有底円筒状部材、有底薄肉延伸円筒状部材、底部円板状有底円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法、並びに、有底円筒状部材有底薄肉円筒状部材、底部円板状有底延伸円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材
【課題】過大な加圧力を必要とすることなく容易に形状形成でき、金型寿命の向上を図ることができる有底円筒状部材、底部円板状有底延伸円筒状部材、有底薄肉延伸円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法並びに有底円筒状部材、底部円板状有底延伸円筒状部材、有底薄肉延伸円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を提供する。
【解決手段】本製造方法は、中実円柱状の素材１を鍛造加工することにより該素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部２ｂを形成し、該杯状拡径部及び該杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部２ａを備える中間部材２を得る工程と、中間部材の杯状拡径部をしごき加工することにより杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部３ｂを形成し、該円筒状部及び該円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部３ａを備える有底円筒状部材を得る工程と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】本製造方法は、中実円柱状の素材１を鍛造加工することにより該素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部２ｂを形成し、該杯状拡径部及び該杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部２ａを備える中間部材２を得る工程と、中間部材の杯状拡径部をしごき加工することにより杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部３ｂを形成し、該円筒状部及び該円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部３ａを備える有底円筒状部材を得る工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底円筒状部材、有底薄肉延伸円筒状部材、底部円板状有底円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法、並びに、有底円筒状部材有底薄肉円筒状部材、底部円板状有底延伸円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有底円筒状部材を製造する方法として、鍛造による後方押出し成形法が知られている。この後方押出し成形による有底円筒状部材の製造方法では、ワークとしての中実丸棒の上面にパンチ型で中空孔を形成すると同時に、パンチ型により押し出された素材を構成する金属をパンチ型とダイ型との隙間に流動させることにより円筒状部を形成するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９４７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、後方押出し成形による有底円筒状部材の製造方法では、通常、図３３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上金型となるパンチ１０１と、下金型となるダイ１０２とを用いて加工するが、ワークＷの肉の流動する方向がパンチ１０１による加圧方向と反対であることから、変形抵抗が大きくなってしまう。このため、成形にはそれに応じた大きな加圧力が必要になり、成形金型にも過大な加圧力が働いてしまう。そして、過大な加圧力のために、金型寿命が著しく短くなってしまったり、成形金型とワークとが固着してしまったりする、といった問題があった。また、後方押出し成形法では断面減少率が大きい成形が困難であり、特に、ＮＣＦ７５１等の難加工材の場合には断面減少率６０パーセント以上の成形が困難であることから、所望の肉厚の円筒状部を得られない場合がある、といった問題があった。
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、過大な加圧力を必要とすることなく容易に形状形成でき、金型寿命の向上を図ることができる有底円筒状部材、有底薄肉延伸円筒状部材、底部円板状有底円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法、並びに、有底円筒状部材有底薄肉円筒状部材、底部円板状有底延伸円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下の通りである。
１．中実円柱状の素材を鍛造加工することにより該素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部を形成し、該杯状拡径部及び該杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部を備える中間部材を得る工程と、
前記中間部材の前記杯状拡径部をしごき加工することにより前記杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部を形成し、該円筒状部及び該円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底円筒状部材を得る工程と、を含むことを特徴とする有底円筒状部材の製造方法。
２．前記１．記載の製造方法で製造した有底円筒状部材の前記円筒状部をスピニング加工することにより前記円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
３．前記スピニング加工は、回転させた前記有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である前記２．記載の有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
４．前記１．記載の製造方法で製造した有底円筒状部材を鍛造加工することにより前記円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部を形成し、該円板状拡径部及び該円板状拡径部の一端側に一体に形成されている円筒状部を備える底部円板状有底円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする底部円板状有底円筒状部材の製造方法。
５．前記底部円板状有底円筒状部材を得る工程では、前記円板状拡径部の底部側の面形状を形成するための第１の型と、前記円筒状部の外側面側の面形状及び前記円板状拡径部の前記底部側の面以外の面形状を形成するための第２の型と、前記円筒状部の有底円筒内面形状を形成するための第３の型と、を用いて前記円板状拡径部と前記円筒状部とを形成し、
その後、前記第３の型を最初に離型する前記４．記載の底部円板状有底円筒状部材の製造方法。
６．前記４．又は前記５．記載の製造方法で製造した底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部をスピニング加工することにより該円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円板状拡径部を備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
７．前記スピニング加工は、回転させた底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である前記６．記載の底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
８．前記１．記載の製造方法で製造したことを特徴とする有底円筒状部材。
９．前記２．又は前記３．記載の製造方法で製造したことを特徴とする有底薄肉延伸円筒状部材。
１０．前記４．又は前記５．記載の製造方法で製造したことを特徴とする底部円板状有底円筒状部材。
１１．前記６．又は前記７．記載の製造方法で製造したことを特徴とする底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の有底円筒状部材の製造方法及びこの製造方法により製造された有底円筒状部材によると、最初に、鍛造加工により素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部を形成するようにし、その後、しごき加工により杯状拡径部を円筒状に加工するようにしている。これにより、後方押出し成形により同様の中実円柱状素材から同様の有底円筒状部材を得る場合と比較して、小さな加圧力で容易に円筒状部の形状を形成することができる。また、過大な加圧力を負荷することがないので、金型寿命の向上を図ることができる。更に、一旦拡径して杯状拡径部を形成してから円筒状部を形成するようにしているので、従来の後方押出し成形により形成可能な肉厚よりも薄い肉厚の円筒状部を容易に形成することができる。
【０００８】
本発明の有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法及びこの製造方法により製造された有底薄肉延伸円筒状部材によると、スピニング加工により円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成するようにしている。これにより、鍛造加工により同様の薄肉延伸円筒状部を形成する場合と比較して、より肉厚の小さい薄肉延伸円筒状部を容易に形成することができる。
また、前記スピニング加工は、回転させた前記有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラを押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である場合は、内径側の面を規定する成形型を必要としないので、加工用工具数を減らすことができる。その結果、簡易な構成による加工を実現することができる。
【０００９】
本発明の底部円板状有底円筒状部材の製造方法及びこの製造方法により製造された底部円板状有底延伸円筒状部材によると、鍛造加工により、円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部を形成するようにしている。これにより、円板状拡径部と円筒状部とを備える底部円板状有底円筒状部材を容易に得ることができる。
また、前記底部円板状有底延伸円筒状部材を得る工程では、前記円板状拡径部の底部側の面形状を形成するための第１の型と、前記円筒状部の外側面側の面形状及び前記円板状拡径部の前記底部側の面以外の面形状を形成するための第２の型と、前記円筒状部の有底円筒内面形状を形成するための第３の型と、を用いて前記円板状拡径部と前記円筒状部とを形成し、その後、前記第３の型を最初に離型する場合は、第２の型と第３の型とを同時に離型する場合と比較して、金型とワークとが固着してしまうことなく容易に離型することができる。
【００１０】
本発明の底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法及びこの製造方法により製造された底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材によると、スピニング加工により円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成するようにしている。これにより、鍛造加工により同様の薄肉延伸円筒状部を形成する場合と比較して、より肉厚の薄い薄肉延伸円筒状部を容易に形成することができる。
また、前記スピニング加工は、回転させた前記底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラを押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である場合は、内径側の面を規定する成形型を必要としないので、加工用工具数を減らすことができる。その結果、簡易な構成による加工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る有底円筒状部材を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の素材、（ｂ）は（ａ）から得た中間部材、（ｃ）は（ｂ）から得た有底円筒状部材をそれぞれ示す。
【図２】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図３】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図４】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は中間部材成形時の成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図５】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、中間部材の成形が完了した状態を示す。
【図６】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、中間部材離型時の状態を示す。
【図７】実施例１に係る中間部材成形時の変形状態の例を説明するための説明図である。
【図８】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図９】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図１０】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は有底円筒状部材成形時の成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図１１】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は有底円筒状部材成形時の成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図１２】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、有底円筒状部材の成形が完了した状態を示す。
【図１３】実施例２に係る有底薄肉延伸円筒状部材を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の部材、（ｂ）は（ａ）から得た部材をそれぞれ示す。
【図１４】実施例２に係る有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図１５】実施例２に係る有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図１６】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の部材、（ｂ）は（ａ）から得た部材をそれぞれ示す。
【図１７】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図１８】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の部材挿入時の状態、（ｂ）は上下型が係合した状態をそれぞれ示す。
【図１９】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形開始時の状態、（ｂ）は成形中期の状態をそれぞれ示す。
【図２０】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形完了時の状態、（ｂ）はピン離型時の状態をそれぞれ示す。
【図２１】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は上金型離型時の状態、（ｂ）は下金型離型時の状態をそれぞれ示す。
【図２２】実施例４に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の部材、（ｂ）は（ａ）から得た部材をそれぞれ示す。
【図２３】実施例４に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図２４】実施例４に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図２５】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）を説明するための説明図である。
【図２６】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図である。
【図２７】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図である。
【図２８】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は中間部材成形時の成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図２９】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図であり、中間部材の成形が完了した状態を示す。
【図３０】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図であり、中間部材離型時の状態を示す。
【図３１】他の実施形態に係る（ａ）底部円板状有底円筒状部材及び（ｂ）底部円板状有底延伸円筒状部材を説明するための説明図である。
【図３２】他の実施形態に係る加工ローラ（ａ）及び（ｂ）を説明するための説明図である。
【図３３】従来の有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形開始時の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．有底円筒状部材の製造方法
本実施形態に係る有底円筒状部材の製造方法は、中実円柱状の素材を鍛造加工することにより該素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部を形成し、該杯状拡径部及び該杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部を備える中間部材を得る工程と、この中間部材の杯状拡径部をしごき加工することにより杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部を形成し、該円筒状部及び該円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底円筒状部材を得る工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
上記鍛造加工の種類は特に問わないが、例えば、物温８００度以上で加工する熱間鍛造、物温２００〜８００度程度で加工する温間鍛造、物温常温〜２００度程度で加工する冷間鍛造であることができる。これらのうち、加工の容易さ、過大な加圧力（押圧力）を必要としない、といった観点から、熱間鍛造であることが好ましい。
【００１４】
上記しごき加工の種類は特に問わないが、例えば、物温８００度以上で加工する熱間しごき、物温２００〜８００度程度で加工する温間しごき、物温常温〜２００度程度で加工する冷間しごきであることができる。これらのうち、良好な加工精度であることや、熱間及び温間加工と比較して加熱温度が低い又は加熱を必要としない、といった観点から、冷間しごき加工であることが好ましい。
【００１５】
上記「素材」は、中実円柱状である限り、その外径の大きさ、高さ等は特に問わない。また、この素材の材質も特に問わないが、例えば、ＮＣＦ７５１、ＳＵＨ３５、ＳＵＨ３８、ＳＵＨ３、ＳＵＨ１１等の耐熱鋼、ＳＣＲ材、ＳＣＭ材等の合金鋼、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼、Ｓ４５Ｃ、Ｓ２０Ｃ等の機械構造用炭素鋼等を挙げることができる。これらのうち、特に、耐熱鋼、ステンレス鋼等の難加工材であることができる。
【００１６】
上記「中間部材」は、上記素材を熱間鍛造加工して得られる部材であり、素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部と、この杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部と、とを備えている（例えば、図１（ｂ）等参照）。
【００１７】
上記杯状拡径部の高さ、肉厚等は特に問わない。杯状拡径部は、例えば、端部側に向かうに従ってその肉厚が減少していることができる（例えば、図１（ｂ）等参照）。これにより、しごき加工による杯状拡径部の大径側の縮径量と小径側の縮径量とのばらつきを抑制することができ、肉厚が略均一な円筒状部を形成することができるからである。また、杯状拡径部は、例えば、その肉厚が略均一であることができる。更に、杯状拡径部は、例えば、端部側に向かうに従ってその肉厚が増加していることができる（例えば、図２５等参照）。これにより、鍛造加工時の素材の肉の流動する方向のうち加圧方向とは反対の方向への流動を抑制することができ（例えば、図２８（ａ）〜（ｃ）等参照）、杯状拡径部の肉厚が略均一又は端部側に向かうに従って減少している場合と比較して、変形抵抗をより小さくすることができるからである。また、杯状拡径部は、例えば、しごき加工後に所望の肉厚及び高さの円筒状部が得られるように、その肉厚及び高さがそれぞれ適宜設定されていることができる。
上記円柱状部の外径の大きさは特に問わないが、例えば、上記素材の外径の大きさと略同一であることができる。
【００１８】
上記「有底円筒状部材」は、上記中間部材をしごき加工して得られる部材であり、このしごき加工によって杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部と、この円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部と、を備えている（例えば、図１（ｃ）等参照）。この有底円筒状部材において、円柱状部の外径の大きさ及び高さは、中間部材における円柱状部の外径の大きさ及び高さと略同一となっている。また、円柱状部の外径の大きさと円筒状部の外径の大きさとは略同一となっている。
【００１９】
上記円筒状部の肉厚、高さ等は特に問わない。この円筒状部は、例えば、しごき加工されることにより、その肉厚が加工前の杯状拡径部の肉厚よりも小さくなっていることができる（例えば、図１（ｂ）、（ｃ）等参照）。また、円筒状部の肉厚は、例えば、端部に向かって略均一であることができるが、端部に向かって減少していてもよい。また、この円筒状部は、例えば、しごき加工されることにより、その高さが加工前の杯状拡径部の高さよりも大きくなっていることができる（例えば、図１（ｂ）、（ｃ）等参照）。
【００２０】
上記「中間部材を得る工程」では、例えば、杯状拡径部の内壁形状を形成するための凸状部を有する上金型と、杯状拡径部の外壁形状を形成するための凹状部を有する下金型と、を用いることができる（例えば、図２等参照）。この場合、例えば、上記下金型には上金型と係合する際に上金型を加圧方向に案内する案内部が設けられており、上記上金型にはこの案内部に案内される被案内部が設けられていることができる（例えば、図２等参照）。これにより、加圧による上金型と下金型との位置ずれを抑制して確実に係合させることができ、寸法精度に優れた有底円筒状部材を製造できるからである。また、上記上金型には、例えば、凸状部の基端側に設けられており、鍛造加工の際に杯状拡径部の端部の肉が偏って成長するのを抑制するための成長抑制部が設けられていることができる（例えば、図２、７等参照）。
【００２１】
上記「有底円筒状部材を得る工程」では、例えば、貫通孔が形成された下金型と、丸棒状の突起部を備える上金型と、を用いて、貫通孔に中間部材を円柱状部側から挿入し、突起部により中間部材を押圧して貫通孔を通過させることにより上記杯状拡径部を円筒状に加工することができる（例えば、図８〜１２等参照）。
なお、上記しごき加工を行うに際し、予め焼き鈍し処理を実行しておくようにしてもよい。これにより延伸性が向上し、より容易に加工することができるからである。
【００２２】
２．有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法
本実施形態に係る有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法は、上記実施形態１の製造方法で製造した有底円筒状部材の円筒状部をスピニング加工することにより円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする。
【００２３】
上記スピニング加工の種類は特に問わないが、例えば、物温８００度以上で加工する熱間スピニング、物温２００〜８００度程度で加工する温間スピニング、物温常温〜２００度程度で加工する冷間スピニングであることができる。これらのうち、良好な加工精度であることや、熱間及び温間加工と比較して加熱温度が低い又は加熱を必要としない、といった観点から、冷間スピニング加工であることが好ましい。
【００２４】
上記スピニング加工は、回転させた上記有底円筒状部材の円筒状部の外径側の面に、加工ローラや加工ヘラ等の加工用工具を押し当てながら、延伸させる方向に向かって加工用工具を移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工である。このスピニング加工は、例えば、円筒状部の内径側の面を規定するためのマンドレル（成形型）等の加工用工具を用いる加工であってもよいし、そのような加工用工具を用いず、当該加工の間は円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工であってもよい。
上記スピニング加工における押し当て量、延伸させる方向への移動回数等は特に問わない。
【００２５】
また、上記スピニング加工により加工された薄肉円筒状部の内径の大きさは、例えば、加工前の円筒状部の内径の大きさと略同一の大きさになっていてもよいし（例えば、図１３（ａ）、（ｂ）等参照）、加工前の円筒状部の内径の大きさよりも小さくなるように加工されてもよい。なお、上記スピニング加工により加工された薄肉延伸円筒状部の外径の大きさは、通常、加工前の円筒状部の外径の大きさよりも小さくなっている（例えば、図１３（ａ）、（ｂ）等参照）。
【００２６】
また、加工ローラや加工ヘラ等、円筒状部の外径側の面に押し当てる加工用工具は、その押し当て面の断面形状は特に問わないが、例えば、略円弧状、略直線状等であることができる。更に、上記加工用工具の押し当て面の断面形状が略円弧状である場合、その曲率半径は、例えば、加工する円筒状部の肉厚の１．０倍以上であることができ、好ましくは２．０倍以上、より好ましくは３．０倍以上であることができる。これにより、加工ローラの押し当て面をワークに十分な接触面積で押し当てることができ、好適に延伸させることができるからである。
【００２７】
上記「有底薄肉延伸円筒状部材」は、上記有底円筒状部材を上記スピニング加工して得られる部材であり、円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部と、この薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部と、を備えている（例えば、図１３（ｂ）等参照）。
【００２８】
上記薄肉延伸円筒状部の高さ、肉厚等は特に問わない。この薄肉延伸円筒状部は、スピニング加工されることにより、通常、その肉厚が加工前の円筒状部の肉厚よりも小さくなっているとともに、その高さが円筒状部の高さよりも大きくなっている（例えば、図１３（ａ）、（ｂ）等参照）。
【００２９】
本実施形態において、上記スピニング加工は、特に、回転させた上記有底円筒状部材の円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工であることが好ましい（例えば、図１４、図１５（ａ）、（ｂ）等参照）。内径側の面を規定する成形型を必要としないので、加工用工具点数を減らすことができ、容易に薄肉延伸円筒状部を形成することができるからである。
【００３０】
上記「加工ローラ」の構造、大きさ、個数等は特に問わない。この加工ローラは、例えば、その外径の大きさが上記円筒状部の外径の大きさの３〜５倍程度の大きさであることができる。これにより、１回のスピニング加工における加工ローラの総回転数を抑制することができ、外径側の面（押し当て面）が摩耗するのを抑制することができるからである。
【００３１】
ここで、例えば、上記加工ローラは複数設けられていることができる。これにより、１つの加工ローラを用いて加工する場合と比較して、加工に要する時間を短くすることができるからである。また、複数の加工ローラの配置形態としては、例えば、ワークの円周方向に配置する形態（例えば、図３２（ａ）、（ｂ）等参照）や、軸方向に配置する形態等が挙げられる。更に、複数の加工ローラの押し当て形態としては、例えば、（１）各加工ローラをワークの中心方向に向かってそれぞれ押し当てる形態（例えば、図３２（ａ）等参照）、（２）各加工ローラの押し当て方向が互いに平行となるように押し当てる形態（例えば、図３２（ｂ）等参照）等が挙げられる。
なお、上記スピニング加工を行うに際し、上記有底円筒状部材に予め焼き鈍し処理を実行しておくようにしてもよい。これにより延伸性が向上し、より容易に加工することができるからである。
【００３２】
３．底部円板状有底円筒状部材の製造方法
本実施形態にかかる底部円板状有底円筒状部材の製造方法は、上記実施形態１の製造方法で製造した有底円筒状部材を鍛造加工することにより円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部及び該円板状拡径部の一端側に一体に形成された円筒状部を形成し、該円板状拡径部及び該円筒状部を備える底部円板状有底円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする。
【００３３】
上記鍛造加工の種類は特に問わないが、例えば、物温８００度以上で加工する熱間鍛造、物温２００〜８００度程度で加工する温間鍛造、物温常温〜２００度程度で加工する冷間鍛造であることができる。これらのうち、加工の容易さ、過大な加圧力（押圧力）を必要としない、といった観点から、熱間鍛造であることが好ましい。
【００３４】
上記「底部円板状有底円筒状部材」は、上記有底円筒状部材を鍛造加工して得られる部材であり、有底円筒状部材の円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部と、この円板状拡径部の一端側に一体に形成された円筒状部と、を備えている（例えば、図１６（ｂ）等参照）。
【００３５】
上記円板状拡径部の外径の大きさ、高さ等は特に問わない。この円板状拡径部は、鍛造加工されることにより、通常、上記有底円筒状部材の円柱状部の底部側の肉が偏平の円板状に拡径されている（例えば、図１６（ａ）、（ｂ）等参照）。また、この円板状拡径部は、例えば、円筒状部に接続されている側から底部側に向かって拡径する形状であることができる（例えば、図３１（ａ）等参照）。
【００３６】
上記円筒状部は、その外径の大きさが有底円筒状部材の外径の大きさと略同一となっている。また、円筒状部は、例えば、鍛造加工されることにより、上記有底円筒状部材の円柱状部の肉の一部が円筒状に形成されることができる（例えば、図３１（ｂ等参照））。これにより、有底円筒状部材の円筒状部よりも軸方向に延伸された円筒状部を形成することができる。
【００３７】
ここで、上記底部円板状有底円筒状部材を得る工程は、例えば、上記有底円筒状部材を鍛造加工することにより上記有底円筒状部材の円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部及び該円板状拡径部の一端側に一体に形成され且つ前記円筒状部が軸線方向に延伸された円筒状部を形成し、該円板状拡径部及び該円筒状部を備える底部円板状有底円筒状部材を得る工程であることができる（例えば、図３１（ａ）等参照）。
【００３８】
ここで、上記底部円板状有底円筒状部材を得る工程では、例えば、円板状拡径部の底部側の面形状を形成するための第１の型（上金型）と、円筒状部の外側面側の面形状及び円板状拡径部の底部側の面以外の面形状を形成するための第２の型（下金型）と、円筒状部の有底円筒内面形状を形成するための第３の型（ピン）と、を用いて円板状拡径部と円筒状部とを形成し、その後、第３の型を最初に離型するようにすることができる（例えば、図１７〜２１等参照）。
【００３９】
また、上述の場合、例えば、第１の型、第２の型及び第３の型は、第１の型、第２の型及び第３の型の順に上から配置されており、且つ第２の型は、流体シリンダにより第１の型の押圧方向と反対の方向に所定の押圧力で押圧されているとともに、押圧力に抗して押圧方向に平行移動可能であることができる（例えば、図１７等参照）。更に、この場合、底部円板状有底円筒状部材を得る工程では、最初に、有底円筒状部材を挿入した第２の型に向けて第１の型を下降させることにより第２の型及び第１の型を係合させ、次に、第１の型を更に下降させることにより第２の型を押圧し、第２の型及び第１の型を合わせた状態のまま共に下降させ、これにより第３の型と、第２の型及び第１の型と、を係合させて円板状拡径部と円筒状部とを形成し、その後、第１の型を上昇させることにより第２の型を第１の型に合わせた状態のまま共に上昇させ、これにより第３の型を離型するようにすることができる（例えば、図１７〜２１等参照）。これにより、簡易な構成により金型とワークとが固着し難い容易な離型を実現することができる。
【００４０】
上記流体シリンダの種類は特に問わないが、例えば、窒素ガス等の圧縮性流体を封入した流体シリンダ、油圧オイル等の非圧縮性流体を駆動ユニットにより駆動制御する流体シリンダ等が挙げられる。これらのうち、簡易な構造であるといった観点から、圧縮性流体を封入した流体シリンダであることが好ましい。
【００４１】
４．底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法
本実施形態に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法は、上記実施形態３の製造方法で製造した底部円板状有底延伸円筒状部材の円筒状部をスピニング加工することにより円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円板状拡径部を備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする。
【００４２】
上記「底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材」は、上記底部円板状有底延伸円筒状部材をスピニング加工して得られる部材であり、円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部と、この薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円板状拡径部と、を備えている（例えば、図２２等参照）。
【００４３】
上記薄肉延伸円筒状部の高さ、肉厚等は特に問わない。この薄肉延伸円筒状部は、スピニング加工されることにより、通常、その肉厚が加工前の円筒状部の肉厚よりも小さくなっているとともに、その高さが円筒状部の高さよりも大きくなっている（例えば、図２２（ａ）、（ｂ）、図３１（ｂ）等参照）。
【００４４】
本実施形態において、上記スピニング加工の形態は、例えば、上述の実施形態２において述べたスピニング加工の形態と同様の形態であることができる。また、上記スピニング加工を行うに際し、上記底部円板状有底円筒状部材に予め焼き鈍し処理を実行しておくようにしてもよい。これにより延伸性が向上し、より容易に加工することができるからである。
【実施例】
【００４５】
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例においては、素材として、難加工材であるＮＣＦ７５１を用いる場合を例示する。
＜実施例１＞
（１）有底円筒状部材の構成
本実施例に係る有底円筒状部材３は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、素材１を鍛造加工して得られる中間部材２をしごき加工して得られる部材であり、円柱状部３ａと、円筒状部３ｂと、を備えている。円柱状部３ａの外径Ｄ３ａと、円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂとは略等しくなっている。また、有底円筒状部材３には、円筒状部３ｂ側の端部側に開口する有底孔３ｃが形成されている。有底孔３ｃは、内径ｄ３ｃ、深さＨ３ｃとなっている。
【００４６】
（２）有底円筒状部材の製造方法
次に、上記有底円筒状部材の製造方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示す中実円柱状の素材１に対して鍛造加工を施すことにより、図１（ｂ）に示す円柱状部２ａと一方の端部が拡径する杯状拡径部２ｂとを有する中間部材２を得る。本実施例において、上記鍛造加工は熱間鍛造を採用している。この熱間鍛造では、図２に示すように、杯状拡径部２ｂの内壁形状を形成するための凸状部１１ａを有する上金型１１と、素材１を保持するとともに、杯状拡径部２ｂの外壁形状を形成するための凹状部１２ａを有する下金型１２と、を用いる。凹状部１２ａには、その下方からノックアウトピン１３が挿入されており、凹状部１２ａに素材１を挿入した際に、素材１が保持されるようになっている。また、下金型１２には上金型１１と係合する際に上金型１１を加圧方向に案内する案内部１２ｂが設けられており、上金型１１にはこの案内部１２ｂに案内される被案内部１１ｂが設けられている。更に、上金型１１には、凸状部１１ａの基端側に、鍛造加工の際に杯状拡径部２ｂの端部の肉が偏って成長するのを抑制するための成長抑制部１１ｃが設けられている。
【００４７】
素材１から中間部材２を得るに当たり、最初に、図３に示すように、下金型１２の凹状部１２ａに素材１を挿入して上金型１１を下降させ、素材１に凸状部１１ａを押し当てて加圧する。すると、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、凸状部１１ａによって素材１が圧縮されて素材１の肉が押し出され、加圧方向に対して斜め後方に流出する。即ち、凸状部１１ａによって押し出された肉が加圧方向と交差する方向となる上金型１１と下金型１２の間の空隙へ流出する。そして、図５に示すように、上金型１１が下降端に達すると、杯状拡径部２ｂの形成が完了する。最後に、図６に示すように、上金型１１を上昇させるとともに、ノックアウトピン１３を上昇させて離型し、中間部材２を得る。
【００４８】
なお、本実施例では、図３に示すように、凸状部１１ａが素材１に当接するよりも前に、上金型１１の被案内部１１ｂが下金型１２の案内部１２ｂに係合し、以降、上金型１１が下降端に達するまで案内される。これにより、上金型１１と下金型１２とを確実に合わせることができるようになっている。
また、図７に示すように、素材１を鍛造加工する際に杯状拡径部２ｂの端部の肉が偏って成長した場合には、偏って成長した端部が成長抑制部１１ｃに接触することにより、それ以上の成長を抑制され、高さが略均等な杯状拡径部２ｂが形成される。
【００４９】
このようにして得た中間部材２は、図１（ｂ）に示すように、素材１の外径Ｄ１と略同一の外径Ｄ２ａを有する円柱状部２ａと、端部に向かって拡径しており、その端部が外径Ｄ２ｂとなっている杯状拡径部２ｂと、を備える。また、杯状拡径部２ｂ側にはすり鉢状の有底孔２ｃが形成される。有底孔２ｃは高さＨ２ｃとなっている。更に、杯状拡径部２ｂは、その肉厚ｔ２ｂが端部側に向かうにつれて減少するように形成されている。
【００５０】
次に、上述のようにして得た中間部材２に対してしごき加工を施す。本実施例において、上記しごき加工は冷間しごきを採用している。この冷間しごき加工では、図８に示すように、貫通孔２２ａが形成された下金型２２と、丸棒状の突起部２１ａを備える上金型２１と、を用いる。下金型２２の貫通孔２２ａは、上端側の開口から徐々に縮径するように形成されており、軸方向の中間位置において最小内径ｄ２２ａをとるようになっている。この内径ｄ２２ａは、しごき加工後に得られる有底円筒状部材３において所望の外径Ｄ３ｂが得られるように設定されている。また、貫通孔２２ａの下端側は、内径ｄ２２ａよりも大きい内径に設定されており、貫通孔２２ａの内径ｄ２２ａの箇所を通過してしごき加工が施されたワークが容易に通過できるようになっている。上金型２１の突起部２１ａは、その外径Ｄ２１ａが、しごき加工後に得られる有底円筒状部材３において所望の内径ｄ３ｃが得られるように設定されている。なお、突起部２１ａには空気穴２１ｂが形成されており、離型時に有底孔３ｃ内が真空状態とならないように、突起部２１ａの先端側に空気を供給可能となっている。
【００５１】
中間部材２から有底円筒状部材３を得るに当たり、最初に、図９に示すように、下金型２２の貫通孔２２ａに中間部材２の円柱状部２ａ側を挿入して上金型２１を下降させる。下降した上金型２１の突起部２１ａは中間部材２の有底孔２ｃの底壁に当接し、中間部材２を下方に押し下げる。すると、図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、杯状拡径部２ｂが、突起部２１ａの外壁と、貫通孔２２ａの内壁と、によりしごかれて縮径されるとともに薄肉化され、貫通孔２２ａの最小内径ｄ２２ａに倣った外径を有する円筒状となる。また、このとき、杯状拡径部２ｂは、突起部２１ａによる比較的小さな加圧力により、加圧方向に対して交差する方向に変形する。そして、図１２に示すように、ワークが貫通孔２２ａの内径ｄ２２ａの箇所を通過するまで押し下げられると、円筒状部３ｂの形成が完了し、有底円筒状部材３が得られる。なお、貫通孔２２ａの内径ｄ２２ａの箇所を通過したワークは貫通孔２２ａ内を落下し、これにより下金型２２から排出される。
【００５２】
このようにして得た有底円筒状部材３は、図１（ｃ）に示すように、中間部材２の円柱状部２ａの外径Ｄ２ａと略同一の外径Ｄ３ａの円柱状部３ａと、円柱状部３ａの外径Ｄ３ａと略同一の外径Ｄ３ｂの円筒状部３ｂと、を備える。また、円筒状部３ｂ側には、内径ｄ３ｃ、高さＨ３ｃの有底孔３ｃが形成される。更に、円筒状部３ｂは、その肉厚ｔ３ｂが杯状拡径部２ｂの肉厚ｔ２ｂよりも薄肉に形成されているとともに、有底円筒状部材３の軸方向に略均一な肉厚に形成されている。
【００５３】
（３）実施例１の効果
以上のように、本実施例では、最初に、熱間鍛造加工により、一端側の端部に向かって拡径するように形成された杯状拡径部２ｂを備える中間部材２を得るようにし、その後、冷間しごき加工により杯状拡径部２ｂを円筒状に加工した円筒状部３ｂを形成することにより有底円筒状部材３を得るようにしている。これにより、中実円柱状の素材から後方押出し成形により同様の部材を得る場合と比較して、小さな加圧力で容易に円筒状部３ｂの形状を形成することができる。また、過大な加圧力を負荷することがないので、金型寿命の向上を図ることができる。更に、一旦拡径して杯状拡径部２ｂを形成してから円筒状部３ｂを形成するようにしているので、後方押出し成形では得難い薄肉の円筒状部３ｂを備える有底円筒状部材３を得ることができる。
【００５４】
また、本実施例では、杯状拡径部２ｂの内壁形状を形成するための凸状部１１ａを有する上金型１１と、素材１を保持するとともに、杯状拡径部２ｂの外壁形状を形成するための凹状部１２ａを有する下金型１２と、を用いるようにし、凸状部１１ａの基端側には成長抑制部１１ｃが設けたので、鍛造加工の際に杯状拡径部２ｂの端部の肉が偏って成長するのを抑制することができる。
【００５５】
更に、下金型１２には上金型１１と係合する際に上金型１１を加圧方向に案内する案内部１２ｂが設けられており、上金型１１にはこの案内部１２ｂに案内される被案内部１１ｂが設けられているので、上金型１１と下金型１２とを確実に合わせることができる。
【００５６】
＜実施例２＞
本実施例では、上記実施例１の製造方法により得た有底円筒状部材から、薄肉延伸円筒状部と円柱状部とを備える有底薄肉延伸円筒状部材を得る方法について説明する。
【００５７】
（１）有底薄肉延伸円筒状部材の構成
本実施例に係る有底薄肉延伸円筒状部材４は、図１３（ｂ）に示すように、円柱状部４ａと薄肉延伸円筒状部４ｂとを備えている。また、有底薄肉延伸円筒状部材４には、薄肉延伸円筒状部４ｂ側の端部側に開口する有底孔４ｃが形成されている。薄肉延伸円筒状部４ｂは、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、その外径Ｄ４ｂが有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂよりも小さくなっている。また、有底孔４ｃは、その内径ｄ４ｃが、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの内径ｄ３ｃと略等しい大きさとなっており、その深さＨ４ｃは、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの深さＨ３ｃより大きくなるように加工される。更に、薄肉延伸円筒状部４ｂの肉厚ｔ４ｂは、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂよりも小さくなっている。即ち、本実施例に係る有底薄肉延伸円筒状部材４においては、薄肉延伸円筒状部４ｂとして、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂよりも薄肉であり且つ軸方向に延伸された部位が形成される。
【００５８】
（２）有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法
次に、上記有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法について説明する。本実施例では、上述のようにして得た有底円筒状部材３に対してスピニング加工を施す。本実施例において、上記スピニング加工は冷間スピニングとしている。この冷間スピニング加工では、図１４に示すように、加工ローラ３１と、チャック３２と、を用いる。加工ローラ３１は、ワークとなる有底円筒状部材３の中心方向（図１４のｘ軸方向）及び軸方向（図１４のｚ軸方向）に自在に移動可能なように図示しない移動手段により支持されている。また、加工ローラ３１は、ｚ軸方向の軸回りに回転自在に軸支されており、回転する有底円筒状部材３の外周面に押し当てられた際に、その回転に連れて回転するようになっている。
【００５９】
更に、加工ローラ３１は、その押し当て面３１ａが略円弧状をなしており、その曲率半径はＲ３１ａとなっている。押し当て面３１ａの曲率半径Ｒ３１ａは、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂの約３倍に設定されている。また、加工ローラ３１は、その外径Ｄ３１がワークとなる有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂの約３倍に設定されている。チャック３２は、ワークとなる有底円筒状部材３を固定支持するとともに図示しない回転駆動手段により回転可能であり、これによりワークを回転させることができる。なお、本実施例においては、通常のスピニング加工において用いられるような成形型等の加工用工具は用いない。
【００６０】
有底円筒状部材３から有底薄肉延伸円筒状部材４を得るに当たり、最初に、図１４に示すように、有底円筒状部材３をチャック３２に固定支持させて回転させ、加工ローラ３１の押し当て面３１ａをワークに押し当てる。すると、図１５（ａ）に示すように、円筒状部３ｂの加工ローラ３１が押し当てられた部分の外径が小径化されることにより薄肉化される。なお、本実施例では、このとき、円筒状部３ｂの内径側の面を規定する加工用工具は用いないが、内径の大きさはほとんど変化しない。
【００６１】
そして、この状態で、加工ローラ３１をｚ軸方向に移動させると、図１５（ｂ）に示すように、円筒状部３ｂに相当する部位が軸線方向に延伸されるとともに、加工ローラ３１が通過した部位の肉厚が薄くなってゆく。これにより、円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂよりも薄肉であり且つ軸線方向に延伸された薄肉延伸円筒状部４ｂが形成され、有底薄肉延伸円筒状部材４が得られる。
【００６２】
このようにして得た有底薄肉延伸円筒状部材４は、図１３（ｂ）に示すように、有底円筒状部材３の円柱状部３ａの外径Ｄ３ａと略同一の外径Ｄ４ａの円柱状部４ａと、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂよりも小さい外径Ｄ４ｂの薄肉延伸円筒状部４ｂと、を備える。また、薄肉延伸円筒状部４ｂ側には、内径ｄ４ｃ、高さＨ４ｃの有底孔４ｃが形成される。更に、薄肉延伸円筒状部４ｂは、その肉厚ｔ４ｂが有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂよりも薄肉に形成されているとともに、有底薄肉延伸円筒状部材４の軸方向に略均一な肉厚となっている。
【００６３】
（３）実施例２の効果
以上のように、本実施例では、冷間スピニング加工により、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部４ｂを形成するようにしている。これにより、鍛造加工により同様の薄肉延伸円筒状部を形成する場合と比較して、より肉厚の小さい薄肉延伸円筒状部を容易に形成することができる。
また、冷間スピニング加工は、回転させた有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径側の面に加工ローラ３１を押し当てながら、延伸させる方向に向かって加工ローラ３１を移動させることにより薄肉延伸円筒状部４ｂを形成する加工であって、当該加工の間は円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工であるので、通常のスピニング加工のような成形型を必要とせずに、容易に薄肉延伸円筒状部を形成することができる。
【００６４】
更に、本実施例では、加工ローラ３１の押し当て面３１ａの断面形状を略円弧状とし、その曲率半径Ｒ３１ａは、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂの約３倍に設定されているので、押し当て面３１ａを円筒状部３ｂに十分な接触面積で押し当てることができ、好適に延伸させることができる。
【００６５】
＜実施例３＞
本実施例では、上記実施例１の製造方法により得た有底円筒状部材から、円板状拡径部と円筒状部とを備える底部円板状有底円筒状部材を得る方法について説明する。
【００６６】
（１）底部円板状有底円筒状部材の構成
本実施例に係る底部円板状有底円筒状部材５は、図１６（ｂ）に示すように、円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとを備えている。また、底部円板状有底円筒状部材５には、円筒状部５ｂ側の端部側に開口する有底孔５ｃが形成されている。円筒状部５ｂは、図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、その外径Ｄ５ｂが有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂと略等しい大きさとなっている。また、有底孔５ｃは、その内径ｄ５ｃが、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの内径ｄ３ｃと略等しい大きさとなっており、その深さＨ５ｃは、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの深さＨ３ｃと略等しい大きさとなっている。
【００６７】
（２）底部円板状有底円筒状部材の製造方法
次に、上記底部円板状有底円筒状部材の製造方法について説明する。
本実施例においては、図１６（ａ）に示す有底円筒状部材３に対して鍛造加工を施すことにより、図１６（ｂ）に示す円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとを備える底部円板状有底円筒状部材５を得る。本実施例において、上記鍛造加工は熱間鍛造を採用している。この熱間鍛造では、図１７に示すように、偏平状の凸状部４１ａを備える上金型４１（本発明に係る第１の型として例示する）と、貫通孔４２ａが形成された下金型４２（本発明に係る第２の型として例示する）と、貫通孔４２ａに下方から挿入された状態で固定的に配置される丸棒状のピン４３（本発明に係る第３の型として例示する）と、を用いる。これらの型は、上金型４１、下金型４２及びピン４３の順に上から配置されている。下金型４２は、その外周側をガイド４５により上下動可能に支持されているとともに、その下方から流体シリンダ４６により押圧された状態となっている。本実施例において、上記流体シリンダ４６は、圧縮性流体である窒素ガスを封入した流体シリンダを用いている。また、貫通孔４２ａとピン４３との間には、それらの隙間を上下動可能な円筒状のノックアウトスリーブ４４が配設されている。
【００６８】
有底円筒状部材３から底部円板状有底円筒状部材５を得るに当たり、図１８（ａ）に示すように、最初に、下金型４２の貫通孔４２ａに有底円筒状部材３を円筒状部３ｂ側から挿入して上金型４１を下降させる。すると、図１８（ｂ）に示すように、上金型４１の凸状部４１ａが下金型４２の貫通孔４２ａの上端側と係合するとともに、有底円筒状部材３が上金型４１に押圧される。上金型４１が更に下降すると、図１９（ａ）に示すように、この上金型４１と合わさった状態の下金型４２がガイド４５に沿って共に下降し、有底円筒状部材３の有底孔３ｃにピン４３が進入する。ピン４３の先端部が有底孔３ｃの底壁に当接するまで下降すると、図１９（ｂ）に示すように、有底円筒状部材３が圧縮され始め、その肉が上金型４１、下金型４２の間の空間に流出する。そして、図２０（ａ）に示すように、上金型４１及び下金型４２が下降端に達し、円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとが形成される。
【００６９】
離型に際し、上金型４１を上昇させると、図２０（ｂ）に示すように、流体シリンダ４６の押圧力により、下金型４２が上金型４１に追従して上昇する。一方、固定的に配置されているピン４３は有底孔５ｃから抜け、これにより、ピン４３の離型が完了する。上金型４１を更に上昇させて、それに追随して上昇していた下金型４２が上昇端まで達すると、図２１（ａ）に示すように、上金型４１と下金型４２との係合が解け、上金型４１の離型が完了する。最後に、図２１（ｂ）に示すように、ノックアウトスリーブ４４を上昇させて下金型４２から離型し、底部円板状有底円筒状部材５を得る。
【００７０】
このようにして得た底部円板状有底円筒状部材５は、図１６（ｂ）に示すように、有底円筒状部材３の円柱状部３ａの底部側が円板状に拡径された円板状拡径部５ａと、円板状拡径部５ａの一端側に一体に形成された円筒状部５ｂと、を備える。また、円筒状部５ｂ側には、内径ｄ５ｃ、高さＨ５ｃの有底孔５ｃが形成される。更に、円筒状部５ｂは、その肉厚ｔ５ｂが有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂと略同一に形成される。また、有底孔５ｃの高さＨ５ｃは、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの高さＨ３ｃと略同一となっている。
【００７１】
（３）実施例３の効果
以上のように、本実施例では、熱間鍛造加工により、有底円筒状部材３の円柱状部３ａの底部側が円板状に拡径された円板状拡径部５ａを形成するようにしている。これにより、円板状拡径部５ａとこの円板状拡径部５ａと一体に形成された円筒状部５ｂとを備える底部円板状有底円筒状部材５を容易に得ることができる。
【００７２】
また、円板状拡径部５ａの底部側の面形状を形成するための上金型４１と、円筒状部５ｂの外側面側の面形状及び円板状拡径部５ａの底部側の面以外の面形状を形成するための下金型４２と、円筒状部５ｂの有底円筒内面形状を形成するためのピン４３と、を用いて円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとを形成し、その後、ピン４３を最初に離型するようにしたので、下金型４２とピン４３とを同時に離型する場合と比較して、金型とワークとが固着してしまったりすることなく容易に離型することができる。
【００７３】
更に、上金型４１、下金型４２及びピン４３は、この順に上から配置されており、且つ下金型４２は、流体シリンダ４６により上金型４１の押圧方向と反対の方向に所定の押圧力で押圧されているとともに、押圧力に抗して押圧方向に平行移動可能である。そして、底部円板状有底円筒状部材５を得る工程として、最初に、有底円筒状部材３を挿入した下金型４２に向けて上金型４１を下降させることにより下金型４２及び上金型４１を係合させ、次に、上金型４１を更に下降させることにより下金型４２を押圧し、下金型４２及び上金型４１を合わせた状態のまま共に下降させ、これによりピン４３と、下金型４２及び上金型４１と、を係合させて円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとを形成し、その後、上金型４１を上昇させることにより、下金型４２を上金型４１に合わせた状態のまま共に上昇させ、これによりピン４３を離型するようにしている。これにより、簡易な構成により金型とワークとが固着し難い容易な離型を実現することができる。
【００７４】
＜実施例４＞
本実施例では、上記実施例３の製造方法により得た底部円板状有底円筒状部材から、薄肉延伸円筒状部と円板状拡径部とを備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を得る方法について説明する。
【００７５】
（１）底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の構成
本実施例に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６は、図２２（ｂ）に示すように、円板状拡径部６ａと薄肉延伸円筒状部６ｂとを備えている。また、底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６には、薄肉延伸円筒状部６ｂ側の端部側に開口する有底孔６ｃが形成されている。薄肉延伸円筒状部６ｂは、図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、その外径Ｄ６ｂが底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの外径Ｄ５ｂよりも小さくなっている。また、有底孔６ｃは、その内径ｄ６ｃが、底部円板状有底円筒状部材５の有底孔６ｃの内径ｄ６ｃと略等しい大きさとなっており、その深さＨ６ｃは、底部円板状有底円筒状部材５の有底孔５ｃの深さＨ５ｃより大きくなるように加工される。更に、薄肉延伸円筒状部６ｂの肉厚ｔ６ｂは、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂよりも小さくなっている。即ち、本実施例に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６においては、薄肉延伸円筒状部６ｂとして、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂよりも薄肉であり且つ軸方向に延伸された部位が形成される。
【００７６】
（２）底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法
次に、上記底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法について説明する。本実施例では、上述のようにして得た底部円板状有底円筒状部材５に対してスピニング加工を施す。本実施例において、上記スピニング加工は冷間スピニングとしている。この冷間スピニング加工では、図２３に示すように、加工ローラ５１と、チャック５２と、を用いる。加工ローラ５１は、上記実施例２の加工ローラ３１と略同様の構成であり、ワークとなる有底円筒状部材３の中心方向（図２３のｘ軸方向）及び軸方向（図２３のｚ軸方向）に自在に移動可能なように図示しない移動手段により支持されている。また、加工ローラ５１は、ｚ軸方向の軸回りに回転自在に軸支されており、回転する底部円板状有底円筒状部材５の外周面に押し当てられた際に、その回転に連れて回転するようになっている。更に、加工ローラ５１は、その押し当て面５１ａが略円弧状をなしているとともに、その曲率半径Ｒ５１ａは、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂの約３倍に設定されている。また、加工ローラ５１は、その外径Ｄ５１がワークとなる底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの外径Ｄ５ｂの約３倍に設定されている。
【００７７】
チャック５２は、ワークとなる底部円板状有底円筒状部材５を固定支持するとともに図示しない回転駆動手段により回転可能であり、これによりワークを回転させることができる。なお、本実施例においては、底部円板状有底円筒状部材５の有底孔５ｃに挿入し、その底壁を押さえてワークとなる底部円板状有底円筒状部材５を保持する保持ピン５３を用いるようにしているが、保持ピン５３は有底孔５ｃの底壁に当接しているのみで、有底孔５ｃの内径側の面には当接していない。即ち、本実施例において、通常のスピニング加工において用いられるような成形型等の加工用工具は用いない。
【００７８】
底部円板状有底円筒状部材５から底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６を得るに当たり、最初に、図２３に示すように、底部円板状有底円筒状部材５をチャック５２に固定支持させて回転させ、加工ローラ５１の押し当て面５１ａをワークに押し当てる。すると、図２４（ａ）に示すように、円筒状部５ｂの加工ローラ５１が押し当てられた部分の外径が小径化されることにより薄肉化される。
【００７９】
そして、この状態で、加工ローラ５１をｚ軸方向に移動させると、図２４（ｂ）に示すように、円筒状部５ｂに相当する部位が軸線方向に延伸されるとともに、加工ローラ５１が通過した部位の肉厚が薄くなってゆく。これにより、円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂよりも薄肉であり且つ軸線方向に延伸された薄肉延伸円筒状部６ｂが形成され、底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６が得られる。
【００８０】
このようにして得た底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６は、図２２（ｂ）に示すように、底部円板状有底円筒状部材５の円板状拡径部５ａと略同形状の円板状拡径部６ａと、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの外径Ｄ５ｂよりも小さい外径Ｄ６ｂの薄肉延伸円筒状部６ｂと、を備える。また、薄肉延伸円筒状部６ｂ側には、内径ｄ６ｃ、高さＨ６ｃの有底孔６ｃが形成される。更に、薄肉延伸円筒状部６ｂは、その肉厚ｔ６ｂが底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂよりも薄肉に形成されているとともに、底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６の軸方向に略均一な肉厚となっている。
【００８１】
（３）実施例４の効果
以上のように、本実施例では、冷間スピニング加工により、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部６ｂを形成するようにしている。これにより、鍛造加工により同様の薄肉延伸円筒状部を形成する場合と比較して、より肉厚の薄い薄肉延伸円筒状部を容易に形成することができる。
【００８２】
また、冷間スピニング加工は、回転させた底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの外径側の面に加工ローラ５１を押し当てながら、延伸させる方向に向かって加工ローラ５１を移動させることにより薄肉延伸円筒状部６ｂを形成する加工であって、当該加工の間は円筒状部５ｂの内径側の面には加工用工具を当接させない加工であるので、通常のスピニング加工のように内径側の面を規定する成形型を必要としないので、加工用工具数を減らすことができ、簡易な構成による加工を実現することができる。
【００８３】
更に、本実施例では、加工ローラ５１の押し当て面５１ａの断面形状を略円弧状とし、その曲率半径Ｒ５１ａは、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂの約３倍に設定されているので、押し当て面５１ａを円筒状部５ｂに十分な接触面積で押し当てることができ、好適に延伸させることができる。
【００８４】
なお、本発明においては、上記実施例１〜４に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、中間部材２として、肉厚ｔ２ｂが端部側に向かうにつれて減少する杯状拡径部２ｂを備える例を示したが、これに限定されず、例えば、図２５に示すように、端部側に向かうに従ってその肉厚ｔ２ｂ’が増加する杯状拡径部２ｂ’を備える中間部材２’としてもよい。このような中間部材２’の製造方法の例を図２６〜図３０を参照して以下に説明する。
【００８５】
中間部材２’は、上記実施例１と同様に、素材１を鍛造加工することにより得られる。この鍛造加工では、図２６に示すように、杯状拡径部２ｂ’の内壁形状を形成するための凸状部１１ａ’を有する上金型１１’と、素材１を保持するとともに、杯状拡径部２ｂ’の外壁形状を形成するための凹状部１２ａ’を有する下金型１２’と、を用いる。図２６は、左半分に上記実施例１における中間部材２を得るために用いる上金型１１及び下金型１２を示し、右半分に中間部材２’を得るために用いる上金型１１’及び下金型１２’を示している。同図に示すように、凹状部１２ａ’は、その内壁が実施例１の凹状部１２ａの内壁よりも低い位置から縮径するように形成されているとともに、凹状部１２ａよりも急峻に縮径するように形成されている。なお、凸状部１１ａ’は、その先端側の形状が実施例１の凸状部１１ａと略同一であるが、凸状部１１ａ’の基端側に設けられる成長抑制部１１ｃ’は、実施例１の成長抑制部１１ｃよりも低い位置に設けられている。
【００８６】
素材１から中間部材２’を得るに当たり、最初に、図２７に示すように、下金型１２’の凹状部１２ａ’に素材１を挿入して上金型１１’を下降させ、素材１に凸状部１１ａ’を押し当てて加圧する。すると、図２８（ａ）〜（ｃ）に示すように、凸状部１１ａ’によって素材１が圧縮されて素材１の肉が押し出され、加圧方向に対して斜め後方に流出する。このとき、凸状部１１ａ’と凹状部１２ａ’との間の空隙は、上記実施例１と比較して外側により大きく開くように形成されるので、凸状部１１ａ’によって押し出される素材１の肉は、上記実施例１と比較してより外側方向に流出する。そして、図２９に示すように、上金型１１’が下降端に達すると、杯状拡径部２ｂ’の形成が完了する。最後に、図３０に示すように、上金型１１’を上昇させるとともに、ノックアウトピン１３を上昇させて離型し、中間部材２’を得る。
【００８７】
このようにして得た中間部材２’は、杯状拡径部２ｂ’が、その肉厚ｔ２ｂ’が端部側に向かうに従って増加するように形成される。このように、肉厚ｔ２ｂ’が端部側に向かうに従って増加するように杯状拡径部２ｂ’を形成するようにしたので、上記実施例１と比較して、変形抵抗のより小さな鍛造加工を実現することができる。また、凸状部１１ａ’によって押し出される素材１の肉は、実施例１と比較してより外側方向、即ち、加圧方向に対してより大きな角度をもって斜め後方に流出するので、実施例１と比較して、より小さな加圧力による加工が実現できる。更に、端部側に向かうに従って肉厚ｔ２ｂ’が増加するようにしたので、実施例１と比較して、上方側への肉の流動が小さくなり、上金型１１’の凸状部１１ａ’と流動する肉と摩擦量を小さくすることができる。その結果、金型の摩耗を抑制することができ、金型寿命をより向上させることができる。
【００８８】
また、上記実施例３では、鍛造加工により、図１６（ｂ）に示すような円板状拡径部５ａを備える底部円板状有底円筒状部材５を得るようにしたが、これに限定されず、例えば、図３１（ａ）に示すように、円筒状部５ｂ’側から端部側に向かうに連れて拡径するように形成された円板状拡径部５ａ’を備える底部円板状有底円筒状部材５’を得るようにしてもよい。更に、上記鍛造加工において、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂが軸線方向に延伸された円筒状部５ｂ’を形成するようにしてもよい。
【００８９】
また、図３１（ａ）に示すように、有底円筒状部材３を鍛造加工することにより、円柱状部３ａの底部側が円板状に拡径されるとともに、端部側に向かうに連れて拡径するように形成された円板状拡径部５ａ’と、該円板状拡径部５ａ’の一端側に一体に形成され且つ円筒状部３ｂが軸線方向に延伸された円筒状部５ｂ’と、を形成し、該円板状拡径部５ａ’及び該円筒状部５ｂ’を備える底部円板状有底円筒状部材５’を得るようにしてもよい。
【００９０】
更に、このようにして得た底部円板状有底円筒状部材５’の円筒状部５ｂ’をスピニング加工することにより、図３１（ｂ）に示すように、円筒状部５ｂ’の肉厚ｔ５ｂ’よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部６ｂ’を形成し、該薄肉延伸円筒状部６ｂ’及び該薄肉延伸円筒状部６ｂ’の一端側に一体に形成されている円板状拡径部６ａ’を備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６’を得るようにしてもよい。
【００９１】
また、上記実施例２及び４においては、スピニング加工において、１つの加工ローラ３１，５１を用いる例を示したが、これに限定されず、例えば、図３１（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の加工ローラを用いるようにしてもよい。この場合、図３１（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の加工ローラをワークの円周方向に配置するようにしてもよいし、軸方向に配置するようにしてもよい。更に、複数の加工ローラをワークの円周方向に配置する場合、その押し当て形態として、図３２（ａ）に示すように、各加工ローラ３１，５１をワークの中心方向に向かってそれぞれ押し当てる形態や、図３２（ｂ）に示すように、各加工ローラ３１，５１の押し当て方向が互いに平行となるように押し当てる形態とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
有底円筒状部材、底部円板状有底円筒状部材、有底薄肉延伸円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を製造する技術として広く利用される。特に、難加工材からこれらの部材を製造する技術として好適に利用される。
【符号の説明】
【００９３】
１；素材、２，２’；中間部材、２ａ；円柱状部、２ｂ，２ｂ’；杯状拡径部、２ｃ；有底孔、３；有底円筒状部材、３ａ；円柱状部、３ｂ；円筒状部、３ｃ；有底孔、４；有底薄肉延伸円筒状部材、４ａ；円柱状部、４ｂ；薄肉延伸円筒状部、４ｃ；有底孔、５，５’；底部円板状有底円筒状部材、５ａ，５ａ’；円板状拡径部、５ｂ，５ｂ’；円筒状部、５ｃ；有底孔、６，６’；底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材、６ａ，６ａ’；円板状拡径部、６ｂ，６ｂ’；薄肉延伸円筒状部、６ｃ；有底孔、１１，１１’；上金型、１１ａ，１１ａ’；凸状部、１１ｂ；被案内部、１１ｃ，１１ｃ’；成長抑制部、１２，１２’；下金型、１２ａ，１２ａ’；凹状部、１２ｂ；案内部、１３；ノックアウトピン、２１；上金型、２１ａ；突起部、２１ｂ；空気穴、２２；下金型、２２ａ；貫通孔、３１；加工ローラ、３１ａ；押し当て面、３２；チャック、４１；上金型、４１ａ；凸状部、４２；下金型、４２ａ；貫通孔、４３；ピン、４４；ノックアウトスリーブ、４５；ガイド、４６；流体シリンダ、５１；加工ローラ、５１ａ；押し当て面、５２；チャック、５３；保持ピン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底円筒状部材、有底薄肉延伸円筒状部材、底部円板状有底円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法、並びに、有底円筒状部材有底薄肉円筒状部材、底部円板状有底延伸円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有底円筒状部材を製造する方法として、鍛造による後方押出し成形法が知られている。この後方押出し成形による有底円筒状部材の製造方法では、ワークとしての中実丸棒の上面にパンチ型で中空孔を形成すると同時に、パンチ型により押し出された素材を構成する金属をパンチ型とダイ型との隙間に流動させることにより円筒状部を形成するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９４７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、後方押出し成形による有底円筒状部材の製造方法では、通常、図３３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上金型となるパンチ１０１と、下金型となるダイ１０２とを用いて加工するが、ワークＷの肉の流動する方向がパンチ１０１による加圧方向と反対であることから、変形抵抗が大きくなってしまう。このため、成形にはそれに応じた大きな加圧力が必要になり、成形金型にも過大な加圧力が働いてしまう。そして、過大な加圧力のために、金型寿命が著しく短くなってしまったり、成形金型とワークとが固着してしまったりする、といった問題があった。また、後方押出し成形法では断面減少率が大きい成形が困難であり、特に、ＮＣＦ７５１等の難加工材の場合には断面減少率６０パーセント以上の成形が困難であることから、所望の肉厚の円筒状部を得られない場合がある、といった問題があった。
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、過大な加圧力を必要とすることなく容易に形状形成でき、金型寿命の向上を図ることができる有底円筒状部材、有底薄肉延伸円筒状部材、底部円板状有底円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法、並びに、有底円筒状部材有底薄肉円筒状部材、底部円板状有底延伸円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下の通りである。
１．中実円柱状の素材を鍛造加工することにより該素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部を形成し、該杯状拡径部及び該杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部を備える中間部材を得る工程と、
前記中間部材の前記杯状拡径部をしごき加工することにより前記杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部を形成し、該円筒状部及び該円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底円筒状部材を得る工程と、を含むことを特徴とする有底円筒状部材の製造方法。
２．前記１．記載の製造方法で製造した有底円筒状部材の前記円筒状部をスピニング加工することにより前記円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
３．前記スピニング加工は、回転させた前記有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である前記２．記載の有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
４．前記１．記載の製造方法で製造した有底円筒状部材を鍛造加工することにより前記円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部を形成し、該円板状拡径部及び該円板状拡径部の一端側に一体に形成されている円筒状部を備える底部円板状有底円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする底部円板状有底円筒状部材の製造方法。
５．前記底部円板状有底円筒状部材を得る工程では、前記円板状拡径部の底部側の面形状を形成するための第１の型と、前記円筒状部の外側面側の面形状及び前記円板状拡径部の前記底部側の面以外の面形状を形成するための第２の型と、前記円筒状部の有底円筒内面形状を形成するための第３の型と、を用いて前記円板状拡径部と前記円筒状部とを形成し、
その後、前記第３の型を最初に離型する前記４．記載の底部円板状有底円筒状部材の製造方法。
６．前記４．又は前記５．記載の製造方法で製造した底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部をスピニング加工することにより該円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円板状拡径部を備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
７．前記スピニング加工は、回転させた底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である前記６．記載の底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
８．前記１．記載の製造方法で製造したことを特徴とする有底円筒状部材。
９．前記２．又は前記３．記載の製造方法で製造したことを特徴とする有底薄肉延伸円筒状部材。
１０．前記４．又は前記５．記載の製造方法で製造したことを特徴とする底部円板状有底円筒状部材。
１１．前記６．又は前記７．記載の製造方法で製造したことを特徴とする底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の有底円筒状部材の製造方法及びこの製造方法により製造された有底円筒状部材によると、最初に、鍛造加工により素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部を形成するようにし、その後、しごき加工により杯状拡径部を円筒状に加工するようにしている。これにより、後方押出し成形により同様の中実円柱状素材から同様の有底円筒状部材を得る場合と比較して、小さな加圧力で容易に円筒状部の形状を形成することができる。また、過大な加圧力を負荷することがないので、金型寿命の向上を図ることができる。更に、一旦拡径して杯状拡径部を形成してから円筒状部を形成するようにしているので、従来の後方押出し成形により形成可能な肉厚よりも薄い肉厚の円筒状部を容易に形成することができる。
【０００８】
本発明の有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法及びこの製造方法により製造された有底薄肉延伸円筒状部材によると、スピニング加工により円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成するようにしている。これにより、鍛造加工により同様の薄肉延伸円筒状部を形成する場合と比較して、より肉厚の小さい薄肉延伸円筒状部を容易に形成することができる。
また、前記スピニング加工は、回転させた前記有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラを押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である場合は、内径側の面を規定する成形型を必要としないので、加工用工具数を減らすことができる。その結果、簡易な構成による加工を実現することができる。
【０００９】
本発明の底部円板状有底円筒状部材の製造方法及びこの製造方法により製造された底部円板状有底延伸円筒状部材によると、鍛造加工により、円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部を形成するようにしている。これにより、円板状拡径部と円筒状部とを備える底部円板状有底円筒状部材を容易に得ることができる。
また、前記底部円板状有底延伸円筒状部材を得る工程では、前記円板状拡径部の底部側の面形状を形成するための第１の型と、前記円筒状部の外側面側の面形状及び前記円板状拡径部の前記底部側の面以外の面形状を形成するための第２の型と、前記円筒状部の有底円筒内面形状を形成するための第３の型と、を用いて前記円板状拡径部と前記円筒状部とを形成し、その後、前記第３の型を最初に離型する場合は、第２の型と第３の型とを同時に離型する場合と比較して、金型とワークとが固着してしまうことなく容易に離型することができる。
【００１０】
本発明の底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法及びこの製造方法により製造された底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材によると、スピニング加工により円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成するようにしている。これにより、鍛造加工により同様の薄肉延伸円筒状部を形成する場合と比較して、より肉厚の薄い薄肉延伸円筒状部を容易に形成することができる。
また、前記スピニング加工は、回転させた前記底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラを押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である場合は、内径側の面を規定する成形型を必要としないので、加工用工具数を減らすことができる。その結果、簡易な構成による加工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る有底円筒状部材を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の素材、（ｂ）は（ａ）から得た中間部材、（ｃ）は（ｂ）から得た有底円筒状部材をそれぞれ示す。
【図２】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図３】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図４】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は中間部材成形時の成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図５】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、中間部材の成形が完了した状態を示す。
【図６】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、中間部材離型時の状態を示す。
【図７】実施例１に係る中間部材成形時の変形状態の例を説明するための説明図である。
【図８】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図９】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図１０】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は有底円筒状部材成形時の成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図１１】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は有底円筒状部材成形時の成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図１２】実施例１に係る有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、有底円筒状部材の成形が完了した状態を示す。
【図１３】実施例２に係る有底薄肉延伸円筒状部材を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の部材、（ｂ）は（ａ）から得た部材をそれぞれ示す。
【図１４】実施例２に係る有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図１５】実施例２に係る有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図１６】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の部材、（ｂ）は（ａ）から得た部材をそれぞれ示す。
【図１７】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図１８】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の部材挿入時の状態、（ｂ）は上下型が係合した状態をそれぞれ示す。
【図１９】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形開始時の状態、（ｂ）は成形中期の状態をそれぞれ示す。
【図２０】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形完了時の状態、（ｂ）はピン離型時の状態をそれぞれ示す。
【図２１】実施例３に係る底部円板状有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は上金型離型時の状態、（ｂ）は下金型離型時の状態をそれぞれ示す。
【図２２】実施例４に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を説明するための説明図であり、（ａ）は成形前の部材、（ｂ）は（ａ）から得た部材をそれぞれ示す。
【図２３】実施例４に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法を説明するための説明図である。
【図２４】実施例４に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図２５】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）を説明するための説明図である。
【図２６】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図である。
【図２７】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図である。
【図２８】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は中間部材成形時の成形中期の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【図２９】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図であり、中間部材の成形が完了した状態を示す。
【図３０】他の実施形態に係る有底円筒状部材（中間部材）の製造方法を説明するための説明図であり、中間部材離型時の状態を示す。
【図３１】他の実施形態に係る（ａ）底部円板状有底円筒状部材及び（ｂ）底部円板状有底延伸円筒状部材を説明するための説明図である。
【図３２】他の実施形態に係る加工ローラ（ａ）及び（ｂ）を説明するための説明図である。
【図３３】従来の有底円筒状部材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形開始時の状態、（ｂ）は（ａ）よりも成形が進行した状態、（ｃ）は（ｂ）よりも成形が進行した状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．有底円筒状部材の製造方法
本実施形態に係る有底円筒状部材の製造方法は、中実円柱状の素材を鍛造加工することにより該素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部を形成し、該杯状拡径部及び該杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部を備える中間部材を得る工程と、この中間部材の杯状拡径部をしごき加工することにより杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部を形成し、該円筒状部及び該円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底円筒状部材を得る工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
上記鍛造加工の種類は特に問わないが、例えば、物温８００度以上で加工する熱間鍛造、物温２００〜８００度程度で加工する温間鍛造、物温常温〜２００度程度で加工する冷間鍛造であることができる。これらのうち、加工の容易さ、過大な加圧力（押圧力）を必要としない、といった観点から、熱間鍛造であることが好ましい。
【００１４】
上記しごき加工の種類は特に問わないが、例えば、物温８００度以上で加工する熱間しごき、物温２００〜８００度程度で加工する温間しごき、物温常温〜２００度程度で加工する冷間しごきであることができる。これらのうち、良好な加工精度であることや、熱間及び温間加工と比較して加熱温度が低い又は加熱を必要としない、といった観点から、冷間しごき加工であることが好ましい。
【００１５】
上記「素材」は、中実円柱状である限り、その外径の大きさ、高さ等は特に問わない。また、この素材の材質も特に問わないが、例えば、ＮＣＦ７５１、ＳＵＨ３５、ＳＵＨ３８、ＳＵＨ３、ＳＵＨ１１等の耐熱鋼、ＳＣＲ材、ＳＣＭ材等の合金鋼、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼、Ｓ４５Ｃ、Ｓ２０Ｃ等の機械構造用炭素鋼等を挙げることができる。これらのうち、特に、耐熱鋼、ステンレス鋼等の難加工材であることができる。
【００１６】
上記「中間部材」は、上記素材を熱間鍛造加工して得られる部材であり、素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部と、この杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部と、とを備えている（例えば、図１（ｂ）等参照）。
【００１７】
上記杯状拡径部の高さ、肉厚等は特に問わない。杯状拡径部は、例えば、端部側に向かうに従ってその肉厚が減少していることができる（例えば、図１（ｂ）等参照）。これにより、しごき加工による杯状拡径部の大径側の縮径量と小径側の縮径量とのばらつきを抑制することができ、肉厚が略均一な円筒状部を形成することができるからである。また、杯状拡径部は、例えば、その肉厚が略均一であることができる。更に、杯状拡径部は、例えば、端部側に向かうに従ってその肉厚が増加していることができる（例えば、図２５等参照）。これにより、鍛造加工時の素材の肉の流動する方向のうち加圧方向とは反対の方向への流動を抑制することができ（例えば、図２８（ａ）〜（ｃ）等参照）、杯状拡径部の肉厚が略均一又は端部側に向かうに従って減少している場合と比較して、変形抵抗をより小さくすることができるからである。また、杯状拡径部は、例えば、しごき加工後に所望の肉厚及び高さの円筒状部が得られるように、その肉厚及び高さがそれぞれ適宜設定されていることができる。
上記円柱状部の外径の大きさは特に問わないが、例えば、上記素材の外径の大きさと略同一であることができる。
【００１８】
上記「有底円筒状部材」は、上記中間部材をしごき加工して得られる部材であり、このしごき加工によって杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部と、この円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部と、を備えている（例えば、図１（ｃ）等参照）。この有底円筒状部材において、円柱状部の外径の大きさ及び高さは、中間部材における円柱状部の外径の大きさ及び高さと略同一となっている。また、円柱状部の外径の大きさと円筒状部の外径の大きさとは略同一となっている。
【００１９】
上記円筒状部の肉厚、高さ等は特に問わない。この円筒状部は、例えば、しごき加工されることにより、その肉厚が加工前の杯状拡径部の肉厚よりも小さくなっていることができる（例えば、図１（ｂ）、（ｃ）等参照）。また、円筒状部の肉厚は、例えば、端部に向かって略均一であることができるが、端部に向かって減少していてもよい。また、この円筒状部は、例えば、しごき加工されることにより、その高さが加工前の杯状拡径部の高さよりも大きくなっていることができる（例えば、図１（ｂ）、（ｃ）等参照）。
【００２０】
上記「中間部材を得る工程」では、例えば、杯状拡径部の内壁形状を形成するための凸状部を有する上金型と、杯状拡径部の外壁形状を形成するための凹状部を有する下金型と、を用いることができる（例えば、図２等参照）。この場合、例えば、上記下金型には上金型と係合する際に上金型を加圧方向に案内する案内部が設けられており、上記上金型にはこの案内部に案内される被案内部が設けられていることができる（例えば、図２等参照）。これにより、加圧による上金型と下金型との位置ずれを抑制して確実に係合させることができ、寸法精度に優れた有底円筒状部材を製造できるからである。また、上記上金型には、例えば、凸状部の基端側に設けられており、鍛造加工の際に杯状拡径部の端部の肉が偏って成長するのを抑制するための成長抑制部が設けられていることができる（例えば、図２、７等参照）。
【００２１】
上記「有底円筒状部材を得る工程」では、例えば、貫通孔が形成された下金型と、丸棒状の突起部を備える上金型と、を用いて、貫通孔に中間部材を円柱状部側から挿入し、突起部により中間部材を押圧して貫通孔を通過させることにより上記杯状拡径部を円筒状に加工することができる（例えば、図８〜１２等参照）。
なお、上記しごき加工を行うに際し、予め焼き鈍し処理を実行しておくようにしてもよい。これにより延伸性が向上し、より容易に加工することができるからである。
【００２２】
２．有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法
本実施形態に係る有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法は、上記実施形態１の製造方法で製造した有底円筒状部材の円筒状部をスピニング加工することにより円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする。
【００２３】
上記スピニング加工の種類は特に問わないが、例えば、物温８００度以上で加工する熱間スピニング、物温２００〜８００度程度で加工する温間スピニング、物温常温〜２００度程度で加工する冷間スピニングであることができる。これらのうち、良好な加工精度であることや、熱間及び温間加工と比較して加熱温度が低い又は加熱を必要としない、といった観点から、冷間スピニング加工であることが好ましい。
【００２４】
上記スピニング加工は、回転させた上記有底円筒状部材の円筒状部の外径側の面に、加工ローラや加工ヘラ等の加工用工具を押し当てながら、延伸させる方向に向かって加工用工具を移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工である。このスピニング加工は、例えば、円筒状部の内径側の面を規定するためのマンドレル（成形型）等の加工用工具を用いる加工であってもよいし、そのような加工用工具を用いず、当該加工の間は円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工であってもよい。
上記スピニング加工における押し当て量、延伸させる方向への移動回数等は特に問わない。
【００２５】
また、上記スピニング加工により加工された薄肉円筒状部の内径の大きさは、例えば、加工前の円筒状部の内径の大きさと略同一の大きさになっていてもよいし（例えば、図１３（ａ）、（ｂ）等参照）、加工前の円筒状部の内径の大きさよりも小さくなるように加工されてもよい。なお、上記スピニング加工により加工された薄肉延伸円筒状部の外径の大きさは、通常、加工前の円筒状部の外径の大きさよりも小さくなっている（例えば、図１３（ａ）、（ｂ）等参照）。
【００２６】
また、加工ローラや加工ヘラ等、円筒状部の外径側の面に押し当てる加工用工具は、その押し当て面の断面形状は特に問わないが、例えば、略円弧状、略直線状等であることができる。更に、上記加工用工具の押し当て面の断面形状が略円弧状である場合、その曲率半径は、例えば、加工する円筒状部の肉厚の１．０倍以上であることができ、好ましくは２．０倍以上、より好ましくは３．０倍以上であることができる。これにより、加工ローラの押し当て面をワークに十分な接触面積で押し当てることができ、好適に延伸させることができるからである。
【００２７】
上記「有底薄肉延伸円筒状部材」は、上記有底円筒状部材を上記スピニング加工して得られる部材であり、円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部と、この薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部と、を備えている（例えば、図１３（ｂ）等参照）。
【００２８】
上記薄肉延伸円筒状部の高さ、肉厚等は特に問わない。この薄肉延伸円筒状部は、スピニング加工されることにより、通常、その肉厚が加工前の円筒状部の肉厚よりも小さくなっているとともに、その高さが円筒状部の高さよりも大きくなっている（例えば、図１３（ａ）、（ｂ）等参照）。
【００２９】
本実施形態において、上記スピニング加工は、特に、回転させた上記有底円筒状部材の円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工であることが好ましい（例えば、図１４、図１５（ａ）、（ｂ）等参照）。内径側の面を規定する成形型を必要としないので、加工用工具点数を減らすことができ、容易に薄肉延伸円筒状部を形成することができるからである。
【００３０】
上記「加工ローラ」の構造、大きさ、個数等は特に問わない。この加工ローラは、例えば、その外径の大きさが上記円筒状部の外径の大きさの３〜５倍程度の大きさであることができる。これにより、１回のスピニング加工における加工ローラの総回転数を抑制することができ、外径側の面（押し当て面）が摩耗するのを抑制することができるからである。
【００３１】
ここで、例えば、上記加工ローラは複数設けられていることができる。これにより、１つの加工ローラを用いて加工する場合と比較して、加工に要する時間を短くすることができるからである。また、複数の加工ローラの配置形態としては、例えば、ワークの円周方向に配置する形態（例えば、図３２（ａ）、（ｂ）等参照）や、軸方向に配置する形態等が挙げられる。更に、複数の加工ローラの押し当て形態としては、例えば、（１）各加工ローラをワークの中心方向に向かってそれぞれ押し当てる形態（例えば、図３２（ａ）等参照）、（２）各加工ローラの押し当て方向が互いに平行となるように押し当てる形態（例えば、図３２（ｂ）等参照）等が挙げられる。
なお、上記スピニング加工を行うに際し、上記有底円筒状部材に予め焼き鈍し処理を実行しておくようにしてもよい。これにより延伸性が向上し、より容易に加工することができるからである。
【００３２】
３．底部円板状有底円筒状部材の製造方法
本実施形態にかかる底部円板状有底円筒状部材の製造方法は、上記実施形態１の製造方法で製造した有底円筒状部材を鍛造加工することにより円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部及び該円板状拡径部の一端側に一体に形成された円筒状部を形成し、該円板状拡径部及び該円筒状部を備える底部円板状有底円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする。
【００３３】
上記鍛造加工の種類は特に問わないが、例えば、物温８００度以上で加工する熱間鍛造、物温２００〜８００度程度で加工する温間鍛造、物温常温〜２００度程度で加工する冷間鍛造であることができる。これらのうち、加工の容易さ、過大な加圧力（押圧力）を必要としない、といった観点から、熱間鍛造であることが好ましい。
【００３４】
上記「底部円板状有底円筒状部材」は、上記有底円筒状部材を鍛造加工して得られる部材であり、有底円筒状部材の円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部と、この円板状拡径部の一端側に一体に形成された円筒状部と、を備えている（例えば、図１６（ｂ）等参照）。
【００３５】
上記円板状拡径部の外径の大きさ、高さ等は特に問わない。この円板状拡径部は、鍛造加工されることにより、通常、上記有底円筒状部材の円柱状部の底部側の肉が偏平の円板状に拡径されている（例えば、図１６（ａ）、（ｂ）等参照）。また、この円板状拡径部は、例えば、円筒状部に接続されている側から底部側に向かって拡径する形状であることができる（例えば、図３１（ａ）等参照）。
【００３６】
上記円筒状部は、その外径の大きさが有底円筒状部材の外径の大きさと略同一となっている。また、円筒状部は、例えば、鍛造加工されることにより、上記有底円筒状部材の円柱状部の肉の一部が円筒状に形成されることができる（例えば、図３１（ｂ等参照））。これにより、有底円筒状部材の円筒状部よりも軸方向に延伸された円筒状部を形成することができる。
【００３７】
ここで、上記底部円板状有底円筒状部材を得る工程は、例えば、上記有底円筒状部材を鍛造加工することにより上記有底円筒状部材の円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部及び該円板状拡径部の一端側に一体に形成され且つ前記円筒状部が軸線方向に延伸された円筒状部を形成し、該円板状拡径部及び該円筒状部を備える底部円板状有底円筒状部材を得る工程であることができる（例えば、図３１（ａ）等参照）。
【００３８】
ここで、上記底部円板状有底円筒状部材を得る工程では、例えば、円板状拡径部の底部側の面形状を形成するための第１の型（上金型）と、円筒状部の外側面側の面形状及び円板状拡径部の底部側の面以外の面形状を形成するための第２の型（下金型）と、円筒状部の有底円筒内面形状を形成するための第３の型（ピン）と、を用いて円板状拡径部と円筒状部とを形成し、その後、第３の型を最初に離型するようにすることができる（例えば、図１７〜２１等参照）。
【００３９】
また、上述の場合、例えば、第１の型、第２の型及び第３の型は、第１の型、第２の型及び第３の型の順に上から配置されており、且つ第２の型は、流体シリンダにより第１の型の押圧方向と反対の方向に所定の押圧力で押圧されているとともに、押圧力に抗して押圧方向に平行移動可能であることができる（例えば、図１７等参照）。更に、この場合、底部円板状有底円筒状部材を得る工程では、最初に、有底円筒状部材を挿入した第２の型に向けて第１の型を下降させることにより第２の型及び第１の型を係合させ、次に、第１の型を更に下降させることにより第２の型を押圧し、第２の型及び第１の型を合わせた状態のまま共に下降させ、これにより第３の型と、第２の型及び第１の型と、を係合させて円板状拡径部と円筒状部とを形成し、その後、第１の型を上昇させることにより第２の型を第１の型に合わせた状態のまま共に上昇させ、これにより第３の型を離型するようにすることができる（例えば、図１７〜２１等参照）。これにより、簡易な構成により金型とワークとが固着し難い容易な離型を実現することができる。
【００４０】
上記流体シリンダの種類は特に問わないが、例えば、窒素ガス等の圧縮性流体を封入した流体シリンダ、油圧オイル等の非圧縮性流体を駆動ユニットにより駆動制御する流体シリンダ等が挙げられる。これらのうち、簡易な構造であるといった観点から、圧縮性流体を封入した流体シリンダであることが好ましい。
【００４１】
４．底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法
本実施形態に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法は、上記実施形態３の製造方法で製造した底部円板状有底延伸円筒状部材の円筒状部をスピニング加工することにより円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円板状拡径部を備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする。
【００４２】
上記「底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材」は、上記底部円板状有底延伸円筒状部材をスピニング加工して得られる部材であり、円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部と、この薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円板状拡径部と、を備えている（例えば、図２２等参照）。
【００４３】
上記薄肉延伸円筒状部の高さ、肉厚等は特に問わない。この薄肉延伸円筒状部は、スピニング加工されることにより、通常、その肉厚が加工前の円筒状部の肉厚よりも小さくなっているとともに、その高さが円筒状部の高さよりも大きくなっている（例えば、図２２（ａ）、（ｂ）、図３１（ｂ）等参照）。
【００４４】
本実施形態において、上記スピニング加工の形態は、例えば、上述の実施形態２において述べたスピニング加工の形態と同様の形態であることができる。また、上記スピニング加工を行うに際し、上記底部円板状有底円筒状部材に予め焼き鈍し処理を実行しておくようにしてもよい。これにより延伸性が向上し、より容易に加工することができるからである。
【実施例】
【００４５】
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例においては、素材として、難加工材であるＮＣＦ７５１を用いる場合を例示する。
＜実施例１＞
（１）有底円筒状部材の構成
本実施例に係る有底円筒状部材３は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、素材１を鍛造加工して得られる中間部材２をしごき加工して得られる部材であり、円柱状部３ａと、円筒状部３ｂと、を備えている。円柱状部３ａの外径Ｄ３ａと、円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂとは略等しくなっている。また、有底円筒状部材３には、円筒状部３ｂ側の端部側に開口する有底孔３ｃが形成されている。有底孔３ｃは、内径ｄ３ｃ、深さＨ３ｃとなっている。
【００４６】
（２）有底円筒状部材の製造方法
次に、上記有底円筒状部材の製造方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示す中実円柱状の素材１に対して鍛造加工を施すことにより、図１（ｂ）に示す円柱状部２ａと一方の端部が拡径する杯状拡径部２ｂとを有する中間部材２を得る。本実施例において、上記鍛造加工は熱間鍛造を採用している。この熱間鍛造では、図２に示すように、杯状拡径部２ｂの内壁形状を形成するための凸状部１１ａを有する上金型１１と、素材１を保持するとともに、杯状拡径部２ｂの外壁形状を形成するための凹状部１２ａを有する下金型１２と、を用いる。凹状部１２ａには、その下方からノックアウトピン１３が挿入されており、凹状部１２ａに素材１を挿入した際に、素材１が保持されるようになっている。また、下金型１２には上金型１１と係合する際に上金型１１を加圧方向に案内する案内部１２ｂが設けられており、上金型１１にはこの案内部１２ｂに案内される被案内部１１ｂが設けられている。更に、上金型１１には、凸状部１１ａの基端側に、鍛造加工の際に杯状拡径部２ｂの端部の肉が偏って成長するのを抑制するための成長抑制部１１ｃが設けられている。
【００４７】
素材１から中間部材２を得るに当たり、最初に、図３に示すように、下金型１２の凹状部１２ａに素材１を挿入して上金型１１を下降させ、素材１に凸状部１１ａを押し当てて加圧する。すると、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、凸状部１１ａによって素材１が圧縮されて素材１の肉が押し出され、加圧方向に対して斜め後方に流出する。即ち、凸状部１１ａによって押し出された肉が加圧方向と交差する方向となる上金型１１と下金型１２の間の空隙へ流出する。そして、図５に示すように、上金型１１が下降端に達すると、杯状拡径部２ｂの形成が完了する。最後に、図６に示すように、上金型１１を上昇させるとともに、ノックアウトピン１３を上昇させて離型し、中間部材２を得る。
【００４８】
なお、本実施例では、図３に示すように、凸状部１１ａが素材１に当接するよりも前に、上金型１１の被案内部１１ｂが下金型１２の案内部１２ｂに係合し、以降、上金型１１が下降端に達するまで案内される。これにより、上金型１１と下金型１２とを確実に合わせることができるようになっている。
また、図７に示すように、素材１を鍛造加工する際に杯状拡径部２ｂの端部の肉が偏って成長した場合には、偏って成長した端部が成長抑制部１１ｃに接触することにより、それ以上の成長を抑制され、高さが略均等な杯状拡径部２ｂが形成される。
【００４９】
このようにして得た中間部材２は、図１（ｂ）に示すように、素材１の外径Ｄ１と略同一の外径Ｄ２ａを有する円柱状部２ａと、端部に向かって拡径しており、その端部が外径Ｄ２ｂとなっている杯状拡径部２ｂと、を備える。また、杯状拡径部２ｂ側にはすり鉢状の有底孔２ｃが形成される。有底孔２ｃは高さＨ２ｃとなっている。更に、杯状拡径部２ｂは、その肉厚ｔ２ｂが端部側に向かうにつれて減少するように形成されている。
【００５０】
次に、上述のようにして得た中間部材２に対してしごき加工を施す。本実施例において、上記しごき加工は冷間しごきを採用している。この冷間しごき加工では、図８に示すように、貫通孔２２ａが形成された下金型２２と、丸棒状の突起部２１ａを備える上金型２１と、を用いる。下金型２２の貫通孔２２ａは、上端側の開口から徐々に縮径するように形成されており、軸方向の中間位置において最小内径ｄ２２ａをとるようになっている。この内径ｄ２２ａは、しごき加工後に得られる有底円筒状部材３において所望の外径Ｄ３ｂが得られるように設定されている。また、貫通孔２２ａの下端側は、内径ｄ２２ａよりも大きい内径に設定されており、貫通孔２２ａの内径ｄ２２ａの箇所を通過してしごき加工が施されたワークが容易に通過できるようになっている。上金型２１の突起部２１ａは、その外径Ｄ２１ａが、しごき加工後に得られる有底円筒状部材３において所望の内径ｄ３ｃが得られるように設定されている。なお、突起部２１ａには空気穴２１ｂが形成されており、離型時に有底孔３ｃ内が真空状態とならないように、突起部２１ａの先端側に空気を供給可能となっている。
【００５１】
中間部材２から有底円筒状部材３を得るに当たり、最初に、図９に示すように、下金型２２の貫通孔２２ａに中間部材２の円柱状部２ａ側を挿入して上金型２１を下降させる。下降した上金型２１の突起部２１ａは中間部材２の有底孔２ｃの底壁に当接し、中間部材２を下方に押し下げる。すると、図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、杯状拡径部２ｂが、突起部２１ａの外壁と、貫通孔２２ａの内壁と、によりしごかれて縮径されるとともに薄肉化され、貫通孔２２ａの最小内径ｄ２２ａに倣った外径を有する円筒状となる。また、このとき、杯状拡径部２ｂは、突起部２１ａによる比較的小さな加圧力により、加圧方向に対して交差する方向に変形する。そして、図１２に示すように、ワークが貫通孔２２ａの内径ｄ２２ａの箇所を通過するまで押し下げられると、円筒状部３ｂの形成が完了し、有底円筒状部材３が得られる。なお、貫通孔２２ａの内径ｄ２２ａの箇所を通過したワークは貫通孔２２ａ内を落下し、これにより下金型２２から排出される。
【００５２】
このようにして得た有底円筒状部材３は、図１（ｃ）に示すように、中間部材２の円柱状部２ａの外径Ｄ２ａと略同一の外径Ｄ３ａの円柱状部３ａと、円柱状部３ａの外径Ｄ３ａと略同一の外径Ｄ３ｂの円筒状部３ｂと、を備える。また、円筒状部３ｂ側には、内径ｄ３ｃ、高さＨ３ｃの有底孔３ｃが形成される。更に、円筒状部３ｂは、その肉厚ｔ３ｂが杯状拡径部２ｂの肉厚ｔ２ｂよりも薄肉に形成されているとともに、有底円筒状部材３の軸方向に略均一な肉厚に形成されている。
【００５３】
（３）実施例１の効果
以上のように、本実施例では、最初に、熱間鍛造加工により、一端側の端部に向かって拡径するように形成された杯状拡径部２ｂを備える中間部材２を得るようにし、その後、冷間しごき加工により杯状拡径部２ｂを円筒状に加工した円筒状部３ｂを形成することにより有底円筒状部材３を得るようにしている。これにより、中実円柱状の素材から後方押出し成形により同様の部材を得る場合と比較して、小さな加圧力で容易に円筒状部３ｂの形状を形成することができる。また、過大な加圧力を負荷することがないので、金型寿命の向上を図ることができる。更に、一旦拡径して杯状拡径部２ｂを形成してから円筒状部３ｂを形成するようにしているので、後方押出し成形では得難い薄肉の円筒状部３ｂを備える有底円筒状部材３を得ることができる。
【００５４】
また、本実施例では、杯状拡径部２ｂの内壁形状を形成するための凸状部１１ａを有する上金型１１と、素材１を保持するとともに、杯状拡径部２ｂの外壁形状を形成するための凹状部１２ａを有する下金型１２と、を用いるようにし、凸状部１１ａの基端側には成長抑制部１１ｃが設けたので、鍛造加工の際に杯状拡径部２ｂの端部の肉が偏って成長するのを抑制することができる。
【００５５】
更に、下金型１２には上金型１１と係合する際に上金型１１を加圧方向に案内する案内部１２ｂが設けられており、上金型１１にはこの案内部１２ｂに案内される被案内部１１ｂが設けられているので、上金型１１と下金型１２とを確実に合わせることができる。
【００５６】
＜実施例２＞
本実施例では、上記実施例１の製造方法により得た有底円筒状部材から、薄肉延伸円筒状部と円柱状部とを備える有底薄肉延伸円筒状部材を得る方法について説明する。
【００５７】
（１）有底薄肉延伸円筒状部材の構成
本実施例に係る有底薄肉延伸円筒状部材４は、図１３（ｂ）に示すように、円柱状部４ａと薄肉延伸円筒状部４ｂとを備えている。また、有底薄肉延伸円筒状部材４には、薄肉延伸円筒状部４ｂ側の端部側に開口する有底孔４ｃが形成されている。薄肉延伸円筒状部４ｂは、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、その外径Ｄ４ｂが有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂよりも小さくなっている。また、有底孔４ｃは、その内径ｄ４ｃが、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの内径ｄ３ｃと略等しい大きさとなっており、その深さＨ４ｃは、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの深さＨ３ｃより大きくなるように加工される。更に、薄肉延伸円筒状部４ｂの肉厚ｔ４ｂは、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂよりも小さくなっている。即ち、本実施例に係る有底薄肉延伸円筒状部材４においては、薄肉延伸円筒状部４ｂとして、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂよりも薄肉であり且つ軸方向に延伸された部位が形成される。
【００５８】
（２）有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法
次に、上記有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法について説明する。本実施例では、上述のようにして得た有底円筒状部材３に対してスピニング加工を施す。本実施例において、上記スピニング加工は冷間スピニングとしている。この冷間スピニング加工では、図１４に示すように、加工ローラ３１と、チャック３２と、を用いる。加工ローラ３１は、ワークとなる有底円筒状部材３の中心方向（図１４のｘ軸方向）及び軸方向（図１４のｚ軸方向）に自在に移動可能なように図示しない移動手段により支持されている。また、加工ローラ３１は、ｚ軸方向の軸回りに回転自在に軸支されており、回転する有底円筒状部材３の外周面に押し当てられた際に、その回転に連れて回転するようになっている。
【００５９】
更に、加工ローラ３１は、その押し当て面３１ａが略円弧状をなしており、その曲率半径はＲ３１ａとなっている。押し当て面３１ａの曲率半径Ｒ３１ａは、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂの約３倍に設定されている。また、加工ローラ３１は、その外径Ｄ３１がワークとなる有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂの約３倍に設定されている。チャック３２は、ワークとなる有底円筒状部材３を固定支持するとともに図示しない回転駆動手段により回転可能であり、これによりワークを回転させることができる。なお、本実施例においては、通常のスピニング加工において用いられるような成形型等の加工用工具は用いない。
【００６０】
有底円筒状部材３から有底薄肉延伸円筒状部材４を得るに当たり、最初に、図１４に示すように、有底円筒状部材３をチャック３２に固定支持させて回転させ、加工ローラ３１の押し当て面３１ａをワークに押し当てる。すると、図１５（ａ）に示すように、円筒状部３ｂの加工ローラ３１が押し当てられた部分の外径が小径化されることにより薄肉化される。なお、本実施例では、このとき、円筒状部３ｂの内径側の面を規定する加工用工具は用いないが、内径の大きさはほとんど変化しない。
【００６１】
そして、この状態で、加工ローラ３１をｚ軸方向に移動させると、図１５（ｂ）に示すように、円筒状部３ｂに相当する部位が軸線方向に延伸されるとともに、加工ローラ３１が通過した部位の肉厚が薄くなってゆく。これにより、円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂよりも薄肉であり且つ軸線方向に延伸された薄肉延伸円筒状部４ｂが形成され、有底薄肉延伸円筒状部材４が得られる。
【００６２】
このようにして得た有底薄肉延伸円筒状部材４は、図１３（ｂ）に示すように、有底円筒状部材３の円柱状部３ａの外径Ｄ３ａと略同一の外径Ｄ４ａの円柱状部４ａと、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂよりも小さい外径Ｄ４ｂの薄肉延伸円筒状部４ｂと、を備える。また、薄肉延伸円筒状部４ｂ側には、内径ｄ４ｃ、高さＨ４ｃの有底孔４ｃが形成される。更に、薄肉延伸円筒状部４ｂは、その肉厚ｔ４ｂが有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂよりも薄肉に形成されているとともに、有底薄肉延伸円筒状部材４の軸方向に略均一な肉厚となっている。
【００６３】
（３）実施例２の効果
以上のように、本実施例では、冷間スピニング加工により、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部４ｂを形成するようにしている。これにより、鍛造加工により同様の薄肉延伸円筒状部を形成する場合と比較して、より肉厚の小さい薄肉延伸円筒状部を容易に形成することができる。
また、冷間スピニング加工は、回転させた有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径側の面に加工ローラ３１を押し当てながら、延伸させる方向に向かって加工ローラ３１を移動させることにより薄肉延伸円筒状部４ｂを形成する加工であって、当該加工の間は円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工であるので、通常のスピニング加工のような成形型を必要とせずに、容易に薄肉延伸円筒状部を形成することができる。
【００６４】
更に、本実施例では、加工ローラ３１の押し当て面３１ａの断面形状を略円弧状とし、その曲率半径Ｒ３１ａは、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂの約３倍に設定されているので、押し当て面３１ａを円筒状部３ｂに十分な接触面積で押し当てることができ、好適に延伸させることができる。
【００６５】
＜実施例３＞
本実施例では、上記実施例１の製造方法により得た有底円筒状部材から、円板状拡径部と円筒状部とを備える底部円板状有底円筒状部材を得る方法について説明する。
【００６６】
（１）底部円板状有底円筒状部材の構成
本実施例に係る底部円板状有底円筒状部材５は、図１６（ｂ）に示すように、円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとを備えている。また、底部円板状有底円筒状部材５には、円筒状部５ｂ側の端部側に開口する有底孔５ｃが形成されている。円筒状部５ｂは、図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、その外径Ｄ５ｂが有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの外径Ｄ３ｂと略等しい大きさとなっている。また、有底孔５ｃは、その内径ｄ５ｃが、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの内径ｄ３ｃと略等しい大きさとなっており、その深さＨ５ｃは、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの深さＨ３ｃと略等しい大きさとなっている。
【００６７】
（２）底部円板状有底円筒状部材の製造方法
次に、上記底部円板状有底円筒状部材の製造方法について説明する。
本実施例においては、図１６（ａ）に示す有底円筒状部材３に対して鍛造加工を施すことにより、図１６（ｂ）に示す円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとを備える底部円板状有底円筒状部材５を得る。本実施例において、上記鍛造加工は熱間鍛造を採用している。この熱間鍛造では、図１７に示すように、偏平状の凸状部４１ａを備える上金型４１（本発明に係る第１の型として例示する）と、貫通孔４２ａが形成された下金型４２（本発明に係る第２の型として例示する）と、貫通孔４２ａに下方から挿入された状態で固定的に配置される丸棒状のピン４３（本発明に係る第３の型として例示する）と、を用いる。これらの型は、上金型４１、下金型４２及びピン４３の順に上から配置されている。下金型４２は、その外周側をガイド４５により上下動可能に支持されているとともに、その下方から流体シリンダ４６により押圧された状態となっている。本実施例において、上記流体シリンダ４６は、圧縮性流体である窒素ガスを封入した流体シリンダを用いている。また、貫通孔４２ａとピン４３との間には、それらの隙間を上下動可能な円筒状のノックアウトスリーブ４４が配設されている。
【００６８】
有底円筒状部材３から底部円板状有底円筒状部材５を得るに当たり、図１８（ａ）に示すように、最初に、下金型４２の貫通孔４２ａに有底円筒状部材３を円筒状部３ｂ側から挿入して上金型４１を下降させる。すると、図１８（ｂ）に示すように、上金型４１の凸状部４１ａが下金型４２の貫通孔４２ａの上端側と係合するとともに、有底円筒状部材３が上金型４１に押圧される。上金型４１が更に下降すると、図１９（ａ）に示すように、この上金型４１と合わさった状態の下金型４２がガイド４５に沿って共に下降し、有底円筒状部材３の有底孔３ｃにピン４３が進入する。ピン４３の先端部が有底孔３ｃの底壁に当接するまで下降すると、図１９（ｂ）に示すように、有底円筒状部材３が圧縮され始め、その肉が上金型４１、下金型４２の間の空間に流出する。そして、図２０（ａ）に示すように、上金型４１及び下金型４２が下降端に達し、円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとが形成される。
【００６９】
離型に際し、上金型４１を上昇させると、図２０（ｂ）に示すように、流体シリンダ４６の押圧力により、下金型４２が上金型４１に追従して上昇する。一方、固定的に配置されているピン４３は有底孔５ｃから抜け、これにより、ピン４３の離型が完了する。上金型４１を更に上昇させて、それに追随して上昇していた下金型４２が上昇端まで達すると、図２１（ａ）に示すように、上金型４１と下金型４２との係合が解け、上金型４１の離型が完了する。最後に、図２１（ｂ）に示すように、ノックアウトスリーブ４４を上昇させて下金型４２から離型し、底部円板状有底円筒状部材５を得る。
【００７０】
このようにして得た底部円板状有底円筒状部材５は、図１６（ｂ）に示すように、有底円筒状部材３の円柱状部３ａの底部側が円板状に拡径された円板状拡径部５ａと、円板状拡径部５ａの一端側に一体に形成された円筒状部５ｂと、を備える。また、円筒状部５ｂ側には、内径ｄ５ｃ、高さＨ５ｃの有底孔５ｃが形成される。更に、円筒状部５ｂは、その肉厚ｔ５ｂが有底円筒状部材３の円筒状部３ｂの肉厚ｔ３ｂと略同一に形成される。また、有底孔５ｃの高さＨ５ｃは、有底円筒状部材３の有底孔３ｃの高さＨ３ｃと略同一となっている。
【００７１】
（３）実施例３の効果
以上のように、本実施例では、熱間鍛造加工により、有底円筒状部材３の円柱状部３ａの底部側が円板状に拡径された円板状拡径部５ａを形成するようにしている。これにより、円板状拡径部５ａとこの円板状拡径部５ａと一体に形成された円筒状部５ｂとを備える底部円板状有底円筒状部材５を容易に得ることができる。
【００７２】
また、円板状拡径部５ａの底部側の面形状を形成するための上金型４１と、円筒状部５ｂの外側面側の面形状及び円板状拡径部５ａの底部側の面以外の面形状を形成するための下金型４２と、円筒状部５ｂの有底円筒内面形状を形成するためのピン４３と、を用いて円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとを形成し、その後、ピン４３を最初に離型するようにしたので、下金型４２とピン４３とを同時に離型する場合と比較して、金型とワークとが固着してしまったりすることなく容易に離型することができる。
【００７３】
更に、上金型４１、下金型４２及びピン４３は、この順に上から配置されており、且つ下金型４２は、流体シリンダ４６により上金型４１の押圧方向と反対の方向に所定の押圧力で押圧されているとともに、押圧力に抗して押圧方向に平行移動可能である。そして、底部円板状有底円筒状部材５を得る工程として、最初に、有底円筒状部材３を挿入した下金型４２に向けて上金型４１を下降させることにより下金型４２及び上金型４１を係合させ、次に、上金型４１を更に下降させることにより下金型４２を押圧し、下金型４２及び上金型４１を合わせた状態のまま共に下降させ、これによりピン４３と、下金型４２及び上金型４１と、を係合させて円板状拡径部５ａと円筒状部５ｂとを形成し、その後、上金型４１を上昇させることにより、下金型４２を上金型４１に合わせた状態のまま共に上昇させ、これによりピン４３を離型するようにしている。これにより、簡易な構成により金型とワークとが固着し難い容易な離型を実現することができる。
【００７４】
＜実施例４＞
本実施例では、上記実施例３の製造方法により得た底部円板状有底円筒状部材から、薄肉延伸円筒状部と円板状拡径部とを備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を得る方法について説明する。
【００７５】
（１）底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の構成
本実施例に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６は、図２２（ｂ）に示すように、円板状拡径部６ａと薄肉延伸円筒状部６ｂとを備えている。また、底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６には、薄肉延伸円筒状部６ｂ側の端部側に開口する有底孔６ｃが形成されている。薄肉延伸円筒状部６ｂは、図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、その外径Ｄ６ｂが底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの外径Ｄ５ｂよりも小さくなっている。また、有底孔６ｃは、その内径ｄ６ｃが、底部円板状有底円筒状部材５の有底孔６ｃの内径ｄ６ｃと略等しい大きさとなっており、その深さＨ６ｃは、底部円板状有底円筒状部材５の有底孔５ｃの深さＨ５ｃより大きくなるように加工される。更に、薄肉延伸円筒状部６ｂの肉厚ｔ６ｂは、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂよりも小さくなっている。即ち、本実施例に係る底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６においては、薄肉延伸円筒状部６ｂとして、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂよりも薄肉であり且つ軸方向に延伸された部位が形成される。
【００７６】
（２）底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法
次に、上記底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法について説明する。本実施例では、上述のようにして得た底部円板状有底円筒状部材５に対してスピニング加工を施す。本実施例において、上記スピニング加工は冷間スピニングとしている。この冷間スピニング加工では、図２３に示すように、加工ローラ５１と、チャック５２と、を用いる。加工ローラ５１は、上記実施例２の加工ローラ３１と略同様の構成であり、ワークとなる有底円筒状部材３の中心方向（図２３のｘ軸方向）及び軸方向（図２３のｚ軸方向）に自在に移動可能なように図示しない移動手段により支持されている。また、加工ローラ５１は、ｚ軸方向の軸回りに回転自在に軸支されており、回転する底部円板状有底円筒状部材５の外周面に押し当てられた際に、その回転に連れて回転するようになっている。更に、加工ローラ５１は、その押し当て面５１ａが略円弧状をなしているとともに、その曲率半径Ｒ５１ａは、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂの約３倍に設定されている。また、加工ローラ５１は、その外径Ｄ５１がワークとなる底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの外径Ｄ５ｂの約３倍に設定されている。
【００７７】
チャック５２は、ワークとなる底部円板状有底円筒状部材５を固定支持するとともに図示しない回転駆動手段により回転可能であり、これによりワークを回転させることができる。なお、本実施例においては、底部円板状有底円筒状部材５の有底孔５ｃに挿入し、その底壁を押さえてワークとなる底部円板状有底円筒状部材５を保持する保持ピン５３を用いるようにしているが、保持ピン５３は有底孔５ｃの底壁に当接しているのみで、有底孔５ｃの内径側の面には当接していない。即ち、本実施例において、通常のスピニング加工において用いられるような成形型等の加工用工具は用いない。
【００７８】
底部円板状有底円筒状部材５から底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６を得るに当たり、最初に、図２３に示すように、底部円板状有底円筒状部材５をチャック５２に固定支持させて回転させ、加工ローラ５１の押し当て面５１ａをワークに押し当てる。すると、図２４（ａ）に示すように、円筒状部５ｂの加工ローラ５１が押し当てられた部分の外径が小径化されることにより薄肉化される。
【００７９】
そして、この状態で、加工ローラ５１をｚ軸方向に移動させると、図２４（ｂ）に示すように、円筒状部５ｂに相当する部位が軸線方向に延伸されるとともに、加工ローラ５１が通過した部位の肉厚が薄くなってゆく。これにより、円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂよりも薄肉であり且つ軸線方向に延伸された薄肉延伸円筒状部６ｂが形成され、底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６が得られる。
【００８０】
このようにして得た底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６は、図２２（ｂ）に示すように、底部円板状有底円筒状部材５の円板状拡径部５ａと略同形状の円板状拡径部６ａと、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの外径Ｄ５ｂよりも小さい外径Ｄ６ｂの薄肉延伸円筒状部６ｂと、を備える。また、薄肉延伸円筒状部６ｂ側には、内径ｄ６ｃ、高さＨ６ｃの有底孔６ｃが形成される。更に、薄肉延伸円筒状部６ｂは、その肉厚ｔ６ｂが底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂよりも薄肉に形成されているとともに、底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６の軸方向に略均一な肉厚となっている。
【００８１】
（３）実施例４の効果
以上のように、本実施例では、冷間スピニング加工により、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚よりも薄肉になるように軸方向に延伸した薄肉延伸円筒状部６ｂを形成するようにしている。これにより、鍛造加工により同様の薄肉延伸円筒状部を形成する場合と比較して、より肉厚の薄い薄肉延伸円筒状部を容易に形成することができる。
【００８２】
また、冷間スピニング加工は、回転させた底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの外径側の面に加工ローラ５１を押し当てながら、延伸させる方向に向かって加工ローラ５１を移動させることにより薄肉延伸円筒状部６ｂを形成する加工であって、当該加工の間は円筒状部５ｂの内径側の面には加工用工具を当接させない加工であるので、通常のスピニング加工のように内径側の面を規定する成形型を必要としないので、加工用工具数を減らすことができ、簡易な構成による加工を実現することができる。
【００８３】
更に、本実施例では、加工ローラ５１の押し当て面５１ａの断面形状を略円弧状とし、その曲率半径Ｒ５１ａは、底部円板状有底円筒状部材５の円筒状部５ｂの肉厚ｔ５ｂの約３倍に設定されているので、押し当て面５１ａを円筒状部５ｂに十分な接触面積で押し当てることができ、好適に延伸させることができる。
【００８４】
なお、本発明においては、上記実施例１〜４に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、中間部材２として、肉厚ｔ２ｂが端部側に向かうにつれて減少する杯状拡径部２ｂを備える例を示したが、これに限定されず、例えば、図２５に示すように、端部側に向かうに従ってその肉厚ｔ２ｂ’が増加する杯状拡径部２ｂ’を備える中間部材２’としてもよい。このような中間部材２’の製造方法の例を図２６〜図３０を参照して以下に説明する。
【００８５】
中間部材２’は、上記実施例１と同様に、素材１を鍛造加工することにより得られる。この鍛造加工では、図２６に示すように、杯状拡径部２ｂ’の内壁形状を形成するための凸状部１１ａ’を有する上金型１１’と、素材１を保持するとともに、杯状拡径部２ｂ’の外壁形状を形成するための凹状部１２ａ’を有する下金型１２’と、を用いる。図２６は、左半分に上記実施例１における中間部材２を得るために用いる上金型１１及び下金型１２を示し、右半分に中間部材２’を得るために用いる上金型１１’及び下金型１２’を示している。同図に示すように、凹状部１２ａ’は、その内壁が実施例１の凹状部１２ａの内壁よりも低い位置から縮径するように形成されているとともに、凹状部１２ａよりも急峻に縮径するように形成されている。なお、凸状部１１ａ’は、その先端側の形状が実施例１の凸状部１１ａと略同一であるが、凸状部１１ａ’の基端側に設けられる成長抑制部１１ｃ’は、実施例１の成長抑制部１１ｃよりも低い位置に設けられている。
【００８６】
素材１から中間部材２’を得るに当たり、最初に、図２７に示すように、下金型１２’の凹状部１２ａ’に素材１を挿入して上金型１１’を下降させ、素材１に凸状部１１ａ’を押し当てて加圧する。すると、図２８（ａ）〜（ｃ）に示すように、凸状部１１ａ’によって素材１が圧縮されて素材１の肉が押し出され、加圧方向に対して斜め後方に流出する。このとき、凸状部１１ａ’と凹状部１２ａ’との間の空隙は、上記実施例１と比較して外側により大きく開くように形成されるので、凸状部１１ａ’によって押し出される素材１の肉は、上記実施例１と比較してより外側方向に流出する。そして、図２９に示すように、上金型１１’が下降端に達すると、杯状拡径部２ｂ’の形成が完了する。最後に、図３０に示すように、上金型１１’を上昇させるとともに、ノックアウトピン１３を上昇させて離型し、中間部材２’を得る。
【００８７】
このようにして得た中間部材２’は、杯状拡径部２ｂ’が、その肉厚ｔ２ｂ’が端部側に向かうに従って増加するように形成される。このように、肉厚ｔ２ｂ’が端部側に向かうに従って増加するように杯状拡径部２ｂ’を形成するようにしたので、上記実施例１と比較して、変形抵抗のより小さな鍛造加工を実現することができる。また、凸状部１１ａ’によって押し出される素材１の肉は、実施例１と比較してより外側方向、即ち、加圧方向に対してより大きな角度をもって斜め後方に流出するので、実施例１と比較して、より小さな加圧力による加工が実現できる。更に、端部側に向かうに従って肉厚ｔ２ｂ’が増加するようにしたので、実施例１と比較して、上方側への肉の流動が小さくなり、上金型１１’の凸状部１１ａ’と流動する肉と摩擦量を小さくすることができる。その結果、金型の摩耗を抑制することができ、金型寿命をより向上させることができる。
【００８８】
また、上記実施例３では、鍛造加工により、図１６（ｂ）に示すような円板状拡径部５ａを備える底部円板状有底円筒状部材５を得るようにしたが、これに限定されず、例えば、図３１（ａ）に示すように、円筒状部５ｂ’側から端部側に向かうに連れて拡径するように形成された円板状拡径部５ａ’を備える底部円板状有底円筒状部材５’を得るようにしてもよい。更に、上記鍛造加工において、有底円筒状部材３の円筒状部３ｂが軸線方向に延伸された円筒状部５ｂ’を形成するようにしてもよい。
【００８９】
また、図３１（ａ）に示すように、有底円筒状部材３を鍛造加工することにより、円柱状部３ａの底部側が円板状に拡径されるとともに、端部側に向かうに連れて拡径するように形成された円板状拡径部５ａ’と、該円板状拡径部５ａ’の一端側に一体に形成され且つ円筒状部３ｂが軸線方向に延伸された円筒状部５ｂ’と、を形成し、該円板状拡径部５ａ’及び該円筒状部５ｂ’を備える底部円板状有底円筒状部材５’を得るようにしてもよい。
【００９０】
更に、このようにして得た底部円板状有底円筒状部材５’の円筒状部５ｂ’をスピニング加工することにより、図３１（ｂ）に示すように、円筒状部５ｂ’の肉厚ｔ５ｂ’よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部６ｂ’を形成し、該薄肉延伸円筒状部６ｂ’及び該薄肉延伸円筒状部６ｂ’の一端側に一体に形成されている円板状拡径部６ａ’を備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材６’を得るようにしてもよい。
【００９１】
また、上記実施例２及び４においては、スピニング加工において、１つの加工ローラ３１，５１を用いる例を示したが、これに限定されず、例えば、図３１（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の加工ローラを用いるようにしてもよい。この場合、図３１（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の加工ローラをワークの円周方向に配置するようにしてもよいし、軸方向に配置するようにしてもよい。更に、複数の加工ローラをワークの円周方向に配置する場合、その押し当て形態として、図３２（ａ）に示すように、各加工ローラ３１，５１をワークの中心方向に向かってそれぞれ押し当てる形態や、図３２（ｂ）に示すように、各加工ローラ３１，５１の押し当て方向が互いに平行となるように押し当てる形態とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
有底円筒状部材、底部円板状有底円筒状部材、有底薄肉延伸円筒状部材及び底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を製造する技術として広く利用される。特に、難加工材からこれらの部材を製造する技術として好適に利用される。
【符号の説明】
【００９３】
１；素材、２，２’；中間部材、２ａ；円柱状部、２ｂ，２ｂ’；杯状拡径部、２ｃ；有底孔、３；有底円筒状部材、３ａ；円柱状部、３ｂ；円筒状部、３ｃ；有底孔、４；有底薄肉延伸円筒状部材、４ａ；円柱状部、４ｂ；薄肉延伸円筒状部、４ｃ；有底孔、５，５’；底部円板状有底円筒状部材、５ａ，５ａ’；円板状拡径部、５ｂ，５ｂ’；円筒状部、５ｃ；有底孔、６，６’；底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材、６ａ，６ａ’；円板状拡径部、６ｂ，６ｂ’；薄肉延伸円筒状部、６ｃ；有底孔、１１，１１’；上金型、１１ａ，１１ａ’；凸状部、１１ｂ；被案内部、１１ｃ，１１ｃ’；成長抑制部、１２，１２’；下金型、１２ａ，１２ａ’；凹状部、１２ｂ；案内部、１３；ノックアウトピン、２１；上金型、２１ａ；突起部、２１ｂ；空気穴、２２；下金型、２２ａ；貫通孔、３１；加工ローラ、３１ａ；押し当て面、３２；チャック、４１；上金型、４１ａ；凸状部、４２；下金型、４２ａ；貫通孔、４３；ピン、４４；ノックアウトスリーブ、４５；ガイド、４６；流体シリンダ、５１；加工ローラ、５１ａ；押し当て面、５２；チャック、５３；保持ピン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実円柱状の素材を鍛造加工することにより該素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部を形成し、該杯状拡径部及び該杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部を備える中間部材を得る工程と、
前記中間部材の前記杯状拡径部をしごき加工することにより前記杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部を形成し、該円筒状部及び該円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底円筒状部材を得る工程と、を含むことを特徴とする有底円筒状部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法で製造した有底円筒状部材の前記円筒状部をスピニング加工することにより前記円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
【請求項３】
前記スピニング加工は、回転させた前記有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である請求項２記載の有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の製造方法で製造した有底円筒状部材を鍛造加工することにより前記円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部を形成し、該円板状拡径部及び該円板状拡径部の一端側に一体に形成されている円筒状部を備える底部円板状有底円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする底部円板状有底円筒状部材の製造方法。
【請求項５】
前記底部円板状有底円筒状部材を得る工程では、前記円板状拡径部の底部側の面形状を形成するための第１の型と、前記円筒状部の外側面側の面形状及び前記円板状拡径部の前記底部側の面以外の面形状を形成するための第２の型と、前記円筒状部の有底円筒内面形状を形成するための第３の型と、を用いて前記円板状拡径部と前記円筒状部とを形成し、
その後、前記第３の型を最初に離型する請求項４記載の底部円板状有底円筒状部材の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載の製造方法で製造した底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部をスピニング加工することにより該円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円板状拡径部を備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
【請求項７】
前記スピニング加工は、回転させた底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である請求項６記載の底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
【請求項８】
請求項１記載の製造方法で製造したことを特徴とする有底円筒状部材。
【請求項９】
請求項２又は３記載の製造方法で製造したことを特徴とする有底薄肉延伸円筒状部材。
【請求項１０】
請求項４又は５記載の製造方法で製造したことを特徴とする底部円板状有底円筒状部材。
【請求項１１】
請求項６又は７記載の製造方法で製造したことを特徴とする底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材。
【請求項１】
中実円柱状の素材を鍛造加工することにより該素材の一端側の端部に向かって杯状に拡径された杯状拡径部を形成し、該杯状拡径部及び該杯状拡径部の小径側に一体に形成されている円柱状部を備える中間部材を得る工程と、
前記中間部材の前記杯状拡径部をしごき加工することにより前記杯状拡径部が円筒状に加工された円筒状部を形成し、該円筒状部及び該円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底円筒状部材を得る工程と、を含むことを特徴とする有底円筒状部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法で製造した有底円筒状部材の前記円筒状部をスピニング加工することにより前記円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円柱状部を備える有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
【請求項３】
前記スピニング加工は、回転させた前記有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である請求項２記載の有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の製造方法で製造した有底円筒状部材を鍛造加工することにより前記円柱状部の底部側が円板状に拡径された円板状拡径部を形成し、該円板状拡径部及び該円板状拡径部の一端側に一体に形成されている円筒状部を備える底部円板状有底円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする底部円板状有底円筒状部材の製造方法。
【請求項５】
前記底部円板状有底円筒状部材を得る工程では、前記円板状拡径部の底部側の面形状を形成するための第１の型と、前記円筒状部の外側面側の面形状及び前記円板状拡径部の前記底部側の面以外の面形状を形成するための第２の型と、前記円筒状部の有底円筒内面形状を形成するための第３の型と、を用いて前記円板状拡径部と前記円筒状部とを形成し、
その後、前記第３の型を最初に離型する請求項４記載の底部円板状有底円筒状部材の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載の製造方法で製造した底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部をスピニング加工することにより該円筒状部の肉厚よりも薄肉になるように軸線方向に延伸した薄肉延伸円筒状部を形成し、該薄肉延伸円筒状部及び該薄肉延伸円筒状部の一端側に一体に形成されている円板状拡径部を備える底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材を得る工程を含むことを特徴とする底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
【請求項７】
前記スピニング加工は、回転させた底部円板状有底円筒状部材の前記円筒状部の外径側の面に加工ローラの外径側の面を押し当てながら、延伸させる方向に向かって該加工ローラを移動させることにより薄肉延伸円筒状部を形成する加工であって、当該加工の間は前記円筒状部の内径側の面には加工用工具を当接させない加工である請求項６記載の底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材の製造方法。
【請求項８】
請求項１記載の製造方法で製造したことを特徴とする有底円筒状部材。
【請求項９】
請求項２又は３記載の製造方法で製造したことを特徴とする有底薄肉延伸円筒状部材。
【請求項１０】
請求項４又は５記載の製造方法で製造したことを特徴とする底部円板状有底円筒状部材。
【請求項１１】
請求項６又は７記載の製造方法で製造したことを特徴とする底部円板状有底薄肉延伸円筒状部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２０１２−１２５７７７（Ｐ２０１２−１２５７７７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７３７５（Ｐ２０１０−２７７３７５）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（５１０３２８６３０）株式会社東亜鍛工所 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（５１０３２８６３０）株式会社東亜鍛工所 (1)
【Ｆターム（参考）】
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