WO2016125439A1 - 部材の製造方法、及び、部材の製造システム - Google Patents

部材の製造方法、及び、部材の製造システム Download PDF

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WO2016125439A1
WO2016125439A1 PCT/JP2016/000285 JP2016000285W WO2016125439A1 WO 2016125439 A1 WO2016125439 A1 WO 2016125439A1 JP 2016000285 W JP2016000285 W JP 2016000285W WO 2016125439 A1 WO2016125439 A1 WO 2016125439A1
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WO
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workpiece
forming
peripheral wall
outer peripheral
wall surface
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PCT/JP2016/000285
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English (en)
French (fr)
Inventor
田中　健介
清明 西井
憲吾 山田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H8/00—Rolling metal of indefinite length in repetitive shapes specially designed for the manufacture of particular objects, e.g. checkered sheets

Definitions

  • the present disclosure relates to a member manufacturing method and a member manufacturing system.
  • Patent Document 1 includes two rolling rollers and two flat rollers each having an annular protrusion capable of coming into contact with the workpiece, and the rolling roller has an annular shape on the outer peripheral surface of the workpiece.
  • a method for manufacturing a member is described in which the protruding portion is molded and at the same time the outer wall on the radially outer side of the protruding portion is flattened by a flat roller.
  • a molding load that acts on a workpiece in forging is increased in proportion to a contact area between the workpiece and a tool that abuts the workpiece.
  • two rolling rollers and two flat rollers provided in parallel to the center axis of the workpiece are pressed against the outer wall on the radially outer side of the workpiece. .
  • the contact area between the two rolling rollers and the two flat rolls and the workpiece is relatively large.
  • the molding load exerted on the workpiece by the two rolling rollers and the two flat rolls is increased, which may increase the energy consumption in the forging process.
  • An object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a member that reduces the energy required for manufacturing the member while improving the material yield.
  • the member manufacturing method includes a first molding step and a second molding step.
  • the first tool is pressed against a part of the first outer peripheral wall surface of the workpiece that is rotatably provided, and a small-diameter portion having an outer diameter smaller than the outer diameter of the workpiece is formed.
  • the second tool is pressed against a part of the second outer peripheral wall surface of the workpiece to move relative to the workpiece in the radial direction, and a protruding portion protruding in the radial direction of the workpiece is formed.
  • the material of the part having the first outer peripheral wall surface of the workpiece is the central axis of the workpiece Move in the direction along Thereby, the small diameter part which has an outer diameter smaller than the outer diameter of a to-be-processed member is shape
  • the second outer periphery of the workpiece is The material of the part having the wall surface moves in the radial direction of the workpiece, and a protruding portion protruding in the radial direction of the workpiece is formed on the workpiece.
  • the material manufacturing method can improve the material yield.
  • the small diameter part is formed by pressing the first tool against a part of the first outer peripheral wall surface of the workpiece.
  • the protrusion is formed by pressing the second tool against a part of the second outer peripheral wall surface of the workpiece. That is, each of the small diameter portion or the protruding portion is formed in a separate process.
  • first tool and the second tool are pressed against a part of the outer peripheral wall surface of a predetermined part of the workpiece.
  • the contact area between the first tool and the workpiece and the contact area between the second tool and the workpiece are smaller than when the entire workpiece is molded at one time. Becomes even smaller. Therefore, the energy required for manufacturing the member can be reduced.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of the manufacturing system of the member by a first embodiment. It is a schematic diagram of the small diameter part shaping
  • FIG. 2nd embodiment It is a schematic diagram explaining the small diameter part formation process in the manufacturing method of the member by 2nd embodiment, Comprising: It is a schematic diagram explaining the continuation of FIG. It is a schematic diagram of the manufacturing system of the member by 3rd embodiment. It is a schematic diagram of the material gathering apparatus with which the manufacturing system of the member by 3rd embodiment is provided. It is a flowchart of the manufacturing method of the member by a third embodiment. It is a schematic diagram explaining the material gathering process in the manufacturing method of the member by 3rd embodiment. It is a schematic diagram explaining the effect of the material gathering process in the manufacturing method of the member by 3rd embodiment.
  • the forging system 1 as a “member manufacturing system” forges the workpiece 18 shown in FIG. 4A and forms the processed member 10 as a “member” shown in FIG. 4B.
  • the processed member 10 is, for example, a common rail that can store fuel injected by a fuel injection valve.
  • FIG. 4A shows a perspective view of the workpiece 18.
  • the workpiece 18 is a columnar member having a substantially circular cross section before being formed in the forging system 1.
  • the workpiece 18 is made of metal, for example.
  • the processed member 10 is composed of a plurality of small diameter portions formed in a columnar shape and a plurality of protrusions provided adjacent to the small diameter portions.
  • the processed member 10 has four small-diameter portions and three projecting portions alternately combined.
  • the small-diameter portions of the processed member 10 are referred to as small-diameter portions 11, 13, 15, and 17 in this order from the front side of the sheet of FIG.
  • the small-diameter portions 11, 13, 15, and 17 are formed in a circular columnar shape having four outer cross-sections in the axial direction and the same outer diameter D10.
  • the central axes of the small diameter portions 11, 13, 15, 17 are all provided coaxially.
  • the central axis of the small diameter portions 11, 13, 15, and 17 is set as the central axis C ⁇ b> 10 of the processed member 10.
  • the outer diameter D ⁇ b> 10 of the small diameter portions 11, 13, 15, and 17 is smaller than the outer diameter D ⁇ b> 18 of the workpiece 18.
  • the protrusions 12, 14, and 16 are formed in a rectangular parallelepiped shape having a rectangular cross section perpendicular to the central axis C10.
  • the protrusions 12, 14, 16 are formed to protrude in the radial direction with respect to the central axis C ⁇ b> 10 of the small diameter parts 11, 13, 15, 17.
  • all the protrusion parts 12, 14, and 16 are formed so that it may protrude above the paper surface of FIG.4 (b).
  • the forging processing system 1 includes a control unit 8, a small diameter part forming apparatus 20, a protruding part forming apparatus 30, and the like.
  • the control unit 8 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown).
  • the control unit 8 is electrically connected to each of the small-diameter portion forming device 20 and the protruding portion forming device 30 by signal lines L20 and L30.
  • the control unit 8 controls the operations of the small-diameter portion forming device 20 and the protruding portion forming device 30 based on information regarding the shape of the processed member 10 input from the outside.
  • the small-diameter portion forming apparatus 20 includes a first contact plate 21 as a “first tool”, a second contact plate 22 as a “first tool”, a base 23, a drive plate 24, a pressure unit 25, and a drive unit 26. Etc. In the small-diameter portion molding apparatus 20, the workpiece 18 is rotatably provided. For convenience of explanation, the upper side of FIG. 2 is the “top side” and the lower side of FIG. 2 is the “ground side”, but the direction in which the small-diameter portion forming device 20 is installed is not limited to this.
  • the first contact plate 21 is positioned on the top side of the workpiece 18 set in the small-diameter portion forming apparatus 20.
  • the first contact plate 21 is supported by the drive plate 24.
  • the first abutment plate 21 is formed on a part of the outer peripheral wall surface 110 as the “first outer peripheral wall surface” of the outer peripheral wall surface of the workpiece 18, for example, the small-diameter portion forming portion A ⁇ b> 11 (see FIG. 4) of the processed member 18. It is provided so that it can contact.
  • the length of the first contact plate 21 in the direction of the central axis C18 of the workpiece 18 set in the small diameter portion forming device 20 is the direction of the central axis C10 of the small diameter portions 11, 13, 15, 17 of the processed member 10. It is formed so as to be less than the length of.
  • the second contact plate 22 is provided on the ground side of the workpiece 18 set in the small-diameter portion forming apparatus 20 and at a position between the first contact plate 21 and the central axis C18 of the workpiece 18.
  • the second contact plate 22 is fixed on a base 23 fixed on a horizontal plane.
  • the second contact plate 22 is provided so as to be able to contact a part of the outer peripheral wall surface on the ground side of the workpiece 18, for example, the outer peripheral wall surface 110 of the small-diameter portion molding portion A ⁇ b> 11.
  • the length of the second contact plate 22 in the direction of the central axis C18 of the workpiece 18 set in the small diameter portion forming device 20 is the same as the length of the first contact plate 21 in the direction of the central axis C18. It is formed as follows.
  • the drive plate 24 is provided with a first contact plate 21 at one end. The other end is connected to the drive unit 26.
  • the drive plate 24 is provided so as to be movable in a direction (solid arrow F21 shown in FIG. 2) perpendicular to the central axis C18 of the workpiece 18 set in the small-diameter portion forming apparatus 20.
  • the first contact plate 21 can move in a direction perpendicular to the central axis C18.
  • the workpiece 18 moves while rolling in the direction of the solid arrow F22 shown in FIG.
  • the pressurizing unit 25 is provided on the top side of the drive plate 24.
  • the pressurizing unit 25 can press the first contact plate 21 against the workpiece 18 via the drive plate 24.
  • the driving unit 26 is electrically connected to the control unit 8 through a signal line L20.
  • the drive unit 26 is electrically connected to the pressurizing unit 25 through a signal line L21.
  • the drive unit 26 can drive the drive plate 24 in the direction of the solid arrow F21 while pressing the first contact plate 21 against the workpiece 18 in accordance with a control signal output by the control unit 8.
  • the protruding portion forming apparatus 30 includes two rollers 31 and 32 as “second tools”, an upper base 331, a lower base 332, a support shaft 34, a pressing portion 35, a driving portion 36, and the like.
  • the upper side of FIG. 3 is the “top side” and the lower side of FIG. 3 is the “ground side”, but the direction in which the protruding portion forming device 30 is installed is not limited to this.
  • the two rollers 31 and 32 are provided at a position sandwiching the central axis C18 on the radially outer side of the workpiece 18.
  • the two rollers 31 and 32 are rotatably supported by the upper base 331 and the lower base 332, respectively.
  • the two rollers 31 and 32 are provided on a part of the outer peripheral wall surface 120 as the “second outer peripheral wall surface” of the outer peripheral wall surface of the workpiece 18, for example, the protruding portion forming portion A12 (see FIG. 4) of the processed member 18. Abutment is possible.
  • the upper base 331 and the lower base 332 are provided on the top side and the ground side of the workpiece 18.
  • the upper base 331 and the lower base 332 are connected by a plurality of support columns 333 so that the interval in the vertical direction can be changed.
  • the workpiece 18 is connected to one end of the support shaft 34.
  • the other end is connected to the drive unit 36.
  • the support shaft 34 is provided so as to be movable in the radial direction of the workpiece 18 (solid arrow F31 shown in FIG. 3) with respect to the workpiece 18 set in the protruding portion forming device 30.
  • the pressurizing unit 35 is provided on the top side of the upper base 331.
  • the pressure unit 35 can press the roller 31 against the workpiece 18 via the upper base 331.
  • the driving unit 36 is electrically connected to the control unit 8 through a signal line L30.
  • the drive unit 36 is electrically connected to the pressurizing unit 35 through a signal line L31.
  • the drive unit 36 moves the workpiece 18 in the direction of the solid arrow F31 while pressing the roller 31 against the workpiece 18 in accordance with a control signal output from the control unit 8.
  • the two rollers 31 and 32 that are in contact with the outer wall on the radially outer side of the workpiece 18 are pressed against the workpiece 18 while rotating (solid arrows F32 and F33 in FIG. 3A).
  • step 101 either the small-diameter portion forming portion where the small-diameter portion is formed or the protruding portion forming portion where the protruding portion is formed is formed based on the shape of the processed member 10. Is set in the workpiece 18. Specifically, in S101, as shown in FIG. 4A, from the relationship between the processed member 10 and the processed member 18, the portion where the small diameter portions 11, 13, 15, 17 are formed on the processed member 18 The small diameter portion forming portions A11, A13, A15, A17 and the portions where the protruding portions 12, 14, 16 are formed are set as the protruding portion forming portions A12, A14, A16.
  • the part of the workpiece 18 to be formed is a small-diameter part forming part A11, A13, A15, A17 or a protruding part forming part A12, A14, A16.
  • the process proceeds to S103.
  • the parts of the workpiece 18 to be formed are the protrusion forming parts A12, A14, A16, the process proceeds to S104.
  • the workpiece 18 is composed of four small-diameter part forming parts and three projecting part forming parts. Therefore, in S103 or S104, which will be described later, four small diameter parts are provided.
  • the part forming part or the three protruding part forming parts are collectively formed continuously.
  • the workpiece 18 is set in the small-diameter portion molding apparatus 20, and the small-diameter portion molding portion is molded into the small-diameter portion.
  • the molding method of the small diameter portion in S103 will be described by taking the molding of the small diameter portion molding portion A11 as an example.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method for forming a small diameter portion in S103.
  • the first abutting plate 21 and the second abutting plate 22 are in contact with a part of the outer peripheral wall surface 110 of the small-diameter portion molding portion A11 included in the workpiece 18 set in the small-diameter portion molding apparatus 20.
  • the first contact plate 21 is pressed against a part of the outer peripheral wall surface 110 by the pressurizing unit 25 while reciprocating in the direction of the solid arrow F21 by the drive plate 24 (see FIG. 6B).
  • the workpiece 18 rolls between the first contact plate 21 and the second contact plate 22 while being pressed against the second contact plate 22 by the first contact plate 21.
  • molding apparatus 20 becomes long in the direction of the central axis C18 compared with the small diameter part shaping
  • the small diameter portion forming portions A13, A15, and A17 are also processed while pressing the first contact plate 21 and the second contact plate 22 against the outer peripheral wall surfaces 130, 150, and 170 as the respective “first outer peripheral wall surfaces”.
  • the member 18 is rolled to form the small diameter portions 13, 15 and 17.
  • the workpiece 18 is set in the protruding portion forming apparatus 30, and the protruding portion forming portion is formed into the protruding portion.
  • the forming method of the protruding portion in S104 will be described by taking the forming of the protruding portion forming portion A12 as an example.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method of forming the protruding portion in S104.
  • Two rollers 31 and 32 are in contact with a part of the outer peripheral wall surface 120 of the protruding portion forming portion A12 of the workpiece 18 (see FIG. 7A) set in the protruding portion forming apparatus 30. While the two rollers 31 and 32 are pressed against the outer peripheral wall surface 120, the material of the projecting portion molding portion A12 is brought in the direction in which the projecting portion 12 is projected (the direction of the white arrow F182 shown in FIG. 7B). It moves in the direction of solid arrows F32 and F33.
  • the protruding portion molding portion A12 becomes the protruding portion 12 protruding in the direction of the white arrow F182 (see FIG. 7C).
  • the projection forming portions A14 and A16 also move in the direction in which the projections 14 and 16 are projected while pressing the two rollers 31 and 32 against the outer circumferential wall surfaces 140 and 160 as the “second outer circumferential wall surfaces”. Then, the protrusions 14 and 16 are formed.
  • S105 it is determined whether or not the part of the workpiece 18 formed in the immediately preceding step is the last part.
  • molded in the last step is not the last site
  • FIG. 8A shows the same state as the workpiece 18 shown in FIG. 4A, that is, the shape of the workpiece 18 before being formed.
  • 8B to 8D show the shape of the workpiece 18 that changes in the order in which it is formed by the forging system 1.
  • FIG. 8 (e) shows the shape of the processed member 10 shown in FIG. 4 (b).
  • a two-dot chain line L18 is shown for convenience of understanding the outer diameter of the workpiece 18.
  • the columnar workpiece 18 shown in FIG. 8A has a small outer diameter that is smaller than the outer diameters of the other small-diameter portion forming portions A13, A15, A17 and the protruding portion forming portions A12, A14, A16.
  • the primary molded product 101 having the portion 11 is obtained (see FIG. 8B).
  • the primary molded product 101 shown in FIG. 8 (b) has an outer diameter of the protruding portion forming portions A12, A14
  • the secondary molded product 102 has small diameter portions 11, 13, 15, and 17 that are smaller than the outer diameter of A16 (see FIG. 8C).
  • the secondary molded product 102 shown in FIG. 8C is interposed between the small diameter portion 11 and the small diameter portion 13. It becomes the tertiary molded product 103 which is located and has the protrusion part 12 in radial direction (refer FIG.8 (d)).
  • the protruding portion forming portions A14 and A16 of the tertiary molded product 103 are formed by the protruding portion forming apparatus 30, the small diameter portions 11, 13, 15, 17 and the protruding portion 12 protruding in the radial direction of the workpiece 18 are formed.
  • the processed member 10 having 14 and 16 is obtained.
  • the workpiece 18 is formed in accordance with the shapes and positions of the small diameter portions 11, 13, 15, 17 and the projecting portions 12, 14, 16 constituting the processed member 10.
  • step S103 the workpiece 18 is moved while the first contact plate 21 and the second contact plate 22 are pressed against the outer peripheral wall surfaces 110, 130, 150, and 170 of the small-diameter portion forming portions A11, A13, A15, and A17. It rolls between the first contact plate 21 and the second contact plate 22. Thereby, a part of the material of the small-diameter portion molding portions A11, A13, A15, and A17 moves in the direction along the central axis C18, so that the outer diameter of the small-diameter portion molding portions A11, A13, A15, and A17 is the workpiece. The outer diameter is smaller than 18, and the small diameter portions 11, 13, 15, and 17 are formed.
  • the workpiece 18 is reciprocated in a direction in which the protrusions are projected while the two rollers 31, 32 are pressed against the outer peripheral wall surfaces 120, 140, 160 of the protrusion forming portions A12, A14, A16. To do. As a result, part of the material of the protruding portion forming portions A12, A14, A16 moves in the radial direction of the workpiece 18 so that the protruding portions 12, 14, 16 protruding in the radial direction of the workpiece 18 are molded.
  • the processed member 18 has the small diameter portions 11, 13, 15, 17 or the protruding portions 12, 14, 16 of the processed member 10 in the processed member 18.
  • the material is moved by pressing the first and second contact plates 21 and 22 and the two rollers 31 and 32.
  • the part constituting the workpiece 18 in S101 is set to one of the small-diameter part forming parts A11, A13, A15, A17 or the protruding part forming parts A12, A14, A16. Is done.
  • the workpiece 18 is divided and set into one of the small-diameter portion forming portions A11, A13, A15, A17 or the protruding portion forming portions A12, A14, A16.
  • Each of the divided parts is processed separately in the small diameter part forming apparatus 20 or the protruding part forming apparatus 30.
  • the contact area between the first contact plate 21 and the second contact plate 22 and the workpiece 18 in the small-diameter portion molding apparatus 20, and the two rollers 31 and 32 and the workpiece in the protrusion molding apparatus 30 Since the contact area with 18 is relatively small, the molding load applied to the first contact plate 21 and the second contact plate 22 or the two rollers 31 and 32 can be reduced.
  • the first contact plate 21 and the second contact plate 22 are formed on the outer peripheral wall surfaces 110, 130, and 150 of the small diameter portion forming portions A11, A13, A15, and A17. , 170 abuts on a part.
  • molding the protrusion parts 12, 14, and 16 the two rollers 31 and 32 contact
  • the processed member 10 manufactured by the method for manufacturing a member according to the first embodiment has improved strength as compared with, for example, a processed member manufactured by a hot forging method. This point will be described with reference to FIG.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the processed member.
  • FIG. 9 shows the fiber flow appearing in the cross section of the processed member.
  • the fiber flow is a line that appears in a member by continuous portions where metal crystal grains are relatively dense.
  • Fig.9 (a) shows sectional drawing of the processed member 10 manufactured by the manufacturing method of the member by 1st embodiment.
  • FIG.9 (b) sectional drawing of the processed member 90 manufactured by the hot forging method is shown as a comparative example.
  • the processed member 10 moves the material of the workpiece 18 to form the protrusions 12, 14, 16 as described above, so that the fiber flow Ff10 formed on the protrusions 12, 14, 16 is It will not be cut. For this reason, as shown to Fig.9 (a), since the edge part of the fiber flow Ff10 is not exposed to the side surfaces 121 and 122 of the protrusion part 12, even if external force is added to the side surfaces 121 and 122 of the protrusion part 12 The protrusion 12 is not easily damaged. The same applies to the other protrusions 14 and 16.
  • the processed member 10 is continuous with the fiber flow Ff10 of the small diameter portions 11, 13, 15, 17 adjacent to the protrusions 12, 14, 16 in the fiber flow Ff10 of the protrusions 12, 14, 16, respectively. Therefore, the end portion of the fiber flow Ff10 is not exposed to the side surfaces of the projecting portions 12, 14, and 16. Thereby, since the processed member 10 is not damaged starting from the exposed end of the fiber flow, the strength against an external force can be improved as compared with the processed member 90 of the comparative example.
  • the processed member 10 is used as a common rail. In the common rail, a fuel injection valve is assembled at the protruding tip of the projecting portions 12, 14, and 16, and relatively high pressure fuel is stored therein so that the fuel injection valve can inject.
  • the strength of the protrusions 12, 14, and 16 is greater than that of the processed member 90 formed by the hot specific forging method. It is possible to prevent the fuel from flowing out to the outside due to breakage of 12, 14, and 16.
  • any one of the small-diameter portion forming portions A11, A13, A15, A17 or the protruding portion forming portions A12, A14, A16 is set based on the shape of the processed member 10. Therefore, it is possible to cope with a change in the shape of the processed member 10. Accordingly, the degree of freedom in shape can be increased.
  • the molding site can be continuously processed. Thereby, the manufacturing time of the processed member 10 can be shortened.
  • the small diameter portion forming apparatus 20 moves a part of the material of the small diameter portion forming portions A11, A13, A15, A17 in the direction along the central axis C18 and moves the small diameter portions 11, 13 to each other. , 15 and 17 are formed.
  • the protruding portion forming device 30 moves the material of the protruding portion forming portions A12, A14, A16 in the radial direction of the workpiece 18 to form the protruding portions 12, 14, 16.
  • the forging system 1 can use all the material of the workpiece 18 as the material of the processed member 10, so that unnecessary portions such as burrs are not generated and the material yield can be improved. Further, since unnecessary portions do not occur, the number of steps for removing burrs from the manufactured member becomes unnecessary. Thereby, the manufacturing time of the processed member 10 can be shortened.
  • each portion of the workpiece 18 to which either the small diameter portion forming device 20 or the protruding portion forming device 30 is set is processed separately.
  • the first contact plate 21, the second contact plate 22, and the two rollers 31, 32 contact a part of the outer peripheral wall surface 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 of the workpiece 18. .
  • the contact area between the first contact plate 21 and the second contact plate 22 and the workpiece 18 is relatively small, so that the first contact plate 21 and the second contact plate 22 are molded.
  • the load can be reduced.
  • the molding load applied to the two rollers 31 and 32 can be reduced. Therefore, the physique of the forging system 1 can be reduced.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the small-diameter portion molding apparatus and the content of the small-diameter portion molding step.
  • symbol is attached
  • FIG. 9 shows a schematic diagram of a small diameter part forming apparatus 40 provided in the forging system according to the second embodiment.
  • the small diameter portion forming apparatus 40 includes a first punch 41 as a “first tool”, a second punch 42 as a “first tool”, a base 43, a drive plate 441, a support shaft 442, a pressure unit 45, and a drive unit 46.
  • a first punch 41 as a “first tool”
  • a second punch 42 as a “first tool”
  • a base 43 a drive plate 441, a support shaft 442, a pressure unit 45, and a drive unit 46.
  • the upper side of FIG. 9 is the “top side” and the lower side of FIG. 9 is the “ground side”, but the direction in which the small-diameter portion forming device 40 is installed is not limited to this.
  • the first punch 41 is positioned on the top side of the workpiece 18 to be set in the small diameter part forming device 40.
  • the first punch 41 is supported by the drive plate 44.
  • the first punch 41 is provided so as to be able to contact the outer peripheral wall surface of the workpiece 18, for example, the outer peripheral wall surface 110 of the small-diameter portion forming portion A ⁇ b> 11.
  • the length of the first punch 41 in the direction of the central axis C18 of the workpiece 18 set in the small-diameter portion forming apparatus 40 is the length of the small-diameter portions 11, 13, 15 and 17 of the processed member 10 in the direction of the central axis C10. It is formed to be shorter.
  • the second punch 42 is located on the ground side of the workpiece 18 set in the small diameter part forming device 40. That is, the second punch 42 is located on the opposite side of the first punch 41 with the central axis C18 of the workpiece 18 interposed therebetween.
  • the second punch 42 is fixed on a base 43 that is fixed on a horizontal plane.
  • the 2nd punch 42 is provided so that contact
  • the second punch 42 is formed such that the length of the workpiece 18 set in the small-diameter portion forming apparatus 40 in the direction of the central axis C18 is the same as the length of the first punch 41 in the direction of the central axis C18. Yes.
  • the drive plate 441 is provided with a first punch 41 at one end. The other end is connected to the drive unit 46.
  • the drive plate 441 is provided to be movable in the vertical direction (solid arrow F101 shown in FIG. 10). Thereby, the first punch 41 is movable in the vertical direction.
  • the workpiece 18 is fixed to one end of the support shaft 442.
  • the other end is rotatably connected to the drive unit 46.
  • the support shaft 442 is provided such that the workpiece 18 can be moved in the vertical direction (solid arrow F102 shown in FIG. 10) and can be rotated about the central axis C18 (solid arrow F103 shown in FIG. 10).
  • the pressurizing unit 45 is provided on the top side of the drive plate 44.
  • the pressure unit 45 can press the first punch 41 against the workpiece 18 via the drive plate 44.
  • the driving unit 46 is electrically connected to the control unit 8 through a signal line L20. Further, the drive unit 46 is electrically connected to the pressurizing unit 45 through a signal line L41. The drive unit 46 can press the first punch 41 against the workpiece 18 in accordance with a control signal output from the control unit 8. In addition, the drive unit 46 can drive the support shaft 442 in the direction of the solid arrow F102 and can rotate in the direction of the solid arrow F103 in accordance with a control signal output by the control unit 8.
  • FIGS. 11 and 12 are schematic views showing the positional relationship between the first punch 41, the second punch 42, and the workpiece 18 in the cross section shown in FIG. 11 (a) to 11 (c) and FIGS. 12 (a) to 12 (c) show the contents of the process in S103 (see FIG. 5) as a “small diameter part forming process” in the small diameter part forming apparatus 40 in time. Shown along.
  • the small-diameter portion molding portion A11 of the workpiece 18 set in the small-diameter portion molding apparatus 40 is moved so as to contact the second punch 42 (solid arrow F111 in FIG. 11A).
  • the first punch 41 is moved so that the first punch 41 comes into contact with the outer peripheral wall surface 110 opposite to the outer peripheral wall surface 110 with which the second punch 42 of the small-diameter portion molding portion A11 contacts with the central axis C18 in between ( A solid arrow F112 in FIG.
  • the first punch 41 comes into contact with the small-diameter portion forming portion A11, the first punch 41 is pressed against the outer peripheral wall surface 110 by the pressing portion 45, and the processing grooves 111 and 112 are formed in the outer peripheral wall surface 110 of the small-diameter portion forming portion A11 ( (Refer FIG.11 (b)).
  • the small-diameter portion forming portion A11 is separated from the second punch 42.
  • the workpiece 18 is rotated about the central axis C18 by a predetermined angle ⁇ in the direction of the solid arrow F113. (See FIG. 11 (c))
  • the small-diameter portion forming portion A11 of the workpiece 18 that has stopped rotating moves so as to contact the second punch 42 (solid arrow F121 in FIG. 12A). At this time, the second punch 42 is brought into contact with the outer wall near the machining groove 112.
  • the first punch 41 is moved so that the first punch 41 comes into contact with the outer peripheral wall surface 110 opposite to the outer peripheral wall surface 110 with which the second punch 42 of the small-diameter portion molding portion A11 contacts with the central axis C18 in between ( The solid line arrow F122 of Fig.12 (a).
  • the first punch 41 is brought into contact with the vicinity of the outer peripheral wall surface 110 where the machining groove 111 is formed. That is, the predetermined angle ⁇ is a rotation angle at which the first punch 41 can be brought into contact with the vicinity where the machining groove 111 is formed, as shown in FIG.
  • the pressing portion 45 presses the first punch 41 against the outer peripheral wall surface 110, thereby forming the processing grooves 113 and 114 on the outer peripheral wall surface 110 of the small-diameter portion forming portion A11 ( (Refer FIG.12 (b)).
  • the first punch 41 and the second punch 42 are applied to a part of the outer peripheral wall surfaces 110, 130, 150, and 170 of the small-diameter portion forming portions A11, A13, A15, and A17.
  • a plurality of processed grooves are formed in contact with each other.
  • the plurality of processed grooves are formed such that the bottom surfaces thereof are the outer walls of the small diameter portions 11, 13, 15, and 17 of the processed member 10. Further, the material of the small-diameter portion molding portion that is extruded from the small-diameter portion molding portion by the formation of the machining groove moves in the direction along the central axis C18.
  • the small-diameter portion molding portions A11, A13, A15, and A17 in which a plurality of machining grooves are formed by the first punch 41 and the second punch 42 have a smaller outer diameter than before molding, and have a desired outer diameter.
  • the small diameter portions 11, 13, 15, and 17 that are included can be formed. Therefore, the manufacturing method of the member by a second embodiment has the same effect as a first embodiment.
  • the first punch 41 and the second punch 42 are in contact with a part of the outer peripheral wall surfaces 110, 130, 150, and 170 of the small-diameter portion forming portions A11, A13, A15, and A17. .
  • the forge processing system by 2nd embodiment has the same effect as 1st embodiment.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that the material assembling step is performed before the second molding step.
  • symbol is attached
  • the member manufacturing system according to the third embodiment is shown in FIGS.
  • the forging system 3 as a “member manufacturing system” includes a control unit 8, a small-diameter portion forming device 20, a protruding portion forming device 30, a material gathering device 50, and the like.
  • the material assembling apparatus 50 includes a material assembling punch 51 as a “material assembling tool”, a support plate 52, a base 53, a driving plate 54, a pressing unit 55, a driving unit 56, and the like.
  • a material assembling punch 51 as a “material assembling tool”
  • a support plate 52 for convenience of explanation, the upper side of FIG. 14 is referred to as “top side”, and the lower side of FIG. 13 is referred to as “ground side”, but the direction in which the material gathering device 50 is installed is not limited to this.
  • the material assembling punch 51 is a member having a substantially L-shaped cross section.
  • the material assembling punch 51 includes a punch main body 511, a first contact portion 512, a second contact portion 513, and the like.
  • FIG. 14 shows a state in which the two small-diameter portion molding portions A11 and A13 and the two protruding portion molding portions A12 and A14 of the workpiece 18 are set in the material assembling apparatus 50.
  • the aligning device 50 it is possible to change the length of the punch body portion 511 of the material aligning punch 51 in accordance with the length of the workpiece set in the material aligning device 50 and to process a desired part. .
  • the punch main body 511 is a substantially flat portion formed so as to extend in the vertical direction. One end of the punch body 511 is supported by the drive plate 54. A first contact part 512 and a second contact part 513 are provided at the other end.
  • the first contact portion 512 is formed so as to extend in the direction of the workpiece 18 from the side wall of the punch body 511 on the workpiece 18 side.
  • the ground-side end surface 514 of the first contact portion 512 is formed so as to be separated from the central axis C18 of the workpiece 18 as it goes toward the ground.
  • the end surface 514 is provided so that it can contact
  • the second contact portion 513 is provided on the ground side of the punch main body portion 511 and the first contact portion 512.
  • An end surface 515 on the workpiece 18 side of the second contact portion 513 is formed so as to contact the workpiece 18.
  • the end surface 515 is provided so that it can contact
  • the support plate 52 is positioned on the opposite side of the material alignment punch 51 in the workpiece 18 set in the material alignment device 50.
  • the support plate 52 is fixed to the base 53.
  • the base 53 restricts the movement of the workpiece 18 to which the material-feeding punch 51 is pressed.
  • the drive plate 54 is connected to the drive unit 56 while supporting the material punching punch 51.
  • the drive plate 54 is provided so as to be movable in a direction (solid arrow F51 shown in FIG. 14) perpendicular to the central axis C18 of the workpiece 18 set in the material assembling apparatus 50.
  • the material shifting punch 51 supported by the drive plate 54 can move in a direction perpendicular to the central axis C18.
  • the pressurizing unit 55 is provided on the top side of the drive plate 54.
  • the pressurizing unit 55 can press the material shifting punch 51 against the workpiece 18 via the drive plate 54.
  • the driving unit 56 is electrically connected to the control unit 8 through a signal line L50. Further, the drive unit 56 is electrically connected to the pressurizing unit 55 through a signal line L51.
  • the drive unit 56 can drive the drive plate 54 in the direction of the solid arrow F51 while pressing the material-feeding punch 51 against the workpiece 18 in accordance with a control signal output from the control unit 8. Thereby, the workpiece 18 moves while rolling along the side wall of the support plate 52 on the material feeding punch 51 side.
  • any part of the small diameter part forming part where the small diameter part is formed or the protruding part forming part where the protruding part is formed based on the shape of the processed member 10 Is set to the workpiece 18.
  • the workpiece 18 is set in the small diameter portion forming apparatus 20 in the same manner as in S103 of the first embodiment, and the small diameter portion forming portion is formed into a small diameter portion.
  • FIG. 16 shows a schematic diagram of the workpiece 18 as seen from the small-diameter portion molding site A11 side in the direction of the central axis C18.
  • FIG. 16 shows a change in shape in the processing of the small-diameter portion forming portion A11 in S302 (FIGS. 16A and 16B), and a change in shape in the material shifting processing of the protruding portion forming portion A12 in S303 (FIG. 16). (B) and FIG. 16 (c)), and a change in shape (FIG. 16 (c) and FIG. 16 (d)) in the processing of the protruding portion forming part A12 in the next S304 are schematically shown.
  • the processing in S302 is performed on the small-diameter portion forming portion A11 shown in FIG. Thereby, the small diameter part 11 is shape
  • the material forming process in S303 is performed on the protruding portion forming portion A12 shown in FIG. At this time, the protruding portion forming portion A12 is formed so as to protrude in the direction of the white arrow F182.
  • the material in the region A121 as “the side opposite to the side from which the protruding portion protrudes” of the protruding portion forming portion A12 is used as the material on the side opposite to the side from which the protruding portion protrudes.
  • the material feed punch 51 is driven so as to move to the regions A122 and A123 as “between protruding sides”.
  • the regions A122 and A123 of the projecting portion molding part A12 are regions that are located at approximately 90 degrees with respect to the region A121 when viewed from the point on the central axis C18, and are compared with the region A121. This is a region close to the region A120 as “the side from which the protruding portion protrudes”.
  • the material shifting punch 51 moves in the direction of the white arrow F182 while being pressed against the outer peripheral wall surface 120 of the projecting portion molding part A12
  • the material of the region A121 is as indicated by solid arrows F151 and F152 shown in FIG. Move to areas A122 and A123.
  • region A122, A123 is compared with the thickness of protrusion part shaping
  • the other protrusion forming portions A14 and A16 may be subjected to the same meat gathering process.
  • the materials of the regions A122 and A123 of the protruding portion molding part A12 are moved in the direction of the white arrow F182 by the two rollers 31 and 32 as shown by solid arrows F153 and F154 in FIG.
  • the protrusion 12 is formed.
  • the other protrusion forming portions A14 and A16 may be subjected to the same meat gathering process.
  • FIG. 17 shows the movement of the material when forming the protruding portion forming portion into the protruding portion.
  • FIG. 17A shows the movement of the material when the protruding portion forming portion is formed into the protruding portion in the member manufacturing method according to the third embodiment.
  • FIG. 17B shows the movement of the material when forming the protruding portion forming portion into the protruding portion in the forging method that does not include the material shifting step as a comparative example.
  • the movement of materials in the forging method of the comparative example will be described.
  • the material of the region A921 opposite to the direction of the white arrow F982 of the protrusion forming portion A92 is white. It is necessary to move in the direction of the arrow F982 at once (solid arrows F161 and F162 shown in FIG. 17B).
  • solid arrows F161 and F162 shown in FIG. 17B solid arrows F161 and F162 shown in FIG. 17B.
  • the movement distance of the material in one molding becomes long, there is a possibility that the material in other parts is caught or sheared by the moving material, and the strength of the protrusion 92 may be reduced.
  • the material of the region A121 opposite to the direction of the white arrow F182 of the protruding portion forming portion A12 is temporarily moved to the regions A122 and A123 of the protruding portion forming portion A12. (Solid arrows F151 and F152 shown in FIG. 17A). Thereafter, in S304, the materials of the regions A122 and A123 are moved to the region A120 (solid arrows F153 and F154 shown in FIG. 17A), and the protruding portion 12 is formed.
  • the protrusions 12, 14, 16 are made of the material opposite to the direction in which the protrusions 12, 14, 16 of the protrusion forming portions A 12, A 14, A 16 protrude.
  • the region moves between the side opposite to the protruding side and the side from which the protruding portions 12, 14, 16 protrude.
  • the material moved between the side opposite to the side from which the projecting parts 12, 14, 16 project and the side from which the projecting parts 12, 14, 16 project is moved to the side from which the projecting parts 12, 14, 16 project. Move again. Thereby, it is possible to prevent the material in other parts from being caught or sheared by the moving material. Therefore, the member manufacturing method and member manufacturing system according to the third embodiment can achieve the same effects as those of the first embodiment, and can improve the strength of the protrusions.
  • the material on the side opposite to the direction in which the protrusions 12, 14, and 16 of the protrusion molding portions A12, A14, and A16 protrude is relatively Since it is not necessary to move it for a long distance, the projecting portion can be easily formed.
  • the processed member includes a plurality of small-diameter portions formed in a columnar shape and a plurality of projecting portions provided adjacent to the small-diameter portions and projecting in the radial direction of the workpiece.
  • the relationship between the small diameter portion and the protruding portion is not limited to this.
  • the cross-sectional size of the small-diameter portion may be smaller than the outer diameter of the workpiece.
  • the direction in which the protrusions protrude may be different.
  • the small-diameter portion forming apparatus has a plurality of “first tools”, and the plurality of first tools are provided at positions sandwiching the central axis of the workpiece.
  • the first tool included in the small-diameter portion forming device may be one, or even if there are a plurality of tools, it may not be provided at a position sandwiching the central axis of the workpiece.
  • the protruding portion forming apparatus has a plurality of “second tools”, and the plurality of second tools are provided at positions sandwiching the central axis of the workpiece.
  • the number of second tools included in the protruding portion forming apparatus may be one, and even when there are a plurality of the second tools, it may not be provided at a position sandwiching the central axis of the workpiece.
  • the member to be processed is processed from one end side.
  • the order of processing the workpiece is not limited to this.
  • the processed member is composed of four small diameter portions and three projecting portions.
  • the numbers of the small diameter portions and the protruding portions constituting the processed member are not limited to this. What is necessary is just to be comprised from one or more small diameter parts and one or more protrusion parts.
  • the processing order of the small diameter portion forming portion and the protruding portion forming portion is not limited to this. You may process a small diameter part shaping
  • the second contact plate or the second punch and the base that contact the workpiece are provided on the ground side of the small-diameter portion forming apparatus.
  • the ground side configuration of the small-diameter portion forming apparatus is not limited to this. You may have the press part which presses a 2nd contact plate or a 2nd punch against a to-be-processed member in addition to the 2nd contact plate or 2nd punch which contacts a to-be-processed member, and the base which instruct
  • the first punch is formed immediately before the first punch around the central axis of the workpiece. It is rotated by a predetermined angle so that it can be brought into contact with the vicinity where the processing groove is formed.
  • the predetermined rotation angle is not limited to this. What is necessary is just to rotate so that a processing groove may be formed in the whole outer peripheral wall surface of a small diameter part formation site
  • the member manufactured by the above manufacturing method is used as a common rail.
  • the example to which a member is applied is not limited to this. Any member may be used as long as it has a small-diameter portion that is formed in a columnar shape or a cylindrical shape, such as a crankshaft or a camshaft, and a protruding portion that protrudes in the radial direction from the small-diameter portion.
  • the small-diameter portion forming portion where the small-diameter portion is formed or the protruding portion forming portion where the protruding portion is formed based on the shape of the processed member is set as the workpiece. However, this step is not necessary.
  • the present disclosure is not limited to such an embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.

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Abstract

　部材の製造方法は、第一成形工程と、第二成形工程と、を含む。第一成形工程では、回転可能に設けられている被加工部材（１８）の第一外周壁面（１１０、１３０、１５０、１７０）の一部に第一工具（２１、２２、４１、４２）を押し付け、被加工部材の外径に比べ小さい外径を有する小径部（１１、１３、１５、１７）を成形する。第二成形工程では、第二工具（３１、３２）を被加工部材の第二外周壁面（１２０、１４０、１６０）の一部に押し付けつつ被加工部材に対し径方向へ相対移動し、被加工部材の径方向に突出する突出部（１２、１４、１６）を成形する。

Description

部材の製造方法、及び、部材の製造システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年２月４日に出願された日本特許出願２０１５－２０２９３号と２０１５年１２月１７日に出願された日本特許出願２０１５－２４６１２１号に基づくもので、ここにそれらの記載内容を援用する。
　本開示は、部材の製造方法、及び、部材の製造システムに関する。
　従来、金属からなる被加工部材に圧力を加え所望の形状とする鍛造加工方法が知られている。鍛造加工方法の一つである熱間鍛造加工方法では、再結晶温度以上に加熱された被加工部材がセットされた鍛造用金型に圧力を加え、鍛造用金型の内部空間と同じ形状の部材を成形する。このとき、鍛造用金型の内部空間には、成形される部材に空隙ができないよう内部空間の容積より大きい体積の被加工部材がセットされる。鍛造用金型に圧力を加えたとき内部空間からはみ出す被加工部材の材料の一部は成形された部材のバリとなるため、熱間鍛造加工における材料歩留まりは比較的低くなる。
　そこで、例えば、特許文献１には、被加工部材に当接可能な環状突起を有する二本の転造ローラ及び二本のフラットローラを備え、転造ローラによって被加工部材の外周面に環状の突出部を成形すると同時にフラットローラによって当該突出部の径方向外側の外壁を平坦にする部材の製造方法が記載されている。
特開平９－２７１８７９号公報
　一般に、鍛造加工において被加工部材に作用させる成形荷重は、被加工部材と当該被加工部材に当接する工具との接触面積に比例して大きくなる。特許文献１に記載の部材の製造方法では、被加工部材の中心軸に平行に設けられる二本の転造ローラ及び二本のフラットローラが被加工部材の径方向外側の外壁に押し付けられている。このため、二本の転造ローラ及び二本のフラットロールと被加工部材との接触面積は比較的大きい。当該接触面積が大きくなると、二本の転造ローラ及び二本のフラットロールが被加工部材に作用させる成形荷重が大きくなり、鍛造加工における消費エネルギーが増大するおそれがある。
　本開示の目的は、材料歩留まりを向上しつつ部材の製造に必要なエネルギーを低減する部材の製造方法を提供することにある。
　本開示の一態様における部材の製造方法は、第一成形工程と第二成形工程とを含む。
　第一成形工程は、回転可能に設けられている被加工部材の第一外周壁面の一部に第一工具を押し付け、被加工部材の外径に比べ小さい外径を有する小径部を成形する。
　第二成形工程は、第二工具を被加工部材の第二外周壁面の一部に押し付けつつ被加工部材に対し径方向へ相対移動し、被加工部材の径方向に突出する突出部を成形する。
　第一成形工程において、回転可能に設けられている被加工部材の第一外周壁面に第一加工具を押し付けると、被加工部材の第一外周壁面を有する部位の材料が被加工部材の中心軸に沿う方向に移動する。これにより、被加工部材の外径より小さい外径を有する小径部が被加工部材に成形される。
　第二成形工程においては、被加工部材の第二外周壁面の一部に押し付けられている第二工具を被加工部材に対し被加工部材の径方向へ相対移動すると、被加工部材の第二外周壁面を有する部位の材料が被加工部材の径方向に移動し、被加工部材の径方向に突出する突出部が被加工部材に形成される。
　このように、第一工具及び第二工具を被加工部材の外周壁面に押し付けることによって被加工部材内で材料を移動し、小径部及び突出部を有する部材を成形する。これにより、被加工部材の材料を全て部材の材料とすることできる。したがって、部材の製造方法は、材料歩留まりを向上することができる。
　また、被加工部材の第一外周壁面の一部に第一工具を押し付けることで小径部を成形する。被加工部材の第二外周壁面の一部に第二工具を押し付けることで突出部を成形する。すなわち、小径部または突出部のそれぞれを別々の工程において成形する。これにより、被加工部材の全体を一度に成形する場合に比べて被加工部材に作用させる成形荷重を小さくすることができる。
　また、第一工具及び第二工具は、被加工部材の所定の部位の外周壁面の一部に押し付けられる。これにより、第一工具と被加工部材との接触面積、及び、第二工具と被加工部材との接触面積は、被加工部材の全体を一度に成形する場合に比べて小さくなるため、成形荷重がさらに小さくなる。したがって、部材の製造に必要なエネルギーを小さくすることができる。
　本開示についての上記およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第一実施形態による部材の製造システムの模式図である。 第一実施形態による部材の製造システムが備える小径部成形装置の模式図である。 第一実施形態による部材の製造システムが備える突出部成形装置の模式図である。 第一実施形態による部材の製造方法によって成形される被加工部材及び製造された部材の斜視図である。 第一実施形態による部材の製造方法のフローチャートである。 第一実施形態による部材の製造方法における小径部成形工程を説明する模式図である。 第一実施形態による部材の製造方法における突出部成形工程を説明する模式図である。 第一実施形態による部材の製造方法における被加工部材の形状の変化を説明する模式図である。 第一実施形態による部材の製造方法の効果を説明する模式図である。 第二実施形態による部材の製造システムが備える小径部成形装置の模式図である。 第二実施形態による部材の製造方法における小径部成形工程を説明する模式図である。 第二実施形態による部材の製造方法における小径部成形工程を説明する模式図であって、図１１の続きを説明する模式図である。 第三実施形態による部材の製造システムの模式図である。 第三実施形態による部材の製造システムが備える材料寄せ装置の模式図である。 第三実施形態による部材の製造方法のフローチャートである。 第三実施形態による部材の製造方法における材料寄せ工程を説明する模式図である。 第三実施形態による部材の製造方法における材料寄せ工程の効果を説明する模式図である。
　複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
　（第一実施形態）
　第一実施形態による部材の製造システムを図１～３に示す。「部材の製造システム」としての鍛造加工システム１は、図４（ａ）に示す被加工部材１８を鍛造加工し、図４（ｂ）に示す「部材」としての加工済部材１０を成形する。加工済部材１０は、例えば、燃料噴射弁が噴射する燃料を蓄えることが可能なコモンレールである。
　最初に、加工済部材１０と被加工部材１８との形状の違いについて図４に基づいて説明する。
　図４（ａ）に被加工部材１８の斜視図を示す。被加工部材１８は、鍛造加工システム１において成形される前の断面が略円形状の柱状の部材である。被加工部材１８は、例えば、金属から形成されている。
　加工済部材１０は、図４（ｂ）に示すように、柱状に形成されている複数の小径部と小径部に隣り合うよう設けられる複数の突出部とから構成されている。第一実施形態では、加工済部材１０は、四個の小径部と三個の突出部とが交互に組み合わせられている。便宜的に、加工済部材１０が有する小径部を図４（ｂ）の紙面手前側から順に小径部１１、１３、１５、１７とする。また、加工済部材１０が有する突出部を図４（ｂ）の紙面手前側から順に突出部１２、１４、１６とする。
　小径部１１、１３、１５、１７は、軸方向の断面が四個とも同じ外径Ｄ１０を有する円形状となる円柱状に形成されている。小径部１１、１３、１５、１７の中心軸は、四個とも同軸上に設けられている。ここで、小径部１１、１３、１５、１７の中心軸を加工済部材１０の中心軸Ｃ１０とする。小径部１１、１３、１５、１７の外径Ｄ１０は、被加工部材１８の外径Ｄ１８に比べ小さい。
　突出部１２、１４、１６は、中心軸Ｃ１０に垂直な断面が矩形状となる直方体状に形成されている。突出部１２、１４、１６は、小径部１１、１３、１５、１７の中心軸Ｃ１０に対して径方向に突出するよう形成されている。第一実施形態では、図４（ｂ）に示すように、突出部１２、１４、１６は、全て図４（ｂ）の紙面の上側に突出するよう形成されている。
　次に、鍛造加工システム１の構成について図１に基づいて説明する。鍛造加工システム１は、図１に示すように、制御部８、小径部成形装置２０、及び、突出部成形装置３０などから構成されている。
　制御部８は、内部にいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えている。制御部８は、小径部成形装置２０及び突出部成形装置３０のそれぞれと信号線Ｌ２０、Ｌ３０によって電気的に接続している。制御部８は、外部から入力される加工済部材１０の形状に関する情報に基づいて小径部成形装置２０及び突出部成形装置３０の作動を制御する。
　小径部成形装置２０は、「第一工具」としての第一当接板２１、「第一工具」としての第二当接板２２、ベース２３、駆動板２４、加圧部２５、駆動部２６などを有する。小径部成形装置２０では、被加工部材１８は、回転可能に設けられている。なお、説明の便宜上、図２の上側を「天側」、図２の下側を「地側」とするが、小径部成形装置２０が設置される向きはこれに限定されない。
　第一当接板２１は、小径部成形装置２０にセットされる被加工部材１８の天側に位置する。第一当接板２１は、駆動板２４に支持されている。第一当接板２１は、被加工部材１８の外周壁面、例えば、被加工部材１８が有する小径部成形部位Ａ１１（図４参照）の「第一外周壁面」としての外周壁面１１０の一部に当接可能に設けられる。第一当接板２１は、小径部成形装置２０にセットされている被加工部材１８の中心軸Ｃ１８方向の長さが加工済部材１０の小径部１１、１３、１５、１７の中心軸Ｃ１０方向の長さ以下となるよう形成されている。
　第二当接板２２は、小径部成形装置２０にセットされる被加工部材１８の地側であって第一当接板２１と被加工部材１８の中心軸Ｃ１８を挟む位置に設けられる。第二当接板２２は、水平面上に固定されているベース２３上に固定されている。第二当接板２２は、被加工部材１８の地側の外周壁面、例えば、小径部成形部位Ａ１１の外周壁面１１０の一部に当接可能に設けられる。第二当接板２２は、小径部成形装置２０にセットされている被加工部材１８の中心軸Ｃ１８方向の長さが第一当接板２１の中心軸Ｃ１８方向の長さと同じ長さになるよう形成されている。
　駆動板２４は、一方の端部に第一当接板２１が設けられる。他方の端部は、駆動部２６に連結している。駆動板２４は、小径部成形装置２０にセットされている被加工部材１８の中心軸Ｃ１８に対して垂直な方向（図２に示す実線矢印Ｆ２１）に移動可能に設けられている。これにより、第一当接板２１は、中心軸Ｃ１８に対して垂直な方向に移動可能である。このとき、被加工部材１８は、第一当接板２１の動きに合わせて図２に示す実線矢印Ｆ２２の方向に転がりながら移動する。
　加圧部２５は、駆動板２４の天側に設けられる。加圧部２５は、駆動板２４を介して第一当接板２１を被加工部材１８に押し付け可能である。
　駆動部２６は、信号線Ｌ２０によって制御部８と電気的に接続している。また、駆動部２６は、信号線Ｌ２１によって加圧部２５と電気的に接続している。駆動部２６は、制御部８が出力する制御信号に応じて、第一当接板２１を被加工部材１８に押し付けつつ駆動板２４を実線矢印Ｆ２１の方向に駆動させることが可能である。
　突出部成形装置３０は、「第二工具」としての二つのローラ３１、３２、上ベース３３１、下ベース３３２、支持シャフト３４、加圧部３５、駆動部３６などを有する。なお、説明の便宜上、図３の上側を「天側」、図３の下側を「地側」とするが、突出部成形装置３０が設置される向きはこれに限定されない。
　二つのローラ３１、３２は、被加工部材１８の径方向外側に中心軸Ｃ１８を挟む位置に設けられる。二つのローラ３１、３２は、それぞれ上ベース３３１、下ベース３３２に回転可能に支持されている。二つのローラ３１、３２は、被加工部材１８の外周壁面、例えば、被加工部材１８が有する突出部成形部位Ａ１２（図４参照）の「第二外周壁面」としての外周壁面１２０の一部に当接可能である。
　上ベース３３１及び下ベース３３２は、被加工部材１８の天側及び地側に設けられる。上ベース３３１及び下ベース３３２は、複数の支柱３３３によって天地方向の間隔を変更可能なよう連結されている。
　支持シャフト３４は、一方の端部に被加工部材１８が接続する。他方の端部は、駆動部３６に連結している。支持シャフト３４は、突出部成形装置３０にセットされている被加工部材１８に対して被加工部材１８の径方向（図３に示す実線矢印Ｆ３１）に移動可能に設けられている。
　加圧部３５は、上ベース３３１の天側に設けられる。加圧部３５は、上ベース３３１を介してローラ３１を被加工部材１８に押し付け可能である。
　駆動部３６は、信号線Ｌ３０によって制御部８と電気的に接続している。また、駆動部３６は、信号線Ｌ３１によって加圧部３５と電気的に接続している。駆動部３６は、制御部８が出力する制御信号に応じてローラ３１を被加工部材１８に押し付けつつ被加工部材１８を実線矢印Ｆ３１の方向に移動させる。これにより、被加工部材１８の径方向外側の外壁に当接している二つのローラ３１、３２は、回転（図３（ａ）の実線矢印Ｆ３２、Ｆ３３）しながら被加工部材１８に押し付けられる。
　次に、第一実施形態による「部材の製造方法」としての被加工部材１８の鍛造加工について、図４～８に基づいて説明する。被加工部材１８の鍛造加工は、図５に示すフローチャートに沿って進められる。
　最初に、ステップ１０１（以下、単に「Ｓ」と標記する）において、加工済部材１０の形状に基づいて小径部が成形される小径部成形部位または突出部が成形される突出部成形部位のいずれかを被加工部材１８に設定する。具体的には、Ｓ１０１では、図４（ａ）に示すように、加工済部材１０と被加工部材１８との関係から被加工部材１８に小径部１１、１３、１５、１７が成形される部位を小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７、及び、突出部１２、１４、１６が成形される部位を突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６を設定する。
　次に、Ｓ１０２において、これから成形する予定の被加工部材１８の部位が小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７であるか、または、突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６であるかを判定する。これから成形する予定の被加工部材１８の部位が小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７である場合、Ｓ１０３に移行する。これから成形する予定の被加工部材１８の部位が突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６である場合、Ｓ１０４に移行する。第一実施形態の鍛造加工では、被加工部材１８が四個の小径部成形部位と三個の突出部成形部位とから構成されていることから、後述するＳ１０３またはＳ１０４において、それぞれ四個の小径部成形部位または三個の突出部成形部位をまとめて連続して成形する。
　Ｓ１０２に続く「第一成形工程」としてのＳ１０３において、被加工部材１８を小径部成形装置２０にセットし、小径部成形部位を小径部に成形する。ここで、図６に基づいて、Ｓ１０３における小径部の成形方法を小径部成形部位Ａ１１の成形を例として説明する。
　図６は、Ｓ１０３における小径部の成形方法を説明する模式図である。小径部成形装置２０にセットされた被加工部材１８が有する小径部成形部位Ａ１１の外周壁面１１０の一部には、第一当接板２１及び第二当接板２２が当接する。第一当接板２１は、駆動板２４によって実線矢印Ｆ２１の方向に往復移動しながら加圧部２５によって外周壁面１１０の一部に押し付けられる（図６（ｂ）参照）。これにより、被加工部材１８は、第一当接板２１によって第二当接板２２に押し付けられつつ、第一当接板２１と第二当接板２２との間を転がる。このとき、小径部成形部位Ａ１１の材料の一部は、中心軸Ｃ１８に沿った方向に移動するため、小径部成形部位Ａ１１の外径が被加工部材１８の外径より小さくなる。（図６（ｃ）参照）。また、小径部成形装置２０によって成形された小径部１１は、小径部成形部位Ａ１１に比べて中心軸Ｃ１８の方向の長さが長くなる。Ｓ１０３では、小径部成形部位Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７についてもそれぞれの「第一外周壁面」としての外周壁面１３０、１５０、１７０に第一当接板２１及び第二当接板２２を押し付けつつ被加工部材１８を転がし、小径部１３、１５、１７を成形する。
　Ｓ１０２に続く「第二成形工程」としてのＳ１０４において、被加工部材１８を突出部成形装置３０にセットし、突出部成形部位を突出部に成形する。ここで、図７に基づいて、Ｓ１０４における突出部の成形方法を突出部成形部位Ａ１２の成形を例として説明する。
　図７は、Ｓ１０４における突出部の成形方法を説明する模式図である。突出部成形装置３０にセットされた被加工部材１８（図７（ａ）参照）が有する突出部成形部位Ａ１２の外周壁面１２０の一部には、二つのローラ３１、３２が当接する。二つのローラ３１、３２は、外周壁面１２０に押し付けられつつ、突出部１２が突出する予定の方向（図７（ｂ）に示す白抜き矢印Ｆ１８２の方向）に突出部成形部位Ａ１２の材料を寄せるよう実線矢印Ｆ３２、Ｆ３３の方向に移動する。これにより、突出部成形部位Ａ１２は、白抜き矢印Ｆ１８２の方向に突出した突出部１２となる（図７（ｃ）参照）。Ｓ１０４では、突出部成形部位Ａ１４、Ａ１６についてもそれぞれの「第二外周壁面」としての外周壁面１４０、１６０に二つのローラ３１、３２を押し付けつつ突出部１４、１６が突出する予定の方向を移動し、突出部１４、１６を成形する。
　Ｓ１０３またはＳ１０４の次にＳ１０５において、直前のステップにおいて成形した被加工部材１８の部位が最後の部位であるか否かを判定する。直前のステップにおいて成形した被加工部材１８の部位が最後の部位でない場合、Ｓ１０６に移行する。直前のステップにおいて成形した被加工部材１８の部位が最後の部位である場合、今回の鍛造加工を終了する。
　第一実施形態では、この後、加工済部材１０の内部に燃料を導入可能な燃料流路を形成し、コモンレールが完成する。
　Ｓ１０５の次にＳ１０６において、被加工部材１８の成形する部位を変更する。
　次に、Ｓ１０２に戻り、当該変更された成形する部位が小径部成形部位であるか突出部成形部位であるかを判定する。以下、Ｓ１０２の判定に基づいてＳ１０３またはＳ１０４を行い、被加工部材１８を加工済部材１０の形状となるよう成形する。
　ここで、被加工部材１８の鍛造加工における被加工部材１８の形状の変化を図８に示す。
　図８（ａ）には、図４（ａ）に示す被加工部材１８と同じ状態、すなわち、成形される前の被加工部材１８の形状を示す。図８（ｂ）～（ｄ）には、鍛造加工システム１によって成形される順に変化する被加工部材１８の形状を示している。図８（ｅ）には、図４（ｂ）に示す加工済部材１０の形状を示す。なお、図８（ｂ）～（ｅ）には、便宜的に、被加工部材１８の外径がわかるよう二点鎖線Ｌ１８を示してある。
　最初に、被加工部材１８の一端に位置する小径部成形部位Ａ１１のみを小径部成形装置２０によって加工する。これにより、図８（ａ）に示す円柱状の被加工部材１８は、外径が他の小径部成形部位Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７や突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の外径に比べ小さい小径部１１を有する一次成形品１０１となる（図８（ｂ）参照）。その後、一次成形品１０１の小径部成形部位Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７を小径部成形装置２０によって成形すると、図８（ｂ）に示す一次成形品１０１は、外径が突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の外径に比べ小さい小径部１１、１３、１５、１７を有する二次成形品１０２となる（図８（ｃ）参照）。
　次に、二次成形品１０２の突出部成形部位Ａ１２のみを突出部成形装置３０によって成形すると、図８（ｃ）に示す二次成形品１０２は、小径部１１と小径部１３との間に位置し径方向に突出部１２を有する三次成形品１０３となる（図８（ｄ）参照）。その後、三次成形品１０３の突出部成形部位Ａ１４、Ａ１６を突出部成形装置３０によって成形すると、小径部１１、１３、１５、１７、及び、被加工部材１８の径方向に突出する突出部１２、１４、１６を有する加工済部材１０となる。
　第一実施形態による部材の製造方法では、加工済部材１０を構成する小径部１１、１３、１５、１７及び突出部１２、１４、１６の形状及び位置にあわせて被加工部材１８を成形する。
　Ｓ１０３では、被加工部材１８は、小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７の外周壁面１１０、１３０、１５０、１７０に第一当接板２１及び第二当接板２２が押し付けられつつ、第一当接板２１と第二当接板２２との間を転がる。これにより、小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７の材料の一部が中心軸Ｃ１８に沿った方向に移動するため、小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７の外径が被加工部材１８の外径より小さくなり、小径部１１、１３、１５、１７が成形される。
　また、Ｓ１０４では、被加工部材１８は、突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の外周壁面１２０、１４０、１６０に二つのローラ３１、３２が押し付けられつつ突出部が突出する予定の方向に往復移動する。これにより、突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の材料の一部が被加工部材１８の径方向に移動するため、被加工部材１８の径方向に突出する突出部１２、１４、１６が成形される。
　このように、第一実施形態による部材の製造方法では、被加工部材１８が加工済部材１０の小径部１１、１３、１５、１７または突出部１２、１４、１６を有するよう被加工部材１８内での材料の移動を第一当接板２１及び第二当接板２２並びに二つのローラ３１、３２の押し付けによって行う。これにより、第一実施形態による部材の製造方法では、被加工部材１８の材料を全て加工済部材１０の材料とすることができる。したがって、第一実施形態による部材の製造方法は、材料歩留まりを向上することができる。
　また、第一実施形態による部材の製造方法では、Ｓ１０１において被加工部材１８を構成する部位が小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７または突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６のいずれかに設定される。すなわち、被加工部材１８が小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７または突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６のいずれかに分割設定される。分割設定されたそれぞれの部位は、小径部成形装置２０または突出部成形装置３０において別々に加工される。これにより、小径部成形装置２０における第一当接板２１及び第二当接板２２と被加工部材１８との接触面積、及び、突出部成形装置３０における二つのローラ３１、３２と被加工部材１８との接触面積は、比較的小さくなるため、第一当接板２１及び第二当接板２２または二つのローラ３１、３２に作用させる成形荷重を小さくすることができる。
　また、小径部１１、１３、１５、１７を成形するとき、第一当接板２１及び第二当接板２２は、小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７の外周壁面１１０、１３０、１５０、１７０の一部に当接する。また、突出部１２、１４、１６を成形するとき、二つのローラ３１、３２は、突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の外周壁面１２０、１４０、１６０の一部に当接する。これにより、小径部成形装置２０における第一当接板２１及び第二当接板２２と被加工部材１８との接触面積、及び、突出部成形装置３０における二つのローラ３１、３２と被加工部材１８との接触面積は、被加工部材の外壁全面に接触する場合に比べて小さくなるため、成形荷重をさらに小さくすることができる。したがって、加工済部材１０の成形に必要な消費エネルギーを小さくすることができる。
　また、第一実施形態による部材の製造方法によって製造された加工済部材１０は、例えば、熱間鍛造加工方法によって製造される加工済部材に比べて強度が向上している。この点について、図９を参照して説明する。
　図９に加工済部材の断面図を示す。図９は、加工済部材の断面に現れるファイバーフローを示している。ここで、ファイバーフローとは、金属の結晶粒が比較的密な状態となっている部位が連続することで部材内に現れる線である。図９（ａ）は、第一実施形態による部材の製造方法によって製造された加工済部材１０の断面図を示す。図９（ｂ）には、比較例として、熱間鍛造加工方法によって製造された加工済部材９０の断面図を示す。
　比較例の加工済部材９０を加工するとき、鍛造用金型の内部空間に内部空間の容積より大きい体積の被加工部材をセットし鍛造用金型に圧力をかけるため、内部空間からはみ出る被加工部材の材料はバリとなる。このバリは、鍛造用金型から取り出した後、切削などによって加工済部材９０から除去される。このため、図９（ｂ）に示すように、突出部９２の当該突出部９２に隣り合う小径部９１、９３から突出している部位の側面９２１、９２２には、切削によって切断されたファイバーフローＦｆ９０の端部ｅＦ９が露出することとなる。露出しているファイバーフローＦｆ９０の端部ｅＦ９に外力が加わると、端部ｅＦ９を起点として突出部９２が破損するおそれがある。
　一方、加工済部材１０は、上述したように被加工部材１８の材料を移動させて突出部１２、１４、１６を成形するため、突出部１２、１４、１６に形成されているファイバーフローＦｆ１０が切断されることはない。このため、図９（ａ）に示すように、突出部１２の側面１２１、１２２にファイバーフローＦｆ１０の端部が露出することはないため、突出部１２の側面１２１、１２２に外力が加わっても突出部１２は破損しにくい。これは、他の突出部１４、１６についても同様である。
　このように、加工済部材１０は、突出部１２、１４、１６のファイバーフローＦｆ１０の全てが突出部１２、１４、１６に隣り合う小径部１１、１３、１５、１７のファイバーフローＦｆ１０と連続しているため、ファイバーフローＦｆ１０の端部が突出部１２、１４、１６の側面に露出しない。これにより、加工済部材１０は、ファイバーフローの露出する端部を起点として破損することがなくなるため、比較例の加工済部材９０に比べて外力に対する強度を向上することができる。第一実施形態では、加工済部材１０をコモンレールとして使用する。コモンレールでは、突出部１２、１４、１６の突出した先端に燃料噴射弁が組み付けられ、内部に燃料噴射弁が噴射可能な程度の比較的高圧の燃料が蓄えられる。第一実施形態による部材の製造方法で製造されたコモンレールでは、突出部１２、１４、１６の強度が熱間比鍛造加工方法によって成形された加工済部材９０に比べて大きいため、外力によって突出部１２、１４、１６が破損し燃料が外部に流出することを防止することができる。
　また、第一実施形態による部材の製造方法では、Ｓ１０１において加工済部材１０の形状に基づいて小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７または突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６のいずれかを設定するため、加工済部材１０の形状の変更に対応することができる。したがって、形状の自由度を大きくすることができる。
　第一実施形態による部材の製造方法では、被加工部材１８が複数の小径部成形部位または複数の突出部成形部位を有する場合、Ｓ１０３またはＳ１０４において、それぞれ複数の小径部成形部位または複数の突出部成形部位を連続加工することができる。これにより、加工済部材１０の製造時間を短縮することができる。
　第一実施形態による鍛造加工システム１では、小径部成形装置２０は、小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７の材料の一部を中心軸Ｃ１８に沿った方向に移動し小径部１１、１３、１５、１７を成形する。また、突出部成形装置３０は、突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の材料を被加工部材１８の径方向に移動し、突出部１２、１４、１６を成形する。これにより、鍛造加工システム１は、被加工部材１８の材料を全て加工済部材１０の材料とすることができるため、バリなどの不要な部分が発生せず材料歩留まりを向上することができる。また、不要な部分が発生しないため、製造後の部材からバリを取り除くための工数が不要となる。これにより、加工済部材１０の製造時間を短縮することができる。
　また、鍛造加工システム１では、小径部成形装置２０または突出部成形装置３０のいずれかが設定された被加工部材１８のそれぞれの部位の加工を別々に行う。また、第一当接板２１及び第二当接板２２並びに二つのローラ３１、３２は、被加工部材１８の外周壁面１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０の一部に当接する。これにより、第一当接板２１及び第二当接板２２と被加工部材１８との接触面積は、比較的小さくなるため、第一当接板２１及び第二当接板２２に作用させる成形荷重を小さくすることができる。また、二つのローラ３１、３２と被加工部材１８との接触面積は、比較的小さくなるため、二つのローラ３１、３２に作用させる成形荷重を小さくすることができる。したがって、鍛造加工システム１の体格を小さくすることができる。
　（第二実施形態）
　第二実施形態による部材の製造方法及び部材の製造システムを図１０～１２に基づいて説明する。第二実施形態は、小径部成形装置の構成及び小径部成形工程の内容が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
　第二実施形態による鍛造加工システムが備える小径部成形装置４０の模式図を図９に示す。
　小径部成形装置４０は、「第一工具」としての第一パンチ４１、「第一工具」としての第二パンチ４２、ベース４３、駆動板４４１、支持シャフト４４２、加圧部４５、駆動部４６などを有する。なお、説明の便宜上、図９の上側を「天側」、図９の下側を「地側」とするが、小径部成形装置４０が設置される向きはこれに限定されない。
　第一パンチ４１は、小径部成形装置４０にセットされる被加工部材１８の天側に位置する。第一パンチ４１は、駆動板４４に支持されている。第一パンチ４１は、被加工部材１８の外周壁面、例えば、小径部成形部位Ａ１１の外周壁面１１０に当接可能に設けられる。第一パンチ４１は、小径部成形装置４０にセットされている被加工部材１８の中心軸Ｃ１８方向の長さが加工済部材１０の小径部１１、１３、１５、１７の中心軸Ｃ１０方向の長さより短くなるよう形成されている。
　第二パンチ４２は、小径部成形装置４０にセットされる被加工部材１８の地側に位置する。すなわち、第二パンチ４２は、被加工部材１８の中心軸Ｃ１８を挟んで第一パンチ４１の反対側に位置している。第二パンチ４２は、水平面上に固定されているベース４３上に固定されている。第二パンチ４２は、被加工部材１８の外周壁面、例えば、小径部成形部位Ａ１１の外周壁面１１０に当接可能に設けられる。第二パンチ４２は、小径部成形装置４０にセットされている被加工部材１８の中心軸Ｃ１８方向の長さが第一パンチ４１の中心軸Ｃ１８方向の長さと同じ長さになるよう形成されている。
　駆動板４４１は、一方の端部に第一パンチ４１が設けられている。他方の端部は、駆動部４６に連結している。駆動板４４１は、天地方向（図１０に示す実線矢印Ｆ１０１）に移動可能に設けられている。これにより、第一パンチ４１は、天地方向に移動可能である。
　支持シャフト４４２は、一方の端部に被加工部材１８が固定されている。他方の端部は、駆動部４６に回転可能に連結している。支持シャフト４４２は、被加工部材１８を天地方向に移動可能（図１０に示す実線矢印Ｆ１０２）、かつ、中心軸Ｃ１８を中心として回転可能（図１０に示す実線矢印Ｆ１０３）に設けられている。
　加圧部４５は、駆動板４４の天側に設けられている。加圧部４５は、駆動板４４を介して第一パンチ４１を被加工部材１８に押し付け可能である。
　駆動部４６は、信号線Ｌ２０によって制御部８と電気的に接続している。また、駆動部４６は、信号線Ｌ４１によって加圧部４５と電気的に接続している。駆動部４６は、制御部８が出力する制御信号に応じて、第一パンチ４１を被加工部材１８に押し付けることが可能である。また、駆動部４６は、制御部８が出力する制御信号に応じて、支持シャフト４４２を実線矢印Ｆ１０２の方向に駆動可能であるとともに、実線矢印Ｆ１０３の方向に回転可能である。
　次に、第二実施形態による部材の製造方法について、図１１、１２に基づいて説明する。図１１、１２は、図１０（ｂ）に示した断面における第一パンチ４１、第二パンチ４２、及び、被加工部材１８の位置関係を示した模式図である。図１１（ａ）～（ｃ）、及び、図１２（ａ）～（ｃ）は、小径部成形装置４０における「小径部成形工程」としてのＳ１０３（図５参照）における工程の内容を時間に沿って示している。
　最初に、小径部成形装置４０にセットされた被加工部材１８の小径部成形部位Ａ１１を第二パンチ４２に当接するよう移動する（図１１（ａ）の実線矢印Ｆ１１１）。次に、中心軸Ｃ１８を挟んで小径部成形部位Ａ１１の第二パンチ４２が当接する外周壁面１１０とは反対側の外周壁面１１０に第一パンチ４１が当接するよう第一パンチ４１を移動する（図１１（ａ）の実線矢印Ｆ１１２）。
　第一パンチ４１が小径部成形部位Ａ１１に当接すると、加圧部４５によって第一パンチ４１を外周壁面１１０に押し付け、小径部成形部位Ａ１１の外周壁面１１０に加工溝１１１、１１２を形成する（図１１（ｂ）参照）。
　次に、第一パンチ４１を小径部成形部位Ａ１１から離間させた後、小径部成形部位Ａ１１を第二パンチ４２から離間させる。小径部成形部位Ａ１１から第一パンチ４１及び第二パンチ４２が離間した後、中心軸Ｃ１８を中心として被加工部材１８を実線矢印Ｆ１１３の方向に所定の角度θだけ回転する。（図１１（ｃ）参照）
　次に、回転が停止した被加工部材１８の小径部成形部位Ａ１１が第二パンチ４２に当接するよう移動する（図１２（ａ）の実線矢印Ｆ１２１）。このとき、第二パンチ４２は、加工溝１１２の近傍の外壁に当接させる。次に、中心軸Ｃ１８を挟んで小径部成形部位Ａ１１の第二パンチ４２が当接する外周壁面１１０とは反対側の外周壁面１１０に第一パンチ４１が当接するよう第一パンチ４１を移動する（図１２（ａ）の実線矢印Ｆ１２２）。このとき、第一パンチ４１は、外周壁面１１０の加工溝１１１が形成されている近傍に当接させる。すなわち、所定の角度θは、図１２（ａ）に示すように、第一パンチ４１を加工溝１１１が形成されている近傍に当接可能な回転角度である。
　第一パンチ４１が小径部成形部位Ａ１１に当接すると、加圧部４５によって第一パンチ４１を外周壁面１１０に押し付け、小径部成形部位Ａ１１の外周壁面１１０に加工溝１１３、１１４を形成する（図１２（ｂ）参照）。
　以降、第一パンチ４１及び第二パンチ４２によって小径部成形部位Ａ１１の外周壁面１１０に加工溝を形成すると被加工部材１８を所定の角度θだけ回転し、小径部成形部位Ａ１１の外周壁面１１０の全てに加工溝を形成する。これを複数回繰り返すことによって、図１２（ｃ）に示すように、被加工部材１８の外径Ｄ１８より小さい外径Ｄ１０を有する小径部１１が形成される。小径部成形部位Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７についても同様の成形を行う。
　第二実施形態による部材の製造方法では、Ｓ１０３において、小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７の外周壁面１１０、１３０、１５０、１７０の一部に第一パンチ４１及び第二パンチ４２を当接させ、複数の加工溝を形成する。複数の加工溝は、その底面が加工済部材１０の小径部１１、１３、１５、１７の外壁となるよう形成される。また、加工溝の形成によって小径部成形部位から押し出される小径部成形部位の材料は中心軸Ｃ１８に沿った方向に移動する。これにより、第一パンチ４１及び第二パンチ４２によって複数の加工溝が形成された小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７は、成形前に比べて外径が小さくなり、所望の外径を有する小径部１１、１３、１５、１７を成形することができる。したがって、第二実施形態による部材の製造方法は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
　また、第二実施形態による鍛造加工システムでは、第一パンチ４１及び第二パンチ４２は、小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７の外周壁面１１０、１３０、１５０、１７０の一部に当接する。これにより、第二実施形態による鍛造加工システムは、第一実施形態と同じ効果を奏する。
　（第三実施形態）
　第三実施形態による部材の製造方法及び部材の製造システムを図１３～１７に基づいて説明する。第三実施形態は、第二成形工程の前に材料寄せ工程を行う点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
　第三実施形態による部材の製造システムを図１３、１４に示す。「部材の製造システム」としての鍛造加工システム３は、制御部８、小径部成形装置２０、突出部成形装置３０、及び、材料寄せ装置５０などから構成されている。
　材料寄せ装置５０は、「材料寄せ工具」としての材料寄せパンチ５１、支持板５２、ベース５３、駆動板５４、加圧部５５、駆動部５６などを有する。なお、説明の便宜上、図１４の上側を「天側」、図１３の下側を「地側」とするが、材料寄せ装置５０が設置される向きはこれに限定されない。
　材料寄せパンチ５１は、断面形状が略Ｌ字状の部材である。材料寄せパンチ５１は、パンチ本体部５１１、第一当接部５１２、第二当接部５１３などから構成されている。なお、図１４には、被加工部材１８の二つの小径部成形部位Ａ１１、Ａ１３と二つの突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４とが材料寄せ装置５０にセットされている状態を示しているが、材料寄せ装置５０では、材料寄せ装置５０にセットされる被加工部材の長さに応じて材料寄せパンチ５１のパンチ本体部５１１の長さを変更し、所望の部位の加工を行うことが可能である。
　パンチ本体部５１１は、天地方向に延びるよう形成されている略平板状の部位である。パンチ本体部５１１の一方の端部は、駆動板５４に支持されている。他方の端部には、第一当接部５１２及び第二当接部５１３が設けられている。
　第一当接部５１２は、パンチ本体部５１１の被加工部材１８側の側壁から被加工部材１８の方向に延びるよう形成されている。第一当接部５１２の地側の端面５１４は、地側に向かうに従って被加工部材１８の中心軸Ｃ１８から離れるよう形成されている。第三実施形態では、端面５１４は、突出部成形部位の側壁、例えば、図１４では、突出部成形部位Ａ１４の天側の側壁１４１に当接可能なよう設けられている。
　第二当接部５１３は、パンチ本体部５１１及び第一当接部５１２の地側に設けられている。第二当接部５１３の被加工部材１８側の端面５１５は、被加工部材１８に接触するよう形成されている。第三実施形態では、端面５１５は、突出部成形部位の外周壁面、例えば、図１４では、突出部成形部位Ａ１４の外周壁面１４０に当接可能なよう設けられている。
　支持板５２は、材料寄せ装置５０にセットされる被加工部材１８において材料寄せパンチ５１とは反対側に位置する。支持板５２は、ベース５３に固定されている。ベース５３は、材料寄せパンチ５１が押し付けられる被加工部材１８の移動を規制する。
　駆動板５４は、材料寄せパンチ５１を支持しつつ、駆動部５６に連結している。駆動板５４は、材料寄せ装置５０にセットされている被加工部材１８の中心軸Ｃ１８に対して垂直な方向（図１４に示す実線矢印Ｆ５１）に移動可能に設けられている。これにより、駆動板５４に支持されている材料寄せパンチ５１は、中心軸Ｃ１８に対して垂直な方向に移動可能である。
　加圧部５５は、駆動板５４の天側に設けられている。加圧部５５は、駆動板５４を介して材料寄せパンチ５１を被加工部材１８に押し付け可能である。
　駆動部５６は、信号線Ｌ５０によって制御部８と電気的に接続している。また、駆動部５６は、信号線Ｌ５１によって加圧部５５と電気的に接続している。駆動部５６は、制御部８が出力する制御信号に応じて、材料寄せパンチ５１を被加工部材１８に押し付けつつ駆動板５４を実線矢印Ｆ５１の方向に駆動させることが可能である。これにより、被加工部材１８は、支持板５２の材料寄せパンチ５１側の側壁に沿いながら転がりつつ移動する。
　次に、第三実施形態による部材の製造方法について、図１５、１６に基づいて説明する。第三実施形態の鍛造加工は、図１５に示すフローチャートに基づいて進められる。
　最初に、Ｓ３０１において、第一実施形態のＳ１０１と同様に加工済部材１０の形状に基づいて小径部が成形される小径部成形部位または突出部が成形される突出部成形部位のいずれかの部位を被加工部材１８に設定する。
　次に、「小径部成形工程」としてのＳ３０２において、第一実施形態のＳ１０３と同様に被加工部材１８を小径部成形装置２０にセットし、小径部成形部位を小径部に成形する。
　次に、「材料寄せ工程」としてのＳ３０３において、被加工部材１８を材料寄せ装置５０にセットし、突出部成形部位に材料寄せ加工を施す。ここで、Ｓ３０３における材料寄せ加工について図１６に基づいて説明する。
　図１６には、小径部成形部位Ａ１１側から中心軸Ｃ１８方向にみた被加工部材１８の模式図を示す。図１６には、Ｓ３０２における小径部成形部位Ａ１１の加工における形状の変化（図１６（ａ）と図１６（ｂ））、Ｓ３０３における突出部成形部位Ａ１２の材料寄せ加工における形状の変化（図１６（ｂ）と図１６（ｃ））、及び、次のＳ３０４における突出部成形部位Ａ１２の加工における形状の変化（図１６（ｃ）と図１６（ｄ））を模式図で示している。
　図１６（ａ）に示す小径部成形部位Ａ１１にＳ３０２における加工を行う。これにより、小径部１１が成形される（図１５（ｂ）参照）。このとき、他の小径部成形部位Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７も同様に成形しておいてもよい。
　次に、図１６（ｂ）に示す突出部成形部位Ａ１２にＳ３０３における材料寄せ加工を施す。このとき、突出部成形部位Ａ１２は、白抜き矢印Ｆ１８２の方向に突出するよう成形される。
　Ｓ３０３では、突出部成形部位Ａ１２の「突出部が突出する側とは反対側」としての領域Ａ１２１にある材料を突出部成形部位Ａ１２の「突出部が突出する側とは反対側と突出部が突出する側との間」としての領域Ａ１２２、Ａ１２３に移動するよう材料寄せパンチ５１を駆動する。第四実施形態では、突出部成形部位Ａ１２の領域Ａ１２２、Ａ１２３とは、中心軸Ｃ１８上の点からみて領域Ａ１２１に対して略９０度の位置にある領域であって、領域Ａ１２１に比べて「突出部が突出する側」としての領域Ａ１２０に近い領域である。
　材料寄せパンチ５１が突出部成形部位Ａ１２の外周壁面１２０に押し付けられつつ白抜き矢印Ｆ１８２の方向に移動すると、領域Ａ１２１の材料は、図１６（ｃ）に示す実線矢印Ｆ１５１、Ｆ１５２のように、領域Ａ１２２、Ａ１２３に移動する。これにより、領域Ａ１２２、Ａ１２３の肉厚は、材料寄せ加工を施される前の突出部成形部位Ａ１２（図１５（ｃ）の二点鎖線で示す突出部成形部位Ａ１２）の肉厚に比べて厚くなる。このとき、他の突出部成形部位Ａ１４、Ａ１６も同様の肉寄せ加工を施してもよい。
　図１５に戻り、Ｓ３０３の次に、「突出部成形工程」としてのＳ３０４において、第一実施形態のＳ１０４と同様に被加工部材１８を突出部成形装置３０にセットし、突出部成形部位を突出部に成形する。
　このとき、突出部成形部位Ａ１２の領域Ａ１２２、Ａ１２３の材料は、二つのローラ３１、３２によって図１６（ｄ）の実線矢印Ｆ１５３、Ｆ１５４で示すように、白抜き矢印Ｆ１８２の方向に移動し、突出部１２が成形される。このとき、他の突出部成形部位Ａ１４、Ａ１６も同様の肉寄せ加工を施してもよい。
　第三実施形態による部材の製造方法の作用について、図１７に基づいて説明する。図１７には、突出部成形部位を突出部に成形するときの材料の移動を示している。図１７（ａ）には、第三実施形態による部材の製造方法において突出部成形部位を突出部に成形するときの材料の移動を示している。また、図１７（ｂ）には、比較例として、材料寄せ工程を含まない鍛造加工方法において突出部成形部位を突出部に成形するときの材料の移動を示している。
　最初に、比較例の鍛造加工方法における材料の移動を説明する。比較例において突出部成形部位Ａ９２から白抜き矢印Ｆ９８２の方向に突出する突出部９２を成形する場合、突出部成形部位Ａ９２の白抜き矢印Ｆ９８２の方向とは反対側の領域Ａ９２１の材料を白抜き矢印Ｆ９８２の方向に一度に移動させる必要がある（図１７（ｂ）に示す実線矢印Ｆ１６１、Ｆ１６２）。しかしながら、一回の成形における材料の移動距離が長くなるため、移動する材料による他の部位の材料の巻き込みやせん断が発生するおそれがあり、突出部９２の強度が低下するおそれがある。
　一方、第三実施形態の鍛造加工方法では、Ｓ３０３において突出部成形部位Ａ１２の白抜き矢印Ｆ１８２の方向とは反対側の領域Ａ１２１の材料を一旦、突出部成形部位Ａ１２の領域Ａ１２２、Ａ１２３に移動させる（図１７（ａ）に示す実線矢印Ｆ１５１、Ｆ１５２）。その後、Ｓ３０４において領域Ａ１２２、Ａ１２３の材料を領域Ａ１２０に移動させ（図１７（ａ）に示す実線矢印Ｆ１５３、Ｆ１５４）、突出部１２を成形する。
　第三実施形態による部材の製造方法では、最初に、突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の突出部１２、１４、１６が突出する方向とは反対側の材料を突出部１２、１４、１６が突出する側とは反対側と突出部１２、１４、１６が突出する側との間の領域に移動する。その後、突出部１２、１４、１６が突出する側とは反対側と突出部１２、１４、１６が突出する側との間に移動させた材料を突出部１２、１４、１６が突出する側に改めて移動する。これにより、移動する材料によって他の部位の材料の巻き込みやせん断が発生することを防止することができる。したがって、第三実施形態による部材の製造方法及び部材の製造システムは、第一実施形態と同じ効果を奏するとともに、突出部の強度を向上することができる。
　また、第三実施形態による部材の製造方法及び部材の製造システムでは、突出部成形部位Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の突出部１２、１４、１６が突出する方向とは反対側の材料を一度に比較的長い距離移動させなくてもよいため、突出部の成形を容易に行うことができる。
　（その他の実施形態）
　上述の実施形態では、加工済部材は、柱状に形成されている複数の小径部と小径部に隣り合うよう設けられ被加工部材の径方向に突出している複数の突出部と、から構成されている。しかしながら、小径部と突出部との関係はこれに限定されない。加工済部材が複数の小径部を有する場合、小径部の断面の大きさは被加工部材の外径より小さければよい。また、加工済部材が複数の突出部を有する場合、突出部が突出している方向は、異なっていてもよい。
　上述の実施形態では、小径部成形装置は、複数の「第一工具」を有し、当該複数の第一工具は、被加工部材の中心軸を挟む位置に設けられる。しかしながら、小径部成形装置が有する第一工具は一つであってもよいし、複数ある場合でも被加工部材の中心軸を挟む位置に設けられなくてもよい。
　また、上述の実施形態では、突出部成形装置は、複数の「第二工具」を有し、当該複数の第二工具は、被加工部材の中心軸を挟む位置に設けられる。しかしながら、突出部成形装置が有する第二工具は一つであってもよいし、複数ある場合でも被加工部材の中心軸を挟む位置に設けられなくてもよい。
　上述の実施形態では、被加工部材は、一方の端部側から加工される。しかしながら、被加工部材を加工する順番はこれに限定されない。
　上述の実施形態では、加工済部材は、四個の小径部と三個の突出部とから構成されている。しかしながら、加工済部材を構成する小径部及び突出部の数はこれに限定されない。一個以上の小径部と一個以上の突出部とから構成されればよい。
　第一実施形態では、複数の小径部成形部位及び複数の突出部成形部位を有する被加工部材に対して、複数の小径部成形部位または複数の突出部成形部位のいずれかを先にまとめて加工する。しかしながら、小径部成形部位及び突出部成形部位の加工順序はこれに限定されない。被加工部材の一方の端部側から小径部成形部位及び突出部成形部を交互に加工してもよい。
　第一、二実施形態では、小径部成形装置の地側には、被加工部材に当接する第二当接板または第二パンチ及びベースが設けられる。しかしながら、小径部成形装置の地側の構成はこれに限定されない。被加工部材に当接する第二当接板または第二パンチ、これらを指示するベースに加えて第二当接板または第二パンチを被加工部材に押し付ける加圧部を有していてもよい。
　第二実施形態では、第一パンチ及び第二パンチによって小径部成形部位の外周壁面に加工溝を形成した後、被加工部材の中心軸を中心として第一パンチを直前に第一パンチが形成した加工溝が形成されている近傍に当接可能な程度の所定の角度だけ回転する。しかしながら、所定の回転角度はこれに限定されない。被加工部材の回転のたびに第一パンチ及び第二パンチによって形成される加工溝によって小径部成形部位の外周壁面の全面に加工溝が形成されるよう回転すればよい。
　上述の製造方法によって製造された部材はコモンレールとして使用する。しかしながら、部材が適用される例はこれに限定されない。クランクシャフトやカムシャフトなど柱状または筒状に形成されている小径部と当該小径部から径方向に突出する突出部とを有する部材であればよい。
　上述の実施形態では、最初に、加工済部材の形状に基づいて小径部が成形される小径部成形部位または突出部が成形される突出部成形部位のいずれかを被加工部材に設定する。しかしながら、この工程はなくてもよい。
　以上、本開示はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
 

 

Claims (15)

  1. 　回転可能に設けられている被加工部材（１８）の第一外周壁面（１１０、１３０、１５０、１７０）の一部に第一工具（２１、２２、４１、４２）を押し付け、前記被加工部材の外径に比べ小さい外径を有する小径部（１１、１３、１５、１７）を成形する第一成形工程と、
    　第二工具（３１、３２）を前記被加工部材の第二外周壁面（１２０、１４０、１６０）の一部に押し付けつつ前記被加工部材に対し径方向へ相対移動し、前記被加工部材の径方向に突出する突出部（１２、１４、１６）を成形する第二成形工程と、
    　を含む部材の製造方法。
  2. 　前記第一成形工程において、前記被加工部材の中心軸（Ｃ１８）を挟む位置に設けられる複数の前記第一工具を前記被加工部材の前記第一外周壁面の一部に押し付ける請求項１に記載の部材の製造方法。
  3. 　前記第一成形工程において、複数の前記第一工具を前記被加工部材の前記第一外周壁面の一部に押し付けつつ前記被加工部材を前記被加工部材の中心軸を回転中心として回転する請求項２に記載の部材の製造方法。
  4. 　前記第一成形工程において、前記被加工部材を前記被加工部材の中心軸を回転中心として所定の角度（θ）回転するたびに複数の前記第一工具を前記被加工部材の前記第一外周壁面の一部に押し付ける請求項２に記載の部材の製造方法。
  5. 　前記第二成形工程において、前記被加工部材の中心軸を挟む位置に設けられる複数の前記第二工具を前記被加工部材の前記第二外周壁面の一部に押し付けつつ前記被加工部材に対し径方向へ相対移動する請求項１～４のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
  6. 　前記第二成形工程の前に、前記第二外周壁面の一部に材料寄せ工具（５１）を押し付け、前記突出部が突出する側とは反対側（Ａ１２１）と前記突出部が突出する側との間の領域（Ａ１２２、Ａ１２３）に前記突出部が突出する側とは反対側の前記被加工部材の材料を移動する材料寄せ工程をさらに含む請求項１～５のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
  7. 　前記第二成形工程において、前記被加工部材の前記第二外周壁面を有する部位に形成されるファイバーフロー（Ｆｆ１０）が全て当該第二外周壁面を有する部位に隣り合う前記被加工部材の前記第一外周壁面を有する部位に形成されるファイバーフローに連続するよう前記突出部を成形する請求項１～６のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
  8. 　複数の前記小径部を有する部材を成形するとき、複数回の前記第一成形工程によって複数の前記小径部を全て成形した後に前記第二成形工程によって前記突出部を成形、または、前記第二成形工程によって前記突出部を成形した後に複数回の前記第一成形工程によって複数の前記小径部を全て成形する請求項１～７のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
  9. 　複数の前記突出部を有する部材を成形するとき、複数回の前記第二成形工程によって複数の前記突出部を全て成形した後に前記第一成形工程によって前記小径部を成形、または、前記第一成形工程によって前記小径部を成形した後に複数回の前記第二成形工程によって複数の前記突出部を全て成形する請求項１～８のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
  10. 　前記部材は、燃料噴射弁が噴射する燃料を貯留することが可能なコモンレールである請求項１～９のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
  11. 　回転可能に設けられている被加工部材（１８）の第一外周壁面（Ａ１１０）の一部に押し付け可能な第一工具（２１、２２、４１、４２）を有し、前記被加工部材の外径より小さい外径を有する小径部（１１、１３、１５、１７）を成形可能な小径部成形装置（２０、４０）と、
    　前記被加工部材（１８）の第二外周壁面（Ａ１２０）の一部に押し付けられつつ前記被加工部材に対し径方向へ相対移動可能な第二工具（３１、３２）を有し、前記被加工部材の径方向に突出する突出部（１２、１４、１６）を成形可能な突出部成形装置（３０）と、
    　を備える部材の製造システム。
  12. 　前記小径部成形装置は、複数の前記第一工具を有し、
    　複数の前記第一工具の少なくとも二つは、前記被加工部材の中心軸（Ｃ１８）を挟む位置に設けられる請求項１１に記載の部材の製造システム。
  13. 　前記突出部成形装置は、複数の前記第二工具を有し、
    　複数の前記第二工具の少なくとも二つは、前記被加工部材の中心軸を挟む位置に設けられる請求項１１または１２に記載の部材の製造システム。
  14. 　前記被加工部材の前記第二外周壁面の一部に押し付け可能な材料寄せ工具（５１）を有し、前記突出部が突出する側とは反対側（Ａ１２１）の前記被加工部材の材料を前記突出部が突出する側とは反対側と前記突出部が突出する側（Ａ１２０）との間の領域（Ａ１２２、Ａ１２３）に移動可能な材料寄せ装置（５０）をさらに備える請求項１１～１３のいずれか一項に記載の部材の製造システム。
  15. 　前記部材は、燃料噴射弁が噴射する燃料を貯留することが可能なコモンレールである請求項１１～１４のいずれか一項に記載の部材の製造システム。

     
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