模鍛曲軸的制造方法
【專利摘要】搭載于雙汽缸以上的往復(fù)式設(shè)備的模鍛曲軸的制造方法包括：鐓鍛工序，對在整個長度上截面積恒定的鋼坯進(jìn)行鐓鍛加工，使在從與曲軸的開頭的曲軸臂部相對應(yīng)的位置到與最末尾的曲軸臂部相對應(yīng)的位置的部分?jǐn)U大截面積而成的坯件成形；模鍛工序，對通過鐓鍛工序而成形的坯件進(jìn)行模鍛，使造形為曲軸的形狀的帶飛邊的鍛造件成形；以及模鍛切邊工序，從通過模鍛工序而成形的鍛造件上去除飛邊。由此，能夠使成品率提高，并且能夠?qū)⑺褂玫匿撆鞯慕孛娉叽缃y(tǒng)一為較小的截面尺寸。
【專利說明】模鍛曲軸的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用熱模鍛制造曲軸材料(以下稱為“模鍛曲軸”)的制造方法，特別是涉及一種搭載于雙汽缸以上的往復(fù)式設(shè)備(例:汽車用往復(fù)式發(fā)動機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、往復(fù)泵)的模鍛曲軸的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]曲軸為將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而獲得動力的往復(fù)式發(fā)動機(jī)的主要部件，大致區(qū)分為利用模鍛制造的曲軸、和利用鑄造制造的曲軸。在轎車、貨車、特殊作業(yè)車等汽車的發(fā)動機(jī)中，特別是在汽缸數(shù)為兩個以上的多汽缸發(fā)動機(jī)中，要求曲軸有較高的強(qiáng)度和剛性，因此，多使用模鍛曲軸。另外，在摩托車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶等的發(fā)動機(jī)中也應(yīng)用有模鍛曲軸。另外，在動力的傳遞與往復(fù)式發(fā)動機(jī)相反的、將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動的往復(fù)式壓縮機(jī)、往復(fù)泵等中也應(yīng)用有模鍛曲軸。
[0003]通常，例如專利文獻(xiàn)1、2所述，應(yīng)用于這些往復(fù)式設(shè)備的模鍛曲軸，以截面呈圓形或方形且在整個長度上截面積恒定的鋼坯為材料，依次經(jīng)過預(yù)成形、模鍛、模鍛切邊以及整形的各工序而制造。預(yù)成形工序包括輥軋成形和彎曲加工的各工序，模鍛工序包括粗鍛和精鍛的各工序。
[0004]圖1是示意性地表示以往的通常的模鍛曲軸的制造工序的圖。圖1所例示的曲軸1搭載于4汽缸發(fā)動機(jī)，由5個軸頸部J1?J5、4個銷部P1?P4、前端部Fr、凸緣部F1、以及分別連接軸頸部J1?J5和銷部P1?P4的8個曲軸臂部(以下簡稱為“臂部”)A1?A8構(gòu)成，為在8個臂部A1?A8上全部都具有平衡配重的4汽缸一 8個配重的曲軸。以下，在分別統(tǒng)稱軸頸部J1?J5、銷部P1?P4、以及臂部A1?A8時，其附圖標(biāo)記記為軸頸部為“.1”，銷部為叩”，臂部為1”。
[0005]在圖1所示的制造方法中，在利用感應(yīng)加熱爐、氣體氣氛加熱爐對預(yù)先切斷為預(yù)定長度的圖1的(a)所示的鋼坯2進(jìn)行加熱之后，進(jìn)行輥軋成形。在輥軋成形工序中，利用例如孔型輥軋制鋼坯2且使鋼坯2縮徑而將其體積分配在長度方向上，從而使成為中間件的輥軋坯件103成形(參照圖1的(b))。在彎曲成形工序中，將利用輥軋成形而獲得的輥軋坯件103在與長度方向成直角的方向上局部下壓而將其體積分配，使進(jìn)一步成為中間件的彎曲坯件104成形(參照圖1的(c))。
[0006]在粗鍛工序中，使用上下一對模具對通過彎曲成形而獲得的彎曲坯件104進(jìn)行壓力鍛造，使造型為曲軸(最終鍛造制品)的大致的形狀的鍛造件6成形(參照圖1的(d))。而且，在精鍛工序中，使用上下一對模具對通過粗鍛而獲得的粗鍛件6進(jìn)行壓力鍛造，使造型為與曲軸一致的形狀的鍛造件7成形(參照圖1的(e))。在進(jìn)行這些粗鍛和精鍛時，剩余材料作為飛邊自互相相對的模具的模具分割面之間流出。因此，粗鍛件6、精鍛件7在已造型的曲軸的周圍分別帶有飛邊6a、7a。
[0007]在模鍛切邊工序中，從上下利用模具將利用精鍛而獲得的帶有飛邊7a的精鍛件7保持，并且利用刀具類將飛邊7a沖切去除。由此，如圖1的(f)所示，能夠獲得模鍛曲軸1。在整形工序中，對去除了飛邊的模鍛曲軸1的重要部位、例如軸頸部J、銷部P、前端部Fr、凸緣部F1等這樣的軸部、視情況而定，將臂部A自上下利用模具略微加壓，而矯正為期望的尺寸形狀。由此，能夠制造模鍛曲軸。
[0008]圖1所示的制造工序并不限定于例示的4汽缸一 8個配重的曲軸，對于在8個臂部A中的開頭的臂部A1、最末尾的臂部A8、以及中央的兩個臂部A4、A5具有平衡配重的4汽缸一 4個配重的曲軸，制造工序也相同。另外，對于搭載于3汽缸發(fā)動機(jī)、直列6汽缸發(fā)動機(jī)、V型6汽缸發(fā)動機(jī)、8汽缸發(fā)動機(jī)等的曲軸，制造工序也相同。另外，在需要調(diào)整銷部的配置角度的情況下，在模鍛切邊工序之后，可追加扭轉(zhuǎn)工序。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)_0] 專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開平5 - 228574號公報
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開平8 - 24988號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

_3] 發(fā)明要解決的問題
[0014]如上所述，模鍛曲軸的制造工序包括預(yù)成形(輥軋成形和彎曲成形)、模鍛(粗鍛和精鍛)、模鍛切邊以及整形的各工序，通常將這些工序設(shè)為一系列地進(jìn)行的聯(lián)機(jī)工作，但也存在排除其中的預(yù)成形的情況。這是因?yàn)椋A(yù)成形中的輥軋成形所使用的輥設(shè)備為專用的設(shè)備，其構(gòu)造復(fù)雜且規(guī)模較大、且其安裝及管理需要巨大的成本。另外，預(yù)成形中的彎曲成形能夠利用進(jìn)行模鍛(粗鍛和精鍛)的沖壓設(shè)備來實(shí)施。
[0015]圖2為示意性地表示排除了預(yù)成形的情況下的模鍛曲軸的制造工序的圖。如圖2的(a)、圖2的(b)所示，在排除了預(yù)成形的情況下，對在整個長度上截面積恒定的鋼坯2直接進(jìn)行粗鍛地進(jìn)行模鍛。
[0016]通常，所使用的鋼坯的截面尺寸(圓鋼坯的情況:直徑，方鋼坯的情況:一條邊的長度)以與制造對象的曲軸的長度方向成直角的方向上的最大截面積、具體而言以具有平衡配重的臂部(配重)的截面積為基準(zhǔn)來決定。因此，在排除預(yù)成形地制造曲軸的情況下，在曲軸的截面積較小的兩端部分、即與前端部、凸緣部以及與前端部、凸緣部相鄰接的軸頸部相對應(yīng)的部分成品率極度降低。
[0017]另外，實(shí)際的鋼坯的截面尺寸被階梯式地分等級。因此，在排除預(yù)成形地制造曲軸的情況下，若由制造對象的曲軸的最大截面積所決定的鋼坯的理想截面尺寸在等級與等級之間，則不得不使用等級大于該理想的截面尺寸的鋼坯。例如，在使用圓鋼坯的情況下，直徑90mm的等級的次大的等級為直徑95mm，該情況下，若理想的截面尺寸為這兩個等級之間的直徑93_，則不得不采用較大等級的直徑95_的鋼坯。于是，成品率越發(fā)降低。
[0018]而且，曲軸的尺寸形狀根據(jù)發(fā)動機(jī)的種類而多種多樣。因此，鋼坯的截面尺寸因每個制造對象的曲軸的尺寸形狀而不同，從較小的尺寸到較大的尺寸覆蓋較大的范圍。而且，在利用感應(yīng)加熱爐對鋼坯進(jìn)行加熱的情況下，每次都需要根據(jù)所使用的鋼坯的截面尺寸準(zhǔn)備設(shè)置適當(dāng)?shù)拇笮〉碾姶啪€圈。
[0019]本發(fā)明即是鑒于上述問題而做成的，其目的在于提供一種能夠使成品率提高并且將所使用的鋼坯的截面尺寸統(tǒng)一為較小的尺寸的多汽缸往復(fù)式設(shè)備用的模鍛曲軸的制造方法。
[0020]用于解決問題的方案
[0021]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明人重點(diǎn)關(guān)注在模鍛曲軸的制造工序中有助于成品率的成形坯件的工序，并進(jìn)行了深入的研宄。其結(jié)果得知，以下工序是有效的，該工序是，通過在模鍛(粗鍛和精鍛)之前進(jìn)行將鋼坯在長度方向上壓縮的鐓鍛加工，使在兩端部分、即與曲軸的前端部、凸緣部以及與前端部、凸緣部相鄰接的軸頸部相對應(yīng)的部分維持鋼坯的截面尺寸且在除此以外的中間部分、即在從與曲軸的開頭的臂部相對應(yīng)的位置到與最末尾的臂部相對應(yīng)的位置的部分?jǐn)U大截面積而成的坯件成形(以下還稱為“鐓鍛坯件”)，并且對該鐓鍛坯件進(jìn)行模鍛。
[0022]本發(fā)明即是根據(jù)這樣的見解而完成的，其主旨在于下述的模鍛曲軸的制造方法。即，一種模鍛曲軸的制造方法，該模鍛曲軸搭載于多汽缸往復(fù)式設(shè)備，其特征在于，該模鍛曲軸的制造方法包括:鐓鍛工序，對在整個長度上截面積恒定的鋼坯進(jìn)行鐓鍛加工，使在上述曲軸的從與開頭的臂部相對應(yīng)的位置到與最末尾的臂部相對應(yīng)的位置為止的部分?jǐn)U大截面積而成的坯件成形；模鍛工序，對通過鐓鍛工序而成形的坯件進(jìn)行模鍛，使造形為上述曲軸的形狀的帶飛邊的鍛造件成形；以及模鍛切邊工序，從通過模鍛工序而成形的鍛造件上去除飛邊。
[0023]該模鍛曲軸的制造方法能夠應(yīng)用于上述曲軸為雙汽缸以上的多汽缸發(fā)動機(jī)用的情況。在上述曲軸具有以自身的中心軸線為中心的圓板狀的臂部的情況下，在上述鐓鍛工序中，在與曲軸的圓板狀的臂部相對應(yīng)的位置使上述坯件的截面積進(jìn)一步擴(kuò)大。
[0024]這些模鍛曲軸的制造方法還包括預(yù)成形工序，其在上述模鍛工序前，與上述曲軸的形狀相對應(yīng)地將上述坯件局部下壓，將上述坯件的體積分配在長度方向以及與長度方向成直角的方向中的至少長度方向上。
[0025]發(fā)明的效果
[0026]采用本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法，通過對截面尺寸小于由制造對象的曲軸的最大截面積所決定的理想的截面尺寸的鋼坯進(jìn)行鐓鍛加工，能夠使在制造對象的曲軸上的截面積較小的兩端部分確保截面積較小、且在制造對象的曲軸上的包括最大截面積的部分的中間部分?jǐn)U大為理想的截面積而成的鐓鍛坯件成形，對該鐓鍛坯件進(jìn)行模鍛，因此，能夠在曲軸的整個區(qū)域內(nèi)使成品率提高，能夠?qū)⑺褂玫匿撆鞯慕孛娉叽缃y(tǒng)一為較小的截面尺寸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是示意性地表示以往的通常的模鍛曲軸的制造工序的圖。
[0028]圖2是示意性地表示在排除了預(yù)成形的情況下的模鍛曲軸的制造工序的圖。
[0029]圖3是示意性地表示本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法的制造工序的一例的圖。
[0030]圖4是示意性地表示制造具有圓板狀的臂部的模鍛曲軸的情況的鐓鍛坯件及曲軸的各形狀的圖。
[0031]圖5是示意性地表示本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法的制造工序的變形例的圖。
[0032]圖6是示意性地表示本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法的鐓鍛加工的一例的圖。
[0033]圖7是示意性地表示本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法的鐓鍛加工的其他例子的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]以下，詳細(xì)說明本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法的實(shí)施方式。
[0035]圖3是示意性地表示本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法的制造工序的一例的圖。圖3所示的曲軸為4汽缸一 8個配重的曲軸，其以截面呈圓形或方形且在整個長度上截面積恒定的鋼坯2為材料，制造工序包括鐓鍛加工、模鍛(粗鍛和精鍛)、模鍛切邊以及整形的各工序。
[0036]在本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法中，利用感應(yīng)加熱爐、氣體氣氛加熱爐對圖3的
(a)所示的預(yù)先切斷為預(yù)定的長度的鋼坯2進(jìn)行加熱后，進(jìn)行鐓鍛加工。在鐓鍛工序中，詳細(xì)見后述，進(jìn)行在長度方向上壓縮鋼坯2的鐓鍛加工，使成為中間件的坯件3成形(參照圖3的(b))。該鐓鍛坯件3是如下結(jié)構(gòu):在兩端部分、即與曲軸1的前端部Fr、凸緣部F1以及與前端部Fr、凸緣部F1相鄰接的軸頸部Jl、J5相對應(yīng)的部分盡量維持鋼坯2的截面尺寸，在除此之外的中間部分、即從與曲軸1的開頭的臂部A1相對應(yīng)的位置到與最末尾的臂部A8相對應(yīng)的位置的部分使截面積擴(kuò)大。
[0037]通過鐓鍛加工使鐓鍛坯件3的中間部分的截面積擴(kuò)大，從而確保制造對象的曲軸1的臂部A的所需截面積。
[0038]在粗鍛工序中，使用上下一對模具對通過鐓鍛加工而獲得的鐓鍛坯件3進(jìn)行壓力鍛造，使造形為曲軸(最終鍛造制品)的大致的形狀的帶飛邊6a的鍛造件6成形(參照圖3的(c))。然后，在精鍛工序中，使用上下一對模具對通過粗鍛而獲得的粗鍛件6進(jìn)行壓力鍛造，使造形為與曲軸一致的形狀的帶飛邊7a的鍛造件7成形(參照圖3的(d))。
[0039]在模鍛切邊工序中，將通過精鍛而獲得的帶飛邊7a的精鍛件7從上下利用模具保持，并且利用刀具類沖切去除飛邊7a。由此，如圖3的(e)所示，獲得模鍛曲軸1。在整形工序中，將去除了飛邊的模鍛曲軸1的重要部位從上下利用模具略微沖壓，從而矯正為期望的尺寸形狀。由此，能夠制造模鍛曲軸。
[0040]根據(jù)這樣的本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法，例如，若使用圓鋼坯，在直徑90mm的等級的次大的等級是直徑95mm的情況下，即使由制造對象的曲軸的最大截面積所決定的理想的截面尺寸為這兩個等級之間的直徑93mm的情況下，通過采用較小等級的直徑90mm的鋼坯或使用更小等級的直徑85mm的鋼坯，且對該截面尺寸較小的鋼坯進(jìn)行鐓鍛加工，能夠使如下鐓鍛坯件成形，該鐓鍛坯件在制造對象的曲軸中的截面積較小的兩端部分確保截面積為較小，并且在制造對象的曲軸中的包括最大截面積的部分的中間部分?jǐn)U大為理想的截面積。由于對該鐓鍛坯件進(jìn)行模鍛，因此，能夠在曲軸的整個區(qū)域上提高成品率。
[0041]另外，所使用的鋼坯的截面尺寸不受到制造對象的曲軸的最大截面積的制約，因此，能夠統(tǒng)一為較小的截面尺寸。因此，在利用感應(yīng)加熱爐對鋼坯進(jìn)行加熱的情況下，還能夠?qū)⑺O(shè)置的電磁線圈統(tǒng)一為較小的尺寸。
[0042]圖3所示的制造工序并不限定于所例示的4汽缸一 8個配重的曲軸，也能夠使用4汽缸一 4個配重的曲軸，另外，也能夠應(yīng)用于被搭載于3汽缸發(fā)動機(jī)、直列6汽缸發(fā)動機(jī)、V型6汽缸發(fā)動機(jī)、8汽缸發(fā)動機(jī)等的曲軸。另外，該制造工序不僅能夠應(yīng)用于制造被搭載于汽車用發(fā)動機(jī)的曲軸，還能夠應(yīng)用于制造被搭載于摩托車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶等的發(fā)動機(jī)、以及往復(fù)式壓縮機(jī)、往復(fù)泵等這樣的所有的往復(fù)式設(shè)備的曲軸。另外，在需要調(diào)整銷部的配置角度的情況下，在模鍛切邊工序之后能夠追加扭轉(zhuǎn)工序。
[0043]本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法在曲軸為雙汽缸以上的多汽缸發(fā)動機(jī)用的情況下有用。另外，本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法適合于使用圓鋼坯的情況。這是因?yàn)橄啾扔诜戒撆鳎瑘A鋼坯在鐓鍛加工時穩(wěn)定地使截面積擴(kuò)大。
[0044]在此，存在為了防止振動和噪音而在汽車用發(fā)動機(jī)上設(shè)有平衡軸的情況。該平衡軸利用被安裝于曲軸的一個臂部的齒圈而驅(qū)動。該情況下，為了安裝齒圈，曲軸具有以自身的中心軸線為中心的圓板狀的臂部。該圓板狀的臂部很大程度地大于其他的臂部，在曲軸的各部中成為最大截面積。
[0045]在制造具有這樣的圓板狀的臂部的模鍛曲軸的情況下，也能夠利用上述圖3所示的制造工序進(jìn)行對應(yīng)。不過，在該情況下，在該制造工序中的鐓鍛工序中，能夠使鐓鍛坯件的中間部分的截面積在與圓板狀的臂部相對應(yīng)的位置進(jìn)一步擴(kuò)大。
[0046]圖4是示意性地表示在制造具有圓板狀的臂部的模鍛曲軸的情況下的鐓鍛坯件和曲軸的各形狀的圖。圖4所示的曲軸1的從開頭開始第2個臂部A2形成為圓板狀。該曲軸1的模鍛所使用的鐓鍛坯件3是通過對鋼坯進(jìn)行鐓鍛加工，而在兩端部分維持鋼坯的截面尺寸且在從與曲軸1的開頭的臂部A1相對應(yīng)的位置到與最末尾的臂部A8相對應(yīng)的位置的中間部分使截面積擴(kuò)大，并且在其中間部分的與圓板狀的臂部A2相對應(yīng)的位置進(jìn)一步使截面積擴(kuò)大的鐓鍛坯件。即，該情況下的鐓鍛坯件3的截面積擴(kuò)大為兩個層次。
[0047]鐓鍛坯件3中的與圓板狀的臂部A2相對應(yīng)的位置的截面積確保制造對象的曲軸1中的圓板狀臂部A2的所需截面積。除此之外的鐓鍛坯件3的中間部分的截面積確保除圓板狀臂部A2以外的臂部A的所需截面積。
[0048]若對該鐓鍛坯件3進(jìn)行模鍛，則即使是具有圓板狀的臂部A2的曲軸，也能夠在整個區(qū)域內(nèi)使成品率提尚地進(jìn)彳丁制造。
[0049]如上所述，上述圖3所示的制造工序能夠應(yīng)用于制造所有的搭載于汽車用發(fā)動機(jī)的模鍛曲軸。但是，在具備沒有平衡配重的橢圓狀的臂部的曲軸的情況下、具體而言，在搭載于4汽缸一 4個配重的曲軸、搭載于V型6汽缸發(fā)動機(jī)的曲軸等的情況下，由于橢圓狀的臂部的截面積較小，因此，在上述圖3所示的制造工序中，在與橢圓狀的臂部相對應(yīng)的部分無法謀求成品率充分地提高。于是，根據(jù)制造對象的曲軸的形狀，在上述圖3所示的制造工序中，能夠在模鍛工序之前進(jìn)行對鐓鍛坯件進(jìn)一步塑性加工的預(yù)成形。
[0050]圖5是示意性地表示本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法的制造工序的變形例的圖。圖5所示的曲軸1為4汽缸一 4個配重的曲軸，從開頭開始第2個、第3個、第6個以及第7個的各臂部A呈橢圓狀(參照圖5的(g))。該曲軸1的制造工序包括鐓鍛加工、預(yù)成形、模鍛(粗鍛和精鍛)、模鍛切邊以及整形的各工序，在上述圖3所示的制造工序的鐓鍛工序與模鍛工序之間追加了預(yù)成形工序。預(yù)成形工序包括第1預(yù)成形和第2預(yù)成形的各工序。
[0051]在第1預(yù)成形工序中，共用進(jìn)行模鍛的沖壓設(shè)備，對通過鐓鍛加工而獲得的圖5的
(b)所示的鐓鍛坯件3向與長度方向成直角的方向進(jìn)行局部沖壓下壓，將其體積分配在長度方向上(參照圖5的(c))。此時的下壓在與曲軸的橢圓狀臂部A相對應(yīng)的部分進(jìn)行。
[0052]在接著的第2預(yù)成形工序中，同樣地共用進(jìn)行模鍛的沖壓設(shè)備，在使通過第1預(yù)成形工序獲得的圖5的(c)所示的鐓鍛坯件4繞自身的中心軸線旋轉(zhuǎn)90°而成的狀態(tài)下，向與長度方向成直角的方向?qū)ζ渚植繘_壓下壓，將其體積分配在長度方向和與長度方向成直角的方向上(參照圖5的(d))。此時的下壓相當(dāng)于上述圖1的(c)所示的彎曲成形。
[0053]然后，對圖5的⑷所示的通過第2預(yù)成形工序而獲得的鐓鍛坯件5進(jìn)行模鍛。
[0054]在這樣的經(jīng)過圖5所示的制造工序的制造方法中，由于能夠根據(jù)制造對象的曲軸1的形狀在曲軸1中的截面積較小的部分、例如與橢圓狀臂部A相對應(yīng)的部分使鐓鍛坯件5的截面積減小，因此，在該部分也能夠謀求成品率充分提高。
[0055]圖6是示意性地表示本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法中的鐓鍛加工的一例的圖。圖6所示的鐓鍛加工是使上述圖3所示的截面積全部都擴(kuò)大的鐓鍛坯件3成形的工序。
[0056]在使用專用的沖壓設(shè)備進(jìn)行鐓鍛加工的情況下，該沖壓設(shè)備能夠使用螺旋壓力機(jī)、液壓機(jī)、曲軸壓力機(jī)等。但是，由于鐓鍛加工在與其他的工序構(gòu)成一系列的聯(lián)機(jī)中進(jìn)行，是在長度方向上壓縮縱長的鋼坯的加工，因此，鐓鍛加工的沖壓設(shè)備要求能夠?qū)?yīng)于高速化及行程的縱長化。
[0057]如圖6所示，用于鐓鍛加工的沖壓設(shè)備包括:保持于成為基礎(chǔ)的固定的墊板11的下模12和保持于能夠沿上下方向移動的墊板21的上模22。在下模12和上模22上分別形成有互相相對的模腔孔13、23。
[0058]下模12的模腔孔13形成為區(qū)分有底側(cè)和開口側(cè)的臺階孔。該下模12的模腔孔13的底側(cè)的截面與鋼坯2的截面形狀一致，開口側(cè)的截面與期望的鐓鍛坯件3的中間部分的截面形狀一致。另一方面，上模22的模腔孔23形成為截面與鋼坯2的截面形狀一致的單純的孔。另外，嚴(yán)格而言，在這些模腔孔13、23中的任一者都設(shè)有朝向開口側(cè)略微擴(kuò)大的梯度。這是為了不給插入鋼坯2和取出鐓鍛坯件3帶來障礙。
[0059]如圖6的(a)所示，在進(jìn)行鐓鍛加工時，向下模12的模腔孔13插入鋼坯2，鋼坯2的一端部2a被下模12的模腔孔13的底側(cè)約束。接著，如圖6的(b)所示，使上模22下降，則上模22的模腔孔23容納鋼坯2的另一端部2b，鋼坯2的另一端部2b被上模22的模腔孔23約束。繼續(xù)使上模22下降，由于鋼坯2的兩端部2a、2b被約束，因此，除該兩端部2a、2b以外的部分在長度方向上被壓縮，從而向與長度方向成直角的方向逐漸擴(kuò)大。
[0060]此時，通過調(diào)整上模22的下止點(diǎn)，能夠決定鋼坯2的最終擴(kuò)大量以及該擴(kuò)大部分的最終長度。但是，鋼坯2的擴(kuò)大量還因鋼坯2與下模12的模腔孔13的開口側(cè)的接觸而受到限制。由此，如圖6的(c)所示，能夠使在兩端部分維持鋼坯2的截面尺寸且在除該兩端部分之外的中間部分截面積全部都擴(kuò)大而成的鐓鍛坯件3成形。
[0061]圖7是示意性地表示本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法的鐓鍛加工的其他例子的圖。圖?所示的鐓鍛加工為使上述圖4所示的截面積擴(kuò)大為兩個層次的鐓鍛坯件3成形的工序。
[0062]在圖7所示的鐓鍛加工中，相比于上述圖6所示的鐓鍛加工，不同點(diǎn)在于上模22的模腔孔23也與下模12的模腔孔13相同地形成為區(qū)分有底側(cè)和開口側(cè)的臺階孔。該情況下，如圖7的(b)所示，鋼坯2的一端部2a被下模12的模腔孔13的底側(cè)約束，并且鋼坯2的另一端部2b被上模22的模腔孔23的底側(cè)約束，在使上模22繼續(xù)下降時，鋼坯2的除了被約束的兩端部2a、2b以外的部分在長度方向上被壓縮而逐漸擴(kuò)大。
[0063]此時，鋼坯2的擴(kuò)大量首先因鋼坯2與下模12的模腔孔13的開口側(cè)的接觸、以及鋼坯2與上模22的模腔孔23的開口側(cè)的接觸而受到限制。而且，通過調(diào)整上模22的下止點(diǎn)，鋼坯2自互相相對的下模12與上模22的模具分割面之間擴(kuò)大，決定該部分的最終擴(kuò)大量和該擴(kuò)大部分的最終長度，與此同時，決定擴(kuò)大部分整體的最終長度。由此，如圖7的(c)所示，能夠使在兩端部分維持鋼坯2的截面尺寸且在除該兩端部分以外的中間部分截面積擴(kuò)大為兩個層次而成的鐓鍛坯件3成形。
[0064]以上說明的鐓鍛加工中需要留意的點(diǎn)在于鋼坯的壓曲。這是因?yàn)?，在本發(fā)明的模鍛曲軸的制造方法中，由于使縱長的鋼坯在長度方向上的較大的范圍內(nèi)擴(kuò)大，因此，可能發(fā)生壓曲。若發(fā)生壓曲，則無法獲得期望的形狀尺寸的鐓鍛坯件。因此，優(yōu)選的是，預(yù)先在各種條件下進(jìn)行試驗(yàn)，例如在使用圓鋼坯的情況下，如上述圖6所示，從以鋼坯的直徑％和鐓鍛加工后的擴(kuò)大部分的直徑隊的比表示的擴(kuò)徑率“D^D/’、以及以鋼坯的自由長度1^和鋼坯的直徑％的比表示的細(xì)長比“LW的關(guān)系中把握發(fā)生壓曲的臨界條件，在該關(guān)系的基礎(chǔ)上對鐓鍛加工進(jìn)行條件設(shè)定。
[0065]另外，本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，在不偏離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變更。例如，鐓鍛坯件不限定于在中間部分使截面積全部都擴(kuò)大而成的鐓鍛坯件，還可以是在中間部分使截面積平緩地擴(kuò)大而成的鐓鍛坯件。
[0066]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0067]本發(fā)明能夠應(yīng)用于制造被搭載于雙汽缸以上的往復(fù)式設(shè)備的模鍛曲軸，特別是能夠有效地應(yīng)用于制造被搭載于汽車用多汽缸發(fā)動機(jī)的模鍛曲軸。
[0068]附圖標(biāo)記說曰月
[0069]1、模鍛曲軸J1?J5、軸頸部；P1?P4、銷部；Fr、前端部；F1、凸緣部；A1?A8、曲軸臂部；2、鋼坯；2a、一端部；2b、另一端部；3、4、5、鐓鍛坯件；6、粗鍛件；6a、飛邊；7、精鍛件；7a、飛邊；11、墊板；12、下模；13、模腔孔；21、墊板；22、上模；23、模腔孔。
【權(quán)利要求】
1.一種模鍛曲軸的制造方法，該模鍛曲軸搭載于雙汽缸以上的往復(fù)式設(shè)備，該模鍛曲軸的制造方法的特征在于， 該模鍛曲軸的制造方法包括: 鐓鍛工序，對在整個長度上截面積恒定的鋼坯進(jìn)行鐓鍛加工，使在從與上述曲軸的開頭的曲軸臂部相對應(yīng)的位置到與最末尾的曲軸臂部相對應(yīng)的位置的部分?jǐn)U大截面積而成的坯件成形； 模鍛工序，對通過鐓鍛工序而成形的坯件進(jìn)行模鍛，使造形為上述曲軸的形狀的帶飛邊的鍛造件成形；以及 模鍛切邊工序，從通過模鍛工序而成形的鍛造件上去除飛邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模鍛曲軸的制造方法，其特征在于， 上述曲軸具有以自身的中心軸線為中心的圓板狀的曲軸臂部， 在上述鐓鍛工序中，在與曲軸的圓板狀的曲軸臂部相對應(yīng)的位置使上述坯件的截面積進(jìn)一步擴(kuò)大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模鍛曲軸的制造方法，其特征在于， 該模鍛曲軸的制造方法還包括預(yù)成形工序，其在上述模鍛工序前，與上述曲軸的形狀相對應(yīng)地將上述坯件局部下壓，將上述坯件的體積分配在長度方向以及與長度方向成直角的方向中的至少長度方向上。
【文檔編號】B21K1/08GK104487188SQ201280074837
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】福安富彥, 谷元伸孝, 大久保潤一, 吉田邦裕 申請人:新日鐵住金株式會社