四汽缸发动机用锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置及使用了该装置的锻造曲轴的制造方法制造方法及图纸

一种四汽缸发动机用锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置，该成形装置利用固定轴颈模(10U、10B)和可动轴颈模(11U、11B)夹入并保持粗坯料(4)的粗轴颈部(Ja)，从将销模(12)贴紧于粗销部(Pa)的状态起，使可动轴颈模(11U、11B)朝向固定轴颈模(10U、10B)在轴向上移动，并且，使销模(12)在相同的轴向和偏心方向上移动。由此，在轴向上挤压带有配重的粗臂部(Aa)并使其厚度减小到锻造曲轴的带有配重的臂部的厚度，并且，在偏心方向上按压粗销部(Pa)并使其偏心量增加到锻造曲轴的销部的偏心量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用热锻造制造四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四汽缸发动机用锻造曲轴的制造方法。
技术介绍
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四汽缸发动机中，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、船舶等的四汽缸发动机中也应用有锻造曲轴。通常，四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是用于说明以往的通常的四汽缸发动机用锻造曲轴的制造工序的示意图。图1所示的曲轴1搭载于四汽缸发动机，包括五个轴颈部J1～J5、四个销部P1～P4、前端部Fr、凸缘部Fl以及分别将轴颈部J1～J5和销部P1～P4相连的八个曲臂部(以下也简称为“臂部”)A1～A8。该曲轴1为四汽缸-四个平衡配重的曲轴。在八个臂部A1～A8中，两端的第1臂部A1、第8臂部A8以及与中央的第3轴颈部相连的第4曲臂部A4和第5曲臂部A5具有平衡配重。第2臂部A2、第3臂部A3、第6臂部A6以及第7臂部A7不具有平衡配重，因此，为椭圆形的形状。以下，在分别统称轴颈部J1～J5、销部P1～P4以及臂部A1～A8时，其附图标记记为：轴颈部为“J”、销部为“P”、臂部为“A”。另外，具有平衡配重的臂部在与不具有平衡配重的臂部区别的情况下，还称为带配重的臂部。另一方面，不具有平衡配重的臂部还称为无配重臂部或椭圆形臂部。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四汽缸-四个平衡配重的曲轴，对于其他的四汽缸-四个平衡配重的曲轴，制造工序也相同。其他的四汽缸-四个平衡配重的曲轴在8个臂部A中，代替与前端的第1销P1相连的首端的第1臂部A1，而在与相同的第1销P1相连的第2臂部A2上具有平衡配重。该曲轴代替与后端的第4销P4相连的最末尾的第8臂部A8，而在与相同的第4销P4相连的第7臂部A7上具有平衡配重。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
技术实现思路
专利技术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、即椭圆形臂部。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。本专利技术即是鉴于所述的问题而做成的。本专利技术的目的在于，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四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，本专利技术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四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专利技术的实施方式的成形装置为如下装置：在制造四汽缸发动机用的锻造曲轴的过程中，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。在锻造曲轴中，在与中央的第3轴颈部相连的第4曲臂部和第5曲臂部上具有平衡配重，在与前端的第1销部相连的第1曲臂部和第2曲臂部中的任一曲臂部以及与后端的第4销部相连的第7曲臂部和第8曲臂部中的任一曲臂部上具有平衡配重，在剩余的曲臂部上不具有平衡配重。粗坯料具有：粗轴颈部，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四汽缸发动机用锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置，该成形装置在制造四汽缸发动机用的锻造曲轴的过程中，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，其中，在所述锻造曲轴中，在与中央的第3轴颈部相连的第4曲臂部和第5曲臂部上具有平衡配重，在与前端的第1销部相连的第1曲臂部和第2曲臂部中的任一曲臂部以及与后端的第4销部相连的第7曲臂部和第8曲臂部中的任一曲臂部上具有平衡配重，在剩余的曲臂部上不具有平衡配重，所述粗坯料具有：粗轴颈部，其轴向上的长度与所述锻造曲轴的各轴颈部的轴向上的长度相同；粗销部，其轴向上的长度与所述锻造曲轴的各销部的轴向上的长度相同，且与轴向成直角的偏心方向上的偏心量小于所述销部的与轴向成直角的偏心方向上的偏心量；以及无配重粗曲臂部和带有配重的粗曲臂部，在所述锻造曲轴的所述曲臂部中，无配重粗曲臂部与不具有所述平衡配重的无配重曲臂部相对应，且轴向上的厚度与该曲臂部的轴向上的厚度相同，带有配重的粗曲臂部与具有所述平衡配重的带有配重的曲臂部相对应，且轴向上的厚度厚于该曲臂部的轴向上的厚度，所述成形装置包括：固定轴颈模，其配置于所述第3粗轴颈部的位置，能够沿着与轴向成直角的偏心方向夹入并保持该第3粗轴颈部，并且，在同与该第3粗轴颈部相连的所述粗曲臂部的侧面相接触的同时，被约束轴向上的移动；可动轴颈模，其配置于除利用所述固定轴颈模夹入的所述粗轴颈部以外的所述粗轴颈部各自的位置，能够分别沿着与轴向成直角的偏心方向夹入并保持该粗轴颈部，并且，在分别同与该粗轴颈部相连的所述粗曲臂部的侧面相接触的同时，朝向所述固定轴颈模在轴向上移动；以及销模，其配置于所述粗销部各自的位置，能够贴紧于该粗销部各自的偏心中心侧，并且，在分别同与该粗销部相连的所述粗曲臂部的侧面相接触的同时，在朝向所述固定轴颈模的轴向以及与轴向成直角的偏心方向上移动，该成形装置利用所述固定轴颈模和所述可动轴颈模夹入并保持所述粗轴颈部，从使所述销模贴紧于所述粗销部的状态起，使所述可动轴颈模在轴向上移动，并且，使所述销模在轴向上移动且在偏心方向上移动，由此，在轴向上挤压所述带有配重的粗曲臂部从而所述带有配重的粗曲臂部的厚度减小到所述锻造曲轴的所述带有配重的曲臂部的厚度，并且，在偏心方向上按压所述粗销部从而使所述粗销部的偏心量增加到所述锻造曲轴的所述销部的偏心量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.27 JP 2014-0367311.一种四汽缸发动机用锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置，该成形装置在制造四汽缸发动机用的锻造曲轴的过程中，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，其中，在所述锻造曲轴中，在与中央的第3轴颈部相连的第4曲臂部和第5曲臂部上具有平衡配重，在与前端的第1销部相连的第1曲臂部和第2曲臂部中的任一曲臂部以及与后端的第4销部相连的第7曲臂部和第8曲臂部中的任一曲臂部上具有平衡配重，在剩余的曲臂部上不具有平衡配重，所述粗坯料具有：粗轴颈部，其轴向上的长度与所述锻造曲轴的各轴颈部的轴向上的长度相同；粗销部，其轴向上的长度与所述锻造曲轴的各销部的轴向上的长度相同，且与轴向成直角的偏心方向上的偏心量小于所述销部的与轴向成直角的偏心方向上的偏心量；以及无配重粗曲臂部和带有配重的粗曲臂部，在所述锻造曲轴的所述曲臂部中，无配重粗曲臂部与不具有所述平衡配重的无配重曲臂部相对应，且轴向上的厚度与该曲臂部的轴向上的厚度相同，带有配重的粗曲臂部与具有所述平衡配重的带有配重的曲臂部相对应，且轴向上的厚度厚于该曲臂部的轴向上的厚度，所述成形装置包括：固定轴颈模，其配置于所述第3粗轴颈部的位置，能够沿着与轴向成直角的偏心方向夹入并保持该第3粗轴颈部，并且，在同与该第3粗轴颈部相连的所述粗曲臂部的侧面相接触的同时，被约束轴向上的移动；可动轴颈模，其配置于除利用所述固定轴颈模夹入的所述粗轴颈部以外的所述粗轴颈部各自的位置，能够分别沿着与轴向成直角的偏心方向夹入并保持该粗轴颈部，并且，在分别同与该粗轴颈部相连的所述粗曲臂部的侧面相接触的同时，朝向所述固定轴颈模在轴向上移动；以及销模，其配置于所述粗销部各自的位置，能够贴紧于该粗销部各自的偏心中心侧，并且，在分别同与该粗销部相连的所述粗曲臂部的侧面相接触的同时，在朝向所述固定轴颈模的轴向以及与轴向成直角的偏心方向上移动，该成形装置利用所述固定轴颈模和所述可动轴颈模夹入并保持所述粗轴颈部，从使所述销模贴紧于所述粗销部的状态起，使所述可动轴颈模在轴向上移动，并且，使所述销模在轴向上移动且在偏心方向上移动，由此，在轴向上挤压所述带有配重的粗曲臂部从而所述带有配重的粗曲臂部的厚度减小到所述锻造曲轴的所述带有配重的曲臂部的厚度，并且，在偏心方向上按压所述粗销部从而使所述粗销部的偏心量增加到所述锻造曲轴的所述销部的偏心量。2.根据权利要求1所述的四汽缸发动机用锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置，其中，所述销模在与所述粗销部各自的偏心中心侧相反的外侧包含辅助销模，该辅助销模能够在轴向上移动，随着所述可动轴颈模以及所述销模和所述辅助销模...

【专利技术属性】
技术研发人员：大久保润一，田村宪司，吉田邦裕，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP