CN111032247A

CN111032247A - 锻造曲轴的制造方法

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Publication number: CN111032247A
Application number: CN201880053809.7A
Authority: CN
Inventors: 大久保润一; 田村宪司; 吉田邦裕; 黄三守; 中野竜辅; 堀雅夫; 太田幸裕
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2020-04-17
Also published as: JPWO2019039193A1; WO2019039193A1; US20200360984A1; JP6822573B2; US11045865B2; MX2020001926A; BR112020002198A2

Abstract

制造方法包含从钢坯获得初始锻坯的第一预成型工序、从初始锻坯获得最终锻坯的第二预成型工序以及通过至少一次模锻将最终锻坯成型为锻造曲轴的成品尺寸的精锻工序。在第一预成型工序中，一边形成多个扁平部，一边使要成为第二销部的部位偏心。在第二预成型工序中，包含使用一对第二模具以扁平部的宽度方向为压下方向把要成为多个轴颈部的部位压下的工序、以及在利用第二模具开始压下后使用第三模具以扁平部的宽度方向为偏心方向使要成为配置在第一位置的第一销部的部位以及要成为配置在第三位置的第三销部的部位相互向相反方向偏心的工序。

Description

锻造曲轴的制造方法

技术领域

本发明涉及通过热锻造制造曲轴的方法。

背景技术

在汽车、两轮机动车、农业机械或船舶等的往复式发动机中，为了将活塞的往复运动转换成旋转运动而取出动力，曲轴不可或缺。曲轴能够通过模锻或铸造来制造。特别是，在曲轴要求高强度和高刚性的情况下，多使用通过模锻制造的曲轴(以下也称为“锻造曲轴”)。

图1A～图1C是表示一般的锻造曲轴的形状例的示意图。这些图中，图1A是整体图，图1B是图1A的IB-IB剖视图，图1C是表示销部的相位的图。在图1B所示的例子中，代表性地，示出了一个曲柄臂部A1、与该曲柄臂部A1为一体的配重部W1、与该曲柄臂部A1相连的销部P1及轴颈部J1。

图1A～图1C所示的锻造曲轴11是搭载于三缸发动机的三缸-四配重的锻造曲轴。锻造曲轴11具有四个轴颈部J1～J4、三个销部P1～P3、前部Fr、法兰部Fl和六个曲柄臂部(以下也称为“臂部”)A1～A6。臂部A1～A6将轴颈部J1～J4与销部P1～P3分别相连。另外，六个臂部A1～A6中的一部分的臂部一体地具有配重部(以下也称为“重部”)W1～W4。具体而言，第一臂部A1、第二臂部A2、第五臂部A5及第六臂部A6分别一体地具有重部W1、W2、W3及W4。第三臂部A3及第四臂部A4不具有重部，其形状为长圆形。

在锻造曲轴11的轴向的前端设有前部Fr，在后端设有法兰部Fl。前部Fr与开头的第一轴颈部J1相连，法兰部Fl与最末尾的第四轴颈部J4相连。

以下，在分别统称轴颈部J1～J4、销部P1～P3、臂部A1～A6及重部W1～W4时，其附图标记在轴颈部也被记作“J”，在销部也被记作“P”，在臂部也被记作“A”，在重部也被记作“W”。另外，将臂部A及与该臂部A一体的重部W合称为“曲柄臂”。

如图1C所示，三个销部P1～P3以轴颈部J为中心各错开120°地配置。也就是说，第一销部、第二销部及第三销部P1、P2及P3分别配置在第一位置L1、第二位置L2及第三位置L3。第一位置L1、第二位置L2及第三位置L3彼此的相位角为120°。

如图1B所示，重部W的宽度Bw大于臂部A的宽度Ba。因此，重部W从臂部A中心面(包含销部P的中心轴和轴颈部J的中心轴的面)大幅度伸出。

当制造这样的形状的锻造曲轴时，一般使用钢坯作为起始坯料。钢坯的与长度方向垂直的截面即横截面为圆形或方形。其横截面的面积在钢坯的全长范围内是一定的。在本说明书中，“横截面”是指与钢坯或者后述的各锻坯的长度方向、或与锻造曲轴的轴向垂直的截面。“纵截面”是指与长度方向或其轴向平行的截面。另外，也将横截面的面积仅称作“截面积”。锻造曲轴可通过顺序经过预成型工序、模锻工序及去毛刺工序来制造。另外，根据需要，在去毛刺工序之后经过整形工序。通常，预成型工序包含辊轧成型工序和弯锻工序。模锻工序包含粗锻工序和精锻工序。

图2A～图2F是用于说明以往的一般的锻造曲轴的制造工序的示意图。这些图中，图2A示出了钢坯。图2B示出了辊锻坯。图2C示出了弯锻坯。图2D示出了粗锻件。图2E示出了精锻件。图2F示出了锻造曲轴。注意，图2A～图2F示出了制造所述图1A～图1C所示的锻造曲轴11的情况下的一系列的工序。

参照图2A～图2F说明锻造曲轴11的制造方法。首先，在将图2A所示的规定长度的钢坯12用加热炉加热后，在预成型工序中顺序进行辊轧成型及弯锻。在辊轧成型中，例如使用孔型辊对钢坯12进行轧制而进行拉深。由此，将钢坯12的体积沿轴向分配，获得作为中间坯材的辊锻坯13(参照图2B)。接着，在弯锻中，从与轴向垂直的方向将辊锻坯13局部地冲压压下。由此，分配辊锻坯13的体积，获得作为更进一步的中间坯材的弯锻坯14(参照图2C)。

接下来，在粗锻工序中，通过在上下使用一对模具对弯锻坯14进行锻造，获得粗锻件15(参照图2D)。在该粗锻件15中，造型出锻造曲轴(最终产品)的大致形状。进一步地，在精锻工序中，通过在上下使用一对模具对粗锻件15进行锻造，获得精锻件16(参照图2E)。在该精锻件16中，造型出与最终产品的锻造曲轴一致的形状。在这些粗锻及精锻时，从相互相对的模具的分型面之间流出余料，该余料变成毛刺B。因此，在粗锻件15及精锻件16的周围都带有很大的毛刺B。

在去毛刺工序中，例如，在利用一对模具夹持并保持带毛刺的精锻件16的状态下，利用刀模冲去毛刺B。由此，从精锻件16除去毛刺B，获得无毛刺锻造件。该无毛刺锻造件是与图2F所示的锻造曲轴11大致相同的形状。

在整形工序中，用模具从上下稍微压下无毛刺锻造件的关键部位，将无毛刺锻造件矫正为最终产品的尺寸形状。在此，无毛刺锻造件的关键部位例如是轴颈部J、销部P、前部Fr、法兰部Fl等之类的轴部，还有臂部A及重部W。这样，制造出锻造曲轴11。注意，在制造三缸-四配重的锻造曲轴的情况下，由于要调整销部的配置角度(120°的相位角)，因此往往在去毛刺工序后追加扭转工序。

图2A～图2F所示的制造工序能够应用于三缸-六配重的锻造曲轴，而不限于所述图1A～图1C所示的三缸-四配重的锻造曲轴。

预成型工序的主要目的是分配钢坯的体积。通过在预成型工序中分配钢坯的体积，能够在后续工序的模锻工序中减少毛刺的形成，能够提高材料利用率。在此，所谓材料利用率，是指锻造曲轴(最终产品)的体积相对于钢坯的体积的比例(百分率)。

另外，通过预成型获得的锻坯在后续工序的模锻工序中被成型为锻造曲轴。为了获得精密形状的锻造曲轴，在预成型工序中需要成型出精密形状的锻坯。

与锻造曲轴的制造相关的技术例如在日本特开2001-105087号公报(专利文献1)、日本特开平2-255240号公报(专利文献2)、日本特开昭62-244545号公报(专利文献3)及日本特开昭59-45051号公报(专利文献4)中有公开。专利文献1公开了使用一对的上模和下模的预成型方法。在该预成型方法中，当利用上模和下模压下棒状的被加工物时，使被加工物的一部分延伸，并且使与该一部分连续的部分相对于轴心偏移。由此，在专利文献1中，能够同时实施延伸和弯曲，因此能够减少设备投资。

专利文献2的预成型方法使用四轧道的高速辊轧设备来代替以往的两轧道的辊轧成型。在该预成型方法中，按照锻造曲轴(最终产品)的重部、臂部及轴颈部的截面积的分布来确定辊锻坯的截面积。由此，在专利文献2中，能够提高材料利用率。

专利文献3的预成型方法通过滚轧成型沿钢坯的轴向及径向分配钢坯的一部分体积。通过对分配体积后的钢坯进行模锻，获得锻造曲轴。由此，在专利文献3中，能够提高材料利用率。

在专利文献4的制造方法中，通过使用一对的上模和下模以及冲头的单次模锻，将钢坯成型为锻造曲轴。在模锻工序中，首先，利用单独地工作的冲头压下钢坯中的要成为轴颈部的区域以及要成为销部的区域。通过压下来分配钢坯的体积。之后，利用上模及下模实施模锻。即，在一个工序中能够实施预成型及模锻。由此，在专利文献4中，能够用单一的设备高效地制造复杂形状的锻造曲轴。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-105087号公报

专利文献2：日本特开平2-255240号公报

专利文献3：日本特开昭62-244545号公报

专利文献4：日本特开昭59-45051号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在锻造曲轴的制造中，如前所述，希望减少毛刺的形成来提高材料利用率。另外，在预成型工序中，需要成型出精密形状的锻坯。在所述专利文献1记载的预成型方法中，能够在某种程度上进行钢坯的体积分配和要成为销部的部位(以下也称为“销相当部”)的偏心。

然而，销相当部的偏心及体积的分配不充分，在后续工序的模锻中，伴随着销部的造型而形成大的毛刺。而且，在所述专利文献1的预成型方法中，在要成为曲柄臂的部位，没有研究要成为重部的部位的体积与要成为一体地具有重部的臂部的部位的体积之间的分配。因此，在后续工序的模锻工序中，在从臂部中心面大幅度伸出的重部，材料的填充性不足，容易出现缺肉。要想防止重部的缺肉，简单来说，只要在锻坯中增加多余的体积即可。但是，该情况下，材料利用率下降。以下，要成为重部的部位也被称为“配重相当部”。要成为一体地具有重部的臂部(除重部以外)的部位也被称为“臂相当部”。配重相当部和臂相当部合也被称为“曲柄臂相当部”。

所述专利文献2的预成型方法不能使销相当部偏心。这是因为要受辊轧成型左右。因此，当利用后续工序的模锻对销部进行造型时会形成大的毛刺。另外，在所述专利文献2的预成型方法中，不能在曲柄臂相当部进行配重相当部与臂相当部的体积分配。这是因为要受辊轧成型左右。因此，在后续工序的模锻工序中，重部的材料的填充性不足。其结果，容易出现缺肉。

在所述专利文献3的预成型方法中，需要用于实施滚轧成型的设备。因此，设备费用较高，另外，生产效率的提高也较难。

在所述专利文献4的制造方法中，由于利用单一的设备实施预成型及模锻，因此不能实施使钢坯大幅度变形的预成型。因此，在专利文献4的制造方法中，难以提高材料利用率。

本发明的目的是提供一种能够成型出精密形状的锻造曲轴且能够提高材料利用率的锻造曲轴的制造方法。

用于解决技术问题的手段

本实施方式的锻造曲轴的制造方法是具有成为旋转中心的四个轴颈部、相对于轴颈部偏心且分别配置在相位角为120°的第一位置、第二位置及第三位置的三个销部以及将轴颈部与销部相连的多个曲柄臂部的锻造曲轴的制造方法。

本实施方式的锻造曲轴的制造方法包含从钢坯获得初始锻坯的第一预成型工序、从初始锻坯获得最终锻坯的第二预成型工序以及通过至少一次模锻将最终锻坯成型为锻造曲轴的成品尺寸的精锻工序。

在第一预成型工序中，通过使用一对第一模具从与钢坯的轴向垂直的方向压下钢坯中的要成为销部的部位以及要成为轴颈部的部位，使各部位的截面积减少而形成多个扁平部，同时在扁平部中使要成为配置在第二位置的第二销部的部位偏心，使要成为第二销部的部位的偏心量与成品尺寸的偏心量相同或者比成品尺寸的偏心量小。

在第二预成型工序中，包含使用一对第二模具以扁平部的宽度方向为压下方向把要成为多个轴颈部的部位压下的工序、以及在利用第二模具开始压下后使用第三模具以扁平部的宽度方向为偏心方向使要成为配置在第一位置的第一销部的部位以及要成为配置在第三位置的第三销部的部位相互向相反方向偏心、使要成为第一销部及第三销部的部位的偏心量与成品尺寸的偏心量的(

)/2相同或者比成品尺寸的偏心量的(

)/2小的工序。

最终锻坯中，要成为多个曲柄臂部的部位的厚度与成品尺寸的厚度相同。

发明效果

本发明的实施方式的锻造曲轴的制造方法能够通过第一预成型工序及第二预成型工序获得促进了轴向体积分配的最终锻坯。另外，最终锻坯中，要成为轴颈部的部位的体积、要成为销部的部位的体积以及要成为臂部的部位的体积得以适当分配。通过精锻工序，能够从该最终锻坯造型出锻造曲轴的形状。由此，能够提高材料利用率。另外，根据本发明，能够通过第一预成型工序及第二预成型工序成型出精密形状的锻坯。因此，能够制造精密形状的锻造曲轴。

附图说明

图1A是示意性地表示一般的锻造曲轴的形状例的整体图。

图1B是图1A的IB-IB剖视图。

图1C是对图1A的锻造曲轴表示销部的相位的图。

图2A是表示以往的制造工序中的钢坯的示意图。

图2B是表示以往的制造工序中的辊锻坯的示意图。

图2C是表示以往的制造工序中的弯锻坯的示意图。

图2D是表示以往的制造工序中的粗锻件的示意图。

图2E是表示以往的制造工序中的精锻件的示意图。

图2F是表示以往的制造工序中的锻造曲轴的示意图。

图3A是表示本实施方式的制造工序例中的钢坯的示意图。

图3B是表示本实施方式的制造工序例中的初始锻坯的示意图。

图3C是表示本实施方式的制造工序例中的最终锻坯的示意图。

图3D是表示本实施方式的制造工序例中的精锻件的示意图。

图3E是表示本实施方式的制造工序例中的锻造曲轴的示意图。

图4A是示意性地表示第一预成型工序的加工流程例的压下开始时的状况的纵剖视图。

图4B是示意性地表示第一预成型工序的加工流程例的完成压下时的状况的纵剖视图。

图5A是表示第一预成型工序的加工流程例的压下开始时的要成为配置在第二位置的销部的部位的横剖视图。

图5B是表示第一预成型工序的加工流程例的完成压下时的要成为配置在第二位置的销部的部位的横剖视图。

图6A是表示第一预成型工序的加工流程例的压下开始时的要成为轴颈部的部位的横剖视图。

图6B是表示第一预成型工序的加工流程例的完成压下时的要成为轴颈部的部位的横剖视图。

图7A是表示第一预成型工序的加工流程例的压下开始时的臂相当部的横剖视图。

图7B是表示第一预成型工序的加工流程例的完成压下时的臂相当部的横剖视图。

图8是表示用一个模具实施第二预成型工序的情况的纵剖视图。

图9是表示本实施方式的第二模具及第三模具的纵剖视图。

图10是表示与图9不同的本实施方式的第二模具及第三模具的纵剖视图。

图11A是示意性地表示第二预成型工序的加工流程例的压下工序开始时的状况的纵剖视图。

图11B是示意性地表示第二预成型工序的加工流程例的压下工序完成时的状况的纵剖视图。

图11C是示意性地表示第二预成型工序的加工流程例的偏心工序完成时的状况的纵剖视图。

图12A是表示第二预成型工序的加工流程例的偏心工序开始时的要成为配置在第三位置的销部的部位的横剖视图。

图12B是表示第二预成型工序的加工流程例的偏心工序完成时的要成为配置在第三位置的销部的部位的横剖视图。

图13A是表示第二预成型工序的加工流程例的压下工序开始时的要成为配置在第二位置的销部的部位的横剖视图。

图13B是表示第二预成型工序的加工流程例的压下工序完成时的要成为配置在第二位置的销部的部位的横剖视图。

图14A是表示第二预成型工序的加工流程例的压下工序开始时的要成为轴颈部的部位的横剖视图。

图14B是表示第二预成型工序的加工流程例的压下工序完成时的要成为轴颈部的部位的横剖视图。

图15A是表示第二预成型工序的加工流程例的压下工序开始时的要成为臂部的部位的横剖视图。

图15B是表示第二预成型工序的加工流程例的压下工序完成时的要成为臂部的部位的横剖视图。

图16是表示第一销相当部及第三销相当部的偏心量的示意图。

具体实施方式

)/2相同或者比成品尺寸的偏心量的(

)/2小的工序。

根据本实施方式的制造方法，能够通过第一预成型工序及第二预成型工序获得促进了轴向体积分配的最终锻坯。另外，就最终锻坯而言，由于要成为轴颈部的部位的体积、要成为销部的部位的体积以及要成为臂部的部位的体积得以适当分配，因此是与锻造曲轴的形状接近的形状。并且，通过精锻工序，能够从该最终锻坯造型出锻造曲轴的形状。由此，能够提高材料利用率。

另外，在第二预成型工序中，与把要成为轴颈部的部位压下的第二模具独立地动作的第三模具使要成为第一销部的部位及要成为第三销部的部位偏心。如果第二模具与第三模具为一体，则使要成为第一销部的部位及要成为第三销部的部位偏心的部分与把要成为轴颈部的部位压下的部分相比更加突出。因此，如果向与第三模具为一体的第二模具配置初始锻坯，则初始锻坯容易倾斜。但是，如果第三模具与第二模具独立地动作，则使要成为第一销部的部位及要成为第三销部的部位偏心的第三模具能够不比把要成为轴颈部的部位压下的部分突出。因此，即使向第二模具配置初始锻坯，初始锻坯也难以倾斜。由于分配了体积的初始锻坯在第二模具的规定位置处被压下，因此压下后的最终锻坯难以出现缺肉等。注意，所谓臂部“一体”地具有重部，是指臂部与重部不为分体部件，而是由一个钢坯成型出两者。

优选的是，在第二预成型工序中，在利用一对第二模具完成了压下后，开始利用第三模具使要成为第一销部的部位及要成为第三销部的部位偏心。

以下，参照附图对本实施方式的锻造曲轴的制造方法进行说明。

1.制造工序例

本实施方式的制造方法的对象即锻造曲轴具有成为旋转中心的四个轴颈部J、相对于轴颈部J偏心的三个销部P以及将轴颈部J与销部P相连的多个臂部A。三个销部P1、P2及P3分别配置在第一位置L1、第二位置L2及第三位置L3。以下，也将配置在第一位置L1的销部称为第一销部P1。也将配置在第二位置L2的销部称为第二销部P2。也将配置在第三位置L3的销部称为第三销部P3。第一位置L1、第二位置L2及第三位置L3彼此的相位角为120°。例如，所述图1A～图1C所示的三缸-四配重的锻造曲轴是制造对象。

本实施方式的制造方法包含第一预成型工序、第二预成型工序和精锻工序。作为精锻工序的后续工序，也可以追加去毛刺工序。另外，根据需要，也可以在去毛刺工序后追加整形工序。销部的配置角度的调整能够在精锻工序中进行。或者，也可以在去毛刺工序后追加扭转工序，通过该扭转工序对销部的配置角度进行调整。这一系列的工序是趁热实施的。

图3A～图3E是用于说明本实施方式的锻造曲轴的制造工序例的示意图。这些图中，图3A示出了钢坯。图3B示出了初始锻坯。图3C示出了最终锻坯。图3D示出了精锻件。图3E示出了锻造曲轴。注意，图3A～图3E示出了制造所述图1A～图1C所示形状的锻造曲轴11的情况下的一系列的工序。图3B及图3C的左侧的图是主视图。图3B及图3C的右侧的图示出了要成为第一销部、第二销部及第三销部的部位(以下也称为“第一销相当部”、“第二销相当部”及“第三销相当部”)PA1、PA2及PA3相对于要成为轴颈部的部位(以下也称为“轴颈相当部”)的中心的位置。图3D及图3E的左侧的图是俯视图。图3D及图3E的右侧的图示出了第一销部、第二销部及第三销部P1、P2及P3相对于轴颈部的中心的位置。另外，在图3B及图3C的右侧的图中，用假想线示出了最终产品即锻造曲轴的销部的第一位置L1～第三位置L3。

在第一预成型工序中，使用第一模具压下钢坯22。此时的压下方向是与钢坯22的轴向垂直的方向。由此，钢坯22中，三个销相当部及四个轴颈相当部被压扁，在这些部位使截面积减少。伴随于此，在钢坯22上形成多个扁平部23a。扁平部23a形成于销相当部及轴颈相当部的位置。

另外，在第一预成型工序中，扁平部23a中，使第二销相当部PA2沿压下方向偏心。通过这样拉深销相当部及轴颈相当部，获得分配了体积的初始锻坯23。在此，初始锻坯23的第二销相当部的偏心量与成品尺寸的偏心量相同或者比成品尺寸的偏心量小。所谓成品尺寸的偏心量，是指锻造曲轴的销部的偏心量。第一预成型工序例如能够按照后述的加工流程例来实施。

第二预成型工序包含压下工序和偏心工序。

在压下工序中，使用一对第二模具把初始锻坯23的要成为多个轴颈部的部位压下。此时的压下方向是扁平部的宽度方向。即，压下方向是与第二销相当部PA2的偏心方向垂直的方向。更具体而言，在第二预成型工序中，使在第一预成型工序中获得的初始锻坯23旋转90°，然后将其压下。

在偏心工序中，在利用第二模具开始压下后，使用第三模具，使要成为配置在第一位置的第一销部的部位(第一销相当部)以及要成为配置在第三位置的第三销部的部位(第三销相当部)相互向相反方向偏心。此时的偏心方向是扁平部的宽度方向。要成为第一销部及第三销部的部位的偏心量与成品尺寸的偏心量的(

)/2相同或者比成品尺寸的偏心量的(

)/2小。由此，获得被造型出锻造曲轴的大致形状的最终锻坯24。

在最终锻坯24中，第一销相当部PA1的偏心方向与第三销相当部PA3的偏心方向相互为相反方向。也就是说，在最终锻坯24中，第一销相当部PA1与第二销相当部PA2的相位角为90°。第三销相当部PA3与第二销相当部PA2的相位角为90°。另外，第一销相当部PA1与第三销相当部PA3的相位角为180°。另外，在最终锻坯24中，臂相当部的轴向的厚度t1(参照图3C)与成品尺寸的厚度t0(参照图3E)相同。所谓成品尺寸的厚度t0，是指锻造曲轴(最终产品)的臂部的轴向的厚度。第二预成型工序的具体情况见后述。

在精锻工序中，通过模锻将最终锻坯24成型为锻造曲轴的成品尺寸。具体而言，使用上下一对模具。最终锻坯24以第一销相当部及第三销相当部PA1及PA3在水平面内排列的姿态配置在下模之上。并且。通过使上模下降来实施锻造。也就是说，锻造的压下方向是第二销相当部PA2的偏心方向。由此，伴随着余料的流出，形成毛刺B，获得带毛刺的精锻件25(参照图3D)。在精锻件25上，造型出与最终产品的锻造曲轴一致的形状。由于在最终锻坯24上造型出锻造曲轴的大致形状，因此在精锻工序中，能够使毛刺B的形成停留在最小限度。精锻工序既可以为一次，也可以分为多次。

在去毛刺工序中，例如，在利用一对模具夹持并保持带毛刺的精锻件25的状态下，利用刀模冲去毛刺B。由此，从精锻件25上除去毛刺B。其结果，获得锻造曲轴11(最终产品)。

2.第一预成型工序的加工流程例

图4A～图7B是表示第一预成型工序的加工流程例的示意图。这些图中，图4A是表示压下开始时的状况的纵剖视图，图4B是表示完成压下时的状况的纵剖视图。

图5A及图5B是表示要成为配置在第二位置的销部的部位(第二销相当部)的横剖视图。这些图中，图5A示出了压下开始时的状况，图5B示出了完成压下时的状况。注意，图5A是所述图4A的VA-VA剖视图，图5B是所述图4B的VB-VB剖视图。

图6A及图6B是表示轴颈相当部的横剖视图。这些图中，图6A示出了压下开始时的状况，图6B示出了完成压下时的状况。注意，图6A是所述图4A的VIA-VIA剖视图，图6B是所述图4B的VIB-VIB剖视图。

图7A及图7B是表示臂相当部的横剖视图。这些图中，图7A示出了压下开始时的状况，图7B示出了完成压下时的状况。注意，图7A是所述图4A的VIIA-VIIA剖视图，图7B是所述图4B的VIIB-VIIB剖视图。

在图4A～图7B中，示出了具有圆形的横截面的钢坯22(或初始锻坯23)和上下一对第一模具30。第一模具30具有第一上模31和第一下模32。为了容易理解状况，在图5A～图7B中，用黑色的圆形标记示出了轴颈相当部的轴心位置C。在图5B、图6B及图7B中，用双点划线一并示出了压下开始时的第一上模31、第一下模32及钢坯22。一对第一模具30具有与销相当部抵接的销加工部以及与轴颈相当部抵接的轴颈加工部。

如图5A中粗线所示，销加工部由设于第一上模31的上模销加工部31b以及设于第一下模32的下模销加工部32b构成。上模销加工部31b为凹状，能够收容钢坯22。下模销加工部32b设于凸部的前端面。注意，对于将上模销加工部31b及下模销加工部32b中的哪个设为凹状，并没有特殊限制。也就是说，下模销加工部32b也可以是能够收容钢坯的凹状。

与第一销相当部及第三销相当部抵接的销加工部和与图5A及图5B所示的第二销相当部抵接的销加工部相同。不过，在压下方向上，与第一销相当部及第三销相当部抵接的销加工部的位置和与第二销相当部抵接的销加工部的位置不同(参照图4A及图4B)。

如图6A中粗线所示，轴颈加工部由设于第一上模31的上模轴颈加工部31a以及设于第一下模32的下模轴颈加工部32a构成。上模轴颈加工部31a为凹状，能够收容钢坯22。下模轴颈加工部32a设于凸部的前端面。注意，对于将上模轴颈加工部31a及下模轴颈加工部32a中的哪个设为凹状，并没有特殊限制。也就是说，下模轴颈加工部32a也可以是能够收容钢坯的凹状。

在第一预成型工序中，在使第一上模31上升而使第一上模31与第一下模32分离的状态下，将钢坯22配置在第一上模31与第一下模32之间。若从该状态使第一上模31下降，则如图5A所示，钢坯22中的销相当部被收容于凹状的上模销加工部31b。另外，如图6A所示，轴颈相当部被收容于凹状的上模轴颈加工部31a。若使第一上模31进一步下降，则利用上模销加工部31b及下模销加工部32b和上模轴颈加工部31a及下模轴颈加工部32a压下钢坯22。因此，销相当部及轴颈相当部的截面积减少。其结果，形成图5B及图6B所示的扁平部23a。

另外，如图4A所示，在销加工部及轴颈加工部中，与第二销相当部抵接的销加工部的位置和与第一销相当部及第三销相当部抵接的销加工部的位置不同。因此，第二销相当部一边变形一边沿压下方向偏心。并且，第二销相当部的偏心量与成品尺寸的偏心量相同或者比成品尺寸的偏心量小。在利用第一模具30完成压下后，使第一上模31上升，取出加工完的钢坯22(初始锻坯23)。

如果采用这样的加工流程例，则压下销相当部及轴颈相当部而使销相当部及轴颈相当部的截面积减少，伴随于此，销相当部及轴颈相当部的材料沿钢坯22的轴向移动。由此，材料向销相当部与轴颈相当部之间的臂相当部流入。其结果，能够获得沿轴向分配了体积的初始锻坯23。

另外，在使第一上模31下降的过程中，凹状的上模销加工部31b的开口被下模销加工部32b堵住，利用上模销加工部31b及下模销加工部32b形成闭合截面(参照图5A及图5B)。另外，凹状的上模轴颈加工部31a的开口被下模轴颈加工部32a堵住，利用上模轴颈加工部31a及下模轴颈加工部32a形成闭合截面(参照图6A及图6B)。由此，不会在第一上模31与第一下模32之间形成毛刺。因而，能够提高材料利用率，并且能够促进体积沿轴向的分配。

在第一预成型工序中，如后所述，也可以通过利用轴颈加工部局部地压下轴颈相当部来防止毛刺的形成。另外，也可以通过利用销加工部局部地压下销相当部来防止毛刺的形成。

在第一预成型工序中，从促进体积沿轴向的分配的观点来看，也可以不利用第一模具压下臂相当部。

在扁平部23a的横截面中，与压下方向垂直的方向的宽度Bf只要比压下方向的厚度ta大即可。例如，扁平部23a的截面形状为椭圆状或长圆形(参照图5B及图6B)。扁平部23a的宽度Bf及厚度ta的尺寸也可以在轴颈相当部和销相当部不同。

3.第二预成型工序中所用的第二模具及第三模具

在本实施方式的第二预成型工序中，实施轴颈相当部的压下和第一销相当部及第三销相当部的偏心。轴颈相当部的压下和第一销相当部及第三销相当部的偏心用不同的模具来实施。

若用一个模具实施轴颈相当部的压下和第一销相当部及第三销相当部的偏心，则可能出现以下所示的问题。

图8是表示用一个模具实施第二预成型工序的情况的纵剖视图。参照图8，在使第二上模41与第二下模42分离的状态下，将初始锻坯23配置在第二下模42上。如上所述，在第二预成型工序中，使第一销相当部及第三销相当部偏心。加工初始锻坯23的第一销相当部的第二下模42的销加工部42h比下模轴颈加工部42a突出。因而，若在第二下模42上配置初始锻坯23，则初始锻坯23容易倾斜。在该状态下，若第二模具40压下初始锻坯23，则由于初始锻坯23是倾斜的，因此初始锻坯23容易沿轴向移动。若在压下过程中初始锻坯23移动，则由第二模具40压下的初始锻坯23的位置将偏离预定位置。即，可能出现第二模具40的销加工部压下初始锻坯23的臂相当部等事态。因此，在压下后的最终锻坯上有时会出现缺肉等。为了防止该问题，在本实施方式的第二预成型工序中，使用两个模具。

图9是表示本实施方式的第二模具及第三模具的纵剖视图。参照图9，本实施方式的制造装置包含第二模具40和第三模具50。第三模具50包含第三上模51和第三下模52。第三上模51使第三销相当部偏心。第三下模52使第一销相当部偏心。第三上模51及第三下模52能够与第二模具40独立地进行升降。在初始锻坯23被压下前，第三下模52配置在与下模轴颈加工部42a相同的高度或者下模轴颈加工部42a的下方。另外，第三上模51配置在与上模轴颈加工部41a相同的高度或者上模轴颈加工部41a的上方。即，第三上模51及第三下模52不比上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a更突出。因而，在开始压下前，即使在第二下模42上配置初始锻坯23，初始锻坯23也大致保持水平。

另外，在利用第二模具40的轴颈加工部41a、42a开始压下初始锻坯23后，开始利用第三模具50使初始锻坯23偏心。因而，在第三销相当部及第一销相当部的偏心过程中，利用轴颈加工部41a、42a压下初始锻坯23的轴颈相当部。即，初始锻坯23的轴颈相当部被轴颈加工部41a、42a约束。因而，在销相当部的偏心过程中初始锻坯23难以倾斜，可在规定位置压下。

总而言之，通过使第三上模51及第三下模52独立地升降、以及使初始锻坯23的轴颈相当部先于第三销相当部及第一销相当部被压下，从而使初始锻坯23难以在第三销相当部及第一销相当部的偏心过程中沿轴向移动。由于分配了体积的初始锻坯23在第二模具40的规定位置被压下，因此压下后的最终锻坯难以出现缺肉等。

对第二模具40及第三模具50的结构进行说明。在第三模具50中，为了使第三上模51及第三下模52独立地升降，具有控制机构。控制机构使例如模具垫、液压缸。

参照图9对控制机构为模具垫81的情况进行说明。第二下模42经由模具垫81支承于垫板基座82。模具垫81具有缓冲功能。第三上模51及第三下模52经由销基座83支承于垫板基座82。若第二模具40开始压下初始锻坯23，则通过模具垫81的缓冲功能，第三下模52开始从第二下模42突出，第三上模51开始从第二上模41突出。模具垫81被设定为，在轴颈加工部41a、42a与初始锻坯23的轴颈相当部抵接后，第三下模52及第三上模51与初始锻坯23的第一销相当部及第三销相当部抵接。由此，初始锻坯23的第一销相当部及第三销相当部在开始压下轴颈相当部后偏心。

图10是表示与图9不同的本实施方式的第二模具及第三模具的纵剖视图。参照图10对控制机构为液压缸84的情况进行说明。液压缸84能够使第三上模51及第三下模52升降。第三上模51及第三下模52经由液压缸84支承于垫板基座82。若第二模具40开始压下初始锻坯23，则液压缸84工作，第三下模52开始从第二下模42突出，第三上模51开始从第二上模41突出。液压缸84被设定为，在轴颈加工部41a、42a与初始锻坯23的轴颈相当部抵接后，第三下模52及第三上模51与初始锻坯23的第一销相当部及第三销相当部抵接。由此，初始锻坯23的第一销相当部及第三销相当部在开始压下轴颈相当部后偏心。

在控制机构为模具垫或液压缸中的任一者的情况下，都可适当设定第三下模52从第二下模42突出的时机以及第三上模51从第二上模41突出的时机。即，初始锻坯23的第一销相当部及第三销相当部可以在从轴颈相当部开始压下后到完成压下为止的期间偏心。第一销相当部及第三销相当部也可以在轴颈相当部完成压下后偏心。

通过利用第二预成型工序而不是第一预成型工序实施第一销相当部及第三销相当部的偏心，具有如下优点。在第一预成型工序中，钢坯的第一销相当部及第三销相当部的截面积减少。即，初始锻坯23的第一销相当部及第三销相当部的截面积比钢坯的第一销相当部及第三销相当部的截面积小。因此，使初始锻坯23的第一销相当部及第三销相当部偏心与使钢坯的第一销相当部及第三销相当部偏心相比，偏心后的第一销相当部及第三销相当部的截面积更小，余料更少。如果余料少，则后续工序的精锻工序后的毛刺的量也可以少，利用率好。因而，在本实施方式的制造方法中，为了提高利用率，在第二预成型工序中实施第一销相当部及第三销相当部的偏心。

4.第二预成型工序的加工流程例

图11A～图15B是表示第二预成型工序的加工流程例的示意图。这些图中，图11A是表示压下工序开始时的状况的纵剖视图，图11B是表示压下工序完成时的状况的纵剖视图，图11C是表示偏心工序完成时的状况的纵剖视图。

图12A及图12B是表示第三销相当部的横剖视图。这些图中，图12A示出了偏心工序开始时的状况，图12B示出了偏心工序完成时的状况。注意，图12A是所述图11A的XIIA-XIIA剖视图，图12B是所述图11C的XIIB-XIIB剖视图。

图13A及图13B是表示第二销相当部的横剖视图。这些图中，图13A示出了压下工序开始时的状况，图13B示出了压下工序完成时的状况。注意，图13A是所述图11A的XIIIA-XIIIA剖视图，图13B是所述图11C的XIIIB-XIIIB剖视图。

图14A及图14B是表示轴颈相当部的横剖视图。这些图中，图14A示出了压下工序开始时的状况，图14B示出了压下工序完成时的状况。注意，图14A是所述图11A的XIVA-XIVA剖视图，图14B是所述图11C的XIVB-XIVB剖视图。

图15A及图15B是表示臂相当部的横剖视图。这些图中，图15A示出了压下工序开始时的状况，图15B示出了压下工序完成时的状况。注意，图15A是所述图11A的XVA-XVA剖视图，图15B是所述图11C的XVB-XVB剖视图。

在图12A～图15B中，示出了通过前述的第一预成型工序获得的初始锻坯23。另外，在图12A及图12B中示出了第三模具50，在图13A～图15B中示出了上下一对第二模具40。第二模具40具有第二上模41和第二下模42。为了容易理解状况，在图12A～图15B中，用黑色的圆形标记示出了轴颈相当部的轴心位置C。另外，在图12B中，用双点划线一并示出了压下工序开始时的第二下模42及第三模具50，在图13B、图14B及图15B中，用双点划线一并示出了第二上模41及第二下模42。一对第二模具40具有与初始锻坯23的第二销相当部抵接的销加工部41f及42f、与轴颈相当部抵接的轴颈加工部41a及42a、与臂相当部抵接的臂加工部41c及42c。

第二模具40的与第二销相当部抵接的销加工部设于与第二销相当部对应的位置。如图13A中粗线所示，与第二销相当部抵接的第二模具40的销加工部由设于第二上模41的上模销加工部41f以及设于第二下模42的下模销加工部42f构成。第二下模42的下模销加工部42f为凹状，能够收容初始锻坯23。第二上模41的上模销加工部41f设于凸部的前端面。注意，对于将第二模具40的上模销加工部41f及下模销加工部42f中的哪个设为凹状，并没有特殊限制。也就是说，第二上模41的上模销加工部41f也可为能够收容初始锻坯的凹状。

如图12A中粗线所示，第三模具50的第三上模51为凹状，能够收容初始锻坯23的扁平部23a。第三下模52(参照图9)是与第三上模51上下颠倒的结构。

如图14A粗线所示，轴颈加工部由设于第二上模41的上模轴颈加工部41a以及设于第二下模42的下模轴颈加工部42a构成。上模轴颈加工部41a为凹状，能够收容初始锻坯23的扁平部23a。下模轴颈加工部42a设于凸部的前端面。注意，对于将上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a中的哪个设为凹状，并没有特殊限制。也就是说，下模轴颈加工部42a也可以是能够收容初始锻坯的扁平部的凹状。

如图15A中粗线所示，臂加工部由设于第二上模41的上模臂加工部41c以及设于第二下模42的下模臂加工部42c构成。就臂加工部的横截面形状而言，如图15A中粗线所示，上模臂加工部41c及下模臂加工部42c中的一方整体上为凹状。例如如图15A所示，下模臂加工部42c整体上为凹状，另一个上模臂加工部41c为平面状。注意，能够根据锻造曲轴的形状，适当设定将上模臂加工部41c及下模臂加工部42c中的哪个设为凹状。

在锻造曲轴的臂部包含重部的情况下，下模臂加工部42c具有与要成为重部的部位(配重相当部)抵接的配重加工部42e。配重加工部42e位于凹状的下模臂加工部42c的开口侧。配重加工部42e的开口宽度Bp随着远离凹状的下模臂加工部42c的底面而变大。例如如图15A所示，配重加工部42e的两侧面均为倾斜面。

在第二预成型工序中，使臂相当部的轴向的厚度t1与成品尺寸的厚度t0相同(参照图3C及图3E)。因此，上模臂加工部41c及下模臂加工部42c的轴向的长度与臂部的成品尺寸的厚度相同。

在第二预成型工序中，在使第二上模41上升而使第二上模41与第二下模42分离的状态下，将初始锻坯23配置在第二上模41与第二下模42之间。此时，初始锻坯23被配置为从完成第一预成型工序时的状态绕轴旋转90°的姿态，以使扁平部的宽度方向(在椭圆的情况下为长径方向)成为压下方向。因此，第二模具40的压下方向是与第二销相当部的偏心方向垂直的方向。

从该状态使第二上模41下降。于是，如图13A及图14A所示，初始锻坯23的扁平部被收容于第二下模42的销加工部42f、第二上模41的上模轴颈加工部41a。在臂部包含重部的情况下，如图15A所示，臂相当部不会与下模臂加工部42c的底面接触，臂相当部的大部分被配置在下模臂加工部42c中的配重加工部42e内。

若使第二上模41进一步下降，则利用上模轴颈加工部41a和下模轴颈加工部42a形成闭合截面。在该状态下，若使第二上模41进一步下降而到达下死点，则如图14B所示，上模轴颈加工部41a和下模轴颈加工部42a的内部的扁平部23a被压下。另外，如图13B所示，第二上模41的上模销加工部41f和第二下模42的下模销加工部42f的内部的扁平部23a被压下。这样一来，初始锻坯23的扁平部23a被第二模具压下，其结果，在轴颈相当部及第二销相当部，截面积减少。伴随于此，多余的材料沿轴向流动而流入臂相当部，进行体积的分配。

在利用第二模具40开始压下后，第三模具50的第三下模52及第三上模51使第一销相当部及第三销相当部偏心。第一销相当部及第三销相当部都沿第二模具40的压下方向偏心。但是，第一销相当部的偏心方向与第三销相当部的偏心方向相反。并且，第一销相当部及第三销相当部的偏心量与成品尺寸的偏心量的(

)/2相同或者比成品尺寸的偏心量的(

)/2小。另一方面，第二销相当部位于与第二模具40的压下方向垂直的方向，不偏心。因此，第二销相当部的偏心量保持与成品尺寸的偏心量相同或者比成品尺寸的偏心量小。

图16是表示第一销相当部及第三销相当部的偏心量的示意图。图16是从锻造曲轴的轴向观察的图。参照图16，三缸发动机的锻造曲轴的配置第一销部的第一位置L1与配置第二销部的第二位置L2的相位差为120°。然而，通过第二预成型工序获得的最终锻坯的第一销相当部的位置PA1与第二销相当部的位置PA2的相位差是90°。因此，在第二预成型工序后，使第一销相当部相对于轴颈相当部的轴心位置C进一步偏心。由此，在作为最终产品的锻造曲轴中，第一位置L1与第二位置L2的相位差被设为120°。

第一销部的偏心量(成品尺寸)是第一位置L1的中心与轴颈部的轴心C的距离E0。因而，若想象由轴颈部的轴心位置C、第一销相当部PA1的位置的中心及第一位置L1的中心构成的直角三方形，则偏心工序中的第一销相当部PA1的偏心量Eb与第一销部的偏心量E0的(

)/2相同或者比第一销部的偏心量E0的(

)/2小。如果第一销相当部的偏心量Eb比第一销部的偏心量E0的(

)/2大，则难以在后面的精锻工序中使第一销相当部偏心至第一位置L1。这是因为，必须沿与压下方向(图16的左右方向)不平行的方向使第一销相当部偏心至第一位置L1。注意，在第一销相当部的偏心量Eb比第一销部的偏心量E0的(

)/2小的情况下，将后面的精锻工序实施多次。例如，在第一次的精锻工序中使第一销相当部的偏心量Eb偏心至第一销部的偏心量E0的(

)/2。在第二次的精锻工序中使第一销相当部PA1的位置偏心至第一位置L1。第三销相当部也相同。

在利用第二模具40完成压下以及利用第三模具50完成偏心后，使第二上模41及第三上模51上升，取出加工完的初始锻坯23(最终锻坯24)。在这样获得的最终锻坯24中，臂相当部的厚度与成品尺寸的厚度相同。

根据第二预成型工序，能够使第一销相当部及第三销相当部分别偏心。另外，通过使材料从第二销相当部及轴颈相当部向臂相当部流动，能够将体积沿轴向分配。其结果，能够提高材料利用率。另外，在臂部包含重部的情况下，能够抑制在重部出现缺肉。而且，通过使第三模具50的第三上模51及第三下模52独立地升降、以及使初始锻坯23的轴颈相当部先于销相当部被压下，从而使初始锻坯难以在销相当部的偏心过程中倾斜。由此，分配了体积的初始锻坯在第二模具的规定位置被压下，因此压下后的最终锻坯难以出现缺肉等。

5.优选方式等

通过第一预成型工序使第二销相当部偏心的量(mm)、即初始锻坯23(最终锻坯24)的第二销相当部的偏心量Ea(mm)优选为成品尺寸的偏心量(锻造曲轴的销相当部的偏心量)E0(mm)的20％以上。更优选为成品尺寸的偏心量E0的50％以上，最优选为成品尺寸的偏心量E0的100％。若第二销相当部的偏心量Ea比成品尺寸的偏心量E0小，则需要通过精锻使第二销相当部进一步偏心。因此，或许会产生瑕疵。在上述实施方式中，示出了第二销相当部的偏心量Ea与成品尺寸的偏心量E0相同(100％)的情况。

通过第二预成型工序使第一销相当部及第三销相当部偏心的量、即最终锻坯24的第一销相当部及第三销相当部的偏心量Eb(mm)优选与成品尺寸的偏心量E0(mm)的(

)/2相同或者比成品尺寸的偏心量E0(mm)的(

)/2小。在上述实施方式中，示出了第一销相当部及第三销相当部的偏心量Eb与成品尺寸的偏心量E0的(

)/2相同的情况。不过，从确保材料向销部用雕刻部的填充性的观点来看，最终锻坯24的第一销相当部及第三销相当部的偏心量Eb按照与成品尺寸的偏心量E0之比(Eb/((

)/2×E0))计优选为(1.0－Dp/2/((

)/2×E0))以上。在此，Dp是指成品尺寸的销部的直径(锻造曲轴的销部的直径)。从同样的观点来看，最终锻坯24的第一销相当部及第三销相当部的截面积Spb(mm²)按照与锻造曲轴的销部的截面积Sp0(mm²)之比((Spb)/Sp0)计优选为0.7以上1.5以下，更优选为0.75以上1.1以下。

此外，本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种变更，这一点自不必说。

工业实用性

本发明能够有效地用于三缸的往复式发动机中搭载的锻造曲轴的制造。

附图标记说明

11 锻造曲轴

22 钢坯

23 初始锻坯

23a 扁平部

24 最终锻坯

25 精锻件

30 第一模具

31 第一上模

31a 第一模具的上模轴颈加工部

31b 第一模具的上模销加工部

32 第一下模

32a 第一模具的下模轴颈加工部

32b 第一模具的下模销加工部

40 第二模具

41 第二上模

41a 第二模具的上模轴颈加工部

41c 第二模具的上模臂加工部

41f 第二模具的上模销加工部

42 第二下模

42a 第二模具的下模轴颈加工部

42c 第二模具的下模臂加工部

42e 配重加工部

42f 第二模具的下模销加工部

42h 第二下模的销加工部

50 第三模具

51 第三上模

52 第三下模

A、A1～A6 曲柄臂部

J、J1～J4 轴颈部

P、P1～P3 销部

W、W1～W4 配重部

PA、PA1～PA3 销相当部

B 毛刺

Claims

1.一种锻造曲轴的制造方法，所述锻造曲轴具有成为旋转中心的四个轴颈部、相对于所述轴颈部偏心且分别配置在相位角为120°的第一位置、第二位置及第三位置的三个销部以及将所述轴颈部与所述销部相连的多个曲柄臂部，其中，

该制造方法包含：

从钢坯获得初始锻坯的第一预成型工序；

从所述初始锻坯获得最终锻坯的第二预成型工序；以及

通过至少一次模锻将所述最终锻坯成型为所述锻造曲轴的成品尺寸的精锻工序；

在所述第一预成型工序中，通过使用一对第一模具从与所述钢坯的轴向垂直的方向压下所述钢坯中的要成为所述销部的部位以及要成为所述轴颈部的部位，使各所述部位的截面积减少而形成多个扁平部，同时在所述扁平部中使要成为配置在所述第二位置的第二销部的部位偏心，使要成为所述第二销部的部位的偏心量与成品尺寸的偏心量相同或者比成品尺寸的偏心量小，

在所述第二预成型工序中，包含使用一对第二模具以所述扁平部的宽度方向为压下方向把要成为所述多个轴颈部的部位压下的工序、以及在利用所述第二模具开始压下后使用第三模具以所述扁平部的宽度方向为偏心方向使要成为配置在所述第一位置的第一销部的部位以及要成为配置在所述第三位置的第三销部的部位相互向相反方向偏心、使要成为所述第一销部及所述第三销部的部位的偏心量与成品尺寸的偏心量的(√3)/2相同或者比成品尺寸的偏心量的(√3)/2小的工序，

所述最终锻坯中，要成为所述多个曲柄臂部的部位的厚度与成品尺寸的厚度相同。

2.如权利要求1所述的锻造曲轴的制造方法，其中，

在所述第二预成型工序中，在利用所述一对第二模具完成了压下后，开始利用所述第三模具使要成为所述第一销部的部位及要成为所述第三销部的部位偏心。