[發(fā)明專利]三汽缸發(fā)動機(jī)用鍛造曲軸的精鍛用坯料的成形裝置及制造三汽缸發(fā)動機(jī)用鍛造曲軸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380065392.3
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN104884185B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大久保潤一;田村憲司;吉田邦裕;福安富彥;谷元伸孝;松井禎
• 申請（專利權(quán)）人: 新日鐵住金株式會社
• 主分類號: B21K1/08
• 分類號: B21K1/08;F16C3/08
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用熱鍛造制造三汽缸發(fā)動機(jī)用的曲軸(以下，也稱作“鍛造曲軸”)的技術(shù)。特別是涉及在該鍛造曲軸的制造過程中供成形供造形鍛造曲軸的最終形狀的精鍛用的精鍛用坯料的成形裝置、以及包括使用了該成形裝置的預(yù)成形工序的三汽缸發(fā)動機(jī)用鍛造曲軸的制造方法。

背景技術(shù)

在以轎車為首的機(jī)動二輪車、農(nóng)業(yè)機(jī)械等的發(fā)動機(jī)中，為了將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動并取出動力而需要曲軸。曲軸大致區(qū)分為利用鍛造制造的曲軸和利用鑄造制造的曲軸，但是大量使用強(qiáng)度和剛性優(yōu)異的前者的鍛造曲軸。近年來，為了提高燃油效率和應(yīng)對排氣限制，發(fā)動機(jī)排氣量的規(guī)模縮小化加速，三汽缸發(fā)動機(jī)引起了關(guān)注。

通常，三汽缸發(fā)動機(jī)用的鍛造曲軸以截面呈圓形或方形且在整個長度上截面積恒定的鋼坯為原材料，依次經(jīng)過預(yù)成形、模鍛、模鍛切邊以及整形各工序而制造。預(yù)成形工序包括輥軋成形和彎曲鍛造(也通稱作“壓扁”)的各工序，模鍛工序包括粗鍛和精鍛的各工序。

圖1是用于對以往的通常的三汽缸發(fā)動機(jī)用鍛造曲軸的制造工序進(jìn)行說明的示意圖。圖1所例示的曲軸1搭載于三汽缸發(fā)動機(jī)，包括四個軸頸部J1～J4、三個銷部P1～P3、前端部Fr、凸緣部Fl以及分別將軸頸部J1～軸頸部J4和銷部P1～銷部P3相連的六個曲臂部(以下，也簡稱為“臂部”)A1～A6，該曲軸1是在六個臂部A1～A6中的、與兩端的第1銷部P1、第3銷部P3相連的第1臂部A1、第2臂部A2以及第5臂部A5、第6臂部A6上具有平衡配重的三汽缸－四個配重的曲軸。以下，在分別統(tǒng)稱軸頸部J1～軸頸部J4、銷部P1～銷部P3以及臂部A1～臂部A6時，其附圖標(biāo)記記為：軸頸部為“J”，銷部為“P”，臂部為“A”。

在圖1所示的制造方法中，如以下那樣制造鍛造曲軸1。首先，在利用感應(yīng)加熱爐、氣體氣氛加熱爐對預(yù)先已切割為預(yù)定長度的圖1的(a)所示的鋼坯2進(jìn)行加熱之后，進(jìn)行輥軋成形。在輥軋成形工序中，利用例如孔型輥軋制鋼坯2而使鋼坯2縮徑并且將其體積分配在長度方向上，從而使成為中間坯料的輥軋坯件103成形(參照圖1的(b))。接下來，在彎曲鍛造工序中，對利用輥軋成形而獲得的輥軋坯件103從與長度方向成直角的方向局部沖壓下壓而將該輥軋坯件103的體積分配，使成為中間坯料的彎曲坯件104進(jìn)一步成形(參照圖1的(c))。

接下來，在粗鍛工序中，使用上下一對模具對通過彎曲鍛造而獲得的彎曲坯件104進(jìn)行鍛壓，使被造形成曲軸(最終鍛造產(chǎn)品)的大致的形狀的鍛造件105成形(參照圖1的(d))。而且，在精鍛工序中，提供通過粗鍛而獲得的粗鍛件105，使用上下一對模具對粗鍛件105進(jìn)行鍛壓，使被造形成與曲軸一致的形狀的鍛造件106成形(參照圖1的(e))。在進(jìn)行這些粗鍛和精鍛時，剩余材料作為飛邊自互相相對的模具的模具分割面之間流出。因此，粗鍛件105、精鍛件106在已被造形的曲軸的周圍分別帶有較大的飛邊105a、106a。

在模鍛切邊工序中，從上下利用模具將通過精鍛而獲得的帶有飛邊106a的精鍛件106進(jìn)行保持，并且利用刀具類模將飛邊106a沖切去除。由此，如圖1的(f)所示，獲得鍛造曲軸1。在整形工序中，對去除了飛邊的鍛造曲軸1的重要部位、例如軸頸部J、銷部P、前端部Fr、凸緣部Fl等這樣的軸部自上下利用模具略微沖壓、根據(jù)情況對臂部A自上下利用模具略微沖壓，而矯正為期望的尺寸形狀。如此，制造鍛造曲軸1。

圖1所示的制造工序并不限定于例示的三汽缸－四個配重的曲軸，即使是在全部六個臂部A上都具有平衡配重的三汽缸－六個配重的曲軸，制造工序也相同。另外，在需要調(diào)整銷部的配置角度的情況下，在模鍛切邊工序之后，可增加扭轉(zhuǎn)工序。

另外，在這樣的制造方法中，由于大量產(chǎn)生無法成為產(chǎn)品的不需要的飛邊，因此成品率降低是不可否認(rèn)的。因此，以往，在制造鍛造曲軸的基礎(chǔ)上，盡量抑制飛邊的產(chǎn)生、實現(xiàn)成品率的提高的事情成為至上的問題。作為應(yīng)對該問題的現(xiàn)有技術(shù)有下述的技術(shù)。

例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開有如下的制造曲軸的技術(shù)：相當(dāng)于曲軸的軸頸部和銷部的部分分別以縮頸而得的帶有階梯的圓棒作為坯料，分別用沖模把持中間隔有相當(dāng)于銷部的部分的一對相當(dāng)于軸頸部的部分，自該狀態(tài)，通過使兩沖模在軸向上靠近而對圓棒坯料施加壓縮變形、并且在與軸向成直角的方向上將沖頭向相當(dāng)于銷部的部分按壓而使相當(dāng)于銷部的部分偏心、跨越全部的曲柄行程地依次重復(fù)上述動作，從而造形成軸頸部和銷部，臂部也相應(yīng)地進(jìn)行造形。