[發明專利]三汽缸發動機用鍛造曲軸的精鍛用坯料的成形裝置和使用該成形裝置的三汽缸發動機用鍛造曲軸的制造方法

有效

• 申請號: 201580010490.6
• 申請日: 2015-02-18
• 公開（公告）號: CN106061646B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 大久保潤一;田村憲司;吉田邦裕
• 申請（專利權）人: 新日鐵住金株式會社
• 主分類號: B21K1/08
• 分類號: B21K1/08;B21J5/08
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,張會華

技術領域

本發明涉及一種利用熱鍛制造三汽缸發動機用的曲軸(以下，也稱作“鍛造曲軸”)的技術。特別是，涉及在該鍛造曲軸的制造過程中，用于成形向用于造形鍛造曲軸的最終形狀的精鍛提供的精鍛用坯料的成形裝置和包括使用了該成形裝置的預成形工序的三汽缸發動機用鍛造曲軸的制造方法。

背景技術

在以轎車為首的機動二輪車、農業機械等的發動機中，為了將活塞的往復運動轉換為旋轉運動并輸出動力而需要曲軸。曲軸大致區分為利用鍛造制造的曲軸和利用鑄造制造的曲軸，但是較多使用強度和剛度優異的前者的鍛造曲軸。近年來，為了提高燃油效率和應對排氣限制，加速發動機排氣量的小型化，三汽缸發動機引起了關注。

通常，三汽缸發動機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，依次經過預成形、模鍛、模鍛切邊以及整形各工序而制造。預成形工序包括輥軋成形和彎曲鍛造各工序，模鍛工序包括粗鍛和精鍛各工序。

圖1是用于對以往的通常的三汽缸發動機用鍛造曲軸的制造工序進行說明的示意圖。圖1所例示的曲軸1搭載于三汽缸發動機，包括四個軸頸部J1～軸頸部J4、三個銷部P1～銷部P3、前端部Fr、法蘭部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～臂部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－四平衡配重的曲軸。由于與中央的第2銷部P2相連的第3臂部A3和第4臂部A4不具有平衡配重，因此，第3臂部A3和第4臂部A4為橢圓形的形狀。以下，在分別統稱軸頸部J1～軸頸部J4、銷部P1～銷部P3以及臂部A1～臂部A6時，其附圖標記記為：軸頸部為“J”，銷部為“P”，臂部為“A”。另外，在將具有平衡配重的臂部與不具有平衡配重的臂部相區別的情況下，也將具有平衡配重的臂部稱為帶有配重的臂部。另一方面，也將不具有平衡配重的臂部稱為沒有配重的臂部或橢圓形臂部。

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，在利用加熱爐對圖1的(a)所示的、預先已切割為預定長度的鋼坯2進行加熱之后，進行輥軋成形。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，使成為進一步的中間坯料的彎曲坯件104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進行鍛壓，使被造形成曲軸(最終鍛造產品)的大致的形狀的粗鍛件105成形(參照圖1的(d))。然后，在精鍛工序中，被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進行鍛壓，使被造形成與曲軸一致的形狀的精鍛件106成形(參照圖1的(e))。在進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分型面之間流出。因此，粗鍛件105和精鍛件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，從上下利用模具對由精鍛而獲得的帶有飛邊106a的精鍛件106進行保持，并且利用刀具類模具將飛邊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、法蘭部Fl等這樣的軸部，根據情況為臂部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。

另外，在需要調整銷部P的配置角度的情況下，在模鍛切邊工序之后，追加扭轉工序。

另外，在這樣的制造方法中，由于大量產生無法成為產品的不需要的飛邊，因此成品率降低是不可否認的。因此，以往，在制造鍛造曲軸的基礎上，盡量抑制飛邊的產生、實現成品率的提高的事情成為至上的課題。作為應對該課題的現有技術具有下述的技術。