(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の素材である筒体の内部に拡管パンチを該筒体の軸方向に押し込むことによって、所定の傾斜角の傾斜部を備える径が変化する変化部と、径が変化しない一般部とを軸方向へ並んで有する拡径管部品の製造方法において、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記一般部の内径よりも大きい外径を有する拡管パンチを前記筒体の軸方向へ押し込むことにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、中間成形品を製造する少なくとも一つの拡管工程と、
前記変化部の形状と合致する形状を有する成形パンチを前記中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形工程と
を含むことを特徴とする拡径管部品の製造方法。
【請求項２】
前記拡管工程が、第１の拡管工程、第２の拡管工程、第３の拡管工程からなり、前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記一般部の内径よりも大きい外径を有する第１の拡管パンチを前記筒体の軸方向へ押し込むことにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、第１の中間成形品を製造する第１の拡管工程と、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記第１の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有する第２の拡管パンチを前記第１の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより、前記第１の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第２の中間成形品を製造する第２の拡管工程と、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記第２の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有する第３の拡管パンチを前記第２の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより、前記第２の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第３の中間成形品を製造する第３の拡管工程と、
前記変化部の形状と合致する形状を有する成形パンチを前記第３の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形工程と
を含むことを特徴とする請求項１に記載された拡径管部品の製造方法。
【請求項３】
前記拡管工程と前記成形工程との間、または成形工程と同時に、組み合わせることで所望の偏心拡径管部品を形成する形状を持つ少なくとも２種類以上の部材から構成される金型によって、拡径された前記中間成形品の変化部を偏心させる偏心工程を含み、
前記拡径管部品が偏心拡径管部品となることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された拡径管部品の製造方法。
【請求項４】
前記素材がステンレス鋼であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造方法。
【請求項５】
前記素材が強度５９０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造方法。
【請求項６】
前記拡径管部品が自動車または自動二輪車の触媒ケースであることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造方法。
【請求項７】
前記拡径管部品の変化部における減肉率が２０％未満であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造方法。
【請求項８】
金属製の素材である筒体に口広げ加工を行うことにより、所定の傾斜角の傾斜部を備える径が変化する変化部と、径が変化しない一般部とを軸方向へ並んで有する拡径管部品の製造装置において、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記一般部の内径よりも大きい外径を有し、前記筒体の軸方向へ押し込まれることにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、中間成形品を製造する少なくとも一つの拡管パンチと、
前記変化部の形状と合致する形状を有するとともに、前記中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形パンチと、
前記拡径管部品の外面形状に一致する内面形状を有する金型と
を備えることを特徴とする拡径管部品の製造装置。
【請求項９】
前記拡管パンチが、第１の拡管パンチ、第２の拡管パンチ、第３の拡管パンチからなり、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記一般部の内径よりも大きい外径を有し、前記筒体の軸方向へ押し込まれることにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、第１の中間成形品を製造する第１の拡管パンチと、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記第１の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有し、前記第１の中間成形品の軸方向へ押し込まれることにより、前記第１の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第２の中間成形品を製造する第２の拡管パンチと、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記第２の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有し、前記第２の中間成形品の軸方向へ押し込まれることにより、前記第２の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第３の中間成形品を製造する第３の拡管パンチと、
前記変化部の形状と合致する形状を有するとともに、前記第３の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形パンチと
を備えることを特徴とする請求項８に記載の拡径管部品の製造装置。
【請求項１０】
組み合わせることで所望の偏心拡径管部品を形成する形状を持つ少なくとも２種類以上の部材から構成され、前記拡管工程と前記成形工程との間、または成形工程と同時に、前記中間成形品を押圧することによって、拡径された前記変化部を前記筒体の中心軸から偏心方向に沿って所定の偏心量だけ軸をずらした偏心拡径部を管端に有する形状を製造する金型を備えることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の拡径管部品の製造装置。
【請求項１１】
前記素材がステンレス鋼であることを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造装置。
【請求項１２】
前記素材が強度５９０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造装置。
【請求項１３】
前記拡径管部品が自動車または自動二輪車の触媒ケースであることを特徴とする請求項８から請求項１２までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造装置。
【請求項１４】
前記拡径管部品の変化部の減肉率が２０％未満であることを特徴とする請求項８から請求項１３までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡径管部品の製造方法および製造装置に関し、詳しくは、素管部分と拡管部分が含まれる拡径管部品の一体成形において、従来方法で成形するよりも拡管部分の減肉を抑制することができる拡径管部品の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、自動車、自動二輪車の排気系部品には、拡管加工（口広げ成形）された部品が使用されている。従来、拡径管部品は、素管部分（本発明では一般部ともいう）と拡管部分（拡径部、本発明では変化部ともいう）の２部品を接合されて作られていたが、溶接レス、コスト低減の観点から、一体成形とすることが望まれている。このような加工方法としては、テーパを付けた拡管加工用パンチを管端から押し込んで金属管を周方向に押し広げる方法が検討されている。
【０００３】
しかし、一体成形した際、拡管部分を成形する口広げ成形において、管端部における割れや、拡管部根元における座屈の発生する問題がある。特に、アルミニウムなどの材質と比較して、ステンレス鋼や高張力鋼など高強度の材質で作られた素管を拡管しようとすると、割れや座屈が生じやすい。
【０００４】
これらの不具合を抑制しつつ少ない成形工程で、かつ良好な寸法精度で成形できることが求められている。
【０００５】
特許文献１には、各パンチ並びにクランプ型のテーパ角を７°とし、最大径の異なる拡管パンチを圧入する３工程で成形することにより、成形部の肉厚を素管の７０％以上を保持しつつ、約２倍の素管径に成形する技術が開示されている。また、偏心拡管において高拡管率な製品を成形する手法として、偏心量が２〜７ｍｍにおいて、１工程目と２工程目はパンチ半角（テーパ角ともいう）７°で同心拡管し、３工程目ならびに４工程目は偏心パンチで成形することにより、４工程で成形後の肉厚を原管の７０％以上保持しつつ、約２倍の素管径に成形できる技術が開示されている。
【０００６】
ここで、「同心拡管（同軸拡管）」とは、一般的に、管の拡管部の一端側の開口と他端側の開口の中心が同心となるように拡管することを指し、「偏心拡管」とは、管の中心軸から偏心方向に沿って所定の偏心量だけ軸をずらした偏心拡管部を有するように拡管することを指す。
【０００７】
特許文献２には、クランプ型を使用し、複数工程で同心拡管を行う際に、第２工程目以降で前工程のパンチ半角と同じパンチ半角を有するとともに円筒部の長さが徐々に長くなるパンチを用いることにより、座屈なく成形することが開示されている。
【０００８】
特許文献３には、拡管途中におけるパンチとクランプ型の位置関係を規定し、その時の成形品のテーパ部の肉厚が大径部ならびに小径部の肉厚よりも大きくなるように成形することで小径部の直径の２倍以上まで１工程で成形する技術が開示されている。
【０００９】
特許文献４には、傾斜角１０〜４０°で斜めに切断された素管を用い、製品偏心方向から９０°位置に溶接部を配置し、同心拡管後、偏心パンチを押し込むことで割れ欠陥なく成形できる技術が開示されている。
【００１０】
特許文献５には、偏心側の管軸方向長さが非偏心側よりも長い同軸パンチで拡管し、非偏心側の管端部内壁よりも先に偏心側の管端部内壁にパンチ円筒部が接触するような素管の半径方向に関して傾斜させた偏心パンチで成形することで割れなく成形できる技術が開示されている。
【００１１】
さらに、特許文献６には、予め同心拡管されたパイプの管端にガイド部を有する偏心パンチを押し込みつつ、下金型を上に押し上げることで平坦度に優れた製品を成形できる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−２３９８３５号公報
【特許文献２】特許第４７９８８７５号公報
【特許文献３】特許第５２２１９１０号公報
【特許文献４】特許第４３６３５８２号公報
【特許文献５】特許第４５８２８８７号公報
【特許文献６】特開２００６−２７２３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、これらの従来技術により得られる拡管部の減肉率は３０％程度となっていた。自動車、自動二輪車の排気系部品に使用する場合、排気熱に対する耐性の問題、走行時の地面から跳ね返る液体や物に対する対策などの観点における製品性能上、減肉率は２０％未満まで確保する必要がある。特に近年は省エネ対策などの車両の軽量化に伴って、素管自体の肉厚を薄くする傾向にあるため、拡管部の減肉率を下げることは重要な課題の一つとなっている。
【００１４】
そこで、本発明の課題は、素管部分（以下、一般部ともいう）と拡管部分（以下、変化部ともいう）が含まれる拡径管部品の一体成形において、従来方法で成形するよりも拡管部分（変化部）の減肉を抑制することができる拡径管部品の製造方法及び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】
【００１５】
本発明は、以下に列記の通りである。
（１）金属製の素材である筒体の内部にパンチを該筒体の軸方向に押し込むことによって、所定の傾斜角の傾斜部を備える径が変化する変化部と、径が変化しない一般部とを軸方向へ並んで有する拡径管部品の製造方法において、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記筒体の内径よりも大きい外径を有する拡管パンチを前記筒体の軸方向へ押し込むことにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、中間成形品を製造する少なくとも一つの拡管工程と、
前記変化部の形状と合致する形状を有する成形パンチを前記中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形工程と
を含むことを特徴とする拡径管部品の製造方法。
【００１６】
本発明において「拡管率」とは、各工程における拡管加工前の拡管部の外径を基準にした拡大率をいう。すなわち、「｛（各工程における拡管加工後の拡管部の外径）−（各工程における拡管加工前の拡管部の外径）｝／（各工程における拡管加工前の拡管部の外径）×１００（％）」となる。
【００１７】
なお、「製品の拡管率」とする場合には、加工前の素管（本発明では筒体ともいう）の外径を基準にした拡大率をいう。すなわち、「｛（最終製品の拡管部の外径）−（素管の外径）｝／（素管の外径）×１００（％）」となる。
【００１８】
（２）前記拡管工程が、第１の拡管工程、第２の拡管工程、第３の拡管工程からなり、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記筒体の内径よりも大きい外径を有する第１の拡管パンチを前記筒体の軸方向へ押し込むことにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、第１の中間成形品を製造する第１の拡管工程と、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記第１の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有する第２の拡管パンチを前記第１の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより、前記第１の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第２の中間成形品を製造する第２の拡管工程と、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記第２の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有する第３の拡管パンチを前記第２の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより、前記第２の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第３の中間成形品を製造する第３の拡管工程と、
前記変化部の形状と合致する形状を有する成形パンチを前記第３の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形工程と
を含むことを特徴とする前記（１）項に記載された拡径管部品の製造方法。
【００１９】
なお、第１の拡管パンチ、第２の拡管パンチ、第３の拡管パンチのパンチ半角を同じとすることも好ましい。すなわち、「前記拡管工程が、第１の拡管工程、第２の拡管工程、第３の拡管工程からなり、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記筒体の内径よりも大きい外径を有する第１の拡管パンチを前記筒体の軸方向へ押し込むことにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、第１の中間成形品を製造する第１の拡管工程と、
該第１の拡管パンチとパンチ半角が同じであるとともに前記第１の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有する第２の拡管パンチを前記第１の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより、前記第１の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第２の中間成形品を製造する第２の拡管工程と、
該第１の拡管パンチとパンチ半角が同じであるとともに前記第２の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有する第３の拡管パンチを前記第２の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより、前記第２の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第３の中間成形品を製造する第３の拡管工程と、
前記変化部の形状と合致する形状を有する成形パンチを前記第３の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形工程と
を含むことを特徴とする前記（１）項に記載された拡径管部品の製造方法。」とすることも本発明で好ましく用いられる態様の一つである。
【００２０】
（３）前記拡管工程と前記成形工程との間、または成形工程と同時に、組み合わせることで所望の偏心拡径管部品を形成する形状を持つ少なくとも２種類以上の部材から構成される金型によって、拡径された前記中間成形品の変化部を偏心させる偏心工程を含み、
前記拡径管部品が偏心拡径管部品となることを特徴とする前記（１）項または（２）項に記載された拡径管部品の製造方法。
【００２１】
（４）前記素材がステンレス鋼であることを特徴とする前記（１）項から（３）項までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造方法。
【００２２】
（５）前記素材が強度５９０ＭＰａ以上であることを特徴とする前記（１）項から（４）項までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造方法。
【００２３】
（６）前記拡径管部品が自動車または自動二輪車の触媒ケースであることを特徴とする前記（１）項から（５）項までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造方法。
【００２４】
（７）前記拡径管部品の変化部における減肉率が２０％未満であることを特徴とする前記（１）項から（６）項までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造方法。
【００２５】
本発明において、「減肉率」とは、拡径加工前の素管（本発明においては筒体ともいう）の肉厚と、最終製品である拡径管部品の肉厚を比較した場合の減少比率をいう。すなわち、「{(拡径加工後の肉厚)−（拡径加工前の肉厚)／（拡径加工前の肉厚）}×１００（％））となる。
【００２６】
（８）金属製の素材である筒体に口広げ成形を行うことにより、所定の傾斜角の傾斜部を備える径が変化する変化部と、径が変化しない一般部とを軸方向へ並んで有する拡径管部品の製造装置において、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記筒体の内径よりも大きい外径を有し、前記筒体の軸方向へ押し込まれることにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、中間成形品を製造する少なくとも一つの拡管パンチと、
前記変化部の形状と合致する形状を有するとともに、前記中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形パンチと
を備えることを特徴とする拡径管部品の製造装置。
【００２７】
（９）前記拡管パンチが、第１の拡管パンチ、第２の拡管パンチ、第３の拡管パンチからなり、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記筒体の内径よりも大きい外径を有し、前記筒体の軸方向へ押し込まれることにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、第１の中間成形品を製造する第１の拡管パンチと、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記第１の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有し、前記第１の中間成形品の軸方向へ押し込まれることにより、前記第１の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第２の中間成形品を製造する第２の拡管パンチと、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記第２の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有し、前記第２の中間成形品の軸方向へ押し込まれることにより、前記第２の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第３の中間成形品を製造する第３の拡管パンチと、
前記変化部の形状と合致する形状を有するとともに、前記第３の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形パンチと
を備えることを特徴とする前記（８）項に記載の拡径管部品の製造装置。
【００２８】
なお、第１の拡管パンチ、第２の拡管パンチ、第３の拡管パンチのパンチ半角を同じとすることも好ましい。すなわち、「前記拡管パンチが、第１の拡管パンチ、第２の拡管パンチ、第３の拡管パンチからなり、
前記傾斜角よりもパンチ半角が大きいとともに前記筒体の内径よりも大きい外径を有し、前記筒体の軸方向へ押し込まれることにより、前記筒体を拡管率２５％以下で拡管加工して、第１の中間成形品を製造する第１の拡管パンチと、
該第１の拡管パンチとパンチ半角が同じであるとともに前記第１の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有し、前記第１の中間成形品の軸方向へ押し込まれることにより、前記第１の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第２の中間成形品を製造する第２の拡管パンチと、
該第１の拡管パンチとパンチ半角が同じであるとともに前記第２の中間成形品の軸方向端部における内径よりも大きい外径を有し、前記第２の中間成形品の軸方向へ押し込まれることにより、前記第２の中間成形品を拡管率２５％以下で拡管加工して、第３の中間成形品を製造する第３の拡管パンチと、
前記変化部の形状と合致する形状を有するとともに、前記第３の中間成形品の軸方向へ押し込むことにより前記拡径管部品を製造する成形パンチと
を備えることを特徴とする前記（８）項に記載の拡径管部品の製造装置。」とすることも本発明で好ましく用いられる態様の一つである。
【００２９】
（１０）組み合わせることで所望の偏心拡径管部品を形成する形状を持つ少なくとも２種類以上の部材から構成され、前記拡管工程と前記成形工程との間、または成形工程と同時に、前記中間成形品を押圧することによって、拡径された前記変化部を前記筒体の中心軸から偏心方向に沿って所定の偏心量だけ軸をずらした偏心拡径部を管端に有する形状を製造する金型を備えることを特徴とする前記（８）項または（９）項に記載の拡径管部品の製造装置。
【００３０】
（１１）前記素材がステンレス鋼であることを特徴とする前記（８）項から（１０）項までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造装置。
【００３１】
（１２）前記素材が強度５９０ＭＰａ以上であることを特徴とする前記（８）項から（１１）項までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造装置。
【００３２】
（１３）前記拡径管部品が自動車または自動二輪車の触媒ケースであることを特徴とする前記（８）項から（１２）項までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造装置。
【００３３】
（１４）前記拡径管部品の変化部の減肉率が２０％未満であることを特徴とする前記（８）項から（１３）項までのいずれか１項に記載された拡径管部品の製造装置。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、素管部分（一般部）と拡管部分（変化部）が含まれる拡径管部品の一体成形において、従来方法で成形するよりも減肉を抑制することができる拡径管部品の製造方法及び製造装置を提供することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、ステンレス鋼など高強度の材質で作られた素管を拡管する場合であっても、割れや座屈を生じない拡径管部品の製造方法及び製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】拡管工程前の状態を示す説明図である。
【図２】本発明に係る製造装置および製造方法による拡径管部品製造の好ましい製造工程を示す説明図である。
【図３】本発明に係る製造装置および製造方法による拡径管部品製造のさらに好ましい製造工程を示す説明図である。
【図４】本発明に係る製造装置および製造方法による拡径管部品製造の好ましい偏心加工工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、同心拡径管部品だけでなく、偏心拡径管部品の製造にも好適に用いることができる。以下に同心拡径管部品および偏心拡径管部品の製造装置及び製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
１．本発明に係る製造装置
図１は、拡管工程前の状態を示す説明図である。
【００３９】
図２は、本発明に係る製造装置および製造方法による拡径管部品の製造の好ましい製造工程を示す説明図である。
【００４０】
図３は、本発明に係る製造装置および製造方法による拡径管部品の製造のさらに好ましい製造工程を示す説明図である。
【００４１】
本発明に係る製造装置０は、拡管パンチ１と、成形パンチ２、金型４を備える。
（１）拡管パンチ１
図２（ａ）に示すように、拡管パンチ１は、本発明において製造される所望の拡径管部品の変化部４ｃにおける所定の傾斜角αよりも大きな傾斜角（以下、「パンチ半角」という）βとなる傾斜部１ｃを筒体圧入側先端に有する。また、拡管パンチ１は、筒体Ｐの内径ｄ０よりも大きい外径ｄ１を有する。拡管パンチ１は、筒体Ｐの拡管加工孔側の端部Ｐａ側から筒体Ｐの軸方向へ押し込まれることにより、筒体Ｐを拡管加工して、中間成形品Ｐ１を製造する。
【００４２】
拡管パンチ１による筒体Ｐからの拡管率は２５％以下であり、好ましくは２０〜２５％の範囲である。
【００４３】
パンチ半角βは傾斜角αの大きさや変化部４ｃの長さによって適宜調整することができる。例えば、パンチ半角βは、傾斜角αよりも大きい角度であって、３０°〜６０°の範囲であることが好ましい。パンチ半角βが３０°未満であると、金属材の押し込み不足となり変化部における割れが生じやすく、傾斜角βが大きくなるにつれ、パンチの押圧による荷重が大き過ぎて座屈を生じやすく、傾斜角βが６０°を超えると、拡管加工孔側の端部が外側に巻き込まれるようなカーリング変形が生じるため好ましくない。
【００４４】
（２）成形パンチ２
図２（ｂ）に示すように、成形パンチ２は、所望の拡径管部品の変化部の形状と合致する外面形状を有する。成形パンチ２は、中間成形品Ｐ１の端部Ｐ１ａから中間成形品Ｐ１の軸方向へ押し込むことにより最終成形品である拡径管部品Ｐ２を製造する。拡径管部品Ｐ２の変化部の減肉率は２０％未満である。
【００４５】
（３）金型４
金型４は、筒体Ｐ、中間成形品Ｐ１を内部に配置でき、拡径管部品（最終製品の形状）の外面形状に一致する内面形状を有する。
【００４６】
図１においては所望の最終成形品（拡径管部品）の形状を明確にするために、金型４を明記してあるが、金型４は、成形パンチ２によって最終製品の形状である拡径管部品を成形する際に用いればよく、中間成形品Ｐ１を製造する際には用いなくてもよい。
【００４７】
なお、拡管加工孔側の端部Ｐａの反対側Ｐｂの端部には、プレート５などを設けて金型４の端部を閉じた状態とすることが好ましい。
【００４８】
以上、拡管パンチ１と、成形パンチ２、金型４を備えてなる形態を説明したが、拡径管部品の拡径部の形状によっては、拡管パンチ１の他に、さらに別の外径を有する拡管パンチを適宜追加してもよい。
【００４９】
以下に、拡管パンチとして、第１の拡管パンチ１１、第２の拡管パンチ１２、第３の拡管パンチ１３の３つを備える態様の製造装置について説明する。
【００５０】
（１−１）第１の拡管パンチ１１
図３に示すように、第１の拡管パンチ１１は、本発明において製造される所望の拡径管部品の変化部４ｃにおける所定の傾斜角αよりも大きなパンチ半角β１となる傾斜部１１ｃを筒体圧入側先端に有する。また、第１の拡管パンチ１１は、筒体Ｐの内径ｄ０よりも大きい外径ｄ１１を有する。第１の拡管パンチ１１は、筒体Ｐの拡管加工孔側の端部Ｐａ側から筒体Ｐの軸方向へ押し込まれることにより、筒体Ｐを拡管加工して、第１の中間成形品Ｐ１１を製造する。
【００５１】
第１の拡管パンチ１１による筒体Ｐからの拡管率は２５％以下であり、好ましくは２０〜２５％の範囲である。
【００５２】
パンチ半角β１は傾斜角αの大きさや変化部４ｃの長さによって適宜調整することができる。例えば、パンチ半角β１は、傾斜角αよりも大きい角度であって、３０°〜６０°の範囲であることが好ましい。パンチ半角β１が３０°未満であると、金属材の押し込み不足となり変化部における割れが生じやすく、パンチ半角β１が大きくなるにつれ、パンチの押圧による荷重が大き過ぎて座屈を生じやすく、パンチ半角β１が６０°を超えると、拡管加工孔側の端部が外側に巻き込まれるようなカーリング変形が生じるため好ましくない。
【００５３】
（１−２）第２の拡管パンチ１２
第２の拡管パンチ１２は、本発明において製造される所望の拡径管部品の変化部４ｃにおける所定の傾斜角αよりも大きなパンチ半角β２となる傾斜部１２ｃを第１の中間成形品Ｐ１１圧入側先端に有する。また、第２の拡管パンチ１２は、第１の中間成形品Ｐ１１の軸方向端部Ｐ１１ａにおける内径ｄ１１よりも大きい外径ｄ１２を有する。第２の拡管パンチ１２は、第１の中間成形品Ｐ１１の端部Ｐ１１ａから第１の中間成形品Ｐ１１の軸方向へ押し込まれることにより、第１の中間成形品Ｐ１１を拡管加工して、第２の中間成形品Ｐ１２を製造する。
【００５４】
第２の拡管パンチ１２による第１の中間成形品Ｐ１１からの拡管率は２５％以下であり、好ましくは２０〜２５％の範囲である。
【００５５】
パンチ半角β２は傾斜角αの大きさや変化部４ｃの長さによって適宜調整することができる。例えば、パンチ半角β２は、傾斜角αよりも大きい角度であって、３０°〜６０°の範囲であることが好ましい。パンチ半角β２が３０°未満であると、金属材の押し込み不足となり変化部における割れが生じやすく、パンチ半角β２が大きくなるにつれ、パンチの押圧による荷重が大き過ぎて座屈を生じやすく、パンチ半角β２が６０°を超えると、拡管加工孔側の端部が外側に巻き込まれるようなカーリング変形が生じるため好ましくない。
【００５６】
（１−３）第３の拡管パンチ１３
第３の拡管パンチ１３は、本発明において製造される所望の拡径管部品の変化部４ｃにおける所定の傾斜角αよりも大きなパンチ半角β３となる傾斜部１３ｃを第２の中間成形品Ｐ１２圧入側先端に有する。また、第３の拡管パンチ１３は、第２の中間成形品Ｐ１２の軸方向端部Ｐ１２ａにおける内径ｄ１２よりも大きい外径ｄ１３を有する。第３の拡管パンチ１３の外径ｄ１３はまた、最終成形品の変化部端部Ｐ２ａの内径ｄ２よりも小さい。第３の拡管パンチ１３は、第２の中間成形品Ｐ１２の端部Ｐ１２ａから第２の中間成形品Ｐ１２の軸方向へ押し込まれることにより、第２の中間成形品Ｐ１２を拡管加工して、第３の中間成形品Ｐ１３を製造する。
【００５７】
第３の拡管パンチ１３による第２の中間成形品Ｐ１２からの拡管率は２５％以下であり、好ましくは２０〜２５％の範囲である。
【００５８】
パンチ半角β３は傾斜角αの大きさや変化部４ｃの長さによって適宜調整することができる。例えば、パンチ半角β３は、傾斜角αよりも大きい角度であって、３０°〜６０°の範囲であることが好ましい。パンチ半角β３が３０°未満であると、金属材の押し込み不足となり変化部における割れが生じやすく、パンチ半角β３が大きくなるにつれ、パンチの押圧による荷重が大き過ぎて座屈を生じやすく、パンチ半角β２が６０°を超えると、拡管加工孔側の端部が外側に巻き込まれるようなカーリング変形が生じるため好ましくない。
【００５９】
なお、各拡管パンチのパンチ半角β１、β２、β３の関係としては、特に限定されるものではない。所望の拡径管部品変化部の形状に合わせて適宜設定できるものである。例えば、β１＝β２＝β３でも良いし、β１＜β２＜β３でも良いし、β１＜β２＞β３でも良い。
【００６０】
（２−１）成形パンチ２
成形パンチ２は、所望の拡径管部品の変化部の形状と合致する外面形状を有する。成形パンチ２は、第３の中間成形品Ｐ１３の端部Ｐ１３ａから第３の中間成形品Ｐ１３の軸方向へ押し込むことにより最終成形品である拡径管部品Ｐ２を製造する。拡径管部品Ｐ２の変化部の減肉率は２０％未満である。
【００６１】
金型４については、上述の説明の通りである。
なお、本発明の装置で用いる拡管パンチ１、１１、１２、１３、成形パンチ２は、図２〜４に記載された形に限定されるものではない。例えば、図３において第４のパンチ５として記載のパンチのように、パンチの先端に筒体Ｐ内径ｄ１に合致する外径となる円筒形状のガイド部（図３の２ｄ部）を有していてもよい。
【００６２】
次に、本発明に係る製造装置及び製造方法による拡径管部品製造の偏心加工に使用する好ましい製造装置を説明する。
【００６３】
図４は、本発明に係る製造装置および製造方法による拡径管部品製造の好ましい偏心加工工程を示す説明図である。
【００６４】
偏心加工工程によると、素管（筒体）Ｐの中心軸から偏心方向に沿って所定の偏心量だけ軸をずらした偏心拡管部を有する偏心拡径管部品Ｐ４を製造することができる。
【００６５】
偏心拡径管部品Ｐ４を製造する場合は、以下に説明する製造装置によって製造することができる。
【００６６】
（３）下型４１、上型４２、偏心成形パンチ３
図４に示すように、製造する拡径管部品を偏心拡径管部品とする場合には、金型４に替えて、金型４１（以下、下型と記載する）と、金型４２(以下、上型と記載する)を好ましく用いることができる。下型４１、上型４２は、下型４１と上型４２を組み合わせることによって、所望の偏心形状（製品最終形状）の外面形状に合致する内面形状となるように構成されている。
【００６７】
下型４１は、変化部（拡径部）と、一般部とを形成する形状を備える。
上型４２は、中間成形品Ｐ１を下型４１と押圧することによって、拡径された変化部を筒体の中心軸から偏心方向に沿って所定の偏心量だけ軸をずらした偏心拡径部を管端に有する形状を製造するための形状を備える。
【００６８】
偏心成形パンチ３は、下型４１と上型４２を組み合わせた最終製品形状と合致する外面形状を有する。
【００６９】
図４に示すように、下型４１、上型４２と合致する形状をもつ偏心成形パンチ３によって最終成形品が成形される前に、中間成形品Ｐ１の偏心予定部を上型４２によって押圧し、曲げ変形を加えることで、金型に沿わせ、変化部の拡管率を変化させることなく偏心予定部を偏心させることができる。その後、偏心成形パンチ３を、偏心中間成形品Ｐ３の端部Ｐ３ａから軸方向へ押し込むことにより、下型４１と上型４２の内面形状に合致する最終成形品である偏心拡径管部品Ｐ４を製造することができる。偏心拡径管部品Ｐ４の変化部の減肉率は２０％未満である。
【００７０】
また、上型４２による偏心加工は、偏心成形パンチ３による押圧と同時に開始されてもよい。ただし、偏心成形パンチ３の、中間成形品Ｐ１の軸方向へ押し込みが完了するまでに、上型４２の押しつけが完了するようにすることが好ましい。
【００７１】
以上の説明においては、上記で説明した中間成形品Ｐ１または中間成形品Ｐ１３を成形した段階から後の工程を説明したが、筒体Ｐ（素管）から同心拡径管部品である中間成形品Ｐ１または中間成形品Ｐ１３を製造するまでの工程において、所望の変化部（拡管部）を有する下型４１のみを金型４の代わりに用いてもよい。
【００７２】
また、以上の説明においては、偏心拡径管部品を製造する際の金型として、出来るだけ少ない工程、少ない金型によって偏心拡径管部品を製造する態様として、下型と上型の二つに分割された金型を説明した。本発明では、偏心工程において拡径部を偏心させる偏心加工を施すことができる金型を有するものであれば、どのような金型をいくつ使用してもよく、特に上述した金型に限定されるものではない。例えば、偏心拡管部品を成形する下型４１と上型４２は、組み合わせることで所望の偏心拡径管部品の外面形状を構成する金型であれば、下型と上型の２種類に限定されるものではなく、少なくとも２種類以上の金型を好ましく用いることができる。
【００７３】
金型やパンチの押圧は、既存の手段を用いることができ、例えば、油圧シリンダー、ガスシリンダー、ばねやゴムなどの加圧機構が挙げられる。
【００７４】
２．本発明に係る拡径管部品の製造方法
本発明に係る製造方法は、拡管工程、成形工程を含む。
【００７５】
（１）拡管工程
図２（ａ）に示すように、拡管工程では、本発明において製造される所望の拡径管部品の変化部４ｃにおける所定の傾斜角αよりも大きなパンチ半角βとなる傾斜部１ｃを有するとともに、素管である筒体Ｐの内径ｄ０よりも大きい外径ｄ１を有する拡管パンチ１を用いる。端部Ｐａ側から、筒体Ｐの軸方向へ、拡管パンチ１を押し込むことにより、筒体を拡管加工して、中間成形品Ｐ１を製造する。
【００７６】
拡管工程における拡管加工の拡管率は２５％以下であり、好ましくは２０〜２５％の範囲である。
【００７７】
この際、筒体Ｐは金型４の内部に配置されてもよいが、特に限定されない。
（２）成形工程
図２（ｂ）に示すように、成形工程では、所望の拡径管部品の外面形状と合致する内面形状を有する金型４と、所望の拡径管部品の変化部の内面形状と合致する外面形状を有する成形パンチ２を用いる。金型４の内部に配置された中間成形品Ｐ１の端部Ｐ１ａから軸方向へ、成形パンチ２を押し込むことにより、製品最終形状となる拡径管部品Ｐ２を製造する。
【００７８】
以上は、１つの拡管工程、成形工程からなる製造方法を説明したが、拡径管部品の拡径部の形状によっては、別の外径を有する拡管パンチによるさらなる拡管工程を追加してもよい。
【００７９】
以下に、拡管工程として、第１の拡管工程、第２の拡管工程、第３の拡管工程の３つを備える態様の製造装置について説明する。
【００８０】
（１−１）第１の拡管工程
図３（ａ）に示すように、第１の拡管工程では、本発明において製造される所望の拡径管部品の変化部４ｃにおける所定の傾斜角αよりも大きなパンチ半角β１となる傾斜部１１ｃを有するとともに、素管である筒体Ｐの内径ｄ０よりも大きい外径ｄ１１を有する第１の拡管パンチ１１を用いる。筒体Ｐの端部Ｐａ側から、筒体Ｐの軸方向へ、第１の拡管パンチ１１を押し込むことにより、筒体を拡管加工して、中間成形品Ｐ１１を製造する。
【００８１】
第１の拡管工程における拡管加工の拡管率は２５％以下であり、好ましくは２０〜２５％の範囲である。
【００８２】
この際、筒体Ｐは金型４の内部に配置されてもよいが、特に限定されない。
（１−２）第２の拡管工程
図３（ｂ）に示すように、第２の拡管工程では、本発明において製造される所望の拡径管部品の変化部４ｃにおける所定の傾斜角αよりも大きなパンチ半角β２となる傾斜部１２ｃを有するとともに第１の中間成形品Ｐ１１の軸方向端部Ｐ１１ａにおける内径ｄ１１よりも大きい外径ｄ１２を有する第２の拡管パンチ１２を用いる。第１の中間成形品Ｐ１１の端部Ｐ１１ａから軸方向へ、第２の拡管パンチ１２を押し込むことにより、第１の中間成形品Ｐ１１を拡管加工して、第２の中間成形品Ｐ１２を製造する。
【００８３】
第２の拡管工程における拡管加工の拡管率は２５％以下であり、好ましくは２０〜２５％の範囲である。
【００８４】
この際、第１の中間成形品Ｐ１１は金型４の内部に配置されてもよいが、特に限定されない。
【００８５】
（１−３）第３の拡管工程
図３（ｃ）に示すように、第３の工程では、本発明において製造される所望の拡径管部品の変化部４ｃにおける所定の傾斜角αよりも大きなパンチ半角β３となる傾斜部１３ｃを有するとともに第２の中間成形品Ｐ１２の軸方向端部Ｐ１２ａにおける内径ｄ１２よりも大きい外径ｄ１３を有する第３の拡管パンチ１３を用いる。第２の中間成形品Ｐ１２の端部Ｐ１２ａから軸方向へ、第３の拡管パンチ１３を押し込むことにより、第２の中間成形品Ｐ１２を拡管加工して、第３の中間成形品Ｐ１３を製造する。
【００８６】
第３の拡管工程における拡管加工の拡管率は２５％以下であり、好ましくは２０〜２５％の範囲である。
【００８７】
この際、第２の中間成形品Ｐ１２は金型４の内部に配置されてもよいが、特に限定されない。
【００８８】
（２−１）成形工程
図３（ｄ）に示すように、拡管工程では、所望の拡径管部品の外面形状と合致する内面形状を有する金型４と、所望の拡径管部品の変化部の内面形状と合致する外面形状を有する成形パンチ２を用いる。金型４の内部に配置された第３の中間成形品Ｐ１３の端部Ｐ１３ａから軸方向へ、成形パンチ２を押し込むことにより、製品最終形状となる拡径管部品Ｐ２を製造する。
【００８９】
次に、本発明に係る製造装置及び製造方法による拡径管部品製造の好ましい偏心加工工程を説明する。
【００９０】
偏心加工工程によると、素管（筒体）Ｐの中心軸から偏心方向に沿って所定の偏心量だけ軸をずらした偏心拡管部を有する偏心拡径管部品Ｐ４を製造することができる。
【００９１】
（３）偏心加工工程
図４（ａ）に示すように、偏心拡管工程では、金型４の代わりに、所望の偏心形状（製品最終形状）に合致する形状を構成する下型４１と上型４２と、偏心成形パンチ３とを好ましく用いることができる。
【００９２】
偏心拡径管部品を製造する場合は、前述した拡管工程に加えて、偏心加工工程が施されるが、その際に、金型４の代わりに、下型４１と上型４２が好ましく用いられる。
【００９３】
偏心加工工程は、図４に示すように、所望の拡管量まで同心拡管する拡管工程と、最終形状と合致する偏心成形パンチを圧入する工程との間に施されることが好ましい。
【００９４】
図４（ｂ）に示すように、下型４１に配置された中間成形体Ｐ１を、上型４２によって押圧し、曲げ変形を加えることで、変化部の拡管率を変化させることなく、中間成形体Ｐ１を金型に沿わせ、拡径部を偏心させた中間成形品Ｐ３を製造する。
【００９５】
その後、図４（ｃ）に示すように、下型４１と上型４２の内部に配置された偏心中間成形品Ｐ３の端部Ｐ３ａから軸方向へ、最終製品形状である偏心拡径管部品と合致する外面形状を有する偏心成形パンチ３を押し込むことにより、製品最終形状となる偏心拡径管部品Ｐ４を製造する。
【００９６】
また、上型４２による偏心加工は、偏心成形パンチ３の圧入と同時に開始されてもよい。ただし、偏心成形パンチ３の、中間成形品Ｐ１の軸方向へ押し込みが完了するまでに、上型４２の押しつけが完了するようにすることが好ましい。
【００９７】
以上、上記で説明した拡管工程の後に偏心加工工程を施す態様を説明したが、拡管工程の同心拡管において、所望の変化部（拡管部）を有する下型４１のみを金型４の代わりに用いて行ってもよい。この場合偏心加工工程において、金型４を下型４１に替える必要がなく、効率的に作業を行うことができるため、好ましい。
【００９８】
また、以上の説明においては、偏心拡径管部品を製造する際の金型として、出来るだけ少ない工程、少ない金型によって偏心拡径管部品を製造する態様として、下型と上型の二つに分割された金型を用いた工程を説明した。本発明では、先の工程で所定の同心拡管を行うことができ、後の工程で拡径部を偏心させる偏心加工を施すことができれば、どのような金型をいくつ使用してもよく、特に上述した金型に限定されるものではない。例えば、組み合わせることで所望の偏心拡径管部品の形状を構成する３種類の金型を用いる場合は、先に所望の変化部を有する形状の金型Ａに中間成形体Ｐ１を配置し、その後、所望の偏心拡径形状を有する金型Ｂや金型Ｃによって押圧し、偏心拡径管部品を製造することができる。この際の金型Ｂや金型Ｃの押圧順は、その形状に合わせて適宜設定できる。
【００９９】
従来技術では、拡径管部品の傾斜角が大きいと、拡管成形時における座屈の発生率が高くなってしまうなどして、成形限界上、傾斜角を大きくとれない傾向にあったが、本発明に係る製造装置、製造方法によれば、金型で定められている所望の傾斜角αよりもパンチ半角が大きい拡管パンチで押圧することによって、傾斜角が３０°と大きい傾斜部を備える変化部を有する拡径管部品であっても、軸方向圧縮を増加することができるため、座屈、割れを解消し、さらに拡径部管端部の減肉を抑える効果を有する。
【０１００】
本発明によれば、不良品発生率を抑えることができ、安定して良好な部品を製造可能である。
【０１０１】
３．本発明に用いられる金属材
本発明は、例えば、
（ａ）口広げ成形前素材鋼管の平均肉厚をｔ０とし、外径をＤとした場合に、比（ｔ０／Ｄ）が０．００５〜０．３の範囲、かつｔ０＝０．５〜３０ｍｍ、Ｄ＝１５〜７００ｍｍの範囲で、
（ｂ）口広げ成形前の素材鋼管の肉厚をｔ０とし、端部口広げ鋼管の軸方向端部における口広げ成形後の肉厚をｔ１とした場合の減肉率{(ｔ１−ｔ０)／ｔ０}×１００（％）が０〜４０で、
（ｃ）端部口広げ鋼管の軸方向端部への口広げ成形した拡径部分の長さＬ（ｍｍ）が０Ｄ〜１０Ｄの範囲で、
（ｄ）端部口広げ鋼管の加工硬化係数（歪み効果指数）ｎ値は０．００５〜０．４の範囲で、
（ｅ）端部口広げ鋼管の深絞り性を表す特性値であるｒ値は０．３〜４．０の範囲で、
それぞれ適用することができる。特に、口広げ成形においては、ｎ値は小さすぎると成形荷重が大きくなるため座屈し易くなり、一方、ｒ値は小さすぎると材料が流入しづらくなるため成形性に劣る（成形できる拡管率が低下する）。
【０１０２】
素材鋼管の鋼種は本発明で特に限定されるものではない。
本発明に用いられる金属材は特に限定されないが、ステンレス鋼や高張力鋼のような、強度の高い金属材であっても、好ましく用いることができる。
【０１０３】
また、素材は引張強度５９０ＭＰａ以上であっても好ましく用いることができる。
本発明によれば、このような強度が高い素材であっても、座屈や割れなしで拡径管部品を製造することができる。
【０１０４】
本発明によって製造された減肉率も２０％未満と低く、拡径管部品は自動車または自動二輪車の触媒ケースとして好ましく使用することができる。
【実施例】
【０１０５】
本発明の実施例について説明する。かかる実施例によって本発明が限定されるものではない。
【０１０６】
本実施例では、同心拡径管部品と比較してより複雑な形状を有する偏心拡径管部品を作成したが、本発明は偏心拡径管に限定されるものではない。
【０１０７】
＜実施例１＞
（１）供試材
素管は、フェライト系ステンレス鋼管ＳＵＳ４０９Ｌ、素管径２２．２ｍｍ、板厚１．２ｍｍを用いた。ビッカース硬さは１６０〜１８０Ｈｖであった。
【０１０８】
（２）金型
金型は、上型と下型に分割されたものを用いた。上型と下型からなる金型の形状は、拡径部のパンチ半角（「傾斜角」ともいう）３０°、拡管部の最大径が４０．００ｍｍであった。
【０１０９】
下型は所望の拡管部を有する形状となるものとした。上型は偏心拡管部品の最終形状に合致した偏心拡管部を形成する形状となるものとした。
【０１１０】
（３）パンチ
パンチは、第１の同心拡管パンチ、第２の同心拡管パンチ、第３の同心拡管パンチ、偏心成形パンチの４つを用いた。各工程における同心拡管パンチ径は、各工程において拡管率２５％となるように拡径できる形状のものであった。
【０１１１】
第１の同心拡管パンチは、拡径部の径を２２．２ｍｍから２５．７５ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、５０°であった。
【０１１２】
第２の同心拡管パンチは、拡径部の径を２５．７５ｍｍから３３．３０ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、５０°であった。
【０１１３】
第３の同心拡管パンチは、拡径部の径を３３．３０ｍｍから３８．８５ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、５０°であった。
【０１１４】
偏心成形パンチは、拡径部の径を３８．８５ｍｍから４０．００ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、最終形状と同じ角度となる３０°であった。
【０１１５】
（４）製造工程
第１の工程で、下型に配置された素管に、第１の同心拡管パンチを素管の軸方向に押し込むことにより、第１の中間成形品を製造した。
【０１１６】
第２の工程で、下型に配置された第１の中間成形品に、第２の同心拡管パンチを、第１の中間成形品の拡径管端部から第１の中間成形品の軸方向に押し込むことにより、第２の中間成形品を製造した。
【０１１７】
第３の工程で、下型に配置された第２の中間成形品に、第３の同心拡管パンチを、第２の中間成形品の拡径管端部から第２の中間成形品の軸方向に押し込むことにより、第３の中間成形品を製造した。
【０１１８】
第４の工程で、下型に配置された第３の中間成形品に、上型を下死点まで可動させ、第３の中性成形品の同心拡径部を押し潰し、偏心拡径部を形成する第４の中間成形品を製造した。
【０１１９】
第５の工程で、下型と上型によって固定された第４の中間成形品に、偏心成形パンチを、第４の中間成形品の拡径管端部から第４の中間成形品の軸方向に押し込むことにより、最終成形品である偏心拡径管部品を製造した。
【０１２０】
（５）評価方法＜解析モデル試験＞
作成した拡径管部品について、ＦＥＭ解析によって肉厚評価を行った。
【０１２１】
＜比較例１＞
実施例１において、金型を最終形状に合致する、下型上型一体型の形状のものに変更し、使用するパンチを下記に示す第１の偏心拡管パンチ〜第４の偏心拡管パンチと、第５の偏心成形パンチに変更した以外は、実施例１と同様にして偏心拡径管部品を作成し、同様に評価した。
【０１２２】
パンチは、各工程において拡管率１６％となるように拡径できる形状のものを用いた。
【０１２３】
比較例１で用いた第１の偏心拡管パンチは、拡径部の径を２２．２ｍｍから２５．７５ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、６°であった。
【０１２４】
比較例１で用いた第２の偏心拡管パンチは、拡径部の径を２５．７５ｍｍから２９．３０ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、１３°であった。
【０１２５】
比較例１で用いた第３の偏心拡管パンチは、拡径部の径を２９．３０ｍｍから３２．８６ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、１８°であった。
【０１２６】
比較例１で用いた第４の偏心拡管パンチは、拡径部の径を３２．８６ｍｍから３６．４０ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、２４°であった。
【０１２７】
比較例１で用いた第５の偏心成形パンチは、拡径部の径を３６．４０ｍｍから４０．００ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、３０°であった。
【０１２８】
＜比較例２＞
実施例１において、使用する同心拡管パンチを下記に示す同心拡管パンチに変更した以外は、実施例１と同様にして偏心拡径管部品を作成し、同様に評価した。
【０１２９】
比較例２で用いた第１の同心拡管パンチは、拡径部の径を２２．２ｍｍから２５．７５ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、３０°であった。
【０１３０】
比較例２で用いた第２の同心拡管パンチは、拡径部の径を２５．７５ｍｍから３３．３０ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、３０°であった。
【０１３１】
比較例２で用いた第３の同心拡管パンチは、拡径部の径を３３．３０ｍｍから３８．８５ｍｍまで拡管できるものとした。パンチ半角は、３０°であった。
【０１３２】
＜評価＞
比較例１のＦＥＭ解析の結果、口広げ成形における最大減肉箇所は管端薄肉部となり、最小肉厚は０．６９ｍｍ（減肉率４３％）であった。さらに、成形後の管端面の形状から、最大偏心部での材料流入が大きく、部品端面が真っすぐに成形できないことがわかった。
【０１３３】
比較例２のＦＥＭ解析の結果、最終工程成形後の最小肉厚は０．８０ｍｍ（減肉率３３％）となり、偏心拡管パンチのみで成形した比較例１の場合（減肉率４４％）と比べて減肉を抑制できたが、減肉率２０％未満を達成できなかった。
【０１３４】
比較例１と比較例２を解析した結果、最終工程開始前の最小肉厚に差異はほとんど見られないものの、最終工程成形前の拡管径は大きく異なり、最終工程にて大きく拡管する偏心パンチのみの工法の方が最終工程成形後に大きく減肉していることがわかった。この結果より、最終工程に至るまでに製品形状に近い大きさまで拡管しておき、最終工程での拡管率を抑えた方が、最終的な減肉を抑制できることがわかった。また、偏心拡管パンチのみで成形するよりも同心拡管パンチと偏心成形パンチを組み合わせて成形したほうが、減肉を抑制可能であることがわかった。
【０１３５】
一方、本発明の実施例１によれば、最終形状よりもパンチ半角の大きい同心拡管パンチを用いることにより、管端部近傍においても、軸方向圧縮が効いているため、減肉が抑えられ、変化部（拡管部）の減肉率を２０％未満に実現することができた。特に変化部管端部近傍の減肉率が顕著に抑えられていることがわかった。また、製品の拡管率としても、８０％となり、非常に大きい拡管量を実現できる。
【０１３６】
本発明によれば、自動車または自動二輪車の触媒ケース、自動車燃料注入用の給油管等の、ステンレス鋼や高強度の金属材からなる管端部を拡管して使用する分野に最適な技術を提供できる。
【符号の説明】
【０１３７】
１：拡管パンチ
１ｃ：傾斜部
１１：第１の拡管パンチ
１１ｃ：傾斜部
１２：第２の拡管パンチ
１２ｃ：傾斜部
１３：第３の拡管パンチ
１３ｃ：傾斜部
２：成形パンチ
２ｄ：ガイド部
３：偏心成形パンチ
４：金型
４ｃ：変化部
４１：下型
４２：上型
５：プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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