JP3486101B2 - クランクシャフトの成形及び製造方法 - Google Patents
クランクシャフトの成形及び製造方法Info
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- B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
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- F16C3/08—Crankshafts made in one piece
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- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、加工工程数を減
らすことによって加工コストの削減を図り、且つ加工時
間を短縮することを可能としたクランクシャフトの成形
及び製造方法に関する。
らすことによって加工コストの削減を図り、且つ加工時
間を短縮することを可能としたクランクシャフトの成形
及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車部品であるクランクシャフ
トは、所定の長さに切断された円柱状の鋼材に対して鍛
造成形を行った後、切削加工工程を経て製造される。
トは、所定の長さに切断された円柱状の鋼材に対して鍛
造成形を行った後、切削加工工程を経て製造される。
【０００３】この従来技術に係るクランクシャフトの製
造工程について、クランクシャフトを構成する軸及びク
ランクピン（軸部と記す）に対する加工に着目して以下
に概略説明する。
造工程について、クランクシャフトを構成する軸及びク
ランクピン（軸部と記す）に対する加工に着目して以下
に概略説明する。
【０００４】まず、加熱され、赤化した鋼材に対して、
潰し加工から粗（予備）加工を経て仕上げ加工が行われ
る。仕上げ加工では、図４Ａに示すように、上型１ａと
下型１ｂとを用いた鍛造成形によって第１中間成形品７
ａが得られる。前記上型１ａ及び下型１ｂは、加工の
際、これらが最も接近したときにこれらの間に直径φＤ
の略円柱状の空間を形成する凹部３ａ、３ｂと、間隔Ｌ
ａを隔てて対向する前記凹部３ａ、３ｂの両側の平面部
５ａ、５ｂとを有する。この仕上げ加工によって得られ
る第１中間成形品７ａは、前記凹部３ａ、３ｂに対応す
る直径φＤの円柱部９と、前記平面部５ａ、５ｂに対応
するバリ部１１とを有する。前記バリ部１１の厚さはＬ
ａである。この場合、直径φＤは、クランクシャフトの
軸部の直径φｄに所定の取り代ａを加えた値である。即
ち、φＤ＝φｄ＋２×ａである。このように敢えて第１
中間成形品７ａを成形する理由は、成形時に肉の流動性
が得られるほどに十分な鋼材を加工して成形品の内部が
疎にならないようにするためである。
潰し加工から粗（予備）加工を経て仕上げ加工が行われ
る。仕上げ加工では、図４Ａに示すように、上型１ａと
下型１ｂとを用いた鍛造成形によって第１中間成形品７
ａが得られる。前記上型１ａ及び下型１ｂは、加工の
際、これらが最も接近したときにこれらの間に直径φＤ
の略円柱状の空間を形成する凹部３ａ、３ｂと、間隔Ｌ
ａを隔てて対向する前記凹部３ａ、３ｂの両側の平面部
５ａ、５ｂとを有する。この仕上げ加工によって得られ
る第１中間成形品７ａは、前記凹部３ａ、３ｂに対応す
る直径φＤの円柱部９と、前記平面部５ａ、５ｂに対応
するバリ部１１とを有する。前記バリ部１１の厚さはＬ
ａである。この場合、直径φＤは、クランクシャフトの
軸部の直径φｄに所定の取り代ａを加えた値である。即
ち、φＤ＝φｄ＋２×ａである。このように敢えて第１
中間成形品７ａを成形する理由は、成形時に肉の流動性
が得られるほどに十分な鋼材を加工して成形品の内部が
疎にならないようにするためである。
【０００５】続いて、トリミング加工が行われる。この
トリミング加工では、図４Ｂに示すように、ダイス１３
ａに載せられた第１中間成形品７ａからポンチ１３ｂに
よって円柱部９を打ち抜いて第２中間成形品７ｂが得ら
れる。ここで、ダイス１３ａに設けられた穴１５の幅寸
法は、前記直径φＤに所定の取り代ｂを加えた値、即
ち、Ｄ＋２×ｂである。このトリミング加工によって得
られる第２中間成形品７ｂは、図４Ｃに示すように、前
記円柱部９に前記取り代ｂに対応したバリ高（同じく、
ｂ）のバリ部１１が残された形状となる。
トリミング加工では、図４Ｂに示すように、ダイス１３
ａに載せられた第１中間成形品７ａからポンチ１３ｂに
よって円柱部９を打ち抜いて第２中間成形品７ｂが得ら
れる。ここで、ダイス１３ａに設けられた穴１５の幅寸
法は、前記直径φＤに所定の取り代ｂを加えた値、即
ち、Ｄ＋２×ｂである。このトリミング加工によって得
られる第２中間成形品７ｂは、図４Ｃに示すように、前
記円柱部９に前記取り代ｂに対応したバリ高（同じく、
ｂ）のバリ部１１が残された形状となる。
【０００６】次いで、第２中間成形品７ｂに対してリス
トライクが行われ、前記各加工を行う際に生じた軸の曲
がりが矯正される。
トライクが行われ、前記各加工を行う際に生じた軸の曲
がりが矯正される。
【０００７】次に、切削加工（レース加工）が行われて
前記バリ高ｂ及び取り代ａの一部が除去された第３中間
成形品（図示せず）が得られる。続いて、軟窒化処理
（タフトライド処理）または局部的高周波熱処理が施さ
れた後、仕上げ研磨加工が行われ、前記取り代ａの残り
の部分が除去されて直径φｄの軸部を有するクランクシ
ャフトが得られる。
前記バリ高ｂ及び取り代ａの一部が除去された第３中間
成形品（図示せず）が得られる。続いて、軟窒化処理
（タフトライド処理）または局部的高周波熱処理が施さ
れた後、仕上げ研磨加工が行われ、前記取り代ａの残り
の部分が除去されて直径φｄの軸部を有するクランクシ
ャフトが得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の仕上
げ加工においては、上型１ａと下型１ｂとが突き当てし
ていない、即ち、前記上型１ａと前記下型１ｂとの間に
間隔Ｌａが存在するために、第１中間成形品７ａの厚み
にばらつきが生じたり、前記上型１ａと下型１ｂとの位
置ずれに基づいて、前記第１中間成形品７ａの前記上型
１ａに対応する部分と前記下型１ｂに対応する部分との
間にずれが生じるおそれがある。
げ加工においては、上型１ａと下型１ｂとが突き当てし
ていない、即ち、前記上型１ａと前記下型１ｂとの間に
間隔Ｌａが存在するために、第１中間成形品７ａの厚み
にばらつきが生じたり、前記上型１ａと下型１ｂとの位
置ずれに基づいて、前記第１中間成形品７ａの前記上型
１ａに対応する部分と前記下型１ｂに対応する部分との
間にずれが生じるおそれがある。
【０００９】また、前記仕上げ加工を行う際、鋼材は加
熱されて赤化しており、しかも、加工に伴う前記鋼材の
変形量も多い。さらに、この鋼材は重量が大きいととも
に軸線方向に長い円柱状であるため、前記加工の際に該
鋼材が前記上型１ａ及び下型１ｂに食い込んでしまい、
この鋼材を上型１ａ及び下型１ｂから取り外す作業（イ
ジェクト作業）には大きな力を要する。そして、このイ
ジェクト作業時に前記鋼材に加えられる力によって軸線
が曲がる等の変形が生じる。即ち、第１中間成形品７ａ
の円柱部９においてその軸線に曲がりが生じている可能
性がある。さらに、トリミング加工を行う際、前記円柱
部９には大きな剪断力が加わるため、この剪断力によっ
ても円柱部９の軸線に曲がりが生じるおそれがある。
熱されて赤化しており、しかも、加工に伴う前記鋼材の
変形量も多い。さらに、この鋼材は重量が大きいととも
に軸線方向に長い円柱状であるため、前記加工の際に該
鋼材が前記上型１ａ及び下型１ｂに食い込んでしまい、
この鋼材を上型１ａ及び下型１ｂから取り外す作業（イ
ジェクト作業）には大きな力を要する。そして、このイ
ジェクト作業時に前記鋼材に加えられる力によって軸線
が曲がる等の変形が生じる。即ち、第１中間成形品７ａ
の円柱部９においてその軸線に曲がりが生じている可能
性がある。さらに、トリミング加工を行う際、前記円柱
部９には大きな剪断力が加わるため、この剪断力によっ
ても円柱部９の軸線に曲がりが生じるおそれがある。
【００１０】このような変形は、リストライクを行って
もスプリングバック等が生じてしまうため、完全に矯正
することができない。即ち、断面が真円で且つ軸線に曲
がりが生じていない円柱部９を有する第３中間成形品を
得るには、円柱部９に生じている前記ずれ及び軸線の曲
がりを考慮して前記円柱部９に予め取り代ａを大きく設
けておき、該取り代ａを切削加工によって取り除く必要
がある。
もスプリングバック等が生じてしまうため、完全に矯正
することができない。即ち、断面が真円で且つ軸線に曲
がりが生じていない円柱部９を有する第３中間成形品を
得るには、円柱部９に生じている前記ずれ及び軸線の曲
がりを考慮して前記円柱部９に予め取り代ａを大きく設
けておき、該取り代ａを切削加工によって取り除く必要
がある。
【００１１】また、第２中間成形品７ｂには所定のバリ
高ｂのバリ部１１が残されているため、このバリ部１１
を取り除くためにも切削加工を行う必要がある。
高ｂのバリ部１１が残されているため、このバリ部１１
を取り除くためにも切削加工を行う必要がある。
【００１２】このように、従来技術に係るクランクシャ
フトの製造工程においては、大きく設けられた取り代ａ
及びバリ部１１を切削加工によって取り除く必要がある
ため、クランクシャフトの製造コスト及び加工時間が増
大するという不都合がある。
フトの製造工程においては、大きく設けられた取り代ａ
及びバリ部１１を切削加工によって取り除く必要がある
ため、クランクシャフトの製造コスト及び加工時間が増
大するという不都合がある。
【００１３】この発明は、これらの不都合を解消するた
めのクランクシャフトの成形及び製造方法に関し、加工
工程数を減らしてクランクシャフトの製造コストの削減
及び製造時間の短縮を図ることが可能なクランクシャフ
トの成形及び製造方法を提供することを目的とする。
めのクランクシャフトの成形及び製造方法に関し、加工
工程数を減らしてクランクシャフトの製造コストの削減
及び製造時間の短縮を図ることが可能なクランクシャフ
トの成形及び製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明は、所定の長さ
に切断された円柱状の鋼材に対して潰し加工から粗加工
を経て仕上げ加工を行い、次いでトリミング加工並びに
サイジング加工を行ってクランクシャフトを成形するク
ランクシャフトの成形方法であって、前記仕上げ加工で
は、クランクシャフトの軸部に対応する部分は、その断
面形状が所定の直径の円形状に対して厚さ方向に加肉部
が結合された長円形状となるとともに、幅方向にバリ部
を有する形状となるように成形され、前記トリミング加
工では、前記バリ部が結合された断面長円形状の軸部に
対応する部分から前記バリ部とともに幅方向の一部が削
肉除去され、前記サイジング加工では、前記加肉部から
前記削肉除去された部分に対して塑性流動を生じさせ、
前記軸部に対応する部分が前記所定の直径の断面円形状
となるように成形されることを特徴とする。
に切断された円柱状の鋼材に対して潰し加工から粗加工
を経て仕上げ加工を行い、次いでトリミング加工並びに
サイジング加工を行ってクランクシャフトを成形するク
ランクシャフトの成形方法であって、前記仕上げ加工で
は、クランクシャフトの軸部に対応する部分は、その断
面形状が所定の直径の円形状に対して厚さ方向に加肉部
が結合された長円形状となるとともに、幅方向にバリ部
を有する形状となるように成形され、前記トリミング加
工では、前記バリ部が結合された断面長円形状の軸部に
対応する部分から前記バリ部とともに幅方向の一部が削
肉除去され、前記サイジング加工では、前記加肉部から
前記削肉除去された部分に対して塑性流動を生じさせ、
前記軸部に対応する部分が前記所定の直径の断面円形状
となるように成形されることを特徴とする。
【００１５】また、この発明は、所定の長さに切断され
た円柱状の鋼材に対して潰し加工、粗加工及び仕上げ加
工等の鍛造加工を行い、クランクシャフトの軸部に対応
する部分の断面形状が、所定の取り代が付加された所定
の直径の円形状に対して厚さ方向に加肉部が結合された
長円形状となるとともに、幅方向にバリ部を有するクラ
ンクシャフトの第１中間成形品を得る第１の鍛造加工工
程と、前記第１中間成形品からバリ部とともに前記軸部
に対応する部分の幅方向の一部を削肉除去してクランク
シャフトの第２中間成形品を得る打ち抜き加工工程と、
前記第２中間成形品におけるクランクシャフトの軸部に
対応する部分に対して鍛造加工を行って前記加肉部から
前記削肉除去された部分に対して塑性流動を生じさせ、
前記軸部に対応する部分を前記所定の直径の断面円形状
に成形してクランクシャフトの第３中間成形品を得る第
２の鍛造加工工程と、前記第３中間成形品の軸部に対応
する部分に対して研磨加工を行って前記取り代を除去
し、断面円形状の軸部を有するクランクシャフトを得る
研磨加工工程と、を含むことを特徴とする。
た円柱状の鋼材に対して潰し加工、粗加工及び仕上げ加
工等の鍛造加工を行い、クランクシャフトの軸部に対応
する部分の断面形状が、所定の取り代が付加された所定
の直径の円形状に対して厚さ方向に加肉部が結合された
長円形状となるとともに、幅方向にバリ部を有するクラ
ンクシャフトの第１中間成形品を得る第１の鍛造加工工
程と、前記第１中間成形品からバリ部とともに前記軸部
に対応する部分の幅方向の一部を削肉除去してクランク
シャフトの第２中間成形品を得る打ち抜き加工工程と、
前記第２中間成形品におけるクランクシャフトの軸部に
対応する部分に対して鍛造加工を行って前記加肉部から
前記削肉除去された部分に対して塑性流動を生じさせ、
前記軸部に対応する部分を前記所定の直径の断面円形状
に成形してクランクシャフトの第３中間成形品を得る第
２の鍛造加工工程と、前記第３中間成形品の軸部に対応
する部分に対して研磨加工を行って前記取り代を除去
し、断面円形状の軸部を有するクランクシャフトを得る
研磨加工工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】この場合、軸線に曲がりが生じておらず、
バリ部が残されていない断面円形状の軸部を切削加工を
行うことなく得ることができるため、加工工程数を減ら
すことができ、これによって、加工コストの削減及び加
工時間の短縮を図ることが可能となる。
バリ部が残されていない断面円形状の軸部を切削加工を
行うことなく得ることができるため、加工工程数を減ら
すことができ、これによって、加工コストの削減及び加
工時間の短縮を図ることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について、
添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１８】まず、本実施の形態が適用されるクランク
シャフトについて説明する。
シャフトについて説明する。
【００１９】図１に示すように、クランクシャフト２０
は、軸２２に沿って設けられた複数のクランク部２４を
有する。このクランク部２４は、一組のアーム２６と、
このアーム２６に挟まれたクランクピン２８とから構成
される。このクランクピン２８は、図示しないコンロッ
ド（コネクティングロッド）と摺動自在に連結されるた
め、断面が円形状に形成される。また、軸２２は、図示
しない軸受け部材に回転自在に支持されるため、前記ク
ランクピン２８と同様に断面が円形状に形成される。こ
こで、理解を容易にするため、前記軸２２と前記クラン
クピン２８の直径を共にφｄとし、また、前記軸２２と
前記クランクピン２８を単に軸部２２、２８と記す。
は、軸２２に沿って設けられた複数のクランク部２４を
有する。このクランク部２４は、一組のアーム２６と、
このアーム２６に挟まれたクランクピン２８とから構成
される。このクランクピン２８は、図示しないコンロッ
ド（コネクティングロッド）と摺動自在に連結されるた
め、断面が円形状に形成される。また、軸２２は、図示
しない軸受け部材に回転自在に支持されるため、前記ク
ランクピン２８と同様に断面が円形状に形成される。こ
こで、理解を容易にするため、前記軸２２と前記クラン
クピン２８の直径を共にφｄとし、また、前記軸２２と
前記クランクピン２８を単に軸部２２、２８と記す。
【００２０】次に、本実施の形態について、主にクラン
クシャフト２０の軸２２及びクランクピン２８（軸部２
２、２８）が成形される工程に着目して説明する。
クシャフト２０の軸２２及びクランクピン２８（軸部２
２、２８）が成形される工程に着目して説明する。
【００２１】まず、図２Ａ及び図３Ａに示す所定の長さ
に切断された円柱状の鋼材３０を加熱し、加熱され赤化
した状態の該鋼材３０に対して潰し加工から粗（予備）
加工を経て仕上げ加工が行われる（第１の鍛造加工工
程）。この仕上げ加工で用いられる型３２を構成する上
型３２ａ及び下型３２ｂは、図３Ｂに示すように、加工
の際、前記上型３２ａと下型３２ｂとが最も接近すると
きにこれらの間にクランクシャフト２０（図３Ｂに示す
例では、軸部２２、２８）に対応する空間を有した凹部
３４ａ、３４ｂを備える。この凹部３４ａ、３４ｂは、
具体的には、図３Ｂ中の横方向（幅方向）の寸法（幅寸
法）がφＤで、縦方向（厚さ方向）の寸法（厚さ寸法）
が前記幅寸法φＤに所定の長さｃを上下にそれぞれ加え
たφＤ＋２×ｃである断面長円形状の空間を形成する。
前記凹部３４ａ、３４ｂの両側には、間隔Ｌａを隔てて
対向する平面部３６ａ、３６ｂが設けられている。
に切断された円柱状の鋼材３０を加熱し、加熱され赤化
した状態の該鋼材３０に対して潰し加工から粗（予備）
加工を経て仕上げ加工が行われる（第１の鍛造加工工
程）。この仕上げ加工で用いられる型３２を構成する上
型３２ａ及び下型３２ｂは、図３Ｂに示すように、加工
の際、前記上型３２ａと下型３２ｂとが最も接近すると
きにこれらの間にクランクシャフト２０（図３Ｂに示す
例では、軸部２２、２８）に対応する空間を有した凹部
３４ａ、３４ｂを備える。この凹部３４ａ、３４ｂは、
具体的には、図３Ｂ中の横方向（幅方向）の寸法（幅寸
法）がφＤで、縦方向（厚さ方向）の寸法（厚さ寸法）
が前記幅寸法φＤに所定の長さｃを上下にそれぞれ加え
たφＤ＋２×ｃである断面長円形状の空間を形成する。
前記凹部３４ａ、３４ｂの両側には、間隔Ｌａを隔てて
対向する平面部３６ａ、３６ｂが設けられている。
【００２２】前記上型３２ａ及び下型３２ｂを用いた鍛
造加工である仕上げ加工によって、クランクシャフト２
０の第１中間成形品（クランクシャフト２０ａと記す）
が得られる。このクランクシャフト２０ａは、図２Ｂに
示すように、前記上型３２ａ及び下型３２ｂの平面部３
６ａ、３６ｂ（図３Ｂ参照）によって成形されるバリ部
３８ｂを有する。一方、クランクシャフト２０ａの軸部
２２、２８に対応する部分（軸部２２ａ、２８ａと記
す）は、図３Ｂに示すように、幅寸法がφＤで厚さ寸法
がφＤ＋２×ｃの断面長円形状に形成される。即ち、こ
の軸部２２ａ、２８ａの断面は、直径φＤの円の上下に
該軸部２２ａ、２８ａの軸線に直交する方向における厚
さの最大値がｃである加肉部３８ｃが結合された形状と
なる。また、前記直径φＤは、クランクピン２８の直径
φｄ（図１参照）に所定の取り代ｅを加えた値である。
即ち、φＤ＝φｄ＋２×ｅである。
造加工である仕上げ加工によって、クランクシャフト２
０の第１中間成形品（クランクシャフト２０ａと記す）
が得られる。このクランクシャフト２０ａは、図２Ｂに
示すように、前記上型３２ａ及び下型３２ｂの平面部３
６ａ、３６ｂ（図３Ｂ参照）によって成形されるバリ部
３８ｂを有する。一方、クランクシャフト２０ａの軸部
２２、２８に対応する部分（軸部２２ａ、２８ａと記
す）は、図３Ｂに示すように、幅寸法がφＤで厚さ寸法
がφＤ＋２×ｃの断面長円形状に形成される。即ち、こ
の軸部２２ａ、２８ａの断面は、直径φＤの円の上下に
該軸部２２ａ、２８ａの軸線に直交する方向における厚
さの最大値がｃである加肉部３８ｃが結合された形状と
なる。また、前記直径φＤは、クランクピン２８の直径
φｄ（図１参照）に所定の取り代ｅを加えた値である。
即ち、φＤ＝φｄ＋２×ｅである。
【００２３】続いて、前記クランクシャフト２０ａに対
してトリミング加工が行われる（打ち抜き加工工程）。
このトリミング加工で用いられる治具４０は、図３Ｃに
示すように、ダイス４０ａと、ポンチ４０ｂとで構成さ
れている。前記ダイス４０ａには、軸部２２ａ、２８ａ
に対応した穴４２が設けられている。この穴４２の幅寸
法は、前記軸部２２ａ、２８ａの幅寸法φＤより左右に
それぞれ所定の長さｆ短くなるように設定されている。
つまり、前記穴４２の幅寸法はＤ−２×ｆである。
してトリミング加工が行われる（打ち抜き加工工程）。
このトリミング加工で用いられる治具４０は、図３Ｃに
示すように、ダイス４０ａと、ポンチ４０ｂとで構成さ
れている。前記ダイス４０ａには、軸部２２ａ、２８ａ
に対応した穴４２が設けられている。この穴４２の幅寸
法は、前記軸部２２ａ、２８ａの幅寸法φＤより左右に
それぞれ所定の長さｆ短くなるように設定されている。
つまり、前記穴４２の幅寸法はＤ−２×ｆである。
【００２４】前記治具４０のダイス４０ａとポンチ４０
ｂとによるトリミング加工によってクランクシャフト２
０ａからバリ部３８ｂが切り離され、図２Ｃに示すクラ
ンクシャフト２０の第２中間成形品（クランクシャフト
２０ｂと記す）が得られる。クランクシャフト２０ｂの
軸部２２、２８に対応する部分（軸部２２ｂ、２８ｂと
記す）の幅寸法は、図３Ｃに示すように、Ｄ−２×ｆと
なる。即ち、軸部２２ｂ、２８ｂの断面は、直径φＤの
円の上下に加肉部３８ｃが結合され、左右から図３Ｃ中
の横方向（幅方向）に直交する面を介して厚さの最大値
がｆの削肉部３８ｄが切り落とされた（削肉除去され
た）形状となる。図３Ｃにおけるこの削肉部３８ｄの断
面積は、前記加肉部３８ｃの断面積とほぼ同じとなるよ
うに設定される。
ｂとによるトリミング加工によってクランクシャフト２
０ａからバリ部３８ｂが切り離され、図２Ｃに示すクラ
ンクシャフト２０の第２中間成形品（クランクシャフト
２０ｂと記す）が得られる。クランクシャフト２０ｂの
軸部２２、２８に対応する部分（軸部２２ｂ、２８ｂと
記す）の幅寸法は、図３Ｃに示すように、Ｄ−２×ｆと
なる。即ち、軸部２２ｂ、２８ｂの断面は、直径φＤの
円の上下に加肉部３８ｃが結合され、左右から図３Ｃ中
の横方向（幅方向）に直交する面を介して厚さの最大値
がｆの削肉部３８ｄが切り落とされた（削肉除去され
た）形状となる。図３Ｃにおけるこの削肉部３８ｄの断
面積は、前記加肉部３８ｃの断面積とほぼ同じとなるよ
うに設定される。
【００２５】続いて、サイジング加工が行われる（第２
の鍛造加工工程）。このサイジング加工で用いられる型
４４を構成する上型４４ａ及び下型４４ｂは、図３Ｄに
示すように、加工の際、前記上型４４ａと下型４４ｂと
が当接するときにこれらの間にクランクシャフト２０
（図３Ｄに示す例では、軸部２２、２８）に対応する空
間を有した凹部４６ａ、４６ｂを備える。この凹部４６
ａ、４６ｂは、具体的には、直径がφＤの断面円形状の
空間を形成する。
の鍛造加工工程）。このサイジング加工で用いられる型
４４を構成する上型４４ａ及び下型４４ｂは、図３Ｄに
示すように、加工の際、前記上型４４ａと下型４４ｂと
が当接するときにこれらの間にクランクシャフト２０
（図３Ｄに示す例では、軸部２２、２８）に対応する空
間を有した凹部４６ａ、４６ｂを備える。この凹部４６
ａ、４６ｂは、具体的には、直径がφＤの断面円形状の
空間を形成する。
【００２６】前記上型４４ａ及び下型４４ｂを用いた鍛
造加工であるサイジング加工によって、図２Ｄに示すク
ランクシャフト２０の第３中間成形品（クランクシャフ
ト２０ｃと記す）が得られる。このクランクシャフト２
０ｃの軸部２２、２８に対応する部分（軸部２２ｃ、２
８ｃと記す）は、図３Ｄに示すように、直径φＤの断面
円形状に成形される。即ち、このサイジング加工におい
ては、図３Ｃに示す加肉部３８ｃから削肉部３８ｄに対
して塑性流動が生じ、真円が成形される。また、このサ
イジング加工によって、クランクシャフト２０ｃの軸線
の曲がりが矯正される。
造加工であるサイジング加工によって、図２Ｄに示すク
ランクシャフト２０の第３中間成形品（クランクシャフ
ト２０ｃと記す）が得られる。このクランクシャフト２
０ｃの軸部２２、２８に対応する部分（軸部２２ｃ、２
８ｃと記す）は、図３Ｄに示すように、直径φＤの断面
円形状に成形される。即ち、このサイジング加工におい
ては、図３Ｃに示す加肉部３８ｃから削肉部３８ｄに対
して塑性流動が生じ、真円が成形される。また、このサ
イジング加工によって、クランクシャフト２０ｃの軸線
の曲がりが矯正される。
【００２７】続いて、軟窒化処理（タフトライド処理）
または局部的高周波熱処理が施された後、クランクシャ
フト２０ｃの軸部２２ｃ、２８ｃに対して研磨加工が行
われて前記取り代ｅが削り取られ、直径φｄの軸部２
２、２８を有するクランクシャフト２０が得られる（研
磨加工工程）。
または局部的高周波熱処理が施された後、クランクシャ
フト２０ｃの軸部２２ｃ、２８ｃに対して研磨加工が行
われて前記取り代ｅが削り取られ、直径φｄの軸部２
２、２８を有するクランクシャフト２０が得られる（研
磨加工工程）。
【００２８】次に、前記クランクシャフト２０及びその
中間成形品（クランクシャフト２０ａ、２０ｂ、２０
ｃ）の具体的な寸法の一例について説明する。
中間成形品（クランクシャフト２０ａ、２０ｂ、２０
ｃ）の具体的な寸法の一例について説明する。
【００２９】軸部２２、２８の直径φｄを５５ｍｍとす
る場合、取り代ｅは１ｍｍとされる。即ち、軸部２２
ａ、２８ａの幅寸法φＤは５７ｍｍとなる。また、加肉
部３８ｃの厚さの最大値ｃは０．７ｍｍとされ、削肉部
３８ｄの厚さの最大値ｆは０．３ｍｍとされる。即ち、
軸部２２ａ、２８ａ及び軸部２２ｂ、２８ｂの厚さ寸法
は５８．４ｍｍとなり、前記軸部２２ｂ、２８ｂの幅寸
法は５６．４ｍｍとなる。なお、クランクピン２８と軸
２２の直径が異なる場合、それぞれにおける取り代等
は、軸部２２、２８の直径を同じとした場合の例である
前記寸法の比に基づいて決めるようにしてもよい。
る場合、取り代ｅは１ｍｍとされる。即ち、軸部２２
ａ、２８ａの幅寸法φＤは５７ｍｍとなる。また、加肉
部３８ｃの厚さの最大値ｃは０．７ｍｍとされ、削肉部
３８ｄの厚さの最大値ｆは０．３ｍｍとされる。即ち、
軸部２２ａ、２８ａ及び軸部２２ｂ、２８ｂの厚さ寸法
は５８．４ｍｍとなり、前記軸部２２ｂ、２８ｂの幅寸
法は５６．４ｍｍとなる。なお、クランクピン２８と軸
２２の直径が異なる場合、それぞれにおける取り代等
は、軸部２２、２８の直径を同じとした場合の例である
前記寸法の比に基づいて決めるようにしてもよい。
【００３０】このように、本実施の形態では、仕上げ加
工によって軸部２２ａ、２８ａを加肉部３８ｃを有する
断面長円状に成形し、トリミング加工によって軸部２２
ｂ、２８ｂを前記軸部２２ａ、２８ａから削肉部３８ｄ
が切り落とされた形状に成形し、サイジング加工によっ
て軸部２２ｃ、２８ｃを断面円形状に成形することによ
って、切削加工を行うことなくバリ部３８ｂが残されて
いない断面円形状の前記軸部２２ｃ、２８ｃを得ること
ができる。また、前記サイジング加工を行う際、クラン
クシャフト２０ｃの軸線の曲がりも矯正される。このた
め、加工工程数を減らすことができ、これによって、加
工コストの削減及び加工時間の短縮を図ることが可能と
なる。
工によって軸部２２ａ、２８ａを加肉部３８ｃを有する
断面長円状に成形し、トリミング加工によって軸部２２
ｂ、２８ｂを前記軸部２２ａ、２８ａから削肉部３８ｄ
が切り落とされた形状に成形し、サイジング加工によっ
て軸部２２ｃ、２８ｃを断面円形状に成形することによ
って、切削加工を行うことなくバリ部３８ｂが残されて
いない断面円形状の前記軸部２２ｃ、２８ｃを得ること
ができる。また、前記サイジング加工を行う際、クラン
クシャフト２０ｃの軸線の曲がりも矯正される。このた
め、加工工程数を減らすことができ、これによって、加
工コストの削減及び加工時間の短縮を図ることが可能と
なる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、加工工程数を減らして加工コストの削減及び加工時
間の短縮を図ることが可能なクランクシャフトの成形及
び製造方法を得ることができる。
ば、加工工程数を減らして加工コストの削減及び加工時
間の短縮を図ることが可能なクランクシャフトの成形及
び製造方法を得ることができる。
【図１】本実施の形態が適用されるクランクシャフトを
示す図である。
示す図である。
【図２】図２Ａは、円柱状の鋼材を示す図面であり、図
２Ｂは、クランクシャフトの第１中間成形品を示す図で
あり、図２Ｃは、クランクシャフトの第２中間成形品を
示す図であり、図２Ｄは、クランクシャフトの第３中間
成形品を示す図である。
２Ｂは、クランクシャフトの第１中間成形品を示す図で
あり、図２Ｃは、クランクシャフトの第２中間成形品を
示す図であり、図２Ｄは、クランクシャフトの第３中間
成形品を示す図である。
【図３】図３Ａは、円柱状の鋼材を示す断面図であり、
図３Ｂは、仕上げ加工で用いられる型及びクランクシャ
フトの第１中間成形品を示す断面図であり、図３Ｃは、
トリミング加工で用いられる治具及びクランクシャフト
の第２中間成形品を示す断面図であり、図３Ｄは、サイ
ジング加工で用いられる型及びクランクシャフトの第３
中間成形品を示す断面図である。
図３Ｂは、仕上げ加工で用いられる型及びクランクシャ
フトの第１中間成形品を示す断面図であり、図３Ｃは、
トリミング加工で用いられる治具及びクランクシャフト
の第２中間成形品を示す断面図であり、図３Ｄは、サイ
ジング加工で用いられる型及びクランクシャフトの第３
中間成形品を示す断面図である。
【図４】図４Ａは、従来技術において仕上げ加工で用い
られる型及びクランクシャフトの第１中間成形品を示す
断面図であり、図４Ｂは、トリミング加工で用いられる
治具及びクランクシャフトの第２中間成形品を示す断面
図であり、図４Ｃは、クランクシャフトの第２中間成形
品を示す断面図である。
られる型及びクランクシャフトの第１中間成形品を示す
断面図であり、図４Ｂは、トリミング加工で用いられる
治具及びクランクシャフトの第２中間成形品を示す断面
図であり、図４Ｃは、クランクシャフトの第２中間成形
品を示す断面図である。
２０…クランクシャフト
２０ａ…クランクシャフト（第１中間成形品）
２０ｂ…クランクシャフト（第２中間成形品）
２０ｃ…クランクシャフト（第３中間成形品）
２２…軸（軸部）
２２ａ〜２２ｃ、２８ａ〜２８ｃ…軸部
２８…クランクピン（軸部） ３０…鋼材
３２ａ…上型 ３２ｂ…下型
３４ａ、３４ｂ…凹部 ３８ｂ…バリ部
３８ｃ…加肉部 ３８ｄ…削肉部
４０ａ…ダイス ４０ｂ…ポンチ
４２…穴 ４４ａ…上型
４４ｂ…下型 ４６ａ、４６ｂ…凹
部
部
フロントページの続き
(72)発明者 野沢 宜克
栃木県真岡市松山町19 本田技研工業株
式会社 栃木製作所内
(56)参考文献 特開 平10−5923（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−29032（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−254650（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−246386（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B21J 1/00 - 13/14
B21J 17/00 - 19/04
B21K 1/00 - 31/00
Claims (2)
- 【請求項１】所定の長さに切断された円柱状の鋼材に対
して潰し加工から粗加工を経て仕上げ加工を行い、次い
でトリミング加工並びにサイジング加工を行ってクラン
クシャフトを成形するクランクシャフトの成形方法であ
って、 前記仕上げ加工では、クランクシャフトの軸部に対応す
る部分は、その断面形状が所定の直径の円形状に対して
厚さ方向に加肉部が結合された長円形状となるととも
に、幅方向にバリ部を有する形状となるように成形さ
れ、 前記トリミング加工では、前記バリ部が結合された断面
長円形状の軸部に対応する部分から前記バリ部とともに
幅方向の一部が削肉除去され、 前記サイジング加工では、前記加肉部から前記削肉除去
された部分に対して塑性流動を生じさせ、前記軸部に対
応する部分が前記所定の直径の断面円形状となるように
成形されることを特徴とするクランクシャフトの成形方
法。 - 【請求項２】所定の長さに切断された円柱状の鋼材に対
して潰し加工、粗加工及び仕上げ加工等の鍛造加工を行
い、クランクシャフトの軸部に対応する部分の断面形状
が、所定の取り代が付加された所定の直径の円形状に対
して厚さ方向に加肉部が結合された長円形状となるとと
もに、幅方向にバリ部を有するクランクシャフトの第１
中間成形品を得る第１の鍛造加工工程と、 前記第１中間成形品からバリ部とともに前記軸部に対応
する部分の幅方向の一部を削肉除去してクランクシャフ
トの第２中間成形品を得る打ち抜き加工工程と、 前記第２中間成形品におけるクランクシャフトの軸部に
対応する部分に対して鍛造加工を行って前記加肉部から
前記削肉除去された部分に対して塑性流動を生じさせ、
前記軸部に対応する部分を前記所定の直径の断面円形状
に成形してクランクシャフトの第３中間成形品を得る第
２の鍛造加工工程と、 前記第３中間成形品の軸部に対応する部分に対して研磨
加工を行って前記取り代を除去し、断面円形状の軸部を
有するクランクシャフトを得る研磨加工工程と、 を含むことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13690298A JP3486101B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | クランクシャフトの成形及び製造方法 |
| US09/306,999 US6199275B1 (en) | 1998-05-19 | 1999-05-07 | Method for forming crank shaft and method for producing crank shaft |
| DE19922046A DE19922046C2 (de) | 1998-05-19 | 1999-05-12 | Verfahren zum Formen einer Kurbelwelle und Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13690298A JP3486101B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | クランクシャフトの成形及び製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11320019A JPH11320019A (ja) | 1999-11-24 |
| JP3486101B2 true JP3486101B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=15186248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13690298A Expired - Fee Related JP3486101B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | クランクシャフトの成形及び製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3486101B2 (ja) |
| DE (1) | DE19922046C2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE10119161A1 (de) * | 2001-04-19 | 2002-10-24 | Stihl Maschf Andreas | Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwange für eine Kurbelwelle |
| DE102007002826B4 (de) * | 2007-01-19 | 2008-10-30 | Audi Ag | Verfahren zum Schmieden oder Gießen einer Welle, sowie eine geschmiedete oder gegossene Welle |
| CN100580260C (zh) * | 2007-06-12 | 2010-01-13 | 天润曲轴股份有限公司 | 发动机球墨铸铁曲轴 |
| DE102009036067A1 (de) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung einer Ausgleichswelle |
| CN105855450B (zh) | 2012-12-12 | 2017-10-13 | 新日铁住金株式会社 | 锻造曲轴的制造方法 |
| WO2015075924A1 (ja) * | 2013-11-21 | 2015-05-28 | 新日鐵住金株式会社 | 鍛造クランク軸の製造方法 |
| WO2015075934A1 (ja) * | 2013-11-21 | 2015-05-28 | 新日鐵住金株式会社 | 鍛造クランク軸の製造方法 |
| JP5992064B1 (ja) * | 2015-03-24 | 2016-09-14 | 本田技研工業株式会社 | クランクシャフトの製造方法 |
| CN110802195B (zh) * | 2019-10-15 | 2021-09-03 | 济南鑫伟锻造有限公司 | 一种曲轴的锻造工艺 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1434215A (en) * | 1922-10-31 | larcher | ||
| US1403696A (en) * | 1920-12-27 | 1922-01-17 | Wyman Gordon Co | Forging process and apparatus |
| US2662267A (en) * | 1947-11-01 | 1953-12-15 | Nelson Barney | Method of crankshaft construction |
| AT353073B (de) * | 1978-04-18 | 1979-10-25 | Gfm Fertigungstechnik | Verfahren zum bearbeiten von kurbelwellen |
| DE3939935A1 (de) * | 1989-12-02 | 1991-06-06 | Man Nutzfahrzeuge Ag | Verfahren zur herstellung einer kurbelwelle |
| AT394452B (de) * | 1990-07-13 | 1992-04-10 | Gfm Fertigungstechnik | Verfahren zum wuchtenden zentrieren teilweise spanend zu bearbeitender werkstuecke, insbesondere kurbelwellen |
| US5207120A (en) * | 1991-09-03 | 1993-05-04 | General Motors Corporation | Assembled crankshaft |
| WO1993011366A1 (en) * | 1991-12-02 | 1993-06-10 | Caterpillar Inc. | Method of manufacturing a crankshaft |
| FI98950C (fi) * | 1994-10-06 | 1997-09-10 | Waertsilae Nsd Oy Ab | Menetelmä useampisylinterisen polttomoottorin kampiakselin valmistamiseksi |
| FR2761129B1 (fr) * | 1997-03-19 | 1999-06-04 | Renault Automation | Procede d'usinage d'un vilebrequin |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP13690298A patent/JP3486101B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-05-07 US US09/306,999 patent/US6199275B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-12 DE DE19922046A patent/DE19922046C2/de not_active Expired - Fee Related
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| US6199275B1 (en) | 2001-03-13 |
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