(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の中心点を基準に揺動回転する第１型と、該第１型の揺動運動と同期するように前記第１型の中心軸上に設けられたマンドレルと、
筒状部を有するワークをセットした状態で前記第１型に対し離間接近し、前記ワークを前記第１型及び前記マンドレルに当接させる第２型とを含み、
前記マンドレルは、前記第１型と別体をなし、かつ、
前記第１型に形成された貫通穴から突出して前記ワークの筒状部の内周面に当接する成形部と、前記第１型の貫通穴内に留まる保持部とを含み、
前記第１型の前記貫通穴及び前記マンドレルの前記保持部に、前記第１型に対する前記マンドレルの、前記成形部方向への抜け止めとなる相補的な段差形状部と、前記第１型に対する前記マンドレルの相対的な角度変更の基点となる環状拘束部と、が形成されており、
前記マンドレルの前記保持部は、その基端側から大径部、直径徐変部及び小径部の順でつながり、該小径部の先端側に前記成形部が構成されており、
前記第１型の貫通穴は、前記第２型に対向する端面とは反対側の端面から、前記マンドレルの前記保持部に対して、前記マンドレルの相対的な角度変更を許容する寸法を有する、大径部、直径徐変部及び小径部の順でつながり、該小径部が前記第２型と対向する端面へと至り、
前記第１型の揺動運動時に前記ワークからの負荷によって生じる曲げモーメントを打ち消す方向へと、前記第１型の中心軸に対する相対角度を所定範囲内で変更可能に、前記第１型に支持されていることを特徴とする揺動鍛造装置。
【請求項２】
前記マンドレルの前記保持部と前記第１型の前記貫通穴との、前記各小径部の軸方向の所定範囲のはめあいが、しまりばめとなるように設定されて、前記環状拘束部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の揺動鍛造装置。
【請求項３】
前記環状拘束部が、前記第１型の貫通穴の、前記第２型と対向する端面から所定幅の範囲に形成されていることを特徴とする請求項２記載の揺動鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動鍛造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、中心部に筒状部を有する円盤状の部品、例えばＣＶＴシーブ等を成形する手法として、熱間鍛造法が広く用いられている。熱間鍛造法においては、図７（ｄ）に示される円柱状の素材から、図７（ｅ）に示される円盤状の一次中間品、図７（ｆ）に示される二次中間品、図７（ｇ）に示される三次中間品を、順次別工程で成形し、最終的に図７（ｈ）に示されるような円盤状の部品１００を成形する手順が取られている。
一方、円盤状の部品１００を成形するための手法として、揺動鍛造方法が採用される場合もある。この揺動鍛造方法は冷間成形の一種であり、以下に説明するように、揺動部と昇降部とを備える揺動鍛造装置によって実現されるものである。ここで、揺動鍛造装置の揺動部は、例えば円錐状に角度を持った上型を有し、この上型を所定の中心点を基準に揺動回転駆動（いわゆる「すりこぎ運動」）させるものである。又、昇降部は上型と対向する下型を有し、この下型を上型に対し昇降させるものである。
【０００３】
揺動鍛造装置を用いた具体的な成形手順は、まず、円盤状又は円柱状のワークを下型にセットし、下型を上昇させて、揺動回転運動する上型に対しワークを当接させる。そして、上型の揺動回転運動に伴い、ワークの成形が円周方向に逐次進行していく。ワークの成形が進行するに従い、上型と下型との上下方向の距離が接近し、一定距離に保持される。そして、上型と下型とが一定距離に保持された状態で、上型の揺動回転運動を継続しつつワークを所定時間保持した後に、下型を下降させて成形を完了するものである。かかる揺動鍛造方法によれば、一般的な鍛造方法に比べ衝撃や振動の発生が少なく、又、ワークの内部応力も少なくすることが出来るので、最終的な製品形状へと、１サイクルで鍛造することも可能となる（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８２６４１号公報
【特許文献２】特開平７−５１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の熱間鍛造による円盤状の部品１００の成形方法は、加熱工程が必要であることや、成形時に大荷重が必要であることから、設備コストの高騰を招くものである。又、ワークを加熱することで生じる酸化スケール、熱膨張、熱収縮等により寸法精度の管理が困難で、所望の寸法精度を得るために、多くの機械加工工程が必要となる。更に、高い設備コストを回収するために、製造サイクルタイムを短くする必要があるが、機械加工工程とのタイムサイクルの同期が困難であり、大量の中間品の在庫管理も必要となる。このため、高コスト体質の改善を図ることが困難である。
【０００６】
一方、揺動鍛造方法は冷間成形の一種であることから、上記のような熱間鍛造方法の課題は解決されるが、従来の揺動鍛造方法により円盤状の部品１００を成形する際には、次のような問題が生じる。
図８（ａ）には、従来の揺動鍛造装置の上型１２及び下型１４と共に、仮想線で筒状部Ｗａを有するワークＷが示されている。図中の符号ＣＶで示される軸線は、鉛直軸（下型１４の鉛直方向中心軸）を表し、同図に符号Ｃ１２で示される軸線は、上型１２の揺動回転軸を示している。ところで、図示のような、筒状部Ｗａを有する円盤状のワークＷを対象として、揺動鍛造を行うために、ワークＷの筒状部Ｗａの内周面Ｗｂに、図８（ａ）に示されるような、上型１２の円錐台状の突起部１２ｐを当接させると、突起部１２ｐによる内周面Ｗｂの拘束が不十分となる。その結果、突起部１２ｐに拘束されない部分が、本来必要な形状の内周面Ｗｃを損なうように、余肉部Ｗｄが発生してしまうこととなる。よって、余肉部Ｗｄを除去する後工程が必要不可欠となる。
【０００７】
これに対し、図８（ｂ）に示されるように、上型１２に、ワークＷの筒状部Ｗａの内周面Ｗｂを、より広範囲に拘束することが可能な、円柱状突起部であるマンドレル１２ｐ’を設けて、揺動鍛造を実施することとすれば、マンドレル１２ｐ’による内周面Ｗｂの拘束が十分となる。しかしながら、揺動鍛造工法は一般的な鍛造方法と異なり、上型１２が、鉛直軸Ｃｖに対して傾斜する揺動回転軸Ｃ１２を以って揺動運動を行うものである。このため、上型１２の揺動回転運動に伴い、ワークＷに生じる素材流動を受けて、円柱状突起部１２ｐ’には大きな曲げモーメントＭが生じる。そして、上型１２のマンドレル１２ｐ’が、弾性変形可能な範囲を超えて変形することで、特にマンドレル１２ｐ’の基端部付近に破損を生じるおそれがある。又、揺動鍛造工法を採用しても、最終的には、ワークＷの筒状部Ｗａの穴抜き工程が必要であり、製造コストの増大につながるものである。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筒状部を有するワークを対象として揺動鍛造を行うにあたり、金型の破損を招くことなく、所望の形状へと成形することを可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００９】
（１）所定の中心点を基準に揺動回転する第１型と、該第１型の揺動運動と同期するように前記第１型の中心軸上に設けられたマンドレルと、
筒状部を有するワークをセットした状態で前記第１型に対し離間接近し、前記ワークを前記第１型及び前記マンドレルに当接させる第２型とを含み、
前記マンドレルは、前記第１型と別体をなし、かつ、前記第１型の揺動運動時に前記ワークからの負荷によって生じる曲げモーメントを打ち消す方向へと、前記第１型の中心軸に対する相対角度を所定範囲内で変更可能に、前記第１型に支持されている揺動鍛造装置。
【００１０】
本項に記載の揺動鍛造装置は、第１型が所定の中心点を基準として揺動回転駆動された状態で、例えば、第２型が第１型に対し昇降することにより、第２型と第１型とを離間接近させるものである。又、ワークを第２型にセットした状態で第２型を上昇させて、揺動回転運動する第１型に対しワークを当接させることで、第１型の揺動回転運動に伴い、第２型にセットされたワークの成形が円周方向に逐次進行していくものである。
又、本項の発明においては、第１型の揺動運動と同期するように第１型の中心軸上に設けられたマンドレルを含んでおり、このマンドレルによりワークの筒状部の内周面を成形するものである。しかも、このマンドレルが第１型とは別体をなし、その中心軸が、第１型の揺動運動時にワークからの負荷、より具体的には、第１型の揺動運動に伴いワークに生じる素材流動に起因する曲げモーメントを打ち消す方向へと、第１型の中心軸に対する相対角度を所定範囲内で変更可能に、第１型に支持されている。すなわち、マンドレルは第１型に強固に拘束されることなく、第１型の揺動回転運動に伴いワークに生じる素材流動を受けて、マンドレルは適宜第１型に対する相対的な位置を変えて行くものである。このように、マンドレルが、第１型との相対角度を変えることから、ワークに生じる素材流動を受けても、マンドレルに大きな曲げモーメントが生じることもない。
しかも、成形中、ワークに生じる素材流動は、第１型の継続的な揺動運動により、ワークの円周方向に逐次移動していくものである。このため、マンドレルに生じる曲げモーメントを減少させるための、マンドレルの角度変化は、製品の精度に影響を及ぼさない限定的な範囲にのみ生じるものであっても十分となる。かかるマンドレルによりワークの筒状部の内周面を成形することで、マンドレルによるワークの筒状部の内周面の拘束は十分となり、かつ、マンドレルが第１型との相対角度を変えることによる精度悪化を来たすこともなく、必要な製品形状が得られることとなる。
【００１１】
（２）上記（１）項において、前記マンドレルは、前記第１型に形成された貫通穴から突出して前記ワークの筒状部の内周面に当接する成形部と、前記第１型の貫通穴内に留まる保持部とを含み、
前記第１型の前記貫通穴及び前記マンドレルの前記保持部に、前記第１型に対する前記マンドレルの、前記成形部方向への抜け止めとなる相補的な段差形状部と、前記第１型に対する前記マンドレルの相対的な角度変更の基点となる環状拘束部と、が形成されている揺動鍛造装置。
【００１２】
本項に記載の揺動鍛造装置は、マンドレルに、第１型に形成された貫通穴から突出してワークの筒状部の内周面に当接する成形部と、第１型の貫通穴内に留まる保持部とを含み、第１型の貫通穴及びマンドレルの保持部に、第１型に対するマンドレルの、成形部方向の抜け止めとなる相補的な段差形状部を含むことで、マンドレルは第１型から脱落することなく支持されるものである。
しかも、第１型の貫通穴及びマンドレルの保持部に形成された環状拘束部が、第１型に対するマンドレルの相対的な角度変更の基点になることで、マンドレルは、第１型の揺動運動に伴いワークに生じる素材流動を受けて、第１型の中心軸に対する相対角度を所定範囲内で変更可能となる。
【００１３】
（３）上記（２）項において、前記マンドレルの前記保持部は、その基端側から大径部、直径徐変部及び小径部の順でつながり、該小径部の先端側に前記成形部が構成されており、
前記第１型の貫通穴は、前記第２型に対向する端面とは反対側の端面から、前記マンドレルの前記保持部に対して、前記マンドレルの相対的な角度変更を許容する寸法を有する、大径部、直径徐変部及び小径部の順でつながり、該小径部が前記第２型と対向する端面へと至る揺動鍛造装置（請求項１）。
本項に記載の揺動鍛造装置は、マンドレルの保持部が、その基端側から大径部、直径徐変部及び小径部の順でつながる形状を有している。又、第１型の貫通穴は、第２型に対向する端面とは反対側の端面から第２型と対向する端面へと至るものであり、マンドレルの相対的な角度変更を許容する寸法を有している。
【００１４】
（４）上記（３）項において、前記マンドレルの前記保持部と前記第１型の前記貫通穴との、前記各小径部の軸方向の所定範囲のはめあいが、しまりばめとなるように設定されて、前記環状拘束部が形成されている揺動鍛造装置（請求項２）。
本項に記載の揺動鍛造装置は、マンドレルの保持部と第１型の貫通穴との、各小径部の軸方向の所定範囲のはめあいが、しまりばめとなるように設定され、このしまりばめによって環状拘束部が構成されることで、マンドレルは、環状拘束部を基点として、第１型の中心軸に対する相対角度を所定範囲内で変更可能となる。そして、マンドレルの保持部の、小径部の先端側の成形部により、ワークの筒状部の内周面の拘束は十分となり、かつ、マンドレルが第１型との相対角度を変えることによる精度悪化を来たすこともなく、必要な製品形状が得られることとなる。
なお、環状拘束部を構成する、マンドレルの保持部と第１型の貫通穴との、各小径部の軸方向の所定範囲に設定される、しまりばめとなる寸法公差については、両者の相対的な寸法関係によるものであることから、第１型の貫通穴側を、小径寄りの寸法公差に設定しても、マンドレルの保持部側を大径寄りの寸法公差に設定してもよいものである。又、環状拘束部の所定幅についても、第１型に対するマンドレルの相対的な角度変更が、必要な角度範囲に収まる幅に設定されるものである。又、環状拘束部を構成する軸方向の所定範囲については、例えば、第１型に対するマンドレルの相対的な角度変更の基点をどの位置にするかにより、適切に設定されるものである。
【００１５】
（５）上記（４）項において、前記環状拘束部が、前記第１型の貫通穴の、前記第２型と対向する端面から所定幅の範囲に形成されている揺動鍛造装置（請求項３）。
本項に記載の揺動鍛造装置は、環状拘束部が、第１型の貫通穴の、第２型と対向する端面から所定幅の範囲に形成されていることで、ワークの素材流動が第１型の貫通穴及びマンドレルの保持部の間の隙間へと侵入して、バリを生じることを阻止するものとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明はこのように構成したので、筒状部を有するワークを対象として揺動鍛造を行うにあたり、金型の破損を招くことなく、所望の形状へと成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る揺動鍛造装置の要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る揺動鍛造装置の上型を示すものであり、（ａ）は成形面が構成された下面図、（ｂ）は縦段面図及び一部拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る揺動鍛造装置のマンドレルを示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る揺動鍛造装置の、上型及びマンドレルの環状拘束部を示す模式断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る、揺動鍛造装置を用いワークを成形する様子を示す模式段面図である。
【図６】図５に示されるワークの成形時に、上型とマンドレルとの間にできる隙間を誇張して示す、模式断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る揺動鍛造方法の手順を示すものであり、（ｄ）〜（ｈ）は、比較例として、従来の熱間鍛造方法の手順を示すものである。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、従来の揺動鍛造装置を一部断面図で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて説明する。なお、以下の説明において、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００１９】
図１には、本発明の実施の形態に係る揺動鍛造装置の、揺動部及び昇降部の要部を断面で示している。揺動鍛造装置１０は、揺動部１６及び昇降部１８を含むものであり、揺動部１６は、第１型として、本実施の形態では上型１２を保持して、上型１２を所定の中心点Ｐを基準に揺動回転させるものである。又、昇降部１８は、筒状部Ｗａ（図８参照）を有するワークＷをセットする第２型として、本実施の形態では下型１４を、上型１２に対し昇降させて、ワークＷを上型１２に当接させるものである。更に、本発明の実施の形態では、ワークＷの筒状部Ｗａの内周面Ｗｂ（図８参照）を成形するための、上型１２の揺動運動と同期するように、上型１２の中心軸Ｃ１２上に設けられたマンドレル２０を有している。
このマンドレル２０は、後述の如く上型１２とは別体をなすものであり、上型１２に形成された貫通穴１２ａに対して上方から挿入されている。そして、貫通穴１２ａの上端側開口が板状のスペーサ１９によって閉じられることで、マンドレル２０の基端２０ａが、貫通穴１２ａの上方へと脱落することを防いでいる。又、マンドレル２０の基端２０ａとスペーサ１９との間には、必要に応じ、後述する上型１２の中心軸に対する相対角度を所定範囲内で変更可能とするために必要なだけの、隙間が設けられている。そして、図示の例では、マンドレル２０の先端２０ｂに、揺動回転の中心点Ｐが位置している。
【００２０】
なお、図１には、揺動部１６と昇降部１８の、２つの状態（成形開始前及び成形中）を示している。又、便宜上、鉛直軸ＣＶの左半分にのみ、揺動部１６と昇降部１８の成形中の状態を示している。更に、図示の様に、昇降部１８に対して揺動部１６が昇降するように構成しても良く、上述の如く昇降部１８の方が、揺動部１６に対して昇降するように動作することで、下型１４を上昇させて、揺動回転運動する上型１２に対しワークＷを当接させる構成を採用してもよい。本実施の形態では、後者を例に挙げて以下の説明を行う。
【００２１】
図２には本発明の実施の形態に係る上型１２を、図３には本発明の実施の形態に係るマンドレル２０を示している。
図３に示される、マンドレル２０は上型１２と別体をなし、その中心軸Ｃ２０が、上型１２の揺動運動時にワークＷからの負荷Ｆ（図５参照）によって生じる曲げモーメントＭ（図８（ｂ）参照）を打ち消す方向へと、上型１２の中心軸Ｃ１２に対する相対角度を所定範囲内で変更可能に、上型１２に支持されている。ここで、マンドレル２０は、上型１２に形成された貫通穴１２ａから突出してワークＷの筒状部Ｗａの内周面に当接する成形部２０ｆと、上型１２の貫通穴１２ａ内に留まる保持部２０ｍとを含むものである。より具体的には、保持部２０ｍは、マンドレル２０の基端２０ａ側から大径部２０ｍＬ、直径徐変部２０ｍＭ及び小径部２０ｍＳの順でつながり、更に、これら各部がアール形状Ｒによってなだらかにつながっている。そして、小径部２０ｍＭの先端２０ｂ側によって、成形部２０ｆが構成されている。図示の例では、直径徐変部２０ｍＭは円錐台状をなしているが、例えば、球面状に直径が徐変する形状を採用することも可能である。
【００２２】
一方、上型１２の貫通穴１２ａは、図２（ｂ）に示されるように、下型１４に対向する端面（下端面）１２ｂとは反対側の端面（上端面）１２ｃに開口する大径部１２ａＬから、直径徐変部１２ａＭ及び小径部１２ａＳの順でつながり、更に、直径徐変部１２ａＭ及び小径部１２ａＳは、アール形状Ｒによってなだらかにつながっている。そして、小径部１２ａＳが下型１４と対向する端面１２ｂへと至る形状を有している。
このような各部直径寸法により、上型１２の貫通穴１２ａ及びマンドレル２０の保持部２０ｍには、上型１２に対するマンドレル２０の、成形部２０ｆ方向への抜け止めとなる相補的な段差形状部が形成されているものである。なお、大径部１２ａＬ、直径徐変部１２ａＭ及び小径部１２ａＳは、マンドレル２０の相対的な角度変更を許容するための、隙間が生じる寸法を有するものである。
【００２３】
加えて、上型１２の貫通穴１２ａと、マンドレル２０の保持部２０ｍの小径部２０ｍＳとによって、図２（ｂ）及び図４に符号２２で示される、環状拘束部２２が構成されている。この環状拘束部２２は、上型１２に対するマンドレル２０の相対的な角度変更の基点となるべく、マンドレル２０の保持部２０ｍと上型１２の貫通穴１２ａとの、各小径部２０ｍＳ、１２ａＳの軸方向の所定範囲のはめあいが、しまりばめとなるように設定されることにより、形成されている。
【００２４】
ここで、環状拘束部２２を構成する、マンドレル２０の保持部２０ｍと上型１２の貫通穴１２ａとの、各小径部２０ｍＳ、１２ａＳのしまりばめとなるはめあいは、本実施の形態では、図２（ｂ）に拡大図示されるように、上型１２の貫通穴１２ａに帯状小径部１２ｇを形成し、ここに小径寄りの寸法公差が設定されている。しかしながら、しまりばめとなる寸法公差については、両者の相対的な寸法関係によるものであることから、マンドレル２０の保持部側２０ｍに、大径寄りの寸法公差に設定することとしてもよいものである。
又、環状拘束部２２を構成する軸方向の所定範囲については、上型１２に対するマンドレル２０の相対的な角度変更の基点をどの位置にするかにより定まるものである。図示の例では、上型１２の貫通穴１２ａの、下型１４と対向する端面１２ｂから所定幅の範囲に、帯状小径部１２ｇが設定されている。又、環状拘束部２２の所定幅についても、上型１２に対するマンドレル２０の相対的な角度変更が、必要な角度範囲となるように設定されるものである。
【００２５】
そして、本発明の実施の形態に係る揺動鍛造方法は、図７（ａ）に示されるように、筒状部１２ａに予め内径穴１２ｄを貫通させたワークＷを、図７（ｂ）に示されるように、上述の揺動鍛造装置１０へとセットして揺動鍛造を行う。そして、図７（ｂ）に示される１サイクルの揺動鍛造工程にて、図７（ｃ）に示される、円盤状の部品１００を成形するものである。なお、図７（ｃ）の円盤状の部品１００は、図７（ｈ）に示される、熱間鍛造により得られる円盤状の部品１００と同等のものである。
【００２６】
さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。
まず、本発明の実施の形態によれば、ワークＷを揺動鍛造装置１０の下型１４にセットした状態で、下型１４を上昇させて、揺動回転運動する上型１２に対しワークＷを当接させることで、上型１２の揺動回転運動に伴い、下型１４にセットされたワークＷの成形が円周方向に逐次進行していくものである。
【００２７】
又、本項の発明においては、上型１２の揺動運動と同期するように上型１２の中心軸Ｃ１２上に設けられたマンドレル２０を含んでおり、このマンドレル２０によりワークＷの筒状部Ｗａの内周面Ｗｂを成形するものである。しかも、このマンドレル２０が上型１２とは別体をなし、その中心軸Ｃ２０（図３参照）が、上型１２の揺動運動時にワークＷからの負荷Ｆ、すなわち、上型１２の揺動運動に伴いワークＷに生じる素材流動に起因する曲げモーメントＭ（図８（ｂ）参照）を、打ち消す方向へと、上型１２の中心軸Ｃ１２に対する相対角度を所定範囲内で変更可能に、上型１２に支持されている。
すなわち、マンドレル２０は上型１２に強固に拘束されることなく、上型１２の揺動回転運動に伴いワークＷに生じる素材流動を受けて、図５に点線で示されるように、マンドレル２０は適宜上型１２に対する相対的な位置を変えて行くものである。そして、マンドレル２０が、上型１２との相対角度を変えることから、ワークＷに生じる素材流動を受けても、マンドレル２０に大きな曲げモーメントＭが生じることもなく、上型１２又はマンドレル２０の破損を防ぐことができる。なお、図５には、参考として、従来の上型１２に固定されたマンドレル１２ｐ’が実線で示されている。又、便宜上、図５では、マンドレル２０の上型１２との相対角度の変化を、誇張して示している。
【００２８】
しかも、成形中、ワークＷに生じる素材流動は、上型１２の継続的な揺動運動により、ワークＷの円周方向に逐次移動していくものである。このため、マンドレル２０に生じる曲げモーメントＭを減少させるための、マンドレル２０の角度変化は、製品の精度に影響を及ぼさない限定的な範囲にのみ生じるものであっても十分となる。かかるマンドレル２０によりワークＷの筒状部Ｗａの内周面Ｗｂを成形することで、マンドレル２０によるワークＷの筒状部Ｗａの内周面Ｗｂの拘束は十分となり、かつ、マンドレル２０が上型１２との相対角度を変えることによる精度悪化を来たすこともなく、必要な製品形状が得られることとなる。
【００２９】
又、本発明の実施の形態に係る揺動鍛造装置１０は、マンドレル２０に、上型１２に形成された貫通穴１２ａから突出してワークＷの筒状部Ｗａの内周面Ｗｂに当接する成形部２０ｆと、上型１２の貫通穴内に留まる保持部２０ｍとを含んでいる。そして、上型１２の貫通穴及びマンドレル２０の保持部に、上型１２に対するマンドレル２０の、成形部２０ｆ方向の抜け止めとなる、相補的な段差形状部を含むことで、マンドレル２０は上型１２から脱落することなく支持されるものである。
しかも、上型１２の貫通穴１２ａ及びマンドレル２０の保持部２０ｍに形成された環状拘束部２２（図２（ｂ）、図４参照）が、上型１２に対するマンドレル２０の相対的な角度変更の基点になることで、マンドレル２０は、上型１２の揺動運動に伴いワークＷに生じる素材流動を受けて、上型１２の中心軸に対する相対角度を所定範囲内で変更することを可能とするものである。
【００３０】
又、本発明の実施の形態に係る揺動鍛造装置１０の、マンドレル２０の保持部２０ｍは、その基端２０ａ側から大径部２０ｍＬ、直径徐変部２０ｍＭ及び小径部２０ｍＳの順でつながっている。又、上型１２の貫通穴１２ａは、下型１４に対向する端面１２ｂとは反対側の端面１２ｃから下型１４と対向する端面１２ｂへと至るものであり、マンドレル２０の保持部２０ｍと相補的な凹凸形状を有する段差形状部として、大径部１２ａＬ、直径徐変部１２ａＭ及び小径部１２ａＳを有している。しかもこれらは、マンドレル２０の相対的な角度変更を許容する寸法を有している。
そして、マンドレル２０の保持部２０ｍと上型１２の貫通穴１２ａとの、各小径部２０ｍＳ、１２ｍＳの軸方向の所定範囲のはめあいが、しまりばめとなるように設定され、このしまりばめによって環状拘束部２２が構成されることで、マンドレル２０は、上型１２の揺動運動に伴いワークＷに生じる素材流動を受けて、上型１２の中心軸に対する相対角度を所定範囲内で変更することが可能となるものである。
【００３１】
しかも、環状拘束部２２が、上型１２の貫通穴１２ａの、下型１４と対向する端面１２ｂから所定幅の範囲に形成されていることで、図６に模式的に示される、ワークＷの素材流動が上型１２の貫通穴１２ａ及びマンドレル２０の保持部２０ｍの間の隙間Ｇの発生が、可能な限り抑えられる。そして、この隙間Ｇへと素材が侵入して、バリを生じることを阻止することが可能となる。そして、マンドレル２０の保持部２０ｍの、小径部２０ｍＳの先端側に構成される成形部２０ｆにより、ワークＷの筒状部Ｗａの内周面Ｗｂの拘束は十分となり、かつ、マンドレル２０が上型１２との相対角度を変えることによる精度悪化を来たすこともなく、必要な製品形状が得られることとなる。
【００３２】
しかも、本発明の実施の形態に係る揺動鍛造方法では、図７（ａ）に示されるように、揺動鍛造装置１０にセットする前の段階で、予めワークＷの筒状部Ｗａに内径穴Ｗｄを貫通させ、かかるワークＷに対して、揺動鍛造装置１０によって揺動鍛造を行うことで、筒状部Ｗａの最終的な穴抜き工程を不要とし、製造コストを低減させることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０：揺動鍛造装置、１２：上型、１２ａ：貫通穴、１２ａＬ：大径部、１２ａＭ：直径徐変部、１２ａＳ：小径部、１２ｂ：下型に対向する端面、１２ｃ：下型に対向する端面とは反対側の端面、１４：下型、２０：マンドレル、２０ａ：基端、２０ｂ：先端、２０ｆ：成形部、２０ｍ：保持部、２０ｍＬ：大径部、２０ｍＭ：直径徐変部、２０ｍＳ：小径部、２２：環状拘束部、Ｆ：ワークからの負荷、Ｗ：ワーク、Ｗａ：筒状部、Ｗｂ：内周面
【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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