JP2019166538A - Method for manufacturing forging crank shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱間鍛造によりクランク軸を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a crankshaft by hot forging.
自動車、自動二輪車、農業機械または船舶等のレシプロエンジンには、ピストンの往復運動を回転運動に変換して動力を取り出すために、クランク軸が不可欠である。クランク軸は、型鍛造または鋳造によって製造できる。特に、高強度と高剛性がクランク軸に要求される場合、型鍛造によって製造されたクランク軸(以下、「鍛造クランク軸」ともいう)が多用される。 In a reciprocating engine such as an automobile, a motorcycle, an agricultural machine, or a ship, a crankshaft is indispensable for converting the reciprocating motion of a piston into a rotational motion to extract power. The crankshaft can be manufactured by die forging or casting. In particular, when high strength and high rigidity are required for the crankshaft, a crankshaft manufactured by die forging (hereinafter also referred to as “forged crankshaft”) is frequently used.
図1A〜図1Cは、一般的な鍛造クランク軸の形状例を示す模式図である。これらの図のうち、図1Aは全体図であり、図1Bは図1AのIB−IB断面図であり、図1Cはピン部の位相を示す図である。図1Bに示す例では、代表的に、一つのクランクアーム部A1と、そのクランクアーム部A1と一体のカウンターウエイト部W1と、そのクランクアーム部A1につながるピン部P1およびジャーナル部J1を示す。 FIG. 1A to FIG. 1C are schematic views showing examples of the shape of a general forged crankshaft. Among these drawings, FIG. 1A is an overall view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line IB-IB of FIG. 1A, and FIG. 1C is a view showing a phase of a pin portion. In the example shown in FIG. 1B, typically, one crank arm portion A1, a counterweight portion W1 integral with the crank arm portion A1, and a pin portion P1 and a journal portion J1 connected to the crank arm portion A1 are shown.
図1A〜図1Cに示す鍛造クランク軸11は、6気筒エンジンに搭載される6気筒−8枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸である。鍛造クランク軸11は、7つのジャーナル部J1〜J7と、6つのピン部P1〜P6と、フロント部Frと、フランジ部Flと、12枚のクランクアーム部(以下、「アーム部」ともいう)A1〜A12とを備える。アーム部A1〜A12は、ジャーナル部J1〜J7とピン部P1〜P6をそれぞれつなぐ。また、12枚のアーム部A1〜A12のうちの一部のアーム部は、カウンターウエイト部(以下、「ウエイト部」ともいう)W1〜W8を一体で備える。具体的には、第1アーム部A1、第2アーム部A2、第5アーム部A5、第6アーム部A6、第7アーム部A7、第8アーム部A8、第11アーム部A11および第12アーム部A12は、それぞれウエイト部W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7およびW8を一体で備える。第3アーム部A3、第4アーム部A4、第9アーム部A9および第10アーム部A10は、ウエイト部を備えず、その形状は長円状となる。
A
鍛造クランク軸11の軸方向の前端にはフロント部Frが設けられ、後端にはフランジ部Flが設けられる。フロント部Frは、先頭の第1ジャーナル部J1につながり、フランジ部Flは、最後尾の第7ジャーナル部J7につながる。
A front portion Fr is provided at the front end of the forged
以下では、ジャーナル部J1〜J7、ピン部P1〜P6、アーム部A1〜A12およびウエイト部W1〜W8のそれぞれを総称するとき、その符号は、ジャーナル部で「J」、ピン部で「P」、アーム部で「A」、ウエイト部で「W」とも記す。また、アーム部Aおよびそのアーム部Aと一体のウエイト部Wをまとめて「ウェブ」ともいう。 Hereinafter, when the journal portions J1 to J7, the pin portions P1 to P6, the arm portions A1 to A12, and the weight portions W1 to W8 are collectively referred to, the reference numerals are “J” for the journal portion and “P” for the pin portion. Also, “A” for the arm portion and “W” for the weight portion. Further, the arm part A and the weight part W integrated with the arm part A are collectively referred to as a “web”.
図1Cに示すように、6つのピン部P1〜P6は、ジャーナル部Jを中心として120°ずつ、ずれて配置される。つまり、第1ピン部P1は第1位置L1、第6ピン部P6は第6位置L6に配置され、第1位置L1と第6位置L6は同位相である。第2ピン部P2は第2位置L2、第5ピン部P5は第5位置L5に配置され、第2位置L2と第5位置L5は同位相である。第3ピン部P3は第3位置L3、第4ピン部P4は第4位置L4に配置され、第3位置L3と第4位置L4は同位相である。第1位置L1、第2位置L2および第3位置L3の互いの位相角は120°である。ジャーナル部、ピン部およびアーム部は、第4ジャーナル部J4(図1A参照)に対して左右対称の形状である。 As shown in FIG. 1C, the six pin portions P <b> 1 to P <b> 6 are arranged so as to be shifted by 120 ° with respect to the journal portion J. That is, the first pin portion P1 is disposed at the first position L1, the sixth pin portion P6 is disposed at the sixth position L6, and the first position L1 and the sixth position L6 are in phase. The second pin portion P2 is disposed at the second position L2, the fifth pin portion P5 is disposed at the fifth position L5, and the second position L2 and the fifth position L5 are in phase. The third pin portion P3 is disposed at the third position L3, the fourth pin portion P4 is disposed at the fourth position L4, and the third position L3 and the fourth position L4 are in phase. The phase angle between the first position L1, the second position L2, and the third position L3 is 120 °. The journal portion, the pin portion, and the arm portion are symmetrical with respect to the fourth journal portion J4 (see FIG. 1A).
図1Bに示すように、ウエイト部Wの幅Bwは、アーム部Aの幅Baより大きい。このため、ウエイト部Wは、アーム部中心面(ピン部Pの中心軸とジャーナル部Jの中心軸とを含む面)から大きく張り出す。 As shown in FIG. 1B, the width Bw of the weight portion W is larger than the width Ba of the arm portion A. For this reason, the weight part W protrudes largely from the arm part center plane (surface including the center axis of the pin part P and the center axis of the journal part J).
このような形状の鍛造クランク軸を製造する際、一般に、出発素材としてビレットが用いられる。ビレットの長手方向に垂直な断面、すなわち横断面は、丸形または角形である。その横断面の面積は、ビレットの全長にわたって一定である。本明細書において、「横断面」は、ビレット若しくは後述する各荒地の長手方向、または鍛造クランク軸の軸方向に垂直な断面を意味する。「縦断面」は、その長手方向またはその軸方向に平行な断面を意味する。また、横断面の面積を単に「断面積」ともいう。鍛造クランク軸は、予備成形工程、型鍛造工程およびバリ抜き工程をその順に経ることによって製造される。また、必要に応じ、バリ抜き工程の後に整形工程を経る。通常、予備成形工程は、ロール成形工程と曲げ打ち工程を含む。型鍛造工程は、荒打ち工程と仕上げ打ち工程を含む。 When manufacturing a forged crankshaft having such a shape, a billet is generally used as a starting material. The cross section perpendicular to the longitudinal direction of the billet, that is, the cross section, is round or square. The area of the cross section is constant over the entire length of the billet. In the present specification, the “cross section” means a section perpendicular to the longitudinal direction of each billet or each later-described wasteland or the axial direction of the forged crankshaft. The “longitudinal section” means a section parallel to the longitudinal direction or the axial direction thereof. The area of the cross section is also simply referred to as “cross-sectional area”. A forged crankshaft is manufactured by going through a preforming step, a die forging step, and a deburring step in that order. If necessary, a shaping process is performed after the deburring process. Usually, the preforming process includes a roll forming process and a bending process. The die forging process includes a roughing process and a finishing process.
図2A〜図2Fは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程を説明するための模式図である。これらの図のうち、図2Aはビレットを示す。図2Bはロール荒地を示す。図2Cは曲げ荒地を示す。図2Dは荒鍛造材を示す。図2Eは仕上げ鍛造材を示す。図2Fは鍛造クランク軸を示す。なお、図2A〜図2Fは、前記図1A〜図1Cに示す鍛造クランク軸11を製造する場合の一連の工程を示す。
2A to 2F are schematic views for explaining a manufacturing process of a conventional general forged crankshaft. Of these figures, FIG. 2A shows a billet. FIG. 2B shows a roll wasteland. FIG. 2C shows a bent wasteland. FIG. 2D shows the rough forging. FIG. 2E shows the finished forging. FIG. 2F shows a forged crankshaft. 2A to 2F show a series of steps in manufacturing the forged
図2A〜図2Fを参照し、鍛造クランク軸11の製造方法を説明する。先ず、図2Aに示すような所定の長さのビレット12を加熱炉によって加熱した後、予備成形工程でロール成形および曲げ打ちをその順に行う。ロール成形では、例えば孔型ロールを用いてビレット12を圧延して絞る。これにより、ビレット12の体積を軸方向に配分し、中間素材であるロール荒地13を得る(図2B参照)。次に、曲げ打ちでは、ロール荒地13を軸方向と垂直な方向から部分的にプレス圧下する。これにより、ロール荒地13の体積を配分し、更なる中間素材である曲げ荒地14を得る(図2C参照)。
A method for manufacturing the
続いて、荒打ち工程では、曲げ荒地14を上下に一対の金型を用いて鍛造することにより、荒鍛造材15を得る(図2D参照)。その荒鍛造材15には、鍛造クランク軸(最終製品)のおおよその形状が造形されている。さらに、仕上げ打ち工程では、荒鍛造材15を上下に一対の金型を用いて鍛造することにより、仕上げ鍛造材16を得る(図2E参照)。その仕上げ鍛造材16には、最終製品の鍛造クランク軸と合致する形状が造形されている。これら荒打ちおよび仕上げ打ちのとき、互いに対向する金型の型割面の間から余材が流出し、その余材がバリBとなる。このため、荒鍛造材15および仕上げ鍛造材16の周囲には、いずれも、バリBが大きく付いている。
Subsequently, in the roughing process, the rough forged
バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの仕上げ鍛造材16を一対の金型によって挟んで保持した状態で、刃物型によってバリBを打ち抜く。これにより、仕上げ鍛造材16からバリBが除去され、バリ無し鍛造材が得られる。そのバリ無し鍛造材は、図2Fに示す鍛造クランク軸11とほぼ同じ形状である。
In the deburring process, for example, the burrs B are punched out with a cutter tool in a state where the finished forged
整形工程では、バリ無し鍛造材の要所を上下から金型で僅かに圧下し、バリ無し鍛造材を最終製品の寸法形状に矯正する。ここで、バリ無し鍛造材の要所は、例えば、ジャーナル部J、ピン部P、フロント部Fr、フランジ部Flなどといった軸部、さらにはアーム部Aおよびウエイト部Wである。こうして、鍛造クランク軸11が製造される。なお、6気筒−8枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸を製造する場合、ピン部の配置角度(120°の位相角)を調整するため、バリ抜き工程の後に、捩り工程が追加されることがある。
In the shaping process, the burrs-free forging material is slightly crushed from above and below with a mold to correct the burrs-free forging material to the dimensional shape of the final product. Here, the key points of the burr-free forging material are, for example, the shaft portion such as the journal portion J, the pin portion P, the front portion Fr, the flange portion Fl, the arm portion A, and the weight portion W. Thus, the forged
図2A〜図2Fに示す製造工程は、前記図1A〜図1Cに示す6気筒−8枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸に限らず、6気筒−12枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸に適用できる。 The manufacturing process shown in FIGS. 2A to 2F is applicable not only to the forged crankshaft of 6 cylinders-8 pieces counterweight shown in FIGS. 1A to 1C but also to the forged crankshaft of 6 cylinders to 12 pieces counterweight.
予備成形工程の主目的は、ビレットの体積を配分することである。予備成形工程でビレットの体積を配分することにより、後工程の型鍛造工程でバリの形成を低減でき、材料歩留りを向上できる。ここで、材料歩留りとは、ビレットの体積に対する鍛造クランク軸(最終製品)の体積の割合(百分率)を意味する。 The main purpose of the preforming process is to distribute the billet volume. By allocating the volume of the billet in the preforming process, the formation of burrs can be reduced in the subsequent die forging process, and the material yield can be improved. Here, the material yield means the ratio (percentage) of the volume of the forged crankshaft (final product) to the volume of the billet.
また、予備成形によって得られる荒地は、後工程の型鍛造工程で鍛造クランク軸に成形される。精密な形状の鍛造クランク軸を得るため、予備成形工程では精密な形状の荒地を成形する必要がある。 Further, the waste land obtained by the preforming is formed on the forged crankshaft in a die forging process which is a subsequent process. In order to obtain a forged crankshaft with a precise shape, it is necessary to form a rough ground with a precise shape in the preforming process.
鍛造クランク軸の製造に関する技術は、例えば、特開2001−105087号公報(特許文献1)、特開平2−255240号公報(特許文献2)、特開昭62−244545号公報(特許文献3)および特開昭59−45051号公報(特許文献4)に開示される。特許文献1は、一対からなる上型と下型を用いた予備成形方法を開示する。その予備成形方法では、上型と下型とで棒状の被加工物を圧下する際に、被加工物の一部を伸ばすとともに、その一部に連続した部分を軸心に対してオフセットする。これにより、特許文献1では、延ばしと曲げを同時に実施できることから、設備投資を少なくできるとしている。 For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-105087 (Patent Document 1), Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2-255240 (Patent Document 2), Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-244545 (Patent Document 3). And JP-A-59-45051 (Patent Document 4). Patent Document 1 discloses a preforming method using a pair of upper mold and lower mold. In the preforming method, when the rod-shaped workpiece is squeezed between the upper mold and the lower mold, a part of the workpiece is stretched and a part continuous with the part is offset with respect to the axis. Thereby, in patent document 1, since extending and bending can be implemented simultaneously, it is supposed that capital investment can be reduced.
特許文献2の予備成形方法は、従来の2パスのロール成形に代え、4パスの高速ロール設備を用いる。その予備成形方法では、ロール荒地の断面積が、鍛造クランク軸(最終製品)のウエイト部、アーム部およびジャーナル部の断面積の分布に合わせて決められる。これにより、特許文献2では、材料歩留りを向上できるとしている。 The preforming method of Patent Document 2 uses a 4-pass high-speed roll facility instead of the conventional 2-pass roll forming. In the preforming method, the cross-sectional area of the roll wasteland is determined according to the distribution of the cross-sectional areas of the weight part, the arm part, and the journal part of the forged crankshaft (final product). Thereby, in patent document 2, it is supposed that a material yield can be improved.
特許文献3の予備成形方法は、転造により、ビレットの軸方向および径方向にビレットの一部の体積を配分する。体積配分されたビレットを型鍛造することによって、鍛造クランク軸が得られる。これにより、特許文献3では、材料歩留りを向上できるとしている。 In the preforming method of Patent Document 3, a volume of a part of the billet is distributed in the axial direction and the radial direction of the billet by rolling. A forged crankshaft is obtained by die forging the volume-distributed billet. Thereby, in patent document 3, it is supposed that a material yield can be improved.
特許文献4の製造方法では、一対からなる上型と下型とポンチとを用いた1回の型鍛造により、ビレットを鍛造クランク軸に成形する。型鍛造工程では、まず、ビレットのうちのジャーナル部となる領域およびピン部となる領域を別個に稼働するポンチによって圧下する。圧下によりビレットの体積が配分される。その後、上型および下型によって型鍛造が実施される。すなわち、1工程で、予備成形および型鍛造ができる。これにより、特許文献4では、複雑な形状の鍛造クランク軸を単一の設備で効率よく製造できるとしている。 In the manufacturing method of Patent Document 4, a billet is formed on a forged crankshaft by one-time die forging using a pair of upper die, lower die, and punch. In the die forging process, first, a region to be a journal portion and a region to be a pin portion of the billet are reduced by a punch that operates separately. The volume of the billet is distributed by the reduction. Thereafter, die forging is performed by the upper die and the lower die. That is, preforming and die forging can be performed in one step. Thereby, in patent document 4, it is supposed that the forged crankshaft of complicated shape can be efficiently manufactured with a single installation.
鍛造クランク軸の製造では、前述の通り、バリの形成を低減して材料歩留りを向上させることが望まれる。また、予備成形工程において、精密な形状の荒地を成形することが望まれている。前記特許文献1に記載の予備成形方法では、ビレットの体積の配分と、ピン部となる部位(以下、「ピン相当部」ともいう)の偏心をある程度行うことができる。 In the production of a forged crankshaft, as described above, it is desired to reduce the formation of burrs and improve the material yield. In addition, it is desired to form a rough ground having a precise shape in the preforming step. In the preforming method described in Patent Document 1, the volume distribution of the billet and the eccentricity of the portion to be the pin portion (hereinafter also referred to as “pin equivalent portion”) can be performed to some extent.
しかしながら、ピン相当部の偏心および体積の配分は、不十分であり、後工程の型鍛造で、ピン部の造形に伴って大きくバリが形成される。さらに、前記特許文献1の予備成形方法では、ウェブとなる部位において、ウエイト部となる部位の体積と、ウエイト部を一体で備えるアーム部となる部位の体積と、の配分が検討されていない。そのため、後工程の型鍛造工程において、アーム部中心面から大きく張り出すウエイト部で、材料の充満性が不十分となり、欠肉が生じ易い。ウエイト部の欠肉を防止するには、簡便には、荒地で余剰の体積を増加させればよい。しかし、この場合、材料歩留りが低下する。以下では、ウエイト部となる部位を「ウエイト相当部」ともいう。ウエイト部を一体で備えるアーム部(ウエイト部を除く)となる部位を「アーム相当部」ともいう。ウエイト相当部とアーム相当部をまとめて「ウェブ相当部」ともいう。 However, the eccentricity and volume distribution of the pin-corresponding portion are insufficient, and a large burr is formed with the shaping of the pin portion in the die forging in the subsequent process. Further, in the preforming method of Patent Document 1, the distribution of the volume of the portion that becomes the weight portion and the volume of the portion that becomes the arm portion integrally including the weight portion in the portion that becomes the web has not been studied. Therefore, in the die forging process, which is a subsequent process, the material is insufficiently filled at the weight part that largely protrudes from the center surface of the arm part, and a lack of thickness is likely to occur. In order to prevent the lack of weight in the weight portion, it is only necessary to increase the excess volume in the wasteland. However, in this case, the material yield decreases. Hereinafter, the portion that becomes the weight portion is also referred to as a “weight equivalent portion”. A portion serving as an arm portion (excluding the weight portion) integrally including the weight portion is also referred to as an “arm equivalent portion”. The weight equivalent part and the arm equivalent part are collectively referred to as “web equivalent part”.
前記特許文献2の予備成形方法は、ピン相当部を偏心させることができない。ロール成形によるからである。このため、後工程の型鍛造によってピン部を造形する際に大きくバリが形成される。また、前記特許文献2の予備成形方法では、ウェブ相当部でウエイト相当部とアーム相当部との体積配分を行えない。ロール成形によるからである。そのため、後工程の型鍛造工程において、ウエイト部の材料の充満性が不十分となる。その結果、欠肉が生じ易い。 The preforming method of Patent Document 2 cannot decenter the pin equivalent portion. This is because of roll forming. For this reason, a large burr is formed when the pin portion is formed by die forging in a subsequent process. Further, in the preforming method of Patent Document 2, volume distribution between the weight equivalent part and the arm equivalent part cannot be performed in the web equivalent part. This is because of roll forming. For this reason, in the subsequent die forging process, the material filling of the weight portion becomes insufficient. As a result, lack of meat is likely to occur.
前記特許文献3の予備成形方法では、転造を実施するための設備が必要となる。そのため、設備費用が高くなり、また、生産効率の向上も難しい。 In the preforming method of Patent Document 3, a facility for performing rolling is required. Therefore, the equipment cost is high and it is difficult to improve the production efficiency.
前記特許文献4の製造方法では、単一の設備で予備成形および型鍛造を実施するため、ビレットを大きく変形させる予備成形を実施できない。そのため、特許文献4の製造方法では、材料歩留りを向上させることは難しい。 In the manufacturing method of Patent Document 4, since preforming and die forging are performed with a single facility, it is not possible to perform preforming that greatly deforms the billet. Therefore, it is difficult to improve the material yield with the manufacturing method of Patent Document 4.
本発明の目的は、精密な形状の鍛造クランク軸の成形ができ、かつ、材料歩留りを向上できる鍛造クランク軸の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing a forged crankshaft capable of forming a forged crankshaft having a precise shape and improving a material yield.
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、回転中心となる7つのジャーナル部と、ジャーナル部に対して偏心し、かつ、位相角が120°の第1位置、第2位置、第3位置、第4位置、第5位置および第6位置にそれぞれ配置される6つのピン部と、ジャーナル部とピン部をつなぐ複数のクランクアーム部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法である。 The manufacturing method of the forged crankshaft of the present embodiment includes seven journal parts serving as rotation centers, a first position, a second position, and a third position that are eccentric with respect to the journal part and have a phase angle of 120 °. It is a manufacturing method of a forged crankshaft comprising six pin portions respectively disposed at a fourth position, a fifth position, and a sixth position, and a plurality of crank arm portions that connect the journal portion and the pin portion.
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、ビレットから初期荒地を得る第1予備成形工程と、初期荒地から最終荒地を得る第2予備成形工程と、少なくとも1回の型鍛造によって最終荒地を鍛造クランク軸の仕上げ寸法に成形する仕上げ鍛造工程と、を含む。
第1予備成形工程は、一対の第1金型を用い、ビレットのうちの複数のジャーナル部となる部位を、ビレットの軸方向と垂直な方向から圧下することにより、複数のジャーナル部となる部位の断面積を減少させて複数の扁平部を形成する工程と、第1金型による圧下を開始後、第2金型を用い、ビレットの軸方向と垂直な方向を偏心方向にして第1位置に配置される第1ピン部となる部位および第3位置に配置される第3ピン部となる部位を互いに反対方向に偏心させ、第4位置に配置される第4ピン部となる部位を第3ピン部となる部位と同じ方向に偏心させ、第6位置に配置される第6ピン部となる部位を第1ピン部となる部位と同じ方向に偏心させ、第1ピン部となる部位、第3ピン部となる部位、第4ピン部となる部位および第6ピン部となる部位の偏心量を仕上げ寸法の偏心量の(√3)/2と同じかまたはそれよりも小さくする工程とを含む。
第2予備成形工程では、一対の第3金型を用い、扁平部の幅方向を圧下方向にして複数の扁平部、第1ピン部となる部位、第2位置に配置される第2ピン部となる部位、第3ピン部となる部位、第4ピン部となる部位、第5位置に配置される第5ピン部となる部位および第6ピン部となる部位を圧下する。
最終荒地は、複数のクランクアーム部となる部位の厚みが、仕上げ寸法の厚みと同じである。
The forged crankshaft manufacturing method of the present embodiment includes a first preliminary forming step for obtaining an initial wasteland from a billet, a second preliminary forming step for obtaining a final wasteland from the initial wasteland, and forging the final wasteland by at least one die forging. And a finishing forging process for forming the finished dimensions of the crankshaft.
The first pre-forming step uses a pair of first molds, and a portion that becomes a plurality of journal portions by reducing a portion that becomes a plurality of journal portions of the billet from a direction perpendicular to the axial direction of the billet. Forming a plurality of flat portions by reducing the cross-sectional area of the first mold, and after starting the reduction by the first mold, the second mold is used to set the direction perpendicular to the billet axial direction to the first position The portion to be the first pin portion disposed at the position and the portion to be the third pin portion disposed at the third position are decentered in opposite directions, and the portion to be the fourth pin portion disposed at the fourth position is Eccentric in the same direction as the part to be the 3 pin part, eccentric to the part to be the sixth pin part arranged at the sixth position in the same direction as the part to be the first pin part, the part to be the first pin part, The part to be the third pin part, the part to be the fourth pin part, and the sixth pin Sites to be part eccentricity finished dimensions eccentricity (√3) / 2 equal to or than to include a step of reducing.
In the second pre-forming step, a pair of third dies are used, the flat portions are arranged in the second position, the plurality of flat portions, the portions serving as the first pin portions, with the width direction of the flat portions being the downward direction. The part to be, the part to be the third pin part, the part to be the fourth pin part, the part to be the fifth pin part arranged at the fifth position, and the part to be the sixth pin part are reduced.
In the final wasteland, the thicknesses of the portions serving as the plurality of crank arm portions are the same as the thicknesses of the finished dimensions.
本発明の実施形態による鍛造クランク軸の製造方法は、第1予備成形工程および第2予備成形工程により、軸方向の体積の配分が促進された最終荒地を得ることができる。また、最終荒地は、ジャーナル部となる部位の体積とピン部となる部位の体積とアーム部となる部位の体積とが適切に配分される。仕上げ鍛造工程により、その最終荒地から鍛造クランク軸の形状を造形できる。これらより、材料歩留りを向上させることができる。また、本発明によれば、第1予備成形工程および第2予備成形工程により精密な形状の荒地を成形できる。そのため、精密な形状の鍛造クランク軸を製造できる。 The forged crankshaft manufacturing method according to the embodiment of the present invention can obtain the final wasteland in which the volume distribution in the axial direction is promoted by the first preforming step and the second preforming step. Further, in the final wasteland, the volume of the part that becomes the journal part, the volume of the part that becomes the pin part, and the volume of the part that becomes the arm part are appropriately distributed. The shape of the forged crankshaft can be formed from the final waste land by the finish forging process. Thus, the material yield can be improved. Further, according to the present invention, it is possible to form a precisely shaped rough ground by the first pre-forming step and the second pre-forming step. Therefore, a forged crankshaft with a precise shape can be manufactured.
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、回転中心となる7つのジャーナル部と、ジャーナル部に対して偏心し、かつ、位相角が120°の第1位置、第2位置、第3位置、第4位置、第5位置および第6位置にそれぞれ配置される6つのピン部と、ジャーナル部とピン部をつなぐ複数のクランクアーム部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法である。 The manufacturing method of the forged crankshaft of the present embodiment includes seven journal parts serving as rotation centers, a first position, a second position, and a third position that are eccentric with respect to the journal part and have a phase angle of 120 °. It is a manufacturing method of a forged crankshaft comprising six pin portions respectively disposed at a fourth position, a fifth position, and a sixth position, and a plurality of crank arm portions that connect the journal portion and the pin portion.
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、ビレットから初期荒地を得る第1予備成形工程と、初期荒地から最終荒地を得る第2予備成形工程と、少なくとも1回の型鍛造によって最終荒地を鍛造クランク軸の仕上げ寸法に成形する仕上げ鍛造工程と、を含む。
第1予備成形工程は、一対の第1金型を用い、ビレットのうちの複数のジャーナル部となる部位を、ビレットの軸方向と垂直な方向から圧下することにより、複数のジャーナル部となる部位の断面積を減少させて複数の扁平部を形成する工程と、第1金型による圧下を開始後、第2金型を用い、ビレットの軸方向と垂直な方向を偏心方向にして第1位置に配置される第1ピン部となる部位および第3位置に配置される第3ピン部となる部位を互いに反対方向に偏心させ、第4位置に配置される第4ピン部となる部位を第3ピン部となる部位と同じ方向に偏心させ、第6位置に配置される第6ピン部となる部位を第1ピン部となる部位と同じ方向に偏心させ、第1ピン部となる部位、第3ピン部となる部位、第4ピン部となる部位および第6ピン部となる部位の偏心量を仕上げ寸法の偏心量の(√3)/2と同じかまたはそれよりも小さくする工程とを含む。
第2予備成形工程では、一対の第3金型を用い、扁平部の幅方向を圧下方向にして複数の扁平部、第1ピン部となる部位、第2位置に配置される第2ピン部となる部位、第3ピン部となる部位、第4ピン部となる部位、第5位置に配置される第5ピン部となる部位および第6ピン部となる部位を圧下する。
最終荒地は、複数のクランクアーム部となる部位の厚みが、仕上げ寸法の厚みと同じである。
The forged crankshaft manufacturing method of the present embodiment includes a first preliminary forming step for obtaining an initial wasteland from a billet, a second preliminary forming step for obtaining a final wasteland from the initial wasteland, and forging the final wasteland by at least one die forging. And a finishing forging process for forming the finished dimensions of the crankshaft.
The first pre-forming step uses a pair of first molds, and a portion that becomes a plurality of journal portions by reducing a portion that becomes a plurality of journal portions of the billet from a direction perpendicular to the axial direction of the billet. Forming a plurality of flat portions by reducing the cross-sectional area of the first mold, and after starting the reduction by the first mold, the second mold is used to set the direction perpendicular to the billet axial direction to the first position The portion to be the first pin portion disposed at the position and the portion to be the third pin portion disposed at the third position are decentered in opposite directions, and the portion to be the fourth pin portion disposed at the fourth position is Eccentric in the same direction as the part to be the 3 pin part, eccentric to the part to be the sixth pin part arranged at the sixth position in the same direction as the part to be the first pin part, the part to be the first pin part, The part to be the third pin part, the part to be the fourth pin part, and the sixth pin Sites to be part eccentricity finished dimensions eccentricity (√3) / 2 equal to or than to include a step of reducing.
In the second pre-forming step, a pair of third dies are used, the flat portions are arranged in the second position, the plurality of flat portions, the portions serving as the first pin portions, with the width direction of the flat portions being the downward direction. The part to be, the part to be the third pin part, the part to be the fourth pin part, the part to be the fifth pin part arranged at the fifth position, and the part to be the sixth pin part are reduced.
In the final wasteland, the thicknesses of the portions serving as the plurality of crank arm portions are the same as the thicknesses of the finished dimensions.
本実施形態の製造方法によれば、第1予備成形工程および第2予備成形工程により、軸方向の体積の配分が促進された最終荒地を得ることができる。また、最終荒地は、ジャーナル部となる部位の体積と、ピン部となる部位の体積と、アーム部となる部位の体積とが適切に配分される。そのため、第2予備成形工程においても、鍛造クランク軸の形状に近い形状の最終荒地を得ることができる。そして、仕上げ鍛造工程により、その最終荒地から鍛造クランク軸の形状を造形できる。これらより、材料歩留りを向上させることができる。 According to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to obtain the final wasteland in which the volume distribution in the axial direction is promoted by the first preforming step and the second preforming step. Further, in the final wasteland, the volume of the part that becomes the journal part, the volume of the part that becomes the pin part, and the volume of the part that becomes the arm part are appropriately distributed. Therefore, the final waste land having a shape close to the shape of the forged crankshaft can be obtained also in the second preforming step. And the shape of a forge crankshaft can be modeled from the final waste land by a finish forging process. Thus, the material yield can be improved.
また、第1予備成形工程では、ジャーナル部となる部位を圧下する第1金型とは別動の第2金型が第1ピン部となる部位、第3ピン部となる部位、第4ピン部となる部位および第6ピン部となる部位を偏心させる。第1金型が第2金型と一体であれば、第1ピン部となる部位、第3ピン部となる部位、第4ピン部となる部位および第6ピン部となる部位を偏心させる部分が、ジャーナル部となる部位を圧下する部分よりも突出する。そのため、成形が開始されれば、ピン部となる部位のみが偏心され、ビレットが湾曲しやすい。しかし、第2金型が第1金型と別動であれば、第1ピン部となる部位、第3ピン部となる部位、第4ピン部となる部位および第6ピン部となる部位を偏心させる第2金型を、ジャーナル部となる部位を圧下する部分よりも突出させないことができる。そのため、第1ピン部となる部位、第3ピン部となる部位、第4ピン部となる部位および第6ピン部となる部位の偏心中にビレットが湾曲しにくい。これにより、ビレットが、第1金型の所定の位置で圧下されるため、圧下後の初期荒地に欠肉等が生じにくい。 In the first pre-molding step, the second mold, which is moved separately from the first mold for reducing the part to be the journal part, is the part to be the first pin part, the part to be the third pin part, the fourth pin The part to be the part and the part to be the sixth pin part are eccentric. If the first mold is integrated with the second mold, the part that becomes the first pin part, the part that becomes the third pin part, the part that becomes the fourth pin part, and the part that becomes the part that becomes the sixth pin part However, it protrudes from the part which compresses the site | part used as a journal part. Therefore, if molding is started, only the portion that becomes the pin portion is eccentric, and the billet is likely to be bent. However, if the second mold is moved separately from the first mold, the part that becomes the first pin part, the part that becomes the third pin part, the part that becomes the fourth pin part, and the part that becomes the sixth pin part The second mold to be decentered can be prevented from protruding beyond the portion that lowers the portion that becomes the journal portion. For this reason, the billet is difficult to bend during the eccentricity of the part to be the first pin part, the part to be the third pin part, the part to be the fourth pin part, and the part to be the sixth pin part. As a result, the billet is crushed at a predetermined position of the first mold, so that it is difficult for a lack of thickness or the like to occur in the initial wasteland after the tumbling.
好ましくは、第1予備成形工程では、一対の第1金型による圧下が完了した後、第2金型による第1ピン部となる部位、第3ピン部となる部位、第4ピン部となる部位および第6ピン部となる部位の偏心を開始する。 Preferably, in the first pre-molding step, after the reduction by the pair of first molds is completed, the first pin part, the third pin part, and the fourth pin part are formed by the second mold. The eccentricity of the part and the part to be the sixth pin part is started.
以下に、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法について、図面を参照しながら説明する。 Below, the manufacturing method of the forged crankshaft of this embodiment is demonstrated, referring drawings.
1.製造工程例
本実施形態の製造方法が対象とする鍛造クランク軸は、回転中心となる7つのジャーナル部Jと、ジャーナル部Jに対して偏心した6つのピン部Pと、ジャーナル部Jとピン部Pをつなぐ複数のアーム部Aと、を備える。以下では、第1位置L1に配置されるピン部を第1ピン部、第2位置L2に配置されるピン部を第2ピン部、第3位置L3に配置されるピン部を第3ピン部、第4位置L4に配置されるピン部を第4ピン部、第5位置L5に配置されるピン部を第5ピン部、第6位置L6に配置されるピン部を第6ピン部ともいう。例えば、前記図1A〜図1Cに示す6気筒−8枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸が製造対象である。
1. Manufacturing Process Example A forged crankshaft targeted by the manufacturing method according to the present embodiment includes seven journal portions J serving as a rotation center, six pin portions P eccentric with respect to the journal portion J, journal portions J, and pin portions. A plurality of arm portions A connecting P. In the following, the pin portion arranged at the first position L1 is the first pin portion, the pin portion arranged at the second position L2 is the second pin portion, and the pin portion arranged at the third position L3 is the third pin portion. The pin portion arranged at the fourth position L4 is also called a fourth pin portion, the pin portion arranged at the fifth position L5 is also called a fifth pin portion, and the pin portion arranged at the sixth position L6 is also called a sixth pin portion. . For example, a forged crankshaft of a 6 cylinder-8 counterweight shown in FIGS. 1A to 1C is a manufacturing object.
本実施形態の製造方法は、第1予備成形工程と、第2予備成形工程と、仕上げ鍛造工程とを含む。仕上げ鍛造工程の後工程として、バリ抜き工程を追加してもよい。また、必要に応じて、バリ抜き工程の後に、整形工程を追加してもよい。ピン部の配置角度の調整は、仕上げ鍛造工程で行うことができる。あるいは、バリ抜き工程の後に捩り工程を追加し、この捩り工程でピン部の配置角度の調整を行ってもよい。これらの一連の工程は、熱間で実施される。 The manufacturing method of this embodiment includes a first preforming step, a second preforming step, and a finish forging step. A deburring process may be added as a subsequent process of the finish forging process. Moreover, you may add a shaping process after a deburring process as needed. Adjustment of the arrangement angle of the pin portion can be performed in the finish forging process. Alternatively, a twisting process may be added after the deburring process, and the pin portion arrangement angle may be adjusted in this twisting process. These series of steps are performed hot.
図3A〜図3Eは、本実施形態の鍛造クランク軸の製造工程例を説明するための模式図である。これらの図のうち、図3Aはビレットを示す。図3Bは初期荒地を示す。図3Cは最終荒地を示す。図3Dは仕上げ鍛造材を示す。図3Eは鍛造クランク軸を示す。なお、図3A〜図3Eは、前記図1A〜図1Cに示す形状の鍛造クランク軸11を製造する場合の一連の工程を示す。図3B〜図3Eの左側の図は、正面図である。図3B〜図3Eの右側の図は、ジャーナル部となる部位(以下、「ジャーナル相当部」ともいう)の中心に対する第1ピン部となる部位PA1の位置、第2ピン部となる部位PA2の位置、第3ピン部となる部位PA3の位置、第4ピン部となる部位PA4の位置、第5ピン部となる部位PA5の位置および第6ピン部となる部位PA6の位置を示す。また、以下では、第1ピン部となる部位を第1ピン相当部、第2ピン部となる部位を第2ピン相当部、第3ピン部となる部位を第3ピン相当部、第4ピン部となる部位を第4ピン相当部、第5ピン部となる部位を第5ピン相当部、第6ピン部となる部位を第6ピン相当部、ともいう。また、図3Bおよび図3Cの右側の図には、最終製品である鍛造クランク軸のピン部の第1位置L1〜第6位置L6を二点鎖線で示す。
3A to 3E are schematic views for explaining an example of a manufacturing process of the forged crankshaft of the present embodiment. Of these figures, FIG. 3A shows a billet. FIG. 3B shows the initial wasteland. FIG. 3C shows the final wasteland. FIG. 3D shows the finished forging. FIG. 3E shows a forged crankshaft. 3A to 3E show a series of steps in manufacturing the forged
第1予備成形工程は、扁平部形成工程と、偏心工程とを含む。扁平部形成工程では、一対の第1金型を用いてビレット22の複数のジャーナル部となる部位を圧下する。その際の圧下方向は、ビレット22の軸方向と垂直な方向である。これにより、ビレット22のうち、7つのジャーナル相当部が押し潰され、それらの部位で断面積が減少する。これに伴って、ビレット22に複数の扁平部23aが形成される。扁平部23aは、ジャーナル相当部の位置に形成される。
The first preforming process includes a flat part forming process and an eccentric process. In the flat part forming step, the parts to be the plurality of journal parts of the
偏心工程では、第1金型による圧下を開始後、第2金型を用い、第1位置に配置される第1ピン部となる部位(第1ピン相当部)および第3位置に配置される第3ピン部となる部位(第3ピン相当部)を互いに反対方向に偏心させる。その際の偏心方向は、ビレット22の軸方向と垂直な方向である。また、第4ピン部となる部位(第4ピン相当部)を第3ピン相当部と同じ方向に偏心させる。第6ピン部となる部位(第6ピン相当部)を第1ピン相当部と同じ方向に偏心させる。第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部の偏心量は、仕上げ寸法の偏心量の(√3)/2と同じかまたはそれよりも小さくする。これにより、体積が配分され、かつ、第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部が偏心した初期荒地が得られる。
In the eccentric process, after the start of the reduction by the first mold, the second mold is used and the first pin portion disposed at the first position (the first pin equivalent portion) and the third position are disposed. The part (3rd pin equivalent part) used as the 3rd pin part is decentered in the mutually opposite direction. The eccentric direction at that time is a direction perpendicular to the axial direction of the
第2予備成形工程では、第3金型を用いて初期荒地23を圧下する。その際の圧下方向は、扁平部の幅方向である。すなわち、第2予備成形工程では、第1予備成形工程で得られた初期荒地23を軸方向周りに90°回転させた後、圧下する。これにより、鍛造クランク軸のおおよその形状が造形された最終荒地24が得られる。
In the second preforming step, the
最終荒地24において、第1ピン相当部PA1の偏心方向と第3ピン相当部PA3の偏心方向は互いに反対方向である。つまり、第1ピン相当部PA1と第3ピン相当部PA3との位相角は180°である。ジャーナル相当部、ピン相当部およびアーム相当部は、第4ジャーナル相当部に対して左右対称である。したがって、最終荒地24において、第4ピン相当部PA4の偏心方向は第3ピン相当部PA3の偏心方向と同じである。第6ピン相当部PA6の偏心方向は第1ピン相当部PA1の偏心方向と同じである。また、最終荒地24において、アーム相当部の軸方向の厚さt1(図3C参照)は、仕上げ寸法の厚さt0(図3E参照)と同じである。仕上げ寸法の厚さt0とは、鍛造クランク軸(最終製品)のアーム部の軸方向の厚さを意味する。
In the
仕上げ鍛造工程では、型鍛造によって最終荒地24を鍛造クランク軸の仕上げ寸法に成形する。具体的には、上下に一対の金型が用いられる。最終荒地24は、第1ピン相当部PA1、第3ピン相当部PA3、第4ピン相当部PA4および第6ピン相当部PA6が水平面内で並ぶような姿勢で、下型の上に配置される。そして、上型の下降により鍛造が実施される。また、仕上げ鍛造工程では、第2位置に配置される第2ピン部となる部位(第2ピン相当部)および第5位置に配置される第5ピン部となる部位(第5ピン相当部)を偏心させる。鍛造の圧下方向は、第2ピン相当部PA2および第5ピン相当部PA5の偏心方向である。これにより、余材の流出に伴ってバリBが形成され、バリ付きの仕上げ鍛造材25が得られる(図3D参照)。仕上げ鍛造材25には、最終製品の鍛造クランク軸と合致する形状が造形されている。最終荒地24に鍛造クランク軸のおおよその形状が造形されているので、仕上げ鍛造工程において、バリBの形成を最小限に留めることができる。仕上げ鍛造工程は、1回でもよいし、複数回に分けてもよい。
In the finish forging process, the
バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの仕上げ鍛造材25を一対の金型によって挟んで保持した状態で、刃物型によってバリBを打ち抜く。これにより、仕上げ鍛造材25からバリBが除去される。その結果、鍛造クランク軸11(最終製品)が得られる。
In the deburring process, for example, the burrs B are punched out by a cutter tool in a state where the finished forged
2.第1予備成形工程で用いられる第1金型および第2金型
本実施形態の第1予備成形工程では、ジャーナル相当部の圧下と、第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部の偏心とを実施する。ジャーナル相当部の圧下と、第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部の偏心とは別個の金型によって実施される。
2. First and second molds used in the first preforming step In the first preforming step of the present embodiment, the reduction of the journal equivalent portion, the first pin equivalent portion, the third pin equivalent portion, the fourth pin The eccentricity of the corresponding portion and the sixth pin corresponding portion is performed. The reduction of the journal equivalent portion and the eccentricity of the first pin equivalent portion, the third pin equivalent portion, the fourth pin equivalent portion, and the sixth pin equivalent portion are performed by separate molds.
ジャーナル相当部の圧下と、第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部の偏心とを1つの金型で実施すると、以下に示す問題が生じる可能性がある。 If the reduction of the journal equivalent part and the eccentricity of the first pin equivalent part, the third pin equivalent part, the fourth pin equivalent part and the sixth pin equivalent part are performed with one mold, the following problems may occur. There is.
図4は、1つの金型で第1予備成形工程を実施する場合を示す縦断面図である。図4を参照して、第1上型41と第1下型42を離間させた状態で、ビレット22は第1下型42上に配置される。上述したように、第1予備成形工程では、第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部を偏心させる。ビレット22の第1ピン相当部および第6ピン相当部を加工する第1下型42の2つのピン加工部42hは、下型ジャーナル加工部42aよりも突出している。したがって、第1下型42に初期荒地23を配置すると、ビレット22は2つのピン加工部42hによって2点で支持される。また、ビレット22の第3ピン相当部および第4ピン相当部を加工する第1上型41の2つのピン加工部41hは、第1下型42の2つのピン加工部42hよりもビレット22の中央側に配置される。この状態で、第1金型40がビレット22を圧下すると、第1下型42の2つのピン加工部42hを支点、第1上型41の2つのピン加工部41hを力点として、ビレット22に荷重が負荷される。これにより、ビレット22に曲げモーメントが作用する。ビレット22に作用する曲げモーメントが過剰に大きければ、ビレット22は湾曲する。ビレット22が湾曲した状態で第1上型41が下死点に到達すると、第1金型40が圧下するビレット22の位置が、予定の位置からずれる。すなわち、ピン加工部がビレット22のウェブ相当部を圧下する等の事態が生じ得る。そのため、圧下後の初期荒地に、欠肉等が生じることがある。これを防止するため、本実施形態の第1予備成形工程では、2つの金型を用いる。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a case where the first preforming step is performed with one mold. Referring to FIG. 4,
図5は、本実施形態の第1金型および第2金型を示す縦断面図である。図5を参照して、本実施形態の製造装置は、第1金型40と第2金型50とを含む。第1金型40は、第1上型41と、第1下型42とを含む。第2金型50は、2つの第2上型51と、2つの第2下型52とを含む。2つの第2上型51はそれぞれ、第3ピン相当部、第4ピン相当部を偏心させる。2つの第2下型52はそれぞれ、第1ピン相当部、第6ピン相当部を偏心させる。2つの第2上型51および2つの第2下型52は、第1金型40とは独立して昇降できる。ビレット22の圧下前では、2つの第2下型52は下型ジャーナル加工部42aと同じ高さもしくは下方に配置されている。また、2つの第2上型51は上型ジャーナル加工部41aと同じ高さもしくは上方に配置されている。すなわち、2つの第2上型51および2つの第2下型52は上型ジャーナル加工部41aおよび下型ジャーナル加工部42aよりも突出していない。したがって、圧下開始前に、第1下型42にビレット22を配置しても、ビレット22はほぼ水平に保たれる。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a first mold and a second mold of the present embodiment. With reference to FIG. 5, the manufacturing apparatus of the present embodiment includes a
また、第1金型40のジャーナル加工部41a、42aによるジャーナル相当部の圧下開始後に、第2金型50による第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部の偏心が開始される。したがって、第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部の偏心中に、ジャーナル加工部41a、42aによってビレット22のジャーナル相当部が圧下されている。換言すれば、ビレット22のジャーナル相当部がジャーナル加工部41a、42aによって拘束されている。
Further, after the start of the reduction of the journal equivalent portion by the
要するに、2つの第2上型51および2つの第2下型52が独立して昇降すること、およびビレット22のジャーナル相当部が第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部に先行して圧下されること、により、第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部の偏心中にビレット22が軸方向に移動しにくい。ビレット22が、第1金型40の所定の位置で圧下されるため、圧下後の初期荒地23に欠肉等が生じにくい。
In short, the two second
第1金型40および第2金型50の構成について説明する。第2金型50は、2つの第2上型51および2つの第2下型52を独立して昇降させるために、制御機構を備える。制御機構は、例えばダイクッション、油圧シリンダである。
The configuration of the
図5を参照して、制御機構がダイクッション81である場合について説明する。第1下型42はダイクッション81を介してボルスタベース82に支持される。ダイクッション81は緩衝機能を有する。2つの第2上型51および2つの第2下型52はピンベース83を介してボルスタベース82に支持される。第1金型40がビレット22を圧下し始めると、ダイクッション81の緩衝機能により、2つの第2下型52が第1下型42から突出し始め、2つの第2上型51が第1上型41から突出し始める。ジャーナル加工部41a、42aがビレット22のジャーナル相当部に当接した後に、2つの第2下型52および2つの第2上型51がビレット22の第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部と当接するようにダイクッション81は設定される。これにより、ビレット22の第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部が、ジャーナル相当部の圧下開始後に偏心される。
A case where the control mechanism is a
図6は、図5とは異なる本実施形態の第1金型および第2金型を示す縦断面図である。図6を参照して、制御機構が油圧シリンダ84である場合について説明する。油圧シリンダ84は、2つの第2上型51および2つの第2下型52を昇降させることができる。2つの第2上型51および2つの第2下型52は油圧シリンダ84を介してボルスタベース82に支持される。第1金型40がビレット22を圧下し始めると、油圧シリンダ84が作動し、2つの第2下型52が第1下型42から突出し始め、2つの第2上型51が第1上型41から突出し始める。ジャーナル加工部41a、42aがビレット22のジャーナル相当部に当接した後に、2つの第2下型52および2つの第2上型51がビレット22の第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部と当接するように油圧シリンダ84は設定される。これにより、ビレット22の第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部が、ジャーナル相当部の圧下開始後に偏心される。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a first mold and a second mold of the present embodiment different from FIG. The case where the control mechanism is a
制御機構がダイクッションまたは油圧シリンダのいずれの場合であっても、2つの第2下型52が第1下型42から突出するタイミング、および2つの第2上型51が第1上型41から突出するタイミングは適宜設定される。すなわち、ビレット22の第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部は、ジャーナル相当部の圧下開始後から圧下完了までの間に偏心されてもよい。第1ピン相当部、第3ピン相当部、第4ピン相当部および第6ピン相当部は、ジャーナル相当部の圧下完了後に偏心されてもよい。
Whether the control mechanism is a die cushion or a hydraulic cylinder, the timing at which the two second
3.第1予備成形工程の加工フロー例
図7A〜図11Bは、第1予備成形工程の加工フロー例を示す模式図である。これらの図のうち、図7Aは扁平部形成工程開始時の状況を示す縦断面図であり、図7Bは扁平部形成工程終了時の状況を示す縦断面図であり、図7Cは偏心工程終了時の状況を示す縦断面図である。第1金型40および第2金型50は、第4ジャーナル相当部を加工する位置に対して左右対称であるため、第1金型40および第2金型50については、その半分の形状について説明する。また、第4ピン相当部の加工は第3ピン相当部と同じであり、第5ピン相当部の加工は第2ピン相当部と同じであり、第6ピン相当部の加工は第1ピン相当部と同じである。したがって、以下では、第4ピン相当部、第5ピン相当部および第6ピン相当部の説明は省略する。
3. Processing Flow Example of First Preliminary Forming Process FIGS. 7A to 11B are schematic diagrams illustrating a processing flow example of the first pre-forming process. Among these drawings, FIG. 7A is a longitudinal sectional view showing the situation at the start of the flat part forming process, FIG. 7B is a longitudinal sectional view showing the situation at the end of the flat part forming process, and FIG. 7C is the end of the eccentric process. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the condition of time. Since the
図8Aおよび図8Bは、ジャーナル相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図8Aは扁平部形成工程開始時の状況を示し、図8Bは扁平部形成工程終了時の状況を示す。なお、図8Aは、前記図7AのVIIIA−VIIIA断面図であり、図8Bは、前記図7CのVIIIB−VIIIB断面図である。 8A and 8B are cross-sectional views showing journal equivalent portions. Among these figures, FIG. 8A shows the situation at the start of the flat part forming process, and FIG. 8B shows the situation at the end of the flat part forming process. 8A is a sectional view taken along the line VIIIA-VIIIA in FIG. 7A, and FIG. 8B is a sectional view taken along the line VIIIB-VIIIB in FIG. 7C.
図9Aおよび図9Bは、アーム相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図9Aは扁平部形成工程開始時の状況を示し、図9Bは扁平部形成工程終了時の状況を示す。なお、図9Aは、前記図7AのIXA−IXA断面図であり、図9Bは、前記図7CのIXB−IXB断面図である。 9A and 9B are cross-sectional views showing the arm equivalent portion. Among these figures, FIG. 9A shows the situation at the start of the flat part forming process, and FIG. 9B shows the situation at the end of the flat part forming process. 9A is a sectional view taken along the line IXA-IXA in FIG. 7A, and FIG. 9B is a sectional view taken along the line IXB-IXB in FIG. 7C.
図10Aおよび図10Bは、第3ピン相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図10Aは偏心工程開始時の状況を示し、図10Bは偏心工程終了時の状況を示す。なお、図10Aは、前記図7AのXA−XA断面図であり、図10Bは、前記図7CのXB−XB断面図である。 10A and 10B are cross-sectional views showing a portion corresponding to the third pin. Among these figures, FIG. 10A shows the situation at the start of the eccentric process, and FIG. 10B shows the situation at the end of the eccentric process. 10A is a cross-sectional view taken along the line XA-XA in FIG. 7A, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line XB-XB in FIG. 7C.
図11Aおよび図11Bは、第2ピン相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図11Aは扁平部形成工程開始時の状況を示し、図11Bは扁平部形成工程終了時の状況を示す。なお、図11Aは、前記図7AのXIA−XIA断面図であり、図11Bは、前記図7CのXIB−XIB断面図である。 11A and 11B are cross-sectional views showing a portion corresponding to the second pin. Among these figures, FIG. 11A shows the situation at the start of the flat part forming process, and FIG. 11B shows the situation at the end of the flat part forming process. 11A is a sectional view taken along the line XIA-XIA in FIG. 7A, and FIG. 11B is a sectional view taken along the line XIB-XIB in FIG. 7C.
図10Aおよび図10Bには第2金型50を示し、図8A〜図9B、図11Aおよび図11Bには上下で一対の第1金型40を示す。状況の理解を容易にするため、図8A〜図11Bには、ジャーナル相当部の軸心位置Cを黒塗りの丸印で示す。また、図8B、図9B、図10Bおよび図11Bには、扁平部形成工程開始時の第1上型41、第1下型42、およびビレット22を二点鎖線で併記する。図10Aおよび図10Bには、偏心工程開始時の第2上型51およびビレット22を二点鎖線で併記する。一対の第1金型40は、ビレット22のジャーナル相当部と当接するジャーナル加工部41aおよび42aを備える。
10A and 10B show the
第2金型50の第2上型51は、図10Aに太線で示すように、凹状であり、ビレット22の第3ピン相当部を収容可能である。第2下型52(図5参照)では、第2上型51の上下が反転した構成となる。
The second
ジャーナル加工部は、図8Aに太線に示すように、第1上型41に設けられる上型ジャーナル加工部41a、および、第1下型42に設けられる下型ジャーナル加工部42aからなる。上型ジャーナル加工部41aは、凹状であり、ビレット22のジャーナル相当部を収容可能である。下型ジャーナル加工部42aは、凸部の先端面に設けられる。なお、上型ジャーナル加工部41aおよび下型ジャーナル加工部42aのいずれを凹状とするかは、特に制限はない。つまり、下型ジャーナル加工部42aがビレット22のジャーナル相当部を収容可能な凹状であってもよい。
As shown by a thick line in FIG. 8A, the journal processing section includes an upper mold
アーム相当部は、図9Aに示すように、第1上型41と接触しない。そのため、第1予備成形工程ではビレット22のアーム相当部は積極的に加工はされない。ただし、ジャーナル相当部、第1ピン相当部および第3ピン相当部が加工されることに伴い、アーム相当部の断面形状は変化する。
As shown in FIG. 9A, the arm equivalent portion does not contact the first
第3ピン相当部を加工する第2上型51は、図10Aに太線で示すように、凹状であり、ビレット22の第3ピン相当部を収容可能である。第1ピン相当部を加工する第2下型52は、第3ピン相当部を加工する第2上型51と上下が反転しただけであるので説明は省略する。
The second
第2ピン相当部は、図11Aに示すように、第1上型41および第1下型42と接触しない。そのため、第1予備成形工程ではビレット22の第2ピン相当部は積極的に加工はされない。ただし、ジャーナル相当部、第1ピン相当部および第3ピン相当部が加工されることに伴い、断面形状は変化する。
The portion corresponding to the second pin does not contact the first
第1予備成形工程では、第1上型41を上昇させて第1上型41と第1下型42を離間させた状態で、ビレット22を第1上型41と第1下型42の間に配置する。その際、圧下方向はビレット22の軸方向と垂直な方向である。
In the first preforming step, the
この状態から第1上型41を下降させる。すると、図8Aに示すように、ビレット22のジャーナル相当部が第1上型41の上型ジャーナル加工部41aに収容される。
From this state, the first
第1上型41をさらに下降させると、上型ジャーナル加工部41aと下型ジャーナル加工部42aとによって閉断面が形成される。この状態で、第1上型41をさらに下降させて下死点に到達させると、図8Bに示すように、上型ジャーナル加工部41aと下型ジャーナル加工部42aとの内部のビレット22のジャーナル相当部が圧下される。このようにしてビレット22のジャーナル相当部が第1金型40によって圧下され、その結果、ジャーナル相当部の断面積が減少し、扁平部23aが形成される。これに伴い、余剰となった材料が軸方向に流動してアーム相当部に流入し、体積の配分が進行する。
When the first
扁平部23aの横断面において、圧下方向と垂直な方向の幅Bfは圧下方向の厚さtaよりも大きければよい。例えば、扁平部23aの断面形状は楕円状または長円状である(図8B参照)。
In the cross section of the
第1金型40による圧下開始後、第2金型50の第2下型52および第2上型51が、第1ピン相当部および第3ピン相当部を偏心させる。第1ピン相当部および第3ピン相当部はともに、第1金型40の圧下方向に沿って偏心する。しかし、第1ピン相当部の偏心方向は第3ピン相当部の偏心方向と反対である。そして、第1ピン相当部および第3ピン相当部の偏心量は、仕上げ寸法の偏心量の(√3)/2と同じかまたはそれよりも小さくなる。一方、第2ピン相当部は偏心しない。
After the pressing by the
図12は、第1ピン相当部および第3ピン相当部の偏心量を示す模式図である。図12は、鍛造クランク軸の軸方向から見た図である。3気筒エンジンの鍛造クランク軸の第1ピン部が配置される第1位置L1と第3ピン部が配置される第3位置L3との位相差は120°である。しかしながら、第1予備成形工程で得られた初期荒地23の第1ピン相当部PA1の位置と第3ピン相当部PA3の位置との位相差は180°である。そのため、第1予備成形工程後に第1ピン相当部を、ジャーナル相当部の軸心位置Cに対してさらに偏心させる。これにより、最終製品である鍛造クランク軸では、第1位置L1と第3位置L3との位相差が120°とされる。
FIG. 12 is a schematic diagram showing the amount of eccentricity of the first pin equivalent portion and the third pin equivalent portion. FIG. 12 is a view as seen from the axial direction of the forged crankshaft. The phase difference between the first position L1 where the first pin portion of the forged crankshaft of the three-cylinder engine is arranged and the third position L3 where the third pin portion is arranged is 120 °. However, the phase difference between the position of the first pin equivalent part PA1 and the position of the third pin equivalent part PA3 of the
第1ピン部の偏心量(仕上げ寸法)は、第1位置L1の中心とジャーナル部の軸心Cとの距離DLである。したがって、ジャーナル部の軸心位置C、第1ピン相当部PA1の位置の中心、および第1位置L1の中心からなる直角三角形を仮想すると、偏心工程での第1ピン相当部の偏心量DL1は、第1ピン部の偏心量DLの(√3)/2と同じかまたはそれよりも小さい。第1ピン相当部の偏心量DL1が第1ピン部の偏心量DLの(√3)/2よりも大きければ、後の仕上げ鍛造工程で第1ピン相当部を第1位置L1まで偏心させることは困難である。なぜなら、圧下方向(図12の左右方向)と平行ではない方向に沿って第1ピン相当部を第1位置L1まで偏心させなければならないからである。なお、第1ピン相当部の偏心量DL1が第1ピン部の偏心量DLの(√3)/2よりも小さい場合、後の仕上げ鍛造工程を複数回実施する。たとえば、1回目の仕上げ鍛造工程で第1ピン相当部の偏心量DL1を第1ピン部の偏心量DLの(√3)/2まで偏心させる。2回目の仕上げ鍛造工程で第1ピン相当部PA1の位置を第1位置L1まで偏心させる。第3ピン相当部も同様である。 The eccentric amount (finished dimension) of the first pin portion is a distance DL between the center of the first position L1 and the axis C of the journal portion. Therefore, assuming a right triangle composed of the axial center position C of the journal part, the center of the position of the first pin equivalent part PA1, and the center of the first position L1, the eccentricity DL1 of the first pin equivalent part in the eccentric process is The eccentric amount DL of the first pin portion is equal to or smaller than (√3) / 2. If the eccentric amount DL1 of the first pin equivalent portion is larger than (√3) / 2 of the eccentric amount DL of the first pin portion, the first pin equivalent portion is eccentric to the first position L1 in the subsequent finish forging step. It is difficult. This is because the portion corresponding to the first pin must be decentered to the first position L1 along a direction that is not parallel to the reduction direction (the left-right direction in FIG. 12). If the eccentric amount DL1 of the portion corresponding to the first pin is smaller than (√3) / 2 of the eccentric amount DL of the first pin portion, the subsequent finish forging process is performed a plurality of times. For example, in the first finish forging step, the eccentric amount DL1 of the portion corresponding to the first pin is eccentric to (√3) / 2 of the eccentric amount DL of the first pin portion. In the second finish forging step, the position of the first pin equivalent part PA1 is decentered to the first position L1. The same applies to the portion corresponding to the third pin.
第1金型40による圧下および第2金型50による偏心の終了後、第1上型41および第2上型51を上昇させ、加工済みのビレット22(初期荒地23)を取り出す。
After completion of the reduction by the
第1予備成形工程によれば、第1ピン相当部および第3ピン相当部をそれぞれ偏心させることができる。また、ジャーナル相当部からアーム相当部に材料を流動させることにより、体積を軸方向に配分できる。その結果、材料歩留りを向上できる。また、アーム部がウエイト部を含む場合、ウエイト部で欠肉が生じるのを抑制できる。さらに、第2金型50の第2上型51および第2下型52が独立して昇降すること、およびビレット22のジャーナル相当部がピン相当部に先行して圧下されること、により、ピン相当部の偏心中にビレットが傾きにくい。これにより、体積配分されたビレットが、第1金型40の所定の位置で圧下されるため、圧下後の最終荒地に欠肉等が生じにくい。
According to the first preforming step, the first pin equivalent portion and the third pin equivalent portion can be eccentric. Further, the volume can be distributed in the axial direction by flowing the material from the journal equivalent portion to the arm equivalent portion. As a result, the material yield can be improved. Moreover, when an arm part contains a weight part, it can suppress that a thin part arises in a weight part. Further, the second
図7Cを参照して、上述の説明では、ビレットの第1ピン相当部が第2下型52によって偏心され、第3ピン相当部が第2上型51によって偏心される場合を説明した。しかしながら、これらの上下は反転してもよい。すなわち、第1ピン相当部が第2上型によって偏心され、第3ピン相当部が第2下型によって偏心されてもよい。
With reference to FIG. 7C, the above description has been given of the case where the first pin equivalent portion of the billet is eccentric by the second
4.第2予備成形工程の加工フロー例
図13A〜図17Bは、第2予備成形工程の加工フロー例を示す模式図である。これらの図のうち、図13Aは圧下開始時の状況を示す縦断面図であり、図13Bは圧下終了時の状況を示す縦断面図である。金型は、第4ジャーナル相当部を加工する位置に対して左右対称であるため、図13Aおよび図13Bでは、金型の半分の形状を示す。
4). Example of Processing Flow in Second Preliminary Forming Process FIGS. 13A to 17B are schematic diagrams illustrating an example of a processing flow in the second preliminary forming process. Among these drawings, FIG. 13A is a longitudinal sectional view showing a situation at the start of the reduction, and FIG. 13B is a longitudinal sectional view showing a situation at the end of the reduction. Since the mold is symmetrical with respect to the position where the fourth journal equivalent portion is processed, FIGS. 13A and 13B show a half of the mold.
図14Aおよび図14Bは、ジャーナル相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図14Aは圧下開始時の状況を示し、図14Bは圧下終了時の状況を示す。なお、図14Aは、前記図13AのXIVA−XIVA断面図であり、図14Bは、前記図13BのXIVB−XIVB断面図である。 14A and 14B are cross-sectional views showing journal equivalent portions. Of these figures, FIG. 14A shows the situation at the start of the reduction, and FIG. 14B shows the situation at the end of the reduction. 14A is a XIVA-XIVA sectional view of FIG. 13A, and FIG. 14B is a XIVB-XIVB sectional view of FIG. 13B.
図15Aおよび図15Bは、アーム相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図15Aは圧下開始時の状況を示し、図15Bは圧下終了時の状況を示す。なお、図15Aは、前記図13AのXVA−XVA断面図であり、図15Bは、前記図13BのXVB−XVB断面図である。 15A and 15B are cross-sectional views showing the arm equivalent portion. Among these figures, FIG. 15A shows the situation at the start of the reduction, and FIG. 15B shows the situation at the end of the reduction. 15A is an XVA-XVA sectional view of FIG. 13A and FIG. 15B is an XVB-XVB sectional view of FIG. 13B.
図16Aおよび図16Bは、第2ピン相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図16Aは圧下開始時の状況を示し、図16Bは圧下終了時の状況を示す。なお、図16Aは、前記図13AのXVIA−XVIA断面図であり、図16Bは、前記図13BのXVIB−XVIB断面図である。 16A and 16B are cross-sectional views showing a portion corresponding to the second pin. Among these figures, FIG. 16A shows the situation at the start of the reduction, and FIG. 16B shows the situation at the end of the reduction. 16A is a sectional view taken along the line XVIA-XVIA in FIG. 13A, and FIG. 16B is a sectional view taken along the line XVIB-XVIB in FIG. 13B.
図17Aおよび図17Bは、第3ピン相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図17Aは圧下開始時の状況を示し、図17Bは圧下終了時の状況を示す。なお、図17Aは、前記図13AのXVIIA−XVIIA断面図であり、図17Bは、前記図13BのXVIIB−XVIIB断面図である。 17A and 17B are cross-sectional views showing a portion corresponding to the third pin. Of these figures, FIG. 17A shows the situation at the start of reduction, and FIG. 17B shows the situation at the end of reduction. 17A is a cross-sectional view taken along the line XVIIA-XVIIA in FIG. 13A, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line XVIIB-XVIIB in FIG. 13B.
図14A〜図17Bには、前述の第1予備成形工程で得られた初期荒地23と、上下で一対の第3金型30とを示す。第3金型30は、第3上型31と、第3下型32とを備える。状況の理解を容易にするため、図14A〜図17Bには、ジャーナル相当部の軸心位置Cを黒塗りの丸印で示し、図14B、図15B、図16Bおよび図17Bには、圧下開始時の第3上型31、第3下型32および初期荒地23を二点鎖線で併記する。一対の第3金型30は、ピン相当部と当接するピン加工部、ジャーナル相当部と当接するジャーナル加工部、およびアーム相当部と当接するアーム加工部を備える。
In FIG. 14A-FIG. 17B, the
ジャーナル加工部は、図14Aに太線で示すように、第3上型31に設けられる上型ジャーナル加工部31a、および、第3下型32に設けられる下型ジャーナル加工部32aからなる。上型ジャーナル加工部31aおよび下型ジャーナル加工部32aは、凹状であり、初期荒地23のジャーナル相当部を収容可能である。
As shown by a thick line in FIG. 14A, the journal processing section includes an upper mold
アーム加工部は、図15Aに太線で示すように、第3上型31に設けられる上型アーム加工部31c、および、第3下型32に設けられる下型アーム加工部32cからなる。アーム加工部の横断面形状は、図15Aに太線で示すように、上型アーム加工部31cおよび下型アーム加工部32cは全体として凹状である。
As shown by a thick line in FIG. 15A, the arm processing unit includes an upper
鍛造クランク軸のアーム部がウエイト部を含む場合、下型アーム加工部32cは、ウエイト部となる部位(ウエイト相当部)と当接するウエイト加工部32eを有する。ウエイト加工部32eは凹状の下型アーム加工部32cのピン相当部の偏心方向と反対側の端部に位置する。ウエイト加工部32eの開口幅Bpは、ピン相当部の偏心方向と反対方向に向かって広くなる。例えば図15Aに示すように、ウエイト加工部32eは、圧下方向の両側面がいずれも傾斜面である。
When the arm portion of the forged crankshaft includes a weight portion, the lower mold
第2予備成形工程では、アーム相当部の軸方向の厚さt1を仕上げ寸法の厚さt0と同じにする(図3Cおよび図3E参照)。このため、上型アーム加工部31cおよび下型アーム加工部32cの軸方向の長さは、アーム部の仕上げ寸法の厚さと同じである。
In the second preforming step, the axial thickness t1 of the arm-corresponding portion is made the same as the finished dimension thickness t0 (see FIGS. 3C and 3E). For this reason, the lengths in the axial direction of the upper mold
第2ピン相当部を加工するピン加工部は、図16Aに太線で示すように、第3上型31に設けられる上型ピン加工部31f、および、第3下型32に設けられる下型ピン加工部32fからなる。上型ピン加工部31fおよび下型ピン加工部32fは、凹状であり、初期荒地23の第3ピン相当部を収容可能である。
As shown by a thick line in FIG. 16A, the pin processing portion that processes the second pin equivalent portion includes an upper
第3ピン相当部と当接するピン加工部は、第3ピン相当部に対応する位置に設けられる。第3ピン相当部と当接する第3金型30のピン加工部は、図17Aに太線で示すように、第3上型31に設けられる上型ピン加工部31b、および、第3下型32に設けられる下型ピン加工部32bからなる。上型ピン加工部31bおよび下型ピン加工部32bは、凹状であり、初期荒地23の第3ピン相当部を収容可能である。
The pin processed portion that comes into contact with the third pin equivalent portion is provided at a position corresponding to the third pin equivalent portion. As shown by a thick line in FIG. 17A, the pin processing portion of the
第2予備成形工程では、第3上型31を上昇させて第3上型31と第3下型32を離間させた状態で、初期荒地23を第3上型31と第3下型32の間に配置する。その際、扁平部23aの幅方向(楕円の場合は長径方向)が圧下方向となるように、初期荒地23は、第1予備成形工程の終了時における状態から軸回りに90°回転した姿勢で配置される。この状態から第3上型31を下降させると、図16Aに示すように、初期荒地23のうちの第2ピン相当部が凹状の上型ピン加工部31fに収容される。第1および第3ピン相当部も同様である。また、図14Aに示すように、ジャーナル相当部は、凹状の上型ジャーナル加工部31aに収容される。第3上型31をさらに下降させると、第3金型30により初期荒地23が圧下される。このため、第1〜第3ピン相当部およびジャーナル相当部の断面積が減少する。
In the second pre-molding step, the
第3金型30による圧下の終了後、第3上型31を上昇させ、加工済みの初期荒地23(最終荒地24)を取り出す。
After completion of the reduction by the
このような加工フロー例を採用すれば、ピン相当部およびジャーナル相当部を圧下してピン相当部およびジャーナル相当部の断面積が減少するのに伴い、ピン相当部およびジャーナル相当部の材料が、初期荒地23の軸方向に移動する。これにより、材料がピン相当部とジャーナル相当部との間のアーム相当部に流入する。その結果、体積が軸方向に配分された最終荒地24を得ることができる。
By adopting such a processing flow example, as the cross-sectional areas of the pin equivalent part and the journal equivalent part decrease by reducing the pin equivalent part and the journal equivalent part, the material of the pin equivalent part and the journal equivalent part becomes It moves in the axial direction of the
また、第3上型31を下降させる過程で、凹状の上型ピン加工部31fの開口が、下型ピン加工部32fで塞がれ、上型ピン加工部31fおよび下型ピン加工部32fによって閉断面が形成される(図16Aおよび図16B参照)。また、凹状の上型ジャーナル加工部31aの開口が、下型ジャーナル加工部32aで塞がれ、上型ジャーナル加工部31aおよび下型ジャーナル加工部32aによって閉断面が形成される(図14Aおよび図14B参照)。これにより、第3上型31と第3下型32の間にバリが形成されることがない。したがって、材料歩留りを向上できるとともに、体積の軸方向の配分を促進できる。
Further, in the process of lowering the third
第2予備成形工程では、ジャーナル加工部によってジャーナル相当部を部分圧下することにより、バリの形成を防止してもよい。また、ピン加工部によってピン相当部を部分圧下することにより、バリの形成を防止してもよい。 In the second preforming step, burr formation may be prevented by partially reducing the journal equivalent portion by the journal processing portion. Moreover, burr formation may be prevented by partially reducing the pin-corresponding portion by the pin processing portion.
第2予備成形工程では、体積の軸方向の配分を促進する観点から、アーム相当部を第3金型30によって圧下しなくてよい。
In the second preforming step, the arm-corresponding portion does not have to be reduced by the
5.好ましい態様等
第1予備成形工程によって第1および第3ピン相当部を偏心させる量、すなわち、初期荒地23の第1および第3ピン相当部の偏心量Eb(mm)は、仕上げ寸法の偏心量E0(mm)の(√3)/2と同じかまたはそれよりも小さくすることが好ましい。上記の実施形態では、第1および第3ピン相当部の偏心量Ebが仕上げ寸法の偏心量E0の(√3)/2と同じである場合を示す。ただし、ピン部用彫刻部への材料の充満性を確保する観点から、初期荒地23の第1および第3ピン相当部の偏心量Ebは、仕上げ寸法の偏心量E0に対する比(Eb/((√3)/2×E0))で、(1.0−Dp/2/((√3)/2×E0))以上とするのが好ましい。ここでDpは、仕上げ寸法のピン部の直径(鍛造クランク軸のピン部の直径)を意味する。同様の観点から、初期荒地23の第1および第3ピン相当部の断面積Spb(mm2)は、鍛造クランク軸のピン部の断面積Sp0(mm2)に対する比((Spb)/Sp0)で、0.7以上1.5以下とするのが好ましく、より好ましくは0.75以上1.1以下とするのが好ましい。
5. Preferred Amount, etc. The amount by which the first and third pin equivalent portions are eccentric by the first preforming step, that is, the eccentric amount Eb (mm) of the first and third pin equivalent portions of the initial
その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、6気筒のレシプロエンジンに搭載される鍛造クランク軸の製造に有効に利用できる。 The present invention can be effectively used for manufacturing a forged crankshaft to be mounted on a 6-cylinder reciprocating engine.
11 鍛造クランク軸
22 ビレット
23 初期荒地
23a 扁平部
24 最終荒地
25 仕上げ鍛造材
30 第3金型
31 第3上型
32 第3下型
40 第1金型
41 第1上型
42 第1下型
50 第2金型
51 第2上型
52 第2下型
A、A1〜A12 クランクアーム部
J、J1〜J7 ジャーナル部
P、P1〜P6 ピン部
W、W1〜W8 カウンターウエイト部
PA、PA1〜PA6 ピン相当部
B バリ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
当該製造方法は、
ビレットから初期荒地を得る第1予備成形工程と、
前記初期荒地から最終荒地を得る第2予備成形工程と、
少なくとも1回の型鍛造によって前記最終荒地を前記鍛造クランク軸の仕上げ寸法に成形する仕上げ鍛造工程と、を含み、
前記第1予備成形工程は、一対の第1金型を用い、前記ビレットのうちの前記複数のジャーナル部となる部位を、前記ビレットの軸方向と垂直な方向から圧下することにより、前記複数のジャーナル部となる部位の断面積を減少させて複数の扁平部を形成する工程と、前記第1金型による圧下を開始後、第2金型を用い、前記ビレットの軸方向と垂直な方向を偏心方向にして前記第1位置に配置される第1ピン部となる部位および前記第3位置に配置される第3ピン部となる部位を互いに反対方向に偏心させ、前記第4位置に配置される第4ピン部となる部位を前記第3ピン部となる部位と同じ方向に偏心させ、前記第6位置に配置される第6ピン部となる部位を前記第1ピン部となる部位と同じ方向に偏心させ、前記第1ピン部となる部位、前記第3ピン部となる部位、前記第4ピン部となる部位および前記第6ピン部となる部位の偏心量を仕上げ寸法の偏心量の(√3)/2と同じかまたはそれよりも小さくする工程とを含み、
前記第2予備成形工程では、一対の第3金型を用い、前記扁平部の幅方向を圧下方向にして前記複数の扁平部、前記第1ピン部となる部位、前記第2位置に配置される第2ピン部となる部位、前記第3ピン部となる部位、前記第4ピン部となる部位、前記第5位置に配置される第5ピン部となる部位および前記第6ピン部となる部位を圧下し、
前記最終荒地は、前記複数のクランクアーム部となる部位の厚みが、仕上げ寸法の厚みと同じである、鍛造クランク軸の製造方法。 Seven journal parts serving as rotation centers, and a first position, a second position, a third position, a fourth position, a fifth position, and a sixth position that are eccentric with respect to the journal part and have a phase angle of 120 ° A forged crankshaft manufacturing method comprising: 6 pin portions respectively disposed on a plurality of crank arm portions connecting the journal portion and the pin portion;
The manufacturing method is
A first preforming step of obtaining initial wasteland from the billet;
A second preforming step for obtaining a final wasteland from the initial wasteland;
A final forging step of forming the final waste land into a final dimension of the forged crankshaft by at least one die forging,
The first pre-forming step uses a pair of first molds, and reduces the plurality of journal portions of the billet from a direction perpendicular to the axial direction of the billet. A step of forming a plurality of flat portions by reducing a cross-sectional area of a portion to be a journal portion, and after starting the reduction by the first die, a second die is used, and a direction perpendicular to the axial direction of the billet is set. The part to be the first pin part arranged at the first position in the eccentric direction and the part to be the third pin part arranged at the third position are eccentric in opposite directions to be arranged at the fourth position. The part that becomes the fourth pin part is eccentric in the same direction as the part that becomes the third pin part, and the part that becomes the sixth pin part arranged at the sixth position is the same as the part that becomes the first pin part The part which becomes eccentric in the direction and becomes the first pin part The eccentricity of the part to be the third pin part, the part to be the fourth pin part, and the part to be the sixth pin part is equal to or smaller than (√3) / 2 of the eccentricity of the finishing dimension. Including the steps of:
In the second pre-forming step, a pair of third molds are used, and the flat portions are arranged at the second position, the portions serving as the flat portions and the first pin portions, with the width direction of the flat portions being the reduction direction. A portion to be the second pin portion, a portion to be the third pin portion, a portion to be the fourth pin portion, a portion to be the fifth pin portion disposed at the fifth position, and the sixth pin portion Down the area,
The final waste land is a method for manufacturing a forged crankshaft, wherein a thickness of a portion serving as the plurality of crank arm portions is the same as a thickness of a finished dimension.
前記第1予備成形工程では、前記一対の第1金型による圧下が完了した後、前記第2金型による前記第1ピン部となる部位、前記第3ピン部となる部位、前記第4ピン部となる部位および前記第6ピン部となる部位の偏心を開始する、鍛造クランク軸の製造方法。 A method for producing a forged crankshaft according to claim 1,
In the first pre-molding step, after the reduction by the pair of first dies is completed, the portion that becomes the first pin portion, the portion that becomes the third pin portion, and the fourth pin by the second die A method for manufacturing a forged crankshaft, wherein eccentricity of a part to be a part and a part to be the sixth pin part is started.
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