(57)【要約】【課題】従来の絞り加工が実施される金属部品の製造方法および金属部品の製造装置と比べて成形性が向上された金属部品の製造方法および金属部品の製造装置を提供する。【解決手段】金属板を局所的に加熱する工程（Ｓ１０）と、加熱する工程（Ｓ１０）の後に、金型および金型に対して金属板をプレスする押圧部を用いて金属板を絞り加工する工程（Ｓ２０）とを備える。加熱する工程（Ｓ１０）では、絞り加工する工程（Ｓ２０）で絞り加工される金属板の加工領域のうち変形量が相対的に大きい部分において金属板の面内方向の縮み量が相対的に大きい一部と縮み量が相対的に小さい残部とのうちの一方が他方よりも高温に加熱される。【選択図】図８
2019055423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板を局所的に加熱する工程と、
前記加熱する工程の後に、金型および前記金型に対して前記金属板をプレスする押圧部を用いて前記金属板を絞り加工する工程とを備え、
前記加熱する工程では、
前記絞り加工する工程で絞り加工される前記金属板の加工領域のうち変形量が相対的に大きい部分において、前記金属板の面内方向の縮み量が相対的に大きい一部と前記縮み量が相対的に小さい残部とのうちの一方が他方とは異なる温度に加熱される、金属部品の製造方法。
【請求項２】
前記押圧部の移動方向に垂直な前記押圧部の断面の形状が、長手方向と短手方向とを有しており、
前記絞り加工する工程において、前記縮み量が相対的に大きい前記一部は前記押圧部の前記短手方向に沿って配置される部分であり、前記縮み量が相対的に小さい前記残部は前記押圧部の前記長手方向に沿って配置される部分であり、
前記加熱する工程では、前記縮み量が相対的に小さい前記残部が、前記縮み量が相対的に大きい前記一部、および前記金属板の前記加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分よりも高温に加熱される、請求項１に記載の金属部品の製造方法。
【請求項３】
前記押圧部の移動方向に垂直な前記押圧部の断面の形状が、複数の角部と前記複数の角部間を接続している複数の辺部とを有しており、
前記絞り加工する工程において、前記縮み量が相対的に大きい前記一部は前記押圧部の前記角部に押圧された部分であり、前記縮み量が相対的に小さい前記残部は前記押圧部の前記辺部に押圧された部分であり、
前記加熱する工程では、前記縮み量が相対的に小さい前記残部が、前記縮み量が相対的に大きい前記一部、および前記金属板の前記加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分よりも高温に加熱される、請求項１に記載の金属部品の製造方法。
【請求項４】
前記加熱する工程では、前記絞り加工する工程で絞り加工される前記加工領域のうち変形量が相対的に大きい部分の温度が、前記絞り加工する工程で絞り加工される前記加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分に近い側から遠い側に向かって徐々に高温となるように前記金属板を加熱する、請求項２または３に記載の金属部品の製造方法。
【請求項５】
前記加熱する工程では、誘導加熱により前記金属板が局所的に加熱される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属部品の製造方法。
【請求項６】
金属板を局所的に加熱する予備加熱部と、
前記金属板を絞り加工する絞り加工部とを備え、
前記絞り加工部は、金型と、前記金型に対して前記金属板をプレスする押圧部とを含み、
前記予備加熱部は、
前記金属板の加工領域のうち変形量が相対的に大きい部分において、前記金属板の面内方向の縮み量が相対的に大きい一部と前記縮み量が相対的に小さい残部とのうちの一方が他方とは異なる温度に加熱されるように構成されている、金属部品の製造装置。
【請求項７】
前記押圧部の移動方向に垂直な前記押圧部の断面の形状が長手方向と短手方向とを有しており、
前記縮み量が相対的に大きい前記一部は前記押圧部の前記短手方向に沿って配置される部分であり、前記縮み量が相対的に小さい前記残部は前記押圧部の前記長手方向に沿って配置される部分であり、
前記予備加熱部は、前記縮み量が相対的に小さい前記残部が、前記縮み量が相対的に大きい前記一部、および前記金属板の前記加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分よりも高温に加熱されるように構成されている、請求項６に記載の金属部品の製造装置。
【請求項８】
前記押圧部の移動方向に垂直な前記押圧部の断面の形状が、複数の角部と前記複数の角部間を接続している複数の辺部とを有しており、
前記縮み量が相対的に大きい前記一部は前記押圧部の前記角部であり、前記縮み量が相対的に小さい前記残部は前記押圧部の前記辺部であり、
前記予備加熱部は、前記縮み量が相対的に小さい前記残部が、前記縮み量が相対的に大きい前記一部、および前記金属板の前記加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分よりも高温に加熱される、請求項６に記載の金属部品の製造装置。
【請求項９】
前記予備加熱部は、加熱用コイルを含み、
前記加熱用コイルは、前記押圧部の前記長手方向に沿って延在している複数の第１部分と、前記押圧部の前記短手方向に沿って延在しており、かつ前記複数の第１部分よりも前記移動方向において前記金属板から離れている少なくとも１つの第２部分とを有し、
前記少なくとも１つの第２部分は、前記複数の第１部分のうち前記短手方向に対向して配置された２つの前記第１部分の間を接続している、請求項７に記載の金属部品の製造装置。
【請求項１０】
前記予備加熱部は、前記金型の内部に配置されており、かつ前記押圧部の前記長手方向に沿って延在している複数のヒータを含む、請求項７に記載の金属部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部品の製造方法および金属部品の製造装置に関し、特に、オーステナイト系ステンレス鋼またはアルミニウム合金を材料としてこれに絞り加工を行う金属部品の製造方法および金属部品の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属板から円筒および角筒等の継目のない底付容器を成形する加工技術として、絞り加工が知られている。絞り加工により得られた成形体は、縮み量が相対的に大きい部分と縮み量が相対的に小さい部分とを有している。例えば角絞り加工では、金属板から、例えば底部の平面形状が長軸（長辺）と短軸（短辺）とを有する成形体や、底部の平面形状が角丸正方形状である成形体などを得ることができる。前者では、長軸に沿った部分は縮み量が相対的に小さい部分であり、短軸に沿った部分は縮み量が相対的に大きい部分である。後者では、各辺に沿った部分は縮み量が相対的に小さい部分であり、各角部に沿った部分は縮み量が相対的に大きい部分である。
【０００３】
また、温間絞り加工のように、高い引張強度を有しまた加工硬化性が大きい金属材料（例えばオーステナイト系ステンレス鋼等）に対する絞り加工の成形性を向上させる技術が知られている（例えば特開平８−１２０４１９号公報参照）。温間絞り加工では、金属材料を加熱してその引張強度を低下させた状態で、当該金属材料に対して絞り加工が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１２０４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような方法により縮み量が相対的に大きい部分と縮み量が相対的に小さい部分とを有する成形体を得る場合には、成形体の底部および側壁部において縮み量が相対的に大きい部分の周辺部の成形性が上記縮み量が相対的に小さい部分の周辺部の成形性と比べて低下するという問題がある。つまり、当該問題は、従来の温間絞り加工によっても生じうる。
【０００６】
従来の温間絞り加工は、金属材料を加熱せずに行われる絞り加工と比べて上記縮み量が相対的に大きい部分の周辺部の成形性と上記縮み量が相対的に小さい部分の周辺部の成形性とを均一に向上させることができる。しかし、従来の金属材料を加熱せずに行われる絞り加工が上記問題を有しているため、従来の温間絞り加工は上記問題を解決し得ない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、縮み量が相対的に大きい部分と縮み量が相対的に小さい部分とを有する成形体が得られる金属部品の製造方法および金属部品の製造装置であって、従来の絞り加工が実施される金属部品の製造方法および金属部品の製造装置と比べて成形性が向上された金属部品の製造方法および金属部品の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施の形態に係る金属部品の製造方法は、金属板を局所的に加熱する工程と、加熱する工程の後に、金型および金型に対して金属板をプレスする押圧部を用いて金属板を絞り加工する工程とを備える。加熱する工程では、絞り加工する工程で絞り加工される金属板の加工領域のうち変形量が相対的に大きい部分において金属板の面内方向の縮み量が相対的に大きい一部と縮み量が相対的に小さい残部とのうちの一方が他方とは異なる温度に加熱される。
【０００９】
ここで、金属板の変形量とは、絞り加工によって金属板に生じる縮み変形および伸び変形による変形量を指し、絞り加工によって縮み変形された金属板の縮み量と伸び変形された伸び量とを含む。
【００１０】
上記金属部品の製造方法において、押圧部の移動方向に垂直な押圧部の断面の形状が、長手方向と短手方向とを有している。絞り加工する工程において、縮み量が相対的に大きい一部は押圧部の短手方向に沿って配置される部分であり、縮み量が相対的に小さい残部は押圧部の長手方向に沿って配置される部分である。加熱する工程では、縮み量が相対的に小さい残部が、縮み量が相対的に大きい一部、および金属板の加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分よりも高温に加熱される。
【００１１】
上記金属部品の製造方法において、押圧部の移動方向に垂直な押圧部の断面の形状が、複数の角部と複数の角部間を接続している複数の辺部とを有している。絞り加工する工程において、縮み量が相対的に大きい一部は押圧部の角部に押圧された部分であり、縮み量が相対的に小さい残部は押圧部の辺部に押圧された部分である。加熱する工程では、縮み量が相対的に小さい残部が、縮み量が相対的に大きい一部、および金属板の加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分よりも高温に加熱される。
【００１２】
上記金属部品の製造方法において、加熱する工程では、加工領域のうち変形量が相対的に大きい部分において押圧部の長手方向に沿って配置される一部が、加工領域のうち変形量が相対的に大きい部分において押圧部の短手方向に沿って配置される他の一部、および金属板の加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分よりも高温に加熱される。
【００１３】
上記金属部品の製造方法において、加熱する工程では、絞り加工する工程で絞り加工される加工領域のうち変形量が相対的に大きい部分の温度が、絞り加工する工程で絞り加工される加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分に近い側から遠い側に向かって徐々に高温となるように金属板を加熱する。
【００１４】
上記金属部品の製造方法において、加熱する工程では、誘導加熱により金属板が局所的に加熱される。
【００１５】
本実施の形態に係る金属部品の製造装置は、金属板を局所的に加熱する予備加熱部と、金属板を絞り加工する絞り加工部とを備える。絞り加工部は、金型と、金型に対して金属板をプレスする押圧部とを含む。予備加熱部は、金属板の加工領域のうち変形量が相対的に大きい部分において金属板の面内方向の縮み量が相対的に大きい一部と縮み量が相対的に小さい残部とのうちの一方が他方とは異なる温度に加熱されるように構成されている。
【００１６】
上記金属部品の製造装置において、押圧部の移動方向に垂直な押圧部の断面の形状が長手方向と短手方向とを有している。縮み量が相対的に大きい一部は押圧部の短手方向に沿って配置される部分であり、縮み量が相対的に小さい残部は押圧部の長手方向に沿って配置される部分である。予備加熱部は、縮み量が相対的に小さい残部が、縮み量が相対的に大きい一部、および金属板の加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分よりも高温に加熱されるように構成されている。
【００１７】
上記金属部品の製造装置において、押圧部の移動方向に垂直な押圧部の断面の形状が、複数の角部と複数の角部間を接続している複数の辺部とを有している。縮み量が相対的に大きい一部は押圧部の角部であり、縮み量が相対的に小さい残部は押圧部の辺部である。予備加熱部は、縮み量が相対的に小さい残部が、縮み量が相対的に大きい一部、および金属板の加工領域のうち変形量が相対的に小さい部分よりも高温に加熱される。
【００１８】
上記金属部品の製造装置において、予備加熱部は、加熱用コイルを含んでいてもよい。加熱用コイルは、押圧部の長手方向に沿って延在している複数の第１部分と、押圧部の短手方向に沿って延在しており、かつ複数の第１部分よりも移動方向において金属板から離れている少なくとも１つの第２部分とを有している。少なくとも１つの第２部分は、複数の第１部分のうち短手方向に対向して配置された２つの第１部分の間を接続している。
【００１９】
上記金属部品の製造装置において、予備加熱部は、金型の内部に配置されており、かつ押圧部の長手方向に沿って延在している複数のヒータを含んでいてもよい。つまり、上記金属部品の製造装置は、金型を介して被加工部材を予備加熱可能に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、縮み量が相対的に大きい部分と縮み量が相対的に小さい部分とを有する成形体が得られる金属部品の製造方法および金属部品の製造装置であって、従来の絞り加工が実施される金属部品の製造方法および金属部品の製造装置と比べて成形性が向上された金属部品の製造方法および金属部品の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係る金属部品の製造装置を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る金属部品の製造装置の予備加熱部の加熱用コイルを示す平面図である。
【図３】図２中の線分ＩＩＩ−ＩＩＩから視た断面図である。
【図４】図２に示す加熱用コイルの斜視図である。
【図５】図２〜図４に示される加熱用コイルにより誘導加熱される金属板の加熱領域を示す平面図である。
【図６】実施の形態１に係る金属部品の製造装置の絞り加工部を示す部分断面図である。
【図７】実施の形態１に係る金属部品の製造装置の絞り加工部を示す部分断面図である。
【図８】実施の形態１に係る金属部品の製造方法のフローチャートである。
【図９】実施の形態２に係る金属部品の製造装置の予備加熱部および絞り加工部を示す部分平面図である。
【図１０】実施の形態２に係る金属部品の製造装置の予備加熱部および絞り加工部を示す部分断面図である。
【図１１】実施の形態１，２に係る金属部品の製造装置の予備加熱部の変形例により誘導加熱される金属板の加熱領域を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００２３】
（実施の形態１）
＜金属部品の製造装置の構成＞
図１〜図６を参照して、実施の形態１に係る金属部品の製造装置１００について説明する。実施の形態１に係る金属部品の製造装置１００は、加工材料（ワーク）である金属板１を局所的に誘導加熱する予備加熱部１０と、金属板１を絞り加工（せん断加工および深絞り加工）する絞り加工部２０とを備える。金属部品の製造装置１００の絞り加工部２０は押圧部３２を含み、押圧部３２の移動方向に交差する断面形状が長手方向と短手方向とを有している。これにより、金属部品の製造装置１００は、その底部の平面形状が長手方向と短手方向とを有する金属部品を製造可能に設けられている。
【００２４】
金属板１を構成する材料は、オーステナイト系ステンレス鋼であり、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌなどである。金属板１は、例えば圧延方向Ａ（図１，５参照）と幅方向Ｂ（図１，５参照）とを有しており金属部品の製造装置１００において圧延方向Ａに沿って搬送される。圧延方向Ａは、例えば押圧部３２の上記長手方向に沿うように配置されている。幅方向Ｂは例えば押圧部３２の上記短手方向に沿っている。圧延方向Ａおよび幅方向Ｂに垂直な方向は、押圧部３２の移動方向Ｃ（図１参照）に沿っている。なお、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼は、高強度、高耐食性などの優れた特性を有しているため、製品の高機能化に応える材料として川下分野に広範なニーズが有る。
【００２５】
図５に示されるように、金属板１は、加工領域１Ａ，１Ｂと、非加工領域１Ｆとを有している。加工領域１Ａ，１Ｂは、絞り加工部２０でのせん断加工により形成されるブランクに含まれる領域である。非加工領域１Ｆは、絞り加工部２０でのせん断加工により形成されるブランクに含まれない領域である。
【００２６】
加工領域１Ａ，１Ｂは、後述する絞り加工部２０の押圧部３２の肩（押圧部３２の移動方向Ｃに沿って延びる面と該移動方向に交差する方向に沿って延びる面とが接続される、押圧部３２の角部）に接触される接触部分よりも外側に位置する外側領域１Ａと、該接触部分を有し外側領域１Ａよりも内側に位置する内側領域１Ｂとを含む。上述のように、金属板１が予備加熱部１０によって加熱されるときに、外側領域１Ａは内側領域１Ｂよりも加熱用コイル１１に近い位置に配置される。外側領域１Ａは、内側領域１Ｂと比べて、加工領域１Ａ，１Ｂにおいて絞り加工部２０による第１絞り加工時の変形抵抗σが相対的に大きい領域である。なお、変形抵抗σは、塑性係数ｃ、歪みε、および加工硬化指数ｎを用いて、ｃεｎで表される。
【００２７】
外側領域１Ａは、金属板１において第１絞り加工によって得られる成形体の側壁部に成る領域を含む。外側領域１Ａは、金属板１において側壁部およびフランジ部に成る領域を含んでいてもよい。外側領域１Ａは、押圧部３２の肩に接触される接触部分よりも外側に位置している。内側領域１Ｂは、金属板１において第１絞り加工によって得られる成形体の底部に成る領域を含む。内側領域１Ｂは、押圧部３２の先端部および押圧部３２の肩に接触される接触部分を含む。内側領域１Ｂにおいて押圧部３２の肩に接触される領域には、外側領域１Ａと比べて上記移動方向Ｃにおいて相対的に強い力が印加される。
【００２８】
図５に示されるように、外側領域１Ａは、複数の長手部１Ｇと複数の短手部１Ｈとを含む。各長手部１Ｇは、外側領域１Ａにおいて、押圧部３２の上記長手方向に沿って配置される部分であり、上記長手方向に延在する上記金属部品の上記側壁部を成す部分である。短手部１Ｈは、外側領域１Ａにおいて、押圧部３２の上記短手方向に沿って配置される部分であり、上記短手方向に延在する上記金属部品の上記側壁部を成す部分である。上記長手部１Ｇおよび上記短手部１Ｈの各々は、内側領域１Ｂに隣接して配置されている。複数の長手部１Ｇおよび複数の短手部１Ｈの各々は内側領域１Ｂを挟んで対向するように配置されている。
【００２９】
非加工領域１Ｆは、加工領域１Ａ，１Ｂの外側に配置されている。非加工領域１Ｆは、加工領域１Ａと隣接している。金属板１が予備加熱部１０によって加熱されるときに、非加工領域１Ｆは内側領域１Ｂよりも加熱用コイル１１に近い位置に配置される。上記長手部１Ｇおよび上記短手部１Ｈは、非加工領域１Ｆに隣接して配置されている。
【００３０】
予備加熱部１０は、金属板１の搬送経路において、絞り加工部２０よりも上流側に配置されている。つまり、金属部品の製造装置１００において、金属板１は、予備加熱部１０を経て絞り加工部２０に至る。好ましくは、予備加熱部１０と絞り加工部２０とは、金属板１の搬送経路において連続して配置されている。つまり、予備加熱部１０を経て送り出された加熱後の金属板１を、時間を空けずに絞り加工部２０に搬送してせん断加工および絞り加工可能に設けられている。
【００３１】
予備加熱部１０は、金属板１を局所的に加熱可能である。予備加熱部１０は、例えば高周波誘導加熱により、金属板１を局所的に加熱可能である。予備加熱部１０は、加熱用コイル１１（図２参照）を含む。加熱用コイル１１の両端は図示しない交流電源と接続されている。予備加熱部１０は、例えば金属板１を５０℃以上２００℃以下の温度に加熱可能に設けられている。予備加熱部１０による金属板１に対する加熱温度は、例えば第１絞り加工の際に外側領域１Ａの上記長手部１Ｇの引張強度を十分に低下させることができる温度である。
【００３２】
加熱用コイル１１は、加熱用コイル１１の軸方向が後述する絞り加工部２０の押圧部３２の移動方向Ｃに沿うように配置されている。加熱用コイル１１は、絞り加工部により絞り加工される金属板１の加工領域１Ａ，１Ｂのうち相対的に変形量が大きい外側領域１Ａのみと上記軸方向において対向するように、配置されている。加熱用コイル１１は、金属板１の加工領域１Ａ，１Ｂにおいて、相対的に変形量が小さい内側領域１Ｂよりも、相対的に変形量が大きい外側領域１Ａの近くに配置されている。
【００３３】
図２〜図４に示されるように、加熱用コイル１１は、複数の第１部分１１Ａおよび複数の第２部分１１Ｂを含む。複数の第１部分１１Ａは、加熱用コイル１１の軸を挟んで互いに対向するように配置されている。図３に示されるように、各第１部分１１Ａは、側面視において上記軸方向と直交する方向に沿って延在している。各第１部分１１Ａと金属板１との間の上記軸方向の距離は、例えば一定である。各第１部分１１Ａは、金属板１の加工領域１Ａにおいて上記長手部１Ｇと上記軸方向において対向するように配置されている。
【００３４】
図２〜図４に示されるように、複数の第２部分１１Ｂは、加熱用コイル１１の軸を挟んで互いに対向するように配置されている。各第２部分１１Ｂは、各第１部分１１Ａに対して凹状に形成されている。各第２部分１１Ｂは、各第１部分１１Ａよりも上記軸方向において金属板１から離れた位置に配置されている。図３に示されるように、側面視において複数の第２部分１１Ｂの各々の形状は、例えばＵ字状である。各第２部分１１Ｂは、金属板１の加工領域１Ａにおいて上記短手部１Ｈと上記軸方向において対向するように配置されている。
【００３５】
図２〜図４に示されるように、加熱用コイル１１は、例えば１本のコイルが上記軸を中心として複数回巻かれた構成を有している。加熱用コイル１１は、例えば１本のコイルが上記軸を中心として２回巻かれた構成を有しており、第１コイル１２および第２コイル１３を有している。第１コイル１２の軸方向は、第２コイル１３の軸方向と沿っている。上記軸方向から視たときの第１コイル１２および第２コイル１３の各々の平面形状は、例えば略円形または略楕円形などである。第２コイル１３は、第１コイル１２と直列に接続されている。第２コイル１３の内径は、第１コイル１２の内径と比べて長い。上記軸方向から視て、第１コイル１２は、第２コイル１３よりも内側に配置されている。
【００３６】
図２〜図４に示されるように、第１コイル１２は、第１部分１２Ａおよび第２部分１２Ｂを有している。第２コイル１３は、第１部分１３Ａおよび第２部分１３Ｂを有している。つまり、上記複数の第１部分１１Ａの各々は、第１コイル１２の第１部分１２Ａと第２コイル１３の第１部分１３Ａとを有しており、上記複数の第２部分１１Ｂの各々は、第１コイル１２の第２部分１２Ｂと第２コイル１３の第２部分１３Ｂとを有している。
【００３７】
第１コイル１２の第１部分１２Ａおよび第２コイル１３の第１部分１３Ａは、金属板１の加工領域１Ａにおいて上記長手部１Ｇと上記軸方向において対向するように配置されている。第１コイル１２の第２部分１２Ｂおよび第２コイル１３の第２部分１３Ｂは、金属板１の加工領域１Ａにおいて上記短手部１Ｈと上記軸方向において対向するように配置されている。
【００３８】
第１コイル１２の第１部分１２Ａおよび第２コイル１３の第１部分１３Ａは、側面視において上記軸方向に直交する方向に沿って延在している。第１コイル１２の第２部分１２Ｂおよび第２コイル１３の第２部分１３Ｂは、第１コイル１２の第１部分１２Ａおよび第２コイル１３の第１部分１３Ａに対して凹状に形成されている。
【００３９】
図３に示されるように、第１コイル１２の上記軸方向における位置は、例えば第２コイル１３の上記軸方向における位置と等しい。つまり、第１コイル１２と金属板１との間の上記軸方向の最短距離は、例えば第２コイル１３と金属板１との間の上記軸方向の最短距離と等しい。
【００４０】
図３に示されるように、加熱用コイル１１は、例えば冷却水が流通するための配管１４を内部に有していている。第１コイル１２中の配管１４は、第２コイル１３中の配管１４と直列に接続されている。
【００４１】
絞り加工部２０は、例えばいわゆるトランスファープレスとして構成されている。絞り加工部２０は、例えば鉛直方向において金属板１に対し上方に配置された複数のパンチ部（例えば少なくとも３つのパンチ部３０Ａ，３０Ｂ．３０Ｃ）と、鉛直方向において金属板１に対し下方に配置された複数のダイ部（例えば少なくとも３つのダイ部４０Ａ，４０Ｂ．４０Ｃ）とを含む。図１に示されるように、複数のパンチ部は金属板１の幅方向Ｂに沿って並んで配置されている。図１に示されるように、複数のダイ部は金属板１の幅方向Ｂに沿って並んで配置されている。複数のパンチ部の少なくとも１つは深絞り加工を実施可能に設けられている。なお、図１〜図７に示される金属部品の製造装置１００は、第２絞り加工以降において深絞り加工を実施可能に設けられている。
【００４２】
図６および図７に示されるように、パンチ部３０Ａは、保持具３１と、押圧部３２とを有する。ダイ部４０Ａは、ベース部４１と、貫通孔４３が形成されている金型４２と、ガイド部４４とを含む。
【００４３】
保持具３１は、金型４２、貫通孔４３およびガイド部４４上の所定の位置に搬送されたコイル材としての金属板１に対し、せん断加工可能に設けられている。言い換えると、保持具３１は、せん断加工用のパンチとして設けられている。つまり、保持具３１の鉛直方向下方に位置する端部が、金型４２上に配置されている金属板１と接触可能に設けられている。保持具３１の少なくとも一部は、鉛直方向においてダイ部４０に設けられている金型４２と重なるように設けられている。保持具３１は、せん断加工によりブランクとしての金属板２（図６参照）を形成し、かつ該金属板２を鉛直方向上方から金型４２に対して押さえつけることができる。保持具３１は、例えば楕円筒状に設けられており、その軸方向が移動方向Ｃに沿って延びている。保持具３１を構成する材料は、たとえば超硬合金（以下、単に超硬という）やＳＫＤ１１などの合金工具鋼であり、好ましくは超硬やＪＩＳ規格ＳＫＤ１１（以下、単にＳＫＤ１１という）などよりも低熱伝導率（たとえば１４．０Ｗ／ｍ・Ｋ程度）の材料であり、たとえばサーメットである。
【００４４】
押圧部３２は、金型４２および貫通孔４３上であってガイド部４４の貫通孔４５内の所定の位置に配置されたブランクとしての金属板２に対し、絞り加工可能に設けられている。押圧部３２および貫通孔４３の上記移動方向Ｃに垂直な平面形状は、楕円形状、略楕円形状、および長方形状等、長手方向および短手方向を有している任意の形状であればよいが、例えば楕円形状である。押圧部３２および貫通孔４３の各長手方向は、例えば上記圧延方向Ａに沿っている。
【００４５】
押圧部３２は、楕円筒状に設けられている保持具３１の中空部分において、保持具３１に対し鉛直方向において相対的に移動可能に設けられている。また、押圧部３２は、押圧部３２の鉛直方向下方側に位置する端部が、保持具３１の鉛直方向下方側に位置する端部よりも鉛直方向の下方に突出可能に設けられている。好ましくは、押圧部３２内には、押圧部３２を冷却するための図示しない冷却部が設けられている。押圧部３２内の冷却部は、例えば冷却水が循環可能に設けられており、押圧部３２から受け取った熱を押圧部３２の外部に放熱可能に設けられている。
【００４６】
ベース部４１は、ダイ部４０において金型４２の支持体として構成されている。ベース部４１には、金型４２を内部に保持することができる溝部４１ａが形成されている。溝部４１ａは、例えば鉛直方向および水平方向に延びる端面を有しており、これらの端面が金型４２の外周端面および底面と面接触可能に形成されている。さらに、ベース部４１には、溝部４１ａに対して鉛直方向の下方に溝部４１ａと連なる溝部４１ｂが形成されている。
【００４７】
金型４２は、鉛直方向上方に位置する上方端面４２ｃを有しており、たとえば上方端面４２ｃがブランクとしての金属板２の外側領域１Ａと面接触可能に設けられている。金型４２には、その内側にブランクとしての金属板２を絞り加工して得られる成形体３ａの外形を規制するための貫通孔４３が形成されている。貫通孔４３は、鉛直方向において金属板１，２の内側領域１Ｂと重なるように配置される。
【００４８】
好ましくは金型４２を構成する材料は、従来の温間絞り加工装置の金型を構成する材料である超硬やＳＫＤ１１などと比べて、熱伝導率が低い。好ましくは、金型４２を構成する材料は、ベース部４１を構成する材料よりも熱伝導率が低い。このようにすれば、絞り加工時の加工発熱により金属板２に生じた熱は、金型４２を介してベース部４１やガイド部４４などに放熱され難く、金属板２に蓄えられて金属板２の温度上昇および冷却防止（保温）に効果的に寄与し得る。そのため、このような金型４２を備える絞り加工部２０は、高い絞り成形性を有している。特に、トランスファープレスとして構成されている絞り加工部２０では、ダイ部４０Ｂ，４０Ｃにおける金型も上記のように構成されていることにより、第２絞り加工以降においても加工発熱を利用した高い絞り成形性が実現されている。
【００４９】
好ましくは、金型４２を構成する材料は、たとえば炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）または炭化チタン（ＴｉＣ）を主成分とするサーメット、および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）のうちの少なくともいずれか一方を含む材料である。なお、ＺｒＯ２、ＴｉＣＮ基サーメット、ＴｉＣ基サーメットの熱伝導率は、超硬およびＳＫＤ１１のうち熱伝導率が低い一方よりもさらに低い。具体的には、従来の金型構成材料として一般的に用いられる超硬の常温時の熱伝導率は７１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対し、ＴｉＣＮ基サーメットの常温時の熱伝導率は１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ＺｉＯ２の常温時の熱伝導率は３Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。つまり、サーメットの熱伝導率は超硬の熱伝導率の５分の１程度である。異なる観点から言えば、金型４２を構成する材料の常温時の熱伝導率は、たとえば２７．２Ｗ／ｍ・Ｋ未満である。
【００５０】
貫通孔４３の内周端面４２ａは、鉛直方向に対して交差する方向に沿って形成されていてもよい。このとき、貫通孔４３の内周端面４２ａは、金型４２において金属板２と接触する上方端面４２ｃに対して鋭角となる傾斜角を有し、下方端面４２ｄに対して鈍角となる傾斜角を有していてもよい。
【００５１】
ガイド部４４には、貫通孔４５が形成されている。貫通孔４５の孔径は、貫通孔４３の孔径よりも大きく、かつ保持具３１の外径よりも大きい。ガイド部４４は、保持具３１とともにコイル材としての金属板１（図１参照）に対しせん断加工可能に設けられているとともに、該せん断加工により形成されたブランクとしての金属板２（図６参照）を金型４２上の所定の位置にガイド可能に設けられている。言い換えると、ガイド部４４は、せん断加工用の金型として設けられている。また、ガイド部４４は、金型４２をベース部４１と挟持可能に設けられていてもよい。ガイド部４４を構成する材料は、たとえば超硬やＳＫＤ１１などの合金工具鋼である。
【００５２】
複数のパンチ部および複数のダイ部の各々は、上述したパンチ部３０Ａおよびダイ部４０Ａと基本的に同様の構成を備えているが、押圧部３２および金型４２の形状等が互いに異なっている。
【００５３】
絞り加工部は、複数のパンチ部および複数のダイ部の各々で成形された成形体を上記幅方向Ｂにおいて隣接する他のパンチ部およびダイ部に搬送するための図示しない搬送部をさらに含む。例えば、パンチ部３０Ａおよびダイ部４０Ａにより、予備加熱部１０により予備加熱された金属板１は抜き加工されて金属板２とされた後、第１絞り加工される。同時に、パンチ部３０Ｂおよびダイ部４０Ｂにより、先にパンチ部３０Ａおよびダイ部４０Ａによって第１絞り加工された成形体は第２絞り加工される。同時に、パンチ部３０Ｃおよびダイ部４０Ｃにより、先に先にパンチ部３０Ｂおよびダイ部４０Ｂによって第２絞り加工が施された成形体は第３絞り加工される。次に、第１絞り加工により得られた成形体は、上記幅方向Ｂに沿ってパンチ部３０Ａおよびダイ部４０Ａ間からパンチ部３０Ｂおよびダイ部４０Ｂ間へ搬送される。同時に、第２絞り加工により得られた成形体は、上記幅方向Ｂに沿ってパンチ部３０Ｂおよびダイ部４０Ｂ間からパンチ部３０Ｃおよびダイ部４０Ｃ間へ搬送される。同時に、第３絞り加工により得られた成形体は、上記幅方向Ｂに沿ってパンチ部３０Ｃおよびダイ部４０Ｃ間から搬出される。
【００５４】
＜金属部品の製造方法＞
図８に示されるように、実施の形態１に係る金属部品の製造方法は、金属板１を局所的に予備加熱する工程（Ｓ１０）と、金属板１を絞り加工する工程（Ｓ２０）とを備える。
【００５５】
局所的に予備加熱する工程（Ｓ１０）では、まず金属板１は予備加熱部１０に搬送されて金属板１の外側領域１Ａの長手部１Ｇが加熱用コイル１１の第１部分１１Ａと上記軸方向において対向し、かつ外側領域１Ａの短手部１Ｈが加熱用コイル１１の第２部分１１Ｂと上記軸方向において対向するように配置される。金属板１を構成する材料は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼である。
【００５６】
次に、加熱用コイル１１に交流電流が供給される。これにより、絞り加工する工程（Ｓ２０）で絞り加工される金属板１の加工領域１Ａ，１Ｂ（図５参照）のうち変形量が相対的に大きい部分の少なくとも外側領域１Ａにおいて、第１部分１１Ａと上記軸方向に対向して配置された長手部１Ｇが、第２部分１１Ｂと上記軸方向に対向して配置された短手部１Ｈおよび相対的に変形量が小さい内側領域１Ｂよりも高温に加熱される。長手部１Ｇは、例えば５０℃以上１５０℃以下に加熱される。
【００５７】
本工程（Ｓ１０）での加熱時間（通電時間）は、１０秒以内とすることができ、例えば加熱温度が２００℃程度である場合には１秒とすることができる。つまり、本工程（Ｓ１０）での加熱時間は、当該予備加熱を金型に埋め込まれたカートリッジヒーターにより行う場合と比べて、大幅に短縮され得る。本工程（Ｓ１０）では、絞り加工する工程（Ｓ２０）で絞り加工される金属板１の１つの加工領域１Ａ，１Ｂに対する加熱が、例えば１秒で実施され得る。
【００５８】
次に、金属板１が絞り加工される。絞り加工する工程（Ｓ２０）は、先の工程（Ｓ１０）と時間を空けずに連続して行われる。具体的には、先の工程（Ｓ１０）において予備加熱部１０で所定の温度に加熱されて予備加熱部１０から排出された金属板１は、速やかに絞り加工部２０に搬送され、パンチ部３０Ａとダイ部４０Ａとの間に配置される。
【００５９】
図６に示すように、まず抜きパンチを兼ね備えた保持具３１と、抜きダイを兼ね備えたガイド部４４とにより、コイル状の金属板１からブランクとしての金属板２が打ち抜かれる。金属板２は保持具３１によってガイド部４４の貫通孔４５内に押し出され、ガイド部４４に導かれて金型４２上に配置される。
【００６０】
金型４２の上に配置された金属板２は、保持具３１と金型４２とに挟持される。図７に示すように、その後、押圧部３２の下方端部が溝部４１ｂ内に達するように、押圧部３２を保持具３１に対して鉛直方向下方に相対的に移動させる。これにより、金属板２は、その底部の平面形状が長手方向と短手方向とを有する成形体に成形され得る。
【００６１】
本工程（Ｓ２０）において、金属板１，２の温度は、絞り加工の際に引張強度を十分に低下させることができ、かつ加熱によって加工油の機能が低下することに伴う成形性の低下が抑制されている温度範囲内（たとえば金属板１を構成する材料がＳＵＳ３０４の場合には５０℃以上１５０℃以下）とされている。好ましくは、金属板１の下限温度は、絞り加工直後においてマルテンサイト変態を引き起こさない温度（たとえば金属板１を構成する材料がＳＵＳ３０４の場合には９０℃以上）とされている。絞り加工前の金属板１の温度は、当該下限温度以下であってもよい。また、その他の絞り加工の条件（パンチスピードなど）は、従来の絞り加工と同等程度とすることができる。本工程（Ｓ２０）において、ブランク抜き加工および多段絞り加工における各加工に要する処理時間は、例えば１秒とされ得る。また、本工程（Ｓ２０）において、上述した押圧部３２の冷却部には、冷却水が循環されているのが好ましい。
【００６２】
本工程（Ｓ２０）では、トランスファープレスとして構成されている絞り加工部２０により、多段絞り加工が行われる。このようにして、実施の形態１に係る金属部品の製造方法によれば、その底部の平面形状が長手方向および短手方向を有する金属部品を製造することができる。なお本工程（Ｓ２０）では、例えば第２絞り加工以降にいわゆる角絞り加工が施されてもよい。金属部品の製造装置１００は、上記工程（Ｓ１０）および本工程（Ｓ２０）と、予備加熱工程後の金属板１および各絞り加工工程後の成形体３ａおよび金属部品の搬送とを連続してかつ繰り返し行うことにより、金属部品を連続して製造することができる。なお、本工程（Ｓ２０）において、ブランク抜き加工と第１絞り加工とは、異なるパンチ部およびダイ部により実施されてもよい。
【００６３】
＜作用効果＞
上記金属部品の製造方法は、金属板１を局所的に予備加熱する工程（Ｓ１０）と、予備加熱する工程（Ｓ１０）の後に、金型４２および押圧部３２を用いて金属板１を絞り加工する工程（Ｓ２０）とを備える。押圧部３２の移動方向に交差する押圧部３２の断面の形状が長手方向と短手方向とを有している。予備加熱する工程（Ｓ１０）では、絞り加工する工程（Ｓ２０）で絞り加工される金属板１の加工領域１Ａ，１Ｂ（加工領域）のうち変形量が相対的に大きい外側領域１Ａは、加工領域１Ａ，１Ｂのうち相対的に変形量が小さい内側領域１Ｂよりも高温に加熱される。さらに、外側領域１Ａにおいて、絞り加工する工程（Ｓ２０）で押圧部３２の長手方向に沿って配置される長手部１Ｇが、絞り加工する工程（Ｓ２０）で押圧部３２の短手方向に沿って配置される短手部１Ｈよりも高温に加熱される。
【００６４】
本発明者らは、鋭意研究の結果、金属板１を押圧部３２の移動方向に交差する方向において長手方向と短手方向とを有する形状の金属部品に絞り加工する場合に、金属板１の外側領域１Ａにおいて金属部品の長手方向の側壁部を成す領域を含む上記長手部１Ｇのみに対しその変形抵抗を十分に低減させ得る程度に予備加熱することにより、上記外側領域１Ａ全体に対しその変形抵抗を十分に低減させ得る程度に予備加熱する場合、および上記短手部１Ｈのみに対しその変形抵抗を十分に低減させ得る程度に予備加熱する場合と比べて金属部品の成形性を向上し得ることを確認した。つまり、上記金属部品の製造方法によれば、外側領域１Ａにおいて相対的に縮み量が多い短手部１Ｈよりも相対的に縮み量が少ない長手部１Ｇを高温に加熱することにより、短手部１Ｈと長手部１Ｇとを同等に加熱する場合、および短手部１Ｈを長手部１Ｇよりも高温に加熱する場合と比べて金属部品の成形性を向上し得ることを確認した。詳細は後述する。
【００６５】
上記金属部品の製造方法において、予備加熱する工程（Ｓ１０）では、絞り加工する工程（Ｓ２０）で絞り加工される金属板１の加工領域１Ａ，１Ｂのうち押圧部３２の肩に接触される接触部分よりも外側に位置する外側領域１Ａの少なくとも一部が局所的に加熱される。その結果、外側領域１Ａの少なくとも一部は接触部分よりも高温となる。
【００６６】
そのため、上述のように、絞り加工する工程（Ｓ２０）において、上記接触部分の破断、および加工領域１Ａ，１Ｂのうち上記接触部分が他の部分よりも肉痩せ（減肉化）すること（以下、両者を合わせて破断等という）が抑制されている。さらに、押圧部３２に冷却部が設けられている場合には、絞り加工する工程（Ｓ２０）において上記接触部分の破断等はより効果的に抑制され得る。これは、加工領域１Ａ，１Ｂのうちの上記接触部分は押圧部３２により接触されることによって常温以下の温度に冷却され得るため、上記接触部分の引張強度の低下がより効果的に抑制され得るためである。
【００６７】
上記金属部品の製造方法の予備加熱する工程（Ｓ１０）では、誘導加熱により金属板１が局所的に加熱される。このようにすれば、金型に埋め込まれたヒータにより金型を介して金属板を予備加熱する場合と比べて、局所的に予備加熱する工程（Ｓ１０）により外側領域１Ａの変形抵抗を十分に低減させかつ内側領域１Ｂの引張強度の低下を抑制し得るような金属板１に対する局所的な加熱を短時間で行うことができる。そのため、上記金属部品の製造方法において１つの金属部品の製造に係る時間は、予備加熱時間により律速されないため、従来の温間絞り加工法におけるそれと比べて短縮されている。その結果、実施の形態１に係る金属部品の製造方法の生産性は、従来の温間絞り加工法と比べて高い。例えば、上記金属部品の製造方法では、局所的に予備加熱する工程（Ｓ１０）での加熱時間が１秒とされ得る。そのため、実施の形態１に係る金属部品の製造方法では、１分間当たりの金属部品の製造個数が例えば４０〜６０個（言い換えると４０〜６０ｓｐｍ）とされ得る。
【００６８】
上記金属部品の製造装置１００は、金属板１を局所的に加熱する予備加熱部１０と、金属板１を絞り加工する絞り加工部２０とを備える。絞り加工部２０は、金型４２と、金型４２に対して金属板１をプレスする押圧部３２とを含む。押圧部３２の移動方向に交差する押圧部３２の断面の形状が長手方向と短手方向とを有している。予備加熱部１０は、金属板１の加工領域１Ａ，１Ｂのうち変形量が相対的に大きい部分の少なくとも一部が、加工領域１Ａ，１Ｂのうち相対的に変形量が小さい部分よりも高温に加熱され、かつ、加工領域１Ａ，１Ｂのうち変形量が相対的に大きい部分において、押圧部３２の長手方向に沿って配置される一部が、押圧部３２の短手方向に沿って配置される他の一部よりも高温に加熱されるように構成されている。
【００６９】
このような上記金属部品の製造方法は、金属部品の製造装置１００を用いることにより実施され得る。金属部品の製造装置１００により、金属板１を押圧部３２の移動方向に交差する方向において長手方向と短手方向とを有する形状の金属部品に絞り加工するのに先立って、金属板１の外側領域１Ａにおいて金属部品の長手方向の側壁部を成す領域を含む上記長手部１Ｇのみに対し、変形抵抗を十分に低減させ得る程度の予備加熱を施すことができる。上述のように、本発明者らは、このような予備加熱後に絞り加工された金属部品の成形性が、上記外側領域１Ａ全体に対し変形抵抗を十分に低減させ得る程度の予備加熱を施した場合、および上記短手部１Ｈを上記長手部１Ｇよりも高温に加熱する場合に得られた金属部品の成形性と比べて、向上していることを確認した。
【００７０】
上記金属部品の製造装置において、予備加熱部１０は、加工領域１Ａ，１Ｂのうち押圧部３２の肩に接触される接触部分と移動方向において対向せずに、接触部分よりも外側に位置する外側領域１Ａの少なくとも一部と移動方向において対向するように、配置されている。
【００７１】
このようにすれば、予備加熱部１０は、外側領域１Ａの少なくとも一部を上記接触部分よりも高温に加熱することができるため、外側領域１Ａの少なくとも一部の変形抵抗を十分に低減させ得る程度に加熱するとともに、当該加熱による上記接触部分の温度上昇を、絞り加工時の上記接触部分の破断等を抑制可能な程度に抑えることができる。その結果、上述のように、絞り加工部２０による絞り加工する工程（Ｓ２０）では、加工領域１Ａ，１Ｂのうちの上記接触部分の破断等が抑制されている。さらに、押圧部３２に冷却部が設けられている場合には、絞り加工する工程（Ｓ２０）において上記接触部分の破断等はより効果的に抑制され得る。これは、加工領域１Ａ，１Ｂのうちの上記接触部分は押圧部３２により接触されることによって常温以下の温度に冷却され得るため、上記接触部分の引張強度の低下がより効果的に抑制され得るためである。
【００７２】
上記金属部品の製造装置１００において、予備加熱部１０は、加熱用コイル１１を含む。加熱用コイル１１は、押圧部３２の長手方向に沿って延在している複数の第１部分１１Ａと、押圧部３２の短手方向に沿って延在しており、かつ複数の第１部分１１Ａよりも移動方向において金属板１から離れている複数の第２部分１１Ｂとを有している。複数の第２部分１１Ｂは、複数の第１部分１１Ａのうち短手方向に対向して配置された２つの第１部分１１Ａの間を接続している。
【００７３】
上記金属部品の製造装置１００では、加熱用コイル１１は、金属板１の外側領域１Ａの少なくとも一部と上記軸方向において対向するように配置されているが、内側領域１Ｂと上記軸方向において対向するように配置されていない。さらに、上記金属部品の製造装置１００では、複数の第１部分１１Ａが、外側領域１Ａの長手部１Ｇと上記軸方向において対向するように配置されている。複数の第２部分１１Ｂが、外側領域１Ａの短手部１Ｈと上記軸方向において対向するように配置されている。
【００７４】
このような加熱用コイル１１は、交流電源から交流電流が供給されたときに、金属板１を局所的に誘導加熱し得る。交流電流が供給された加熱用コイル１１は、金属板１を貫通するような交番磁束を発生させ、該交番磁束を打ち消す方向に金属板１に誘導電流を発生させる。金属板１は、当該誘導電流により生じるジュール熱によって加熱される。金属板１に生じる誘導電流は、金属板１において貫通する交番磁束の密度が高い領域ほど多い。金属板１を貫通する交番磁束の密度は、加熱用コイル１１に近いほど高い。その結果、加工領域１Ａ，１Ｂのうち相対的に加熱用コイル１１の近くに配置される外側領域１Ａに生じるジュール熱量は、加工領域１Ａ，１Ｂのうち相対的に加熱用コイル１１から離れて配置される内側領域１Ｂに生じるジュール熱量よりも多くなる。さらに、長手部１Ｇは短手部１Ｈよりも加熱用コイル１１の近くに配置されているため、長手部１Ｇに生じるジュール熱量は、短手部１Ｈに生じるジュール熱量よりも多くなる。その結果、加熱用コイル１１は、金属板１において加工領域１Ａ，１Ｂのうち相対的に加熱用コイル１１の近くに配置されかつ絞り加工において相対的に変形量が大きい部分を局所的に誘導加熱することができ、予備加熱する工程（Ｓ１０）での到達温度は長手部１Ｇ＞短手部１Ｈ＞内側領域１Ｂとされ得る。
【００７５】
＜変形例＞
上記金属部品の製造装置１００では、第２コイル１３と金属板１との間の上記軸方向の最短距離が、第１コイル１２と金属板１との間の上記軸方向の最短距離よりも短く設けられていてもよい。この場合、上記金属部品の製造方法の加熱する工程では、金属板１の外側領域１Ａの上記長手部１Ｇは、上記内側領域１Ｂに近い側から遠い側に向かって徐々に高温となるように、第１コイル１２および第２コイル１３によって加熱される。このようにすれば、加工領域１Ａ，１Ｂにおいて押圧部３２の肩に接触される接触部分を含む内側領域１Ｂの温度上昇を抑制しながらも、外側領域１Ａの変形抵抗を十分に低減可能な程度の高温に外側領域１Ａを加熱することができる。その結果、このような金属部品の製造装置によれば、上記接触部分の破断等を抑制しながらも、金属部品の成形性を向上することができる。
【００７６】
（実施の形態２）
次に、図９および図１０を参照して、実施の形態２に係る金属部品の製造装置について説明する。実施の形態２に係る金属部品の製造装置は、実施の形態１に係る金属部品の製造装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、予備加熱部が図２等に示される加熱用コイル１１に代えて金型４２の内部に配置されているヒータ１５０を含む点で異なる。つまり、実施の形態２に係る金属部品の製造装置では、絞り加工部１２０のダイ部１２０ａがヒータ１５０を有している。
【００７７】
絞り加工部１２０は、基本的に絞り加工部２０と同様に構成を備えている。絞り加工部１２０は、例えば鉛直方向において金属板１に対し上方に配置された複数のパンチ部と、鉛直方向において金属板１に対し下方に配置された複数のダイ部とを含む。絞り加工部１２０の複数のパンチ部は、絞り加工部２０の複数のパンチ部と同様の構成を備えている。絞り加工部１２０のダイ部１２０ａは、少なくともヒータ１５０を有している点で絞り加工部２０と異なる。
【００７８】
図９および図１０に示されるように、ダイ部１２０ａは、ベース部１４１と、第１金型部１４２、第２金型部１４３、および複数の第３金型部１４４と、複数のヒータ１５０と、複数の冷却部１６０とを含む。ベース部１４１は、ダイ部１２０ａにおいて第１金型部１４２、第２金型部１４３、および複数の第３金型部１４４の支持体として構成されている。
【００７９】
図１０に示されるように、ベース部１４１には、第１金型部１４２、第２金型部１４３、および複数の第３金型部１４４を内部に保持することができる溝部１４１ａが形成されている。溝部１４１ａは、例えば鉛直方向および水平方向に延びる端面を有しており、これらの端面が第１金型部１４２の外周端面および底面と面接触可能に形成されている。さらに、ベース部１４１には、溝部１４１ａに対して鉛直方向の下方に溝部１４１ａと連なる溝部１４１ｂが形成されている。
【００８０】
第１金型部１４２、第２金型部１４３、および複数の第３金型部１４４の各々は、鉛直方向上方に位置し、かつ金属板１の外側領域１Ａと面接触可能に設けられている上方端面を有している。
【００８１】
第１金型部１４２は、ベース部１４１の上記溝部１４１ａ内に配置された状態で、回止部材１４６によってベース部１４１に対して回り止めされており、かつ固定部材（図示しない）によってベース部１４１に対して固定されている。第１金型部１４２には、上記上端面に開口している溝部１４２ａが形成されている。溝部１４２ａは、第２金型部１４３および第３金型部１４４を内部に保持可能に設けられている。さらに第１金型部１４２には、溝部１４２ａよりも鉛直方向の下方において溝部１４２ａと連なる溝部１４２ｂが形成されている。溝部１４２ｂは、第２金型部１４３を内部に保持可能に設けられている。第１金型部１４２は、溝部１４２ａ，１４２ｂ内に配置された第２金型部１４３および第３金型部１４４を、ベース部１４１に対して固定している。
【００８２】
第２金型部１４３は、上記溝部１４２ａ，１４２ｂ内に配置された状態で、第１金型部１４２に対して固定されている。例えば第２金型部１４３は、第１金型部１４２により焼き嵌められている。第１金型部１４２を構成する材料は例えばダイス鋼であり、第２金型部１４３を構成する材料は、例えば超硬合金である。
【００８３】
第２金型部１４３の内側には、金属板を絞り加工して得られる成形体の外形を規制するための貫通孔１４３ｂが形成されている。該貫通孔１４３ｂは、鉛直方向において金属板の内側領域１Ｂと重なるように配置される。該貫通孔１４３ｂの内周端面は、鉛直方向に沿って形成されていてもよいし、鉛直方向に対して交差する方向に沿って形成されていてもよい。第２金型部１４３は、例えば貫通孔１４３ｂと第３金型部１４４との間に配置されている内周壁部１４３ａを有している。言い換えると、内周壁部１４３ａは、貫通孔１４３ｂの内周端面と第３金型部１４４との間を隔てている。記移動方向Ｃから視て、内周壁部１４３ａは、貫通孔１４３ｂの外形に沿うように円弧状に設けられている。
【００８４】
図９に示されるように、上記移動方向Ｃから視た第１金型部１４２および第２金型部１４３の平面形状は、例えば環状である。上記移動方向Ｃから視た第２金型部１４３の貫通孔１４３ｂの平面形状は、例えば楕円形状である。上記移動方向Ｃから視た貫通孔１４３ｂの長手方向は、押圧部３２の上記長手方向に沿うように設けられており、例えば圧延方向Ａに沿っている。
【００８５】
図９に示されるように、複数の第３金型部１４４は、上記移動方向Ｃにおいて、金属板１の外側領域１Ａの短手部１Ｈと重なるように配置されている。具体的には、複数の第３金型部１４４は、貫通孔１４３ｂの長手方向において貫通孔１４３ｂを挟むように配置されている。各第３金型部１４４は、上記長手方向において、貫通孔１４３ｂと上記内周壁部１４３ａを挟んで間隔を隔てて配置されている。上記移動方向Ｃから視て、各第３金型部１４４において貫通孔１４３ｂ側に位置する端部は、貫通孔１４３ｂの外形に沿うように円弧状に設けられている。上記移動方向Ｃから視た複数の第３金型部１４４の平面形状は、例えば図５に示される金属板１の短手部１Ｈの平面形状と略等しい。第３金型部１４４を構成する材料は、第１金型部１４２および第２金型部１４３を構成する材料と比べて熱伝導率が低い材料であり、例えばジルコニアである。第３金型部１４４は、固定部材１４７によって第１金型部１４２に対して固定されている。
【００８６】
図９に示されるように、複数のヒータ１５０は、第１金型部１４２および第２金型部１４３を局所的に加熱するためのものである。各ヒータ１５０は、上記移動方向Ｃにおいて、金属板１の外側領域１Ａの長手部１Ｇと重なるように配置されている。
【００８７】
具体的には、複数のヒータ１５０は、貫通孔１４３ｂの短手方向において貫通孔１４３ｂを挟むように配置されている。各ヒータ１５０は、貫通孔１４３ｂの長手方向に沿うように配置されており、かつ上記短手方向において貫通孔１４３ｂと間隔を隔てて配置されている。各ヒータ１５０は、上記短手方向において各第３金型部１４４と間隔を隔てて配置されている。ヒータ１５０の構成は、特に制限されるものではないが、例えばカートリッジヒーターである。第１金型部１４２および第２金型部１４３の内部には、ヒータ１５０の発熱部を収容するための孔部１４２ｃおよび孔部１４３ｃが設けられている。ベース部１４１には、孔部１４２ｃおよび孔部１４３ｃと連なり、かつヒータ１５０の配線部を収容するための孔部１４１ｃが設けられている。
【００８８】
図９に示されるように、複数の冷却部１６０は、第３金型部１４４を局所的に冷却するためのものである。複数の冷却部１６０は、貫通孔１４３ｂの長手方向において貫通孔１４３ｂを挟むように配置されている。各冷却部１６０は、貫通孔１４３ｂの長手方向に沿うように配置されており、かつ上記長手方向において貫通孔１４３ｂと間隔を隔てて配置されている。各冷却部１６０は、上記短手方向においてヒータ１５０と間隔を隔てて配置されている。冷却部１６０の構成は、特に制限されるものではないが、例えば空冷である。ベース部１４１、第１金型部１４２、第３金型部１４４の内部には、冷却部１６０を収容するための孔部１４１ｄ、孔部１４２ｄおよび孔部１４４ｄが設けられている。
【００８９】
各冷却部１６０は、上記孔部１４１ｄ、孔部１４２ｄおよび孔部１４４ｄ内に配置されていた配管部１６１を有している。配管部１６１の外径は孔部１４２ａおよび孔部１４４ａの孔径よりも小さい。各配管部１６１の一端１６１ａは例えばベース部１４１の孔部１４１ｄ内に配置されており、各配管部１６１の他端１６１ｂは第３金型部１４４の孔部１４４ａ内に配置されている。つまり、各配管部１６１の他端１６１ｂは、上記長手方向において貫通孔１４３ｂと間隔を隔てて配置されている。
【００９０】
ベース部１４１の内部には、配管部１６１の上記一端１６１ａに接続されており、配管部１６１に気体を供給するための供給部１６２が設けられている。供給部１６２から配管部１６１の一端１６１ａに供給された気体は、配管部１６１の他端１６１ｂから孔部１４４ｄ内に噴出される。さらに、ベース部１４１の内部には、上記孔部１４１ｄに接続されており、配管部１６１の他端１６１ｂから孔部１４４ｄ，１４２ｄ，１４１ｄに供給された気体をベース部１４１の外部に排気するための排気部１６３が設けられている。これにより、冷却部１６０の配管部１６１から第３金型部１４４の孔部１４４ａ内に供給された冷却気体は、孔部１４４ａ，１４２ａ、１４１ｃ内の配管部１６１の外側を流通して外部に排気される。
【００９１】
ヒータ１５０および冷却部１６０は、金属部品の製造方法が実施されている間、金属板１に対し予備加熱する工程（Ｓ１０）を実施可能な状態に常に保持されている。第１金型部１４２および第２金型部１４３は、ヒータ１５０によって常時加熱されている。第３金型部１４４は、冷却部１６０によって常時冷却されている。これにより、第３金型部１４４は、例えばトランスファープレスにおいても常温に保持され得る。
【００９２】
実施の形態２に係る金属部品の製造方法は、上述した実施の形態２に係る金属部品の製造装置を用いて行われる。実施の形態２に係る金属部品の製造方法は、実施の形態１に係る金属部品の製造方法と基本的に同様の構成を備えるが、予備加熱する工程（Ｓ１０）および絞り加工する工程（Ｓ２０）の間で金属板１が搬送されない点で異なる。
【００９３】
予備加熱する工程（Ｓ１０）では、絞り加工部１２０に対して位置決めされた金属板１において第１金型部１４２、第２金型部１４３、および複数の第３金型部１４４の各々と面接触された領域が外側領域１Ａとされる。金属板１において長手部１Ｇは、ヒータ１５０により加熱されている第１金型部１４２および第２金型部１４３と面接触され、その変形抵抗が十分に低減され得る程度に加熱される。金属板１において短手部１Ｈは、冷却部１６０により冷却されている第３金型部１４４と面接触され、長手部１Ｇのように高温に加熱されず、例えば常温に維持される。長手部１Ｇが十分に加熱された後、金属板１を搬送することなく、絞り加工する工程（Ｓ２０）が連続して実施される。これにより、金属板１は、その底部の平面形状が長手方向と短手方向とを有する成形体に成形され得る。さらに、実施の形態１に係る金属部品の製造方法と同様に、トランスファープレスとして構成されている絞り加工部２０により、多段絞り加工が行われる。このようにして、実施の形態２に係る金属部品の製造方法により、その底部の平面形状が長手方向および短手方向を有する金属部品を製造することができる。
【００９４】
＜作用効果＞
実施の形態２に係る金属部品の製造方法および金属部品の製造装置は、実施の形態１に係る金属部品の製造方法および金属部品の製造装置１００と基本的に同様の構成を備えるため、予備加熱する工程（Ｓ１０）において長手部１Ｇを短手部１Ｈよりも高温に加熱することができる。そのため、実施の形態２に係る金属部品の製造方法および金属部品の製造装置により製造される金属部品の成形性は、上記外側領域１Ａ全体に対しその変形抵抗を十分に低減させ得る程度に予備加熱する、または上記短手部１Ｈのみに対しその変形抵抗を十分に低減させ得る程度に予備加熱することにより製造される金属部品の成形性と比べて、高められている。
【００９５】
実施の形態１，２に係る金属部品の製造方法および金属部品の製造装置は、オーステナイト系ステンレス鋼等、高い引張強度を有しまた加工硬化性が大きい金属材料を含む金属板に絞り加工を行う金属部品の製造方法および金属部品の製造装置に好適である。実施の形態１，２に係る金属部品の製造方法および金属部品の製造装置は、上記のような金属材料に対する絞り加工において問題とされる、プレス機能力の不足（加圧能力、エネルギー量の不足）、金型磨耗の激化、工程数の増加等の発生を防止し得る。
【００９６】
さらに、実施の形態１，２に係る金属部品の製造方法および金属部品の製造装置は、アルミニウムを含む金属板に絞り加工を行う金属部品の製造方法および金属部品の製造装置に好適である。例えば、アルミニウム合金は自動車や家電業界での軽量化等のニーズを受けて一層の需要の拡大が期待されている。しかしアルミニウム合金からなる金属板は、延性が低く、軟鋼材に比べてプレス成形性が劣るという課題を有している。これに対し、実施の形態１，２に係る金属部品の製造方法および金属部品の製造装置は、アルミニウム合金からなる金属板に対しても、従来の絞り加工が実施される金属部品の製造方法および金属部品の製造装置と比べて成形性を向上することができる。
【実施例】
【００９７】
実施例として、上記実施の形態１に係る金属部品の製造装置および金属部品の製造方法により作製される成形体の成形性をシミュレーションにより評価した。さらに比較例として、金属板の上記加工領域全体を加熱する従来の金属部品の製造装置および金属部品の製造方法により作製される成形体の成形性についてシミュレーションにより評価した。
【００９８】
各シミュレーションでは、以下の条件のもと、絞り加工後の上記長手部と上記内側領域との境界部分および上記短手部と上記内側領域との境界部分の板厚分布を評価した。三次元ソリッドモデル（１／４対称）、ブランクの構成材料をＳＵＳ３１６、ブランクの厚みｔ＝０．５ｍｍ、メッシュサイズを面内方向０．６ｍｍ、板厚方向３層とし、パンチの長手方向の幅を５８．０６ｍｍ、パンチの短手方向の幅を４４．５６ｍｍ、上記移動方向に沿った断面におけるパンチの肩の曲率半径を３ｍｍとし、パンチ速度を５０ｍｍ／ｓ、しわ押さえ力を５ｋＮ、クーロン摩擦係数を０．１とした。また、上記短手方向における上記長手部の内径を上記短手方向におけるパンチの幅よりも３ｍｍ大きいものとした。実施例の上記ソリッドモデル（１／４対象）では、ブランクの中心を通りかつ上記短手方向に延びる線分に対して７０度以内にある部分を上記長手部とした。実施例モデルの温度条件は、上記長手部の温度を１００℃、上記短手部および上記内側領域の温度を常温とした。比較例モデルの温度条件は、上記加工領域の全体の温度を１００℃とした。
【００９９】
シミュレーションの結果、実施例モデルの上記長手部と上記内側領域との境界部分および上記短手部と上記内側領域との境界部分の板厚分布は、比較例モデルと比べて均一性が高かった。つまり、実施の形態１に係る金属部品の製造装置および金属部品の製造方法の成形性は、従来の金属部品の製造装置および金属部品の製造方法の成形性と比べて向上していることが確認された。
【０１００】
なお、上記実施の形態１および２、ならびに実施例１では、予備加熱する工程（Ｓ１０）において相対的に縮み量が小さい長手部１Ｇを相対的に縮み量が大きい短手部１Ｈよりも高温に加熱可能に設けられているが、これに限られるものではない。予備加熱部１０は、加工領域１Ａ，１Ｂにおいて相対的に縮み量の大きい部分と相対的に縮み量が小さい部分との間で、温度分布を形成可能に設けられていればよい。温度分布は、金属板を構成する材料や、金属部品の成形形状等に応じて、適宜設定され得る。
【０１０１】
予備加熱部１０は、例えば短手部１Ｈのみに対しその変形抵抗を十分に低減させ得る程度に予備加熱可能に設けられていてもよい。このような予備加熱部１０により、予備加熱する工程（Ｓ１０）では、短手部１Ｈを長手部１Ｇよりも高温に加熱してもよい。絞り加工する工程（Ｓ２０）での短手部１Ｈの縮み量は長手部１Ｇの縮み量よりも大きい。そのため、短手部１Ｈを長手部１Ｇよりも高温に加熱することで、縮み量が大きい短手部１Ｈの変形抵抗を十分に低減させながらも、縮み量が小さい長手部１Ｇの破断等を抑制することができると見込まれる。つまり、上記実施例の結果とは異なるが、金属板を構成する材料や金属部品の成形形状等によっては、上記長手部１Ｇを短手部１Ｈよりも高温に加熱する場合と比べて金属部品の成形性を向上できる場合も存在すると見込まれる。
【０１０２】
さらに、上記実施の形態１および２、ならびに実施例１では、押圧部３２の移動方向に交差する押圧部３２の断面の形状が長手方向と短手方向とを有しており、底部の平面形状が長手方向と短手方向とを有する金属部品２を製造可能に設けられているが、これに限られるものではない。上記金属部品の製造装置１００の押圧部３２の移動方向に交差する押圧部３２の断面の形状は、複数の角部と複数の角部間を接続している複数の辺部とを有していてもよい。押圧部３２の当該断面形状は、例えば角丸正方形状であってもよい。この場合、上記絞り加工する工程において、縮み量が相対的に大きい金属板１の一部は押圧部３２の角部に押圧された部分であり、縮み量が相対的に小さい金属板１の他の一部は押圧部３２の辺部に押圧された部分である。つまり、図１１に示されるように、外側領域１Ａは、相対的に縮み量が大きい角部１Ｉと、相対的に縮み量が小さい辺部１Ｊとを含んでいる。上記加熱する工程では、縮み量が相対的に小さい金属板１の辺部１Ｊは、例えば、縮み量が相対的に大きい金属板１の角部１Ｉ、および金属板１の加工領域１Ａ，１Ｂのうち変形量が相対的に小さい内側領域１Ｂよりも高温に加熱される。言い換えると、予備加熱部１０は、例えば辺部１Ｊを角部１Ｉよりも高温に加熱可能に設けられている。予備加熱部１０において、上記軸方向において上記角部１Ｉと対向するように配置されているコイル部分は、上記軸方向において上記辺部１Ｊと対向するように配置されているコイル部分と比べて、上記軸方向において金属板１から離れた位置に配置されている。上記実施例に基づけば、このような変形例であっても、角部１Ｉと辺部１Ｊとを同等に加熱する場合および角部１Ｉを辺部１Ｊよりも高温に加熱する場合と比べて金属部品の成形性を向上し得ると考えられる。また、上述のように、金属板を構成する材料や金属部品の成形形状等によっては、上記角部１Ｉを辺部１Ｊよりも高温に加熱することにより、上記辺部１Ｊを角部１Ｉよりも高温に加熱する場合と比べて金属部品の成形性を向上できる場合も存在すると見込まれる。
【０１０３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼またはアルミニウム合金を含む金属板に絞り加工を行う金属部品の製造方法および金属部品の製造装置に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【０１０５】
１，２  金属板、１Ａ，１Ｂ  加工領域、１Ａ  外側領域、１Ｂ  内側領域、１Ｆ  非加工領域、１Ｇ  長手部、１Ｈ  短手部、３ａ  成形体、１０  予備加熱部、１１  加熱用コイル、１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ  第１部分、１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ  第２部分、１２  第１コイル、１３  第２コイル、２０  絞り加工部、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ  パンチ部、３１  保持具、３２  押圧部、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，１２０ａ  ダイ部、４１  ベース部、４１ａ，４１ｂ  溝部、４２  金型、４２ａ  内周端面、４２ｃ  上方端面、４２ｄ  下方端面、４３，４５  貫通孔、４４  ガイド部、１００  製造装置、１４２  第１金型部、１４３  第２金型部、１４３ａ  内周壁部、１４４  第３金型部、１４６  回止部材、１４７  固定部材、１５０  ヒータ、１６０  冷却部、１６１  配管部、１６２  供給部、１６３  排気部。
【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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【図１１】
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