(57)【要約】  精密鍛造法は、金属材料（１０）の周壁（１４）の先端面がストッパ（２４）と対向するとともに、金属材料（１０）の底部（１２）がパンチ（３０）と対向するように、金属材料（１０）をダイ孔２２内に配置することを有する。また、精密鍛造法は、加工端面（３１）の縁部に切刃（３２）を有するパンチ３０をダイ孔（２２）内で移動させ、それによって、壁部（１４）の厚さ方向の一部を切刃（３２）によって切り込むとともに、その切り込まれた部分に剪断変形を起こさせることを有する。
2020218377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチ（３０）の移動方向に沿って延びる壁部（１４，６０，１１４）と、該壁部（１４，６０，１１４）から前記移動方向と交差する方向に延出された加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）と、を有する金属材料（１０）を、ダイ（２０）のダイ孔（２２）内に配置して前記パンチ（３０）の移動により、前記金属材料（１０）を鍛造することを含む精密鍛造法であって、
加工端面（３１）と前記加工端面の縁部に形成された切刃（３２）とを有する前記パンチ（３０）を、前記金属材料（１０）の前記壁部（１４，６０，１１４）の厚さ方向の一部及び前記加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）に対向するように、前記ダイ孔（２２）に配置する第１ステップと、
前記金属材料（１０）を前記パンチ（３０）の移動方向において保持し、かつ、前記加工前突出壁の前記交差方向の長さを保持した状態で、前記パンチ（３０）を前記壁部（１４，６０，１１４）の高さの範囲内で移動させ、それによって、前記壁部（１４，６０，１１４）の厚さ方向の一部を前記パンチ（３０）の移動経路上において前記切刃（３２）によって切り込むとともに、その切り込まれた部分を前記加工前突出壁の方向へ移動させるように前記切り込まれた部分に剪断変形を起こさせる第２ステップと、を含む
精密鍛造法。
【請求項２】
請求項１に記載の精密鍛造法において、
前記第１ステップは、
前記壁部（１４，６０，１１４）が前記ダイ孔（２２）の内面に少なくとも一部が面接触するはめあい領域を有し、かつ、前記加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ,６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）は前記はめあい領域の反対側に有する前記金属材料（１０）を、前記ダイ孔（２２）内に配置すること、および
前記パンチ（３０）の切刃（３２）が前記ダイ孔（２２）の内面から少なくとも前記壁部の厚さより小さく離間して配置されること、を含み、
前記第２ステップは、前記壁部（１４，６０，１１４）のはめあい領域が残存するように前記金属材料を前記切刃（３２）によって切り込むことを含む精密鍛造法。
【請求項３】
請求項１に記載の精密鍛造法において、
前記第１ステップは、
前記壁部（１４，６０，１１４）が前記ダイ孔（２２）の内面から離間し、かつ、前記加工前突出壁（１７Ａ）が前記ダイ孔（２２）の内面に少なくとも一部が面接触するように、前記金属材料（１０）を前記ダイ孔（２２）内に配置すること、および、前記切刃（３２）が前記面接触する側より内側に形成されていること、を含む精密鍛造法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の精密鍛造法において、
前記パンチ（３０）は第１パンチであり、
前記第１ステップは、第２パンチ（４０）を、前記加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）を挟んで前記第１パンチとは反対側に配置することを含み、
第２ステップは、前記第２パンチ（４０）を、第１パンチ（３０）の前記移動方向への移動に追従して移動させることを含む精密鍛造法。
【請求項５】
前記壁部は周壁であり、
前記パンチの前記周壁に対する切り込み量をｔ０としたとき、前記パンチの前記交差方向における長さは、前記周壁の内径よりも２ｔ０ｍｍ大きく、
前記加工前突出壁の厚さｔｃ０は０．１ｍｍ≦ｔｃ０≦２０ｍｍを満たし、
前記周壁と前記加工前突出壁との間の接合線（Ｂ）であって、前記加工前突出壁を挟んで前記パンチとは反対側に位置する接合線（Ｂ）における曲率半径をｒｃｐとしたとき、ｒｃｐ／ｔｃ０＜２．０が成立し、
ｔ０／ｔｃ０が下記不等式（１）を満たすように前記金属材料が加工される請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の精密鍛造法。
ｔ０／ｔｃ０≧０．０５２ｒｃｐ／ｔｃ０＋０．２３  ……（１）
【請求項６】
前記壁部は周壁であり、
前記パンチの前記周壁に対する切り込み量をｔ０としたとき、前記パンチの前記交差方向における長さは、前記周壁の内径よりも２ｔ０ｍｍ大きく、
前記加工前突出壁の厚さｔｃ０は０．１ｍｍ≦ｔｃ０≦２０ｍｍを満たし、
前記周壁と前記加工前突出壁との間の接合線（Ｂ）であって、前記加工前突出壁を挟んで前記パンチとは反対側に位置する接合線（Ｂ）における曲率半径をｒｃｐとしたとき、ｒｃｐ／ｔｃ０≧２．０が成立し、
ｔ０／ｔｃ０が下記不等式（２）を満たすように前記金属材料が加工される請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の精密鍛造法。
ｔ０／ｔｃ０≧３．０ｒｃｐ／ｔｃ０−５．７  ……（２）
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の精密鍛造法において、
前記第２ステップは、前記金属材料（１０）を前記パンチ（３０）の移動方向において保持すべく、ストッパ（２４）を前記壁部（１４，６０，１１４）の先端面に当接させることを含む精密鍛造法。
【請求項８】
金属材料（１０）を鍛造する精密鍛造装置であって、前記精密鍛造装置は、
前記金属材料（１０）が配置されるように構成されたダイ孔（２２）を有するダイ（２０）と、
前記金属材料（１０）を鍛造するべく、前記ダイ孔（２２）内を移動するように構成されたパンチ（３０）と、を備え、
前記金属材料（１０）は、前記パンチ（３０）の移動方向に沿って延びる壁部（１４，６０，１１４）と、該壁部（１４，６０，１１４）から前記移動方向とは交差する方向に延出された加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）とを有し、
前記パンチ（３０）は、前記金属材料（１０）が前記ダイ孔（２２）内に配置されたとき、前記壁部（１４，６０，１１４）の厚さ方向の一部及び前記加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）に対して対向して配置され、
前記パンチ（３０）は、加工端面と、前記加工端面の縁部に形成された切刃（３２）と、を有しており、
前記切刃（３２）は、前記パンチ（３０）が前記壁部（１４，６０，１１４）の高さの範囲内で移動された際、前記壁部（１４，６０，１１４）の厚さ方向の一部を前記パンチ（３０）の移動経路上において切り込むとともに、その切り込まれた部分に剪断変形を起こさせるように構成される精密鍛造装置。
【請求項９】
前記パンチ（３０）が移動する際、前記壁部（１４，６０，１１４）の先端面に当接して、前記金属材料（１０）を前記パンチ（３０）の移動方向において保持するように構成されたストッパ（２４）をさらに備える請求項８に記載の精密鍛造装置。
【請求項１０】
第１方向に延設された壁部と、
前記壁部から前記第１方向と交差する第２方向に延設された加工後の突出壁であって、前記壁部と前記加工後の突出壁との間の接合線（Ａ）が存在する側にある第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有する加工後の突出壁と、
前記接合線（Ａ）から前記第２面の接合線（Ｂ）まで延びる鍛流線（Ｗ）と、を有する精密鍛造品。
【請求項１１】
前記壁部が、周回するように延びる周壁であって、
前記加工後の突出壁が、前記周壁の内面に形成された内向きフランジまたは底部、或いは周壁の外面に形成された外向きフランジである請求項１０に記載の精密鍛造品。
【請求項１２】
前記壁部は、平板形状であるか、または前記第１方向と直交する横断面で見た場合、湾曲または屈曲している請求項１０に記載の精密鍛造品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、精密鍛造法、精密鍛造装置及び精密鍛造品に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷間鍛造である精密鍛造は、高精度部品を低コストで製造できるため、自動車や電気電子機器などに用いられる小物精密部品の製造に広く使われている（特許文献１、特許文献２参照）。精密鍛造は基本工法である据込みと押出しとの組合せで成形加工を行い、成形加工工程の最終段階では、被加工材を金型の未充満部に押し込むために多大な工具圧力が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−５５０３４号公報
【特許文献２】特開昭６１−２５５７４０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】王  志剛（Zhi Gang Wang），董  文正（Wen Zheng Dong），谷藤  裕康（Hiroyasu Yatou），”板鍛造による絞りカップ外周フランジの成形法（A new forming method of flange on a drawn cup by plate forging）”，Procedure Manufactuaring 15 (2018) 955−960，［online］,”第１７回  金属加工国際会議（17th International Conference on Metal Forming）”，金属加工  2018,16-19 ９月  豊橋,日本 （Metal Forming  2018,16-19 September,Toyohashi,Japan）［令和２年３月２４日検索］、インターネット＜https://www.sciencedirect.com/journal/procedia-manufacturing/vol/15/suppl/C?page=2＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現状の技術では、被加工材の材料流れ及び潤滑等の加工条件を最適化しても工具圧力は最低でも被加工材の引張強さの３倍以上が必要である。そのため、工具材料の耐圧限度の制約上、高強度材料或いは、寸法の大きい部品の精密鍛造は不可能である。【０００６】
なお、非特許文献１の図６では、絞りカップの外向きフランジの加工成形が行われている。この例では、絞りカップの周壁の外周側の一部をパンチでシェービング加工し、そのシェービング加工された金属部分が、外向きフランジとなるように成形されている。しかし、外向きフランジは、加工成形時にはカップの軸心に対して放射方向にある自由空間に向けて拘束されることなく延びるように変形される。このため、パンチの刃先先端に相対する周壁の部分において、材料割れのリスクがある。図２３は、前記シェービング加工された絞りカップを軸心方向に沿って切断したときの外向きフランジとカップの周壁の連結部分の切断断面である。図２４は、図２３において、四角枠で囲まれた部分の拡大断面である。両図に示すように、外向きフランジと周壁の連結部分に材料割れが生じているのが確認できる。【０００７】
本開示の目的は、精密鍛造における過大な工具圧力を回避できて、割れのリスクがない精密鍛造法、精密鍛造装置及び精密鍛造品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の精密鍛造法は、パンチの移動方向に沿って延びる壁部と、該壁部から前記移動方向と交差する方向に延出された加工前突出壁と、を有する金属材料を、ダイのダイ孔内に配置して前記パンチの移動により、前記金属材料を鍛造することを含む。【０００９】
前記精密鍛造法は、加工端面と前記加工端面の縁部に形成された切刃とを有する前記パンチを、前記金属材料の前記壁部の厚さ方向の一部及び前記加工前突出壁に対向するように、前記ダイ孔に配置する第１ステップを含む。【００１０】
さらに、前記精密鍛造法は、前記金属材料を前記パンチの移動方向において保持し、かつ、前記加工前突出壁の前記交差方向の長さを保持した状態で、前記パンチを前記壁部の高さの範囲内で移動させ、それによって、前記壁部の厚さ方向の一部を前記パンチの移動経路上において前記切刃によって切り込むとともに、その切り込まれた部分を前記加工前突出壁の方向へ移動させるように前記切り込まれた部分に剪断変形を起こさせる第２ステップを含む。【００１１】
また、前記壁部が前記ダイ孔の内面に少なくとも一部が面接触するはめあい領域を有し、かつ、前記加工前突出壁は前記はめあい領域の反対側に有する前記金属材料を、前記ダイ孔内に配置すること、および前記パンチの切刃が前記ダイ孔の内面から少なくとも前記壁部の厚さより小さく離間して配置されること、を含んでもよい。前記第２ステップは、前記壁部のはめあい領域が残存移動するように前記金属材料を前記切刃によって切り込むことを含んでもよい。【００１２】
また、前記第１ステップは、前記壁部が前記ダイ孔の内面から離間し、かつ、前記加工前突出壁が前記ダイ孔の内面に少なくとも一部が面接触するように、前記金属材料を前記ダイ孔内に配置すること、および、前記切刃が前記面接触する側より内側に形成されていることを含んでいてもよい。【００１３】
また、前記精密鍛造法において、前記パンチは第１パンチであり、前記第１ステップは、第２パンチを、前記加工前突出壁を挟んで前記第１パンチとは反対側に配置することを含んでもよい。また、第２ステップは、前記第２パンチを、第１パンチの前記移動方向への移動に追従して移動させることを含んでもよい。【００１４】
また、前記精密鍛造法において、前記壁部は周壁であり、前記パンチの前記周壁に対する切り込み量をｔ０としたとき、前記パンチの前記交差方向における長さは、前記周壁の内径よりも２ｔ０ｍｍ大きくてもよい。前記加工前突出壁の厚さｔｃ０は０．１ｍｍ≦ｔｃ０≦２０ｍｍを満たしてもよい。前記周壁と前記加工前突出壁との間の接合線であって、前記加工前突出壁を挟んで前記パンチとは反対側に位置する接合線における曲率半径をｒｃｐとしたとき、ｒｃｐ／ｔｃ０＜２．０が成立してもよい。そして、ｔ０／ｔｃ０が下記不等式（１）を満たすように前記金属材料が加工されてもよい。【００１５】
ｔ０／ｔｃ０≧０．０５２ｒｃｐ／ｔｃ０＋０．２３  ……（１）
また、前記精密鍛造法において、前記壁部は周壁であり、前記パンチの前記周壁に対する切り込み量をｔ０としたとき、前記パンチの前記交差方向における長さは、前記周壁の内径よりも２ｔ０ｍｍ大きくてもよい。前記加工前突出壁の厚さｔｃ０は０．１ｍｍ≦ｔｃ０≦２０ｍｍを満たしてもよい。前記周壁と前記加工前突出壁との間の接合線であって、前記加工前突出壁を挟んで前記パンチとは反対側に位置する接合線における曲率半径をｒｃｐとしたとき、ｒｃｐ／ｔｃ０≧２．０が成立してもよい。そして、ｔ０／ｔｃ０が下記不等式（２）を満たすように前記金属材料が加工されてもよい。【００１６】
ｔ０／ｔｃ０≧３．０ｒｃｐ／ｔｃ０−５．７  ……（２）
また、前記精密鍛造法において、前記第２ステップは、前記金属材料を前記パンチの移動方向において保持すべく、ストッパを前記壁部の先端面に当接させることを含んでもよい。【００１７】
本開示の精密鍛造装置は、金属材料を鍛造する精密鍛造装置であって、前記精密鍛造装置は、前記金属材料が配置されるように構成されたダイ孔を有するダイと、前記金属材料を鍛造するべく、前記ダイ孔内を移動するように構成されたパンチと、を備える。前記金属材料は、前記パンチの移動方向に沿って延びる壁部と、該壁部から前記移動方向とは交差する方向に延出された加工前突出壁と、を有する。前記パンチは、前記金属材料が前記ダイ孔内に配置されたとき、前記壁部の厚さ方向の一部及び前記加工前突出壁に対して対向して配置される。前記パンチは、加工端面と、前記加工端面の縁部に形成された切刃と、を有している。前記切刃は、前記パンチが前記壁部の高さの範囲内で移動された際、前記壁部の厚さ方向の一部を前記パンチの移動経路上において切り込むとともに、その切り込まれた部分に剪断変形を起こさせるように構成される。【００１８】
また、前記精密鍛造装置は、前記パンチが移動する際、前記壁部の先端面に当接して、前記金属材料を前記パンチの移動方向において保持するように構成されたストッパを備えていてもよい。【００１９】
本開示の精密鍛造品は、第１方向に延設された壁部と、前記壁部から前記第１方向と交差する第２方向に延設された加工後の突出壁と、を備える。前記加工後の突出壁は、前記壁部と前記加工後の突出壁との間の接合線（Ａ）が存在する側にある第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有する。前記精密鍛造品はさらに、前記接合線（Ａ）から前記第２面の接合線（Ｂ）まで延びる鍛流線（Ｗ）を有する。【００２０】
また、前記精密鍛造品において、前記壁部が、周回するように延びる周壁であってもよく、前記加工後の突出壁が、前記周壁の内面に形成された内向きフランジまたは底部、或いは周壁の外面に形成された外向きフランジであってもよい。【００２１】
また、前記精密鍛造品において、前記壁部が、平板形状であるか、または前記第１方向と直交する横断面で見た場合、湾曲または屈曲していてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本開示によれば、精密鍛造における過大な工具圧力を回避できて、割れのリスクがない効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態の精密鍛造法のステップを示す説明図。
【図２】（ａ）は切削鍛造の原理図、（ｂ）は、剪断速度Ｖｓとパンチの速度Ｖと、切りくずの剪断領域付近の径方向の速度Ｖｃとの関係を示す説明図。
【図３】（ａ）は、金属材料の切削鍛造前の要部断面図、（ｂ）は金属材料の切削鍛造後の要部断面図。
【図４】（ａ）は切削鍛造開始時のパンチのコーナ近傍の断面図、（ｂ）は（ａ）の拡大断面図、（ｃ）は（ａ）よりも後の段階でのパンチのコーナ近傍の断面図、（ｄ）は（ｃ）の拡大断面図、（ｅ）は（ｃ）よりも後の段階でのパンチのコーナ近傍の断面図、（ｆ）は（ｅ）の拡大断面図。
【図５】パンチのストロークに対するｐ／Ｃの特性図。
【図６】（ａ）は切削鍛造開始時の底部の内面の周縁部近傍（カウンタパンチのコーナ近傍）の拡大断面図、（ｂ）は（ａ）よりも後の段階での底部の内面の周縁部近傍（カウンタパンチのコーナ近傍）のひけが生じている部分の拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）よりも後の段階での底部の内面の周縁部近傍（カウンタパンチのコーナ近傍）のひけが生じている部分の拡大断面図、（ｄ）は（ｃ）よりも後の段階での底部の内面の周縁部近傍（カウンタパンチのコーナ近傍）のコーナ近傍のひけが生じている部分の拡大断面図。
【図７】ひけが生ずる領域と、ひけが生じない領域を表す特性図。
【図８】（ａ）は金属材料１０の鋼板の断面図、（ｂ）は絞り工程後の金属材料１０、（ｃ）はしごき加工後の金属材料１０の断面図、（ｄ）は精密鍛造後の金属材料１０の断面図。
【図９】（ａ）鍛流線が現れた鍛造品の断面写真、（ｂ）は鍛流線を線で示す鍛造品の断面写真。
【図１０】図９（ａ）の鍛造品の断面部位にビッカース硬度を付した断面写真。
【図１１】（ａ）は第２実施形態の加工前の金属材料の斜視図、（ｂ）は加工前の金属材料の縦断面図、（ｃ）は加工後の精密鍛造品の斜視図、（ｄ）は加工後の精密鍛造品の縦断面図。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態の精密鍛造法のステップを示す説明図。
【図１３】（ａ）は第３実施形態の加工前の金属材料の斜視図、（ｂ）は加工前の金属材料の縦断面図、（ｃ）は加工後の精密鍛造品の斜視図、（ｄ）は加工後の精密鍛造品の縦断面図。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、第３実施形態の精密鍛造法のステップを示す説明図。
【図１５】（ａ）は第４実施形態の加工前の金属材料の斜視図、（ｂ）は加工前の金属材料の縦断面図、（ｃ）は加工後の精密鍛造品の斜視図、（ｄ）は加工後の精密鍛造品の縦断面図。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、第４実施形態の精密鍛造法のステップを示す説明図。
【図１７】（ａ）は第５実施形態の加工前の金属材料の斜視図、（ｂ）は加工前の金属材料の縦断面図、（ｃ）は加工後の精密鍛造品の斜視図、（ｄ）は加工後の精密鍛造品の縦断面図。
【図１８】（ａ）は第６実施形態の加工前の金属材料の斜視図、（ｂ）は加工前の金属材料の縦断面図、（ｃ）は加工後の精密鍛造品の斜視図、（ｄ）は加工後の精密鍛造品の縦断面図。
【図１９】（ａ）は第７実施形態の加工前の金属材料の斜視図、（ｂ）は加工後の精密鍛造品の斜視図。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、第７実施形態の精密鍛造法のステップを示す説明図。
【図２１】（ａ）は第８実施形態の加工前の金属材料の斜視図、（ｂ）は第８実施形態の加工後の精密鍛造品の斜視図、（ｃ）は第９実施形態の加工後の精密鍛造品の斜視図。
【図２２】（ａ）及び（ｂ）は、第８実施形態の精密鍛造法のステップを示す説明図。
【図２３】非特許文献１のシェービング加工された絞りカップを軸心方向に沿って切断したときの外向きフランジとカップの周壁の連結部分の切断断面。
【図２４】図２３において、四角枠で囲まれた部分の拡大断面。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１及び図２を参照して、第１実施形態の精密鍛造法、精密鍛造装置及び精密鍛造品を説明する。まず、本実施形態で使用する金属材料１０について説明する。
【００２５】
＜金属材料１０＞
図１（ａ）に示すように、金属材料１０は、塑性加工法で採用できる材質であればよく、限定するものではない。例えば、塑性加工法に用いられる薄鋼板としては、冷間圧延高張力鋼板（ＳＰＦＣ、ＳＰＦＣＹ、ＳＰＦＨ、ＳＰＦＨＹ）、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ、ＳＰＣＣＴ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＥＮ）、ＳＰＰ等を挙げることができる。また、塑性加工法に用いられるステンレス鋼としては、ＳＵＳ２０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ４４０、ＳＵＳ４５０等を挙げることができる。塑性加工法に用いられるアルミニウム合金展伸材としては、Ａ３００３、Ａ３００４、Ａ５００５、Ａ２０１４、Ａ２０１７、Ａ２０２４等を挙げることができる。また、塑性加工法に用いられる金属材料としては、合金鋼：ＳＣｒ（クロム鋼）材、ＳＣＭ（クロムモリブデン鋼）材、ＳＮＣＭ（ニッケルクロムモリブデン鋼）材等を挙げることができる。
【００２６】
後述する第１ステップで使用される金属材料１０の形状は、図１（ａ）に示すように、周回するように延びる壁部である周壁１４と、周壁１４の一端側において周壁１４に一体に連結された底部１２Ａとを有していて、周壁の他端が開口している。この形状に成形する方法は、限定しない。例えば、絞り加工で成形されていてもよく、切削加工で形成されていてもよい。周壁１４は、その軸心方向である第１方向に延設されている。底部１２Ａは、周壁１４から軸心方向と交差する方向（詳細には、直交する方向）、すなわち、径方向に延設されていて、平板状に形成されている。底部は、精密鍛造前、すなわち、加工前においては、符号“１２Ａ”で示され、精密鍛造中及び精密鍛造後は符号“１２Ｂ”で示される。底部１２Ａは加工前突出壁に相当する。底部１２Ｂは加工後の突出壁に相当する。
【００２７】
周壁１４で囲まれて形成された空間１６の横断面形状は、円形状、楕円形状、歯車状、四角形状等を挙げることができるが、これ以外の他の形状であってもよく限定するものではない。
【００２８】
＜精密鍛造装置＞
次に、本実施形態で使用する精密鍛造装置５０について説明する。
【００２９】
図１（ａ）〜図１（ｃ）、及び図２（ａ）に示すように精密鍛造装置５０は、ダイ２０、パンチ３０、ストッパ２４、及びカウンタパンチ４０を備えている。なお、図１（ａ）〜図１（ｃ）、図２（ａ）、図４（ａ）〜図４（ｆ）では、説明の便宜上、パンチ３０、カウンタパンチ４０、ストッパ２４及びダイ２０は上下逆に図示されており、鍛造時にはパンチ３０を図面中において下方から上方へ移動させるようにしている。すなわち、実際の精密鍛造装置５０では、パンチ３０は、上方に配置されている。カウンタパンチ４０は下方に配置され、鍛造時におけるパンチ３０の上方から下方への移動を許容するように従動する。カウンタパンチ４０には図示しないエアシリンダー等により背圧が付与される。なお、第２実施形態以下の他の実施形態においても、パンチ３０、カウンタパンチ４０、ダイ２０等は上下逆に図示されており、鍛造時にはパンチ３０を図面中において下方から上方へ移動させるようにしている。
【００３０】
ダイ２０には、ダイ孔２２が形成されている。ダイ孔２２の横断面形状は、本実施形態では円形としているが、限定するものではなく、周壁１４の外形形状に合致すればよい。ダイ孔２２の内周面には、ストッパ２４が水平となるように固定されている。ストッパ２４の外周形状は、ダイ孔２２の横断面形状に沿わせるように、ダイ孔２２の横断面形状と同形状が好ましい。従って、本実施形態では、金属材料１０の外形に対応してストッパ２４の外周形状は円形リング状に形成されている。
【００３１】
なお、上述したようにダイ孔２２の横断面形状に沿わせるようにするため、ダイ孔２２の横断面形状が円形以外の形状の場合は、ストッパ２４は非円形のリング状となる。例えば、ダイ孔２２の横断面形状が三角形、四角形、五角形等の多角形、楕円形等の形状であれば、ストッパ２４の外形形状はそれらの形状と合わせればよい。
【００３２】
ストッパ２４は、前記金属材料１０の周壁１４の端面全体に対して当接させるために、径方向の肉厚が、周壁１４の径方向の肉厚と同じ厚さを有している。なお、ストッパ２４は、ダイ２０と一体に形成された係止段部であってもよい。
【００３３】
図１（ａ）〜図１（ｃ）及び図２（ａ）に示すように、パンチ３０の加工端面３１は、平坦状に形成され、加工端面の縁部の全周には平面視した場合、円形の切刃３２が形成されている。切刃３２は、ダイ孔２２の内周面に対して、径方向に対向し、かつ、離間して配置されている。すなわち、切刃３２はダイ孔２２の内周面に対して間隙Ｓを有するように離間して配置されている。切刃３２は、金属材料１０の底部１２Ａ（１２Ｂ）を切削した際に生ずる連続した切りくずをパンチ３０の中央部（軸心）に向かって移動させるように形成されている。
【００３４】
パンチ３０は、その直径がダイ孔２２の内径よりも小径とされるとともにダイ孔２２の軸心と同軸に配置されている。パンチ３０が、ダイ孔２２を移動する際には、パンチ３０とダイ孔２２の内周面との間の間隙Ｓ内に後述する金属材料１０の底部１２Ａ（１２Ｂ）の周縁、すなわち、切刃３２よりも径方向外方に位置する部位がそのまま残ることが可能となっている。
【００３５】
パンチ３０に対向するカウンタパンチ４０は、前記金属材料１０の周壁１４及び底部１２Ａ（１２Ｂ）で囲まれる空間に侵入して該底部１２Ａ（１２Ｂ）の内底面に当接するように配置される。また、カウンタパンチ４０には、図示しないエアシリンダー等により背圧が付与されて、常時、前記底部１２Ａ（１２Ｂ）の内底面を押圧するようにされている。パンチ３０は、第１パンチに相当し、カウンタパンチ４０は第２パンチに相当する。なお、カウンタパンチ４０は、必須ではなく、なくてもよい。
【００３６】
次に、本実施形態の精密鍛造法を説明する。本明細書において精密鍛造を、切削鍛造ということがある。
【００３７】
＜精密鍛造法＞
次に、精密鍛造法を図１（ａ）〜図１（ｃ）、図２（ａ）、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）〜図４（ｆ）、図５、図６（ａ）〜図６（ｄ）、及び図７を参照して説明する。
【００３８】
（第１ステップ）
図１（ａ）に示すように、第１ステップでは、底部１２Ａ、及び周壁１４を有する金属材料１０を精密鍛造装置５０のダイ２０のダイ孔２２内に配置するとともに、ストッパ２４に周壁１４の先端面を当接させる。この状態では、周壁１４は、ダイ孔２２内でのパンチ３０の移動方向に沿って延びるとともに、底部１２Ａは前記移動方向とは交差する方向に延びる。ここで、パンチ３０の移動方向は周壁１４の軸心方向と一致する。また、周壁１４の外周面は、ダイ孔２２の内周面に面接触した状態となる。周壁１４の外周面の面接触した領域は、はめあい領域に相当する。なお、本実施形態では、周壁１４の外周面の全部をはめあい領域にして、ダイ孔２２の内周面に面接触させているが、はめあい領域は、周壁１４の外周面の全部であることに限定されない。周壁１４の軸心方向における外周面の一部のみを、ダイ孔２２の内周面に面接触した状態として、この部分をはめあい領域としてもよい。底部１２Ａは、周壁１４から、周壁１４のはめあい領域とは反対方向に向けて延出する。周壁１４の径方向は周壁１４の厚さ方向と一致する。パンチ３０は、周壁１４の厚さ方向の一部及び底部１２Ａに対して、周壁１４の軸心方向に対向するようにダイ孔２２に配置される。パンチ３０と対向する周壁１４の厚さ方向の一部は、切刃３２の外周縁よりも内周側に存存する周壁１４の領域である。なお、本実施形態では、パンチ３０は、周壁１４の厚さ方向の一部と対向するようにしたが、切刃３２の設けられた位置によっては、パンチ３０は、周壁１４の厚さ方向の全部と対向するようにしてもよい。
【００３９】
（第２ステップ）
第２ステップでは、パンチ３０を底部１２Ａに向けて移動させて切刃３２により底部１２Ａを切削しながら押圧する（図１（ｂ）、図１（ｃ）、図４（ａ）〜図４（ｆ）参照）。このとき、金属材料１０はストッパ２４により、パンチ３０の移動方向において保持された状態となっている。パンチ３０が底部１２Ａに最初に当接した位置からのパンチ３０の移動量は、底部１２Ａの厚さ以上であって、周壁１４の高さｈ（図１（ａ）参照）未満の範囲である。
【００４０】
ここで、パンチ３０が底部１２Ａを押圧して周壁１４の厚さ方向の一部を切刃３２により切削すると、図２（ａ）に示すように、切刃３２が当たる底部１２Ａ（１２Ｂ）の接合線Ａが形成される。接合線Ａは、図２（ａ）示すように切り刃３２が切削しなかった周壁１４の残りの部分と底部１２Ａ（１２Ｂ）との接合部に連続して形成されたものである。本実施形態では、接合線Ａは周壁１４の周方向に形成される。この接合線Ａと、底部１２Ａ（１２Ｂ）の内面の周縁部との間に、切刃３２によって剪断変形が惹起される。底部１２Ａ（１２Ｂ）の内面の周縁部は、底部１２Ｂと周壁１４との間の接合線Ｂでもある。本実施形態の接合線Ｂは、底部１２Ａ（１２Ｂ）を挟んでパンチ３０とは反対側に位置するコーナが周方向に連続して形成されているものである。切刃３２の切り込みにより剪断された材料（切りくず）は、パンチ３０とカウンタパンチ４０との間の底部１２Ａ（１２Ｂ）（節ともいう）に流入して、図２（ａ）において、接合線Ａと接合線Ｂとの間に鍛流線Ｗが形成される。以下、接合線Ａに相当する切削鍛造後の部位を底部１２Ｂの周縁部Ａという。
【００４１】
また、接合線Ｂが存在する側にある底部１２Ｂの内面、すなわち、内底面は第２面に相当するとともに、内底面と反対側の底部１２Ｂの面、すなわち、外底面は第１面に相当する。鍛流線Ｗは、第１面（外底面）の接合線Ａから第２面（内底面）に延びている。
【００４２】
底部１２Ａ、１２Ｂは、パンチ３０の移動方向とは交差する方向では、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように寸法が変化しないようにダイ２０により拘束されている。このため、パンチ３０による加工の進行にともない、前記材料（切りくず）が節に向かって圧縮されながら移動して節の厚さを増加させる。
【００４３】
また、このときの金属材料１０の流動の詳細については、後述する。
【００４４】
カウンタパンチ４０に付与される背圧Ｆｂは、パンチ３０の押圧力Ｆに比して十分に小さい、すなわちＦｂ＜＜Ｆである。上記のように節の厚さが増加すると、カウンタパンチ４０は、図示しないエアシリンダー等から付与される付勢力（背圧）に抗して、後退する。
【００４５】
また、図１（ｃ）及び図２（ａ）に示すように、パンチ３０が底部１２Ａ（１２Ｂ）を押圧して移動すると、切刃３２よりも径方向外側にある周壁１４の部位、すなわち、ダイ孔２２の内周面に面接触したはめあい領域はそのまま残存した状態となり、あたかも、ダイ２０とパンチ３０との間隙Ｓを部分的に埋めるように位置する。この周壁１４のはめあい領域は筒状に形成される。結果として、底部１２Ｂの両面にそれぞれ周壁を備える精密鍛造品、すなわち縦断面がＨ状をなす精密鍛造品が得られる。
【００４６】
ここで、この加工に必要なパンチ３０の単位面積当たりの押圧力ｐは、加工に必要なエネルギーＵに基づいて概算すると、以下の通りである。
【００４７】
p/2k=4tc(tanφ＋0.5cos-2φ）/d(1-μtanφ)
=4tc/df(φ)                                    ……（３）
（2k:金属材料の変形抵抗、ｔｃ:節の厚さ、φ:剪断角、ｄ：パンチ３０の直径、μ:摩擦係数）
なお、f(φ)は以下の式で表される。
【００４８】
f(φ)=(tanφ＋0.5cos-2φ）/(1-μtanφ)            ……（４）
＜式（３）の導出＞
以下、上記式（３）の導出について説明する。
【００４９】
図２（ａ）に示すように周壁１４の内周面から径方向外側に延出したパンチ３０の長さをｔ０とすると、カッテイング比ｒは、
ｒ＝ｔ０／ｔｃ＝tanφ        ……（５）
である。なお、ｔ０は、周壁１４の内周面の半径とパンチ３０の半径との差であり、パンチ３０の周壁１４に対する径方向の切り込み量である。
【００５０】
剪断された材料の質量保存から、剪断領域の切りくず（chip）がパンチ３０の径方向へ移動する速度Ｖｃは
Ｖｃ＝Ｖ・ｒ＝Ｖ・tanφ        ……（６）
である。
【００５１】
なお、Ｖはパンチ３０の速度である。剪断速度Ｖｓは、図２（ｂ）に示すようにベクトル分解すると、Ｖｓ＝Ｖ／cosφである。パンチ３０により加工時に入力される全エネルギーＵは、Ｕ＝Ｆ・Ｖである。
【００５２】
Ｆは、パンチ３０の押圧力である。剪断領域に要求される剪断時のエネルギーＥｓは、下記の式のように推定することができる。
【００５３】
Ｅｓ＝π・ｄ（ｔ０２  ＋  ｔｃ２）１／２  Ｖｓ・ｋ  ……（７）
ｋは金属材料の剪断抵抗（変形抵抗）である。ｄはパンチ３０の直径である。ここで、切りくずを径方向へ圧縮するのに必要なエネルギーＥｃは、下記のように計算することができる。
【００５４】
Ｅｃ＝２π・ｄ・ｔｃ・ｋ・Ｖｃ            ……（８）
切りくずとパンチ３０との間の摩擦により散逸するエネルギーＥｆは、下記の式で算出できる。
【００５５】
Ｅｆ＝μ・Ｆ・Ｖｃ                      ……（９）
μは、切りくずとパンチ３０との間の摩擦係数である。カウンタパンチ４０の背圧（付勢力）をＦｂとし、その背圧のエネルギーをＥｂとすると、
Ｅｂ＝Ｆｂ・Ｖ                          ……（１０）
である。
【００５６】
Ｕ＝Ｅｓ  ＋  Ｅｃ  ＋  Ｅｆ  ＋  Ｅｂ    ……（１１）
であるから、パンチ３０の押圧力Ｆは、下記式のようになる。
【００５７】
Ｆ＝２π・ｄ・ｔｃ・ｋ（tanφ＋０．５cos−２φ）／（１−μtanφ）
……（１２）
ここで、Ｆｂ＜＜Ｆであるため、Ｆｂを無視してよい小さな値としたとき、平均的なパンチ３０の押圧力ｐ（単位面積当たり）は、式（３）となる。
【００５８】
なお、概略的には、ｔａｎφは、０．１〜１．０の範囲であり、μは０．１〜０．３の範囲となり、従って、p/2k＝３ｔｃ／ｄ  〜  １２ｔｃ／ｄとなる。
【００５９】
ｔｃ／ｄが、０．０１〜０．１の範囲となるため、p/2kは、１より小さく、従来の冷間鍛造の場合に比してかなり小さくなる。
【００６０】
＜金属材料１０の流動について＞
ここで第２ステップの切削鍛造により生ずる金属材料１０の流動をシミュレーションで確認した。使用したシミュレーションソフトは、商用有限要素解析コードDEFORM2Dである。シミュレーションの条件は、表１の通りである。
【００６１】
【表１】
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図３（ａ）は、切削鍛造前の金属材料１０の断面図である。同図に示すように、底部１２Ａの上面（内面）上の複数のポイントにはａ１〜ａ３、周壁１４の内周面上の複数のポイントにはａ４〜ａ６、底部１２Ａの下面（外面）上の複数のポイントにはｂ１〜ｂ４、及びパンチ３０の切刃３２の移動軌跡上のポイントにはｃ１〜ｃ４を付した。
【００６２】
図３（ｂ）は、シミュレーションによって得られた、パンチ３０による切削鍛造の完了後の金属材料１０の断面図である。同図に示すように底部１２Ｂのポイントａ１〜ａ３及びポイントｂ１〜ｂ４は、底部１２Ｂの径方向中央部に向かって移動している。また、周壁１４の内周面上の複数のポイントａ４〜ａ６は、底部１２Ｂの上面に移動している。
【００６３】
さらに、図３（ａ）に示す切刃３２の移動軌跡上にあったポイントｃ１〜ｃ４は、全て底部１２Ｂの下面に移動している。また、このことから、切削鍛造によって生じる加工硬化が、底部１２Ｂにおける圧力抵抗等のような製品強度に寄与するものと思われる。
【００６４】
また、図５は、上記シミュレーションの一例におけるパンチ３０のストロークに対するｐ（圧力）／Ｃの特性図である。
【００６５】
図５において、点Ｑ１〜Ｑ３は、それぞれ図４（ｂ）、図４（ｄ）及び図４（ｆ）に示す段階に相当する。図４（ａ）は、切削鍛造中の初期におけるパンチのコーナ近傍の断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の拡大断面図である。図４（ｃ）は図４（ａ）よりも後の段階でのパンチのコーナ近傍の断面図、図４（ｄ）は図４（ｃ）の拡大断面図である。図４（ｅ）は図４（ｃ）よりも後の段階でのパンチのコーナ近傍の断面図、図４（ｆ）は図４（ｅ）の拡大断面図である。図４（ｂ）、図４（ｄ）及び図４（ｆ）において、底部１２Ａ（１２Ｂ）と周壁１４との間の領域であって、底部１２Ｂの上下両面の周縁部Ａ、Ｂ間を結ぶ領域は、切削鍛造中に剪断応力が集中する領域である。この応力が集中する領域を、他の底部１２Ａ（１２Ｂ）及び周壁１４の部位のハッチングとは異なる向きのハッチングで表している。なお、後述する図６（ｂ）〜図６（ｄ）についても同様に、他の部位と異なる向きのハッチングにより、応力が集中する領域を表している。
【００６６】
図４（ａ）〜図４（ｆ）に示すように、パンチ３０は、底部１２Ａに当接してから、底部１２Ａの厚さ以上の距離を移動する。このパンチ３０の移動と、それに伴うパンチ３０とカウンタパンチ４０との間における剪断変形とにより、底部１２Ｂはパンチ３０と同じ方向へ移動する。底部１２Ｂは、ほとんど平らに保たれ、シミュレーション条件下では部分的な膨らみが生ずることはないことが確認された。底部１２Ｂの上面（内面）には、カウンタパンチ４０のコーナ付近において、なだらかな凹面を有して僅かに凹んだ凹部が形成されることが確認された。すなわち、底部１２Ｂの厚さは、カウンタパンチ４０のコーナ付近においてわずかに薄くなることが確認された。また、底部１２Ｂの上面に形成される、なだらかな凹面を有する凹部は、パンチ３０のストロークが増すほど底部１２Ｂの径方向中心側に広がることが確認された。
【００６７】
図５に示すように、点Ｑ１からパンチ３０のストローク（移動量）が増すと、パンチ３０の圧力は、急速に増加する。パンチ３０の縁部（切刃３２）が剪断領域に達する点Ｑ２からは、パンチ３０の圧力は徐々に増加する。そして、点Ｑ３が含まれる剪断領域ではパンチ３０の圧力は、安定する。
【００６８】
なお、図示はしないが、カウンタパンチ４０の背圧の大きさを複数回変えて行ったシミュレーションでは、観察された製品の形状にほとんど変化がみられないことが確認できた。
【００６９】
＜なだらかな凹面を有する凹部とひけについて＞
シミュレーションでは、前記のようになだらかな凹面を有する凹部が生ずる場合と、尖った形状の凹部（以下、ひけという）が生ずる場合とが観測されている。なだらかな凹面を有する凹部と、ひけとは、カウンタパンチ４０のコーナに対向する底部１２Ａの内面の接合線Ｂにおける曲率半径に関係があるものと考えられる。なお、前記底部１２Ａの内面の接合線Ｂにおける曲率半径を以下、肩アールという場合がある。前記肩アールが大きい場合、切削加工の初期において、底部１２Ａの内面の接合線Ｂで金属材料の不足が生ずる。
【００７０】
なだらかな凹面を有する凹部が生ずる場合は、図４（ｂ）に示すように、剪断変形の初期でポイントａに応力が集中する。そして、図４（ｄ）及び図４（ｆ）に示すように剪断変形の進行に伴って、なだらかな凹面を有する凹部が大きくなることが観察される。
【００７１】
一方、ひけが生ずる場合のシミュレーションの例を、図６（ａ）〜図６（ｄ）で示している。図６（ａ）は、底部１２Ａの内面の接合線Ｂの肩アールｒｃｐが２ｍｍ、パンチ３０の移動量が０の場合を示している。図６（ａ）に示す切削加工前の状態では、応力が現れていない。図６（ｂ）〜図６（ｄ）は、図６（ａ）の状態からパンチ３０の移動量がそれぞれ１ｍｍ、３ｍｍ、６ｍｍとなった場合を示しており、底部１２Ｂの内面の接合線Ｂ近傍に尖った形状のひけが生じるとともに、移動量が増すとひけの大きさも増大する。図６（ｄ）の例では、ひけは底部１２Ｂの厚さの略３０%の長さに成長している。
【００７２】
ここで、なだらかな凹面を有する凹部が生ずる場合の境界領域と、ひけが生じる場合の境界領域とを、前記シミュレーションにより、探索した。シミュレーションの一例としては、金属材料１０をＳＰＣＣとし、ｔ０＝１ｍｍとし、ｔｃ（＝ｔｃ０)＝１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍとし、ｄ＝６２ｍｍとしている。すなわち、切り込み量ｔ０と底部１２Ａの厚さｔｃ０との複数の組合せについてシミュレーションを行って、複数のシミュレーション結果Ｈ１〜Ｈ５、Ｊ１〜Ｊ９、Ｌ１〜Ｌ５を得た（図７参照）。
【００７３】
また、流動応力σを、σ＝５０１ε0.24 ＭＰａとし、カウンタパンチ４０の背圧Ｐｂ／Ｃを０．００５とし、カウンタパンチ４０と金属材料との間の摩擦係数μｐをμｐ＝０．１とした。ｔｃ０は、切削鍛造前の金属材料１０の底部１２Ａの厚さｔｃ０である。
【００７４】
シミュレーションの結果を、図７の特性図に示す。図７において、縦軸は、ｔ０／ｔｃ０であり、横軸は、ｒｃｐ／ｔｃ０である。同図に示すように、（ｒｃｐ，ｔ０／ｔｃ０）の複数のシミュレーション結果Ｈ１〜Ｈ５、Ｊ１〜Ｊ９、Ｌ１〜Ｌ６に基づいて回帰分析を行うことにより、ひけが生ずる場合と、ひけが生じないでなだらかな凹面を有する凹部Ｎが生じる場合とを区画するｔ０／ｔｃ０の線を求めた。後述する不等式（１）、（２）、（１３）〜（１６）の右辺がその線を表す式である。
【００７５】
Ｈ１〜Ｈ５は、ｔｃ０＝１ｍｍの場合のシミュレーション結果であり、Ｊ１〜Ｊ９はｔｃ０＝２ｍｍの場合のシミュレーション結果であり、Ｌ１〜Ｌ６はｔｃ０＝４ｍｍの場合のシミュレーション結果である。なお、パンチ３０の直径は周壁１４の内径よりも２ｔ０ｍｍ大きい。
【００７６】
＜底部１２Ａの厚さｔｃ０＝１ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０＜２．０の場合＞
ｔ０／ｔｃ０≧０．０５２ｒｃｐ／ｔｃ０＋０．２３  ……（１）
このことから、底部１２Ａの厚さｔｃ０が１ｍｍの場合であって、ｒｃｐ／ｔｃ０＜２．０の場合は、ひけの防止のためには、不等式（１）を満足するように条件を設定することが好ましい。
【００７７】
＜底部１２Ａの厚さｔｃ０＝１ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０≧２．０の場合＞
ｔ０／ｔｃ０≧３．０ｒｃｐ／ｔｃ０−５．７  ……（２）
このことから、ｔｃ０が１ｍｍの場合であって、ｒｃｐ／ｔｃ０≧２．０の場合は、ひけの防止のためには、不等式（２）を満足するように条件を設定することが好ましい。
【００７８】
＜底部１２Ａの厚さｔｃ０＝２ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０＜１．５の場合＞
ｔ０／ｔｃ０≧０．１０６ｒｃｐ／ｔｃ０＋０．２３  ……（１３）
このことから、ｔｃ０が２ｍｍの場合であって、ｒｃｐ／ｔｃ０＜１．５の場合は、ひけの防止のためには、不等式（１３）を満足するように条件を設定することが好ましい。
【００７９】
＜底部１２Ａの厚さｔｃ０＝２ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０≧１．５の場合＞
ｔ０／ｔｃ０≧２．１ｒｃｐ／ｔｃ０−２．８  ……（１４）
このことから、ｔｃ０＝２ｍｍの場合であって、ｒｃｐ／ｔｃ０≧１．５の場合は、不等式（１４）を満足するように条件を設定することが好ましい。
【００８０】
＜底部１２Ａの厚さｔｃ０＝４ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０＜１．５の場合＞
ｔ０／ｔｃ０≧０．０６７ｒｃｐ／ｔｃ０＋０．２３  ……（１５）
このことから、ｔｃ０が４ｍｍの場合であって、ｒｃｐ／ｔｃ０＜１．５の場合は、ひけの防止のためには、不等式（１５）を満足するように条件を設定することが好ましい。
【００８１】
＜底部１２Ａの厚さｔｃ０＝４ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０≧１．５の場合＞
ｔ０／ｔｃ０≧０．６６ｒｃｐ／ｔｃ０−０．６４  ……（１６）
このことから、ｔｃ０が４ｍｍの場合であって、ｒｃｐ／ｔｃ０≧１．５の場合は、ひけの防止のためには、不等式（１６）を満足するように条件を設定することが好ましい。
【００８２】
なお、ひけが生じても、ひけに問題がない鍛造品の場合もあるため、この数値、及び不等式（１）、（２）、（１３）〜（１６）に限定されるものではない。
【００８３】
なお、底部１２Ａの厚さを１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍにしたシミュレーションの結果に基づいて説明した。しかし、例えば、市場で入手可能な厚さ０．１ｍｍの場合、「底部１２Ａの厚さｔｃ０＝０．１ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０＜２．０」としたときであっても、不等式（１）を満足するように条件を設定すれば、ひけが生じないでなだらかな凹面を有する凹部を確実に得ることが可能となる。
【００８４】
また、「底部１２Ａの厚さｔｃ０＝０．１ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０≧２．０」とした場合であっても、不等式（２）を満足するように条件を設定すれば、ひけが生じないでなだらかな凹面を有する凹部を確実に得ることが可能となる。
【００８５】
同様に、極厚の底部である場合、例えば、「底部１２Ａの厚さｔｃ０＝２０ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０＜２．０」とした場合、不等式（１）を満足するように条件を設定すれば、ひけが生じないでなだらかな凹面を有する凹部を得ることが可能となる。
【００８６】
また、「底部１２Ａの厚さｔｃ０＝２０ｍｍ、ｒｃｐ／ｔｃ０≧２．０」とした場合であっても、不等式（２）を満足するように条件を設定すれば、ひけが生じないでなだらかな凹面を有する凹部を得ることが可能となる。
【００８７】
本実施形態では、下記の特徴を有する。
【００８８】
（１）本実施形態の精密鍛造法は、パンチの移動方向に沿って延びる壁部１４と、該壁部１４から前記移動方向と交差する方向に延出された底部１２Ａ（加工前突出壁）と、を有する金属材料を、ダイ２０のダイ孔２２内に配置してパンチ３０の移動により、金属材料１０を鍛造することを含む。
【００８９】
第１ステップでは、加工端面３１と加工端面３１の縁部に形成された切刃３２とを有するパンチ３０を、金属材料１０の壁部１４の厚さ方向の一部及び底部１２Ａ（加工前突出壁）に対向するように、ダイ孔２２に配置する。
【００９０】
第２ステップでは、金属材料１０をパンチ３０の移動方向において保持し、かつ、底部１２Ａ（加工前突出壁）の交差方向の長さを保持した状態で、パンチ３０を壁部１４の高さの範囲内で移動させ、それによって、壁部１４の厚さ方向の一部をパンチ３０の移動経路上において切刃によって切り込むとともに、その切り込まれた部分を前記底部１２Ａ（加工前突出壁）の方向へ移動させるように前記切り込まれた部分に剪断変形を起こさせる。なお、パンチ３０は、周壁１４の厚さ方向の全部と対向させた場合には、パンチ３０は、周壁１４の厚さ方向の全部が移動経路上において切刃によって切り込まれるとともに、その切り込まれた部分が底部１２Ａ（加工前突出壁）の方向へ移動して切り込まれた部分に剪断変形が生ずる。
【００９１】
この結果、本実施形態によれば、従来と異なり、少ない工具圧力で精密鍛造ができる。すなわち、精密鍛造における過大な工具圧力を回避できる。また、切削加工における切りくずの生成機構を鍛造加工に適用しているので、切りくずを金属材料から分離することなく、製品の一部として生かすことが可能となる。また、過大な工具圧力が必要でないことから、寸法が大きく、複雑な断面形状をもつ高強度材料製の中空部品の精密鍛造にも適用できる。
【００９２】
第２ステップでは、底部１２Ａ（加工前突出壁）の前記交差方向の寸法を保持することから、パンチの切刃に相対する周壁の切削部分において、材料割れのリスクをなくすることができる。本実施形態の精密鍛造法は、新しい概念として切削鍛造法とも称することができ、据込み、押出しという２つの基本工法に加え、第三の基本工法ともいえる。
【００９３】
（２）本実施形態の精密鍛造法は、第１ステップでは、壁部１４がダイ孔２２の内面に少なくとも一部が面接触するはめあい領域を有し、かつ、底部１２Ａ（加工前突出壁）は、はめあい領域の反対側に有する金属材料１０を、ダイ孔２２内に配置すること、およびパンチ３０の切刃３２がダイ孔２２の内面から少なくとも壁部１４の厚さより小さく離間して配置される。また、第２ステップは、壁部１４のはめあい領域が残存するように金属材料１０を切刃３２によって切り込む。この結果、はめあい領域が残存する場合には、残存した周壁１４の部位を筒状に形成することができる。なお、本実施形態と異なり、切刃３２を省略したパンチにより、はめあい領域の全部を底部（加工前突出壁）の方向へ移動させた場合には、その部分に変形を起こさせて、非筒状の形状が形成される。
【００９４】
（３）本実施形態の精密鍛造法では、パンチ３０を第１パンチとしたとき、第２パンチであるカウンタパンチ４０が、底部１２Ａを挟んで第１パンチであるパンチ３０とは反対側に配置される。そして、第２ステップにおいて、カウンタパンチ４０は、パンチ３０の移動方向への移動に追従して移動する。
【００９５】
この結果、一定の背圧が印加されているカウンタパンチにより、剪断されて排除された材料の切りくずが節（底部）に向かって移動して圧縮され、底部には、硬化した部分を形成することができる。
【００９６】
（４）本実施形態の精密鍛造法において、切り込み量をｔ０としたとき、パンチ３０の径方向の長さは、周壁１４の内径よりも２ｔ０ｍｍ大きい。肩アールｒｃｐと底部１２Ａ（加工前突出壁）の厚さｔｃ０とがｒｃｐ／ｔｃ０＜２．０を満たす場合、ｔ０／ｔｃ０が下記不等式（１）を満たすように金属材料１０が加工される。
【００９７】
ｔ０／ｔｃ０≧０．０５２ｒｃｐ／ｔｃ０＋０．２３  ……（１）
また、肩アールｒｃｐと底部１２Ａ（加工前突出壁）の厚さｔｃ０とがｒｃｐ／ｔｃ０≧２．０を満たす場合、ｔ０／ｔｃ０が下記不等式（２）を満たすように金属材料１０が加工される。
【００９８】
ｔ０／ｔｃ０≧３．０ｒｃｐ／ｔｃ０−５．７  ……（２）
この結果、上記不等式（１）または不等式（２）を満足させる場合には、ひけを有していない精密鍛造品を得ることができる。
【００９９】
（５）本実施形態の精密鍛造法において、第２ステップでは、ストッパ２４が周壁１４の先端面に当接されていることにより、金属材料１０（詳細には、壁部である周壁１４）がパンチ３０の移動方向において保持されている。この結果、第２ステップにおいて、切削加工を効率的に行うことができる。
【０１００】
（６）精密鍛造装置は、ダイ２０と、パンチ３０と、を備える。ダイ孔２２内に、パンチ３０の移動方向に沿って延びる周壁１４と、周壁１４から移動方向とは交差する方向に延出された底部１２Ａとを有する金属材料１０が配置される。パンチ３０の移動により、金属材料１０が鍛造される。パンチ３０は、金属材料１０がダイ孔２２内に配置されたとき、周壁１４の厚さ方向の一部及び底部１２Ａに対して対向して配置される。パンチ３０は、加工端面と加工端面の縁部に形成された切刃３２と、を有している。切刃３２は、パンチ３０が周壁１４の高さの範囲内で移動された際、周壁１４の厚さ方向の一部をパンチ３０の移動経路上において切り込むとともに、その切り込まれた部分に剪断変形を起こさせる。
【０１０１】
この結果、従来と異なり、少ない工具圧力で精密鍛造ができ、すなわち、精密鍛造における過大な工具圧力を回避できる精密鍛造装置が得られる。
【０１０２】
また、切削加工における切りくずの生成機構を鍛造加工に適用しているので、切りくずを金属材料から分離することなく、製品の一部として生かすことが可能な精密鍛造装置が得られる。また、本精密鍛造装置によれば、過大な工具圧力が必要でないことから、寸法が大きく、複雑な断面形状をもつ高強度材料製の中空部品の精密鍛造も行うことができる。
【０１０３】
（７）本実施形態の精密鍛造装置は、パンチ３０が周壁１４の高さの範囲内で移動された際、金属材料１０をパンチ３０の移動方向において保持するべく周壁１４の先端面に当接するストッパ２４を備えている。この結果、切削加工を効率的に行うことができる精密鍛造装置が得られる。
【０１０４】
（８）本実施形態の精密鍛造品は、軸心方向である第１方向に延設された周壁１４と、周壁１４から第１方向と交差する径方向である第２方向に延設された底部１２Ｂとを有する。底部１２Ｂは、周壁１４と底部１２Ｂとの間の接合線Ａが存在する側にある第１面と、第１面とは反対側の第２面を有している。精密鍛造品は、接合線Ａから第２面の接合線Ｂにまで延びる鍛流線を有している。この結果、この精密鍛造品は、過大な工具圧力が必要でない精密鍛造装置で製造することが可能となる。すなわち、本実施形態の精密鍛造品は少ない工具圧力で得られる。すなわち、本実施形態の精密鍛造品は精密鍛造における過大な工具圧力が回避された精密鍛造品である。また、切削加工における切りくずが分離されることなく、精密鍛造品の一部として生かされる。また、本精密鍛造品は、過大な工具圧力を必要としないことから、寸法が大きく、複雑な断面形状をもつ高強度材料製の中空部品とすることもできる。
【０１０５】
（９）本実施形態の精密鍛造品は、壁部として、周回するように延びる周壁１４を有し、周壁１４の内面に形成された底部１２Ｂを有している。この結果、周壁及び底部を有する精密鍛造品として上記（８）の作用効果を実現できる。
【０１０６】
（実施例）
次に、実施例を図８（ａ）〜図８（ｄ）、図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図１０を参照して説明する。実施例の条件は、表２の通りである。
【０１０７】
【表２】
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ここで、金属材料１０の流動応力σを、σ＝５０１ε0.24 ＭＰａとしている。この金属材料１０の初期の流動応力は１９３ＭＰａであり、金属材料１０の塑性係数は５０１ＭＰａである。この金属材料１０は、厚さ１．９３ｍｍの冷間圧延鋼から直径１００ｍｍの円形板を切断することによって得られたものである。この製造法に使用する全ての工具は高速度工具鋼（ＳＫＨ５１（＝ＨＲＣ６３））から形成されている。なお、鍛造加工の工具は、かじり防止のためにＴｉＡｌＮによりコーティングされている。また、Ｇ−３７６４（日本工作油製、４０℃における粘度：５５０×１０−６ｍ２／ｓ）を潤滑油として使用した。１１００ＫＮのサーボプレスで、鍛造加工が施された。鍛造加工中のパンチ３０の負荷は、パンチ３０のバックプレートに設けられた歪みゲージにより測定された。また、カウンタパンチ４０の背圧は、エアシリンダにより付与されたものである。
【０１０８】
上記表２の絞り加工の条件で示すようにＳＰＣＣからなる鋼板（厚さ１．９３ｍｍ）の金属材料１０（図８（ａ）参照）に対して絞り加工を行い、図８（ｂ）に示すように底部１２及び底部１２の周縁に周壁１４が形成されたカップ状の金属材料１０を得る。この絞り加工において、パンチ（図示しない）の直径、ダイ（図示しない）の直径、及びダイ肩半径は、それぞれ６０ｍｍ、６４．２ｍｍ及び１２ｍｍである。
【０１０９】
この絞り加工により、底部１２の内面の接合線Ｂ（図８（ｂ）参照）における曲率半径（パンチ肩半径）を１０ｍｍにする。
【０１１０】
この後、さらにしごき加工を行って図８（ｃ）に示す鍛造用素材カップを形成する。このしごき加工で用いるパンチ（図示しない）及びダイ（図示しない）の直径は、それぞれ６０ｍｍ及び６３．６６ｍｍである。このしごき加工により、底部１２の内面の接合線Ｂにおける曲率半径（パンチ肩半径）を０．１ｍｍにする。
【０１１１】
次に、精密鍛造装置５０（図１（ａ）等参照）を使用して、前記鍛造用素材カップに対する切り込み量ｔ０をそれぞれ１．０ｍｍ及び２．０ｍｍとし、パンチ３０の速度Ｖを５．８ｍｍ／ｓとして切削鍛造を行った。なお、切削鍛造で使用したダイ２０は、しごき加工で使用したダイと同じであり、切り込み量ｔ０＝１．０ｍｍの場合、直径が６２ｍｍのパンチ３０及び直径が６３．６６ｍｍのダイ２０を使用した。また、カウンタパンチ４０は、直径６０ｍｍのものを使用した。カウンタパンチ４０の背圧は、０．０５としている。パンチ３０は、底部１２の厚さ以上であって、周壁１４の高さ以下の範囲内で移動させた。
【０１１２】
なお、従来の剪断加工（抜き加工）において、パンチは、板材に当接した状態からその板材の厚さ以上で移動させているが、パンチに押された底部は破断する。これに対して本実施例では底部は破断することなく、パンチの移動とともに、周壁の高さの範囲内で移動するところが異なる。
【０１１３】
また、従来の半抜き加工では、パンチは、板材に当接した状態からその板材の厚さを超えない移動量で移動させている。これに対して本実施例では底部は、パンチの移動とともに、周壁の高さの範囲内で移動するところが異なる。
【０１１４】
この切削鍛造により、底部１２の周縁部における内面及び外面の曲率半径を０．１ｍｍにする。この切削鍛造によって、底部１２を構成する材料を欠陥なく自由に移動させることができた。ひずみゲージでパンチ３０の荷重を計測したところ、加工に必要なパンチ３０の押圧力ｐ／Ｃは、金属材料１０の塑性係数の０．３倍程度であった。
【０１１５】
上記のように形成された精密鍛造品を高さ方向に切断して、底部１２と周壁１４の断面を撮影した写真が図９（ａ）及び図９（ｂ）である。
【０１１６】
図９（ａ）には、図９（ｂ）において点線で明確に示すように、切削鍛造によって剪断変形を受けた部分の鍛流線Ｗを示す線が現れている。この鍛流線Ｗは本切削鍛造法に特有なものであって、この鍛流線Ｗを消すには、精密鍛造品の熱処理が必要となり、大きなコストがかかる。また、従来例の図２３及び図２４と、本例の図９（ａ）及び図９（ｂ）とを比較すると、従来例では、鍛流線Ｗはないことが認められる。
【０１１７】
また、図１０には、上記のように形成された精密鍛造品の断面において、剪断変形があった剪断領域（図９（ｂ）において鍛流線Ｗよりも左側の底部１２の領域）及びその周囲の領域の複数の箇所におけるビッカース硬度を測定した結果が示されている。数値はビッカース硬度を示している。図１０に示すように、剪断領域のビッカース硬度は、精密鍛造品の周壁１４の外面に近い部分よりも２倍ほど高い値となっており、剪断領域は周辺領域よりも硬くなっている。
【０１１８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の精密鍛造装置及び精密鍛造品を図１１（ａ）〜図１１（ｄ）、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を参照して説明する。なお、本実施形態を含めた以下の各実施形態では、各図において、第１実施形態の構成と同一または相当する構成の部位については、同一符号を付す。
【０１１９】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、本実施形態の加工前の金属材料１０は、第１実施形態と同様に円筒状の周壁１４と、周壁１４の下部と一体に連結された底部１２Ａとを備えている。ただし、第１実施形態の底部１２は、軸心方向と交差する方向、すなわち、径方向に延設されていて、平板状に形成されていたが、本実施形態の底部１２Ａは、外面が球面の一部である凹面となっているとともに内面が球面の一部である凸面となっているところが異なっている。
【０１２０】
なお、底部１２Ａは、図１１（ｂ）に二点鎖線で示すように、外面が球面の一部である凸面となり内面が球面の一部である凹面となるように形成されていてもよい。
【０１２１】
或いは、図示はしないが、底部１２Ａの内外両面がともに球面の一部である凹面、または、ともに球面の一部である凸面となっていてもよい。すなわち、底面１２Ａの平面形状及び断面形状は限定されない。
【０１２２】
本実施形態で使用する精密鍛造装置５０について説明する。
【０１２３】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、精密鍛造装置５０は、第１実施形態と同様にダイ孔２２を有するダイ２０、パンチ３０、ストッパ２４、及びカウンタパンチ４０を備えている。
【０１２４】
第１実施形態では、パンチ３０の加工端面３１が平坦状に形成されている。これに対し、本実施形態では、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、パンチ３０の加工端面３１が、金属材料１０の底部１２Ａの外面に沿うように凸面に形成されている。すなわち、図１２（ａ）に示すように、底部１２Ａの外面の凹面に沿うように、加工端面３１が球面の一部である凸面となっている。
【０１２５】
そして、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、パンチ３０の加工端面３１の縁部の全周に切刃３２が形成されている。前記切刃３２は、第１実施形態と同様に金属材料１０の底部１２Ａ（１２Ｂ）を切削した際に生ずる連続した切りくずをパンチ３０の中央部（軸心）に向かって移動させるように形成されている。他の構成は第１実施形態と同様である。
【０１２６】
第２実施形態における精密鍛造法は、第１実施形態と同様であるため、第１ステップを図１２（ａ）で図示し、第２ステップを図１２（ｂ）で図示して、その詳細説明に代えるものとする。
【０１２７】
図１１（ｃ）は加工後の精密鍛造品の斜視図であり、図１１（ｄ）は加工後の精密鍛造品の縦断面図である。なお、図１１（ｄ）において、二点鎖線で示す底部１２Ｂは、図１１（ｂ）に二点鎖線で示す底部１２Ａを有する加工前の金属材料１０を加工することによって得られた精密鍛造品の底部１２Ｂである。この場合は、図示はしないが、パンチ３０の加工端面３１は、金属材料１０の底部１２Ａの外面に沿うように凹面に形成されている。
【０１２８】
本実施形態においても、第１実施形態の（１）〜（８）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の精密鍛造装置及び精密鍛造品を図１３（ａ）〜図１３（ｄ）、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）を参照して説明する。
【０１３０】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、本実施形態の加工前の金属材料１０は、第１実施形態と同様に円筒状の周壁１４と、周壁１４の一端側の開口を閉塞するように周壁１４と一体に連結された頂壁１５と、周壁１４の他端の外周面に一体に連結されて径方向外側に延びる外向きフランジ１７Ａとを備えている。周壁１４は、その軸心方向である第１方向に延設されている。フランジ１７Ａは、軸心方向と交差する方向、すなわち、径方向に延設されていて、平板状に形成されている。
【０１３１】
なお、頂壁１５は、軸心方向と交差する方向、すなわち、径方向に延設されていて、平板状に形成されているが、平板状に限定するものではなく、外面が球面の一部である凹面となっているとともに内面が球面の一部である凸面となっていてもよい。また、逆に頂壁１５は、外面が球面の一部である凸面となっているとともに内面が球面の一部である凹面となっていてもよい。或いは、図示はしないが、頂壁１５の内外両面がともに球面の一部である凹面、または、ともに球面の一部である凸面となっていてもよい。なわち、頂壁１５の平面形状及び断面形状は限定されない。
【０１３２】
本実施形態で使用する精密鍛造装置５０について説明する。
【０１３３】
図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、精密鍛造装置５０は、ダイ孔２２を有するダイ２０、パンチ３０、ストッパ２４、ノックアウト２５及びカウンタパンチ４０を備えている。ダイ孔２２の横断面形状は、円形としているが、限定するものではなく、他の形状にしてもよい。また、ダイ孔２２の横断面形状は、フランジ１７Ａの外形形状に合致した形状にしたり、合致しない形状としてもよい。フランジ１７Ａは、ダイ孔２２の内面が合致しない場合では、少なくとも一部が面接触する形状であればよい。本実施形態では、フランジ１７Ａは、全体がダイ孔２２の内面と面接触するように形状が合致する形状とされている。
【０１３４】
図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、パンチ３０は、円筒状に形成されている。パンチ３０の外径はダイ孔２２の内径と同一であり、パンチ３０の内周側の端縁には切刃３２が形成されている。切刃３２は、金属材料１０の周壁１４を切削した際に生ずる連続した切りくずを径方向外側に向かって移動させるように形成されている。
【０１３５】
パンチ３０の切刃３２は、その内径が周壁１４の内径よりも長く、かつ、周壁１４の外径よりも短くされていて、ダイ孔２２の軸心と同軸に配置されている。すなわち、切刃３２は、フランジ１７Ａがダイ孔２２の内面と面接触する側（外周面）よりも内側に形成されている。これにより、パンチ３０は、周壁１４の厚さ方向の一部及びフランジ１７Ａに対して対向して配置される。また、切刃３２は、周壁１４の厚さ方向の一部、すなわち、切刃３２の内周縁よりも径方向外側に存する周壁１４の外周側領域、に剪断変形を生じさせることが可能なように配置されている。
【０１３６】
ストッパ２４は、ダイ孔２２の軸心と同軸に配置され、図１４（ａ）に示すように、金属材料１０の頂壁１５の外形形状と合致するように横断面が円形状に形成されている。ストッパ２４は、切刃３２よりも径方向外側に存する周壁１４の外周側領域が剪断変形を生じる際に、頂壁１５の外面に当接するように配置される。なお、ストッパ２４は金属材料１０の切削加工時に金属材料１０を保持できればよい。そのため、ストッパ２４は、頂壁１５の外形形状と必ずしも合致しなくともよく、頂壁１５よりも径方向に長くても短くてもよく、また、断面形状が非円形であってもよい。
【０１３７】
ノックアウト２５は、断面円形の本体部２５ａと、本体部２５ａよりも小径の断面円形の嵌合部２５ｂとを有している。嵌合部２５ｂは、周壁１４の内部空間の直径と同一径を有していて、周壁１４内に着脱自在に嵌合されている。なお、金属材料１０の周壁１４が円筒状ではなく、断面が非円形である場合には、嵌合部２５ｂの断面形状は、周壁１４の内周面の断面形状に合致する断面形状とすればよい。
【０１３８】
本体部２５ａと嵌合部２５ｂとの間には係止段部２５ｃが形成されている。係止段部２５ｃは嵌合部２５ｂが周壁１４内に嵌合された際に周壁１４の端面に係止される。本体部２５ａは、切刃３２に近接するように外径が設定されている。パンチ３０が、ダイ孔２２を移動する際には、係止段部２５ｃに当接されている周壁１４の内周側領域がそのまま残ることが可能となっている。
【０１３９】
パンチ３０に対向するカウンタパンチ４０は、円筒状に形成されていて、金属材料１０の周壁１４及びダイ孔２２の内周面で囲まれる空間に侵入してフランジ１７Ａに当接するように配置される。また、カウンタパンチ４０には、図示しないエアシリンダー等により背圧が付与されて、カウンタパンチ４０は常時、フランジ１７Ａを押圧するようにされている。パンチ３０は第１パンチに相当し、カウンタパンチ４０は第２パンチに相当する。なお、カウンタパンチ４０は、必須ではなく、なくてもよい。
【０１４０】
次に、本実施形態の精密鍛造法を説明する。
【０１４１】
（第１ステップ）
図１４（ａ）に示すように、第１ステップでは、フランジ１７Ａ及び周壁１４を有する金属材料１０を精密鍛造装置５０のダイ２０のダイ孔２２内に配置するとともに、ストッパ２４に頂壁１５の外面を当接させる。この状態で、周壁１４はダイ孔２２のパンチ移動方向に沿って延びるように配置され、フランジ１７Ａはパンチ移動方向とは交差する方向に延びるように配置される。ここで、パンチ移動方向は周壁１４の軸心方向と一致する。また、フランジ１７Ａの外周面は、ダイ孔２２の内周面に面接触した状態となる。
【０１４２】
また、パンチ３０は、周壁１４の厚さ方向の一部、及びフランジ１７Ａに対して対向するようにダイ孔２２に配置される。パンチ３０に対向する周壁１４の厚さ方向の一部は、切刃３２の内周縁よりも径方向外側に位置する周壁１４の外周側領域である。
【０１４３】
（第２ステップ）
第２ステップでは、パンチ３０をフランジ１７Ａに向けて移動させて切刃３２により周壁１４を切削しながら押圧する。ここで、金属材料１０はストッパ２４により、パンチ３０の移動方向において保持された状態となっている。パンチ３０がフランジ１７Ａに最初に当接してからのパンチ３０の移動量は、フランジ１７Ａの厚さ以上であって、周壁１４の高さｈ（図１４（ａ）参照）未満の範囲である。
【０１４４】
ここで、パンチ３０がフランジ１７Ａを押圧して周壁１４の厚さ方向の一部を切刃３２により切削すると、パンチ３０の加工端面に形成された切刃３２が当たるフランジ１７Ａ（１７Ｂ）の接合線Ａと、フランジ１７Ａ（１７Ｂ）と周壁１４の外周面との間の接合線Ｂとの間に、切刃３２によって剪断変形が惹起される。なお、切削加工前のフランジは、符号“１７Ａ”で示され、加工中または加工後のフランジは符号“１７Ｂ”で示される。フランジ１７Ａは加工前突出壁に相当する。フランジ１７Ｂは加工後の突出壁に相当する。
【０１４５】
切刃３２の切り込みにより剪断された材料（切りくず）は、パンチ３０とカウンタパンチ４０との間のフランジ１７Ａ（節ともいう）に流入して、図１４（ａ）において、接合線Ａと接合線Ｂとの間に鍛流線Ｗが形成される。
【０１４６】
図１４（ｂ）は、フランジ１７Ｂが頂壁１５の外面と面一となるところで、切削加工が終了した図である。図１４（ｂ）に示すように、鍛流線Ｗは、符号“Ｂ”で示した部分から符号“Ａ”で示した部分に延びている。なお、図１４（ｂ）において、“Ｂ”の符号が付された部分は、フランジ１７Ｂが頂壁１５の外面と面一になる直前では、接合線Ｂとなっていた部分である。ここでフランジ１７Ｂが頂壁１５の外面と面一となった状態においても、接合線Ｂは痕跡として残る。接合線Ａが存在する側にあるフランジ１７Ｂの面は第１面に相当するとともに、第１面とは反対側のフランジ１７Ｂの面は第２面に相当する。
【０１４７】
フランジ１７Ａ、１７Ｂは、パンチ３０の移動方向とは交差する方向では、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように寸法が変化しないようにダイ２０により拘束されている。このため、パンチ３０による加工の進行にともない、前記材料（切りくず）が節に向かって圧縮されながら移動して節の厚さを増加させる。
【０１４８】
なお、カウンタパンチ４０に付与される背圧Ｆｂは、第１実施形態と同様にパンチ３０の押圧力Ｆに比して十分に小さい、すなわちＦｂ＜＜Ｆである。上記のように節の厚さが増加すると、カウンタパンチ４０は、図示しないエアシリンダー等から付与される付勢力（背圧）に抗して、後退する。
【０１４９】
また、図１４（ｂ）に示すように、パンチ３０がフランジ１７Ｂを押圧して移動すると、切刃３２よりも径方向内側にある周壁１４の部位、すなわち、ノックアウト２５の嵌合部２５ｂの外周面に面接触したはめあい領域はそのまま残存した状態となる。
【０１５０】
パンチ３０の切削加工が終了した後、ストッパ２４及びカウンタパンチ４０がダイ２０から離間し、そして、ノックアウト２５がストッパ２４に向けて移動されることにより、金属材料１０はダイ２０から離型される。
【０１５１】
この結果として、図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）に示すように、切削加工後の金属材料１０、すなわち精密鍛造品では、周壁１４の一端にあった加工前のフランジ１７Ａが周壁１４の他端へ移動してフランジ１７Ｂに変わっている。図１３（ｂ）及び図１３（ｄ）に示すように、加工後のフランジ１７Ｂの厚さは、加工前のフランジ１７Ａの厚さよりも厚くなっているとともに、周壁１４は加工後の厚さＫ１の方が、加工前の厚さＫ０よりも薄くなる。
【０１５２】
第３実施形態では、第２実施形態の（１）、（３）、（５）〜（７）と同様の作用効果を有するとともに、下記の特徴を有する。
【０１５３】
（１０）本実施形態の精密鍛造品は、軸心方向である第１方向に延設された周壁１４と、周壁１４から第１方向と交差する径方向である第２方向に延設されたフランジ１７Ｂとを有している。フランジ１７Ｂは、周壁１４とフランジ１７Ｂとの間の接合線Ａが存在する側にある第１面と、該第１面と反対側の第２面を有している。そして、精密鍛造品は、接合線Ａから第２面の接合線Ｂにまで延びる鍛流線Ｗを有する。この結果、この精密鍛造品を製造する場合には、過大な工具圧力が必要でない精密鍛造装置で製造することが可能となる。すなわち、本実施形態の精密鍛造品は少ない工具圧力で得られる。すなわち、本実施形態の精密鍛造品は精密鍛造における過大な工具圧力が回避された精密鍛造品である。また、切削加工における切りくずが分離されることなく、精密鍛造品の一部として生かされる。また、本精密鍛造品は、過大な工具圧力を必要としないことから、寸法が大きく、複雑な断面形状をもつ高強度材料製の中空部品とすることもできる。
【０１５４】
（１１）本実施形態の精密鍛造品は、壁部として、周回するように延びる周壁１４を有し、周壁１４の外面に形成された外向きフランジ１７Ｂを有する。この結果、周壁及びフランジを有する精密鍛造品として上記（１０）の作用効果を実現できる。
【０１５５】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の精密鍛造装置及び精密鍛造品を図１５（ａ）〜図１５（ｄ）、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）を参照して説明する。本実施形態は、第３実施形態とは、一部が異なるため、異なる構成を中心に説明する。
【０１５６】
図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示すように、本実施形態の加工前の金属材料１０は、同軸に配置された内筒６０と外筒６２とを備えていることにより、二重筒状をなしている。内筒６０の一端と外筒６２の一端とは、底部６４Ａにて一体に連結されている。内筒６０と外筒６２との間には、リング状の溝６３が形成されている。内筒６０は、周壁及び壁部に相当し、円筒状に形成されており、その軸心方向である第１方向に延設されている。図１６（ａ）に示すように、外筒６２は、円筒状に形成されており、その外径は、精密鍛造装置のダイ２０のダイ孔２２の内径と同一とされている。
【０１５７】
底部６４Ａは、前記軸心方向と交差する方向、すなわち、径方向に延設されていて、平板状に形成されている。
【０１５８】
なお、底部６４Ａは、軸心方向と交差する方向、すなわち、径方向に延設されていて、平板状に形成されているが、平板状に限定するものではない。内筒６０と外筒６２の断面形状は円形としているが、円形に限定するものではなく、他の形状であってもよい。
【０１５９】
本実施形態で使用する精密鍛造装置５０について説明する。
【０１６０】
図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すように、精密鍛造装置５０は、ダイ孔２２を有するダイ２０、パンチ３０、ストッパ２４、及びカウンタパンチ４０を備えている。ダイ孔２２の横断面形状は、円形としているが、限定するものではなく、外筒６２の外形形状の少なくとも一部に合致すればよい。
【０１６１】
図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すように、パンチ３０は、円筒状に形成されている。パンチ３０の外径はダイ孔２２の内径と同一であり、パンチ３０の内周側の端縁には切刃３２が形成されている。切刃３２は、金属材料１０の周壁６０を切削した際に生ずる連続した切りくずを径方向外側に向かって移動させるように形成されている。
【０１６２】
パンチ３０の切刃３２は、その内径が内筒６０の内径よりも長く、かつ、内筒６０の外径よりも短くされていて、ダイ孔２２の軸心と同軸に配置されている。これにより、パンチ３０は、内筒６０の厚さ方向の一部及び底部６４Ａに対して対向して配置される。また、切刃３２は、内筒６０の厚さ方向の一部、すなわち、切刃３２の内周縁よりも径方向外側に存する内筒６０の外周側領域に剪断変形を生じさせることが可能なように配置されている。なお、内筒６０の厚さ方向は、径方向と一致する。
【０１６３】
ストッパ２４は、ダイ孔２２の軸心と同軸に配置されて、図示しない固定部材にて固定されている。ストッパ２４は、図１６（ａ）に示すように、金属材料１０の内筒６０に嵌合する先端部と、内筒６０の端面に当接する段部２４ａと、を有する。
【０１６４】
パンチ３０に対向するカウンタパンチ４０は、円筒状に形成されている。カウンタパンチ４０は金属材料１０の内筒６０と外筒６２との間の溝６３に嵌合されていて、底部６４Ａに当接するように配置される。また、カウンタパンチ４０には、図示しないエアシリンダー等により背圧が付与されて、常時、底部６４Ａを押圧するようにされている。パンチ３０は第１パンチに相当し、カウンタパンチ４０は第２パンチに相当する。なお、カウンタパンチ４０は、なくてもよい。
【０１６５】
次に、本実施形態の精密鍛造法を説明する。
【０１６６】
（第１ステップ）
図１６（ａ）に示すように、第１ステップでは、金属材料１０を精密鍛造装置５０のダイ２０のダイ孔２２内に配置するとともに、ストッパ２４に内筒６０を嵌合して段部２４ａに対して内筒６０の端面を当接させる。この状態で、内筒６０は、ダイ孔２２のパンチ移動方向に沿って延びるように配置され、底部６４Ａはパンチ移動方向とは交差する方向に延びるように配置される。ここで、パンチ移動方向は内筒６０の軸心方向と一致する。また、底部６４Ａの外周面、すなわち、外筒６２の外周面は、ダイ孔２２の内周面に面接触した状態となる。
【０１６７】
また、パンチ３０は、内筒６０の厚さ方向の一部、及び底部６４Ａに対して対向するようにダイ孔２２に配置される。パンチ３０に対向する内筒６０の厚さ方向の一部は、切刃３２の内周縁よりも径方向外側に位置する内筒６０の外周側領域である。
【０１６８】
（第２ステップ）
第２ステップでは、パンチ３０を底部６４Ａに向けて移動させて切刃３２により内筒６０を切削しながら押圧する。ここで、金属材料１０はストッパ２４により、パンチ３０の移動方向において保持された状態となっている。パンチ３０が底部６４Ａに最初に当接してからのパンチ３０の移動量は、底部６４Ａの厚さ以上であって、内筒６０の高さ未満の範囲である。
【０１６９】
ここで、パンチ３０が底部６４Ａを押圧して内筒６０の厚さ方向の一部を切刃３２により切削すると、パンチ３０の加工端面に形成された切刃３２が当たる底部６４Ａ（６４Ｂ）の接合線Ａと、底部６４Ａ（６４Ｂ）と内筒６０の外周面との間の接合線Ｂとの間に、切刃３２によって剪断変形が惹起される。なお、切削加工前の底部は、符号“６４Ａ”で示され、加工中または加工後のフランジは符号“６４Ｂ”で示される。底部６４Ａは加工前突出壁に相当する。底部６４Ｂは加工後の突出壁に相当する。
【０１７０】
切刃３２の切り込みにより剪断された材料（切りくず）は、パンチ３０とカウンタパンチ４０との間の底部６４Ａ（節ともいう）に流入して、図１６（ａ）において、接合線Ａと接合線Ｂとの間に鍛流線Ｗが形成される。
【０１７１】
接合線Ｂが存在する側にある底部６４Ａ（６４Ｂ）の面は第１面に相当するとともに、第１面とは反対側の底部６４Ａ（６４Ｂ）の面は第２面に相当する。図１６（ｂ）は、切削加工が終了した図である。図１６（ｂ）に示すように、鍛流線Ｗは、第１面の符号“Ｂ”で示した部分から第２面の符号”Ａ”で示した部分に延びている。
【０１７２】
底部６４Ａ、６４Ｂは、パンチ３０の移動方向とは交差する方向では、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように寸法が変化しないようにダイ２０により拘束されている。このため、パンチ３０による加工の進行にともない、前記材料（切りくず）が節に向かって圧縮されながら移動して節の厚さを増加させる。
【０１７３】
なお、カウンタパンチ４０に付与される背圧Ｆｂは、第１実施形態と同様にパンチ３０の押圧力Ｆに比して十分に小さい、すなわちＦｂ＜＜Ｆである。上記のように節の厚さが増加すると、カウンタパンチ４０は、図示しないエアシリンダー等から付与される付勢力（背圧）に抗して、後退する。
【０１７４】
また、図１６（ｂ）に示すように、パンチ３０が底部６４Ｂを押圧して移動すると、切刃３２よりも径方向内側にある内筒６０の部位はそのまま残存した状態となる。
【０１７５】
この結果として、図１５（ｃ）及び図１５（ｄ）に示すように、切削加工後の金属材料１０、すなわち精密鍛造品では、内筒６０の一端にあった加工前の底部６４Ａが内筒６０の他端に向かって移動して底部６４Ｂに変わっている。図１５（ｂ）及び図１５（ｄ）に示すように、加工後の底部６４Ｂの厚さは、加工前の底部６４Ａの厚さよりも厚くなっているとともに、内筒６０の切削対象部位は、加工後の厚さＫ１の方が、加工前の厚さＫ０よりも薄くなる。
【０１７６】
第４実施形態では、第３実施形態と同様の作用効果を有する。
【０１７７】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態を図１７（ａ）〜図１７（ｄ）を参照して説明する。
【０１７８】
本実施形態の加工前の金属材料１０は、図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様に円筒状の周壁１４と、周壁１４の下部と一体に連結された底部１２Ａとを備えている。
【０１７９】
本実施形態で使用する精密鍛造装置５０は、第１実施形態で説明した精密鍛造装置５０と比較して、切刃３２の形状が異なっている。第１実施形態ではパンチ３０の加工端面３１は、平坦状に形成され、パンチ３０が平面視された場合、加工端面３１の縁部の全周には、円形の切刃３２が形成されていた。これに対し、本実施形態では、パンチ３０の加工端面３１は、平坦状に形成され、パンチ３０が平面視された場合、加工端面３１の縁部の全周には、周方向に交互に配置された凹部と凸部とを含む切刃３２が形成されている。精密鍛造装置５０のパンチ３０の切刃３２の構成を除く、他の構成は、第１実施形態と同様である。切刃３２は、交互に凹部と凸部とが配置された形状に限定されず、他の形状であってもよい。
【０１８０】
第５施形態における精密鍛造法は、第１実施形態と同様であるため、第１ステップを図１（ａ）で図示し、第２ステップを図１（ｂ）、図１（ｃ）で図示して、その詳細説明に代えるものとする。
【０１８１】
図１７（ｃ）は加工後の精密鍛造品の斜視図であり、図１７（ｄ）は加工後の精密鍛造品の縦断面図である。図１７（ｃ）、図１７（ｄ）に示すように、金属材料１０の周壁１４の加工された端部側の内周面には、パンチ３０の切刃３２により、凸部１４ａ及び凹部１４ｂが周方向に交互に配置される。また、図１７（ｄ）に示すように、接合線Ａと接合線Ｂとの間には、鍛流線Ｗが形成される。
【０１８２】
図１７（ｂ）及び図１７（ｄ）に示すように、加工後の底部１２Ｂの厚さは、加工前の底部１２Ａの厚さよりも厚くなっているとともに、周壁１４の切削対象部位は、加工後の厚さＫ１の方が、加工前の厚さＫ０よりも薄くなる。
【０１８３】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態を図１８（ａ）〜図１８（ｄ）を参照して説明する。
【０１８４】
本実施形態の加工前の金属材料１０は、図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様に円筒状の周壁１４と、周壁１４の下部と一体に連結された底部１２Ａとを備えている。
【０１８５】
第１実施形態では、底部１２Ａは、全体が平板状に形成されていたが、本実施形態では、底部１２Ａの中央領域は、周壁１４が延出する方向に膨出されて図１８（ｂ）で見た場合には、頂壁を有する筒状体である膨出部１９が形成されている。膨出部１９は、断面円形状に形成されていて、周壁１４と同軸に配置されている。膨出部１９と周壁１４との間には円形リング状の溝１９ａが形成されている。
【０１８６】
本実施形態で使用する精密鍛造装置５０は、図示はしないが、第１実施形態で説明した精密鍛造装置５０と同様に構成されているため、説明を省略する。
【０１８７】
第６実施形態における精密鍛造法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。図１８（ｃ）は加工後の精密鍛造品の斜視図であり、図１８（ｄ）は加工後の精密鍛造品の縦断面図である。
【０１８８】
上記精密鍛造装置による切削鍛造の結果として、図１８（ｃ）及び図１８（ｄ）に示すように、切削加工後の金属材料１０、すなわち精密鍛造品では、周壁１４の一端にあった加工前の底部１２Ａが周壁１４の他端に向かって移動して底部１２Ｂに変わっている。図１８（ｂ）及び図１８（ｄ）に示すように、加工後の底部１２Ｂの厚さは、加工前の底部１２Ａの厚さよりも厚くなっているとともに、周壁１４の切削対象部位は、加工後の厚さＫ１の方が、加工前の厚さＫ０よりも薄くなる。
【０１８９】
第６実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果を有する
（第７実施形態）
次に、第７実施形態の精密鍛造装置及び精密鍛造品を図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）を参照して説明する。
【０１９０】
図１９（ａ）に示すように、加工前の金属材料１０は、四角板状の壁部１１４と、壁部１１４の下部と一体に連結された四角板状の加工前突出壁１１２Ａと、を有し、断面Ｌ字状となっている。すなわち、加工前突出壁１１２Ａは、壁部１１４から壁部１１４の高さ方向とは交差する方向である直交方向に延びている。壁部１１４は、平板状の壁部に相当する。高さ方向は、第１方向に相当する。また、前記高さ方向とは交差する方向である直交方向は第２方向に相当する。なお、以下の説明において、加工前突出壁は符号“１１２Ａ”で示され、加工中または加工後の突出壁は符号“１１２Ｂ”で示される。
【０１９１】
本実施形態で使用する精密鍛造装置５０について説明する。
【０１９２】
図２０（ａ）、図２０（ｂ）に示すように、精密鍛造装置５０は、ダイ孔２２を有するダイ２０、パンチ３０、ストッパ２４、及びカウンタパンチ４０を備えている。
【０１９３】
ダイ孔２２は、加工前突出壁１１２Ａが嵌合可能なように、横断面が長方形状、すなわち、四角形状に形成されている。ダイ孔２２は、その横断面形状である長方形の長辺に対応する、互いに対向する２つの内面２２ａ、２２ｂを有する。第１内面２２ａは、パンチ３２及びカウンタパンチ４０の一側面に対して摺接されるとともに、第２内面２２ｂは、パンチ３２及びカウンタパンチ４０の他側面とは離間される。
【０１９４】
ストッパ２４は、角柱状に形成されていて、壁部１１４に当接するようにダイ２０に固定されている。なお、ストッパ２４は、ダイ２０と一体に形成された係止段部であってもよい。
【０１９５】
図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、パンチ３０は、板状に形成されている。パンチ３０の加工端面は平坦状に形成され、ダイ孔２２の第２内面２２ｂに対向する加工端面の縁部には切刃３２が形成されている。切刃３２は、図２０（ａ）において、紙面から直交する方向に延びている。ダイ孔２２の第２内面２２ｂに対して、間隙Ｓを有するように離間して配置されている。切刃３２は、金属材料１０の壁部１１４を切削した際に生ずる連続した切りくずを内面２２ａに向かって移動させるように形成されている。
【０１９６】
パンチ３０が、ダイ孔２２を移動する際には、パンチ３０と第２内面２２ｂとの間の間隙Ｓ内に、切刃３２よりも内面２２ｂの近くに位置する金属材料１０の部位がそのまま残ることが可能となっている。
【０１９７】
パンチ３０に対向するカウンタパンチ４０は、前記金属材料１０の壁部１１４、加工前突出壁１１２Ａ及び第１内面２２ａ等で囲まれる空間に当接するように配置される。カウンタパンチ４０には、図示しないエアシリンダー等により背圧が付与されて、カウンタパンチ４０は常時、突出壁１１２Ａを押圧するようにされている。なお、カウンタパンチ４０は、なくてもよい。
【０１９８】
次に、本実施形態の精密鍛造法を説明する。
【０１９９】
（第１ステップ）
図２０（ａ）に示すように、第１ステップでは、加工前突出壁１１２Ａ及び壁部１１４を有する金属材料１０をダイ２０のダイ孔２２内に配置するとともに、ストッパ２４に壁部１１４を当接させる。この状態で、壁部１１４は、ダイ孔２２のパンチ移動方向に沿って延びるように配置され、加工前突出壁１１２Ａはパンチ移動方向とは交差する方向に延びるように配置される。ここで、パンチ移動方向は壁部１１４の高さ方向と一致する。また、加工前突出壁１１２Ａの端面は、ダイ孔２２の第１内面２２ａに面接触した状態となる。
【０２００】
また、パンチ３０は、加工前突出壁１１２Ａ、及び壁部１１４の厚さ方向の一部に対して対向するようにダイ孔２２に配置される。
【０２０１】
（第２ステップ）
第２ステップでは、パンチ３０を加工前突出壁１１２Ａに向けて移動させて切刃３２により壁部１１４を切削しながら押圧する。ここで、金属材料１０はストッパ２４により、パンチ３０の移動方向において保持された状態となっている。パンチ３０が加工前突出壁１１２Ａに最初に当接してからのパンチ３０の移動量は、壁部１１４の高さ未満の範囲である。
【０２０２】
ここで、パンチ３０が加工前突出壁１１２Ａ（１１２Ｂ）を押圧して壁部１１４の厚さ方向の一部を切刃３２により切削すると、パンチ３０の切刃３２が当たる突出壁１１２Ａ（１１２Ｂ）の接合線Ａと、突出壁１１２Ａ（１１２Ｂ）と壁部１１４との間の接合線Ｂとの間に、切刃３２によって剪断変形が惹起される。なお、図２０（ａ）において、切り刃３２が紙面から直交する方向に延びているため、本実施形態の接合線Ａ、Ｂは直線となる。
【０２０３】
切刃３２の切り込みにより剪断された材料（切りくず）は、パンチ３０とカウンタパンチ４０との間の突出壁１１２Ａ（１１２Ｂ）（節ともいう）に流入して、図２０（ｂ）において、接合線Ａと接合線Ｂとの間に鍛流線Ｗが形成される。接合線Ｂが存在する側にある突出壁１１２Ａ（１１２Ｂ）の面は第１面に相当するとともに、第１面とは反対側の突出壁１１２Ａ（１１２Ｂ）の面は第２面に相当する。図２０（ｂ）に示すように、鍛流線Ｗは、第１面の符号“Ｂ”で示した部分から第２面の符号“Ａ”で示した部分に延びている。
【０２０４】
加工前突出壁１１２Ａ（加工後の突出壁１１２Ｂ）は、パンチ３０の移動方向とは交差する方向では、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すようにダイ２０により寸法が変化しないように拘束されている。このため、パンチ３０による加工の進行にともない、前記材料（切りくず）が節に向かって圧縮されながら移動して節の厚さを増加させる。
【０２０５】
なお、カウンタパンチ４０に付与される背圧Ｆｂは、第１実施形態と同様にパンチ３０の押圧力Ｆに比して十分に小さい、すなわちＦｂ＜＜Ｆである。上記のように節の厚さが増加すると、カウンタパンチ４０は、図示しないエアシリンダー等から付与される付勢力（背圧）に抗して、後退する。
【０２０６】
この結果として、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、切削加工後の金属材料１０、すなわち精密鍛造品では、壁部１１４の一端にあった加工前突出壁１１２Ａが壁部１１４の他端に向かって移動して突出壁１１２Ｂに変わっている。
【０２０７】
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、加工後の突出壁１１２Ｂの厚さは、加工前突出壁１１２Ａの厚さよりも厚くなっている。
【０２０８】
第７実施形態では、壁部１１４は、平板状としたが、第１方向と直交する横断面で見た場合、屈曲して形成されていてもよい。この場合、パンチ３０の切刃３２は、壁部１１４の屈曲に合わせた形状とすることが好ましい。
【０２０９】
（第８実施形態）
次に、第８実施形態の精密鍛造装置及び精密鍛造品を図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）を参照して説明する。
【０２１０】
図２１（ａ）に示すように、本実施形態の加工前の金属材料１０は、半円リング状の壁部１１４と、壁部１１４の基端の外周面と一体に連結されて、放射方向に延出された半円リング状のフランジ１２０Ａとを備えている。すなわち、フランジ１２０Ａは、壁部１１４に対して壁部１１４の高さ方向とは交差する放射方向に張り出されている。フランジ１２０Ａは外向きフランジに相当する。壁部１１４は、湾曲された壁部に相当する。壁部１１４は、横断面視した場合、半円リング状としているが、半円リング状に限定するものではなく、Ｃ状等の他の円弧状や、或いは、曲率半径が周方向において、変化する形状であってもよい。本実施形態において、壁部１１４の高さ方向が、第１方向に相当する。また、放射方向は第２方向に相当する。
【０２１１】
本実施形態で使用する精密鍛造装置５０について説明する。
【０２１２】
図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示すように、精密鍛造装置５０は、ダイ孔２２を有するダイ２０、パンチ３０、ストッパ２４、及びカウンタパンチ４０を備えている。
【０２１３】
ダイ孔２２は、平坦面である第１内面２２ａと、凹曲面である第２内面２２ｂとにより形成され、横断面が半円形状となっており、フランジ１２０Ａが嵌合可能となっている。パンチ３０及び切刃３２は、半円リング状に形成されていて、外側の曲率半径は第２内面２２ｂと同一とされて、第２内面２２ｂに対して摺接可能に面接触されている。パンチ３０の加工端面の径方向の長さは、フランジ１２０Ａの壁部１１４からの張出し量よりも長くされるとともに、フランジ１２０Ａの張り出し量と壁部１１４の径方向の厚さの合計値よりも短くされている。パンチ３０の加工端面の内側縁の全体には、切刃３２が形成されている。
【０２１４】
カウンタパンチ４０は、半円リング状に形成されていて、外側の曲率半径は第２内面２２ｂと同一とされて、第２内面２２ｂに対して摺接可能に面接触されている。カウンタパンチ４０の内側の曲率半径は壁部１１４の外面の曲率半径と同一とされて、該外面に対して摺接可能に面接触されている。カウンタパンチ４０のパンチ３０と対向する端面は、平面に形成されてフランジ１２０Ａに当接されている。
【０２１５】
カウンタパンチ４０の径方向の幅は、フランジ１２０Ａの壁部１１４からの張出し量と同じである。
【０２１６】
パンチ３０は第１内面２２ａとは離間して配置されるとともに、切刃３２と第１内面２２ａとの間には間隙Ｓが形成される。ストッパ２４は、ダイ２０に対して固定されている。ストッパ２４は、平坦面である側面２４ｄと凸曲面である側面２４ｅとを有し、横断面が半円形状に形成されている。ストッパ２４は、本体部２４ｈと先端部２４ｇとを有する。先端部２４ｇにおける側面２４ｅの半径は本体部２４ｈにおける側面２４ｅの半径よりも小径となっており、本体部２４ｈと先端部２４ｇとの間には係止段部２４ｆが形成されている。
【０２１７】
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように係止段部２４ｆは、壁部１１４の先端面に当接している。ストッパ２４の本体部２４ｈの側面２４ｅは、カウンタパンチ４０と摺接可能に面接触されている。また、ストッパ２４の先端部２４ｇの側面２４ｅは壁部１１４の内面に対して面接触されている。ストッパ２４の側面２４ｄの全体は第１内面２２ａに面接触している。
【０２１８】
本実施形態の精密鍛造法及び効果は、第７実施形態で説明した精密鍛造法の記載中、「加工前突出壁１１２Ａ」を「フランジ１２０Ａ」に、「加工後の突出壁１１２Ｂ」を「フランジ１２０Ｂ」に、「図２０」を「図２２」に、「図１９」を「図２１」に、「１１２Ａ」を「１２０Ａ」に、「１１２Ｂ」を「１２０Ｂ」にそれぞれ読み替えればよいため、説明を省略する。フランジ１２０Ａは加工前突出壁に相当する。また、本実施形態のパンチ３０の切刃３２が半円リング状となるため、接合線Ａ、Ｂは半円リング状である。
【０２１９】
なお、前述の説明では、加工後のフランジ１２０Ｂは、壁部１１４の高さ方向において、壁部１１４の中央部よりも基端寄りに位置するようにしたが、図２１（ｃ）に示すように、壁部１１４の高さ方向の上端部に位置するようにしてもよい。
【０２２０】
また、外向きフランジが設けられた第８実施形態において、外向きフランジの代わりに内向きフランジを設けてもよい。
【符号の説明】
【０２２１】
１０…金属材料、１２Ａ、１２Ｂ…底部、１４…周壁、１６…空間、
２０…ダイ、２２…ダイ孔、２４…ストッパ、３０…パンチ、
３２…切刃、４０…カウンタパンチ、５０…精密鍛造装置、
Ａ、Ｂ…接合線、Ｗ…鍛流線。
【図１】
2020218377.tif 000005
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月24日(2020.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチ（３０）の移動方向に沿って延びる壁部（１４，６０，１１４）と、該壁部（１４，６０，１１４）から前記移動方向と交差する方向に延出された加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）と、を有する金属材料（１０）を、ダイ（２０）のダイ孔（２２）内に配置して前記パンチ（３０）の移動により、前記金属材料（１０）を鍛造することを含む精密鍛造法であって、
加工端面（３１）と前記加工端面の縁部に形成された切刃（３２）とを有する前記パンチ（３０）を、前記金属材料（１０）の前記壁部（１４，６０，１１４）の厚さ方向の一部及び前記加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）に対向するように、前記ダイ孔（２２）に配置する第１ステップと、
前記金属材料（１０）を前記パンチ（３０）の移動方向において保持し、かつ、前記加工前突出壁の前記交差方向の長さを保持した状態で、前記パンチ（３０）を前記壁部（１４，６０，１１４）の高さの範囲内で移動させ、それによって、前記壁部（１４，６０，１１４）の厚さ方向の一部を前記パンチ（３０）の移動経路上において前記切刃（３２）によって切り込むとともに、その切り込まれた部分を前記加工前突出壁の方向へ移動させるように前記切り込まれた部分に剪断変形を起こさせる第２ステップと、を含む
精密鍛造法。
【請求項２】
請求項１に記載の精密鍛造法において、
前記第１ステップは、
前記壁部（１４，６０，１１４）が前記ダイ孔（２２）の内面に少なくとも一部が面接触するはめあい領域を有し、かつ、前記加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）は前記はめあい領域の反対側に有する前記金属材料（１０）を、前記ダイ孔（２２）内に配置すること、および
前記パンチ（３０）の切刃（３２）が前記ダイ孔（２２）の内面から少なくとも前記壁部の厚さより小さく離間して配置されること、を含み、
前記第２ステップは、前記壁部（１４，６０，１１４）のはめあい領域が残存するように前記金属材料を前記切刃（３２）によって切り込むことを含む精密鍛造法。
【請求項３】
請求項１に記載の精密鍛造法において、
前記第１ステップは、
前記壁部（１４，６０，１１４）が前記ダイ孔（２２）の内面から離間し、かつ、前記加工前突出壁（１７Ａ）が前記ダイ孔（２２）の内面に少なくとも一部が面接触するように、前記金属材料（１０）を前記ダイ孔（２２）内に配置すること、および、前記切刃（３２）が前記面接触する側より内側に形成されていること、を含む精密鍛造法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の精密鍛造法において、
前記パンチ（３０）は第１パンチであり、
前記第１ステップは、第２パンチ（４０）を、前記加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）を挟んで前記第１パンチとは反対側に配置することを含み、
第２ステップは、前記第２パンチ（４０）を、第１パンチ（３０）の前記移動方向への移動に追従して移動させることを含む精密鍛造法。
【請求項５】
前記壁部は周壁であり、
前記パンチの前記周壁に対する切り込み量をｔ０としたとき、前記パンチの前記交差方向における長さは、前記周壁の内径よりも２ｔ０ｍｍ大きく、
前記加工前突出壁の厚さｔｃ０は０．１ｍｍ≦ｔｃ０≦２０ｍｍを満たし、
前記周壁と前記加工前突出壁との間の接合線（Ｂ）であって、前記加工前突出壁を挟んで前記パンチとは反対側に位置する接合線（Ｂ）における曲率半径をｒｃｐとしたとき、ｒｃｐ／ｔｃ０＜２．０が成立し、
ｔ０／ｔｃ０が下記不等式（１）を満たすように前記金属材料が加工される請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の精密鍛造法。
ｔ０／ｔｃ０≧０．０５２ｒｃｐ／ｔｃ０＋０．２３  ……（１）
【請求項６】
前記壁部は周壁であり、
前記パンチの前記周壁に対する切り込み量をｔ０としたとき、前記パンチの前記交差方向における長さは、前記周壁の内径よりも２ｔ０ｍｍ大きく、
前記加工前突出壁の厚さｔｃ０は０．１ｍｍ≦ｔｃ０≦２０ｍｍを満たし、
前記周壁と前記加工前突出壁との間の接合線（Ｂ）であって、前記加工前突出壁を挟んで前記パンチとは反対側に位置する接合線（Ｂ）における曲率半径をｒｃｐとしたとき、ｒｃｐ／ｔｃ０≧２．０が成立し、
ｔ０／ｔｃ０が下記不等式（２）を満たすように前記金属材料が加工される請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の精密鍛造法。
ｔ０／ｔｃ０≧３．０ｒｃｐ／ｔｃ０−５．７  ……（２）
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の精密鍛造法において、
前記第２ステップは、前記金属材料（１０）を前記パンチ（３０）の移動方向において保持すべく、ストッパ（２４）を前記壁部（１４，６０，１１４）の先端面に当接させることを含む精密鍛造法。
【請求項８】
金属材料（１０）を鍛造する精密鍛造装置であって、前記精密鍛造装置は、
前記金属材料（１０）が配置されるように構成されたダイ孔（２２）を有するダイ（２０）と、
前記金属材料（１０）を鍛造するべく、前記ダイ孔（２２）内を移動するように構成されたパンチ（３０）と、を備え、
前記金属材料（１０）は、前記パンチ（３０）の移動方向に沿って延びる壁部（１４，６０，１１４）と、該壁部（１４，６０，１１４）から前記移動方向とは交差する方向に延出された加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）とを有し、
前記パンチ（３０）は、前記金属材料（１０）が前記ダイ孔（２２）内に配置されたとき、前記壁部（１４，６０，１１４）の厚さ方向の一部及び前記加工前突出壁（１２Ａ，１７Ａ，６４Ａ，１１２Ａ，１２０Ａ）に対して対向して配置され、
前記パンチ（３０）は、加工端面と、前記加工端面の縁部に形成された切刃（３２）と、を有しており、
前記切刃（３２）は、前記パンチ（３０）が前記壁部（１４，６０，１１４）の高さの範囲内で移動された際、前記壁部（１４，６０，１１４）の厚さ方向の一部を前記パンチ（３０）の移動経路上において切り込むとともに、その切り込まれた部分に剪断変形を起こさせるように構成される精密鍛造装置。
【請求項９】
前記パンチ（３０）が移動する際、前記壁部（１４，６０，１１４）の先端面に当接して、前記金属材料（１０）を前記パンチ（３０）の移動方向において保持するように構成されたストッパ（２４）をさらに備える請求項８に記載の精密鍛造装置。
【請求項１０】
第１方向に延設された壁部と、
前記壁部から前記第１方向と交差する第２方向に延設された加工後の突出壁であって、前記壁部と前記加工後の突出壁との間の接合線（Ａ）が存在する側にある第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有する加工後の突出壁と、
前記接合線（Ａ）から前記第２面の接合線（Ｂ）まで延びる鍛流線（Ｗ）と、を有し、
前記鍛流線（Ｗ）は、前記第１方向に沿った断面において、実質的に、２つの前記接合線（Ａ），（Ｂ）を結ぶ直線に沿って延びている精密鍛造品。
【請求項１１】
前記壁部が、周回するように延びる周壁であって、
前記加工後の突出壁が、前記周壁の内面に形成された内向きフランジまたは底部、或いは周壁の外面に形成された外向きフランジである請求項１０に記載の精密鍛造品。
【請求項１２】
前記壁部は、平板形状であるか、または前記第１方向と直交する横断面で見た場合、湾曲または屈曲している請求項１０に記載の精密鍛造品。
【国際調査報告】
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