面１０ａ及び下面１０ｂを有する円柱状であり、下面１０ｂに凹部１１が形成されている。なお、パンチ１０は、下方に開口した凹部１１が形成されていれば、円柱状の外形にこだわらない。凹部１１の中心軸は、軸方向Ｌと一致している。凹部１１は、下方から見て、例えば、円状であり、凹部１１の内周面１１ｃは、円筒状である。なお、凹部１１は、下方から見て円状に限らず、凹部１１の内周面１１ｃは、円筒状に限らない。以下に示す凹部１１以外の凹部も円筒状に限らない。

凹部１１の開口は、丸棒素材６０の上端面６０ａより狭くなっている。すなわち、丸棒素材６０の上端面６０ａは、凹部１１の開口を覆うように広くなっている。例えば、凹部１１の内径は、丸棒素材６０の外径よりも小さくなっている。凹部１１の内周面１１ｃと、下面１０ｂとのなす角にテーパが付されていることが望ましい。これにより、丸棒素材６０の上部を凹部１１で軸絞り成形することを容易にする。

パンチ１０には、貫通孔１９（上突込みパンチ用貫通孔）が形成されている。貫通孔１９は、パンチ１０の上面１０ａから凹部１１の底面１１ｄに貫通している。貫通孔１９は、上方から見て、例えば、円状になっている。なお、貫通孔１９は上方から見て円状に限らない。以下で示す貫通孔１９以外の貫通孔も円状に限らない。貫通孔１９の中心軸は、例えば、軸方向Ｌと一致している。

パンチ１０と、軸物鍛造部品７０との関係を説明すると、軸物鍛造部品７０の上円筒部７１は、パンチ１０の凹部１１内で成形される。よって、パンチ１０における凹部１１の内周面１１ｃ及び底面１１ｄの形状は、軸物鍛造部品７０における上円筒部７１の外周面７１ｃ及び上面７１ａの形状と略一致している。そして、凹部１１の内径は、上円筒部７１の外径と略一致している。

上突込みパンチ２０は、丸棒素材６０の上方に配置されている。上突込みパンチ２０は、棒状の部材である。上突込みパンチ２０の中心軸は、軸方向Ｌと一致している。上突込みパンチ２０は、パンチ１０の貫通孔１９に嵌合した形状となっている。したがって、上突込みパンチ２０の下部２１を、パンチ１０の上方から、パンチ１０の上面１０ａにおける貫通孔１９に挿入し、底面１１ｄにおける貫通孔１９から凹部１１内に突出させることができる。

上突込みパンチ２０と、軸物鍛造部品７０との関係を説明すると、軸物鍛造部品７０の上深穴７５は、上突込みパンチ２０を押し込むことによって形成される。よって、上突込みパンチ２０の下部２１の外周面２１ｃの形状は、上円筒部７１の上面７１ａに形成された上深穴７５の内周面７５ｃの形状と略一致している。そして、上突込みパンチ２０の下部２１の外径は、上深穴７５の内径と略一致している。

ダイス３０は、丸棒素材６０の下方に配置されている。ダイス３０は、上方に開口した凹部３１（ダイス第１凹部）、凹部３１の底面３１ｄに開口した凹部３２（ダイス第２凹部）、及び、凹部３２の底面３２ｄから下面３０ｂまで貫通する貫通孔３９（スリーブ用貫通孔）を有している。凹部３２の底面３２ｄにおける貫通孔３９は、丸棒素材６０の下端面６０ｂよりも狭い開口を有している。すなわち、丸棒素材６０の下端面６０ｂは、貫通孔３９の開口を覆うように広くなっている。例えば、貫通孔３９の内径は、丸棒素材６０の外径よりも小さくなっている。

ダイス３０は、凹部３１の内周面３１ｃ、凹部３２の内周面３２ｃ及び貫通孔３９の内周面３９ｃを有している。内周面３１ｃ、内周面３２ｃ及び内周面３９ｃは、下方に順に結合している。内周面３１ｃ及び内周面３２ｃの間は、段差となっている。段差は、凹部３１の底面３１ｄである。内周面３２ｃ及び内周面３９ｃの間は、段差となっている。段差は、凹部３２の底面３２ｄである。

このように、ダイス３０の内周面は、２段の階段形状となっている。各内周面の軸方向は、軸方向Ｌと略一致している。例えば、凹部３１の内径は、凹部３２の内径よりも大きい。凹部３２の内径は、貫通孔３９の内径よりも大きい。

ダイス３０と、軸物鍛造部品７０との関係を説明すると、軸物鍛造部品７０のフランジ部７２、下円筒部７３及び小径円筒部７４は、ダイス３０の凹部３１、凹部３２及び貫通孔３９内で形成される。よって、ダイス３０における凹部３１の内周面３１ｃの形状は、軸物鍛造部品７０におけるフランジ部７２の外周面７２ｃの形状と略一致している。したがって、例えば、凹部３１の内径は、フランジ部７２の外径と略一致している。

ダイス３０における凹部３２の内周面３２ｃの形状は、軸物鍛造部品７０における下円筒部７３の外周面７３ｃの形状と略一致している。したがって、例えば、凹部３２の内径は、下円筒部７３の外径と略一致している。

ダイス３０における貫通孔３９の内周面３９ｃの形状は、軸物鍛造部品７０における小径円筒部７４の外周面７４ｃの形状と略一致している。したがって、例えば、貫通孔３９の内径は、小径円筒部７４の外径と略一致している。

スリーブ４０は、丸棒素材６０の下方に配置されている。スリーブ４０は、ダイス３０の貫通孔３９に嵌合する。スリーブ４０には、上端面４０ａから下端面４０ｂまで軸方向に貫通する貫通孔４９（下突込みパンチ用貫通孔）が形成されている。スリーブ４０及び貫通孔４９の軸方向は、軸方向Ｌに一致している。このように、例えば、スリーブ４０は、筒状、例えば円筒状の部材である。その場合には、スリーブ４０の外径は、ダイス３０の貫通孔３９の内径に略一致している。スリーブ４０の上部４１を、ダイス３０の下方から、ダイス３０の下面３０ｂにおける貫通孔３９に挿入することができる。

スリーブ４０と、軸物鍛造部品７０との関係を説明すると、スリーブ４０の上端面４０ａの形状は、軸物鍛造部品７０の下面７４ｂの形状に略一致している。

下突込みパンチ５０は、丸棒素材６０の下方に配置されている。下突込みパンチ５０は、棒状の部材である。下突込みパンチ５０は、スリーブ４０の貫通孔４９に嵌合した形状となっている。したがって、下突込みパンチ５０の上部５１を、スリーブ４０の下方からスリーブ４０の下端面４０ｂにおける貫通孔４９に挿入し、スリーブ４０の上端面４０ａにおける貫通孔４９から、ダイス３０の貫通孔３９内に突出させることができる。下突込みパンチ５０の中心軸は、軸方向Ｌに一致している。

下突込みパンチ５０と、軸物鍛造部品７０との関係を説明すると、軸物鍛造部品７０の下深穴７６は、下突込みパンチ５０を押し込むことによって形成される。よって、下突込みパンチ５０の上部５１の外周面５１ｃの形状は、小径円筒部の下面７４ｂに形成された下深穴７６の内周面７６ｃの形状と略一致している。そして、下突込みパンチ５０の上部５１の外径は、下深穴７６の内径と略一致している。

次に、実施形態に係る成形装置１の動作として、軸物鍛造部品７０の成形方法を説明する。図３は、実施形態に係る成形装置を用いた軸物鍛造部品の成形方法を例示したフローチャート図である。図４（ａ）〜（ｄ）及び図５（ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係る成形装置を用いた軸物鍛造部品の成形方法を例示した工程断面図である。

まず、図３のステップＳ１及び図４（ａ）に示すように、丸棒素材６０を成形装置１の所定の位置に配置させる。具体的には、丸棒素材６０の軸方向を、軸物鍛造部品７０及び軸物鍛造部品７０を成形する成形装置１の軸方向Ｌに合わせ、パンチ１０とダイス３０との間に配置する。そして、丸棒素材６０の下部を、例えば、ダイス３０の凹部３２に挿入する。丸棒素材６０の下端面６０ｂは、貫通孔３９の開口を覆うように広いものとなっている。例えば、丸棒素材６０は、貫通孔３９の内径よりも大きい外径を有している。そして、例えば、丸棒素材６０は、ダイス３０における凹部３２の内径と略同一の外径を有している。よって、丸棒素材６０の下部を、凹部３２に嵌め込むように配置する。

スリーブ４０及び下突込みパンチ５０の上端を、貫通孔３９の下端近傍に配置させる。また、パンチ１０の凹部１１を下方に向けて、パンチ１０を丸棒素材６０の上方に配置する。上突込みパンチ２０の下端を、凹部１１の底面１１ｄに配置させる。

次に、図３のステップＳ２及び図４（ｂ）に示すように、丸棒素材６０の軸絞り成形を行う。具体的には、例えば、パンチ１０を下降させることによって、丸棒素材６０の上端面６０ａよりも狭い開口を有するパンチ１０の凹部１１で丸棒素材６０の上部を軸絞り成形する。丸棒素材６０の上端面６０ａは、パンチ１０の凹部１１の開口を覆うように広くなっている。例えば、丸棒素材６０の外径は、パンチ１０の凹部１１の内径よりも大きいものとなっている。よって、パンチ１０は、下降して、丸棒素材６０の上部を、パンチ１０の凹部１１で軸絞り成形する。丸棒素材６０の上部における軸絞り成形された部分を軸絞り部６８という。軸絞り部６８の外径は、凹部１１の内径と略同一となる。

また、凹部１１に押し込まれた丸棒素材６０とともに、パンチ１０を下降させることにより、丸棒素材６０の下部を、ダイス３０の貫通孔３９に押出して軸絞り成形する。貫通孔３９は、丸棒素材６０の下端面６０ｂよりも狭い開口を有している。例えば、貫通孔３９は、丸棒素材６０の外径よりも小さい内径を有している。したがって、貫通孔３９に押し出された丸棒素材６０の下部は軸絞り成形される。このように、パンチ１０は、下降して、丸棒素材６０の下部を、貫通孔３９に押出して軸絞り成形する。丸棒素材６０の下部における軸絞り成形された部分を軸絞り部６９という。軸絞り部６９の外径は、貫通孔３９の内径と略同一となる。

軸絞り成形する際には、丸棒素材６０における軸絞り部６９の軸方向Ｌの長さを、軸物鍛造部品７０における軸絞り部６９に対応する部分の長さよりも長くする。具体的には、軸物鍛造部品７０の小径円筒部７４の軸方向の長さよりも長くなるように、丸棒素材６０の下部を軸絞り成形する。

ここで、軸方向の長さを、単に、長さという。特に、明言しない場合には、長さは、軸方向における長さを意味する。

あらかじめ、ダイス３０の凹部３２の底面３２ｄから、小径円筒部７４の長さだけ下方に位置する箇所にマークＭを付しておく。そして、軸絞り成形する際には、丸棒素材６０の下端面６０ｂが、マークＭよりも下方に位置するようになるまで軸絞り成形を行う。これにより、丸棒素材６０における軸絞り部６９の長さを、軸物鍛造部品７０の小径円筒部７４の長さよりも長くすることができる。

次に、図３のステップＳ３及び図４（ｃ）に示すように、スリーブ４０を上昇させることにより、軸絞り成形された丸棒素材６０を所定の位置まで上方に移動させる。具体的には、スリーブ４０の上端面４０ａを丸棒素材６０の下端面６０ｂに当接させる。そして、スリーブ４０を上昇させることによって、丸棒素材６０を所定の位置まで上方に押し上げる。所定の位置とは、例えば、貫通孔３９の内周面３９ｃと接触する軸絞り部６９の長さが、軸物鍛造部品７０の小径円筒部７４の長さと略同一となる位置である。

例えば、あらかじめ、ダイス３０の凹部３２の底面３２ｄから、小径円筒部７４の長さだけ下方に位置する箇所にマークＭが付されている。よって、スリーブ４０により、丸棒素材６０を上方に移動させる際には、丸棒素材６０の下端面６０ｂを、マークＭをした位置まで移動させる。このようにして、スリーブ４０は、上昇して、丸棒素材６０を所定の位置まで上方に移動させる。

軸絞り成形された丸棒素材６０を、所定の位置まで上方に移動したとき、丸棒素材６０の軸絞り部６９の下部は、ダイス３０の貫通孔３９の内周面３９ｃに接している。一方、凹部３２の内径は、丸棒素材６０の軸絞り部６９の外径よりも大きい。よって、丸棒素材６０の軸絞り部６９の上部と、ダイス３０の凹部３２の内周面３２ｃとの間に隙間を有している。

丸棒素材６０を上方に移動させる際には、丸棒素材６０の上部と嵌合したパンチ１０とともに、丸棒素材６０を所定の位置まで上方に移動させる。

次に、図３のステップＳ４及び図４（ｄ）に示すように、丸棒素材６０の下端面６０ｂに下深穴７６を形成する。具体的には、丸棒素材６０における軸絞り部６９と、貫通孔３９との隙間をなくした状態で、下突込みパンチ５０を上昇させる。そして、所定の位置まで移動した丸棒素材６０の下端面６０ｂに下突込みパンチ５０の上部５１を押し込む。これにより、下突込みパンチ５０は、丸棒素材６０の下端面６０ｂに、下深穴７６を成形する。

図３のステップＳ５及び図５（ａ）に示すように、下深穴７６を成形する際には、丸棒素材６０と、凹部３１及び凹部３２の内周面との間の隙間に丸棒素材６０を流動させる。これにより、下突込みパンチ５０による下深穴７６の成形の成形荷重を、下突込みパンチ５０に近い部位で、分散させることができる。つまり、中心軸から半径方向の外側に丸棒素材６０を流動させる分流法によって、下深穴７６の成形の成形荷重を低圧化することができる。よって、上突込みパンチ５０の破損等を抑制しつつ精度よく下深穴７６の成形をすることができる。

また、下深穴７６の成形を行う軸絞り部６９は、ダイス３０の貫通孔３９に接し、隙間がない状態となっているので、丸棒素材６０の外径を基準にして、下深穴７６の成形の中心軸を精度よく軸方向Ｌに一致させることができる。

次に、図５（ｂ）に示すように、下深穴７６の成形を完了させる。一般的に、軸物鍛造部品７０のような軸方向に長く延びた丸棒素材６０を成形する場合には、座屈現象が発生することがある。しかしながら、本実施形態では、丸棒素材６０の上部及び下部を軸絞り成形し、軸絞り部６８及び軸絞り部６９によって丸棒素材６０を固定している。これにより、座屈現象の発生を抑制することができる。なお、このとき、後述する上突込みパンチ５０を下降させる長さだけ、スリーブ４０を上昇させてもよい。これにより、下深穴７６の長さを維持することができる。

次に、図３のステップＳ６及び図５（ｃ）に示すように、据え込み成形及び上深穴７５の成形を行う。具体的には、パンチ１０を下降させることによって、下深穴７６が成形された丸棒素材６０を押圧する。そして、凹部３１及び凹部３２内に丸棒素材６０の据え込み成形を行う。すなわち、丸棒素材６０を流動させて凹部３１内及び凹部３２内を充填するようにする。このようにして、パンチ１０は、下降して、ダイス３０の凹部３１内及び凹部３２内の段付き形状を同時に形成する。

また、丸棒素材６０における軸絞り部６８と、パンチ１０の凹部１１の内周面１１ｃとの隙間をなくした状態で、上突込みパンチ２０を下降させる。これにより、上突込みパンチ２０を丸棒部材６０の上端面６０ａに押し込む。よって、上突込みパンチ２０は、下降して、丸棒素材６０の上端面６０ａに上深穴７５の成形を行う。

軸絞り部６８は、パンチ１０の凹部１１の内周面１１ｃによって、隙間がない状態となっているので、丸棒素材６０の外径を基準にして、上深穴７５の成形の中心軸を精度よく軸方向Ｌに一致させることができる。

本実施形態では、パンチ１０と上突込みパンチ２０を、速度差を持たせて下降させている。例えば、上突込みパンチ２０が下降して、丸棒素材６０の上端面６０ａに上深穴７５を成形するとき、上突込みパンチ２０の下降速度は、丸棒素材６０を据え込み成形するときのパンチ１０の下降速度よりも速くなっている。すなわち、据え込み成形と上深穴７５の成形は、パンチ１０を下降させつつ、上突込みパンチ２０をパンチ１０よりも速い下降速度で下降させることにより実行する。このように、パンチ１０よりも上突込みパンチ２０を速く下降させることで、パンチ１０の据え込み成形と上突込みパンチ２０による上深穴７５の成形を可能にしている。仮に、同じ速度の場合には、上深穴７５の成形が困難となる。

また、下突込みパンチ５０は、下深穴７６を成形後に固定しない。そして、下突込みパンチ５０は、パンチ１０及び上突込みパンチ２０が下降するときに、下降するようにしている。これにより、パンチ１０及び上突込みパンチ２０による据え込み成形の荷重を下方にも分散し、低圧化することができる。また、下突込みパンチ５０が下降することで、下突込みパンチ５０及びダイス３０に加わる荷重も低圧化することができる。なお、下突込みパンチ５０とともにスリーブ４０も下降してもよい。このようにして、図３（ｄ）に示すように、軸物鍛造部品７０を鍛造することができる。

次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態の成形装置１は、丸棒素材６０を軸絞り成形する際に、軸絞り部６９の軸方向Ｌの長さを、軸物鍛造部品７０における軸絞り部６９に対応する小径円筒部７４の長さよりも長くし、その後、スリーブ４０によって、丸棒素材６０を上方に移動させている。これにより、軸絞り部６９の上部と、ダイス３０との間に隙間を設けることができる。よって、下突込みパンチ５０によって、下深穴７６を形成する際に、押し出された丸棒素材６０を隙間に流動させることができる。したがって、下突込みパンチ５０及びダイス３０に加わる荷重を分散させ、低圧化することができる。よって、ダイス、パンチ等の寿命を向上させ、鍛造に要するコストを低減することができる。

パンチ１０の凹部１１と軸絞り部６８との間、及び、ダイス３０における貫通孔３９と軸絞り部６９の下部との間の隙間をなくして上深穴７５及び下深穴７６を成形している。これにより、丸棒素材６０の外径を基準にして、上深穴７５及び下深穴７６の成形の中心軸を精度よく軸方向Ｌに一致させることができる。

また、下深穴７６を成形後において、下突込みパンチ５０を固定せず、パンチ１０及び上突込みパンチ２０が下降するときに、下突込みパンチ５０を下降するようにしている。これにより、パンチ１０、上突込みパンチ２０及び下突込みパンチ５０に対する荷重を低圧化することができる。よって、ダイス、パンチ等の寿命を向上させ、鍛造に要するコストを低減することができる。

本実施形態の成形装置１は、パンチ１０、上突込みパンチ２０、ダイス３０、スリーブ４０及び下突込みパンチ５０が連動して丸棒素材６０をプレスする。このような連動プレスを用いて軸物鍛造部品７０に上深穴７５及び下深穴７６等の中空部の成形をワンプレス・ワンダイで実施することができる。よって、軸物鍛造部品７０を成形するコスト、時間を低減することができる。

軸物鍛造部品７０のような軸方向に長く延びた丸棒素材６０を成形する場合には、座屈現象が発生することがある。しかしながら、本実施形態では、丸棒素材６０の上部及び下部を軸絞り成形し、軸絞り部６８及び６９を隙間なく固定し、連動プレス成形することによって、座屈現象の発生を抑制することができる。また、上深穴７５及び下深穴７６を成形する場合にも、座屈現象が発生することがあるが、この場合にも同様に、軸絞り部６８及び６９を隙間なく固定することにより、座屈現象の発生を抑制することができる。

丸棒素材６０に深穴等の中空部を形成する代わりに、パイプ状の素材を用いるとすると、素材のコストだけでなく、鍛造に必要な鍛造プレスや中間焼鈍設備、潤滑設備等の製造コストも増大する。また、広い製造スペースも必要となる。さらに、パイプ材を用いると、中間焼鈍工程、再潤滑工程等の製造工程も長くなり、製造時間を要するようになる。

これに対して、本実施形態では、丸棒素材６０を用いたワンプレス・ワンダイで実施することができ、製造コスト、製造スペース及び製造時間を抑制することができる。また、座屈現象を抑制し、軸物鍛造部品７０の品質を向上させることができる。

以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。

１ 成形装置
１０ パンチ
１０ａ 上面
１０ｂ 下面
１１ 凹部（パンチ凹部）
１１ｃ 内周面
１１ｄ 底面
１９ 貫通孔（上突込みパンチ用貫通孔）
２０ 上突込みパンチ
２１ 下部
３０ ダイス
３０ａ 上面
３０ｂ 下面
３１ 凹部（ダイス第１凹部）
３１ｃ 内周面
３１ｄ 底面
３２ 凹部（ダイス第２凹部）
３２ｃ 内周面
３２ｄ 底面
３９ 貫通孔（スリーブ用貫通孔）
３９ｃ 内周面
４０ スリーブ
４０ａ 上端面
４０ｂ 下端面
４１ 上部
４９ 貫通孔（下突込みパンチ用貫通孔）
５０ 下突込みパンチ
５１ 上部
５１ｃ 外周面
６０ 丸棒素材
６０ａ 上端面
６０ｂ 下端面
６８、６９ 軸絞り部
７０ 軸物鍛造部品
７１ 上円筒部
７１ａ 上面
７１ｃ 外周面
７２ フランジ部
７２ｃ 外周面
７３ 下円筒部
７３ｃ 外周面
７４ 小径円筒部
７４ｂ 下面
７４ｃ 外周面
７５ 上深穴
７６ 下深穴
７５ｃ、７６ｃ 内周面

Claims (10)

1. 丸棒素材から軸物鍛造部品を成形する成形装置であって、
   前記軸物鍛造部品の軸方向を上下方向とした場合に下方に開口したパンチ凹部を有するパンチと、
   前記パンチの上面から前記パンチ凹部の底面に貫通する上突込みパンチ用貫通孔に嵌合した棒状の上突込みパンチと、
   上方に開口したダイス第１凹部と、前記ダイス第１凹部の底面に開口したダイス第２凹部と、前記ダイス第２凹部の底面から下面まで貫通し前記丸棒素材の下端面よりも狭い開口を有するスリーブ用貫通孔と、を有するダイスと、
   前記スリーブ用貫通孔に嵌合し、前記軸方向に貫通する下突込みパンチ用貫通孔が形成された筒状のスリーブと、
   前記下突込みパンチ用貫通孔に嵌合した棒状の下突込みパンチと、
   を備え、
   前記パンチは、下降して、前記パンチと前記ダイスとの間に配置された前記丸棒素材の下部を、前記スリーブ用貫通孔に押出して軸絞り成形し、
   前記スリーブは、上昇して、軸絞り成形された前記丸棒素材を前記パンチとともに所定の位置まで上方に移動させ、
   前記下突込みパンチは、上昇して、前記所定の位置まで移動した前記丸棒素材の前記下端面に下深穴の成形を行い、
   前記パンチは、下降して、前記下深穴が成形された前記丸棒素材を押圧し、前記ダイス第１凹部及び前記ダイス第２凹部内に前記丸棒素材の据え込み成形を行い、
   前記上突込みパンチは、下降して、前記下深穴が成形された前記丸棒素材の上端面に上深穴の成形を行う、
   成形装置。
2. 前記据え込み成形と前記上深穴の成形は、前記パンチを下降させつつ、前記上突込みパンチを前記パンチよりも速い下降速度で下降させることにより実行する、
   請求項１に記載の成形装置。
3. 前記下突込みパンチは、前記下深穴を成形後、前記パンチ及び前記上突込みパンチが下降するときに下降する、
   請求項１または２に記載の成形装置。
4. 軸絞り成形された前記丸棒素材を前記パンチとともに前記所定の位置まで上方に移動させたときであって、前記下突込みパンチが上昇する前において、
   前記丸棒素材の軸絞り成形された軸絞り部の下部は、前記スリーブ用貫通孔の内周面に接し、
   前記軸絞り部の上部と、前記ダイス第２凹部の内周面との間に隙間を有する、
   請求項１〜３のいずれか一つに記載の成形装置。
5. 前記パンチは、下降して、前記丸棒素材の前記上端面よりも狭い開口を有する前記パンチ凹部で前記丸棒素材の上部を軸絞り成形する、
   請求項１〜４のいずれか一つに記載の成形装置。
6. 丸棒素材から、軸物鍛造部品を成形する成形方法であって、
   前記軸物鍛造部品の軸方向を上下方向とした場合に下方に開口したパンチ凹部を有するパンチと、
   前記パンチの上面から前記パンチ凹部の底面に貫通する上突込みパンチ用貫通孔に嵌合した棒状の上突込みパンチと、
   上方に開口したダイス第１凹部と、前記ダイス第１凹部の底面に開口したダイス第２凹部と、前記ダイス第２凹部の底面から下面まで貫通し前記丸棒素材の下端面よりも狭い開口を有するスリーブ用貫通孔と、を有するダイスと、
   前記スリーブ用貫通孔に嵌合し、前記軸方向に貫通する下突込みパンチ用貫通孔が形成された筒状のスリーブと、
   前記下突込みパンチ用貫通孔に嵌合した棒状の下突込みパンチと、
   を設け、
   前記パンチを下降させることにより、前記パンチと前記ダイスとの間に配置された前記丸棒素材の下部を、前記スリーブ用貫通孔に押出して軸絞り成形するステップと、
   前記スリーブを上昇させることにより、軸絞り成形された前記丸棒素材を前記パンチとともに所定の位置まで上方に移動させるステップと、
   前記下突込みパンチを上昇させることにより、前記所定の位置まで移動した前記丸棒素材の前記下端面に下深穴を成形するステップと、
   前記パンチを下降させることにより、前記下深穴が成形された前記丸棒素材を押圧し、前記ダイス第１凹部及び前記ダイス第２凹部内に前記丸棒素材の据え込み成形を行うステップと、
   前記上突込みパンチを下降させることにより、前記下深穴が成形された前記丸棒素材の上端面に上深穴の成形を行うステップと、
   を備えた成形方法。
7. 前記据え込み成形を行うステップと前記上深穴の成形を行うステップは、
   前記パンチを下降させつつ、前記上突込みパンチを前記パンチよりも速い下降速度で下降させることにより実行する、
   請求項６に記載の成形方法。
8. 前記下突込みパンチを、前記下深穴を成形後、前記パンチ及び前記上突込みパンチを下降させるときに下降させる、
   請求項６または７に記載の成形方法。
9. 前記所定の位置まで上方に移動させるステップの後であって、前記下深穴を成形するステップの前において、
   前記丸棒素材の軸絞り成形された軸絞り部の下部を、前記スリーブ用貫通孔の内周面に接するようにし、
   前記軸絞り部の上部と前記ダイス第２凹部の内周面との間に隙間を有するようにする、
   請求項６〜８のいずれか一つに記載の成形方法。
10. 前記パンチを下降させることにより、前記丸棒素材の前記上端面よりも狭い開口を有する前記パンチ凹部で前記丸棒素材の上部を軸絞り成形するステップをさらに備えた、
    請求項６〜９のいずれか一つに記載の成形方法。

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