(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間鍛造で成形した軸付き円盤部品の円盤部の所定部位に穴を明け、同時に円盤部の外周を打抜くようにした上型と下型からなる成形金型装置であって、前記軸付き円盤部品の軸部を保持する下受台と、前記下型に固定される打抜きポンチと、前記上型の下降により前記下受台とともに軸付き円盤部品の円盤部を保持する上受台と、この上受台に対して相対的に上下動自在な上ダイスと、この上ダイスとの間で円盤部の外周のバリを保持するストリッパと、前記下受台の下降を規制する位置規制部材とを備え、
前記下受台は前記下型にクッション部材を介して所定ストローク上下動自在に支持され、前記ストリッパは前記下型にクッション材を介して所定ストローク上下動自在に支持され、前記上受台は前記上型に対し皿バネによって下方に付勢されて支持され、前記クッション部材及びクッション材のばね剛性は前記皿バネのばね剛性より弱く設定されていることを特徴とする成形金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動二輪車等のエンジンのクランク軸を冷間鍛造した後、ウェイト部の外周とピン穴の打抜きを同一工程で行うための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動二輪車等のエンジンのクランクシャフトの製造において、左右の軸付き円盤状の分割型クランク軸を成形し、これをピンで連結するような方法が採用されることがあり、このような分割型クランク軸の成形方法として、例えば特開昭５９−４９３６号のように熱間鍛造で成形する技術が主流である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、熱間鍛造で成形するとスケールが発生する等の問題から、成形後に切削加工によって取り除かなければならず、また必要な精度を確保するための機械加工も必要になって、加工効率が悪いという問題がある。
また、熱間鍛造の工程と機械加工の工程の工程系列が異なるため、段取り換えに手間がかかるという問題もある。
【０００４】
そこで本発明は、鍛造成形後の加工工程を簡素化し、生産性に優れた成形方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、冷間鍛造で成形した軸付き円盤部品の軸部を成形金型の下受台で保持し、上型を下降させて軸付き円盤部品の円盤部を下受台と上受台で保持して軸付き円盤部品を所定ストローク降下させ、この際、下型の打抜きポンチにより円盤部の所定部位に穴を打抜いた後、更に上型を下降させて上ダイスにより円盤部の外周の打抜きを行うようにした。
【０００６】
このように、円盤部の所定部位に穴を明ける作業と円盤部の外周を打抜く作業を同一の工程で行うことにより、工程の簡素化が図られ、生産性を向上させることが出来る。
また、このような軸付き円盤部品は連続した冷間鍛造により成形されるため、熱間鍛造のような成形後のスケールの除去等の機械加工が廃止され、工程の簡素化が一層図られる。
更に、軸付き円盤部品の軸部を基準にして穴を打抜くため、精度の良い穴明け加工とバランスの良い外周打抜きが行え、精度確保のための機械加工も廃止出来る。
ここで、軸付き円盤部品が分割型クランク軸のような場合に、打抜きポンチで打抜く穴はピン穴とされ、また円盤部の外周の打抜きは、鍛造時に生じるバリ等の打抜きとされる。
【０００７】
また本発明では、打抜きポンチによって打ち抜かれた抜きカスを上受台のタマリ部に入り込ませ、上ダイスによって打抜かれた抜きカスを下型と上ダイス間で保持し、その後上型が上昇した際、それぞれの抜きカスを打ち抜き前の円盤部の原位置にはめ込んでワーク払出し時に排出するようにした。
【０００８】
このように、打抜きカスを元の位置に戻して払出すようにすれば、成形金型に打抜きカスの排出路等を設ける必要がなく、除去時間に時間をかけるような不具合も生じない。
【０００９】
そしてこのような成形金型装置として、本発明は、冷間鍛造で成形した軸付き円盤部品の円盤部の所定部位に穴を明け、同時に円盤部の外周を打抜くようにした上型と下型からなる成形金型装置であって、前記軸付き円盤部品の軸部を保持する下受台と、前記下型に固定される打抜きポンチと、前記上型の下降により前記下受台とともに軸付き円盤部品の円盤部を保持する上受台と、この上受台に対して相対的に上下動自在な上ダイスと、この上ダイスとの間で円盤部の外周のバリを保持するストリッパと、下受台の下降を規制する位置規制部材とを備え、前記下受台は前記下型にクッション部材を介して所定ストローク上下動自在に支持され、前記ストリッパは前記下型にクッション材を介して所定ストローク上下動自在に支持され、前記上受台は前記上型に対し皿バネによって下方に付勢されて支持され、前記クッション部材及びクッション材のばね剛性は前記皿バネのばね剛性より弱く設定されている。
斯かる構成とすることで、上型の下降により前記軸付き円盤部品を所定ストローク降下させる途中で、打抜きポンチにより円盤部に穴を明けることが出来るようにし、上型が更に降下すると、軸つき円盤部品の下降が停止して円盤部の外周を上ダイスにより打抜くことが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本発明に係る成形金型装置の説明図、図２及び図３は成形金型による打抜き工程を示す作用図、図４は自動二輪車等のクランクシャフトの組立図、図５はクランクシャフトの左側のクランク軸の斜視図、図６はクランク軸の冷間鍛造工程の説明図である。
【００１１】
本発明は、例えば自動二輪車等のエンジンの分割型クランクシャフトのような軸付き円盤部品を製造する技術に関し、冷間鍛造で成形した軸付き円盤部品の円盤部に対するピン穴の穴あけと、外周の打抜きを同一工程で行うことで、工程を簡素化するとともに、精度確保のための機械加工も廃止出来るようにされており、実施形態では、図４に示すようなクランクシャフトＣのうち、一方側（例えば左側）の軸付き円盤状のクランク軸Ｃａの成形に適用されている。
【００１２】
すなわち、クランクシャフトＣは、軸付き円盤状の左右の分割型クランク軸Ｃａ、Ｃｂと、これらクランク軸Ｃａ、Ｃｂのウェイト部ｗのピン穴ｐに結合される結合ピンＣｃによって一体化されており、一方側（左側）のクランク軸Ｃａは、図５に示すように、円盤部としてのウェイト部ｗと、軸部としての多段軸部ｊを備え、ウェイト部ｗにピン穴ｐを備えている。そして、本発明では、ウェイト部ｗのピン穴ｐの打抜きと、ウェイト部ｗの外周の打抜きを以下に説明する成形金型装置で同時に加工するようにし、どちらのクランク軸Ｃａ、Ｃｂの成形にも適用出来るが、説明上、左側のクランク軸Ｃａの成形を代表例にして説明する。
【００１３】
成形金型装置１は、図１に示すように、下型２に対して上下動自在な上型３を備えており、下型２は、固定台４と、この固定台４の中央の凹部内にウレタン等のクッション部材５を介して上下動自在に配設される下受台６と、この下受台６の所定部位の中間部を上下方向に挿通する打抜きポンチ７と、下受台６の上部側周囲にウレタン等のクッション材８を介して配設されるストリッパ９を備えており、前記下受台６の下方には、所定のクリアランスをおいて位置規制部材１１が配設されるとともに、前記打ち抜きポンチ７は、上端部が下受台６の上面に概略一致するように下端部が固定台４に固定されている。
【００１４】
また、下受台６の中央部には、下ノックアウトピン１２が配設されており、この下ノックアウトピン１２の上部の下受台６には、クランク軸Ｃａの多段軸部ｊを嵌入せしめることの出来る保持孔が設けられている。
そしてこの保持孔に多段軸部ｊを挿入してセットした際、下受台６の上面でウェイト部ｗ下面を支持するとともに、ストリッパ９の上面で外周のバリｂを支持することが出来るようにしている。
【００１５】
一方、上型３は、可動台１４と、可動台１４の中央部に皿バネ１５を介して配設される上受台１６と、この上受台１６の周囲に配設されて可動台１４の下部に固定される上ダイス１７を備えており、上受台１６には、前記下型２の打抜きポンチ７に対応する箇所に、打抜きポンチ７を挿入せしめることの出来るタマリ部１８が設けられている。
【００１６】
また、このタマリ部１８の上部には、抜きカス押出しピン１９が設けられ、また上受台１６の中央部には、上ノックアウトピン２１が配設されている。
そして、前記下受台６の下面を支持するクッション部材５やストリッパ９の下部を支持するクッション材８のばね剛性を弱くし、これに較べて、上受台１６の上部の皿バネ１５のばね剛性を強くしている。
【００１７】
成形金型装置１は以上のように構成されているが、成形金型装置１の作用等について説明する前に、まず、クランク軸Ｃａの冷間鍛造の概要について簡単に説明する。
【００１８】
冷間鍛造は、図６に示すようなビレットから連続した冷間鍛造工程を経て成形されるが、上記のようなビレットの組成成分は、Ｃ（炭素）が０．４６〜０．４９WT％、Ｓｉ（珪素）が０．１４WT％以下、Ｍｎ（マンガン）が０．５５〜０．６５WT％、Ｐ（リン）が０．０１５WT％以下、Ｓ（硫黄）が０．０１５WT％以下、Ｃｕ（銅）が０．１５WT％以下、Ｎｉ（ニッケル）が０．１５WT％以下、Ｃｒ（クロム）が０．１０〜０．２０WT％含まれる鋼材としている。
これは熱間鍛造素材であるＪＩＳ  Ｓ４８Ｃの成分組成を基本にし、焼入れ性確保のためＣとＭｎ量を同等にするとともに、材料割れの要因になりやすいＳｉとＰとＳの量を削減した成分組成にしたものである。
【００１９】
そしてこのような成分組成の鋼材からなる棒材からビレットを製造する方法は、酸洗を行った後、第１回目の球状化焼鈍しを行い、セメンタイトを球状化して素材全体の加工性を向上させ、内部まで歪みを与えることが出来るようにするとともに、パーライトの微細化を図り、次に、酸洗、ボンデ処理を行って引抜き加工を行い、限界据込み率の向上を図り、次いで、この棒材を所望の寸法に切断し、これを酸洗した後、２回目の球状化焼鈍しを行い、炭化物の分散を図るとともに球状化率を高めるようにしている。そして２回目の球状化焼鈍しが終えると、ショットブラスト、ボンデ処理を行って表面調整を行い、冷間鍛造用ビレットを得るようにしている。
【００２０】
以上のような要領で製造したビレットを準備すると、図６に示すように、第１工程として多段形状の中間素材を成形し、次いで第２工程で大径部の径を広げるよう据え込み、第３工程で大径部の厚みを左右非対称に荒地成形してウェイト部としての概略の形状に仕上げる。そして第４工程で大径部を左右非対称形状に仕上成形して必要に応じてスプライン部やセンタ孔等を必要箇所に形成する。
そして、前記成形金型装置１は、以上のような連続冷間鍛造で成形された軸付き円盤状のクランク軸Ｃａに対し第５工程において適用され、ウェイト部ｗへのピン穴の打抜きと外周に生じるバリの打抜きを同時に行うようにされており、以下、その成形方法について図２及び図３に基づき説明する。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、下受台６の上部中央の保持孔内に、クランク軸Ｃａの多段軸部ｊを挿入してセットする。この際、ウェイト部ｗ下面は下受台６の上面で支持され、外周のバリｂはストリッパ９で支持される。
【００２２】
次に上型３が降下し、上受台１６がウェイト部ｗ上面に当接すると、ウェイト部ｗは上受台１６と下受台６で挟まれて保持されるようになり、更に上型３が降下すると、クッション部材５やクッション材８のばね剛性は皿バネ１５のばね剛性より弱いため、クッション部材５とクッション材８が縮み、このため、クランク軸Ｃａが降下して、図２（ｂ）に示すように、打抜きポンチ７によってピン穴ｐが打抜かれる。また下受台６の下面は位置規制部材１１に当接してそれ以上降下出来なくなる。
【００２３】
更に上型３が降下すると、図３（ａ）に示すように、皿バネ１５とストリッパ９のクッション材８が縮んで可動台１４が降下し、上ダイス１７によりウェイト部ｗ外周のバリｂが打抜かれる。この際、前記打抜きポンチ７で打抜かれた打抜きカスはタマリ部１８に入り込み、またバリｂは上ダイス１７とストリッパ９の間に収まっている。
以上のような手順により、ピン穴ｐの打抜きとウェイト部ｗ外周のバリｂの打抜きが同時に行われる。
【００２４】
打抜きが終了して上型２が上昇すると、図３（ｂ）に示すように、打抜きポンチ７で打抜かれた抜きカスは元の位置のピン穴ｐに戻され、また、打抜かれたバリｂはウェイト部ｗ外周の元の位置に戻される。
そしてそれぞれの打抜きカスは、ワーク払出し時に排出される。
【００２５】
因みに、以上のように多段軸部ｊを下受台６の保持孔に嵌合させて打抜き加工を行えば、ピン穴ｐの精度が保証され、また外周をバランス良く加工することが出来、精度保証のための機械加工を廃止することが出来る。
【００２６】
そして以上のような方法でピン穴ｐの成形と外周の成形を同時に行えば、効率良く加工することが出来る。
また、抜きカスを元の位置に戻してワーク払出しを行うため、金型に抜きカスの排出路等を設ける必要がなく、しかも排出時間に手間取るような不具合を防止出来る。
【００２７】
尚、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば軸付き円盤部品はクランク軸以外の部品でも良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、冷間鍛造で成形した軸付き円盤部品を下受台と上受台で保持し、上型を下降させて軸付き円盤部品を所定ストローク降下させて、下型の打抜きポンチにより円盤部に穴を打抜いた後、更に上型を下降させて上ダイスにより円盤部の外周の打抜きを行うようにしたため、穴明け作業と外周打抜き作業が同一の工程で行われ、生産性を向上させることが出来る。
また、精度の良い穴明け加工とバランスの良い外周打抜きを行うことが出来る。
また、それぞれの抜きカスを打ち抜き前の位置に戻してワーク払出し時に排出するようにしたため、成形金型に打抜きカスの排出路等を設ける必要がなく、除去時間に時間をかけるような不具合も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る成形金型装置の説明図
【図２】成形金型による打抜き工程を示す作用図
【図３】成形金型による打抜き工程の続きを示す作用図
【図４】自動二輪車等のクランクシャフトの組立図
【図５】クランクシャフトの左側のクランク軸の斜視図
【図６】クランク軸の冷間鍛造工程の説明図
【符号の説明】
１…成形金型装置、２…下型、３…上型、６…上受台、７…打抜きポンチ、１１…位置規制部材、１６…上受台、１７…上ダイス、１８…タマリ部、Ｃａ…クランク軸。
【図１】
0004010705.tif 000002
【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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