(57)【要約】【課題】  拡大頭部の外径と軸部の軸径との比の大きい軸状製品を製造する。【解決手段】  第１の冷間鍛造工程で、ブランク１の一端側に外径を小さくする絞り軸部２ｂを成形する。第２の冷間鍛造工程で、ブランク３の一端側に外径を小さくする所定の軸長の小径軸部３ｃを成形する。第３の冷間鍛造工程で、第２の冷間鍛造工程を経たブランク４の他端側に外径を拡大する拡大頭部４ｃを成形する。第４の冷間鍛造工程で、第３の冷間鍛造工程を経たブランク３の拡大頭部４ｃを所定形状の拡大頭部４ｃに成形する。第３の冷間鍛造工程の鍛造型３０が、パンチピン３６、スライドパンチ３７、ばね部材３８により構成されるスライドパンチ機構ＳＰを備える。パンチピン３６の加圧力により拡大頭部４ｃを成形するとともに、該拡大頭部４ｃに拡大する圧力によりスライドパンチ３７をばね部材３８の付勢力に抗して後退される。【選択図】    図２
2006088197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１〜第４の冷間鍛造工程を備え、
前記第１の冷間鍛造工程において、軸状のブランクの一端側に外径を次第に小さくする絞り軸部を成形し、
前記第２の冷間鍛造工程において、前記第１の冷間鍛造工程を経たブランクの一端側に外径を小さくする所定の軸長の小径軸部を成形し、
前記第３の冷間鍛造工程において、前記第２の冷間鍛造工程を経たブランクの他端側に外径を拡大する拡大頭部を成形し、
前記第４の冷間鍛造工程において、前記第３の冷間鍛造工程を経たブランクの拡大頭部を所定形状に成形する、
拡大頭部を有する軸状製品の製造方法であって、
前記第３の冷間鍛造工程に用いる鍛造型が、前記ブランクの他端面を加圧可能なパンチピン、前記パンチピンを内挿しかつ該ブランクの他端側に外挿されるスライドパンチ、そのスライドパンチを加圧方向に付勢するばね部材により構成されるスライドパンチ機構を備え、
前記パンチピンを内挿する前記スライドパンチの型孔が、該パンチピンを所定の隙間をもって内挿するストレート孔部と、そのストレート孔部に連続しかつ前記隙間がブランク入口側に向けて次第に増加するテーパ孔部とを有しており、
前記スライドパンチを前記ブランクの他端側に嵌合した状態で、前記パンチピンの加圧力により前記拡大頭部を成形するとともに、該拡大頭部に拡大する圧力によりスライドパンチを前記ばね部材の付勢力に抗して後退されるように構成した
ことを特徴とする拡大頭部を有する軸状製品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の拡大頭部を有する軸状製品の製造方法であって、
前記第３の冷間鍛造工程において、前記ブランクの他端部に前記スライドパンチのストレート孔部に嵌合しかつ前記拡大頭部から突出した突出軸部を形成し、
前記第４の冷間鍛造工程に用いる鍛造型が、前記ブランクの他端面を加圧可能なパンチピンと、前記パンチピンを内挿しかつ該ブランクの突出軸部に外挿される固定パンチとを備え、
前記パンチピンを内挿する前記固定パンチの型孔が、該パンチピンを所定の隙間をもって内挿するストレート孔部と、そのストレート孔部に連続しかつ前記隙間がブランク入口側に向けて次第に増加するテーパ孔部とを有しており、
前記固定パンチを前記ブランクの他端側に嵌合した状態で、前記パンチピンの加圧力により前記拡大頭部を所定形状に成形するように構成した
ことを特徴とする拡大頭部を有する軸状製品の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の拡大頭部を有する軸状製品の製造方法により製造された軸状製品の拡大頭部を加熱手段により加熱し、その後の熱間鍛造工程において、前記拡大頭部の外径をさらに拡大して所定形状の傘部を成形することを特徴とするエンジンバルブの製造方法。
【請求項４】
軸状のブランクを鍛造することにより、そのブランクの他端側に外径を拡大する拡大頭部を成形する鍛造型であって、
前記ブランクの他端面を加圧可能なパンチピン、前記パンチピンを内挿しかつ該ブランクの他端側に外挿されるスライドパンチ、そのスライドパンチを加圧方向に付勢するばね部材により構成されるスライドパンチ機構を備え、
前記パンチピンを内挿する前記スライドパンチの型孔が、該パンチピンを所定の隙間をもって内挿するストレート孔部と、そのストレート孔部に連続しかつ前記隙間がブランク入口側に向けて次第に増加するテーパ孔部とを有しており、
前記スライドパンチを前記ブランクの他端側に嵌合した状態で、前記パンチピンの加圧力により前記拡大頭部を成形するとともに、該拡大頭部に拡大する圧力によりスライドパンチを前記ばね部材の付勢力に抗して後退されるように構成した
ことを特徴とする拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型。
【請求項５】
請求項４に記載の拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型であって、
前記スライドパンチの型孔におけるテーパ孔部のテーパ角が６〜２０°であることを特徴とする拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型であって、
前記スライドパンチの型孔におけるストレート孔部と前記パンチピンとの間の隙間が、前記パンチピンのピン外径に対して２〜５％であることを特徴とする拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１つに記載の拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型であって、
前記スライドパンチの型孔におけるストレート孔部のテーパ孔部側内周面に０．０３〜０．１０°の抜き勾配が設定されていることを特徴とする拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１つに記載の拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型であって、
前記パンチピンのピン先端部を除くピン本体の外周面がφ０．１〜０．５ｍｍの逃しをもって形成されていることを特徴とする拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大頭部を有する軸状製品の製造方法及びエンジンバルブの製造方法並びに拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、拡大頭部を有する軸状製品、例えばエンジンバルブの製造方法としては、次のものがある。
（１）アプセット鍛造法…アプセット用丸棒材を切断して、電気アプセッターにより通電加熱しながら据込みを行うことにより拡大頭部（いわゆるオニオン）を成形し、その後で、熱間での拡大頭部の据込みにより傘部を成形する方法。
（２）熱間押出し鍛造法…丸棒材を切断して、誘導加熱により加熱し、熱間での押出しによりオニオンの軸部を成形し、熱間での据込みにて傘部を成形する方法。
（３）全冷間鍛造法…丸棒材を切断し、冷間鍛造にてオニオンを成形し、その後、冷間でのオニオンの据込みにより傘部を成形する方法。
（４）冷・熱間鍛造法…丸棒またはコイル材を切断して、冷間鍛造にてオニオンを成形し、その後、誘導加熱によりオニオンを加熱して、熱間でのオニオンの据込みにより傘部を成形する方法。なお、このような冷・熱間鍛造法としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３２３７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したエンジンバルブの製造方法では、軸状のブランク（「材料」ともいう。）の拡大頭部を成形する部分の外径の拡大にかかる据込み時におけるパンチとブランクとの間の摩擦抵抗、ブランクに発生する座屈の防止等の諸条件の制限によって、傘部の外径（「傘径」という。）と軸部の軸径との比（「傘径／軸径」、又は、「傘／軸比」という。）の大きい軸状製品を製造することが難しいという問題があった。
【０００５】
なお、拡大頭部を有する軸状製品としての自動車用エンジンバルブは、エンジンの吸排気効率の向上のための傘径の拡大、及び、軽量化のための軸部の細径化が求められている。すなわち、エンジンの吸排気効率を向上させるためには、吸排気口面積を拡大することが必要で、エンジンバルブの傘径を拡大する傾向にある。また、エンジンの最高回転数を向上するためには、エンジンバルブを軽量化して高速応答性を向上することが必要で、エンジンバルブの軸部を細くする傾向にある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、拡大頭部の外径と軸部の軸径との比の大きい軸状製品を製造することのできる拡大頭部を有する軸状製品の製造方法及びエンジンバルブの製造方法並びに拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とする、「拡大頭部を有する軸状製品の製造方法」、及び、「エンジンバルブの製造方法」、並びに、「拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型」により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１にかかる拡大頭部を有する軸状製品の製造方法によると、第１及び第２の冷間鍛造工程により、軸状のブランクの一端側に小径化した軸部を段階的に成形する一方、第３及び第４の冷間鍛造工程により、前記ブランクの他端側に拡大頭部を段階的に成形する。
そして、第３の冷間鍛造工程に用いる鍛造型が、ブランクの他端面を加圧可能なパンチピン、パンチピンを内挿しかつブランクの他端側に外挿されるスライドパンチ、スライドパンチを加圧方向に付勢するばね部材により構成されるスライドパンチ機構を備えている。さらに、パンチピンを内挿するスライドパンチの型孔が、該パンチピンを所定の隙間をもって内挿するストレート孔部と、そのストレート孔部に連続しかつ隙間がブランク入口側に向けて次第に増加するテーパ孔部とを有している。さらに、スライドパンチをブランクの他端側に嵌合した状態で、パンチピンの加圧力により拡大頭部を成形するとともに、該拡大頭部に拡大する圧力によりスライドパンチをばね部材の付勢力に抗して後退されるように構成されている。
このような鍛造型を第３の冷間鍛造工程に用いることにより、ブランクの拡大頭部の成形にかかる部分の鍛造前の長さＬと材料径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が大きい場合であっても、その部分の据込み時のスライドパンチとブランクとの間に発生する摩擦抵抗によるスライドパンチの後退が阻害されることなく、ブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。これにより、拡大頭部の外径と軸部の軸径との比（「頭径／軸径」という。）の大きい軸状製品を製造することができる。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項２にかかる拡大頭部を有する軸状製品の製造方法によると、第３の冷間鍛造工程において、ブランクの他端部にスライドパンチのストレート孔部に嵌合しかつ拡大頭部から突出した突出軸部が形成される。そして、第４の冷間鍛造工程に用いる鍛造型が、ブランクの他端面を加圧可能なパンチピンと、パンチピンを内挿しかつ該ブランクの突出軸部に外挿される固定パンチとを備えている。さらに、パンチピンを内挿する固定パンチの型孔が、該パンチピンを所定の隙間をもって内挿するストレート孔部と、そのストレート孔部に連続しかつ前記隙間がブランク入口側に向けて次第に増加するテーパ孔部とを有している。そして、固定パンチをブランクの他端側に嵌合した状態で、パンチピンの加圧力により前記拡大頭部を所定形状に成形する構成されている。
このような鍛造型を第４の冷間鍛造工程に用いることにより、第３の冷間鍛造工程で形成したブランクの突出軸部を固定パンチのストレート孔部に内挿することにより、ブランクの座屈の発生を防止あるいは低減する座屈の発生を防止した状態で、拡大頭部を所定形状に成形すなわち据込むことができる。
【０００９】
また、特許請求の範囲の請求項３にかかる拡大頭部を有する軸状製品の製造方法によると、請求項１又は２に記載の拡大頭部を有する軸状製品の製造方法により製造された軸状製品の拡大頭部を加熱手段により加熱し、その後の熱間鍛造工程において、拡大頭部の外径をさらに拡大して所定形状の傘部を成形する。これにより、傘部の傘径と軸部の軸径の比の大きいエンジンバルブ、すなわち傘径が拡大されかつ軸部が細径化されたエンジンバルブを製造することができる。したがって、傘径の拡大によりエンジンの吸排気効率を向上するとともに、軸部の細径化による軽量化により高速応答性を向上することのできるエンジンバルブを提供することができる。
また、エンジンバルブを冷間鍛造工程と熱間鍛造工程の組合せにより製造することにより、傘部の傘径と軸部の軸径の比の大きいエンジンバルブを安価に製造することができる。
【００１０】
また、特許請求の範囲の請求項４にかかる拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型によると、請求項１にかかる拡大頭部を有する軸状製品の製造方法における第３の冷間鍛造工程に用いる鍛造型と同等の作用・効果を得ることができる。
【００１１】
また、特許請求の範囲の請求項５にかかる拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型によると、スライドパンチの型孔におけるテーパ孔部のテーパ角が６〜２０°である。これにより、ブランクの拡大頭部の据込み成形中のスライドパンチの後退不良及びブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。
すなわち、前記テーパ孔部のテーパ角が６°未満の場合には、ブランクの拡大頭部の据込み成形中において、スライドパンチを後退させる力（いわゆる押上げる力）に比べ、ブランクの外径の拡大によるスライドパンチに対する摩擦抵抗が大きくなり、スライドパンチが後退不良をきたすことになる。また、前記テーパ孔部のテーパ角が２０°を超える場合には、ブランクの拡大頭部の据込み成形中において、スライドパンチの後退のタイミングが早くなりすぎてブランクに座屈を発生することになる。したがって、前記テーパ孔部のテーパ角を６〜２０°とすることにより、ブランクの拡大頭部の据込み成形中のスライドパンチの後退不良及びブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。
【００１２】
また、特許請求の範囲の請求項６にかかる拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型によると、スライドパンチの型孔におけるストレート孔部とパンチピンとの間の隙間が、パンチピンのピン外径に対して２〜５％である。これにより、ブランクの拡大頭部の据込み成形中のスライドパンチの後退不良及びパンチピンの塑性変形を防止あるいは低減することができる。
すなわち、スライドパンチとパンチピンとの間の隙間が２％未満の場合には、ブランクの拡大頭部の据込み成形中において、パンチピンの弾性変形によりそのピン外径が拡大し、そのパンチピンとスライドパンチとの間の隙間が小さくなり、スライドパンチの後退（押上げ）を阻害する摩擦抵抗が発生し、スライドパンチが後退不良をきたすことになる。また、前記ストレート孔部とパンチピンとの間の隙間が５％を超える場合には、パンチピンの断面積が小さくなり、成形荷重により発生する応力が過大となるため、パンチピンが塑性変形することになる。したがって、スライドパンチ（詳しくは、型孔におけるストレート孔部）とパンチピンとの間の隙間を、パンチピンのピン外径に対して２〜５％とすることにより、ブランクの拡大頭部の据込み成形中のスライドパンチの後退不良及びパンチピンの塑性変形を防止あるいは低減することができる。
【００１３】
また、特許請求の範囲の請求項７にかかる拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型によると、スライドパンチの型孔におけるストレート孔部のテーパ孔部側内周面に０．０３〜０．１０°の抜き勾配が設定されている。これにより、ブランクの拡大頭部の据込み成形中のスライドパンチの後退不良及びブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。
すなわち、前記ストレート孔部のテーパ孔部側内周面に０．０３°未満の抜き勾配が設定された場合には、ブランクの拡大頭部の据込み成形中において、スライドパンチの弾性変形により、ブランクの外径が拡大し過ぎとなるため、スライドパンチの後退を阻害する摩擦抵抗が発生し、スライドパンチが後退不良をきたすことになる。また、前記ストレート孔部のテーパ孔部側内周面に０．１０°を超える抜き勾配が設定された場合には、スライドパンチ（詳しくは、ストレート孔部のテーパ孔部）とブランクとの間の隙間が大きくなり過ぎることにより、スライドパンチがブランクの座屈防止の役割を果たすことができず、ブランクに座屈を発生することになる。したがって、前記ストレート孔部のテーパ孔部側内周面に０．０３〜０．１０°の抜き勾配を設定することにより、ブランクの拡大頭部の据込み成形中のスライドパンチの後退不良及びブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。
【００１４】
また、特許請求の範囲の請求項８にかかる拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型によると、パンチピンのピン先端部を除くピン本体の外周面がφ０．１〜０．５ｍｍの逃しをもって形成されている。これにより、ブランクの拡大頭部の据込み成形中のスライドパンチの後退不良及びパンチピンの塑性変形を防止あるいは低減することができる。
すなわち、パンチピンのピン本体の外周面がφ０．１未満の逃しをもって形成された場合には、ブランクの拡大頭部の据込み成形中において、パンチピンの弾性変形によりそのピン外径が拡大し、そのパンチピンとスライドパンチとの間の隙間が小さくなり、スライドパンチの後退（押上げ）を阻害する摩擦抵抗が発生し、スライドパンチが後退不良をきたすことになる。また、パンチピンのピン本体の外周面がφ０．５を超える逃しをもって形成された場合には、パンチピンのピン本体の断面積が小さくなり、成形荷重により発生する応力が過大となるため、パンチピンが塑性変形することになる。したがって、パンチピンのピン本体の外周面をφ０．１〜０．５ｍｍの逃しをもって形成することにより、ブランクの拡大頭部の据込み成形中のスライドパンチの後退不良及びパンチピンの塑性変形を防止あるいは低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、拡大頭部の外径と軸部の軸径との比の大きい軸状製品を製造することのできる、「拡大頭部を有する軸状製品の製造方法」、及び、「エンジンバルブの製造方法」、並びに、「拡大頭部を有する軸状製品の製造に用いる鍛造型」を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための最良の形態について実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００１７】
本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。本実施例では、自動車用エンジンバルブの製造方法及びその製造に用いる鍛造装置について例示する。
図１はエンジンバルブの鍛造工程を説明するもので、（ａ）は軸状のブランクを示す側面図、（ｂ）は第１の冷間鍛造工程を終えたブランクを示す側面図、（ｃ）は第２の冷間鍛造工程を終えたブランクを示す側面図、（ｄ）は第３の冷間鍛造工程を終えたブランクを示す側面図、（ｅ）は第４の冷間鍛造工程を終えたブランクを示す側面図、（ｆ）は第５の熱間鍛造工程を終えたエンジンバルブを示す側面図である。
【００１８】
図１（ｆ）に示されている製品であるエンジンバルブ６は、材料である軸状のブランク１（図１（ａ）参照）から（ｂ）〜（ｆ）の５段階の鍛造工程を経て製造される。
図１（ａ）に示されている軸状のブランク１は、例えばビッカース硬さＨＶが１８０〜３００程度の鋼材、例えばＳＵＨ１１の冷鍛用コイル材からなる丸棒状のものである。このブランク１は、例えば、軸長（全長）１Ｌが８８．３ｍｍ、軸径（直径）１Ｄが約φ１０．３ｍｍである。
【００１９】
また、図１（ｂ）に示すように、前記第１の冷間鍛造工程を終えたブランク（第１のブランクという。）２は、本体軸部２ａと、その本体軸部２ａの一端部（図１において下端部）にほぼテーパ状の絞り軸部２ｂを介して連続する突出軸部２ｃとを有している。絞り軸部２ｂにおける突出軸部２ｃ側の端部の外周面には、断面凸型円弧状の丸み２ｄが付されている。この丸み２ｄは、後述する次工程（第３の冷間鍛造工程）の鍛造型２０（図２参照）におけるダイス２２の型孔２２ａに第１のブランク２を挿入する際に、その型孔２２ａの上面開口部に絞り軸部２ｂをソフトに当接させるために形成されている。この第１のブランク２は、例えば、突出軸部２ｃの軸長２ｃＬが約６ｍｍ、残りの軸長２ｎＬが８２．６ｍｍ、本体軸部２ａの軸径２ａＤが約φ１０．５５ｍｍである。
【００２０】
また、図１（ｃ）に示すように、前記第２の冷間鍛造工程を終えたブランク（第２のブランクという。）３は、本体軸部３ａと、その本体軸部３ａの一端側（下端側）にほぼテーパ状の絞り軸部３ｂを介して連続する小径軸部３ｃとを有している。絞り軸部３ｂにおける小径軸部３ｃ側の端部の外周面には、断面凸型円弧状の丸み３ｄが付されている。この丸み３ｄは、後述する次工程（第４の冷間鍛造工程）の鍛造型３０におけるダイス３０の型孔２２ａに第２のブランク３を挿入する際に、その型孔２２ａの上面開口部に絞り軸部３ｂをソフトに当接させるために形成されている。この第２のブランク３は、例えば、小径軸部３ｃの軸長３ｃＬが７０．７ｍｍ、残りの軸長３ｎＬが約５５．２ｍｍ、絞り軸部２ｂの軸長３ｂＬが１２ｍｍ、本体軸部２ａの軸径３ａＤが約φ１０．６５ｍｍ、小径軸部３ｃの軸径３ｃＤが６．７５ｍｍである。
【００２１】
また、図１（ｄ）に示すように、前記第３の冷間鍛造工程を終えたブランク（第３のブランクという。）４は、図１（ｄ）において上端側から下端側に順に、突出軸部４ａと、その突出軸部４ａにテーパ部４ｂを介して連続する拡大頭部４ｃと、その拡大頭部４ｃにほぼテーパ状の絞り軸部４ｄを介して連続する小径軸部４ｅと、その小径軸部４ｅに連続する軸端部４ｆとを有している。この第３のブランク４は、例えば、小径軸部４ｅの軸長４ｅＬが６３ｍｍ、軸端部４ｆの軸長４ｆＬが１１ｍｍ、残りの軸長４ｎＬが４０．８ｍｍ、突出軸部４ａの軸長４ａＬが１８ｍｍ、拡大頭部４ｃの軸長４ｃＬが５ｍｍである。また、突出軸部４ａの軸径４ａＤが約φ１０．７ｍｍ、拡大頭部４ｃの外径（軸径）４ｃＤがφ１６．０ｍｍ、小径軸部４ｅの軸径４ｅＤが約φ６．７５ｍｍ、軸端部４ｆの軸径４ｆＤが５．７７ｍｍである。また、突出軸部４ａと拡大頭部４ｃとの接続部分における外周面は、例えば、２０ｍｍの半径４ｈＲの凹曲面で形成されている。
【００２２】
また、前記第３の冷間鍛造工程における据込みにかかる据込み前の第２のブランク３（図１（ｃ）参照）の該当部分の軸長３ｎＬが約５５．２ｍｍ、軸径３ａＤが約φ１０．６５ｍｍである。このため、第３の冷間鍛造工程の据込みによる長さ（Ｌ）と材料径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）は、
Ｌ／Ｄ＝５５．２／１０．６５＝５．１８
Ｌ／Ｄ＞４．０
となる。このため、従来の成形可能な長さ（Ｌ）と材料径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が最大４．０であったのに比べると大きくなっている。
【００２３】
また、図１（ｅ）に示すように、前記第４の冷間鍛造工程を終えたブランク（第４のブランクという。）５は、図１において上端側から下端側に順に、突出軸部５ａと、その突出軸部５ａにテーパ部５ｂを介して連続する拡大頭部５ｃと、その拡大頭部５ｃにほぼテーパ状の絞り軸部５ｄを介して連続する小径軸部５ｅと、その小径軸部５ｅに連続する軸端部５ｆを有している。この第４のブランク５は、例えば、全長５Ｌが約１２６．７ｍｍ、軸端部５ｆの軸長５ｆＬが２９．２ｍｍ、軸端部５ｆを含む小径軸部５ｅの軸長５ｅＬが約９２．２ｍｍ、残りの軸長５ｎＬが３４．５ｍｍ、突出軸部５ａの軸長５ａＬが１０ｍｍ、拡大頭部５ｃの軸長５ｃＬが６．４５ｍｍである。また、突出軸部５ａの軸径５ａＤが約φ１０．８ｍｍ、拡大頭部５ｃの外径５ｃＤが約φ１８．３ｍｍ、小径軸部５ｅの軸径５ｅＤが約φ５．８ｍｍ、軸端部５ｆの軸径５ｆＤが約５．７７ｍｍである。また、テーパ部５ｂのテーパ角５ｂθが２０°である。また、突出軸部５ａと拡大頭部５ｃとの接続部分における外周面は、例えば、２０ｍｍの半径５ｈＲの凹曲面で形成されている。また、拡大頭部５ｃと絞り軸部５ｄとの接続部分における外周面は、例えば、８ｍｍの半径５ｉＲの凹曲面で形成されている。
【００２４】
また、前記第４の冷間鍛造工程における据込みにかかる据込み前の第３のブランク４（図１（ｄ）参照）の該当部分の軸長４ｎＬが約４０．８ｍｍ、外径（軸径）４ａＤが約φ１０．７ｍｍである。このため、第４の冷間鍛造工程の据込みによる長さ（Ｌ）と材料径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）は、
Ｌ／Ｄ＝４０．８／１０．７＝３．８１
Ｌ／Ｄ＞２．５
となる。このため、従来の成形可能な長さ（Ｌ）と材料径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が最大２．５であるのに比べると大きくなっている。なお、第４の冷間鍛造工程を終えたブランク５（図１（ｅ）参照）は、本明細書でいう「軸状製品」に相当する。
【００２５】
また、図１（ｆ）に示すように、前記第５の熱間鍛造工程を終えて、軸部６ｂの先端部（図１（ｆ）において上端部）に円板状の傘部６ａを有する製品すなわちエンジンバルブ６となる。この製品６は、全長（軸長）６Ｌが約１１０ｍｍ、軸部６ｂの軸長６ｂＬが約９５ｍｍ、傘部６ａの外径（傘径）６ａＤがφ３８ｍｍ、軸部６ｂの軸径６ｂＤが約５.５ｍｍであり、傘／軸比が６．９になっている。
【００２６】
次に、前記第１〜第４の冷間鍛造工程にかかる鍛造装置について説明する。図２は、冷間鍛造工程にかかる鍛造装置を示すもので、（ａ）は切断ステーションを示す断面図、（ｂ）は第１の冷間鍛造ステーションを示す断面図、（ｃ）は第２の冷間鍛造ステーションを示す断面図、(ｄ)は第３の冷間鍛造ステーションを示す断面図、（ｅ）は第４の冷間鍛造ステーションを示す断面図である。この鍛造装置には、ボルトホーマ、ナットホーマ等と称される多段式トランスファープレス（図示省略）が用いられる。このトランスファープレスには、図２に示すように、右から左方へ順に、切断ステーションＳＣ、第１の冷間鍛造ステーションＳ１、第２の冷間鍛造ステーションＳ２、第３の冷間鍛造ステーションＳ３、第４の冷間鍛造ステーションＳ４が等間隔で設定されている。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、切断ステーションＳＣにおいて、ダイブロック７には、ダイス孔８ａを有する剪断用ダイス８が設けられている。ダイブロック７の下方から剪断用ダイス８のダイス孔８ａ内に冷鍛用コイル材Ｃを挿入し、前記ブランク１（図１（ａ）参照）の軸長１Ｌに対応する長さだけ剪断用ダイス８の上方へ突出させる（図２（ａ）中、二点鎖線Ｃ参照）。そして、この状態で、待機しているカッター９（図２（ａ）中、二点鎖線９参照）の第１の冷間鍛造ステーションＳ１側（図示左方）への移動により、冷鍛用コイル材Ｃからブランク１が剪断すなわち切断されかつ第１の冷間鍛造ステーションＳ１へ送られる。
【００２８】
前記第１〜第４の各鍛造ステーションＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４には、それぞれ鍛造型１０，２０，３０，４０が設けられている。各鍛造型１０，２０，３０，４０は、トランスファープレスのダイブロック７にそれぞれ設けられたダイス１２，２２，３２，４２と、ダイブロック７に対して進退移動を繰り返すトランスファープレスのラム５０にそれぞれ設けられたパンチ１５，２５，３５，４５とを備えている。各ダイス１２，２２，３２，４２内には、その下方から突出しピン１３，２３，３３，４３がそれぞれ軸方向（上下方向）にスライド可能に挿入されている。また、各ダイス１２，２２，３２，４２は、それぞれダイスホルダー１１，２１，３１，４１によって支持されている。
以下、第１の冷間鍛造ステーションＳ１の鍛造型１０、第２の冷間鍛造ステーションＳ２の鍛造型２０、第４の冷間鍛造ステーションＳ４の鍛造型４０、第３の冷間鍛造ステーションＳ３の鍛造型３０の順で説明する。
【００２９】
まず、第１の冷間鍛造ステーションＳ１の鍛造型１０を説明する。図２（ｂ）に示すように、鍛造型１０におけるダイス１２の型孔１２ａは、前記第１のブランク２（図１（ｂ）参照）に対応する形状を呈している。
また、鍛造型１０におけるパンチ１５のパンチピン１６の先端部すなわち下端部は、前記ラム５０の前進端（下降端が相当する。）でダイス１２の型孔１２ａ内に所定量挿入される。
【００３０】
次に、第２の冷間鍛造ステーションＳ２の鍛造型２０を説明する。図２（ｃ）に示すように、鍛造型２０におけるダイス２２の型孔２２ａは、前記第２のブランク３（図１（ｃ）参照）に対応する形状を呈している。
また、鍛造型２０におけるパンチ２５のパンチピン２６の先端部すなわち下端部は、前記ラム５０の前進端（下降端が相当する。）でダイス２２の型孔２２ａ内に所定量挿入される。
【００３１】
次に、第４の冷間鍛造ステーションＳ４の鍛造型４０を説明する。図２（ｅ）に示すように、鍛造型４０におけるダイス４２の型孔４２ａは、前記第４のブランク５（図１（ｅ）参照）における絞り軸部５ｄ及び小径軸部５ｅ並びに軸端部５ｆに対応する形状を呈している。
また、鍛造型４０におけるパンチ４５は、第４のブランク５（図１（ｅ）参照）の突出軸部５ａ及びテーパ部５ｂに対応する型孔４５ａを有しており、その軸心部にパンチピン４６を軸方向（上下方向）にスライド可能に挿入されている。この型孔４５ａは、前記ラム５０の前進端（下降端が相当する。）でダイス４２の上面近くまで接近することにより、該ダイス４２の型孔４２ａと協働して、第４のブランク５にほぼ対応する型孔を形成する。なお、パンチ４５は、本明細書でいう「固定パンチ」に相当する。
【００３２】
さらに、パンチピン４６を内挿する固定パンチ４５の型孔４５ａが、該パンチピン４６及び前記第３のブランク４（図１（ｄ）参照）の突出軸部４ａを所定の隙間をもって内挿するストレート孔部４５ｂと、そのストレート孔部４５ｂに連続しかつ前記隙間がブランク入口側に向けて次第に増加しかつ第４のブランク５（図１（ｅ）参照）のテーパ部５ｂを成形するテーパ孔部４５ｃとを有している。そして、固定パンチ４５をブランクの他端側すなわち第３のブランク４（図１（ｄ）参照）の上端部に嵌合した状態で、パンチピン４６の加圧力により前記拡大頭部４ｃ（５ｃ）を所定形状に据込むすなわち成形するように構成されている。
【００３３】
次に、第３の冷間鍛造ステーションＳ３の鍛造型３０を説明する。図３は鍛造型３０を示す断面図である。
鍛造型３０におけるダイス３２の型孔３２ａは、前記第３のブランク４（図１（ｄ）参照）の絞り軸部４ｄ及び小径軸部４ｅ並びに軸端部４ｆに対応する形状を呈している。
また、鍛造型３０におけるパンチ３５は、スライドパンチ機構ＳＰを備えている。スライドパンチ機構ＳＰは、パンチピン３６の他、スライドパンチ３７及びばね部材３８並びに連動筒３９を備えている。
【００３４】
前記パンチピン３６は、パンチ３５の軸心部に軸方向（上下方向）にスライド可能にかつ第２のブランク３（第３のブランク４）の上端面を加圧可能に設けられている。
また、前記スライドパンチ３７は、インナーパンチ７０とアウターパンチ７５とを一体的に備えている。
インナーパンチ７０は、前記パンチピン３６を軸方向（上下方向）にスライド可能に内挿しかつ第３のブランク４の突出軸部４ａ及びテーパ部４ｂに対応する型孔７１を有している。インナーパンチ７０は、前記ラム５０の前進端（下降端が相当する。）でダイス３２の上面付近まで接近することにより、該ダイス３２の型孔３２ａと協働して第３のブランク４にほぼ対応する型孔を形成する。
また、アウターパンチ７５は、ラム５０に固定されたホルダ筒５２内に軸方向（上下方向）にスライド可能に設けられており、その下部内に前記インナーパンチ７０を固定している。
【００３５】
また、前記連動筒３９は、前記アウターパンチ７５の上部内に軸方向（上下方向）にスライド可能に設けられている。連動筒３９は、前記スライドパンチ３７（インナーパンチ７０及びアウターパンチ７５）を下方へ押動可能に設けられている。また、連動筒３９内には、パンチピン３６を加圧する加圧ピン５３に設けられたガイド５４が軸方向（上下方向）にスライド可能に嵌合されている。
また、ばね部材３８は、前記ラム５０側のばね座５１と連動筒３９のフランジ部３９ａとの間に介装されており、常に連動筒３９を所定の付勢力をもって下方へ付勢している。
そして、上記したスライドパンチ機構ＳＰは、スライドパンチ３７を、ダイス３２の型孔３２ａ内に挿入された第２のブランク３の上部に嵌合した状態で、パンチピン３６の加圧力により拡大頭部４ｃを成形するとともに、該拡大頭部４ｃが拡大する圧力によりスライドパンチ３７がばね部材３８の付勢力に抗して後退されるように構成されている。
【００３６】
しかして、図５に示すように、前記パンチピン３６は、所定の軸長のピン本体６０と、そのピン本体６０の基端部（上端部）に固着されたピンガイド６５とを備えている。ピン本体６０の先端部６２は、例えば、軸長６２Ｌが５ｍｍ、ピン外径６２Ｄが約φ１０．６５ｍｍで形成されている。ピン本体６０の先端部６２を除いた本体部６１の外周面は、例えば、ピン外径６１Ｄが約φ１０．４５ｍｍで形成されている。すなわち、ピン本体６０の本体部６１の外周面が、先端部６２の外周面に対してφ０．２ｍｍ（６２Ｄ−６１Ｄ＝φ１０．６５−１０．４５ｍｍ）の逃し６３をもって形成されている。
【００３７】
前記パンチピン３６のピン本体６０の逃し６３をφ０．１〜０．５ｍｍの範囲内で設定することにより、第３のブランク４（図１（ｄ）参照）の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びパンチピン３６のピン本体６０の塑性変形を防止あるいは低減することができる。
例えば、ピン本体６０の逃し６３がφ０．１未満の場合には、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中において、パンチピン３６のピン本体６０の弾性変形によりピン本体６０のピン外径が拡大し、そのパンチピン３６のピン本体６０とスライドパンチ３７との間の隙間が小さくなり、スライドパンチ３７の後退（押上げ）を阻害する摩擦抵抗が発生し、スライドパンチ３７が後退不良をきたすことになる。
また、ピン本体６０の逃し６３がφ０．５を超える場合には、パンチピン３６のピン本体６０の断面積が小さくなり、成形荷重により発生する応力が過大となるため、パンチピン３６のピン本体６０が塑性変形することになる。
したがって、パンチピン３６のピン本体６０の本体部６１の外周面をφ０．１〜０．５ｍｍの逃し６３をもって形成することにより、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びパンチピン３６のピン本体６０の塑性変形を防止あるいは低減することができる。
【００３８】
また、図６に示すように、前記インナーパンチ７０の型孔７１は、前記パンチピン３６（図５参照）のピン本体６０を所定の隙間をもって内挿するストレート孔部７２と、そのストレート孔部７２に連続しかつ前記隙間がブランク入口側（下方）に向けて次第に増加するテーパ孔部７６とを有している。
【００３９】
しかして、図７に示すように、前記インナーパンチ７０の型孔７１におけるテーパ孔部７６のテーパ角αは、６〜２０°に設定されている。
この点について、図８の説明図を参照して説明する。図８に示すように、型孔７１のストレート孔部７２の成形にかかる有効長さをＬ1とし、テーパ孔部７６の有効長さをＬ2とし、テーパ孔部７６に直角に加わる成形圧力をＰとする。この場合、ばね部材３８（図３参照）によるスライドパンチ３７の圧下力（付勢力）は無視する。
インナーパンチ７０の押上げ方向に加わる単位面積当たりの押上力Ｐ1は、
Ｐ1＝Ｐｓｉｎα
となる。また、ストレート孔部７２及びテーパ孔部７６のそれぞれの面に対する摩擦抵抗Ｐ2は、摩擦係数をμとすると、
Ｐ2＝μ・Ｐ
となる。また、前記押上力Ｐ1の妨げとなる単位面積当たりの抵抗力Ｐ3は、
Ｐ3＝μ・Ｐｃｏｓαとなる。
【００４０】
また、前記インナーパンチ７０が上昇するために必要な押上力ＦAは、
ＦA＝ＰＬ2・ｓｉｎα
であり、また、単位面積当たりの押上力Ｐ1に抵抗する摩擦抵抗ＦSは、
ＦS＝μ・ＰＬ1＋μ・ＰＬ2・ｃｏｓα＝μ・Ｐ（Ｌ1＋Ｌ2・ｃｏｓα）
である。
したがって、
ＰＬ2・ｓｉｎα＞μ・Ｐ（Ｌ1＋Ｌ2・ｃｏｓα）
の条件の満たすことにより、摩擦抵抗ＦSに抗してインナーパンチ７０が上昇することができる。
そして、Ｌ1＝０とすると、
ｓｉｎα＞μ・ｃｏｓα
となり、
ｔａｎα＞μ
となる。このとき、摩擦係数μ＝０．１とすると、
α＞５．７１°
となる。したがって、テーパ角αは、６°以上に設定すればよい。すなわち、テーパ角αが６°未満の場合には、第３のブランク４（図１（ｄ）参照）の拡大頭部４ｃの据込み成形中において、インナーパンチ７０を押上力ＦAに比べ、第３のブランク４の外径の拡大によるインナーパンチ７０に対する摩擦抵抗ＦSが大きくなり、インナーパンチ７０すなわちスライドパンチ３７が後退不良をきたすことになる。
【００４１】
また、前記テーパ孔部７６のテーパ角αが２０°を超える場合には、第３のブランク４（図１（ｄ）参照）の拡大頭部４ｃの据込み成形中において、インナーパンチ７０すなわちスライドパンチ３７の後退のタイミングが早くなりすぎてブランク４に座屈を発生することになる。
したがって、前記テーパ孔部７６のテーパ角αを６〜２０°とすることにより、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。
【００４２】
また、図９はテーパ角αと押上力Ｐ1との関係を示す特性線図である。図９において、横軸がインナーパンチ７０のテーパ孔部７６のテーパ角α（図８参照）であり、縦軸がインナーパンチ７０すなわちスライドパンチ３７の押上力Ｐ1（図８参照）である。また、特性線Ｍ1は初期のスライドパンチ３７にかかる摩擦抵抗を示し、特性線Ｍ2は後期のスライドパンチ３７にかかる摩擦抵抗を示している。また、特性線Ｎ1は初期のスライドパンチ３７の押上力を示し、特性線Ｎ2は後期のスライドパンチ３７の押上力を示している。また、特性線Ｍ1と特性線Ｎ1はテーパ角αの２０°付近で交差しており、特性線Ｍ2と特性線Ｎ2はテーパ角αの６°付近で交差している。
したがって、図９から明らかなように、テーパ角αが６〜２０°の範囲内にあれば、スライドパンチ３７の後退不良を防止あるいは低減することができる。
【００４３】
さらに、前記インナーパンチ７０の型孔７１におけるストレート孔部７２（図６参照）と、前記パンチピン３６のピン本体６０の本体部６１（図６参照）との間の隙間は、そのピン本体６０の本体部６１のピン外径６１Ｄに対して２〜５％に設定されている。これにより、第３のブランク４（図１（ｄ）参照）の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びパンチピン３６のピン本体６０の塑性変形を防止あるいは低減することができる。
【００４４】
また、エンジンバルブ材（例えば、ＳＵＨ３）の場合、当該工程の成形圧力σは約２０００ＭＰａである。これによると、パンチピン６１の軸方向の歪は、εで表わされる。
ε＝σ／Ｅ＝２０００／（２１１．４×１０3）＝０．００９４６
ここで、Ｅは、弾性係数を表わす。
また、ポアソン比ν＝０．３とすると、径方向の拡大量Ｗは、
Ｗ＝εν＝０．００９４６×０．３＝０．２８（％）
である。
したがって、例えば、前記隙間が２％未満の場合には、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中において、ピン本体６０の本体部６１の弾性変形によりそのピン外径６１Ｄが拡大し、隙間が１．６２％以下と非常に小さくなり、潤滑油中に混在する固形物等の影響によりスライドパンチ３７の後退（押上げ）を阻害する摩擦抵抗が発生し、スライドパンチ３７のインナーパンチ７０が後退不良をきたすことになる。
【００４５】
また、前記隙間が５％を超える場合には、ピン本体６０の本体部６１の断面積が小さくなり、成形荷重により発生する応力が過大となるため、ピン本体６０の本体部６１が塑性変形することになる。
隙間が５％存在すると、パンチピン３６の径はインナーパンチ７０の内径の０．９５倍となり、受圧面積は０．９５2≒０．９、すなわち約１０％の減少となる。したがって、パンチピン３６の圧縮応力が１／０．９倍となり、型材の耐圧力を超える場合がある。
したがって、前記隙間を、ピン本体６０の本体部６１のピン外径６１Ｄに対して２〜５％とすることにより、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びパンチピン３６のピン本体６０の塑性変形を防止あるいは低減することができる。
【００４６】
また、図１０に前記隙間の比率（％）と、パンチピン３６のピン本体６０に加わる偏心荷重との関係が示されている。図１１において、横軸が隙間の比率（％）であり、縦軸が偏心荷重である。
そして、図１１の特性線Ａから明らかなように、隙間の比率（％）を２〜５％の範囲内に設置することにより、スライドパンチ３７の後退不良を防止あるいは低減することができる。
【００４７】
さらに、図７に示すように、前記インナーパンチ７０の型孔７１におけるストレート孔部７２のテーパ孔部７６側内周面には、０．０３〜０．１０°の抜き勾配βが設定されている。これにより、第３のブランク４（図１（ｄ）参照）の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７のインナーパンチ７０の後退不良及びブランク４の座屈の発生を防止あるいは低減することができる。
例えば、抜き勾配βが０．０３°未満の場合には、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中において、ピン先端部６２に近い部分の内圧が、パンチピン３６から１０ｍｍ離れた部分の内圧よりも３００ＭＰａ以上大きくなると、抜き勾配がなくなる。これ以上の圧力差が生じると逆テーパとなり、インナーパンチ７０の後退を阻害する。また、抜き勾配βが０．１０°を超える場合は、前記隙間が大きくなり過ぎることにより、据え込み時にインナーパンチ７０が入口部でブランク４を拘束できず、ブランク４に座屈を発生することになる。
したがって、抜き勾配βを０．０３〜０．１０°の範囲内に設定することにより、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。
【００４８】
なお、前記したパンチピン３６の逃し６３（図５参照）、インナーパンチ７０のテーパ角α及び抜き勾配β（図７参照）、ストレート孔部７２とピン本体６０との間の隙間にかかる数値設定については、例えば、ビッカース硬さＨＶが１８０〜３００程度の鋼材を冷鍛用コイル材Ｃとして用いる場合に好適である。
また、鍛造装置（図２参照）において、１鍛造毎に各突出しピン１３，２３，３３，４３により各ダイス１２，２２，３２，４２から突出される各ブランク２，３，４，５は、周知のブランク搬送装置（図示省略）によって下流側の鍛造ステーションへ搬送されるようになっている。
【００４９】
上記した鍛造装置（図２参照）において、ブランク１（図１（ａ）参照）から第４のブランク５を製造する製造工程を説明する。
まず、切断ステーションＳＣにおいて、カッター９により冷鍛用コイル材Ｃから所定の軸長１Ｌのブランク１が剪断すなわち切断され、第１の冷間鍛造ステーションＳ１に搬送される。
次に、第１の冷間鍛造ステーションＳ１の鍛造型１０により、ブランク１が鍛造されて第１のブランク２が成形される。第１のブランク２は、ブランク搬送装置により第２の冷間鍛造ステーションＳ２に搬送される。
次に、第２の冷間鍛造ステーションＳ２の鍛造型２０により、第１のブランク２が鍛造されて第２のブランク３が成形される。第２のブランク３は、ブランク搬送装置により第３の冷間鍛造ステーションＳ３に搬送される。
次に、第３の冷間鍛造ステーションＳ３の鍛造型３０により、第２のブランク３が鍛造されて第３のブランク４が成形される。第３のブランク４は、ブランク搬送装置により第４の冷間鍛造ステーションＳ４に搬送される。
次に、第４の冷間鍛造ステーションＳ４の鍛造型１０により、第３のブランク４が鍛造されて第４のブランク５が成形される。
【００５０】
また、前記のようにして製造された第４のブランク５（図１（ｅ）参照）は、ブランク搬送装置により図示しない加熱鍛造ステーションに搬送される。その加熱鍛造ステーションにおいて、第４のブランク５の拡大頭部５ｃ（突出軸部５ａ、テーパ部５ｂ及び拡大頭部５ｃを含む。）が加熱手段により加熱されて軟化された後に、図示しない鍛造装置を用いて前記拡大頭部５ｃの外径５ｃＤ（図１（ｅ）参照）がさらに拡大されて所定形状の傘部６ａ（図１（ｆ）参照）が成形されことにより、製品すなわちエンジンバルブ６が製造される。なお、熱間鍛造ステーションにかかる鍛造装置及び加熱手段については、周知のものと同様であるからその説明を省略する。
【００５１】
また、前記第３の冷間鍛造ステーションＳ３における鍛造型３０（図３参照）のスライドパンチ機構ＳＰによる据込み過程について説明する。図４はスライドパンチ機構による据込み過程を示すもので、（ａ）は据込み開始状態を示す断面図、（ｂ）は据込み途中の状態を示す断面図、（ｃ）は据込み完了状態を示す断面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、据込み開始にともない、ばね部材３８の付勢力により、スライドパンチ３７（インナーパンチ７０及びアウターパンチ７５）が先に下降し、パンチピン３６が遅れて下降する。
さらに、図４（ｂ）に示すように、据込み途中においては、パンチピン３６により据込まれた材料により、スライドパンチ３７（インナーパンチ７０及びアウターパンチ７５）が押上げられていく。このため、閉塞据込み状態（図４（ａ）参照）から自由据込み状態（図４（ｃ）参照）になるまでに、パンチピン３６にかかる成形荷重を従来の鍛造型と同等としながらも、拡大頭部４ｃを座屈が発生することなく据込み成形することができる。
【００５２】
上記した拡大頭部５ｃを有するブランク５の製造方法によると、第１及び第２の冷間鍛造工程により、ブランクの一端側に小径軸部３ｃを段階的に成形する一方、第３及び第４の冷間鍛造工程により、前記ブランクの他端側に拡大頭部５ｃを段階的に成形する（図２参照）。
そして、第３の冷間鍛造工程に用いる鍛造型３０（図３参照）が、ブランクの他端面を加圧可能なパンチピン３６、パンチピン３６を内挿しかつブランクの他端側に外挿されるスライドパンチ３７、スライドパンチ３７を加圧方向に付勢するばね部材３８により構成されるスライドパンチ機構ＳＰを備えている。さらに、パンチピン３６を内挿するスライドパンチ３７のインナーパンチ７０の型孔７１が、該パンチピン３６のピン本体６０を所定の隙間ＣＬをもって内挿するストレート孔部７２と、そのストレート孔部７２に連続しかつ隙間ＣＬがブランク入口側に向けて次第に増加するテーパ孔部７６とを有している。さらに、スライドパンチ３７をブランクの他端側に嵌合した状態で、パンチピン３６の加圧力により拡大頭部４ｃを成形するとともに、該拡大頭部４ｃに拡大する圧力によりスライドパンチ３７をばね部材３８の付勢力に抗して後退されるように構成されている。
このような鍛造型３０を第３の冷間鍛造工程に用いることにより、ブランクの拡大頭部４ｃの成形にかかる部分の鍛造前の長さ（Ｌ）と材料径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が大きい場合であっても、その部分の据込み時のスライドパンチ３７とブランクとの間に発生する摩擦抵抗によるスライドパンチ３７の後退が阻害されることなく、ブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。これにより、頭径／軸径の大きいブランク３（図１（ｄ）参照）を製造することができる。
【００５３】
また、第３の冷間鍛造工程（図３参照）において、ブランクの他端部にスライドパンチ３７のストレート孔部７２に嵌合しかつ拡大頭部４ｃから突出した突出軸部４ａが形成される。そして、第４の冷間鍛造工程に用いる鍛造型４０（図２参照）が、ブランクの他端面を加圧可能なパンチピン４６と、パンチピン４６を内挿しかつ該ブランク４の突出軸部４ａに外挿される固定パンチ４５とを備えている。さらに、パンチピン４６を内挿する固定パンチ４５の型孔４５ａが、該パンチピン４６を所定の隙間をもって内挿するストレート孔部４５ｂと、そのストレート孔部４５ｂに連続しかつ前記隙間がブランク入口側に向けて次第に増加するテーパ孔部４５ｃとを有している。さらに、固定パンチ４５をブランクの他端側に嵌合した状態で、パンチピン４６の加圧力により前記拡大頭部４ｃ（５ｃ）を所定形状に成形する構成されている。
このような鍛造型４０を第４の冷間鍛造工程に用いることにより、第３の冷間鍛造工程で形成したブランク４（図１（ｄ）参照）の突出軸部４ａを固定パンチ４５のストレート孔部７２に内挿することにより、ブランクの座屈の発生を防止あるいは低減する座屈の発生を防止した状態で、拡大頭部５ｃを所定形状に成形すなわち据込むことができる。
【００５４】
また、第４のブランク５（図１（ｅ）参照）の拡大頭部５ｃを加熱手段により加熱し、その後の熱間鍛造工程において、拡大頭部５ｃの外径をさらに拡大して所定形状の傘部６ａを成形する。これにより、傘部６ａの傘／軸比の大きいエンジンバルブ６、すなわち傘径６ａＤが拡大されかつ軸部６ｂが細径化されたエンジンバルブ６（図１（ｆ）参照）を製造することができる。したがって、傘径６ａＤの拡大によりエンジンの吸排気効率を向上するとともに、軸部６ｂの細径化による軽量化により高速応答性を向上することのできるエンジンバルブ６を提供することができる。
また、エンジンバルブ６を冷間鍛造工程と熱間鍛造工程の組合せにより製造することにより、傘部６ａの傘径６ａＤと軸部６ｂの軸径６ｂＤの比の大きいエンジンバルブ６を安価に製造することができる。
【００５５】
ちなみに、前記エンジンバルブ６の成形速度は、従来のアプセット鍛造法によると４〜１０本／分程度であり、熱間押出し鍛造法によると１２〜２０本／分程度であったのに対し、本実施例によると、従来の固定パンチ式の冷・熱間鍛造法と同程度の７０〜１４０本／分で大量生産が可能である。
【００５６】
また、材料として、冷鍛用コイル材Ｃを使用することにより、丸棒材を使用する場合に比べて、材料コストを低減することができる。例えば、アプセット鍛造法に用いる丸棒材では、通電性を確保するために表面を研削する工程が必要であり、また、丸棒材では細くするための伸線工程が必要であるため、製造工程数が多く、材料コストが高い。さらに、丸棒材では、端材が増え、歩留りが悪い。これに対し、冷鍛用コイル材Ｃは、製造工程数が少なく、材料コストが安いうえ、端材が少なく、歩留りが良い。また、丸棒材では、鍛造装置に対する材料（丸棒材）の入替え回数が多く、設備停止回数が増加するため、生産性が悪いという問題があるのに対し、冷鍛用コイル材Ｃは、鍛造装置に対する材料の入替え回数が少なく、設備停止回数が少ないため、生産性が良い。
【００５７】
また、第１〜第４の冷間鍛造工程の採用により、拡大頭部５ｃいわゆるオニオン形状が安定するため、後工程の熱間鍛造工程による鍛造後のエンジンバルブ６（図１（ｆ）参照）の品質も向上することができる。例えば、傘部６ａの傘径６ａＤのばらつきが、従来品よりも小さくなり、後工程の切削加工による加工しろを減少することができた。
【００５８】
また、上記したエンジンバルブ６（図１（ｆ）参照）の製造方法によると、傘／軸比が６．９といった大きいエンジンバルブ６を製造することができる。図１１はエンジンバルブの傘／軸比の関係を示す説明図である。
図１１において、従来のアプセット鍛造法、熱間押出し鍛造法、全冷間鍛造法、固定パンチ式の冷・熱間鍛造法によると、傘／軸比が線Ｃで示す５前後もしくは線Ｂで示す６前後のエンジンバルブを製造するのが限界であった。これに対し、本実施例によると、傘／軸比が線Ａで示す７前後というように傘／軸比の大きいエンジンバルブ６を製造することができる。
【００５９】
また、従来の全冷間鍛造法と本製造方法とを比較したところ次の結果が得られた。
例えば、材料に関しては、全冷間鍛造法では、耐熱性の劣る材料であるＳＣＭ４３５（ビッカース硬さＨＶが１８０程度）等を対象としている。これに対し、本製造方法によると、耐熱鋼であるＳＵＨ１１、ＳＵＨ３（ビッカース硬さＨＶが２３５〜２９０程度）を対象として成形することができる。
また、傘／軸比に関しては、全冷間鍛造法では、傘径がφ２５ｍｍ、軸径がφ５．５で、傘／軸比＝４．５であったのに対し、本製造方法によると、傘径がφ３８ｍｍ、軸径がφ５．５で、傘／軸比＝６．９とすることができた。
また、傘部６ａのフェース面の加工しろに関しては、全冷間鍛造法ではφ１．２ｍｍであったのに対し、本製造方法によるとφ０．４ｍｍとすることができた。
また、冷間鍛造工程における鍛造速度に関しては、全冷間鍛造法では１秒／本であったのに対し、本製造方法によると０．４５秒／本とすることができた。
また、型寿命に関しては、全冷間鍛造法では１０万ショットであったのに対し、本製造方法によると２５万ショット以上とすることができた。
【００６０】
また、本製造方法によると、従来のアプセット鍛造法に対して鍛造原価を約１５％低減することが可能になった。
【００６１】
また、上記した拡大頭部４ｃを有するブランク４の製造に用いる鍛造型３０（図３参照）によると、前に述べた作用・効果を得ることができる。
【００６２】
また、鍛造型３０のスライドパンチ３７のインナーパンチ７０の型孔７１におけるテーパ孔部７６のテーパ角αが６〜２０°である。これにより、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。
【００６３】
また、鍛造型３０のスライドパンチ３７のインナーパンチ７０の型孔７１におけるストレート孔部７２とパンチピン３６のピン本体６０との間の隙間が、パンチピン３６のピン本体６０の本体部６１のピン外径６１Ｄに対して２〜５％である。これにより、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びパンチピン３６のピン本体６０の塑性変形を防止あるいは低減することができる。
【００６４】
また、鍛造型３０のスライドパンチ３７のインナーパンチ７０の型孔７１におけるストレート孔部７２のテーパ孔部７６側内周面に０．０３〜０．１０°の抜き勾配βが設定されている（図８参照）。これにより、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びブランクの座屈の発生を防止あるいは低減することができる。
【００６５】
また、鍛造型３０のパンチピン３６のピン先端部６２を除くピン本体６０の本体部６１の外周面がφ０．１〜０．５ｍｍの逃し６３をもって形成されている（図５参照）。これにより、第３のブランク４の拡大頭部４ｃの据込み成形中のスライドパンチ３７の後退不良及びパンチピン３６のピン本体６０の塑性変形を防止あるいは低減することができる。
【００６６】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施例にかかるエンジンバルブの鍛造工程を説明するもので、（ａ）は軸状のブランクを示す側面図、（ｂ）は第１の冷間鍛造工程を終えたブランクを示す側面図、（ｃ）は第２の冷間鍛造工程を終えたブランクを示す側面図、（ｄ）は第３の冷間鍛造工程を終えたブランクを示す側面図、（ｅ）は第４の冷間鍛造工程を終えたブランクを示す側面図、（ｆ）は第５の熱間鍛造工程を終えたエンジンバルブを示す側面図である。
【図２】冷間鍛造工程にかかる鍛造装置を示すもので、（ａ）は切断ステーションを示す断面図、（ｂ）は第１の冷間鍛造ステーションを示す断面図、（ｃ）は第２の冷間鍛造ステーションを示す断面図、(ｄ)は第３の冷間鍛造ステーションを示す断面図、（ｅ）は第４の冷間鍛造ステーションを示す断面図である。
【図３】第３の冷間鍛造工程にかかる鍛造型を示す断面図である。
【図４】スライドパンチ機構による据込み過程を示すもので、（ａ）は据込み開始状態を示す断面図、（ｂ）は据込み途中の状態を示す断面図、（ｃ）は据込み完了状態を示す断面図である。
【図５】パンチピンを示す断面図である。
【図６】インナーパンチを示す断面図である。
【図７】インナーパンチの型孔にかかる説明図である。
【図８】インナーパンチのテーパ孔部のテーパ角にかかる説明図である。
【図９】インナーパンチのテーパ孔部のテーパ角とスライドパンチの押上力との関係を示す特性線図である。
【図１０】パンチピンのピン外径に対するスライドパンチとパンチピンとの間の隙間の比率とパンチピンに加わる偏心荷重との関係を示す特性線図である。
【図１１】エンジンバルブの傘／軸比の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  ブランク
２  第１のブランク
２ｂ  絞り軸部
２ｃ  突出軸部
３  第２のブランク
３ｃ  小径軸部
４  第３のブランク
４ａ  突出軸部
４ｃ  拡大頭部
５  第４のブランク（軸状製品）
５ａ  突出軸部
５ｃ  拡大頭部
６  エンジンバルブ（製品）
３０  鍛造型
３６  パンチピン
３７  スライドパンチ
３８  ばね部材
４０  鍛造型
４５  固定パンチ
４５ａ  型孔
４５ｂ  ストレート孔部
４５ｃ  テーパ孔部
４６  パンチピン
６０  ピン本体
６２  ピン先端部
７０  インナーパンチ
７１  型孔
７２  ストレート孔部
７６  テーパ孔部
ＳＰ  スライドパンチ機構
【図１】
2006088197.tif 000003
【図２】
2006088197.tif 000004
【図３】
2006088197.tif 000005
【図４】
2006088197.tif 000006
【図５】
2006088197.tif 000007
【図６】
2006088197.tif 000008
【図７】
2006088197.tif 000009
【図８】
2006088197.tif 000010
【図９】
2006088197.tif 000011
【図１０】
2006088197.tif 000012
【図１１】
2006088197.tif 000013