锻模装置的制作方法

本发明涉及锻模装置。

背景技术：

以往，下述锻模装置是众所周知的：具备冲头保持器和模具，所述冲头保持器设置于压力机的上盘侧，并且保持冲头的上部，所述模具设置于压力机的下盘侧，并且具有收纳工件的腔（例如参照专利文献1）。

专利文献1：日本特开2001-321875号公报。

以往的锻模装置如图12中实线所示，将冲头90安装于冲头保持器91，使得冲头轴心L1与腔的铅垂状轴心一致。

但是，当铅垂方向的偏载F1、F2、推力F3、力矩力M等不需要的力作用于压力机的上盘8时，如两点划线所示，上盘8进行水平方向的移动或倾动等不需要的变动。随着该上盘8的不需要的变动，冲头保持器91及冲头90向水平方向或倾斜状地发生错位，所以，锻造品的同心度的离散（误差）达到数百微米以上，存在锻造加工后不得不进行机械加工这一问题。另外，在图12中，比实际情况更大地图示了冲头轴心L1的不需要的变动（错位）。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种锻模装置，所述锻模装置能够防止由压力机的上盘的不需要的变动产生的对冲头的不利影响，能够稳定地生产同心度的误差较小的超高精度的锻造品。

为实现上述目的，本发明的锻模装置具备设置于压力机的上盘侧、保持冲头的上部的冲头保持器，上述冲头保持器具备座部件和调心部件，所述座部件具有按压承接面并且在下表面侧具备凹球状面部，所述按压承接面承接来自上述上盘的向下按压力，所述凹球状面部向上方凹陷，所述调心部件具有凸球状部和下端面，所述凸球状部滑动接触于上述凹球状面部，所述下端面滑动接触于上述冲头的上端面，所述冲头保持器具备供油机构，所述供油机构将润滑油供给至球面状滑动接触部及平面状滑动接触部，所述球面状滑动接触部是上述凸球状部和上述凹球状面部的滑动接触部，所述平面状滑动接触部是上述上端面和上述下端面的滑动接触部。

此外，所述锻模装置具备模具和冲头引导件，所述模具设置于上述压力机的下盘侧，并且具有收纳工件的腔，所述冲头引导件设置于上述上盘和上述下盘之间，并且具有上述冲头上下滑动自如地插通的引导孔，上述模具在上表面上具有绕上述腔的铅垂状轴心多处配设的向上突出状的定位用凸部，上述冲头引导件在下表面上具有绕上述引导孔的引导轴心多处配设的定位用凹部，上述定位用凸部啮合所述定位用凹部。

或者，所述锻模装置具备模具和冲头引导件，所述模具设置于上述压力机的下盘侧，并且具有收纳工件的腔，所述冲头引导件设置于上述上盘和上述下盘之间，并且具有上述冲头上下滑动自如地插通的引导孔，上述模具在上表面上具有绕上述腔的铅垂状轴心多处配设的定位用凹部，上述冲头引导件在下表面上具有绕上述引导孔的引导轴心多处配设的向下突出状的定位用凸部，所述定位用凸部啮合于上述定位用凹部。

根据本发明，能够不受来自压力机的不利影响，加工出锻造加工品的同心度离散（误差）较小的超高精度的锻造品。能够稳定地生产超高精度的锻造品，并且在锻造加工（压力加工工序）后，没有必要进行机械加工，能够大幅提高生产效率。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的剖视主视图。

图2是表示调心部件的一例的俯视图。

图3是图2的B-B方向的剖视图。

图4是表示调心部件的一例的仰视图。

图5是表示调心部件的其他例的剖视图。

图6是模具的俯视图，（a）是表示将定位用凸部一体地形成于模具基盘的例子的俯视图，（b）是表示将定位用凸部形成于与模具基盘不同的部件的例子的俯视图。

图7是图1的A-A方向的剖视图。

图8是定位用凸部和定位用凹部的啮合状态的横剖视图。

图9是用于说明作用的要部剖视主视图。

图10是表示冲头引导件和模具的啮合状态的剖视主视图。

图11是表示锻造加工状态的剖视主视图。

图12是用于说明现有技术的问题点的要部剖视主视图。

具体实施方式

以下，基于图示的实施方式对本发明的锻模装置进行详细说明。

涉及本发明的锻模装置如图1所示，具备圆棒状的冲头10、冲头保持器1、模具2和冲头引导件3，所述冲头保持器1设置于压力机的上盘8侧，并且保持冲头10的上部10e，所述模具2设置于压力机的下盘9侧，并且具有收纳工件W的腔20，所述冲头引导件3设置于上盘8和下盘9之间，并且具有冲头10上下滑动自如地插通的引导孔30。

冲头10的下端部10g用于将收纳于圆柱状的腔20的工件W按压来形成杯状（有底筒状）的锻造品。

冲头保持器1具备座部件15，所述座部件15具有按压承接面15a并且在下表面15b侧具有凹球状面部15d，所述按压承接面15a抵接于上盘8的平面状下表面8b，承接来自上盘8的向下按压力，所述按压承接面15a是平面状的，所述凹球状面部15d向上方凹陷。

座部件15接触于上盘8。凹球状面部15d由从下表面15b向上方凹陷的半球状凹部15e的内表面形成。具有在该半球状凹部15e的顶部（凹球状面部15d的上部）开口并在外周面15f开口的内部油路15g。

进而，冲头保持器1具备调心部件16，所述调心部件16具有凸球状部16d和下端面16b，所述凸球状部16d滑动接触于座部件15的凹球状面部15d，所述下端面16b滑动接触于冲头10的平面状的上端面10a，所述下端面16b是平面状的。

调心部件16的凸球状部16d是以与座部件15的凹球状面部15d相同的曲率半径R形成的。

此外，冲头保持器1具备基座部件11和底壁部件12，所述基座部件11接触于上盘8，并且包围座部件15的外周面15f侧，所述基座部件11是环状的，所述底壁部件12安装于基座部件11的下表面11b，并且具有冲头10插通的贯通孔12a，所述底壁部件12是环状的，进而，冲头保持器1还具备上密封件61、下密封件62和冲头密封件63，所述上密封件61用于将基座部件11的内周面11d和座部件15的外周面15f之间密封，所述上密封件61是O形圈等，所述下密封件62用于将底壁部件12和基座部件11的下表面11b之间密封，所述下密封件62是O形圈等，所述冲头密封件63用于将底壁部件12的贯通孔12a的内周面和冲头10的上部10e的外周面之间密封，所述冲头密封件63是O形圈等。

上密封件61设置于比座部件15的内部油路15g的出口（半球状凹部15e侧的开口部）靠下方的位置。

并且，具备供油机构7，所述供油机构7用于将润滑油供给到球面状滑动接触部71及平面状滑动接触部72，所述球面状滑动接触部71是座部件15的凹球状面部15d和调心部件16的凸球状部16d的滑动接触部，所述平面状滑动接触部72是调心部件16的下端面16b和冲头10的上端面10a的滑动接触部。

供油机构7具备保持器内部侧结构和保持器外部侧结构，所述保持器内部侧结构用于从冲头保持器1的外部向调心部件16导入润滑油J，用润滑油J将调心部件16的周围包围，所述保持器外部侧结构用于向冲头保持器1供给润滑油J。

上述保持器内部侧结构具备内部空间K、座部件15的内部油路15g、送油路径和油导入路径，所述内部空间K被调心部件16、座部件15、基座部件11、底壁部件12、冲头10的上部10e、上密封件61、下密封件62和冲头密封件63包围，所述送油路径使基座部件11的外部和内部空间K连通，虽省略图示，但上述油导入路径使基座部件11的外部和内部油路15g连通。保持器内部侧结构从送油路径将润滑油J供给至内部空间K，并保持润滑油J，以便用润滑油J一直包围调心部件16的周围。此外，保持器内部侧结构使润滑油J从基座部件11的外部经由油导入路径流至内部油路15g，使流过内部油路15g的润滑油J从凹球状面部15d的上部沿球面状滑动接触部71流动，由下密封件62和冲头密封件63阻止从底壁部件12及冲头10的上部10e向下方泄漏，使润滑油J保持（储存）于内部空间K中，使润滑油J供给至平面状滑动接触部72，并且保持润滑油J，以便用润滑油J一直包围调心部件16的周围（润滑油J被供给至球面状滑动接触部71及平面状滑动接触部72）。

上述保持器外部侧结构具备配管部件79和送油装置，所述配管部件79的一端与上述送油路径及上述油导入路径连结，所述送油装置是与配管部件79的另一端连结的润滑油罐或送油泵等，所述保持器外部侧结构构成为，借助来自润滑油罐的润滑油J的自重，或借助送油泵的压送，将润滑油J向冲头保持器1送入。

此外，如图2至图4所示，还优选的是，调心部件16在凸球状部16d上呈格子状地形成用于保持润滑油J的多条第1凹槽16e，而且，在下端面16b上呈格子状地形成用于保持润滑油J的多个第2凹槽16f。

这样，通过设置第1·第2凹槽16e、16f，确保能够充分承受锻造所必需的的按压力的滑动接触面，同时也能够实现顺畅的滑动接触，能够防止磨损。

但是，在滑动量较小或面压较小的情况下，也可省略第1·第2凹槽16e、16f（省略图示）。

另外，也可以是，调心部件16将图1至图4及图9至图11所示的半球凸状型的凸球状部16d如图5所示地切去（切掉）上部，顶部设成平面状部16k，只将侧面侧设成凸球状部16d。通过这样地形成，能够在与座部件15的凹球状面部15d之间更多地储存润滑油J。

接着，如图1所示，冲头引导件3在锻造加工前待机状态（图1的状态）下配设于冲头保持器1和模具2之间（上盘8和下盘9的上下中间位置），在引导孔30中插入冲头10的下端部10g和中间被引导部10d的下方部位。

冲头引导件3的引导孔30的内径尺寸和冲头10的中间被引导部10d的外径尺寸设定成，能够高精度地（无晃动地）在上下方向上滑动接触（滑动）。

此外，冲头引导件3经由气缸（气压弹簧）、液压缸或螺旋弹簧等伸缩悬架机构51与冲头保持器1连结。设置成悬挂状地安装于冲头保持器1，能够一体地升降，并且，借助伸缩悬架机构51的伸缩能够相对于冲头保持器1自由接近和离开。

此外，冲头引导件3具有上下滑动部35，所述上下滑动部35外嵌状地安装于立设于模具2的铅垂状的引导轴52，所述上下滑动部35是翼状或是凸缘状的，沿着引导轴52在上下方向上被引导。此外，借助外嵌状地配设于引导轴52的弹性施力部件53，冲头引导件3一直被向上方（从模具2离开的方向）弹性施力。另外，虽省略图示，但上下滑动部35具有外嵌状地安装于引导轴52的自润滑衬套或者具有球形旋转部件的轴承衬套。

接着，模具2在上表面2a上具有多个向上突出状的定位用凸部21、21，冲头引导件3在下表面3b上设置有模具2的定位用凸部21啮合的定位用凹部31、31。

如图6（a）或（b）所示，定位用凸部21（以下也有称作凸部21的情况）绕腔20的铅垂状轴心L2等间隔地设置4处。

多个凸部21、21俯视呈细长突起形状，该细长突起使宽度方向的中心线与以铅垂状轴心L2为中心将360°等分割角度地分割的径向线一致。

另外，在图6（a）中，凸部21与圆形的模具基盘2A形成为一体，是发挥高刚性的结构。

此外，在图6（b）中，凸部21形成于与模具基盘2A不同的部件（所谓的分离式），是能够将面向中心的径向位置微调的结构。

并且，定位用凹部31（以下也有称作凹部31的情况）设置于与凸部21以引导孔30的引导轴心L3和铅垂状轴心L2处于同一轴心上的方式啮合的位置（对应的位置），绕引导轴心L3等间隔地设置4处。凹部31、31俯视呈细长槽形状，该细长槽使槽宽度方向的中心线与以引导轴心L3为中心将360°等分割角度地分割的径向线一致。另外，凸部21及凹部31有3处以上即可。

如图7所述，凸部21具有横截面呈八字形的一对第1倾斜面21d、21d，其横截面呈梯形，凹部31具有横截面呈八字形的一对第2倾斜面31d、31d，其横截面呈梯形槽状。第1倾斜面21d、21d的第1倾斜角度θa和第2倾斜面31d、31d的第2倾斜角度θb设定为相同的值。

第1倾斜角度θa（第2倾斜角度θb）优选的是设定为25°<θa<80°，25°<θb<80°。

此外，如图8所示，两面接触间距离的最短宽度尺寸E希望满足E<3Hc。此外，相对于凸部21的既定高度尺寸Hc，在啮合状态下凸部21和凹部31接触的接触上下尺寸hc优选的是满足hc>0.5Hc。

接着，对涉及本发明的锻模装置的作用（使用方法）进行说明。

从图1所示的待机状态起，使压力机的上盘8降下。于是，如图9所示，铅垂方向的偏载F1、F2、推力（水平方向的力）F3、力矩力（旋转力）M等变形和扭曲错位等不需要的力作用于上盘8。

由于这样的不需要的力，上盘8发生不需要的变动。例如，相对于两点划线所示的基准水平面呈倾斜状，并且在水平方向上错位。即，接触于上盘8的座部件15呈倾斜状，并且在左右水平方向上错位。另外，在图9中，比实际更大地表示上盘8及座部件15的不需要的变动（错位）。

但是，借助凸球状部16d和凹球面状部15d的滑动接触，将相对于上盘8及座部件15的水平面的倾斜缓和（无效化），将调心部件16的下端面16b保持于水平。

进而，借助调心部件16的水平的下端面16b和冲头10的上端面10a的滑动接触，将上盘8及座部件15的水平方向的错位缓和（无效化），防止冲头10在水平方向上错位。

因此，不受由压力机的上盘8的不需要的变动产生的不利影响，保持冲头10的冲头轴心L1与腔20的铅垂状轴心L2一致的状态。

此外，调心部件16被润滑油J包围，所以磨损较少，耐久性优异，可靠且顺畅地滑动，应对上盘8的不需要的变动。

此外，如图10所示，使压力机的上盘8降下时，冲头保持器1、冲头10和冲头引导件3一体状地降下，冲头引导件3接近模具2，以凹部31盖到凸部21上的方式啮合。另外，图10及图11为了使附图易于理解，图示的是在上盘8未发生不需要的变动的状态下工作的情况。

多个凸部21和多个凹部31分别啮合，由此，冲头引导件3相对于模具2被定位，模具2的腔20的铅垂状轴心L2与引导孔30的引导轴心L3一致。

通过这样进行定位，在冲头引导件3和伸缩悬架机构51二者的组装部、冲头引导件3的上下滑动部35和引导轴52二者的组装部处，即使由组装公差产生的间隙（缝隙或游隙）较大，引导孔30的引导轴心L3和腔20的铅垂状轴心L2也可靠地一致。没有必要高精度地进行组装，能够容易地进行模具的制造和设置安装。

然后，如图11所示，当进一步使上盘8降下时，冲头引导件3向下方的移动被与凸部21的啮合阻止，伸缩悬架机构51缩短，冲头10的中间被引导部10d被引导孔30引导，冲头10的下端部10g向腔20插入，将工件W高精度地锻造加工成杯状。例如，能够进行锻造加工品的外周面的轴心和内周面的轴心的同心度误差在10μm以下的超高精度的锻造加工。

此外，通过具备座部件15和调心部件16，能够使压力机的上盘8的变动不影响冲头10。此外，通过定位用凹部31和定位用凸部21的嵌合，能够确保引导孔30和腔20的同心度和垂直度。此外，冲头10的中间被引导部10d被引导孔30引导，冲头10和模具2的腔20间的同心度及垂直度的误差能够抑制为最小限度。

此外，虽省略图示，但作为本发明的其他实施方式，也可以是在图7及图8中上下颠倒地配设的结构。

即构成为，在模具2的上表面2a上，绕腔20的铅垂状轴心L2配设有多个定位用凹部31，在冲头引导件3的下表面3b上，绕引导孔30的引导轴心L3配设有多个啮合于定位用凹部31的向下突出状的定位用凸部21。

另外，本发明能够改变设计，定位用凸部21及定位用凹部31有3个以上即可。凸部21若具有一对第1倾斜面21d、21d，则不限于横截面是梯形，可自由设置形状。凹部31若具有一对第2倾斜面31d、31d，则不限于横截面是梯形槽，可自由设置形状。在向上方拔起时产生较强阻力的情况下，借助设置于底壁部件12的贯通孔12a的下方缩颈状锥形部，将设置于冲头10的上部10e的下方缩颈锥形部以吊颈状卡止来提起。

如上所述，本发明的锻模装置具备设置于压力机的上盘8侧、保持冲头10的上部10e的冲头保持器1，冲头保持器1具备座部件15和调心部件16，所述座部件15具有按压承接面15a并且在下表面15b侧具有凹球状面部15d，所述按压承接面15a承接来自上盘8的向下按压力，所述凹球状面部15d向上方凹陷，所述调心部件16具有凸球状部16d和下端面16b，所述凸球状部16d滑动接触于凹球状面部15d，所述下端面16b滑动接触于冲头10的上端面10a，锻模装置具备供油机构7，所述供油机构7将润滑油J供给至球面状滑动接触部71及平面状滑动接触部72，所述球面状滑动接触部71是凸球状部16d和凹球状面部15d的滑动接触部，所述平面状滑动接触部72是上端面10a和下端面16b的滑动接触部，所以，能够不受来自压力机的不利影响，加工出锻造加工品的同心度的离散（误差）较小的超高精度的锻造品（例如，同心度的离散误差为10μm以下的超高精度的锻造品）。能够稳定地生产超高精度的锻造品，并且在锻造加工（冲压工序）后，没有必要进行机械加工，能够大幅提高生产效率。使调心部件16顺畅地滑动，能够容易且可靠地应对上盘8的不需要的变动。耐久性优异。

此外，本发明的锻模装置具备模具2和冲头引导件3，所述模具2设置于压力机的下盘9侧，并且具有收纳工件W的腔20，所述冲头引导件3设置于上盘8和下盘9之间，并且具有冲头10上下滑动自如地插通的引导孔30，模具2在上表面2a上具有绕腔20的铅垂状轴心L2多处配设的向上突出状的定位用凸部21，冲头引导件3在下表面3b上具有绕引导孔30的引导轴心L3多处配设的定位用凹部31，所述定位用凸部21啮合所述定位用凹部31，所以能够使引导孔30的引导轴心L3可靠且高精度地与腔20的铅垂状轴心L2处于相同轴心上。不需要在冲头引导件3上高精度地组装引导轴52和伸缩悬架机构51，能够容易地进行制造及安装作业。

此外，本发明的锻模装置具备模具2和冲头引导件3，所述模具2设置于压力机的下盘9侧，并且具有收纳工件W的腔20，所述冲头引导件3设置于上盘8和下盘9之间，并且具有冲头10上下滑动自如地插通的引导孔30，模具2在上表面2a上具有绕腔20的铅垂状轴心L2多处配设的定位用凹部31，冲头引导件3在下表面3b上具有绕引导孔30的引导轴心L3多处配设的啮合于定位用凹部31的向下突出状的定位用凸部21，所以能够使引导孔30的引导轴心L3可靠且高精度地与腔20的铅垂状轴心L2处于相同轴心上。不需要在冲头引导件3上高精度地组装引导轴52和伸缩悬架机构51，能够容易地进行制造及安装作业。

附图标记说明

1 冲头保持器；2 模具；2a 上表面；3 冲头引导件；3b 下表面；7 供油机构；8 上盘；9 下盘；10 冲头；10a 上端面；10e上部；15 座部件；15a 按压承接面；15b下表面；15d 凹球状面部；16 调心部件；16b 下端面；16d 凸球状部；20 腔；21 定位用凸部；30 引导孔；31 定位用凹部；71 球面状滑动接触部；72 平面状滑动接触部；J 润滑油；L2 铅垂状轴心；L3 引导轴心；W 工件。