锻造装置以及锻造方法 |
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| 申请号 | CN201380071753.5 | 申请日 | 2013-12-03 | 公开(公告)号 | CN104968450A | 公开(公告)日 | 2015-10-07 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; | 发明人 | 助田拓也; 井下宽史; 平位直树; 石川善统; 内藤秀次; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供 锻造 装置以及锻造方法。一种锻造装置，具有旋转台(10)以及成形辊(14)，一边利用上述旋转台使原料(W)旋转，一边将上述成形辊的外周面(14a)压靠于上述原料的该原料的中 心轴 方向的端面(Wb)，由此进行上述原料的锻造，其中，上述成形辊从旋 转轴 (L1)离开地配置，上述成形辊的外周面的上述成形辊的中心轴(L2)方向上的与上述 旋转轴 侧相反侧的端部(14c)的 位置 相比进行锻造后的上述原料的外周面(Wd)的位置靠上述原料的径向的外侧。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种锻造装置，该锻造装置具有以旋转轴为中心旋转的旋转台、以及圆筒形状的成形辊，一边利用所述旋转台使圆筒形状的原料以该原料的中心轴为中心旋转，一边将所述成形辊的外周面压靠于所述原料的该原料的中心轴方向的端面，由此进行所述原料的锻造， |
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| 说明书全文 | 锻造装置以及锻造方法技术领域背景技术[0002] 在专利文献1中，公开有进行使圆筒形状的金属制的原料向该原料的径向扩张的扩径成形的锻造方法。在该专利文献1的锻造方法中，使原料以该原料的中心轴为中心旋转，并使圆筒形状的成形辊压靠于旋转的原料中的该原料的中心轴方向的一方的端面。然后，在如此使成形辊与原料接触后，使成形辊同原料联动旋转的同时下降。由此，从成形辊对原料施加压力，能够将原料沿径向扩张。 [0003] 专利文献1：日本特开2011-224605号公报 [0004] 然而，专利文献1的锻造方法虽然能够进行将原料沿该原料的径向扩张的扩径成形，不过无法进行形成将原料的中心部分沿该原料的中心轴方向立起的凸台部的凸台突出成形。因此，在首先进行通过专利文献1的锻造方法进行扩径成形的工序后，需要额外进行凸台突出成形的工序。因此，当制造具有凸台部的锻造物时，每道工序都需要不同的锻造装置，因此成本升高。 发明内容[0005] 因此，本发明正是为了解决上述的问题点而形成的，其课题在于提供一种能够实现成本的削减且制造具有凸台部的锻造物的锻造装置以及锻造方法。 [0006] 为了解决上述课题而形成的本发明的一个方式提供一种锻造装置，该锻造装置具有以旋转轴为中心旋转的旋转台以及圆筒形状的成形辊，一边利用上述旋转台使圆筒形状的原料以该原料的中心轴为中心旋转，一边将上述成形辊的外周面压靠于上述原料的该原料的中心轴方向的端面，由此进行上述原料的锻造，上述锻造装置的特征在于，上述成形辊从上述旋转轴离开地配置，上述成形辊的外周面的上述成形辊的中心轴方向上的与上述旋转轴侧相反侧的端部的位置相比进行锻造后的上述原料的外周面的位置靠上述原料的径向的外侧。 [0007] 根据该方式，通过一边利用旋转台使圆筒形状的原料以该原料的中心轴为中心旋转，一边将成形辊的外周面压靠于原料的该原料的中心轴方向的端面，由此能够进行使原料沿径向扩张的扩径成形。进而，成形辊从旋转台的旋转轴离开地配置，因此原料的材料相对于成形辊向旋转轴侧流动，能够进行形成使原料的中央部分沿原料的中心轴方向立起的凸台部的凸台突出成形。这样，能够同时进行扩径成形与凸台突出成形。因此，能够实现成本的削减并制造具有凸台部的锻造物。 [0008] 另外，成形辊的外周面的成形辊的中心轴方向上的与旋转台的旋转轴侧相反侧的端部的位置相比进行锻造后的原料的外周面的位置靠原料的径向的外侧。由此，在进行原料的锻造的期间，成为成形辊的外周面被遍及较大范围地压靠在原料的该原料的中心轴方向上的端面的状态。因此，能够通过成形辊的外周面保证锻造后的原料的上述端面的精度。因此，能够提高锻造后的原料的上述端面的精度。 [0009] 在上述的锻造装置中，优选为，上述锻造装置具有圆筒形状的芯轴，上述芯轴的中心轴与上述旋转轴一致，上述成形辊具备位于该成形辊的中心轴方向上的上述旋转轴侧的内侧端面，上述芯轴的中心轴与上述内侧端面的距离比上述芯轴的半径大、且比上述原料的半径小。 [0010] 根据该方式，通过使原料的材料向芯轴的外周面与成形辊的内侧端面之间流动，能够在原料的中心部分形成中空圆筒形状的凸台部。此外，由于原料的材料一边紧贴芯轴的外周面一边流动，因此通过管理芯轴的外周面的精度，能够在凸台部的内周面确保所希望的精度。 [0011] 在上述的锻造装置中，优选为，上述锻造装置具有2个上述成形辊。 [0012] 根据该方式，能够缩短进行原料的锻造的时间。另外，原料的端面的精度提高。 [0013] 在上述的锻造装置中，优选为，上述成形辊的中心轴与上述旋转轴大致正交。 [0014] 根据该方式，能够简化支承成形辊的机构。特别是，当具有2个成形辊时，能够使2个成形辊的中心轴一致，并且使2个成形辊通过一个轴部件形成为一体。因此，能够简化支承2个成形辊的机构。 [0015] 用于解决上述课题的本发明的其他方式提供一种锻造方法，使用以旋转轴为中心旋转的旋转台以及圆筒形状的成形辊，一边利用上述旋转台使圆筒形状的原料以该原料的中心轴为中心旋转，一边将上述成形辊的外周面压靠于上述原料的该原料的中心轴方向的端面，由此进行上述原料的锻造，上述锻造方法的特征在于，上述成形辊从上述旋转轴离开地配置，上述成形辊的外周面的与上述成形辊的中心轴方向的上述旋转轴侧相反侧的端部的位置相比进行锻造后的上述原料的外周面的位置靠上述原料的径向的外侧。 [0016] 根据该方式，一边利用旋转台使圆筒形状的原料以该原料的中心轴为中心旋转，一边将成形辊的外周面压靠于原料的该原料的中心轴方向的端面，由此能够进行使原料沿径向扩张的扩径成形。进而，成形辊从旋转台的旋转轴离开地配置，因此原料的材料相对于成形辊向旋转轴侧流动，能够进行形成使原料的中央部分沿原料的中心轴方向立起的凸台部的凸台突出成形。这样，能够同时进行扩径成形与凸台突出成形。因此，能够实现成本的削减并制造具有凸台部的锻造物。 [0017] 另外，成形辊的外周面的成形辊的中心轴方向上的与旋转台的旋转轴侧相反侧的端部的位置相比进行锻造后的原料的外周面的位置靠原料的径向的外侧。由此，在进行原料的锻造的期间，成为成形辊的外周面被遍及较大范围地压靠在原料的该原料的中心轴方向的端面的状态。因此，能够通过成形辊的外周面保证锻造后的原料的上述端面的精度。因此，能够提高锻造后的原料的上述端面的精度。 [0018] 在上述的锻造方法中，优选为，使用圆筒形状的芯轴，上述芯轴的中心轴与上述旋转轴一致，上述成形辊具备位于该成形辊的中心轴方向的上述旋转轴侧的内侧端面，上述芯轴的中心轴与上述内侧端面的距离比上述芯轴的半径大、且比上述原料的半径小。 [0019] 根据该方式，通过使原料的材料向芯轴的外周面与成形辊的内侧端面之间流动，能够在原料的中心部分形成中空圆筒形状的凸台部。此外，由于原料的材料一边紧贴芯轴的外周面一边流动，因此通过管理芯轴的外周面的精度，能够在凸台部的内周面确保所希望的精度。 [0020] 在上述的锻造方法中，优选为，使用2个上述成形辊。 [0021] 根据该方式，能够缩短进行原料的锻造的时间。另外，原料的端面的精度提高。 [0022] 在上述的锻造方法中，优选为，上述成形辊的中心轴与上述旋转轴大致正交。 [0023] 根据该方式，能够简化支承成形辊的机构。特别是，当具有2个成形辊时，能够使2个成形辊的中心轴一致，并且使2个成形辊通过一个轴部件形成为一体。因此，能够简化支承2个成形辊的机构。 [0025] 图1是示出本实施例的锻造装置的结构概要的剖视图，示出进行原料的锻造前的状态。 [0026] 图2是示出本实施例的锻造装置的结构概要的剖视图，示出进行原料的锻造后的状态。 [0027] 图3是说明对原料进行扩径成形与凸台突出成形的原理的图。 [0028] 图4是图3的A-A剖视图。 [0029] 图5是对现有技术进行说明的图。 [0030] 图6是示出变形例的锻造装置的结构概要的剖视图。 [0031] 图7是示出变形例的锻造装置的结构概要的剖视图。 [0032] 图8是示出变形例的锻造装置的结构概要的剖视图。 [0033] 图9是图8所示的变形例的锻造装置的芯轴的俯视图。 [0034] 图10是示出变形例的锻造装置的结构概要的剖视图。 [0035] 图11是示出变形例的锻造装置的结构概要的剖视图。 具体实施方式[0036] 以下，参照附图对本发明所涉及的实施方式进行详细说明。 [0037] <锻造装置的说明> [0038] 首先，对于锻造装置1的结构进行说明。在此，图1与图2是示出本实施例的锻造装置1的结构概要的剖视图。此外，图1示出进行原料W的锻造前的状态，图2示出进行原料W的锻造后的状态。如图1、图2所示，锻造装置1具有旋转台10、芯轴12、成形辊14、辊移动单元(未图示)等。 [0039] 旋转台10以旋转轴L1为中心旋转。此外，旋转台10使配置于面10a的原料W以该原料W的中心轴为中心旋转。 [0040] 芯轴12形成为圆筒形状。此外，芯轴12以在旋转台10的面10a，芯轴12的中心轴与旋转台10的旋转轴L1一致的方式配置。此外，当将原料W配置于旋转台10的面10a时，将芯轴12向原料W的内周面Wa的内侧插入，一边使得芯轴12的外周面12a与原料W的内周面Wa接触，一边将原料W配置于旋转台10的面10a。由此，能够使原料W的中心轴同旋转轴L1与芯轴12的中心轴一致。 [0041] 成形辊14形成为圆筒形状。此外，成形辊14具备外周面14a与内侧端面14b等。在此，内侧端面14b为成形辊14的中心轴L2方向上的旋转轴L1侧的端面。 [0042] 在图1所示的例子中，设置2个成形辊14。此外，2个成形辊14在旋转台10的旋转方向上配置在相位相互错开180°的位置。此外，2个成形辊14相互以中心轴L2一致的方式通过转轴20被形成为一体。此外，转轴20以可旋转的状态安装于壳体22。因此，通过转轴20形成为一体的2个成形辊14以该成形辊14的中心轴L2为中心一体旋转。 [0043] 另外，如图1所示，成形辊14从旋转轴L1离开地配置。即，在旋转轴L1与成形辊14的内侧端面14b(详细而言为内侧端面14b的与中心轴L2的交点)之间设置间隙。此外，旋转轴L1与内侧端面14b的距离δ0比芯轴12的半径r大、且比原料W的半径R0小。 [0044] 另外，成形辊14的中心轴L2与旋转轴L1大致正交。具体地说，例如，中心轴L2相对于旋转轴L1以90°±10°(即、80°～100°)的角度相交。 [0045] 此外，旋转台10、芯轴12、成形辊14的材质例如考虑使用冷锻工具钢(SKD11、SKH)、超硬合金等。另外，成形辊14的外周面14a如后所述为与原料W接触的部分。因此，优选对成形辊14的外周面14a实施用于维持表面状态的涂敷。 [0046] 另外，辊移动单元安装于上述的壳体22。通过使壳体22与旋转台10的旋转轴L1方向平行移动，该辊移动单元使得2个成形辊14相对于旋转轴L1平行移动。此外，辊移动单元例如为滚珠丝杠、液压机构等。 [0047] 另外，锻造装置1具有未图示的控制部。该控制部例如由微型计算机构成，对旋转台10及辊移动单元等的驱动进行控制。 [0048] <锻造方法的说明> [0049] 接下来，作为以上的结构的锻造装置1的作用，对于使用锻造装置1进行原料W的锻造的锻造方法进行说明。 [0050] 在本实施例中，首先，将中空圆筒形状的原料W配置在旋转台10的面10a之上。此时，在原料W的内周面Wa的内侧插入芯轴12，使原料W的中心轴与旋转台10的旋转轴L1一致。此外，芯轴12的高度H(旋转轴L1方向的长度)比原料W的高度h(旋转轴L1方向的长度)大。 [0051] 接下来，以旋转轴L1(芯轴12的中心轴、原料W的中心轴)为中心，使旋转台10与芯轴12旋转。然后，由此，使原料W以旋转轴L1为中心旋转。 [0052] 接下来，通过辊移动单元使成形辊14向原料W移动。然后，将成形辊14的外周面14a压靠于原料W的端面Wb(原料W的中心轴方向的成形辊14侧的端面)，使成形辊14与原料W接触。在此，如上所述，使原料W以旋转轴L1为中心旋转。因此，通过使成形辊14如上所述与原料W接触，使得成形辊14同原料W一起联动旋转。即，成形辊14以中心轴L2为中心旋转。 [0053] 并且，进而，通过辊移动单元使成形辊14朝向原料W逐渐移动。如此一来，从成形辊14对原料W的端面Wb施加压力，因此原料W逐渐朝该原料W的径向的外侧扩张。这样，对原料W进行扩径成形。 [0054] 另外，在本实施例中，旋转台10的旋转轴L1(原料W的中心轴)与成形辊14的内侧端面14b之间的距离δ0比芯轴12的半径r大、且比进行原料W的锻造前的原料W的半径R0(参照图1)以及进行原料W的锻造后的原料W的半径R1(参照图2)小。由此，当进行原料W的锻造时以及进行原料W的锻造后，如图2所示，成形辊14从芯轴12离开。详细而言，芯轴12的外周面12a与成形辊14的内侧端面14b之间分开距离δ1，在芯轴12的外周面12a与成形辊14的内侧端面14b之间设置间隙。因此，如果如上所述从成形辊14向原料W的端面Wb施加压力，则如图2所示，原料W的径向的内侧的部分在旋转轴L1方向上朝向成形辊14侧逐渐立起。由此，在原料W的中心部分形成沿原料W的中心轴方向立起的凸台部Wc。这样，对原料W进行凸台突出成形。 [0055] 在此，更详细地说明对原料W进行扩径成形与凸台突出成形的样子。这样，当进行原料W的锻造时，从原料W的角度出发，如图3所示，成形辊14以旋转台10的旋转轴L1为中心公转。此外，此时，通过原料W与成形辊14的交点的移动，使得原料W的材料如图4所示那样以被刮除的方式向原料W的外周面Wd侧流动，并且向旋转轴L1侧(芯轴12侧)流动。然后，通过原料W的材料向原料W的外周面Wd侧流动，进行使原料W沿该原料W的径向扩张的扩径成形。另外，通过原料W的材料向旋转轴L1侧(芯轴12侧)流动，使得原料W的原料沿芯轴12的外周面12a向原料W的中心轴方向流动。由此，进行形成凸台部Wc的凸台突出成形。 [0056] 如以上那样，能够对本实施例原料W同时进行扩径成形与凸台突出成形。 [0057] 在此，在现有技术(例如，日本特开昭61-144232号公报)中，在进行原料WO的锻造时以及进行原料WO的锻造后，如图5所示，成形辊100的成形面102的外侧端部104的位置相比原料WO的外周WOb的位置靠原料W的径向的内侧。于是，成为成形辊100的成形面102在原料WO的径向上只压靠原料WO的端面WOa的一部分的状态，因此担心进行锻造后的原料WO的端面WOa的精度降低。 [0058] 与此相对，在本实施例的锻造装置1中，如图2所示，成形辊14的外周面14a的中心轴L2方向上的与旋转轴L1侧相反侧的外侧端部14c的位置相比进行锻造后的原料W的外周面Wd的位置靠原料W的径向的外侧。由此，成为从开始原料W的锻造到结束为止，成形辊14的外周面14a在原料W的径向上被遍及较大范围地压靠于原料W的端面Wb的状态。因此，能够通过成形辊14的外周面14a保证进行锻造后的原料W的端面Wb的精度。因此，进行锻造后的原料W的端面Wb的精度提高。 [0059] 另外，锻造装置1与以往的模锻(使用成形模的锻造)相比，能够以低负载进行扩径成形与凸台突出成形。 [0060] 另外，在本实施例中，从成形开始时起，原料W的材料便一边紧贴芯轴12一边流动，因此容易确保进行锻造后的原料W的内径的精度。 [0061] 此外，作为变形例，也可以考虑仅设置一个成形辊14的例子。 [0062] 另外，作为其他的变形例，如图6所示，还可考虑芯轴12与旋转台10分体设置的例子。另外，如图7所示，还可考虑将旋转台10的面10a形成为斜面，并使成形辊14的外周面14a相对于中心轴L2倾斜形成的例子。另外，如图8以及图9所示，也可以在芯轴12的外周面12a形成花键。由此，能够在原料W的内周面Wa形成花键的同时形成凸台部Wc。另外，如图10所示，还可考虑将旋转台10的面10a形成为波形形状的例子。 [0063] 另外，作为变形例，如图11所示，还可考虑不具有芯轴12的锻造装置。此时，将进行锻造前的原料W预先形成为实心圆筒形状。此外，图6～图8、图10、图11示出锻造装置的一部分。 [0064] 另外，作为变形例，还可考虑成形辊14的中心轴L2相对于旋转台10的旋转轴L1以45°～90°的角度相交的例子。 [0065] <本实施例的效果> [0066] 本实施例的锻造装置1具有以旋转轴L1为中心旋转的旋转台10、以及圆筒形状的成形辊14，一边利用旋转台10使圆筒形状的原料W以该原料W的中心轴为中心旋转，一边将成形辊14的外周面14a压靠于原料W的该原料W的中心轴方向的端面Wb，由此进行原料W的锻造，其中，成形辊14从旋转轴L1离开地配置，成形辊14的外周面14a的成形辊14的中心轴L2方向上的与旋转轴L1侧相反侧的外侧端部14c的位置相比进行锻造后的原料W的外周面Wd的位置靠原料W的径向的外侧。 [0067] 这样，通过一边利用旋转台10使圆筒形状的原料W以该原料W的中心轴为中心旋转，一边将成形辊14的外周面14a压靠于原料W的该原料W的中心轴L2方向的端面Wb，能够进行将原料W沿径向扩张的扩径成形。进而，成形辊14从旋转台10的旋转轴L1离开地配置，因此原料W的材料相对于成形辊14向旋转轴L1侧流动，能够进行形成使原料W的中央部分沿原料W的中心轴方向立起的凸台部Wc的凸台突出成形。这样，能够同时进行扩径成形与凸台突出成形。因此，能够实现成本的削减并制造具有凸台部Wc的锻造物。 [0068] 另外，成形辊14的外周面14a的成形辊14的中心轴L2方向上的与旋转台10的旋转轴L1侧相反侧的外侧端部14c的位置相比进行锻造后的原料W的外周面Wd的位置靠原料W的径向的外侧。由此，在进行原料W的锻造的期间，成为成形辊14的外周面14a被遍及较大范围地压靠在原料W的该原料W的中心轴方向的端面Wb的状态。因此，能够通过成形辊14的外周面14a保证锻造后的原料W的端面Wb的精度。因此，能够提高锻造后的原料W的端面Wb的精度。 [0069] 另外，锻造装置1优选为具有圆筒形状的芯轴12，芯轴12的中心轴与旋转台10的旋转轴L1一致，成形辊14具备位于该成形辊14的中心轴L2方向上的旋转轴L1侧的内侧端面14b，芯轴12的中心轴与内侧端面14b的距离δ1比芯轴12的半径大、且比原料的半径小。 [0070] 由此，通过使原料W的材料向芯轴12的外周面12a与成形辊14的内侧端面14b之间流动，能够在原料W的中心部分形成中空圆筒形状的凸台部Wc。此外，由于原料W的原料一边紧贴于芯轴12的外周面12a一边进行流动，因此通过管理芯轴12的外周面12a的精度，能够在凸台部Wc的内周面确保所希望的精度。 [0071] 另外，锻造装置1通过具有2个成形辊14，能够缩短进行原料W的锻造的时间。另外，原料W的端面Wb的精度提高。 [0072] 另外，在锻造装置1中，成形辊14的中心轴L2与旋转台10的旋转轴L1大致正交。由此，能够简化支承成形辊14的机构。特别是，当具有2个成形辊14时，能使2个成形辊 14的中心轴一致，并且使2个成形辊14通过一个转轴20形成为一体。因此，能够简化支承 2个成形辊14的机构。因而，2个成形辊14的处理变得容易。另外，能够使利用成形辊14所能够施加给原料W力增大。另外，能够得到成形辊14的刚性。 [0073] 此外，上述的实施的方式不过为简单的示例而已，并不对本发明进行任何限定，在不脱离其主旨的范围内当然可进行各种改进、变形。 [0074] 产业上的可利用性 [0075] 由本发明的锻造装置1以及锻造方法制造的锻造物适用于动力传递部件。例如，适用于汽车、建设车辆、建设机械等所使用的齿轮及转轴等的动力传递所使用的钢部件，尤其适用于汽车的传动齿轮及CVT的滑轮等。 [0076] 其中，附图标记说明如下： [0077] 1：锻造装置；10：旋转台；10a：面；12：芯轴；12a：外周面；14：成形辊；14a：外周面；14b：内侧端面；14c：外侧端部；20：转轴；22：壳体；L1：旋转轴；L2：中心轴；W：原料；Wa：内周面；Wb：端面；Wc：凸台部；Wd：外周面；H：(芯轴的)高度；h：(原料的)高度；r： (芯轴的)半径；R0：(进行原料的锻造前的)半径；R1：(进行原料的锻造后的)半径；δ0： 距离；δ1：距离。 |
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