(57)【要約】【課題】穴底面の面粗度の精度を向上させ得ると共に、容易且つ安価に製造できる有底穴付き成形品の製造方法を提供する。【解決手段】本製造方法は、有底穴付き成形品（クロスヘッド１）を製造する方法であって、冷間鍛造によって、先端Ｒ部１０ａ付きの第１ポンチ１０で素材（中間鍛造品７）を押圧して、その穴底面側にＲ部１２を有する有底穴（ガイド穴３，４）を成形する工程と、冷間鍛造によって、第２ポンチ１４で前記有底穴のＲ部を押圧して、前記有底穴の穴底面を平面化する工程と、を備え、前記穴底面を平面化する工程により、前記有底穴の穴底面の面粗度を十点平均粗さＲｚで６．３μｍ以下とすることを特徴とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底穴付き成形品を製造する方法であって、
冷間鍛造によって、先端Ｒ部付きの第１ポンチで素材を押圧して、その穴底面側にＲ部を有する有底穴を成形する工程と、
冷間鍛造によって、第２ポンチで前記有底穴のＲ部を押圧して、前記有底穴の穴底面を平面化する工程と、を備え、
前記穴底面を平面化する工程により、前記有底穴の穴底面の面粗度を十点平均粗さＲｚで６．３μｍ以下とすることを特徴とする有底穴付き成形品の製造方法。
【請求項２】
前記穴底面を平面化する工程では、冷間鍛造により、前記第２ポンチで前記有底穴のＲ部を押圧すると同時に、第３ポンチにより前記素材の前記有底穴の反対側面を押圧して該反対側面に凹部を成形して、前記有底穴の穴底面が平面化される請求項１記載の有底穴付き成形品の製造方法。
【請求項３】
前記穴底面を平面化する工程では、前記有底穴の穴底面には平面化されない当り残り部が設けられる請求項１又は２に記載の有底穴付き成形品の製造方法。
【請求項４】
前記有底穴付き成形品はバルブステム端部が係合する前記有底穴としてのガイド穴を有する内燃機関用クロスヘッドである請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有底穴付き成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底穴付き成形品の製造方法に関し、さらに詳しくは、穴底面の面粗度の精度を向上させ得ると共に、容易且つ安価に製造できる有底穴付き成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有底穴付き成形品として、１つのカムで複数のバルブの開閉を行わせるための内燃機関用クロスヘッドが一般に知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、クロスヘッドのガイド穴をドリルやリーマ等の機械加工により加工する方法が開示されている（〔０００２〕参照）。尚、上記特許文献１では、クロスヘッドの母材として被切削性に優れる特定の材質を採用して、機械加工によるガイド穴の穴底面に所望の面粗度（６．３Ｚ）を確保するようにしている。
【０００３】
ここで、従来の機械加工による穴成形方法では、通常、穴底面の面粗度を向上させるために穴底面に研磨加工が施される。
しかし、上記研磨加工において、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、有底穴１００が比較的小径である場合には、砥石１０１を穴の中で移動させることが困難であり、砥石中心付近の回転数が低くなり十分な摩擦力が働かず、研磨残り１０２が発生してしまう。特に、長穴、楕円等の異形穴では研磨残りが発生し易い。一方、図１１に示すように、有底穴１００が比較的大径である場合には、回転する砥石１０１を穴の中で移動させて穴底面の全体を研磨することが可能となるが、研磨時間が長くなってしまう。
【０００４】
また、従来の穴成形方法として、例えば、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、冷間鍛造による後方押出しで有底穴を成形する方法が知られている。
しかし、上記後方押出しでは、ポンチ１０４の先端面の直下に材料が流動しない未成形領域１０５が形成されてしまうため、穴底面の面粗度は素材表面の面粗度と同じとなり、面粗度の精度を向上させることができない。そのため、素材状態において上記研磨等により必要面粗度に仕上げておく必要がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１６７２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、穴底面の面粗度の精度を向上させ得ると共に、容易且つ安価に製造することができる有底穴付き成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の通りである。
１．有底穴付き成形品を製造する方法であって、
冷間鍛造によって、先端Ｒ部付きの第１ポンチで素材を押圧して、その穴底面側にＲ部を有する有底穴を成形する工程と、
冷間鍛造によって、第２ポンチで前記有底穴のＲ部を押圧して、前記有底穴の穴底面を平面化する工程と、を備え、
前記穴底面を平面化する工程により、前記有底穴の穴底面の面粗度を十点平均粗さＲｚで６．３μｍ以下とすることを特徴とする有底穴付き成形品の製造方法。
２．前記穴底面を平面化する工程では、冷間鍛造により、前記第２ポンチで前記有底穴のＲ部を押圧すると同時に、第３ポンチにより前記素材の前記有底穴の反対側面を押圧して該反対側面に凹部を成形して、前記有底穴の穴底面が平面化される上記１．記載の有底穴付き成形品の製造方法。
３．前記穴底面を平面化する工程では、前記有底穴の穴底面には平面化されない当り残り部が設けられる上記１．又は２．に記載の有底穴付き成形品の製造方法。
４．前記有底穴付き成形品はバルブステム端部が係合する前記有底穴としてのガイド穴を有する内燃機関用クロスヘッドである上記１．乃至３．のいずれか一項に記載の有底穴付き成形品の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の有底穴付き成形品の製造方法によると、先ず、冷間鍛造によって、先端Ｒ部付きの第１ポンチで素材を押圧して、その穴底面側にＲ部を有する有底穴が成形され、次に、冷間鍛造により、第２ポンチで有底穴のＲ部を押圧することで、有底穴の穴底面が平面化される。このように、第１ポンチの先端Ｒ部と材料との摩擦（こすれ）によって穴底面側の材料を先端Ｒ部に沿って流動させて、その穴底面側に面粗度の良いＲ部を有する有底穴を成形するようにしたので、平面化後の有底穴の穴底面の面粗度として十点平均粗さＲｚで６．３μｍ以下を確保できる。特に、長穴、楕円穴等の異形穴であっても、面粗度の良い穴底面を成形できる。また、冷間鍛造によって、有底穴の成形工程及び穴底面の平面化工程を行うようにしたので、生産性を向上させ且つ製造コストの低減を図ることができる。
また、前記穴底面を平面化する工程において、冷間鍛造により、第２ポンチで前記有底穴のＲ部を押圧すると同時に、第３ポンチにより前記素材の前記有底穴の反対側面を押圧して該反対側面に凹部を成形して、前記有底穴の穴底面が平面化される場合は、面粗度の良い穴底面を成形できる。
また、前記穴底面を平面化する工程において、前記有底穴の穴底面には平面化されない当り残り部が設けられる場合は、穴底面のワレ、シワ等の発生が抑制される。
また、前記有底穴付き成形品が内燃機関用クロスヘッドである場合は、内燃機関用のクロスヘッドを、そのガイド穴の穴底面の面粗度として十点平均粗さＲｚで６．３μｍ以下を確保できると共に、容易且つ安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
１．有底穴付き成形品の製造方法
本実施形態１．に係る有底穴付き成形品の製造方法は、以下に述べる穴成形工程及び平面化工程を備える。
【００１０】
なお、上記「有底穴付き成形品」の用途、機能等は特に問わない。この有底穴付き成形品は、例えば、バルブステム端部が係合する左右のガイド穴を有する内燃機関用クロスヘッドであることができる。
【００１１】
上記「穴成形工程」は、冷間鍛造によって、先端Ｒ部付きの第１ポンチで素材を押圧して、その穴底面側にＲ部を有する有底穴を成形する工程である限り、その成形形態、手順等は特に問わない。
上記有底穴のＲ部（即ち、上記第１ポンチの先端Ｒ部）の曲率半径は、例えば、有底穴の直径が７〜８ｍｍの場合にＲ４．０〜Ｒ４．５ｍｍ（好ましくはＲ４．１〜Ｒ４．３ｍｍ）であることができる。このＲ部は、例えば、１又は２以上の曲率半径の曲面部であることができる。また、このＲ部は、通常、有底穴の穴底面の部位に設けられている。この場合、有底穴の穴底面の部位にＲ部を設けると共に、周面に連絡する部位にも他のＲ部を設けてもよい。
尚、上記「有底穴」の形状、大きさ、個数等は特に問わない。この有底穴（即ち、上記第１ポンチ）の平面形状としては、例えば、円形、楕円形等のうちの１種又は２種以上の組み合わせを挙げることができる。
上記有底穴は、例えば、上記第１ポンチによる後方押出しで成形されることができる。
【００１２】
上記「平面化工程」は、冷間鍛造によって、第２ポンチで上記有底穴のＲ部を押圧して、上記有底穴の穴底面を平面化する工程である限り、その平面化形態、手順等は特に問わない。
上記平面化工程により、上記有底穴の穴底面の面粗度を十点平均粗さＲｚで６．３μｍ以下（好ましくは３．２μｍ以下）を確保される。なお、上記十点平均粗さＲｚとは、基準長さの粗さ曲線において、その平均線から高い方の５個の山および低い方の５個の谷までの距離（μｍ）をそれぞれ平均した値の差である（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に準拠）。また、上記有底穴の穴底面の面粗度の下限は特に限定しないが、例えば、十点平均粗さＲｚで０．８μｍ以上（好ましくは１．６μｍ以上）とすることができる。
【００１３】
上記平面化工程としては、例えば、（１）冷間鍛造によって、第２ポンチで上記有底穴のＲ部を押圧すると同時に、第３ポンチで素材の有底穴の反対側面を押圧して該反対側面に凹部を成形して、有底穴の穴底面を平面化する形態（図５参照）、（２）冷間鍛造によって、第２ポンチで上記有底穴のＲ部を押圧すると共に、素材の有底穴の反対側面に凹部を成形せず、有底穴の穴底面を平面化する形態（図９参照）等を挙げることができる。
尚、上記第２ポンチは、例えば、先端が平面状に形成されていたり、上記第１ポンチの先端Ｒ部より小さな曲率半径の先端Ｒ部を有していたりできる。
【００１４】
上記（１）（２）形態では、上記有底穴の穴底面に平面化されない当り残り部（逃げ部）を設けることが好ましい。穴底面のワレ、シワ等の発生を抑制できるためのである。特に、上記（１）形態では、穴底面に環状の当り残り部１９が設けられ、この当り残り部で囲まれる面の面粗度の精度が向上される（図５参照）。また、上記（２）形態では、穴底面に当り残り部１９’が設けられ、この当り残り部１９’の周囲側の面の面粗度の精度が向上される（図９参照）。
【００１５】
上記実施形態１．の製造方法は、例えば、冷間鍛造によって、素材に凹部８を成形する工程を更に備え、上記穴成形工程では、上記第１ポンチで素材の凹部８の反対側面を押圧して上記有底穴が成形されることができる（図３参照）。これにより、材料の流動性を高め得ると共に、型寿命を向上させ得る。
【実施例】
【００１６】
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、本実施例では、本発明に係る「有底穴付き成形品」として、内燃機関用のクロスヘッドを例示する。
【００１７】
（１）クロスヘッドの構成
本実施例に係るクロスヘッド１は、図６及び７に示すように、中心穴５が形成された中央部２ａと、この中央部２ａの両端側に連なる略円柱状の左右の連絡部２ｂ，２ｃとからなっている。これら各連絡部２ｂ，２ｃには、バルブステム端部（図示せず）が係合する左右のガイド穴３，４（本発明に係る「有底穴」として例示する。）が形成されている。このガイド穴３の平面形状は円形であり、ガイド穴４の平面形状は楕円形となっている。また、各ガイド穴３，４の穴底面は必要面粗度｛十点平均粗さ（Ｒｚ）：３．２μｍ以下｝とされている。
【００１８】
（２）クロスヘッドの製造方法
次に、上記クロスヘッド１の製造方法について説明する。
先ず、丸棒状の粗材に、焼鈍、ショット、ボンデ（潤滑）処理等を施した後、絞り及び据込みの冷間鍛造が施されて、図１に示すように、中間鍛造品７（本発明に係る「素材」として例示する。）が成形される。この中間鍛造品７の連絡部２ｂ，２ｃの表面には略球面状の凹部８が成形されている。次に、図２に示すように、冷間鍛造によって、中間鍛造品７の中央部２ａに中心穴５が成形される。
なお、上記中間鍛造品７は、例えば、丸棒状の粗材に、焼鈍、ショット、ボンデ（潤滑）処理等を施した後、ツブシ及びトリムの冷間鍛造が施されて成形されてもよい。
【００１９】
次いで、図３に示すように、冷間鍛造（後方押出し）によって、先端Ｒ部１０ａ付きの第１ポンチ１０で中間鍛造品７の各連絡部２ｂ，２ｃの表面が押圧される。すると、穴底面側にＲ部１２を有するガイド穴３，４が成形される（図４参照）。これら各ガイド穴３，４の成形時には、第１ポンチ１０の先端Ｒ部１０ａと材料との摩擦（こすれ）によって、穴底面側の材料が先端Ｒ部１０ａに沿って流動され、その肉流れによりなるＲ部１２の表面は必要面粗度（Ｒｚ：３．２μｍ以下）が確保される。
【００２０】
その後、図５に示すように、冷間鍛造によって、先端が平面状の第２ポンチ１４でガイド穴３，４のＲ部１２が押圧されると同時に、各連絡部２ｂ，２ｃのガイド穴３，４の反対側面が先端球面状の第３ポンチ１５で押圧される。すると、各連絡部２ｂ，２ｃのガイド穴３，４の反対側面に略球面状の凹部１６が成形されると共に、各ガイド穴３，４の穴底面が平面化され、クロスヘッド１が得られる（図６参照）。このとき、各ガイド穴３，４の穴底面の周縁側には当り残り部１９が設けられている。
【００２１】
（３）実施例の効果
本実施例のクロスヘッドの製造方法では、先ず、冷間鍛造（後方押出し）によって、先端Ｒ部１０ａ付きの第１ポンチ１０で中間鍛造品７の連絡部２ｂ，２ｃを押圧して、その穴底面側にＲ部１２を有するガイド穴３，４を成形し、次に、冷間鍛造によって、各ガイド穴３，４の穴底面を平面化するようにしたので、第１ポンチ１０の先端Ｒ部１０ａと材料との摩擦（こすれ）によって穴底面側の材料が先端Ｒ部１０ａに沿って円滑に流動されて、その穴底面側に面粗度の精度を向上させたＲ部１２を有するガイド穴３，４を成形することができる。その結果、平面化後のガイド穴３，４の穴底面の面粗度の精度を向上させることができる。特に、楕円穴であるガイド穴４であっても、穴底面の面粗度の精度を向上させることができる。また、冷間鍛造によって、ガイド穴３，４の成形工程及び各ガイド穴３，４の穴底面の平面化工程を行うようにしたので、従来のように、ガイド穴を機械加工後に研磨するものに比べて、生産性を向上させ且つ製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】
また、本実施例では、ガイド穴３，４の穴底面を平面化する際に、第２ポンチ１４でガイド穴３，４のＲ部１２を押圧すると共に、各連絡部２ｂ，２ｃのガイド穴３，４の反対側面を押圧してその反対側面に略球面状の凹部１６を成形して、ガイド穴３，４の穴底面を平面化するようにしたので、各ガイド穴３，４の穴底面の面粗度を向上させることができる。
【００２３】
また、本実施例では、穴底面を平面化する際に、各ガイド穴３，４の穴底面に平面化されない当り残り部１９を設けるようにしたので、各ガイド穴３，４の穴底面のワレ、シワ等の発生が抑制される。
【００２４】
また、本実施例では、冷間鍛造によって、中間鍛造品７の連絡部２ｂ，２ｃに予め凹部８を成形しておき、ガイド穴３，４を成形する際に、上記第１ポンチ１０で各連絡部２ｂ，２ｃの凹部８の反対側面を押圧するようにしたので、材料の流動性を高め得ると共に、型寿命を向上させることができる。
【００２５】
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、ガイド穴３，４の穴底面を平面化する際に、ガイド穴３，４の反対側面に凹部１６を成形するようにしたが、これに限定されず、例えば、ガイド穴３，４の穴底面を平面化する際に、ガイド穴３，４の反対側面に凹部１６を成形しないようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、先ず、先端Ｒ部１０ａ’付きの第１ポンチ１０’で中間鍛造品７の各連絡部２ｂ，２ｃを押圧してＲ部１２’を有する左右のガイド穴３’，４’を成形する。その後、図９に示すように、先端が平面状の第２ポンチ１４’でガイド穴３’，４’のＲ部１２’を押圧して穴底面が平面化される。この場合、各ガイド穴３’，４’の中央部に当り残り部１９’が設けられる。なお、面粗度の精度を向上させたい穴底面の部位に応じて、上記実施例のガイド穴の成形形態と本変形例のガイド穴の成形形態とを適宜選択することができる。
【００２６】
また、上記実施例では、ガイド穴３，４の穴底面を平面化する際に、穴底面の平面領域より小さな面域の先端面をもつ第３ポンチ１５で凹部１６（図５参照）を成形するようにしたが、これに限定されず、例えば、穴底面の平面領域より大きな面域の先端面をもつポンチで凹部を成形するようにしてもよい。
さらに、上記実施例では、先端Ｒ部付きの第３ポンチ１５で凹部１６を成形するようにしたが、これに限定されず、例えば、先端平面状の第３ポンチで凹部１６を成形するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
有底穴付き成形品を製造する技術として広く利用される。特に、内燃機関用のクロスヘッドを製造する技術として好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施例に係るクロスヘッドの製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は据込み後の中間鍛造品の平面図を示し、（ｂ）は該中間鍛造品の縦断面図を示す。
【図２】本実施例に係るクロスヘッドの製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は中心穴の成形後の中間鍛造品の平面図を示し、（ｂ）は該中間鍛造品の縦断面図を示す。
【図３】ガイド穴の成形状態を示す中間鍛造品の要部拡大断面図である。
【図４】本実施例に係るクロスヘッドの製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）はガイド穴の成形後の中間鍛造品の平面図を示し、（ｂ）は該中間鍛造品の縦断面図を示す。
【図５】ガイド穴の平面化状態を示す中間鍛造品の要部拡大断面図である。
【図６】本実施例に係るクロスヘッドの製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）はガイド穴の平面化後のクロスヘッドの平面図を示し、（ｂ）は該クロスヘッドの縦断面図を示す。
【図７】本実施例に係るクロスヘッドの斜視図である。
【図８】ガイド穴の成形の他の形態を説明するための説明図である。
【図９】ガイド穴の平面化の他の形態を説明するための説明図である。
【図１０】従来の研磨加工を説明するための説明図であり、（ａ）は有底穴及び砥石の縦断面図を示し、（ｂ）は該有底穴及び砥石の平面図を示す。
【図１１】従来の研磨加工を説明するための説明図である。
【図１２】従来の後方押出し鍛造を説明するための説明図であり、（ａ）は鍛造前の状態を示し、（ｂ）は鍛造後の状態を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１；クロスヘッド、３，３’，４，４’；ガイド穴、７；中間鍛造品、１０，１０’；第１ポンチ、１０ａ，１０ａ’；先端Ｒ部、１２，１２’；Ｒ部、１４；第２ポンチ、１５；第３ポンチ、１６；凹部、１９，１９’；当り残り部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007319875.tif 000013
【図１２】
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