特開 2023-35336 成形品の製造方法及びトランスファープレス装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023035336

(43)【公開日】2023-03-13

(54)【発明の名称】成形品の製造方法及びトランスファープレス装置

(51)【国際特許分類】

   B21J 5/02 20060101AFI20230306BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20230306BHJP

【ＦＩ】

B21J5/02 B

B21D22/26 A

B21D22/26 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021142119

(22)【出願日】2021-09-01

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100132506

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 哲文

(72)【発明者】

【氏名】須釜 淳史

(72)【発明者】

【氏名】木寅 孝次

(72)【発明者】

【氏名】西尾 克秀

【テーマコード（参考）】

4E087

4E137

【Ｆターム（参考）】

4E087AA10

4E087CA13

4E087CA17

4E087EC02

4E087FA01

4E087HB02

4E137AA11

4E137AA18

4E137BB01

4E137CA02

4E137CA09

4E137CA21

4E137CA24

4E137DA15

4E137EA01

4E137GA11

(57)【要約】

【課題】環状の被加工品の断面形状を所望の形状にプレス成形する際のプレス荷重を低減する。
【解決手段】成形品の製造方法は、凹型１１の凹部１１ａに、環状の金属で形成された被加工品９９を配置する準備工程と、凸型１２により、被加工品９９を押圧することにより、被加工品９９を成形して環状の成形品１００とする成形工程とを有する。準備工程では、凹型１１の凹部１１ａの内周面１１ｎと被加工品９９との間、又は、凹型１１の凹部１１ａの外周面１１ｇと被加工品９９との間の少なくとも一方に隙間がある状態で、被加工品９９が凹部１１ａに配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状の底面と、前記底面の外周側端から延びる外周面と、前記底面の内周側端から延びる内周面とを含む凹部を有する凹型の前記凹部に、環状の金属で形成された被加工品を配置する準備工程と、
前記凹部の前記底面に対してプレス方向において対向する頂面を含み、前記凹型の前記凹部に対して突出する凸型により、前記凹部に配置された前記被加工品を前記プレス方向に押圧することにより、前記凸型の前記頂面と前記凹型の前記底面に応じた形状に前記被加工品を成形して環状の成形品とする成形工程とを有し、
前記準備工程では、前記凹型の前記凹部の前記内周面と前記被加工品との間、又は、前記凹型の前記凹部の外周面と前記被加工品との間の少なくとも一方に隙間がある状態で、前記被加工品が前記凹部に配置される、成形品の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の成形品の製造方法であって、
前記凹型の前記凹部の前記底面の前記外周側端及び前記内周側端は、前記プレス方向から見て円形である、成形品の製造方法。

【請求項3】

請求項２に記載の成形品の製造方法であって、
前記準備工程において、前記隙間の径方向の長さは、周方向全体にわたって均一である、成形品の製造方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の成形品の製造方法であって、
前記成形工程で成形される前記環状の成形品は、厚みが径方向で異なる、成形品の製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載の成形品の製造方法であって、
前記成形工程で成形される前記環状の成形品は、径方向において内周側に行くに従って厚みが大きくなる、成形品の製造方法。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の成形品の製造方法であって、
前記準備工程において、前記凹部に配置される前記被加工品と前記凹部の前記内周面との間の隙間の径方向の長さは、前記被加工品と前記凹部の前記外周面との間の隙間の径方向の長さより短いか又は同じである、成形品の製造方法。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の成形品の製造方法であって、
前記準備工程おいて、前記被加工品は、前記凹部の前記内周面又は前記外周面のいずれかと接した状態で配置される、成形品の製造方法。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の成形品の製造方法であって、
前記成形工程において、前記凸型が前記凹型に対して下死点にある状態で、前記被加工品は、前記凹部の前記内周面又は前記外周面の少なくとも一方に接する、成形品の製造方法。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載の成形品の製造方法であって、
前記成形工程で成形された前記環状の成形品を、穴拡げ絞り加工により、管状に成形して管状の成形品とする穴拡げ絞り工程をさらに有し、
前記穴拡げ絞り工程において、前記環状の成形品の外径面が、前記穴拡げ絞り加工によって、前記管状の成形品の軸方向の一方の端面となり、前記環状の成形品の内径面が、前記穴拡げ絞り加工によって、前記管状の成形品の軸方向の他方の端面となる、成形品の製造方法。

【請求項10】

ボルスタと、
前記ボルスタに対してプレス方向に相対移動可能なスライドと、
複数の金型と、を備え、
前記複数の金型のそれぞれは、前記ボルスタに取り付けられた下型と、前記スライドに取り付けられた上型を有し、
前記複数の金型のうち１つは、コイニング加工のためのコイニング金型であり、前記下型である凹型と、前記上型である凸型とを有し、
前記凹型は、環状の底面と、前記底面の外周側端から延びる外周面と、前記底面の内周側端から延びる内周面とを含む凹部を有し、
前記凸型は、前記凹部の前記底面に対してプレス方向において対向する頂面を含み、前記凹型の前記凹部に対して突出する、トランスファープレス装置。

【請求項11】

請求項１０に記載のトランスファープレス装置であって、
前記コイニング金型は、前記複数の金型において上流側に配置される、トランスファープレス装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形品の製造方法、及びその製造方法に用いられるトランスファープレス装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、軸受の軌道輪や、歯車、ホイール等の筒状の回転部品は、その機能に応じて、くぼみ、突起、テーパ等の異形断面形状を有する。このような機能に応じた形状を有する筒状の部品は、ある程度の形状精度が求められる。従来、所望の形状の筒状部品を得るために、鋼管、丸棒、ビレット等の被加工品に対して切削等の機械加工が施される。

【0003】

例えば、特許第４５６２８１０号公報（特許文献１）では、アルミニウムビレットとマグネシウムビレットの複合ビレットを成形鍛造することで得られたプレホイールに対して、仕上げ工程において、スピニング加工、穴開け加工、切削加工、ミールリング加工等の機械加工が施される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４５６２８１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

機能に応じた形状を有する筒状の部品を量産する場合、機械加工では、切削による歩留り、及びタクト時間のロスが問題となる。また、機械加工のための装置を導入する必要がある場合、製造コストが問題となる。

【0006】

発明者らは、筒状部品に異形断面形状を付与する工程において、機械加工をプレスによる成形に置き換えることを検討した。検討の結果、量産性を考慮すると、環状の被加工品に対して、型で圧縮して型に応じた形状に成形するコイニング加工を利用することが好適であることを見出した。これにより、所望の断面形状が付与された環状の成形品を得ることができる。しかしながら、コイニング加工は、絞り加工や穴拡げ絞り加工等に比べて、プレス荷重が大きくなる。

【0007】

そこで、本願は、環状の被加工品の断面形状を所望の形状にプレス成形する際のプレス荷重を低減することができる、成形品の製造方法及びトランスファープレス装置を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施形態における成形品の製造方法は、環状の底面と、前記底面の外周側端から延びる外周面と、前記底面の内周側端から延びる内周面とを含む凹部を有する凹型の前記凹部に、環状の金属で形成された被加工品を配置する準備工程と、前記凹部の前記底面に対してプレス方向において対向する頂面を含み、前記凹型の前記凹部に対して突出する凸型により、前記凹部に配置された前記被加工品を前記プレス方向に押圧することにより、前記凸型の前記頂面と前記凹型の前記底面に応じた形状に前記被加工品を成形して環状の成形品とする成形工程とを有する。前記準備工程では、前記凹型の前記凹部の前記内周面と前記被加工品との間、又は、前記凹型の前記凹部の外周面と前記被加工品との間の少なくとも一方に隙間がある状態で、前記被加工品が前記凹部に配置される。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、環状の被加工品の断面形状を所望の形状にプレス成形する際のプレス荷重を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態における成形品の製造方法を説明するための図である。

【図2】図２は、穴拡げ絞り加工前と後の成形品の寸法の関係を説明するための断面図である。

【図3】図３は、穴拡げ絞り加工による穴拡げ絞り工程の例を示す図である。

【図4】図４は、成形工程で成形される環状の成形品及び穴拡げ絞り工程で成形される管状の成形品の変形例を示す断面図である。

【図5】図５は、成形工程で成形される環状の成形品及び穴拡げ絞り工程で成形される管状の成形品の他の変形例を示す断面図である。

【図6】図６は、本実施形態におけるトランスファープレス装置の構成例を示す図である。

【図7】図７は、試験における金型に対する被加工品の配置を示す図である。

【図8】図８は、プレス荷重の試験結果を表すグラフである。

【図9】図９は、本試験及びＦＥＭ解析における中心径率とプレス荷重との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

プレス工法で筒状部品（管状部品）を製造する場合、貫通孔を有する板状のブランクに絞り加工を施し、筒状に成形する。筒状の成形品にさらに異形断面形状を付与するためには、絞り加工後、切削などの機械加工を施すことが考えられる。発明者らは、検討を重ねる中で、絞り加工前の板状のブランクに、予め異形断面形状を付与する発想を得た。予め異形断面形状を付与した板状のブランクを絞り加工で筒状に成形することで、絞り加工後の筒状成形品の断面形状を所望の形状にできることを見出した。発明者らは、さらなる検討の結果、絞り加工前の板状のブランクへの異形断面形状の付与に、コイニング加工を利用するのが、量産性の観点から好適であることがわかった。コイニング加工は、高い圧力を被加工品に加えて所望の形状に加工する圧縮加工である。コイニング加工で生じるプレス荷重が大きくなると、プレス機の大型化及び金型寿命の低下が生じ得る。

【0012】

そこで、発明者らは、環状の被加工品に異形断面形状を付与するためのプレス成形において、成形荷重を極力低減するための押圧方法を検討した。鋭意検討の結果、塑性流動を積極的に活用する方法に至った。具体的には、初期位置として、環状の被加工品を凹型の環状の凹部に配置し、凹型の凹部の内周面又は外周面のいずれか一方或いは両方に隙間を設けることに想到した。このように凹型の凹部に配置された環状の被加工品を凸型で押圧して成形することで、プレス荷重を低減しつつも、所望の断面形状を有する環状の成形品が得られる。下記実施形態は、この知見に基づくものである。

【0013】

本発明の実施形態における成形品の製造方法は、環状の底面と、前記底面の外周側端から延びる外周面と、前記底面の内周側端から延びる内周面とを含む凹部を有する凹型の前記凹部に、環状の金属で形成された被加工品を配置する準備工程と、前記凹部の前記底面に対してプレス方向において対向する頂面を含み、前記凹型の前記凹部に対して突出する凸型により、前記凹部に配置された前記被加工品を前記プレス方向に押圧することにより、前記凸型の前記頂面と前記凹型の前記底面に応じた形状に前記被加工品を成形して環状の成形品とする成形工程とを有する。前記準備工程では、前記凹型の前記凹部の前記内周面と前記被加工品との間、又は、前記凹型の前記凹部の外周面と前記被加工品との間の少なくとも一方に隙間がある状態で、前記被加工品が前記凹部に配置される。

【0014】

上記の製造方法によれば、環状の被加工品は、凹型の環状の凹部に、径方向の隙間を空けて配置される。このように配置された被加工品を凸型で押圧すると、被加工品は、凹型と凸型に応じた形状に成形される。この場合、隙間を設けない場合に比べて低いプレス荷重で成形することが可能になる。これは、隙間を設けることにより、成形過程で、適度な塑性流動が可能になるためと考えられる。また、凹型は、環状の底面、内周面及び外周面を含む凹部を有する。この凹部に環状の被加工品が配置されて押圧される構成であるため、成形品の形状が狙い形状から著しく異なることはない。そのため、プレス荷重を低減しつつも、環状の被加工品に、所望の断面形状を付与することができる。すなわち、環状の被加工品の断面形状を所望の形状にプレス成形する際のプレス荷重を低減することができる。

【0015】

成形前の環状の被加工品は、例えば、上面と、下面と、前記上面から前記下面へ貫通する穴とを有する板状のブランク（第１ブランク）であってもよい。成形工程で得られる環状の成形品も、上面と、下面と、前記上面から前記下面へ貫通する穴とを有する板状のブランク（第２ブランク）であってもよい。例えば、この第２ブランクの上面の形状は、凸型の頂面の形状に対応し、第２ブランクの下面の形状は、凹型の底面の形状に対応する。

【0016】

前記凹型の前記凹部の前記底面の前記外周側端及び前記内周側端は、前記プレス方向から見て円形であってもよい。これにより、成形過程における、被加工品の応力及び変形の分布を周方向において均一に近づけることができる。

【0017】

前記準備工程において、前記隙間の径方向の長さは、周方向全体にわたって均一であってもよい。これにより、成形過程における、被加工品の応力及び変形の分布を周方向においてより均一に近づけることができる。なお、前記隙間の径方向の長さが周方向全体にわたって均一である態様には、隙間の径方向の長さが、周方向において厳密に同一である場合の他、成形時の被加工品の挙動において均一と見なせる程度に誤差がある場合も含む。

【0018】

前記成形工程で成形される前記環状の成形品は、厚みが径方向で異なっていてもよい。厚みが径方向で異なる異形断面形状を有する環状の成形品は、例えば、さらに絞り加工を施すことで、所望の断面形状を有する管状の成形品とすることができる。

【0019】

前記成形工程で成形される前記環状の成形品は、径方向において内周側に行くに従って厚みが大きくなっていてもよい。このような異形断面形状を有する環状の成形品を、例えば、穴拡げ絞り加工で管状の成形品にした場合、管状の成形品の壁厚を均一に近づけることができる。

【0020】

前記準備工程において、前記凹部に配置される前記被加工品と前記凹部の前記内周面との間の隙間の径方向の長さは、前記被加工品と前記凹部の前記外周面との間の隙間の径方向の長さより短いか又は同じであってもよい。これにより、成形時のプレス荷重を効率的に低減することができる。

【0021】

前記準備工程おいて、前記被加工品は、前記凹部の前記内周面又は前記外周面のいずれかと接した状態で配置されてもよい。これにより、被加工品の凹型への配置の際に、位置決めが容易になる。

【0022】

前記成形工程において、前記凸型が前記凹型に対して下死点にある状態で、前記被加工品は、前記凹部の前記内周面又は前記外周面の少なくとも一方に接してもよい。このようにプレス成形することで、環状の成形品の形状の狙い形状と差をより小さくすることができる。

【0023】

例えば、前記成形工程において、前記凸型が前記凹型に対して下死点にある状態で、前記被加工品が前記凹部の前記外周面に接し前記内周面とは接しないよう成形されてもよい。又は、前記下死点において、前記被加工品が前記凹部の前記内周面に接し前記外周面とは接しないよう、前記被加工品が成形されてもよい。これらの場合、効率的にプレス荷重を低減させ、且つ、成形品を狙い形状に近づけることができる。また、前記成形工程において、前記凸型が前記凹型に対して下死点にある状態で、前記被加工品が前記凹部の前記外周面及び前記内周面の両方と接するよう成形されてもよい。この場合、プレス荷重を低減させつつ、成形品の形状の狙い形状と差をより小さくすることができる。特に、プレス成形後の環状の成形品において、軸方向端面のみならず内周面及び外周面でも、形状精度が高くなる。

【0024】

言い換えれば、前記成形工程において、前記凸型が前記凹型に対して下死点にある状態で、前記被加工品は、前記凹部の前記内周面又は前記外周面の少なくとも一方との間に隙間がある状態であってもよい。これにより、プレス荷重をより低減することができる。例えば、プレス成形後の環状の成形品の軸方向端面の形状精度が求められ、内周面又は外周面にはそれ程の形状精度が求められない場合に、プレス荷重が過剰にならずに、求められる形状精度を達成することができる。

【0025】

上記の成形品の製造方法は、前記成形工程で成形された前記環状の成形品を、穴拡げ絞り加工により、管状に成形して管状の成形品とする穴拡げ絞り工程をさらに有してもよい。前記穴拡げ絞り工程において、前記環状の成形品の外径面が、前記穴拡げ絞り加工によって、前記管状の成形品の軸方向の一方の端面となり、前記環状の成形品の内径面が、前記穴拡げ絞り加工によって、前記管状の成形品の軸方向の他方の端面となる。

【0026】

この場合、成形工程で成形された環状の成形品の断面形状は、その後の穴拡げ絞り工程で成形された管状の成形品の壁の断面形状に反映される。そのため、例えば、異形断面形状を有する管状の成形品等のように、所望の断面形状を有する管状の成形品を、プレス工程により製造することができる。そのため、成形品の製造において、機械加工の工程を省略又は少なくすることができる。

【0027】

なお、本明細書において、「環状の成形品」と、「管状の成形品」は、穴拡げ絞り加工前の成形品と、穴拡げ絞り加工後の成形品とを区別するために、異なる語を用いたものである。「環状の成形品」と「管状の成形品」の語によって区別される違いは、穴拡げ絞り加工前の成形品か、穴拡げ絞り加工後の成形品かの違いのみであって、この意味以外に、成形品の特徴の違いを意味するものではない。

【0028】

上記製造方法において、前記成形工程において、前記穴拡げ絞り加工前の前記環状の成形品の外径面の板厚である外径板厚(t0_out)は、前記管状の成形品の前記一方の端面の壁厚(a_up)の狙い値に対して第１の相関関係を有するように成形されてもよい。さらに、前記穴拡げ絞り加工前の前記環状の成形品の内径面の板厚である内径板厚(t0_in)は、前記管状の成形品の前記他方の端面の壁厚(a_down)の狙い値に対して第２の相関関係を有するように設定されてもよい。

【0029】

これにより、環状の成形品の外径板厚(t0_out)と内径板厚(t0_in)のそれぞれが、対応する狙い壁厚との相関関係に基づいて、それぞれ独立して設定される。これにより、穴拡げ絞り加工における内径側と外径側の応力及びひずみ変態の違いを考慮した板厚が設定できる。そのため、穴拡げ絞り加工後の管状の成形品の壁厚を狙いに近づけることができる。結果として、狙い形状の管状の成形品を精度よく製造できる。

【0030】

第１の相関関係と第２の相関関係は、互いに異なってもよい。第１の相関関係及び第２の相関関係は、いずれも、穴拡げ絞り加工後の管状の成形品の壁厚が、穴拡げ絞り加工前の環状の成形品の板厚の一次関数で表される関係であってもよい。この場合、第１の相関関係を示す一次関数の傾きは、第２の相関関係を示す一次関数の傾きよりも、大きくてもよい。

【0031】

前記成形工程において成形される前記環状の成形品は、上面と、下面と、前記上面から前記下面へ貫通する穴と、前記上面及び前記下面のうち一方の面に形成された窪みと、を有する板状であってもよい。この場合、前記穴拡げ絞り工程において、前記穴拡げ絞り加工前の前記環状の成形品の前記上面及び前記下面のうち前記一方の面が、前記穴拡げ絞り加工によって、前記管状の成形品の内周面となり、前記穴拡げ絞り加工前の前記環状の成形品の前記上面及び前記下面のうち他方の面が、前記穴拡げ絞り加工によって、前記管状の成形品の外周面となるよう成形されてもよい。さらに、前記穴拡げ絞り加工前の前記環状の成形品の前記窪みが、前記穴拡げ絞り加工によって、前記管状の成形品の前記内周面の凹部となるよう成形されてもよい。

【0032】

上記のような穴拡げ絞り加工において、穴拡げ絞り加工前の環状の成形品の窪みの位置と加工後の管状の成形品の凹部の位置に相関関係があることが発明者らによって見出されている。そのため、上記方法では、穴拡げ絞り加工前の環状の成形品の窪みの位置によって、加工後の管状の成形品の凹部の位置を制御することが可能になる。その結果、狙い形状の管状の成形品を精度よく製造できる。

【0033】

本発明の実施形態におけるトランスファープレス装置は、ボルスタと、前記ボルスタに対してプレス方向に相対移動可能なスライドと、複数の金型と、を備える。前記複数の金型のそれぞれは、前記ボルスタに取り付けられた下型と、前記スライドに取り付けられた上型を有する。前記複数の金型のうち１つである第１金型は、コイニング加工のためのコイニング金型であり、前記下型である凹型と、前記上型である凸型とを有する。前記凹型は、環状の底面と、前記底面の外周側端から延びる外周面と、前記底面の内周側端から延びる内周面とを含む凹部を有する。前記凸型は、前記凹部の前記底面に対してプレス方向において対向する頂面を含み、前記凹型の前記凹部に対して突出する。

【0034】

上記構成において、複数の金型のうち１つは、コイニング金型であり、環状の凹部を含む凹型と、凸部を含む。そのため、凹部に、環状の金属で形成された被加工品を配置し、凸部で押圧することで、コイニング金型に応じた形状の環状の成形品を得ることができる。また、凹型の凹部の内周面と被加工品との間、又は、凹部の外周面と被加工品との間の少なくとも一方に隙間がある状態で、被加工品を凹部に配置できる。これにより、隙間がない場合に比べて、プレス荷重を低減しつつも、被加工品を狙いの形状に成形することができる。すなわち、環状の被加工品の断面形状を所望の形状にコイニング加工する際のプレス荷重を低減することができる。また、コイニング金型によるコイニング加工の荷重と、他の金型のプレス成形の荷重との差を小さくできる。すなわち、複数の金型におけるプレス荷重の偏り（偏荷重）が緩和される。そのため、トランスファープレス装置の構成を簡素化できる。

【0035】

前記コイニング金型は、前記複数の金型において上流側に配置されてもよい。この場合、コイニング金型によってコイニング加工された環状の成形品を、他の金型で成形することで、所望の形状の成形品を得ることができる。これにより、例えば、異形断面を有する管状の成形品をプレス工程によって製造することが可能になる。さらに、荷重が比較的大きいコイニング金型を上流に配置した構成において、偏荷重が緩和できる。

【0036】

なお、トランスファープレス装置においては、被加工品（加工対象材）は、複数の金型に順次、搬送されプレスされる。複数の金型は、被加工品の搬送方向に並んで配置される。コイニング金型が複数の金型の上流側に配置される構成においては、複数の金型のうち搬送方向の中央の金型よりも上流にコイニング金型が配置される。なお、トランスファープレス装置は、複数の金型に順次、被加工品を搬送する搬送機構を有してもよい。

【0037】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態による成形品の製造方法について説明する。図中、同一又は相当部分には、同一符号を付して、その部材についての説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

【0038】

（実施形態）
図１は、本実施形態における成形品の製造方法を説明するための図である。本実施形態における製造方法は、準備工程、成形工程、及び、穴拡げ絞り工程を有する。図１の上段は準備工程、中段は成形工程、下段は穴拡げ絞り工程をそれぞれ示している。図１に示す例では、準備工程において、凹型１１の凹部１１ａに、環状の被加工品９９が配置される。成形工程において、凹型１１の凹部１１ａに配置された被加工品９９が、凸型１２によって押圧され、成形されて環状の成形品１００となる。穴拡げ絞り工程では、環状の成形品１００が、穴拡げ絞り加工により成形されて、管状の成形品１１０となる。以下、各工程について詳細に説明する。

【0039】

［準備工程］
図１の上段においては、環状の被加工品９９の斜視図と、被加工品９９が、金型に配置された状態の断面図が示される。この断面図は、被加工品９９の穴１の中心を通り板厚方向（軸方向）と平行な面における断面を示す。これは、図１の中段及び下段の断面図も同様である。図１において、一点鎖線Ｃ１は、被加工品９９及び凹型１１の凹部１１ａの中心軸を示す。図１では、被加工品９９と凹部１１ａは同軸に配置される。

【0040】

図１に示す例では、環状の被加工品９９は、板状であり、上面２、下面３、及び上面２から下面３へ貫通する穴１を有する。被加工品９９は、上から見て（板厚方向に見て）、中央に穴１を有し、穴１から径方向に放射状に広がる形状を有する。被加工品９９は、ドーナツ形状を有するとも言える。また、本例では、被加工品９９は、中央に穴１を有する円板である。被加工品９９の径方向の最大寸法は板厚より大きい。

【0041】

被加工品９９が配置される凹型１１は、凹部１１ａを有する。凹部１１ａは、環状の底面１１ｂと、底面１１ｂの外周側端から延びる外周面１１ｇと、底面１１ｂの内周側端から延びる内周面１１ｎとを含む。外周面１１ｇは、底面１１ｂの外周側端からプレス方向に延びる。内周面１１ｎは、底面１１ｂの内周側端からプレス方向に延びる。外周面１１ｇと内周面１１ｎは、径方向において対向する。外周面１１ｇ及び内周面１１ｎは、底面１１ｂに対して傾斜している。図１の例では、外周面１１ｇ及び内周面１１ｎは、底面１１ｂに対して垂直である。なお、外周面１１ｇ又は内周面１１ｎの少なくとも１つは、底面１１ｂに対して垂直でなくてもよい。図１の例では、凹型１１の凹部１１ａの底面１１ｂの外周側端及び内周側端は、プレス方向から見て同心の円形である。なお、プレス方向は、プレス成形時に凹型１１に対して凸型１２が移動する方向である。

【0042】

なお、凹型１１の凹部１１ａの形状は、環状の成形品の狙い形状に応じた形状とされる。図１に示す例では、一例として、凹型１１の底面１１ｂは、平らであるが、底面１１ｂは凹凸又は傾斜を有してもよい。図１に示す例では、凹型１１の内周面１１ｎ及び外周面１１ｇは、底面１１ｂに対して垂直であるが、内周面１１ｎ又は外周面１１ｇの少なくとも一方は底面１１ｂに対して垂直でなくてもよい。例えば、内周面１１ｎ又は外周面１１ｇの少なくとも一方は、底面１１ｂに垂直な面に対して傾いていてもよいし、表面に凹凸を有してもよい。

【0043】

準備工程では、凹部１１ａの内周面１１ｎと被加工品９９との間、又は、凹部１１ａの外周面１１ｇと被加工品９９との間の少なくとも一方に隙間がある状態で、被加工品９９が凹部１１ａに配置される。このように隙間を設けることで、被加工品９９を凸型１２で押圧した場合に、被加工品９９が塑性流動し易くなる。また、塑性流動の範囲は、主に凹部１１ａの外周面１１ｇ及び内周面１１ｎによって制限される。これにより、凹型１１と凸型１２の間に環状の被加工品９９を配置してプレス成形する際に、プレス荷重を低減しつつ、所望の形状に成形することが可能になる。

【0044】

図１に示す例では、被加工品９９の内周面及び外周面、並びに、凹部１１ａの内周面１１ｎ及び外周面１１ｇは、軸方向（プレス方向）から見て、いずれも同心の円形である。この場合、凹部１１ａに配置された被加工品９９と凹部１１ａとの間の隙間の径方向の長さは、周方向全体にわたって均一となる。

【0045】

図１に示す例では、凹部１１ａの内周面１１ｎと被加工品９９との間、及び、凹部１１ａの外周面１１ｇと被加工品９９との間の両方に隙間がある。これにより、成形時の被加工品の塑性流動の自動度を高くなる。そのため、プレス荷重の低減効果を高くできる。これに対して、被加工品９９は、凹部１１ａの内周面１１ｎ又は外周面１１ｇのいずれか接した状態で配置されてもよい。この場合も、プレス荷重の低減効果は得られる。また、この場合、凹部１１ａにおける被加工品９９の位置決めが容易になる。

【0046】

一例として、凹部１１ａに配置される被加工品９９と凹部１１ａの内周面１１ｎとの間の隙間の径方向の長さｓｎは、被加工品９９と凹部１１ａの外周面１１ｇとの間の隙間の径方向の長さｓｇより短いか又は同じ（ｓｎ≦ｓｇ）としてもよい。これにより、成形時のプレス荷重を効率的に低減することができる。特に、図１に示すように、径方向において厚みが均一な被加工品９９を、径方向において内周側に行くに従って厚みが大きくなるような形状に成形する場合、この効果はより顕著になる。

【0047】

被加工品９９の内周縁の半径ｒ１と外周縁の半径ｒ２から、（ｒ１＋ｒ２）／２で算出される値を、被加工品中心径とする。凹型１１の凹部１１ａの内周縁の半径Ｒ１と、凹型１１の凹部１１ａの外周縁の半径Ｒ２から（Ｒ１＋Ｒ２）／２で算出される値を金型中心径とする。一例として、被加工品中心径を金型中心径で除した値、すなわち、（ｒ１＋ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）の値（中心径率）が、１．１以下となるように、被加工品９９を凹部１１ａに配置してもよい。これにより、プレス荷重の低減の効果がより得やすくなる。さらに、（ｒ１＋ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）の値が１．０より小さくなるように、被加工品９９を凹部１１ａに配置してもよい。これにより、プレス荷重の低減の効果をより増大させることができる。

【0048】

［成形工程］
図１の中段においては、成形工程で成形された環状の成形品１００の斜視図と、成形工程の下死点における金型及び成形品１００の断面図が示される。図１に示す例では、凸型１２は、凹型１１の凹部１１ａの底面１１ｂに対してプレス方向において対向する頂面１２ａを含む。凸型１２は、凹型１１の凹部１１ａに対して突出する形状を有する。凸型１２は、凹型１１の凹部１１ａに挿入可能な形状を有する。プレス方向から見て、凸型１２の頂面１２ａは、凹部１１ａの領域と重なっている。プレス方向から見て、凸型１２の頂面１２ａは環状であり、凹部１１ａに対応する形状となっている。下死点において、凸型１２は、凹型１１の凹部１１ａの内部に途中まで挿入された状態となる。

【0049】

成形工程では、凸型１２により、凹型１１に配置された被加工品９９をプレス方向に押圧する。これにより、被加工品９９は、凸型１２の頂面１２ａと凹型１１の底面１１ｂに応じた形状に成形され、環状の成形品１００となる。下死点において、被加工品９９は、凸型１２の頂面１２ａと凹型１１の底面１１ｂの間で、これら頂面１２ａと底面１１ｂに接した状態で圧縮される。これにより、凸型１２と凹型１１の間で被加工品９９の形状が凍結される。下死点において頂面１２ａと底面１１ｂで圧縮された時の被加工品９９の形状が、成形品１００の形状となる。成形品１００は、凸型１２と凹型１１から解放された後のその形状を維持する。

【0050】

このように、本例の成形工程では、下死点における金型で被加工品を圧縮することで金型に応じた形状に加工するコイニング加工が実行される。コイニング加工は高い圧力を被加工品に加える圧縮加工である。そのため、コイニング加工では、被加工品に大きなプレス荷重を加えられ、成形品の形状精度を高くできる。

【0051】

なお、凸型１２と凹型１１は、プレス装置に取り付けられた金型である。プレス装置は、例えば、凹型１１を固定して、凸型１２をプレス方向に動かすよう構成されてもよい。或いは、プレス装置は、凸型１２を固定して凹型１１を動かす構成でもよいし、凸型１２及び凹型１１の両方を動かす構成でもよい。

【0052】

図１の例では、下死点において、成形品１００（被加工品）は、凹部１１ａの内周面１１ｎと外周面１１ｇの両方に接している。この場合、内周面１１ｎ及び外周面１１ｇで成形工程における被加工品の径方向の変形が規制される。これにより、成形品１００の形状が狙い形状から著しく外れることを抑えられる。なお、下死点において、成形品１００（被加工品）が、凹部１１ａの内周面１１ｎ又は外周面１１ｇの少なくとも一方に接するように成形されてもよい。凸型１２が下死点に到達するまでに、被加工品９９が内周面１１ｎ又は外周面１１ｇに接すると、接した後は、被加工品９９における垂直応力が増すと考えられる。この垂直応力が増すと、その分、要求されるプレス荷重が増える。そのため、プレス荷重低減の観点からは、成形中に被加工品９９が内周面１１ｎ又は外周面１１ｇに接する時間は短い方が好ましい。この観点からは、下死点において、成形品１００（被加工品）が、内周面１１ｎ又は外周面１１ｇの少なくとも一方に接さないよう成形されてもよい。下死点における成形品１００の凹部１１ａに対する位置は、凹部１１ａの形状及び成形前の被加工品９９の凹部１１ａにおける配置によって調整することができる。例えば、成形品１００の板厚方向（軸方向）の形状精度が高く求められるが、径方向の形状精度は高く求められない場合、下死点において、成形品１００（被加工品）と、内周面１１ｎ又は外周面１１ｇの少なくとも一方との間に隙間が生じるよう調整されてもよい。これにより、プレス荷重が、形状精度の要求に対して過剰にならないようにすることができる。

【0053】

図１に示す例では、成形工程で成形される環状の成形品１００は、厚みが径方向で異なる形状を有する。本例では、コイニング加工により、成形品１００の径方向の厚み分布を調整できる。一例として、図１に示すように、成形工程で成形される成形品１００の形状を、径方向において内周側に行くに従って厚みが大きくなる形状とすることができる。これにより、後述する、環状の成形品１００を、穴拡げ絞り加工して得られる管状の成形品１１０における軸方向両端の壁厚を均一に近づけることができる。

【0054】

環状の成形品１００の外側の側面は外径面４であり、成形品１００の内側の側面、すなわち穴１の内面は、内径面５である。図１の例では、外径面４の軸方向の寸法（外径板厚）は、内径面５の軸方向の寸法（内径板厚）より小さい。環状の成形品１００の板厚は、内径面５が最も厚く、内径面５から外径面４へ行くに従って薄くなる。上面２は、板厚方向に対して傾斜している。下面３は、板厚方向に垂直である。

【0055】

［穴拡げ絞り工程］
図１の下段においては、穴拡げ絞り工程で成形された管状の成形品１１０の斜視図と、断面図が示される。穴拡げ絞り工程では、成形工程で成形された環状の成形品１００を、穴拡げ絞り加工により、管状に成形して管状の成形品１１０とする。図１の例では、管状の成形品１１０の軸方向の寸法は、壁厚より大きい。

【0056】

環状の成形品１００の外径面４は、穴拡げ絞り加工後、管状の成形品１１０の一方の端面６となる。環状の成形品１００の内径面５は、穴拡げ絞り加工後、管状の成形品１１０の他方の端面７となる。環状の成形品１００の上面２は、穴拡げ絞り加工後、管状の成形品１１０の内周面８となる。環状の成形品１００の下面３は、穴拡げ絞り加工後、管状の成形品１１０の外周面９となる。

【0057】

穴拡げ絞り加工は、環状の成形品１００をパンチとダイスの間に配置し、パンチとダイスを相対的に近づけてプレスする工程を含む。パンチは、穴１の径より大きい径の凸部を有する。ダイスは、環状の成形品１００の外径より小さい径の凹部を有する。パンチの凸部が環状の成形品１００の上面２を押し、ダイスの凹部が環状の成形品１００の下面３を押す。環状の成形品１００は、パンチによって穴１が拡げられながら、パンチとダイスの間に巻き込まれて変形する。

【0058】

穴拡げ絞り加工による成形の工程は、一例として、所定のテーパが付与されたパンチ及びダイスのテーパ面同士で環状の成形品１００の上面２及び下面３を押圧して穴拡げ絞り加工を施すことにより円錐台形状の中間成形品を得る中間成形工程と、中間成形工程に用いられるパンチ及びダイスよりもテーパ角度の小さいパンチ及びダイスで、中間成形品の小径側がダイス側に配置された状態で、中間成形品の大径側からパンチを挿入することにより中間成形品を押圧して更に穴拡げ絞り加工を施す工程と、を含んでもよい。中間成形工程において、パンチ及びダイスのテーパ面と加工方向との成す角の角度を変えて、複数回の絞り加工が施されてもよい。穴拡げ絞り加工の具体例については後述する。

【0059】

図２は、穴拡げ絞り加工前の環状の成形品１００及び、穴拡げ絞り加工後の管状の成形品１１０の寸法の関係を説明するための断面図である。環状の成形品１００の外径部の板厚t0_outは、内径部の板厚t0_inより小さい（薄い）。環状の成形品１００において、外径面４における外径板厚t0_outは、管状の成形品１１０の一方の端面６を含む一方端部の壁厚a_upの狙い値に対する第１の相関関係に基づいて設定される。環状の成形品１００の内径面５における内径板厚t0_inは、管状の成形品１１０の他方の端面７を含む他方端部の壁厚a_downの狙い値に対する第２の相関関係に基づいて設定される。

【0060】

第１の相関関係と第２の相関関係は、互いに異なる。第１の相関関係は、例えば、管状の成形品１１０の一方端部の壁厚a_upが外径部の板厚t0_outの一次関数によって表される関係とすることができる。第２の相関関係は、例えば、管状の成形品１１０の他方端部の壁厚a_downが外径部の板厚t0_inの一次関数によって表される関係とすることができる。この場合、例えば、第１の相関関係を示す一次関数の傾きK1は、第２の相関関係を示す一次関数の傾きK2よりも、大きい。これらの相関関係は、発明者によって見出されたものである。一例として、傾きK1が1.19 ≦K1≦ 1.55とし、傾きK2が、0.63 ≦K2≦ 0.83としてもよい。

【0061】

＜穴拡げ絞り加工による穴拡げ絞り工程の例＞
図３は、穴拡げ絞り加工による穴拡げ絞り工程の例を示す図である。図３（ａ）に示すように、中間成形工程における１回目の穴拡げ絞り加工では、所定のテーパが付与されたパンチ１０Ａ１及びダイス２０Ａ１の金型で金属円板の環状の成形品１００の両面全体を押圧して穴拡げ絞り加工を施して、中間成形品１００Ａ１を得る。

【0062】

パンチ１０Ａ１及びダイス２０Ａ１のテーパ面は、加工方向との成す角の角度がそれぞれθｐ１及びθｄ１である。一例として、θｐ１＝θｄ１とできる。

【0063】

図３（ｂ）に示すように、中間成形工程における２回目の穴拡げ絞り加工では、所定のテーパが付与されたパンチ１０Ａ２及びダイス２０Ａ２の金型で中間成形品１００Ａ１の両側面全体を押圧して穴拡げ絞り加工を施して、中間成形品１００Ａ２を得る。

【0064】

パンチ１０Ａ２及びダイス２０Ａ２のテーパ面は、加工方向との成す角の角度がそれぞれθｐ２及びθｄ２である。一例として、θｐ２＝θｄ２とすることができる。２回目の穴拡げ絞り加工に用いるパンチ１０Ａ２及びダイス２０Ａ２におけるテーパ面の加工方向との成す角度θｐ２及びθｄ２は、１回目の穴拡げ絞り加工に用いるパンチ１０Ａ１及びダイス２０Ａ１のテーパ面の加工方向との成す角度θｐ１及びθｄ１よりも小さく設定される。

【0065】

図３（ｃ）に示すように、最終成形工程では、所望の形状の筒状回転部品を成形できるパンチ１０Ｂ及びダイス２０Ｂの金型で、中間成形品１００Ａ２に対して更に穴拡げ絞り加工を施して、筒状回転部品１００Ｂを得る。本実施形態では、内径がＤ１´、外径がＤ２´の管状の成形品を得るため、パンチ１０Ｂは外径がＤ１´の円柱形状を備え、ダイス２０Ｂは、内径がＤ２´の環状形状を備える。なお、筒状回転部品１００Ｂは、管状の成形品の例である。

【0066】

なお、穴拡げ絞り加工による成形工程の例は、図３に示す例に限られない。図３では、異なるダイス及びパンチの組を複数用いて、複数回の穴拡げ絞り加工がなされる。穴拡げ絞り加工は、１回でもよいし、４回以上でもよい。

【0067】

本実施形態では、環状の被加工品９９をコイニング加工して環状の成形品１００とし、この環状の成形品１００を穴拡げ絞り加工により、管状の成形品１１０とする。コイニング加工により、環状の成形品１００の形状を、管状の成形品１１０の狙い寸法に基づく値に制御できる。これにより、穴拡げ絞り加工の後に、管状の成形品１１０をさらに切削して所望の形状にする作業を省略又は低減できる。また、環状の成形品１００の成形工程では、凹型１１の凹部１１ａに隙間を空けて配置した被加工品９９を凸型１２で押圧して圧縮成形するため、プレス荷重を低減しつつも、精度よく成形品１００を形成できる。これにより、量産に適した工程により、環状の成形品１００及び管状の成形品１１０を製造できる。

【0068】

なお、本実施形態の製造方法で製造できる環状の成形品１００及び管状の成形品１１０は、上記例に限られない。凹型１１及び凸型１２の形状を、環状の成形品１００の狙い形状に応じた形状とすることで、種々の形状の環状の成形品１００を製造できる。また、凹型１１、凸型１２、及び、穴拡げ絞り加工に用いる金型の形状を、管状の成形品１１０の狙い形状に応じた形状とすること種々の管状の成形品１１０を製造できる。

【0069】

図４は、成形工程で成形される環状の成形品１００及び穴拡げ絞り工程で成形される管状の成形品１１０の変形例を示す断面図である。図４に示す例では、環状の成形品１００の上面２には、窪み２ａが形成されている。窪み２ａは、穴１の周囲を全周にわたって取り囲むよう溝である。窪み２ａは、断面が曲線の溝である。窪み２ａの断面形状は、円弧であってもよいし、円弧でなくてもよい。上から見て窪み２ａは、穴１と同心円状に形成されている。例えば、成形工程において、凸型１２の頂面１２ａの形状を、窪み２ａに対応する凸形状とした凸型１２を用いることで、図４に示す環状の成形品１００を製造できる。

【0070】

環状の成形品１００を、穴拡げ絞り加工することで、図４に示す管状の成形品１１０が得られる。環状の成形品１００の上面２における窪み２ａは、穴拡げ絞り加工後の管状の成形品１１０の内周面８の凹部８ａとなる。管状の成形品１１０の内周面８の凹部８ａは、軸方向の一部において、内周面８の全周にわたって形成される。凹部８ａの断面は、曲線となる。なお、凹部８ａの断面は、円弧であってもよいし、円弧でなくてもよい。凹部８ａの形状は、環状の成形品１００の上面２における窪み２ａの形状の調整により、調整可能である。

【0071】

穴拡げ絞り加工前の環状の成形品１００の上面２における窪み２ａの最深点Ｃ０から外径面４までの距離a0_outは、窪み２ａの最深点Ｃ０から内径面５までの距離a0_inより小さい。窪み２ａの位置は、穴拡げ絞り加工後の管状の成形品１１０の凹部８ａの狙い位置に対して第３の相関関係を有するように設定される。具体的には、加工前の環状の成形品１００の窪みの最深点Ｃ０から内径面５まで距離a0_inと窪み２ａの最深点Ｃ０から環状の成形品１００の外径面４までの距離a0_outとの比率a0_out/a0_inは、管状の成形品の内周面８の凹部８ａの最深点Ｃから一方の端面６までの距離h_upと、凹部の前記最深点から他方の端面７までの距離h_downとの比率h_up/h_downの狙い値に対して、第３の相関関係を有するように設定される。第３の相関関係は、例えば、加工後の凹部の比率h_up/h_downが、穴拡げ絞り加工前の窪みの比率a0_out/a0_inの一次関数によって表される関係とすることができる。

【0072】

第３の相関関係は、例えば、下記の式で表される。
穴拡げ絞り加工前の窪みの比率a0_out/a0_inと加工後の凹部の比率h_up/h_downの関係式は、例えば、下記式で表される。
h_up/h_down=1.17×a0_out/a0_in + B （Bは定数）
この場合、傾きは、1.17±0.12の範囲でばらつくと見られる。すなわち、相関関係の範囲は、1.05×a0_out/a0_in + B ～ 1.29×a0_out/a0_in + Bとすることができる。
穴拡げ絞り加工前の窪みの比率a0_out/a0_inは、加工後の凹部の比率h_up/h_downの狙い値を下記式のh_up/h_downに代入することにより決定できる。
（h_up/h_down）＝ K3×（a0_out/a0_in）+ B
1.05≦K3≦1.29

【0073】

ここでBは、条件に応じた値とすることができる。Bの値は、例えば、以下の予備解析または予備実験を行うことで、Bを求めることができる。任意の値a0_out_0、a0_in_0の値を持つ加工前の環状の成形品を、本実施形態の穴拡げ絞り加工を実施した管状の成形品のh_up_0、h_down_0の値を測定又は解析する。これらの値を、B＝（h_up_0/h_down_0）-K3×（a0_out_0/a0_in_0）に値を代入することで、Bを求めることができる。

【0074】

このように、本実施形態によれば、第３の相関関係を用いることで、加工後の管状の成形品１１０の凹部８ａを所望に形成するために必要な、環状の成形品の窪みの位置を算出することが可能になる。これにより、所望の位置に凹部が形成された管状の成形品を、穴拡げ絞り加工により製造できる。そのため、加工後に管状の成形品を切削して凹部を形成する作業を省略又は低減することができる。

【0075】

図４に示す例では、管状の成形品１１０の一方端部の壁厚a_upが増肉され、他方端部の壁厚a_downが減肉している。管状の成形品１１０の軸Ｃ２を通る面の断面において、外周面９と内周面８が平行でない台形になっている。これは、図４に示すように、環状の成形品１００の外径板厚t0_outと内径板厚t0_inが等しいためである。そこで、上記図２の形態と組み合わせて、環状の成形品１００の外径板厚t0_outと内径板厚t0_inを調整することにより、管状の成形品１１０の壁厚が均一に近づけることができる。

【0076】

すなわち、第１の相関関係を用いて、環状の成形品１００の外径部の板厚t0_outを設定し、第２の相関関係を用いて、環状の成形品１００の内径部の板厚t0_inを設定し、さらに、第３の相関関係を用いて、環状の成形品１００の窪みの位置を示す比率a0_out/a0_inを設定してもよい。これにより、管状の成形品１１０の一方端部の壁厚a_up, 他方端部の壁厚a_down及び凹部８ａの位置を示す比率h_up_0/h_down_0を狙いの値に近づけることが可能になる。

【0077】

この場合、例えば、図５に示すように、環状の成形品１００において、外径部の板厚t0_outが内径部の板厚t0_inより小さく（t0_out<t0_in）、且つ、窪みのa0_out/a0_inを１より小さく((a0_out/a0_in)<1)設定することができる。これにより、管状の成形品１１０の板厚が軸方向に均一に近くなり、凹部８ａの最深点の軸方向の中央からのずれを小さくすることができる。図５に示す管状の成形品１１０は、壁厚が軸方向において略均一であり、一方端部の壁厚a_up,と他方端部の壁厚a_downが略同じになっている。

【0078】

被加工品９９の材料として、例えば、鋼、アルミ、銅、ニッケル、チタン、これらの少なくとも１つを含む合金、その他の金属を用いることができる。また、金属以外の被加工品９９の材料として、例えば、ＣＦＲＴＰ (Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics)等の樹脂が用いられてもよい。

【0079】

上記実施形態では、被加工品９９及び成形品１００が環状であり、管状の成形品１１０が円筒形状である。被加工品９９及び成形品１００は、板厚が、径方向の寸法より小さい。被加工品９９、環状の成形品１００及び管状の成形品１１０の形状はこれらに限られない。これらにおいて、平面視における外縁及び穴の縁の形状は、真円である場合の他、扁平した円、楕円であってもよい。また、一例として、被加工品９９、環状の成形品１００及び管状の成形品１１０の軸方向から見た外縁及び穴の縁の形状は、多角形であってもよい。この場合、管状の成形品は、軸に垂直な面の断面が多角形の管となる。多角形の角の数を増やして、被加工品９９、環状の成形品１００及び管状の成形品１１０の外縁及び穴の縁の平面視形状を円形に近づけてもよい。

【0080】

［トランスファープレス装置］
図６は、本実施形態における成形品の製造に用いるトランスファープレス装置の構成例を示す図である。図６に示すトランスファープレス装置は、フレーム５０と、ボルスタ３０と、スライド４０と、複数の金型２０ａ～２０ｅと、駆動装置６０と、搬送機構７０とを備える。スライド４０は、ボルスタ３０に対してプレス方向に相対移動可能である。ボルスタ３０及びスライド４０は、フレーム５０に取り付けられる。駆動装置６０は、スライド４０を、ボルスタ３０に対してプレス方向に往復運動させる。駆動装置６０は、例えば、油圧シリンダ、又は、モータ等の動力源を含む。駆動装置６０は、フレーム５０に固定される。搬送機構７０は、プレス対象材を、順次、複数の金型２０ａ～２０ｅのプレス位置に搬送する。トランスファープレス装置には、複数の独立した金型２０ａ～２０ｅが、取り付けられる。複数の金型２０ａ～２０ｅは、搬送機構７０によるプレス対象材の搬送方向に沿って並んで配置される。

【0081】

複数の金型２０ａ～２０ｅのそれぞれは、ボルスタ３０に取り付けられた下型と、スライド４０に取り付けられた上型を有する。複数の金型２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ及び２０ｅは、この順で、搬送方向の上流から配置される。

【0082】

最も上流にある金型２０ａは、抜き加工のための金型である。金型２０ａを用いたプレスにより、平板のブランク９８から、環状の被加工品９９が打ち抜かれる。

【0083】

上流から２番目の金型２０ｂは、コイニング金型である。金型２０ｂの下型２２ｂは、図１に示す上記の凹型１１であり、金型２０ｂの上型２１ｂは、上記の凸型１２である。

【0084】

上流から３番目の金型２０ｃは、図３（ａ）に示す中間成形工程における１回目の穴拡げ絞り加工により中間成形品１００Ａ１を得るために用いられる金型である。金型２０ｃの下型２２ｃは図３（ａ）のダイス２０Ａ１であり、金型２０ｃの上型２１ｃは、図３（ａ）のパンチ１０Ａ１である。

【0085】

上流から４番目の金型２０ｄは、図３（ｂ）に示す中間成形工程における２回目の穴拡げ絞り加工により中間成形品１００Ａ２を得るために用いられる金型である。金型２０ｄの下型２２ｄは図３（ｂ）のダイス２０Ａ２であり、金型２０ｄの上型２１ｄは、図３（ｂ）のパンチ１０Ａ２である。

【0086】

上流から５番目の金型２０ｅは、図３（ｃ）に示す最終成形工程における穴拡げ絞り加工により筒状回転部品１００Ｂすなわち管状の成形品１１０を得るために用いられる金型である。金型２０ｅの下型２２ｅは図３（ｃ）のダイス２０Ｂであり、金型２０ｅの上型２１ｅは、図３（ｃ）のパンチ１０Ｂである。

【0087】

トランスファープレス装置の複数の金型２０ａ～２０ｅのうち１つの金型２０ｂは、コイニング加工のためのコイニング金型である。コイニング金型の下流には、複数の穴拡げ絞り加工のための金型２０ｃ～２０ｅが配置される。このように、１つのプレス装置に、コイニング金型及び絞り加工の金型の両方が設けられる。コイニング加工のプレス荷重は、絞り加工のプレス荷重に比べて大きい。本実施形態における製造方法では、コイニング加工におけるプレス荷重を低減しつつ、コイニング加工により、形状精度の高い環状の成形品１００を得ることができる。そのため、トランスファープレス装置の偏荷重を緩和できる。

【0088】

図６に示す例では、複数の金型２０ａ～２０ｅのうち、搬送方向の上流側にコイニング金型である金型２０ｂが配置される。この例では、プレス荷重が他の金型より大きいコイニング金型が搬送方向の中央から外れた上流の位置にある。本実施形態では、コイニング金型によるプレス荷重を低減できるため、コイニング金型が搬送方向の中央から外れた位置に配置されても、偏荷重を緩和できる。そのため、複数の金型２０ａ～２０ｅの荷重を均等化するための構成を省略又は削減できる。その結果、トランスファープレス装置の構成を簡素化できる。

【0089】

本実施形態は、これに限られないが、例えば、軸受の軌道輪等の環状又は管状の成形品の製造に好適に適用できる。例えば、転がり軸受の外レースや、すべり軸受のブッシュ等の環状又は管状の成形品の製造に、本実施形態の製造方法又はトランスファープレス装置を適用することができる。或いは、自動車ブッシュやオイルポンプ部品などに使用される異形断面形状（くぼみ、突起、テーパーなど）を呈する環状の成形品及び管状の成形品の製造に、本実施形態を適用できる。

【0090】

＜試験結果＞
図７は、試験における金型（凹型１１及び凸型１２）に対する被加工品９９の配置を示す図である。図７に示す条件Ａ～Ｆのそれぞれの被加工品を、図７に示す配置を初期位置として、凹型１１及び凸型１２を用いてコイニング加工を行った。

【0091】

条件Ａでは、被加工品の外周面が凹型の凹部１１ａの外周面１１ｇに接する位置を初期位置とする。また、被加工品の中心径が、コイニング加工後の環状の成形品の重心よりも外径側にある。なお、コイニング加工後の環状の成形品の重心の位置は計算により求めた。条件Ｃは、コイニング加工後の環状の成形品の重心と被加工品の中心径が一致する位置を、初期位置としている。条件Ｂは、被加工品の中心径が、条件Ａの中心径の位置と条件Ｃの中心径の位置の間に存在し、被加工品の中心径が、コイニング加工後の環状の成形品の重心よりも外径側にある位置を、初期位置としている。条件Ｅは、被加工品の内周面が、凹型の凹部の内周面に接し、被加工品の中心径が、コイニング加工後の環状の成形品の重心よりも内径側にある位置を、初期位置としている。条件Ｄは、被加工品の中心径が、条件Ｃの中心径の位置と条件Ｅの中心径の位置の間に存在し、被加工品の中心径が、コイニング加工後の環状の成形品の重心よりも内径側にある位置を、初期位置としている。条件Ｆは、凹型１１の凹部１１ａの内周面１１ｎが被加工品の内周面と接し、凹部１１ａの外周面１１ｇが、被加工品の外周面と接する位置を、初期位置としている。

【0092】

条件Ａ～Ｆのそれぞれについて、コイニング加工により得られた環状の成形品を、穴拡げ絞り加工により成形して管状の成形品を得た。凹型１１及び凸型１２を用いたコイニング加工のプレス荷重を測定した。プレスストロークの下死点から０．１２５ｍｍ手前の位置の荷重を測定した。なお、条件Ａ～Ｆの被加工品は、体積が一定となるようにサイズを調整した。

【0093】

試験における条件Ａ～Ｆにおける被加工品の寸法と中心径率は、下記表１の通りである。

【表1】

【0094】

試験における環状の成形品の試作条件は、下記表２に示す通りである。下記表２に示すように、試験は、材料１、材料２、材料３のそれぞれを用いて環状の成形品を作成した場合について行った。材料１の場合は、実際に成形品を作成した。材料２及び材料３の場合については、ＦＥＭ解析を行った。材料１は、普通鋼冷延鋼板を基材とする溶融亜鉛メッキ鋼板とした。材料１の機械的特性は、降伏点３３０ＭＰａ、引張強さ４２５ＭＰａ、全伸び３３％とした。材料１の板厚は６ｍｍとした。材料２及び材料３の機械的特性は、材料１の機械的特性と同様とした。材料２の板厚は９ｍｍとした。材料３の板厚は３ｍｍとした。なお、材料２及び材料３の機械的特性と板厚は、ＦＥＭ解析のパラメータとして設定した。

【表2】

【0095】

穴拡げ絞り加工の条件は下記の通りである。
絞りダイス径Φ42mm、潤滑油：同上、プレス機：２００トンメカプレス、プレス速度：同上

【0096】

被加工品及び金型（凹型）の凹部の中心径、及び中心径率の値は、下記のように算出した。
被加工品中心径＝（被加工品内径+被加工品外径）/2＝（ｒ1+ｒ2）/2
金型中心径＝（凹部内径+凹部外径）/2＝（R1+R2）/2
中心径率＝被加工品の中心径/凹部の中心径＝（（ｒ1+ｒ2）/2）/（（R1+R2）/2）
＝（ｒ１+ｒ2）/（R1+R2)

【0097】

図８は、図７に示す条件Ａ～Ｆそれぞれについての、凹型１１及び凸型１２を用いたコイニング加工におけるプレス荷重を表すグラフである。図９は、本試験及びＦＥＭ解析における中心径率とプレス荷重との関係を示すグラフである。

【0098】

図８に示す結果から、被加工品を、凹型１１の凹部１１ａの外周面１１ｇ及び内周面１１ｎの両方で拘束した状態を初期位置としてプレス成形した場合（条件Ｆ）のプレス荷重に比べて、凹部１１ａの外周面１１ｇ及び内周面１１ｎの少なくとも一方と被加工品との間に隙間がある状態を初期状態としてプレス成形した場合（条件Ａ～Ｅ）の方が、プレス荷重が低くなることがわかった。また、初期位置における被加工品９９が内周側に近い方が、荷重が低くなる傾向がみられた。特に、条件Ｃを境として、荷重が急激に低減する。これにより、初期位置における被加工品の中心径を、コイニング加工後の環状の成形品の重心と同じ位置又はより内径側に寄せることで、効率的に荷重を低減できることがわかった。

【0099】

図９に示す結果から、中心径率が１．１以下の場合に効率的に荷重を低減できることがわかった。特に、中心径率が１．０より小さい場合に、荷重の低減の度合いが大きくなる。

【符号の説明】

【0100】

１１ 凹型
１１ａ 凹部
１１ｂ 凹部の底面
１１ｇ 凹部の外周面
１１ｎ 凹部の内周面
１２ 凸型
１２ａ 頂面
９９ 被加工品
１００ 環状の成形品
１１０ 管状の成形品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】