CN1898046A - 构件的成形方法、气门导管及其成形方法、筒状构件的成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能够对在内周部形成有凹穴部的构件，简单地进行成形的方法，在通过使用型煅加工装置而对具有凹部(2)和凹穴部(3)的原材(1)进行成形的过程中，首先用卡钳(11)将原材(1)把持，在原材(1)的凹部(2)内插入心轴(12)。该心轴(12)的外径，采用与目标制品(燃料喷射喷嘴)的盲孔的内径相等的尺寸。接下来，用心轴(12)将原材(1)压入到抵接于止挡块(13)的位置，并利用型煅模具(8对原材(1)的外表面进行叩击而实施型煅加工。通过该型煅加工，凹部(2)的内径被缩颈至心轴(12)的外径，但是凹穴部(3)留下。

Description

构件的成形方法、气门导管及其成形方法、 筒状构件的成形方法

技术领域

本发明涉及例如燃料喷射喷嘴的在内周部的一部分具有凹穴(undercut)部的构件的成形方法、滑动引导机动车用发动机的气门杆(valve stem)的气门导管及其成形方法、以及筒状构件的成形方法。

背景技术

图26示出了燃料喷射喷嘴的一般的形状。燃料喷射喷嘴在轴向形成有内径2～4mm的中空孔，在该中空孔的前端，形成有燃料喷出口，并在中空孔的内部形成有燃料存积的凹穴部。

在构件的内侧部能够通过机械加工形成凹穴部，最大内周部的直径达10mm，历来，为了如燃料喷嘴那样在内径为2～3mm的中空孔的内周部形成凹穴部，通过电解加工而进行。

作为电解加工以外的方法，是在专利文献1～3中已被提出的方法。在专利文献1中，公开有将原材形成为杯状，并使该杯状原材的上端周缘向外侧膨胀突出，并从外侧用模(die)进行减薄拉伸，从而使膨胀出的所述上端周缘向内侧伸出，最后在素材内侧形成有凹穴部。

在专利文献2中，公开有在上端部内径比棒状原材大的直径的模中，放入棒状原材，从上方由比棒状原材小直径的冲头对棒状原材的上端进行加压，使原材的上端部根据模的形状而扩径，并且在小直径的冲头进入棒状原材的上端时，自动地形成凹穴部。

在专利文献3中，公开了在具有肩部的模中设置具有与该肩部抵接的台阶部的原材，并在该原材中形成的盲孔的中途插入心轴(mandrel)，并在该状态中，通过冲头而使原材置入成形，从而使模上半部内的材料变形，同时在模下半部中，不使材料向径向内侧流动，而成为凹穴部。

另外，在机动车用发动机中，为引导吸气阀和排气阀的气门杆的往复直线运动，在汽缸盖安装细筒状的气门导管。作为该气门导管的原材，虽然通常使用铁的烧结物和铜系合金，但是随着发动机的高输出化，提出了使用重量轻且耐热性优异的原材。

另外，在安装于发动机的汽缸盖上的气门导管上形成有小直径的导管孔，在该导管孔中穿通吸气阀和排气阀的气门杆，以高速进行滑动，并且在高温下使用。为此，对气门导管，要求耐磨损性、耐咬缸性、耐划痕性以及热传导性优异。

由于要求上述的特性，因此作为气门导管的材料，虽然以往使用Fe合金的烧结材，但是存在重量增加的缺点。

因此，在专利文献4中提出了以下的方法，将熔融后的铝-硅合金气体雾化同时使之急冷凝固堆积，而制造铸锭，将该铸锭通过挤压成形而加工为管状，并将其切割为规定的尺寸而形成气门导管。

另外，虽然在专利文献5中提出的方法不限于气门导管，但是作为制造耐热强度优异的铝合金的方法，以常温以上300℃以下的温度，将急冷凝固铝合金粉末预备成形而得到的成形体，以450℃～540℃进行锻造。

专利文献1：特开昭56-59552号公报

专利文献2：特开平3-207545号公报

专利文献3：特开平8-90140号公报

专利文献4：特开平11-350059号公报

专利文献5：特开平6-145921号公报

在通过电解加工制造具有凹穴部的构件的情况下，必须需要洗净工序，并且会产生研磨等的废液处理的问题。

另一方面，在专利文献1～3中，设置凹穴部的部位被限定。即在专利文献1中在原材整体上形成有凹穴部，在专利文献2中，限于原材的上端部，在专利文献3中，限定于形成于轴向的孔的里部。

另外，专利文献1～3的任何一个通过使原材自身曲折而形成凹穴部，因此难以将凹穴部的形状设为一定，制品成品率也差。

另一方面，在气门导管中，如上述那样，由如专利文献4和5的雾化法(atoms)所得到的急冷凝固铝合金粉末，由于耐磨损性、耐热性以及耐咬缸性优异，因此将其作为发动机的气门导管等材料而使用，能够实现轻量化。

然而，急冷凝固的铝合金粉末不仅价格昂贵，而且因切削加工困难而不适合于如气门导管的具有细径的导管孔的筒状构件的成形。也就是说，虽然通过热挤压加工而制造，但是存在模具的寿命短，并且需要加热能量、设备成本高的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明是具有小直径内径部的构件的成形方法，其中，该成形方法在原材上形成大直径的凹部，对该凹部实施处理，其后插入与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的心轴，从外侧进行型锻加工。

也就是说，本发明第一项的具有凹穴部的构件的成形方法，通过包含以下的工序a～d而解决上述问题：

a：在原材上形成与构件的内周部相比大直径的凹部的工序；

b：在所述凹部的内周形成凹穴部的工序；

c：将与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的心轴，插入形成有所述凹穴部的原材的凹部的工序；

d：从插入所述心轴的原材的外侧，进行型锻加工，以留下所述凹穴部的状态，将原材的所述凹部的内径缩小至心轴的外径的工序。

另外，第二发明的具有凹穴部的构件的成形方法，其中，在原材上形成与构件的内周部相比大直径的凹部；在该凹部的内周形成凹穴部；将与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的且前端部形成圆锥形状的心轴，插入形成有所述凹穴部的原材的凹部；从插入该心轴的原材的外侧进行型锻加工，由此，以留下所述凹穴部的状态，将原材的所述凹部的内径缩小至心轴的外径，另外与此同时，按照所述心轴的前端部，而将作为目标的构件的内周部的前端形状，成形为凹圆锥状。

通过上述的结构，能够在内周部同时成形凹穴部和前端的锥体状部，另外，凹型锥体状部的深度与心轴前端部的圆锥状部的长度相等，因此能够得到决定后加工的研削余量时的第一手证据。

在第二发明的成形方法中，优选为在所述大直径的凹部的中心，形成有插入心轴前端部的定位孔，该定位孔的深度与心轴前端部的长度相等或比其浅，另外定位孔的开口角度，与心轴前端部的角度相等或比其大。

通过如此预先形成定位孔，心轴的位置不会产生错位。还有，在通过锻造成形而形成所述凹部时，同时成形定位孔，效率较高。

另外，第三发明的具有凹穴部的构件的形成方法，在原材上形成与构件的内周部相比大直径的凹部；在该凹部的内周形成凹穴部；将与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的心轴，插入形成有该凹穴部的原材的凹部；从插入该心轴的原材的外侧，进行型锻加工，以留下所述凹穴部的状态，将原材的所述凹部的内径缩小至心轴的外径，其中，在所述型锻加工前的原材的凹部的底部形成有倒角，该倒角形成区域，作为在将所述心轴的前端抵接于原材的凹部的底部的状态下成为间隙的外侧区域内。

在第三发明的成形方法中，虽然在型煅加工时原材沿长度方向而向开口方向流动，但是若如上所述，在凹部的底部的拐角设置倒角部，则即使原材流动，也不会在拐角部中引起材料不足，也不会产生局部填充不足。另外，优选为形成所述倒角部的区域，是所述心轴和凹部内周之间的间隙的35～100％。若低于35％，有可能会引起材料不足。若超过100％，则在心轴前端部和倒角部的心轴的位置不稳定。

另外第四发明的具有凹穴部的构件的成形方法，在原材上形成与构件的内周部相比大直径的凹部；在该凹部的内周形成凹穴部；将与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的心轴，插入形成有该凹穴部的原材的凹部；从插入该心轴的原材的外侧，进行型锻加工，以留下所述凹穴部的状态，将原材的所述凹部的内径缩小至心轴的外径，其中，在所述型锻加工前的原材的凹部内周或外周，在从凹部的底部的规定的长度范围内，预先设有多肉部。

这里，在通过锻造成形而形成所述凹部时，同时形成所述多肉部，较为高效。

另外，第五发明的气门导管，由重量轻且耐热性、耐咬缸性、耐磨损性优异的Al基复合材料构成气门导管。因此，由于该Al基复合材料与现有的烧结原材和铸铁原材相比，润滑性较低，因此在内周面上预先设置油槽。

另外，第五发明的气门导管的成形方法，包括：在气门原材上形成与穿通有气门杆的内周部相比大直径的凹部的工序；将与气门杆大致同等直径的心轴，插入该大直径的凹部，从插入该心轴的原材的外侧，进行型锻加工，而将大直径的凹部的内径缩径至心轴的外径的工序。

另外，在作为所述原材选定Al基复合材料的情况下，需要提高润滑性。为此，优选在所述大直径的凹部的内周面，预先形成在型锻加工后作为油槽的而留下的槽部。

另外，第六发明的筒状构件的成形方法，在首先得到其内径孔的直径扩大至能够镀覆的尺寸的中间原材后，在该中间原材的内径孔上形成镀层，接着将与目标筒状构件的小直径孔的直径相当的直径的心轴，插入到形成有该镀层的中间原材的内径孔中，从插入了该心轴后的中间原材的外径侧实施型煅加工而将所述中间原材的内径孔缩径至心轴外径。

如此，能够在现有中不能实施镀覆的小直径孔的周面也形成镀层。

在所述第六发明的筒状构件的成形方法中，作为所述筒状构件的材料，通常考虑铝合金和铝基复合材料。通过使用这些金属能够实现轻量化。另外，作为所述镀层的材料，可以考虑铁(Fe)和镍碳化硅(Ni-SiC)等耐耐磨损性优异的材料。所述铝基复合材料的耐热性、耐磨损性优异，但是与现有的烧结原材或铸铁原材相比，润滑性变差。因此，对于作为筒状构件的材料使用铝基复合材料的情况，在直径孔内周设置由铁(Fe)和镍碳化硅(Ni-SiC)等耐磨损性优异的材料构成的镀层，这对于考虑作为例如气门导管而使用的情况，极为有效。

根据第一发明，能够在难以进行机械加工的内径10mm以下的盲孔等的内周部形成凹穴部。并且，随着加工不产生废液，在环境卫生上较为有利。另外，能够大幅地缩短现有的工序中所需花费的时间。

此外，因为凹穴部的形状也不会使原材弯曲而形成，其通过预先机械加工而形成，所以其形状正确。因此，由于适用于如燃料喷射喷嘴等要求正确形状的构件的形成，所以能够实现制品的成品率的提高。

根据第二发明，与电解加工相比，不产生废液且有利于环境卫生，另外，由于凹穴部形状也能够预先通过机械加工而形成，因此正确，另外，作为最终形状，即使在机械加工困难的内径10mm以下的盲孔等的内周部也能够同时地形成凹穴部和凹型锥体形状部。特别是，通过预先形成将心轴前端部插入的定位孔，能够防止型煅加工时的原材的倾倒，并能够得到第一手资料。

根据第三发明，与电解加工相比较，不产生废液且对于环境卫生方面有利，另外，由于凹穴部形状也能够预先通过机械加工而形成，因此正确，另外作为最终形状，即使在机械加工困难的内径10mm以下的盲孔等的内周部也能够同时地形成凹穴部。特别是，通过在型煅加工前的原材的凹部的底部形成倒角部，并能够利用该倒角部的材料对型煅加工时的材料不足进行补充，能够防止局部填充不足的产生。

根据第四发明，与电解加工相比较，不产生废液且对于环境卫生方面有利，另外，由于凹穴部形状也能够预先通过机械加工而形成，因此正确，另外作为最终形状，即使在机械加工困难的内径10mm以下的盲孔等的内周部，也能够形成凹穴部。特别是，通过设置多肉部，能够补偿型煅加工时的材料不足，并能够防止局部填充不足部的产生。

根据第五发明，与现有的气门导管比较，轻量且润滑性优异。因此不易产生咬缸和磨损。

另外，与现有的切削加工相比，不更换刃具，并且在现有的方法中不能以长筒状形成内径小的气门导管，但是根据本发明的方法，能够容易成形。特别是，在内周部形成油槽也能够简单地进行。

根据第六发明，即使在现有方法中不能够形成镀层的小直径孔的内周面，也能够形成镀层。因此，由于能够以例如质量轻的铝合金作为气门导管的原材，并在其小直径的内周面上形成耐磨损性优异的镀层，因此能够实现气门导管的轻量化，并由轻量化而实现燃料消耗率的提高。

附图说明

图1是说明第一发明的成形工序的方框图。

图2是在第一发明的成形工序中用于型锻加工的装置的正视图。

图3是更详细地说明第一发明的成形工序中型锻加工的内容的图。

图4是说明第一发明中所留下的改良点的图。

图5是说明第二发明的成形工序的方框图。

图6是更详细地说明第二发明的成形工序中型锻加工的内容的图。

图7(a)是形成定位孔的原材的剖面图，(b)是对不优选的定位孔进行说明的图。

图8是说明通过锻造形成定位孔的过程的图。

图9(a)和(b)是形成多肉部的原材的剖面图。

图10是说明第一发明所留下的改良点的图。

图11是说明第三发明的成形工序的方框图。

图12(a)和(b)是原材的剖面图。

图13是说明通过锻造而在原材上形成凹部的过程的图。

图14(a)～(c)是本发明的成形工序中更详细地说明型锻加工的内容的图。

图15是说明第一发明中所留下的改良点的图。

图16是说明第四发明的成形工序的方框图。

图17是说明多肉部的成形工序的图。

图18是说明多肉部的成形工序的图。

图19是更详细地说明第四发明的成形工序中型锻加工的内容的图。

图20是说明第五发明的成形工序的方框图。

图21是说明通过锻造而在原材上形成凹部的过程的图。

图22(a)～(c)是更详细地说明第五发明的成形工序中型锻加工的内容的图。

图23(a)和(b)说明其他实施例的图。

图24(a)～(e)是说明第六发明的成形工序的方框图。

图25(a)～(c)是更详细地说明本发明的成形工序中型锻加工的内容的图。

图26是现有的燃料喷射喷嘴的剖面图。

具体实施方式

以下，基于附图说明具体的实施例。

(第一发明)

首先，切断图1(a)所示毛坯(billet)，准备棒状原材1。作为该棒状原材，SCM415等较为合适。

其后，如图1(b)所示，在通过冷锻(前方挤压或后挤压)在所述棒状原材1上形成凹部2。该凹部2是以后成为制品的内周部的部分，其直径设为比制品的内周部大，且能够足够地进行机械加工的大小(10mm以上)。

接下来，如图1(c)所示，在凹部2形成凹穴部3，接着，通过冷型锻加工，而如图1(d)所示，将所述凹部2成形为内径2～4mm的盲孔4，并且通过切削加工加工外周面，而得到图1(e)所示的制品(燃料喷射喷嘴)。

另外，作为原材的加工方法，不限于如图示的在半径方向上移动工具的切入(plunge)加工，也可以是使原材在轴向上移动的横进给(infeed)加工。另外，通过将型煅模具的前端形状加工为规定的形状，而能够省略切削加工。

这里，对进行所述型锻加工的装置进行说明。型锻加工的装置，如图2所示，具有内侧旋转体5和外侧旋转体6，在内侧旋转体5上间隔90°在径向上形成有贯通孔7，在各贯通孔7内从内侧顺次滑动自如地嵌合有型煅模具8和锻锤9。另一方面，在外侧旋转体6上，在圆周方向上等间隔地旋转自如地保持12根销10。

在以上的型煅加工装置中，若使内侧旋转体5绕顺时针方向，使外侧旋转体6绕逆时针方向旋转，则借助离心力而使保持于内侧旋转体5的型煅模具8和锻锤9向直径方向外侧被按压，外侧旋转体6在外侧旋转，在该外侧旋转体6上保持有销10，该销10，因其一部分与内侧旋转体6相比向内侧突出，所以在销10每次通过煅锤9的外端部时将锻锤9向径向内方压入，与此相连动，型煅模具8也被向径向内方压入，对设于4个型煅模具8的中心的原材的表面，以每分钟数千次的速度进行叩击型锻加工。

在使用上述的型锻加工装置而对形成凹部2和凹穴部3的原材1进行成形的过程中，首先如图3所示，用钳11把持原材1，并在原材1的凹部2内插入心轴12。该心轴12的外径，采用与目标制品(燃料喷射喷嘴)的盲孔的内径相等的尺寸。

于是，如图3(b)所示，利用心轴12将原材1压入到抵接于止动块13的位置，如上所述，通过型煅模具8而对原材1的外面进行叩击而实施型煅加工。通过该型锻加工，凹部2的内径被缩颈至心轴12的外径，但是凹穴部13还留下。还有，作为原材的加工方法，不限于如图示的在半径方向上移动工具的切入加工，也可以是使原材在轴向移动的横进给加工。

此后，进行切削加工而形成制品(燃料喷射喷嘴)的外径形状，但是通过使所述型煅模具8的前端形状形成为规定的形状，也能够省略切削加工。

(第二发明)

接下来，说明第二发明的实施例。第二发明是对第一发明进一步改善的结果。具体地说，在第一发明中，通过锻造(前方挤压或后方挤压)而在原材上形成大直径的凹部，在该凹部的内周形成凹穴部后，在该凹部插入与目标构件的内周部的直径相等直径的心轴，并从外侧进行型锻加工，其后，在外周面实施研削加工等而形成喷嘴的形状。

第一发明的方法，虽然对于燃料喷射喷嘴等的成形极为有效，但是用于型锻加工的通常的心轴其前端部平坦，因此必须从后方进行中空孔的凹型的锥形状前端部的加工，加工较为麻烦。另外，即使通过后加工形成凹型锥形状的前端部，但是不能准确地得知该凹型准形状前端部的长度，因此不能准确得知对最终的外形尺寸进行加工时的研削余量，为此在前端的壁厚中容易产生偏差。

另外，燃料喷射喷嘴等的成形中，需要使用极细的心轴。在使用极细的心轴的情况下，若如图4所示，心轴的前端从凹部的中心错位，则在抵接于止动块时原材会倾倒，较大的负荷施加于心轴产生压屈。另外，若原材发生倾倒，则不能够得到中空孔的深度精度。

因此，在第二发明中，首先将毛坯切断准备图5所示的棒状原材21。作为该棒状原材，SCM415等较为适当。此后，如图5(b)所示，通过冷锻(前方挤压或后方挤压)而在所述棒状原材21上形成凹部22。该凹部22是以后成为制品的内周部的部分，其直径形成比制品的内周部大，且能够充分地进行机械加工的大小(10mm以上)。

若对棒状原材21进行冷锻，则如图5(c)所示，在凹部22形成凹穴部23，接着，通过冷型煅加工，而如图5(d)所示，将所述凹部2成形为内径2～4mm的盲孔4，并且通过切削加工而加工外周面，从而得到图5(e)所示的制品(燃料喷射喷嘴)。

另外，作为原材的加工方法，不限于如所图示的在半径方向上移动工具的切入(plunge)加工，也可以是使原材在轴向上移动的横进给加工。另外，通过将型煅模具的前端形状加工为规定的形状，而能够省略切削加工。

所述型煅加工的装置与第一发明所使用的装置相同。即，如图2所示，具有内侧旋转体5和外侧旋转体6，在内侧旋转体上间隔90°在径向上形成有贯通孔7，在各贯通孔7内从内侧顺次地滑动自如地嵌合有型煅模具8和锻锤9。另一方面，在外侧旋转体6上，在圆周方向上等间隔地旋转自如地保持12根销10。

在以上的型煅加工装置中，若使内侧旋转体5绕顺时针方向，使外侧旋转体6绕逆时针方向旋转，则借助于离心力而使保持于内侧旋转体5的型煅模具8和锻锤9向径向外侧被按压，外侧旋转体6在外侧旋转，在该外侧旋转体6上保持有销10，该销10，因其一部分与内侧旋转体6相比向内侧突出，所以在销10每次通过煅锤9的外端部时将锻锤9向径向内方压入，与此相联动，型煅模具8也被向径向内方压入，对设于4个型煅模具8的中心的原材的表面，以每分钟数千次的速度进行叩击型锻加工。

在使用上述的型煅加工装置而对形成了凹部22和凹穴部23的原材21进行成形中，首先如图6(a)所示，用钳11把持原材21，并在原材21的凹部2内插入心轴12。该心轴12的外径，与目标制品(燃料喷射喷嘴)的盲孔的内径相等，另外心轴12的前端部12a，为了形成目标制品的盲孔24的前端的凹型锥体状部24a，而形成为圆锥状。

于是，如图6(b)所示，利用心轴12将原材21压入到抵接于止动块13的位置，如上所述，通过型煅模具8而对原材21的外面进行叩击而实施型煅加工。通过该型煅加工，凹部22的内径被缩颈至心轴12的外径，但是凹穴部23留下。伴随着该缩颈，原材21的底部的材料也如箭头所示那样向内侧移动，并以包含心轴的前端部12a的方式进行移动，并如图6(c)所示，形成有凹型锥状部24a。

上述的凹型锥状部24a的位置与心轴的前端部12a一致。另外，心轴12的长度以及原材21的端部的位置可以通过传感器等测定。因此，能够正确地得知原材27的底部的厚度(t0)，并能够根据该厚度(t0)决定研磨余量(t1)。也就是说，能够将心轴的前端部12a作为长度方向的加工余量而使用。

图7(a)是表示形成位于所述原材21的凹部22的中心的定位孔25的例子的图。通过在该定位孔中插入心轴的前端部12a，在型煅加工时心轴12不会错位，并不产生倾倒。

在所述定位孔25中，如图7(b)所示，若开口角比心轴的前端部12a的角度小，则在型煅加工后有可能形成局部填充不足，所以定位孔25的深度与心轴前端部的长度相等或比其浅，另外定位孔25的开口角度与心轴前端部的角度相等或比其大。

另外，所述定位孔25的形成，如图8所示在通过锻造(前方挤压)而形成凹部22时同时形成，则在工序上有利。另外，作为前方挤压的替代，也可以通过后方挤压而同时形成凹部22和定位孔25。

图9(a)和(b)是表示在锻造时，从凹部22的底部在规定的范围内，除了所述定位孔25以外，在原材21的外周部或凹部22的内周部设置多肉部21a、21b的例子。在型煅加工时，由于原材21的材料，沿轴向向开口方向移动，因此虽然在凹部22的底部附近材料不足，但是通过设置多肉部21a、21b，能够补充其不足部分。

(第三发明)

接下来，说明第三发明的实施例。第三发明是对第一发明的进一步改善。具体来说，在第一发明中，如前所述，通过锻造(前方挤压或后方挤压)在原材上形成大直径的凹部，如图10(a)所示，在该凹部的内周形成凹穴部后，在该凹部插入与目标构件的内周部的直径等直径的心轴，并从外侧进行型锻加工，其后，通过对外面实施研削加工等，而加工为喷嘴形状。

第一发明的方法，虽然对于燃料喷射喷嘴等的成形极为有效，但是若增大成形比，则在型锻加工时原材沿长度方向向开口方向流动，此时如图10(b)所示，凹部的拐角部留下，最终如图10(c)所示，发生局部填充不足。

因此，在第三发明中，首先将毛坯切断准备图11(a)所示的棒状原材31。作为该棒状原材，SCM415等较为合适。此后，如图11(b)所示，通过冷锻(前方挤压或后方挤压)而在所述棒状原材31上形成凹部32。该凹部32是后来成为制品的内周部的部分，但是其直径形成为比制品的内周部大，且可以充分地进行机械加工的大小(10mm以上)。

在所述凹部32的底部的拐角部，形成有倒角部32a。如图12(a)所示，倒角部32是R倒角，其形成区域，作为成为型锻加工用的心轴和凹部32的内周面之间的间隙的区域。因此，也可以将该间隙区域全部作为倒角部，但是若是35％以上的比率，则不会产生局部填充不足。

另外，作为倒角部32不限于R倒角，也可以如图12(b)所示设为C倒角。并且，如该图所示，通过在凹部32的中心形成插入心轴的圆锥状前端部的定位孔34，则在型锻加工时，心轴不产生错位，并且不产生倾倒。

还有，对于凹部32、倒角部32a以及定位孔34，通过图13所示的冷锻成形(前方挤压)同时成形在加工效率方面有利。作为锻造成形也可以是后方挤压，但是由于冲头容易折屈，因此前方挤压较为有利。

返回图11，若对棒状原材31进行冷锻，则如图11所示，在凹部32中形成凹穴部33，接下来通过冷型锻加工，如图11(d)所示，将所述凹部32形成为内径2～4mm的盲孔34，并且通过切削加工对外周面进行加工，从而得到图11(e)所示的制品(燃料喷射喷嘴)。

所述型锻加工装置与用于第一发明的装置相同。即如图2所示，具有内侧旋转体5和外侧旋转体6，在内侧旋转体5上间隔90°在径向上形成有贯通孔7，在各贯通孔7内从内侧顺次地滑动自如地嵌合有型煅模具8和锻锤9。另一方面，在外侧旋转体6上，在圆周方向上等间隔地旋转自如地保持有12根销10。

在以上的型煅加工装置中，若使内侧旋转体5绕顺时针方向，使外侧旋转体6绕逆时针方向旋转，则借助离心力而使保持于内侧旋转体5的型煅模具8和锻锤9向径向外侧被按压，外侧旋转体6在外侧旋转，在该外侧旋转体6上保持有销10，该销10，因其一部分与内侧旋转体6相比向内侧突出，所以在销10每次通过煅锤9的外端部时将锻锤9向径向内方压入，与此相联动，型煅模具8也被向径向内方压入，对设于4个型煅模具8的中心的原材的表面，以每分钟数千次的速度进行叩击型锻加工。

在使用上述的型锻加工装置而对形成有凹部32和凹穴部33的原材31进行成形中，首先如图14(a)所示，用钳11把持原材31，并在原材31的凹部32内插入心轴12。该心轴12的外径，采用与目标制品(燃料喷射喷嘴)的盲孔34的内径相等的尺寸，另外心轴12的前端部12a，为了形成目标制品的盲孔34的前端的凹圆锥状部34a，而形成为圆锥状。

于是，如图14(b)所示，利用心轴12将原材31压入到抵接于止动块13的位置，并如上所述，通过型煅模具8而对原材31的外面进行叩击而实施型煅加工。通过该型锻加工，凹部32的内径被缩颈至心轴12的外径，但是凹穴部33留下。

伴随着上述缩颈，原材31的底部的拐角部的材料，也如箭头所示，向内侧移动，并以包覆心轴的前端部12a的方式移动，并如图14(c)所示，形成有凹圆锥状部34a。此时，由于拐角部成为倒角部32a，因此原材移动时不会产生材料不足。

还有，作为原材的加工方法，不限于如图所示的在半径方向上移动工具的切入加工，也可以是使原材在轴向上移动的横进给加工。另外，通过将型煅模具的前端形状加工为规定的形状，而能够省略切削加工。

(第四发明)

接下来，说明第四发明的实施例。第四发明是对第一发明的进一步改善。具体来说，在第一发明中，如前所述，通过锻造(前方挤压或后方挤压)在原材上形成大直径的凹部，在该凹部的内周形成凹穴部后，在该凹部插入与目标构件的内周部的直径等直径的心轴，并从外侧进行型锻加工，其后，对外面实施研磨加工等，而形成为喷嘴形状。

第一发明的方法，虽然对于燃料喷射喷嘴等的成形极为有效，但是若增大成形比，则在型锻加工时原材沿长度方向向开口方向流动，其结果在一部分的制品中，如图15所示，在凹部的底部内周产生多肉。

因此，在第四发明中，首先将毛坯切断准备图16(a)所示的棒状原材41。作为该棒状原材，SCM415等较为合适。此后，如图16(b)所示，通过冷锻(前方挤压或后方挤压)而在所述棒状原材41上形成凹部42。该凹部42是后来成为制品的内周部的部分，但是其直径形成为比制品的内周部大，且能够充分进行机械加工的大小(10mm以上)。

作为所述冷锻，如图17所示，在进行前方挤压的情况下，从凹部42的底部，在规定长度范围的棒状原材41的外周，设置多肉部41a。该多肉部41a对后述的型锻加工时的材料的流动进行补偿，作为优选的范围(L)，在将型锻加工时的心轴径(喷嘴直径)作为(d)的情况下，是2d≤L≤4d。

另外，作为冷锻在如图18所示进行后方挤压的情况下，在凹部42的内周面，从底部在规定长度范围内设置多肉部41b。对该多肉部41b，优选的范围也是2d≤L≤4d。

由于多肉从底部产生，并且从相当心轴和下孔的间隙的量的位置产生，因此，若没有至少心轴直径(d)的两倍的多肉部，则与产生位置相比在上方有可能产生材料不足，另外，若超过4倍，则有可能引起材料向凹穴部流动，凹穴部的形状变形。因此，将范围设为d的2～4倍。另外，多肉部的体积，也可以事先测定，在产生的局部填充不足部的体积以上。

还有，虽然在实施例中例示了与冷锻同时形成多肉部的例子，但是也可以与凹部42的成形分别地形成多肉部。

若如上所述，对棒状原材1进行冷锻，则如图16(c)所示，在凹部42形成凹穴部43，接下来通过冷型锻加工，如图16(d)所示，将所述凹部42形成为内径2～4mm的盲孔44，并且通过切削加工对外周面进行加工，得到图15(e)所示的制品(燃料喷射喷嘴)。

所述型锻加工装置与用于第一发明的装置相同。即如图2所示，具有内侧旋转体5和外侧旋转体6，在内侧旋转体5上，间隔90°在径向上形成有贯通孔7，在各贯通孔7内从内侧顺次地滑动自如地嵌合有型煅模具8和锻锤9。另一方面，在外侧旋转体6上，在圆周方向上等间隔地旋转自如地保持有12根销10。

在以上的型煅加工装置中，若使内侧旋转体5绕顺时针方向，使外侧旋转体6绕逆时针方向旋转，则借助离心力而使保持于内侧旋转体5的型煅模具8和锻锤9向径向外侧被按压，外侧旋转体6在外侧旋转，在该外侧旋转体6上保持有销10，该销10，因其一部分与外侧旋转体6相比向内侧突出，因此在销10每次通过煅锤9的外端部时将锻锤9向径向内方压入，与此相联动，型煅模具8也被向径向内方压入，对设于4个型煅模具8的中心的原材的表面，以每分钟每分钟数千次的速度进行叩击型锻加工。

在使用上述的型锻加工装置而对形成有凹部42和凹穴部43的原材41进行成形中，首先如图19(a)所示，用钳11把持原材41，并在原材41的凹部42内插入心轴12。该心轴12的外径，采用与目标制品(燃料喷射喷嘴)的盲孔的内径相等的尺寸。

于是，如图19(b)所示，利用心轴12将原材41压入到抵接于止动块13的位置，并如上所述，通过型煅模具8而对原材41的外面进行叩击而实施型煅加工。通过该型锻加工，凹部42的内径被缩颈至心轴12的外径，但是凹穴部43留下。此时，原材41的材料因为沿轴向在开口方向移动所以凹部42的底部附近材料不足，但是其不足的部分从多肉部41a或41b补充。

还有，作为原材的加工方法，不限于如所图示的在半径方向上移动工具的切入加工，也可以是使原材在轴向上移动的横进给加工。

其后，实施切削加工而形成制品(燃料喷射喷嘴)的外径形状，通过将型煅模具的前端形状加工为规定的形状，而能够省略切削加工。

(第五发明)

第五发明涉及气门导管及其成形方法，具体来说，首先将毛坯切断准备由图20(a)所示的由Al复合材料构成的棒状原材51。Al基复合材料，是以Al₂O₃为主体，并在其中添加SiC等的合金。该铝基复合材料的伸缩率是2～5％，虽然能够进行后述的冷型锻加工的伸缩率是10％左右，但是通过降低模的给进量，即使伸缩率为2～5％的原材，也能够进行型锻加工。

此后，如图20(b)所示，通过冷锻(前方挤压或后方挤压)而在所述棒状原材51上形成凹部52。该凹部52，后来成为滑动引导气门杆的内周部的部分。凹部52的直径形成为比气门导管内周部大，而足以能够进行机械加工的大小(10mm以上)。

若在棒状原材51上通过冷锻而形成凹部52，则如图20(c)所示，通过冷型锻加工，而将所述凹部52成形为小直径(与气门杆同径)的孔53。

在上述的型锻加工中，由于通过型锻加工机的心轴和止动块把持凹部52的底部，因此底部留下。为此，如图20(d)所示，切断底部形成筒状。此后，通过对外周部进行切削加工，能够得到如图20(e)所示的具有凸缘部54的气门导管W。

还有，在对外周部进行加工中，可以在型锻加工时，同时成形。此时，能够通过对型锻加工的模具形状进行加工，能够省略切削加工。

然而，所述型锻加工采用在第一发明中所使用的型锻加工装置。即，如图2所示，具有内侧旋转体5和外侧旋转体6，在内侧旋转体5上，间隔90°在直径方向上形成有贯通孔7，在各贯通孔7内从内侧顺次地滑动自如地嵌合有型煅模具8和锻锤9。另一方面，在外侧旋转体6上，在圆周方向上等间隔地旋转自如地保持有12根销10。

在以上的型煅加工装置中，若使内侧旋转体5绕顺时针方向，使外侧旋转体6绕逆时针方向旋转，则借助离心力而使保持于内侧旋转体5的型煅模具8和锻锤9向径向外侧被按压，外侧旋转体6在外侧旋转，在该外侧旋转体6上保持有销10，该销10，因其一部分与外侧旋转体6相比向内侧突出，所以在销10每次通过煅锤9的外端部时将锻锤9向径向内方压入，与此相联动，型煅模具8也被向径向内方压入，对设于4个型煅模具62的中心的原材的表面，以每分钟数千次的速度进行叩击型锻加工。

在使用上述的型锻加工装置而对形成有凹部52和凹穴部53的原材51进行成形中，首先如图22(a)所示，用钳11把持原材51，并在原材51的凹部52内插入心轴12。该心轴12的外径，与目标气门导管的导管孔的内径，即气门杆相等。

于是，如图22(b)所示，利用心轴12将原材51压入到抵接于止动块13的位置，并如上所述，通过型煅模具8而对原材51的外面进行叩击而实施型煅加工。通过该型锻加工，凹部52的内径被缩颈至心轴12的外径。

然而，由于现有的气门导管是含油合金的烧结品，并使用铸铁，因此虽然在润滑性方面不存在问题，但是若如本发明作为气门导管的原材使用Al基复合材料并实施型锻加工，则有可能出现润滑性不足。

图23示出了解决其的例子。图23(a)是对棒状原材51进行冷锻而形成凹部52的状态，在该凹部52的内周面通过后加工而形成槽52a。接着，若对该槽51实施型锻加工，则槽52a不消失而作为槽53a留下于小直径孔57的内周面上，该槽53a成为油槽。

(第六发明)

第六发明涉及气门导管及其成形方法，具体来说，事先将毛坯切断准备由图24(a)所示的由Al复合材料构成的棒状原材61。Al基复合材料，是以Al₂O₃为主体，并在其中添加SiC等的合金。该铝基复合材料的伸缩率是2～5％，虽然能够进行后述的冷型锻加工的伸缩率是10％左右，但是通过降低模的给进量，即使伸缩率为2～5％的原材，也能够进行型锻加工。

此后，如图24(b)所示，通过冷锻(前方挤压或后方挤压)而在所述棒状原材61上形成凹部62，并将此作为中间原材63。接下来，如图24(c)所示，在所述内径孔62的内周面上实施镀覆处理，形成由铁(Fe)、镍—碳化硅(Ni-SiC)构成的镀层64。这里，镀层62的尺寸是能够进行镀覆处理的尺寸，具体为10mm～15mm。

此后，如图24(d)所示，通过冷型锻加工，而将所述内径孔62形成为与气门杆相同的直径的小径孔65。

将上述的型锻加工后的原材切断为规定尺寸，并且如图24(e)所示，对外周部进行切削加工，而得到具有凸缘部66的气门导管W。

还有，在对外周部进行切削加工中，可以在型锻加工时，同时形成。此时通过对型锻加工的模具形状进行加工，而能够省略切削加工。

然而，所述型锻加工采用在第一发明中所使用的型锻加工装置。即，如图2所示，具有内侧旋转体5和外侧旋转体6，在内侧旋转体5上，间隔90°在径向上形成有贯通孔7，在各贯通孔7从内侧顺次地滑动自如地嵌合有型煅模具8和锻锤9。另一方面，在外侧旋转体6上，在圆周方向上等间隔地旋转自如地保持有12根销10。

在以上的型煅加工装置中，若使内侧旋转体5绕顺时针方向，使外侧旋转体6绕逆时针方向旋转，则借助离心力而使保持于内侧旋转体5的型煅模具8和锻锤9向径向外侧被按压，则外侧旋转体6在外侧旋转，在该外侧旋转体6上保持有销10，该销10，因其一部分与外侧旋转体6相比向内侧突出，所以在销10每次通过煅锤9的外端部时将锻锤9向径向内方压入，与此相联动，型煅模具8也被向径向内方压入，对设于4个型煅模具8的中心的原材的表面，以每分钟数千次的速度进行叩击型锻加工。

Claims (19)

1、一种成形方法，是具有小直径的内径部的构件的成形方法，其特征在于，

在原材上形成大直径的凹部，对该凹部实施处理，然后插入与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的心轴，从外侧进行型锻加工。

2、一种成形方法，是在构件的内周部设置凹穴部的成形方法，其特征在于，包括以下的工序a～d：

a.在原材上形成与构件的内周部相比大直径的凹部的工序；

b.在所述凹部的内周形成凹穴部的工序；

c.将与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的心轴，插入形成有所述凹穴部的原材的凹部的工序；

d.从插入了所述心轴的原材的外侧，进行型锻加工，以留下所述凹穴部的状态，将原材的所述凹部的内径缩小至心轴的外径的工序。

3、根据权利要求2所述的成形方法，其特征在于，

所述构件是燃料喷射喷嘴。

4、一种具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

在原材上形成与构件的内周部相比大直径的凹部；在该凹部的内周形成凹穴部；将与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的、且前端部形成圆锥形状的心轴，插入形成有该凹穴部的原材的凹部；从插入了该心轴的原材的外侧进行型锻加工，由此，在留下所述凹穴部的状态下，将原材的所述凹部的内径缩小至心轴的外径，另外与此同时，仿照所述心轴的前端部，而将作为目标的构件的内周部的前端形状，成形为凹圆锥状。

5、根据权利要求4所述的具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

在所述大直径的凹部的中心，形成有将心轴前端部插入的定位孔，该定位孔的深度与心轴前端部的长度相等或比其浅，另外定位孔的开口角度，与心轴前端部的角度相等或比其大。

6、根据权利要求5所述的具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

在通过锻造成形而形成所述凹部时，同时形成所述定位孔。

7、根据权利要求4至6所述的具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

所述构件是燃料喷射喷嘴。

8、一种具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

在原材上形成与构件的内周部相比大直径的凹部；在该凹部的内周形成凹穴部；将与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的心轴，插入形成有该凹穴部的原材的凹部；从插入了该心轴的原材的外侧，进行型锻加工，在留下所述凹穴部的状态下，将原材的所述凹部的内径缩小至心轴的外径，其中，在所述型锻加工前的原材的凹部的底部形成有倒角，该倒角部的形成区域为，在将所述心轴的前端抵接于原材的凹部的底部的状态下，形成间隙的外侧区域内。

9、根据权利要求8所述的具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

形成所述倒角部的区域，是所述心轴和凹部的内周之间的间隙的35％～100％。

10、根据权利要求8或9所述的具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

所述构件是燃料喷射喷嘴。

11、一种具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

在原材上形成与构件的内周部相比大直径的凹部；在该凹部的内周形成凹穴部；将与作为目标的构件的内周部的直径相等直径的心轴，插入形成有该凹穴部的原材的凹部；从插入了该心轴的原材的外侧，进行型锻加工，在留下所述凹穴部的状态下，将原材的所述凹部的内径缩小至心轴的外径，其中，在所述型锻加工前的原材的凹部内周或外周，在从凹部的底部起的规定的长度范围内，设有多肉部。

12、根据权利要求11所述的具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

在通过锻造成形而形成所述凹部时，同时形成所述多肉部。

13、根据权利要求11或12所述的具有凹穴部的构件的成形方法，其特征在于，

所述构件是燃料喷射喷嘴。

14、一种气门导管，其滑动引导气门杆，其特征在于，

该气门导管由Al基复合材构成，并且在内周面形成有油槽。

15、一种气门导管的成形方法，是滑动引导气门杆的气门导管的成形方法，其特征在于，该成形方法包括：

在气门原材上形成与穿通气门杆的内周部相比大直径的凹部的工序；

将与气门杆大致相同直径的心轴插入该大直径的凹部，从插入了该心轴的原材的外侧，进行型锻加工，而将大直径的凹部的内径缩径至心轴的外径的工序。

16、根据权利要求15所述的气门导管的成形方法，其特征在于，

在所述大直径的凹部的内周面，预先形成在型锻加工后作为油槽而留下的槽部。

17、根据权利要求15所述的气门导管的成形方法，其特征在于，

所述原材是Al基复合材。

18、一种筒状构件的成形方法，是沿着轴向形成有小直径孔的筒状构件的成形方法，其特征在于，该成形方法包括：

获得使内径孔的直径形成可以进行镀覆的尺寸的中间原材的工序；

在所述中间原材的内径孔形成镀层的工序；

将与作为目标的筒状构件的小径孔的直径相当的直径的心轴，插入形成有该镀层的中间原材的内径孔，从插入了该心轴的中间原材的外径侧，实施型锻加工，将所述中间原材的内径孔缩径至心轴的外径的工序。

19、根据权利要求18所述的筒状构件的成形方法，其特征在于，

所述筒状构件的材料是铝合金或铝基复合材，所述镀层的材料是铁或镍—碳化硅等耐磨损性优异的材料。

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