JP6935821B2 - Forged crankshaft manufacturing method - Google Patents

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    • F16C3/08—Crankshafts made in one piece

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。 A crank shaft is indispensable for a reciprocating engine of an automobile, a motorcycle, an agricultural machine, a ship, or the like in order to convert a reciprocating motion of a piston into a rotary motion to extract power. Crankshafts can be manufactured by die forging or casting. In particular, when high strength and high rigidity are required for a crankshaft, a crankshaft manufactured by die forging (hereinafter, also referred to as "forged crankshaft") is often 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。 1A to 1C are schematic views showing a shape example of a general forged crankshaft. Of these figures, 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 diagram showing the phase of the pin portion. In the example shown in FIG. 1B, one crank arm portion A1, a counterweight portion W1 integrated with the crank arm portion A1, a pin portion P1 connected to the crank arm portion A1, and a journal portion J1 are typically shown.

図１Ａ〜図１Ｃに示す鍛造クランク軸１１は、３気筒エンジンに搭載される３気筒−４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、４つのジャーナル部Ｊ１〜Ｊ４と、３つのピン部Ｐ１〜Ｐ３と、フロント部Ｆｒと、フランジ部Ｆｌと、６枚のクランクアーム部（以下、「アーム部」ともいう）Ａ１〜Ａ６とを備える。アーム部Ａ１〜Ａ６は、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ４とピン部Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれつなぐ。また、６枚のアーム部Ａ１〜Ａ６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〜Ｗ４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および第６アーム部Ａ６は、それぞれウエイト部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３およびＷ４を一体で備える。第３アーム部Ａ３および第４アーム部Ａ４は、ウエイト部を備えず、その形状は長円状となる。 The forged crankshaft 11 shown in FIGS. 1A to 1C is a forged crankshaft having a 3-cylinder-4 counterweight mounted on a 3-cylinder engine. The forged crankshaft 11 includes four journal portions J1 to J4, three pin portions P1 to P3, a front portion Fr, a flange portion Fl, and six crank arm portions (hereinafter, also referred to as "arm portions"). A1 to A6 are provided. The arm portions A1 to A6 connect the journal portions J1 to J4 and the pin portions P1 to P3, respectively. Further, some of the six arm portions A1 to A6 are integrally provided with counterweight portions (hereinafter, also referred to as “weight portions”) W1 to W4. Specifically, the first arm portion A1, the second arm portion A2, the fifth arm portion A5, and the sixth arm portion A6 are integrally provided with weight portions W1, W2, W3, and W4, respectively. The third arm portion A3 and the fourth arm portion A4 do not have a weight portion, and the shape thereof is oval.

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４ジャーナル部Ｊ４につながる。 A front portion Fr is provided at the front end of the forged crankshaft 11 in the axial direction, and a flange portion Fl is provided at the rear end. The front portion Fr is connected to the first journal portion J1 at the beginning, and the flange portion Fl is connected to the fourth journal portion J4 at the end.

以下では、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ４、ピン部Ｐ１〜Ｐ３、アーム部Ａ１〜Ａ６およびウエイト部Ｗ１〜Ｗ４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。 In the following, when the journal parts J1 to J4, the pin parts P1 to P3, the arm parts A1 to A6, and the weight parts W1 to W4 are collectively referred to, the reference numerals are "J" for the journal part and "P" for the pin part. , The arm part is also written as "A", and the weight part is also written as "W". Further, the arm portion A and the weight portion W integrated with the arm portion A are collectively referred to as a “web”.

図１Ｃに示すように、３つのピン部Ｐ１〜Ｐ３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、第２および第３ピン部Ｐ１、Ｐ２およびＰ３は、それぞれ第１位置Ｌ１、第２位置Ｌ２および第３位置Ｌ３に配置される。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。 As shown in FIG. 1C, the three pin portions P1 to P3 are arranged so as to be offset by 120 ° with respect to the journal portion J. That is, the first, second and third pin portions P1, P2 and P3 are arranged at the first position L1, the second position L2 and the third position L3, respectively. The phase angles of the first position L1, the second position L2, and the third position L3 are 120 °.

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. Therefore, the weight portion W greatly projects from the central surface of the arm portion (the surface including the central axis of the pin portion P and the central axis of the journal portion 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を法線とする断面を意味する。「縦断面」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平行、かつ、鉛直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 of this shape, billets are generally used as a starting material. The cross section perpendicular to the longitudinal direction of the billet, i.e. the cross section, is round or square. The area of its cross section is constant over the entire length of the billet. In the present specification, the "cross section" means a cross section having a normal in the longitudinal direction of the billet or each wasteland described later, or the axial direction of the forged crankshaft. The "vertical cross section" means a cross section parallel to the longitudinal direction of the billet or each rough terrain described later, or the axial direction of the forged crankshaft and parallel to the vertical direction. Further, the area of the cross section is also simply referred to as "cross-sectional area". The forged crankshaft is manufactured by going through a preforming step, a mold forging step, and a deburring step in that order. In addition, if necessary, a shaping process is performed after the deburring process. Usually, the preforming step includes a roll forming step and a bending step. The mold 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 a rough forged material. FIG. 2E shows a finish forged material. FIG. 2F shows a forged crankshaft. 2A to 2F show a series of steps in the case of manufacturing the forged crankshaft 11 shown in FIGS. 1A to 1C.

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 forged crankshaft 11 will be described with reference to FIGS. 2A to 2F. First, a billet 12 having a predetermined length as shown in FIG. 2A is heated by a heating furnace, and then roll forming and bending are performed in this order in a preforming step. In roll forming, for example, the billet 12 is rolled and squeezed using a hole-shaped roll. As a result, the volume of the billet 12 is distributed in the axial direction to obtain the roll wasteland 13 which is an intermediate material (see FIG. 2B). Next, in bending, the roll wasteland 13 is partially pressed from a direction perpendicular to the axial direction. As a result, the volume of the roll wasteland 13 is distributed to obtain a bending wasteland 14 which is a further intermediate material (see FIG. 2C).

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工程のとき、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 step, the rough forged material 15 is obtained by forging the bent rough ground 14 up and down using a pair of dies (see FIG. 2D). The rough forged material 15 is formed with an approximate shape of a forged crankshaft (final product). Further, in the finish casting step, the rough forged material 15 is forged up and down using a pair of dies to obtain the finished forged material 16 (see FIG. 2E). The finish forged material 16 is formed with a shape that matches the forged crankshaft of the final product. During these roughing and finishing casting steps, surplus material flows out from between the mold split surfaces of the dies facing each other, and the surplus material becomes burr B. Therefore, burrs B are largely attached around the rough forged material 15 and the finished forged material 16.

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 step, for example, the burr B is punched out by the blade die while the finish forging material 16 with the burr is sandwiched and held by the pair of dies. As a result, the burr B is removed from the finish forging material 16, and a burr-free forging material is obtained. The burr-free forged material has substantially the same shape as the forged crankshaft 11 shown in FIG. 2F.

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、３気筒−４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 key points of the burr-free forging material are slightly pressed down with a mold from above and below, and the burr-free forging material is corrected to the dimensions and shape of the final product. Here, the key points of the burr-free forged material are, for example, shaft portions such as a journal portion J, a pin portion P, a front portion Fr, a flange portion Fl, and the arm portion A and a weight portion W. In this way, the forged crankshaft 11 is manufactured. When manufacturing a forged crankshaft with 3 cylinders and 4 counterweights, a twisting process may be added after the deburring process in order to adjust the pin arrangement angle (phase angle of 120 °). ..

図２Ａ〜図２Ｆに示す製造工程は、前記図１Ａ〜図１Ｃに示す３気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸に限らず、３気筒−６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 can be applied not only to the forged crankshaft of the 3-cylinder-4 counterweight shown in FIGS. 1A to 1C, but also to the forged crankshaft of the 3-cylinder-6 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 volume of billets. By allocating the volume of billets in the preforming process, the formation of burrs can be reduced in the mold forging process in the subsequent 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。 In addition, the wasteland obtained by preforming is formed into a forged crankshaft in a subsequent die forging process. In order to obtain a precision-shaped forged crankshaft, it is necessary to mold a precision-shaped wasteland 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、被加工物の一部を軸方向に延ばすとともに、その一部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。 Techniques for manufacturing a forged crank shaft include, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-105087 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-255240 (Patent Document 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-245454 (Patent Document 3). And Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-45051 (Patent Document 4). Patent Document 1 discloses a premolding method using a pair of upper and lower dies. In the preforming method, when the rod-shaped workpiece is pressed down by the upper die and the lower die, a part of the workpiece is extended in the axial direction and a part of the workpiece is offset with respect to the axial center. As a result, Patent Document 1 states that capital investment can be reduced because stretching and bending can be performed at the same time.

特許文献２の予備成形方法は、従来の２パスのロール設備に代え、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 facility. In the preforming method, the cross-sectional area of the rolled wasteland is determined according to the distribution of the cross-sectional areas of the weight portion, the arm portion and the journal portion of the forged crankshaft (final product). As a result, Patent Document 2 states that the 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 part of the volume of the billet is distributed in the axial direction and the radial direction of the billet by rolling. A forged crankshaft is obtained by forging a volume-distributed billet. As a result, Patent Document 3 states that the 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, the billet is formed into a forged crankshaft by one-time die forging using a pair of upper die, lower die and punch. In the mold forging process, first, the area of the billet that becomes the journal part and the area that becomes the pin part are pressed by punches that operate separately. The volume of the billet is distributed by the reduction. After that, mold forging is carried out by the upper mold and the lower mold. That is, preforming and mold forging can be performed in one step. As a result, Patent Document 4 states that a forged crankshaft having a complicated shape can be efficiently manufactured with a single facility.

特開２００１−１０５０８７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-105087 特開平２−２５５２４０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-255240 特開昭６２−２４４５４５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-24545 特開昭５９−４５０５１号公報JP-A-59-45051

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ている。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 manufacture of forged crankshafts, as described above, it is desired to reduce the formation of burrs and improve the material yield. Further, in the preforming step, it is desired to form a wasteland having a precise shape. In the preforming method described in Patent Document 1, the volume of the billet can be distributed and the portion to be the pin portion (hereinafter, also referred to as “pin corresponding portion”) can be eccentric 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 large burrs are formed with the molding of the pin portion in the post-process mold forging. Further, in the preforming method of Patent Document 1, the distribution of the volume of the portion serving as the weight portion and the volume of the portion serving as the arm portion integrally including the weight portion has not been examined in the portion to be the web. Therefore, in the mold forging process of the subsequent process, the material filling property is insufficient at the weight portion that greatly overhangs from the central surface of the arm portion, and thinning is likely to occur. In order to prevent the weight portion from being depleted, it is simply necessary to increase the excess volume in the wasteland. However, in this case, the material yield is reduced. Hereinafter, the portion that becomes the weight portion is also referred to as a “weight equivalent portion”. The part that becomes the arm part (excluding the weight part) that integrally includes the weight part is also called the "arm equivalent part". The weight-equivalent part and the arm-equivalent part are collectively referred to as the "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 eccentric the pin corresponding portion. This is because it is rolled. For this reason, large burrs are formed when the pin portion is formed by the die forging in the subsequent process. Further, in the preforming method of Patent Document 2, the volume of the weight-corresponding portion and the arm-corresponding portion cannot be distributed in the web-corresponding portion. This is because it is rolled. Therefore, in the mold forging process of the subsequent process, the filling property of the material of the weight portion becomes insufficient. As a result, meat loss 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。 The preforming method of Patent Document 3 requires equipment for performing rolling. 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 mold forging are performed with a single facility, preforming that greatly deforms the billet cannot be performed. Therefore, it is difficult to improve the material yield by 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 manufacturing a forged crankshaft capable of forming a forged crankshaft having a precise shape and improving the 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４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位置および第３位置にそれぞれ配置される３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 method for manufacturing the forged crankshaft of the present embodiment is to set the four journal portions that are the centers of rotation and the first position, the second position, and the third position that are eccentric with respect to the journal portion and have a phase angle of 120 °. This is a method for manufacturing a forged crankshaft including three pin portions arranged respectively and a plurality of crank arm portions connecting 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１および第３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ピン部となる部位および第３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 method for manufacturing the forged crankshaft of the present embodiment is a first preforming step of obtaining an initial rough ground from a billet, a second preforming step of obtaining a final rough ground from the initial rough ground, and forging the final rough ground by at least one mold forging. Includes a finish forging process that forms to the finish dimensions of the crankshaft.
In the first preforming step, a pair of first dies are used, and a plurality of journal portions of the billet are pressed down from a direction perpendicular to the axial direction of the billet to form a plurality of journal portions. After starting the process of forming a plurality of flat portions by reducing the cross-sectional area of the mold and the reduction by the first mold, the second mold is used and the direction perpendicular to the axial direction of the billet is set as the eccentric direction to the first position. The part that becomes the 1st pin part and the part that becomes the 3rd pin part that is arranged at the 3rd position are eccentric in opposite directions, and the amount of eccentricity of the parts that become the 1st and 3rd pin parts is the finishing dimension. Includes a step of making the eccentricity of (√3) / 2 equal to or less than that of.
In the second preforming step, a pair of third dies are used, and the width direction of the flat portion is reduced to a plurality of flat portions, a portion to be a first pin portion, a portion to be a second pin portion, and a third pin. It presses down the part that becomes the part.
In the final wasteland, the thickness of the portion to be the plurality of crank arm portions is the same as the thickness of the finishing dimension.

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。 In the method for manufacturing a forged crankshaft according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a 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. By the finish forging process, the shape of the forged crankshaft can be formed from the final wasteland. From these, the material yield can be improved. Further, according to the present invention, a wasteland having a precise shape can be formed by the first preforming step and the second preforming step. Therefore, a forged crankshaft having a precise shape can be manufactured.

図１Ａは、一般的な鍛造クランク軸の形状例を模式的に示す全体図である。FIG. 1A is an overall view schematically showing a shape example of a general forged crankshaft. 図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line IB-IB of FIG. 1A. 図１Ｃは、図１Ａの鍛造クランク軸についてピン部の位相を示す図である。FIG. 1C is a diagram showing the phase of the pin portion of the forged crankshaft of FIG. 1A. 図２Ａは、従来の製造工程におけるビレットを示す模式図である。FIG. 2A is a schematic view showing billets in a conventional manufacturing process. 図２Ｂは、従来の製造工程におけるロール荒地を示す模式図である。FIG. 2B is a schematic view showing a roll wasteland in a conventional manufacturing process. 図２Ｃは、従来の製造工程における曲げ荒地を示す模式図である。FIG. 2C is a schematic view showing a bent wasteland in a conventional manufacturing process. 図２Ｄは、従来の製造工程における荒鍛造材を示す模式図である。FIG. 2D is a schematic view showing a rough forged material in a conventional manufacturing process. 図２Ｅは、従来の製造工程における仕上げ鍛造材を示す模式図である。FIG. 2E is a schematic view showing a finish forged material in a conventional manufacturing process. 図２Ｆは、従来の製造工程における鍛造クランク軸を示す模式図である。FIG. 2F is a schematic view showing a forged crankshaft in a conventional manufacturing process. 図３Ａは、本実施形態の製造工程例におけるビレットを示す模式図である。FIG. 3A is a schematic view showing billets in the manufacturing process example of the present embodiment. 図３Ｂは、本実施形態の製造工程例における初期荒地を示す模式図である。FIG. 3B is a schematic view showing an initial wasteland in the manufacturing process example of the present embodiment. 図３Ｃは、本実施形態の製造工程例における最終荒地を示す模式図である。FIG. 3C is a schematic view showing the final wasteland in the manufacturing process example of the present embodiment. 図３Ｄは、本実施形態の製造工程例における仕上げ鍛造材を示す模式図である。FIG. 3D is a schematic view showing a finish forged material in the manufacturing process example of the present embodiment. 図３Ｅは、本実施形態の製造工程例における鍛造クランク軸を示す模式図である。FIG. 3E is a schematic view showing a forged crankshaft in the manufacturing process example of the present embodiment. 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。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a case where the first preforming step is carried out with one mold. 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。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the first mold and the second mold of the present embodiment. 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。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a first mold and a second mold of the present embodiment, which are different from those of FIG. 図７Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の扁平部形成工程開始時の状況を模式的に示す縦断面図である。FIG. 7A is a vertical cross-sectional view schematically showing a situation at the start of the flat portion forming step of the processing flow example of the first preforming step. 図７Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の扁平部形成工程終了時の状況を模式的に示す縦断面図である。FIG. 7B is a vertical cross-sectional view schematically showing a state at the end of the flat portion forming step of the processing flow example of the first preforming step. 図７Ｃは、第１予備成形工程の加工フロー例の偏心工程終了時の状況を模式的に示す縦断面図である。FIG. 7C is a vertical cross-sectional view schematically showing a state at the end of the eccentric step of the processing flow example of the first preforming step. 図８Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の扁平部形成工程開始時におけるジャーナル部となる部位を示す横断面図である。FIG. 8A is a cross-sectional view showing a portion to be a journal portion at the start of the flat portion forming step of the processing flow example of the first preforming step. 図８Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の扁平部形成工程終了時におけるジャーナル部となる部位を示す横断面図である。FIG. 8B is a cross-sectional view showing a portion to be a journal portion at the end of the flat portion forming step of the processing flow example of the first preforming step. 図９Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の扁平部形成工程開始時におけるアーム部となる部位を示す横断面図である。FIG. 9A is a cross-sectional view showing a portion to be an arm portion at the start of the flat portion forming step of the processing flow example of the first preforming step. 図９Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の扁平部形成工程終了時におけるアーム部となる部位を示す横断面図である。FIG. 9B is a cross-sectional view showing a portion to be an arm portion at the end of the flat portion forming step of the processing flow example of the first preforming step. 図１０Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の偏心工程開始時における第３位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。FIG. 10A is a cross-sectional view showing a portion to be a pin portion arranged at a third position at the start of the eccentric process in the processing flow example of the first preforming process. 図１０Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の偏心工程終了時における第３位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。FIG. 10B is a cross-sectional view showing a portion to be a pin portion arranged at the third position at the end of the eccentric step of the processing flow example of the first preforming step. 図１１Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の扁平部形成工程開始時における第２位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。FIG. 11A is a cross-sectional view showing a portion to be a pin portion arranged at the second position at the start of the flat portion forming step of the processing flow example of the first preforming step. 図１１Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の扁平部形成工程終了時における第２位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。FIG. 11B is a cross-sectional view showing a portion to be a pin portion arranged at the second position at the end of the flat portion forming step of the processing flow example of the first preforming step. 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。FIG. 12 is a schematic view showing the amount of eccentricity of the first pin corresponding portion and the third pin corresponding portion. 図１３Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時の状況を模式的に示す縦断面図である。FIG. 13A is a vertical cross-sectional view schematically showing a situation at the start of reduction of a processing flow example of the second preforming step. 図１３Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時の状況を模式的に示す縦断面図である。FIG. 13B is a vertical cross-sectional view schematically showing a situation at the end of reduction of a processing flow example of the second preforming step. 図１４Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時におけるジャーナル部となる部位を示す横断面図である。FIG. 14A is a cross-sectional view showing a portion to be a journal portion at the start of reduction of the processing flow example of the second preforming step. 図１４Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるジャーナル部となる部位を示す横断面図である。FIG. 14B is a cross-sectional view showing a portion to be a journal portion at the end of reduction of the processing flow example of the second preforming step. 図１５Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時におけるアーム相当部を示す横断面図である。FIG. 15A is a cross-sectional view showing an arm corresponding portion at the start of reduction of the processing flow example of the second preforming step. 図１５Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるアーム相当部を示す横断面図である。FIG. 15B is a cross-sectional view showing an arm corresponding portion at the end of reduction of the processing flow example of the second preforming step. 図１６Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時における第２位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。FIG. 16A is a cross-sectional view showing a portion to be a pin portion arranged at the second position at the start of reduction of the processing flow example of the second preforming step. 図１６Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時における第２位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。FIG. 16B is a cross-sectional view showing a portion to be a pin portion arranged at the second position at the end of reduction of the processing flow example of the second preforming step. 図１７Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時における第３位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。FIG. 17A is a cross-sectional view showing a portion to be a pin portion arranged at the third position at the start of reduction of the processing flow example of the second preforming step. 図１７Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時における第３位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。FIG. 17B is a cross-sectional view showing a portion to be a pin portion arranged at the third position at the end of reduction of the processing flow example of the second preforming step.

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４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位置および第３位置にそれぞれ配置される３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 method for manufacturing the forged crankshaft of the present embodiment is to set the four journal portions that are the centers of rotation and the first position, the second position, and the third position that are eccentric with respect to the journal portion and have a phase angle of 120 °. This is a method for manufacturing a forged crankshaft including three pin portions arranged respectively and a plurality of crank arm portions connecting 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１および第３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ピン部となる部位および第３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 method for manufacturing the forged crankshaft of the present embodiment is a first preforming step of obtaining an initial rough ground from a billet, a second preforming step of obtaining a final rough ground from the initial rough ground, and forging the final rough ground by at least one mold forging. Includes a finish forging process that forms to the finish dimensions of the crankshaft.
In the first preforming step, a pair of first dies are used, and a plurality of journal portions of the billet are pressed down from a direction perpendicular to the axial direction of the billet to form a plurality of journal portions. After starting the process of forming a plurality of flat portions by reducing the cross-sectional area of the mold and the reduction by the first mold, the second mold is used and the direction perpendicular to the axial direction of the billet is set as the eccentric direction to the first position. The part that becomes the 1st pin part and the part that becomes the 3rd pin part that is arranged at the 3rd position are eccentric in opposite directions, and the amount of eccentricity of the parts that become the 1st and 3rd pin parts is the finishing dimension. Includes a step of making the eccentricity of (√3) / 2 equal to or less than that of.
In the second preforming step, a pair of third dies are used, and the width direction of the flat portion is reduced to a plurality of flat portions, a portion to be a first pin portion, a portion to be a second pin portion, and a third pin. It presses down the part that becomes the part.
In the final wasteland, the thickness of the portion to be the plurality of crank arm portions is the same as the thickness of the finishing dimension.

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, the final wasteland in which the axial volume distribution is promoted can be obtained by the first preforming step and the second preforming step. Further, in the final wasteland, the volume of the portion serving as the journal portion, the volume of the portion serving as the pin portion, and the volume of the portion serving as the arm portion are appropriately distributed. Therefore, even in the second preforming step, a final wasteland having a shape close to the shape of the forged crankshaft can be obtained. Then, by the finish forging process, the shape of the forged crankshaft can be formed from the final wasteland. From these, 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ピン部となる部位および第３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ピン部となる部位および第３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、第２金型と一体である第１金型に初期荒地を配置すれば、ビレットが傾きやすい。しかし、第２金型が第１金型と別動であれば、第１ピン部となる部位および第３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金型にビレットを配置しても、ビレットは傾きにくい。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。 Further, in the first preforming step, the portion where the second mold, which is different from the first mold that presses the portion to be the journal portion, becomes the first pin portion and the portion which becomes the third pin portion are eccentric. If the first mold is integrated with the second mold, the portion that eccentricizes the portion that becomes the first pin portion and the portion that becomes the third pin portion protrudes from the portion that presses down the portion that becomes the journal portion. Therefore, if the initial wasteland is placed in the first mold, which is integrated with the second mold, the billet tends to tilt. However, if the second mold is different from the first mold, the second mold that eccentricizes the portion that becomes the first pin portion and the portion that becomes the third pin portion is pressed down on the portion that becomes the journal portion. It can be made not protrude from the part. Therefore, even if the billet is arranged in the first mold, the billet is unlikely to tilt. Since the billet is pressed down at a predetermined position of the first mold, it is unlikely that meat loss or the like will occur in the initial wasteland after the reduction.

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ピン部となる部位および第３ピン部となる部位の偏心を開始する。 Preferably, in the first preforming step, after the reduction by the pair of first molds is completed, the eccentricity of the portion to be the first pin portion and the portion to be the third pin portion by the second mold 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。 The method for manufacturing the forged crankshaft of the present embodiment will be described below with reference to the 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４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３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。３つのピン部Ｐ１、Ｐ２およびＰ３は、第１位置Ｌ１、第２位置Ｌ２および第３位置Ｌ３にそれぞれ配置される。以下では、第１位置Ｌ１に配置されるピン部を第１ピン部Ｐ１ともいう。第２位置Ｌ２に配置されるピン部を第２ピン部Ｐ２ともいう。第３位置Ｌ３に配置されるピン部を第３ピン部Ｐ３ともいう。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。例えば、前記図１Ａ〜図１Ｃに示す３気筒−４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. 1. Manufacturing process example The forged crankshaft targeted by the manufacturing method of this embodiment includes four journal parts J that are the centers of rotation, three pin parts P that are eccentric with respect to the journal part J, and journal parts J and pin parts. A plurality of arm portions A for connecting P and a plurality of arm portions A are provided. The three pin portions P1, P2 and P3 are arranged at the first position L1, the second position L2 and the third position L3, respectively. Hereinafter, the pin portion arranged at the first position L1 is also referred to as the first pin portion P1. The pin portion arranged at the second position L2 is also referred to as a second pin portion P2. The pin portion arranged at the third position L3 is also referred to as the third pin portion P3. The phase angles of the first position L1, the second position L2, and the third position L3 are 120 °. For example, the forged crankshafts of the 3-cylinder-4 counterweights shown in FIGS. 1A to 1C are manufactured.

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 the present embodiment includes a first preforming step, a second preforming step, and a finish forging step. A deburring step may be added as a post-step of the finish forging step. Further, if necessary, a shaping step may be added after the deburring step. The arrangement angle of the pin portion can be adjusted in the finish forging process. Alternatively, a twisting step may be added after the deburring step, and the arrangement angle of the pin portion may be adjusted in this twisting step. These series of steps are carried out 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、第２および第３ピン部となる部位（以下、「第１ピン相当部」、「第２ピン相当部」および「第３ピン相当部」ともいう）ＰＡ１、ＰＡ２およびＰＡ３の位置を示す。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３位置Ｌ３を二点鎖線で示す。 3A to 3E are schematic views for explaining a manufacturing process example 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 finish forged material. FIG. 3E shows a forged crankshaft. 3A to 3E show a series of steps in the case of manufacturing the forged crankshaft 11 having the shapes shown in FIGS. 1A to 1C. The left side view of FIGS. 3B to 3E is a front view. The figures on the right side of FIGS. 3B to 3E show the first, second, and third pin parts (hereinafter, "first pin") with respect to the center of the journal part (hereinafter, also referred to as "journal equivalent part"). The positions of PA1, PA2, and PA3 (also referred to as "corresponding part", "corresponding part of the second pin", and "corresponding part of the third pin") are shown. Further, in the figures on the right side of FIGS. 3B and 3C, the first position L1 to the third position L3 of the pin portion of the forged crankshaft, which is the final product, are shown by a two-dot chain line.

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４つ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、４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４つの扁平部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 step includes a flat portion forming step and an eccentric step. In the flat portion forming step, a pair of first molds is used to press down the four journal portions of the billet 22. The reduction direction at that time is a direction perpendicular to the axial direction of the billet 22. As a result, four journal-corresponding parts of the billet 22 are crushed, and the cross-sectional area is reduced at those parts. Along with this, four flat portions 23a are formed on the billet 22. The flat portion 23a is formed at a position corresponding to the journal.

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。第１および第３ピン部となる部位の偏心量は、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および第３ピン相当部が偏心した初期荒地が得られる。 In the eccentric step, after the reduction by the first mold is started, the second mold is used and the portion to be the first pin portion (corresponding portion of the first pin) and the third position are arranged at the first position. The portion to be the third pin portion (the portion corresponding to the third pin) is eccentric in opposite directions. The eccentric direction at that time is a direction perpendicular to the axial direction of the billet 22. The amount of eccentricity of the portions to be the first and third pin portions is the same as or smaller than the amount of eccentricity (√3) / 2 of the finishing dimension. As a result, an initial wasteland is obtained in which the volume is distributed and the portions corresponding to the first and third pins are eccentric.

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 initial wasteland 23 is pressed down using the third mold. The reduction direction at that time is the width direction of the flat portion. That is, in the second preforming step, the initial wasteland 23 obtained in the first preforming step is rotated by 90 ° in the axial direction and then reduced. As a result, the final wasteland 24 in which the approximate shape of the forged crankshaft is formed is obtained.

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。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 final wasteland 24, the eccentric direction of the first pin corresponding portion PA1 and the eccentric direction of the third pin corresponding portion PA3 are opposite to each other. That is, the phase angle between the first pin corresponding portion PA1 and the third pin corresponding portion PA3 is 180 °. Further, in the final wasteland 24, the axial thickness t1 (see FIG. 3C) of the arm corresponding portion is the same as the thickness t0 (see FIG. 3E) of the finishing dimension. The thickness t0 of the finishing dimension means the axial thickness of the arm portion of the forged crankshaft (final product).

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および第３ピン相当部ＰＡ１およびＰＡ３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）を偏心させる。鍛造の圧下方向は、第２ピン相当部ＰＡ２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 final wasteland 24 is formed to the finish dimensions of the forged crankshaft by die forging. Specifically, a pair of upper and lower molds are used. The final wasteland 24 is arranged on the lower mold in such a posture that the first and third pin corresponding portions PA1 and PA3 are arranged in a horizontal plane. Then, forging is carried out by lowering the upper mold. Further, in the finish forging step, the portion (corresponding to the second pin) to be the second pin portion arranged at the second position is eccentric. The forging reduction direction is the eccentric direction of the second pin corresponding portion PA2. As a result, burrs B are formed as the surplus material flows out, and a finish forged material 25 with burrs is obtained (see FIG. 3D). The finish forged material 25 is formed with a shape that matches the forged crankshaft of the final product. Since the approximate shape of the forged crankshaft is formed on the final wasteland 24, the formation of burrs B can be minimized in the finish forging process. The finish forging process may be performed once or may be divided into a plurality of times.

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 step, for example, the burr B is punched out by the blade die while the finish forging material 25 with the burr is sandwiched and held by the pair of dies. As a result, the burr B is removed from the finish forging material 25. As a result, the forged crankshaft 11 (final product) is obtained.

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および第３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および第３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. 1st mold and 2nd mold used in the 1st preforming step In the 1st preforming step of the present embodiment, the reduction of the journal corresponding portion and the eccentricity of the 1st and 3rd pin corresponding portions are carried out. The reduction of the journal equivalent and the eccentricity of the first and third pin equivalents are carried out by separate molds.

ジャーナル相当部の圧下と、第１および第３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。 When the reduction of the journal equivalent portion and the eccentricity of the first and third pin equivalent portions are performed with one mold, the following problems may occur.

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ピン相当部および第３ピン相当部を偏心させる。ビレット２２の第１ピン相当部を加工する第１下型４２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にビレット２２を配置すると、ビレット２２は傾きやすい。この状態で、第１金型４０がビレット２２を圧下すると、ビレット２２が傾いているため、ビレット２２が軸方向に移動しやすい。圧下中にビレット２２が移動すると、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、第１金型４０のピン加工部がビレット２２のアーム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 vertical cross-sectional view showing a case where the first preforming step is carried out with one mold. With reference to FIG. 4, the billet 22 is arranged on the first lower mold 42 with the first upper mold 41 and the first lower mold 42 separated from each other. As described above, in the first preforming step, the first pin corresponding portion and the third pin corresponding portion are eccentric. The pin processing portion 42h of the first lower mold 42 for processing the first pin corresponding portion of the billet 22 protrudes from the lower mold journal processing portion 42a. Therefore, when the billet 22 is arranged on the first lower mold 42, the billet 22 tends to tilt. When the first mold 40 presses down the billet 22 in this state, the billet 22 is tilted, so that the billet 22 easily moves in the axial direction. When the billet 22 moves during the reduction, the position of the billet 22 to be reduced by the first mold 40 shifts from the planned position. That is, a situation may occur in which the pin-processed portion of the first mold 40 presses down the arm-corresponding portion of the billet 22. Therefore, meat shortage or the like may occur in the initial wasteland after the reduction. In order to prevent this, two molds are used in the first preforming step of the present embodiment.

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、第２上型５１と、第２下型５２とを含む。第２上型５１は、第３ピン相当部を偏心させる。第２下型５２は、第１ピン相当部を偏心させる。第２上型５１および第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、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、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、第２上型５１および第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 vertical cross-sectional view showing the first mold and the second mold of the present embodiment. With reference to FIG. 5, the manufacturing apparatus of the present embodiment includes a first mold 40 and a second mold 50. The first mold 40 includes a first upper mold 41 and a first lower mold 42. The second mold 50 includes a second upper mold 51 and a second lower mold 52. The second upper mold 51 eccentricizes the portion corresponding to the third pin. The second lower mold 52 eccentricizes the portion corresponding to the first pin. The second upper mold 51 and the second lower mold 52 can be raised and lowered independently of the first mold 40. Before the billet 22 is reduced, the second lower mold 52 is arranged at the same height as or below the lower mold journal processing portion 42a. Further, the second upper die 51 is arranged at the same height as or above the upper die journal processing portion 41a. That is, the second upper die 51 and the second lower die 52 do not protrude more than the upper die journal processing section 41a and the lower die journal processing section 42a. Therefore, even if the billet 22 is arranged on the first lower mold 42 before the start of reduction, the billet 22 is kept substantially horizontal.

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および第３ピン相当部の偏心が開始される。したがって、第１および第３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。そのため、ピン相当部の偏心中にビレット２２が動きにくく、安定した状態でピン相当部を偏心させることができる。 Further, after the journal processing portions 41a and 42a of the first mold 40 start reducing the journal corresponding portions, the second mold 50 starts eccentricity of the first and third pin corresponding portions. Therefore, the journal corresponding portion of the billet 22 is pressed down by the journal processing portions 41a and 42a during the eccentricity of the first and third pin corresponding portions. In other words, the journal corresponding portion of the billet 22 is constrained by the journal processing portions 41a and 42a. Therefore, the billet 22 is difficult to move during the eccentricity of the pin corresponding portion, and the pin corresponding portion can be eccentric in a stable state.

さらに、第２金型５０による第１および第３ピン相当部の偏心は、ビレット２２に対して行われる。そのため、第１および第３ピン相当部または第１および第３ピン相当部それぞれにつながるアーム相当部に第２金型５０による疵が生じにくい。具体的に説明すると、仮に、第２金型５０による第１および第３ピン相当部の偏心が、予備成形された（ある程度体積配分された）荒地に対して行われるとする。予備成形された荒地では第１および第３ピン部が有る程度形成されている。また、予備成形された荒地では第１および第３ピン部につながるアーム部がある程度形成されている。そのため、予備成形された荒地の第１下型４２への配置がずれると、第２金型５０が第１および第３ピン相当部以外の領域と接触する可能性がある。この場合、アーム相当部等に疵が残る可能性がある。しかしながら、本実施形態の製造方法によれば、第２金型５０による第１および第３ピン相当部の偏心は、ビレット２２に対して行われる。ビレット２２は予備成形されていない。そのため、予備成形された荒地の第１および第３ピン相当部を偏心させる場合のような疵が生じることが少ない。 Further, the eccentricity of the first and third pin corresponding portions by the second mold 50 is performed with respect to the billet 22. Therefore, the second mold 50 is less likely to cause a flaw in the arm corresponding portion connected to each of the first and third pin corresponding portions or the first and third pin corresponding portions. Specifically, it is assumed that the eccentricity of the first and third pin corresponding portions by the second mold 50 is performed on the preformed (some volume-distributed) wasteland. In the preformed wasteland, the first and third pin portions are formed to some extent. Further, in the preformed wasteland, arm portions connected to the first and third pin portions are formed to some extent. Therefore, if the preformed wasteland is misaligned with the first lower mold 42, the second mold 50 may come into contact with regions other than the portions corresponding to the first and third pins. In this case, there is a possibility that a defect may remain in the arm corresponding portion or the like. However, according to the manufacturing method of the present embodiment, the eccentricity of the first and third pin corresponding portions by the second mold 50 is performed on the billet 22. The billet 22 is not preformed. Therefore, defects such as those in the case of eccentricizing the first and third pin corresponding portions of the preformed wasteland are unlikely to occur.

要するに、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第１および第３ピン相当部に先行して圧下されること、により、第１および第３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、圧下後の初期荒地に欠肉等が生じにくい。また、予備成形された荒地ではなく、ビレットに対して第１および第３ピン相当部の偏心を行うため、第１および第３ピン相当部または第１および第３ピン相当部それぞれにつながるアーム相当部に疵が生じにくい。 In short, the first upper mold 51 and the second lower mold 52 move up and down independently, and the journal corresponding portion of the billet 22 is pressed in advance of the first and third pin corresponding portions. The billet 22 is difficult to move in the axial direction during the eccentricity of the portion corresponding to the third pin. Since the billet 22 is pressed down at a predetermined position of the first mold 40, it is unlikely that meat loss or the like will occur in the initial wasteland after the reduction. In addition, since the billets are eccentric to the 1st and 3rd pin equivalents instead of the preformed wasteland, the arm equivalent to the 1st and 3rd pin equivalents or the 1st and 3rd pin equivalents respectively. Hard to cause scratches on the part.

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、第２上型５１および第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 configurations of the first mold 40 and the second mold 50 will be described. The second mold 50 includes a control mechanism for independently raising and lowering the second upper mold 51 and the second lower mold 52. The control mechanism is, for example, a die cushion or a hydraulic cylinder.

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。第２上型５１および第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、第２下型５２が第１下型４２から突出し始め、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、第２下型５２および第２上型５１がビレット２２の第１ピン相当部および第３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ピン相当部および第３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 the die cushion 81 will be described with reference to FIG. The first lower mold 42 is supported by the bolster base 82 via the die cushion 81. The die cushion 81 has a cushioning function. The second upper mold 51 and the second lower mold 52 are supported by the bolster base 82 via the pin base 83. When the first mold 40 starts to press down the billet 22, the second lower mold 52 starts to protrude from the first lower mold 42 and the second upper mold 51 protrudes from the first upper mold 41 due to the cushioning function of the die cushion 81. start. After the journal processing portions 41a and 42a come into contact with the journal corresponding portion of the billet 22, the second lower mold 52 and the second upper mold 51 come into contact with the first pin corresponding portion and the third pin corresponding portion of the billet 22. The die cushion 81 is set. As a result, the first pin corresponding portion and the third pin corresponding portion of the billet 22 are eccentric after the start of reduction of the journal corresponding portion.

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、第２上型５１および第２下型５２を昇降させることができる。第２上型５１および第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、第２下型５２が第１下型４２から突出し始め、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、第２下型５２および第２上型５１がビレット２２の第１および第３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ピン相当部および第３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 vertical cross-sectional view showing a first mold and a second mold of the present embodiment, which are different from those of FIG. A case where the control mechanism is a hydraulic cylinder 84 will be described with reference to FIG. The hydraulic cylinder 84 can raise and lower the second upper mold 51 and the second lower mold 52. The second upper die 51 and the second lower die 52 are supported by the bolster base 82 via the hydraulic cylinder 84. When the first mold 40 begins to press down the billet 22, the hydraulic cylinder 84 operates, the second lower mold 52 begins to protrude from the first lower mold 42, and the second upper mold 51 begins to protrude from the first upper mold 41. .. The hydraulic cylinder 84 so that the second lower mold 52 and the second upper mold 51 come into contact with the first and third pin corresponding parts of the billet 22 after the journal processing portions 41a and 42a come into contact with the journal corresponding parts of the billet 22. Is set. As a result, the first pin corresponding portion and the third pin corresponding portion of the billet 22 are eccentric after the start of reduction of the journal corresponding portion.

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、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および第３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および第３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。 Regardless of whether the control mechanism is a die cushion or a hydraulic cylinder, the timing at which the second lower mold 52 protrudes from the first lower mold 42 and the timing at which the second upper mold 51 protrudes from the first upper mold 41 are It is set as appropriate. That is, the first and third pin corresponding parts of the billet 22 may be eccentric from the start of the reduction of the journal corresponding part to the completion of the reduction. The first and third pin equivalents may be eccentric after the journal equivalent has been reduced.

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。3. 3. Example of Processing Flow of First Preforming Step FIGS. 7A to 11B are schematic views showing an example of processing flow of the first preforming process. Of these figures, FIG. 7A is a vertical cross-sectional view showing the situation at the start of the flat portion forming process, FIG. 7B is a vertical cross-sectional view showing the situation at the end of the flat portion forming process, and FIG. 7C is the eccentric process ending. It is a vertical cross-sectional view which shows the situation of time.

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 a journal corresponding portion. Of these figures, FIG. 8A shows the situation at the start of the flat portion forming process, and FIG. 8B shows the situation at the end of the flat portion forming process. 8A is a sectional view taken along line VIIIA-VIIIA of FIG. 7A, and FIG. 8B is a sectional view taken along line VIIIB-VIIIB of 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 an arm corresponding portion. Of these figures, FIG. 9A shows the situation at the start of the flat portion forming process, and FIG. 9B shows the situation at the end of the flat portion forming process. 9A is a cross-sectional view taken along the line IXA-IXA of FIG. 7A, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line IXB-IXB of 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. Of 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 of XA-XA of FIG. 7A, and FIG. 10B is a cross-sectional view of XB-XB of 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 second pin corresponding portion. Of these figures, FIG. 11A shows the situation at the start of the flat portion forming process, and FIG. 11B shows the situation at the end of the flat portion forming process. 11A is a cross-sectional view taken along the line XIA-XIA of FIG. 7A, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line XIB-XIB of 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。第１金型４０は、第１上型４１と、第１下型４２とを備える。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、図１１Ｂには、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 second mold 50, and FIGS. 8A to 9B, and FIGS. 11A and 11B show a pair of upper and lower first molds 40. The first mold 40 includes a first upper mold 41 and a first lower mold 42. In order to facilitate understanding of the situation, in FIGS. 8A to 11B, the axial center position C of the journal corresponding portion is indicated by a black circle. Further, in FIGS. 8B, 9B, 10B, and 11B, the first upper die 41, the first lower die 42, and the billet 22 are shown together by a two-dot chain line. In FIG. 10B, the second upper die 51 and the billet 22 at the start of the eccentric step are also shown by a chain double-dashed line. The pair of first molds 40 includes journal processing portions 41a and 42a that come into contact with the journal corresponding portions of the billet 22.

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。 As shown by the thick line in FIG. 10A, the second upper mold 51 of the second mold 50 has a concave shape and can accommodate the third pin corresponding portion of the billet 22. The second lower mold 52 (see FIG. 5) has a configuration in which the second upper mold 51 is turned upside down.

ジャーナル加工部は、図８Ａで太線に示すように、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 portion includes an upper mold journal processing portion 41a provided on the first upper mold 41 and a lower mold journal processing portion 42a provided on the first lower mold 42. The upper journal processing portion 41a has a concave shape and can accommodate the journal corresponding portion of the billet 22. The lower die journal processing portion 42a is provided on the tip surface of the convex portion. It should be noted that there is no particular limitation as to which of the upper die journal processing section 41a and the lower die journal processing section 42a has a concave shape. That is, the lower journal processing portion 42a may have a concave shape capable of accommodating the journal corresponding portion of the billet 22.

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 corresponding portion does not come into contact with the first upper mold 41. Therefore, in the first preforming step, the arm corresponding portion of the billet 22 is not positively processed. However, the cross-sectional shape of the arm-corresponding portion changes as the journal-corresponding portion, the first pin-corresponding portion, and the third pin-corresponding portion are processed.

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。なお、第２上型５１および下型ピン加工部４２ｂのいずれを凹状とするかは、特に制限はない。つまり、下型ピン加工部４２ｂがビレット２２の第３ピン相当部を収容可能な凹状であってもよい。第１ピン相当部を加工する第２下型は、第３ピン相当部を加工する第２上型と上下が反転しただけであるので説明は省略する。 As shown by the thick line in FIG. 10A, the second upper mold 51 for processing the third pin corresponding portion has a concave shape and can accommodate the third pin corresponding portion of the billet 22. It should be noted that there is no particular limitation as to which of the second upper die 51 and the lower die pin processed portion 42b has a concave shape. That is, the lower die pin processing portion 42b may have a concave shape capable of accommodating the third pin corresponding portion of the billet 22. The second lower mold for processing the first pin corresponding portion is only upside down from the second upper mold for processing the third pin corresponding portion, and thus the description thereof will be omitted.

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。 As shown in FIG. 11A, the second pin corresponding portion does not come into contact with the first upper mold 41 and the first lower mold 42. Therefore, in the first preforming step, the portion corresponding to the second pin of the billet 22 is not positively processed. However, the cross-sectional shape changes as the journal-corresponding portion, the first pin-corresponding portion, and the third pin-corresponding portion are processed.

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 billet 22 is placed between the first upper mold 41 and the first lower mold 42 in a state where the first upper mold 41 is raised and the first upper mold 41 and the first lower mold 42 are separated from each other. Place in. At that time, the reduction direction is a direction perpendicular to the axial direction of the billet 22.

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 upper mold 41 is lowered. Then, as shown in FIG. 8A, the journal corresponding portion of the billet 22 is housed in the upper journal processing portion 41a of the first upper mold 41.

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 upper die 41 is further lowered, a closed cross section is formed by the upper die journal processing section 41a and the lower die journal processing section 42a. In this state, when the first upper die 41 is further lowered to reach the bottom dead center, as shown in FIG. 8B, the journal of the billet 22 inside the upper die journal processing section 41a and the lower die journal processing section 42a. Corresponding part is pressed down. In this way, the journal corresponding portion of the billet 22 is pressed down by the first mold, and as a result, the cross-sectional area of the journal corresponding portion is reduced and the flat portion 23a is formed. Along with this, the surplus material flows in the axial direction and flows into the arm corresponding portion, and the volume distribution proceeds.

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 flat portion 23a, the width Bf in the direction perpendicular to the reduction direction may be larger than the thickness ta in the reduction direction. For example, the cross-sectional shape of the flat portion 23a is elliptical or oval (see FIG. 8B).

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 reduction by the first mold 40 is started, the second lower mold 52 and the second upper mold 51 of the second mold 50 eccentric the first pin corresponding portion and the third pin corresponding portion. Both the 1st pin corresponding portion and the 3rd pin corresponding portion are eccentric along the reduction direction of the 1st mold 40. However, the eccentric direction of the portion corresponding to the first pin is opposite to the eccentric direction of the portion corresponding to the third pin. Then, the eccentricity of the first pin corresponding portion and the third pin corresponding portion is equal to or smaller than (√3) / 2 of the eccentric amount of the finishing dimension. On the other hand, the portion corresponding to the second pin is not eccentric.

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の第１ピン相当部の位置ＰＡ１と第３ピン相当部の位置ＰＡ３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 view showing the amount of eccentricity of the first pin corresponding portion and the third pin corresponding portion. FIG. 12 is a view 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 PA1 of the first pin corresponding portion and the position PA3 of the third pin corresponding portion of the initial wasteland obtained in the first preforming step is 180 °. Therefore, after the first preforming step, the portion corresponding to the first pin is further eccentric with respect to the axial position C of the portion corresponding to the journal. As a result, in the forged crankshaft, which is the final product, the phase difference between the first position L1 and the third position L3 is set to 120 °.

第１ピン部の偏心量ＤＬ（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 eccentricity DL (finishing dimension) of the first pin portion is the distance between the center of the first position L1 and the axial center C of the journal portion. Therefore, imagining a right triangle consisting of the axial center position C of the journal portion, the center of the position of the first pin equivalent portion PA1, and the center of the first position L1, the eccentricity DL1 of the first pin equivalent portion in the eccentric step is , The same as or less than (√3) / 2 of the eccentricity DL of the first pin portion. If the eccentricity DL1 of the 1st pin equivalent portion is larger than (√3) / 2 of the eccentricity amount DL of the 1st pin portion, the 1st pin equivalent portion is eccentric to the 1st position L1 in the subsequent finish forging process. It is difficult. This is because the portion corresponding to the first pin must be eccentric to the first position L1 along a direction that is not parallel to the reduction direction (horizontal direction in FIG. 12). When the eccentricity DL1 of the portion corresponding to the first pin is smaller than (√3) / 2 of the eccentricity DL of the first pin portion, the subsequent finish forging step is performed a plurality of times. For example, in the first finish forging step, the eccentricity DL1 of the portion corresponding to the first pin is eccentric to (√3) / 2 of the eccentricity DL of the first pin portion. In the second finish forging step, the position of the first pin corresponding portion PA1 is eccentric 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 the reduction by the first mold 40 and the completion of the eccentricity by the second mold 50, the first upper mold 41 and the second upper mold 51 are raised, and the processed billet 22 (initial wasteland 23) is taken out.

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 corresponding portion and the third pin corresponding portion can be eccentric, respectively. Further, the volume can be distributed in the axial direction by flowing the material from the journal corresponding portion to the arm corresponding portion. As a result, the material yield can be improved. Further, when the arm portion includes the weight portion, it is possible to suppress the occurrence of meat loss in the weight portion. Further, the second upper mold 51 and the second lower mold 52 of the second mold 50 move up and down independently, and the journal corresponding portion of the billet 22 is pressed down in advance of the pin corresponding portion, whereby the pin is pinned. The billet does not easily tilt during the eccentricity of the corresponding part. As a result, the volume-distributed billet is pressed down at a predetermined position of the first mold, so that the final wasteland after the reduction is less likely to be deficient.

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。4. Example of Processing Flow of Second Preforming Step FIGS. 13A to 17B are schematic views showing an example of processing flow of the second preforming process. Of these figures, FIG. 13A is a vertical cross-sectional view showing a situation at the start of reduction, and FIG. 13B is a vertical cross-sectional view showing a situation at the end of reduction.

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 a journal corresponding portion. Of these figures, FIG. 14A shows the situation at the start of reduction, and FIG. 14B shows the situation at the end of reduction. 14A is a cross-sectional view of XIVA-XIVA of FIG. 13A, and FIG. 14B is a cross-sectional view of XIVB-XIVB 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 an arm corresponding portion. Of these figures, FIG. 15A shows the situation at the start of reduction, and FIG. 15B shows the situation at the end of reduction. 15A is a cross-sectional view of XVA-XVA of FIG. 13A, and FIG. 15B is a cross-sectional view of XVB-XVB 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 second pin corresponding portion. Of these figures, FIG. 16A shows the situation at the start of reduction, and FIG. 16B shows the situation at the end of reduction. 16A is a cross-sectional view of XVIA-XVIA of FIG. 13A, and FIG. 16B is a cross-sectional view of XVIB-XVIB of 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 of XVIIA-XVIIA of FIG. 13A, and FIG. 17B is a cross-sectional view of XVIIB-XVIIB of 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。 14A to 17B show the initial wasteland 23 obtained in the above-mentioned first preforming step and a pair of upper and lower third molds 30. The third mold 30 includes a third upper mold 31 and a third lower mold 32. In order to facilitate understanding of the situation, the axial center position C of the journal corresponding portion is indicated by a black circle in FIGS. 14A to 17B, and reduction start is shown in FIGS. 14B, 15B, 16B and 17B. The third upper mold 31, the third lower mold 32, and the initial wasteland 23 at the time are described together by a two-dot chain line. The pair of third molds 30 includes a pin processing portion that contacts the pin equivalent portion, a journal processing portion that contacts the journal equivalent portion, and an arm processing portion that contacts the arm equivalent portion.

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 portion includes an upper mold journal processing portion 31a provided on the third upper mold 31 and a lower mold journal processing portion 32a provided on the third lower mold 32. The upper die journal processing section 31a and the lower die journal processing section 32a are concave and can accommodate the journal equivalent portion of the initial wasteland 23.

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 portion includes an upper mold processing portion 31c provided on the third upper mold 31 and a lower mold processing portion 32c provided on the third lower mold 32. As shown by the thick line in FIG. 15A, the cross-sectional shape of the arm processed portion is concave as a whole in the upper die processed portion 31c and the lower die arm processed portion 32c.

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１５Ｂ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 arm processing portion 32c has a weight processing portion 32e that comes into contact with a portion (weight corresponding portion) that becomes a weight portion. The weight processing portion 32e is located at an end portion of the concave lower arm processing portion 32c opposite to the eccentric direction of the pin corresponding portion. The opening width Bp of the weight processing portion 32e becomes wider in the direction opposite to the eccentric direction of the pin corresponding portion. For example, as shown in FIG. 15B, in the weight processing portion 32e, both side surfaces in the reduction direction are inclined surfaces.

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 thickness t0 of the finishing dimension (see FIGS. 3C and 3E). Therefore, the axial lengths of the upper die processing portion 31c and the lower die arm processing portion 32c are the same as the thickness of the finishing dimension of the arm portion.

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２ピン相当部を収容可能である。 As shown by the thick line in FIG. 16A, the pin processing portion for processing the second pin corresponding portion is the upper mold pin processing portion 31b provided on the third upper mold 31 and the lower mold pin provided on the third lower mold 32. It is composed of a processed portion 32b. The upper die pin processing portion 31b and the lower die pin processing portion 32b are concave and can accommodate the second pin corresponding portion of the initial wasteland 23.

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。 The pin processed portion that comes into contact with the third pin corresponding portion is provided at a position corresponding to the third pin corresponding portion. As shown by the thick line in FIG. 17A, the pin-processed portion of the third mold 30 that comes into contact with the portion corresponding to the third pin is the upper die pin-processed portion 31f provided on the third upper die 31 and the third lower die 32. It is composed of a lower die pin processing portion 32f provided in. The upper die pin processing portion 31f and the lower die pin processing portion 32f are concave and can accommodate the third pin corresponding portion of the initial wasteland 23.

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３１ｂ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 preforming step, the initial wasteland 23 is separated from the third upper mold 31 and the third lower mold 32 by raising the third upper mold 31 and separating the third upper mold 31 and the third lower mold 32. Place in between. At that time, the initial wasteland 23 is arranged in a posture rotated by 90 ° around the axis from the state at the end of the first preforming step so that the width direction of the flat portion (the major axis direction in the case of an ellipse) is the rolling direction. Will be done. When the third upper die 31 is lowered from this state, as shown in FIG. 16A, the second pin corresponding portion of the initial wasteland 23 is accommodated in the concave upper die pin processing portion 31b. The same applies to the parts corresponding to the first and third pins. Further, as shown in FIG. 14A, the journal corresponding portion is housed in the concave upper journal processing portion 31a. When the third upper mold 31 is further lowered, the initial wasteland 23 is reduced by the third mold 30. Therefore, the cross-sectional areas of the first to third pin corresponding portions and the journal corresponding portion are reduced.

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 the reduction by the third mold 30 is completed, the third upper mold 31 is raised and the processed initial wasteland 23 (final wasteland 24) is taken out.

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。 If such a processing flow example is adopted, the material of the pin equivalent portion and the journal equivalent portion becomes the material of the pin equivalent portion and the journal equivalent portion as the cross-sectional area of the pin equivalent portion and the journal equivalent portion decreases by pressing down the pin equivalent portion and the journal equivalent portion. It moves in the axial direction of the initial wasteland 23. As a result, the material flows into the arm corresponding portion between the pin corresponding portion and the journal corresponding portion. As a result, the final wasteland 24 whose volume is distributed in the axial direction can be obtained.

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３１ｂの開口が、下型ピン加工部３２ｂで塞がれ、上型ピン加工部３１ｂおよび下型ピン加工部３２ｂ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 upper mold 31, the opening of the concave upper mold pin processing portion 31b is closed by the lower mold pin processing portion 32b, and the upper mold pin processing portion 31b and the lower mold pin processing portion 32b. A closed cross section is formed (see FIGS. 16A and 16B). Further, the opening of the concave upper journal processing portion 31a is closed by the lower journal processing portion 32a, and a closed cross section is formed by the upper journal processing portion 31a and the lower journal processing portion 32a (FIGS. 14A and FIG. See 14B). As a result, burrs are not formed between the third upper mold 31 and the third lower mold 32. Therefore, the material yield can be improved and the axial distribution of the volume can be promoted.

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, the formation of burrs may be prevented by partially reducing the journal corresponding portion by the journal processing portion. Further, the formation of burrs may be prevented by partially reducing the pin corresponding portion by the pin processed 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 pressed down by the third mold from the viewpoint of promoting the axial distribution of the volume.

仕上げ鍛造工程は、周知の型鍛造工程であるので、詳細な説明は省略する。 Since the finish forging process is a well-known mold forging process, detailed description thereof will be omitted.

５．好ましい態様等
図５を参照して、クランク軸のクランクアーム部がカウンターウエイト部を有する場合、ビレット２２を加工する前、第２上型５１は上型ジャーナル加工部４１ａよりも高い位置であるのが好ましく、第２下型５２は下型ジャーナル加工部４２ａよりも低い位置であるのが好ましい。この理由は次のとおりである。5. Preferred Embodiment With reference to FIG. 5, when the crank arm portion of the crankshaft has a counterweight portion, the second upper mold 51 is at a higher position than the upper mold journal processing portion 41a before processing the billet 22. The second lower mold 52 is preferably at a position lower than the lower mold journal processing portion 42a. The reason for this is as follows.

図７Ｂを参照して、上述したように、第１予備成形工程では第１および第３ピン相当部の偏心よりも先行して、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によってジャーナル相当部が圧下される。ジャーナル相当部が圧下されると、ビレット２２の材料がアーム相当部およびピン相当部に流れ込む。第２上型５１が上型ジャーナル加工部４１ａよりも上方に位置していれば、第２上型５１とビレット２２との間に空間が形成されている。そのため、ジャーナル相当部からの材料が第２上型５１に邪魔されずにスムーズにこの空間に流れ込むことができる。したがって、第１予備成形工程において、より体積配分がし易くなり、カウンターウエイト部の体積分の材料を確保しやすい。第２下型５２についても同様である。 With reference to FIG. 7B, as described above, in the first preforming step, the upper die journal processing section 41a and the lower die journal machining section 42a correspond to the journal prior to the eccentricity of the first and third pin corresponding portions. The part is pressed down. When the journal corresponding portion is compressed, the material of the billet 22 flows into the arm corresponding portion and the pin corresponding portion. If the second upper die 51 is located above the upper die journal processing portion 41a, a space is formed between the second upper die 51 and the billet 22. Therefore, the material from the journal corresponding portion can smoothly flow into this space without being disturbed by the second upper mold 51. Therefore, in the first preforming step, it becomes easier to distribute the volume, and it is easy to secure the material corresponding to the volume of the counterweight portion. The same applies to the second lower mold 52.

図５を参照して、クランク軸のクランクアーム部がカウンターウエイト部を有さない場合、ビレット２２を加工する前、第２上型５１は上型ジャーナル加工部４１ａと同じ高さであるのが好ましく、第２下型５２は下型ジャーナル加工部４２ａと同じ高さであるのが好ましい。この理由は次のとおりである。 With reference to FIG. 5, when the crank arm portion of the crankshaft does not have a counterweight portion, the second upper die 51 has the same height as the upper die journal machining portion 41a before machining the billet 22. Preferably, the second lower mold 52 has the same height as the lower mold journal processing portion 42a. The reason for this is as follows.

図７Ｂを参照して、カウンターウエイト部を有さないクランクアーム部は体積が小さい。そのため、カウンターウエイト部を有するクランクアーム部の場合と比べて、予備成形工程での体積配分は小さくて済む。第２上型５１が上型ジャーナル加工部４１ａと同じ高さに位置していれば、第２上型５１とビレット２２との間に空間が形成されない。そのため、ジャーナル相当部からの材料がスムーズにこの空間に流れ込みにくくなる。そのため、ジャーナル相当部から過剰に材料が流れ込むことを抑制できる。 With reference to FIG. 7B, the crank arm portion having no counterweight portion has a small volume. Therefore, the volume distribution in the preforming step can be smaller than that in the case of the crank arm portion having the counterweight portion. If the second upper mold 51 is located at the same height as the upper mold journal processing portion 41a, no space is formed between the second upper mold 51 and the billet 22. Therefore, it becomes difficult for the material from the journal equivalent portion to smoothly flow into this space. Therefore, it is possible to prevent the material from flowing excessively from the journal corresponding portion.

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。The amount of eccentricity of the first and third pin equivalent parts by the first preforming step, that is, the eccentricity amount Eb (mm) of the first and third pin equivalent parts of the initial wasteland 23 is the eccentricity amount E0 (mm) of the finishing dimension. ) Is preferably the same as or smaller than (√3) / 2. In the above embodiment, the case where the eccentricity Eb of the first and third pin corresponding portions is the same as (√3) / 2 of the eccentricity amount E0 of the finishing dimension is shown. However, from the viewpoint of ensuring the filling of the material in the engraved portion for the pin portion, the eccentricity Eb of the first and third pin corresponding portions of the initial wasteland 23 is the ratio of the finishing dimension to the eccentricity E0 (Eb / ((((). √3) / 2 × E0)), preferably (1.0-Dp / 2 / ((√3) / 2 × E0)) or more. Here, Dp means the diameter of the pin portion of the finished dimension (the diameter of the pin portion of the forged crankshaft). From the same viewpoint, the cross-sectional area Spb (mm 2 ) of the first and third pin corresponding parts of the initial wasteland 23 is the ratio ((Spb) / Sp0) to the cross-sectional area Sp0 (mm 2) of the pin part of the forged crankshaft. Therefore, it is preferably 0.7 or more and 1.5 or less, and more preferably 0.75 or more and 1.1 or less.

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, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、３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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used for manufacturing a forged crankshaft mounted on a 3-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〜Ａ６ クランクアーム部
Ｊ、Ｊ１〜Ｊ４ ジャーナル部
Ｐ、Ｐ１〜Ｐ３ ピン部
Ｗ、Ｗ１〜Ｗ４ カウンターウエイト部
ＰＡ、ＰＡ１〜ＰＡ３ ピン相当部
Ｂ バリ
11 Forged crankshaft 22 Billet 23 Initial rough ground 23a Flat part 24 Final rough ground 25 Finished forged material 30 3rd mold 31 3rd upper mold 32 3rd lower mold 40 1st mold 41 1st upper mold 42 1st lower mold 50 2nd mold 51 2nd upper mold 52 2nd lower mold A, A1 to A6 Crank arm part J, J1 to J4 Journal part P, P1 to P3 Pin part W, W1 to W4 Counterweight part PA, PA1 to PA3 pin Corresponding part B Bali

Claims (2)

回転中心となる４つのジャーナル部と、前記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位置および第３位置にそれぞれ配置される３つのピン部と、前記ジャーナル部と前記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って、
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１および第３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、第２ピン部となる部位および前記第３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。The four journal portions that serve as the center of rotation, the three pin portions that are eccentric to the journal portion and are arranged at the first, second, and third positions with a phase angle of 120 °, and the above. A method for manufacturing a forged crankshaft including a plurality of crank arm portions connecting a journal portion and the pin portion.
The manufacturing method is
The first pre-molding process to obtain the initial wasteland from the billet,
The second preforming step of obtaining the final wasteland from the initial wasteland, and
Includes a finish forging step of forming the final wasteland to the finish dimensions of the forged crankshaft by at least one die forging.
In the first preforming step, the plurality of journal portions of the billets are pressed down from a direction perpendicular to the axial direction of the billets by using a pair of first dies. After starting the process of forming a plurality of flat portions by reducing the cross-sectional area of the portion to be the journal portion and the reduction by the first mold, the second mold is used to set the direction perpendicular to the axial direction of the billet. The portion to be the first pin portion arranged at the first position and the portion to be the third pin portion arranged at the third position in the eccentric direction are eccentric in opposite directions to the first and third pins. Including the step of reducing the eccentricity of the part to be the same as or smaller than (√3) / 2 of the eccentricity of the finishing dimension.
In the second preforming step, a pair of third molds are used, and the width direction of the flat portion is reduced to a reduction direction, and the plurality of flat portions, the portion to be the first pin portion, and the portion to be the second pin portion are used. And the part that becomes the third pin part is pressed down,
A method for manufacturing a forged crankshaft in which the thickness of the portion serving as the plurality of crankarm portions in the final wasteland is the same as the thickness of the finishing dimension. 請求項１に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
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ピン部となる部位および前記第３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。
The method for manufacturing a forged crankshaft according to claim 1.
In the first preforming step, after the reduction by the pair of first molds is completed, the eccentricity of the portion to be the first pin portion and the portion to be the third pin portion by the second mold is started. , Manufacturing method of forged crankshaft.
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