JPH0620570B2

JPH0620570B2 - ピストンの鍛造方法

Info

Publication number: JPH0620570B2
Application number: JP27613486A
Authority: JP
Inventors: 久之桜井; 秀一山根; 信明北條; 孝一渡辺; 努高井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-11-19
Filing date: 1986-11-19
Publication date: 1994-03-23
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: JPS63130238A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は内燃機関に用いられるピストンの鍛造方法に関
するものである。

（従来の技術）内燃機関のピストンは第１４図及び第１５図に示す如く
で、ピストン(50)は頭部(51)、スカート部(52)、スカー
ト部外周の対向する部位に設けられた内方に突出するピ
ストンピン取付用ボス部(53)、該ボス部に設けられたピ
ン孔(54)を備え、ボス部(53)のピン孔(54)上方は軽量化
のためにアンダーカットされて径方向への凹部(55)を形
成する。

以上のピストンを製造する場合、鍛造で行う場合には既
述のアンダーカット凹部(55)の成形は容易であり、又ピ
ン取付用ボス部の成形も容易であるが、鍛造の場合には
仕上加工等の後の機械加工が多くなり、又高い圧力をピ
ストンが受けることから鋳巣その他の製造上の管理が面
倒となる。

そこで鍛造によりピストンを得ることが行われ、鍛造に
よる場合には、円板状のビレットを後方押し出し成形し
てピストン素材を得、該素材を機械加工して仕上げ、最
終製品を得る。

（発明が解決しようとする問題点）以上の鍛造によって得られるピストンは、組織が緻密化
され、鍛造による鋳巣等の問題がないことから製品歩溜
りは向上するが、従来の後方押出し成形によると、特に
ピストン内壁のアンダーカット凹部の成形が困難で、こ
れが成形できないことにより余肉部が多くなって機械加
工部分が多くなり、生産性の点で不利であること、又余
肉部、機械加工部が多い結果材料歩溜りが低下する。

本発明は以上の問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的とする処は、ピストンを鍛造により成形するにさ
いし、アンダーカット凹部を鍛造により成形可能とし、
外形、寸法精度を向上させ、機械加工を最小限に抑えて
生産効率を向上させ、且つ材料歩溜りを向上させてコス
ト上有利でもあるピストンの鍛造方法を提供するにあ
る。

（問題点を解決するための手段）以上の問題点を解決するための手段は、逆カップ状に成
形したピストン素材をダイで囲撓保持して上下パンチ間
にセットし、上パンチで素材を上から拘束し、下パンチ
を素材の下方から嵌合して支持し、側方からサイドパン
チを侵入させて素材外周にピストンピンボス部用の凹部
を成形し、前記下パンチは頭部がピストン素材内にあっ
て径方向に突出した複数の部材からなる分割構造で、前
記サイドパンチによるピストンピンボス部用凹部の成形
時に上パンチに背圧を負荷して下パンチ頭部との間で該
ボス部上方の素材内壁に径方向へのアンダーカット凹部
を同時に成形するようにしたことである。

（上記手段による作用）上記手段によれば、ピストン素材外周へのピストンピン
ボス部のサイドパンチ侵入による成形時に上パンチへの
背圧負荷による素材頂部の加圧で下パンチとの間でピス
トン素材内壁にアンダーカット凹部が同時成形できる。

（実施例）次に本発明の好適な一実施例を添付図面を参照しつつ詳
述する。

第１図乃至第３図はピストン鍛造の工程を素材、成形素
材、成形品の順で示したもので、第２図、第３図は90゜
角度を変えて断面としたものである。

第１図はビレットと称される厚肉円板状の素材(A) で、
素材は例えばアルミニウム合金ＪＩＳ２０１８材を用い
る。これに代えて焼結金属等でも良い。以上の素材(A)
を予備成型して第２図の如き成形素材(B) を得、成形素
材(B) は逆カップ状で頭部(B₁)、軸方向に長いスカート
部(B₂)、軸方向に短かい厚肉部(B₃)をスカート部の対向
位置に備える。かかる成形素材(B) を鍛造により第３図
の如く成形し、成形品(C) を得、成形品(C) は頭部
(C₁)、更に成形されたスカート部(C₂)、既述の厚肉部(B
₃)に成形された内方に突出する径方向に凹部(C₃)を備え
るピストンピンボス部(C₄)、ボス部(C₄)の突出部上方で
頭部(C₁)の周辺下方部の径方向外方に凹出したアンダー
カット凹部(C₆)を備え、ボス部(C₄)の凹部(C₃)の壁(C₅)
は薄肉化され、この部分を穿孔してピストンピン孔を成
形する。

第４図乃至第１３図はピストン鍛造の具体的一実施例を
装置の作動と併せ示したもので、装置(1) は上ダイ(2)
、この下の中間ダイ(3) 、この下の下ダイ(4) からな
り、下ダイ(4) の下には基台(16)が配設され、上ダイ
(2) には既述のビレット(A) から予備成形されたピスト
ンの成形素材(B) を密に嵌合する孔(2a)を備える。中間
ダイ(3) には孔(2a)と同心の摺動孔(3a)を備え、孔(3a)
の中間部乃至下部は末広がりの凹部(3b)が形成され、下
ダイ(4) には大径の空間部(4a)が上下に貫通するように
設けられている。

上ダイ(2) 上方にはこれの孔(2a)と摺動自在に嵌合する
上パンチ(5) が配設され、上パンチ(5) は上型(6) から
垂下され、その詳細は第５図、第６図に示す如くで、上
型(6) の下面にはホルダ(17)を垂下固設し、ホルダ(17)
には第６図の如く図中左右方向に長い矩形のガイド長孔
(18)を形成し、一方、ホルダ(17)の長孔(18)下面にはパ
ンチガイド(19)を該長孔(18)下面を塞ぐように固着し、
上パンチ(5) の上部を該ガイド(19)に形成したガイド孔
(19a) から昇降自在に嵌合垂下し、パンチ(5) の上端部
にはフランジ部(5a)を備え、この部分で孔(19a) からの
脱落を防止し、首部(5b)が孔(19a) に嵌合する。

上パンチ(5) の上端面には傾斜面(5c)を形成し、上パン
チ(5) 上には背圧負荷用の受ブロック(20)を配設し、ブ
ロック(20)の下面には上パンチ上端面の傾斜面(5c)と当
接する逆向きの傾斜面(20c)を形成し、ブロック(20)は
第６図の如く平（底）面矩形で、長孔(18)内に図中左右
方向に摺動自在に嵌合され、通常は長孔(18)の左右方向
の中央部に臨み、下パンチ(5) の上端面の傾斜面(5c)と
下面の傾斜面(20a) とは当接している。ブロック(20)の
縦長の一側面(20b) には横向きに移動する加圧ロッド(2
1)の先端(21a) が当接し、ロッド(21)の基部に設けたピ
ストン(21b) はホルダ(17)内に横向に形成したシリンダ
(22)内に嵌合され、シリンダ(22)のピストン(21b) の背
面側は圧油ライン(23)に接続され、ライン(23)は油圧源
(23a) 、チャックバルブ(23b) 、リリーフバルブ(23c)
等を備え、又シリンダ(22)のピストン(21b) の前面側は
ホルダ(17)に設けた排圧通路(24)に連通接続されてい
る。

以上の上型(6) の下面左右にはカム(7),(7) が垂下設置
され、一方上ダイ(2) の下部には孔(2a)の下部を挟むよ
うに180 ゜離間して横孔状のガイド孔(2b),(2b) が形成
され、これにサイドパンチ(8),(8) が水平方向に摺動自
在に嵌合され、サイドパンチ(8),(8) の対向する先端部
には小径のピストンピンボス部成形用の成形部(8a),(8
a) が形成され、又ガイド孔(2b),(2b) の各外方に延出
されたサイドパンチ(8),(8) の基部には前記カム(7),
(7) と係合するカム部(8b), (8b)が設けられている。

下パンチ(9)は上パンチ(5)と対向する如く設けられ、鍛
造セット位置で上部の成形部(9a)が上ダイ(2) の孔(2a)
中間部乃至下部に臨み、中間部(9b)が中間ダイ(3) の孔
(3b)に摺動自在に嵌合する如く臨む。パンチ(9) は左右
の側部材(10),(11)、中間部材(12)の分割された三部材
からなり、側部材(10),(11) の上部には各外側方に対称
的に膨出する突部(10a),(11a) 、この下の首部(10b),(1
1b) 、首部(10b),(11b) 下の各外側方に対称的に傾斜し
た基部(10c),(11c) を備え、首部(10b),(11b) はサイド
パンチ(8),(8) の成形部(8a),(8a) に対応し、側部材(1
0),(11) の対向する内側面はフラットで、この間に中間
部材(12)の上部(12a) が挟み込まれ、これの頂部(12b)
は側部材(10), (11)の頂部(10d),(11d) と連結面を構成
する。

側部材(10),(11) の基部(10c),(11) 基端には各外方に
延びて水平な成形素材下端受面(10e),(11e) が形成さ
れ、これから孔(3a)内周に上部が接する如くアーム部(1
0f),(11f) が垂下され、アーム部(10f),(11f) の内側は
中間部から下方にかけて凹部(10g),(11g) を形成し、ア
ーム部の下部(10h),(11h) は対称的に各外方に拡開する
如く屈曲せしめ、一方、中間部材(12)の中間部(12c) は
アーム部(10f),(11f) の中間部に両側が接する如くし、
更に下部(12d) は拡大して下部(10h),(11h) 間に臨み、
中間部材(12)は固定で基盤(16)上に起設される。アーム
部下部(10h),(11h) 下端には凹部(10i),(11i) を設け、
これに基盤(16)内の左右に縦設埋装せるシリンダ(13),
(14) のロッド(13a),(14a) の上端を係合し、ロッド(13
a),(14a) の上端はピン(13b),(14b) で凹部(10i),(11i)
の縦壁に形成した長孔(10j),(11j) に係合連結する。

以上において、上ダイ(2) の孔(2a)上から成形素材(B)
を投入し、素材(B) は上限にある下パンチ(9) の左右の
側部材(10),(11) の受面(10e),(11e) 上にその下端が支
持され、パンチ上部(9a)は素材(B) の内径内に遊合され
て頭部(B₁)を下から支持し、下パンチ(9) の成形部(9a)
は一体化されたかかるセット状態を第８図で示した。

次に上パンチ(5) を上型(6) の下動で降下させ、上パン
チ(5) は上ダイ(2) の孔(2a)内に嵌合し、成形素材(B)
の頭(B₁)を上から押え、一方、上型(6) の下動でカム
(7),(7)) も降下し、これの斜面(7a)がサイドパンチ
(8),(8) のカム部(8b)の斜面(8c)に係合し、この結果サ
イドパンチ(8),(8) は対称的に内方に移動することとな
り、対向する先部の成形部(8a),(8a) が成形素材(B) の
外周から径方向内方に侵入し、厚肉部(B₃)を塑性変形さ
せて内方に変形させ、厚肉部(B₃)を下パンチ(9) の側部
材(10),(11) の首部(10b),(11b) に押圧変形させ、一
方、厚肉部(B₃)に侵入した成形部(8a)分の肉は上方にも
流動しようとし、前進限の成形部(8b)上方に内側の下パ
ンチ(9) の側部材(10),(11) の突部(10a),(11a) が臨む
のでこれの下側に入り込み、突部(10a),(11b) を包み、
他方、サイドパンチ(8),(8) の成形部(8a)の基端の端面
(8d),(8d) が成形部(8a)の侵入成形限で素材(B) の厚肉
部(B₂)の外周面に接してこれを加圧し、肉の径方向外方
への流動を規制する。これによりピストンピンボス部(C
₄)、凹部(C₃)が成形部により成形され、又突部(10a),(1
a)でピンボス部(C₄)上方にアンダーカット凹部(C₆)が形
成される。これを第９図に示した。

以上のアンダーカット凹部(16)の形成にさいし、サイド
パンチ(8),(8) のピストン素材(B) 外周への侵入組織は
下パンチ(8) の頂部(8a)下に流動し、又余肉は上方に流
動しようとするが、このさい、上パンチ(5) には素材
(B) の頭頂と接しつつ上方へこれが動かないように上か
ら背圧を負荷する。背圧はシリンダ(22)のピストン(21
b)背面に油圧を導入することにより得られ、油圧導入に
よりピストン(21b) に繋がるロッド(22)は第５図中左動
し、この結果受ブロック(20)は左動し、斜面(20a)(5c)
の作用で上パンチ(5) は降下し、かくして上パンチ(5)
はサイドパンチ(8),(8) の成形時の圧力に対応して素材
(B) を上から加圧し、サイドパンチ(8),(8) によるピン
凹部成形時に上の肉を加圧して下パンチ(8) との間でア
ンダーカット凹部(B6)の成形を行わせる。

成形後は上パンチ(5) を上昇させ、同時にサイドパンチ
(8),(8) を後退動させ、パンチ(5),(8),(8) の拘束から
成形品(C) を解放する。次にシリンダ(13),(14) を駆動
してロッド(13a),(14a) を上昇させ、これに連なる下パ
ンチ(9) の側部材(10),(11) を上動させ、一方のアーム
部(10f) の下部(10h) が凹部(3b)のこの側の斜面(3c)に
当接し、一方、中間部材(12)は固定のためパンチの上動
で側部材(10),(11) の上部内側から摺動しながら部材(1
0),(11) の凹部(10g),(11g) に臨み、この状態で外れ、
斜面(3c)の案内作用で側部材(10)は反対側の側部材(11)
方向に接近し、終には上部の内側面(10k),(11k) が当接
する。側部材(10)の図中右方向への移動はロッド(13)の
ピン(13b) に対する係合が長孔(10j) のため支障なくな
され、部材(10)の部材(11)への当接で成形品(C) のアン
ダーカット凹部(C₆)の一方から突部(10a) が抜き出され
る。これを第１１図で示した。

次にシリンダ(14)のロッド(14a) の上動のみを行わせ、
これにより右側の側部材(11)はこの側の斜面(3d)が径方
向外方に遠いことからアーム部下部(11h) がこれに当接
する迄上昇し、一方、左側の側部材(10)は斜面(3c)が上
動限のため残され、部材(11)の上限で成形品(C) も上昇
し、部材(10)の上部の突部(10a) が内側に偏寄している
ので成形品内径部に接触することなく、成形品(C) は部
材(11)とともに上昇し、成形品から部材(10)の突部(10
a) は抜き出される。これを第１２図に示した。

部材(11)の更なる上昇の継続で斜面(3d)の作用により部
材(11)は内側に寄り、一方、成形品をクランプ(15)で把
持しておき、これにより部材(11)の突部(11a) は内側に
移動し、この側のアンダーカット凹部から突部(11a) は
外れ、一方、部材(10)は降下させて成形位置にもどし、
これを第１３図で示し、続いて部材(11)を下動させて成
形位置にもどし、成形品の払い出しを完了する。

以上により第３図で示す如き成形品を得た。

このように部材(B) にピストンピンボス部、アンダーカ
ット凹部を同時に鍛造成形し、成形品の払い出しを行
う。

（発明の効果）以上で詳述せる如く本発明に従えば、ピストンのピンボ
ス部、これの凹部を成形しつつアンダーカット部を同時
に鍛造成型することができ、特にサイドパンチと下パン
チとの間でピンボス部成形にさいし上パンチに背圧を負
荷したのでアンダーカット凹部が正確に、精度良く組織
を機密化しつつ成形でき、アンダーカット部の機械加工
等を廃し、機械加工を最小限に押えて生産効率を向上さ
せるとともに、以上により材料歩溜りも向上し、コスト
上有利であり、又鍛造成形なので、寸法精度も向上し、
機械加工の減少に寄与する他、素材頭部の加圧によりピ
ストン頭頂部の成形も同時に行える等多大の利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図乃至第３
図は成形工程を示す図で、第１図は素材の図、第２図は
予備成形素材の断面図、第３図は成形品の断面図、第４
図は成形装置の縦断面図、第５図は上パンチ背圧機構の
拡大図、第６図は第５図６−６線断面図、第７図は下パ
ンチの平面図、第８図は予備成形素材セット状態の図、
第９図は成形状態の断面図、第１０図は同下パンチとサ
イドパンチの関係を示す横断平面図、第１１図乃至第１
３図は成形品払い出し工程を順を追って示した断面図、
第１４図はピストンの断面図、第１５図は同底面図であ
る。尚図面中(B) はピストン素材、(C) は成形品、(C₃)はピ
ンボス部用凹部、(C₄)はボス部、(2) はダイ、(5) は上
パンチ、(20),(21),(22)は背圧負荷機構、(8) はサイド
パンチ、(9) は下パンチ、(10),(11),(12)は下パンチ分
割部材である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺孝一埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者高井努埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】逆カップ状に成形したピストン素材をダイ
で囲撓保持して上下パンチ間にセットする工程と、上パ
ンチで素材を上から拘束し、下パンチを素材の下方から
嵌合して支持し、側方のサイドパンチを素材外周から該
素材の径方向内方に侵入させ、ピストンピンボス部用の
凹部を成形する工程と、前記下パンチは頭部がピストン
素材内にあって径方向に突出した複数の部材からなる分
割構造で、前記サイドパンチによるピストンピンボス部
用凹部の成形時に上パンチに背圧を負荷して下パンチ頭
部との間で該ボス部上方の素材内壁に径方向へのアンダ
ーカット凹部を同時に成形する工程とからなることを特
徴とするピストンの鍛造方法。