JPH01233034A - 閉塞鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は閉塞鍛造方法に関し、−層詳細には、長尺な機
械部品であってその両端部に特定の形状を備えるものを
閉塞鍛造により製造する場合において、先ず、棒状の素
材を可動な分割ダイでその軸線と直交する方向に押圧す
ると共に、当該分割ダイ内にポンチを押入して素材の両
端部を膨出させ、次段の工程で素材を軸線方向にポンチ
で延伸させ、その上で仕上げ成形を施すことにより、体
積配分を考慮したバランスのよい加工を施すことを可能
とし、特に、薄肉の製品を鍛造するのに適した閉塞鍛造
方法に関する。

［発明の背景］ 例えば、内燃機関において、ピストンとクランクシャフ
トとを連結するコンロッドのような長尺な機械部品を製
造する方法としては、ハンマーまたはプレス装置を用い
た鍛造加工が行われている。この場合、当該コンロッド
の大端部、小端部、連桿部の各部分毎に荒打ち工程と仕
上げ工程および前記仕上げ工程で生じたパリを除去する
トリミング工程を経るのが通例である。

然しなから、このような方法では工程数が多く、生産性
が上がらないばかりか、パリが発生するため歩留率が悪
く、しかも、このパリを打ち抜くためのトリミング工程
において製品にハリを取り除いた痕が生じ、高い加工精
度を保つことが出来ない。

そこで、近年、閉塞鍛造による加工が種々提案されてい
る。この閉塞鍛造に係る技術的思想は、例えば、特開昭
箱６（１４９８２４号公報、特開昭箱６０−２４７４３
２号公報、特開昭箱６０−１０２２４６号公報、実開昭
第６０−２８９３７号公報、特開昭箱６０−４２４２６
号公報、実開昭第６Ｏ−１１５６５（］号公報、特開昭
箱６２−Ｉ３７１３５号公報、特開昭箱５６−１２８６
３６号公報、特開昭箱５５−１．２８６３７号公報等に
開示されるに至っている。

この種の閉塞鍛造技術では分割型の間に素材を挟み、前
記分割型内に閉塞された素材に対しポンチを外部から挿
入することにより当該素材に塑性変形を加え、これによ
り、当該素材を所定の形状に鍛造成形するものである。

このような閉塞鍛造によれば、成形時にパリが殆ど発生
せず、また、加工の工数を削減させることが可能となる
等の利点がある（特開昭箱５６−］　２８６３６号公報
、特開昭箱５６−１２８６３７号公報、特開昭箱６０−
４．９８２４号公報参照）１゜ コンロッドをこうした閉塞鍛造により成形する場合、一
対の分割型の間に棒状の素材を設置し、外部からポンチ
を当該分割型内に押入して当該素材に押出加工を施して
当該コンロッドの連桿部を成形し、次いで、前記のよう
にして成形された一次加工品の端部に対しポンチを用い
た据込成形を施してコンロッドの大端部並びに小端部を
成形している。この場合、押出加工と据込加工という２
つの成形過程を必要とし、−旦、押出加工によりコンロ
ッドの連桿部を形成した後、次いで、据込加工により両
端部を潰して膨出させることになり、素材における肉流
動がその部分毎に異なる。この結果、一部に加工率の大
きな部分が生じ、素材に無理がかかることになる。この
ため、屡クラックが発生し、不良品が生じる原因となる
。

また、近年、内燃機関の軽量化を促進すべく、コンロッ
ドの連桿部を肉薄のＨ字形状に加工する場合、連桿部と
大端部あるいは小端部の体積配分に極端な差があるため
、当該連桿部の成形に無理がかかる欠点がある。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、長尺且つその両端部に膨出する形状を有する機
械部品を閉塞鍛造により加工するにあたり、素材を複数
の分割ダイにより軸方向と直交する方向に押圧すると共
に、前記素材を軸方向に沿って上下のポンチの共働によ
って端部を潰して膨出成形し、次いで、分割ダイで押圧
した状態下に上ポンチで押し出しを行い、最後に閉塞鍛
造による仕上げ成形で最終製品を得ることを可能とする
、素材に対して無理な成形を加えず、特に肉薄の軽量化
した機械部品の成形に好適な閉塞鍛造方法を提供するこ
とを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は棒状の素材を複
数の分割ダイで挟持した状態下に外部からポンチを進入
させ素材を所望の形状に成形する閉塞鍛造方法であって
、前記素材に対し前記分割ダイをその軸方向とは直交す
る方向から押圧させ当該素材を絞ると共に一対のポンチ
の共働作用下に当該素材に対し軸方向に押圧してその両
端部を膨出せしめる据込加工を行う第１の工程と、前記
第１工程を経た素材を分割ダイでその軸方向とは直交す
る方向から押圧しながら分割ダイ内にポンチを進入させ
当該素材の一端側から押圧して当該素材をその軸方向に
延伸せしめる押出加工を行う第２の工程と、前記第２工
程を経た素材を仕上げ成形の型を用いて最終形状に仕」
二げ鍛造する第３の工程とからなることを特徴とする。

また、本発明は第１工程により素材を断面方形の荒打ち
一次成形品に成形し、次いで、第２工程でコンロッドの
最終形状に略成形された大端部、小端部並びに断面１字
状の連桿部を有する荒打ぢ二次成形品を得、第３工程で
連桿部の断面Ｈ字状のコンロッドを最終的に得ることを
特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る閉塞鍛造方法に一ついて好適な実施
態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。

第１図に本発明に係る閉塞鍛造方法に用いられ素材に荒
打ち成形を施すための閉塞鍛造装置を示す。すなわち、
この閉塞鍛造装置１０は昇降自在な上型１２と、固定さ
れた下型１４とから基本的に構成される。

先ず、前記上型１２は油圧クツションにつながるピスト
ン１６と、このピストン１６の先端に配設される上型ダ
イ１８と、前記ピストン１６とは独立して上型本体１９
とホルダ２０を介して装着される上型ポンチ２２を含み
、前記上型ポンチ２２は上型ダイ１８の中央部に穿設さ
れる孔２４を挿通しその先端部が突出するように構成さ
れる。前記上型ポンチ２２の先端部の形状は荒打ち成形
品の形状に応じて定まり、この場合、台形状の突部が形
成される。

次いで、下型１４は下型ベース２６と、下型ベース２６
に載置される下型ダイ２８と、この下型ダイ２８に内装
される複数のクツション手段３０を含む。

先ず、下型ベース２６の中央部には鉛直方向に延在する
孔部３２が形成され、この孔部３２の下方にはホルダ３
４が配設され、このホルダ３４には下型ポンチ３６が着
脱自在に装着される。そして、前記下型ポンチ３６の先
端部は下型ダイ２８の内部に所定の長さ分だけ臨入する
。この場合、前記下型ダイ２８は４つの分割ダイ３８ａ
乃至３８ｄと、これらの分割ダイ３８ａ乃至３８ｄが内
装されると共にこれらを互いに近接させる方向に変位さ
せるダイケース４０とからなり、このダイケース４０は
ハウジング４２によりその背面が規制されると共に、前
記クツション手段３０のコイルスプリング４３により常
時上方に弾発付勢されるよう構成されている。

そこで、第２図に示すように、前記分割ダイ３８ａ乃至
３８ｄの互いに対向する４つの面により加工品の形状に
対応した成形部４４が画成される。

この場合、この成形部４４はコンロッドの荒打ち成形品
の中、−次成形品に対応する形状に形成される。これに
対し、前記分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの後背面部には下
方に向かって拡径する傾斜面４６ａ乃至４６ｄが夫々形
成される。一方、この傾斜面４６ａ乃至４６ｄに沿って
摺動するダイケース４０の内部には同様に下方に向かっ
て拡径する傾斜面４８ａ乃至４８ｄが夫々分割ダイ３８
ａ乃至輪 ３８ｄに対応して形成される。そして、夫々の分割ダイ
３８ａ乃至３８ｄにはその傾斜面４６ａ乃至４６ｄに沿
ってその側方両側に突出するガイド部４９ａ乃至４９ｄ
が形成され、これに対応するようにこのガイド部４９ａ
乃至４９ｄが摺動自在に嵌合する案内溝５０ａ乃至５０
ｄが夫々ダイケース４０の傾斜面４８ａ乃至４８ｄの両
側に画成される。第１図から諒解されるように、上型１
２の下降に伴い上型本体１９と一体的に下降するピスト
ン１６の先端の上型ダイ１８がダイケース４０を下方に
押圧する。このダイケース４０はその背面をハウジング
４２に規制されつつ分割ダイ３８ａ乃至３８ｄに形成し
たガイド部４９ａ乃至４９ｄに案内されながら下降し、
当該ダイケース４０内側の傾斜面４８ａ乃至４８（］が
分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの後背部の傾斜面４６ａ乃至
４６ｄに沿って摺動する。その結果、夫々の分割ダイ３
８ａ乃至３８ｄは水平方向に互いに近接変位し、従って
、前記分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの内側に画成される成
形部４４の間の間隔が互いに縮径するように構成される
ものである。

ところで、第１図および第２図における上型ポンチ２２
および分割ダイ３８ａ乃至３８（ｉはコンロッドの荒打
ち鍛造品の中、−次成形品を鍛造する際に用いられるも
のであり、次段の工程で二次成形品を鍛造する場合には
前記上型ポンチ２２、分割ダイ３８ａ乃至３８ｄに代替
して第３図に示す上型ポンチ５１と分割ダイ５２ａ乃至
５２ｄが用いられる。前記上型ポンチ５１の先端部はコ
ンロッドの二次成形品に対応した形状に形成され、この
場合、半円状の突部５４が形成される。また、前記分割
ダイ５２ａ乃至５２ｄの互いの対向面により二次成形品
の成形部５６が画成される。この場合、前記分割ダイ５
２ａ乃至５２ｄの中、分割ダイ５２ｂ１５２ｄには当該
二次成形品の桿部を断面Ｉ字形に加工するための長尺な
突条５８が夫々形成される。

また、分割ダイ５２ａ、５２ｃには突部５９が夫々形成
される。以上の構成の変更を除けば、当該分割ダイ５２
ａ乃至５２ｄと分割ダイ３８ａ乃至３８ｄは同一に構成
されてなるものである。

本実施態様に係る閉塞鍛造装置は基本的には以上のよう
に構成されるものであり、次に、この閉塞鍛造装置を用
いてコンロッドの鍛造を行う場合をその一例として掲げ
、その閉塞鍛造方法について以下に説明する。

第４図は本発明に係る閉塞鍛造方法におけるその工程毎
の成形品の形状を示す図である。

同図において、参照符号６０は素材としての丸棒形状の
ビレットを示し、参照符号６２は荒打ち鍛造により加工
されたコンロッドの一次成形品を示す。この−次成形品
６２はその一端側に形成された比較的小さな小膨出部６
４と、他端側において軸方向とは偏位して膨出する大膨
出部６６を有する形状であり、前記小膨出部６４と大膨
出部６６を結ぶ桿部６８は断面方形で且つ比較的短尺に
形成され、この桿部６８には前記大膨出部６６の両側か
ら前記桿部６８に向かって湾曲するアンダーカット部７
０が形成される。そして、前記−次成形品６２は次段の
工程で同図に示す二次成形品７２に加工される。この二
次成形品７２においては、前記−次成形品６２の小膨出
部６４、大膨出部６６並びに桿部６８はコンロッドの夫
々の対応部位に略近似した形状の小端部７４、大端部７
６、連桿部７８が形成され、前記連桿部７８の断面形状
は丁字状に形成される（第５図参照）。さらに、前記二
次成形品７２は仕上げ加工を経て製品としてのコンロッ
ド８０に加工される。この場合、当該コンロッド８０の
連桿部８２の断面形状は薄肉な°Ｈ字状に加工される（
第６図参照）。

そこで、第１図に示すように、高温に加熱されたビレッ
ト６０を下型ポンチ３６の先端にその一端が当接するよ
うに分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの間の成形部４４内に設
置する。次に、上型１２を下方に変位させ、このピスト
ン１６の先端の上型ダイ１８を介して分割ダイ３８ａ乃
至３８ｄを囲繞するダイケース４０の上面を押圧し、こ
れをコイルスプリング４３の弾発力に抗して下方に変位
させる。

前記ダイケース４０は上型ダイ１８の押圧作用により分
割ダイ３８ａ乃至３８ｄの傾斜面４６ａ乃至４６ｄに沿
って変位し、この時、当該ダイケース４０はその背面が
ハウジング４２に当接して規制され、鉛直方向の変位の
み許容されるため、当該ダイケース４０が下方に移動す
るのに伴い分割ダイ３８ａ乃至３８ｄは水平方向に互い
に近接変位する作用を受けることになる。

第７図ａ乃至Ｃに示すように、分割ダイ３８ａ乃至３８
ｄは互いに近接する方向に向かって変位し、その間の成
形部４４においてビレット６０は当該分割ダイ３８ａ乃
至３８ｄによりその軸方向と直交する方向から押圧され
絞られる結果となる（第７図ａ参照）。そして、前記ダ
イケース４０をさらに下降させれば、当該分割ダイ３８
ａ乃至３８ｄに押圧されるビレット６０はその下端を下
型ポンチ３６に規制される結果、上方に延伸せしめられ
ると共に膨出する。これと略同時に、上型本体１９とホ
ルダ２０を介して配設された上型ポンチ２２は当該分割
ダイ３８ａ乃至３８ｄの間の成形部４４内に進入し、当
該ビレット６０に対するその軸方向への据込加工を開始
する（第７図す参照）。

さらに、この状態を継続すると当該ビレット６０は前記
上型ポンチ２２と下型ポンチ３６との共働により押圧さ
れる。この結果、当該ビレット６０の両端部は潰されて
肉流動が起こり、分割ダイ３８ａ乃至３８ｄの間の成形
部４４内に当該ビレット６０の肉が充満する。こうして
、当該ビレット６０は第４図に示した一次成形品６２の
形状に荒打ち鍛造されることになる（第７図Ｃ参照）。

次いで、前記−次成形品６２に対して次段の工程で同様
の手順からなる荒打ち鍛造を施す。この場合、第１図に
示した閉塞鍛造装置１０において上型ポンチ２２および
分割ダイ３８ａ乃至３８ｄに代替して第３図に示した上
型ポンチ５１および分割ダイ５２ａ乃至５２ｄが用いら
れ、一方、下型ポンチ３６は使用されない。

すなわち、分割ダイ５２ａ乃至５２ｄの対向面により前
記−次成形品６２を挟持させ、上型１２を下降させる。

この結果、第８図に示すように、ダイケース４０の押圧
作用下に当該分割ダイ５２ａ乃至５２ｄは近接変位する
に至り、当該−次成形品６２の側面を押圧する。これと
同時に、上型１２の下降に伴い、上型ポンチ５１は当該
分割ダイ５２ａ乃至５２ｄの間の成形部５６内に臨太し
、当該−次成形品６２に対する押込加工を開始する（第
８図す参照）。

この場合、当該−次成形品６２の小膨出部６４は自由端
になっており、従って、当該−次成形品６２は上型ポン
チ５１により押し出される際に、特に、当該−次成形品
６２のアンダーカット部７０を押圧する分割ダイ５２ａ
、５２ｃに形成した突部５９および分割ダイ５２ｂ、５
２ｄに形成した突条５８（第８図において網目で示す）
により絞られ、当該−次成形品６２の大膨出部６６並び
に桿部６８の肉が下方を指向して流動する。これにより
、第８図Ｃに示すように、当該−次成形品６２は延伸さ
せられ、特に、分割ダイ５２ｂ、５２ｄに形成した前記
突条５８によりその桿部６８は断面Ｉ字形に加工される
（第５図参照）。こうして、−次成形品６２は第４図に
示した二次成形品７２の形状に荒打ち鍛造されることに
なる。

前記二次成形品７２は第９図および第１０図に示す複動
金型９０により仕上げ鍛造がなされ、最終的な製品形状
のコンロッド８０に加工される（第４図参照）。ここで
、第９図において、当該複動金型９０は下ダイ９２と、
上ダイ９４と、これら下ダイ９２および上ダイ９４に対
して上下方向から夫々進入する下ポンチ９６および上ポ
ンチ９８とを含む。さらに、当該複動金型９０は、第９
図のＸ−Ｘ線断面図が示される第１０図から諒解される
ように、前記下ポンチ９６、上ポンチ９８の変位方向と
は直交する方向に変位自在な一対のサイドポンチ１００
ａ、１００ｂを含む。

この場合、下ポンチ９６と上ポンチ９８との共働作用下
に当該二次成形品７２の小端部７４並びに連桿部７８は
、第９図中、破線で示す形状に加工される。この結果、
特に、前記連桿部７８は第６図に示したように比較的薄
肉の断面Ｈ字形状に加工される。

本実施態様によれば、コンロッド８０を鍛造するのに際
して仕上げ鍛造前の荒打ち成形品を一挙に鍛造するので
はなく、−次成形品６２の工程と二次成形品７２の工程
とに分けている。さらに、工程において夫々分割ダイ３
８ａ乃至３８ｄ１分割ダイ５２ａ乃至５２ｄによる押圧
と上型ポンチ２２、５１による押圧を実質的に略同時に
行い、互いに直交する方向から塑性変形を加えているた
め、肉流動がバランスよく進行し、無理な変形を加えな
くて済むことになる。従って、段階的に全体との調和の
とれた鍛造を実施することになり、軽量化のための薄肉
なコンロッドを加工精度が良好に且つクラック等が発生
することなく鍛造可能となる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、分割ダイの間に素材を
挟み、前記分割ダイを近接変位させて素材の軸方向に対
して直交する方向に押圧すると共に、上下ポンチの共働
で軸方向に押圧し断面を方形にする予備成形を施した一
次加工品を得、次いで、前記−次加工品に対して分割型
に挿入されるポンチにより軸方向に沿って押し出し延伸
させる成形を施し、こうして得られた二次成形品に対し
最終的な仕上げ成形を施している。このため、コンロッ
ド等の機械部品にあって軽量化のためにその断面形状が
薄肉のＨ字形状等を呈するものにおいても加工の際の肉
流動がバランスよく発生し、素材に無理な負担がかから
ず、その加工精度を向上させることが可能となり、金型
に対する負荷が軽減されると共にその鍛造装置の構成を
簡素化することが出来る効果が得られる。従って、全体
として鍛造の生産効率を上げ、その製造コストを低減化
させる上で顕著な効果を奏するものである。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る閉塞鍛造方法に用いられる閉塞鍛
造装置の構成を示す一部省略断面図、第２図は第１図に
おける閉塞鍛造装置に用いられる分割ダイおよびダイケ
ースの構成を示す一部省略斜視図、 第３図は本発明に係る閉塞鍛造方法において二次成形品
を加工する際に用いられる分割ダイの構成を説明する一
部省略斜視図、 第４図は当該閉塞鍛造方法において各工程毎の加工品の
形状を示す斜視図、 第５図は第４図における二次成形品の■−Ｖ線断面図、 第６図は第４図におけるコンロッドのＴＶ−ＴＶ線断面
図、 第７図ａ乃至Ｃは第４図における一次成形品を荒打ち鍛
造する際の一連の工程を説明する図、第８図ａ乃至Ｃは
第４図における二次成形品を荒打ぢ鍛造する際の一連の
工程を説明する図、第９図は第４図における二次成形品
を仕上げ鍛造するのに用いる複動金型の概略構成断面図
、第１０図は第９図における複動金型のＸ−Ｘ線断面図
である。 １０・・・閉塞鍛造装置　　　　１２・・・上型１４・
・・下型　　　　　　　　　１６・・・ピストン１８・
・・上型ダイ　　　　　　２０・・・ホルダ２２・・・
上型ポンチ　　　　　２８・・・下型ダイ３０・・・ク
ツション手段　　　３６・・・下型ポンチ３８ａ〜３８
（］・・・分割ダイ　　４０・・・ダイケース６０・・
・ビレット６２・・・−次成形品７２・・・二次成形品
　　　　　８０・・・コンロッド諭　　　　　　　　　
ソＺ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）棒状の素材を複数の分割ダイで挟持した状態下に
   外部からポンチを進入させ素材を所望の形状に成形する
   閉塞鍛造方法であって、前記素材に対し前記分割ダイを
   その軸方向とは直交する方向から押圧させ当該素材を絞
   ると共に一対のポンチの共働作用下に当該素材に対し軸
   方向に押圧してその両端部を膨出せしめる据込加工を行
   う第１の工程と、前記第１工程を経た素材を分割ダイで
   その軸方向とは直交する方向から押圧しながら分割ダイ
   内にポンチを進入させ当該素材の一端側から押圧して当
   該素材をその軸方向に延伸せしめる押出加工を行う第２
   の工程と、前記第２工程を経た素材を仕上げ成形の型を
   用いて最終形状に仕上げ鍛造する第３の工程とからなる
   ことを特徴とする閉塞鍛造方法。
2. （２）請求項１記載の方法において、第１工程により素
   材を断面方形の荒打ち一次成形品に成形し、次いで、第
   ２工程でコンロッドの最終形状に略成形された大端部、
   小端部並びに断面Ｉ字状の連桿部を有する荒打ち二次成
   形品を得、第３工程で連桿部の断面Ｈ字状のコンロッド
   を最終的に得ることを特徴とする閉塞鍛造方法。