(57)【要約】【課題】  一端側に開口した穴と他端側に設けられたフランジとを有する棒状部材の製造の際に、焼入れをしなくても棒状部材の硬度を均一に近づけることができるようにする。【解決手段】  一端側に開口した穴２と他端側に設けられたフランジ３とを有する棒状部材１（図２（ｄ））の製造方法において、棒状部材１の軸部１ａの径よりも大径であってフランジ３を１回の冷間鍛造加工で成形可能な径を有する素材１１（図２（ａ））に焼鈍処理を施した後、この素材１に冷間鍛造加工を施して素材１１の径と略同径の大径部１２と軸部１ａの径と略同径の小径部１３とを形成して、中間材１５（図２（ｂ））を得て、中間材１５の大径部１２側にフランジ３を冷間鍛造加工によって成形し（図２（ｃ））、小径部１３側に第１の穴２を冷間鍛造によって成形するようにした（図２（ｄ））。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に開口した第１の穴と他端側に形成されたフランジとを有する棒状部材の製造方法において、
前記棒状部材の軸部の径よりも大径であって前記フランジを１回の冷間鍛造加工で成形可能な径を有する素材に焼鈍処理を施す工程と、
焼鈍処理を施した前記素材に冷間鍛造加工による押出成形を施して、前記素材の径と略同径の大径部とこの大径部よりも小径であって前記軸部の径と略同径の小径部とを有する中間材を成形する工程と、
前記中間材の前記大径部側に冷間鍛造加工によって前記フランジを成形する工程と、
前記中間材の前記小径部側に冷間鍛造加工によって前記第１の穴を成形する工程と、
を含むことを特徴とする棒状部材の製造方法。
【請求項２】
一端側に開口した第１の穴と他端側に形成されたフランジとを有する棒状部材の製造方法において、
前記棒状部材の軸部の径よりも大径であって前記フランジを１回の冷間鍛造加工で成形可能な径を有する素材に冷間鍛造加工による押出成形を施して、前記素材の径と略同径の大径部とこの大径部よりも小径であって前記軸部の径と略同径の小径部とを有する中間材を成形する工程と、
前記中間材に焼鈍処理を施す工程と、
焼鈍処理が施された前記中間材の前記大径部側に冷間鍛造加工によって前記フランジを成形する工程と、
焼鈍処理が施された前記中間材の前記小径部側に冷間鍛造加工によって前記第１の穴を成形する工程と、
を含むことを特徴とする棒状部材の製造方法。
【請求項３】
前記棒状部材は、前記他端側に開口した前記第１の穴よりも容積の小さい第２の穴を有し、
前記第２の穴は、前記中間材を成形する工程及び前記フランジを成形する工程によって成形されることを特徴とする請求項１又は２記載の棒状部材の製造方法。
【請求項４】
焼鈍処理を施す前記工程では、焼鈍処理の後、前記素材に表面潤滑皮膜処理が施されることを特徴とする請求項１記載の棒状部材の製造方法。
【請求項５】
焼鈍処理を施す前記工程では、焼鈍処理の後、前記中間材に表面潤滑皮膜処理が施されることを特徴とする請求項２記載の棒状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一端側に開口した穴と他端側に設けられたフランジとを有する金属製の棒状部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題が叫ばれる中、自動車メーカーは排ガス対策や燃費向上などに取り組んでいる。燃費向上の方策として、部品の一体化や部品の軽量化が行われている。このような部品として、詳細は図１に示すような棒状部材１がある。
【０００３】
図１に示す棒状部材１は、金属製であって、その軸部１ａは、丸棒状に形成されている。棒状部材１は、軸方向の一端側に開口した第１の穴２と、軸方向の他端側に設けられたフランジ３と、軸方向の他端側に開口した第２の穴４とを有している。第１の穴２の容積は、第２の穴４の容積よりも大きい。
【０００４】
この棒状部材１を製造する上で想定される製造方法を図１０を参照して説明する。棒状部材１は、図示しない金型が取り付けられるプレス装置による冷間鍛造加工を用いて製造されている。棒状部材１の素材１０１（図１０中の（ａ））は、丸棒状に形成されており、その径は、完成品である棒状部材１の軸部１ａの径と略一致している。ここで、素材１０１の径を棒状部材１の軸部１ａの径と略一致させている理由は、以下に説明する第１の穴２の成形時に必要となる成形荷重をなるべく小さくする為である。
【０００５】
棒状部材１の製造方法では、まず、素材１０１に対して、焼鈍し及び表面皮膜処理を施す。
【０００６】
ここで、焼鈍及び表面潤滑処理について説明する。金属は、塑性加工されると内部歪による加工硬化をし、変形能（成形性）の低下で、材料割れなど、以後の塑性加工が著しく困難になる場合がある。そこで、ある塑性加工をした後に、内部歪を除去し、加工硬化前の状態に戻すことを目的として熱処理を行う。これが焼鈍である。
【０００７】
また、塑性加工をする際には、素材１０１などの加工対象物と金型との接触部の摩擦力の低減化や焼付け防止のため、油などの潤滑剤を使用する。冷間鍛造加工では、接触部の面圧や加工熱が非常に高いため、加工対象物に固形の潤滑被膜を形成し、潤滑効果を高める処理を行うことがある。この処理が表面潤滑被膜処理であり、ボンデライト、ボンデリュウベなどとも呼ばれている。
【０００８】
次に、金型を用いての前方押出し加工により素材１０１の一端側に第１の穴２を形成して中間材１０２を得る（図１０中の（ｂ））。ここで、フランジ３よりも先に第１の穴２を形成する理由は、フランジ３が成形された状態から第１の穴２を成形するよりも、フランジ３が無い状態から第１の穴２を成形するほうが、型構成やプレス装置の制御を簡素なものにすることができるからである。
【０００９】
次に、この中間材１０２に表面潤滑処理を施した後に、金型を用いての据込み加工により、中間材１０２の他端側の軸径を大径化するとともに、その他端側に第２の穴４の予備形状１０３を成形する（図１０中の（ｃ））。
【００１０】
次に、この中間材１０２に表面潤滑処理を施した後に、中間材１０２の他端側にフランジ３の予備形状１０４を成形する（図１０中の（ｄ））。フランジ３の予備形状１０４を成形する理由は、中間材１０２の「長さ／径」の比が大きくいので、仮に１回の加工で中間材１０２にフランジ３を形成する場合には、中間材１０２に座屈現象又は変形能不足が生じて、成形不能となってしまうことが想定されるからである。
【００１１】
次に、予備形状１０４に仕上成形を施してフランジ３を完成させる前に、中間材１０２に、焼鈍及び表面潤滑被膜処理を施す。焼鈍を行う理由は、フランジ３の予備形状１０４の加工により、中間材１０２に加工硬化が生じて、中間材１０２の加工能が高くなってしまうためである。
【００１２】
次に、金型を用いての据込み加工により、中間材１０２の他端側に第２の穴４及びフランジ３の仕上成形を行い、第２の穴４及びフランジ３を完成させる（図１０中の（ｅ））。これにより、棒状部材１が完成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このように、想定される製造方法においては、中間材１０２にフランジ３の予備形状１０４を成形した後に、最後（２回目）の焼鈍を行い、中間材１０２を全体的に柔らかくした後に、中間材１０２の他端側に第２の穴４及びフランジ３の仕上成形を行い、棒状部材１を得ている。従って、棒状部材１においては、最後の焼鈍後に成形がなされた部分（フランジ３及びその周囲）は加工硬化により硬くなるが、それ以外の第１の穴２を有する軸部分１ａは第２の穴４及びフランジ３の仕上成形の影響をほとんど受けないので、柔らかいままとなってしまう。よって、棒状部材１の硬度が部位によって大きく異なるものとなってしまう。硬度のバラツキが大きいと応力集中などを引き起こすことがあり問題である。このため、棒状部材１の硬度を均一に近づけるために、焼入れを行う必要がある。これにより、製造工程が多くなるという問題が生じる。
【００１４】
本発明の目的は、一端側に開口した穴と他端側に設けられたフランジとを有する棒状部材の製造の際に、焼入れをしなくても棒状部材の硬度を均一に近づけることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明は、一端側に開口した第１の穴と他端側に形成されたフランジとを有する棒状部材の製造方法において、前記棒状部材の軸部の径よりも大径であって前記フランジを１回の冷間鍛造加工で成形可能な径を有する素材に焼鈍処理を施す工程と、焼鈍処理を施した前記素材に冷間鍛造加工による押出成形を施して、前記素材の径と略同径の大径部とこの大径部よりも小径であって前記軸部の径と略同径の小径部とを有する中間材を成形する工程と、前記中間材の前記大径部側に冷間鍛造加工によって前記フランジを成形する工程と、前記中間材の前記小径部側に冷間鍛造加工によって前記第１の穴を成形する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、一端側に開口した第１の穴と他端側に形成されたフランジとを有する棒状部材の製造方法において、前記棒状部材の軸部の径よりも大径であって前記フランジを１回の冷間鍛造加工で成形可能な径を有する素材に冷間鍛造加工による押出成形を施して、前記素材の径と略同径の大径部とこの大径部よりも小径であって前記軸部の径と略同径の小径部とを有する中間材を成形する工程と、前記中間材に焼鈍処理を施す工程と、焼鈍処理が施された前記中間材の前記大径部側に冷間鍛造加工によって前記フランジを成形する工程と、焼鈍処理が施された前記中間材の前記小径部側に冷間鍛造加工によって前記第１の穴を成形する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の棒状部材の製造方法において、前記棒状部材は、前記他端側に開口した前記第１の穴よりも容積の小さい第２の穴を有し、前記第２の穴は、前記中間材を成形する工程及び前記フランジを成形する工程によって成形されることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の棒状部材の製造方法において、焼鈍処理を施す前記工程では、焼鈍処理の後、前記素材に表面潤滑皮膜処理が施されることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の棒状部材の製造方法において、焼鈍処理を施す前記工程では、焼鈍処理の後、前記中間材に表面潤滑皮膜処理が施されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、一端側に開口した穴と他端側に設けられたフランジとを有する棒状部材の製造の際に、焼入れをしなくても棒状部材の硬度を均一に近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図８に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態の製造方法により製造される棒状部材１を示す縦断正面図である。本実施の形態の棒状部材１は、図１に示す最終形状に対して、例えば、切削加工が施されてナットとなるものである。
【００２３】
図１に示すように、棒状部材１は、金属製であって、その軸部１ａは、丸棒状に形成されている。棒状部材１は、軸方向の一端側に開口した第１の穴２と、軸方向の他端側に設けられたフランジ３と、軸方向の他端側に開口した第２の穴４とを有している。第１の穴２の容積は、第２の穴４の容積よりも大きい。また、第１の穴２と第２の穴４とは、棒状部材１の軸心に沿って直線状に位置付けられている。
【００２４】
棒状部材１の製造方法を図２ないし図８を参照して説明する。図２は棒状部材１の製造工程を説明するための工程図、図３ないし図８は、それぞれ棒状部材１の製造工程の一部を示す縦断正面図である。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、棒状部材１の素材１１は、円柱状に形成されている。この素材１１の径は、棒状部材１の軸部１ａの径よりも大径であってフランジ３を１回の冷間鍛造加工で成形可能な径に設定されている。
【００２６】
この素材１１からの棒状部材１の製造では、まず、素材１１に対して焼鈍及び表面潤滑処理が施される。この焼鈍処理により中間材１５の硬度が全体的に低くなる。
【００２７】
その後、以下の冷間鍛造加工が行われる。冷間鍛造加工は、各種の上下の金型２１〜２６が取り付けられるプレス装置（図示せず）を用いて行われる。以下の説明において、プレス装置によって加工が施される素材１１等の加工対象物における上下とは、プレス装置において金型２１〜２６にセットされた状態での上下を言う。
【００２８】
まず、焼鈍及び表面潤滑処理が施された素材１１に、冷間鍛造加工によって、素材１１の径と略同径の大径部１２とこの大径部１２よりも小径であって棒状部材１の軸部１ａの径と略同径の小径部１３とを形成するとともに、大径部１２側となる上部に第２の穴４の予備形状１４を形成して、中間材１５（図２（ｂ）参照）を得る。詳しくは、図３に示すように、素材１１が下金型２１にセットされた後、上金型２２が降下されることによって前方押出し加工が行われる。これにより、図４に示すように、上部に大径部１２、第２の穴４の予備形状１４、下部に小径部を有する中間材１５が成形される。
【００２９】
次に、この中間材１５に冷間鍛造加工によって、大径部１２にフランジ３を成形し、第２の穴４の仕上加工を行い、小径部１３に第１の穴２の予備形状１７を成形する。（図２（ｃ）参照）。詳しくは、図５に示すように、大径部１２を上側にされた中間材１５が下金型２３にセットされた後、上金型２４が降下されることによって、図６に示すように、中間材１５の上部にフランジ３が成形されるとともに、第２の穴４の予備形状１４に仕上加工がなされて第２の穴４が成形され、かつ、中間材１５の下部（小径部１３）に第１の穴２の予備形状１７が形成される。ここで、第１の穴２の予備形状１７は、次工程における第１の穴２の本加工の容易化を図ったものであり、この予備形状１７の加工による中間材１５の加工硬化は、次工程での第１の穴２の本加工を焼鈍無しで行える程度に低いものである。
【００３０】
次に、第１の穴２の予備形状１７が形成された中間材１５の下部（小径部１３）に冷間鍛造加工によって第１の穴２の本加工を行い、第１の穴２を仕上げ、棒状部材１を得る（図２（ｄ）参照）。ここで、図２（ｄ）の棒状部材は、図２（ｃ）の中間材１５に対して上下逆さまに示されている。このときの加工の詳細を説明する。図７に示すように、中間材１５は、前工程（図２（ｃ）参照）に対して上下逆さまにされた状態、つまり、第２の穴４、フランジ３が上側に位置した状態で、下金型２５にセットされる。この状態で、図８に示すように、上金型２６が降下されることによって後方押出し加工（穴押し加工）によって第１の穴２の成形が行われる。さらに詳しくは、上金型は、可動スリーブ２６ａとパンチ２６ｂとを有する構成であり、これらの可動スリーブ２６ａとパンチ２６ｂとが同時に下降する。そして、まず、可動スリーブ２６ａが中間材１５のフランジ３に当接する。そして、可動スリーブ２６ａは、フランジ３に対する所定の圧力での当接状態で位置固定され、これにより、可動スリーブ２６ａと下金型２５とによって中間材１５が固定される。一方、パンチ２６ｂは、可動スリーブ２６ａが停止した後もそのまま下降を続けて中間材１５に当接し、中間材１５を圧縮する。これにより、可動スリーブ２６ａと下金型２５とによって固定された中間材１５が、可動スリーブ２６ａとパンチ２６ｂとの間に上方へ向けて流れ込むように変形し、第１の穴２が成形される。これにより、棒状部材１が完成する。
【００３１】
このように、本実施の形態では、素材１１から棒状部材１を成形する過程で、まず、素材１１に対して焼鈍処理を行い、素材１１の硬度を全体的に柔らかくするとともに素材１１の硬度を均一化した後に、素材１１を大まかな形状として図２（ａ）に示す中間材１５に成形し、この中間材１５の両端に冷間鍛造加工を施して形状（第１の穴２、フランジ３）を成形して中間材１５に全体的に加工硬化を生じさせて、棒状部材１を完成させるので、棒状部材１の硬度が全体的に均一に近づく。つまり、本実施の形態の棒状部材１の製造方法においては、焼き入れをしなくても棒状部材１の硬度を均一に近づけることができる。
【００３２】
また、本実施の形態では、フランジと同じ側に形成される第２の穴４の仕上げ成形を、フランジ成形と同時に行うので、フランジの成形の前に第２の穴４を完成させる場合に比べて、第２の穴４の仕上がり精度の向上を図ることができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、素材１１に焼鈍処理を施す工程では、焼鈍処理の後、素材１１に表面潤滑皮膜処理が施されることにより、次加工を容易に行うことができる。また、本実施の形態では、冷間鍛造加工工程が開始されてからは、焼鈍及び表面潤滑処理を行わないので、図２（ｂ）〜図２（ｄ）までの冷間鍛造加工を連続して行うことができ、棒状部材１の製造工程の簡素化を図ることができる。なお、棒状部材１の製造工程の簡素化よりも各工程での加工性の向上を図る場合には、図２（ｂ）に示す中間材１５を成形した後に、その中間材１５に表面潤滑処理を施しても良い。さらには、図２（ｃ）に示す中間材１５を成形した後に、その中間材１５に表面潤滑処理を施してもよい。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態を図９に基づいて説明する。第１の実施の形態と同じ部分は同一符号で示し説明も省略する。
【００３５】
図９は、本実施の形態の製造方法での棒状部材の製造工程を説明するための工程図である。本実施の形態では、素材１に焼鈍及び表面潤滑処理を施す代わりに、図９に示すように、大径部１２と小径部１３とが成形された中間材１５（図９（ｂ）参照）に対して焼鈍及び表面潤滑処理を施す。つまり、本実施の形態では、素材１１から棒状部材１を成形する過程で、まず、素材１１を大まかな形状として図９（ａ）に示す中間材１５に成形し、この中間材材１５に焼鈍処理を行い、中間材１５の硬度を全体的に柔らかくするとともに中間材１５の硬度を全体的に均一化した後に、中間材１５の両端に冷間鍛造加工を施して形状（第１の穴２、フランジ３）を成形して中間材１５に全体的に加工硬化を生じさせて、棒状部材１を完成させる。これにより、棒状部材１の硬度が全体的に均一に近づく。よって、本実施の形態の棒状部材１の製造方法においては、焼き入れをしなくても棒状部材１の硬度を均一に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の製造方法により製造される棒状部材を示す縦断正面図である。
【図２】棒状部材の製造工程を説明するための工程図である。
【図３】棒状部材の製造工程の一部を示す縦断正面図である。
【図４】棒状部材の製造工程の一部を示す縦断正面図である。
【図５】棒状部材の製造工程の一部を示す縦断正面図である。
【図６】棒状部材の製造工程の一部を示す縦断正面図である。
【図７】棒状部材の製造工程の一部を示す縦断正面図である。
【図８】棒状部材の製造工程の一部を示す縦断正面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の製造方法での棒状部材の製造工程を説明するための工程図である。
【図１０】棒状部材の従来の製造工程を説明するための工程図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      棒状部材
１ａ    軸部
２      第１の穴
３      フランジ
４      第２の穴
１１    素材
１２    大径部
１３    小径部
１５    中間材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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