JPH09239482A

JPH09239482A - 円筒状部品の製造方法

Info

Publication number: JPH09239482A
Application number: JP8047122A
Authority: JP
Inventors: Masashi Megurida; 雅司廻田
Original assignee: KIYOUHOU SEISAKUSHO KK; Kyoho Machine Works Ltd
Current assignee: KIYOUHOU SEISAKUSHO KK; Kyoho Machine Works Ltd
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1997-09-16
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JP3746828B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷間鍛造加工を用いて円筒状部品を製造する
場合に、パンチ等の金型に掛かる負荷を低減し、金型寿
命を長くするとともに加圧能力が比較的低い安価なプレ
ス機械を採用できるようにして、全体として製造コスト
を低減する。また、中ボス部を有する円筒状部品におけ
る中ボス部の高さ寸法を高い寸法精度で鍛造加工できる
ようにする。【解決手段】 (b) の中ボス鍛造工程で先ず製品素材５
０の外周部分を潰して、円柱形状の中ボス部１６および
円板形状の円筒素材部６４を形成し、その後、(c) の曲
げ工程で円筒素材部６４の外周側部分を曲げ加工すると
ともに、(d) の鍛造成形工程で曲げ円環部７４をしごき
加工して目的とする円筒部１２に成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷間鍛造加工を用
いて円筒状部品を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】略円筒形状の円筒部を有する円筒状部品
の製造方法として、プレスによる冷間鍛造加工を利用す
る方法がある。例えば、図１に示す円筒状部品１０は、
(a) 薄肉円筒形状の円筒部１２と、(b) 円筒部１２の軸
方向の一端に設けられるとともに、肉厚寸法が円筒部１
２の肉厚寸法よりも大きい底部１４と、(c) 円筒部１２
の内側においてその円筒部１２と略同心に底部１４に設
けられた円柱形状の中ボス部１６と、(d) 底部１４の外
側に中ボス部１６と同心に設けられた円柱形状の突部１
８とを一体に備えているもので、この円筒状部品１０を
鍛造加工によって製造する場合には、図１０の(a) に示
すように円筒部１２の外径寸法と略等しい外径寸法の円
柱状素材２０を用意し、これを同図の(b) に示すように
ダイス型２２内に挿入して円筒形状の第１パンチ２４に
より冷間鍛造加工を行い、後方押出で所定寸法の円筒部
１２および中ボス部１６を形成するとともに、前方押出
で突部１８を形成する。特開平５−３０５３８１号公報
には、中ボス部が円筒形状を成す円筒状部品を上記のよ
うに冷間鍛造加工によって製造する方法が記載されてお
り、このような冷間鍛造加工によれば、切削加工で製造
したり複数の部品を溶接などで一体的に固設したりする
場合に比較して、材料歩留りが優れているとともに高い
生産性が得られるなどの利点がある。

【０００３】また、図６の(f) に示す円筒状部品３０
は、軸方向寸法が比較的短いテーパ円環形状を成すもの
で、テーパ角θが略等しいテーパ外周面３２およびテー
パ内周面３４と、テーパ外周面３２の大径端部に連続し
て設けられた円筒外周面３６と、テーパ内周面３４の小
径端部に連続して設けられた円筒内周面３８と、軸心と
略直角な大径側端面４０および小径側端面４２とを備え
ている。このようなテーパ円環形状の円筒状部品３０
も、例えば円柱状素材やリング状素材などを用いて冷間
鍛造加工により製造できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、何れの
円筒状部品を製造する場合も、冷間鍛造加工を行うパン
チ２４等の金型に大きな負荷（面圧など）が掛かるた
め、金型寿命が短いとともに加圧能力の大きなプレス機
械を用いる必要があり、全体として製造コストが高くな
り、且つ消費エネルギーが大きいので設備維持費も高く
なる。

【０００５】また、図１０に示す製造方法では、円筒部
１２の高さ寸法Ｈ₁や中ボス部１６の高さ寸法Ｈ₂を高
い精度で管理することが難しい。特開平５−３０５３８
１号公報では、パンチの先端部にテーパ面を形成して内
周側および外周側へ流れる塑性流動量を制御することが
提案されているが、素材の性質の僅かなばらつきやパン
チの偏摩耗等によって流動量が変化するため、必ずしも
十分に満足できる寸法精度が得られない。第１パンチ２
４の内部に第２パンチ２６を配設し、中ボス部１６に当
接させて高さ寸法Ｈ₂を制御することも考えられるが、
余肉の逃げ場が無いため第１パンチ２４に大きな負荷が
掛かって破損する恐れがある。

【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、冷間鍛造加工を行う
パンチ等の金型に掛かる負荷を低減し、金型寿命を長く
するとともに加圧能力が比較的低い安価なプレス機械を
採用できるようにして、全体として製造コストを低減す
ることにある。また、別の目的は、図１に示すような中
ボス部を有する円筒状部品における中ボス部の高さ寸法
Ｈ₂を高い寸法精度で鍛造加工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、略円筒形状の円筒部を有する円筒状
部品を製造する方法であって、(a) 略平坦な円板形状を
成す円筒素材部を有する成形素材を用意する工程と、
(b) 前記円筒素材部を円環状に軸方向へ曲げ加工して曲
げ円環部を形成する曲げ工程と、(c) 前記曲げ円環部に
冷間鍛造加工を行って目的とする前記円筒部に成形する
鍛造成形工程とを有することを特徴とする。

【０００８】第２発明は、(a) 円筒形状の円筒部と、
(b) その円筒部の軸方向の一端に設けられるとともに、
肉厚寸法が前記円筒部の肉厚寸法と同じかそれよりも大
きい底部と、(c) 前記円筒部の内側においてその円筒部
と略同心に前記底部に設けられた中ボス部とを一体に有
する円筒状部品を製造する方法であって、(d) 少なくと
も外径寸法が前記中ボス部よりも大きい略円柱形状の製
品素材を用意する工程と、(e) 前記底部よりも大きい先
端面に前記中ボス部と略同一寸法の有底穴が設けられた
中ボス鍛造パンチを前記製品素材に軸方向から押圧して
冷間鍛造加工を行うことにより、中央部分にその中ボス
部を有するとともに、その中ボス部よりも外周側部分が
押し潰されて外周側へ自由に押し拡げられることによ
り、外径寸法が前記底部の外径寸法よりも大きい略平坦
な円板形状の円筒素材部が、前記中ボス部の一端に設け
られた成形素材を製造する中ボス鍛造工程と、(f) 前記
円筒素材部を円環状に軸方向へ略直角に曲げ加工して曲
げ円環部を形成する曲げ工程と、(g) 前記曲げ円環部に
冷間鍛造加工を行って目的とする前記円筒部に成形する
鍛造成形工程とを有することを特徴とする。

【０００９】第３発明は、テーパ円環形状を成す円筒状
部品を製造する方法であって、(a)略平坦な円板形状を
成す成形素材を用意する工程と、(b) 前記成形素材の外
周側を、前記テーパ円環形状のテーパ角度と略一致する
ようにテーパ状に曲げ加工して曲げ円環部を形成する曲
げ工程と、(c) 前記曲げ円環部に冷間鍛造加工を行って
目的とする前記テーパ円環形状とする鍛造成形工程と、
(d) 少なくとも前記曲げ工程の後に中央の不要部分を抜
きパンチによって打ち抜く抜き工程とを有することを特
徴とする。

【００１０】第４発明は、前記第３発明の製造方法にお
いて、前記テーパ円環形状は、テーパ内周面およびテー
パ外周面が略同じテーパ角度θで、そのテーパ内周面と
そのテーパ外周面との間の軸方向の肉厚寸法をｄとした
とき、前記成形素材の板厚ｔは略ｄ・sin(θ／２）であ
ることを特徴とする。

【００１１】

【発明の効果】第１発明では、略平坦な円板形状を成す
円筒素材部を円環状に軸方向へ曲げ加工し、その曲げ円
環部に冷間鍛造加工を行って目的とする円筒部に成形す
るため、曲げ加工を行うことなく冷間鍛造加工を施す場
合に比較して、冷間鍛造加工時における塑性流動量や流
動距離が小さくなるとともに流動経路が単純になり、そ
の冷間鍛造加工時の負荷が小さくなる。曲げ加工におい
ても、本発明の場合には絞り加工の要素が含まれ、引
張、圧縮変形などに起因して金属の塑性流動を伴うが、
その負荷は冷間鍛造加工に比べて小さい。これにより、
冷間鍛造加工のみで所定の円筒形状に成形する場合に比
較して、曲げ金型や鍛造金型に掛かる負荷が小さくな
り、金型寿命が長くなるとともに加圧能力が低い安価な
プレス機械を採用できるようになるため、円筒状部品の
製造コストが全体として低減される。

【００１２】第２発明は、製品素材を用意する工程およ
び中ボス鍛造工程が第１発明の成形素材を用意する工程
に相当し、実質的に第１発明の一実施態様を成すもの
で、第１発明と同様の効果が得られる。加えて、中ボス
部と略同一寸法の有底穴が設けられた中ボス鍛造パンチ
を用いて、外径が中ボス部よりも大きい製品素材に冷間
鍛造加工を行うことにより、先ず中ボス部を有するとと
もにその中ボス部の一端に略平坦な円筒素材部が設けら
れた成形素材を製造し、その後、曲げ工程および鍛造成
形工程で円筒素材部を円筒部に成形するため、中ボス部
を高い寸法精度で鍛造加工できる。中ボス部以外の余肉
は自由に外周側へ拡がることができるとともに、中ボス
鍛造パンチの外径寸法は底部の外径寸法よりも大きいた
め、その肉厚は非常に大きくて高い機械的強度が得ら
れ、余肉を外周側へ押し出す際の負荷によって中ボス鍛
造パンチが損傷する恐れはない。

【００１３】第３発明も、実質的に前記第１発明の一実
施態様を成すもので、第１発明と同様の効果が得られ
る。加えて、本発明では曲げ工程でテーパ状の曲げ円環
部を形成した後に、中央の不要部分を抜きパンチによっ
て打ち抜くようになっているため、始めから中央の不要
部分が抜かれた円環形状の成形素材を用いる場合に比較
して、絞り加工の要素を含む曲げ加工が好適に行われる
利点がある。

【００１４】第４発明では、成形素材の板厚ｔが略ｄ・
sin(θ／２）であるため、テーパ角度がθとなるテーパ
状に曲げ加工した時の軸方向の肉厚が目的とする肉厚寸
法ｄと略等しくなり、冷間鍛造加工時の塑性変形量が少
なくて鍛造金型に掛かる負荷が一層小さくなる。

【００１５】また、何れの発明においても、鍛造成形工
程で素材を圧縮変形すると加工硬化によって硬度が高く
なるため、素材形状を変更して圧縮変形量を増減するこ
とにより、完成部品の任意の位置での硬度を変えられる
利点がある。硬度を変えることにより、部品の熱処理を
不要とする効果がある。

【００１６】

【発明の実施の形態】ここで、第２発明、第３発明、お
よび第４発明は第１発明の一実施態様であり、第１発明
は、例えば略円筒形状の円筒部の一端に外向きフランジ
を有する環状の円筒状部品や、第２発明の中ボス部を備
えていない有底の円筒状部品、第３発明のテーパ円環形
状の大径側端部に外向きフランジを設けたり小径側端部
に底部を設けたりしたものなど、テーパ円環形状の円筒
部を一部に有する円筒状部品など、円筒部を有する他の
種々の円筒状部品の製造に適用され得る。環状の円筒状
部品の製造に際しては、第３発明のように曲げ工程の後
に中央の不要部を抜き加工するようにしても良いが、予
め円筒部の内径寸法と略同じ径寸法の貫通孔が設けられ
た成形素材を用いて製造することも可能である。第３発
明の抜き工程は、少なくとも曲げ工程の後であれば良
く、曲げ工程と鍛造成形工程との間で抜き加工を行って
も良いし、鍛造成形工程の後で抜き加工を行っても良
い。

【００１７】第２発明における中ボス部は、中実の円柱
形状を成すものであっても良いが、軸心に貫通孔を有す
る円筒形状を成すものでも良い。円筒形状の中ボス部を
有する場合は、例えばその内径寸法と略等しい径寸法の
貫通孔が軸心に設けられた製品素材を用いたり、その貫
通孔内を挿通させられる挿通ロッドを有する曲げ金型や
鍛造金型を用いることが望ましい。略円柱形状の製品素
材には、このように貫通孔が設けられたものも含まれ
る。

【００１８】第２発明の中ボス鍛造工程で形成される円
筒素材部の肉厚寸法が底部の肉厚寸法より大きい場合に
は、その後の鍛造成形工程で底部および円筒部がそれぞ
れ目的とする肉厚寸法となるように鍛造加工する必要が
あるが、円筒部の肉厚寸法が底部の肉厚寸法よりも小さ
く、円筒素材部の肉厚寸法を底部の肉厚寸法と略同じに
した場合には、鍛造成形工程では専ら円筒部を成形する
だけで良く、負荷が一層軽減される。また、円筒部の高
さ寸法が大きく、冷間鍛造加工による塑性変形量が大き
い場合には、肉厚を段階的に薄くして高さを高くする多
段しごき（絞り）加工を、１回のプレス工程で行うこと
が望ましい。

【００１９】本発明の製造方法は曲げ加工および冷間鍛
造加工を主体とするものであるが、必要に応じて切削加
工や研削加工などの他の加工を付加して行うこともでき
る。上記曲げ加工や冷間鍛造加工についても、必ずしも
１段階（１回のプレス工程）で行われる必要はなく、複
数段階で行うようにしても良い。

【００２０】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図２は、前記図１に示す円筒状部品１０
を第２発明に従って製造する際の製造工程を説明する概
略図で、(a) は外径寸法が前記中ボス部１６の外径寸法
よりも大きく、且つ体積または質量（どちらでも実質的
に同じ）が円筒状部品１０と略等しい中実円柱形状の製
品素材５０を用意する工程である。製品素材５０の軸方
向寸法すなわち高さ寸法は、例えば前記高さ寸法Ｈ₂に
底部１４の肉厚寸法および突部１８の突出寸法を加算し
た寸法と略同じであることが望ましいが、それより多少
短くても長くても差し支えない。

【００２１】図２の(b) は中ボス鍛造工程で、ボンデ処
理（潤滑処理）が施された前記製品素材５０に、一対の
パンチ５２およびダイス５４によって冷間鍛造加工を行
う。パンチ５２は中ボス鍛造パンチに相当するもので、
前記円筒部１２の外径寸法よりも大径の平坦な先端面５
６を有するとともに、その軸心すなわち先端面５６の中
央には前記中ボス部１６と略同一寸法の有底穴５８が設
けられている。また、ダイス５４には、前記突部１８の
直径寸法と略同一の内径寸法の貫通孔６０が設けられて
いるとともに、その貫通孔６０内には、突部１８の突出
寸法と同じ寸法だけ上端開口から下がった位置で位置決
めされるノックアウト６２が配設されている。

【００２２】そして、上記パンチ５２が図の上方へ離間
させられた状態において、ダイス５４上に製品素材５０
を貫通孔６０と同心となるように位置決めして配置し、
その状態でパンチ５２を図２に示されているようにダイ
ス５４に対して予め定められた接近位置まで接近させる
ことにより、中央部分に高さ寸法が前記Ｈ₂の中ボス部
１６および予め定められた突出寸法の突部１８を有する
とともに、それ等中ボス部１６と突部１８との間に円筒
素材部６４を有する成形素材６６が製造される。円筒素
材部６４は、中ボス部１６よりも外周側部分が押し潰さ
れて外周側へ自由に押し拡げられたもので、その外径寸
法は前記底部１４（図１、図２(d) 参照）の外径寸法よ
りも大きく且つ肉厚寸法はその底部１４の肉厚寸法と略
等しい平坦な円板形状を成している。前記先端面５６の
外径寸法は、この円筒素材部６４の外径寸法よりも大き
い。なお、この成形素材６６は、パンチ５２が上方へ離
間させられても突部１８の存在によりダイス５４側に保
持され、ノックアウト６２によって離型させられる。ま
た、上記中ボス鍛造工程までが請求項１の成形素材を用
意する工程に相当する。

【００２３】図２の(c) は曲げ工程で、一対のパンチ７
０およびダイス７２によって上記成形素材６６の円筒素
材部６４に曲げ加工を行い、その円筒素材部６４の外周
側部分、具体的には底部１４の外径寸法よりも外側の部
分を、円環状に軸方向へ略直角に曲げ加工して円筒部１
２よりも厚肉の曲げ円環部７４を形成する。ダイス７２
には、円筒素材部６４の外径寸法よりも小径で且つ前記
円筒部１２の外径寸法よりも大径の成形穴７６が設けら
れているとともに、その成形穴７６の開口部には面取り
７８が施されており、パンチ７０により成形素材６６が
面取り７８に案内されつつ成形穴７６内に押し込まれる
ことにより、円筒素材部６４の外周部に絞り加工を含ん
だ曲げ加工が施される。パンチ７０の先端面の中央には
中ボス部１６が挿入される有底穴８０が設けられている
とともに、ダイス７２の成形穴７６の底部中央には突部
１８が挿入される貫通孔８２が形成されており、貫通孔
８２内には成形素材６６を離型させるノックアウトが必
要に応じて配設される。この曲げ工程における曲げ成形
荷重は中ボス部１６の押出荷重よりも十分に小さく、中
ボス部１６の高さ寸法Ｈ₂が曲げ工程で変化する恐れは
ない。

【００２４】図２の(d) は鍛造成形工程で、一対のパン
チ８４およびダイス８６によって上記成形素材６６の曲
げ円環部７４に冷間鍛造加工を行い、その曲げ円環部７
４をしごき成形して円筒部１２に仕上げる。パンチ８４
は円筒部１２の内径寸法と略等しい外径寸法の円柱形状
を成している一方、ダイス８６には径寸法が３段階で小
さくなる段付の成形穴８８が設けられている。成形穴８
８の開口部には面取り９０が施されているとともに、そ
の開口部側から内径寸法が次第に小さくなる３つの成形
部８８ａ，８８ｂ，８８ｃを備えており、最も奥（下）
の成形部８８ｃの内径寸法は円筒部１２の外径寸法と略
等しい。

【００２５】そして、曲げ円環部７４が設けられた成形
素材６６がパンチ８４によって面取り９０に案内されつ
つ成形穴８８内に押し込まれることにより、曲げ円環部
７４に３段階でしごき（絞り）加工が施され、円筒部１
２を有する前記円筒状部品１０が製造される。パンチ８
４の先端面の中央には中ボス部１６が挿入される有底穴
９２が設けられているとともに、ダイス８６の成形穴８
８の底部中央には突部１８が挿入される貫通孔９４が形
成されており、貫通孔９４内には円筒状部品１０を離型
させるノックアウトが必要に応じて配設される。この鍛
造成形工程におけるしごき成形荷重は中ボス部１６の押
出荷重よりも十分に小さく、中ボス部１６の高さ寸法Ｈ
₂が鍛造成形工程で変化する恐れはないとともに、高さ
寸法が略Ｈ₁の円筒部１２が形成される。なお、この円
筒部１２の先端部には、寸法出し等のために必要に応じ
て切削仕上げや研削仕上げなどが施される。また、各段
階のしごき率は割れが発生しないように成形素材６６の
材質等に基づいて設定される。プレスストロークの制約
などで、上記各段階のしごき加工を別々のプレス機械で
行うようにしても差し支えない。

【００２６】図３のプレス機械１００は前記曲げ工程を
実行する曲げ加工装置の一具体例で、一対のダイス部材
７２ａおよび７２ｂを含んで前記ダイス７２が構成され
ている。この場合の曲げ円環部７４は前記図２(c) に比
べて長く、その曲げ円環部７４が形成された成形素材６
６はポンチ７０と共に上方へ抜かれるとともに、ダイス
７２の上部に配設されたキッカー板１０２によりパンチ
７０から払い落とされるようになっている。

【００２７】図５のプレス機械１０６は前記鍛造成形工
程を実行する鍛造加工装置の一具体例で、複数のダイス
部材８６ａ〜８６ｄを含んで前記ダイス８６が構成され
ている。なお、図４のプレス機械１０４は、プレス機械
１０６による鍛造成形が可能となるように、図３のプレ
ス機械１００によって得られた成形素材６６の曲げ円環
部７４を予備成形（しごき加工）するためのものであ
り、そのプレス機械１０４による予備成形は鍛造成形工
程の一部である。但し、この予備成形は必須のものでは
なく、成形素材６６の材質や円筒状部品１０の形状等に
より、必要に応じて行われる。

【００２８】ここで、本実施例では図２(b) の中ボス鍛
造工程で、中ボス部１６と略同一寸法の有底穴５８が設
けられたパンチ５２を用いて、外径が中ボス部１６より
も大きい製品素材５０に冷間鍛造加工を行うことによ
り、先ず中ボス部１６を有する成形素材６６を製造する
ようにしているため、図１０のように中ボス部１６およ
び円筒部１２を同時に鍛造成形する場合に比較して、中
ボス部１６を高い寸法精度で加工できる。その後、図２
(c) の曲げ工程および図２(d) の鍛造成形工程で円筒部
１２が成形されるが、何れの成形荷重も中ボス部１６の
押出荷重より小さいため、中ボス部１６の高さ寸法Ｈ₂
が良好に維持されるとともに、円筒部１２についても高
い寸法精度が得られる。

【００２９】また、上記図２(b) の中ボス鍛造工程で
は、中ボス部１６以外の余肉は自由に外周側へ拡がるこ
とができるため、図１０のような後方押出に比較してパ
ンチ５２に掛かる負荷（面圧など）が小さい一方、パン
チ５２の径寸法は大きくて有底穴５８の外側の肉厚が厚
く、高い機械的強度が得られるため、余肉を外周側へ押
し出す際の負荷によってパンチ５２が損傷する恐れはな
い。円筒素材部６４から円筒部１２を成形する場合も、
先ず図２(c) の曲げ工程で円筒素材部６４の外周部を円
環状に曲げ加工し、その後、図２(d) の鍛造成形工程で
曲げ円環部７４に冷間鍛造加工によるしごき成形を行っ
て目的とする円筒部１２を形成するようにしているた
め、曲げ加工を行うことなく冷間鍛造加工を施す場合に
比較して、冷間鍛造加工時における塑性流動量や流動距
離が小さくなるとともに流動経路が単純（本実施例では
略直線）になり、その冷間鍛造加工時の負荷が小さくな
る。曲げ加工においても、絞り加工の要素が含まれるた
め引張、圧縮変形などに起因して金属の塑性流動を伴う
が、その負荷は冷間鍛造加工に比べて小さい。すなわ
ち、図１０のように冷間鍛造加工により円筒部１２およ
び中ボス部１６を同時に鍛造成形する場合に比較して、
中ボス鍛造用のパンチ５２，ダイス５４、曲げ加工用の
パンチ７０，ダイス７２、鍛造成形用のパンチ８４，ダ
イス８６に掛かる負荷が小さくなるのであり、それ等の
金型寿命が長くなるとともに加圧能力が低い安価なプレ
ス機械を採用できるようになり、円筒状部品１０の製造
コストが全体として低減される。

【００３０】また、本実施例では円筒部１２の肉厚寸法
が底部１４の肉厚寸法よりも小さく、円筒素材部６４の
肉厚寸法が底部１４の肉厚寸法と略同じであるため、図
２(d) の鍛造成形工程では専ら円筒部１２をしごき成形
するだけで良く、負荷が一層軽減される。また、円筒部
１２の高さ寸法Ｈ₁が比較的大きく、冷間鍛造加工時の
塑性変形量が大きいが、本実施例では１回のプレス工程
で３段階のしごき加工を行うようになっているため、プ
レス機械等の製造設備が節減され、この点でも製造コス
トが低減される。

【００３１】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
６は、第１発明の一実施態様である第３発明，第４発明
に従って(f) に示すテーパ円環形状の円筒状部品３０を
製造する際の製造工程を説明する概略図で、(a) は平坦
な円板形状を成す成形素材１１０を用意する工程であ
る。この成形素材１１０の板厚ｔは、前記テーパ内周面
３４とテーパ外周面３２との間の軸方向の肉厚寸法ｄ、
それ等テーパ内周面３４，テーパ外周面３２のテーパ角
度θを用いて、ｄ・sin(θ／２）で求められ、体積また
は質量（どちらでも実質的に同じ）は円筒内周面３８の
内側を同質の金属で埋め尽くした場合の円筒状部品３０
の体積または質量と略等しい。なお、円筒状部品３０の
高さ寸法すなわち軸方向寸法は上記肉厚寸法ｄと同じで
あり、円筒状部品３０の内周縁部における軸方向寸法、
すなわち円筒内周面３８の軸方向寸法は、成形素材１１
０の板厚ｔと同じである。また、成形素材１１０のうち
円筒内周面３８の径寸法よりも外側の部分が請求項１に
おける円筒素材部に相当する。

【００３２】図６の(b) は曲げ工程で、一対のパンチ１
１２およびダイス１１４によって上記成形素材１１０に
曲げ加工を行い、その成形素材１１０の外周側部分をテ
ーパ角度がθとなるテーパ状に軸方向へ曲げ加工して曲
げ円環部１１６を形成する。パンチ１１２は円柱形状を
成しており、その先端部にはテーパ角度θで小径となる
テーパ突部１１８が設けられているとともに、そのテー
パ突部１１８は、前記円筒内周面３８の径寸法と略等し
い直径寸法の位置で切断された截頭円錐形状を成してい
る。ダイス１１４には、テーパ角度θで小径になるとと
もに底面の直径が前記小径側端面４２の外径寸法と略等
しいテーパ凹部１１９が設けられており、このテーパ凹
部１１９と上記テーパ突部１１８との間で成形素材１１
０が挟圧されることにより、絞り加工の要素を含む曲げ
加工によってテーパ形状の曲げ円環部１１６が形成され
る。なお、成形素材１１０の中央部分は板厚ｔが維持さ
れる。

【００３３】図６の(c) は外径仕上げ工程で、上記曲げ
円環部１１６が形成された成形素材１１０の外径寸法が
円筒状部品３０の外径寸法と略一致するように、一対の
パンチ１２０およびダイス１２２によってしごき加工に
よる外径仕上げを行う。パンチ１２０は、円筒状部品３
０の外径寸法と略等しい外径寸法の円柱形状を成してい
るとともに、その先端部には前記テーパ突部１１８と略
同一形状のテーパ突部１２４が設けられている。ダイス
１２２には、円筒状部品３０の外径寸法と略等しい内径
寸法で底部が前記テーパ凹部１１９と略同一形状とされ
た有底の成形穴１２６が設けられているとともに、その
成形穴１２６の開口部には面取り１２８が施されてい
る。そして、成形素材１１０がパンチ１２０によってダ
イス１２２の成形穴１２６内に押し込まれると、曲げ円
環部１１６のうち円筒状部品３０の外径寸法より外側の
外周縁部１１６ａが上方へ塑性流動させられる。

【００３４】図６の(d) は鍛造成形工程で、一対のパン
チ１３０およびダイス１３２によって上記外径仕上げさ
れた成形素材１１０の曲げ円環部１１６に冷間鍛造加工
を行い、その曲げ円環部１１６の上部を潰して円筒状部
品３０と同一形状に成形する。パンチ１３０は、円筒状
部品３０の外径寸法と略等しい外径寸法の円柱形状を成
しているとともに、その先端部には前記テーパ内周面３
４の内周側部分と略同一形状のテーパ突部１３４が設け
られている一方、ダイス１３２には前記成形穴１２６と
略同一形状の成形穴１３６が設けられている。前記(c)
の外径仕上げ工程は、請求項１および３における鍛造成
形工程の一部である。

【００３５】図６の(e) は抜き工程で、上記鍛造成形さ
れた成形素材１１０の中央の不要部分を一対のパンチ１
３８およびダイス１４０によって打ち抜き、目的とする
テーパ円環形状の円筒状部品３０とする。パンチ１３８
は抜きパンチで、前記円筒内周面３８の内径寸法と略等
しい外径寸法を有している一方、ダイス１４０には円筒
内周面３８の内径寸法と略等しい内径寸法の抜き穴１４
２が設けられている。なお、必要に応じてバリなどを除
去する切削仕上げ、研削仕上げなどが施される。

【００３６】かかる本実施例の製造方法においては、図
６(b) の曲げ工程で平坦な円板形状の成形素材１１０の
外周部をテーパ状に曲げ加工し、図６(d) の鍛造成形工
程で曲げ円環部１１６を目的とするテーパ円環形状に冷
間鍛造加工するようになっているため、曲げ加工を行う
ことなく冷間鍛造加工を施す場合に比較して、冷間鍛造
加工時における塑性流動量や流動距離が小さくなるとと
もに流動経路が単純になり、その冷間鍛造加工時の負荷
が小さくなる。曲げ加工においても、絞り加工の要素が
含まれるため引張、圧縮変形などに起因して金属の塑性
流動を伴うが、その負荷は冷間鍛造加工に比べて小さ
い。これにより、冷間鍛造加工のみで目的とするテーパ
円環形状に成形する場合に比較して、曲げ加工用のパン
チ１１２，ダイス１１４、鍛造成形用のパンチ１３０，
ダイス１３２等の金型に掛かる負荷が小さくなり、金型
寿命が長くなるとともに加圧能力が低い安価なプレス機
械を採用できるようになるため、円筒状部品３０の製造
コストが全体として低減される。

【００３７】また、本実施例では曲げ工程および鍛造成
形工程で、成形素材１１０の外周部にテーパ円環形状を
形成した後に、図６(e) の抜き工程で中央の不要部分を
打ち抜くようになっているため、始めから中央の不要部
分が抜かれた円環形状の成形素材を用いる場合に比較し
て、絞り加工の要素を含む曲げ加工が好適に行われる利
点がある。更に、成形素材１１０の板厚ｔがｄ・sin(θ
／２）であるため、テーパ角度がθとなるテーパ状に曲
げ加工した時の軸方向の肉厚が目的とする肉厚寸法ｄと
略等しくなり、図６(d) の鍛造成形時等における塑性変
形量が少なくてポンチ１３０やダイス１３２等の金型に
掛かる負荷が一層小さくなる。

【００３８】なお、上例では図６(d) の鍛造成形工程の
前に別のプレス機械で(c) の外径仕上げ工程を行うよう
になっているが、例えば図７に示すように円柱形状の第
１パンチ１４４および円筒形状の第２パンチ１４６と前
記ダイス１２２とを用いて、第１パンチ１４４を下降さ
せた後に引き続いて第２パンチ１４６を下降させること
により、１回のプレス工程で外径仕上げおよび鍛造成形
を行うようにすることもできる。第１パンチ１４４の外
径寸法は大径側端面４０の内径寸法と略同じで、その先
端部には前記テーパ突部１３４と同一形状のテーパ突部
１４８が設けられている。

【００３９】また、上例ではテーパ外周面３２とテーパ
内周面３４との間の軸方向の肉厚寸法ｄが円筒状部品３
０の高さ寸法（軸方向寸法）と同じであったが、図８の
(a)に示す円筒状部品１５０のように高さ寸法が肉厚寸
法ｄより大きい場合や、同図の(b) に示す円筒状部品１
５２のように高さ寸法が肉厚寸法ｄより小さい場合であ
っても良い。

【００４０】図９は、前記図２の実施例において(c) 工
程の代わりに行われるもので、(c₁)は、一対のパンチ５
３およびダイス５５を用いて底部１４となる部位よりも
外側の円筒素材部６４を薄肉に押し潰し加工する押し潰
し工程であり、(c₂)は、一対のパンチ７１およびダイス
７３を用いて上記薄肉とされた円筒素材部６４を曲げ加
工して曲げ円環部７５を形成する曲げ工程である。この
ように押し潰し工程を追加することにより、金型に掛か
る負荷をより低減し、金型寿命をより長くするととも
に、加圧能力が低い安価なプレス機械を採用できる。

【００４１】なお、このように図９の各工程を実施する
場合には、前記図２の(b) の工程を省略することが可能
で、その場合には図９の(c₁)の工程が中ボス鍛造工程と
なる。

【００４２】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、これ等はあくまでも一具体例であり、
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】第２発明に従って製造される円筒状部品の一例
を示す断面図である。

【図２】図１の円筒状部品を第２発明に従って製造する
場合の一例を説明する概略工程図である。

【図３】図２(c) の曲げ工程で用いられるプレス機械の
一例を示す断面図である。

【図４】図２(d) の鍛造成形工程に先立ってしごき加工
を行うプレス機械の一例を示す断面図である。

【図５】図２(d) の鍛造成形工程で用いられるプレス機
械の一例を示す断面図である。

【図６】(f) の円筒状部品を第３発明に従って製造する
場合の一例を説明する概略工程図である。

【図７】図６の(c) および(d) の工程を１回のプレス加
工で行う場合を説明する断面図である。

【図８】第３発明に従って製造される円筒状部品の別の
例を示す断面図である。

【図９】本発明の別の実施例を説明する断面図である。

【図１０】従来の製造方法の一例を説明する断面図であ
る。

【符号の説明】

１０，３０，１５０，１５２：円筒状部品１２：円筒部１４：底部１６：中ボス部５０：製品素材５２：パンチ（中ボス鍛造パンチ）５６：先端面５８：有底穴６４：円筒素材部６６，１１０：成形素材７４，７５，１１６：曲げ円環部１３８：抜きパンチ θ：テーパ角度ｄ：肉厚寸法ｔ：板厚

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円筒形状の円筒部を有する円筒状部品
を製造する方法であって、略平坦な円板形状を成す円筒素材部を有する成形素材を
用意する工程と、前記円筒素材部を円環状に軸方向へ曲げ加工して曲げ円
環部を形成する曲げ工程と、前記曲げ円環部に冷間鍛造加工を行って目的とする前記
円筒部に成形する鍛造成形工程とを有することを特徴と
する円筒状部品の製造方法。
【請求項２】円筒形状の円筒部と、該円筒部の軸方向
の一端に設けられるとともに、肉厚寸法が前記円筒部の
肉厚寸法と同じかそれよりも大きい底部と、前記円筒部
の内側において該円筒部と略同心に前記底部に設けられ
た中ボス部とを一体に有する円筒状部品を製造する方法
であって、少なくとも外径寸法が前記中ボス部よりも大きい略円柱
形状の製品素材を用意する工程と、前記底部よりも大きい先端面に前記中ボス部と略同一寸
法の有底穴が設けられた中ボス鍛造パンチを前記製品素
材に軸方向から押圧して冷間鍛造加工を行うことによ
り、中央部分に該中ボス部を有するとともに、該中ボス
部よりも外周側部分が押し潰されて外周側へ自由に押し
拡げられることにより、外径寸法が前記底部の外径寸法
よりも大きく且つ肉厚寸法が該底部の肉厚寸法と同じか
それよりも大きい略平坦な円板形状の円筒素材部が、前
記中ボス部の一端に設けられた成形素材を製造する中ボ
ス鍛造工程と、前記円筒素材部の外周側を円環状に軸方向へ略直角に曲
げ加工して曲げ円環部を形成する曲げ工程と、前記曲げ円環部に冷間鍛造加工を行って目的とする前記
円筒部に成形する鍛造成形工程とを有することを特徴と
する円筒状部品の製造方法。
【請求項３】テーパ円環形状を成す円筒状部品を製造
する方法であって、略平坦な円板形状を成す成形素材を用意する工程と、前記成形素材の外周側を、前記テーパ円環形状のテーパ
角度と略一致するようにテーパ状に曲げ加工して曲げ円
環部を形成する曲げ工程と、前記曲げ円環部に冷間鍛造加工を行って目的とする前記
テーパ円環形状とする鍛造成形工程と、少なくとも前記曲げ工程の後に中央の不要部分を抜きパ
ンチによって打ち抜く抜き工程とを有することを特徴と
する円筒状部品の製造方法。
【請求項４】前記テーパ円環形状は、テーパ内周面お
よびテーパ外周面が略同じテーパ角度θで、該テーパ内
周面と該テーパ外周面との間の軸方向の肉厚寸法をｄと
したとき、前記成形素材の板厚ｔは略ｄ・sin(θ／２）
である請求項３に記載の円筒状部品の製造方法。