JP2002178083A - Die for sizing stainless steel ring material after crf forming for increasing die life - Google Patents

Die for sizing stainless steel ring material after crf forming for increasing die life

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JP2002178083A
JP2002178083A JP2000382855A JP2000382855A JP2002178083A JP 2002178083 A JP2002178083 A JP 2002178083A JP 2000382855 A JP2000382855 A JP 2000382855A JP 2000382855 A JP2000382855 A JP 2000382855A JP 2002178083 A JP2002178083 A JP 2002178083A
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JP
Japan
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sizing
die
mold
radius
life
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Japanese (ja)
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Toshinao Nakamizo
利尚 中溝
Takayuki Kasai
貴之 笠井
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape of a sizing die having a die life longer than a life of a conventional die by optimizing the die shape by using an approach part radius R of the approach part A of a round cross section and a bearing part length L of the sizing die as a parameter with use of a CAE(calculation acid engineering) analysis for increasing a die life. SOLUTION: In the sizing die 3 used for sizing a stainless steel ring material 1 after CRF(cold roll forming) forming, a cross sectional shape of a sizing face of the approach part A is formed to be a round shape, the approach part radius R as a radius of the round shape is stipulated to be 250-400 mm, the bearing part length L continuing the approach part A is stipulated to bed 3-8 mm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CRF成形(冷間
転造)後にステンレスリング材をサイジングするための
サイジング用金型に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sizing die for sizing a stainless steel ring material after CRF forming (cold rolling).

【0002】[0002]

【従来の技術】CRF後のステンレスリング材は、通常
真円度が悪く、要求を満たさない場合が多い。そこで、
サイジング用金型を用いてリング側面を弾塑性変形さ
せ、要求に合う真円度にする。この加工をサイジング加
工という。このサイジング加工に使用するサイジング用
金型における金型寿命向上に関しては、従来、あまり適
用例がないが、主に潤滑の改善により焼付を防止するこ
とで金型寿命の向上を実現している。ところで、このサ
イジング加工は、塑性加工の観点からは、引抜き加工と
似通った加工である。この引抜き加工の分野では従来技
術が存在する。例えば、ダイスの半径方向に超音波にて
振動を与えることで、難加工材でも焼付を引き起こさず
に加工することを可能とする技術が存在する。その他に
は、被加工材と接触する金型の領域にテーパ角度を設け
ることで、焼付を防止する技術などがある。
2. Description of the Related Art A stainless ring material after CRF usually has poor roundness and often does not satisfy the requirements. Therefore,
Using a sizing mold, the ring side face is elastically and plastically deformed to achieve the required roundness. This processing is called sizing processing. Although there is not much application in the past regarding the improvement of the mold life in the sizing mold used for the sizing process, the improvement of the mold life has been realized mainly by preventing seizure by improving lubrication. By the way, this sizing is similar to drawing from the viewpoint of plastic working. Prior art exists in the field of this drawing process. For example, there is a technique that can apply a vibration to a difficult-to-work material without causing seizure by applying vibration to the die in a radial direction by ultrasonic waves. In addition, there is a technique for preventing seizure by providing a taper angle in a region of a mold in contact with a workpiece.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】CRFによるステンレ
スリング材をサイジング加工するサイジング用金型の寿
命は、例えば軸受用鋼材(SUJ2)では最大38万個
であるのに対し、ステンレス材(SUS430)では2
〜5万個である。このサイジング用金型の寿命を低下さ
せる要因として焼付が考えられる。すなわち、SUJ2
材と比べステンレス材は、より早くサイジング用金型と
焼付いてしまうため、大幅に寿命が短い。この点、焼付
きの発生原因としては、被加工材であるステンレスリン
グ材とサイジング用金型との接触域での高荷重が挙げら
れる。そこで本発明では、サイジング用金型寿命の向上
を目的として、CAE(計算支援技術)解析を用いて、
サイジング用金型の一部である円形アプローチ部Aのア
プローチ部半径Rと、それに続くベアリング部長さLを
パラメータとして最適化を図って、従来よりも金型寿命
の長いサイジング用金型形状を提供することである。
The life of a sizing die for sizing a stainless ring material by CRF is, for example, up to 380,000 for a bearing steel material (SUJ2), while it is a maximum for a stainless steel material (SUS430). 2
~ 50,000. Seizure is considered as a factor that shortens the life of the sizing mold. That is, SUJ2
Compared with the stainless steel, the stainless steel is seized more quickly with the sizing die, and thus has a significantly shorter life. In this regard, as a cause of the occurrence of seizure, a high load in a contact area between a stainless ring material to be processed and a sizing die can be cited. Therefore, in the present invention, in order to improve the life of the sizing die, CAE (calculation support technology) analysis is used to
By optimizing using the radius R of the approach portion of the circular approach portion A, which is a part of the mold for sizing, and the length L of the subsequent bearing portion as parameters, a sizing mold shape having a longer mold life than before is provided. It is to be.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、近年技術進展
が著しいCAE(計算支援技術)解析を用い、弾塑性領
域での材料変形解析を行って、サイジング用金型の一部
である断面円形のアプローチ部Aのサイジング面の半径
Rと、アプローチ部Aに続くベアリング部長さLをパラ
メータとして検討を行い、被加工材であるステンレスリ
ング材1とサイジング用金型3との接触域での金型負荷
について検討した。評価指標としては、焼付発生に最も
影響を及ぼすと思われる金型表面から法線方向4の荷重
と接触長さとの積を採用した。得られた金型表面各点で
の荷重および接触長さの比較により、金型負荷を最も低
減できる最適金型形状を導出した。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a material deformation analysis in an elasto-plastic region is performed by using CAE (Computational Assistance Technology) analysis, which has been remarkably advanced in recent years. The radius R of the sizing surface of the circular approach portion A and the length L of the bearing portion following the approach portion A are examined using the parameters as parameters, and the contact area between the stainless ring material 1 to be processed and the sizing mold 3 is determined. The mold load was studied. As the evaluation index, the product of the load in the normal direction 4 from the mold surface and the contact length, which is considered to have the most influence on the occurrence of seizure, was employed. By comparing the load and the contact length at each point on the obtained die surface, the optimum die shape capable of minimizing the die load was derived.

【0005】すなわち、上記の課題を解決する本発明の
手段は、CRF成形後のステンレスリング材をサイジン
グするために使用するサイジング用金型において、アプ
ローチ部Aのサイジング面の断面形状を円形とし、該円
形の半径であるアプローチ部半径Rを250〜400m
mに規定し、該アプローチ部Aに続くベアリング部長さ
Lを3〜8mmに規定したことを特徴とするCRF成形
後のステンレスリング材1のサイジング用金型3であ
る。すなわち、被加工材であるステンレスリング材1を
サイジングするサイジング用金型3について、アプロー
チ部Aのサイジング面を円形とし、その円形の半径であ
るアプローチ部半径Rを250〜400mm、およびア
プローチ部Aに続くベアリング部長さLを3〜8mmと
した金型寿命に優れたサイジング用金型3である。
[0005] That is, a means of the present invention for solving the above-mentioned problems is to provide a sizing die used for sizing a stainless ring material after CRF molding, wherein the cross-sectional shape of the sizing surface of the approach portion A is circular, The radius R of the approach portion, which is the radius of the circle, is 250 to 400 m.
m, and the length L of the bearing portion following the approach portion A is specified to be 3 to 8 mm. That is, with respect to the sizing die 3 for sizing the stainless ring material 1 as the workpiece, the sizing surface of the approach portion A is circular, the radius of the approach portion R as the radius of the circle is 250 to 400 mm, and the approach portion A A sizing mold 3 having a mold part length L of 3 to 8 mm, which is excellent in mold life.

【0006】焼付は、被加工材であるステンレスリング
材1とサイジング用金型3との接触長さとサイジング用
金型3のサイジング面の法線方向4の荷重との連成で発
生すると考えられる。そのため、2つのパラメータに
は、それぞれ上・下限を設定する必要がある。アプロー
チ部半径Rに関しては、アプローチ部半径Rが長すぎる
と接触長さが増し、短すぎると加工が急過ぎるために荷
重が増す。ベアリング部長さLに関しては、ベアリング
部長さLが長すぎる場合は同様に接触長さが増し、短い
場合にはスプリングバックが発生して良い真円度が得ら
れなくなる。
[0006] It is considered that the seizure is caused by the coupling between the contact length between the stainless ring material 1 to be processed and the sizing mold 3 and the load in the normal direction 4 of the sizing surface of the sizing mold 3. . Therefore, it is necessary to set upper and lower limits for the two parameters. Regarding the approach portion radius R, if the approach portion radius R is too long, the contact length increases, and if the approach portion radius R is too short, the processing increases too quickly and the load increases. Regarding the bearing portion length L, if the bearing portion length L is too long, the contact length similarly increases. If the bearing portion length L is short, springback occurs and good roundness cannot be obtained.

【0007】アプローチ部半径Rの上・下限およびベア
リング部長さLの上限は、CAE解析の結果から、前述
した指標を用いて算出した値である。ベアリング部長さ
Lの下限は、良い真円度を得るのに必要な長さである。
アプローチ部半径Rが150〜250mm未満、400
超〜450mmの範囲でも金型寿命は向上するがあまり
実用的ではない。好ましいアプローチ部半径Rは上述の
250〜400mmである。また、ベアリング部長さL
が8超〜10mmの範囲でも同様に金型寿命は向上する
があまり実用的でなく、3mm未満であるとスプリング
バックが生じ良い真円度が得られない。好ましいベアリ
ング部長さLは上述の3〜8mmである。
The upper and lower limits of the radius R of the approach portion and the upper limit of the length L of the bearing portion are values calculated from the results of the CAE analysis using the above-mentioned index. The lower limit of the bearing portion length L is a length necessary to obtain good roundness.
Approach part radius R is 150 to less than 250 mm, 400
Although the mold life is improved in the range of super to 450 mm, it is not very practical. The preferred approach radius R is between 250 and 400 mm as described above. Also, the length of the bearing part L
In the range of more than 8 to 10 mm, the mold life is similarly improved, but is not very practical. If it is less than 3 mm, springback occurs and good roundness cannot be obtained. A preferred bearing length L is 3 to 8 mm as described above.

【0008】以下に、本発明の作用について説明する。
図1は、本発明のパンチ2およびサイジング金型3から
成る金型を示す説明図である。サイジング工程とは、ス
テンレスリング材1をパンチ2により、サイジング金型
3に押し込むことによりステンレスリング材1の側面5
を加工し、リングの真円度を出す加工である。サイジン
グ用金型3の形状パラメータであるアプローチ部半径
R、およびベアリング長さLは図1に示す通りである。
評価指標としてはサイジング用金型3の法線方向4の荷
重と被加工材であるステンレスリング材1とサイジング
用金型3との接触長さの積を採用している。
Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory view showing a mold comprising a punch 2 and a sizing mold 3 of the present invention. The sizing step is to push the stainless ring material 1 into the sizing mold 3 by the punch 2 to thereby form the side surface 5 of the stainless ring material 1.
This is a process to obtain the roundness of the ring. The radius R of the approach portion and the length L of the bearing, which are the shape parameters of the sizing mold 3, are as shown in FIG.
As the evaluation index, the product of the load in the normal direction 4 of the sizing mold 3 and the contact length between the stainless ring material 1 as the workpiece and the sizing mold 3 is employed.

【0009】このようにして求めた評価指標と、実際の
加工により得られた金型寿命との比較から、接触域での
評価指標が35(N/mm)以下であれば、金型寿命が
4万個と改善されることが判明した。そこで、アプロー
チ部半径Rを150〜600mm、ベアリング部長さL
を3〜12mmの範囲でCAE解析を行い、被加工材で
あるステンレスリング材1とサイジング用金型3との接
触域について評価指標を算出した。図2および図3にそ
の結果を示す。図2および図3中には評価指標が35
(N/mm)の位置を点線で示している。実機でのテス
ト結果より、この評価指標が35(N/mm)以下であ
れば、金型寿命が4万個となることが判明しているた
め、点線以下となるように2つのパラメータを設定する
必要がある。
From the comparison between the evaluation index obtained in this way and the mold life obtained by actual machining, if the evaluation index in the contact area is 35 (N / mm) or less, the mold life is reduced. It turned out to be improved to 40,000. Therefore, the radius R of the approach portion is 150 to 600 mm, and the length L of the bearing portion is
Was subjected to CAE analysis in a range of 3 to 12 mm, and an evaluation index was calculated for a contact area between the stainless ring material 1 as a workpiece and the sizing mold 3. 2 and 3 show the results. 2 and 3, the evaluation index is 35.
The position of (N / mm) is indicated by a dotted line. From the test results on the actual machine, it was found that if this evaluation index was 35 (N / mm) or less, the mold life would be 40,000. Therefore, two parameters were set so as to be below the dotted line. There is a need to.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の1実施の形態を図1を用
いて説明する。当該のサイジング加工は冷間で行われる
ものとし、材料としてはステンレスリング材1を用い
る。CRF(冷間転造)により成形されたステンレスリ
ング材1を、パンチ2にてサイジング用金型3へ押し込
むことにより、リングの真円度を良くする。パンチ2と
サイジング用金型3の両金型は超硬工具製とする。サイ
ジング用金型3の形状パラメータについては、アプロー
チ部半径Rを250mm、ベアリング部長さLを3mm
とし、実際に加工を行った。その結果、従来ではサイジ
ング用金型寿命が約1万個であったのに対し、上記形状
のサイジング用金型3では約5万個という結果が得られ
た。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The sizing process is performed cold, and a stainless ring material 1 is used as a material. The circularity of the ring is improved by pressing a stainless ring material 1 formed by CRF (cold rolling) into a sizing mold 3 with a punch 2. Both the punch 2 and the sizing die 3 are made of carbide tools. Regarding the shape parameters of the sizing mold 3, the approach portion radius R is 250 mm and the bearing portion length L is 3 mm.
And actually processed. As a result, while the life of the sizing mold was conventionally about 10,000 pieces, the result of the sizing mold 3 having the above shape was about 50,000 pieces.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、CRF
後のステンレスリング材の側面のサイジング加工に用い
るサイジング用金型の、断面円形のアプローチ部Aのア
プローチ部半径Rを250〜400mmに、このアプロ
ーチ部Aに続くベアリング部長さLを3〜8mmに規定
して最適化した金型形状とすることで、金型のショット
寿命を数倍に伸ばすことができ、その結果、加工時のラ
ンニングコストを低く抑えることができ、従来にない優
れた効果を奏するものである。
As described above, the present invention provides a CRF
The approach portion radius R of the approach portion A having a circular cross section of the sizing die used for sizing processing of the side surface of the subsequent stainless ring material is 250 to 400 mm, and the length L of the bearing portion following the approach portion A is 3 to 8 mm. By defining and optimizing the mold shape, the shot life of the mold can be extended several times, and as a result, the running cost during processing can be kept low, and unprecedented superior effects can be achieved. To play.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】サイジング用金型を模式的に説明する断面図で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a sizing mold.

【図2】アプローチ部半径Rと荷重×接触長さとの関係
を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an approach portion radius R and a load × contact length.

【図3】ベアリング部長さLと荷重×接触長さとの関係
を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a bearing portion length L and a load × contact length.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステンレスリング材 2 パンチ 3 サイジング金型 4 法線方向 5 側 A アプローチ部 L ベアリング部長さ R アプローチ部半径 Reference Signs List 1 stainless steel ring material 2 punch 3 sizing mold 4 normal direction 5 side A approach part L bearing part length R approach part radius

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CRF成形後のステンレスリング材をサ
イジングするために使用するサイジング用金型におい
て、アプローチ部のサイジング面の断面形状を円形と
し、該円形の半径であるアプローチ部半径Rを250〜
400mmに規定し、該アプローチ部に続くベアリング
部長さLを3〜8mmに規定したことを特徴とするCR
F成形後のステンレスリング材のサイジング用金型。
In a sizing die used for sizing a stainless ring material after CRF molding, a cross-sectional shape of a sizing surface of an approach portion is circular, and an approach portion radius R, which is a radius of the circle, is 250 to 250 mm.
A CR having a diameter of 400 mm and a length L of a bearing portion following the approach portion of 3 to 8 mm.
Mold for sizing stainless ring material after F forming.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012143779A (en) * 2011-01-11 2012-08-02 Honda Motor Co Ltd Forging die
WO2015025769A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 昭和電工株式会社 Metalworking die

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