(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン用のコンロッドを冷間鍛造で成形する方法において、
可動側ダイと、固定側ダイと、両ダイに夫々コンロッドの大端部の穴を明ける部分を挟んで対向するよう出没自在に挿設した大端部パンチと、両ダイに夫々コンロッドの小端部の穴を明ける部分を挟んで対向するよう出没自在に挿設した小端部パンチとを備える鍛造用複動金型を用い、
プリフォーム素材を鍛圧しつつ可動側ダイを固定側ダイに対し型締めして、プリフォーム素材をコンロッド形状に荒成形する第１鍛造工程と、
各大端部パンチと各小端部パンチとを両ダイ間の成形空間に大端部と小端部の穴を明ける部分を鍛圧しつつ突出させて、成形空間内の欠肉部を埋める第２鍛造工程と、
可動側ダイと固定側ダイとの一方のダイに挿設した、外周面にコンロッドの本体部分と大端キャップとの分割面に合致する突条を有する大端部パンチと小端部パンチとを他方のダイに挿設した大端部パンチと小端部パンチとを成形空間から押し出しつつ他方のダイに達するように突出させて、大端部の穴の内周面に突条により分割用の切欠きを形成した大端部と小端部との穴を明ける部分に残された余肉を打ち抜く穴明け工程と、
を１回のプレスサイクルで行う、
ことを特徴とするコンロッドの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン用のコンロッドを冷間鍛造で成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭５９−３９４３９号公報により、熱間で型打ちした鍛造品を冷間でコイニングする際に、鍛造品の穴を明ける部分に残された余肉を打ち抜いて穴明け製品を成形する方法は知られている。
【０００３】
また、エンジン用のコンロッドは、ピストンピンを嵌挿する小端部と、クランクピンを嵌挿する、本体側の半部とこれに締結する大端キャップとで構成される大端部とを具備しており、従来は、コンロッドの本体部分と大端キャップとを別々に成形している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の穴明き製品の成形方法は、熱間鍛造品の形状矯正を行う冷間コイニング時に穴明けを行うものであり、製品の全体形状の成形は熱間鍛造で行われるため、熱間鍛造に対するデスケール工程や加熱設備が必要となり、製造コストが高くなる不具合がある。
【０００５】
また、従来のようにコンロッドの本体部分と大端キャップとを別々に成形するものでは、本体部分と大端キャップとの合せ面の精度管理やロッド別管理が煩雑となり、コストダウンを図る上で障害になっている。
【０００６】
ところで、本願出願人は、特願平８−３０８４００号で、冷間鍛造用鋼を提案した。この鋼は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．２５％，Ｓｉ：０．３５〜０．６０％，Ｍｎ：０．２０〜１．３０％，Ｃｒ：０．１５〜０．６０％を含有し、更に、Ｓ：０．０３０〜０．１００％，Ｔｅ：０．００５〜０．０４０％，Ｐｂ：０．０３〜０．３０％，Ｂｉ：０．０３〜０．２０％，Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する、残部がＦｅから成る、下記（１）および（２）式
19≦85(%C)＋9(%Si)＋3(%Mn)＋5(%Cr) ≦25                  …（１）
100(%C)＋3(%Si)＋3(%Mn)−9(%Cr)＋100(%S)−20(%Te) ≦23  …（２）
を満足する組成である。この鋼は冷間鍛造性及び疲労強度に優れており、機械部品を冷間鍛造で成形できる。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、穴明き製品を冷間鍛造で、且つ、１回のプレスサイクルで成形できるようにし、更に、コンロッドを大端キャップを別体とせずに成形できるようにした安価な成形方法を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、エンジン用のコンロッドを冷間鍛造で成形する方法において、可動側ダイと、固定側ダイと、両ダイに夫々コンロッドの大端部の穴を明ける部分を挟んで対向するよう出没自在に挿設した大端部パンチと、両ダイに夫々コンロッドの小端部の穴を明ける部分を挟んで対向するよう出没自在に挿設した小端部パンチとを備える鍛造用複動金型を用い、プリフォーム素材を鍛圧しつつ可動側ダイを固定側ダイに対し型締めして、プリフォーム素材をコンロッド形状に荒成形する第１鍛造工程と、各大端部パンチと各小端部パンチとを両ダイ間の成形空間に大端部と小端部の穴を明ける部分を鍛圧しつつ突出させて、成形空間内の欠肉部を埋める第２鍛造工程と、可動側ダイと固定側ダイとの一方のダイに挿設した、外周面にコンロッドの本体部分と大端キャップとの分割面に合致する突条を有する大端部パンチと小端部パンチとを他方のダイに挿設した大端部パンチと小端部パンチとを成形空間から押し出しつつ他方のダイに達するように突出させて、大端部の穴の内周面に突条により分割用の切欠きを形成した大端部と小端部との穴を明ける部分に残された余肉を打ち抜く穴明け工程と、を１回のプレスサイクルで行うようにしている。
【００１０】
本発明によれば、第２鍛造工程において穴を明ける部分をパンチで鍛圧することにより、冷間鍛造で生じ易い欠肉部に素材の肉を押し込んで欠肉部を埋めることができ、コンロッドの形状精度が確保される。そして、穴を明ける部分に残された余肉が最後に一方のダイの挿設したパンチにより打ち抜かれるため、コンロッドを冷間鍛造で、且つ、１回のプレスサイクルで精度良く安価に成形できる。
【００１１】
更に、コンロッドの大端部を大端キャップを一体にした状態で成形してこれにクランクピン用の穴を明けることができるため、コンロッドの本体部分と大端キャップとを別々に成形するものに比し、コンロッドの製造コストを大幅に削減できる。
【００１２】
尚、コンロッドの成形後、大端キャップになる部分を分割するが、この場合、前記一方のダイに挿設する大端部パンチとして、外周面にコンロッドの本体部分と大端キャップとの分割面に合致する突条を有するものを用いれば、穴明け工程で大端部の穴の内周面に突条により分割用の切欠きを形成することができ、後加工で分割用の切欠きを形成する必要がなく、一層のコストダウンを図れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、図４（Ａ）に示すエンジン用のコンロッドＷを冷間鍛造する鍛造用複動金型を示している。コンロッドＷは、大端部Ｗａと、小端部Ｗｂと、ロッド部Ｗｃとを有し、大端部Ｗａと小端部Ｗｂとには夫々クランクピン用とピストンピン用の穴Ｗｄ，Ｗｅが明けられており、冷間鍛造後に大端部Ｗａの半部を破断して図４（Ｂ）に示す如く本体部分Ｗ１と大端キャップＷ２とに分割する。
【００１４】
複動金型は、可動側たる上方の第１ダイ１と、固定側たる下方の第２ダイ２と、両ダイ１，２に夫々コンロッドＷの大端部Ｗａの穴Ｗｄを明ける部分を挟んで対向するよう出没自在に挿設した第１と第２の１対の大端部パンチ３１，３２と、両ダイ１，２に夫々コンロッドＷの小端部Ｗｂの穴Ｗｅを明ける部分を挟んで対向するよう出没自在に挿設した第１と第２の１対の小端部パンチ４１，４２とを備えている。
【００１５】
第１ダイ１は、プレスラム５に連動して上下動する上方の第１ダイホルダ６に取付けられており、第１ダイホルダ６に図外の駆動源により上下動される第１プッシュロッド７を挿設し、第１プッシュロッド７の下端に第１大端部パンチ３１と第１小端部パンチ４１とを連結している。
【００１６】
第２ダイ２は、ボルスタ８に固定した下方の第２ダイホルダ９に取付けられており、第２ダイホルダ９に図外の駆動源により上下動される第２プッシュロッド１０を挿設し、第２プッシュロッド１０の上端に第２大端部パンチ３２と第２小端部パンチ４２とを連結している。また、第２ダイは、図３に示す如く、第１ダイ１を受け入れる外部ダイ２ａと、第１ダイ１に対向する内部ダイ２ｂと、内部ダイ２ｂ上のスペーサ２ｃとで構成され、第１ダイホルダ６を下降させて第１ダイ１を第２ダイ２に対し型締めしたとき、第１ダイ１と外部ダイ２ａと内部ダイ２ｂとスペーサ２ｃとでコンロッドＷの形状に合致する閉塞された成形空間が形成されるようにしている。尚、内部ダイ２ｂは、第２プッシュロッド１０に挿設したノックアウト１１によりピン１２を介して押し上げ可能となっている。
【００１７】
また、第１大端部パンチ３１の外周面には、図２に示す如く、コンロッドＷの本体部分Ｗ１と大端キャップＷ２との分割面に合致する突条３ａが形成されている。
【００１８】
コンロッドＷの成形に際しては、コンロッドＷと略同等の体積配分を持つ形状に予備成形した、上記先願の冷間鍛造用鋼から成るプリフォーム素材Ｗ´を図３（Ａ）に示す如く第２ダイ２にセットし、次にプレスラム５を起動して第１ダイホルダ６を下降させる。これによれば、プリフォーム素材Ｗ´が第１と第２の両ダイ１，２間で鍛圧され、第１ダイ１を第２ダイ２に対し型締めした段階で、図３（Ｂ）に示す如くコンロッドＷの形状に荒成形される。
【００１９】
この段階でコンロッドＷのロッド部Ｗｃは精度良く成形されるが、加工率の大きな大端部Ｗａや小端部Ｗｂには欠肉部が残り易い。そこで、型締め後、第１プッシュロッド７と第２プッシュロッド１０とを夫々下方と上方とに押動させて、図３（Ｃ）に示す如く第１と第２の大端部パンチ３１，３２と第１と第２の小端部パンチ４１，４２とを両ダイ１，２間の成形空間に突出させる。これによれば、大端部Ｗａと小端部Ｗｂの穴Ｗｄ，Ｗｅを明ける部分が夫々大端部パンチ３１，３２と小端部パンチ４１，４２とにより鍛圧され、欠肉部に肉が流れて欠肉部が埋められ、大端部Ｗａや小端部Ｗｂも精度良く成形される。
【００２０】
次に、第１プッシュロッド７を下方に押圧したまま第２プッシュロッド１０の上方への押圧を解く。これによれば、第１大端部パンチ３１と第１小端部パンチ４１とが、図３（Ｄ）に示す如く、第２大端部パンチ３２と第２小端部パンチ４２とを成形空間から押し出しつつ第２ダイ２に達するように突出され、穴Ｗｄ，Ｗｅを明ける部分に残された余肉Ｗｆが打ち抜かれて、穴Ｗｄ，Ｗｅが明けられる。そして、大端部Ｗａの穴Ｗｄの内周面には、第１大端部パンチ３１の外周面に形成した突条３ａにより図４（Ａ）に示す如く分割用の切欠きＷｇが形成される。
【００２１】
穴明け後は第１プッシュロッド７を上動させて第１大端部パンチ３１と第１小端部パンチ４１とを穴Ｗｃ，Ｗｄから引き抜いた状態で第１ダイホルダ６を上昇させて第１ダイ１を原位置に復帰させ、次にノックアウト１１の作動で内ダイ部２ｂを押し上げて、成形されたコンロッドＷを取出し、最後に第２プッシュロッド１０を上動させ、打ち抜かれた余肉Ｗｆを第２大端部パンチ３２と第２小端部パンチ４２とにより突き上げてエアで吹き飛ばし、１回のプレスサイクルを完了する。
【００２２】
取出したコンロッドＷには、時効処理を施した後大端キャップＷ２用の結合孔を加工し、次に大端キャップＷ２となる部分をハンマー等で打撃する。これによれば、切欠きＷｇを境界にして本体部分Ｗ１と大端キャップＷ２とに破断分割される。その後本体部分Ｗ１と大端キャップＷ２とを結合孔にボルトを挿入して締結し、大端穴Ｗｄと小端穴Ｗｅとの仕上げ加工を行う。
【００２３】
以上、コンロッドＷの成形を冷間鍛造で行う方法について説明したが、コンロッドＷ以外の穴明き製品も上記と同様の方法により冷間鍛造で、且つ、１回のプレスサイクルで成形できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、コンロッドを冷間鍛造で、且つ、１回のプレスサイクルで精度良く成形でき、更に、コンロッドを大端キャップを一体にして成形でき、製造コストを大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施に用いる鍛造用複動金型の縦断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線拡大截断面図
【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）コンロッドの成形工程を示す斜視図
【図４】（Ａ）コンロッドの斜視図、（Ｂ）大端キャップを分割した状態の斜視図
【符号の説明】
Ｗ    コンロッド      Ｗａ  大端部        Ｗｂ  小端部
Ｗｄ，Ｗｅ  穴              Ｗｆ  余肉          Ｗｇ  分割用切欠き
Ｗ１  本体部分        Ｗ２  大端キャップ
１    第１ダイ（可動側）      ２    第２ダイ（固定側）
３１，３２      大端部パンチ            ３ａ  突条
４１，４２    小端部パンチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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