(57)【要約】【課題】引抜材に所望の硬度分布を設定可能な引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法を提供することを課題とする。【解決手段】  引抜ダイス３ｄは、アプローチ３０ｄと、アプローチ３０ｄの下流側に配置されるベアリング３１ｄと、を備える。引抜ダイス３ｄは、引抜素材９０ｄから引抜材９１ｄを成形する。ベアリング３１ｄの内周面と、引抜素材９０ｄの外周面と、の間の距離を加工量Ｌ１〜Ｌ３として、加工量Ｌ１〜Ｌ３の周方向分布は、引抜材９１ｄに所望の硬度分布を設定可能に、不均一に設定されている。アプローチ３０ｄのアプローチ角θ１〜θ２の周方向分布は、加工量Ｌ１〜Ｌ３の周方向分布に起因する引抜素材９０ｄの湾曲を抑制可能に、不均一に設定されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アプローチと、前記アプローチの下流側に配置されるベアリングと、を備え、引抜素材から引抜材を成形する引抜ダイスであって、
前記ベアリングの内周面と、前記引抜素材の外周面と、の間の距離を加工量として、
前記加工量の周方向分布は、前記引抜材に所望の硬度分布を設定可能に、不均一に設定されており、
前記アプローチのアプローチ角の周方向分布は、前記加工量の周方向分布に起因する前記引抜素材の湾曲を抑制可能に、不均一に設定されていることを特徴とする引抜ダイス。
【請求項２】
前記引抜素材は、大加工部と、前記大加工部よりも前記加工量が小さい小加工部と、を有し、
前記アプローチは、前記大加工部に接触する大加工部接触部と、前記小加工部に接触する小加工部接触部と、を有し、
前記大加工部接触部は、前記小加工部接触部よりも、前記アプローチ角が小さい請求項１に記載の引抜ダイス。
【請求項３】
前記引抜材の横断面は、異形状を呈している請求項１または請求項２に記載の引抜ダイス。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の引抜ダイスを用いて、引抜素材から引抜材を成形する引抜加工方法。
【請求項５】
引抜ダイスのベアリングの内周面と、前記引抜ダイスに導入される引抜素材の外周面と、の間の距離を加工量として、
前記引抜素材から成形される引抜材の硬度分布に応じて、前記加工量の周方向分布を不均一に設定する加工量設定ステップと、
前記加工量の周方向分布に応じて、前記引抜ダイスのアプローチ角の周方向分布を不均一に設定するアプローチ角設定ステップと、
を有する引抜ダイスの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、引抜加工に用いられる引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、棒材（引抜素材）から直動案内装置のレール（引抜材）を製造する、引抜加工方法が開示されている。引抜ダイスを通過する際、引抜素材は、径方向から圧縮され、軸方向に伸長する。このため、圧縮量つまり加工量に応じて引抜材に歪みが発生する。したがって、引抜材の硬度が上昇する。同文献記載の引抜加工方法によると、引抜加工時の加工硬化を利用して、引抜材の硬度を上昇させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３２８１２３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、特許文献１の引抜加工方法によると、引抜材全体の硬度を均一に上昇させることはできるものの、引抜材各所の硬度の上昇量を調整することができなかった。すなわち、引抜材に所望の硬度分布を設定することができなかった。また、最終部品の断面形状が、例えば上部と下部で異なる等、単純な点対称でない場合においては、当然の如く引抜材の部位によって、歪量（引抜の加工量）が異なることとなり、引抜ダイスの形状を工夫しないと湾曲が抑制できない場合がある。その一方で、ユーザーから部品に要求される強度を考慮した製品の硬さ規格を要求される場合がある。このような場合においては、硬さ規格を満足することを前提に湾曲の抑制を行わなければならず、ダイス形状の最適化がさらに難しくなる。そこで、本発明は、引抜により得られた加工硬化を利用した部品の高強度化をそのまま活かし、かつ引抜後の断面形状が単純な点対称でない等の理由で、部位により必要な歪量が同じとならないような部品を対象とし、引抜による湾曲を抑制しつつ、引抜材に所望の硬度分布を設定し、かつ設定した硬度範囲に制御可能な引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の引抜ダイスは、アプローチと、前記アプローチの下流側に配置されるベアリングと、を備え、引抜素材から引抜材を成形する引抜ダイスであって、前記ベアリングの内周面と、前記引抜素材の外周面と、の間の距離を加工量として、前記加工量の周方向分布は、前記引抜材に所望の硬度分布を設定可能に、不均一に設定されており、前記アプローチのアプローチ角の周方向分布は、前記加工量の周方向分布に起因する前記引抜素材の湾曲を抑制可能に、不均一に設定されていることを特徴とする。
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の引抜加工方法は、前記引抜ダイスを用いて、引抜素材から引抜材を成形することを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の引抜ダイスの設計方法は、引抜ダイスのベアリングの内周面と、前記引抜ダイスに導入される引抜素材の外周面と、の間の距離を加工量として、前記引抜素材から成形される引抜材の硬度分布に応じて、前記加工量の周方向分布を不均一に設定する加工量設定ステップと、前記加工量の周方向分布に応じて、前記引抜ダイスのアプローチ角の周方向分布を不均一に設定するアプローチ角設定ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
加工量が大きい部分は、加工量が小さい部分と比較して、硬度が高くなりやすい。このため、本発明の引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法によると、加工量の周方向分布により、引抜材に所望の硬度分布を設定することができる。
【０００９】
加工量が大きい部分は、加工量が小さい部分と比較して、軸方向に伸長しやすい。このため、引抜素材に軸方向伸長量の差が発生しやすい。したがって、軸方向伸長量が小さい方に、引抜素材が湾曲しやすい。この点、本発明の引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法によると、アプローチ角の周方向分布により、引抜素材の湾曲を抑制することができる。このアプローチ角の周方向分布の調整と、前記加工量の周方向分布の調整の最適な組合せにより、例えば部品上部と下部で形状が異なる等のように、ダイス形状の工夫なしには、湾曲を抑制できないような場合であっても、湾曲を抑制しつつ、所定の硬度範囲となるよう、加工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法が用いられる生産ラインの模式図である。
【図２】図２は、最終パス後の引抜材の斜視図である。
【図３】図３は、最終パス前の引抜素材の横断面図である。
【図４】図４は、硬度範囲と、引抜素材の第一硬度調整部、第二硬度調整部の硬度と、の関係図である。
【図５】図５（Ａ）は、加工量設定ステップ前の最終パスの引抜ダイスのベアリングの内周面と、引抜素材の外周面と、の模式図である。図５（Ｂ）は、加工量設定ステップ後の最終パスの引抜ダイスのベアリングの内周面と、引抜素材の外周面と、の模式図である。
【図６】図６（Ａ）は、アプローチ角設定ステップ前の引抜ダイスの前後方向断面図である。図６（Ｂ）は、図１のＶＩＢ内の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法の実施の形態について説明する。
【００１２】
（生産ライン、ワーク）
まず、本実施形態の引抜ダイス、引抜加工方法が用いられる生産ライン、および当該生産ラインにおいて加工されるワークについて説明する。図１に、本実施形態の引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法が用いられる生産ラインの模式図を示す。なお、図１の枠Ａ〜Ｅ内には、ワーク９の５箇所の矢指部分の前側から見た横断面図を示す。
【００１３】
なお、図１に示す部品は、本発明により製造することが適した部品のあくまでも一例であるが、枠Ｅに示すように、４回の引抜加工後に得られる部品形状の第二部９１１ｄと第一部９１０ｄにみられるように、部位によって部品の幅寸法が異なることから、第二部９１１ｄと第一部９１０ｄでは加工した際の軸方向への伸長量が異なるため、引抜後に曲がりが発生しやすい部品形状となっている。
【００１４】
図１に示すように、生産ライン１は、前側（上流側）から後側（下流側）に向かって、４つの熱処理部２ａ〜２ｄと、４つの引抜ダイス３ａ〜３ｄと、を備えている。４つの熱処理部２ａ〜２ｄと、４つの引抜ダイス３ａ〜３ｄと、は交互に並んでいる。４つ目の引抜ダイス３ｄは、本発明の「引抜ダイス」の概念に含まれる。引抜ダイス３ｄは、後述するように、引抜加工により、引抜素材９０ｄから引抜材９１ｄを成形する。
【００１５】
ワーク９は、オーステナイト系ステンレス鋼製であって、丸棒状を呈している。ワーク９の下流端は、把持部材９５により把持されている。ワーク９は、把持部材９５の引張力により、生産ライン１を通過する。この際、ワーク９には、熱処理（固溶化処理）と、引抜加工（本発明の「引抜加工方法」に対応）と、が交互に施される。具体的には、ワーク９には、熱処理部２ａ〜２ｄにおいて４回（４パス）の熱処理が、引抜ダイス３ａ〜３ｄにおいて４回（４パス）の引抜加工が、各々施される。熱処理により、ワーク９の硬度は低下する。引抜加工により、ワーク９の硬度は上昇する。しかし、最終の引抜ダイス３ｄによる加工を行った後は、熱処理を行わないため、最終の引抜ダイス３ｄにより得られた硬度分布がユーザーの要求される硬さ規格の範囲内となるよう制御することが必要になる。
【００１６】
引抜加工により、ワーク９の横断面（前後方向（軸方向）に対して直交する方向の断面）形状は、段階的に、真円状から異形状（引抜ダイス３ａ〜３ｄ（詳しくは引抜ダイス３ａ〜３ｄのベアリング）の中心軸（引抜軸）Ｘに対して偏っている形状）に変化する。また、引抜加工により、ワーク９は前後方向に伸長する。
【００１７】
以下、引抜ダイス３ａ〜３ｄの各々において、加工前のワーク９を引抜素材９０ａ〜９０ｄと称す。並びに、加工後のワーク９を引抜材９１ａ〜９１ｄと称す。最終パス（４パス目）前の引抜素材９０ｄは、本発明の「引抜素材」の概念に含まれる。最終パス後の引抜材９１ｄは、本発明の「引抜材」の概念に含まれる。図１の枠Ｂ〜Ｄに示すように、引抜材９１ａと引抜素材９０ｂ、引抜材９１ｂと引抜素材９０ｃ、引抜材９１ｃと引抜素材９０ｄは、各々、略同形状である。
【００１８】
（引抜ダイスの設計方法）
次に、本実施形態の引抜ダイス（最終パスの引抜ダイス３ｄ）の設計方法について説明する。引抜ダイス３ｄの設計方法は、加工量設定ステップと、アプローチ角設定ステップと、を有している。なお、最終パス以外の引抜ダイスである３ａ、３ｂ、３ｃについては、引抜後に熱処理を行い、加工硬化の影響はキャンセルされるため、硬度を気にする必要がなく、湾曲しないように抑制できればよいため、本発明の構成の一つである硬度を所定の範囲に制御するための加工量設定ステップは不要となる。
【００１９】
（加工量設定ステップ）
加工量設定ステップにおいては、製造したい部品毎に定められた硬さ規格に基づく引抜材９１ｄの硬度分布（引抜材９１ｄに設定したい硬度分布）に応じて、加工量の周方向分布（詳しくは、中心軸Ｘを中心とする、引抜素材９０ｄの横断面における、加工量の周方向分布）を設定する。図２に、最終パス後の引抜材の斜視図を示す。図２に示すように、引抜材９１ｄは、第一部９１０ｄと、第二部９１１ｄと、を備えている。図１の枠Ｅに示すように、横断面において、第一部９１０ｄは、上辺が弧状の四角形状を呈している。第二部９１１ｄは、四角形状を呈している。第二部９１１ｄは、第一部９１０ｄの上側（径方向）に連なっている。横断面において、第二部９１１ｄは、第一部９１０ｄよりも、面積が小さい。図２に一点鎖線で示すように、引抜材（中間品）９１ｄに切削加工などが施されることにより、マニホールド（最終製品）９２が完成する。マニホールド９２は、本体部９２０と、幹筒部９２１と、複数の枝筒部９２２と、を備えている。本体部９２０および幹筒部９２１は、第一部９１０ｄから作製される。複数の枝筒部９２２は、第二部９１１ｄから作製される。幹筒部９２１、複数の枝筒部９２２は、各々、相手側配管（図略）に接続される。このため、幹筒部（第一硬度設定部）９２１、枝筒部９２２の先端部（第二硬度設定部）９２２ａの硬度は、所定の硬度範囲（後述する図４参照）に入るように設定される。
【００２０】
ここで、最終引抜後の引抜材９１ｄには、熱処理や矯正処理（ロール矯正、プレス矯正など）が施されない。このため、引抜材９１ｄからマニホールド９２が作製される過程で、硬度はあまり変化しない。したがって、引抜材９１ｄの段階で、マニホールド９２に対する硬度要求（幹筒部９２１、枝筒部９２２の先端部９２２ａの硬度が、所定の硬度範囲に入ること）が満たされている必要がある。すなわち、引抜材９１ｄに、所定の硬度分布が設定されている必要がある。加工量設定ステップにおいては、引抜材９１ｄに当該硬度分布を設定できるように、最終パスにおける加工量の周方向分布を設定する。
【００２１】
図３に、最終パス前の引抜素材の横断面図を示す。なお、図３は、図１の枠Ｄに対応している。図３に示すように、引抜素材９０ｄは、第一硬度調整部Ｆと、第二硬度調整部Ｇと、を備えている。第一硬度調整部Ｆは、図２に示す幹筒部９２１に対応している。第二硬度調整部Ｇは、図２に示す枝筒部９２２の先端部９２２ａに対応している。
【００２２】
図４に、硬度範囲と、引抜素材の第一硬度調整部、第二硬度調整部の硬度と、の関係図を示す。図４に示すように、第一硬度調整部Ｆの硬度Ｈｆおよび第二硬度調整部Ｇの硬度Ｈｇは、いずれも所定の硬度範囲ΔＨを下回っている。すなわち、最終パスの引抜ダイス３ｄ通過前の段階で、ワーク９の硬度は、所定の硬度範囲ΔＨを下回っている。その理由は、図１に示す熱処理部２ｄの熱処理により、ワーク９の硬度が低下するからである。詳しくは、引抜ダイス３ｃの引抜加工に起因するワーク９の硬度分布が、熱処理部２ｄの熱処理により、キャンセルされるからである。このように、引抜素材９０ｄの硬度は、最終パスよりも上流側で施された引抜加工や熱処理の履歴に応じて、ばらついていたり、あるいは均一であったり、様々である。
【００２３】
図５（Ａ）に、加工量設定ステップ前の最終パスの引抜ダイスのベアリングの内周面と、引抜素材の外周面と、の模式図（横断面図）を示す。なお、図５（Ａ）においては、引抜素材９０ｄの加工量（周方向全長分）を点線ハッチングで示す。また、第一硬度調整部Ｆ、第二硬度調整部Ｇを、一点鎖線ハッチングで示す。
【００２４】
図５（Ａ）に示すように、最終パスの引抜ダイス３ｄのベアリング３１ｄ（図１参照）は、第一部３１０ｄと、第二部３１１ｄと、を備えている。第二部３１１ｄは、第一部３１０ｄの上側（径方向）に連なっている。横断面において、第二部３１１ｄは、第一部３１０ｄよりも、面積が小さい。引抜ダイス３ｄのベアリング３１ｄの内周面は、図１の枠Ｅに示す引抜材９１ｄの外周面と、略同形状である。ベアリング３１ｄの第一部３１０ｄは引抜材９１ｄの第一部９１０ｄに、ベアリング３１ｄの第二部３１１ｄは引抜材９１ｄの第二部９１１ｄに、各々対応している。
【００２５】
ベアリング３１ｄの内周面と引抜素材９０ｄの外周面との間には、周方向全長に亘って、加工量Ｌ４〜Ｌ５が設定されている。図４に矢印Ｙｆ２、Ｙｇ２で示すように、最終パス（引抜ダイス３ｄ）により、第一硬度調整部Ｆの硬度Ｈｆに対して、第二硬度調整部Ｇの硬度Ｈｇの方が、上昇量が大きくなっている。したがって、第一硬度調整部Ｆの硬度Ｈｆは、硬度範囲ΔＨの下限値を上回り、硬度範囲ΔＨに留まることができる。しかしながら、第二硬度調整部Ｇの硬度Ｈｇは、硬度範囲ΔＨの下限値のみならず、上限値を上回ってしまう。すなわち、第二硬度調整部Ｇの硬度Ｈｇは、硬度範囲ΔＨの上限値を超えてしまう。
【００２６】
そこで、加工量設定ステップにおいては、引抜材９１ｄの硬度分布に応じて、加工量の周方向分布を設定している。具体的には、図４に矢印Ｙｆ１で示すように、矢印Ｙｆ２に対して、第一硬度調整部Ｆの硬度Ｈｆの上昇量を大きくしている。すなわち、最終パス後の第一硬度調整部Ｆの硬度Ｈｆを、硬度範囲ΔＨの中央に、さらに近づけている。並びに、図４に矢印Ｙｇ１で示すように、矢印Ｙｇ２に対して、第二硬度調整部Ｇの硬度Ｈｇの上昇量を小さくしている。すなわち、最終パス後の第二硬度調整部Ｇの硬度Ｈｇを、硬度範囲ΔＨの上限値を超えないように調整している。
【００２７】
図５（Ｂ）に、加工量設定ステップ後の最終パスの引抜ダイスのベアリングの内周面と、引抜素材の外周面と、の模式図（横断面図）を示す。なお、図５（Ａ）と対応する部位については、同じ符号で示す。
【００２８】
図５（Ｂ）に示すように、ベアリング３１ｄの内周面と引抜素材９０ｄの外周面との間には、周方向全長に亘って、加工量Ｌ１〜Ｌ３が設定されている。詳しくは、加工量Ｌ１〜Ｌ３とは、ベアリング３１ｄの横断面の内周縁と、引抜素材９０ｄの横断面の外周縁と、の間の距離をいう。ここで、距離とは、ベアリング３１ｄの横断面の内周縁の延在方向に対して直交する方向の距離をいう。なお、ベアリング３１ｄの内周面が曲線状を呈している場合、距離とは、当該曲線の接線方向に対して直交する方向の距離をいう（加工量Ｌ３参照）。
【００２９】
第一部３１０ｄ周囲の加工量（特に左右両側の加工量）Ｌ１は、第二部３１１ｄ周囲の加工量（特に左右両側の加工量）Ｌ２よりも、大きく設定されている。このため、引抜材９１ｄの第一部９１０ｄは、第二部９１１ｄよりも、引抜ダイス３ｄ通過による硬度の上昇量が大きくなる。したがって、図４に矢印Ｙｆ１、Ｙｇ１で示すように、最終パス後の第一硬度調整部Ｆの硬度Ｈｆ、第二硬度調整部Ｇの硬度Ｈｇを、所望の硬度範囲ΔＨに入れることができる。
【００３０】
（アプローチ角設定ステップ）
上述の加工量設定ステップで引抜材９１ｄの硬度分布に応じて加工量の周方向分布を設定すると、引抜素材９０ｄが中心軸Ｘに対して湾曲してしまう。このため、把持部材９５によるワーク９の牽引が困難になる。そこで、アプローチ角設定ステップにおいては、加工量の周方向分布に応じて、引抜ダイス３ｄのアプローチ角（ダイス半角）の周方向分布を設定している。
【００３１】
図６（Ａ）に、アプローチ角設定ステップ前の引抜ダイスの前後方向断面図を示す。図６（Ａ）に示すように、引抜ダイス３ｄは、アプローチ３０ｄと、ベアリング３１ｄと、を備えている。引抜ダイス３ｄは、いわゆる角度型ダイスである。アプローチ３０ｄの内周面は、前側から後側に向かって尖るテーパ状を呈している。中心軸Ｘに対するアプローチ３０ｄの内周面のアプローチ角θ３は、周方向全長に亘って均一である。
【００３２】
ベアリング３１ｄは、アプローチ３０ｄの後側に連なっている。ベアリング３１ｄは、同径孔状を呈している。図６（Ａ）に点線ハッチングで示すように、アプローチ３０ｄおよびベアリング３１ｄの内周面には、加工面（引抜素材９０ｄとの接触面）３２ｄが配置されている。
【００３３】
加工面３２ｄは、第一部３２０ｄと、第二部３２１ｄと、を備えている。第一部３２０ｄは、図３に示す引抜素材９０ｄの第一部９００ｄに接触する。第二部３２１ｄは、図３に示す引抜素材９０ｄの第二部９０１ｄに接触する。前述したように、アプローチ角θ３は、周方向全長に亘って均一である。このため、加工面３２ｄの前後方向長さは、周方向全長に亘って均一である。
【００３４】
しかしながら、図５（Ｂ）に示すように、加工量設定ステップ後の第一部９００ｄの加工量（径方向圧縮量）Ｌ１は、第二部９０１ｄの加工量Ｌ２よりも、大きい。このため、図６（Ａ）に示すように、第一部９００ｄの歪み量ε１＋ε２（加工量Ｌ１に対応）は、第二部９０１ｄの歪み量ε２（加工量Ｌ２に対応）よりも、歪み量ε１（加工量Ｌ１と加工量Ｌ２との差分に対応）だけ、大きくなってしまう。すなわち、第一部９００ｄは、第二部９０１ｄよりも、軸方向伸長量が大きくなってしまう。したがって、引抜素材９０ｄが、第二部９０１ｄの方向（軸方向伸長量が小さい方向）に、湾曲してしまう。
【００３５】
そこで、アプローチ角設定ステップにおいては、図５（Ｂ）に示す加工量の周方向分布に応じて、引抜ダイス３ｄのアプローチ角の周方向分布を設定している。図６（Ｂ）に、図１のＶＩＢ内の拡大図を示す。なお、図６（Ａ）と対応する部位については、同じ符号で示す。
【００３６】
図６（Ｂ）に示すように、本実施形態の引抜ダイス３ｄのアプローチ３０ｄの内周面は、第一部３００ｄと、第二部３０１ｄと、を備えている。第一部３００ｄは、本発明の「大加工部接触部」の概念に含まれる。第二部３０１ｄは、本発明の「小加工部接触部」の概念に含まれる。
【００３７】
第一部３００ｄは、アプローチ３０ｄの内周面の下半分（中心軸Ｘ周りの中心角における下側１８０°に亘る部分）に亘って配置されている。第二部３０１ｄは、アプローチ３０ｄの内周面の上半分（中心軸Ｘ周りの中心角における上側１８０°に亘る部分）に亘って配置されている。中心軸Ｘに対する第一部３００ｄのアプローチ角θ１は、中心軸Ｘに対する第二部３０１ｄのアプローチ角θ２よりも、小さい。アプローチ３０ｄの第一部３００ｄの一部は、加工面３２ｄの第一部３２０ｄに含まれている。並びに、アプローチ３０ｄの第二部３０１ｄの一部は、加工面３２ｄの第二部３２１ｄに含まれている。このため、加工面３２ｄの第一部３２０ｄは、加工面３２ｄの第二部３２１ｄよりも、前後方向長さ（加工距離、加工時間）が長い。
【００３８】
加工面３２ｄの第一部３２０ｄは、加工面３２ｄの第二部３２１ｄよりも、時系列的に先に引抜素材９０ｄの第一部９００ｄに接触する。このため、加工面３２ｄの第二部３２１ｄが引抜素材９０ｄの第二部９０１ｄに接触する前に、加工量Ｌ１と加工量Ｌ２との差分に対応する歪み量ε１を、軸方向以外の方向（例えば、径方向、軸方向および径方向に対して交差する方向など）に、分散させることができる。したがって、加工面３２ｄの第二部３２１ｄが引抜素材９０ｄの第二部９０１ｄに接触した後における、引抜素材９０ｄの第一部９００ｄの歪み量ε２と、引抜素材９０ｄの第二部９０１ｄの歪み量ε２と、の差（軸方向伸長量の差）を小さくすることができる。よって、引抜素材９０ｄの湾曲を抑制することができる。なお、第一部９００ｄは、本発明の「大加工部」の概念に含まれる。第二部９０１ｄは、本発明の「小加工部」の概念に含まれる。
【００３９】
また、アプローチ角θ１はアプローチ角θ２よりも小さい。このため、加工面３２ｄの第一部３２０ｄは、加工面３２ｄの第二部３２１ｄよりも、前後方向単位長さ当たりの加工量が小さい。したがって、第一硬度調整部Ｆが引抜素材９０ｄの第一部９００ｄの深部（中央部）にあるにもかかわらず、第一硬度調整部Ｆの硬度を上昇させることができる。
【００４０】
なお、アプローチ角設定ステップに起因して、加工量設定ステップで設定した加工量の周方向分布が変化してしまう場合がある。すなわち、図４に示す第一硬度調整部Ｆの硬度Ｈｆおよび第二硬度調整部Ｇの硬度Ｈｇが、所定の硬度範囲ΔＨから外れてしまう場合がある。この場合は、硬度Ｈｆ、硬度Ｈｇが、硬度範囲ΔＨに入るまで、加工量設定ステップと、アプローチ角設定ステップと、を繰り返し実行する。
【００４１】
（作用効果）
次に、本実施形態の引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法の作用効果について説明する。図２に示すマニホールド９２の幹筒部９２１、枝筒部９２２の先端部９２２ａの硬度（図３に示す引抜素材９０ｄの第一硬度調整部Ｆ、第二硬度調整部Ｇの硬度）は、図４に示す硬度範囲ΔＨに入るように設定する必要がある。この点、本実施形態の引抜ダイス３ｄ、引抜加工方法、および引抜ダイス３ｄの設計方法によると、図５（Ｂ）に示すように、加工量設定ステップにおいて、引抜素材９０ｄの加工量Ｌ１〜Ｌ３の周方向分布が、加工量Ｌ１が加工量Ｌ２よりも大きくなるように、調整されている。このため、第一硬度調整部Ｆは、第二硬度調整部Ｇよりも、引抜ダイス３ｄ通過による硬度の上昇量が大きくなる。よって、図４に矢印Ｙｆ１、Ｙｇ１で示すように、第一硬度調整部Ｆの硬度Ｈｆ、第二硬度調整部Ｇの硬度Ｈｇを、所望の硬度範囲ΔＨに入れることができる。すなわち、引抜材９１ｄつまりマニホールド９２に、所望の硬度分布を設定することができる。
【００４２】
一方、図５（Ｂ）に示すように、加工量が大きい部分（第一部９００ｄ）は、加工量が小さい部分（第二部９０１ｄ）と比較して、軸方向に伸長しやすい。このため、図６（Ａ）に示すように、引抜素材９０ｄが湾曲しやすい。この点、本実施形態の引抜ダイス３ｄ、引抜加工方法、および引抜ダイス３ｄの設計方法によると、図６（Ｂ）に示すように、アプローチ角設定ステップにおいて、第一部３００ｄのアプローチ角θ１が、第二部３０１ｄのアプローチ角θ２よりも小さくなるように、調整されている。このため、加工面３２ｄの第一部３２０ｄは、加工面３２ｄの第二部３２１ｄよりも、前後方向長さ（加工距離、加工時間）が長くなる。加工面３２ｄの第一部３２０ｄは、加工面３２ｄの第二部３２１ｄよりも、先に引抜素材９０ｄの第一部９００ｄに接触する。このため、加工面３２ｄの第二部３２１ｄが引抜素材９０ｄの第二部９０１ｄに接触する前に、加工量Ｌ１と加工量Ｌ２との差分に対応する歪み量ε１を、軸方向以外の方向（径方向、軸方向および径方向に対して交差する方向など）に、分散させることができる。したがって、引抜素材９０ｄの湾曲を抑制することができる。すなわち、アプローチ角θ１〜θ２の周方向分布により、引抜素材９０ｄの湾曲を抑制することができる。
【００４３】
このように、本実施形態の引抜ダイス３ｄ、引抜加工方法、および引抜ダイス３ｄの設計方法によると、図５（Ｂ）に示す加工量の周方向分布により引抜材９１ｄに所望の硬度分布を設定することができる。並びに、加工量の周方向分布を設定したことに起因する引抜素材９０ｄの湾曲を、図６（Ｂ）に示すアプローチ角θ１〜θ２の周方向分布により抑制することができる。これにより、硬度を所定の範囲に制御しつつ、湾曲するのを抑制した加工を可能とすることができる。
【００４４】
また、図６（Ｂ）に示すように、アプローチ角θ１はアプローチ角θ２よりも小さい。このため、加工面３２ｄの第一部３２０ｄの方が、加工面３２ｄの第二部３２１ｄよりも、前後方向単位長さ当たりの加工量が小さい。したがって、第一硬度調整部Ｆが引抜素材９０ｄの第一部９００ｄの深部（中央部）にあるにもかかわらず、第一硬度調整部Ｆの硬度を所望の硬度まで上昇させることができる。
【００４５】
また、図１の枠Ｅに示すように、引抜材９１ｄの横断面は、異形状（中心軸Ｘに対して偏っている形状）を呈している。引抜材９１ｄが異形状を呈している場合、特に、所望の硬度分布を設定しにくい。また、引抜素材９０ｄが湾曲しやすい。この点、本実施形態の引抜ダイス３ｄ、引抜加工方法、および引抜ダイス３ｄの設計方法によると、引抜材９１ｄの横断面が異形状を呈している場合であっても、引抜材９１ｄに所望の硬度分布を設定することができる。並びに、引抜素材９０ｄの湾曲を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態の引抜ダイス３ｄ、引抜加工方法、および引抜ダイス３ｄの設計方法によると、引抜材９１ｄの横断面が異形状を呈している場合であっても、引抜材９１ｄの硬度分布調整や引抜素材９０ｄの湾曲抑制が容易であるため、図２に示すように、引抜材（中間品）９１ｄの形状をマニホールド（最終製品）９２の形状に近づけることができる。したがって、引抜材９１ｄの形状がマニホールド９２の形状と大きく異なる場合と比較して、引抜材９１ｄに切削加工を施す際の材料ロスの発生を抑制することができる。
【００４７】
また、図１に示すワーク９はオーステナイト系ステンレス鋼製である。このため、加工量に対する加工硬化の度合が大きい。したがって、引抜材９１ｄに所望の硬度分布を設定しにくい。また、引抜素材９０ｄが湾曲しやすい。この点、本実施形態の引抜ダイス３ｄ、引抜加工方法、および引抜ダイス３ｄの設計方法によると、ワーク９にオーステナイト系ステンレス鋼のような加工硬化が大きく、硬度調整が難しい素材が用いられる場合であっても、加工量設定ステップによって引抜材９１ｄに所望の硬度分布を設定することができる。並びに、アプローチ角設定ステップによって、引抜素材９０ｄの湾曲を抑制することができる。
【００４８】
また、図１に示すように、生産ライン１においては、引抜ダイス３ａと熱処理部２ｂ、引抜ダイス３ｂと熱処理部２ｃ、引抜ダイス３ｃと熱処理部２ｄが、各々、連続して配置されている。このため、任意の引抜ダイス３ａ〜３ｃで上昇したワーク９は、ワーク９が次に引抜ダイス３ａ〜３ｃに入る前に、適切な熱処理を行うことによって、加工硬化の影響をキャンセルすることで、硬度を低下させることができる。
【００４９】
また、図１に示すように、引抜ダイス３ｄの下流側には、熱処理部が配置されていない。このため、図１の枠Ｅに示す引抜材９１ｄには、熱処理などの硬度調整処理が施されない。したがって、引抜材９１ｄの段階で、マニホールド９２に対する硬度要求（図４参照）が満たされている必要がある。この点、本実施形態の引抜ダイス３ｄ、引抜加工方法、および引抜ダイス３ｄの設計方法によると、引抜材９１ｄに硬度調整処理を施さなくても、引抜材９１ｄに所望の硬度分布を設定することができる。言い換えると、引抜加工時の加工硬化を利用して、引抜材９１ｄに所望の硬度分布を設定することができる。並びに、引抜素材９０ｄの湾曲を抑制することができる。
【００５０】
また、引抜ダイス３ａ〜３ｄにおける引抜加工は、冷間（常温）で行われる。このため、ワーク９には、加工硬化が必ず生じ、硬度が上昇する。この点、本実施形態の引抜ダイス３ｄ、引抜加工方法、および引抜ダイス３ｄの設計方法によると、引抜加工が加工硬化が生じる冷間で行われる場合であっても、引抜素材９０ｄが湾曲するのを抑制しつつ、引抜材９１ｄに所望の硬度分布となる引抜材が得られるように制御することができる。
【００５１】
（その他）
以上、本発明の引抜ダイス、引抜加工方法、および引抜ダイスの設計方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００５２】
引抜ダイス３ｄの設計方法の加工量設定ステップ、アプローチ角設定ステップの実行手段は特に限定しない。ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）や応答曲面法を用いてもよい。応答曲面法を用いると、最適な引抜ダイス３ｄの形状を、少ない繰り返し数で設計することができる。引抜ダイス３ｄの設計方法を、他の引抜ダイス３ａ〜３ｃのうち少なくとも一つの設計に、適用してもよいが、最終引抜以外の引抜ダイスについては、直後の熱処理により、加工硬化の影響はキャンセルされるため、湾曲を抑制するためのアプローチ角設定ステップのみを行うことで足りる。
【００５３】
すなわち、引抜ダイス３ｄの設計方法のアプローチ角設定ステップを、各々独立して実行してもよい。図１の枠Ｃ〜Ｄに示すように、最終パス（引抜ダイス３ｄ）の直前パス（引抜ダイス３ｃ）前の引抜素材９０ｃ、直前パス後の引抜材９１ｃを見比べると、引抜素材９０ｃの第二部９０１ｃは、引抜素材９０ｃの第一部９００ｃよりも、加工量が大きい。このため、引抜素材９０ｃは、第一部９００ｃ側（図６（Ａ）の場合と反対側）に湾曲しやすい。引抜素材９０ｃが湾曲すると、把持部材９５によるワーク９の牽引が困難になる。そこで、引抜ダイス３ｃの設計にアプローチ角設定ステップを単独で適用し、図１に示す引抜ダイス３ｃのアプローチの第二部３０１ｃのアプローチ角が、第一部３００ｃのアプローチ角よりも小さくなるように（図６（Ｂ）の場合と反対に）、調整してもよい。こうすると、引抜素材９０ｃの湾曲を抑制することができる。
【００５４】
図５（Ｂ）に示す加工量Ｌ１〜Ｌ３、図６（Ｂ）に示すアプローチ角θ１〜θ２の設定数は、特に限定しない。引抜材９１ｄの硬度分布、引抜素材９０ｄの湾曲程度、湾曲方向に応じて、適宜設定すればよい。二つ以上であればよい。
【００５５】
図１に示す引抜ダイス３ａ〜３ｄの種類は特に限定しない。角度型ダイス、円弧型ダイス、角度型ダイスと円弧型ダイスとを組み合わせた複合型ダイスであってもよい。すなわち、図６（Ｂ）に示す軸方向断面における、アプローチ３０ｄの内周面の形状は、直線状（角度型ダイス）であっても、曲線状（円弧型ダイス）であっても、これらを組み合わせた形状（複合型ダイス）であってもよい。アプローチ３０ｄの内周面が曲線状の場合は、曲率（湾曲程度）の違いにより、引抜ダイス３ａ〜３ｄにアプローチ角の周方向分布を設定してもよい。具体的には、曲率を大きくする（曲率半径を小さくする）ことにより、アプローチ角を大きくすればよい。また、曲率を小さくする（曲率半径を大きくする）ことにより、アプローチ角を小さくすればよい。
【００５６】
図１に示す生産ライン１における熱処理部２ａ〜２ｄ、引抜ダイス３ａ〜３ｄの配置数（パス数）、配置順序は特に限定しない。生産ライン１には、少なくとも一つの引抜ダイス３ａ〜３ｄが配置されていればよい。なお、生産ライン１に、必ずしも熱処理部２ａ〜２ｄが配置されている必要はないが、最初の引抜ダイスによる引抜を行った後、その後工程における引抜が加工硬化の影響で困難になるような場合には、当然の如く、適宜熱処理部を設けることが必要である。また、本発明は、ユーザーから部品の硬さ規格が定められた場合において、その規格内に引抜後の硬さを調整可能とすることを目的とする発明である。したがって、基本的に最終の引抜ダイス３ｄの下流側には、熱処理部が配置されることはない。熱処理部２ａ〜２ｄにおいて、固溶化処理ではなく、焼鈍処理を行ってもよい。
【００５７】
引抜ダイス３ａ〜３ｄ通過に伴うワーク９の減面率は特に限定しない。減面率を大きくすると、加工量が大きくなるため、硬度の上昇量を大きくすることができる。減面率を小さくすると、加工量が小さくなるため、硬度の上昇量を小さくすることができる。
【００５８】
なお、本発明で対象となる部品の加工後の最終形状は、基本的には、その断面が単純な丸や四角のような点対称の形状以外の異形状（例えば前記した実施形態で示したような、部品上部と下部で幅寸法に差異がある場合等）である。このような異形状であるからこそ、その引抜加工時には、部位により引抜によって与える必要な歪量（加工量）が一定とならず、結果として軸方向への伸長量に差異が生じ、湾曲する原因となる。本発明は、このような場合であっても、前記した加工量設定ステップとアプローチ角設定ステップによる引抜ダイス設計の最適化によって、湾曲を抑制するのは勿論、さらに硬さも所定の範囲に制御することを可能とするものである。
【００５９】
また、ワーク９が管材の場合は、引抜ダイス３ａ〜３ｄの径方向内側にプラグを配置すればよい。引抜ダイス３ａ〜３ｄにおける引抜加工時の温度は特に限定しない。引抜加工時の温度は冷間でも温間でもよいが、本発明は加工硬化を伴う引抜加工がされることを前提とする発明であるから、基本的には、加工は室温を中心とする冷間であり、室温に比べ温度を高めて加工する場合であっても、再結晶温度以下の加工硬化が伴う範囲の温度での加工となる。
【００６０】
図１の枠Ｅに示す引抜材９１ｄの硬度分布は特に限定しない。例えば、引抜材９１ｄの複数の箇所の硬度を、所定の硬度範囲に入れてもよい。また、引抜材９１ｄの複数の箇所に、硬度差を設定してもよい。
【００６１】
加工量設定ステップ前の加工量の周方向分布（図５（Ａ）参照）は、特に限定しない。加工量設定ステップ後において所望の加工量の周方向分布（図５（Ｂ）参照）が設定できればよい。
【００６２】
図５（Ｂ）に示す加工量Ｌ１〜Ｌ３は、周方向全長に亘って設定しなくてもよい。例えば、大加工部と小加工部とを中心軸Ｘを挟んで１８０°対向する２箇所に設定し、大加工部に大きな第一加工量を設定し、小加工部に第一加工量よりも小さな第二加工量を設定し、大加工部と小加工部との間は、第一加工量と第二加工量との間の適当な加工量に設定してもよい。
【００６３】
アプローチ角設定ステップ前のアプローチ角の周方向分布（図６（Ａ）参照）は、特に限定しない。アプローチ角設定ステップ後において所望のアプローチ角の周方向分布（図６（Ｂ）参照）が設定できればよい。
【００６４】
図６（Ｂ）に示すアプローチ角θ１〜θ２は、周方向全長に亘って設定しなくてもよい。例えば、大角度部と小角度部とを中心軸Ｘを挟んで１８０°対向する２箇所に設定し、大角度部に大きな第一アプローチ角度を設定し、小加工部に第一アプローチ角度よりも小さな第二アプローチ角度を設定し、大加工部と小加工部との間は、第一アプローチ角度と第二アプローチ角度との間の適当なアプローチ角度に設定してもよい。
【００６５】
ワーク９の材質は特に限定しない。引抜加工により塑性変形可能であればよい。例えば、金属（鉄、鋼（炭素鋼、ステンレス鋼など）、アルミニウム、アルミニウム合金、銅）などであってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１：生産ライン、２ａ〜２ｄ：熱処理部、３ａ〜３ｄ：引抜ダイス、９：ワーク、３０ｄ：アプローチ、３１ｄ：ベアリング、３２ｄ：加工面、９０ａ〜９０ｄ：引抜素材、９１ａ〜９１ｄ：引抜材、９２：マニホールド、９５：把持部材、ΔＨ：硬度範囲、ε１〜ε２：歪み量、θ１〜θ３：アプローチ角、３００ｃ：第一部、３０１ｃ：第二部、３００ｄ：第一部（大加工部接触部）、３０１ｄ：第二部（小加工部接触部）、３１０ｄ：第一部、３１１ｄ：第二部、３２０ｄ：第一部、３２１ｄ：第二部、９００ｃ：第一部、９０１ｃ：第二部、９００ｄ：第一部（大加工部）、９０１ｄ：第二部（小加工部）、９１０ｄ：第一部、９１１ｄ：第二部、９２０：本体部、９２１：幹筒部、９２２：枝筒部、９２２ａ：先端部、Ｆ：第一硬度調整部、Ｇ：第二硬度調整部、Ｈｆ：硬度、Ｈｇ：硬度、Ｌ１〜Ｌ５：加工量、Ｘ：中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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