[发明专利]三汽缸发动机用锻造曲轴的精锻用坯料的成形装置及制造三汽缸发动机用锻造曲轴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用热锻造制造三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供成形供造形锻造曲轴的最终形状的精锻用的精锻用坯料的成形装置、以及包括使用了该成形装置的预成形工序的三汽缸发动机用锻造曲轴的制造方法。

背景技术

在以轿车为首的机动二轮车、农业机械等的发动机中，为了将活塞的往复运动转换为旋转运动并取出动力而需要曲轴。曲轴大致区分为利用锻造制造的曲轴和利用铸造制造的曲轴，但是大量使用强度和刚性优异的前者的锻造曲轴。近年来，为了提高燃油效率和应对排气限制，发动机排气量的规模缩小化加速，三汽缸发动机引起了关注。

通常，三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(也通称作“压扁”)的各工序，模锻工序包括粗锻和精锻的各工序。

图1是用于对以往的通常的三汽缸发动机用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1搭载于三汽缸发动机，包括四个轴颈部J1～J4、三个销部P1～P3、前端部Fr、凸缘部Fl以及分别将轴颈部J1～轴颈部J4和销部P1～销部P3相连的六个曲臂部(以下，也简称为“臂部”)A1～A6，该曲轴1是在六个臂部A1～A6中的、与两端的第1销部P1、第3销部P3相连的第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－四个配重的曲轴。以下，在分别统称轴颈部J1～轴颈部J4、销部P1～销部P3以及臂部A1～臂部A6时，其附图标记记为：轴颈部为“J”，销部为“P”，臂部为“A”。

在图1所示的制造方法中，如以下那样制造锻造曲轴1。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的(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的(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，使成为中间坯料的弯曲坯件104进一步成形(参照图1的(c))。

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的(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的(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。

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的(f)所示，获得锻造曲轴1。在整形工序中，对去除了飞边的锻造曲轴1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1。

图1所示的制造工序并不限定于例示的三汽缸－四个配重的曲轴，即使是在全部六个臂部A上都具有平衡配重的三汽缸－六个配重的曲轴，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。

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。

例如，在专利文献1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。