JP2000140976A - 部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向の端面の直角度や平面度が高く、且つ
貫通穴の内周面の面粗さが優れた円筒状部品を、鍛造加
工を主体とする加工によって製造できるようにする。 【解決手段】 圧印鍛造工程（図１(c) ）で両端面に軸
方向へ突き出す凸部５６、５８を形成し、押出し鍛造工
程（図１(d) ）で有底穴９０、９２を形成し、打抜き工
程（図１(e) ）で有底穴９０、９２の底部１１２を抜き
パンチで打ち抜いて貫通穴１２を形成し、面仕上げ工程
（図１(f) ）で抜きパンチの挿入側と反対側からバニシ
工具を押し込んで貫通穴１２の内周面をバニシ仕上げす
るとともに、軸方向から圧縮して前記凸部５６、５８の
先端部を塑性変形させて精度出しする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は部品の製造方法に係
り、特に、鍛造加工を主体として製造する技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ヘリカル歯車を鍛造加工を主体とする加
工で製造することが、例えば特開平８−２０６７７２号
公報に記載されているが、ヘリカル歯車の歯筋に沿って
パンチを強制的に回転させる必要があることから、可動
部分が多くて構造が複雑になる。また、ヘリカル歯車の
歯部を鍛造加工で強制的に成形するため、材料流動が十
分に行われず、ダレや欠損等を生じる可能性があった。
他にも、密閉鍛造による歯車成形が行われているが、歯
の形状によっては十分な材料の充填を行うために高圧力
を加えなければならず、型の耐久性や寿命に問題を抱え
ていた。

【０００３】これに対し、鍛造加工のメリットである材
料歩留りの良さと、切削加工のメリットである加工精度
の良さとから、鍛造加工により予備成形した円筒状の材
料に切削加工を施して歯を形成することが考えられる。
その場合に、円筒状の材料を鍛造加工によって製造する
方法としては、例えば図１１に示すように、先ず(a)に
おいて円柱形状の丸棒材から所定長さの粗材２００を切
り出し、(b) で目的とする円筒状部品２０２（(d) 参
照）の外径と略等しい外径寸法となるように軸方向から
すえ込み鍛造を行う。また、(c) で、形成すべき貫通穴
２０４と略等しい径寸法の有底穴２０６を押出し鍛造に
よって形成し、(d) で有底穴２０６の底部２０８を抜き
パンチによって打ち抜くことにより、目的とする円筒状
部品２０２が得られる。図１１の各図の一点鎖線は中心
線で、左側半分は断面図である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな円筒状部品２０２の製造方法においては、軸方向の
端面２１０の面精度（中心線に対する直角度や平面度な
ど）が十分に得られず、その後に端面２１０を基準面と
して歯切り加工などを行う場合に加工精度が損なわれる
という問題があった。すなわち、(c) の押出し鍛造で
は、有底穴２０６内にポンチが押し込まれることによ
り、その部分の材料が軸方向へ流れるが、中心線まわり
において必ずしも均等ではないなど、十分な面精度が得
られないのである。(d) の打抜き加工の後に、外周面お
よび内周面を拘束しつつ軸方向に圧縮することにより端
面２１０の精度出しを行うことも考えられるが、型破損
等を防止する上で型と材料との間に隙間を設ける必要が
あるため、高い面精度を得ることは困難である。

【０００５】また、貫通穴２０４の内周面には、底部２
０８が存在した部分にせん断によるバリが残存し、十分
な面精度（面粗さなど）が得られないという別の問題も
あった。

【０００６】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、軸方向の端面の直角
度や平面度が高い部品、貫通穴の内周面の面粗さが優れ
た円筒状部品を、それぞれ鍛造加工を主体として製造で
きるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、第１発明は、軸方向の少なくとも一方の端面が基
準面として使用される金属製の部品の製造方法であっ
て、前記端面またはその端面となる部分に前記軸方向へ
突き出す凸部を形成し、その後、その軸方向の端面以外
の面の変形を防止しつつその軸方向から圧縮して、その
凸部の先端面を前記基準面として使用できるように精度
出しすることを特徴とする。

【０００８】第２発明は、中心部に断面円形の貫通穴を
有する金属製の円筒状の部品を製造する方法であって、
(a) 所定の粗材に鍛造加工を施すことにより、外径寸法
が前記部品の外径と略等しく且つ軸方向長さがその部品
の軸方向長さより短い円柱形状を成しているとともに、
軸方向の少なくとも一方の端面であって前記貫通穴より
外側になる部分の一部に、軸方向へ突き出す円環形状の
凸部がその円柱形状の中心線と略同心に設けられている
第１中間品を製造する第１中間品製造工程と、(b) その
第１中間品の外周面を拘束しつつその第１中間品の中心
部に前記貫通穴と略等しい径寸法の有底穴を鍛造加工に
よって形成することにより、軸方向長さが前記部品の軸
方向長さと略等しい第２中間品を製造する第２中間品製
造工程と、(c) その第２中間品の前記有底穴の底部を打
ち抜いて前記貫通穴を形成し、円筒状の第３中間品を製
造する第３中間品製造工程と、(d) その第３中間品の外
周面および内周面の変形を防止しつつその第３中間品を
軸方向から圧縮し、前記円環形状の凸部の先端面を所定
形状に精度出しする面仕上げ工程とを有することを特徴
とする。

【０００９】第３発明は、断面円形の貫通穴を有する金
属製の部品を製造する方法であって、(a) 所定の粗材に
前記貫通穴と略等しい径寸法の有底穴を鍛造加工によっ
て形成する有底穴加工工程と、(b) 抜きパンチを前記有
底穴内に挿入して底部を打ち抜き、前記貫通穴を形成す
る打抜き工程と、(c) 前記抜きパンチの挿入側と反対側
からバニシ工具を前記貫通穴内に押し込んで、その貫通
穴の内周面をバニシ仕上げする面仕上げ工程とを有する
ことを特徴とする。

【００１０】第４発明は、中心部に断面円形の貫通穴を
有する金属製の円筒状の部品を製造する方法であって、
(a) 所定の粗材に鍛造加工を施すことにより、外径寸法
が前記部品の外径と略等しく且つ軸方向長さがその部品
の軸方向長さより短い円柱形状を成しているとともに、
軸方向の少なくとも一方の端面であって前記貫通穴より
外側になる部分の一部に、軸方向へ突き出す円環形状の
凸部がその円柱形状の中心線と略同心に設けられている
第１中間品を製造する第１中間品製造工程と、(b) その
第１中間品の外周面を拘束しつつその第１中間品の中心
部に前記貫通穴と略等しい径寸法の有底穴を鍛造加工に
よって形成することにより、軸方向長さが前記部品の軸
方向長さと略等しい第２中間品を製造する第２中間品製
造工程と、(c) その第２中間品の前記有底穴内に抜きパ
ンチを挿入することにより、その有底穴の底部を打ち抜
いて前記貫通穴を形成し、円筒状の第３中間品を製造す
る第３中間品製造工程と、(d) その第３中間品の外周面
および内周面の変形を防止しつつその第３中間品を軸方
向から圧縮し、前記円環形状の凸部の先端面を所定形状
に精度出しするとともに、前記抜きパンチの挿入側と反
対側からバニシ工具を前記貫通穴内に押し込んで、その
貫通穴の内周面をバニシ仕上げする面仕上げ工程とを有
することを特徴とする。

【００１１】

【発明の効果】第１発明の部品の製造方法においては、
軸方向の少なくとも一方の端面が基準面として使用され
る場合に、その端面またはその端面となる部分に軸方向
へ突き出す凸部を形成し、その後、その軸方向の端面以
外の面の変形を防止しつつ軸方向から圧縮して、その凸
部の先端面を基準面として使用できるように精度出しす
るようになっている。すなわち、端面のうち凸部き先端
面以外の部分は必ずしも精度が要求されないため、圧縮
に伴う金属流動の受け皿として成形型との間に隙間を設
けることが可能で、端面以外の面の拘束等に拘らず凸部
の先端面を圧縮により確実に塑性変形させて、高い面精
度（軸心に対する直角度や平面度など）を得ることがで
きるようになるのである。これにより、その凸部の先端
面を基準面として後工程の歯切り加工などを高い精度で
行うことができるようになる。

【００１２】第２発明は、端面に設けられた凸部の先端
面が基準面として使用されるか否かは別として、実質的
に第１発明の一実施態様に相当するもので、凸部の先端
面が高い面精度で形成される。凸部は円柱形状の段階で
形成されるため、貫通穴を空けた後で凸部を形成する場
合に比較して、型構造が簡単に構成される。第２中間品
製造工程では、有底穴部分の金属が軸方向へ流動させら
れるため、凸部が設けられた端面側から有底穴が形成さ
れる場合には凸部を含む端面形状が変形するが、第１中
間品の外径寸法が維持されるため、有底穴より外周側の
端面は単に軸方向へ押し動かされるだけであり、凸部が
分からなくなる程大きく変形させられることはなく、面
仕上げ工程で凸部の先端面が全周に亘って確実に塑性変
形させられて精度出しされる。

【００１３】第３発明では、鍛造加工により有底穴を形
成した後、その有底穴の底部を抜きパンチで打ち抜いて
貫通穴を形成する場合に、抜きパンチの挿入側と反対側
からバニシ工具を押し込んで貫通穴内周面をバニシ仕上
げするようになっているため、抜きパンチで打ち抜く際
に形成されたバリがバニシ仕上げによって押し潰され、
高い面精度（面粗さなど）が得られる。特に、抜きパン
チの挿入側と反対側からバニシ工具を押し込むため、バ
リが押し戻されるように内周面の破断部位、すなわち抜
きパンチで破断された有底穴の底部部分に押圧され、一
層高い面精度が得られる。すなわち、抜きパンチと同じ
方向からバニシ工具を押し込むと、バリが更に引き延ば
され、有底穴加工で形成された有底穴の内周面に押し着
けられるだけで、その部分が肉盛りされた状態になり、
必ずしも高い面精度が得られないのである。バリは、金
属組織が抜きパンチによって引き千切られたものである
ため、その引張方向すなわち抜きパンチの挿入方向と同
じ方向へバニシ工具を移動させても、バリが完全に取り
除かれることはなく、内周面に圧着されてしまうのであ
る。

【００１４】第４発明は、第２発明および第３発明の両
方の要件を具備するものであり、端面に設けられた凸部
の先端面が高い面精度（軸心に対する直角度や平面度な
ど）で形成されるとともに、貫通穴の内周面が高い面精
度（面粗さなど）で形成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、例えばヘリカル歯車等
の歯車粗材として用いられる円筒状部品の製造に好適に
適用されるが、歯車粗材以外の円筒状部品の製造にも適
用され得ることは勿論、第１発明については円柱形状な
ど円筒状以外の部品にも適用され得る。

【００１６】端面に設けられる凸部の先端面は、一般的
には中心線に対して直角な平坦面である場合が多いが、
中心線に対して直角な平面から所定角度だけ傾斜してい
ても良いなど、部品の使用形態などに応じて適宜設定さ
れる。

【００１７】第２発明では、貫通穴を形成する前に凸部
を設け、貫通穴を形成した後に凸部の先端面の精度出し
を行うようになっているが、第１発明の実施に際して
は、貫通穴を形成した後に鍛造加工（圧印加工など）或
いはその他の加工によって凸部を設けるとともに、その
後で凸部を圧縮して先端面の精度出しを行うようにして
も良い。第１発明では、必ずしも円環形状の凸部を設け
る必要はなく、中心部に円柱形状の凸部を設けるように
しても良い。

【００１８】凸部は何れか一方の端面だけでも良いが、
その後の取扱いの容易性から両端面に設けることが望ま
しい。また、凸部は製品状態（円筒状の部品）において
端面の一部、すなわち円環形状の端面の内周側、外周
側、或いはその中間位置に設けられるが、例えば外歯の
歯車粗材として用いる場合には、歯と関係のない内周側
部分に設けることが望ましく、内歯の歯車粗材として用
いる場合には、歯と関係のない外周側部分に設けること
が望ましいなど、その後の使用形態などに応じて適宜定
められる。

【００１９】第１中間品製造工程は、例えば(a) 外径寸
法が前記部品の外径より小さい円柱状粗材を丸棒材から
切り出す切出し工程と、(b) 外径寸法が部品の外径と略
等しく且つ軸方向長さが部品の軸方向長さより短くなる
ように、前記円柱状粗材を軸方向にすえ込み鍛造するす
え込み鍛造工程と、(c) その後に圧印加工などで端面に
凸部を形成する圧印鍛造工程とを有することが望まし
い。すなわち、外径寸法が前記部品の外径と略等しく且
つ軸方向長さがその部品の軸方向長さより短い円柱形状
を成している円柱状粗材を丸棒材などから切り出して用
意し、その円柱状粗材の端面に鍛造加工（圧印加工な
ど）によって凸部を形成することも可能であるが、切断
面に歪が存在するとともに、金属組織（メタルフロー）
が切断された切断面に凸部が設けられるため好ましくな
いのである。丸棒材は一般にメタルフローが軸方向に揃
っているため、鍛造加工を行う上で好適に用いられる。

【００２０】第２中間品製造工程で第１中間品に設けら
れる有底穴は、第１中間品の両端面から設けることが望
ましいが、何れか一方の端面（凸部が設けられた端面と
は限らない）のみから有底穴を形成するようにしても良
い。第３発明の有底穴加工工程も同様で、貫通穴を形成
すべき部分の両側から有底穴を形成することが望ましい
が、一方の面のみから有底穴を形成するようにしても良
い。また、この第３発明の有底穴加工工程においても、
精度の高い貫通穴を形成する上で外周面を拘束して有底
穴を鍛造加工することが望ましいが、外周面の拘束は必
ずしも必須の要件ではない。

【００２１】凸部の先端を圧縮鍛造などで圧縮して精度
出しする際には、部品の外周面や内周面の変形を防止す
るために拘束ダイスなどで拘束しておくことが望ましい
が、凸部の圧縮変形量が少ない場合や、凸部の形成位置
が端面の内外周の中間位置である場合など、凸部の圧縮
による塑性変形で外周面や内周面が変形する恐れがない
場合は、必ずしもそれ等の面を拘束する必要はない。第
１発明、第２発明、第４発明の「変形を防止しつつ」と
は、圧縮鍛造に伴って変形する場合は拘束ダイスなどで
拘束して変形を防止するが、圧縮鍛造時に変形する恐れ
がない場合は、必ずしも特別な拘束手段を設ける必要は
なく、変形しないように必要に応じて拘束手段が設けら
れれば良いという趣旨である。

【００２２】第４発明の面仕上げ工程では、例えばバニ
シ工具を貫通穴内に押し込んでバニシ仕上げするととも
に、そのバニシ工具で内周面を拘束しつつ軸方向から圧
縮することにより、凸部の先端面の精度出しを１回のプ
レス工程で行うことが望ましいが、バニシ工具による貫
通穴のバニシ仕上げと凸部先端面の精度出しとを異なる
プレス工程で行うようにしても良い。バニシ工具による
内周面の拘束は、特に端面の内周側部分に凸部を形成し
た場合に有効である。

【００２３】以下、本発明の一実施例を図面を参照しつ
つ詳細に説明する。図１は、本発明方法に従って円筒状
部品１０を製造する際の手順を説明する図である。円筒
状部品１０は、中心部に断面円形の貫通穴１２を有する
金属製の円筒状の部品で、円環形状を成す両端面１４、
１６には、それぞれ内周側に軸方向へ突き出す円環形状
の凸部１４ａ、１６ａが設けられているとともに、その
凸部１４ａ、１６ａの先端面が中心線に対して直角な平
坦面とされている。この円筒状部品１０は、ヘリカル歯
車等の外歯歯車の粗材で、後工程において凸部１４ａ、
１６ａよりも外周側の部分に切削加工により歯が形成さ
れるが、この切削加工は凸部１４ａまたは１６ａの先端
面を基準面として行われる。図１の各図(a) 〜(f) の一
点鎖線は、何れも中心線を表しており、中心線よりも左
側半分は断面図である。

【００２４】図１の(a) は切出し工程で、目的とする円
筒状部品１０の外径寸法より小さい外径寸法の丸棒材を
所定の長さ寸法で切断して円柱状粗材２０を用意する。
丸棒材は引抜き加工などによって得られたもので、メタ
ルフローが軸方向に揃っており、円柱状粗材２０も同様
であるが、両端面２２、２４には切断時の歪が残ってい
る。本実施例では、プレスのせん断加工によって切断す
るようになっており、せん断による歪が存在する。

【００２５】図１の(b) はすえ込み鍛造工程で、前記円
柱状粗材２０を軸方向にすえ込み鍛造することにより、
外径寸法が円筒状部品１０の外径と略等しく且つ軸方向
長さが円筒状部品１０の軸方向長さより短い略円柱形状
の中間品３０を製造する。図２および図３の鍛造装置３
２は、図１(b) のすえ込み鍛造を行う鍛造装置の一例
で、図２は、円柱状粗材２０が図示しない搬送装置によ
り下部ダイス３４上に略垂直に載置され、押えパンチ３
６で位置決めされた状態である。押えパンチ３６は、ス
プリング３８によって下方へ付勢されており、このスプ
リング３８の付勢力に従って円柱状粗材２０を下部ダイ
ス３４上に位置決め保持する一方、上型４０が下降させ
られるのに伴って収容穴４２内に相対的に押し込まれ、
摺動部材４４が上側移動端に達することにより、押えパ
ンチ３６の下端面は成形パンチ４６の成形面（下端面）
と略一致させられる。そして、その状態で更に上型４０
が下降させられると、図３に示すように円柱状粗材２０
は上記押えパンチ３６、成形パンチ４６、下部ダイス３
４、および下部ダイス３４上に配設されたリングダイス
４８によって囲まれた略密閉した空間内において軸方向
に圧縮され、中間品３０とされる。リングダイス４８の
内径寸法は円筒状部品１０の外径寸法と略等しい。な
お、下死点において成形パンチ４６とリングダイス４８
との間には僅かな隙間が存在するとともに、下部ダイス
３４の中心部にはノックアウトピン５０が配設されてい
る。

【００２６】このようにすえ込み鍛造が行われることに
より、切断時に生じた歪が是正され、軸心まわりの重量
バランスが改善される。また、リングダイス４８の内壁
面の下部は、径寸法が漸減するように傾斜面（テーパ
面）が設けられており、中間品３０の一方の端部５２側
の外周面５４は、その傾斜面に対応して端部５２に近づ
くに従って僅かに小径となるテーパ面とされている。

【００２７】図１の(c) は圧印鍛造工程で、中間品３０
の両端面に圧印加工が施されることにより、前記貫通穴
１２よりも外側になる部分の一部、具体的には前記凸部
１４ａ、１６ａに対応するように貫通穴１２に連続する
内周側の部分に、軸方向へ突き出す円環形状の凸部５
６、５８が中心線と略同心に設けられた中間品６０が製
造される。凸部５６、５８は、幅寸法および突出寸法が
それぞれ等しい略同一形状で、突出寸法は約０．５５ｍ
ｍである。図４および図５の鍛造装置６２は、図１(c)
の圧印鍛造を行う鍛造装置の一例で、図４は、中間品３
０が図示しない搬送装置によりダイス６４内に配置され
るとともに、押えパンチ６６で位置決めされた状態であ
り、図５はダイス６４およびパンチ６８により圧印鍛造
が行われ、凸部５６、５８を有する中間品６０に成形さ
れた状態である。中間品３０は、前記端部５２側、すな
わちテーパ形状の外周面５４が形成された側が上になる
ように上下反転した姿勢で配置され、図５に示すように
パンチ６８によって押圧される際に、ダイス６４の開口
部とパンチ６８との間から粗材が溢れ出すことが防止さ
れる。

【００２８】押えパンチ６６は、スプリング７０によっ
て下方へ付勢されており、このスプリング７０の付勢力
に従って中間品３０を位置決め固定する一方、上型７２
が下降させられるのに伴って収容穴７４内に相対的に押
し込まれ、摺動部材７６が上側移動端に達することによ
り、押えパンチ６６の下端面は第１リングパンチ７８の
下端面と略一致させられる。押えパンチ６６は、前記貫
通穴１２の内径すなわち凸部５６の内径と略等しい外径
寸法で、第１リングパンチ７８の内径寸法は凸部５６の
外径寸法と略等しく、それ等の間には、下端面が凸部５
６の突出寸法だけ凹むように第２リングパンチ８０が配
設されている。これ等の押えパンチ６６、第１リングパ
ンチ７８、第２リングパンチ８０によってパンチ６８が
構成されている。

【００２９】前記ダイス６４は、ノックアウトピン８
２、第１リングダイス８４、第２リングダイス８６、お
よび外周面拘束ダイス８８から構成されている。ノック
アウトピン８２は、前記貫通穴１２の内径すなわち凸部
５８の内径と略等しい外径寸法で、第１リングダイス８
４の内径寸法は凸部５８の外径寸法と略等しく、それ等
の間の第２リングダイス８６は、上端面が凸部５８の突
出寸法だけ凹むように配設されている。また、外周面拘
束ダイス８８は、第１リングダイス８４上に配設されて
いるとともに、その内径寸法は円筒状部品１０の外径寸
法、すなわち中間品３０の外径寸法と略等しく、中間品
３０を同心に位置決めするとともに外周面を拘束した状
態で圧印鍛造が行われる。

【００３０】本実施例では、上記図１(a) の切出し工
程、図１(b) のすえ込み鍛造工程、および図１(c) の圧
印鍛造工程が、第２発明、第４発明の第１中間品製造工
程に相当し、中間品６０は第１中間品に相当する。

【００３１】図１の(d) は押出し鍛造工程で、中間品６
０の外周面６０ｆを拘束しつつ両端面の中心部、すなわ
ち前記凸部５６、５８の内側部分に貫通穴１２と等しい
径寸法の有底穴９０、９２を形成することにより、軸方
向長さが前記円筒状部品１０の軸方向長さと略等しい中
間品９４が製造される。図６の鍛造装置９６は、図１
(d) の押出し鍛造を行う鍛造装置の一例で、パンチ９８
およびダイス１００により中間品６０に押出し鍛造が行
われ、有底穴９０、９２を有する中間品９４に成形され
た状態である。図１(d) の押出し鍛造工程は、第２発
明、第４発明の第２中間品製造工程で、第３発明の有底
穴加工工程に相当し、中間品９４は第２中間品に相当す
る。

【００３２】上記パンチ９８は、貫通穴１２と略等しい
外径の中心パンチ１０２と、その外周側に配設されたリ
ングパンチ１０４とから成り、リングパンチ１０４の内
周側には凸部５６に対応する凹みが設けられて、中間品
６０の凸部５６が略そのままの形状で維持されるように
なっている。中心パンチ１０２は、中間品６０における
凸部５６の突出寸法より大きく突き出しており、これに
より有底穴９０が形成される。ダイス１００は、貫通穴
１２と等しい外径のノックアウトピン１０６、その外周
側に配設された幅寸法が凸部５８の幅寸法と等しいリン
グダイス１０８、および内径寸法が円筒状部品１０の外
径寸法すなわち中間品６０の外径寸法と等しい外周面拘
束ダイス１１０から構成されている。ノックアウトピン
１０６は、リングダイス１０８の上端面から凸部５８の
突出寸法よもり十分に大きく上方へ突き出しており、パ
ンチ９８が下降させられて中間品６０がノックアウトピ
ン１０６に押圧されることにより、ノックアウトピン１
０６が中間品６０に食い込み、その部分の粗材がノック
アウトピン１０６と外周面拘束ダイス１１０との間の環
状空間へ流動させられることにより、有底穴９０より深
い有底穴９２が形成されるとともに、軸方向長さが円筒
状部品１０の軸方向長さと略等しい中間品９４が得られ
る。有底穴９０部分の粗材が軸方向の下方へ流動させら
れるが、外周面拘束ダイス１１０によって中間品６０の
外径寸法が維持されるため、凸部５８およびそれより外
側の端面は単に軸方向の下方へ押し動かされるだけで、
凸部５８は中間品６０の時の形状が略そのまま維持され
る。また、中間品６０は外周面拘束ダイス１１０内に挿
入されることにより同心に位置決め保持される。成形さ
れた中間品９４の下端部、厳密には凸部５８と、リング
ダイス１０８の上端面との間には僅かな隙間が残るよう
になっている。

【００３３】図１の(e) は打抜き工程で、中間品９４の
一方の有底穴９２内に抜きパンチを挿入することによ
り、有底穴９０、９２の間に存在する底部１１２を打ち
抜いて前記貫通穴１２を形成し、円筒状の中間品１１４
を製造する。図７のプレス機械１１６は、図１(e) の打
抜き加工（ピアス加工）を行うプレス機械の一例で、円
筒状の押えパンチ１１８および円柱状の抜きパンチ１２
０により中間品９４の底部１１２を打ち抜いて貫通穴１
２を有する中間品１１４とする。この図１(e) の打抜き
工程は、第２発明、第４発明の第３中間品製造工程で、
第３発明の打抜き工程に相当し、中間品１１４は第３中
間品に相当する。

【００３４】上記押えパンチ１１８の下端面は、外径寸
法が中間品９４の外径と同じか僅かに小さいとともに、
内径寸法が凸部５６の内径寸法と同じか僅かに大きく、
且つ凸部５６に対応する凹部が設けられており、凸部５
６の形状を維持するようになっている。抜きパンチ１２
０の上端面は、外径寸法が有底穴９２の内径より僅かに
小さいとともに、その外周縁部にせん断刃が設けられて
おり、押えパンチ１１８によって中間品９４が下方へ押
圧されることにより、抜きパンチ１２０が相対的に有底
穴９２内に挿入され、せん断刃によって底部１１２を上
方へ打ち抜く。抜きパンチ１２０の周囲には、中間品９
４の外径と略等しい内径寸法の位置決めダイス１２２が
同心に配設されており、中間品９４を同心に位置決めす
るようになっている。また、打ち抜かれた底部１１２
は、打抜き加工が繰り返されるのに伴って新たな底部１
１２が上方へ打ち抜かれることにより、押えパンチ１１
８の円筒内を順次上方へ押し上げられ、排出穴１２４か
ら外部へ排出される。

【００３５】ここで、中間品１１４の貫通穴１２の内周
面には、底部１１２が存在した部分に微小な段差１２６
が残っている。図９の(a) は、中間品１１４の断面のメ
タルフローＦを簡略して示す図で、メタルフローＦは底
部１１２部分で圧縮され、上記打抜き加工で底部１１２
が打ち抜かれることにより破断されるとともに、そのメ
タルフローＦの破断部がバリとして貫通穴１２内に残っ
て段差１２６になる。図９の(b) は、その段差（バリ）
１２６付近を拡大した図で、底部１１２が抜きパンチ１
２０によって上方へ打ち抜かれる際にメタルフローＦが
引き千切られ、上方へ傾斜した状態で残存する。

【００３６】図１の(f) は面仕上げ工程で、前記抜きパ
ンチ１２０の挿入側と反対側からバニシ工具を前記貫通
穴１２内に押し込んで、その貫通穴１２の内周面をバニ
シ仕上げするとともに、中間品１１４の外周面および内
周面を拘束しつつその中間品１１４を軸方向から圧縮し
て前記凸部５６、５８の先端面を所定形状に精度出しす
る。図８の鍛造装置１３０は、図１(f) の面仕上げを行
う鍛造装置の一例で、ダイス１３２内に凸部５６側が下
向きになるように上下反転して配設された中間品１１４
が、円筒状の押えパンチ１３４によって下方へ押圧され
ることにより、円柱状のバニシ工具１３６が凸部５６側
から貫通穴１２内に押し込まれ、その貫通穴１２の内周
面がバニシ仕上げされるとともに、そのバニシ工具１３
６で内周面を拘束しつつ外周面拘束ダイス１３８で外周
面を拘束した状態で軸方向から圧縮することにより、両
端面の凸部５６、５８の先端面の精度出しが１回のプレ
ス工程で行われ、目的とする円筒状部品１０が得られ
る。この図１(f) の面仕上げ工程は、第２発明、第３発
明、第４発明の面仕上げ工程である。

【００３７】上記押えパンチ１３４の下端面は、外径寸
法が中間品１１４の外径と略同じで、内径寸法が有底穴
１２の内径と略同じで、且つ凸部５８の突出寸法より僅
かに小さい深さの凹部が凸部５８に対応して内周側に設
けられており、中間品１１４を下方へ押圧して圧縮する
ことにより凸部５８の先端が塑性変形させられ、押えパ
ンチ１３４の下端面に対応する形状の凸部１４ａが鍛造
成形される。凸部１４ａの突出寸法は約０．５０ｍｍ
で、凸部５８に比較して０．０５ｍｍ程度圧縮される。
バニシ工具１３６は、外径寸法が貫通穴１２の内径と略
等しく、貫通穴１２内に押し込まれることにより内周面
をバニシ仕上げするとともに、その貫通穴１２内に押し
込まれた状態で軸方向から圧縮鍛造が行われる際には、
中間品１１４の内周面を拘束する。バニシ工具１３６の
周囲には、内径寸法が凸部５６の外径寸法と略等しい第
１リングダイス１４０が配設されているとともに、それ
等の間には、上端面が凸部５６の突出寸法より小さい所
定寸法だけ第１リングダイス１４０より低くなるように
第２リングダイス１４２が配設されており、押えパンチ
１３４によって中間品１１４が下方へ押圧されると、凸
部５６の先端が第２リングダイス１４２に当接させられ
て塑性変形させられ、第２リングダイス１４２の先端面
形状に対応する先端面を有する凸部１６ａが鍛造成形さ
れる。また、外周面拘束ダイス１３８は、第１リングダ
イス１４０上に配設されているとともに、その内径寸法
は円筒状部品１０の外径寸法、すなわち中間品１１４の
外径寸法と等しく、中間品１１４を同心に位置決めする
とともに外周面を拘束した状態で圧縮鍛造が行われる。

【００３８】ここで、バニシ工具１３６は前記抜きパン
チ１２０の挿入側と反対側、すなわち凸部５６を有する
端部側で、前記図９の(b) では上方側から下方へ向かっ
て貫通穴１２内に押し込まれるため、バリが押し戻され
るように内周面の破断部位、すなわち抜きパンチ１２０
で破断された底部１１２の切断部位に押圧され、段差１
２６が良好に解消して高い面精度（面粗さ）が得られ
る。すなわち、抜きパンチ１２０と同じ方向（図９(b)
の下側）からバニシ工具１３６を押し込むと、バリが更
に上方へ引き延ばされ、貫通穴１２（厳密には有底穴９
０部分）の内周面に押し着けられるだけで、その部分が
肉盛りされた状態になり、必ずしも高い面精度が得られ
ないのである。バリは、メタルフローＦが抜きパンチ１
２０によって引き千切られたものであるため、その引張
方向すなわち抜きパンチ１２０の挿入方向と同じ方向へ
バニシ工具１３６を移動させても、バリが完全に取り除
かれることはなく、内周面に圧着されてしまうのであ
る。

【００３９】一方、押えパンチ１３４と第２リングダイ
ス１４２との間で中間品１１４が圧縮鍛造された状態、
すなわち円筒状部品１０に成形された状態において、そ
の円筒状粗材１０と第１リングダイス１４０の上端面と
の間には図１０に示すように僅かな隙間が残るようにな
っており、外周面および内周面の拘束に拘らず凸部５６
の先端部が全周に亘って確実に塑性変形させられ、第２
リングダイス１４２の上端面に対応する面形状に高い精
度で成形される。従って、円筒状部品１０の両端面１
４、１６の凸部１４ａ、１６ａの先端面は、何れも図１
(f) の面仕上げ工程の圧縮鍛造で高い面精度に精度出し
され、本実施例では中心線に対して直角な平坦面に高い
精度で成形される。第２リングダイス１４２の上端面お
よび押えパンチ１３４の下端面の凹部は、何れも中心線
に対して直角な平坦面にて構成されている。また、この
ように隙間が存在することから、鍛造加圧力が低くて済
むとともに優れた型寿命が得られる。なお、凸部１６ａ
の突出寸法も約０．５０ｍｍで、凸部５６に比較して
０．０５ｍｍ程度圧縮されるが、この圧縮寸法は凸部５
６、５８の全周における突出寸法のばらつきなどを考慮
して、全周に亘って圧縮鍛造が行われるように適宜定め
られる。また、押えパンチ１３４の下端面の外周側部分
（凹部以外の部分）と円筒状部品１０との間に隙間が形
成されても良い。

【００４０】このように本実施例の円筒状部品１０は鍛
造加工（図１の(b) 、(c) 、(d) 、(f) ）を主体とする
加工で製造されるため、材料歩留りが優れているととも
に、両端部から外周部にかけてメタルフローＦが繋がっ
ているため、特に外周部側において優れた機械的特性が
得られる。

【００４１】また、中間品６０の段階で圧印鍛造（図１
(c) ）により両端面に軸方向へ突き出す凸部５６、５８
を形成し、貫通穴１２を形成した後に面仕上げ工程（図
１(f) ）で軸方向から圧縮して、その凸部５６、５８の
先端部を塑性変形させて精度出しするようになっている
ため、凸部１４ａ、１６ａの先端面の面精度（軸心に対
する直角度や平面度）が高く、その凸部１４ａ、１６ａ
の先端面を基準面として後工程の歯切り加工などを高い
精度で行うことができる。特に、上記凸部５６、５８は
円柱形状の段階で形成されるため、貫通穴１２を空けた
後で凸部５６、５８を形成する場合に比較して、型構造
が簡単に構成される。

【００４２】また、押出し鍛造工程（図１(d) ）で有底
穴９０、９２を形成した後、その有底穴９０、９２の底
部１１２を抜きパンチ１２０で打ち抜いて貫通穴１２を
形成し（図１(e) ）、その後、抜きパンチ１２０の挿入
側と反対側からバニシ工具１３６を押し込んで貫通穴１
２の内周面をバニシ仕上げする（図１(f) ）ようになっ
ているため、抜きパンチ１２０で打ち抜く際に形成され
たバリがバニシ仕上げによって押し潰され、高い面精度
（面粗さ）が得られる。このため、特に切削加工などの
仕上げ加工を必要とすることなく、円筒状部品１０を歯
車粗材としてそのまま用いることが可能である。

【００４３】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、
本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加
えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に従って円筒状部品を製造する際の
製造工程の一例を説明する図である。

【図２】図１の(b) のすえ込み鍛造工程で使用される鍛
造装置の一例を示す断面図で、ワークが位置決めされた
状態である。

【図３】図２の鍛造装置によってワークにすえ込み鍛造
が行われた状態である。

【図４】図１の(c) の圧印鍛造工程で使用される鍛造装
置の一例を示す断面図で、ワークが位置決めされた状態
である。

【図５】図４の鍛造装置によってワークに圧印鍛造が行
われた状態である。

【図６】図１の(d) の押出し鍛造工程で使用される鍛造
装置の一例を示す断面図で、ワークに押出し鍛造が行わ
れた状態である。

【図７】図１の(e) の打抜き工程で使用されるプレス機
械の一例を示す断面図で、ワークに打抜き加工が行われ
た状態である。

【図８】図１の(f) の面仕上げ工程で使用される鍛造装
置の一例を示す断面図で、ワークにバニシ仕上げおよび
圧縮鍛造が行われた状態である。

【図９】図１の(e) の打抜き工程で得られた中間品のメ
タルフローＦおよび打抜きに伴って生じるバリを説明す
る図である。

【図１０】図８の鍛造装置の成形時（下死点）に生じる
隙間を説明する断面図である。

【図１１】鍛造加工を主体とする加工で円筒状部品を製
造する際の製造工程の比較例を説明する図である。

【符号の説明】

１０：円筒状部品 １２：貫通穴 １４ａ、１６ａ：凸部 ５６、５８：凸部 ６０：中間品（第１中間品） ９０、９２：有底穴 ９４：中間品（第２中間品） １１２：底部 １１４：中間品（第３中間品） １２０：抜きパンチ １３６：バニシ工具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C058 AA01 AA09 AA12 AA14 AA16 AB04 BA05 BB04 CA02 CB01 CB05 4E087 AA08 CA14 CA33 DA05 DB01 EC02 EC13 EC19 EC38 EC39 EE02 HA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向の少なくとも一方の端面が基準面
   として使用される金属製の部品の製造方法であって、 前記端面または該端面となる部分に前記軸方向へ突き出
   す凸部を形成し、その後、該軸方向の端面以外の面の変
   形を防止しつつ該軸方向から圧縮して、該凸部の先端面
   を前記基準面として使用できるように精度出しすること
   を特徴とする部品の製造方法。
2. 【請求項２】 中心部に断面円形の貫通穴を有する金属
   製の円筒状の部品を製造する方法であって、 所定の粗材に鍛造加工を施すことにより、外径寸法が前
   記部品の外径と略等しく且つ軸方向長さが該部品の軸方
   向長さより短い円柱形状を成しているとともに、軸方向
   の少なくとも一方の端面であって前記貫通穴より外側に
   なる部分の一部に、軸方向へ突き出す円環形状の凸部が
   該円柱形状の中心線と略同心に設けられている第１中間
   品を製造する第１中間品製造工程と、 該第１中間品の外周面を拘束しつつ該第１中間品の中心
   部に前記貫通穴と略等しい径寸法の有底穴を鍛造加工に
   よって形成することにより、軸方向長さが前記部品の軸
   方向長さと略等しい第２中間品を製造する第２中間品製
   造工程と、 該第２中間品の前記有底穴の底部を打ち抜いて前記貫通
   穴を形成し、円筒状の第３中間品を製造する第３中間品
   製造工程と、 該第３中間品の外周面および内周面の変形を防止しつつ
   該第３中間品を軸方向から圧縮し、前記円環形状の凸部
   の先端面を所定形状に精度出しする面仕上げ工程とを有
   することを特徴とする部品の製造方法。
3. 【請求項３】 断面円形の貫通穴を有する金属製の部品
   を製造する方法であって、 所定の粗材に前記貫通穴と略等しい径寸法の有底穴を鍛
   造加工によって形成する有底穴加工工程と、 抜きパンチを前記有底穴内に挿入して底部を打ち抜き、
   前記貫通穴を形成する打抜き工程と、 前記抜きパンチの挿入側と反対側からバニシ工具を前記
   貫通穴内に押し込んで、該貫通穴の内周面をバニシ仕上
   げする面仕上げ工程と を有することを特徴とする部品の製造方法。
4. 【請求項４】 中心部に断面円形の貫通穴を有する金属
   製の円筒状の部品を製造する方法であって、 所定の粗材に鍛造加工を施すことにより、外径寸法が前
   記部品の外径と略等しく且つ軸方向長さが該部品の軸方
   向長さより短い円柱形状を成しているとともに、軸方向
   の少なくとも一方の端面であって前記貫通穴より外側に
   なる部分の一部に、軸方向へ突き出す円環形状の凸部が
   該円柱形状の中心線と略同心に設けられている第１中間
   品を製造する第１中間品製造工程と、 該第１中間品の外周面を拘束しつつ該第１中間品の中心
   部に前記貫通穴と略等しい径寸法の有底穴を鍛造加工に
   よって形成することにより、軸方向長さが前記部品の軸
   方向長さと略等しい第２中間品を製造する第２中間品製
   造工程と、 該第２中間品の前記有底穴内に抜きパンチを挿入するこ
   とにより、該有底穴の底部を打ち抜いて前記貫通穴を形
   成し、円筒状の第３中間品を製造する第３中間品製造工
   程と、 該第３中間品の外周面および内周面の変形を防止しつつ
   該第３中間品を軸方向から圧縮し、前記円環形状の凸部
   の先端面を所定形状に精度出しするとともに、前記抜き
   パンチの挿入側と反対側からバニシ工具を前記貫通穴内
   に押し込んで、該貫通穴の内周面をバニシ仕上げする面
   仕上げ工程とを有することを特徴とする部品の製造方
   法。