JP3370149B2 - 溝を有する円筒形状物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は溝を有する円筒形状物の
製造方法に係り、特に、冷間押出し加工によって溝を形
成し、円筒形状物を短時間で且つ安価に製造する技術に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】軸心方向の両端部が開口し且つその周壁
を半径方向に貫通する溝が一方の開口端側から平行に設
けられている円筒形状物、例えばカップリング等の製造
に際して、先ず、円柱形状の素材にパンチによる冷間押
出し加工を施すことにより、前記溝に対応する部分の外
周側に周壁と繋がったままの残留部を有する有底円筒形
状物を製造し、その後にその底部を抜き加工するととも
に残留部を除去する方法が考えられている。特公平３−
５６１３１号公報に記載されている製造方法はその一例
であり、このような製造方法によれば、フライス加工等
の機械加工で溝を形成する場合に比較して製造コストが
低減される。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の製造方法では、１回の押出し加工で内周側に溝状
凹所を有する有底円筒形状物を製造するようになってい
るため、溝に対応する部分の外周側に残留部を残してい
るもののパンチに対する負荷が大きく、パンチ寿命が比
較的短いという課題を残していた。また、溝に対応する
部分の余肉により有底円筒形状物の開口端形状が不揃い
（肉の盛り上がり等）となり、切削加工等による仕上げ
加工に時間がかかるという別の問題も含んでいた。 【０００４】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、冷間押出し加工の際
のパンチ負荷を軽減するとともに、溝に対応する部分の
余肉による形状の不揃いを抑制することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、軸心方向の両端部が
開口し且つその周壁を半径方向に貫通する溝が一方の開
口端側から軸心と平行に設けられている円筒形状物を製
造する方法であって、（ａ）円柱形状の素材を用意する
工程と、（ｂ）その素材に冷間押出し加工を施すことに
より、前記円筒形状物の内径と略同じ内径で深さが前記
溝の長さより深い有底穴を有する一次加工物を得る第１
押出し工程と、（ｃ）その一次加工物に冷間押出し加工
を施すことにより、前記溝に対応する余肉部分を、外周
側に残留部を残して前記有底穴の底部へ流動させ、周壁
の内周側に溝状凹所を有する二次加工物を得る第２押出
し工程と、（ｄ）その二次加工物の底部に抜き加工を施
すことにより、前記円筒形状物の内径と同じ内径の円穴
を形成するピアス工程と、（ｅ）前記残留部を除去する
残留部除去工程とを有することにある。 【０００６】 【作用】かかる溝を有する円筒形状物の製造方法では、
第１押出し工程において、予め用意された円柱形状の素
材に冷間押出し加工が施されることにより、製造すべき
円筒形状物の内径と略同じ内径で深さが軸心方向におけ
る溝の長さより深い有底穴を有する一次加工物が得られ
る。続く第２押出し工程において、その一次加工物に冷
間押出し加工が施されることにより、溝に対応する余肉
部分は外周側に残留部を残して上記有底穴の底部へ流動
させられ、周壁の内周側に溝状凹所を有する二次加工物
が得られる。このとき、上記余肉部分の一部は底部と反
対側の開口端側へも流動させられるが、大部分は底部側
へ良好に流動させられるため、開口端における肉の盛り
上がりは従来よりも少ない。その後、ピアス工程におい
て有底穴の底部へ流動させられた余肉部分が、底部と共
に抜き加工されるとともに、残留部除去工程において、
プレス或いは切削加工などによって残留部が除去される
ことにより所定の溝が形成され、目的とする円筒形状物
が得られる。なお、上記第２押出し工程において、有底
穴の底部および開口端側へ流動する余肉は、溝状凹所が
成形された部分のものと完全に一致するわけではない。 【０００７】 【発明の効果】このように、本発明の製造方法において
は、第１押出し工程において溝の長さより深い有底穴を
形成しておくことにより、第２押出し工程で溝状凹所を
形成する際に余肉部分をその有底穴の底部側へ流動させ
るようにしているため、加工装置の負荷が軽減され、パ
ンチやダイス等の寿命が向上する。また、溝に対応する
余肉部分は比較的円滑に有底穴の底部へ流動するため、
二次加工物の開口端での局部的な肉の盛り上がりが抑制
され、仕上げ加工が容易となる。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。 【０００９】図１および図２は、それぞれ本発明に従う
製造方法によって製造される円筒形状物１０の斜視図お
よび縦断面図である。かかる円筒形状物１０は、軸心方
向の両端部が開口しているとともに、軸心まわりの対称
的な２位置には、周壁１２を半径方向に貫通する一対の
溝１４が軸心方向の一方の開口端１６から軸心と平行に
設けられている。この円筒形状物１０はＳ３５Ｃ等の炭
素鋼、或いはその他の金属材料にて構成されている。そ
して、このような溝１４を有する円筒形状物１０は、以
下に説明する各工程を経て製造される。 【００１０】先ず、第１工程においては、予め焼鈍およ
びボンデ処理（潤滑処理）された図３に示す円柱形状の
素材１０８が、棒材からの切り出しや金属塊の据込み鍛
造などにより用意される。この素材１０８の長さ寸法Ｌ
３は、円筒形状物１０の軸心方向長さＬ１（図２参照）
より少し短いとともに、外径Ｄ２は、円筒形状物１０の
外径Ｄ１（図２参照）よりも所定寸法だけ小さい。 【００１１】続く第２工程においては、図４に示すよう
に上記素材１０８に冷間前後方押出し加工が施される。
図４の押出加工装置１１０では、ダイス１１２および１
１４によって形成される有底の下型成形面内に素材１０
８を同心に挿入した後、パンチ１１６をその下型成形面
内に高圧で押し込むことにより、そのパンチ１１６とダ
イス１１２，１１４およびノックアウト１１５との間の
空間内へ素材１０８の一部を押し出して有底円筒形状に
成形する。なお、図４の右半分は成形中の状態を示して
いる一方、左半分は、押出し成形された一次加工物１２
２がノックアウトピン１１７によりパンチ１１６から払
い出された成形後の状態を示している。この押出し加工
により、後方側すなわち図４における上方側に開口する
有底穴１１８が形成されるとともに、前方側すなわち図
の下方側には一部がダイス１１４内に押し出された底部
１２０が形成され、図５に示す有底円筒形状の一次加工
物１２２が得られる。図５の（ａ）および（ｂ）はそれ
ぞれ縦断面図および平面図であり、一次加工物１２２の
長さ寸法Ｌ４は円筒形状物１０の長さＬ１よりやや短い
とともに、有底穴１１８の深さ寸法Ｌ５は、円筒形状物
１０の前記溝１４の軸心方向における長さＬ２（図２参
照）よりも所定寸法だけ長く、底部１２０側に次の工程
に備えての余肉ポケット１２６が設けられている。ま
た、有底穴１１８の内径ｄ２は、円筒形状物１０の内径
ｄ１（図２参照）と同じか少し小さめの寸法である。こ
の第２工程は第１押出し工程に相当する。 【００１２】第３工程においては、図６に示すように上
記一次加工物１２２にさらに冷間押出し加工が施され
る。図６の押出加工装置１３０では、ダイス１３２ａ，
１３２ｂおよびノックアウト１３３によって形成される
有底の下型成形面内に一次加工物１２２を開口部１２４
が上になるように挿入した後、パンチ１３４をその下型
成形面内に高圧で押し込むことにより、そのパンチ１３
４とダイス１３２ａ，１３２ｂおよびノックアウト１３
３との間で一次加工物１２２の一部を前後方押出し成形
する。なお、図６の右半分および左半分は、それぞれ直
交する断面を示しており、いずれも成形時の状態であ
る。パンチ１３４は、その横断面を示す図７から判るよ
うに、円筒形状物１０の内径ｄ１と同一寸法の外周面１
３６を有するとともに、前記溝１４に対応する部分には
その溝１４と同一の幅寸法で円筒形状物１０の外径Ｄ１
と略等しい位置まで膨出する凸条１３８を備えている。
また、ダイス１３２ａは、凸条１３８の位置に拘らず、
軸心まわりの全周に亘って一定内径の内周面１４０を有
している。 【００１３】上記の押出し加工により図８に示すような
二次加工物１４２が成形される。図８の（ａ）および
（ｂ）はそれぞれ縦断面図および平面図である。二次加
工物１４２は、円筒形状物１０における溝１４に対応す
る余肉部分１４８が外周側に薄肉の残留部１５０を残し
て底部１２０側の前記余肉ポケット１２６および周壁１
４４の前記開口部１２４側へ流動させられることによ
り、一対の溝状凹所１４６が周壁１４４に形成されてい
る。この実施例では、上記余肉ポケット１２６の容積が
余肉部分１４８の体積より小さく、底部１２０の中央部
分が更にノックアウト１３３側へ押し出されるが、前記
有底穴１１８の深さ寸法Ｌ５を大きくして余肉ポケット
１２６の容積を余肉部分１４８の体積と略同じかそれよ
り大きくし、余肉部分１４８が完全に余肉ポケット１２
６内に収容されるようにすることもできる。また、図８
（ａ）に示す溝状凹所１４６の内径ｄ３は、円筒形状物
１０の外径Ｄ１と略同じかやや大きい。そして、図中の
寸法Ｌ６は図２における寸法Ｌ２と略等しく、底部１２
０の突出部外径Ｄ３は円筒形状物１０の内径ｄ１と略同
じかやや小さい。この第３工程は第２押出し工程に相当
する。なお、図８の余肉部分１４８は溝状凹所１４６の
形成に伴って押し出されたものであり、主として図５に
示されている余肉部分１４８が有底穴１１８内へ逃げた
ものであるが、それらは完全に一致するわけではない。 【００１４】そして、第４工程においては、図９に示す
ように上記二次加工物１４２にピアス加工が施される。
図９の打抜加工装置１５４では、ダイス１５６ａ，１５
６ｂ，１５６ｃによって構成される下側治具内に二次加
工物１４２を底部１２０が下になるように嵌め入れた
後、円筒形状物１０の内径ｄ１と同一寸法のパンチ１５
８を下降させることにより、底部１２０および余肉部分
１４８をダイス１５６ｃ側へ打ち抜いて円穴１６０を形
成する。なお、図９の右半分は加工時の状態を示してい
る一方、左半分は、ピアス加工された三次加工物１６４
がノックアウトピン１６２によりパンチ１５８から払い
出された加工後の状態を示している。図１０に示す三次
加工物１６４においては、前記残留部１５０が残ってい
る外周側を除いて円筒形状物１０と同じ形状となってい
る。この第４工程はピアス工程に相当する。 【００１５】最終の第５工程においては、外径寸法が円
筒形状物１０の外径Ｄ１と一致するように図示しない旋
盤装置等により三次加工物１６４の外周部を前記残留部
１５０を含めて切削除去する。なお、この切削加工の
際、図１０に一点鎖線で示すように、必要に応じてフラ
ンジ状の突起１６６を残しておくことも可能である。こ
の切削加工を終えたあと、必要に応じてばり取り加工や
研削加工等の仕上げ加工が追加して行われ、目的とする
円筒形状物１０が得られる。上記第５工程は残留部除去
工程に相当する。 【００１６】このように、本実施例においては、第２工
程において、円筒形状物１０における溝１４の長さ（Ｌ
２）よりも所定寸法だけ長い深さ（Ｌ５）の有底穴１１
８を有するように一次加工物１２２を成形したあと、第
３工程において、溝１４に対応する余肉部分１４８を上
記有底穴１１８の底部１２０側の余肉ポケット１２６へ
流動させるようになっているため、溝状凹所１４６を有
する二次加工物１４２を１回の押出し加工で成形する従
来の製造方法に比べて加工負荷が大幅に軽減され、第２
工程，第３工程で用いられるパンチやダイス等の工具寿
命が向上する。また、第３工程でパンチ１３４の凸条１
３８により押し退けられる余肉部分１４８は比較的円滑
に有底穴１１８内へ流動するため、残留部１５０やその
周辺における開口端側への局部的な肉の盛り上がりが抑
制され、仕上げ加工がその分容易となる。 【００１７】また、本実施例では、上記第２工程，第３
工程において、底部１２０の中央部分が下方へ押し出さ
れるようになっているため、加工負荷が一層軽減される
とともに、第３工程では開口端側への局部的な肉の盛り
上がりが一層効果的に抑制される。 【００１８】次に、本発明方法の他の実施例を説明す
る。なお、前述の実施例と共通する部分については同じ
符号を付して説明を省略する。 【００１９】この実施例では、図１１に示すように、目
的とする円筒形状物１０の外径Ｄ１と略同じ外径Ｄ４を
有する円柱形状の素材１８が、第１工程において用意さ
れる。この素材１８も前記素材１０８と同様に予め焼鈍
およびボンデ処理（潤滑処理）されたもので、その長さ
寸法Ｌ７は円筒形状物１０の軸心方向長さＬ１より少し
短い。 【００２０】第２工程においては、前記押出加工装置１
１０と同様な図示しない押出加工装置により、上記素材
１８に冷間前後方押出し加工が施され、図１２に示す有
底円筒形状の一次加工物４２が成形される。図１２の
（ａ）および（ｂ）はそれぞれ縦断面図および平面図で
ある。この一次加工物４２の長さ寸法Ｌ８は円筒形状物
１０の長さＬ１と略同じであり、有底穴３８の深さ寸法
Ｌ９は、円筒形状物１０の溝１４の軸心方向における長
さＬ２よりも所定寸法だけ長く、底部４０側に次の工程
に備えての余肉ポケット４６が設けられている。また、
有底穴３８の内径ｄ４は、円筒形状物１０の内径ｄ１と
同じか少し小さめの寸法である。この第２工程は第１押
出し工程に相当する。 【００２１】第３工程においては、前記押出加工装置１
３０と同様な図示しない押出加工装置により、上記一次
加工物４２にさらに冷間押出し加工が施される。かかる
押出加工において用いられるパンチ５６の横断面図を図
１３に、ダイス５２の平面図を図１４にそれぞれ示す。
パンチ５６は、円筒形状物１０の内径ｄ１と同一寸法の
外周面５８を有するとともに、前記溝１４に対応する部
分にはその溝１４と同一の幅寸法で円筒形状物１０の外
径Ｄ１と略等しい位置まで外周側に膨出する凸条６０が
設けられている。また、ダイス５２は、円筒形状物１０
の外径Ｄ１と同一寸法の内周面６２を有するとともに、
溝１４に対応する部分にはその溝１４と略等しい幅寸法
の凹溝６４が形成されている。 【００２２】上記の押出し加工により図１５に示すよう
な二次加工物６６が成形される。図１５の（ａ）および
（ｂ）はそれぞれ縦断面図および平面図であり、この二
次加工物６６は、溝１４に対応する余肉部分７２が、薄
肉部７４を介して周壁６８と繋がったままの残留部７６
を残して底部４０側の余肉ポケット４６へ流動させられ
ることにより、周壁６８に一対の溝状凹所７０が形成さ
れている。上記溝状凹所７０および周壁６８は、円筒形
状物１０の溝１４および周壁１２に相当するもので、そ
れらと同一形状を成しており、図中の寸法Ｌ１０は図２
における寸法Ｌ２と等しい。この第３工程は第２押出し
工程に相当する。 【００２３】そして、第４工程においては、例えば図１
６に示すような装置により、上記二次加工物６６にピア
ス加工およびスリッティング加工が施される。図１６の
複合加工装置８０では、ダイス８２およびノックアウト
８４によって構成される下側治具内に二次加工物６６を
底部４０が下になるようにして嵌め入れた後、パンチ８
６を下降させることにより、底部４０および余肉部分７
２をノックアウト８４側へ打ち抜いて円筒形状物１０の
内径ｄ１と同じ内径の円穴８８を形成するとともに、前
記薄肉部７４を開口端側から破断しつつ残留部７６を外
周側へ曲げ加工して三次加工物９０を得る。パンチ８６
は、その横断面を示す図１７から判るように、円筒形状
物１０の内径ｄ１と同一寸法の外径で、且つ前記溝１４
に対応する部分にはその溝１４と同一の幅寸法で外周側
へ突き出す凸条９２を備えている。この凸条９２の下端
面は、図１６から明らかなように外周側の一部が傾斜さ
せられているとともに、その両側角部には薄肉部７４を
破断するための切れ刃が設けられている。図１８は、上
記ピアス加工およびスリッティング加工が施された三次
加工物９０を示す縦断面図であり、この段階で円筒形状
物１０における溝１４が略形成された状態となる。この
第４工程はピアス工程に相当する。 【００２４】最終の第５工程においては、図１９に示す
ように上記三次加工物９０にトリミング加工が施され
る。図１９のトリミング加工装置９４では、ダイス９６
およびノックアウト９８によって構成される下側治具内
に三次加工物９０を溝１４側が上になるように嵌め入れ
た後、外抜きパンチ１００を下降させることにより、一
対の残留部７６を切断する。外抜きパンチ１００は円筒
形状物１０の外径Ｄ１と同一寸法の内径を有しており、
上記トリミング加工により溝１４の下方側における周壁
１２の外周面を整える。この加工を終えたあと、必要に
応じて切削加工、研削加工等による仕上げ加工が行わ
れ、図１の円筒形状物１０が得られる。この第５工程は
残留部除去工程に相当する。 【００２５】本実施例の場合も、第２工程において、円
筒形状物１０における溝１４の軸心方向における長さ
（Ｌ２）よりも所定寸法だけ長い深さ（Ｌ９）の有底穴
３８を一次加工物４２に予め設けておき、第３工程にお
いて、溝状凹所７０を形成する際に溝１４に対応する余
肉部分７２を前記有底穴３８の底部４０へ流動させるよ
うになっているため、加工負荷が軽減されるとともに、
余肉部分７２の円滑な流動により二次加工物６６の開口
端側での局部的な肉の盛り上がりが抑制される。 【００２６】また、本実施例では、薄肉部７４を介して
周壁６８と連続して形成された残留部７６が、第４工程
のスリッティング加工によって周壁６８から破断しつつ
外周側へ折り曲げられたあと、第５工程のトリミング加
工によって切除されるようになっているため、前述の実
施例のように残留部１５０を切削除去する場合に比較し
て、円筒形状物１０を迅速且つ安価に製造できる。 【００２７】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、本発明は他の態様で実施することもで
きる。 【００２８】例えば、前述の実施例では、第２工程にお
いて溝１４の長さＬ２よりも所定寸法だけ長い有底穴１
１８，３８内の余肉ポケット１２６，４６に該当する部
分が、それぞれ開口端側と同一内径で形成されていた
が、それらの部分が底部１２０，４０に近いほど先細と
なるテーパ状に形成されたり、底部１２０，４０側に比
較的大きな隅部Ｒが設けられたりしても差し支えない。 【００２９】また、前述の実施例では、第２工程におい
て底部１２０，４０の中央部がパンチ押込み方向に押し
出されて突出するようになっていたが、単純な後方押出
し加工または前方押出し加工により底部１２０，４０側
に突出部の無い一次加工物が成形されても良い。 【００３０】また、前述した図１５の第２実施例では、
残留部７６が溝状凹所７０の外周側へ周壁６８の外径以
上に膨出するように設けられていたが、その残留部７６
の一部あるいは全部が溝状凹所７０内に存在するように
なっていても差支えない。 【００３１】また、前述した第２実施例では、残留部７
６の除去に際して第４工程のスリッティング加工と第５
工程のトリミング加工との２段階で除去を行っていた
が、スリッティング加工を省略して直接トリミング加工
により除去しても良いし、複動式のパンチを用いること
によりピアス加工も含めて１つの加工装置（１工程）で
同時に行うようにすることも可能である。残留部７６を
切削加工で除去するようにしても良い。 【００３２】また、前記実施例では、ピアス工程で円穴
１６０，８８を形成した後に残留部１５０，７６を除去
するようになっていたが、残留部１５０，７６を除去し
た後に円穴１６０，８８を形成するようにしても良い。 【００３３】また、前述の実施例は一対の溝１４を有す
る円筒形状物１０を製造する場合であったが、溝の数は
１つ或いは３つ以上であっても良い。 【００３４】その他一々例示はしないが、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製造される円筒形状物の一
例を示す斜視図である。 【図２】図１の円筒形状物の縦断面図である。 【図３】本発明方法の第１実施例の第１工程において用
意される素材の一例を示す斜視図である。 【図４】第１実施例の第２工程（第１押出し工程）にお
いて一次加工物を成形する装置の一例を示す要部断面図
である。 【図５】図４の装置により加工された一次加工物を示す
図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。 【図６】第１実施例の第３工程（第２押出し工程）にお
いて二次加工物を成形する装置の一例を示す要部断面図
である。 【図７】図６の装置におけるパンチの横断面図である。 【図８】図６の装置により加工された二次加工物を示す
図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。 【図９】第１実施例の第４工程（ピアス工程）において
二次加工物に抜き加工を施す装置の一例を示す要部断面
図である。 【図１０】図９の装置により二次加工物に抜き加工が施
された状態を示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平
面図である。 【図１１】本発明方法の第２実施例の第１工程において
用意される素材の一例を示す斜視図である。 【図１２】第２実施例における第２工程（第１押出し工
程）で成形された一次加工物を示す図で、（ａ）は縦断
面図、（ｂ）は平面図である。 【図１３】第２実施例における第３工程（第２押出し工
程）で用いられるパンチの横断面図である。 【図１４】第２実施例における第３工程で用いられるダ
イスの平面図である。 【図１５】第２実施例における第３工程で成形された二
次加工物を示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面
図である。 【図１６】第２実施例の第４工程（ピアス工程）におい
て二次加工物に抜き加工を施す装置の一例を示す要部断
面図である。 【図１７】図１６の装置におけるパンチの横断面図であ
る。 【図１８】図１６の装置により二次加工物に抜き加工等
が施された状態を示す縦断面図である。 【図１９】第２実施例の第５工程（残留部除去工程）に
おいて二次加工物の残留部を除去する装置の一例を示す
要部断面図である。 【符号の説明】 １０：円筒形状物 １２：周壁 １４：溝 １６：開口端 １０８，１８：素材 １１８，３８：有底穴 １２０，４０：底部 １２２，４２：一次加工物 １４２，６６：二次加工物 １４４，６８：周壁 １４６，７０：溝状凹所 １４８，７２：余肉部分 １５０，７６：残留部 １６０，８８：円穴

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 軸心方向の両端部が開口し且つその周壁
   を半径方向に貫通する溝が一方の開口端側から軸心と平
   行に設けられている円筒形状物を製造する方法であっ
   て、 円柱形状の素材を用意する工程と、 該素材に冷間押出し加工を施すことにより、前記円筒形
   状物の内径と略同じ内径で深さが前記溝の長さより深い
   有底穴を有する一次加工物を得る第１押出し工程と、 該一次加工物に冷間押出し加工を施すことにより、前記
   溝に対応する余肉部分を、外周側に残留部を残して前記
   有底穴の底部へ流動させ、周壁の内周側に溝状凹所を有
   する二次加工物を得る第２押出し工程と、 該二次加工物の底部に抜き加工を施すことにより、前記
   円筒形状物の内径と同じ内径の円穴を形成するピアス工
   程と、 前記残留部を除去する残留部除去工程とを有することを
   特徴とする溝を有する円筒形状物の製造方法。