專利名稱：鍛造方法、鍛造物品以及鍛造設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鍛造方法、一種鍛造物品以及一種鍛造設備。具體來說，優選實施例涉及一種用于通過對桿狀原材料的兩個軸向端部進行鐓鍛來使兩個端部的直徑增大的鍛造方法、一種利用這種方法獲得的鍛造物品、以及一種用于執行這種鍛造方法的鍛造設備。
背景技術：
下面的描述記載了發明人所知的相關技術以及其中的問題，但不應認為是對現有技術的認可。
一般來說，鐓鍛是一種通過沿原材料的軸向向該原材料施加壓力以便從而增大該原材料預定部分的直徑而進行的加工。從日本未審定特開專利公報No.48-62646(參見第1頁和第2頁以及附圖1-4)可以得知一種對這種鐓鍛的改進。
在常規的鐓鍛方法中，在需要于原材料的兩個軸向端部分別形成增大的直徑部分的情況下，提出了下述方式。也就是說，在于原材料的一個軸向端部形成了增大的直徑部分之后，原材料被變位。然后，在另一軸向端部形成另一增大的直徑部分。
但是，在這種方法中，在制造一種兩個軸向端部都具有增大的直徑部分的構件(例如汽車臂件或者汽車軸件，或者壓縮機雙頭活塞)的情況下，用于制造這種構件的步驟數增加，導致制造成本提高。
此外，一般來說，根據如圖10中所示鐓鍛方法，在加工的后階段，在凹模50的成形凹部51的拐角部分會產生未填充部分52和52(即沒有原材料55填充的部分)。如果產生了這種未填充部分52，那么所得到的鍛造物品將在形狀上存在缺陷(例如材料不足的缺陷)，這會降低產品的價值。因此，如果通過增加沖頭53的壓力而增加成形壓力，以便迫使原材料55填充到未填充部分52和52中，那么將在凹模50的成形凹部51上施加更大的載荷。這樣會縮短凹模50的壽命。
在這里對在其它出版物中公開的各種特征、實施例、方法以及設備的優點和缺點的描述并非用于對本發明加以限制。實際中，本發明的某些特征也許能夠克服某些缺點，同時仍舊保留所述出版物中公開的特征、實施例、方法以及設備中的某些或者全部。
發明內容
考慮到本領域中的前述和/或其它問題提出了本發明的優選實施例。本發明的優選實施例可以顯著地改進現有方法和/或設備。
在其它可能的優點中，一些實施例可以提供一種鍛造方法，該方法能夠有效地制造一種在兩端部分別具有增大的直徑部分的鍛造物品，并且還能夠防止所述鍛造物品出現形狀缺陷。
在其它可能的優點中，一些實施例可以提供一種利用前述方法獲得的鍛造物品。
在其它可能的優點中，一些實施例可以提供一種優選用于執行前述方法的鍛造設備。
根據本發明，將提供下述手段。
一種用于通過鐓鍛使位于桿狀原材料的軸向端部的預定的直徑增大部分增大的鍛造方法，包括下述步驟利用保持模具將原材料的軸向中部保持在防止其直徑增大的狀態下，將原材料的軸向端部置于形成在保持模具的軸向端部的成形凹部中，并且將預定的直徑增大部分置于形成在導向件中的插入通道內；然后利用沖頭同時向預定的直徑增大部分施加壓力，以將預定的直徑增大部分的材料填充入成形凹部內，而沿與各沖頭的移動方向相反的方向移動各導向件，從而使各預定的直徑增大部分的直徑增大。
如前面[1]中所述的鍛造方法，其中各導向件中的插入通道被構造成將預定的直徑增大部分保持在防翹曲狀態。
如前面[1]或[2]中所述的鍛造方法，其中在各沖頭開始運動之前，在各導向件與保持模具之間設定一初始間隙，該初始間隙的距離小于原材料暴露部分的橫截面的翹曲極限長度。
如前面[3]中所述的鍛造方法，其中在各沖頭開始移動與各導向件開始移動之間設定一時滯。
如前面[1]至[4]中任一項所述的鍛造方法，其中各導向件在其頂端部設有待裝配在成形凹部中的施壓部。
如前面[1]至[5]中任一項所述的鍛造方法，其中各導向件頂端的插入通道側邊緣部分和/或保持模具的用于裝配原材料軸向中部的原材料裝配孔的邊緣部分被倒角。
一種利用如前面[1]至[6]中任一項所述的鍛造方法獲得的鍛造物品。
一種利用如前面[1]至[6]中任一項所述的鍛造方法獲得的汽車臂件。
一種利用如前面[1]至[6]中任一項所述的鍛造方法獲得的汽車軸件。
一種利用如前面[1]至[6]中任一項所述的鍛造方法獲得的汽車連桿。
一種利用如前面[1]至[6]中任一項所述的鍛造方法獲得的壓縮機用雙頭活塞。
一種用于通過鐓鍛使桿狀原材料的軸向端部的預定的直徑增大部分增大的鍛造設備，包括用于將原材料的軸向中部保持在防翹曲狀態的保持模具；兩個預定的直徑增大部分將置于其中的成形凹部，這些成形凹部形成在保持模具的軸向端部；兩個均具有插入通道的導向件，預定的直徑增大部分插入在該插入通道中；以及兩個用于沿預定的直徑增大部分的軸向向該預定的直徑增大部分施加壓力的沖頭，其中，各導向件均能夠沿與各沖頭的移動方向相反的方向移動。
如前面[12]中所述的鍛造設備，還包括兩個導向件移動裝置，每個導向件移動裝置均用于沿與沖頭的移動方向相反的方向移動導向件，并且均連接到對應的導向件。
如前面[12]或[13]中所述的鍛造設備，其中各導向件中的插入通道均被構造成將預定的直徑增大部分保持在防翹曲狀態。
如前面[12]至[14]中任一項所述的鍛造設備，其中各導向件均在其頂端部設有待裝配在成形凹部中的施壓部。
如前面[12]至[15]中任一項所述的鍛造設備，其中各沖頭頂端的插入通道側邊緣部分和/或保持模具的用于裝配原材料軸向中部的原材料裝配孔的邊緣部分被倒角。
根據[1]中所述的發明，通過在將各預定的直徑增大部分中的材料填充入對應的成形凹部中時同時向位于桿狀原材料的軸向端部的預定的直徑增大部分施加壓力，使得兩個預定的直徑增大部分的直徑同時增大。因此，可以高效地形成在兩個軸向端部具有直徑增大部分的鍛造物品，從而降低了制造成本。
此外，通過在將材料填充入成形凹部內的同時，沿與對應沖頭的移動方向相反的方向移動各導向件，流入成形凹部中的材料被分散開。因此，材料可以填充入成形凹部的拐角部分內，或者能夠防止在成形凹部中產生未填充部分的問題，卻無需過多地增加成形壓力。因此，可以獲得高質量的鍛造物品。
再有，通過沿與相應沖頭的移動方向相反的方向移動各導向件，可以降低施加在成形凹部上的載荷。從而，可以延長成形凹部的壽命。
根據[2]中所述的發明，各導向件中的插入通道均被構造成將預定的直徑增大部分保持在防翹曲狀態。因此，可以防止有可能在利用沖頭向直徑增大部分施加壓力時產生的直徑增大部分翹曲的現象，這又可以防止出現形狀缺陷如起皺或者縮攏。從而，可以獲得更高質量的鍛造物品。
根據[3]中所述的發明，由于在各沖頭開始移動之前(即在利用各沖頭開始向預定的直徑增大部分施加壓力之前)，在各導向件與保持模具之間設定有具有預定距離的初始間隙，所以能夠防止在各沖頭開始移動之后(即利用各沖頭開始向所述預定的直徑增大部分施加壓力之后)，所述原材料的暴露部分立即暴露于各導向件與保持模具之間的初始間隙內的缺陷。此外，各導向件的移動長度(即行程)可以縮短。
根據[4]中所述的發明，由于在各沖頭開始移動與各導向件開始移動之間設定了時滯，所以在各沖頭開始移動之后(即利用沖頭開始向預定的直徑增大部分施加壓力之后)，原材料的暴露部分的橫截面面積立即增大。這樣無疑可以防止原材料發生翹曲。
根據[5]中所述的發明，由于各導向件在其頂端部分均設有待裝配在成形凹部中的施壓部，所以在進行鐓鍛時填充在成形凹部中的材料會受到施壓部的擠壓。因此，材料無疑可以填充入成形凹部的拐角部分內，從而無疑可以防止出現在成形凹部中可能產生材料未填充部分的缺陷。從而，可以獲得高質量的鍛造物品。
此外，當導向件的施壓部裝配在成形凹部中時，成形凹部將被關閉。因此，本發明中的鍛造方法被分入閉式鐓鍛鍛造方法。從而，無需在鐓鍛之后執行毛刺去除加工。這減少了步驟數，并且提高了制造效率。
根據[6]中所述的發明，由于各導向件頂端的插入通道側邊緣部分被倒角，所以在加工時導向件會接受成形凹部中的材料的反壓力。從而，可以降低沿預定方向移動導向件所需的驅動力。從而，可以利用較小的驅動力使導向件移動。此外，由于保持模具的材料裝配孔的邊緣部分被倒角，所以可以降低有可能在鍛造物品的軸向中部與直徑增大部分之間拐角部分處出現的應力集中。
根據[7]中所述的發明，可以以低成本提供高質量的鍛造物品。
根據[8]中所述的發明，可以以低成本提供高質量的汽車臂件。
根據[9]中所述的發明，可以以低成本提供高質量的汽車軸件。
根據[10]中所述的發明，可以以低成本提供高質量的汽車連桿。
根據[11]中所述的發明，可以以低成本提供用于壓縮機的高質量雙頭活塞。
根據[12]中所述的發明，由于所述鍛造設備包括保持模具、兩個成形凹部、兩個導向件以及兩個沖頭，所以該鍛造設備優選地用于根據前述發明的鍛造方法中。
根據[13]中所述的發明，由于所述鍛造設備還包括兩個導向件移動裝置，所以無疑可以利用這種鍛造設備實施本發明中的前述鍛造方法。
根據[14]中所述的發明，由于各導向件中的插入通道被構造成以與前面[2]相同的方式將預定的直徑增大部分保持在防翹曲狀態，所以可以防止在利用沖頭向所述直徑增大部分施加壓力時有可能產生的直徑增大部分翹曲的現象，這又可以防止出現形狀缺陷如起皺或者縮攏。從而，可以獲得更高質量的鍛造物品。
根據[15]中所述的發明，由于各導向件以與前面[5]相同的方式均在其頂端部設有待裝配在成形凹部中的施壓部，所以在進行鐓鍛時填充在成形凹部中的材料會受到施壓部的擠壓。因此，材料無疑可以填充入成形凹部的拐角部分內，從而無疑可以防止出現在成形凹部中產生材料未填充部分的缺陷。從而，可以獲得高質量的鍛造物品。
此外，當導向件的施壓部裝配在成形凹部中時，成形凹部將被關閉。因此，本發明中的鍛造方法被分入閉式鐓鍛鍛造方法。從而，無需在鐓鍛之后執行毛刺去除加工。這樣可以減少步驟數，并且提高制造效率。
根據[16]中所述的發明，由于各沖頭頂端的插入通道側邊緣部分以與前面[6]相同的方式被倒角，所以在加工中導向件可以接受成形凹部中的材料的反壓力。從而，可以降低沿預定方向移動導向件所需的驅動力。因此，可以利用較小的驅動力移動導向件。此外，由于保持模具的材料裝配孔的邊緣部分被倒角，所以可以降低有可能在鍛造物品的軸向中部與直徑增大部分之間拐角處出現的應力集中。
本發明的效果可以簡述如下。
根據[1]中所述的發明，可以高效地形成在兩個軸向端部具有直徑增大部分的鍛造物品，從而降低制造成本。此外，由于能夠防止在成形凹部中產生未填充部分的問題，卻無需過多地增加成形壓力，所以可以獲得高質量的鍛造物品。再有，由于可以降低成形壓力，所以可以延長成形凹部的壽命。
根據[2]中所述的發明，可以防止在利用沖頭向直徑增大部分施加壓力時(即進行鐓鍛時)有可能產生的直徑增大部分翹曲的現象，這又可以防止出現形狀缺陷如起皺或者縮攏。從而，可以獲得更高質量的鍛造物品。
根據[3]中所述的發明，能夠防止在各沖頭開始移動之后(即利用各沖頭開始向預定的直徑增大部分施加壓力之后)，原材料的暴露部分立即暴露于各導向件與保持模具之間的缺陷。此外，各導向件的移動長度(即行程)可以縮短。
根據[4]中所述的發明，在各沖頭開始移動之后(即利用沖頭開始向所述預定的直徑增大部分施加壓力之后)，原材料的暴露部分的翹曲極限長度可以立即增大，這無疑可以防止原材料發生翹曲。
根據[5]中所述的發明，材料無疑可以填充入成形凹部的拐角部分內，從而無疑可以防止成形凹部中出現在產生材料未填充部分的缺陷。從而，可以獲得高質量的鍛造物品。此外，無需在鐓鍛之后執行毛刺去除加工，因此可以減少步驟數，并且可以提高制造效率。
根據[6]中所述的發明，由于各導向件頂端的插入通道側邊緣部分被倒角，所以可以降低沿預定方向移動導向件所需的驅動力。從而，可以利用較小的驅動力移動導向件。此外，由于保持模具的材料裝配孔的邊緣部分被倒角，所以可以降低有可能在鍛造物品的軸向中部與直徑增大部分之間拐角處出現的應力集中。
根據[7]中所述的發明，可以以低成本提供高質量的鍛造物品。
根據[8]中所述的發明，可以以低成本提供高質量的汽車臂件。
根據[9]中所述的發明，可以以低成本提供高質量的汽車軸件。
根據[10]中所述的發明，可以以低成本提供高質量的汽車連桿。
根據[11]中所述的發明，可以以低成本提供用于壓縮機的高質量雙頭活塞。
根據[12]中所述的發明，可以提供一種優選用于根據前述發明的鍛造方法中的鍛造設備。
根據[13]中所述的發明，可以提供一種無疑可以執行本發明的鍛造方法的鍛造設備。
根據[14]中所述的發明，可以提供一種無疑可以執行[2]中所述鍛造方法的鍛造設備。
根據[15]中所述的發明，可以提供一種無疑可以執行[5]中所述鍛造方法的鍛造設備。
根據[16]中所述的發明，可以提供一種無疑可以執行[6]中所述鍛造方法的鍛造設備。
通過下面結合附圖的描述，可以進一步認識到各實施例的上述和/或其它方面、特征和/或優點。在適用場合下，各實施例可以包括和/或排除不同的方面、特征和/或優點。此外，在適用場合下，各實施例可以組合其它實施例中的一個或多個方面或特征。對特定實施例的方面、特征和/或優點的描述并應認為是對其它實施例或者權利要求的限制。
在附圖中僅作為非限制性的示例示出本發明的優選實施例，其中圖1是示出通過根據本發明一實施例的鍛造設備制造的鍛造物品的透視圖；圖2是所述鍛造設備的分解透視圖；圖3是示出所述鍛造設備的透視圖；圖4A是示出在使原材料經受鍛造加工以便增大該原材料上預定部分的直徑之前的狀態的透視圖；圖4B是對應于圖4A的橫剖視圖，示出在使原材料經受鍛造加工以便增大該原材料上預定部分的直徑之前的狀態；圖5是圖4B中所示“A”部分的放大視圖；圖6A是示出在所述原材料經受鍛造加工以便增大該原材料上預定部分的直徑時的狀態的透視圖；圖6B是對應于圖6A的橫剖視圖，示出在所述原材料經受鍛造加工以便增大該原材料上預定部分的直徑時的狀態；圖7A是示出在所述原材料經受鍛造加工以便增大該原材料上預定部分的直徑時的狀態的透視圖；圖7B是對應于圖7A的橫剖視圖，示出在所述原材料經受鍛造加工以便增大該原材料上預定部分的直徑時的狀態；圖8A是示出在所述預定部分增大之后的狀態的透視圖；圖8B是對應于圖8A的橫剖視圖，示出在所述預定部分增大之后的狀態；圖9是示出通過所述鍛造設備制造的另一鍛造物品的透視圖；以及圖10是示出一鍛造設備的示意性橫剖視圖，以便解釋常規鐓鍛方法中的缺陷。
具體實施例方式
在下文中，將作為非限制性的示例對本發明的一些優選實施例進行描述。基于本公開必須明白的是，本領域技術人員可以基于這些示出的實施例進行多種其它的修改。
在圖2中，附圖標記“1”表示根據本發明一實施例的鍛造設備，“5”表示原材料。在圖1中，附圖標記“3”表示利用鍛造設備1制造的鍛造物品。
如圖1中所示，鍛造物品3是桿狀物品，其中在兩個軸向端部分別形成有齒輪部3a。具體來說，在本實施例的鍛造物品3中，在一個軸向端部和另一軸向端部均形成有齒輪部3a。該鍛造物品3例如是用作汽車軸件的物品。在該鍛造物品3上，各個齒輪部3a均對應于一個直徑增大部分7。在齒輪部3a的周面上，一體地形成有多個向外突出的齒部3b。在該鍛造物品3上，形成在一個軸向端部的齒輪部3a和形成在另一軸向端部的齒輪部3a在尺寸上不同。該鍛造物品3由金屬制成，更為具體地說，由鋁或者鋁合金制成。
如圖2中所示，原材料5是具有圓形橫截面的直桿狀構件。原材料5的橫截面沿整個長度保持恒定。原材料5的一個軸向端部6和原材料5的另一軸向端部6的直徑將被增大。換句話說，一個軸向端部6和另一軸向端部6分別是預定的直徑增大部分。這些預定的直徑增大部分6和6將經受鐓鍛加工，以便在直徑上被增大。從而，在原材料5的兩個軸向端部將形成齒輪部3a和3a。原材料5的材料為金屬，例如鋁或者鋁合金。
在本發明中，原材料5的橫截面形狀并不局限于圓形，而是可以例如為多邊形或者橢圓形。此外，原材料5中的材料并不局限于鋁或者鋁合金，而是可以為任何金屬，例如銅、銅合金或者塑料。在根據本發明的鍛造方法和鍛造設備中，優選但并非局限于此的是，原材料5中的材料是鋁或者鋁合金。
如圖2中所示，鍛造設備1用來通過鐓鍛增大位于原材料5的兩個軸向端部的預定的直徑增大部分6和6。設備1設有一個在其兩個軸向端部形成有兩個成形凹部17和17的保持模具10、一對導向件20和20、一對沖頭30和30、以及一對導向件移動裝置40和40。
保持模具10被構造成將原材料5的軸向中部保持在這樣一種狀態下，即防止該軸向中部的直徑增大。在保持模具10的軸向中部處，設置有用于裝配原材料5的軸向中部的原材料裝配孔12。該原材料裝配孔12沿保持模具10的軸向延伸。原材料裝配孔12的直徑被設定為其尺寸能夠緊密地裝配在原材料5的軸向中部上。從而，當原材料5的軸向中部被裝配在原材料裝配孔12中時，保持模具10保持住原材料5的軸向中部，以便可以防止該軸向中部的直徑增大并且還防止發生翹曲。此外，保持模具10將原材料5錨固起來，以便使其在鐓鍛進行時無法軸向移動。原材料裝配孔12的長度被設定為與預定的直徑增大部分6和6之間的長度相同。如圖5中所示，原材料裝配孔12的邊緣部分被沿整個周邊進行倒角。從而，各個邊緣部分的橫截面形狀均形成圓形。在圖5中，附圖標記“13”表示形成在所述邊緣部分處的倒角部分。
所述一對成形凹部17和17形成在保持模具10的軸向端部，以便與原材料裝配孔12的端部連通。各個成形凹部17均被構造成用于形成鍛造物品3上的齒輪部3a。因此，各個成形凹部17的橫截面形狀均被制成與齒輪部3a的橫截面形狀對應。因此，在各個成形凹部17的周面上，形成有多個齒部成形溝槽17b。
保持模具10沿分割面被分為多個部分，以便將原材料裝配孔12與成形凹部17和17分開。也就是說，保持模具10屬于分開組裝類型(即分離式模具)。在本實施例中，保持模具10被分為上段和下段。構成該保持模具10的上段和下段在形狀和尺寸上相同。
在本發明中，保持模具10并不局限于被分為兩段的模具，而是可以被分為三段、四段、五段或者更多。換句話說，在本發明中，分開的數目和分開的位置將取決于鍛造物品3的形狀。在本實施例中，為了解釋目的，使用兩段式保持模具10。
各導向件20均具有插入通道22，原材料5上對應的預定的直徑增大部分6插入其中。各導向件20均被構造成在進行鐓鍛時將插入在插入通道22中的預定的直徑增大部分6中的材料導引至成形凹部17。在本實施例中，插入通道22是一個插入孔。
此外，各導向件20的插入通道22均形成在導向件20中，以便沿其軸向穿過導向件20。插入通道22的直徑被制成其尺寸能夠緊密并且可滑動地裝配在原材料5的預定的直徑增大部分6上。插入通道22的長度被設定為與原材料5的預定的直徑增大部分6的長度相同。由于插入通道22的直徑和長度被如前設定，所以當預定的直徑增大部分6被插入導向件20的插入通道22內時，插入通道22將以這樣一種方式保持原材料5的預定的直徑增大部分6，即防止預定的直徑增大部分6發生翹曲。
在本發明中，插入通道22的長度可以被設定為大于預定的直徑增大部分6的長度。
在各導向件20的端部，設有用于裝配在對應的成形凹部17中的作為凸模的施壓部25。該施壓部25用于向填充在成形凹部17中的材料施加壓力。該施壓部25的橫截面形狀對應于成形凹部17的橫截面形狀，或者與成形凹部17的橫截面形狀相同。從而，施壓部25可以以一種配合并且可軸向滑動的方式裝配在成形凹部17中。如圖4A和4B中所示，在施壓部25裝配在成形凹部17中的狀態下，成形凹部17的開口由施壓部25封閉。
如圖5中所示，各導向件20位于插入通道22側的邊緣部分被沿其整個周邊進行倒角，以便具有導角部分。在圖5中，附圖標記“23”表示形成在邊緣部分處的倒角部分。
各沖頭30均被構造成擠壓原材料5的對應預定的直徑增大部分6(向原材料5的對應預定的直徑增大部分6施加壓力)。該沖頭30以配合并且可軸向滑動的方式插入導向件20的插入通道22內。
此外，鍛造設備1設有用于向各沖頭30施加壓力的施壓裝置(未示出)。該施壓裝置連接在沖頭30上，以便利用流體壓力(例如油壓、氣體壓力)向沖頭30施加壓力。此外，該施壓裝置可以控制沖頭30的移動速率(速度)，即該施壓裝置可以控制沖頭30對原材料5的預定的直徑增大部分6的施壓速率(速度)。
各導向件移動裝置40均連接在對應的導向件20上，從而導向件20可以沿與沖頭30的移動方向50相反的方向以預定速率(速度)移動。各導向件移動裝置40均利用流體壓力缸(例如油壓缸、氣體壓力缸)移動導向件20。各導向件移動裝置40均可以控制導向件20的移動速率(速度)。導向件移動裝置40通過控制導向件的移動速率(速度)和/或控制導向件20相對于成形凹槽17的位置，向填充在成形凹部17中的材料施加壓力。
在本發明中，各導向件移動裝置40均可以構造成使利用彈簧力或者其它措施向填充在成形凹部17中的材料施加壓力。
接下來，將對利用前述實施例中的鍛造設備1的鍛造方法進行闡述。
在本實施例中的鍛造設備1內，如前所述，導向件20的施壓部25裝配在成形凹部17中，從而關閉成形凹部17。因此，本實施例的鍛造方法不會落入自由鐓鍛方法或者部分限制型鐓鍛方法的范疇，而是落入閉式鐓鍛方法的范疇。
在圖4A、圖6A、圖7A以及圖8A中，為了解釋目的，未示出構成保持模具10的兩個段11和11中的上段11。
如圖2、圖3、圖4A以及圖4B所示，原材料5的軸向中部裝配在保持模具10的原材料裝配孔12中，并且預定的直徑增大部分6和6裝配在對應的成形凹部17和17中。在這種狀態下，原材料5的軸向中部被保持模具10保持在這樣一種狀態下，即能夠防止所述中部的直徑增大，并且能夠防止發生翹曲。此外，原材料5被固定在保持模具10上，以便不會在鐓段進行時沿其軸向移動。
此外，裝配在成形凹部17和17中的原材料5的預定的直徑增大部分6和6被插入對應的插入通道22內，并且各導向件20的施壓部25被置于對應的成形凹部17中。
如圖4A和4B所示，在各導向件20與保持模具10之間，具體來說，在各導向件20的頂部端面(即施壓部25的頂部施壓面)與保持模具10的成形凹部17的底面之間，形成初始間隙X。在沖頭30尚未開始移動的狀態下，換句話說，在尚未開始利用沖頭30向原材料5的預定的直徑增大部分6施加壓力的狀態下，初始間隙X的距離(范圍)被設定為其長度小于暴露在各導向件20和保持模具10之間的原材料5的暴露部分8的橫截面的翹曲極限長度。在本發明中，所述翹曲極限長度表示在沖頭壓力作用下的翹曲極限長度。然后，利用加熱裝置(未示出)對原材料5的各預定的直徑增大部分6進行加熱。
接著，利用對應的沖頭30沿預定的直徑增大部分6和6的軸向同時向這兩個預定的直徑增大部分6和6施加壓力，從而將各個預定的直徑增大部分6的材料填充入對應的成形凹部17內，而兩個導向件20和20沿與對應沖頭30的移動方向50相反的方向移動，使得原材料5的各暴露部分的長度小于原材料5的各暴露部分8的橫截面處的翹曲極限長度。與此同時，在各沖頭30開始移動與導向件20開始移動之間設定一時滯。
也就是說，在開始利用沖頭30向原材料5的預定的直徑增大部分6施加壓力的情況下，各導向件20的位置固定，隨后兩個沖頭30和30同時移動，從而利用對應的沖頭30同時向預定的直徑增大部分6和6施加壓力。通過這些步驟，如圖6A和6B中所示，各個預定的直徑增大部分6中的材料填充入對應成形凹部17中的初始間隙X的空間內。
于是，成形凹部17中的材料的壓力增加。從而，成形凹部17中的材料的反壓力將施加于導向件20上，并且成形凹部17中的材料將壓靠在施壓部25上。
在某一時滯過去之后，如圖7A和7B中所示，在利用對應的沖頭30和30連續地向預定的直徑增大部分6和6施加壓力并利用各導向件20的施壓部25使成形凹部17中的材料保持擠壓狀態的同時，各導向件20和20沿與對應沖頭30的移動方向50相反的方向移動。優選的是，兩個導向件20和20同時移動。在這些附圖中，附圖標記“51”表示導向件20的移動方向。
在各導向件20開始移動時，用于將材料填充入成形凹部17內的壓力可以根據例如直徑增大部分7的形狀和導向件20的施壓部25的形狀來設定。
此外，根據預定的直徑增大部分6的形狀和導向件20上的施壓部25的形狀來控制各導向件20的移動速率(速度)。這種移動速率控制會獲得不會產生形狀缺陷如材料未填充缺陷的精確鍛造。
在本發明中，各沖頭30的移動速率可以恒定或者發生變化。同樣，各導向件20的移動速率可以恒定或者發生變化。
在本發明中，各導向件20的移動速率可以由對應的導向件移動裝置40加以控制，使得由各導向件20的施壓部25向材料施加的壓力為預定的設定值(例如恒定值)。各導向件20的移動速率可以由對應的導向件移動裝置40加以控制，使得成形凹部17中的材料的填充壓力為預定的設定值(例如恒定值)。
根據沖頭30的運動和導向件20的運動，原材料5的各個預定的直徑增大部分6的直徑逐步增大(參見圖7A和圖7B)。此外，如圖8A和8B所示，當各沖頭30的頂端到達導向件20的頂端位置時，原材料5的各個預定的直徑增大部分6的直徑完全增大。從而，可以獲得預定的齒輪狀部分。
此后，通過將原材料5從保持模具10中取出，可以獲得如圖1所示的所需的鍛造物品3。
從而，根據前述實施例中的鍛造方法，通過利用相應沖頭30同時向原材料5的預定的直徑增大部分6和6施加壓力，以便將各個預定的直徑增大部分6中的材料填充入成形凹部17內，原材料5的兩個軸向端部的預定的直徑增大部分6和6的直徑同時增大。因此，可以高效地制造在兩個軸向端部形成有直徑增大部分7和7的鍛造物品3，從而降低了制造成本。
此外，通過在將材料填充入成形凹部17內的同時沿與對應沖頭30的移動方向相反的方向移動各導向件20，流入成形凹部17內的材料被分散開。因此，材料可以填充入成形凹部17的拐角內，或者能夠防止出現在成形凹部17中產生材料未填充部分的問題，卻無需過多地增加成形壓力。因此，可以防止出現形狀缺陷如材料未填充缺陷，并且可以獲得高質量的鍛造物品3。
此外，通過沿與相應沖頭30的移動方向50相反的方向移動各導向件20，可以減小施加于成形凹部17上的載荷。從而，可以延長成形凹部17的壽命，即保持模具10的壽命。
此外，由于各導向件20上的插入通道22被構造成將預定的直徑增大部分6保持在防翹曲狀態，所以可以防止在利用沖頭30向直徑增大部分6施加壓力時(即進行鐓鍛時)有可能出現的直徑增大部分6翹曲的現象，這又可以防止出現形狀缺陷如起皺或者縮攏。從而，可以獲得更高質量的鍛造物品3。
由于在各沖頭30開始移動之前(即在開始利用各沖頭30向預定的直徑增大部分6施加壓力之前)，在各導向件20與保持模具10之間恰好形成有一定的初始間隙X，所以能夠防止在各沖頭30開始移動之后(即在開始利用各沖頭30向預定的直徑增大部分6施加壓力之后)，原材料5的暴露部分8立即暴露于各導向件20與保持模具10之間的初始間隙X內的缺陷。此外，各導向件20的移動長度(即行程)可以縮短。
此外，由于在各沖頭30開始移動與各導向件20開始移動之間設定了時滯，所以在各沖頭30開始移動之后，原材料5的暴露部分8的橫截面面積立即增大。因此，可以增大原材料5的暴露部分8的翹曲極限長度，從而無疑可以防止原材料5發生翹曲。
此外，由于在各導向件20的頂端處均設置有施壓部25，所以可以利用施壓部25向填充在成形凹部17內的材料施加壓力。因此，所述材料無疑可以填充入成形凹部17的拐角部分內，從而無疑可以防止出現在成形凹部17中產生材料未填充部分的缺陷。從而，可以獲得高質量的鍛造物品3。
此外，當導向件20的施壓部25裝配在成形凹部17中時，成形凹部17將被關閉。因此，在鍛造加工(模鍛)之后不需要執行毛刺去除加工，從而可以減少步驟數，并且還可以提高制造效率。
此外，由于各導向件20頂端的插入通道側邊緣部分被倒角，所以在加工時導向件20可以有效地接受成形凹部17中的材料的反壓力。從而，可以降低沿預定方向移動導向件20所需的驅動力。因此，可以利用較小的驅動力移動導向件20，這樣能夠使導向件移動裝置40小型化。此外，由于保持模具10的材料裝配孔12的邊緣部分被倒角，所以可以降低有可能在鍛造物品3的軸向中部與直徑增大部分7之間拐角部分處出現的應力集中。
盡管已經闡述了本發明的優選實施例，但是本發明并非局限于前述內容。
例如，在本發明中，原材料5的預定的直徑增大部分6的直徑可以在原材料5被加熱的條件下增大。或者，原材料5的預定的直徑增大部分6的直徑可以在原材料5未被加熱的條件下增大。換句話說，根據本發明的鍛造方法可以是熱軋鍛造法或者冷軋鍛造法。
此外，形成在鍛造物品3的一個軸向端部的直徑增大部分7和形成在鍛造物品3的另一軸向端部的直徑增大部分7可以在形狀上相同或者不同，并且也可以在尺寸上相同或者不同。
此外，在本發明中，如圖9中所示，利用本發明的鍛造方法制造的鍛造物品3可以在其軸向端部具有直徑增大部分7，并且在該軸向端部外側的最外側端部處具有未鐓鍛部分5a。或者，如圖1中所示，鍛造物品3可以在其端部處具有不帶未鐓鍛部分的直徑增大部分7。
根據前一種鍛造物品3(即在圖9中示出的鍛造物品)，在要對鍛造物品3的預定部分如直徑增大部分7進行后續加工的情況下，可以用卡盤夾持未鐓鍛部分5a，這樣便于執行所述后續加工。
根據后一種鍛造物品3(即在圖1中示出的鍛造物品)，由于在鍛造物品3的端部處不存在未鐓鍛部分，所以無需對未鐓鍛部分進行處理，從而減少步驟數。
此外，利用本發明的鍛造方法獲得的鍛造物品3并不局限于前述實施例，而是可以為例如汽車臂件、軸件、連桿或者用于壓縮機的雙頭活塞。
在利用本發明的鍛造方法獲得的鍛造物品3是汽車臂件(例如懸臂件、發動機支承件或者副車架)的情況下，本發明的鍛造方法可以表述如下。
即，一種用于制造汽車臂件的方法，其中通過鐓鍛使位于桿狀原材料的軸向端部的預定的直徑增大部分的直徑增大，這種鍛造方法包括下述步驟利用保持模具將原材料的軸向中部保持在防止其直徑增大的狀態下，將原材料的軸向端部置于形成在保持模具的軸向端部的成形凹部中，并且將預定的直徑增大部分置于形成在導向件中的插入通道內；然后利用沖頭同時向預定的直徑增大部分施加壓力，以將預定的直徑增大部分的材料填充入成形凹部內，而沿與各沖頭的移動方向相反的方向移動各導向件，從而使各預定的直徑增大部分的直徑增大。
在這種情況下，原材料的預定的直徑增大部分可以是要連接到另一構件上的預定接合部分。這種接合部分設有例如用于安裝襯套的襯套安裝部分。這種襯套安裝部分是例如柱狀構件。
在利用本發明的鍛造方法獲得的鍛造物品3是汽車軸件(例如傳動軸件)的情況下，本發明的鍛造方法可以表述如下。
即，一種用于制造傳動軸件的方法，其中通過鐓鍛使位于桿狀原材料的軸向端部的預定的直徑增大部分的直徑增大，這種鍛造方法包括下述步驟利用保持模具將原材料的軸向中部保持在防止其直徑增大的狀態下，將原材料的軸向端部置于形成在保持模具的軸向端部的成形凹部中，并且將預定的直徑增大部分置于形成在導向件中的插入通道內；然后利用沖頭同時向預定的直徑增大部分施加壓力，以將預定的直徑增大部分的材料填充入成形凹部內，而沿與各沖頭的移動方向相反的方向移動各導向件，從而使各預定的直徑增大部分的直徑增大。
在這種情況下，原材料的預定的直徑增大部分可以是例如要連接到另一構件上的預定接合部分。
在利用本發明的鍛造方法獲得的鍛造物品3是汽車連桿構件的情況下，本發明的鍛造方法可以表述如下。
即，一種用于制造汽車連桿構件的方法，其中通過鐓鍛使位于桿狀原材料的軸向端部的預定的直徑增大部分的直徑增大，這種鍛造方法包括下述步驟
利用保持模具將原材料的軸向中部保持在防止其直徑增大的狀態下，將原材料的軸向端部置于形成在保持模具的軸向端部的成形凹部中，并且將預定的直徑增大部分置于形成在導向件中的插入通道內；然后利用沖頭同時向預定的直徑增大部分施加壓力，以將預定的直徑增大部分的材料填充入成形凹部內，而沿與各沖頭的移動方向相反的方向移動各導向件，從而使各預定的直徑增大部分的直徑增大。
在這種情況下，原材料的預定的直徑增大部分可以是例如要連接到另一構件(例如曲柄、活塞)上的預定接合部分。
在利用本發明的鍛造方法獲得的鍛造物品3是壓縮機用雙頭活塞的情況下，本發明中的鍛造方法可以表述如下。
即，一種用于制造壓縮機用雙頭活塞的方法，其中通過鐓鍛使位于桿狀原材料的軸向端部的預定的直徑增大部分的直徑增大，這種鍛造方法包括下述步驟利用保持模具將原材料的軸向中部保持在防止其直徑增大的狀態下，將原材料的軸向端部置于形成在保持模具的軸向端部的成形凹部中，并且將預定的直徑增大部分置于形成在導向件中的插入通道內；然后利用沖頭同時向預定的直徑增大部分施加壓力，以將預定的直徑增大部分的材料填充入成形凹部內，而沿與各沖頭的移動方向相反的方向移動各導向件，從而使各預定的直徑增大部分的直徑增大。
在這種情況下，原材料上的預定的直徑增大部分可以是例如要連接到另一構件上的預定的雙頭活塞的頭部(即活塞主體)。
工業實用性根據本發明的鍛造方法優選用于制造例如汽車臂件、汽車軸件、汽車連桿和/或壓縮機用雙頭活塞。本發明的鍛造物品可以優選用作汽車臂件、汽車軸件、汽車連桿和/或壓縮機用雙頭活塞。
雖然本發明可以以許多不同形式實施，但文中僅描述了幾個說明性實施例，應該理解，本公開提供了本發明原理的示例，并且這些示例并非用于將本發明局限于文中描述和/或示出的優選實施例。
盡管文中已經描述了本發明的說明性實施例，但是本發明并不局限于文中描述的各優選實施例，而是如同本領域技術人員基于本公開將會明白的那樣，包括任何和所有具有等效元件、經過修改、刪除、組合(例如不同實施例之間各方面的組合)、適應性修改和/或替代的實施例。權利要求中的限制應該基于權利要求中采用的語句作廣義解釋，并不局限于在本說明書中或者在本申請實踐過程中描述的示例。例如，在本公開中，詞語“優選地”是非排它性的，意思是“優選地，但并不局限于”。在本公開中和在本申請的實踐過程中，裝置+功能或者步驟+功能的限制方式將僅用在對于特定的權利要求的限定所有下述條件都滿足的情況下a)明確說明了“用于……的裝置”或者“用于……的步驟”；b)明確說明了相應的功能；以及c)沒有說明結構、材料或者支持所述結構的動作。在本公開中和在本申請的實踐過程中，術語“本發明”或者“發明”是一個非具體的一般引語，并且可以用作對本公開中的一個或者多個方面的引語。表述“本發明”或“發明”不能被不正確地解釋為進行臨界識別，不能被不正確地解釋為應用于所有方面或者實施例(即必須明白本發明具有多個方面和實施例)，并且不能被不正確地解釋為對本申請或者權利要求的范圍加以限制。在本公開中和本申請的實踐過程中，術語“實施例”可以被用來描述任何方面、特征、工藝或者步驟、這些方面特征工藝或者步驟的任何組合和/或其中的任何部分等等。在一些示例中，不同實施例可以包括交疊的特征。在本公開中和在本申請的實踐過程中，可能使用了下列簡寫的術語“e.g.”是指“例如”；“NB”是指“注意”。
權利要求
1.一種用于通過鐓鍛使位于桿狀原材料的軸向端部的預定的直徑增大部分增大的鍛造方法，包括下述步驟利用保持模具將原材料的軸向中部保持在防止該軸向中部的直徑增大的狀態下，將原材料的軸向端部置于形成在保持模具的軸向端部的成形凹部中，并且將預定的直徑增大部分置于形成在導向件中的插入通道內；然后利用沖頭同時向預定的直徑增大部分施加壓力，以將預定的直徑增大部分的材料填充入成形凹部內，而沿與各沖頭的移動方向相反的方向移動各導向件，從而使各預定的直徑增大部分的直徑增大。
2.如權利要求1中所述的鍛造方法，其特征在于，各導向件的插入通道被構造成將預定的直徑增大部分保持在防翹曲狀態。
3.如權利要求1或2中所述的鍛造方法，其特征在于，在各沖頭開始移動之前，在各導向件與保持模具之間設定一初始間隙，該初始間隙的距離小于原材料暴露部分的橫截面的翹曲極限長度。
4.如權利要求3中所述的鍛造方法，其特征在于，在各沖頭開始移動與各導向件開始移動之間設定一時滯。
5.如權利要求1至4中任一項所述的鍛造方法，其特征在于，各導向件在其頂端部設有待裝配在成形凹部中的施壓部。
6.如權利要求1至5中任一項所述的鍛造方法，其特征在于，各導向件頂端的插入通道側邊緣部分和/或保持模具的用于裝配原材料軸向中部的原材料裝配孔的邊緣部分被倒角。
7.一種利用權利要求1至6中任一項所述的鍛造方法獲得的鍛造物品。
8.一種利用權利要求1至6中任一項所述的鍛造方法獲得的汽車臂件。
9.一種利用權利要求1至6中任一項所述的鍛造方法獲得的汽車軸件。
10.一種利用權利要求1至6中任一項所述的鍛造方法獲得的汽車連桿。
11.一種利用權利要求1至6中任一項所述的鍛造方法獲得的壓縮機用雙頭活塞。
12.一種用于通過鐓鍛使桿狀原材料的軸向端部的預定的直徑增大部分增大的鍛造設備，包括用于將原材料的軸向中部保持在防翹曲狀態的保持模具；兩個預定的直徑增大部分將置于其中的成形凹部，這些成形凹部形成在保持模具的軸向端部；兩個均具有插入通道的導向件，預定的直徑增大部分插入在該插入通道中；以及兩個用于沿預定的直徑增大部分的軸向向該預定的直徑增大部分施加壓力的沖頭，其中，各導向件均能夠沿與各沖頭的移動方向相反的方向移動。
13.如權利要求12中所述的鍛造設備，其特征在于，還包括兩個導向件移動裝置，每個導向件移動裝置均用于沿與沖頭的移動方向相反的方向移動導向件，并且均連接到對應的導向件。
14.如權利要求12或13中所述的鍛造設備，其特征在于，各導向件中的插入通道均被構造成將預定的直徑增大部分保持在防翹曲狀態。
15.如權利要求12至14中任一項所述的鍛造設備，其特征在于，各導向件均在其頂端部設有待裝配在成形凹部中的施壓部。
16.如權利要求12至15中任一項所述的鍛造設備，其特征在于，各沖頭頂端的插入通道側邊緣部分和/或保持模具的用于裝配原材料軸向中部的原材料裝配孔的邊緣部分被倒角。
全文摘要
本發明涉及鍛造方法、鍛造物品以及鍛造設備。利用保持模具(10)將原材料(5)的軸向中部保持在這樣一種狀態下，即防止該軸向中部的直徑增大。將原材料(5)的軸向端部插入形成在保持模具(10)的軸向端部的成形凹部(17)中。將預定的直徑增大部分(6)和(6)插入形成在導向件(20)中的插入通道(22)內。接著，利用沖頭(30)同時向預定的直徑增大部分(6)和(6)施加壓力，以將預定的直徑增大部分(6)和(6)的材料填充入對應的成形凹部內，而沿與各沖頭(30)的移動方向相反的方向移動各導向件(20)，從而增大各預定的直徑增大部分(6)。
文檔編號B21J9/02GK1886211SQ20048003468
公開日2006年12月27日 申請日期2004年10月20日 優先權日2003年10月21日
發明者大瀧篤史, 濱野秀光 申請人:昭和電工株式會社