JP2001219239A

JP2001219239A - クランク軸の鍛造方法及び鍛造金型

Info

Publication number: JP2001219239A
Application number: JP2000033044A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kobayashi; 正貴小林
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2001-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】鍛造荷重を増大させずに効果的にバリの流出
を抑制してカウンターウェイトの充満性を改善するこ
と。【解決手段】上型と下型におけるフランジ側の長手方
向のバリ流出部を、バリ流出対称軸線５より上下方向の
どちらかに移動させた荒金型１１を用いて、クランク軸
鍛造時におけるフランジ側のバリを、バリ流出対称軸線
５より上下方向のどちらかに移動した位置より流出させ
て鍛造する。【効果】鍛造荷重を増大させることなく、効果的にバ
リの流出を抑制してカウンターウェイトの充満性を改善
することができるので、欠肉の防止と歩留まりの向上が
達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クランク軸の鍛造
方法及びこの鍛造方法に適用する鍛造金型に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】クランク軸の製造工程としては、断面が
円形或いは矩形の鋼片を素材として、製品形状に応じた
長手方向及び幅方向の体積配分と断面形状に整える予備
成形工程、製品に近い形状まで成形する荒打工程、製品
形状に仕上げる仕上打工程、バリをトリミングするバリ
抜き工程等からなるものが一般的である。

【０００３】このような工程からなるクランク軸の製造
において、型彫部が深い形状のカウンターウェイトを鍛
造する場合には、欠肉（肉の充満性）が問題になる。ク
ランク軸は、小径で長さの長いフロント側に比べてフラ
ンジ側は大径で長さが短いことから、前記した欠肉の問
題はフランジ側で顕著である。

【０００４】ところで、従来の荒打及び仕上打工程とい
ったバリ出し鍛造法では、図４に示すように、金型１の
全周にわたって上型１ａと下型１ｂの型彫部１ａａ，１
ｂａのほぼ対称軸線上でバリ２の流出を許容しているの
で、前記した欠肉を防止するために、バリの厚さを小さ
くしたり、バリの幅を大きくしたりしていたが、このよ
うな対処方法では、バリの流出が抑制されないので歩留
まりが良くないばかりか、かえって鍛造荷重の増大を招
くだけであった。

【０００５】そこで、特公昭６２−４５００９号では、
荒打及び仕上打の型において、型全周にわたってのバリ
２の流出を、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、その流出
方向に対向する傾斜段差面で規制することにより、バリ
２の流出を抑制して歩留まりの向上を狙ったものが提案
されている。

【０００６】なお、図４及び図５中の１ｃは金型１のフ
ランジ部、１ｄはバリ２の流出線、３は素材を示す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特公昭６２−４５００
９号で提案されたものは、バリの流出を抑制しているの
で、歩留まりが向上し、かつ、一時的に成形性は良くな
るものの、バリの流出を型の全周にわたって抑制するも
のであるため、鍛造荷重が増大することは、従来のバリ
の厚さを小さくしたり、バリの幅を大きくするものと同
じであり、急激な型寿命の低下が発生する。

【０００８】本発明は、上記した従来のクランク軸の鍛
造方法や鍛造型にあった問題点に鑑みてなされたもので
あり、鍛造荷重を増大させずに効果的にバリの流出を抑
制することで、カウンターウェイトの充満性を改善し、
欠肉を防止して歩留まりを向上させることができるクラ
ンク軸の鍛造方法及びこの鍛造方法に適用する鍛造金型
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、上型と下型におけるフランジ側の長
手方向のバリ流出部を、バリ流出対称軸線より上下方向
のどちらかに移動させた鍛造金型を用いて、クランク軸
鍛造時におけるフランジ側のバリを、バリ流出対称軸線
より上下方向のどちらかに移動した位置より流出させる
こととしている。そして、このようにすることで、鍛造
荷重を増大させることなく、効果的にバリの流出を抑制
してカウンターウェイトの充満性を改善することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者は、上記した課題を解決
するための予備検討として、クランク軸の部分モデル、
すなわち、クランク軸全体モデルのフランジ側半分の部
位（図２（ａ）参照）を対象とした三次元ＦＥＭシミュ
レーションを用いて基礎実験を行った。

【００１１】鍛造金型４は、図４に示したような、全周
にわたって型彫部（キャビティ）のほぼ対称軸線（バリ
流出対称軸線５）上でバリの流出を許容している場合
（ｃａｓｅ１：図２（ｂ）参照）と、フランジ側のみ部
分的にバリ流出対称軸線５より上方に移動した位置で長
手方向のバリの流出を許容している場合（ｃａｓｅ２〜
４：図２（ｃ）〜（ｅ）参照）、の合計４種類を準備し
た。

【００１２】ｃａｓｅ２はバリ流出対称軸線５からバリ
流出線６までの距離ａがフランジ半径Ｒの１／２程度の
もの、ｃａｓｅ３はバリ流出対称軸線５からバリ流出線
６までの距離ａがフランジ半径Ｒと同程度のもの、ｃａ
ｓｅ４はバリ流出対称軸線５からバリ流出線６までの距
離ａがフランジ半径Ｒの５／４程度の金型であった。

【００１３】素材３は単純な丸型断面材を用意した。カ
ウンターウェイトの充満性（肉上がり性）を比較した結
果、反フランジ側から５番目の５カウンターウェイト４
ａと、同じく６番目の６カウンターウェイト４ｂはほぼ
同等であったが、フランジと反対側から７番目の７カウ
ンターウェイト４ｃと、同じく８番目の８カウンターウ
ェイト４ｄでは、ｃａｓｅ４とｃａｓｅ３はほぼ同じ充
満性であったものの、これらｃａｓｅ４とｃａｓｅ３に
比べてｃａｓｅ２、ｃａｓｅ１の順に充満性が悪くなっ
た。

【００１４】これは、図２（ｂ）〜（ｅ）に示すよう
に、バリ流出線６をバリ流出対称軸線５より上方に移動
させることで、鍛造金型４への素材３の納まり量（＝ｖ
₂ ／（ｖ₁ ＋ｖ₂ ））が増大し、長手方向へのバリ流出
が抑制できたためと考えられる。そして、上記した鍛造
時、ｃａｓｅ２〜ｃａｓｅ４の鍛造荷重は、ｃａｓｅ１
に対して増加は見られなかった。なお、ｖ₁ ＋ｖ₂ は素
材３の体積、ｖ₂ は鍛造によって鍛造金型４内に収まっ
た素材３の体積を示す。また、図２中の４ｅは上型、４
ｆは下型を示す。

【００１５】本発明は、上記した考え方と、基礎実験結
果に基づいてなされたものであり、バリ出し鍛造法によ
ってクランク軸を製造するに際し、鍛造時に発生するフ
ランジ側のバリを、バリ流出対称軸線より上下方向のど
ちらかに移動した位置より流出させることを要旨とする
クランク軸の鍛造方法、及び、上型と下型におけるフラ
ンジ側の長手方向のバリ流出部を、バリ流出対称軸線よ
り上下方向のどちらかに移動させたことを要旨とする本
発明の鍛造方法に適用するクランク軸の鍛造金型であ
り、この鍛造金型は、鍛造しようとするクランク軸のフ
ランジ半径をＲ、バリ流出対称軸線より上下方向のどち
らかに移動させたバリ流出部の前記移動距離をａとした
場合、Ｒ≧ａ＞０であることが望ましい。

【００１６】本発明に係るクランク軸の鍛造金型におい
て、クランク軸のフランジ半径をＲ、バリ流出対称軸線
より上下方向のどちらかに移動させたバリ流出部の前記
移動距離をａとした場合、Ｒ≧ａ＞０であることが望ま
しいのは、本発明者の実験結果によるもので、カウンタ
ーウェイトの充満性がＲ≧ａ≧０で比例的に良くなり、
一方、ａ≧Ｒでは改善傾向が収束しているからである。

【００１７】本発明が対象とするクランク軸では、通
常、加熱素材は、長手及び幅方向への体積配分を行うた
めに、ロール加工や曲げ加工といった工程で予備成形さ
れるが、本発明の場合には、特に予備成形の有る無しは
限定しない。また、本発明において、バリ厚さは製品重
量及び型彫部の型彫深さや厚みといった製品形状によっ
て適宜決定されるものである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図１に示す一実施例に基づい
て説明する。図１は本発明に係るクランク軸の鍛造金型
の一実施例を示したもので、（ａ）は平面方向から見た
図、（ｂ）は（ａ）図の矢視Ａ図、（ｃ）は（ａ）図の
Ｂ−Ｂ部における長手方向の断面図である。

【００１９】図１において、１１は本発明の荒金型であ
り、例えば外径がφ８３ｍｍで、長さが３１４ｍｍの鋼
片を素材として、４気筒８枚カウンターウェイトのクラ
ンク軸を荒打するものである。この荒金型１１は、図１
（ａ）に想像線で囲んだフランジ側の長手方向のバリ流
出線６の位置を、図１（ｃ）に示したように、バリ流出
対称軸線５より例えば上方向に距離ａだけ移動させたも
のである。なお、図１中の１１ｄは上型、１１ｅは下型
を示す。

【００２０】フランジ部１１ａの半径Ｒを４５ｍｍ、バ
リ流出対称軸線５より上方向に移動させたバリ流出線６
部における、バリ厚さＴ₁ を５ｍｍ、バリ抑え代ｂを２
０ｍｍとした上記荒金型１１の、フランジ側の長手方向
のバリ流出線６の位置を５種類（ａ／Ｒ＝０．２５、
０．５、０．７５、１．０、１．２５）変化させて荒打
し、反フランジ側から７番目の７カウンターウェイト１
１ｂと、８番目の８カウンターウェイト１１ｃの充満性
及びその場合の鍛造荷重を調べた。

【００２１】８カウンターウェイト１１ｃにおける充満
性と鍛造荷重の関係を図３に示す。図３は横軸にパラメ
ータａ／Ｒをとり、縦軸にバリの流出を抑制しない場合
における８カウンターウェイトの充満性を１とした場合
の比（●印）と、同じくバリの流出を抑制しない場合に
おける８カウンターウェイトの鍛造荷重を１とした場合
の比（■印）を表したものである。

【００２２】図３より、ａ／Ｒが０から１の間では８カ
ウンターウェイトの充満性が比例的に良くなり、一方、
ａ／Ｒが１以上になると改善傾向が収束してことが判
る。なお、図示省略したが、７カウンターウェイトの場
合もほぼ同様の結果が得られた。

【００２３】この図３の結果より、ａ／Ｒが０から１の
間となるように、フランジ側の長手方向におけるバリ流
出線の位置を上方に移動させた金型を用いて鍛造した場
合には、鍛造荷重を増大させること無く、効果的にフラ
ンジ側の長手方向におけるバリの流出を抑制でき、カウ
ンターウェイトの充満性を改善することができることは
明らかである。

【００２４】本実施例ではフランジ側の長手方向におけ
るバリ流出部の位置を上方に移動させたものを示した
が、下方に移動させたものでも同様の作用効果を奏する
ことは言うまでも無い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、上型と
下型におけるフランジ側の長手方向のバリ流出部を、バ
リ流出対称軸線より上下方向のどちらかに移動させた鍛
造金型を用いて、鍛造時におけるフランジ側のバリを、
バリ流出対称軸線より上下方向のどちらかに移動した位
置より流出させることとしているので、鍛造荷重を増大
させることなく、効果的にバリの流出を抑制してカウン
ターウェイトの充満性を改善することができ、欠肉の防
止と歩留まりの向上が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランク軸の鍛造金型の一実施例
を示したもので、（ａ）は平面方向から見た図、（ｂ）
は（ａ）図の矢視Ａ図、（ｃ）は（ａ）図のＢ−Ｂ部に
おける長手方向の断面図である。

【図２】素材の収まり量とカウンターウェイトの充満性
の関係を実験した鍛造金型の説明図で、（ａ）は鍛造金
型と素材等の説明図、（ｂ）〜（ｅ）は（ａ）は鍛造金
型のフランジ部における横断面図で、（ｂ）はｃａｓｅ
１、（ｃ）はｃａｓｅ２、（ｄ）はｃａｓｅ３、（ｅ）
はｃａｓｅ４である。

【図３】パラメータａ／Ｒと鍛造荷重、８カウンターウ
ェイトの充満性の関係を示した図である。

【図４】一般的なバリ出し鍛造法に使用するクランク軸
の鍛造金型の一例を示したもので、（ａ）は平面方向か
ら見た図、（ｂ）は（ａ）図の矢視Ａ図、（ｃ）は
（ａ）図のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は（ａ）図のＣ−Ｃ断
面図である。

【図５】特公昭６２−４５００９号で提案された全周バ
リ流出拘束鍛造法に使用するクランク軸の鍛造金型の一
例を示したもので、（ａ）は平面方向から見た図、
（ｂ）は（ａ）図のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）図の
Ｃ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

５バリ流出対称軸線６バリ流出線１１荒金型１１ａフランジ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バリ出し鍛造法によってクランク軸を製
造するに際し、鍛造時に発生するフランジ側のバリを、
バリ流出対称軸線より上下方向のどちらかに移動した位
置より流出させることを特徴とするクランク軸の鍛造方
法。
【請求項２】請求項１記載の鍛造方法に適用する金型
であって、上型と下型におけるフランジ側の長手方向の
バリ流出部を、バリ流出対称軸線より上下方向のどちら
かに移動させたことを特徴とするクランク軸の鍛造金
型。
【請求項３】鍛造しようとするクランク軸のフランジ
半径をＲ、バリ流出対称軸線より上下方向のどちらかに
移動させたバリ流出部の前記移動距離をａとした場合、
Ｒ≧ａ＞０であることを特徴とする請求項２記載のクラ
ンク軸の鍛造金型。