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直列六汽缸发动机用锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置以及使用了该成形装置的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造方法

摘要

成形装置自以利用可动轴颈模(10U、10B)和固定轴颈模(9U、9B)夹入粗坯料(4)的粗轴颈部(Ja)的方式保持粗坯料(4)的粗轴颈部(Ja)、将可动销模(12)贴紧于粗销部(Pa)的状态起,使可动轴颈模(10U、10B)和可动销模(12)朝向固定轴颈模(9U、9B)沿着轴向移动,并且使可动销模(12)沿着与轴向成直角的方向移动。由此,在轴向上挤压粗臂部(Aa)而使粗臂部(Aa)的厚度减小至锻造曲轴的臂部的厚度,并且在与轴向成直角的方向上按压粗销部(Pa)而使粗销部(Pa)的偏心量增加至锻造曲轴的销部的偏心量。

著录项

  • 公开/公告号CN106061648A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2016-10-26

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 新日铁住金株式会社;

    申请/专利号CN201580010719.6

  • 发明设计人 大久保润一;田村宪司;吉田邦裕;

    申请日2015-02-20

  • 分类号B21K1/08(20060101);B21J5/08(20060101);F16C3/08(20060101);

  • 代理机构北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙);

  • 代理人刘新宇;张会华

  • 地址 日本东京都

  • 入库时间 2023-06-19 00:46:44

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2019-06-04

    专利权人的姓名或者名称、地址的变更 IPC(主分类):B21K1/08 变更前: 变更后: 申请日:20150220

    专利权人的姓名或者名称、地址的变更

  • 2017-12-12

    授权

    授权

  • 2016-11-23

    实质审查的生效 IPC(主分类):B21K1/08 申请日:20150220

    实质审查的生效

  • 2016-10-26

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及利用热锻造制造直列六汽缸发动机用的曲轴(以下也称为“锻造曲轴”)的技术。特别是涉及用于在该锻造曲轴的制造过程中成形向造形锻造曲轴的最终形状的精锻提供的精锻用坯料的成形装置以及包括使用了该成形装置的预成形工序的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造方法。

背景技术

曲轴为往复式发动机的关键零件,通过将活塞的往复运动转换为旋转运动而获得动力。该曲轴大致区分为利用锻造制造的曲轴和利用铸造制造的曲轴。在轿车、货车、特殊作业车等汽车的直列六汽缸发动机中,要求曲轴有较高的强度和刚性,因此,多使用对该要求优越的锻造曲轴。另外,在自动两轮车、农业机械、船舶等的直列六汽缸发动机中也应用有锻造曲轴。

通常,直列六汽缸发动机用的锻造曲轴以钢坯为原材料,依次经过预成形、模锻、模锻切边以及整形各工序而制造。钢坯的截面为圆形或方形且在整个长度上截面积恒定。预成形工序包含辊轧成形和弯曲锻造各工序,模锻工序包括粗锻和精锻各工序。

图1是用于对以往的通常的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序进行说明的示意图。图1所例示的曲轴1搭载于直列六汽缸发动机,包括七个轴颈部J1~J7、六个销部P1~P6、前端部Fr、凸缘部Fl以及分别将轴颈部J1~J7和销部P1~P6相连的十二个曲臂部(以下,也简称作“臂部”)A1~A12。该曲轴1为直列六汽缸-八个平衡配重的曲轴。在十二个臂部A1~A12中的、与两端的第1销部P1、第6销部P6相连的第1臂部A1、第2臂部A2和第11臂部A11、第12臂部A12、以及与中央的第3销部P3、第4销部P4相连的第5臂部A5~第8臂部A8具有平衡配重。以下,在分别统称轴颈部J1~J7、销部P1~P6以及臂部A1~A12时,其附图标记记为:轴颈部为“J”,销部为“P”,臂部为“A”。

在图1所示的制造方法中,如下所述地制造锻造曲轴1。首先,在利用加热炉对预先切断为预定长度的图1的(a)所示的钢坯2进行加热之后,进行辊轧成形。在辊轧成形工序中,利用例如孔型辊轧制钢坯2使钢坯2缩颈并且将其体积分配在长度方向上,从而对成为中间坯料的中间坯料的辊轧坯件103进行成形(参照图1(的b))。接着,在弯曲锻造工序中,将利用辊轧成形而获得的辊轧坯件103自与长度方向成直角的方向局部冲压下压并将其体积分配,而进一步对成为中间坯料的弯曲坯件104进行成形(参照图1的(c))。

接着,在粗锻工序中,使用上下一对模具对利用弯曲锻造而获得的弯曲坯件104进行锻压,成形被造形为曲轴(最终锻造制品)的大致形状的锻造件105(参照图1的(d))。而且,在精锻工序中,提供有利用粗锻而获得的粗锻件105,使用上下一对模具对粗锻件105进行锻压,成形被造形为与曲轴一致的形状的锻造件106(参照图1的(e))。在进行这些粗锻和精锻时,剩余材料作为飞边自互相相对的模具的分模面之间流出。因此,粗锻件105和精锻件106在已被造形的曲轴的周围分别带有较大的飞边105a、106a。

在模锻切边工序中,从上下利用模具保持利用精锻而获得的带有飞边106a的精锻件106,并利用刀具类模具冲切去除飞边106a。由此,如图1的(f)所示,能够获得锻造曲轴1。在整形工序中,对去除了飞边的锻造曲轴1的重要部位(例如轴颈部J、销部P、前端部Fr、凸缘部Fl等这样的轴部、视情况而定、臂部A)自上下利用模具略微冲压,而矫正为期望的尺寸形状。由此,能够制造锻造曲轴1。

图1所示的制造工序并不限定于例示的直列六汽缸-八个平衡配重的曲轴,即使是直列六汽缸-十二个平衡配重(全平衡配重)的曲轴,制造工序也相同。直列六汽缸-十二个平衡配重的曲轴在所有的十二个臂部A上具有平衡配重。另外,在需要调整销部P的配置角度的情况下,在模锻切边工序之后,能够追加扭转工序。

然而,在这样的制造方法中,由于大量地产生不成为产品的无用的飞边,因此,成品率下降是不可否认的。因此,在制造锻造曲轴的方面,以往,极力抑制飞边的产生、实现成品率的提高则成为了至关重要的课题。作为应对该课题的以往的技术而存在下述的技术。

例如,日本特开2008-155275号公报(专利文献1)和日本特开2011-161496号公报(专利文献2)公开有一种用于制造造形有轴颈部和销部、且也相应地造形有臂部的曲轴的技术。在专利文献1的技术中,将与曲轴的轴颈部和销部相当的部分分别缩颈而得到的带有台阶的圆棒作为坯料。然后,分别利用冲模把持将销部相当部分夹在中间的一对轴颈部相当部分。从该状态起,使两冲模在轴向上接近并对圆棒坯料施加压缩变形。通过施加变形,并且在与轴向成直角的方向上将冲头向销部相当部分按压而使销部相当部分偏心。在所有的曲拐形成中依次反复进行该动作。

在专利文献2的技术中,将单一的圆棒作为坯料。而且,将该圆棒坯料的两端部中的一端利用固定模保持,将另一端利用可动模保持,并且,将圆棒坯料的轴颈部相当部分利用轴颈模保持,将销部相当部分利用销模保持。从该状态起,使可动模、轴颈模以及销模朝向固定模在轴向上移动并对圆棒坯料施加压缩变形。在赋予该变形的同时,使销模在与轴向成直角的偏心方向上移动并使销部相当部分偏心。

在专利文献1、2的任一技术中,均不产生飞边,因此,能够期待成品率的明显的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008-155275号公报

专利文献2:日本特开2011-161496号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述,所述专利文献1和专利文献2所公开的技术将圆棒的坯料直接成形为曲轴形状。但是,由于锻造曲轴要求高强度和高刚性,因此,该坯料难以变形。因此,实际能够制造的曲轴不得使臂部的厚度较厚、且使销部的偏心量也较小,而限定于比较平缓的曲轴形状。而且,臂部限定于全部不具有平衡配重的单纯的形状的臂部。

另外,在所述专利文献1和专利文献2所公开的技术中,通过随着圆棒坯料的轴向上的压缩变形产生的沿着与轴向成直角的方向的自由膨胀以及随着圆棒坯料的销部相当部分的偏心移动产生的拉伸变形而对臂部进行造形。因此,臂部的轮廓形状容易变得不定形,而无法确保尺寸精度。

本发明即是鉴于所述的问题而做成的。本发明的目的在于,为了成品率良好地、且无论其形状如何都以较高的尺寸精度制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴,在锻造曲轴的制造过程中,以进行对其最终形状进行造形的精锻为前提,提供用于成形向该精锻提供的精锻用坯料的成形装置。另外,本发明的其他的目的在于提供能够成品率良好地、且无论其形状如何都以较高的尺寸精度制造直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明的实施方式的成形装置在制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴的过程中用于由粗坯料成形精锻用坯料,该精锻用坯料向造形锻造曲轴的最终形状的精锻提供。

粗坯料具有:

粗轴颈部,其轴向的长度与锻造曲轴的轴颈部的轴向的长度相同;

粗销部,其轴向的长度与锻造曲轴的销部的轴向的长度相同;以及

粗曲臂部,其轴向的厚度比锻造曲轴的曲臂部的轴向的厚度厚。

本实施方式的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置还包括下述的(1)或(2)的结构。

(1)粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量比锻造曲轴的销部的与轴向成直角的方向的偏心量小。

成形装置包括下述的固定轴颈模、下述的可动轴颈模以及下述的可动销模。

固定轴颈模配置于中央的第4粗轴颈部的位置,能够以自与轴向成直角的方向夹入该第4粗轴颈部的方式保持该第4粗轴颈部,并且同与该第4粗轴颈部相连的粗曲臂部的侧面相接触,且被限制了轴向的移动。

可动轴颈模分别配置于除了利用固定轴颈模夹入的第4粗轴颈部以外的粗轴颈部的位置,能够分别自与轴向成直角的方向夹入该粗轴颈部的方式保持该粗轴颈部,并且分别同与该粗轴颈部相连的粗曲臂部的侧面相接触,且朝向固定轴颈模沿着轴向移动。

可动销模分别配置于粗销部的位置,能够分别贴紧于该粗销部,并且分别同与该粗销部相连的粗曲臂部的侧面相接触,且沿着朝向固定轴颈模的轴向和与轴向成直角的方向移动。

该成形装置自以利用固定轴颈模和可动轴颈模夹入粗轴颈部的方式保持粗轴颈部、将可动销模贴紧于粗销部的状态起,使可动轴颈模沿着轴向移动,并且使可动销模沿着轴向移动并沿着与轴向成直角的方向移动。由此,在轴向上挤压粗曲臂部而使该粗曲臂部的厚度减小至锻造曲轴的所述曲臂部的厚度,并且在与轴向成直角的方向上按压粗销部而使该粗销部的偏心量增加至锻造曲轴的销部的偏心量。

在上述(1)的成形装置中,优选的是,构成为,所述可动销模包含配置在各个所述粗销部的与贴紧有所述可动销模的侧相反的外侧的辅助销模,伴随着所述可动轴颈模以及所述可动销模和所述辅助销模沿着轴向的移动,在所述固定轴颈模和所述可动轴颈模与所述可动销模和所述辅助销模之间的间隙闭合之后,控制所述可动销模的沿着与轴向成直角的方向的移动,以使按压变形的所述粗销部到达所述辅助销模。

在该成形装置的情况下,优选的是,构成为,在将所述可动销模的沿着与轴向成直角的方向的总移动距离设为100%时,在与该可动销模相邻的所述可动轴颈模沿着轴向的移动完成的时刻,该可动销模沿着与轴向成直角的方向的移动距离为总移动距离的90%以下,之后该可动销模沿着与轴向成直角的方向的移动完成。

另外,在上述(1)的成形装置中,能够构成为,所述可动销模、所述固定轴颈模以及所述可动轴颈模安装于能够在沿着与轴向成直角的方向的方向上进行压下的压力机,伴随着压力机的压下,所述固定轴颈模和所述可动轴颈模以夹入所述粗轴颈部的方式保持所述粗轴颈部,并且伴随着所述可动销模贴紧于所述粗销部且使压力机在该状态下继续进行压下,所述可动轴颈模分别在楔块机构的作用下沿着轴向移动的同时,所述可动销模伴随着该可动轴颈模的移动分别沿着轴向移动。

在该成形装置的情况下,优选的是,所述楔块机构的楔块角度在各个所述可动轴颈模处互不相同。而且,优选的是,构成为,所述可动销模与液压缸相连结,并在该液压缸的驱动下沿着与轴向成直角的方向移动。

(2)粗销部中的、两端的第1粗销部和第6粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量以及中央的第3粗销部和第4粗销部的与所述第1粗销部和所述第6粗销部的偏心方向相反的方向的偏心量比锻造曲轴的所述销部的与轴向成直角的方向的偏心量的小。第2粗销部和第5粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量为零、或者在与第1销部和第6粗销部以及第3销部和第4粗销部的偏心方向正交的方向上与锻造曲轴的销部的与轴向成直角的方向的偏心量相同。

成形装置包括下述的固定轴颈模、下述的可动轴颈模、下述的第1可动销模以及下述的第2可动销模。

固定轴颈模配置于中央的第4粗轴颈部的位置,能够以从与轴向成直角的方向夹入该第4粗轴颈部的方式保持该第4粗轴颈部,并且同与该第4粗轴颈部相连的粗曲臂部的侧面相接触,且被限制了轴向的移动。

可动轴颈模分别配置于除了利用固定轴颈模夹入的第4粗轴颈部以外的粗轴颈部的位置,能够分别以从与轴向成直角的方向夹入该第4粗轴颈部的方式保持该第4粗轴颈部,并且分别同与该第4粗轴颈部相连的粗曲臂部的侧面相接触,且朝向固定轴颈模沿着轴向移动。

第1可动销模分别配置于第2粗销部和第5粗销部的位置,能够分别贴紧于该粗销部,并且分别同与该粗销部相连的粗曲臂部的侧面相接触,且朝向固定轴颈模沿着轴向移动。

第2可动销模分别配置于第1粗销部、第3粗销部、第4粗销部以及第6粗销部的位置,能够分别贴紧于该粗销部,并且分别同与该粗销部相连的粗曲臂部的侧面相接触,且沿着朝向固定轴颈模的轴向和与轴向成直角的方向移动。

该成形装置自以利用固定轴颈模和可动轴颈模夹入粗轴颈部的方式保持粗轴颈部、将第1可动销模和第2可动销模贴紧于粗销部的状态起,使可动轴颈模和第1可动销模沿着轴向移动,并且使第2可动销模沿着轴向移动并沿着与轴向成直角的方向移动。由此,在轴向上挤压粗曲臂部而使该粗曲臂部的厚度减小至锻造曲轴的曲臂部的厚度,并且在与轴向成直角的方向上向彼此相反的方向按压第1粗销部、第3粗销部、第4粗销部以及第6粗销部而使该第1粗销部、第3粗销部、第4粗销部以及第6粗销部的偏心量增加至锻造曲轴的销部的偏心量的

本发明的实施方式的制造方法为制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴的方法,包括下述(3)~(6)中任一项的结构。

(3)一种制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴的方法,其中,该制造方法包括下述第1预成形工序、下述第2预成形工序以及下述精锻工序的一系列的工序。

在第1预成形工序中,造形向所述(1)的成形装置提供的所述粗坯料。对于该粗坯料来说,所述粗销部中的、两端的第1粗销部和第6粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量以及中央的第3粗销部和第4粗销部的与所述第1粗销部和所述第6粗销部的偏心方向相反的方向的偏心量与锻造曲轴的销部的与轴向成直角的方向的偏心量的相同。粗坯料的第2粗销部和第5粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量在与第1粗销部和第6粗销部以及第3粗销部和第4粗销部的偏心方向正交的方向上比锻造曲轴的销部的与轴向成直角的方向的偏心量小。

在第2预成形工序中,使用所述(1)的成形装置,成形作为所述精锻用坯料的精锻用坯料,该精锻用坯料包含销部的配置角度在内被造形成锻造曲轴的最终形状。

在精锻工序中,对所述精锻用坯料进行精锻,成形精锻件,该精锻件包含销部的配置角度在内被造形成锻造曲轴的最终形状。

(4)一种制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴的方法,其中,该制造方法包括下述第1预成形工序、下述第2预成形工序、下述精锻工序以及下述扭转工序的一系列的工序。

在第1预成形工序中,造形向所述(1)的成形装置提供的所述粗坯料。对于该粗坯料来说,所述粗销部中的、两端的第1粗销部和第6粗销部以及中央的第3粗销部和第4粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量在相同的方向上比所述锻造曲轴的所述销部的与轴向成直角的方向的偏心量小。粗坯料的第2粗销部和第5粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量在与第1粗销部、第3粗销部、第4粗销部以及第6粗销部的偏心方向相反的方向上比锻造曲轴的销部的与轴向成直角的方向的偏心量小。

在第2预成形工序中,使用所述(1)的成形装置,成形作为所述精锻用坯料的精锻用坯料,该精锻用坯料除了销部的配置角度以外被造形成锻造曲轴的最终形状。

在精锻工序中,对所述精锻用坯料进行精锻,成形精锻件,该精锻件除了销部的配置角度以外被造形成锻造曲轴的最终形状。

在扭转工序中,将所述精锻件的销部的配置角度调整为锻造曲轴的销部的配置角度。

(5)一种制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴的方法,其中,该制造方法包括下述第1预成形工序、下述第2预成形工序以及下述精锻工序的一系列工序。

在第1预成形工序中,造形向所述(2)的成形装置提供的所述粗坯料。对于该粗坯料来说,所述粗销部中的、两端的第1粗销部和第6粗销部以及中央的第3粗销部和第4粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量在彼此相反的方形上比所述锻造曲轴的所述销部的与轴向成直角的方向的偏心量的小。粗坯料的第2粗销部和第5粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量为零。

在第2预成形工序中,使用所述(2)的成形装置,成形所述精锻用坯料。对于该精锻用坯料来说,所述粗销部中的、两端的第1粗销部和第6粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量以及中央的第3粗销部和第4粗销部的与所述第1粗销部和所述第6粗销部的偏心方向相反的方向的偏心量与锻造曲轴的销部的与轴向成直角的方向的偏心量的相同。精锻用坯料的第2粗销部和第5粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量与所述粗坯料的与轴向成直角的方向的偏心量相同。

在精锻工序中,以将两端的第1粗销部和第6粗销部以及中央的第3粗销部和第4粗销部设为水平姿势的状态对所述精锻用坯料进行精锻,在与轴向成直角的方向上按压所有的所述粗销部,成形精锻件,该精锻件包含销部的配置角度在内被造形成锻造曲轴的最终形状。

(6)一种制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴的方法,其中,该制造方法包括下述第1预成形工序、下述第2预成形工序以及下述精锻工序的一系列工序。

在第1预成形工序中,造形向所述(2)的成形装置提供的所述粗坯料。对于该粗坯料来说,所述粗销部中的、两端的第1粗销部和第6粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量以及中央的第3粗销部和第4粗销部的与所述第1粗销部和所述第6粗销部的偏心方向相反的方向的偏心量比锻造曲轴的销部的与轴向成直角的方向的偏心量的小。粗坯料的第2粗销部和第5粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量在与第1粗销部和第6粗销部以及第3粗销部和第4粗销部的偏心方向正交的方向上与锻造曲轴的销部的与轴向成直角的方向的偏心量相同。

在第2预成形工序中,使用所述(2)的成形装置,成形所述精锻用坯料。对于该精锻用坯料来说,所述粗销部中的、两端的第1粗销部和第6粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量以及中央的第3粗销部和第4粗销部的与所述第1粗销部和所述第6粗销部的偏心方向相反的方向的偏心量与锻造曲轴的销部的与轴向成直角的方向的偏心量的相同。精锻用坯料的第2粗销部和第5粗销部的与轴向成直角的方向的偏心量与所述粗坯料的与轴向成直角的方向的偏心量相同。

在精锻工序中,以将两端的第1粗销部和第6粗销部以及中央的第3粗销部和第4粗销部设为水平姿势的状态对所述精锻用坯料进行精锻,在与轴向成直角的方向上按压第1粗销部、第3粗销部、第4粗销部以及第6粗销部,成形精锻件,该精锻件包含销部的配置角度在内被造形成锻造曲轴的最终形状。

发明的效果

根据本实施方式的成形装置以及包含使用了该成形装置的预成形工序的制造方法,能够由无飞边的粗坯料以与臂部的厚度较薄的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的形状大致一致的形状成形无飞边的精锻用坯料。若对这样的无飞边的精锻用坯料进行精锻,则虽产生少量飞边,但能够包含臂部的轮廓形状在内地造形锻造曲轴的最终形状。因而,能够成品率良好地、且无论其形状如何都以较高的尺寸精度制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴。

附图说明

图1是用于对以往的通常的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序进行说明的示意图。

图2是示意性地表示在第1实施方式的制造方法中、在成形装置中作为被成形对象的粗坯料、已成形的精锻用坯料以及精锻后的精锻件的各个形状的图。

图3是表示第1实施方式的锻造曲轴的制造工序的示意图。

图4是表示第1实施方式的成形装置的结构的纵剖视图。

图5A是用于对基于图4所示的第1实施方式的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖视图,且表示成形初期的状态。

图5B是用于对基于图4所示的第1实施方式的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖视图,且表示成形完成时的状态。

图6是用于对在基于成形装置的精锻用坯料的成形中产生飞边的状况进行说明的图。

图7是用于对在基于成形装置的精锻用坯料的成形中实施飞边的应对之策时的状况进行说明的图。

图8是示意性表示在第2实施方式的制造方法中、在成形装置中作为被成形对象的粗坯料、已成形的精锻用坯料、精锻后的精锻件以及扭转成形后的扭转精锻件的各个形状的图。

图9是表示第2实施方式的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序的示意图。

图10是表示第2实施方式的成形装置的结构的纵剖视图。

图11A是用于对基于图10所示的第2实施方式的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖视图,且表示成形初期的状态。

图11B是用于对基于图10所示的第2实施方式的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖视图,且表示成形完成时的状态。

图12是示意性表示在第3实施方式的制造方法中、在成形装置中作为被成形的粗坯料、已成形的精锻用坯料以及精锻后的精锻件的各个形状的图。

图13是表示第3实施方式的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序的示意图。

图14是表示第3实施方式的成形装置的结构的纵剖视图。

图15A是用于对基于图14所示的第3实施方式的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖视图,且表示成形初期的状态。

图15B是用于对基于图14所示的第3实施方式的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖视图,且表示成形完成时的状态。

图16是示意性表示在第4实施方式的制造方法中、在成形装置中作为被成形对象的粗坯料、已成形的精锻用坯料以及精锻后的精锻件的各个形状的图。

图17是表示第4实施方式的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序的示意图。

具体实施方式

在本发明中,在制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴时,以在该制造过程中进行精锻为前提。本发明的成形装置用于在精锻的前一工序中由粗坯料成形向该精锻提供的精锻用坯料。以下,关于本发明的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置以及包括使用了该成形装置的预成形工序的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造方法,对其实施方式进行详述。

1.第1实施方式

1-1.粗坯料、精锻用坯料以及精锻件

图2是示意性地表示在第1实施方式的制造方法中、在成形装置中作为被成形对象的粗坯料、已成形的精锻用坯料以及精锻后的精锻件的各个形状的图。在图2中例示了制造直列六汽缸-八个平衡配重的曲轴时的状况。另外,为了容易理解各个阶段的形状,在图2中,排列表示外观的俯视图和沿着轴向观察时的销部的配置图来进行表示。

如图2所示,第1实施方式的粗坯料4是也以图1的(f)所示的直列六汽缸-八个平衡配重的锻造曲轴1的形状为依据且整体上较粗的曲轴形状。粗坯料4包括七个粗轴颈部J1a~J7a、六个粗销部P1a~P6a、粗前端部Fra、粗凸缘部Fla、以及分别将粗轴颈部J1a~J7a和粗销部P1a~P6a相连的十二个粗曲臂部(以下,也简称作“粗臂部”)A1a~A12a。粗坯料4未带有飞边。以下,在分别统称粗坯料4的粗轴颈部J1a~J7a、粗销部P1a~P6a以及粗臂部A1a~A12a时,其附图标记记为:粗轴颈部为“Ja”,粗销部为“Pa”,粗臂部为“Aa”。一部分的粗臂部Aa一体地具有较粗的形状的平衡配重,具体而言,第1臂部A1a、第2臂部A2a、第5臂部A5a~第8臂部A8a、第11臂部A11a以及第12臂部A12a分别一体地具有较粗的形状的平衡配重。

第1实施方式的精锻用坯料5是利用详细将在后述的成形装置由上述粗坯料4成形而得到的。精锻用坯料5包括七个粗轴颈部J1b~J7b、六个粗销部P1b~P6b、粗前端部Frb、粗凸缘部Flb以及分别将粗轴颈部J1b~J7b和粗销部P1b~P6b相连的十二个粗曲臂部(以下,也简称作“粗臂部”)A1b~A12b。精锻用坯料5未带有飞边。以下,在分别统称精锻用坯料5的粗轴颈部J1b~J7b、粗销部P1b~P6b以及粗臂部A1b~A12b时,其附图标记记为:粗轴颈部为“Jb”,粗销部为“Pb”,粗臂部为“Ab”。一部分的粗臂部Ab一体地具有较粗的形状的平衡配重,具体而言,第1臂部A1b、第2臂部A2b、第5臂部A5b~第8臂部A8b、第11臂部A11b以及第12臂部A12b分别一体地具有较粗的形状的平衡配重。

第1实施方式的精锻件6是对上述精锻用坯料5进行精锻而得到的。精锻件6包括七个轴颈部J1c~J7c、六个销部P1c~P6c、前端部Frc、凸缘部Flc以及分别将轴颈部J1c~J7c和销部P1c~P6c相连的十二个曲臂部(以下,也简称作“臂部”)A1c~A12c。以下,在分别统称精锻件6的轴颈部J1c~J7c、销部P1c~P6c以及臂部A1c~A12c时,其附图标记记为:轴颈部为“Jc”,销部为“Pc”,臂部为“Ac”。一部分的臂部Ac一体地具有平衡配重,具体而言,第1臂部、第2臂部、第5臂部、第6臂部、第7臂部、第8臂部、第11臂部以及第12臂部(A1c、A2c、A5c~A8c、A11c以及A12c)分别一体地具有平衡配重。

精锻件6的形状包含销部Pc的配置角度在内与曲轴(最终锻造产品)的形状一致,相当于图1的(f)所示的锻造曲轴1。即,精锻件6的轴颈部Jc的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的轴颈部J的轴向的长度相同。精锻件6的销部Pc的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的销部P的轴向的长度相同。另外,精锻件6的销部Pc的与轴向成直角的方向的偏心量和最终形状的锻造曲轴的销部P的与轴向成直角的方向的偏心量相同,配置角度也是相同的120°,均配置在标准的位置。精锻件6的臂部Ac的轴向的厚度与最终形状的锻造曲轴的臂部A的轴向的厚度相同。

精锻用坯料5的形状与精锻件6的形状大致一致,刚好相当于图1的(d)所示的粗锻件105的已去除了飞边105a的部分。即,精锻用坯料5的粗轴颈部Jb的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的轴颈部J(精锻件6的轴颈部Jc)的轴向的长度相同。精锻用坯料5的粗销部Pb的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的销部P(精锻件6的销部Pc)的轴向的长度相同。另外,精锻用坯料5的销部Pb的与轴向成直角的方向上的偏心量和最终形状的锻造曲轴的销部P的与轴向成直角的方向上的偏心量相同,配置角度也是相同的120°,均配置在标准的位置。精锻用坯料5的粗臂部Ab的轴向的厚度不取决于平衡配重的有无而与最终形状的锻造曲轴的臂部A(精锻件6的臂部Ac)的轴向的厚度相同。

相对于此,粗坯料4的粗轴颈部Ja的轴向的长度与精锻用坯料5的粗轴颈部Jb的轴向的长度、即锻造曲轴的轴颈部J(精锻件6的轴颈部Jc)的轴向的长度相同。粗坯料4的粗销部Pa的轴向的长度与精锻用坯料5的粗销部Pb的轴向的长度、即锻造曲轴的销部P(精锻件6的销部Pc)的轴向的长度相同,但是粗坯料4的粗销部Pa的偏心量比精锻用坯料5的粗销部Pb的偏心量小。具体而言,粗坯料4的粗销部Pa中的、两端的第1粗销部P1a和第6粗销部P6a与中央的第3粗销部P3a和第4粗销部P4a的偏心量在彼此相反的方向上形成得与锻造曲轴的销部P的偏心量的相同。另一方面,第2粗销部P2a和第5粗销部P5a的偏心量在与第1粗销部P1a、第3粗销部P3a、第4粗销部P4a以及第6粗销部P6a的偏心方向正交的方向上形成为锻造曲轴的销部P的偏心量的1/2左右。

粗坯料4的粗臂部Aa的轴向的厚度不取决于平衡配重的有无而比精锻用坯料5的粗臂部Ab的轴向的厚度、即锻造曲轴的臂部A(精锻件6的臂部Ac)的轴向的厚度厚。总之,与精锻用坯料5(最终形状的锻造曲轴和精锻件6)相比较,粗坯料4的全长长出与粗臂部Aa的厚度比粗臂部Ab的厚度厚的量对应的量,粗销部Pa的偏心量较小,粗坯料4成为相对较平缓的曲轴形状。

在此,严格来说,相对于最终形状的锻造曲轴和精锻件6,精锻用坯料5的粗臂部Ab的厚度略薄,与其相对应地粗轴颈部Jb和粗销部Pb的轴向上的长度略大。这是为了在精锻时,容易将精锻用坯料5容纳在模具内,防止粘着(日文:かじり)缺陷的产生。与其相对应地,相对于最终形状的锻造曲轴和精锻件6,粗坯料4的粗轴颈部Ja和粗销部Pa的轴向上的长度也略大。

1-2.锻造曲轴的制造工序

图3是表示第1实施方式的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序的示意图。如图3所示,第1实施方式的锻造曲轴的制造方法包括第1预成形、第2预成形、精锻的各工序,根据需要,包括模锻切边、整形的各工序。

第1预成形工序为造形所述的粗坯料4的工序。在第1预成形工序中,将截面为圆形的圆钢坯作为原材料,在利用加热炉(例如感应加热炉、气体气氛加热炉等)对该圆钢坯进行加热之后,实施预成形加工。在预成形加工中,例如,若进行利用孔型辊减径轧制圆钢坯并将其体积分配在长度方向上的辊轧成形,重复进行将由此获得的辊轧坯件自与长度方向成直角的方向局部冲压下压并将其体积分配的弯曲锻造,就能够造形粗坯料4。此外,使用所述专利文献1和专利文献2所公开的技术,也能够造形粗坯料4。另外,还可以采用斜置轧辊、闭塞锻造等。

第2预成形工序是用于成形所述的精锻用坯料5的工序。在第2预成形工序中,使用下述的图4所示的成形装置进行加工。由此,能够由所述的粗坯料4成形精锻用坯料,该精锻用坯料包含销部的配置角度在内被造形成锻造曲轴的最终形状5。

精锻工序是用于获得所述的精锻件6的工序。在精锻工序中,提供所述的精锻用坯料5,使用上下一对模具进行锻压。由此,能够获得包含销部的配置角度在内被造形成锻造曲轴的最终形状的、与曲轴一致的形状的精锻件6。

1-3.精锻用坯料的成形装置

图4是表示第1实施方式的成形装置的结构的纵剖视图。在图4中例示制造直列六汽缸-八个平衡配重的曲轴的情况下的成形装置、即由所述图2所示的粗坯料4成形精锻用坯料5的成形装置。另外,在图4所示的纵截面中,实际上,第1粗销部和第6粗销部以及第3粗销部和第4粗销部的部分的任意一者位于纸面的向外的位置且另一者位于向里的位置,但是出于方便而图示在了同一面上。

如图4所示,成形装置利用了压力机。成形装置具有成为基础的固定的下侧垫板20和随着压力机的滑块的驱动而下降的上侧垫板21。在下侧垫板20的正上方,借助弹性构件24弹性支承有下侧模具支承台22。该下侧模具支承台22被容许在上下方向上移动。作为弹性构件24,能够应用蝶形弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧等,此外,还能够应用液压弹簧系统。在上侧垫板21的正下方,借助支柱25固定有上侧模具支承台23。该上侧模具支承台23利用压力机(滑块)的驱动而与上侧垫板21一体地下降。

在图4所示的成形装置中,将粗坯料4容纳于模具内,并成形为精锻用坯料。此时,对于容纳于模具内的粗坯料4的姿势,将第1粗销部P1a和第6粗销部P6a及第3粗销部P3a和第4粗销部P4a水平配置,将第2粗销部P2a和第5粗销部P5a朝向铅直方向的下方配置。因此,在下侧模具支承台22和上侧模具支承台23上安装有固定轴颈模9U、9B、可动轴颈模10U、10B以及可动销模(第2可动销模)12和辅助销模13。固定轴颈模9U、9B、可动轴颈模10U、10B以及可动销模(第2可动销模)12和辅助销模13被沿着粗坯料4的轴向划分,且各自上下成对。

固定轴颈模9U、9B配置于粗坯料4的粗轴颈部Ja中的中央的第4粗轴颈部J4a的位置。上方的固定轴颈模9U安装于上侧模具支承台23,下方的固定轴颈模9B安装于下侧模具支承台22。特别是,固定轴颈模9U、9B中的上下无论哪个均相对于上侧模具支承台23、下侧模具支承台22完全固定,被限制了轴向上的移动。

在固定轴颈模9U、9B上分别形成有半圆筒状的第1刻入部9Ua、9Ba和第2刻入部9Ub、9Bb。第2刻入部9Ub、9Bb在第1刻入部9Ua、9Ba的前后(图4中的左右)与第1刻入部9Ua、9Ba相邻接。第1刻入部9Ua、9Ba的长度与精锻用坯料5中的第4粗轴颈部J4b的轴向的长度相同。第2刻入部9Ub、9Bb的长度与精锻用坯料5中的与其粗轴颈部J4b相连的粗臂部Ab(第6粗臂部A6b、第7粗臂部A7b)的轴向的厚度相同。

固定轴颈模9U、9B通过伴随着压力机的驱动的上侧模具支承台23的下降、即压力机的压下,用第1刻入部9Ua、9Ba以分别自上下夹入第4粗轴颈部J4a的方式保持第4粗轴颈部J4a。与此同时,固定轴颈模9U、9B的第2刻入部9Ub、9Bb的靠第1刻入部9Ua、9Ba侧的面同与第4粗轴颈部J4a相连的粗臂部Aa(第6粗臂部A6b和第7粗臂部A7b)的靠第4粗轴颈部J4a侧的侧面相接触。

可动轴颈模10U、10B配置于粗坯料4的除利用固定轴颈模9U、9B夹入的粗轴颈部Ja以外的粗轴颈部Ja(第1粗轴颈部J1a~第3粗轴颈部J3a以及第5粗轴颈部J5a~第7粗轴颈部J7a)的位置。上方的可动轴颈模10U安装于上侧模具支承台23,下方的可动轴颈模10B安装于下侧模具支承台22。特别是,可动轴颈模10U、10B中的上下无论哪个均被容许相对于上侧模具支承台23、下侧模具支承台22在朝向固定轴颈模9U、9B的轴向上移动。

在可动轴颈模10U、10B上分别形成有半圆筒状的第1刻入部10Ua、10Ba和第2刻入部10Ub、10Bb。第2刻入部10Ub、10Bb在第1刻入部10Ua、10Ba的前后(图4中的左右)与第1刻入部10Ua、10Ba相邻。第1刻入部10Ua、10Ba的长度与精锻用坯料5中的粗轴颈部Jb(第1粗轴颈部J1b~第3粗轴颈部J3b以及第5粗轴颈部J5b~第7粗轴颈部J7b)的轴向的长度相同。第2刻入部10Ub、10Bb的长度与精锻用坯料5中的与其粗轴颈部Jb相连的粗臂部Ab(第1粗臂部A1b~第5粗臂部A5b以及第8粗臂部A8b~第12粗臂部A12b)的轴向的厚度相同。

可动轴颈模10U、10B利用压力机的压下,用第1刻入部10Ua、10Ba以分别从上下方向夹入分别对应的各个粗轴颈部Ja的方式保持各个粗轴颈部Ja。与此同时,可动轴颈模10U、10B的第2刻入部10Ub、10Bb的靠第1刻入部10Ua、10Ba侧的面同与分别对应的各个粗轴颈部Ja相连的粗臂部Aa的靠各个粗轴颈部Ja侧的侧面相接触。

此处,在两端的第1粗轴颈部J1a和第7粗轴颈部J7a的位置处配置的可动轴颈模10U、10B的端面成为倾斜面14U、14B。相对于此,在下侧垫板20上,与这些第1粗轴颈部J1a、第7粗轴颈部J7a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面14U、14B的位置相对应地分别竖立设置有第1楔块26。各个第1楔块26贯通下侧模具支承台22而向上方突出。在第1粗轴颈部J1a、第7粗轴颈部J7a的可动轴颈模10U、10B中的、下侧的可动轴颈模10B的倾斜面14B在初期状态下与第1楔块26的斜面相接触。另一方面,上侧的可动轴颈模10U的倾斜面14U利用压力机的压下而与第1楔块26的斜面相接触。

另外,在靠内侧的第2粗轴颈部J2a和第6粗轴颈部J6a的位置处配置的可动轴颈模10U、10B上固定有未图示的块体。块体在自第1刻入部10Ua、10Ba和第2刻入部10Ub、10Bb偏离的侧部(图4中的纸面的近前侧和里侧)具有倾斜面15U、15B。相对于此,在下侧垫板20上,与这些第2粗轴颈部J2a和第6粗轴颈部J6a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面15U、15B的位置相对应地分别竖立设置有第2楔块27。各个第2楔块27贯通下侧模具支承台22而向上方突出。第2粗轴颈部J2a和第6粗轴颈部J6a的可动轴颈模10U、10B中的、下侧的可动轴颈模10B的倾斜面15B在初期状态下与第2楔块27的斜面相接触。另一方面,上侧的可动轴颈模10U的倾斜面15U利用压力机的压下与第2楔块27的斜面相接触。在更靠内侧的第3粗轴颈部J3a和第5粗轴颈部J5a的位置处配置的可动轴颈模10U、10B上也设有未图示的相同的楔块机构。

然后,伴随着压力机的继续压下,上侧的可动轴颈模10U与下侧的可动轴颈模10B一体地被下压。由此,第1粗轴颈部J1a和第7粗轴颈部J7a的可动轴颈模10U、10B的上下无论哪个的倾斜面14U、14B均沿着第1楔块26的斜面滑动。与此相伴,该可动轴颈模10U、10B朝向第4粗轴颈部J4a的固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。与此同时,第2粗轴颈部J2a和第6粗轴颈部J6a的可动轴颈模10U、10B的上下无论哪个的倾斜面15U、15B均沿着第2楔块27的斜面滑动。与此相伴,该可动轴颈模10U、10B也朝向第4粗轴颈部J4a的固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。第3粗轴颈部J3a和第5粗轴颈部J5a的可动轴颈模10U、10B也同样地朝向固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。总之,第1粗轴颈部J1a~第3粗轴颈部J3a以及第5粗轴颈部J5a~第7粗轴颈部J7a的可动轴颈模10U、10B能够分别利用楔块机构沿着轴向移动。

上下成对的可动销模12和辅助销模13分别配置于粗坯料4的粗销部Pa的位置。上下的销模12和辅助销模13分别安装于上侧模具支承台23、下侧模具支承台22。第1实施方式的可动销模12配置在与成为粗销部Pa标准的位置的一侧相反的一侧,另一侧的辅助销模13配置在成为该粗销部Pa的标准的位置的一侧的外侧。例如,在第1粗销部P1a的位置,第1粗销部P1a的标准位置位于上侧。因此,可动销模12安装于下侧模具支承台22,并且,与其成对的辅助销模13安装于上侧模具支承台23。

特别是,可动销模12和辅助销模13中的上下无论哪个均被容许相对于下侧模具支承台22、上侧模具支承台23在朝向固定轴颈模9U、9B的轴向上移动。只有可动销模12被容许在与轴向成直角的方向上、即朝向粗销部Pa的标准的位置的方向(图4中的上下方向)上移动。

在可动销模12、辅助销模13上分别形成有半圆筒状的刻入部12a、13a。刻入部12a、13a的长度与精锻用坯料5的各粗销部Pb的轴向的长度相同。

可动销模12利用压力机的压下使刻入部12a贴紧于各个粗销部Pa,可动销模12的两侧面同与各个粗销部Pa相连的粗臂部Aa的靠各个粗销部Pa侧的侧面相接触。

而且,可动销模12和辅助销模13随着压力机的继续压下而一体地被下压。由此,可动销模12和辅助销模13如上述那样随着可动轴颈模10U、10B沿着轴向移动而朝向第4粗轴颈部J4a的固定轴颈模10U、10B沿着轴向移动。另外,可动销模12的沿着与轴向成直角的方向的移动利用与各销模12相连结的液压缸16的驱动而进行。

另外,可动销模12和辅助销模13的沿着轴向的移动也可以利用与可动轴颈模10U、10B相同的楔块机构、液压缸、伺服马达等另外的结构强制进行。辅助销模13也可以与相邻的一对可动轴颈模10U、10B中的一者或固定轴颈模9U、9B中的一者一体化。

在图4所示的初期状态下,在分别在轴向上相连的可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B与可动销模12和辅助销模1之间确保间隙。这是为了容许可动轴颈模10U、10B以及可动销模12和辅助销模13沿着轴向移动。该各个间隙的尺寸为精锻用坯料5的粗臂部Ab的厚度与粗坯料4的粗臂部Aa的厚度之差。

接着,说明利用这样的结构的成形装置成形精锻用坯料的成形方法。

图5A和图5B是用于说明利用图4所示的第1实施方式的成形装置成形精锻用坯料的成形方法的纵剖视图。在这些附图中,图5A表示成形初期的状态,图5B表示成形完成时的状态。

将粗坯料4容纳于所述图4所示的下侧的可动轴颈模10B、固定轴颈模9B、可动销模12以及辅助销模13,并开始压力机的压下。之后,首先,如图5A所示,上侧的可动轴颈模10U和固定轴颈模9U分别抵接于下侧的可动轴颈模10B和固定轴颈模9B。

由此,粗坯料4成为各个粗轴颈部Ja被可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B自上下保持、且可动销模12贴紧于各个粗销部Pa的状态。在该状态时,可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B与粗坯料4的各个粗臂部Aa的靠粗轴颈部Ja侧的侧面相接触,可动销模12与各个粗臂部Aa的靠粗销部Pa侧的侧面相接触。另外,在该状态时,第1粗轴颈部J1a、第7粗轴颈部J7a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面14U、14B与第1楔块26的斜面相接触,第2粗轴颈部J2a、第6粗轴颈部J6a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面15U、15B与第2楔块27的斜面相接触。第3粗轴颈部J3a和第5粗轴颈部J5a的可动轴颈模10U、10B的未图示的倾斜面也与未图示的楔块的斜面相接触。

从该状态起,使压力机在该状态下的压下继续。于是,第1粗轴颈部J1a和第7粗轴颈部J7a的可动轴颈模10U、10B各自的倾斜面14U、14B沿着第1楔块26的斜面滑动。该可动轴颈模10U、10B利用该楔块机构朝向第4粗轴颈部J4a的固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。与此同时,第2粗轴颈部J2a和第6粗轴颈部J6a的可动轴颈模10U、10B各自的倾斜面15U、15B沿着第2楔块27的斜面滑动。该可动轴颈模10U、10B利用该楔块机构朝向第4粗轴颈部J4a的固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。同样,第3粗轴颈部J3a和第5粗轴颈部J5a的可动轴颈模10U、10B也利用楔块机构朝向固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。如此伴随着可动轴颈模10U、10B分别利用楔块机构沿着轴向移动,可动销模12和辅助销模13也朝向固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。

由此,可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B与可动销模12和辅助销模13之间的间隙逐渐变窄,最终它们之间的各个间隙消失。此时,粗坯料4的粗臂部Aa利用可动轴颈模10U、10B、固定轴颈模9U、9B以及可动销模12在轴向上挤压,粗臂部Aa的厚度减小至精锻用坯料5的粗臂部Ab的厚度(参照图5B)。此时,能够维持粗轴颈部Ja和粗销部Pa的轴向的长度。另外,对粗臂部Aa的挤压不取决于平衡配重的有无,而在所有的粗臂部Aa上进行挤压。

另外,根据可动轴颈模10U、10B以及可动销模12和辅助销模13的轴向上的移动,驱动可动销模12各自的液压缸16。于是,各销模12分别将粗坯料4的粗销部Pa向与轴向成直角的方向按压。由此,由于粗坯料4的粗销部Pa在与轴向成直角的垂直方向上偏移,因此,能够使其偏心量增加到精锻用坯料5的粗销部Pb的偏心量,而使任一粗销部Pb均配置于标准的位置(参照图2、图5B)。

这样,能够由没有飞边的粗坯料4成形没有飞边的精锻用坯料5。精锻用坯料5为臂部A的厚度较薄、且与直列六汽缸发动机用锻造曲轴(最终锻造产品)的形状大致一致的形状。另外,若将这样的没有飞边的精锻用坯料5向精锻提供而进行精锻,虽然产生少量的飞边,但是能够包含臂部的轮廓形状和销部的配置角度在内对直列六汽缸发动机用锻造曲轴的最终形状进行造形。因此,能够成品率良好、且无论其形状如何都以较高的尺寸精度制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴。另外,如图2、图4等中例示的那样,若在粗坯料的阶段预先在臂部造形相当于平衡配重的部分,则也能够制造具有平衡配重的锻造曲轴。

在所述图4、图5A以及图5B所示的成形装置中,第1粗轴颈部J1a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面14U、14B以及与其相接触的第1楔块26的斜面的倾斜角度和第7粗轴颈部J7a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面14U、14B以及与其相接触的第1楔块26的斜面的倾斜角度以铅垂面为基准刚好相反。另外,第2粗轴颈部J2a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面15U、15B以及与其相接触的第2楔块27的斜面的倾斜角度和第6粗轴颈部J6a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面15U、15B以及与其相接触的第2楔块27的斜面的倾斜角度以铅垂面为基准刚好相反。另外,第1楔块26的斜面的角度(第1粗轴颈部J1a、第7粗轴颈部J7a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面14U、14B的角度)比第2楔块27的斜面的角度(第2粗轴颈部J2a、第6粗轴颈部J6a的可动轴颈模10U、10B的倾斜面15U、15B的角度)大。这样使得使各个可动轴颈模10U、10B沿着轴向移动的楔块机构的楔块角度根据每个可动轴颈模10U、10B而不同的理由在于,将在轴向上挤压粗臂部Aa而使厚度减小的变形速度在整个粗臂部Aa处设为恒定。

在所述图4、图5A以及图5B所示的成形装置中使用的粗坯料4的粗轴颈部Ja的截面积与精锻用坯料5的粗轴颈部Jb、即锻造曲轴的轴颈部J的截面积相同,或大于精锻用坯料5的粗轴颈部Jb、即锻造曲轴的轴颈部J的截面积。同样,粗坯料4的粗销部Pa的截面积与精锻用坯料5的粗销部Pb、即锻造曲轴的销部P的截面积相同,或大于精锻用坯料5的粗销部Pb、即锻造曲轴的销部P的截面积。即使是在粗坯料4的粗轴颈部Ja的截面积大于精锻用坯料5的粗轴颈部Jb的截面积的情况下,也能够使粗轴颈部Ja的截面积减小到精锻用坯料5的粗轴颈部Jb的截面积。这是由于可动轴颈模10U、10B对粗轴颈部Ja的夹入并保持、以及接下来的可动轴颈模10U、10B的轴向上的移动而导致的。另外,即使在粗坯料4的粗销部Pa的截面积大于精锻用坯料5的粗销部Pb的截面积的情况下,也能够使粗销部Pa的截面积减小到精锻用坯料5的粗销部Pb的截面积。这是由于可动销模12的轴向上的移动以及与该轴向成直角的方向上的移动而导致的。

作为在以上说明的精锻用坯料的成形中应该注意的方面,有时产生局部的飞边。以下,对飞边的产生原理及其应对之策进行说明。

图6是用于说明利用成形装置成形精锻用坯料时产生飞边的状况的图,图7是用于说明实施了其应对之策的情况下的状况的图。在图6和图7中,图6的(a)和图7的(a)表示成形初期的状态,图6的(b)和图7的(b)表示成形中途的状态,图6的(c)和图7的(c)表示成形完成时的状态,图6的(d)和图7的(d)表示在成形完成后从成形装置取出的精锻用坯料。

如图6的(a)所示,若成形开始,则可动轴颈模10U、10B沿着轴向移动,并且,可动销模12和辅助销模13沿着轴向和与轴向成直角的方向移动。然后,如图6的(b)所示,可动轴颈模10U、10B以及可动销模12和辅助销模13沿着轴向的移动完成之前,即可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B与可动销模12和辅助销模13之间的间隙闭合之前,若在与轴向成直角的方向上按压变形的粗销部Pa到达辅助销模13,则产生以下所示的情况。粗销部Pa的材料流入辅助销模13与可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B之间的间隙。该已流入的材料虽然伴随着成形的进行而延伸为较薄,但是,如图6的(c)所示,在成形完成时还有残留。这样,如图6的(d)所示,在精锻用坯料5的粗销部Pb的外侧,在粗销部Pb和与粗销部Pb相邻的粗臂部Aa之间的边界出现局部的飞边部5a。

飞边部5a在下一工序的精锻中被打入产品而成为夹层(日文:かぶり)缺陷。因而,从确保产品质量的观点考虑,需要防止产生飞边。

作为防止产生飞边的应对之策,只要在可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B与可动销模12和辅助销模13之间的间隙闭合之后,控制可动销模12的沿着与轴向成直角的方向的移动,使得按压变形的粗销部Pa到达辅助销模13即可。具体而言,只要在可动轴颈模10U、10B以及可动销模12和与该可动销模12成对的辅助销模13沿着轴向的移动完成之后,使可动销模12沿着与轴向成直角的方向的移动完成即可。例如,优选的是,在将可动销模12的沿着与轴向成直角的方向的总移动距离设为100%时,在与该可动销模12相邻的可动轴颈模10U、10B沿着轴向的移动完成的时刻,可动销模12的沿着与轴向成直角的方向的移动距离为总移动距离的90%以下(更优选的是83%以下,进一步优选的是60%以下)。之后使可动销模12沿着该方向的移动完成。

例如,如图7的(a)所示,开始进行成形。之后,如图7的(b)所示,在可动销模12的与轴向成直角的方向上的移动距离到达总移动距离的90%之前,使可动轴颈模10U、10B以及可动销模12和辅助销模13沿着轴向的移动完成。这样一来,在该时刻,尽管可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B与可动销模12和辅助销模13之间的间隙闭合,但是按压变形的粗销部Pa未到达辅助销模13。然后,伴随着可动销模12的沿着与轴向成直角的方向的移动,粗销部Pa到达辅助销模13,若该移动完成,则如图7的(c)所示,成形完成。因此,未产生粗销部Pa的材料流入到辅助销模13与可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B之间的间隙的情况。这样,如图7的(d)所示,能够得到没有飞边的高品质的精锻用坯料5。

可动销模沿着与轴向成直角的方向移动的移动过程在可动轴颈模沿着轴向的移动完成之前能够任意变更。例如,可动销模的沿着与轴向成直角的方向的移动既可以与可动轴颈模的沿着轴向的移动开始同时开始,也可以在可动轴颈模的沿着轴向的移动开始之前开始,或者也可以在可动轴颈模的沿着轴向的移动进行一定程度时开始。另外,可动销模的沿着与轴向成直角的方向的移动也可以在开始后在移动了一定量的位置处暂时停止,在可动轴颈模的沿着轴向的移动完成之后再重新开始。

2.第2实施方式

第2实施方式以所述的第1实施方式的结构为基本。第2实施方式在锻造曲轴的制造过程中增加了扭转成形工序,并且使与其相关联的结构变形。

2-1.粗坯料、精锻用坯料、精锻件以及扭转精锻件

图8是示意性地表示在第2实施方式的制造方法中、在成形装置中作为被成形对象的粗坯料、已成形的精锻用坯料、精锻后的精锻件以及扭转成形后的扭转精锻件的各个形状的图。在图8中,例示了制造直列六汽缸-十二个平衡配重的曲轴时的状况。另外,适当地省略与第1实施方式重复的事项。在后述的第3实施方式和第4实施方式中也是相同的。

如图8所示,第2实施方式的粗坯料4是也以直列六汽缸-十二个平衡配重的锻造曲轴1的形状为依据且整体上较粗的曲轴形状。粗坯料4包括七个粗轴颈部Ja、六个粗销部Pa、粗前端部Fra、粗凸缘部Fla以及十二个粗臂部Aa。粗坯料4在全部(第1~第12)的粗臂部Aa一体地具有较粗的形状的平衡配重。第2实施方式的精锻用坯料5是利用详细将在后述的成形装置由上述粗坯料4成形而得到的。精锻用坯料5包括七个粗轴颈部Jb、六个粗销部Pb、粗前端部Frb、粗凸缘部Flb以及十二个粗臂部Ab。精锻用坯料5在全部(第1~第12)的粗臂部Ab一体地具有较粗的形状的平衡配重。第2实施方式的精锻件6是对所述的精锻用坯料5进行精锻而得到的。精锻件6包括七个轴颈部Jc、六个销部Pc、前端部Frc、凸缘部Flc以及十二个臂部Ac。精锻件6在全部(第1~第12)的臂部Ac一体地具有平衡配重。

第2实施方式的扭转精锻件7是对所述的精锻件6进行扭转成形而得到的。扭转精锻件7包括七个轴颈部J1d~J7d、六个销部P1d~P6d、前端部Frd、凸缘部Fld以及分别将轴颈部J1d~J7d和销部P1d~P6d相连的十二个曲臂部(以下,也简称作“臂部”)A1d~A12d。以下,在分别统称扭转精锻件7的轴颈部J1d~J7d、销部P1d~P6d以及臂部A1d~A12d时,其附图标记记为:轴颈部为“Jd”,销部为“Pd”,臂部为“Ad”。扭转精锻件7在全部(第1~第12)的臂部Ad一体地具有平衡配重。

扭转精锻件7的形状包含销部Pd的配置角度在内与曲轴(最终锻造产品)的形状一致。即,扭转精锻件7的轴颈部Jd的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的轴颈部J的轴向的长度相同。扭转精锻件7的销部Pd的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的销部P的轴向的长度相同。而且,扭转精锻件7的销部Pd的与轴向成直角的方向的偏心量和最终形状的锻造曲轴的销部P的与轴向成直角的方向的偏心量相同,配置角度也是相同的120°,均配置在标准的位置。扭转精锻件7的臂部Ad的轴向的厚度与最终形状的锻造曲轴的臂部A的轴向的厚度相同。

精锻件6的形状除了销部Pc的配置角度以外与曲轴(最终锻造产品)的形状一致。即,精锻件6的轴颈部Jc的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的轴颈部J的轴向的长度相同。精锻件6的销部Pc的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的销部P的轴向的长度相同,两者的与轴向成直角的方向的偏心量也相同。但是,精锻件6的销部Pc的配置角度自标准的位置偏离。具体而言,精锻件6的销部Pc中的、两端的第1销部P1c和第6销部P6c及中央的第3粗销部P3c和第4粗销部P4c在与轴向成直角的方向上向相同的方向偏心。另外,第2销部P2c和第5销部P5c向与第1销部P1c、第3销部P3c、第4销部P4c以及第6销部P6c的偏心方向相反的方向偏心。精锻件6的臂部Ac的轴向的厚度与最终形状的锻造曲轴的臂部A的轴向的厚度相同。

精锻用坯料5的形状与精锻件6的形状大致一致。即,精锻用坯料5的粗轴颈部Jb的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的轴颈部J(精锻件6的轴颈部Jc)的轴向的长度相同。精锻用坯料5的粗销部Pb的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的销部P(精锻件6的销部Pc)的轴向的长度相同,两者的与轴向成直角的方向的偏心量也相同。但是,粗销部Pb的配置角度与精锻件6同样地自标准的位置偏离。精锻用坯料5的粗臂部Ab的轴向的厚度与最终形状的锻造曲轴的臂部A(精锻件6的臂部Ac)的轴向的厚度相同。

相对于此,粗坯料4的粗轴颈部Ja的轴向的长度与精锻用坯料5的粗轴颈部Jb的轴向的长度、即锻造曲轴的轴颈部J(精锻件6的轴颈部Jc)的轴向的长度相同。粗坯料4的粗销部Pa的轴向的长度与精锻用坯料5的粗销部Pb的轴向的长度、即锻造曲轴的销部P(精锻件6的销部Pc)的轴向的长度相同,但是粗坯料4的粗销部Pa的偏心量比精锻用坯料5的粗销部Pb的偏心量小。具体而言,粗坯料4的粗销部Pa中的、两端的第1粗销部P1a和第6粗销部P6a及中央的第3粗销部P3a和第4粗销部P4a的偏心量在相同方向上形成为锻造曲轴的销部P的偏心量的1/2左右。另一方面,第2粗销部P2a和第5粗销部P5a的偏心量在与第1粗销部P1a、第3粗销部P3a、第4粗销部P4a以及第6粗销部P6a的偏心方向相反的方向上形成为锻造曲轴的销部P的偏心量的1/2左右。

粗坯料4的粗臂部Aa的轴向的厚度比精锻用坯料5的粗臂部Ab的轴向的厚度、即锻造曲轴的臂部A(精锻件6的臂部Ac)的轴向的厚度厚。

2-2.锻造曲轴的制造工序

图9是表示第2实施方式的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序的示意图。如图9所示,第2实施方式的锻造曲轴的制造方法包括第1预成形、第2预成形、精锻、扭转成形各工序,根据需要,包括扭转成形前的模锻切边、扭转成形后的整形各工序。

第1预成形工序是用于对所述粗坯料4进行造形的工序。第2预成形工序是通过使用下述的图10所示的成形装置而由所述粗坯料4成形所述精锻用坯料5的工序。精锻用坯料5除销部的配置角度以外被造形成锻造曲轴的最终形状。精锻工序是提供所述精锻用坯料5、并获得所述精锻件6的工序。精锻件6除销部的配置角度以外被造形成锻造曲轴的最终形状。

扭转成形工序是用于获得所述扭转精锻件7的工序。在扭转成形工序中,以保持着所述精锻件6的轴颈部和销部的状态以轴颈部的轴心为中心进行扭转。由此,将销部的配置角度调整为锻造曲轴的销部的配置角度,从而获得扭转精锻件7。扭转精锻件7包含销部的配置角度在内被造形成锻造曲轴的最终形状,并且为与曲轴一致的形状。

2-3.精锻用坯料的成形装置

图10是表示第2实施方式的成形装置的结构的纵剖视图。在图10中例示了制造直列六汽缸-十二个平衡配重的曲轴的情况下的成形装置、即由所述图8所示的粗坯料4成形精锻用坯料5的成形装置。在图10所示的纵截面中,实际上所有粗销部的部分都位于同一面上。

在图10所示的第2实施方式的成形装置中,将粗坯料4容纳于模具内,并成形为精锻用坯料5。此时,容纳于模具内的粗坯料4的姿势使粗销部Pa的偏心方向与铅垂方向一致。例如,将第1粗销部P1a和第6粗销部P6a及第3粗销部P3a和第4粗销部P4a配置在上方,将第2粗销部P2a和第5粗销部P5a配置在下方。除这一点以外的结构与所述图4所示的第1实施方式的成形装置通用,因此,省略详细的说明。

图11A和图11B是用于对基于图10所示的第2实施方式的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖视图。其中的图11A表示成形初期的状态,图11B表示成形完成时的状态。

如该图所示,将粗坯料4容纳于下侧的可动轴颈模10B、固定轴颈模9B、可动销模12以及辅助销模13,进行压力机的压下。这样一来,保持着各个粗轴颈部Ja的可动轴颈模10U、10B朝向第4粗轴颈部J4a的固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。与此相伴,贴紧于各个粗销部Pa的可动销模12和辅助销模13也朝向固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。由此,粗坯料4利用可动轴颈模10U、10B、固定轴颈模9U、9B以及可动销模12在轴向上挤压粗臂部Aa,粗臂部Aa的厚度减小至精锻用坯料5的粗臂部Ab的厚度(参照图11B)。此时,能够维持粗轴颈部Ja和粗销部Pa的轴向的长度。

另外,根据可动轴颈模10U、10B以及可动销模12和辅助销模13的沿着轴向的移动,可动销模12伴随着各自的液压缸16的驱动,分别在与轴向成直角的方向上按压粗坯料4的粗销部Pa。由此,粗坯料4的粗销部Pa在与轴向成直角的方向上偏移,其配置角度自标准的位置偏离、且其偏心量增加至精锻用坯料5的粗销部Pb的偏心量(参照图8、图11B)。

如此一来,能够由没有飞边的粗坯料4成形没有飞边的精锻用坯料5。精锻用坯料5为臂部A的厚度较薄、且除了销部P的配置角度以外与直列六汽缸发动机用锻造曲轴(最终锻造产品)的形状大致一致的形状。接下来,若将这样的没有飞边的精锻用坯料5向精锻提供而进行精锻,虽然产生少量飞边,但是能够造形精锻件6。精锻件6除了销部的配置角度以外,包含臂部的轮廓形状在内与直列六汽缸发动机用锻造曲轴的最终形状一致。然后,若对该精锻件6实施扭转成形,则能够也包含销部的配置角度在内对直列六汽缸发动机用锻造曲轴的最终形状进行造形。因而,能够成品率良好地、且无论其形状如何都以较高的尺寸精度制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴。

3.第3实施方式

第3实施方式以所述第1、第2实施方式的结构为基础。第3实施方式不在锻造曲轴的制造过程中增加扭转成形工序,而是为了在精锻工序中有意地对曲轴的最终形状进行造形而使与其相关联的结构变形。

3-1.粗坯料、精锻用坯料以及精锻件

图12是示意性地表示在第3实施方式的制造方法中、在成形装置中作为被成形对象的粗坯料、已成形的精锻用坯料以及精锻后的精锻件的各个形状的图。在图12中,例示了制造直列六汽缸-八个平衡配重的曲轴时的状况。

如图12所示,第3实施方式的粗坯料4是也以直列六汽缸-八个平衡配重的锻造曲轴1的形状为依据且整体上较粗的曲轴形状。粗坯料4包括七个粗轴颈部Ja、六个粗销部Pa、粗前端部Fra、粗凸缘部Fla以及十二个粗臂部Aa。粗坯料4的一部分的粗臂部Aa一体地具有较粗的形状的平衡配重,具体而言,第1臂部A1a、第2臂部A2a、第5臂部A5a~第8臂部A8a、第11臂部A11a以及第12臂部A12a分别一体地具有较粗的形状的平衡配重。第3实施方式的精锻用坯料5是利用详细将在后述的成形装置由上述粗坯料4成形而得到的。精锻用坯料5包括七个粗轴颈部Jb、六个粗销部Pb、粗前端部Frb、粗凸缘部Flb以及十二个粗臂部Ab。精锻用坯料5的一部分的粗臂部Ab一体地具有较粗的形状的平衡配重,具体而言,第1臂部A1a、第2臂部A2a、第5臂部A5a~第8臂部A8a、第11臂部A11a以及第12臂部A12a分别一体地具有较粗的形状的平衡配重。第3实施方式的精锻件6是对所述精锻用坯料5进行精锻而得到的。精锻用坯料5包括七个轴颈部Jc、六个销部Pc、前端部Frc、凸缘部Flc以及十二个臂部Ac。精锻用坯料5的一部分的臂部Ac一体地具有平衡配重,具体而言,第1臂部、第2臂部、第5臂部、第6臂部、第7臂部、第8臂部、第11臂部以及第12臂部分别一体地具有平衡配重。

精锻件6的形状包含销部Pc的配置角度在内与曲轴(最终锻造产品)的形状一致。即,精锻件6的轴颈部Jc的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的轴颈部J的轴向的长度相同。精锻件6的销部Pc的轴向的长度与最终形状的锻造曲轴的销部P的轴向的长度相同。而且,精锻件6的销部Pc的与轴向成直角的方向的偏心量和最终形状的锻造曲轴的销部P的与轴向成直角的方向的偏心量相同,配置角度也是相同的120°,均配置在标准的位置。精锻件6的臂部Ac的轴向的厚度与最终形状的锻造曲轴的臂部A的轴向的厚度相同。

相对于此,精锻用坯料5的粗轴颈部Jb的轴向的长度与精锻件6的轴颈部Jc的轴向的长度、即锻造曲轴的轴颈部J的轴向的长度相同。精锻用坯料5的粗销部Pb的轴向的长度与精锻件6的销部Pc的轴向的长度、即锻造曲轴的销部P的轴向的长度相同,但是偏心量和配置角度自标准的位置偏离。具体而言,精锻用坯料5的粗销部Pb中的、两端的第1粗销部P1b和第6粗销部P6b与中央的第3粗销部P3b和第4粗销部P4b的偏心量在彼此相反的方向上形成得与锻造曲轴的销部P的偏心量的相同。另一方面,第2粗销部P2b和第5粗销部P5b没有偏心,偏心量为零。精锻用坯料5的粗臂部Ab的轴向的厚度与最终形状的锻造曲轴的臂部A(精锻件6的臂部Ac)的轴向的厚度相同。

另外,粗坯料4的粗轴颈部Ja的轴向的长度与精锻用坯料5的粗轴颈部Jb的轴向的长度、即锻造曲轴的轴颈部J(精锻件6的轴颈部Jc)的轴向的长度相同。粗坯料4的粗销部Pa的轴向的长度与精锻用坯料5的粗销部Pb的轴向的长度、即锻造曲轴的销部P(精锻件6的销部Pc)的轴向的长度相同。但是,粗坯料4的粗销部Pa中的、第1粗销部P1a和第6粗销部P6a以及中央的第3粗销部P3a和第4粗销部P4a的偏心量比精锻用坯料5的第1粗销部P1b和第6粗销部P6b以及中央的第3粗销部P3b和第4粗销部P4b的偏心量小,且在彼此相反的方向上形成为比锻造曲轴的销部P的偏心量的小。另一方面,第2粗销部P2a和第5粗销部P5a的偏心量与精锻用坯料5的第2粗销部P2b和第5粗销部P5b相同地形成为零。

粗坯料4的粗臂部Aa的轴向的厚度比精锻用坯料5的粗臂部Ab的轴向的厚度、即锻造曲轴的臂部A(精锻件6的臂部Ac)的轴向的厚度厚。

3-2.锻造曲轴的制造工序

图13是表示第3实施方式的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序的示意图。如图13所示,第3实施方式的锻造曲轴的制造方法包括第1预成形、第2预成形、精锻各工序,根据需要,包括模锻切边、整形各工序。

第1预成形工序是用于对所述粗坯料4进行造形的工序。第2预成形工序是通过使用下述图14所示的成形装置而由所述粗坯料4成形所述精锻用坯料5的工序。精锻用坯料5除所有的销部的偏心量和配置角度以外被造形成锻造曲轴的最终形状。

精锻工序是用于获得所述精锻件6的工序。在精锻工序中,提供所述精锻用坯料5,以水平配置了该第1粗销部和第6粗销部以及第3粗销部和第4粗销部的姿势使用上下一对模具进行锻压。由此,在与轴向成直角的铅垂方向上按压所有的粗销部,而获得精锻件6。获得的精锻件6包含销部的配置角度在内被造形成锻造曲轴的最终形状,且为与曲轴一致的形状。

3-3.精锻用坯料的成形装置

图14是表示第3实施方式的成形装置的结构的纵剖视图。在图14中例示了由所述图12所示的粗坯料4成形精锻用坯料5的成形装置。在图14所示的纵截面中,实际上所有粗销部的部分都位于同一面上。

图14所示的第3实施方式的成形装置与所述图4所示的第1实施方式的成形装置和所述图10所示的第2实施方式的成形装置相比较,在以下的方面有较大程度的不同。第3实施方式的成形装置的将粗坯料4容纳于模具内、且成形为精锻用坯料5时的粗坯料4的姿势不同。具体而言,以使彼此向相反的方向偏心的第1粗销部P1a和第6粗销部P6a以及第3粗销部P3a和第4粗销部P4a沿着铅垂方向的方式配置容纳于模具内的粗坯料4的姿势。在该成形装置中,在第2粗销部P2a和第5粗销部P5a各自的位置处配置的可动销模(第1可动销模)11被容许沿着轴向移动,但是沿着与轴向成直角的方向的移动被限制。因此,第3实施方式的第1可动销模11未连结有第1实施方式和第2实施方式那样的液压缸,而是直接安装于上侧模具支承台23和下侧模具支承台22中的一者。在其另一者上直接安装有与该第1可动销模11成对的辅助销模13。在图14中,第1可动销模11安装于上侧模具支承台23,辅助销模13安装于下侧模具支承台22。

另外,在第3实施方式的成形装置中,在第1粗销部P1a和第6粗销部P6a以及第3粗销部P3a和第4粗销部P4a各自的位置处配置的第2可动销模12和辅助销模13在第1粗销部P1a和第6粗销部P6a的位置以及第3粗销部P3a和第4粗销部P4a的位置调换了上下的配置。这是因为,第1粗销部P1a和第6粗销部P6a以及第3粗销部P3a和第4粗销部P4a在铅垂方向上彼此向相反的方向偏心。在图14中,第1粗销部P1a和第6粗销部P6a的位置的辅助销模13以及第3粗销部P3a和第4粗销部P4a的位置的第2可动销模12配置于上侧的位置。另外,第1粗销部P1a和第6粗销部P6a的位置的第2可动销模12以及第3粗销部P3a和第4粗销部P4a的位置的辅助销模13配置于下侧的位置。

图15A和图15B是用于对基于图14所示的第3实施方式的成形装置的精锻用坯料的成形方法进行说明的纵剖视图。图15A表示成形初期的状态,图15B表示成形完成时的状态。

如图15A所示,将粗坯料4容纳于下侧的可动轴颈模10B、固定轴颈模9B、第1可动销模11、第2可动销模12以及辅助销模13,并进行压力机的压下。这样一来,首先,粗坯料4利用可动轴颈模10U、10B和固定轴颈模9U、9B自上下夹入并保持各个粗轴颈部Ja。与此同时,成为利用第1可动销模11和辅助销模13自上下夹入并保持第2粗销部P2a和第5粗销部P5a的状态。在该状态下,第2可动销模12贴紧于第1粗销部P1a、第3粗销部P3a、第4粗销部P4a以及第6粗销部P6a。自该状态起,若使压力机在该状态下的压下继续,则保持着各个粗轴颈部Ja的可动轴颈模10U、10B朝向第4粗轴颈部J4a的固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。与此相伴,贴紧于各个粗销部Pa的可动销模11、12和辅助销模13也朝向固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。由此,粗坯料4利用可动轴颈模10U、10B、固定轴颈模9U、9B、第1可动销模11以及第2可动销模12在轴向上挤压粗臂部Aa,粗臂部Aa的厚度减小至精锻用坯料5的粗臂部Ab的厚度(参照图15B)。此时,能够维持粗轴颈部Ja和粗销部Pa的轴向的长度。

另外,根据可动轴颈模10U、10B和第1可动销模11、可动销模12以及辅助销模13的沿着轴向的移动,第2可动销模12伴随着各自的液压缸16的驱动,分别向与轴向成直角的铅垂方向按压粗坯料4的第1粗销部P1a、第3粗销部P3a、第4粗销部P4a以及第6粗销部P6a。由此,粗坯料4的第1粗销部P1a、第3粗销部P3a、第4粗销部P4a以及第6粗销部P6a在与轴向成直角的铅垂方向上偏移。其结果,第1粗销部P1a、第3粗销部P3a、第4粗销部P4a以及第6粗销部P6a的偏心量成为在彼此相反的方向上与锻造曲轴的销部P的偏心量的相同(参照图12、图15B)。另一方面,粗坯料4的第2粗销部P2a和第5粗销部P5a在成形前后维持为未改变其在与轴向成直角的方向上的位置,并成为偏心量为零的状态。

如此一来,能够由没有飞边的粗坯料4成形没有飞边的精锻用坯料5。精锻用坯料5为臂部A的厚度较薄、且除了所有销部P的偏心量和配置角度以外与直列六汽缸发动机用锻造曲轴(最终锻造产品)的形状大致一致的形状。而且,将这样的没有飞边的精锻用坯料5向精锻提供,并以水平配置了该第1粗销部和第6粗销部以及第3粗销部和第4粗销部的姿势进行精锻。此时,向与轴向成直角的铅垂方向按压精锻用坯料5的所有粗销部,并使其位移至标准的位置。由此,虽然产生少量飞边,但是能够包含臂部的轮廓形状、销部的偏心量以及配置角度在内对直列六汽缸发动机用锻造曲轴的最终形状进行造形。因而,能够成品率良好地、且无论其形状如何都以较高的尺寸精度制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴。

4.第4实施方式

第4实施方式是将所述第3实施方式的结构变形而得到的实施方式。

4-1.粗坯料、精锻用坯料以及精锻件

图16是示意性地表示在第4实施方式的制造方法中、在成形装置中作为被成形对象的粗坯料、已成形的精锻用坯料以及精锻后的精锻件的各个形状的图。

如图16所示,第4实施方式的精锻件6是与所述图12所示的第3实施方式的精锻件6相同的形状。

相对于此,第4实施方式的精锻用坯料5与所述图12所示的第3实施方式的精锻用坯料5相比较,在以下方面不同。如图16所示,第4实施方式的精锻用坯料5的中央的第2粗销部P2b和第5粗销部P5b在与两端的第1粗销部P1b和第6粗销部P6b以及中央的第3粗销部P3b和第4粗销部P4b的偏心方向正交的方向上偏心。另外,中央的第2粗销部P2b和第5粗销部P5b的偏心量形成得与精锻件6的销部Pc的偏心量、即锻造曲轴的销部P的偏心量相同。

另外,第4实施方式的粗坯料4与所述图12所示的第3实施方式的粗坯料4相比较,在以下方面不同。如图16所示,第4实施方式的粗坯料4的中央的第2粗销部P2a和第5粗销部P5a在与两端的第1粗销部P1a和第6粗销部P6a以及中央的第3粗销部P3a和第4粗销部P4a的偏心方向正交的方向上偏心。中央的第2粗销部P2a和第5粗销部P5a的偏心量与精锻用坯料5同样地形成得与锻造曲轴的销部P(精锻件6的销部Pc)的偏心量相同。

4-2.锻造曲轴的制造工序

图17是表示第4实施方式的直列六汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序的示意图。如图17所示,第4实施方式的锻造曲轴的制造方法与所述图13所示的第3实施方式同样地包括第1预成形、第2预成形、精锻各工序,根据需要,包括模锻切边、整形各工序。

第1预成形工序是用于对所述粗坯料4进行造形的工序。

第2预成形工序是用于成形所述精锻用坯料5的工序。在第2预成形工序中,使用与所述图14、图15A以及图15B所示的第3实施方式的成形装置相同的成形装置。另外,在第4实施方式中,在所述图14所示的纵截面中,第2粗销部、第5粗销部的部分实际上位于纸面的向外或向里的位置。

在第4实施方式的第2预成形工序中,与所述图14、图15A以及图15B所示的第3实施方式相同地将粗坯料4容纳于下侧的可动轴颈模10B、固定轴颈模9B、第1可动销模11、第2可动销模12以及辅助销模13,并进行压力机的压下。由此,粗坯料4的保持着各个粗轴颈部Ja的可动轴颈模10U、10B以及贴紧于各个粗销部Pa的可动销模11、12和辅助销模13朝向第4粗轴颈部J4a的固定轴颈模9U、9B沿着轴向移动。与此相伴,在轴向上挤压粗臂部Aa,粗臂部Aa的厚度减小至精锻用坯料5的粗臂部Ab的厚度。此时,能够维持粗轴颈部Ja和粗销部Pa的轴向的长度。

另外,第2可动销模12在与轴向成直角的铅垂方向上按压第1粗销部P1a、第3粗销部P3a、第4粗销部P4a以及第6粗销部P6a。由此,粗坯料4的第1粗销部P1a、第3粗销部P3a、第4粗销部P4a以及第6粗销部P6a在彼此相反的方向上增加至与锻造曲轴的销部P的偏心量的相同的偏心量。其另一方面,粗坯料4的第2粗销部P2a和第5粗销部P5a在成形前后维持为未改变其在与轴向成直角的方向上的位置,并成为其偏心量与锻造曲轴的销部的偏心量相同的状态。

如此一来,能够由没有飞边的粗坯料4成形没有飞边的所述精锻用坯料5。精锻用坯料5除了第1销部P1、第3销部P3、第4销部P4a以及第6销部P6a的偏心量和配置角度以外被造形成与直列六汽缸发动机用锻造曲轴(最终锻造产品)的形状大致一致的形状。另外,精锻用坯料5的臂部A的厚度较薄。

精锻工序是用于获得所述精锻件6的工序。在精锻工序中,提供所述精锻用坯料5,以水平配置了该第1粗销部、第3粗销部、第4粗销部以及第6粗销部的姿势进行精锻,而获得精锻件6。此时,向与轴向成直角的铅垂方向按压精锻用坯料5的第1粗销部P1b、第3粗销部P3b、第4粗销部P4b以及第6粗销部P6b,而使其位移至标准的位置。由此,虽然产生少量飞边,但是精锻件6能够包含臂部的轮廓形状、销部的偏心量以及配置角度在内被造形成直列六汽缸发动机用锻造曲轴的最终形状。即,精锻件6为与曲轴一致的形状。

此外,本发明并不限定于所述的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。例如,作为使可动轴颈模向轴向移动的机构,在所述的实施方式中采用利用了压力机的楔块机构,但并不限于此,既可以利用连杆机构,也可以代替利用压力机而利用液压缸、伺服马达等。另外,作为使可动销模向与轴向成直角的方向移动的结构,并不限于液压缸,还可以是伺服马达。

另外,在所述的实施方式中,构成为将上侧模具支承台固定于上侧垫板,并且,利用下侧垫板弹性地支承下侧模具支承台,并在该下侧垫板上设置楔块,从而利用该楔块使上下的可动轴颈模移动,但还可以是使其上下翻转的结构。还能够构成为将上下的各模具支承台利用各自的垫板弹性支承,在垫板上分别设置楔块,而利用各楔块使上下的各可动轴颈模移动。

另外,所述实施方式中,仅容许辅助销模沿着轴向移动,但是也可以形成为除此之外也容许辅助销模沿着朝向成对的可动销模的方向移动的结构,由此,可动销模和辅助销模一边以分别从上下方向夹入各个粗销部Pa的方式保持各个粗销部Pa,一边相互联动地沿着与轴向成直角的方向移动。

另外,在所述各个实施方式中,构成为使销模沿着与轴向成直角的铅垂方向移动并在铅垂方向上按压粗销部Pa,但是也能够改变销模和轴颈模的配置以在水平方向上按压粗销部Pa。

如所述实施方式所示的那样,本发明能够以臂部的一部分或全部一体地具有平衡配重的曲轴为对象。在该情况下,如所述实施方式所示的那样,粗坯料的粗臂部也可以是一部分或全部一体地具有较粗的形状的平衡配重。

产业上的可利用性

本发明在制造直列六汽缸发动机用的锻造曲轴时较为有用。

附图标记说明

1、锻造曲轴;J、J1~J7;轴颈部;P、P1~P6、销部;Fr、前端部;Fl、凸缘部;A、A1~A12、曲臂部;2、钢坯;4、粗坯料;Ja、J1a~J7a、粗坯料的粗轴颈部;Pa、P1a~P6a、粗坯料的粗销部;Fra、粗坯料的粗前端部;Fla、粗坯料的粗凸缘部;Aa、A1a~A12a、粗坯料的粗曲臂部;5、精锻用坯料;Jb、J1b~J7b、精锻用坯料的粗轴颈部;Pb、P1b~P6b、精锻用坯料的粗销部;Frb、精锻用坯料的粗前端部;Flb、精锻用坯料的粗凸缘部;Ab、A1b~A12b、精锻用坯料的粗曲臂部;5a、飞边部;6、精锻件;Jc、J1c~J7c、精锻件的轴颈部;Pc、P1c~P6c、精锻件的销部;Frc、精锻件的前端部;Flc、精锻件的凸缘部;Ac、A1c~A12c、精锻件的曲臂部;7、扭转精锻件;Jd、J1d~J7d、扭转精锻件的轴颈部;Pd、P1d~P6d、扭转精锻件的销部;Frd、扭转精锻件的前端部;Fld、扭转精锻件的凸缘部;Ad、A1d~A12d、扭转精锻件的曲臂部;9U、9B、固定轴颈模;9Ua、9Ba、固定轴颈模的第1刻入部;9Ub、9Bb、固定轴颈模的第2刻入部;10U、10B、可动轴颈模;10Ua、10Ba、可动轴颈模的第1刻入部;10Ub、10Bb、可动轴颈模的第2刻入部;11、第1可动销模;11a、刻入部;12、第2可动销模;12a、刻入部;13、辅助销模;13a、刻入部;14U、14B、第1、第7粗轴颈部的可动轴颈模的倾斜面;15U、15B、第2、第6粗轴颈部的可动轴颈模的倾斜面;16、液压缸;20、下侧垫板;21、上侧垫板;22、下侧模具支承台;23、上侧模具支承台;24、弹性构件;25、支柱;26、第1楔块;27、第2楔块。

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