JPH1157925A - エンジンバルブの鍛造方法 - Google Patents

エンジンバルブの鍛造方法

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JPH1157925A
JPH1157925A JP21665497A JP21665497A JPH1157925A JP H1157925 A JPH1157925 A JP H1157925A JP 21665497 A JP21665497 A JP 21665497A JP 21665497 A JP21665497 A JP 21665497A JP H1157925 A JPH1157925 A JP H1157925A
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Shohachi Nishiuchi
正八 西内
Masanobu Ishikawa
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 傘部と軸部との同心性を高める。 【解決手段】 (a)において、軸部14を挿入するに
先立って、軸部挿入孔22の最大許容寸法以上で且つ軸
部挿入孔22の最小許容寸法に1.15を乗じた寸法以
下の径の中径部16を、軸部14の傘部側(大径部1
5)端部に予備成形したことを特徴とする。 【効果】 予備成形した中径部を軸部挿入孔に圧入する
ことで、ビレットの中心を軸部挿入孔の中心に合致させ
る方法であり、この方法によって傘部と軸部との中心を
良好に合致させることができ、エンジンバルブの加工精
度を大いに高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンバルブの鍛
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば特開昭62−144841号公報
「弁体等の成形方法」では、同公報の第4図でバルブの
一次圧縮成形、第5図で二次圧縮成形を各々実施する。
ところで、金型26,32の軸部挿入孔は、軸部22よ
り0.2mm程度大径にする必要がある。大径にしない
と、公差の関係で軸部が円滑に挿入できないからであ
る。
【0003】図4(a),(b)は従来のエンジンバル
ブの鍛造方法の一例を示す図である。 (a):軸部挿入孔101を備えた金型102に、エン
ジンバルブの中間品(中間加工品を「中間品」と記す。
以下同様。)103をセットする。ここで、軸部104
と軸部挿入孔101との間にはδ,δのクリアランスが
存在する。このδは例えば0.1mmである。次にパン
チ105で中間品103を押圧すると、中間品103の
上部が非拘束であるため軸直角方向(例えば図面左右)
に傾く可能性がある。 (b):パンチ105が下降限に達した状態を示し、軸
部104の下端が最大2δ傾く。これでは、傘部106
に対する軸部104の直角度や同軸度がでない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、従来は前記軸
部104を研削して、傘部106に対して軸部104の
直角度や同軸度を出すべく機械加工を施していた。しか
し、エンジンバルブは難加工材であるから機械加工は面
倒であり、加工コストが嵩む。更に、軸部104に削り
代を見込まなければならないので、歩留りが悪く材料費
が嵩む。そこで、本発明の目的は機械加工を必要としな
い若しくは最小限に留めることのできるエンジンバルブ
の鍛造方法を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1は、金型の軸部挿入孔に軸部を挿入した状態
で、ビレットの残部を広げて傘部とするエンジンバルブ
の鍛造方法において、軸部を挿入するに先立って、軸部
挿入孔の最大許容寸法以上で且つ軸部挿入孔の最小許容
寸法に1.15を乗じた寸法以下の径の中径部を、軸部
の傘部側端部に予備成形することを特徴とする。予備成
形した中径部を軸部挿入孔に圧入することで、ビレット
の中心を軸部挿入孔の中心に合致させる。
【0006】請求項2は、金型の軸部挿入孔に軸部を挿
入した状態で、ビレットの残部を広げて傘部とするエン
ジンバルブの鍛造方法において、軸部を挿入するに先立
って軸部挿入孔の最大許容寸法以上の径の中径部を、軸
部の傘部側端部に予備成形するとともに、軸部の先端の
最小許容寸法以下の径に相当する小径部を、金型の軸部
挿入孔の軸部先端に対応する位置に設け、中径部におけ
る断面減少率と小径部における断面減少率との総和が2
5%を超えない範囲で中径部の最大径及び小径部の最小
径を決定したことを特徴とする。予備成形した中径部を
軸部挿入孔に圧入することで、ビレットの中心を軸部挿
入孔の中心に合致させる。加えて、軸部の先端を金型の
小径部に圧入することで、軸部の倒れを防止し、傘部に
対する軸部の直角度を高める。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図1(a)〜(d)は本発明に係る冷間鍛
造の工程図(前半、軸部及び中径部形成)である。 (a):直径D、長さLのビレット1を第1金型2(先
端に円錐面を形成する)にセットし第1パンチ3で据え
込む。 (b):先端が円錐になった中間品4を第2金型5(径
d3の軸部を形成する)にセットし第2パンチ6で据え
込む。 (c):次に第3金型7は、軸部の基部に中径部を形成
するための中径部形成凹部8と、径d4の軸部形成部9
を有する。この第3金型7に中間品11をセットし第3
パンチ12で据え込む。 (d):出来上がった中間品13を示し、この中間品1
3は軸部14と傘部形成の為の大径部15とからなる
が、軸部14の傘部(大径部15)側端部に中径部16
を有することを特徴とする。中径部16の外径について
は次に説明する。
【0008】図2(a)〜(c)は本発明に係る冷間鍛
造の工程図(後半、傘部形成)である。 (a):傘部形成の為の第4金型21の軸部挿入孔22
の穴径をD1、中間品13の中径部16の外径をd1と
したときに、穴径D1と外径d1は次の関係に設定す
る。一般に、穴径は次の様に表示する。
【0009】
【数1】
【0010】上記表示は、JIS−Z−8318によれ
ば、Dを基準寸法、αを上の寸法許容差、βを下の寸法
許容差と呼ぶ。そして、(D+α)を最大許容寸法、
(D−β)を最小許容寸法と規定している。そこで、本
実施例では外径d1を穴径D1より少なくとも大きくす
るために、中径部の外径d1を軸部挿入孔22の最大許
容寸法以上とした。
【0011】一方、この種の非拘束成形ではリダクショ
ン、すなわち断面減少率は25%が上限である。これを
超えると中径部が座屈したり、金型に過大な力が作用す
る等の不都合が発生するからである。断面減少率は(A
0−A1)/A0、(A0は始めの断面積、A1は終り
の断面積)であり、(A0−A1)/A0=0.25と
すれば、A1/A0=0.75となり、A0/A1=1
/0.75=1.33となる。始めの断面の直径は前記
d1、終りの断面の直径は前記D1とすることができ
る。A0=(π/4)・(d1)2、A1=(π/4)
・(D1)2から、d1/D1=1.330.5=1.15
となる。そこで、塑性加工限界から、中径部d1は
(1.15×穴径D1)以下にする必要がある。ここ
で、穴径D1は寸法許容差を見込まなければならず、穴
径D1が小径であるほど厳しくなるので、「最小許容寸
法」を採用する。
【0012】以上をまとめると、図の(a)において、
軸部14を挿入するに先立って、軸部挿入孔22の最大
許容寸法以上で且つ軸部挿入孔22の最小許容寸法に
1.15を乗じた寸法以下の径の中径部16を、軸部1
4の傘部側(大径部15)端部に予備成形したことを特
徴とする。
【0013】(b):第4パンチ23で中間品13を途
中まで押圧したことにより、中間部16が軸部挿入孔2
2に圧入された形態となる。これで、中間部16は軸直
角方向に十分に拘束され、センタリングされたことにな
る。 (c):更に第4パンチ23を押し下げて軸部25、傘
部26からなるエンジンバルブ27を得る。センタリン
グが良好であるため、軸部25を修正の為に機械加工す
る必要は殆ど無い。
【0014】図3(a)〜(c)は本発明に係る冷間鍛
造(後半、傘部形成)の別実施例図であり、図2と同一
部分については符号を流用し、説明を省略する。 (a):第4金型21の軸部挿入孔22の下部(軸部1
4の先端に対応する位置)に小径部24を設けたことを
特徴とする。そして、小径部24の入口に角度θのテー
パ部を設けて軸部14の挿入を円滑にする。この角度θ
は10゜〜25゜が好適である。θが25゜を超えると
挿入が難かしくなり、θが10゜未満ではテーパ部が長
くなり過ぎるからである。なお、軸部挿入孔22の穴径
D1と、中間部13の中径部16の外径d1との関係は
図2(a)での説明を流用する。
【0015】前記小径部24の穴径をD2、軸部14の
外径をd2としたときに、軸部14を確実に小径部24
に圧入するために、軸部14の「最小許容寸法」以下の
径に、小径部24の穴径D2を設定する。
【0016】そして、この種の非拘束成形ではリダクシ
ョン、すなわち断面減少率は25%が上限であり、これ
を超えると軸部14が座屈する等の不都合が発生する。
そこで、中径部16における断面減少率と小径部24に
おける断面減少率との総和が25%を超えぬように、中
径部16の最大径及び小径部24の最小径を決定する。
【0017】なお、小径部24での断面減少率を過度に
高めると、比較的細い軸部14又は中径部16に座屈に
よる曲りが発生し易くなることから、小径部24での断
面減少率を10%以下、好ましくは5%以下に留める。
また、傘打ち(傘部形成)では中径部16に直接的に軸
直角方向の外力が作用することから、中径部16での締
め代は大きい方がよく、中径部16での断面減少率は1
5%以上、好ましくは20%以上とする。この様に中径
部16での断面減少率と小径部24での断面減少率とを
適宜配分すればよい。
【0018】以上をまとめると、図の(a)において、
軸部14を挿入するに先立って軸部挿入孔22の最大許
容寸法以上の径の中径部16を軸部14の傘部(大径部
15)側端部に予備成形するとともに、軸部14の先端
の最小許容寸法以下の径の小径部24を金型の軸部挿入
孔22の軸部先端に対応する位置に設け、中径部16に
おける断面減少率と小径部24における断面減少率との
総和が25%を超えない範囲で中径部16の最大径及び
小径部24の最小径を決定したことを特徴とする。
【0019】(b):第4パンチ23で中間品13を途
中まで押圧したことにより、中間部16が軸部挿入孔2
2に圧入された形態となるとともに、軸部14の先端が
小径部24に圧入された形態になる。これで、軸部14
の中間部16及び先端は2点で拘束されたため、軸部1
4が倒れる心配はなく且つ、センタリングされたことに
なる。 (c):更に第4パンチ23を押し下げて軸部25、傘
部26からなるエンジンバルブ27を得る。センタリン
グ良好であるため、軸部25を修正の為に機械加工する
必要は殆ど無い。
【0020】尚、図3において中径部16での圧入と、
小径部24での圧入を同時に開始する、小径部24を一
定量圧入した後に中径部16の圧入を開始する、又は中
径部16を一定量圧入した後に小径部24の圧入を開始
する、又は小径部24と中径部16を同時に圧入する、
のいづれであってもよい。
【0021】本発明は、特にワークの熱膨張をあまり考
慮しなくてよい冷間鍛造において有効であり、次に示す
素材(実施例1〜3及び実施例4,5)の冷間鍛造に効
果があった。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1は、予備成形した中径部を軸部挿入孔に
圧入することで、ビレットの中心を軸部挿入孔の中心に
合致させる方法であり、この方法によって傘部と軸部と
の中心を良好に合致させることができ、エンジンバルブ
の加工精度を大いに高めることができる。
【0025】請求項2は、予備成形した中径部を軸部挿
入孔に圧入することで、ビレットの中心を軸部挿入孔の
中心に合致させ、加えて、軸部の先端を金型の小径部に
圧入することで、軸部の倒れを防止したので、傘部に対
する軸部の同心性並びに直角度を高めることができ、エ
ンジンバルブの加工精度を飛躍的に高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る冷間鍛造の工程図(前半、軸部及
び中径部形成)
【図2】本発明に係る冷間鍛造の工程図(後半、傘部形
成)
【図3】本発明に係る冷間鍛造(後半、傘部形成)の別
実施例図
【図4】従来のエンジンバルブの鍛造方法の一例を示す
【符号の説明】
1…ビレット、14,25…軸部、16…中径部、21
…金型(第4金型)、22…軸部挿入孔、24…小径
部、26…傘部、27…エンジンバルブ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型の軸部挿入孔に軸部を挿入した状態
    で、ビレットの残部を広げて傘部とするエンジンバルブ
    の鍛造方法において、前記軸部を挿入するに先立って、
    前記軸部挿入孔の最大許容寸法以上で且つ軸部挿入孔の
    最小許容寸法に1.15を乗じた寸法以下の径の中径部
    を、前記軸部の傘部側端部に予備成形することを特徴と
    したエンジンバルブの鍛造方法。
  2. 【請求項2】 金型の軸部挿入孔に軸部を挿入した状態
    で、ビレットの残部を広げて傘部とするエンジンバルブ
    の鍛造方法において、前記軸部を挿入するに先立って前
    記軸部挿入孔の最大許容寸法以上の径の中径部を、前記
    軸部の傘部側端部に予備成形するとともに、軸部の先端
    の最小許容寸法以下の径に相当する小径部を、前記金型
    の軸部挿入孔の軸部先端に対応する位置に設け、前記中
    径部における断面減少率と小径部における断面減少率と
    の総和が25%を超えない範囲で中径部の最大径及び小
    径部の最小径を決定したことを特徴とするエンジンバル
    ブの鍛造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014240082A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 株式会社神戸製鋼所 熱間据込鍛造装置、及び熱間据込鍛造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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