鍛造曲軸的精鍛用坯料的成形裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用熱鍛造制造兩汽缸以上的多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)用的曲軸(以下，也稱作“鍛造曲軸”)的技術(shù)，特別是涉及在該鍛造曲軸的制造過(guò)程中用于成形精鍛用坯料的成形裝置，在用于造形鍛造曲軸的最終形狀的精鍛中使用該精鍛用坯料。
【背景技術(shù)】
[0002]曲軸是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而獲得動(dòng)力的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零部件，大致區(qū)分為利用鍛造制造的曲軸、和利用鑄造制造的曲軸。在轎車(chē)、貨車(chē)、特殊作業(yè)車(chē)等汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，特別是在汽缸數(shù)為兩個(gè)以上的多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，曲軸被要求較高的強(qiáng)度和剛性，大量使用優(yōu)先滿足強(qiáng)度和剛性的要求的鍛造曲軸。另外，在摩托車(chē)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶等的多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)中也使用鍛造曲軸。
[0003]通常，多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)用的鍛造曲軸以截面呈圓形或方形且在整個(gè)長(zhǎng)度上截面積恒定的鋼坯為原材料，依次經(jīng)過(guò)預(yù)成形、模鍛、模鍛切邊以及整形各工序而制造。預(yù)成形工序包括輥軋成形和彎曲鍛造的各工序，模鍛工序包括粗鍛和精鍛的各工序。
[0004]圖1是用于對(duì)以往的通常的鍛造曲軸的制造工序進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。圖1所例示的曲軸I搭載于四汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)，由五個(gè)軸頸部Jl?J5、四個(gè)銷(xiāo)部Pl?P4、前端部Fr、凸緣部F1、以及分別將軸頸部Jl?J5和銷(xiāo)部Pl?P4相連的八個(gè)曲臂部(以下也簡(jiǎn)稱為“臂部”)A1?A8構(gòu)成，該曲軸I是在八個(gè)臂部Al?A8上全部都具有平衡配重的四汽缸一八個(gè)配重的曲軸。以下，在分別統(tǒng)稱軸頸部Jl?J5、銷(xiāo)部Pl?P4、以及臂部Al?AS時(shí)，其附圖標(biāo)記記為:軸頸部為“ J”，銷(xiāo)部為“P”，臂部為“A”。
[0005]在圖1所示的制造方法中，如以下那樣制造鍛造曲軸I。首先，在利用感應(yīng)加熱爐、氣體氣氛加熱爐對(duì)預(yù)先已切割為預(yù)定長(zhǎng)度的圖1(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而使鋼坯2縮徑并且將其體積分配在長(zhǎng)度方向上，從而使成為中間坯料的輥軋坯件103成形(參照?qǐng)D1(b))。接下來(lái)，在彎曲鍛造工序中，對(duì)利用輥軋成形而獲得的輥軋坯件103從與長(zhǎng)度方向成直角的方向局部沖壓下壓而將該輥軋坯件103的體積分配，使成為進(jìn)一步的中間坯料的彎曲坯件104成形(參照?qǐng)D1 (c))。
[0006]接下來(lái)，在粗鍛工序中，使用上下一對(duì)模具對(duì)通過(guò)彎曲鍛造而獲得的彎曲坯件104進(jìn)行鍛壓，使被造形成曲軸(最終鍛造產(chǎn)品)的大致的形狀的鍛造件105成形(參照?qǐng)D1 (d))。而且，在精鍛工序中，提供通過(guò)粗鍛而獲得的粗鍛件105，使用上下一對(duì)模具對(duì)粗鍛件105進(jìn)行鍛壓，使被造形成與曲軸一致的形狀的鍛造件106成形(參照?qǐng)D1(e))。在進(jìn)行這些粗鍛和精鍛時(shí)，剩余材料作為飛邊自互相相對(duì)的模具的模具分割面之間流出。因此，粗鍛件105、精鍛件106在已被造形的曲軸的周?chē)謩e帶有較大的飛邊105a、106a。
[0007]在模鍛切邊工序中，從上下利用模具將通過(guò)精鍛而獲得的帶有飛邊106a的精鍛件106進(jìn)行保持，并且利用刀具類(lèi)模將飛邊106a沖切去除。由此，如圖1(f)所示，獲得鍛造曲軸I。在整形工序中，對(duì)去除了飛邊的鍛造曲軸I的重要部位、例如軸頸部J、銷(xiāo)部P、前端部Fr、凸緣部Fl等這樣的軸部自上下利用模具略微沖壓、根據(jù)情況對(duì)臂部A自上下利用模具略微沖壓，而矯正為期望的尺寸形狀。如此，制造鍛造曲軸I。
[0008]圖1所示的制造工序并不限定于例示的四汽缸一八個(gè)配重的曲軸，即使是在八個(gè)臂部A中的開(kāi)頭的第I臂部Al、最末尾的第8臂部A8、以及中央的兩個(gè)第4臂部A4、第5臂部A5具有平衡配重的四汽缸一四個(gè)配重的曲軸，制造工序也相同。另外，即使是搭載于三汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)、直列六汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)、V型六汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)、八汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)等的曲軸，制造工序也相同。另外，在需要調(diào)整銷(xiāo)部的配置角度的情況下，在模鍛切邊工序之后，可增加扭轉(zhuǎn)工序。
[0009]另外，在這樣的制造方法中，由于大量產(chǎn)生無(wú)法成為產(chǎn)品的不需要的飛邊，因此成品率降低是不可否認(rèn)的。因此，以往，在制造鍛造曲軸的基礎(chǔ)上，盡量抑制飛邊的產(chǎn)生、實(shí)現(xiàn)成品率的提高的事情成為至上的問(wèn)題。作為應(yīng)對(duì)該問(wèn)題的現(xiàn)有技術(shù)有下述的技術(shù)。
[0010]例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)有如下的制造曲軸的技術(shù):相當(dāng)于曲軸的軸頸部和銷(xiāo)部的部分分別以縮頸而得的帶有階梯的圓棒作為坯料，分別用沖模把持中間隔有相當(dāng)于銷(xiāo)部的部分的一對(duì)相當(dāng)于軸頸部的部分，自該狀態(tài)，通過(guò)使兩沖模在軸向上靠近而對(duì)圓棒坯料施加壓縮變形、并且在與軸向成直角的方向上將沖頭向相當(dāng)于銷(xiāo)部的部分按壓而使相當(dāng)于銷(xiāo)部的部分偏心、跨越全部的曲柄行程地依次重復(fù)上述動(dòng)作，從而造形成軸頸部和銷(xiāo)部，臂部也相應(yīng)地進(jìn)行造形。
[0011]另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了如下的制造曲軸的技術(shù):將單純的圓棒作為坯料，分別用固定模保持該圓棒坯料的兩端部中的一端部、用可動(dòng)模保持該圓棒坯料的兩端部中的另一端部，并且分別用軸頸模保持圓棒坯料的相當(dāng)于軸頸部的部分、用銷(xiāo)模保持相當(dāng)于銷(xiāo)部的部分，自該狀態(tài)，通過(guò)使可動(dòng)模、軸頸模和銷(xiāo)模朝向固定模沿著軸向移動(dòng)而對(duì)圓棒坯料施加壓縮變形、同時(shí)使銷(xiāo)模沿著與軸向成直角的偏心方向移動(dòng)而使相當(dāng)于銷(xiāo)部的部分偏心，從而對(duì)軸頸部和銷(xiāo)部進(jìn)行造形，臂部也相應(yīng)地進(jìn)行造形。
[0012]在專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中所公開(kāi)的技術(shù)中，由于任意一者都不產(chǎn)生飛邊，因此能夠期待成品率的顯著提高。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0015]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2008-155275號(hào)公報(bào)
[0016]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2011-161496號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0018]如上所述，所述專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2所公開(kāi)的技術(shù)將圓棒的坯料立刻成形為曲軸形狀。然而，由于鍛造曲軸被要求高強(qiáng)度和高剛性，因此該坯料難以變形。因此，實(shí)際能夠制造的曲軸的臂部的厚度不得不變厚、銷(xiāo)部的偏心量也不得不變小，該曲軸被限定成相對(duì)較平緩的曲軸形狀。而且，臂部的形狀被限定成沒(méi)有平衡配重的簡(jiǎn)單的形狀。
[0019]另外，在所述專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2所公開(kāi)的技術(shù)中，通過(guò)伴隨著圓棒坯料的軸向的壓縮變形而進(jìn)行的沿著與軸向成直角的方向的自由膨脹和伴隨著圓棒還料的相當(dāng)于銷(xiāo)部的部分的偏心移動(dòng)而進(jìn)行的拉伸變形來(lái)對(duì)臂部進(jìn)行造形。因此，臂部的輪廓形狀往往變得不定形，無(wú)法確保尺寸精度。
[0020]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而做成的，其目的在于，為了成品率良好地、且無(wú)論其形狀如何都以較高的尺寸精度制造多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)用的鍛造曲軸，而提供一種在鍛造曲軸的制造過(guò)程中以實(shí)施對(duì)該鍛造曲軸的最終形狀進(jìn)行造形的精鍛為前提、用于成形在該精鍛中所使用的精鍛用坯料的成形裝置。
[0021]用于解決問(wèn)題的方案
[0022]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，其要旨在于以下所示的鍛造曲軸的精鍛用坯料的成形
>J-U ρ?α裝直。
[0023]本發(fā)明的成形裝置在制造多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)用的鍛造曲軸的過(guò)程中用于成形精鍛用坯料，在用于造形鍛造曲軸的最終形狀的精鍛中使用該精鍛用坯料，并且，
[0024]該成形裝置自曲軸形狀的粗坯料來(lái)成形精鍛用坯料，其中，該曲軸形狀的粗坯料分別造形有:軸向的長(zhǎng)度與鍛造曲軸的軸頸部的軸向的長(zhǎng)度相同的粗軸頸部、軸向的長(zhǎng)度與鍛造曲軸的銷(xiāo)部的軸向的長(zhǎng)度相同且在與軸向成直角的偏心方向上的偏心量比所述銷(xiāo)部的在與軸向成直角的偏心方向上的偏心量小的粗銷(xiāo)部、以及軸向的厚度比鍛造曲軸的曲臂部的軸向的厚度厚的粗曲臂部，該成形裝置具有以下的結(jié)構(gòu)。
[0025]即，本發(fā)明的成形裝置構(gòu)成為:
[0026]該成形裝置包括:固定軸頸模，其配置于粗軸頸部中的一個(gè)粗軸頸部的位置，且以沿著與軸向成直角的偏心方向夾入該粗軸頸部的方式保持該粗軸頸部，并且接觸于與該粗軸頸部相連的粗曲臂部的側(cè)面；
[0027]可動(dòng)軸頸模，其分別配置于被固定軸頸模夾入的粗軸頸部以外的各個(gè)粗軸頸部的位置，且以將該各個(gè)粗軸頸部分別沿著與軸向成直角的偏心方向夾入的方式保持該各個(gè)粗軸頸部，并且各可動(dòng)軸頸模分別接觸于與該各個(gè)粗軸頸部分別相連的粗曲臂部的側(cè)面，且朝向固定軸頸模沿著軸向移動(dòng)；以及
[0028]銷(xiāo)模，其分別配置于各個(gè)粗銷(xiāo)部的位置，且分別貼緊(日文:宛# t3 )在該各個(gè)粗銷(xiāo)部的偏心中心側(cè)，并且各銷(xiāo)模分別接觸于與該粗銷(xiāo)部分別相連的粗曲臂部的側(cè)面，且沿著朝向固定軸頸模的軸向和與軸向成直角的偏心方向移動(dòng)，
[0029]自以用固定軸頸模和可動(dòng)軸頸模夾入粗軸頸部的方式保持粗軸頸部、將銷(xiāo)模貼緊在粗銷(xiāo)部