JP2021058929A - 金属加工品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工程数を増大させることなく、設備の簡素化が可能な金属加工品の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、第１絞り工程Ｓ１０１と、突出部２２が、有底筒状の金属材料９の底面の中央部を押圧し、金属材料９を第２凹部３２の形に沿って変形させながら第２凹部３２内に押し入れる第２絞り工程Ｓ１０２と、金属材料９の開口端部９１と段差形成部２３とが係合した状態で、パンチ２がダイ３に向かって移動し、突出部２２が第２凹部３２内で移動しつつ、本体部２１の底面と第１凹部３１の底面との間の空間８で金属材料９の肉厚を増大させる増肉工程Ｓ１０３と、開口端部９１と段差形成部２３とが係合した状態で、突出部２２が第２凹部３２内で移動しつつ、本体部２１が金属材料９の増肉部分を押圧し、増肉部分の一部を第２凹部３２内に押し出す押し出し工程と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、金属加工品の製造方法に関する。

プレス加工機を用いて、カップ状部材の内側にさらにカップ形状が形成されているいわゆるダブルカップと呼ばれる金属加工品が製造されている。このダブルカップの製造は、例えば特開２０１０−２０１４７６号公報に記載されているように、複雑な機構により実行することができる。この製造方法では、３部材別移動可能な、すなわち３軸移動（制御）の装置が用いられている。他の方法としては、例えば、金属材料（被加工材）の破断を抑えながら成形するために、金属材料に対して多段絞り加工、すなわち多数の絞り加工を実行する方法もある。

特開２０１０−２０１４７６号公報

しかしながら、上記方法では、複雑な機構の設備（プレス加工機）を準備する必要があり、設備の大型化とコストの増大が問題となる。また、多段絞り加工を実行する場合、工程が多くなることで、大型の順送プレスが必要となる。つまり、従来の方法では、設備の簡素化および工程数の低減の観点で改善の余地がある。

本発明の目的は、工程数を増大させることなく、設備の簡素化が可能な金属加工品の製造方法を提供することである。

本発明の第１態様に係る金属加工品の製造方法は、本体部、前記本体部の底面の中央部分から突出する突出部、および前記本体部の側面から突出して段差を形成する段差形成部を有するパンチと、前記パンチに対応した第１凹部、および前記第１凹部の底面に形成され前記突出部に対応した第２凹部を有するダイと、を備えたプレス加工機を用いた金属加工品の製造方法であって、前記パンチが、板状の金属材料を、前記第１凹部の形に沿って有底筒状に変形させながら前記第１凹部内に押し入れる第１絞り工程と、前記パンチが、前記金属材料を前記第２凹部の形に沿って変形させながら前記第２凹部内に押し入れる第２絞り工程と、有底筒状の前記金属材料の開口端部と前記段差形成部とが係合した状態で、前記パンチが前記ダイに向かって移動し、前記突出部が前記第２凹部内で移動しつつ、前記本体部の底面と前記第１凹部の底面との間の空間で前記金属材料の肉厚を増大させる増肉工程と、前記増肉工程の後、前記開口端部と前記段差形成部とが係合した状態で、前記突出部が前記第２凹部内で移動しつつ、前記本体部が前記金属材料の増肉部分を押圧し、前記増肉部分の一部を前記第２凹部内に押し出す押し出し工程と、を含む。

本発明の第２態様に係る金属加工品の製造方法は、本体部、前記本体部の底面から軸方向に延びるように前記本体部に設けられた貫通孔、および前記本体部の側面から突出して段差を形成する段差形成部を有するパンチと、前記パンチに対応した第１凹部、および前記貫通孔に進入可能に前記第１凹部の底面の中央部から突出した突出部を有するダイと、を備えるプレス加工機を用いた金属加工品の製造方法であって、前記パンチが、前記突出部に対応する部位に円形状の穴が形成された板状の金属材料を、前記第１凹部の形に沿って有底筒状に変形させながら前記第１凹部内に押し入れる絞り工程と、有底筒状の前記金属材料の開口端部と前記段差形成部とが係合した状態で、前記パンチが前記ダイに向かって移動し、前記突出部が前記貫通孔内で前記パンチに対して相対移動しつつ、前記本体部の底面と前記第１凹部の底面との間の空間で前記金属材料の肉厚を増大させる増肉工程と、前記増肉工程の後、前記開口端部と前記段差形成部とが係合し且つ前記突出部の一部が前記貫通孔に進入した状態で、前記本体部が前記金属材料の増肉部分を押圧し、前記増肉部分の一部を前記貫通孔内に押し出す押し出し工程と、を含む。

本発明の第３態様に係る金属加工品の製造方法は、本体部、前記本体部の底面から筒状に突出して側面を形成する側面形成部、および前記側面形成部の内側で前記本体部の底面から前記側面形成部を超えて突出する突出部を有する第１パンチ部材と、前記突出部が配置される貫通孔が形成され、前記第１パンチ部材に対して所定範囲の相対移動可能に、前記側面形成部の内側に配置された筒状の第２パンチ部材と、前記第２パンチ部材に対して前記第１パンチ部材からダイに向けて所定の力を加えるクッション部と、を有するパンチと、前記パンチに対応した第１凹部、および前記第１凹部の底面に形成され前記突出部に対応した第２凹部を有する前記ダイと、を備えるプレス加工機を用いた金属加工品の製造方法であって、前記第１パンチ部材および前記第２パンチ部材が一体的に前記ダイに向けて移動し、前記突出部に対応する部位に円形状の穴が形成された板状の金属材料を、前記第１凹部の形に沿って有底筒状に変形させながら前記第１凹部内に押し入れる絞り工程と、有底筒状の前記金属材料の底面が前記第２パンチ部材と前記第１凹部の底面とに当接した状態で、前記本体部と前記第２パンチ部材との離間距離が小さくなるように前記第１パンチ部材が前記第２パンチ部材に対して相対移動し、前記突出部が前記穴を介して前記第２凹部に進入しつつ前記側面形成部が有底筒状の前記金属材料の開口端部を押圧し、前記第２パンチ部材と前記第１凹部の底面との間の前記金属材料の肉厚を増大させる増肉工程と、前記増肉工程により前記離間距離が前記所定範囲の最小値になった状態で、前記第１パンチ部材および前記第２パンチ部材が一体的に前記ダイに向けて移動し、前記第２パンチ部材が前記金属材料の増肉部分を押圧し、前記増肉部分の一部を前記第２凹部内に押し出す押し出し工程と、を含む。

本発明の第４態様に係る金属加工品の製造方法は、本体部、および前記本体部の底面から筒状に突出して側面を形成する側面形成部を有する第１パンチ部材と、貫通孔が形成され、前記第１パンチ部材に対して所定範囲の相対移動可能に、前記側面形成部の内側に配置された筒状の第２パンチ部材と、前記第２パンチ部材に対して前記第１パンチ部材からダイに向けて所定の力を加えるクッション部と、を有するパンチと、前記パンチに対応した第１凹部、および前記貫通孔に進入可能に前記第１凹部の底面の中央部から突出した突出部を有する前記ダイと、を備えるプレス加工機を用いた金属加工品の製造方法であって、前記パンチが、板状の金属材料を、前記第１凹部の形に沿って有底筒状に変形させながら前記第１凹部内に押し入れる絞り工程と、有底筒状の前記金属材料の底面が前記第２パンチ部材と前記第１凹部の底面とに当接した状態で、前記本体部と前記第２パンチ部材との離間距離が小さくなるように前記第１パンチ部材が前記第２パンチ部材に対して相対移動し、前記突出部が前記貫通孔に進入しつつ前記側面形成部が有底筒状の前記金属材料の開口端部を押圧し、前記第２パンチ部材と前記第１凹部の底面との間の前記金属材料の肉厚を増大させる増肉工程と、前記増肉工程により前記離間距離が前記所定範囲の最小値になった状態で、前記第１パンチ部材および前記第２パンチ部材が一体的に前記ダイに向けて移動し、前記第２パンチ部材が前記金属材料の増肉部分を押圧し、前記増肉部分の一部を前記貫通孔内に押し出す押し出し工程と、を含む。

本発明の第１態様によれば、段差形成部が金属材料を押圧することで金属材料が増肉され、増肉工程中や増肉工程後も、段差形成部の移動とともに突出部が金属材料を押圧しつつ第２凹部内を移動する。これにより、金属材料が第２凹部内に入り込む準備がされるため、金属材料に高い負荷（荷重）を加えることなく、押し出し工程にて、小径のカップ形状を形成することができる。つまり、１回のプレス（ワンショット）で、ダブルカップ形状を形成することができる。また、第１態様によれば、一体的に移動する（１軸移動の）パンチとダイとを準備するだけで足り、簡素な機構によりダブルカップの金属加工品を製造することができる。このように、第１態様によれば、工程数を増大させることなく、設備の簡素化が可能となる。

本発明の第２態様によれば、段差形成部が金属材料を押圧することで金属材料が増肉され、増肉工程中や増肉工程後も、段差形成部の移動とともに突出部が金属材料を押圧しつつ貫通孔内を相対移動する。これにより、金属材料が貫通孔内に入り込む準備がされる。つまり、第２態様によっても、上記第１態様と同様の効果が発揮される。第２態様によれば、小径カップが大径カップに囲まれる形で、ダブルカップが形成される。

本発明の第３態様によれば、第１パンチ部材が第２パンチ部材に対して相対移動することで金属材料が増肉され、第１パンチ部材と第２パンチ部材とが一体的に移動することで増肉部分が第２凹部内に押し出される。増肉工程中や増肉工程後も、第１パンチ部材は移動しているため、突出部が金属材料を押圧しつつ第２凹部内を移動する。これにより、第１態様同様、金属材料が第２凹部内に入り込む準備がされるため、金属材料に高い負荷を加えることなく、押し出し工程にて、小径のカップ形状を形成することができる。つまり、１回のプレス（ワンショット）で、ダブルカップ形状を形成することができる。また、第３態様によれば、２部材構成（２軸移動）のパンチと一部材からなるダイを準備するだけで足り、簡素な機構によりダブルカップの金属加工品を製造することができる。このように、第３態様によれば、工程数を増大させることなく、設備の簡素化が可能となる。

本発明の第４態様によれば、第１パンチ部材が第２パンチ部材に対して相対移動することで金属材料が増肉され、第１パンチ部材と第２パンチ部材とが一体的に移動することで増肉部分が貫通孔内に押し出される。増肉工程中や増肉工程後も、第１パンチ部材は移動しているため、突出部が金属材料を押圧しつつ貫通孔内を相対移動する。これにより、金属材料が貫通孔内に入り込む準備がされる。つまり、第４態様によっても、上記第３態様と同様の効果が発揮される。第４態様によれば、小径カップが大径カップに囲まれる形で、ダブルカップが形成される。

第１実施形態のプレス加工機の構成図である。 第１実施形態の製造方法の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態の製造方法を説明するための概念図である。 第１実施形態の製造方法の変形態様を説明するための概念図である。 第１実施形態の湾曲状態を説明するための概念図である。 第１実施形態の製造方法で製造された金属加工品を示す概念図（斜視断面図）である。 第２実施形態の製造方法を説明するための概念図である。 第２実施形態の製造方法で製造された金属加工品を示す概念図（斜視断面図）である。 第３実施形態のプレス加工機の構成図である。 第３実施形態の製造方法を説明するための概念図である。 第３実施形態の製造方法で製造された金属加工品を示す概念図（斜視断面図）である。 第４実施形態の製造方法を説明するための概念図である。 第３実施形態の製造方法の変形態様を説明するための概念図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。また、説明に用いる各図は概念図である。また、図６、８、１１は、説明のため、中心軸を含む平面で金属加工品を切断した状態を示す。また、図４の９ｈ以外の符号は、図３と同様であるため省略する。また、製造方法を説明するための各概念図では、適宜符号を省略している。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態で用いるプレス加工機１は、パンチ２及びダイ３を備え、パンチ２とダイ３との間に配置された金属材料（金属板）９に対して、パンチ２とダイ３とを接近させてプレス加工を実行する装置である。プレス加工機１により各工程が実行される。

パンチ２は、本体部２１と、本体部２１の底面の中央部分から突出する突出部２２と、本体部２１の側面から突出して段差を形成する段差形成部２３と、を備えている。本体部２１は、円柱状に形成されている。突出部２２は、円柱状の部位であって、本体部２１の軸方向に延びている。段差形成部２３は、円筒状の部位であって、本体部２１を囲むように（全周にわたって）配置されている。

ダイ３は、パンチ２に対応した第１凹部３１、および第１凹部３１の底面に形成され突出部２２に対応した第２凹部３２を備えている。第１凹部３１の底面は円形状であり、その中央部に第２凹部３２が形成されている。第２凹部３２の径は、第１凹部３１の径よりも小さい。第１凹部３１の径は、段差形成部２３の径よりも大きい。第２凹部３２の径は、突出部２２の径よりも大きい。第１実施形態の突出部２２の側面は、第１凹部３１の底面を含む第１仮想平面および本体部２１の底面を含む第２仮想平面に対して垂直に延びている。

（第１実施形態の製造方法）
第１実施形態における金属加工品の製造方法は、プレス加工機１を用いた金属加工品の製造方法であって、図２及び図３に示すように、第１絞り工程Ｓ１０１と、第２絞り工程Ｓ１０２と、増肉工程Ｓ１０３と、押し出し工程Ｓ１０４と、を含んでいる。

第１絞り工程Ｓ１０１は、パンチ２が、板状の金属材料９を、第１凹部３１の形に沿って有底筒状に変形させながら第１凹部３１内に押し入れる工程である。第２絞り工程Ｓ１０２は、パンチ２が、金属材料９を第２凹部３２の形に沿って変形させながら第２凹部３２内に押し入れる工程である。より詳細に、第２絞り工程Ｓ１０２は、突出部２２が、有底筒状の金属材料９の底面の中央部を押圧し、当該中央部を第２凹部３２の形に沿って変形させながら第２凹部３２内に押し入れる工程である。

増肉工程Ｓ１０３は、有底筒状の金属材料９の開口端部９１と段差形成部２３とが係合した状態で、パンチ２がダイ３に向かって移動し、突出部２２が第２凹部３２内で移動しつつ、本体部２１の底面と第１凹部３１の底面との間の空間８で金属材料９の肉厚を増大させる工程である。ここで、増肉工程Ｓ１０３では、パンチ２が、第１凹部３１の底面に当接している金属材料９の一部を、第１凹部３１の底面から離れる方向（上方）に湾曲させる（図５参照）。そして、金属材料９は、段差形成部２３による押圧を受け、突出部２２と当接することで、空間８にて湾曲し、突出部２２側が盛り上がる。金属材料９は、径方向に押圧されて、軸方向に拡大し、増肉される。

押し出し工程Ｓ１０４は、増肉工程Ｓ１０３の後、開口端部９１と段差形成部２３とが係合した状態で、突出部２２が第２凹部３２内で移動しつつ、本体部２１が金属材料の増肉部分を押圧し、当該増肉部分の一部を第２凹部３２内に押し出す工程である。押し出し工程Ｓ１０４では、増肉部分が本体部２１と第１凹部３１の底面との間で軸方向に押圧される。この際、突出部２２の第２凹部３２内の移動により、金属材料９はすでに第２凹部３２に入り込めるように湾曲している。つまり、金属材料９は、第２凹部３２に進入する準備ができており、増肉部分が本体部２１に押圧されることで、第２凹部３２内で有底円筒状（金属材料９に所定の穴がある場合、円筒状）に延びていく。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態によれば、段差形成部２３が金属材料９を押圧することで金属材料９が増肉され、増肉工程Ｓ１０３中や増肉工程Ｓ１０３後も、段差形成部２３の移動とともに突出部２２が金属材料９を押圧しつつ第２凹部３２内を移動する。これにより、金属材料９が第２凹部３２内に入り込む準備がされるため、金属材料９に高い負荷（荷重）を加えることなく、押し出し工程Ｓ１０４にて、小径のカップ形状を形成することができる。つまり、１回のプレス（ワンショット）で、ダブルカップ形状を形成することができる。また、第１実施形態によれば、一体的に移動する（１軸移動の）パンチとダイとを準備するだけで足り、簡素な機構によりダブルカップの金属加工品を製造することができる。このように、第１実施形態によれば、工程数を増大させることなく、設備の簡素化が可能となる。

また、金属材料９に加える負荷を低減できることから、上記構成により、小径カップ（内側のカップ）の側面を、大径カップの底面に垂直に立てることが容易となる。なお、両者の角度は直角でなくてもよい。また、小径カップの底面が不要の場合、押し出し工程Ｓ１０４後に、小径カップの底面部分をカットすればよい。

（その他）
また、図４に示すように、金属材料９のうち突出部２２に対応する部位に円形状の穴９ｈが設けられてもよい。これにより、第２絞り工程Ｓ１０２において、金属材料９の一部は、第２凹部３２内で円筒状に形成される。この方法によれば、押し出し工程Ｓ１０４の後に小径カップの底面をカットすることなく、小径カップの底面が貫通したダブルカップを形成することができる。

また、図４の例では、穴９ｈの径は、突出部２２の径より小さい。したがって、第２絞り工程Ｓ１０２では、突出部２２が、金属材料９の穴９ｈの周囲の部分を第２凹部３２の形に沿って円筒状に変形させながら第２凹部３２内に押し入れる。これにより、金属材料９が第２凹部３２内に進入する準備が容易に実行される。また、成形品質の観点において、穴９ｈの径は、突出部２２の径より小さいことが好ましい。なお、穴９ｈの径が突出部２２の径以上であってもよい。例えば穴９ｈの径が突出部２２の径より大きい場合、段差形成部２３が金属材料９を突出部２２の側面に向けて押圧し、金属材料９の穴９ｈが移動している突出部２２の側面に当接し、金属材料９が増肉されるとともに第２凹部３２に向けて湾曲される。第２絞り工程Ｓ１０２と増肉工程Ｓ１０３とが同時進行するともいえる。これによっても、小径カップの底面をカットすることなく、小径カップの底面が貫通したダブルカップを形成することができる。

また、模式図である図５に示すように、増肉工程Ｓ１０３では、パンチ２が、第１凹部３１の底面に当接している金属材料９の一部を、第１凹部３１の底面から離れる方向に湾曲させる。詳細に、増肉工程Ｓ１０３において、有底筒状の金属材料９の底面の中央部分が、上方に湾曲する（盛り上がる）。第１実施形態の増肉工程Ｓ１０３では、有底筒状の金属材料９の側面の下端から金属材料９の底面の中央部（盛り上がりの頂点）に向けて延びる仮想平面Ｓと、有底筒状の金属材料９の側面との為す角度が鋭角となるタイミングがある。

このように、増肉工程Ｓ１０３において、プレスのマイナス方向（上方）に金属材料９が湾曲するように段差形成部２３の位置を設定することで、より確実に金属材料９が増肉される。以下の実施形態でも共通の事項であるが、増肉量や小径カップの軸長等は、第１凹部３１に対する段差形成部２３の位置によって調整できる。

なお、例えば第１凹部３１の底面が第２凹部３２に向かって下方に傾斜している場合など、増肉工程Ｓ１０３において金属材料９の一部が上方（鋭角）に湾曲しない場合も生じ得る。この場合でも、金属材料９は、径方向に押圧されることで軸方向に拡大し、増肉されればよい。

また、以下の実施形態でも共通の事項であるが、段差形成部２３と開口端部９１との係合状態は、増肉工程より前から形成されてもよい。第１実施形態によれば、図６に示すように、底面有りのダブルカップ又は底面なしのダブルカップを製造することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態で用いるプレス加工機１Ａは、図７に示すように、パンチ２Ａ及びダイ３Ａを備え、パンチ２Ａとダイ３Ａとの間に配置された金属材料９に対して、パンチ２Ａとダイ３Ａとを接近させてプレス加工を実行する装置である。プレス加工機１Ａにより各工程が実行される。

パンチ２Ａは、本体部２１Ａ、本体部２１Ａの底面から軸方向に延びるように本体部２１Ａに設けられた貫通孔２２Ａ、および本体部２１Ａの側面から突出して段差を形成する段差形成部２３を備えている。パンチ２Ａは、中央に貫通孔２２Ａをもつ円筒状の部材であって、パンチ２Ａの外周面には第１実施形態と同様の段差形成部２３が形成されている。

ダイ３Ａは、パンチ２Ａに対応した第１凹部３１、および貫通孔２２Ａに進入可能に第１凹部３１の底面の中央部から突出した突出部３３を備えている。突出部３３は、円柱状であって、ボス部ともいえる。
（第２実施形態の製造方法）

第２実施形態における金属加工品の製造方法は、プレス加工機１Ａを用いた金属加工品の製造方法であって、絞り工程Ｓ２０１と、増肉工程Ｓ２０２と、押し出し工程Ｓ２０３と、を含んでいる。

絞り工程Ｓ２０１は、パンチ２Ａが、突出部３３に対応する位置に穴９ｈが形成された板状の金属材料９を、第１凹部３１の形に沿って有底筒状に変形させながら第１凹部３１内に押し入れる工程である。穴９ｈの径は、突出部３３（下端部を除く）の径より大きい。なお、穴９ｈの径は、突出部３３の径以下であってもよい。また、穴９ｈはなくても成形可能である。

増肉工程Ｓ２０２は、有底筒状の金属材料９の開口端部９１と段差形成部２３とが係合した状態で、パンチ２Ａがダイ３Ａに向かって移動し、突出部３３が貫通孔２２Ａ内でパンチ２に対して相対移動しつつ、本体部２１Ａの底面と第１凹部３１の底面との間の空間８で金属材料９の肉厚を増大させる工程である。本例の増肉工程Ｓ２０２は、金属材料９のうち穴９ｈの周囲の部分と突出部３３とが当接した状態で実行される。

押し出し工程Ｓ２０３は、増肉工程Ｓ２０２の後、開口端部９１と段差形成部２３とが係合し且つ突出部３３の一部が貫通孔２２Ａに進入した状態で、本体部２１Ａが金属材料９の増肉部分を押圧し、増肉部分の一部を貫通孔２２Ａ内に押し出す工程である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態によれば、段差形成部２３が金属材料９を押圧することで金属材料９が増肉され、増肉工程Ｓ２０２中や増肉工程Ｓ２０２後も、段差形成部２３の移動とともに突出部３３が金属材料９を押圧しつつ貫通孔２２Ａ内を相対移動する。これにより、金属材料９が貫通孔２２Ａ内に入り込む準備がされる。つまり、第２実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。第２実施形態によれば、図８に示すように、小径カップが大径カップに囲まれる形で、ダブルカップ（リバース形状）が形成される。

（その他）
図７の例でも、増肉工程Ｓ２０２では、パンチ２Ａが、第１凹部３１の底面に当接している金属材料９の一部を、第１凹部３１の底面から離れる方向（上方）に湾曲させる。また、突出部３３の側面は、第１凹部３１の底面を含む第１仮想平面および本体部２１の底面を含む第２仮想平面に対して垂直に延びている。なお、両者は直交しなくてもよい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態で用いるプレス加工機１０は、図９に示すように、パンチ４及びダイ５を備え、パンチ４とダイ５との間に配置された金属材料９に対して、パンチ４とダイ５とを接近させてプレス加工を実行する装置である。プレス加工機１０により各工程が実行される。

パンチ４は、第１パンチ部材４１と、第２パンチ部材４２と、クッション部４３と、を備えている。第１パンチ部材４１は、本体部４１１、本体部４１１の底面から筒状に突出して側面を形成する側面形成部４１２、および側面形成部４１２の内側で本体部４１１の底面から側面形成部４１２を超えて突出する突出部４１３を備えている。突出部４１３は、マンドレルとも呼ばれる。

第２パンチ部材４２は、突出部４１３が配置される貫通孔４２１が形成され、第１パンチ部材４１に対して所定範囲の相対移動可能に、側面形成部４１２の内側に配置された筒状の部材である。

クッション部４３は、第２パンチ部材４２に対して第１パンチ部材４１からダイ５に向けて所定の力を加える装置である。クッション部４３は、クッションピン４３１を備え、クッションピン４３１を介して第２パンチ部材４２に一定の圧力（液圧）を加える。クッション部４３は、常圧クッション装置又は油圧クッション装置とも呼ばれる。クッション部４３は、公知の装置を利用できるため詳細な説明は省略する。

ダイ５は、パンチ４に対応した第１凹部５１、および第１凹部５１の底面に形成され突出部４１３に対応した第２凹部５２を備えている。第１パンチ部材４１および第２パンチ部材４２は、外力が加わらない限り、一体的に移動する。例えば第２パンチ部材４２のみが下方に移動できない状況において、パンチ４が移動しようとする際に第２パンチ部材４２に加わる押圧力がクッション部４３の所定の力を超えると、第２パンチ部材４２が停止したまま第１パンチ部材４１が下方に移動する。つまり、第２パンチ部材４２はクッション部４３による所定の力を下方に加え、第１パンチ部材４１は第２パンチ部材４２に対して相対移動する。

（第３実施形態の製造方法）
第３実施形態における金属加工品の製造方法は、プレス加工機１０を用いた金属加工品の製造方法であって、図１０に示すように、絞り工程Ｓ３０１と、増肉工程Ｓ３０２と、押し出し工程Ｓ３０３と、を含んでいる。なお、図１０では、クッション部４３の表示を省略している。

絞り工程Ｓ３０１は、第１パンチ部材４１および第２パンチ部材４２が一体的にダイ５に向けて移動し、突出部４１３に対応する部位に円形状の穴９ｈが形成された板状の金属材料９を、第１凹部５１の形に沿って有底筒状に変形させながら第１凹部５１内に押し入れる工程である。

増肉工程Ｓ３０２は、有底筒状の金属材料９の底面が第２パンチ部材４２と第１凹部５１の底面とに当接した状態で、本体部４１１と第２パンチ部材４２との離間距離Ｄが小さくなるように第１パンチ部材４１が第２パンチ部材４２に対して相対移動し、突出部４１３が穴９ｈを介して第２凹部５２に進入しつつ側面形成部４１２が有底筒状の金属材料９の開口端部９１を押圧し、第２パンチ部材４２と第１凹部５１の底面との間の金属材料９の肉厚を増大させる工程である。

増肉工程Ｓ３０２では、第２パンチ部材４２が金属材料９により下方に進めない状態で、第１パンチ部材４１が下方に進むことで、側面形成部４１２に押圧された金属材料９が第２パンチ部材４２の下方に押し込まれる。金属材料９が第２パンチ部材４２の下方に押し込まれることで、金属材料９は第２パンチ部材４２を上方に押し上げつつ軸方向に拡大する。その間、突出部４１３は、第２凹部５２内を下方に進む。このように、金属材料９は増肉される。例えば、増肉工程Ｓ３０２の際に、第１凹部５１の底面に当接している金属材料９の一部が、第１凹部５１の底面から離れる方向（上方）に湾曲しつつ増肉される。湾曲の度合い（湾曲しないのを含む）は、例えばクッション部４３の力（液圧）を調整できる。

押し出し工程Ｓ３０３は、増肉工程Ｓ３０２により離間距離Ｄが所定範囲の最小値になった状態で、第１パンチ部材４１および第２パンチ部材４２が一体的にダイに向けて移動し、第２パンチ部材４２が金属材料９の増肉部分を押圧し、増肉部分の一部を第２凹部５２内に押し出す工程である。

押し出し工程Ｓ３０３では、離間距離Ｄが最小値（本例では０）になった際、第１パンチ部材４１と第２パンチ部材４２とが軸方向に係合する。これにより、第１パンチ部材４１の下方への移動に応じて第２パンチ部材４２も下方に移動する。パンチ４が一体的に移動することで、金属材料９を押圧し、第２凹部５２に押し入れる。これにより、金属材料９には、小径の円筒状部位が形成される。このように、絞り工程Ｓ３０１および押し出し工程Ｓ３０３では、第１パンチ部材４１と第２パンチ部材４２とが同期して移動する。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態によれば、第１パンチ部材４１が第２パンチ部材４２に対して相対移動することで金属材料９が増肉され、第１パンチ部材４１と第２パンチ部材４２とが一体的に移動することで増肉部分が第２凹部５２内に押し出される。増肉工程Ｓ３０２中や増肉工程Ｓ３０２後も、第１パンチ部材４１は移動しているため、突出部４１３が金属材料９を押圧しつつ第２凹部５２内を移動する。これにより、第１実施形態同様、金属材料９が第２凹部５２内に入り込む準備がされるため、金属材料９に高い負荷を加えることなく、押し出し工程にて、小径のカップ形状を形成することができる。つまり、１回のプレス（ワンショット）で、ダブルカップ形状を形成することができる。また、第３実施形態によれば、２部材構成（２軸移動）のパンチと一部材からなるダイを準備するだけで足り、簡素な機構によりダブルカップの金属加工品を製造することができる。このように、第３実施形態によれば、工程数を増大させることなく、設備の簡素化が可能となる。

また、上記のようにプレスの負荷（荷重）を低減させることができるため、図１１に示すように、ダブルカップ７において、小径カップ７２の側面と大径カップ７１の底面７１ａとを直交させること（いわゆるピン角の形成）も可能である。これは、第１、２実施形態でも可能であるが、２軸をもつ第３実施形態のほうが容易に実現することができる。

このように、金属加工品７は、有底円筒状の第１カップ部７１と、第１カップ部７１の底面７１ａに形成された円筒状の第２カップ部７２と、を備えている。そして、第１カップ部７１の底面７１ａと第２カップ部７２の側面は、直交する。なお、金属材料９の穴９ｈの径は、突出部４１３の径以上でも未満でも成形可能である。

＜第４実施形態＞
第４実施形態で用いるプレス加工機１０Ａは、図１２に示すように、パンチ４Ａ及びダイ５Ａを備え、パンチ４Ａとダイ５Ａとの間に配置された金属材料９に対して、パンチ４Ａとダイ５Ａとを接近させてプレス加工を実行する装置である。プレス加工機１０Ａにより各工程が実行される。

パンチ４Ａは、第１パンチ部材４１Ａと、第２パンチ部材４２と、クッション部４３と、を備えている。第１パンチ部材４１Ａは、本体部４１１、および本体部４１１の底面から筒状に突出して側面を形成する側面形成部４１２を備えている。第２パンチ部材４２は、貫通孔４２１が形成され、第１パンチ部材４１に対して所定範囲の相対移動可能に、側面形成部４１２の内側に配置された筒状の部材である。クッション部４３は、第３実施形態と同じである。

ダイ５Ａは、パンチ４Ａに対応した第１凹部５１、および貫通孔４２１に進入可能に第１凹部５１の底面の中央部から突出した突出部５３を備えている。突出部５３は、ボス部とも呼ばれる。パンチ４Ａは、第３実施形態同様、特定の状況（増肉工程）を除いて第１パンチ部材４１Ａと第２パンチ部材４２とが一体的に移動するように構成されている。

（第４実施形態の製造方法）
第４実施形態における金属加工品の製造方法は、プレス加工機１０Ａを用いた金属加工品の製造方法であって、絞り工程（図７のＳ２０１又は図１０のＳ３０１参照）と、増肉工程Ｓ４０２と、押し出し工程Ｓ４０３と、を含んでいる。

絞り工程は、第１パンチ部材４１および第２パンチ部材４２が一体的にダイ５に向けて移動し、突出部５３に対応する部位に円形状の穴９ｈが形成された板状の金属材料９を、第１凹部５１の形に沿って有底筒状に変形させながら第１凹部５１内に押し入れる工程である。なお、穴９ｈの径は、突出部５３の径以上でも未満でもよい。また、穴９ｈがなくても成形可能である。

増肉工程Ｓ４０２は、有底筒状の金属材料９の底面が第２パンチ部材４２と第１凹部５１の底面とに当接した状態で、本体部４１１と第２パンチ部材４２との離間距離Ｄが小さくなるように第１パンチ部材４１Ａが第２パンチ部材４２に対して相対移動し、突出部５３が貫通孔４２１に進入しつつ側面形成部４１２が有底筒状の金属材料９の開口端部９１を押圧し、第２パンチ部材４２と第１凹部５１の底面との間の金属材料９の肉厚を増大させる工程である。

第３実施形態同様、増肉工程Ｓ４０２では、第２パンチ部材４２が金属材料９により下方に進めない状態で、第１パンチ部材４１Ａが下方に進むことで、側面形成部４１２に押圧された金属材料９が第２パンチ部材４２の下方に押し込まれる。金属材料９が第２パンチ部材４２の下方に押し込まれることで、金属材料９は第２パンチ部材４２を上方に押し上げつつ軸方向に拡大する。その間、突出部５３は、貫通孔４２１内を上方に相対移動する。このように、金属材料９は増肉される。

押し出し工程Ｓ４０３は、増肉工程Ｓ４０２により離間距離Ｄが所定範囲の最小値になった状態で、第１パンチ部材４１Ａおよび第２パンチ部材４２が一体的にダイ５Ａに向けて移動し、第２パンチ部材４２が金属材料９の増肉部分を押圧し、増肉部分の一部を貫通孔４２１内に押し出す工程である。

第３実施形態同様、押し出し工程Ｓ４０３では、離間距離Ｄが最小値（本例では０）になった際、第１パンチ部材４１Ａと第２パンチ部材４２とが軸方向に係合する。これにより、第１パンチ部材４１Ａの下方への移動に応じて第２パンチ部材４２も下方に移動する。パンチ４が一体的に移動することで、金属材料９を押圧し、貫通孔４２１に押し入れる。これにより、金属材料９には、小径の円筒状部位が形成される。このように、絞り工程および押し出し工程Ｓ４０３では、第１パンチ部材４１Ａと第２パンチ部材４２とが同期して移動する。

（第４実施形態の効果）
第４実施形態によれば、第１パンチ部材４１Ａが第２パンチ部材４２に対して相対移動することで金属材料９が増肉され、第１パンチ部材４１Ａと第２パンチ部材４２とが一体的に移動することで増肉部分が貫通孔４２１内に押し出される。増肉工程Ｓ４０２中や増肉工程Ｓ４０２後も、第１パンチ部材４１Ａは移動しているため、突出部５３が金属材料９を押圧しつつ貫通孔４２１内を相対移動する。これにより、金属材料９が貫通孔４２１内に入り込む準備がされる。つまり、第４実施形態によっても、上記第３実施形態と同様の効果が発揮される。第４実施形態によれば、小径カップが大径カップに囲まれる形で、ダブルカップが形成される（図８参照）。また、第３実施形態同様、ピン角の形成が可能である（図１１参照）。

（その他）
各実施形態間では多くの部分が共通し、各実施形態の説明又は図面を互い参照することができる。
また、図１３に示すように、第３実施形態における押し出し工程Ｓ３０３では、第２パンチ部材４２が、増肉部分の一部を第２凹部５２内及び貫通孔４２１内に押し出してもよい。これは、例えば、突出部４１３と第２パンチ部材４２の内周面との間の隙間を金属進入可能な大きさ（例えば突出部４１３と第２凹部５２との隙間相当）にすることで、実現される。押し出し工程Ｓ３０３において、金属材料９が、突出部４１３と第２パンチ部材４２の内周面との間にも押し出されることで、大径カップの上下両側に小径カップをもつトリプルカップを製造することができる。なお、上側の小径カップの肉厚は、突出部４１３と第２パンチ部材４２の内周面との間に形成される隙間の大きさで調整することができる。同様に、下側の小径カップの肉厚は、突出部４１３と第２凹部５２の内周面との間に形成される隙間の大きさで調整することができる。例えば、貫通孔４２１の径と第２凹部５２の径とを同じにすることで、両小径カップの肉厚を均等に形成することができる。

１、１Ａ、１０、１０Ａ…プレス加工機、２、２Ａ、４、４Ａ…パンチ、３、３Ａ、５、５Ａ…ダイ、９…金属材料、９ｈ…穴。

Claims (10)

1. 本体部、前記本体部の底面の中央部分から突出する突出部、および前記本体部の側面から突出して段差を形成する段差形成部を有するパンチと、
   前記パンチに対応した第１凹部、および前記第１凹部の底面に形成され前記突出部に対応した第２凹部を有するダイと、
   を備えたプレス加工機を用いた金属加工品の製造方法であって、
   前記パンチが、板状の金属材料を、前記第１凹部の形に沿って有底筒状に変形させながら前記第１凹部内に押し入れる第１絞り工程と、
   前記パンチが、前記金属材料を前記第２凹部の形に沿って変形させながら前記第２凹部内に押し入れる第２絞り工程と、
   有底筒状の前記金属材料の開口端部と前記段差形成部とが係合した状態で、前記パンチが前記ダイに向かって移動し、前記突出部が前記第２凹部内で移動しつつ、前記本体部の底面と前記第１凹部の底面との間の空間で前記金属材料の肉厚を増大させる増肉工程と、
   前記増肉工程の後、前記開口端部と前記段差形成部とが係合した状態で、前記突出部が前記第２凹部内で移動しつつ、前記本体部が前記金属材料の増肉部分を押圧し、前記増肉部分の一部を前記第２凹部内に押し出す押し出し工程と、
   を含む金属加工品の製造方法。
2. 前記金属材料のうち前記突出部に対応する部位には、円形状の穴が形成されており、
   前記第２絞り工程において、前記金属材料の一部は、前記第２凹部内で円筒状に形成される請求項１に記載の金属加工品の製造方法。
3. 前記穴の径は、前記突出部の径より小さく、
   前記第２絞り工程では、前記突出部が、前記金属材料の前記穴の周囲の部分を前記第２凹部の形に沿って円筒状に変形させながら前記第２凹部内に押し入れる請求項２に記載の金属加工品の製造方法。
4. 本体部、前記本体部の底面から軸方向に延びるように前記本体部に設けられた貫通孔、および前記本体部の側面から突出して段差を形成する段差形成部を有するパンチと、
   前記パンチに対応した第１凹部、および前記貫通孔に進入可能に前記第１凹部の底面の中央部から突出した突出部を有するダイと、
   を備えるプレス加工機を用いた金属加工品の製造方法であって、
   前記パンチが、板状の金属材料を、前記第１凹部の形に沿って有底筒状に変形させながら前記第１凹部内に押し入れる絞り工程と、
   有底筒状の前記金属材料の開口端部と前記段差形成部とが係合した状態で、前記パンチが前記ダイに向かって移動し、前記突出部が前記貫通孔内で前記パンチに対して相対移動しつつ、前記本体部の底面と前記第１凹部の底面との間の空間で前記金属材料の肉厚を増大させる増肉工程と、
   前記増肉工程の後、前記開口端部と前記段差形成部とが係合し且つ前記突出部の一部が前記貫通孔に進入した状態で、前記本体部が前記金属材料の増肉部分を押圧し、前記増肉部分の一部を前記貫通孔内に押し出す押し出し工程と、
   を含む金属加工品の製造方法。
5. 本体部、前記本体部の底面から筒状に突出して側面を形成する側面形成部、および前記側面形成部の内側で前記本体部の底面から前記側面形成部を超えて突出する突出部を有する第１パンチ部材と、
   前記突出部が配置される貫通孔が形成され、前記第１パンチ部材に対して所定範囲の相対移動可能に、前記側面形成部の内側に配置された筒状の第２パンチ部材と、
   前記第２パンチ部材に対して前記第１パンチ部材からダイに向けて所定の力を加えるクッション部と、
   を有するパンチと、
   前記パンチに対応した第１凹部、および前記第１凹部の底面に形成され前記突出部に対応した第２凹部を有する前記ダイと、
   を備えるプレス加工機を用いた金属加工品の製造方法であって、
   前記第１パンチ部材および前記第２パンチ部材が一体的に前記ダイに向けて移動し、前記突出部に対応する部位に円形状の穴が形成された板状の金属材料を、前記第１凹部の形に沿って有底筒状に変形させながら前記第１凹部内に押し入れる絞り工程と、
   有底筒状の前記金属材料の底面が前記第２パンチ部材と前記第１凹部の底面とに当接した状態で、前記本体部と前記第２パンチ部材との離間距離が小さくなるように前記第１パンチ部材が前記第２パンチ部材に対して相対移動し、前記突出部が前記穴を介して前記第２凹部に進入しつつ前記側面形成部が有底筒状の前記金属材料の開口端部を押圧し、前記第２パンチ部材と前記第１凹部の底面との間の前記金属材料の肉厚を増大させる増肉工程と、
   前記増肉工程により前記離間距離が前記所定範囲の最小値になった状態で、前記第１パンチ部材および前記第２パンチ部材が一体的に前記ダイに向けて移動し、前記第２パンチ部材が前記金属材料の増肉部分を押圧し、前記増肉部分の一部を前記第２凹部内に押し出す押し出し工程と、
   を含む金属加工品の製造方法。
6. 本体部、および前記本体部の底面から筒状に突出して側面を形成する側面形成部を有する第１パンチ部材と、
   貫通孔が形成され、前記第１パンチ部材に対して所定範囲の相対移動可能に、前記側面形成部の内側に配置された筒状の第２パンチ部材と、
   前記第２パンチ部材に対して前記第１パンチ部材からダイに向けて所定の力を加えるクッション部と、
   を有するパンチと、
   前記パンチに対応した第１凹部、および前記貫通孔に進入可能に前記第１凹部の底面の中央部から突出した突出部を有する前記ダイと、
   を備えるプレス加工機を用いた金属加工品の製造方法であって、
   前記第１パンチ部材および前記第２パンチ部材が一体的に前記ダイに向けて移動し、板状の金属材料を、前記第１凹部の形に沿って有底筒状に変形させながら前記第１凹部内に押し入れる絞り工程と、
   有底筒状の前記金属材料の底面が前記第２パンチ部材と前記第１凹部の底面とに当接した状態で、前記本体部と前記第２パンチ部材との離間距離が小さくなるように前記第１パンチ部材が前記第２パンチ部材に対して相対移動し、前記突出部が前記貫通孔に進入しつつ前記側面形成部が有底筒状の前記金属材料の開口端部を押圧し、前記第２パンチ部材と前記第１凹部の底面との間の前記金属材料の肉厚を増大させる増肉工程と、
   前記増肉工程により前記離間距離が前記所定範囲の最小値になった状態で、前記第１パンチ部材および前記第２パンチ部材が一体的に前記ダイに向けて移動し、前記第２パンチ部材が前記金属材料の増肉部分を押圧し、前記増肉部分の一部を前記貫通孔内に押し出す押し出し工程と、
   を含む金属加工品の製造方法。
7. 前記増肉工程では、前記パンチが、前記第１凹部の底面に当接している前記金属材料の一部を、前記第１凹部の底面から離れる方向に湾曲させる請求項１〜６の何れか一項に記載の金属加工品の製造方法。
8. 前記突出部の側面は、前記第１凹部の底面を含む第１仮想平面および前記本体部の底面を含む第２仮想平面に対して垂直に延びている請求項１〜７の何れか一項に記載の金属加工品の製造方法。
9. 前記金属加工品は、有底円筒状の第１カップ部と、前記第１カップ部の底面に形成された円筒状の第２カップ部と、を備え、
   前記第１カップ部の底面と前記第２カップ部の側面は直交する請求項８に記載の金属加工品の製造方法。
10. 前記押し出し工程では、前記第２パンチ部材が、前記増肉部分の一部を前記第２凹部内及び前記貫通孔内に押し出す請求項５に記載の金属加工品の製造方法。

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