CN110997178A - 锻造曲轴的制造方法 - Google Patents

Abstract

制造方法包含从钢坯获得初始锻坯的第一预成型工序、从初始锻坯获得最终锻坯的第二预成型工序以及通过至少一次模锻将最终锻坯成型为锻造曲轴的成品尺寸的精锻工序。在第一预成型工序中，通过从与钢坯的轴向垂直的方向压下销相当部及轴颈相当部，形成多个扁平部。在第二预成型工序中，包含使用一对第一模具以扁平部的宽度方向为压下方向把要成为多个轴颈部的部位压下的工序、以及在利用第一模具开始压下后使用第二模具以扁平部的宽度方向为偏心方向使要成为多个销部的部位偏心的工序。最终锻坯中，要成为多个曲柄臂部的部位的厚度与成品尺寸的厚度相同。

Description

锻造曲轴的制造方法

技术领域

本发明涉及通过热锻造制造曲轴的方法。

背景技术

在汽车、两轮机动车、农业机械或船舶等的往复式发动机中，为了将活塞的往复运动转换成旋转运动而取出动力，曲轴不可或缺。曲轴能够通过模锻或铸造来制造。特别是，在曲轴要求高强度和高刚性的情况下，多使用通过模锻制造的曲轴(以下也称为“锻造曲轴”)。

图1A及图1B是表示一般的锻造曲轴的整体形状的一例的示意图。这些图中，图1A是整体图，图1B是图1A的IB-IB剖视图。在图1B所示的例子中，代表性地，示出了一个曲柄臂部A7、与该曲柄臂部A7为一体的配重部W7、与该曲柄臂部A7相连的销部P4及轴颈部J4。

图1A及图1B所示的锻造曲轴11是搭载于四缸发动机的四缸-八配重的锻造曲轴。锻造曲轴11具有五个轴颈部J1～J5、四个销部P1～P4、前部Fr、法兰部Fl和八个曲柄臂部(以下也称为“臂部”)A1～A8。臂部A1～A8将轴颈部J1～J5与销部P1～P4分别相连。另外，八个(全部)臂部A1～A8一体地具有配重部(以下也称为“重部”)W1～W8。在锻造曲轴11的轴向的前端设有前部Fr，在后端设有法兰部Fl。前部Fr与开头的第一轴颈部J1相连，法兰部Fl与最末尾的第五轴颈部J5相连。

以下，在分别统称轴颈部J1～J5、销部P1～P4、臂部A1～A8及重部W1～W8时，其附图标记在轴颈部也被记作“J”，在销部也被记作“P”，在臂部也被记作“A”，在重部也被记作“W”。另外，将臂部A及与该臂部A一体的重部W合称为“曲柄臂”。

如图1B所示，重部W的宽度Bw大于臂部A的宽度Ba。因此，重部W从臂部中心面(包含销部P的中心轴和轴颈部J的中心轴的面)大幅度伸出。

当制造这样的形状的锻造曲轴时，一般使用钢坯作为起始坯料。钢坯的与长度方向垂直的截面即横截面为圆形或方形。其横截面的面积在钢坯的全长范围内是一定的。在本说明书中，“横截面”是指与钢坯或者后述的各锻坯的长度方向、或与锻造曲轴的轴向垂直的截面。“纵截面”是指与其长度方向或其轴向平行的截面。另外，也将横截面的面积仅称作“截面积”。锻造曲轴可通过顺序经过预成型工序、模锻工序及去毛刺工序来制造。另外，根据需要，在去毛刺工序之后经过整形工序。通常，预成型工序包含辊轧成型和弯锻各工序。模锻工序包含粗锻和精锻各工序。

图2A～图2F是用于说明以往的一般的锻造曲轴的制造工序的示意图。这些图中，图2A示出了钢坯。图2B示出了辊锻坯。图2C示出了弯锻坯。图2D示出了粗锻件。图2E示出了精锻件。图2F示出了锻造曲轴。注意，图2A～图2F示出了制造所述图1A及图1B所示形状的锻造曲轴11的情况下的一系列的工序。

参照图2A～图2F说明锻造曲轴11的制造方法。首先，在将图2A所示的规定长度的钢坯12用加热炉加热后，在预成型工序中顺序进行辊轧成型及弯锻。在辊轧成型中，例如使用孔型辊对钢坯12进行轧制而进行拉深。由此，将钢坯12的体积沿轴向分配，获得作为中间坯材的辊锻坯13(参照图2B)。接着，在弯锻中，从与轴向垂直的方向将辊锻坯13局部地冲压压下。由此，分配辊锻坯13的体积，获得作为更进一步的中间坯材的弯锻坯14(参照图2C)。

接下来，在粗锻工序中，通过在上下使用一对模具对弯锻坯14进行锻造，获得粗锻件15(参照图2D)。在该粗锻件15中，造型出锻造曲轴(最终产品)的大致形状。进一步地，在精锻工序中，通过在上下使用一对模具对粗锻件15进行锻造，获得精锻件16(参照图2E)。在该精锻件16中，造型出与最终产品的锻造曲轴一致的形状。在这些粗锻及精锻时，从相互相对的模具的分型面之间流出余料，该余料变成毛刺B。因此，粗锻件15及精锻件16在周围都带有很大的毛刺B。

在去毛刺工序中，例如，在利用一对模具夹持并保持带毛刺的精锻件16的状态下，利用刀模冲去毛刺B。由此，从精锻件16除去毛刺B，获得无毛刺锻造件。该无毛刺锻造件是与图2F所示的锻造曲轴11大致相同的形状。

在整形工序中，用模具从上下稍微压下无毛刺锻造件的关键部位，将无毛刺锻造件矫正为最终产品的尺寸形状。在此，无毛刺锻造件的关键部位例如是轴颈部J、销部P、前部Fr、法兰部Fl等之类的轴部，还有臂部A及重部W。这样，制造出锻造曲轴11。

图2A～图2F所示的制造工序能够应用于各种锻造曲轴，而不限于所述图1A及图1B所示的四缸-八配重的锻造曲轴。例如，还能够应用于四缸-四配重的锻造曲轴。

在四缸-四配重的锻造曲轴的情况下，八个臂部A1～A8中，一部分的臂部一体地具有重部W。例如开头的第一臂部A1、最末尾的第八臂部A8及中央的两个臂部(第四臂部A4及第五臂部A5)一体地具有重部W。另外，其余的臂部、具体而言为第二臂部、第三臂部、第六臂部及第七臂部(A2、A3、A6及A7)不具有重部，其形状为长圆形。

此外，即使是搭载于三缸发动机、直列六缸发动机、V型六缸发动机、八缸发动机等的锻造曲轴，制造工序也相同。注意，在需要调整销部的配置角度的情况下，在去毛刺工序后，追加扭转工序。

预成型工序的主要目的是分配钢坯的体积。通过在预成型工序中分配钢坯的体积，能够在后续工序的模锻工序中减少毛刺的形成，能够提高材料利用率。在此，所谓材料利用率，是指锻造曲轴(最终产品)的体积相对于钢坯的体积的比例(百分率)。

另外，通过预成型获得的锻坯在后续工序的模锻工序中被成型为锻造曲轴。为了获得精密形状的锻造曲轴，在预成型工序中需要成型出精密形状的锻坯。

与锻造曲轴的制造相关的技术例如在日本特开2001-105087号公报(专利文献1)、日本特开平2-255240号公报(专利文献2)、日本特开昭62-244545号公报(专利文献3)及日本特开昭59-45051号公报(专利文献4)中有公开。专利文献1公开了使用一对的上模和下模的预成型方法。在该预成型方法中，当利用上模和下模压下棒状的被加工物时，使被加工物的一部分延伸，并且使与该一部分连续的部分相对于轴心偏移。由此，在专利文献1中，能够同时实施延伸和弯曲，因此能够减少设备投资。

专利文献2的预成型方法使用四轧道的高速辊轧设备来代替以往的两轧道的辊轧成型。在该预成型方法中，按照锻造曲轴(最终产品)的重部、臂部及轴颈部的截面积的分布来确定辊锻坯的截面积。由此，在专利文献2中，能够提高材料利用率。

专利文献3预成型方法通过滚轧成型沿钢坯的轴向及径向分配钢坯的一部分体积。通过对分配体积后的钢坯进行模锻，获得锻造曲轴。由此，在专利文献3中，能够提高材料利用率。

在专利文献4的制造方法中，通过使用一对的上模和下模以及冲头的单次模锻，将钢坯成型为锻造曲轴。在模锻工序中，首先，利用单独地工作的冲头压下钢坯中的要成为轴颈部的区域以及要成为销部的区域。通过压下来分配钢坯的体积。之后，利用上模及下模实施模锻。即，在一个工序中能够实施预成型及模锻。由此，在专利文献4中，能够用单一的设备高效地制造复杂形状的锻造曲轴。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-105087号公报

专利文献2：日本特开平2-255240号公报

专利文献3：日本特开昭62-244545号公报

专利文献4：日本特开昭59-45051号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在锻造曲轴的制造中，如前所述，希望减少毛刺的形成来提高材料利用率。另外，在预成型工序中，需要成型出精密形状的锻坯。在所述专利文献1记载的预成型方法中，能够在某种程度上进行钢坯的体积分配和偏移。

然而，在所述专利文献1的预成型方法中，在要成为曲柄臂的部位，没有研究要成为重部的部位的体积与要成为一体地具有重部的臂部的部位的体积之间的分配。因此，在后续工序的模锻工序中，在从臂部中心面大幅度伸出的重部，材料的填充性不足，容易出现缺肉。要想防止重部的缺肉，简单来说，只要在锻坯中增加多余的体积即可。但是，该情况下，材料利用率下降。以下，要成为重部的部位也被称为“配重相当部”。要成为一体地具有重部的臂部(除重部以外)的部位也被称为“臂相当部”。配重相当部和臂相当部合也被称为“曲柄臂相当部”。

在所述专利文献2的预成型方法中，不能在曲柄臂相当部进行配重相当部与臂相当部的体积分配。这是因为要受辊轧成型左右。因此，在后续工序的模锻工序中，重部的材料的填充性不足。其结果，容易出现缺肉。

在所述专利文献3的预成型方法中，需要用于实施滚轧成型的设备。因此，设备费用较高，另外，生产效率的提高也较难。

在所述专利文献4的制造方法中，由于利用单一的设备实施预成型及模锻，因此不能实施使钢坯大幅度变形的预成型。因此，在专利文献4的制造方法中，难以提高材料利用率。

本发明的目的是提供一种能够成型出精密形状的锻造曲轴且能够提高材料利用率的锻造曲轴的制造方法。

用于解决技术问题的手段

本实施方式的锻造曲轴的制造方法是具有成为旋转中心的多个轴颈部、相对于轴颈部偏心的多个销部以及将轴颈部与销部相连的多个曲柄臂部的锻造曲轴的制造方法。

本实施方式的锻造曲轴的制造方法包含从钢坯获得初始锻坯的第一预成型工序、从初始锻坯获得最终锻坯的第二预成型工序以及通过至少一次模锻将最终锻坯成型为锻造曲轴的成品尺寸的精锻工序。

在第一预成型工序中，通过从与钢坯的轴向垂直的方向压下钢坯中的要成为销部的部位以及要成为轴颈部的部位，使各部位的截面积减少而形成多个扁平部。

在第二预成型工序中，包含使用一对第一模具以扁平部的宽度方向为压下方向把要成为多个轴颈部的部位压下的工序、以及在利用第一模具开始压下后使用第二模具以扁平部的宽度方向为偏心方向使要成为多个销部的部位偏心的工序。

最终锻坯中，要成为多个曲柄臂部的部位的厚度与成品尺寸的厚度相同。

发明效果

本发明的实施方式的锻造曲轴的制造方法能够通过第一预成型工序及第二预成型工序获得促进了轴向体积分配的最终锻坯。另外，最终锻坯中，要成为轴颈部的部位的体积、要成为销部的部位的体积以及要成为臂部的部位的体积得以适当分配。通过精锻工序，能够从该最终锻坯造型出锻造曲轴的形状。由此，能够提高材料利用率。另外，根据本发明，能够通过第一预成型工序及第二预成型工序成型出精密形状的锻坯。因此，能够成型出精密形状的锻造曲轴。

附图说明

图1A是表示一般的锻造曲轴的整体形状的一例的示意图。

图1B是图1A的IB-IB剖视图。

图2A是表示以往的制造工序中的钢坯的示意图。

图2B是表示以往的制造工序中的辊锻坯的示意图。

图2C是以往的制造工序中的弯锻坯的示意图。

图2D是表示以往的制造工序中的粗锻件的示意图。

图2E是表示以往的制造工序中的精锻件的示意图。

图2F是表示以往的制造工序中的锻造曲轴的示意图。

图3A是表示本实施方式的制造工序例中的钢坯的示意图。

图3B是表示本实施方式的制造工序例中的初始锻坯的示意图。

图3C是表示本实施方式的制造工序例中的最终锻坯的示意图。

图3D是表示本实施方式的制造工序例中的精锻件的示意图。

图3E是表示本实施方式的制造工序例中的锻造曲轴的示意图。

图4A是示意性地表示第一预成型工序的加工流程例中的压下前的状况的纵剖视图。

图4B是示意性地表示第一预成型工序的加工流程例中的完成压下时的状况的纵剖视图。

图5A是表示第一预成型工序的加工流程例中的压下前的要成为轴颈部的部位的横剖视图。

图5B是表示第一预成型工序的加工流程例中的完成压下时的要成为轴颈部的部位的横剖视图。

图6A是表示第一预成型工序的加工流程例中的压下前的要成为销部的部位的横剖视图。

图6B是表示第一预成型工序的加工流程例中的完成压下时的要成为销部的部位的横剖视图。

图7A是表示第一预成型工序的加工流程例中的压下前的臂相当部的横剖视图。

图7B是表示第一预成型工序的加工流程例中的完成压下时的臂相当部的横剖视图。

图8是表示用一个模具实施第二预成型工序的情况的纵剖视图。

图9是表示本实施方式的第一模具及第二模具的纵剖视图。

图10是表示与图9不同的本实施方式的第一模具及第二模具的纵剖视图。

图11A是表示第二预成型工序的加工流程例中的压下工序开始时的状况的纵剖视图。

图11B是表示第二预成型工序的加工流程例中的压下工序完成时的状况的纵剖视图。

图11C是表示第二预成型工序的加工流程例中的偏心工序完成时的状况的纵剖视图。

图12A是表示第二预成型工序的加工流程例中的压下工序开始时的要成为臂部的部位的横剖视图。

图12B是表示第二预成型工序的加工流程例中的压下工序完成时的要成为臂部的部位的横剖视图。

图13A是表示第二预成型工序的加工流程例中的压下工序开始时的要成为轴颈部的部位的横剖视图。

图13B是表示第二预成型工序的加工流程例中的压下工序完成时的要成为轴颈部的部位的横剖视图。

图14A是表示第二预成型工序的加工流程例中的偏心工序开始时的要成为销部的部位的横剖视图。

图14B是表示第二预成型工序的加工流程例中的偏心工序完成时的要成为销部的部位的横剖视图。

具体实施方式

本实施方式的锻造曲轴的制造方法是具有成为旋转中心的多个轴颈部、相对于轴颈部偏心的多个销部以及将轴颈部与销部相连的多个曲柄臂部的锻造曲轴的制造方法。

本实施方式的锻造曲轴的制造方法包含从钢坯获得初始锻坯的第一预成型工序、从初始锻坯获得最终锻坯的第二预成型工序以及通过至少一次模锻将最终锻坯成型为锻造曲轴的成品尺寸的精锻工序。

在第一预成型工序中，通过从与钢坯的轴向垂直的方向压下钢坯中的要成为销部的部位以及要成为轴颈部的部位，使各部位的截面积减少而形成多个扁平部。

在第二预成型工序中，包含使用一对第一模具以扁平部的宽度方向为压下方向把要成为多个轴颈部的部位压下的工序、以及在利用第一模具开始压下后使用第二模具以扁平部的宽度方向为偏心方向使要成为多个销部的部位偏心的工序。

最终锻坯中，要成为多个曲柄臂部的部位的厚度与成品尺寸的厚度相同。

根据实施方式的锻造曲轴的制造方法，通过第一预成型工序及第二预成型工序，能够获得促进了轴向体积分配的最终锻坯。另外，就最终锻坯而言，由于要成为轴颈部的部位的体积、要成为销部的部位的体积以及要成为臂部的部位的体积得以适当分配，因此是与锻造曲轴的形状接近的形状。并且，通过精锻工序，能够从该最终锻坯造型出锻造曲轴的形状。由此，能够提高材料利用率。

另外，在第二预成型工序中，与把要成为轴颈部的部位压下的第一模具独立地动作的第二模具使要成为销部的部位偏心。如果第一模具与第二模具为一体，则使要成为销部的部位偏心的部分与把要成为轴颈部的部位压下的部分相比更加突出。因此，如果开始成型，则仅有要成为销部的部位偏心，初始锻坯容易弯曲。但是，如果第二模具与第一模具独立地动作，则使要成为销部的部位偏心的第二模具能够不比把要成为轴颈部的部位压下的部分突出。因此，即使开始成型，首先，也是要成为轴颈部的部位被压下，在要成为轴颈部的部位被压下后，能够使要成为销部的部位偏心。因此，在要成为销部的部位的偏心过程中，初始锻坯难以弯曲。由于分配了体积的初始锻坯在第一模具的规定位置处被压下，因此压下后的最终锻坯难以出现缺肉等生。

优选的是，在第二预成型工序中，在利用一对第一模具完成了压下后，利用第二模具使要成为多个销部的部位开始偏心。

优选的是，要成为销部的部位的偏心量与成品尺寸的偏心量相同或者比成品尺寸的偏心量小。

以下，参照附图对本实施方式的锻造曲轴的制造方法进行说明。

1.制造工序例

本实施方式的制造方法的对象即锻造曲轴具有成为旋转中心的多个轴颈部J、相对于轴颈部J偏心的多个销部P以及将轴颈部J与销部P相连的多个臂部A。例如，所述图1A及图1B所示的四缸-八配重的锻造曲轴是制造对象。在四缸-八配重的锻造曲轴的情况下，多个臂部A全部一体地具有重部W。前述的四缸-四配重的锻造曲轴等也是制造对象。在四缸-四配重的锻造曲轴的情况下，多个臂部A中的一部分一体地具有重部W。另外，也可以是所有的臂部A都不具有重部W。不具有重部的臂部的形状是长圆形。注意，所谓臂部“一体”地具有重部，是指臂部与重部不为分体部件，而是由一个钢坯成型出两者。

本实施方式的制造方法包含第一预成型工序、第二预成型工序和精锻工序。作为精锻工序的后续工序，也可以追加去毛刺工序。另外，根据需要，也可以在去毛刺工序后追加整形工序。在需要调整销部的配置角度的情况下，也可以在去毛刺工序后追加扭转工序。这一系列的工序是趁热实施的。

图3A～图3E是用于说明本实施方式的锻造曲轴的制造工序例的示意图。这些图中，图3A示出了钢坯。图3B示出了初始锻坯。图3C示出了最终锻坯。图3D示出了精锻件。图3E示出了锻造曲轴。注意，图3A～图3E示出了制造所述图1A所示形状的锻造曲轴11的情况下的一系列的工序。

在第一预成型工序中，在作为被加工材的钢坯22中，在要成为销部的多个部位(以下也称为“销相当部”)以及要成为轴颈部的多个部位(以下也称为“轴颈相当部”)分别使截面积减少。伴随于此，在钢坯上形成多个扁平部23a。扁平部23a形成于销相当部及轴颈相当部的位置。扁平部23a中，如后述的图5B及图6B所示，与压下方向的厚度ta相比，与压下方向垂直的方向的宽度Bf更大。这样一来，获得分配了体积的初始锻坯23。在第一预成型工序中，例如能够使用缩径轧辊或斜置轧辊。另外，第一预成型工序还能够按照后述的使用第三模具的加工流程例来实施。

第二预成型工序包含压下工序和偏心工序。在压下工序中，使用一对第一模具用将初始锻坯23的轴颈相当部压下。在偏心工序中，在利用第一模具开始压下后，使用第二模具使销相当部偏心。在第二预成型工序中，压下方向及偏心方向是扁平部23a的宽度方向。即，在第二预成型工序中，使通过第一预成型工序获得的初始锻坯23旋转90°，然后将其压下。由此，可获得被造型出锻造曲轴的大致形状的最终锻坯24。在最终锻坯24中，臂相当部的轴向的厚度t1(参照图3C)与成品尺寸的厚度t0(参照图3E)相同。所谓成品尺寸的厚度t0，是指锻造曲轴(最终产品)的臂部的轴向的厚度。另外，最终锻坯24的销相当部的偏心量与成品尺寸的偏心量相同或者比成品尺寸的偏心量小。所谓成品尺寸的偏心量，是指锻造曲轴的销部的偏心量。关于第二预成型工序的具体情况，详见后述。

在精锻工序中，与前述的以往的精锻工序相同，通过模锻将最终锻坯24成型为锻造曲轴的成品尺寸。具体而言，在上下使用一对模具。最终锻坯24以销相当部在水平面内排列的姿态配置在下模之上。然后，通过使上模下降来实施锻造。由此，伴随着余料的流出，形成毛刺B，获得带毛刺的精锻件25(参照图3D)。在精锻件25上，造型出与最终产品的锻造曲轴一致的形状。由于在最终锻坯24上造型出锻造曲轴的大致形状，因此当在精锻工序中对最终锻坯24实施锻造时，能够使毛刺B的形成停留在最小限度。精锻工序既可以为一次，也可以分为多次。

在去毛刺工序中，例如，在利用一对模具夹持并保持带毛刺的精锻件25的状态下，利用刀模冲去毛刺B。由此，从精锻件25上除去毛刺B。其结果，获得锻造曲轴11(最终产品)。

2.第一预成型工序的加工流程例

图4A～图7B是表示第一预成型工序的加工流程例的示意图。这些图中，图4A是表示压下前的状况的纵剖视图，图4B是表示完成压下时的状况的纵剖视图。

图5A及图5B是表示轴颈相当部的横剖视图。这些图中，图5A表示压下前的状况，图5B表示完成压下时的状况。注意，图5A是所述图4A的VA-VA剖视图，图5B是所述图4B的VB-VB剖视图。

图6A及图6B是表示销相当部的横剖视图。这些图中，图6A表示压下前的状况，图6B表示完成压下时的状况。注意，图6A是所述图4A的VIA-VIA剖视图，图6B是所述图4B的VIB-VIB剖视图。

图7A及图7B是表示臂相当部的横剖视图。这些图中，图7A表示压下前的状况，图7B表示完成压下时的状况。注意，图7A是所述图4A的VIIA-VIIA剖视图，图7B是所述图4B的VIIB-VIIB剖视图。

在图4A～图7B中，示出了具有圆形的横截面的钢坯22和上下一对第三模具30。第三模具30具有第三上模31和第三下模32。为了容易理解状况，在图5B、图6B及图7B中，用双点划线一并示出了压下前的第三上模31、第三下模32及钢坯22，并且用黑色的圆形标记示出了轴颈相当部的轴心位置C。一对第三模具30具有与销相当部抵接的销加工部以及与轴颈相当部抵接的轴颈加工部。

如图5A中粗线所示，轴颈加工部由上模轴颈加工部31a及下模轴颈加工部32a构成。上模轴颈加工部31a设于第三上模31。下模轴颈加工部32a设于第三下模32。上模轴颈加工部31a为凹状，能够收容钢坯。下模轴颈加工部32a设于凸部的前端面。注意，对于将上模轴颈加工部31a及下模轴颈加工部32a中的哪个设为凹状，并没有特殊限制。也就是说，下模轴颈加工部32a也可以是能够收容钢坯的凹状。

如图6A中粗线所示，销加工部由上模销加工部31b及下模销加工部32b构成。上模销加工部31b设于第三上模31。下模销加工部32b设于第三下模32。上模销加工部31b为凹状，能够收容钢坯。下模销加工部32b设于凸部的前端面。注意，对于将上模销加工部31b及下模销加工部32b中的哪个设为凹状，并没有特殊限制。也就是说，下模销加工部32b也可以为能够收容钢坯的凹状。

在第一预成型工序中，如图4A所示，在使第三上模31上升而使第三上模31与第三下模32分离的状态下，将钢坯22配置在第三上模31第三下模32之间。若从该状态使第三上模31下降，则钢坯22中的销相当部被收容于凹状的上模销加工部31b(参照图6A)，轴颈相当部被收容于凹状的上模轴颈加工部31a(参照图5A)。若使第三上模31进一步下降，则利用上模销加工部31b及下模销加工部32b和上模轴颈加工部31a及下模轴颈加工部32a压下钢坯，被压下的部位的截面积减少。其结果，形成图5B及图6B所示的扁平部23a。在扁平部23a的横截面中，宽度Bf大于厚度ta(参照图5B及图6B)。扁平部23a的宽度Bf及厚度ta的尺寸在轴颈相当部和销相当部也可以不同。在利用第三模具30完成压下后，使第三上模31上升，取出加工完的钢坯22(初始锻坯23)。

如果采用这样的加工流程例，则伴随着压下销相当部及轴颈相当部，材料沿钢坯的轴向移动。由此，材料向销相当部与轴颈相当部之间的臂相当部流入。其结果，能够获得沿轴向分配了体积的初始锻坯。

另外，根据图4A～图7B所示的加工流程例，在使第三上模31下降的过程中，凹状的上模销加工部31b的开口被下模销加工部32b堵住，利用上模销加工部31b及下模销加工部32b形成闭合截面。另外，凹状的上模轴颈加工部31a的开口被下模轴颈加工部32a堵住，利用上模轴颈加工部31a及下模轴颈加工部32a形成闭合截面。由此，不会在第三上模31与第三下模32之间形成毛刺。因而，能够提高材料利用率，并且能够促进体积沿轴向的分配。

在第一预成型工序中使用一对第三模具的情况下，从促进体积沿轴向的分配的观点来看，也可以不利用第三模具压下臂相当部(参照图7A及图7B)。另外，为了调整臂相当部的形状(尺寸)，也可以利用第三模具局部地压下臂相当部。

3.第二预成型工序中所用的第一模具及第二模具

在本实施方式的第二预成型工序中，实施轴颈相当部的压下和销相当部的偏心。轴颈相当部的压下和销相当部的偏心用不同的模具来实施。

若用一个模具实施轴颈相当部的压下和销相当部的偏心，则可能出现以下所示的问题。

图8是表示用一个模具实施第二预成型工序的情况的纵剖视图。参照图8，在使第一上模41与第一下模42分离的状态下，将初始锻坯23配置在第一下模42上。如上所述，在第二预成型工序中，使销相当部偏心。加工初始锻坯23的销相当部的第一下模42的下模销加工部42b比下模轴颈加工部42a突出。因而，若在第一下模42上配置初始锻坯23，则初始锻坯23被两个下模销加工部42b在两点支承。另外，第一上模41的上模销加工部41b比下模销加工部42b更靠初始锻坯23的端部侧配置。在该状态下，若第一模具40压下初始锻坯23，则将以下模销加工部42b为支点，以上模销加工部41b为力点，对初始锻坯23施加载荷。由此，对初始锻坯23作用弯曲力矩。如果作用于初始锻坯23的弯曲力矩过大，则初始锻坯23弯曲。若第一上模41在初始锻坯23弯曲的状态下到达下死点，则由第一模具40压下的初始锻坯23的位置将偏离预定位置。即，可能出现第一模具40的销加工部压下初始锻坯23的臂相当部等事态。因此，在压下后的最终锻坯上有时会出现缺肉等。为了防止该问题，在本实施方式的第二预成型工序中，使用两个模具。

图9是表示本实施方式的第一模具及第二模具的纵剖视图。参照图9，本实施方式的制造装置包含第一模具40和第二模具50。第二模具50包含第二上模51和第二下模52。在四缸发动机的锻造曲轴的情况下，第二模具50包含两个第二上模51和两个第二下模52。第二上模51及第二下模52能够与第一模具40独立地进行升降。在初始锻坯23被压下前，第二下模52配置在与下模轴颈加工部42a相同的高度或者下模轴颈加工部42a的下方，第二上模51配置在与上模轴颈加工部41a相同的高度或者上模轴颈加工部41a的上方。即，第二下模52及第二上模51不比下模轴颈加工部42a及上模轴颈加工部41a更突出。因而，在开始压下前，即使在第一下模42上配置初始锻坯23，初始锻坯23也不会被第二下模52支承。初始锻坯23被多个下模轴颈加工部42a支承。多个下模轴颈加工部42a支承初始锻坯23的面积比第二下模52支承初始锻坯的面积大。第一上模41及第二上模51也相同。在该状态下，若第一模具40压下初始锻坯23，则轴颈相当部被均匀地压下。即，难以对初始锻坯23的销相当部施加载荷。因此，不会对初始锻坯23作用弯曲力矩。

另外，在利用第一模具40的下模轴颈加工部42a开始压下初始锻坯23后，开始利用第二模具50的第二下模52使初始锻坯23的销相当部偏心。在利用第一模具40的上模轴颈加工部41a开始压下初始锻坯23后，开始利用第二模具50的第二上模51使初始锻坯23的销相当部偏心。因而，在销相当部的偏心过程中，利用上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a压下初始锻坯23的轴颈相当部。即，初始锻坯23的轴颈相当部被上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a约束。因而，在销相当部的偏心过程中初始锻坯23难以移动，可在规定位置压下。

总而言之，通过使第二上模51及第二下模52独立地升降、以及使初始锻坯23的轴颈相当部先于销相当部被压下，从而使初始锻坯23难以在销相当部的偏心过程中弯曲。由于分配了体积的初始锻坯23在第一模具40的规定位置被压下，因此压下后的最终锻坯难以出现缺肉等。

对第一模具40及第二模具50的结构进行说明。在第二模具50中，为了使第二上模51及第二下模52独立地升降，具有控制机构。控制机构是例如模具垫、液压缸。

参照图9对控制机构为模具垫81的情况进行说明。第一下模42经由模具垫81支承于垫板基座82。模具垫81具有缓冲功能。第二下模52经由销基座83支承于垫板基座82。若第一下模42开始压下初始锻坯23，则通过模具垫81的缓冲功能，第二下模52开始从第一下模42突出。模具垫81被设定为，在上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a与初始锻坯23的轴颈相当部抵接后，第二下模52与初始锻坯23的销相当部抵接。第一上模41及第二上模51也相同。由此，初始锻坯23的销相当部在开始压下轴颈相当部后偏心。

图10是表示与图9不同的本实施方式的第一模具及第二模具的纵剖视图。参照图10对控制机构为液压缸84的情况进行说明。液压缸84能够使第二下模52升降。第二下模52经由液压缸84支承于垫板基座82。若第一下模42开始压下初始锻坯23，则液压缸84工作，第二下模52开始从第一下模42突出。液压缸84被设定为，在上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a与初始锻坯23的轴颈相当部抵接后，第二下模52与初始锻坯23的销相当部抵接。第一上模41及第二上模51也相同。由此，初始锻坯23的销相当部在开始压下轴颈相当部后偏心。

在控制机构为模具垫或液压缸中的任一者的情况下，都可适当设定第二下模52从第一下模42突出的时机。第一上模41及第二上模51也相同。即，销相当部可以在从轴颈相当部开始压下后到完成压下为止的期间偏心。销相当部也可以在轴颈相当部完成压下后偏心。

通过利用第二预成型工序而不是第一预成型工序实施销相当部的偏心，具有如下优点。在第一预成型工序中，钢坯的销相当部的截面积减少。即，初始锻坯23的销相当部的截面积比钢坯的销相当部的截面积小。因此，使初始锻坯23的销相当部偏心与使钢坯的销相当部偏心相比，偏心后的销相当部的截面积更小，余料更少。如果余料少，则后续工序的精锻工序后的毛刺量也可以少，利用率好。因而，在本实施方式的制造方法中，为了提高利用率，在第二预成型工序中实施销相当部的偏心。

4.第二预成型工序的加工流程例

图11A～图14B是表示第二预成型工序的加工流程例的示意图。这些图中，图11A是表示压下工序开始时的状况的纵剖视图，图11B是表示压下工序完成时的状况的纵剖视图，图11C是表示偏心工序完成时的状况的纵剖视图。

图12A及图12B是表示臂相当部的横剖视图。这些图中，图12A表示压下工序开始时的状况，图12B表示压下工序完成时的状况。注意，图12A是所述图11A的XIIA-XIIA剖视图，图12B是所述图11C的XIIB-XIIB剖视图。

图13A及图13B是表示轴颈相当部的横剖视图。这些图中，图13A表示压下工序开始时的状况，图13B表示压下工序完成时的状况。注意，图13A是所述图11A的XIIIA-XIIIA剖视图，图13B是所述图11C的XIIIB-XIIIB剖视图。

图14A及图14B是表示销相当部的横剖视图。这些图中，图14A表示偏心工序开始时的状况，图14B表示偏心工序完成时的状况。注意，图14A是所述图11A的XIVA-XIVA剖视图，图14B是所述图11C的XIVB-XIVB剖视图。

在图11A～图13B中，示出了通过前述的第一预成型工序获得的初始锻坯23以及上下一对第一模具40。在图14A及图14B中，示出了初始锻坯23和第二模具50。第一模具40具有第一上模41和第一下模42。为了容易理解状况，在图12B及图13B中，用双点划线一并示出了压下开始时的第一上模41、第一下模42及初始锻坯23，并且用黑色的圆形标记示出了轴颈相当部的轴心位置C。在图14B中，用双点划线一并示出了压下开始时的第二上模51及初始锻坯23，并且用黑色的圆形标记示出了轴颈相当部的轴心位置C。一对第一模具40具有与初始锻坯23的臂相当部抵接的上模臂加工部41c及下模臂加工部42c和与轴颈相当部抵接的上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a。第二模具50具有第二上模51和第二下模52。一个第二上模51与要成为第一销部的部位(第一销相当部)抵接，另一个第二上模51与要成为第四销部的部位(第四销相当部)抵接。一个第二下模52与要成为第二销部的部位(第二销相当部)抵接，另一个第二下模52与要成为第三销部的部位(第三销相当部)抵接。

就臂加工部的横截面形状而言，如图12A中粗线所示，下模臂加工部42c为凹状。上模臂加工部41c为平面状。注意，对于将上模臂加工部及下模臂加工部中的哪个设为凹状，可以根据锻造曲轴的形状适当设定。

在锻造曲轴的臂部包含重部的情况下，下模臂加工部42c具有与要成为重部的部位(配重相当部)抵接的配重加工部42e。配重加工部42e位于凹状的下模臂加工部42c的开口侧。配重加工部42e的开口宽度Bp随着远离凹状的下模臂加工部42c的底面而变大。例如如图12A所示，配重加工部42e的两侧面均为倾斜面。

在第二预成型工序中，如前所述，使臂相当部的厚度与成品尺寸的厚度相同。因此，上模臂加工部41c及下模臂加工部42c的轴向的长度与臂部的成品尺寸的厚度相同。

如图13A中粗线所示，轴颈加工部由上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a构成。上模轴颈加工部41a设于第一上模41。下模轴颈加工部42a设于第一下模42。上模轴颈加工部41a为凹状，能够收容初始锻坯23的整个扁平部。下模轴颈加工部42a设于凸部的前端面。注意，对于将上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a中的哪个设为凹状，并没有特殊限制。也就是说，下模轴颈加工部也可以为能够收容初始锻坯的整个扁平部的凹状。

如图14A中粗线所示，第二模具50的第二上模51为凹状，能够收容初始锻坯23的整个扁平部。第二下模是与第二上模51上下颠倒的结构。

在第二预成型工序中，如图11A所示，在使第一上模41上升而使第一上模41与第一下模42分离的状态下，将初始锻坯23配置在第一上模41与第一下模42之间。此时，初始锻坯23被配置为从完成第一预成型工序时的状态绕轴旋转90°的姿态，以使扁平部的宽度方向(在椭圆的情况下为长径方向)成为压下方向及偏心方向。

从该状态使第一模具40的第一上模41下降。于是，如图13A及图14A所示，初始锻坯23的扁平部被收容于凹状的上模轴颈加工部41a及第二上模51。此时，如图12A所示，臂相当部不会与下模臂加工部42c的底面接触，臂相当部的大部分被配置在下模臂加工部42c中的配重加工部42e内。

若使第一上模41进一步下降，则利用上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a形成闭合截面。在该状态下，若使第一上模41进一步下降而到达下死点，则上模轴颈加工部41a及下模轴颈加工部42a的内部的整个扁平部被压下。这样一来，初始锻坯23的扁平部被第一模具40压下，其结果，在轴颈相当部，截面积减少。伴随于此，多余的材料沿轴向流动而流入臂相当部，进行体积的分配。

在利用第一模具40开始压下后，优选在完成压下后，第二模具50的第二上模51及第二下模52使销相当部偏心。销相当部的重心沿销部的偏心方向(参照图1B的标注了阴影线的箭头)移动。并且，销相当部的偏心量与成品尺寸的偏心量相同。然而，销相当部的偏心量并不限定于此。销相当部的偏心量也可以比成品尺寸的偏心量小。该情况下，在精锻工序中，将销相当部的偏心量设为成品尺寸的偏心量。

在利用第一模具40完成压下后，使第一上模41及第二上模51上升，取出加工完的初始锻坯23(最终锻坯24)。在如此获得的最终锻坯24中，臂相当部的厚度与成品尺寸的厚度相同。

根据第二预成型工序，材料从销相当部及轴颈相当部向臂相当部流动。由此，能够沿轴向分配体积。而且，材料在臂加工部41c、42c的内部流动，臂相当部在凹状的底面侧变窄，在凹状的开口侧变宽。因此，可在臂相当部内适当分配体积。其结果，在后续工序的精锻工序中，能够抑制在臂部出现缺肉。另外，能够减少设于臂相当部的多余材料，能够提高材料利用率。另外，在臂部包含重部的情况下，能够抑制在重部出现缺肉。而且，通过使第二模具50的第二上模51及第二下模52独立地升降、以及使初始锻坯23的轴颈相当部先于销相当部被压下，从而使初始锻坯23难以在销相当部的偏心过程中弯曲。由此，由于分配了体积的初始锻坯23在第一模具40的规定位置处被压下，因此压下后的最终锻坯难以出现缺肉等，可获得精密形状的最终锻坯。

根据本实施方式的制造方法，通过前述的第一预成型工序及第二预成型工序，能够获得最终锻坯。因此，能够提高材料利用率。

而且，根据本实施方式的制造方法，通过第一预成型工序及第二预成型工序，能够促进体积沿轴向的分配。也就是说，能够使销相当部及轴颈相当部的截面积减少，并且能够使臂相当部的截面积增加。由于使用被造型出该锻造曲轴的大致形状的最终锻坯，因此即使在精锻工序中，也能够使毛刺的形成停留在最小限度。由此，能够提高材料利用率。

5.臂相当部内的体积分配

通过根据锻造曲轴(最终产品)的形状适当变更臂加工部41c、42c的形状，能够调整第二预成型工序对臂相当部内的体积分配。例如，只要变更臂加工部的开口宽度，或者将臂加工部设为倾斜面即可。

6.优选方式等

如前所述，在第二预成型工序中，当形成臂相当部时，上模轴颈加工部41a的上侧的部位作为限制材料沿轴向的流动的分隔物起作用。为了增大该作用，在凹状的上模轴颈加工部41a，减小开口宽度(Bj：参照图13A)非常重要。另一方面，若凹状的上模轴颈加工部的开口宽度Bj过小，则在后续工序中负荷变大。

因此，凹状的上模轴颈加工部的开口宽度Bj(mm)按照与锻造曲轴(最终产品)的轴颈部的直径Dj(mm)之比计优选为0.5～1.5。

在前述的第一预成型工序中，使用第三模具30压下钢坯的整周。在该压下时，变为利用上模轴颈加工部31a及下模轴颈加工部32a形成闭合截面的状态，且变为利用上模销加工部31b及下模销加工部32b形成闭合截面的状态。由此，能够防止毛刺的形成。也可以通过利用轴颈加工部局部压下轴颈相当部来防止毛刺的形成。另外，也可以通过利用销加工部局部压下销相当部来防止毛刺的形成。

此外，本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种变更，这一点自不必说。例如，即使锻造曲轴(例：四缸-四配重的锻造曲轴)包含不具有重部的长圆形的臂部，在制造该锻造曲轴的情况下，也能够应用上述实施方式的第一预成型工序、第二预成型工序及精锻工序。

工业实用性

本发明能够有效地用于往复式发动机中搭载的锻造曲轴的制造。

附图标记说明

11 锻造曲轴

22 钢坯

23 初始锻坯

23a 扁平部

24 最终锻坯

25 精锻件

30 第三模具

31 第三上模

31a 第三模具的上模轴颈加工部

31b 第三模具的上模销加工部

32 第三下模

32a 第三模具的下模轴颈加工部

32b 第三模具的下模销加工部

40 第一模具

41 第一上模

41a 第一模具的上模轴颈加工部

41b 第一模具的上模销加工部

41c 第一模具的上模臂加工部

42 第一下模

42a 第一模具的下模轴颈加工部

42b 第一模具的下模销加工部

42c 第一模具的下模臂加工部

42e 配重加工部

50 第二模具

51 第二上模

52 第二下模

A、A1～A8 曲柄臂部

J、J1～J5 轴颈部

P、P1～P4 销部

W、W1～W8 配重部

B 毛刺

Claims (3)

1.一种锻造曲轴的制造方法，所述锻造曲轴具有成为旋转中心的多个轴颈部、相对于所述轴颈部偏心的多个销部以及将所述轴颈部与所述销部相连的多个曲柄臂部，其中，

该制造方法包含：

从钢坯获得初始锻坯的第一预成型工序；

从所述初始锻坯获得最终锻坯的第二预成型工序；以及

通过至少一次模锻将所述最终锻坯成型为所述锻造曲轴的成品尺寸的精锻工序；

在所述第一预成型工序中，通过从与所述钢坯的轴向垂直的方向压下所述钢坯中的要成为所述销部的部位以及要成为所述轴颈部的部位，使各所述部位的截面积减少而形成多个扁平部，

在所述第二预成型工序中，包含使用一对第一模具以所述扁平部的宽度方向为压下方向把要成为所述多个轴颈部的部位压下的工序、以及在利用所述第一模具开始压下后使用第二模具以所述扁平部的宽度方向为偏心方向使要成为所述多个销部的部位偏心的工序，

所述最终锻坯中，要成为所述多个曲柄臂部的部位的厚度与成品尺寸的厚度相同。

2.如权利要求1所述的锻造曲轴的制造方法，其中，

在所述第二预成型工序中，在利用所述一对第一模具完成了压下后，利用所述第二模具使要成为所述多个销部的部位开始偏心。

3.如权利要求1或2所述的锻造曲轴的制造方法，其中，

要成为所述销部的部位的偏心量与成品尺寸的偏心量相同或者比成品尺寸的偏心量小。

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