(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】P2023092179
(43)【公開日】2023-07-03
(54)【発明の名称】管状部品の製造方法、及びプレス装置
(51)【国際特許分類】
B21D 22/28 20060101AFI20230626BHJP
B21D 22/26 20060101ALI20230626BHJP
B21D 51/10 20060101ALI20230626BHJP
【ＦＩ】
B21D22/28 A
B21D22/26 C
B21D51/10
B21D22/26 A
B21D22/28 J
B21D22/28 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021207234
(22)【出願日】2021-12-21
(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）】
4E137
【Ｆターム（参考）】
4E137AA06
4E137AA08
4E137AA15
4E137BA01
4E137BB01
4E137BC05
4E137CA09
4E137CA21
4E137CA24
4E137EA01
4E137GA12
4E137GA15
4E137GB01
4E137GB20
4E137HA06
4E137HA08
(57)【要約】
【課題】管状部品の形状の制約が少なく、且つ、シワや割れが発生しにくい、管状部品の製造方法及びプレス装置を提供する。
【解決手段】管状部品４の製造方法は、金属板１を準備する準備工程と、金属板１を穴拡げ絞り加工により管状部品４に成形する成形工程とを有する。成形工程は、金属板を押圧して穴拡げ絞り加工を施すことにより、傾斜壁２ｋを有する第１中間品２を得る第１成形工程と、第１中間品２に対して、中間絞り用パンチ２０Ｐ及び中間絞り用ダイス２０Ｄを用いて、押込み絞り加工を施すことにより、傾斜した前部壁３ｆと、軸方向に平行、又は軸方向に対して前部壁３ｆの傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁３ｒとを有する第２中間品３を得る第２成形工程と、押込み用ダイス３０Ｄに配置された第２中間品３の後部壁を押込み用パンチ３０Ｐで押して押込み絞り加工を施し、管状部品４を得る第３成形工程とを含む。
【選択図】図１
【解決手段】管状部品４の製造方法は、金属板１を準備する準備工程と、金属板１を穴拡げ絞り加工により管状部品４に成形する成形工程とを有する。成形工程は、金属板を押圧して穴拡げ絞り加工を施すことにより、傾斜壁２ｋを有する第１中間品２を得る第１成形工程と、第１中間品２に対して、中間絞り用パンチ２０Ｐ及び中間絞り用ダイス２０Ｄを用いて、押込み絞り加工を施すことにより、傾斜した前部壁３ｆと、軸方向に平行、又は軸方向に対して前部壁３ｆの傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁３ｒとを有する第２中間品３を得る第２成形工程と、押込み用ダイス３０Ｄに配置された第２中間品３の後部壁を押込み用パンチ３０Ｐで押して押込み絞り加工を施し、管状部品４を得る第３成形工程とを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面から下面へ貫通する穴を有する金属板を準備する準備工程と、
前記金属板を穴拡げ絞り加工により管状部品に成形する成形工程とを有し、
前記成形工程は、
傾斜絞り用パンチのテーパ面及び傾斜絞り用ダイスのテーパ面で前記金属板を押圧して穴拡げ絞り加工を施すことにより、軸方向に対して傾斜した傾斜壁を有する第１中間品を得る第１成形工程と、
前記第１中間品に対して、中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを用いて、押込み絞り加工を施すことにより、押込み方向の前部において軸方向に対して傾斜した前部壁と、前記前部壁よりも押込み方向の後部において、軸方向に平行、又は軸方向に対して前記前部壁の傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁とを有する第２中間品を得る第２成形工程と、
押込み用ダイスに配置された前記第２中間品の前記後部壁を押込み用パンチで押して押込み絞り加工を施し、管状部品を得る第３成形工程とを含む、管状部品の製造方法。
前記金属板を穴拡げ絞り加工により管状部品に成形する成形工程とを有し、
前記成形工程は、
傾斜絞り用パンチのテーパ面及び傾斜絞り用ダイスのテーパ面で前記金属板を押圧して穴拡げ絞り加工を施すことにより、軸方向に対して傾斜した傾斜壁を有する第１中間品を得る第１成形工程と、
前記第１中間品に対して、中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを用いて、押込み絞り加工を施すことにより、押込み方向の前部において軸方向に対して傾斜した前部壁と、前記前部壁よりも押込み方向の後部において、軸方向に平行、又は軸方向に対して前記前部壁の傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁とを有する第２中間品を得る第２成形工程と、
押込み用ダイスに配置された前記第２中間品の前記後部壁を押込み用パンチで押して押込み絞り加工を施し、管状部品を得る第３成形工程とを含む、管状部品の製造方法。
【請求項2】
請求項１に記載の管状部品の製造方法であって、
前記第２成形工程では、前記中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを複数組用いて、複数回の押込み絞り加工により、前記第２中間品を得る、管状部品の製造方法。
前記第２成形工程では、前記中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを複数組用いて、複数回の押込み絞り加工により、前記第２中間品を得る、管状部品の製造方法。
【請求項3】
請求項２に記載の管状部品の製造方法であって、
前記第２成形工程におけるｎ回目（ｎは２以上の自然数）の押込み絞り加工では、ｎ－１回目の押込み絞り加工で用いた中間絞り用ダイスよりも直径が小さい中間絞り用ダイスが用いられる、管状部品の製造方法。
前記第２成形工程におけるｎ回目（ｎは２以上の自然数）の押込み絞り加工では、ｎ－１回目の押込み絞り加工で用いた中間絞り用ダイスよりも直径が小さい中間絞り用ダイスが用いられる、管状部品の製造方法。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載の製造方法であって、
前記第２成形工程において、
前記中間絞り用ダイスは、押込み方向に平行な内面を有する縦壁部と、縦壁部から押込み方向の後方に向かって広くなるテーパ面を有するテーパ部を有し、
前記中間絞り用パンチは、押込み方向に平行な外周面を有する基部と前記基部から押込み方向の前方へ向かって細くなるテーパ面を有する先頭部を有し、
前記中間絞り用ダイスの縦壁部とテーパ部との境界、及び、前記中間絞り用パンチの前記基部と前記先頭部との境界の間で、前記第１中間品を支持して前記押込み絞り加工が行われる、管状部品の製造方法。
前記第２成形工程において、
前記中間絞り用ダイスは、押込み方向に平行な内面を有する縦壁部と、縦壁部から押込み方向の後方に向かって広くなるテーパ面を有するテーパ部を有し、
前記中間絞り用パンチは、押込み方向に平行な外周面を有する基部と前記基部から押込み方向の前方へ向かって細くなるテーパ面を有する先頭部を有し、
前記中間絞り用ダイスの縦壁部とテーパ部との境界、及び、前記中間絞り用パンチの前記基部と前記先頭部との境界の間で、前記第１中間品を支持して前記押込み絞り加工が行われる、管状部品の製造方法。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の管状部品の製造方法であって、
前記第２成形工程では、軸方向に対する傾斜角度が１５～４５°である前記後部壁を有する前記第２中間品を得る、管状部品の製造方法。
前記第２成形工程では、軸方向に対する傾斜角度が１５～４５°である前記後部壁を有する前記第２中間品を得る、管状部品の製造方法。
【請求項6】
請求項２に記載の管状部品の製造方法であって、
前記第２成形工程では、前記複数回のうち２回目以降の押込み絞り加工のそれぞれにおける前記中間絞り用ダイスが下記式で示す条件を満たす、管状部品の製造方法。
１＜（Ｄｄ＿ｎ－１／Ｄｄ＿ｎ）≦１．３５
Ｄｄ＿ｎ：ｎ回目（ｎは２以上の自然数）の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径
Ｄｄ＿ｎ－１：ｎ－１回目の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径
前記第２成形工程では、前記複数回のうち２回目以降の押込み絞り加工のそれぞれにおける前記中間絞り用ダイスが下記式で示す条件を満たす、管状部品の製造方法。
１＜（Ｄｄ＿ｎ－１／Ｄｄ＿ｎ）≦１．３５
Ｄｄ＿ｎ：ｎ回目（ｎは２以上の自然数）の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径
Ｄｄ＿ｎ－１：ｎ－１回目の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１項に記載の管状部品の製造方法であって、
前記第１成形工程では、軸方向に対する傾斜角度が３０～５０°である前記傾斜壁を有する前記第１中間品を得る、管状部品の製造方法。
前記第１成形工程では、軸方向に対する傾斜角度が３０～５０°である前記傾斜壁を有する前記第１中間品を得る、管状部品の製造方法。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項に記載の管状部品の製造方法であって、
前記第３成形工程では、下記式の関係を満たす前記押込み用パンチ及び押込み用ダイスを用いて前記押込み絞り加工が前記第２中間品に対して施される、管状部品の製造方法。
ｒｄ３－ｒｐ３＜ｔ
ｒｐ３－ｒｃｐ＞０
ｔ：第２中間品の壁の厚み
ｒｄ３：押込み用ダイの半径
ｒｐ３：押込み用パンチの半径
ｒｃｐ：中心軸から第２中間品の押込み方向最後端の内周端までの半径
前記第３成形工程では、下記式の関係を満たす前記押込み用パンチ及び押込み用ダイスを用いて前記押込み絞り加工が前記第２中間品に対して施される、管状部品の製造方法。
ｒｄ３－ｒｐ３＜ｔ
ｒｐ３－ｒｃｐ＞０
ｔ：第２中間品の壁の厚み
ｒｄ３：押込み用ダイの半径
ｒｐ３：押込み用パンチの半径
ｒｃｐ：中心軸から第２中間品の押込み方向最後端の内周端までの半径
【請求項9】
上面から下面へ貫通する穴を有する金属板を穴拡げ絞り加工により管状部品に成形するプレス装置であって、
前記金属板を穴拡げ絞り加工することにより、軸方向に対して傾斜した傾斜壁を有する第１中間品を得るのに用いられる、傾斜絞り用ダイス及び傾斜絞り用パンチと、
前記第１中間品に対して、押込み絞り加工を施すことにより、押込み方向の前部において軸方向に対して傾斜した前部壁と、前記前部壁よりも押込み方向の後部において、軸方向に平行、又は軸方向に対して前記前部壁の傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁とを有する第２中間品を得るのに用いられる、中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスと、
前記第２中間品を配置する押込み用ダイス、及び配置された前記第２中間品の前記後部壁を押して押込み絞り加工を施し管状部品を得るための押込み用パンチとを備え、
前記傾斜絞り用ダイス及び前記傾斜絞り用パンチは、それぞれテーパ面を有し、前記傾斜絞り用ダイスのテーパ面と、前記傾斜絞り用パンチのテーパ面で前記金属板を押圧して前記第１中間品の前記傾斜壁を形成するように構成され、
前記中間絞り用ダイスは、押込み方向に平行な内面を有する縦壁部と、縦壁部から押込み方向の後方に向かって広がるテーパ面を有するテーパ部を有し、
前記中間絞り用パンチは、押込み方向に平行な外周面を有する基部と前記基部から押込み方向の前方へ向かって細くなるテーパ面を有する先頭部を有し、
前記押込み用ダイスは、前記管状部品の形状に応じた内面を有する凹部を有し、前記押込み用パンチは、前記凹部に挿入可能な凸部を有する、プレス装置。
前記金属板を穴拡げ絞り加工することにより、軸方向に対して傾斜した傾斜壁を有する第１中間品を得るのに用いられる、傾斜絞り用ダイス及び傾斜絞り用パンチと、
前記第１中間品に対して、押込み絞り加工を施すことにより、押込み方向の前部において軸方向に対して傾斜した前部壁と、前記前部壁よりも押込み方向の後部において、軸方向に平行、又は軸方向に対して前記前部壁の傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁とを有する第２中間品を得るのに用いられる、中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスと、
前記第２中間品を配置する押込み用ダイス、及び配置された前記第２中間品の前記後部壁を押して押込み絞り加工を施し管状部品を得るための押込み用パンチとを備え、
前記傾斜絞り用ダイス及び前記傾斜絞り用パンチは、それぞれテーパ面を有し、前記傾斜絞り用ダイスのテーパ面と、前記傾斜絞り用パンチのテーパ面で前記金属板を押圧して前記第１中間品の前記傾斜壁を形成するように構成され、
前記中間絞り用ダイスは、押込み方向に平行な内面を有する縦壁部と、縦壁部から押込み方向の後方に向かって広がるテーパ面を有するテーパ部を有し、
前記中間絞り用パンチは、押込み方向に平行な外周面を有する基部と前記基部から押込み方向の前方へ向かって細くなるテーパ面を有する先頭部を有し、
前記押込み用ダイスは、前記管状部品の形状に応じた内面を有する凹部を有し、前記押込み用パンチは、前記凹部に挿入可能な凸部を有する、プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、管状部品の製造方法、及びその製造方法に用いられる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、オイルポンプ部品等には、金属製の管状部品（筒状部品）が用いられる。このような管状部品の製造方法として、中心部分に穴のあいたドーナツ形状の鋼の円板に絞り加工を施して管状部品を成形する方法が知られている（例えば、特開平７－１５５８７７号公報（特許文献１）、特開２００９－２２６４２２号公報（特許文献２）参照）。
【0003】
特許第６６１６０２７号公報（特許文献３）には、絞り加工によるシワや割れの発生を抑える筒状回転部品の製造方法が記載されている。この製造方法は、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ドーナツ形状の金属円板の両面全体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工程と、テーパ角度の小さいパンチ及びダイスで、中間成形品を押圧して更に穴拡げ絞り加工を施すことにより筒状回転部品を得る工程とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平７－１５５８７７号公報
【特許文献2】特開２００９－２２６４２２号公報
【特許文献3】特許第６６１６０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
発明者らは、上記特許第６６１６０２７号公報に記載の製造方法では、目的とする管状部品の壁厚及び直径の条件によっては、製造できない場合があることを見出した。上記方法では、金属円板から円錐台形状の中間成形品が成形される。さらに、最終成形工程で、中間成形品の小径側がダイス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で、穴拡げ絞り加工が施される。この段階で、例えば、中間成形品の壁厚が薄く、中間成形品の大径側の内周直径が、ダイスの直径よりも大きくなる場合、ダイスに挿入可能なサイズのパンチでは中間成形品をダイスに押し込むことができなくなる。そのため、上記製造方法には、製造可能な管状部品の形状に制約がある。
【0006】
そこで、本願は、管状部品の形状の制約が少なく、且つ、シワや割れが発生しにくい、管状部品の製造方法及びプレス装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実施形態における管状部品の製造方法は、上面から下面へ貫通する穴を有する金属板を準備する準備工程と、前記金属板を穴拡げ絞り加工により管状部品に成形する成形工程とを有する。前記成形工程は、傾斜絞り用パンチのテーパ面及び傾斜絞り用ダイスのテーパ面で前記金属板を押圧して穴拡げ絞り加工を施すことにより、軸方向に対して傾斜した傾斜壁を有する第１中間品を得る第１成形工程と、前記第１中間品に対して、中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを用いて、押込み絞り加工を施すことにより、押込み方向の前部において軸方向に対して傾斜した前部壁と、前記前部壁よりも押込み方向の後部において、軸方向に平行、又は軸方向に対して前記前部壁の傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁とを有する第２中間品を得る第２成形工程と、押込み用ダイスに配置された前記第２中間品の前記後部壁を押込み用パンチで押して押込み絞り加工を施し、管状部品を得る第３成形工程とを含む。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、管状部品の形状の制約が少なく、且つ、シワや割れが発生しにくい、管状部品の製造方法及びプレス装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の実施形態における管状部品の製造方法は、上面から下面へ貫通する穴を有する金属板を準備する準備工程と、前記金属板を穴拡げ絞り加工により管状部品に成形する成形工程とを有する。前記成形工程は、傾斜絞り用パンチのテーパ面及び傾斜絞り用ダイスのテーパ面で前記金属板を押圧して穴拡げ絞り加工を施すことにより、軸方向に対して傾斜した傾斜壁を有する第１中間品を得る第１成形工程と、前記第１中間品に対して、中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを用いて、押込み絞り加工を施すことにより、押込み方向の前部において軸方向に対して傾斜した前部壁と、前記前部壁よりも押込み方向の後部において、軸方向に平行、又は軸方向に対して前記前部壁の傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁とを有する第２中間品を得る第２成形工程と、押込み用ダイスに配置された前記第２中間品の前記後部壁を押込み用パンチで押して押込み絞り加工を施し、管状部品を得る第３成形工程とを含む。
【0011】
上記製造方法では、第１成形工程において、金属板が、傾斜壁を有する第１中間品に成形され、第２成形工程において、第１中間品が、押込み方向前部の前部壁と、後部の後部壁を有する第２中間品に成形される。後部壁は、軸方向に平行か又は前部壁と逆方向に傾斜している。第３成形工程では、押込み用パンチで第２中間品が、押込み用ダイスに押込まれて、管状部品が成形される。押込み用パンチは、第２中間品の後部壁を押す。この製造方法では、第３成形工程における押込み用パンチに適合するように、第２成形工程において後部壁を形成することができる。そのため、押込み用パンチのサイズに拘束されることなく、様々な形状の管状部品を成形することができる。したがって、管状部品の形状の制約が少なくなる。また、金属板を、傾斜する壁を有する第１中間品及び第２中間品に順次成形してから、押込み絞り加工により管状部品とするため、絞り加工によるシワや割れの発生が抑えられる。その結果、管状部品の形状の制約が少なく、且つ、シワや割れの発生を抑えることができる。
【0012】
前記第２成形工程では、前記中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを複数組用いて、複数回の押込み絞り加工により、前記第２中間品を得てもよい。これにより、押込み絞り加工によるシワや割れの発生を抑えやすくできる。
【0013】
前記第２成形工程におけるｎ回目（ｎは２以上の自然数）の押込み絞り加工では、ｎ－１回目の押込み絞り加工で用いた中間絞り用ダイスよりも直径が小さい中間絞り用ダイスが用いられてもよい。これにより、第２成形工程において、段階的に、中間品の直径を絞ることができる。その結果、押込み絞り加工によるシワや割れの発生をより効果的に抑えることができる。
【0014】
なお、ダイスの直径は、ダイスの内径とする。ダイスの加工対象材（例えば、第１中間品、第２中間品等）が押し込まれる内部空間の押込み方向に垂直な方向の断面における幅が最も長くなる方向の寸法をダイスの直径とする。ダイスの内部空間が円柱形状、すなわち断面が円であれば、断面の円の直径がダイスの直径となる。ダイスの内面にテーパ面が含まれる場合は、加工対象材が押し込まれる内部空間において最も断面の面積が小さくなる位置の直径をダイスの直径とする。
【0015】
第１成形工程では、傾斜絞り用パンチ及び傾斜絞り用ダイスを複数組用いて、複数回の穴拡げ絞り加工により第１中間品を得てもよい。この場合、例えば、２回目以降の穴拡げ絞り加工において、前回の傾斜絞り用パンチのテーパ角度より小さいテーパ角度の傾斜絞り用パンチと、前回の傾斜絞り用ダイスのテーパ角度より小さいテーパ角度の傾斜絞り用ダイスを用いて、穴拡げ絞り加工がなされてもよい。
【0016】
第２成形工程では、中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスは、それぞれテーパ面を有してもよい。この場合、第２成形工程では、少なくとも中間絞り用パンチのテーパ面の角と、中間絞り用ダイスのテーパ面の角とで、第１中間品を支持して第１中間品を絞ることができる。
【0017】
前記第２成形工程において、前記中間絞り用ダイスは、押込み方向に平行な内周面を有する縦壁部と、縦壁部から押込み方向の後方に向かって広くなるテーパ面を有するテーパ部を有してもよい。
前記中間絞り用パンチは、押込み方向に平行な外周面を有する基部と前記基部から押込み方向の前方へ向かって細くなるテーパ面を有する先頭部を有してもよい。
前記中間絞り用ダイスの縦壁部とテーパ部との境界、及び、前記中間絞り用パンチの前記基部と前記先頭部との境界の間で、前記第１中間品を支持して前記押込み絞り加工が行われてもよい。
上記構成の中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを用いることで、前部壁と後部壁を有する第２中間品を、効率よく成形することができる。なお、中間絞り用パンチの基部の直径は、中間絞り用ダイスの直径（縦壁部の内面の直径）より小さくてもよい。
前記中間絞り用パンチは、押込み方向に平行な外周面を有する基部と前記基部から押込み方向の前方へ向かって細くなるテーパ面を有する先頭部を有してもよい。
前記中間絞り用ダイスの縦壁部とテーパ部との境界、及び、前記中間絞り用パンチの前記基部と前記先頭部との境界の間で、前記第１中間品を支持して前記押込み絞り加工が行われてもよい。
上記構成の中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを用いることで、前部壁と後部壁を有する第２中間品を、効率よく成形することができる。なお、中間絞り用パンチの基部の直径は、中間絞り用ダイスの直径（縦壁部の内面の直径）より小さくてもよい。
【0018】
前記第２成形工程では、軸方向に対する傾斜角度が１５～４５°である前記後部壁を有する前記第２中間品を得てもよい。これにより、後部壁の後端の直径が、最大直径よりも小さくなる第２中間品を効率よく成形することができる。
【0019】
前記第２成形工程では、前記複数回のうち２回目以降の押込み絞り加工のそれぞれにおける前記中間絞り用ダイスが下記式で示す条件を満たしてもよい。これにより、押込み絞り加工によるシワや割れの発生をより効果的に抑えることができる。
１＜（Ｄｄ＿ｎ－１／Ｄｄ＿ｎ）≦１．３５
Ｄｄ＿ｎ：ｎ回目（ｎは２以上の自然数）の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径
Ｄｄ＿ｎ－１：ｎ－１回目の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径
１＜（Ｄｄ＿ｎ－１／Ｄｄ＿ｎ）≦１．３５
Ｄｄ＿ｎ：ｎ回目（ｎは２以上の自然数）の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径
Ｄｄ＿ｎ－１：ｎ－１回目の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径
【0020】
なお、金属板の引張強度は、特に限定されないが、例えば、７８０ＭＰａ以下とすることができ、５９０ＭＰａであることが好ましい。この程度の強度の材料を、上記の絞り比の条件で加工することにより、上記の効果がより顕著になる。
【0021】
前記第１成形工程では、軸方向に対する傾斜角度が３０～４５°である前記傾斜壁を有する前記第１中間品を得てもよい。これにより、押込み絞り加工によるシワや割れの発生をより効果的に抑えることができる。
【0022】
前記第３成形工程では、下記式の関係を満たす前記押込み用パンチ及び押込み用ダイスを用いて前記押込み絞り加工が前記第２中間品に対して施されてもよい。
ｒｄ３－ｒｐ３＜ｔ
ｒｐ３－ｒｃｐ＞０
ｔ：前記第２中間品の壁の厚み
ｒｄ３：押込み用ダイスの半径
ｒｐ３：押込み用パンチの半径
ｒｃｐ：中心軸から第２中間品の押込み方向最後端の内周端までの半径
ｒｄ３－ｒｐ３＜ｔ
ｒｐ３－ｒｃｐ＞０
ｔ：前記第２中間品の壁の厚み
ｒｄ３：押込み用ダイスの半径
ｒｐ３：押込み用パンチの半径
ｒｃｐ：中心軸から第２中間品の押込み方向最後端の内周端までの半径
【0023】
本発明の実施形態におけるプレス装置は、上面から下面へ貫通する穴を有する金属板を穴拡げ絞り加工により管状部品に成形する。前記プレス装置は、前記金属板を穴拡げ絞り加工することにより、軸方向に対して傾斜した傾斜壁を有する第１中間品を得るのに用いられる、傾斜絞り用ダイス及び傾斜絞り用パンチと、前記第１中間品に対して、押込み絞り加工を施すことにより、押込み方向の前部において軸方向に対して傾斜した前部壁と、前記前部壁よりも押込み方向の後部において、軸方向に平行、又は軸方向に対して前部壁の傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁とを有する第２中間品を得るのに用いられる、中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスと、前記第２中間品を配置する押込み用ダイス、及び配置された前記第２中間品の前記後部壁を押して押込み絞り加工を施し管状部品を得るための押込み用パンチと、を備える。
前記傾斜絞り用ダイス及び前記傾斜絞り用パンチは、それぞれテーパ面を有し、前記傾斜絞り用ダイスのテーパ面と、前記傾斜絞り用パンチのテーパ面で前記金属板を押圧して前記第１中間品の前記傾斜壁を形成するように構成される。
前記中間絞り用ダイスは、押込み方向に平行な内周面を有する縦壁部と、縦壁部から押込み方向の後方に向かって広がるテーパ面を有するテーパ部を有する。
前記中間絞り用パンチは、押込み方向に平行な外周面を有する基部と基部から押込み方向の前方へ向かって細くなるテーパ面を有する先頭部を有する。
前記押込み用ダイスは、前記管状部品の形状に応じた内面を有する凹部を有し、前記押込み用パンチは、前記凹部に挿入可能な凸部を有する。
前記傾斜絞り用ダイス及び前記傾斜絞り用パンチは、それぞれテーパ面を有し、前記傾斜絞り用ダイスのテーパ面と、前記傾斜絞り用パンチのテーパ面で前記金属板を押圧して前記第１中間品の前記傾斜壁を形成するように構成される。
前記中間絞り用ダイスは、押込み方向に平行な内周面を有する縦壁部と、縦壁部から押込み方向の後方に向かって広がるテーパ面を有するテーパ部を有する。
前記中間絞り用パンチは、押込み方向に平行な外周面を有する基部と基部から押込み方向の前方へ向かって細くなるテーパ面を有する先頭部を有する。
前記押込み用ダイスは、前記管状部品の形状に応じた内面を有する凹部を有し、前記押込み用パンチは、前記凹部に挿入可能な凸部を有する。
【0024】
上記プレス装置では、傾斜絞り用ダイス及び傾斜絞り用パンチを用いた穴拡げ絞り加工により、傾斜壁を有する第１中間品が成形される。中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを用いた押込み絞り加工により、第１中間品が、押込み方向前部の前部壁と、後部の後部壁を有する第２中間品に成形される。後部壁は、軸方向に平行か又は前部壁と逆方向に傾斜している。第２中間品は、押込み用パンチで第２中間品が、押込み用ダイスに押込まれて、管状部品が成形される。押込み用パンチは、第２中間品の後部壁を押す。このプレス装置では、押込み用パンチに適合するように、中間絞り用ダイス及び中間絞り用パンチを用いて、第２中間品の後部壁を形成することができる。そのため、押込み用パンチのサイズに拘束されることなく、様々な形状の管状部品を成形することができる。したがって、管状部品の形状の制約が少なくなる。また、金属板を、傾斜する壁を有する第１中間品及び第２中間品に順次成形してから、押込み絞り可能により管状部品とするため、絞り加工によるシワや割れの発生が抑えられる。その結果、管状部品の形状の制約が少なく、且つ、シワや割れの発生を抑えることができる。上記プレス装置を用いて、上記製造方法を実行することができる。
【0025】
前記プレス装置は、前記中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイスを複数組備えてもよい。この場合、前記プレス装置は、複数組の前記中間絞り用パンチ及び中間絞り用ダイス用いて、複数回の押込み絞り加工により、前記第２中間品を得ることができる。この場合、複数の中間絞り用ダイスの直径は異なっていてもよい。また、複数の中間絞り用パンチの直径は異なっていてもよい。例えば、複数回の押し込み絞り加工において、ｎ回目（ｎは２以上の自然数）の押込み絞り加工では、ｎ－１回目の押込み絞り加工で用いた中間絞り用ダイスよりも直径が小さい中間絞り用ダイスが用いられてもよい。
【0026】
変形例として、中間絞り用ダイスは、押込み方向に平行な内周面を有する縦壁部と、縦壁部から押込み方向の後方に向かって広がるテーパ面を有するテーパ部を有し、且つ、中間絞り用パンチは、前記中間絞り用ダイスの前記テーパ部に軸方向において対向する位置に、軸方向の前方へ向かって広がるテーパ面を有する先頭部を有してもよい。これにより、押込み方向の前部において軸方向に対して傾斜した前部壁と、前部壁よりも押込み方向の後部において、軸方向に対して前部壁の傾斜とは反対方向に傾斜した後部壁とを有する第２中間品を得ることができる。この場合、前記中間絞り用ダイスのテーパ部のテーパ面の軸方向に対するテーパ角度と、前記中間絞り用パンチの先頭部のテーパ面の軸方向に対するテーパ角度は、同じであってもよい。これにより、管状部品の軸方向の形状の対称性を向上させることができる。なお、中間絞り用パンチのテーパ角度と中間絞り用ダイスのテーパ角度が同じである形態には、これらのテーパ角度が厳密に同じ場合の他、管状部品の形状の対称性の観点から許容される程度に若干異なる場合も含まれるものとする。
【0027】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態による管状部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。
【0028】
（実施形態）
図１は、本実施形態における管状部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、金属板１を準備する準備工程、及び金属板１を加工する成形工程を備える。成形工程は、第１成形工程、第２成形工程及び第３成形工程を含む。第１成形工程では、金属板１が、傾斜壁２ｋを有する第１中間品２に加工される。第１成形工程では、傾斜絞り用パンチ１０Ｐ及び傾斜絞り用ダイス１０Ｄを用いて、金属板１が穴拡げ絞り加工される。第２成形工程では、第１中間品２が第２中間品３に加工される。第２中間品３は、押込み方向の前方の前部壁３ｆと、後方の後部壁３ｒを有する。前部壁３ｆは、押込み方向の前方に向かって細くなるよう傾斜している。後部壁３ｒは、押込み方向に平行か又は前部壁３ｆの傾斜と反対方向に傾斜している。第２成形工程では、中間絞り用パンチ２０Ｐ及び中間絞り用ダイス２０Ｄを用いて第１中間品２が押込み絞り加工される。第３成形工程では、第２中間品３が、管状部品４に加工される。第３成形工程では、押込み用パンチ３０Ｐ及び押込み用ダイス３０Ｄを用いて、第２中間品３が押込み絞り加工される。
図１は、本実施形態における管状部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、金属板１を準備する準備工程、及び金属板１を加工する成形工程を備える。成形工程は、第１成形工程、第２成形工程及び第３成形工程を含む。第１成形工程では、金属板１が、傾斜壁２ｋを有する第１中間品２に加工される。第１成形工程では、傾斜絞り用パンチ１０Ｐ及び傾斜絞り用ダイス１０Ｄを用いて、金属板１が穴拡げ絞り加工される。第２成形工程では、第１中間品２が第２中間品３に加工される。第２中間品３は、押込み方向の前方の前部壁３ｆと、後方の後部壁３ｒを有する。前部壁３ｆは、押込み方向の前方に向かって細くなるよう傾斜している。後部壁３ｒは、押込み方向に平行か又は前部壁３ｆの傾斜と反対方向に傾斜している。第２成形工程では、中間絞り用パンチ２０Ｐ及び中間絞り用ダイス２０Ｄを用いて第１中間品２が押込み絞り加工される。第３成形工程では、第２中間品３が、管状部品４に加工される。第３成形工程では、押込み用パンチ３０Ｐ及び押込み用ダイス３０Ｄを用いて、第２中間品３が押込み絞り加工される。
【0029】
図１に示すように、金属板１が、第１中間品２及び第２中間品３を経て管状部品４に加工される。これにより、加工によるシワや割れの発生が抑えられる。また、前部壁３ｆ及び後部壁３ｒを有する第２中間品３を押込み絞り加工により管状部品を得るため、目的とする管状部品の直径や壁厚等の選択の幅が広くなる。そのため、様々な形状の管状部品を製造することが可能になる。以下、各工程について、詳細に説明する。
【0030】
（準備工程）
準備される金属板１は、上面貫通する上面１ａから下面１ｂに貫通する穴１ｈを有する板状である。図１に示す例では、金属板１は、中心に穴１ｈを有する円板である。なお、金属板１の形状は、これに限られない。例えば、金属板１の板厚が一様でなくてもよいし、上面１ａ、下面１ｂの少なくとも一方に凹凸が設けられてもよい。金属板１は、例えば、金属の板材（ブランク）を打ち抜き加工することで得られる。打ち抜き加工により、例えば、所定の内径及び外径を有し中央部に穴が形成された金属円板が得られる。また、打ち抜かれた金属板をコイニング加工により、所望の形状に加工してもよい。
準備される金属板１は、上面貫通する上面１ａから下面１ｂに貫通する穴１ｈを有する板状である。図１に示す例では、金属板１は、中心に穴１ｈを有する円板である。なお、金属板１の形状は、これに限られない。例えば、金属板１の板厚が一様でなくてもよいし、上面１ａ、下面１ｂの少なくとも一方に凹凸が設けられてもよい。金属板１は、例えば、金属の板材（ブランク）を打ち抜き加工することで得られる。打ち抜き加工により、例えば、所定の内径及び外径を有し中央部に穴が形成された金属円板が得られる。また、打ち抜かれた金属板をコイニング加工により、所望の形状に加工してもよい。
【0031】
（第１成形工程）
第１成形工程では、金属板１を、傾斜絞り用パンチ１０Ｐ及び傾斜絞り用ダイス１０Ｄを用いて穴拡げ絞り加工して、第１中間品２に成形する。第１中間品２は、傾斜壁２ｋを有する。傾斜壁２ｋは、押込み方向（プレス方向）の前方に向かって細くなる。一例として、第１中間品２は、円錐台形状を有する。第１成形工程では、金属板１の上面１ａが、第１中間品２の内面となり、金属板１の下面１ｂが第１中間品２の外面となるよう加工される。
第１成形工程では、金属板１を、傾斜絞り用パンチ１０Ｐ及び傾斜絞り用ダイス１０Ｄを用いて穴拡げ絞り加工して、第１中間品２に成形する。第１中間品２は、傾斜壁２ｋを有する。傾斜壁２ｋは、押込み方向（プレス方向）の前方に向かって細くなる。一例として、第１中間品２は、円錐台形状を有する。第１成形工程では、金属板１の上面１ａが、第１中間品２の内面となり、金属板１の下面１ｂが第１中間品２の外面となるよう加工される。
【0032】
第１成形工程の穴拡げ絞り加工は、金属板１を傾斜絞り用パンチ１０Ｐと傾斜絞り用ダイス１０Ｄの間に配置し、これらを相対的に近づけてプレスする工程を含む。傾斜絞り用パンチ１０Ｐは、金属板１の穴１ｈの直径より大きい直径の凸部を有する。傾斜絞り用ダイス１０Ｄは、金属板１の外径より小さい直径の凹部を有する。傾斜絞り用パンチ１０Ｐの凸部が金属板１の上面１ａを押し、傾斜絞り用ダイス１０Ｄの凹部が金属板１の下面１ｂを押す。金属板１は、穴１ｈが拡げられながら変形する。
【0033】
傾斜絞り用パンチ１０Ｐ及び傾斜絞り用ダイス１０Ｄは、いずれもテーパ面を有する。傾斜絞り用パンチ１０Ｐのテーパ面と、傾斜絞り用ダイス１０Ｄのテーパ面とで金属板１の上面１ａと下面１ｂの全体を押圧して穴拡げ絞り加工がなされる。これらのテーパ面のテーパ角度は、目的とする第１中間品２の傾斜壁２ｋの傾斜の角度に応じた角度に設定される。図１の例では、傾斜絞り用パンチ１０Ｐのテーパ角度θｐ１０と、傾斜絞り用ダイス１０Ｄのテーパ角度θｄ１０は同じである（θｐ１０＝θｄ１０）。この場合、傾斜壁２ｋの壁厚は均一になる。θｐ１０≠θｄ１０とすることで、一様でない壁厚の傾斜壁２ｋを有する第１中間品２が得られる。なお、加工によるシワ又は割れの発生を抑える観点から、θｐ１０及びθｄ１０は、これらに限定されないが、例えば、３０～５０°であることが好ましく、３０～４５°であることがより好ましい。
【0034】
なお、本実施形態において、押込み方向（プレス方向）は、加工におけるダイスに対するパンチの動く方向と同じである。第１中間品２、第２中間品３及び管状部品４の軸方向Ｃは、押込み方向と同じである。また、テーパ面のテーパ角度は、押込み方向、すなわち軸方向に対するテーパ面の角度である。
【0035】
（第２成形工程）
第２成形工程では、第１中間品２に対して、中間絞り用パンチ２０Ｐ及び中間絞り用ダイス２０Ｄを用いて押込み絞り加工をして、第２中間品３に成形する。第２中間品３の前部壁３ｆは、軸方向に傾斜した壁であり、押込み方向の前方（軸方向の先端）に向かって細くなる形状を有する。一例として、前部壁３ｆは、円錐台形状である。後部壁３ｒは、前部壁３ｆの押込み方向後方において軸方向に沿って延びる。図１の例では、後部壁３ｒは、軸方向と平行であるが、後部壁３ｒの形態はこれに限られない。例えば、後述するように、後部壁３ｒは、前部壁３ｆと反対方向に傾斜してもよい。
第２成形工程では、第１中間品２に対して、中間絞り用パンチ２０Ｐ及び中間絞り用ダイス２０Ｄを用いて押込み絞り加工をして、第２中間品３に成形する。第２中間品３の前部壁３ｆは、軸方向に傾斜した壁であり、押込み方向の前方（軸方向の先端）に向かって細くなる形状を有する。一例として、前部壁３ｆは、円錐台形状である。後部壁３ｒは、前部壁３ｆの押込み方向後方において軸方向に沿って延びる。図１の例では、後部壁３ｒは、軸方向と平行であるが、後部壁３ｒの形態はこれに限られない。例えば、後述するように、後部壁３ｒは、前部壁３ｆと反対方向に傾斜してもよい。
【0036】
第２成形工程の押込み絞り加工は、第１中間品２を中間絞り用パンチ２０Ｐと中間絞り用ダイス２０Ｄの間に配置し、これらを相対的に近づけてプレスする工程を含む。中間絞り用パンチ２０Ｐは、第１中間品２の直径より小さい基部２０Ｐ１を有する。中間絞り用ダイス２０Ｄは、第１中間品２の押込み方向前端の直径より大きい直径の凹部を含む縦壁部２０Ｄ２を有する。
【0037】
中間絞り用パンチ２０Ｐ及び中間絞り用ダイス２０Ｄは、いずれもテーパ面を有する。具体的には、中間絞り用ダイス２０Ｄは、縦壁部２０Ｄ２とテーパ部２０Ｄ１を有する。縦壁部２０Ｄ２は、押込み方向に平行な内面を有する。テーパ部２０Ｄ１は、テーパ面を有し、縦壁部２０Ｄ２から押込み方向の後方に向かって広くなる。中間絞り用パンチ２０Ｐは、基部２０Ｐ１と先頭部２０Ｐ２を有する。基部２０Ｐ１は、押込み方向に平行な外周面を有する。先頭部２０Ｐ２は、テーパ面を有し、基部２０Ｐ１から押込み方向の前方へ向かって細くなる。中間絞り用パンチ２０Ｐの基部２０Ｐ１の直径は、中間絞り用ダイス２０Ｄの直径、すなわち、縦壁部２０Ｄ２の内径（内面の直径）よりも小さい。中間絞り用パンチ２０Ｐの先頭部２０Ｐ２の押込み方向の前端の直径Ｓｐ２０は、縦壁部２０Ｄ２の内径及び第１中間品２の押込み方向の前端の内径のいずれよりも小さい。
【0038】
第２成形工程では、少なくとも、中間絞り用ダイス２０Ｄの縦壁部２０Ｄ２とテーパ部２０Ｄ１との境界（テーパ面の角）、及び、中間絞り用パンチ２０Ｐの基部２０Ｐ１と先頭部２０Ｐ２との境界（テーパ面の角）との間で、第１中間品２を支持して押込み絞り加工が行われる。第１中間品２が中間絞り用パンチ２０Ｐに押されて中間絞り用ダイス２０Ｄに押し込まれる。中間絞り用パンチ２０Ｐの基部２０Ｐ１と、中間絞り用ダイス２０Ｄの縦壁部２０Ｄ２に押圧された部分が、後部壁３ｒとなる。すなわち、基部２０Ｐ１と縦壁部２０Ｄ２で、第１中間品２の後部を押圧することで、後部壁３ｒが成形される。
【0039】
（第３成形工程）
第３成形工程では、押込み用ダイス３０Ｄに配置された第２中間品３の後部壁３ｒを押込み用パンチ３０Ｐで押して押込み絞り加工を施し、管状部品４を得る。第３成形工程の押込み絞り加工は、第２中間品３を押込み用パンチ３０Ｐと押込み用ダイス３０Ｄの間に配置し、これらを相対的に近づけてプレスする工程を含む。押込み用ダイス３０Ｄは、第２中間品３の直径より小さい直径の凹部を含む。押込み用パンチ３０Ｐは、押込み用ダイス３０Ｄの直径より小さい直径の凸部を有する。押込み用ダイス３０Ｄの押込み方向の先端の直径は、第２中間品３の押込み方向後端の内径より大きい。押込み用パンチ３０Ｐは、押込み用ダイス３０Ｄに配置された第２中間品３を押しながら、押込み用ダイス３０Ｄの凹部に挿入される。第２中間品３は、押込み用パンチ３０Ｐと押込み用ダイス３０Ｄに押圧されて管状部品に成形される。
第３成形工程では、押込み用ダイス３０Ｄに配置された第２中間品３の後部壁３ｒを押込み用パンチ３０Ｐで押して押込み絞り加工を施し、管状部品４を得る。第３成形工程の押込み絞り加工は、第２中間品３を押込み用パンチ３０Ｐと押込み用ダイス３０Ｄの間に配置し、これらを相対的に近づけてプレスする工程を含む。押込み用ダイス３０Ｄは、第２中間品３の直径より小さい直径の凹部を含む。押込み用パンチ３０Ｐは、押込み用ダイス３０Ｄの直径より小さい直径の凸部を有する。押込み用ダイス３０Ｄの押込み方向の先端の直径は、第２中間品３の押込み方向後端の内径より大きい。押込み用パンチ３０Ｐは、押込み用ダイス３０Ｄに配置された第２中間品３を押しながら、押込み用ダイス３０Ｄの凹部に挿入される。第２中間品３は、押込み用パンチ３０Ｐと押込み用ダイス３０Ｄに押圧されて管状部品に成形される。
【0040】
図１の例では、押込み用ダイス３０Ｄ及び押込み用パンチ３０Ｐは、押込み方向に平行な面を有する。押込み用ダイス３０と押込み用パンチ３０Ｐで第２中間品を押圧することで、軸方向に平行な縦壁を有する管状部品が形成される。押込み用ダイス３０Ｄの直径（内径すなわち凹部の直径）は、第２成形工程の中間絞り用ダイス２０Ｄの直径（内径すなわち凹部の直径）よりも小さい。
【0041】
図１に示すように、第３成形工程では、第２中間品の壁の厚みｔ、押込み用ダイス３０Ｄの半径ｒｄ３、押込み用パンチ３０Ｐの半径、及び、第２中間品の押込み方向後端の内周の半径ｒｃｐが、下記式の関係を満たす。なお、半径ｒｃｐは、中心軸Ｃから第２中間品の押込み方向後端の内周端までの寸法である。
ｒｄ３－ｒｐ３＜ｔ
ｒｐ３－ｒｃｐ＞０
ｒｄ３－ｒｐ３＜ｔ
ｒｐ３－ｒｃｐ＞０
【0042】
図１に示す例では、管状部品４は、軸方向に平行な縦壁を有する円筒形部品である。すなわち、管状部品４の直径は、軸方向において均一である。なお、管状部品４は、軸方向に傾斜する傾斜壁を有する形状であってもよい。この場合、傾斜壁の軸方向に対するテーパ角度は、第１中間品２の軸方向に対するテーパ角度より小さくしてもよい。すなわち、押込み用ダイス３０Ｄのテーパ角度は、傾斜絞り用ダイス１０Ｄよりテーパ角度の小さくてもよい。
【0043】
図１に示す例では、第２成形工程により、後部壁３ｒを有する第２中間品３を得てから、第３成形工程により押込み絞り加工が行われる。そのため、第２成形工程により、第３成形工程で押込み可能がしやすい第２中間品を成形することができる。例えば、第１中間品２を押込み絞り加工して管状部品に成形しようとすると、管状部品の形状によっては、押込み成形ができない場合がある。
【0044】
図２は、押込み成形ができない場合の例を示す図である。図２に示す例では、ダイスの直径（穴径）Ｄｄ８０に比べて、加工対象材の板厚が薄い。そのため、加工対象材（傾斜壁を有する中間品）の押込み方向後端の内径Ｄｃｐがダイス８０Ｄの直径Ｄｄ８０よりも大きくなる。この加工対象材を押すには、ダイス８０Ｄの直径Ｄｄ８０より大きな直径Ｄｐ８０を持つパンチ８０Ｐが必要となる。しかし、Ｄｐ８０＞Ｄｄ８０とすると、パンチ８０Ｐをダイス８０Ｄの穴に通すことができない。そのため、押込み可能はできない。
【0045】
本実施形態では、図１に示すように、傾斜壁を有する第１中間品２を、第２成形工程において押込み絞り加工をして、押込み後端の内径を小さくした第２中間品３に成形する。これにより、第３成形工程において押込み絞り加工が可能になる。
【0046】
（第１成形工程の変形例）
図３は、第２成形工程の変形例を示す図である。図３に示す例では、複数組の傾斜絞り用パンチ１１Ｐ、１２Ｐ及び傾斜絞り用ダイス１１Ｄ、１２Ｄを用いた、複数回の穴拡げ絞り加工Ｏｐ１１、Ｏｐ１２により第１中間品２が生成される。
図３は、第２成形工程の変形例を示す図である。図３に示す例では、複数組の傾斜絞り用パンチ１１Ｐ、１２Ｐ及び傾斜絞り用ダイス１１Ｄ、１２Ｄを用いた、複数回の穴拡げ絞り加工Ｏｐ１１、Ｏｐ１２により第１中間品２が生成される。
【0047】
図３の例では、２回目以降の穴拡げ絞り加工Ｏｐ１２で用いる傾斜絞り用パンチ１２Ｐの軸方向に対するテーパ角度θｐ１２は、その前の穴拡げ絞り加工Ｏｐ１１で用いる傾斜絞り用パンチ１１Ｐのテーパ角度θｐ１１より小さい（θｐ１２＞θｐ１１）。同様に、２回目以降の穴拡げ絞り加工Ｏｐ２で用いる傾斜絞り用ダイス１２Ｄの軸方向に対するテーパ角度θｄ１２は、その前の穴拡げ絞り加工Ｏｐ１で用いる傾斜絞り用ダイス１１Ｄのテーパ角度θｄ１２より小さい（θｄ１２＞θｄ１１）。このように、段階的に、縦壁の傾斜を変えて加工することで、加工によるシワ又は割れの発生をより効果的に抑えることができる。
【0048】
（第２成形工程の変形例）
図４は、第２成形工程の変形例を示す図である。図４に示す例では、複数組の中間絞り用パンチ２１Ｐ～２３Ｐ及び中間絞り用ダイス２１Ｄ～２３Ｄを用いた、複数回の押込み絞り加工Ｏｐ２１～Ｏｐ２３により第２中間品３が生成される。
図４は、第２成形工程の変形例を示す図である。図４に示す例では、複数組の中間絞り用パンチ２１Ｐ～２３Ｐ及び中間絞り用ダイス２１Ｄ～２３Ｄを用いた、複数回の押込み絞り加工Ｏｐ２１～Ｏｐ２３により第２中間品３が生成される。
【0049】
図４の例では、２回目以降の押込み絞り加工Ｏｐ２２、Ｏｐ２３で用いる中間絞り用ダイス２２Ｄ、２３Ｄの直径（縦壁部の内径）は、それぞれの前の押込み絞り加工Ｏｐ２１、Ｏｐ２２で用いる中間絞り用ダイス２１Ｄ、２２Ｄの直径より小さい（Ｄｄ２１＞Ｄｄ２２、Ｄｄ２２＞Ｄｄ２３）。同様に、２回目以降の押込み絞り加工Ｏｐ２２、Ｏｐ２３で用いる中間絞り用パンチ２２Ｐ、２３Ｐの直径（基部の外径）は、それぞれの前の押込み絞り加工Ｏｐ２１、Ｏｐ２２で用いる中間絞り用パンチ２１Ｐ、２２Ｐの直径より小さい（Ｄｐ２１＞Ｄｐ２２、Ｄｐ２２＞Ｄｐ２３）。
【0050】
第２成形工程の押込み絞り加工では、第１中間品２の傾斜壁２ｋを中間絞り用パンチのテーパ面の角と、中間絞り用ダイスの内面で支持した状態で絞り加工がなされる。２回目以降の押込み絞り加工で、前の押込み絞り加工よりもダイス穴径およびパンチ径が小さい金型を用いて押込み絞り加工を繰り返すこと、目的とする形状の前部壁３ｆと後部壁３ｒを有する第２中間品３が製作される。このように、段階的に、絞り比を変えて加工することで、加工によるシワ又は割れの発生をより効果的に抑えることができる。
【0051】
第２成形工程において、Ｄｄ＿ｎを、ｎ回目の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径とし、Ｄｄ＿ｎ－１を、ｎ－１回目の押込み絞り加工に用いる中間絞り用ダイスの直径とする。絞り比をＤｄ＿ｎ－１／Ｄｄ＿ｎとする。この場合、第２成形工程における２回目以降の押込み絞り加工のそれぞれにおける絞り比は、例えば、下記式に示す条件を満たすようにすることができる。これにより、加工によるシワ又は割れの発生をより効果的に抑えることができる。
１＜（Ｄｄ＿ｎ－１／Ｄｄ＿ｎ）≦１．３５
１＜（Ｄｄ＿ｎ－１／Ｄｄ＿ｎ）≦１．３５
【0052】
図４の例では、１＜Ｄｄ２１／Ｄｄ２２≦１．３５、１＜Ｄｄ２２／Ｄ２３≦１．３５とすることができる。
【0053】
（第２成形工程の他の変形例）
図５は、第２成形工程の他の変形例を示す図である。図５に示す例では、複数組の中間絞り用パンチ２１Ｐ、２４Ｐ及び中間絞り用ダイス２１Ｄ、２４Ｄを用いた、複数回の押込み絞り加工Ｏｐ２１、Ｏｐ２４により第２中間品３が生成される。また、後部壁３ｒの傾斜が、前部壁３ｆの傾斜と反対方向となるように第２中間品３が成形される。なお、図５のＯｐ２１は、図４のＯｐ２１と同様に実行できる。図５のＯｐ３０は、図１に示す第３成形工程と同様に実行できる。
図５は、第２成形工程の他の変形例を示す図である。図５に示す例では、複数組の中間絞り用パンチ２１Ｐ、２４Ｐ及び中間絞り用ダイス２１Ｄ、２４Ｄを用いた、複数回の押込み絞り加工Ｏｐ２１、Ｏｐ２４により第２中間品３が生成される。また、後部壁３ｒの傾斜が、前部壁３ｆの傾斜と反対方向となるように第２中間品３が成形される。なお、図５のＯｐ２１は、図４のＯｐ２１と同様に実行できる。図５のＯｐ３０は、図１に示す第３成形工程と同様に実行できる。
【0054】
図５の押込み絞り加工Ｏｐ２４では、中間絞り用パンチ２４Ｐの先頭部２４Ｐ２は、内面をテーパ面とする凹部を有する。中間絞り用パンチ２４Ｐのテーパ面は、中間絞り用ダイス２４Ｄのテーパ面とは反対方向に傾斜している。中間絞り用パンチ２４Ｐの先頭部２４Ｐ２のテーパ面は、押込み方向に広がるように軸方向に対して傾斜している。中間絞り用ダイス２４Ｄのテーパ部２４Ｄ１のテーパ面は、押込み方向に細くなるように軸方向に対して傾斜している。中間絞り用ダイス２４Ｄのテーパ部２４Ｄ１の押込み方向後端の直径は、加工対象材である第１中間品２の押込み方向前端の直径より大きい。中間絞り用パンチ２４Ｐの先頭部２４Ｐ１の押込み方向前端の内面の直径は、第１中間品２の押込み方向後端の内面の直径より大きい。
【0055】
押込み絞り加工Ｏｐ２４では、中間絞り用ダイス２４Ｄに配置された第２中間品３を、中間絞り用パンチ２４Ｐで押して、第２中間品３を曲げながら絞る。中間絞り用ダイス２４Ｄのテーパ面が、第１中間品の押込み方向前部の外周面を押圧し、中間絞り用パンチ２４Ｐのテーパ面が、第１中間品の外周面の押込み方向後部の外周面を押圧する。これにより、後部壁３ｒと前部壁３ｆが反対方向に傾斜した第２中間品３が成形される。第２中間品３の壁は、軸方向の中央部が径方向外側に突出するように曲がっている。第２中間品３の壁の軸に平行な面の断面は、ひらがなの「く」の字形状となる。これにより、第２中間品３の押込み方向後端の内径を小さく絞ることができる。そのため、例えば、第２中間品３の壁厚が、外径に比べて小さい場合であっても、押込み絞り加工Ｏｐ３０において、押込み用パンチ３０Ｐで、第２中間品３の後端を押して、押込み用ダイス３０Ｄに押込むことが可能になる。
【0056】
図５に示す例では、押込み絞り加工Ｏｐ２４により、第２中間品３の後部壁３ｒを径方向の内側に傾斜させる。そのため、後部壁３ｒを軸方向に平行にする場合に比べて、１回の押込み絞り加工による、第２中間品３の後端の内径の絞り量を大きくできる。また、中間絞り用パンチ２４Ｐのテーパ面のテーパ角度θｐ２４を調整することで、後部壁３ｒの傾斜を調整できる。
【0057】
図５に示す例では、Ｏｐ２４の中間絞り用ダイス２４Ｄのテーパ角度θｄ２４と、中間絞り用パンチ２４Ｐのテーパ角度θｐ２４は同じである（θｐ２４＝θｄ２４）。これにより、管状部品４の形状の対称性を向上させられる場合がある。例えば、図５の工程で管状部品４に成形した場合に、スプリングバックにより、成型後の管状部品４の軸方向中央部の直径が両端部に比べて若干小さい形状（くびれた形状）となる場合がある。この場合、θｐ２４＝θｄ２４とすることで、管状部品４を、軸方向に対象性を有するくびれの形状になりやすい。なお、これらのテーパ角度θｐ２４、θｄ２４は、異なっていてもよい（θｐ２４≠θｄ２４）。
【0058】
（金属板の変形例）
図６は、準備工程における金属板１及びこの金属板１を成形してできる管状部品４の変形例を示す図である。準備工程で準備される金属板１は、厚みが径方向で異なる形状を有する。例えば、コイニング加工により、金属板１の径方向の厚み分布を調整できる。一例として、図６に示すように、金属板１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、成形工程で得られる管状部品４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。
図６は、準備工程における金属板１及びこの金属板１を成形してできる管状部品４の変形例を示す図である。準備工程で準備される金属板１は、厚みが径方向で異なる形状を有する。例えば、コイニング加工により、金属板１の径方向の厚み分布を調整できる。一例として、図６に示すように、金属板１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、成形工程で得られる管状部品４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。
【0059】
金属板１の外側の側面は外径面１ｄであり、金属板１の内側の側面、すなわち穴１ｈの内面は、内径面１ｃである。図６の例では、外径面１ｄの軸方向の寸法（外径板厚）は、内径面１ｃの軸方向の寸法（内径板厚）より小さい。上面１ａは、板厚方向に対して傾斜している。下面１ｂは、板厚方向に垂直である。
【0060】
金属板１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）。金属板１において、外径面１ｄにおける外径板厚t0_outは、管状部品４の一方の端面４ｄ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てもよい。金属板１の内径面１ｃにおける内径板厚t0_inは、管状部品４の他方の端面４ｃ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てもよい。
【0061】
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の相関関係は、例えば、管状部品の一方端部の壁厚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、管状部品の他方端部の壁厚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、大きくてもよい。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。
【0062】
図６に示す例では、金属板１の上面１ａには、窪み１ａｈが形成されている。窪み１ａｈは、穴１ｈの周囲を全周にわたって取り囲むよう溝である。窪み１ａｈは、断面が曲線の溝である。窪み１ａｈ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１ａｈは、穴１ｈと同心円状に形成されている。例えば、狙いの窪み１ａｈに対応する形状を有する金型を用いたコイニング加工により、窪みを有する金属板１を製造できる。
【0063】
金属板１を、穴拡げ絞り加工することで、図６に示す管状部品４が得られる。金属板１の上面１ａにおける窪み１ａｈは、管状部品の内周面４ａの凹部４ａｈとなる。管状部品４の内周面４ａの凹部４ａｈは、軸方向の一部において、内周面４ａの全周にわたって形成される。凹部４ａｈの形状は、金属板１の上面１ａおける窪み１ａｈの形状の調整により、調整可能である。
【0064】
穴拡げ絞り加工前の金属板１の上面１ａにおける窪み１ａｈの最深点Ｃ０から外径面１ｄまでの距離a0_outは、窪み１ａｈの最深点Ｃ０から内径面１ｃまでの距離a0_inより小さい。窪み１ａｈの位置は、管状部品４の凹部４ａｈ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、金属板１の窪み１ａｈの最深点Ｃ０から内径面１ｃまで距離a0_inと窪み１ａｈの最深点Ｃ０から外径面１ｄまでの距離a0_outとの比率a0_out/a0_inは、管状部品の内周面４ａの凹部４ａｈの最深点Ｃ１から一方の端面４ｄまでの距離h_upと、凹部の最深点Ｃ１から他方の端面４ｃ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。
【0065】
なお、準備される金属板１の形状は、上記例に限られない。例えば、金属板は、上面に窪みを有さない形状であってもよいし、窪みを有し板厚が一様の形状であってもよい。金属板１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。金属板１の材料の引張強度は、特に限定されないが、例えば、７８０ＭＰａ以下とすることができ、５９０ＭＰａであることが好ましい。
【0066】
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部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管状（筒状）の成形品の製造に、本実施形態の製造方法及び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）を呈する管状の成形品の製造に、本実施形態を適用できる。
【0067】
＜試験結果＞
図７は、試験における成形の工程を示す図である。図７において、実施例１では、第２成形工程において、後部壁３ｒが軸方向に平行となる第２中間品を製作した。実施例２では、第２成形工程において、後部壁３ｒが軸方向に対して内側へ傾斜する第２中間品を製作した。図７に示す工程（１）～（５）、（８）は、実施例１、２で同じである。工程（１）はブランクの打ち抜き加工である。工程（２）は、コイニング加工である。工程（３）は図３のＯｐ１１、工程（４）は、図３のＯｐ１２と同様である。工程（５）は図４及び図５のＯｐ２１と同様である。実施例１の工程（６）は図４のＯｐ２２、工程（７）はＯｐ２３と同様である。実施例２の工程（６ａ）は、図５のＯｐ２４と同様である。実施例１では、工程（６）～（７）のうち１つを省略した場合についても試験を行った。
図７は、試験における成形の工程を示す図である。図７において、実施例１では、第２成形工程において、後部壁３ｒが軸方向に平行となる第２中間品を製作した。実施例２では、第２成形工程において、後部壁３ｒが軸方向に対して内側へ傾斜する第２中間品を製作した。図７に示す工程（１）～（５）、（８）は、実施例１、２で同じである。工程（１）はブランクの打ち抜き加工である。工程（２）は、コイニング加工である。工程（３）は図３のＯｐ１１、工程（４）は、図３のＯｐ１２と同様である。工程（５）は図４及び図５のＯｐ２１と同様である。実施例１の工程（６）は図４のＯｐ２２、工程（７）はＯｐ２３と同様である。実施例２の工程（６ａ）は、図５のＯｐ２４と同様である。実施例１では、工程（６）～（７）のうち１つを省略した場合についても試験を行った。
【0068】
工程（３）におけるパンチ及びダイスのテーパ角度は、θｐ１１＝４５°、θｄ１１＝４５°とした。工程（４）のテーパ角度は、θｐ１２＝θｄ１２＝３０°とした。工程（５）～（８）のテーパ角度は、次の通りとした。θｐ２１＝θｄ２１＝３０°、θｐ２２＝θｄ２２＝３０°θｐ２３＝θｄ２３＝３０°、θｄ３０＝３０°とした。
【0069】
金属板１には、めっき鋼板を用いた。下記表１は、金属板１の材料（母材）の化学成分（質量％）と目付量を示す。下記表２は、金属板１の母材の機械的性質を示す。金属板１の板厚は６ｍｍとした。
【表1】
【0070】
【表2】
【0071】
下記表３は、試験結果を示す表である。下記表の各工程の評価では、各工程における成形品に割れもシワも生じていない場合を、○とし、品質に影響しない程度のシワが生じているが割れは生じていない場合を△とした。状態の評価は、工程全体を通じて、金属板を良品の管状部品に加工できた場合を可とした。
【0072】
【表3】
【0073】
試験結果から、実施例１、２のいずれにおいても、第２成形工程で第２中間品を生成してから第２成形工程の押込み絞り加工を行うことにより、シワ及び割れの発生を抑えつつ、板厚の薄い金属板を良好な管状部品に加工できることがわかった。
【0074】
実施例１では、工程（６）又は工程（７）を省略した場合に、絞り比が大きくなる。絞り比が大きくなるほど、シワが発生しやすくなることがわかった。絞り比が大きくなると、後工程と前工程のダイスの周長差が大きくなるため、面内変形が生じ難くなり、面外への塑性座屈、つまりしわが発生しやすくなると推測される。上記試験結果の範囲では、発生するシワは品質に重大な影響を及ぼさないと判断できる。しかし、絞り比が大きくなり、シワの発生率が高くなると、割れに至る可能性も高くなる。上記試験結果からは、絞り比は１より大きく、１．３５以下が好ましいことがわかった。
【0075】
実施例２では、実施例１に比べて少ない工程で、外観にシワのない管状部品を製作することができた。これは、実施例２では、中間品の断面形状が、中央部が径方向外方に突出するように曲がった（くの字形状）を呈することで、実施例１に比べ，中間品の周長が押込み絞り加工により縮小するためと推定される。
【符号の説明】
【0076】
１ 金属板
２ 第１中間品
３ 第２中間品
４ 管状部品
１０Ｐ、１１Ｐ、１２Ｐ 傾斜絞り用パンチ
１０Ｄ、１１Ｐ、１２Ｐ 傾斜絞り用ダイス
２０Ｐ、２１Ｐ、２２Ｐ、２３Ｐ、２４Ｐ 中間絞り用パンチ
２０Ｄ、２１Ｄ、２２Ｄ、２３Ｄ、２４Ｄ 中間絞り用ダイス
３０Ｐ 押込み用パンチ
３０Ｄ 押込み用ダイス
２ 第１中間品
３ 第２中間品
４ 管状部品
１０Ｐ、１１Ｐ、１２Ｐ 傾斜絞り用パンチ
１０Ｄ、１１Ｐ、１２Ｐ 傾斜絞り用ダイス
２０Ｐ、２１Ｐ、２２Ｐ、２３Ｐ、２４Ｐ 中間絞り用パンチ
２０Ｄ、２１Ｄ、２２Ｄ、２３Ｄ、２４Ｄ 中間絞り用ダイス
３０Ｐ 押込み用パンチ
３０Ｄ 押込み用ダイス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】