端部異形棒状製品の鍛造方法および鍛造装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は端部異形棒状製品の鍛造方法および鍛造装置に関する。端部異形棒状製品とは、広義には棒状部材の一端または両端が棒状部分とは形状が異なる棒状製品をいい、狭義にはさらに端部に凹所が形成される棒状製品をいう。狭義の端部異形棒状製品の代表的な物としては、コネクティングロッド、スパナー、ユニバーサルジョイントヨーク等がある。本発明はこれら広義の端部異形棒状製品の鍛造に適し、狭義の端部異形棒状製品には特に好適な鍛造方法および鍛造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】端部異形棒状製品の代表例の一つであるコネクティングロッドの従来の鍛造方法を図７に基づき説明する。図７（Ａ）は最も一般的な型鍛造法を示しており、棒材から素材を切り取った後、フォージングロール等で予備成形し、プレスまたはハンマーで型鍛造を行いコネクティングロッドに仕上げる。この型鍛造の代表的な工程は４工程からなり、つぶし工程、荒工程、仕上工程およびバリ抜き工程からなる。
【０００３】しかるに、この型鍛造法は各工程のそれぞれでバリを出しながら進めていく。すなわち、下金型に置かれた加熱素材は、加圧によって最初外方へ広げられ、下金型をほぼ満たすと同時に上金型の凹所へも流れ込む。上下金型を十分満たしたのち、余分の材料はバリとなって周囲にはみ出る。このバリは薄いので急冷され変形抵抗が大きくなり、材料は抵抗の少ない金型の方へ流れやすくなり、金型のすみずみを満たす。したがって、このバリは型鍛造にとって不可欠である。
【０００４】しかしながら、各工程でバリを出すことは、材料の歩留りが悪いことを意味し、通常は６０〜７０％であり、経済的でないという問題がある。この歩留りの問題を解消したのが、図７（Ｂ）に示す閉塞鍛造法であって、これは素材を予備成形した後、棒状素材を複数の分割ダイで加圧挾持し、閉塞した状態下において外部からパンチを圧入させて素材を所望の形に成形するものである。
【０００５】上記の閉塞鍛造法は、材料歩留りは 100％に近づく鍛造法であるが、つぎの欠点がある。まず閉塞鍛造では素材を閉塞するため、分割ダイは組合せ型を用い加圧時に隙間ができないようにしているが、素材と最終製品の体積とが正確に一致せず少しでも素材の量が多いと、図８に示すように分割ダイａ、ｂやポンチｃ、ｄの合せ面や嵌合面から肉がはみ出して薄いバリｆが発生し、これを取り除くための仕上作業が必要となり、逆に少ないと最終製品の一部に欠肉ができる。また、分割ダイａ、ｂやパンチｃ、ｄの先端は強大な圧力に耐えるようにするため単純な形状しか採用できず、鍛造品の角部に丸味を付けることはできない。このため、製品の角部に応力が集中しやすく、強度上不利になるという欠点がある。さらに、つぎの理由から量産には適していない。第１に、複数の分割ダイで密閉して加圧するため、材料流動に非常に高い圧力が必要となり、高い精度の予備成形品が必要となる。しかし、現状では満足のいく予備成形方法がない。第２に、鍛造時に加熱素材が金型内に滞留する時間が長くなり、複雑な形状の金型が必要であるため、型寿命が短いという欠点がある。第３に、複数の分割ダイを必要とするなど装置が複雑であるため、高能率の金型間搬送が困難で、１個づつの生産となるため、生産性が低い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の理由により、閉塞鍛造法は量産には用いられておらず、鍛造製品を量産するには材料歩留りの劣る型鍛造法で行われているのが現状である。
【０００７】本発明は上記事情に鑑み、材料歩留りが良く、製品に薄いバリが発生せず、角部に丸味を付けることができ、さらに予備成形の精度が低くてよく、装置がシンプルで高能率な搬送が可能であり、型寿命が長く、これらの特質により鍛造製品を量産するのに適した鍛造方法および鍛造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の鍛造方法は、予備成形された棒状素材を、上下の金型で素材の軸方向と直交する方向から加圧すると共に、素材の軸方向、かつ端部からパンチで加圧して素材の少なくとも一方の端部に凹部を成形して荒地鍛造を行う閉塞鍛造工程と、 前記閉塞鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材の軸方向に直交する方向から加圧して荒鍛造を行う密閉鍛造工程と、 前記密閉鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材の軸方向に直交する方向から加圧してバリ出しを行う仕上鍛造工程と、前記仕上鍛造工程で得られた素材を、バリ抜き加工するバリ抜き工程を順に実行することを特徴とする。請求項２の鍛造方法は、請求項１記載の発明において、前記密閉鍛造工程を省略したことを特徴とする。請求項３の鍛造方法は、請求項１または２記載の発明において、一方の端部にのみ凹部が形成された鍛造品を製造する場合において、１個の前記棒状素材を用い、前記閉塞鍛造工程において前記棒状素材の両端部のそれぞれに凹部を形成し、前記バリ抜き工程において２個の鍛造品に分離することを特徴とする。請求項４の鍛造装置は、同一プレスの上ダイホルダと下ダイホルダのそれぞれに、閉塞鍛造用金型と密閉鍛造用金型と仕上鍛造用金型とバリ抜き金型をその順で並べて配置し、かつ閉塞鍛造用金型を配置した部位には水平パンチと、該水平パンチを上下の金型内において棒状素材の軸方向、かつ端部から圧入させる水平パンチ作動機構を取付けていることを特徴とする。請求項５の鍛造装置は、請求項４記載の発明において、前記閉塞鍛造用金型は、１本の棒状素材から２個の鍛造品を作る金型であり、前記水平パンチと水平パンチ作動機構は、前記棒状素材の両端部のそれぞれに凹部を形成するよう配置されており、前記バリ抜き金型は、成形中の１本の棒状素材を２個の鍛造品に分離する金型であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。まず、本発明の鍛造方法で用いられる鍛造装置を説明する。図５は下ダイホルダに各工程の下金型１〜４を取付けた鍛造装置の平面図、図６は図５のVI〜VI線矢視における閉塞鍛造工程用プレスの断面図である。
【００１０】図５において、１〜４は下ダイホルダー５に取付けられた下金型であって、１は閉塞鍛造用下金型、２は密閉鍛造用下金型、３は仕上鍛造用下金型、４はバリ抜き用下金型である。
【００１１】閉塞鍛造用の下金型１と上金型６（図６参照）は、素材を密閉し閉塞して鍛造するための金型であるが、従来技術の閉塞鍛造用金型と異なり、予備成形品の体積と厳密に一致させる必要はない。すなわち後工程でバリ出しが行われるため、荒地鍛造を行えるだけの少しラフな精度と形状を有しておればよい。
【００１２】前記下金型２〜４は、従来の型鍛造と同様の金型が用いられ、該下金型２〜４に対応する上金型（図示省略）も従来と同様の金型が用いられ、上ダイホルダ１３（図６参照）に取付けられる。なお、各下金型１〜４の間での素材の搬送は図示しないトランスファーアームによって行われる。
【００１３】つぎに、前記閉塞鍛造用下金型１を用いるプレス構造を図６に基づき説明する。
【００１４】このプレスは上金型６が上金型ホルダ１７にクランパ１８を用いて取付けられ、該上金型ホルダ１７は液体流入口１４から圧力室１４′に満たされた高圧液によって常時下方向に力が作用している。上金型ホルダ１７の下限はストッパーナット１５′によって決定される。また上金型ホルダ１７はガイドポスト１５によって上下方向を除いて拘束されている。
【００１５】一方、下金型１は下ダイホルダ５に固定される。下ダイホルダ５には水平方向に移動可能なパンチホルダ８が設けられ、該パンチホルダは３個のリンクからなるトグルリンク機構１０によって水平方向に動くことができる。すなわち下ダイホルダ５に設けられた上下に移動可能な摺動ブロック９の受圧面２０が、上ダイホルダ１３の摺動ブロック押え面１９によって押えられると、摺動ブロック押え面１９は下方向に動き、パンチホルダ８が水平方向に動くようになっている。
【００１６】パンチホルダ８には水平方向から素材の端部を軸方向に加圧するためパンチ７を取付けてある。またスプリング１２によって常に押えつけられているため、受圧面２０を押しつける力がなくなったときは、パンチホルダ８は後退し、摺動ブロック９は上方に動く。
【００１７】このプレスにおいて、素材を下金型１にセットし、プレスを作動させると先ず上金型６が下金型１に当る。この時から上金型６は圧力室１４′の液圧により下金型１を押し付けると同時に、上ダイホルダ１３の摺動ブロック押え面１９が受圧面２０に当接し、そのまま上ダイホルダ１３が下ると、摺動ブロック９が下に移動し、トグルリンク１０によってパンチホルダ８が前進する。するとパンチ７が密閉された金型１、６内で素材を両端から軸方向に据え込み、端部を希望する形状（例えば、凹形）に成形する。
【００１８】上記の成形時には、上ダイホルダ１３が下るので、圧力室１４′の液体は外部に設けたアキュムレータ（図示しない）に戻される。成形が終り、上ダイホルダ１３が上昇すると、パンチホルダ８はばね力で後退し、圧力室１４′には再びアキュムレータによって液体が入り込み、上金型ホルダ１７が下に押し出される。なお、１１は素材を下金型２から取出すためのエジェクターピンである。
【００１９】つぎに、前記鍛造装置を用いた本発明の鍛造方法を説明する。図１は本発明の鍛造方法の工程図、図２は閉塞鍛造工程Ｉの説明図、図３は密閉鍛造工程IIの説明図、図４は仕上鍛造工程III で得られた鍛造品の説明図である。本発明は端部異形棒状製品の内、特に、コネクティングロッドの成形に適している。
【００２０】図１に示す本発明の鍛造方法は、棒状の素材を中央部と両端部が径大部となるように予備成形した後、閉塞鍛造工程Ｉ、密閉鍛造工程II、仕上鍛造工程III 、バリ抜き工程IVの順で実行される。なお、図１は鍛造品の２個取りの例を図示し、図２〜３は１個取りの例を図示している。２個取りの場合、能率がよいが、本発明は両方を含むものである。
【００２１】予備成形は、その直後の閉塞鍛造工程Ｉが荒地鍛造を行うもので厳密な精度を必要とせず、無理な成形もしないので、成形速度は早いが体積配分が困難なフォージングロールを用いて成形することで十分である。
【００２２】図１および図２に示す閉塞鍛造工程Ｉは、下金型１に素材Ｘを入れ、素材Ｘの軸方向と直交する方向から上金型６で加圧し、軽く平らにつぶす。そして、軽く平らにつぶした素材の軸方向両端部以外を上下の金型１、６で塞いだ状態で、素材Ｘの軸方向に両端からパンチ７を圧入させ、端部形状（コネクティングロッドであれば、図２に示す１個の成形の場合はビッグエンドの凹部とスモールエンド、また図１の２個同時成形の場合は両ビッグエンドの凹部）を形成する。コネクティングロッドのビッグエンドの凹部は、上下加圧のみでは材料流動が少なく、しかも、凹部の上下中間部にバリが発生し、完全に凹部を成形できないが、パンチ７による水平加圧を行うと、材料の分配が精度よく行われて荒地鍛造を十分に行うことができる。
【００２３】図１および図３に示す密閉鍛造工程IIは、下金型２とそれに対応する上金型により上下加圧を行う。なお、下金型２は、下金型本体２Ａと下金型本体２Ａに対し昇降する下パンチ２Ｐとから構成され、下パンチ２Ｐは鍛造品Ｚを荒鍛造後に上昇して下金型２から取出す際に使用する。また、前記下パンチ２Ｐを下金型本体２Ａと一体にする場合は、図６に示すようにエジェクターピン１１を設ければよい。
【００２４】この工程によって、荒鍛造が行われ、鍛造品Ｚであるコネクティングロッドのロッド部のＨ形断面や両エンド部の凹凸形状が概略形作られる。ただし、エンド部の外側などに多少の欠肉部ｅがあっても差し支えない。これは、次工程でバリ出し鍛造した段階で材料が充満するからである。
【００２５】なお、本工程の主目的は次工程（仕上鍛造工程III ）での材料流れと鍛造圧力を極力小さくするためであるので、断面の凹凸が比較的少なかったり、端部の凹形状が小さい場合は、省略してもよい。請求項１の鍛造方法は本工程を有する方法であり、請求項２の鍛造方法は本工程を省略した方法である。
【００２６】図１に示す仕上鍛造工程III は、通常の型鍛造で行うバリ出し鍛造であり、図４はこの工程で得られる鍛造品Ｚを示している。Ｆは本工程で生じたバリであり既述のごとく型鍛造に必要なバリである。
【００２７】本工程III では、前工程（密閉鍛造工程IIまたは閉塞鍛造工程Ｉ）で材料配分が精度よく行われているため、バリＦは最少限にとどめることができ、鍛造荷重も小さくなる。このように鍛造荷重が小さくてすむこと、および閉塞鍛造用の組合せ金型でなく上下の金型であることから、金型内にＲ部を形成し、鍛造品の角部に丸味Ｒを付けることが可能となる。
【００２８】図１に示すバリ抜き工程IVは、従来の型鍛造におけるバリ抜き加工と同様のバリ抜き工程である。この工程で図４に示すバリＦが除去され、鍛造品Ｚが出来あがる。
【００２９】上記の本発明における鍛造方法によると、閉塞鍛造工程Ｉは後工程でのバリ出しが許容されるため、厳密な精度を要せず無理な成形をしなくてもよい。このため、金型寿命が長くなり、装置がシンプルで高能率な金型間搬送が可能となるため量産に適することとなる。また、閉塞鍛造工程Ｉまたは密閉鍛造工程IIで材料配分が精度よく行われているため、バリを最少限にとどめることができ、材料歩留りがよく、最終成形を上下金型で行うので、鍛造製品の角部に丸味を付けることができる。
【００３０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、閉塞鍛造工程Ｉは後工程でのバリ出しが許容されるため、厳密な精度を要せず無理な成形をしなくてもよい。このため、金型寿命が長くなり、装置がシンプルで高能率な搬送が可能となるため量産に適することとなる。また、閉塞鍛造工程Ｉまたは密閉鍛造工程IIで材料配分が精度よく行われているため、バリを最少限にとどめることができ、材料歩留りがよく、最終成形を上下金型で行うので、鍛造製品の角部に丸味を付けることができる。請求項２の発明によれば、断面変化の少ない鍛造品に適用すれば密閉鍛造工程IIを省略できるので、より高速で端部異形棒状製品を量産することができる。請求項３の発明によれば、２個の鍛造品の凹部が形成されない一端間を連結した状態で仕上工程まで形成すれば、１個の棒状素材から２個の鍛造品を取り出すことができるので、能率よく端部異形棒状製品を量産することができる。請求項４の発明によれば、１台のプレスで、閉塞鍛造工程Ｉと密閉鍛造工程IIと仕上鍛造工程III とバリ抜き鍛造工程IVを実行でき、能率よく端部異形棒状製品を鍛造することができる。また、閉塞鍛造用金型は後工程でのバリ出しが許容されるため、厳密な精度を要せず無理な成形をしなくてもよい。このため、金型寿命が長くなり、装置がシンプルで高能率な搬送が可能となるため量産に適することとなる。また、閉塞鍛造用金型または密閉鍛造用金型で材料配分が精度よく行われているため、バリを最少限にとどめることができ、材料歩留りがよく、最終成形を上下金型で行うので、鍛造製品の角部に丸味を付けることができる。請求項５の発明によれば、２個の鍛造品の凹部が形成されない一端間を連結した状態で仕上工程まで形成すれば、１個の棒状素材から２個の鍛造品を取り出すことができるので、能率よく端部異形棒状製品を量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鍛造方法の工程図である。
【図２】閉塞鍛造工程Ｉの説明図である。
【図３】密閉鍛造工程IIの説明図である。
【図４】仕上鍛造工程III で得られた鍛造品の説明図である。
【図５】本発明の鍛造装置における下ダイホルダ上の各金型１〜４を示す概略平面図である。
【図６】図５のVI−VI線矢視で示す閉塞鍛造工程用プレスの断面図である。
【図７】コネクティングロッドの従来の鍛造方法の説明図であり、（Ａ）図は型鍛造法の工程図、（Ｂ）図は閉塞鍛造法の工程図である。
【図８】従来の閉塞鍛造法における問題点の説明図である。
【符号の説明】
１ 閉塞鍛造用下金型
２ 密閉鍛造用下金型
３ 仕上鍛造用下金型
４ バリ抜き用下金型
７ パンチ
Ｉ 閉塞鍛造工程
II 密閉鍛造工程
III 仕上鍛造工程
IV バリ抜き工程
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は端部異形棒状製品の鍛造方法および鍛造装置に関する。端部異形棒状製品とは、広義には棒状部材の一端または両端が棒状部分とは形状が異なる棒状製品をいい、狭義にはさらに端部に凹所が形成される棒状製品をいう。狭義の端部異形棒状製品の代表的な物としては、コネクティングロッド、スパナー、ユニバーサルジョイントヨーク等がある。本発明はこれら広義の端部異形棒状製品の鍛造に適し、狭義の端部異形棒状製品には特に好適な鍛造方法および鍛造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】端部異形棒状製品の代表例の一つであるコネクティングロッドの従来の鍛造方法を図７に基づき説明する。図７（Ａ）は最も一般的な型鍛造法を示しており、棒材から素材を切り取った後、フォージングロール等で予備成形し、プレスまたはハンマーで型鍛造を行いコネクティングロッドに仕上げる。この型鍛造の代表的な工程は４工程からなり、つぶし工程、荒工程、仕上工程およびバリ抜き工程からなる。
【０００３】しかるに、この型鍛造法は各工程のそれぞれでバリを出しながら進めていく。すなわち、下金型に置かれた加熱素材は、加圧によって最初外方へ広げられ、下金型をほぼ満たすと同時に上金型の凹所へも流れ込む。上下金型を十分満たしたのち、余分の材料はバリとなって周囲にはみ出る。このバリは薄いので急冷され変形抵抗が大きくなり、材料は抵抗の少ない金型の方へ流れやすくなり、金型のすみずみを満たす。したがって、このバリは型鍛造にとって不可欠である。
【０００４】しかしながら、各工程でバリを出すことは、材料の歩留りが悪いことを意味し、通常は６０〜７０％であり、経済的でないという問題がある。この歩留りの問題を解消したのが、図７（Ｂ）に示す閉塞鍛造法であって、これは素材を予備成形した後、棒状素材を複数の分割ダイで加圧挾持し、閉塞した状態下において外部からパンチを圧入させて素材を所望の形に成形するものである。
【０００５】上記の閉塞鍛造法は、材料歩留りは 100％に近づく鍛造法であるが、つぎの欠点がある。まず閉塞鍛造では素材を閉塞するため、分割ダイは組合せ型を用い加圧時に隙間ができないようにしているが、素材と最終製品の体積とが正確に一致せず少しでも素材の量が多いと、図８に示すように分割ダイａ、ｂやポンチｃ、ｄの合せ面や嵌合面から肉がはみ出して薄いバリｆが発生し、これを取り除くための仕上作業が必要となり、逆に少ないと最終製品の一部に欠肉ができる。また、分割ダイａ、ｂやパンチｃ、ｄの先端は強大な圧力に耐えるようにするため単純な形状しか採用できず、鍛造品の角部に丸味を付けることはできない。このため、製品の角部に応力が集中しやすく、強度上不利になるという欠点がある。さらに、つぎの理由から量産には適していない。第１に、複数の分割ダイで密閉して加圧するため、材料流動に非常に高い圧力が必要となり、高い精度の予備成形品が必要となる。しかし、現状では満足のいく予備成形方法がない。第２に、鍛造時に加熱素材が金型内に滞留する時間が長くなり、複雑な形状の金型が必要であるため、型寿命が短いという欠点がある。第３に、複数の分割ダイを必要とするなど装置が複雑であるため、高能率の金型間搬送が困難で、１個づつの生産となるため、生産性が低い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の理由により、閉塞鍛造法は量産には用いられておらず、鍛造製品を量産するには材料歩留りの劣る型鍛造法で行われているのが現状である。
【０００７】本発明は上記事情に鑑み、材料歩留りが良く、製品に薄いバリが発生せず、角部に丸味を付けることができ、さらに予備成形の精度が低くてよく、装置がシンプルで高能率な搬送が可能であり、型寿命が長く、これらの特質により鍛造製品を量産するのに適した鍛造方法および鍛造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の鍛造方法は、予備成形された棒状素材を、上下の金型で素材の軸方向と直交する方向から加圧すると共に、素材の軸方向、かつ端部からパンチで加圧して素材の少なくとも一方の端部に凹部を成形して荒地鍛造を行う閉塞鍛造工程と、 前記閉塞鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材の軸方向に直交する方向から加圧して荒鍛造を行う密閉鍛造工程と、 前記密閉鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材の軸方向に直交する方向から加圧してバリ出しを行う仕上鍛造工程と、前記仕上鍛造工程で得られた素材を、バリ抜き加工するバリ抜き工程を順に実行することを特徴とする。請求項２の鍛造方法は、請求項１記載の発明において、前記密閉鍛造工程を省略したことを特徴とする。請求項３の鍛造方法は、請求項１または２記載の発明において、一方の端部にのみ凹部が形成された鍛造品を製造する場合において、１個の前記棒状素材を用い、前記閉塞鍛造工程において前記棒状素材の両端部のそれぞれに凹部を形成し、前記バリ抜き工程において２個の鍛造品に分離することを特徴とする。請求項４の鍛造装置は、同一プレスの上ダイホルダと下ダイホルダのそれぞれに、閉塞鍛造用金型と密閉鍛造用金型と仕上鍛造用金型とバリ抜き金型をその順で並べて配置し、かつ閉塞鍛造用金型を配置した部位には水平パンチと、該水平パンチを上下の金型内において棒状素材の軸方向、かつ端部から圧入させる水平パンチ作動機構を取付けていることを特徴とする。請求項５の鍛造装置は、請求項４記載の発明において、前記閉塞鍛造用金型は、１本の棒状素材から２個の鍛造品を作る金型であり、前記水平パンチと水平パンチ作動機構は、前記棒状素材の両端部のそれぞれに凹部を形成するよう配置されており、前記バリ抜き金型は、成形中の１本の棒状素材を２個の鍛造品に分離する金型であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。まず、本発明の鍛造方法で用いられる鍛造装置を説明する。図５は下ダイホルダに各工程の下金型１〜４を取付けた鍛造装置の平面図、図６は図５のVI〜VI線矢視における閉塞鍛造工程用プレスの断面図である。
【００１０】図５において、１〜４は下ダイホルダー５に取付けられた下金型であって、１は閉塞鍛造用下金型、２は密閉鍛造用下金型、３は仕上鍛造用下金型、４はバリ抜き用下金型である。
【００１１】閉塞鍛造用の下金型１と上金型６（図６参照）は、素材を密閉し閉塞して鍛造するための金型であるが、従来技術の閉塞鍛造用金型と異なり、予備成形品の体積と厳密に一致させる必要はない。すなわち後工程でバリ出しが行われるため、荒地鍛造を行えるだけの少しラフな精度と形状を有しておればよい。
【００１２】前記下金型２〜４は、従来の型鍛造と同様の金型が用いられ、該下金型２〜４に対応する上金型（図示省略）も従来と同様の金型が用いられ、上ダイホルダ１３（図６参照）に取付けられる。なお、各下金型１〜４の間での素材の搬送は図示しないトランスファーアームによって行われる。
【００１３】つぎに、前記閉塞鍛造用下金型１を用いるプレス構造を図６に基づき説明する。
【００１４】このプレスは上金型６が上金型ホルダ１７にクランパ１８を用いて取付けられ、該上金型ホルダ１７は液体流入口１４から圧力室１４′に満たされた高圧液によって常時下方向に力が作用している。上金型ホルダ１７の下限はストッパーナット１５′によって決定される。また上金型ホルダ１７はガイドポスト１５によって上下方向を除いて拘束されている。
【００１５】一方、下金型１は下ダイホルダ５に固定される。下ダイホルダ５には水平方向に移動可能なパンチホルダ８が設けられ、該パンチホルダは３個のリンクからなるトグルリンク機構１０によって水平方向に動くことができる。すなわち下ダイホルダ５に設けられた上下に移動可能な摺動ブロック９の受圧面２０が、上ダイホルダ１３の摺動ブロック押え面１９によって押えられると、摺動ブロック押え面１９は下方向に動き、パンチホルダ８が水平方向に動くようになっている。
【００１６】パンチホルダ８には水平方向から素材の端部を軸方向に加圧するためパンチ７を取付けてある。またスプリング１２によって常に押えつけられているため、受圧面２０を押しつける力がなくなったときは、パンチホルダ８は後退し、摺動ブロック９は上方に動く。
【００１７】このプレスにおいて、素材を下金型１にセットし、プレスを作動させると先ず上金型６が下金型１に当る。この時から上金型６は圧力室１４′の液圧により下金型１を押し付けると同時に、上ダイホルダ１３の摺動ブロック押え面１９が受圧面２０に当接し、そのまま上ダイホルダ１３が下ると、摺動ブロック９が下に移動し、トグルリンク１０によってパンチホルダ８が前進する。するとパンチ７が密閉された金型１、６内で素材を両端から軸方向に据え込み、端部を希望する形状（例えば、凹形）に成形する。
【００１８】上記の成形時には、上ダイホルダ１３が下るので、圧力室１４′の液体は外部に設けたアキュムレータ（図示しない）に戻される。成形が終り、上ダイホルダ１３が上昇すると、パンチホルダ８はばね力で後退し、圧力室１４′には再びアキュムレータによって液体が入り込み、上金型ホルダ１７が下に押し出される。なお、１１は素材を下金型２から取出すためのエジェクターピンである。
【００１９】つぎに、前記鍛造装置を用いた本発明の鍛造方法を説明する。図１は本発明の鍛造方法の工程図、図２は閉塞鍛造工程Ｉの説明図、図３は密閉鍛造工程IIの説明図、図４は仕上鍛造工程III で得られた鍛造品の説明図である。本発明は端部異形棒状製品の内、特に、コネクティングロッドの成形に適している。
【００２０】図１に示す本発明の鍛造方法は、棒状の素材を中央部と両端部が径大部となるように予備成形した後、閉塞鍛造工程Ｉ、密閉鍛造工程II、仕上鍛造工程III 、バリ抜き工程IVの順で実行される。なお、図１は鍛造品の２個取りの例を図示し、図２〜３は１個取りの例を図示している。２個取りの場合、能率がよいが、本発明は両方を含むものである。
【００２１】予備成形は、その直後の閉塞鍛造工程Ｉが荒地鍛造を行うもので厳密な精度を必要とせず、無理な成形もしないので、成形速度は早いが体積配分が困難なフォージングロールを用いて成形することで十分である。
【００２２】図１および図２に示す閉塞鍛造工程Ｉは、下金型１に素材Ｘを入れ、素材Ｘの軸方向と直交する方向から上金型６で加圧し、軽く平らにつぶす。そして、軽く平らにつぶした素材の軸方向両端部以外を上下の金型１、６で塞いだ状態で、素材Ｘの軸方向に両端からパンチ７を圧入させ、端部形状（コネクティングロッドであれば、図２に示す１個の成形の場合はビッグエンドの凹部とスモールエンド、また図１の２個同時成形の場合は両ビッグエンドの凹部）を形成する。コネクティングロッドのビッグエンドの凹部は、上下加圧のみでは材料流動が少なく、しかも、凹部の上下中間部にバリが発生し、完全に凹部を成形できないが、パンチ７による水平加圧を行うと、材料の分配が精度よく行われて荒地鍛造を十分に行うことができる。
【００２３】図１および図３に示す密閉鍛造工程IIは、下金型２とそれに対応する上金型により上下加圧を行う。なお、下金型２は、下金型本体２Ａと下金型本体２Ａに対し昇降する下パンチ２Ｐとから構成され、下パンチ２Ｐは鍛造品Ｚを荒鍛造後に上昇して下金型２から取出す際に使用する。また、前記下パンチ２Ｐを下金型本体２Ａと一体にする場合は、図６に示すようにエジェクターピン１１を設ければよい。
【００２４】この工程によって、荒鍛造が行われ、鍛造品Ｚであるコネクティングロッドのロッド部のＨ形断面や両エンド部の凹凸形状が概略形作られる。ただし、エンド部の外側などに多少の欠肉部ｅがあっても差し支えない。これは、次工程でバリ出し鍛造した段階で材料が充満するからである。
【００２５】なお、本工程の主目的は次工程（仕上鍛造工程III ）での材料流れと鍛造圧力を極力小さくするためであるので、断面の凹凸が比較的少なかったり、端部の凹形状が小さい場合は、省略してもよい。請求項１の鍛造方法は本工程を有する方法であり、請求項２の鍛造方法は本工程を省略した方法である。
【００２６】図１に示す仕上鍛造工程III は、通常の型鍛造で行うバリ出し鍛造であり、図４はこの工程で得られる鍛造品Ｚを示している。Ｆは本工程で生じたバリであり既述のごとく型鍛造に必要なバリである。
【００２７】本工程III では、前工程（密閉鍛造工程IIまたは閉塞鍛造工程Ｉ）で材料配分が精度よく行われているため、バリＦは最少限にとどめることができ、鍛造荷重も小さくなる。このように鍛造荷重が小さくてすむこと、および閉塞鍛造用の組合せ金型でなく上下の金型であることから、金型内にＲ部を形成し、鍛造品の角部に丸味Ｒを付けることが可能となる。
【００２８】図１に示すバリ抜き工程IVは、従来の型鍛造におけるバリ抜き加工と同様のバリ抜き工程である。この工程で図４に示すバリＦが除去され、鍛造品Ｚが出来あがる。
【００２９】上記の本発明における鍛造方法によると、閉塞鍛造工程Ｉは後工程でのバリ出しが許容されるため、厳密な精度を要せず無理な成形をしなくてもよい。このため、金型寿命が長くなり、装置がシンプルで高能率な金型間搬送が可能となるため量産に適することとなる。また、閉塞鍛造工程Ｉまたは密閉鍛造工程IIで材料配分が精度よく行われているため、バリを最少限にとどめることができ、材料歩留りがよく、最終成形を上下金型で行うので、鍛造製品の角部に丸味を付けることができる。
【００３０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、閉塞鍛造工程Ｉは後工程でのバリ出しが許容されるため、厳密な精度を要せず無理な成形をしなくてもよい。このため、金型寿命が長くなり、装置がシンプルで高能率な搬送が可能となるため量産に適することとなる。また、閉塞鍛造工程Ｉまたは密閉鍛造工程IIで材料配分が精度よく行われているため、バリを最少限にとどめることができ、材料歩留りがよく、最終成形を上下金型で行うので、鍛造製品の角部に丸味を付けることができる。請求項２の発明によれば、断面変化の少ない鍛造品に適用すれば密閉鍛造工程IIを省略できるので、より高速で端部異形棒状製品を量産することができる。請求項３の発明によれば、２個の鍛造品の凹部が形成されない一端間を連結した状態で仕上工程まで形成すれば、１個の棒状素材から２個の鍛造品を取り出すことができるので、能率よく端部異形棒状製品を量産することができる。請求項４の発明によれば、１台のプレスで、閉塞鍛造工程Ｉと密閉鍛造工程IIと仕上鍛造工程III とバリ抜き鍛造工程IVを実行でき、能率よく端部異形棒状製品を鍛造することができる。また、閉塞鍛造用金型は後工程でのバリ出しが許容されるため、厳密な精度を要せず無理な成形をしなくてもよい。このため、金型寿命が長くなり、装置がシンプルで高能率な搬送が可能となるため量産に適することとなる。また、閉塞鍛造用金型または密閉鍛造用金型で材料配分が精度よく行われているため、バリを最少限にとどめることができ、材料歩留りがよく、最終成形を上下金型で行うので、鍛造製品の角部に丸味を付けることができる。請求項５の発明によれば、２個の鍛造品の凹部が形成されない一端間を連結した状態で仕上工程まで形成すれば、１個の棒状素材から２個の鍛造品を取り出すことができるので、能率よく端部異形棒状製品を量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鍛造方法の工程図である。
【図２】閉塞鍛造工程Ｉの説明図である。
【図３】密閉鍛造工程IIの説明図である。
【図４】仕上鍛造工程III で得られた鍛造品の説明図である。
【図５】本発明の鍛造装置における下ダイホルダ上の各金型１〜４を示す概略平面図である。
【図６】図５のVI−VI線矢視で示す閉塞鍛造工程用プレスの断面図である。
【図７】コネクティングロッドの従来の鍛造方法の説明図であり、（Ａ）図は型鍛造法の工程図、（Ｂ）図は閉塞鍛造法の工程図である。
【図８】従来の閉塞鍛造法における問題点の説明図である。
【符号の説明】
１ 閉塞鍛造用下金型
２ 密閉鍛造用下金型
３ 仕上鍛造用下金型
４ バリ抜き用下金型
７ パンチ
Ｉ 閉塞鍛造工程
II 密閉鍛造工程
III 仕上鍛造工程
IV バリ抜き工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】予備成形された棒状素材を、上下の金型で素材の軸方向と直交する方向から加圧すると共に、素材の軸方向、かつ端部からパンチで加圧して素材の少なくとも一方の端部に凹部を成形して荒地鍛造を行う閉塞鍛造工程と、前記閉塞鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材の軸方向に直交する方向から加圧して荒鍛造を行う密閉鍛造工程と、前記密閉鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材の軸方向に直交する方向から加圧してバリ出しを行う仕上鍛造工程と、前記仕上鍛造工程で得られた素材を、バリ抜き加工するバリ抜き工程を順に実行することを特徴とする端部異形棒状製品の鍛造方法。
【請求項２】前記密閉鍛造工程を省略したことを特徴とする請求項１記載の端部異形棒状製品の鍛造方法。
【請求項３】一方の端部にのみ凹部が形成された鍛造品を製造する場合において、１個の前記棒状素材を用い、前記閉塞鍛造工程において前記棒状素材の両端部のそれぞれに凹部を形成し、前記バリ抜き工程において２個の鍛造品に分離することを特徴とする請求項１または２記載の端部異形棒状製品の鍛造方法。
【請求項４】同一プレスの上ダイホルダと下ダイホルダのそれぞれに、閉塞鍛造用金型と密閉鍛造用金型と仕上鍛造用金型とバリ抜き金型をその順で並べて配置し、かつ閉塞鍛造用金型を配置した部位には水平パンチと、該水平パンチを上下の金型内において棒状素材の軸方向、かつ端部から圧入させる水平パンチ作動機構を取付けていることを特徴とする端部異形棒状製品の鍛造装置。
【請求項５】前記閉塞鍛造用金型は、１本の棒状素材から２個の鍛造品を作る金型であり、前記水平パンチと水平パンチ作動機構は、前記棒状素材の両端部のそれぞれに凹部を形成するよう配置されており、前記バリ抜き金型は、成形中の１本の棒状素材を２個の鍛造品に分離する金型であることを特徴とする請求項４記載の端部異形棒状製品の鍛造装置。
【請求項１】予備成形された棒状素材を、上下の金型で素材の軸方向と直交する方向から加圧すると共に、素材の軸方向、かつ端部からパンチで加圧して素材の少なくとも一方の端部に凹部を成形して荒地鍛造を行う閉塞鍛造工程と、前記閉塞鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材の軸方向に直交する方向から加圧して荒鍛造を行う密閉鍛造工程と、前記密閉鍛造工程で得られた素材を、上下の金型で素材の軸方向に直交する方向から加圧してバリ出しを行う仕上鍛造工程と、前記仕上鍛造工程で得られた素材を、バリ抜き加工するバリ抜き工程を順に実行することを特徴とする端部異形棒状製品の鍛造方法。
【請求項２】前記密閉鍛造工程を省略したことを特徴とする請求項１記載の端部異形棒状製品の鍛造方法。
【請求項３】一方の端部にのみ凹部が形成された鍛造品を製造する場合において、１個の前記棒状素材を用い、前記閉塞鍛造工程において前記棒状素材の両端部のそれぞれに凹部を形成し、前記バリ抜き工程において２個の鍛造品に分離することを特徴とする請求項１または２記載の端部異形棒状製品の鍛造方法。
【請求項４】同一プレスの上ダイホルダと下ダイホルダのそれぞれに、閉塞鍛造用金型と密閉鍛造用金型と仕上鍛造用金型とバリ抜き金型をその順で並べて配置し、かつ閉塞鍛造用金型を配置した部位には水平パンチと、該水平パンチを上下の金型内において棒状素材の軸方向、かつ端部から圧入させる水平パンチ作動機構を取付けていることを特徴とする端部異形棒状製品の鍛造装置。
【請求項５】前記閉塞鍛造用金型は、１本の棒状素材から２個の鍛造品を作る金型であり、前記水平パンチと水平パンチ作動機構は、前記棒状素材の両端部のそれぞれに凹部を形成するよう配置されており、前記バリ抜き金型は、成形中の１本の棒状素材を２個の鍛造品に分離する金型であることを特徴とする請求項４記載の端部異形棒状製品の鍛造装置。
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図１】
【図４】
【図８】
【図７】
【図３】
【図５】
【図６】
【図１】
【図４】
【図８】
【図７】
【特許番号】特許第３５０７２６４号（Ｐ３５０７２６４）
【登録日】平成１５年１２月２６日（２００３．１２．２６）
【発行日】平成１６年３月１５日（２００４．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−３５６０４６
【出願日】平成８年１２月２４日（１９９６．１２．２４）
【公開番号】特開平１０−１８０３９４
【公開日】平成１０年７月７日（１９９８．７．７）
【審査請求日】平成１１年４月８日（１９９９．４．８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【参考文献】
【文献】特開 昭６２−１３７１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−１２９２４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−１６６８４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１９７５４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−３０２５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平８−１２６９（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１５年１２月２６日（２００３．１２．２６）
【発行日】平成１６年３月１５日（２００４．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成８年１２月２４日（１９９６．１２．２４）
【公開番号】特開平１０−１８０３９４
【公開日】平成１０年７月７日（１９９８．７．７）
【審査請求日】平成１１年４月８日（１９９９．４．８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【参考文献】
【文献】特開 昭６２−１３７１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−１２９２４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−１６６８４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１９７５４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−３０２５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平８−１２６９（ＪＰ，Ａ）
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