锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用热锻造制造两汽缸以上的多汽缸发动机用的曲轴(以下，也称作“锻造曲轴”)的技术，特别是涉及在该锻造曲轴的制造过程中用于成形精锻用坯料的成形装置，在用于造形锻造曲轴的最终形状的精锻中使用该精锻用坯料。
【背景技术】
[0002]曲轴是将活塞的往复运动转换为旋转运动而获得动力的往复式发动机的主要零部件，大致区分为利用锻造制造的曲轴、和利用铸造制造的曲轴。在轿车、货车、特殊作业车等汽车的发动机中，特别是在汽缸数为两个以上的多汽缸发动机中，曲轴被要求较高的强度和刚性，大量使用优先满足强度和刚性的要求的锻造曲轴。另外，在摩托车、农业机械、船舶等的多汽缸发动机中也使用锻造曲轴。
[0003]通常，多汽缸发动机用的锻造曲轴以截面呈圆形或方形且在整个长度上截面积恒定的钢坯为原材料，依次经过预成形、模锻、模锻切边以及整形各工序而制造。预成形工序包括辊轧成形和弯曲锻造的各工序，模锻工序包括粗锻和精锻的各工序。
[0004]图1是用于对以往的通常的锻造曲轴的制造工序进行说明的示意图。图1所例示的曲轴I搭载于四汽缸发动机，由五个轴颈部Jl?J5、四个销部Pl?P4、前端部Fr、凸缘部F1、以及分别将轴颈部Jl?J5和销部Pl?P4相连的八个曲臂部(以下也简称为“臂部”)A1?A8构成，该曲轴I是在八个臂部Al?A8上全部都具有平衡配重的四汽缸一八个配重的曲轴。以下，在分别统称轴颈部Jl?J5、销部Pl?P4、以及臂部Al?AS时，其附图标记记为:轴颈部为“ J”，销部为“P”，臂部为“A”。
[0005]在图1所示的制造方法中，如以下那样制造锻造曲轴I。首先，在利用感应加热炉、气体气氛加热炉对预先已切割为预定长度的图1(a)所示的钢坯2进行加热之后，进行辊轧成形。在辊轧成形工序中，利用例如孔型辊轧制钢坯2而使钢坯2缩径并且将其体积分配在长度方向上，从而使成为中间坯料的辊轧坯件103成形(参照图1(b))。接下来，在弯曲锻造工序中，对利用辊轧成形而获得的辊轧坯件103从与长度方向成直角的方向局部冲压下压而将该辊轧坯件103的体积分配，使成为进一步的中间坯料的弯曲坯件104成形(参照图1 (c))。
[0006]接下来，在粗锻工序中，使用上下一对模具对通过弯曲锻造而获得的弯曲坯件104进行锻压，使被造形成曲轴(最终锻造产品)的大致的形状的锻造件105成形(参照图1 (d))。而且，在精锻工序中，提供通过粗锻而获得的粗锻件105，使用上下一对模具对粗锻件105进行锻压，使被造形成与曲轴一致的形状的锻造件106成形(参照图1(e))。在进行这些粗锻和精锻时，剩余材料作为飞边自互相相对的模具的模具分割面之间流出。因此，粗锻件105、精锻件106在已被造形的曲轴的周围分别带有较大的飞边105a、106a。
[0007]在模锻切边工序中，从上下利用模具将通过精锻而获得的带有飞边106a的精锻件106进行保持，并且利用刀具类模将飞边106a冲切去除。由此，如图1(f)所示，获得锻造曲轴I。在整形工序中，对去除了飞边的锻造曲轴I的重要部位、例如轴颈部J、销部P、前端部Fr、凸缘部Fl等这样的轴部自上下利用模具略微冲压、根据情况对臂部A自上下利用模具略微冲压，而矫正为期望的尺寸形状。如此，制造锻造曲轴I。
[0008]图1所示的制造工序并不限定于例示的四汽缸一八个配重的曲轴，即使是在八个臂部A中的开头的第I臂部Al、最末尾的第8臂部A8、以及中央的两个第4臂部A4、第5臂部A5具有平衡配重的四汽缸一四个配重的曲轴，制造工序也相同。另外，即使是搭载于三汽缸发动机、直列六汽缸发动机、V型六汽缸发动机、八汽缸发动机等的曲轴，制造工序也相同。另外，在需要调整销部的配置角度的情况下，在模锻切边工序之后，可增加扭转工序。
[0009]另外，在这样的制造方法中，由于大量产生无法成为产品的不需要的飞边，因此成品率降低是不可否认的。因此，以往，在制造锻造曲轴的基础上，尽量抑制飞边的产生、实现成品率的提高的事情成为至上的问题。作为应对该问题的现有技术有下述的技术。
[0010]例如，在专利文献I中，公开有如下的制造曲轴的技术:相当于曲轴的轴颈部和销部的部分分别以缩颈而得的带有阶梯的圆棒作为坯料，分别用冲模把持中间隔有相当于销部的部分的一对相当于轴颈部的部分，自该状态，通过使两冲模在轴向上靠近而对圆棒坯料施加压缩变形、并且在与轴向成直角的方向上将冲头向相当于销部的部分按压而使相当于销部的部分偏心、跨越全部的曲柄行程地依次重复上述动作，从而造形成轴颈部和销部，臂部也相应地进行造形。
[0011]另外，在专利文献2中，公开了如下的制造曲轴的技术:将单纯的圆棒作为坯料，分别用固定模保持该圆棒坯料的两端部中的一端部、用可动模保持该圆棒坯料的两端部中的另一端部，并且分别用轴颈模保持圆棒坯料的相当于轴颈部的部分、用销模保持相当于销部的部分，自该状态，通过使可动模、轴颈模和销模朝向固定模沿着轴向移动而对圆棒坯料施加压缩变形、同时使销模沿着与轴向成直角的偏心方向移动而使相当于销部的部分偏心，从而对轴颈部和销部进行造形，臂部也相应地进行造形。
[0012]在专利文献1、2中所公开的技术中，由于任意一者都不产生飞边，因此能够期待成品率的显著提高。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本特开2008-155275号公报
[0016]专利文献2:日本特开2011-161496号公报
【发明内容】
[0017]发明要解决的问题
[0018]如上所述，所述专利文献1、2所公开的技术将圆棒的坯料立刻成形为曲轴形状。然而，由于锻造曲轴被要求高强度和高刚性，因此该坯料难以变形。因此，实际能够制造的曲轴的臂部的厚度不得不变厚、销部的偏心量也不得不变小，该曲轴被限定成相对较平缓的曲轴形状。而且，臂部的形状被限定成没有平衡配重的简单的形状。
[0019]另外，在所述专利文献1、2所公开的技术中，通过伴随着圆棒坯料的轴向的压缩变形而进行的沿着与轴向成直角的方向的自由膨胀和伴随着圆棒还料的相当于销部的部分的偏心移动而进行的拉伸变形来对臂部进行造形。因此，臂部的轮廓形状往往变得不定形，无法确保尺寸精度。
[0020]本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于，为了成品率良好地、且无论其形状如何都以较高的尺寸精度制造多汽缸发动机用的锻造曲轴，而提供一种在锻造曲轴的制造过程中以实施对该锻造曲轴的最终形状进行造形的精锻为前提、用于成形在该精锻中所使用的精锻用坯料的成形装置。
[0021]用于解决问题的方案
[0022]本发明为了解决上述问题，其要旨在于以下所示的锻造曲轴的精锻用坯料的成形
>J-U ρ?α装直。
[0023]本发明的成形装置在制造多汽缸发动机用的锻造曲轴的过程中用于成形精锻用坯料，在用于造形锻造曲轴的最终形状的精锻中使用该精锻用坯料，并且，
[0024]该成形装置自曲轴形状的粗坯料来成形精锻用坯料，其中，该曲轴形状的粗坯料分别造形有:轴向的长度与锻造曲轴的轴颈部的轴向的长度相同的粗轴颈部、轴向的长度与锻造曲轴的销部的轴向的长度相同且在与轴向成直角的偏心方向上的偏心量比所述销部的在与轴向成直角的偏心方向上的偏心量小的粗销部、以及轴向的厚度比锻造曲轴的曲臂部的轴向的厚度厚的粗曲臂部，该成形装置具有以下的结构。
[0025]即，本发明的成形装置构成为:
[0026]该成形装置包括:固定轴颈模，其配置于粗轴颈部中的一个粗轴颈部的位置，且以沿着与轴向成直角的偏心方向夹入该粗轴颈部的方式保持该粗轴颈部，并且接触于与该粗轴颈部相连的粗曲臂部的侧面；
[0027]可动轴颈模，其分别配置于被固定轴颈模夹入的粗轴颈部以外的各个粗轴颈部的位置，且以将该各个粗轴颈部分别沿着与轴向成直角的偏心方向夹入的方式保持该各个粗轴颈部，并且各可动轴颈模分别接触于与该各个粗轴颈部分别相连的粗曲臂部的侧面，且朝向固定轴颈模沿着轴向移动；以及
[0028]销模，其分别配置于各个粗销部的位置，且分别贴紧(日文:宛# t3 )在该各个粗销部的偏心中心侧，并且各销模分别接触于与该粗销部分别相连的粗曲臂部的侧面，且沿着朝向固定轴颈模的轴向和与轴向成直角的偏心方向移动，
[0029]自以用固定轴颈模和可动轴颈模夹入粗轴颈部的方式保持粗轴颈部、将销模贴紧在粗销部