JP4856425B2 - 据え込み加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両（自動車や鉄道車両等）用アーム、ピストン、コンロッドなどの様々な製品を製作する際に用いられる据え込み加工方法及び据え込み加工装置に関する。

一般に据え込み加工では、加工時に棒状の素材が座屈すると、その据え込み加工品は形状不良となり、製品としての価値が損なわれる。そこで、座屈を防止するため、従来、例えば図１０に示した据え込み加工方法が提案されている（例えば、特許文献１−５）。

すなわち、棒状の素材（１０１）の拡径予定部（１０２）をガイド（１１０）の挿通孔（１１１）内に軸方向にスライド移動可能に挿通配置して、素材（１０１）の拡径予定部（１０２）を座屈阻止状態に挿通孔（１１１）内で保持する。また、ガイド（１１０）の先端部（１１２）を受けダイ（成形ダイ）（１１５）の成形キャビティ（１１７）内に挿入し、成形キャビティ（１１７）の開口部をガイド（１１０）の先端部（１１２）で閉塞する。また、ガイド（１１０）の先端面（１１４）の素材出口部（１１３）から突出する素材（１０１）の突出部を受けダイ（１１５）の受け面（１１６）で受ける。次いで、素材（１０１）を加圧手段（１２０）のパンチ（１２１）により軸方向に加圧しながら、ガイド（１１０）を素材（１０１）の拡径予定部（１０２）の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイド（１１０）の先端面（１１４）と受けダイ（１１５）の受け面（１１６）との間に露出する素材（１０１）の拡径予定部（１０２）を、成形キャビティ（１１７）内において拡径し、該拡径予定部（１０２）の材料を成形キャビティ（１１７）内に充填するという据え込み加工方法である。
特開昭４８−６２６４６号公報 特開平９−２５３７８２号公報 特表平７−５０６７６８号公報 特開２００５−５９０９７号公報 特開２００５−１４４５５４号公報

而して、上記の従来の据え込み加工方法は次の難点があった。

上記従来の据え込み加工方法では、加工時にガイド（１１０）の先端部（１１２）に非常に大きな成形荷重が加わる。しかるに、ガイド（１１０）の先端部（１１２）は、成形キャビティ（１１７）内に挿入される部位であるため比較的小径に形成される。そのため、据え込み加工を繰り返し行った場合にガイド（１１０）の先端部（１１２）が疲労破壊するなど、ガイド（１１０）の耐久性が悪かった。

本発明は、上述した難点を解消するためになされたもので、その目的は、ガイドの耐久性の向上を図ることができる据え込み加工方法、及び該据え込み加工方法に用いられる据え込み加工装置を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ 棒状の素材の拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
ガイドの先端面に対向して配置された受け面を有する受けダイと、
受けダイの受け面の径方向外側において該受け面を包囲する状態で受け面に対して軸方向に移動可能に配置された筒状の周壁部材と、を用い、
素材の拡径予定部をガイドの挿通孔内に配置するとともに、ガイドの素材出口部から突出する素材の拡径予定部の突出部を受けダイの受け面で受ける受け工程と、
前記受け工程の後で、素材の拡径予定部を軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させるとともに、周壁部材をガイドの先端面に素材出口部を包囲するように当接させた状態でガイドの動きに追従移動させることによって、ガイドの先端面と受けダイの受け面と周壁部材の内周面とで形成された成形キャビティ内において、ガイドの先端面と受けダイの受け面との間に露出する素材の拡径予定部を拡径し、該拡径予定部の材料を成形キャビティ内に充填する拡径工程と、
を備えていることを特徴とする据え込み加工方法。

［２］ 前記拡径工程では、素材の拡径予定部の材料を成形キャビティ内に、その隅部に拡径予定部の材料が充填されていない未充填部が残存する状態に充填し、
前記拡径工程の後で、成形キャビティ内の材料をガイドの先端面で加圧することにより、成形キャビティ内の未充填部に材料を充填する加圧工程を備えている請求項１記載の据え込み加工方法。

［３］ 周壁部材は、ガイドの先端面に素材出口部を包囲するように一体に設けられている請求項１又は２記載の据え込み加工方法。

［４］ 素材は鉄系材料からなる請求項１〜３のいずれか１項記載の据え込み加工方法。

［５］ 棒状の素材の軸方向両側部のそれぞれの拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられた２個のガイドと、
軸方向両端部にそれぞれ受け面が設けられるとともに、素材の軸方向中間部の非拡径予定部を座屈阻止状態に保持する保持孔が両受け面を連通して設けられ、且つ、各受け面が対応するガイドの先端面に対向して配置された受けダイと、
受けダイの各受け面の径方向外側において該受け面を包囲する状態で受け面に対して軸方向に移動可能に配置された２個の筒状の周壁部材と、を用い、
素材の非拡径予定部を受けダイの保持孔内に配置するとともに、素材の各拡径予定部を対応するガイドの挿通孔内に配置し、各ガイドの素材出口部から突出する素材の各拡径予定部の突出部を受けダイの対応する受け面で受ける受け工程と、
前記受け工程の後で、素材の両拡径予定部をそれぞれ軸方向に同時に加圧しながら、各ガイドを素材の対応する拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させるとともに、各周壁部材をガイドの先端面に素材出口部を包囲するように当接させた状態でガイドの動きに追従移動させることによって、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け面と対応する周壁部材の内周面とで形成された成形キャビティ内において、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け面との間に露出する素材の両拡径予定部を同時にそれぞれ拡径し、該各拡径予定部の材料を対応する成形キャビティ内に充填する拡径工程と、
を備えていることを特徴とする据え込み加工方法。

［６］ 前記拡径工程では、素材の各拡径予定部の材料を対応する成形キャビティ内に、その隅部に拡径予定部の材料が充填されていない未充填部が残存する状態に充填し、
前記拡径工程の後で、各成形キャビティ内の材料を対応するガイドの先端面で加圧することにより、各成形キャビティ内の未充填部に材料を充填する加圧工程を備えている請求項５記載の据え込み加工方法。

［７］ 各周壁部材は、対応するガイドの先端面に素材出口部を包囲するように一体に設けられている請求項５又は６記載の据え込み加工方法。

［８］ 素材は鉄系材料からなる請求項５〜７のいずれか１項記載の据え込み加工方法。

［９］ 棒状の素材の拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
ガイドの先端面に対向して配置され、ガイドの素材出口部から突出する素材の拡径予定部の突出部を受ける受け面を有する受けダイと、
ガイドの挿通孔内に配置された素材の拡径予定部を軸方向に加圧する加圧手段と、
ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させるガイド駆動手段と、
受けダイの受け面の径方向外側において該受け面を包囲するとともに、ガイドの先端面に素材出口部を包囲するように当接された状態で、ガイドの動きに追従移動可能に配置され、ガイドの先端面と受けダイの受け面と内周面とで成形キャビティを形成する筒状の周壁部材と、
を備えていることを特徴とする据え込み加工装置。

［１０］ 周壁部材は、ガイドの先端面に素材出口部を包囲するように一体に設けられている請求項９記載の据え込み加工装置。

［１１］ 周壁部材は、ガイドとは別体のものであり、
周壁部材をガイドの動きに追従移動させる周壁部材駆動手段を、ガイド駆動手段とは別に備えている請求項９記載の据え込み加工装置。

［１２］ 棒状の素材の軸方向両側部のそれぞれの拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられた２個のガイドと、
軸方向両端部にそれぞれ、各ガイドの素材出口部から突出する素材の拡径予定部の突出部を受ける受け面が設けられるとともに、素材の軸方向中間部の非拡径予定部を座屈阻止状態に保持する保持孔が両受け面を連通して設けられ、且つ、各受け面が対応するガイドの先端面に対向して配置された受けダイと、
各ガイドの挿通孔内に配置された素材の拡径予定部を軸方向に加圧する２個の加圧手段と、
各ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させる２個のガイド駆動手段と、
受けダイの各受け面の径方向外側において該受け面を包囲するとともに、ガイドの先端面に素材出口部を包囲するように当接された状態で、ガイドの動きに追従移動可能に配置され、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け面と内周面とで成形キャビティを形成する２個の筒状の周壁部材と、
を備えていることを特徴とする据え込み加工装置。

［１３］ 各周壁部材は、対応するガイドの先端面に素材出口部を包囲するように一体に設けられている請求項１２記載の据え込み加工装置。

［１４］ 各周壁部材は、対応するガイドとは別体のものであり、
各周壁部材を対応するガイドの動きに追従移動させる２個の周壁部材駆動手段を、２個のガイド駆動手段とは別に備えている請求項１２記載の据え込み加工装置。

本発明は以下の効果を奏する。

［１］の発明によれば、拡径工程では、ガイドの先端部を成形キャビティ内に挿入しなくても拡径を行うことができる。そのため、ガイドの先端部を大径に形成可能であり、もってガイドの耐久性の向上を図ることができる。

［２］の発明によれば、拡径工程では、素材の拡径予定部の材料を成形キャビティ内に、その隅部に未充填部が残存する状態に充填することにより、拡径工程での成形荷重を低減できる。

さらに、加圧工程では、成形キャビティ内の未充填部に材料を充填することにより、欠肉のない据え込み加工品を製作できる。

［３］の発明によれば、周壁部材はガイドの先端面に素材出口部を包囲するように一体に設けられている。したがって、ガイドを移動させることにより周壁部材がガイドの動きに追従移動するので、周壁部材の追従移動を容易に且つ確実に行うことができる。

さらに、必ずしも周壁部材をガイドの動きに追従移動させる周壁部材駆動手段を要しないので、据え込み加工装置の構成の簡素化を図ることができる。

［４］の発明によれば、素材が鉄系材料からなる場合であっても、ガイドを繰り返し使用することが可能となる。

［５］の発明によれば、［１］の発明と同様の効果を奏する。さらに、軸方向両側部に拡径部が形成された据え込み加工品を能率良く製作できる。

［６］の発明によれば、［２］の発明と同様の効果を奏する。

［７］の発明によれば、［３］の発明と同様の効果を奏する。

［８］の発明によれば、［４］の発明と同様の効果を奏する。

［９］〜［１１］の発明によれば、［１］〜［４］のいずれかの発明に係る据え込み加工方法に好適に用いられる据え込み加工装置を提供できる。

［１２］〜［１４］の発明によれば、［５］〜［８］のいずれかの発明に係る据え込み加工方法に好適に用いられる据え込み加工装置を提供できる。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜図５は、本発明の第１実施形態に係る据え込み加工装置及び据え込み加工方法を説明する図である。

図１において、（１０Ａ）は本発明の第１実施形態の据え込み加工装置、（１）は棒状の素材である。

図５において、（７）は本実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）を用いて製作された据え込み加工品である。この据え込み加工品（７）は、棒状の軸部（９）の軸方向両側部にそれぞれ円柱状の拡径部（８）が一体に形成されたものである。軸部（９）は真直である。各拡径部（８）はその周方向においてに均一に肉厚が増加するように形成されている。

この据え込み加工品（７）は、例えば、自動車や鉄道車両等の車両用アームとして用いられるものであり、その拡径部（８）は他の部材と連結される連結部に対応している。なお本発明では、据え込み加工品（７）は、車両用アームとして用いられるものであっても良いし、その他に、例えば、コンプレッサ用双頭ピストンとして用いられるものであっても良いし、その他の製品として用いられるものであっても良い。したがって、本実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）は、車両用アーム、双頭ピストン等の据え込み加工品（７）の製造装置としても捉えることができるし、また本実施形態の据え込み加工方法は、据え込み加工品（７）の製造方法としても捉えることができる。

素材（１）は、図１に示すように棒状のものであり、詳述すると真直な中実の丸棒状のものである。素材（１）は金属材からなり、詳述すると、鋼（例：ステンレス鋼）等の鉄系材料からなるものである。素材（１）の断面形状は円形状であり、素材（１）の直径はその軸方向において一定に設定されている。

この素材（１）の軸方向中間部は非拡径予定部（５）である。また、素材（１）の非拡径予定部（５）に対して軸方向両側の部位、すなわち素材（１）の軸方向両側部は、それぞれ拡径予定部（２）である。そして、素材（１）の非拡径予定部（５）が据え込み加工品（７）の軸部（９）に対応しており、素材（１）の拡径予定部（２）を拡径した部位が据え込み加工品（７）の拡径部（８）に対応している。

なお本発明では、素材（１）の材料は鉄系材料であることに限定されるものではなく、例えば、真鍮、銅（その合金を含む。）、アルミニウム（その合金を含む。）であっても良いし、その他の金属材料であっても良い。また、素材（１）の断面形状は円形状であることに限定されるものではなく、その他に、例えば、四角形状や六角形状等の多角形状であっても良い。また、素材（１）は、例えば、押出材からなるものであっても良いし、プロペルチ法で製作された連続鋳造圧延材等の圧延材からなるものであっても良いし、その他の方法で製作されたものであっても良い。

素材（１）の長さは例えば６０〜３５０ｍｍであり、直径は例えば６〜４０ｍｍである。また、据え込み加工品（７）において、各拡径部（８）の直径は例えば２０〜６０ｍｍであり、各拡径部（８）の長さは例えば３０〜８０ｍｍであり、軸部（９）の長さは例えば１０〜２００ｍｍである。ただし本発明では、素材（１）の寸法及び据え込み加工品（７）の各部位の寸法は、上記の寸法であることに限定されるものではない。例えば、車両用アーム等の所望する製品の製作に合わせて本発明の目的が達せられるように素材（１）の寸法及び据え込み加工品（７）の各部位の寸法は設定することができる。

第１実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）は、図１に示すように、２個のガイド（２０）（２０）と、受けダイ（１１）と、２個の筒状の周壁部材（３０）（３０）と、２個の加圧手段（４０）（４０）と、２個のガイド駆動手段（４５）（４５）とを備えるとともに、更に、両ガイド駆動手段（４５）（４５）とは別に２個の周壁部材駆動手段（３５）（３５）を備えている。

２個のガイド（２０）（２０）は互いに同一構成である。各ガイド（２０）の先端部（２１）の断面形状は円形状である。ガイド（２０）は、素材（１）の対応する拡径予定部（２）を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔（２３）を有している。この挿通孔（２３）はガイド（２０）の後端面の中央部から先端面（２２）の中央部に軸方向に貫通して設けられている。したがって、ガイド（２０）の先端面（２２）の中央部には、この挿通孔（２３）の一端開口部からなる素材出口部（２４）が形成されている。

ガイド（２０）の挿通孔（２３）は、該挿通孔（２３）内に挿通配置された素材（１）の拡径予定部（２）を後述する成形キャビティ（１７）へ案内するためのものである。

ガイド（２０）の挿通孔（２３）の断面形状は、素材（１）の拡径予定部（２）の断面形状に対応した形状であり、即ち円形状である。また、挿通孔（２３）の直径は素材（１）の拡径予定部（２）の直径と同寸乃至若干大寸に設定されており、これにより、挿通孔（２３）内に素材（１）の拡径予定部（２）が座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通配置されるように挿通孔（２３）が構成されている。

受けダイ（１１）は、その軸方向両端部にそれぞれ受け面（１２）が設けられている。各受け面（１２）は、対応するガイド（２０）の素材出口部（２４）から突出する素材（１）の拡径予定部（２）の突出部（３）を受けるものであり、詳述すると、素材（１）の各拡径予定部（２）の拡径工程時に該拡径予定部（２）の材料を受けるものである。各受け面（１２）は、対応するガイド（２０）の先端面（２２）に対向して配置されている。また、受け面（１２）は、円形状であって、成形キャビティ（１７）の底面に対応するものである。

さらに、この受けダイ（１１）には、その軸方向に延びた保持孔（１３）が両受け面（１２）（１２）の中央部を連通して設けられている。そのため、各受け面（１２）の中央部には、保持孔（１３）の端部開口が形成されている。この保持孔（１３）は、素材（１）の非拡径予定部（５）を座屈阻止状態に挿通保持するものである。なお、この保持孔（１３）は、素材（１）を受け面（１２）に固定状態に取り付けるための素材取付け孔としても捉えることができる。

保持孔（１３）の断面形状は素材（１）の非拡径予定部（５）の断面形状に対応した形状であり、即ち円形状である。また、保持孔（１３）の直径は、素材（１）の非拡径予定部（５）の直径と略同寸（同寸）に設定されている。

さらに、受けダイ（１１）は、保持孔（１３）を縦断する分割面（図示せず）で２個に分割されている。そして、受けダイ（１１）の２個の分割片における保持孔（１３）分割溝部の間に素材（１）の非拡径予定部（５）を配置し、次いで２個の分割片を相互に組み合わせて一体化することにより、保持孔（１３）内に素材（１）の非拡径予定部（５）が若干きつく配置される。これにより、素材（１）の非拡径予定部（５）が保持孔（１３）内で座屈阻止状態に且つ軸方向移動阻止状態に拘束保持される。

２個の加圧手段（４０）（４０）は互いに同一構成である。各加圧手段（４０）は、ガイド（２０）の挿通孔（２３）内に挿通配置された素材（１）の拡径予定部（２）を軸方向に加圧するものである。この加圧手段（４０）は、パンチ（４１）と、該パンチ（４１）を駆動させるパンチ駆動源（４２）とを有している。そして、パンチ（４１）をパンチ駆動源（４２）によって駆動させることにより、素材（１）の拡径予定部（２）をその端部からパンチ（４１）で軸方向に加圧するように構成されている。パンチ駆動源（４２）として、例えば流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ等）が用いられる。

２個のガイド駆動手段（４５）（４５）は互いに同一構成である、各ガイド駆動手段（４５）は、ガイド（２０）を素材（１）の対応する拡径予定部（２）の加圧手段（４０）による加圧方向とは反対方向に移動させるものであり、ガイド（２０）に接続されている。このガイド駆動手段（４５）の駆動源として、例えば流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ等）が用いられる。

２個の周壁部材（３０）（３０）は互いに同一構成である。各周壁部材（３０）は円筒状のものであり、周壁部材（３０）の内周面（３１）は成形キャビティ（１７）の周面に対応している。また、周壁部材（３０）は、ガイド（２０）とは別体のものであり、また軸に沿って（即ち縦に）２個に分割されているものである。

周壁部材（３０）は、受けダイ（１１）の受け面（１２）の径方向外側において該受け面（１２）を包囲する状態で、受け面（１２）に対して軸方向に移動可能に配置されている。さらに、周壁部材（３０）は、ガイド（２０）の先端面（２２）の周縁部に素材出口部（２４）を包囲するように当接して配置されている。そして、この状態において、ガイド（２０）の先端面（２２）と受けダイ（１１）の受け面（１２）と周壁部材（３０）の内周面（３１）とによって、素材（１）の拡径予定部（２）を設計形状（即ち円柱状）に成形する閉塞状の成形キャビティ（１７）が区画形成されている。さらに、周壁部材（３０）は、ガイド（２０）の先端面（２２）の周縁部に素材出口部（２４）を包囲するように当接された状態でガイド（２０）の動きに追従移動可能に配置されている。

２個の周壁部材駆動手段（３５）（３５）は互いに同一構成である。各周壁部材駆動手段（３５）は、周壁部材（３０）を対応するガイド（２０）の動きに追従移動させるものであり、受けダイ（１１）の内部に配置されるとともに、周壁部材（３０）に接続されている。周壁部材手動手段（３５）の駆動源として、流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ）、ガススプリング等が用いられ、その他に、例えば、駆動モータにより周壁部材（３０）を移動させるように構成されていても良い。

なお、（１５）は、互いに対応する周壁部材（３０）及びガイド（２０）を保持する、受けダイ（１１）のホルダー部である。

次に、第１実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）を用いた据え込み加工方法を以下に説明する。

まず、図１に示すように、素材（１）の非拡径予定部（５）を受けダイ（１１）の保持孔（１３）内に挿通配置する。これにより、素材（１）の非拡径予定部（５）が保持孔（１３）内で座屈阻止状態に且つ軸方向移動阻止状態に保持される。さらに、素材（１）の各拡径予定部（２）を対応するガイド（２０）の挿通孔（２３）内に挿通配置し、各ガイド（２０）の素材出口部（２４）から突出する素材（１）の各拡径予定部（２）の突出部（３）を受けダイ（１１）の対応する受け面（１２）で受ける［受け工程］。

また、このとき、各周縁部材（３０）を対応するガイド（２０）の先端面（２１）の周縁部に素材出口部（２４）を包囲するように面接触状態に当接（好ましくは圧接）させる。

次いで、素材（１）の両拡径予定部（２）（２）をそれぞれ対応する加圧手段（４０）のパンチ（４１）によって軸方向に同時に加圧しながら、各ガイド（２０）をガイド駆動手段（４５）によって素材（１）の対応する拡径予定部（２）の加圧方向とは反対方向に同時に移動させるとともに、各周壁部材（３０）を対応するガイド（２０）の先端面（２２）の周縁部に素材出口部（２４）を包囲するように当接させた状態で周壁部材駆動手段（３５）によってガイド（２０）の動きに追従させて同時に移動させる。これにより、図２に示すように、各ガイド（２０）の先端面（２２）と受けダイ（２１）の対応する受け面（１２）と周壁部材（３０）の内周面（３１）とで形成された閉塞状の成形キャビティ（１７）内において、各ガイド（２０）の先端面（２２）と受けダイ（１１）の対応する受け面（１２）との間に露出する素材（１）の両拡径予定部（２）（２）を同時にそれぞれ拡径し、該各拡径予定部（２）の材料を対応する成形キャビティ（１７）内に、その隅部に拡径予定部（２）の材料が充填されていない未充填部（１８）が残存する状態に充填する［拡径工程］。

この拡径工程では、素材（１）の各拡径予定部（２）を軸方向に加圧しながらガイド（２０）を加圧方向とは反対方向に移動させることに伴い、図２に示すように、素材（１）の各拡径予定部（２）の材料は成形キャビティ（１７）内に逐次充填されていく。また、成形キャビティ（１７）内における受けダイ（１１）側の隅部とガイド（２０）側の隅部とには、それぞれ、素材（１）の拡径予定部（２）の材料が充填されていない未充填部（１８）が残存している。

そして、図３に示すように、素材（１）の各拡径予定部（２）の全部が対応する成形キャビティ（１７）内において拡径されて、各拡径予定部（２）の全材料が成形キャビティ（１７）内に充填されたとき、ガイド（２０）の移動及びパンチ（４１）による加圧を停止する。

次いで、図４に示すように、各成形キャビティ（１７）内の材料を軸方向に加圧（即ち圧縮）するため、対応するガイド（２０）、パンチ（４１）及び周壁部材（３０）を互いに同じ速さで移動させ、パンチ（４１）とガイド（２０）の先端面（２２）で成形キャビティ（１７）内の材料を加圧する。これにより、各成形キャビティ（１７）内の未充填部（１８）に材料を充填し、各成形キャビティ（１７）内に材料を完全に充満する［加圧工程］。なお、両成形キャビティ（１７）（１７）内の材料の加圧は同時に行われる。

この加圧工程では、ガイド（２０）の先端面（２２）による成形キャビティ（１７）内の材料の加圧は、ガイド駆動手段（４５）を逆駆動させてガイド（２０）を拡径工程の時とは逆の方向に移動させることにより、行われる。また、パンチ（４１）による成形キャビティ（１７）内の材料の加圧は、パンチ駆動源（４２）を駆動させることで行われる。また、周壁部材（３０）の移動は、周壁部材駆動手段（３５）を逆駆動させて周壁部材（３０）を拡径工程の時とは逆の方向に移動させることにより、行われる。

次いで、受けダイ（１１）と両周壁部材（３０）（３０）を２個に分割して素材（１）を受けダイ（１１）の保持孔（１３）及び両成形キャビティ（１７）（１７）内から取り出すことにより、図５に示した据え込み加工品（７）が得られる。

こうして得られた据え込み加工品（７）において、所望する製品の最終形状に形成するため、必要に応じてバリ取り加工等の様々な加工がこの据え込み加工後に施される。

この据え込み加工方法では、パンチ（４１）による素材（１）の拡径予定部（２）の加圧開始時、すなわち素材（１）の拡径予定部（２）の拡径開始時では、ガイド（２０）の先端面（２２）と受けダイ（１１）の受け面（１２）との間に露出する素材（１）の拡径予定部（２）の長さは、該拡径予定部（２）の座屈限界長さ以下（好ましくは座屈限界長さ未満）に設定されている。

また、この据え込み加工方法では、パンチ（４１）による素材（１）の拡径予定部（２）の加圧開始時からガイド（２０）の移動開始時までの間に、タイムラグを設定しても良い。こうすることにより、拡径初期時に拡径予定部（２）の断面積が増大するので、座屈を更に確実に防止できる。

而して、上記第１実施形態の据え込み加工方法は、次の利点がある。

すなわち、この据え込み加工方法の拡径工程では、ガイド（２０）の先端部（２１）を成形キャビティ（１７）内に挿入しなくても、拡径を行うことができる。そのため、ガイド（２０）の先端部（２１）を大径に形成可能であり、もってガイド（２０）の耐久性を向上させることができる。したがって、従来の据え込み加工方法では、素材（１）が例えば鋼やステンレス鋼等の鉄系材料からなる場合には、素材（１）の変形抵抗が非常に大きいため、ガイド（２０）の先端部に非常に大きな成形荷重が加わり、ガイド（２０）の耐久性が悪かったが、本実施形態の据え込み加工方法では、ガイド（２０）の先端部（２１）を大径に形成可能なので、ガイド（２０）の先端部（２１）の高強度化を図ることができ、もって、素材（１）が鉄系材料からなる場合であっても、ガイド（２０）を繰り返し使用することが可能となる。

さらに、拡径工程では、素材（１）の拡径予定部（２）の材料を成形キャビティ（１７）内に、その隅部に未充填部（１８）が残存する状態に充填するので、拡径工程での成形荷重を低減できる。

さらに、加圧工程では、成形キャビティ（１７）内の未充填部（１８）に材料を充填するので、欠肉のない据え込み加工品（７）を製作できる。

なお、本発明の据え込み加工方法では、加圧工程は必須の工程ではない。すなわち、拡径工程において、素材（１）の拡径予定部（２）の材料を成形キャビティ（１７）内に未充填部（１８）が若干残存する状態に充填し、その後、加圧工程を行わないで、素材（１）を受けダイ（１１）の保持孔（１３）及び両成形キャビティ（１７）（１７）内から取り出し、据え込み加工品を得ても良い。この据え込み加工品は、例えば、所望する製品のプリフォームとして使用される。ただし、この方法の場合、拡径工程において成形荷重が高くなり、その結果、受けダイ（１１）、ガイド（２０）及び周壁部材（３０）の耐久性が悪化する。したがって、本実施形態のように、拡径工程では、素材（１）の拡径予定部（２）の材料を成形キャビティ（１７）内に未充填部（１８）が残存する状態に充填し、その後、加圧工程において成形キャビティ（１７）内の未充填部（１８）に材料を充填することが望ましい。

さらに、拡径工程では、素材（１）の両拡径予定部（２）（２）を同時にそれぞれ拡径するので、軸方向両側部にそれぞれ拡径部（８）（８）が形成された据え込み加工品（７）を能率良く製作できる。

図６〜図９は、本発明の第２実施形態に係る据え込み加工装置及び据え込み加工方法を説明する図である。

図６において、（１０Ｂ）は本発明の第２実施形態の据え込み加工装置である。この据え込み加工装置（１０Ｂ）を用いて製作される据え込み加工品は、上記第１実施形態と同じく図５に示した据え込み加工品（７）である。この据え込み加工装置（１０Ｂ）の構成について、上記第１実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）とは相違する構成を中心に以下に説明する。

本第２実施形態の据え込み加工装置（１０Ｂ）では、各周壁部材（３０）は、対応するガイド（２０）の先端面（２２）の周縁部に素材出口部（２４）を包囲するように一体に設けられており、詳述すると一体に形成されている。また、周壁部材（３０）は分割されていない。

また、据え込み加工装置（１０Ｂ）は、周壁部材駆動手段をガイド駆動手段（４５）とは別に備えておらず、すなわち、ガイド駆動手段（４５）を駆動させることにより、周壁部材（３０）がガイド（２０）の動きに追従移動するように構成されている。

本第２実施形態の据え込み加工装置（１０Ｂ）の他の構成は、上記第１実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）と同じである。

次に、第２実施形態の据え込み加工装置（１０Ｂ）を用いた据え込み加工方法について、上記第１実施形態の据え込み加工方法とは相違する点を中心に以下に説明する。

本第２実施形態では、受け工程は、上記第１実施形態と同様に行われる。

拡径工程は、周壁部材（３０）の追従移動を周壁部材駆動手段により行うのではなくガイド駆動手段（４５）により行う。その他は上記第１実施形態と同様に行われる。

すなわち、素材（１）の両拡径予定部（２）（２）をそれぞれ対応する加圧手段（４０）のパンチ（４１）により軸方向に同時に加圧しながら、各ガイド（２０）をガイド駆動手段（４５）によって素材（２）の対応する拡径予定部（２）の加圧方向とは反対方向に同時に移動させる。このとき、各周壁部材（３０）は、対応するガイド（２０）の先端面（２２）に一体に設けられているので、ガイド（２０）の動きに追従移動される。これにより、図７に示すように、各ガイド（２０）の先端面（２２）と受けダイ（１１）の対応する受け面（１２）と周壁部材（３０）の内周面（３１）とで形成された閉塞状成形キャビティ（１７）内において、各ガイド（２０）の先端面（２２）と受けダイ（１１）の対応する受け面（１２）との間に露出する素材（１）の両拡径予定部（２）（２）を同時にそれぞれ拡径し、該各拡径予定部（２）の材料を対応する成形キャビティ（１７）内に、その隅部に拡径予定部（２）の材料が充填されていない未充填部（１８）が残存する状態に充填する［拡径工程］。

そして、図８に示すように、素材（１）の各拡径予定部（２）の全部が対応する成形キャビティ（１７）内において拡径されて、各拡径予定部（２）の全材料が成形キャビティ（１７）内に充填されたとき、ガイド（２０）の移動及びパンチ（４１）による加圧を停止する。

次いで、図９に示すように、各成形キャビティ（１７）内の材料を軸方向に加圧（即ち圧縮）するため、対応するガイド（２０）、パンチ（４１）及び周壁部材（１８）を互いに同じ速さで移動させ、パンチ（４１）とガイド（２０）の先端面（２２）で成形キャビティ（１７）内の材料を加圧する。これにより、各成形キャビティ（１７）内の未充填部（１８）に材料を充填し、各成形キャビティ（１７）内に材料を完全に充満する［加圧工程］。なお、両成形キャビティ（１７）（１７）内の材料の加圧は同時に行われる。

次いで、受けダイ（１１）を２個に分割して素材（１）を受けダイ（１１）の保持孔（１３）及び両成形キャビティ（１７）（１７）内から取り出すことにより、図５に示した据え込み加工品（７）が得られる。

こうして得られた据え込み加工品（７）においては、所望する製品の最終形状に形成するため、必要に応じてバリ取り加工等の様々な加工が、この据え込み加工後に施される。

而して、本第２実施形態の据え込み加工方法は、上記第１実施形態の据え込み加工方法に加えて更に次の利点がある。

すなわち、周壁部材（３０）はガイド（２０）の先端面（２２）の周縁部に素材出口部（２４）を包囲するように一体に設けられている。したがって、ガイド（２０）をガイド駆動手段（４５）によって移動させることにより、周壁部材（３０）がガイド（２０）の動きに追従移動するので、周壁部材（３０）の追従移動を容易に且つ確実に行うことができる。

さらに、周壁部材（３０）をガイド（２０）の動きに追従移動させる周壁部材駆動手段を必要としないので、据え込み加工装置（１０Ｂ）の構成の簡素化を図ることができる。

以上で本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。

例えば、第２実施形態では、周壁部材（３０）はガイド（２０）の先端面（２２）に一体に形成されているが、本発明では、これ以外に、例えば周壁部材（３０）がガイド（２０）の先端面（２２）にネジやボルト等の連結部材によって連結一体化されていても良いし、その他の手段（例：溶接）により一体化されていても良い。

また、上記実施形態では、受けダイ（１１）の保持孔（１３）内に素材（１）の非拡径予定部（５）を配置することにより、ガイド（２０）の素材出口部（２４）から突出する素材（１）の突出部（３）を受けダイ（１１）の受け面（１２）で受けている（図１及び図６参照）。しかるに本発明では、その他に、例えば、受けダイ（１１）は保持孔（１３）を備えておらず、ガイド（２０）の素材出口部（２４）から突出する素材（１）の突出部（３）の端部を、受けダイ（１１）の受け面（１２）に当接（好ましくは圧接）させることにより、素材（１）の突出部（３）を受けダイ（１１）の受け面（１２）で受けるようにしても良い。

また、上記実施形態では、加圧手段（４０）はパンチ（４１）を有するものであるが、本発明では、加圧手段（４０）はパンチ（４１）を有するものに限定されるものではなく、その他に、例えば、素材（１）を把持する把持部を有するとともに、素材（１）を把持部で把持した状態で、素材（１）の拡径予定部（２）が軸方向に加圧されるように把持部を移動させるように構成されたものであっても良いし、その他の加圧手段であっても良い。

また、上記実施形態では、素材（１）の拡径予定部（２）は二箇所であるが、本発明では、素材（１）の拡径予定部（２）は、その他に、例えば、素材（１）の軸方向一側部又は軸方向中間部等の一箇所だけであっても良い。この場合には、受けダイ（１１）の受け面（１２）、周壁部材（３０）、ガイド（２０）の個数はそれぞれ１個で良い。

また、本発明では、周壁部材（３０）は、円筒状であっても良いし、楕円筒状であっても良いし、角筒状であっても良いし、その他の形状の筒状であっても良い。

もとより、本発明に係る据え込み加工方法及び据え込み加工装置は、車両用アームを製作する際に用いられるものであることに限定されるものではなく、様々な製品を製作する際に用いられ、例えば、コンロッド、双頭ピストン、鍛造用素材を製作する際に用いられるものであっても良い。

本発明は、車両（自動車や鉄道車両等）用アーム、ピストン、コンロッドなどの様々な製品を製作する際に用いられる据え込み加工方法及び据え込み加工装置に利用可能である。

本発明の第１実施形態に係る据え込み加工装置を示す、素材を拡径する前の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 素材の拡径予定部を拡径する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 素材の拡径予定部を拡径したときの状態における同据え込み加工装置の断面図である。 成形キャビティ内の材料を加圧した状態における同据え込み加工装置の断面図である。 同据え込み加工装置を用いて製作された据え込み加工品の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る据え込み加工装置を示す、素材を拡径する前の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 素材の拡径予定部を拡径する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 素材の拡径予定部を拡径したときの状態における同据え込み加工装置の断面図である。 成形キャビティ内の材料を加圧した状態における同据え込み加工装置の断面図である。 従来の据え込み加工方法を説明するための据え込み加工装置の断面図である。

符号の説明

１…素材
２…拡径予定部
３…突出部
５…非拡径予定部
７…据え込み加工品
８…拡径部
１０Ａ、１０Ｂ…据え込み加工装置
１１…受けダイ
１２…受け面
１３…保持孔
１７…成形キャビティ
１８…未充填部
２０…ガイド
２１…先端部
２２…先端面
２３…挿通孔
２４…素材出口部
３０…周壁部材
３１…内周面
３５…周壁部材駆動手段
４０…加圧手段
４１…パンチ
４５…ガイド駆動手段

Claims (8)

1. 棒状の素材の軸方向両側部のそれぞれの拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられた２個のガイドと、
   軸方向両端部にそれぞれ受け面が設けられるとともに、素材の軸方向中間部の非拡径予定部を座屈阻止状態に保持する保持孔が両受け面を連通して設けられ、且つ、各受け面が対応するガイドの先端面に対向して配置された受けダイと、
   受けダイの各受け面の径方向外側において該受け面を包囲する状態で受け面に対して軸方向に移動可能に配置された２個の筒状の周壁部材と、を用い、
   素材の非拡径予定部を受けダイの保持孔内に配置するとともに、素材の各拡径予定部を対応するガイドの挿通孔内に配置し、各ガイドの素材出口部から突出する素材の各拡径予定部の突出部を受けダイの対応する受け面で受ける受け工程と、
   前記受け工程の後で、素材の両拡径予定部をそれぞれ軸方向に同時に加圧しながら、各ガイドを素材の対応する拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させるとともに、各周壁部材をガイドの先端面に素材出口部を包囲するように当接させた状態でガイドの動きに追従移動させることによって、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け面と対応する周壁部材の内周面とで形成された成形キャビティ内において、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け面との間に露出する素材の両拡径予定部を同時にそれぞれ拡径し、該各拡径予定部の材料を対応する成形キャビティ内に充填する拡径工程と、
   を備えていることを特徴とする据え込み加工方法。
2. 前記拡径工程では、素材の各拡径予定部の材料を対応する成形キャビティ内に、その隅部に拡径予定部の材料が充填されていない未充填部が残存する状態に充填し、
   前記拡径工程の後で、各成形キャビティ内の材料を対応するガイドの先端面で加圧することにより、各成形キャビティ内の未充填部に材料を充填する加圧工程を備えている請求項１記載の据え込み加工方法。
3. 各周壁部材は、対応するガイドの先端面に素材出口部を包囲するように一体に設けられている請求項１又は２記載の据え込み加工方法。
4. 素材は鉄系材料からなる請求項１〜３のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
5. 棒状の素材の拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
   ガイドの先端面に対向して配置され、ガイドの素材出口部から突出する素材の拡径予定部の突出部を受ける受け面を有する受けダイと、
   ガイドの挿通孔内に配置された素材の拡径予定部を軸方向に加圧する加圧手段と、
   ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させるガイド駆動手段と、
   受けダイの受け面の径方向外側において該受け面を包囲するとともに、ガイドの先端面に素材出口部を包囲するように当接された状態で、ガイドの動きに追従移動可能に配置され、ガイドの先端面と受けダイの受け面と内周面とで成形キャビティを形成する筒状の周壁部材と、
   を備えており、
   周壁部材は、ガイドとは別体のものであり、
   周壁部材をガイドの動きに追従移動させる周壁部材駆動手段を、ガイド駆動手段とは別に備えていることを特徴とする据え込み加工装置。
6. 棒状の素材の軸方向両側部のそれぞれの拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられた２個のガイドと、
   軸方向両端部にそれぞれ、各ガイドの素材出口部から突出する素材の拡径予定部の突出部を受ける受け面が設けられるとともに、素材の軸方向中間部の非拡径予定部を座屈阻止状態に保持する保持孔が両受け面を連通して設けられ、且つ、各受け面が対応するガイドの先端面に対向して配置された受けダイと、
   各ガイドの挿通孔内に配置された素材の拡径予定部を軸方向に加圧する２個の加圧手段と、
   各ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させる２個のガイド駆動手段と、
   受けダイの各受け面の径方向外側において該受け面を包囲するとともに、ガイドの先端面に素材出口部を包囲するように当接された状態で、ガイドの動きに追従移動可能に配置され、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け面と内周面とで成形キャビティを形成する２個の筒状の周壁部材と、
   を備えていることを特徴とする据え込み加工装置。
7. 各周壁部材は、対応するガイドの先端面に素材出口部を包囲するように一体に設けられている請求項６記載の据え込み加工装置。
8. 各周壁部材は、対応するガイドとは別体のものであり、
   各周壁部材を対応するガイドの動きに追従移動させる２個の周壁部材駆動手段を、２個のガイド駆動手段とは別に備えている請求項６記載の据え込み加工装置。

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