JP2013123719A - Method and device for predicting lifetime of forging die, and program for predicting the lifetime of forging die - Google Patents
Method and device for predicting lifetime of forging die, and program for predicting the lifetime of forging die Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013123719A JP2013123719A JP2011272339A JP2011272339A JP2013123719A JP 2013123719 A JP2013123719 A JP 2013123719A JP 2011272339 A JP2011272339 A JP 2011272339A JP 2011272339 A JP2011272339 A JP 2011272339A JP 2013123719 A JP2013123719 A JP 2013123719A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- forging
- forging die
- amount
- life
- wear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005242 forging Methods 0.000 title claims abstract description 170
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
本発明は、鍛造用金型の寿命を予測する技術に関する。 The present invention relates to a technique for predicting the life of a forging die.
鍛造用の金型の磨耗を予測する手法としてCAE解析が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 CAE analysis is known as a method for predicting wear of a forging die (see, for example, Patent Document 1).
例えば、被加工材料を金型で加圧し、バリを生じさせながら被加工材料を鍛造する方法がある。本発明者らの解析によれば、この技術においては、金型のキャビティを構成する部分の周囲のバリが押し出される部分(この部分をフラッシュ面という)が大きな摩擦を受け、この部分における磨耗が金型の寿命に主に影響することが分かっている。 For example, there is a method of forging the work material while pressurizing the work material with a mold and generating burrs. According to the analysis by the present inventors, in this technique, a portion where the burr around the portion constituting the cavity of the mold is pushed (this portion is called a flash surface) is subjected to great friction, and the wear in this portion is reduced. It has been found that it mainly affects the life of the mold.
ところで、従来技術における鍛造用金型の磨耗予測技術では、多様なパラメータを用いて実験的に導き出した数式を用いて鍛造用金型の磨耗を予測しているが、実際の鍛造用金型の磨耗状態を精度良く予測できるレベルにはない。特に、従来技術による鍛造用金型の磨耗予測シミュレーションは、上述したバリを形成しながら鍛造成形を行う技術における金型の磨耗を予想するには精度が低く、実機に合わせて経験的に磨耗による鍛造用金型の寿命予想を行っているのが現状である。 By the way, in the wear prediction technology for forging dies in the prior art, the wear of the forging dies is predicted using mathematical formulas derived experimentally using various parameters. It is not at a level where the wear state can be accurately predicted. In particular, the wear prediction simulation of a forging die according to the prior art is low in accuracy in predicting the wear of the die in the technique of forging while forming the above-described burrs, and is empirically based on wear according to the actual machine. At present, the life of the forging die is estimated.
このような背景において、本発明は、バリを発生させながら鍛造用金型を用いて鍛造を技術において、鍛造用金型のフラッシュ面に特化した精度の高い磨耗量の予測技術を提供することを目的とする。 In such a background, the present invention provides a highly accurate wear amount prediction technique specialized in the flash surface of a forging die in the forging technique using a forging die while generating burrs. With the goal.
請求項1に記載の発明は、鍛造用金型の寿命予測方法であって、鍛造時におけるバリの移動量およびショット数の積と、当該鍛造用金型の前記バリに接触する部分の磨耗量との関係に基づき、当該鍛造用金型の使用に耐えるショット数を算出することを特徴とする鍛造用金型の寿命予測方法である。
The invention according to
まず、本発明の原理を説明する。図1は、バリを生じさせながら鍛造を行う原理を説明する原理図である。図1には、鍛造用金型11,12によって押されて鍛造処理が加えられる被加工材料13の様子が誇張して示されている。図1には、上下に分離した鍛造用金型11,12、鍛造用金型11,12の間に挟まれ圧力を受けている被加工材料(鍛造により加工される金属材料)13が概念的に示されている。図1において、符号14の部分がバリであり、このバリ14を押え付け拘束する金型の部分がフラッシュ面11a,12aである。フラッシュ面11a,12aの間は、図示しない構造により間隔が確保され、バリ14が押し出される隙間が確保されている。図示するように、鍛造用金型11と12を相対的に互いに押し付けるように圧力を加えることで、被加工材料が塑性変形し、鍛造用金型11,12の形状に倣って被加工材料13が変形する。
First, the principle of the present invention will be described. FIG. 1 is a principle diagram for explaining the principle of forging while generating burrs. FIG. 1 shows an exaggerated view of the workpiece 13 that is pressed by the forging
この鍛造技術では、フラッシュ面11aと12aの間の隙間の部分で被加工材料のバリが押し出されて移動する状態とすることで、被加工材料13に張りを持たせた変形を行なわせる。この際、バリ14はフラッシュ面11a,12aを摩擦しながら図の左右の方向に伸びて移動する。 In this forging technique, the burrs of the work material are pushed out and moved in the gap portion between the flash surfaces 11a and 12a, so that the work material 13 is deformed with tension. At this time, the burr 14 moves extending in the left and right directions in the figure while rubbing the flash surfaces 11a and 12a.
本発明では、このフラッシュ面11a,11bに接触しつつ外側に延びるように移動するバリ14の移動距離に着目する。本発明者らの知見によれば、同じ処理を複数回繰り返して行う条件において、シミュレーションで求めた1ショット(1回の鍛造処理)におけるバリ14の移動距離と、ショット数との積は、この処理を行った場合におけるフラッシュ面11a,12aの実際の磨耗量に正比例する。本発明は、この現象を利用し、所定の磨耗量になるまでに可能なショット数を予測する。 In the present invention, attention is paid to the moving distance of the burr 14 that moves so as to extend outward while in contact with the flash surfaces 11a and 11b. According to the knowledge of the present inventors, the product of the movement distance of the burr 14 and the number of shots in one shot (one forging process) obtained by simulation under the condition that the same process is repeated a plurality of times is This is directly proportional to the actual wear amount of the flash surfaces 11a and 12a when the processing is performed. The present invention uses this phenomenon to predict the number of shots that are possible until a predetermined amount of wear is reached.
すなわち、鍛造用金型を用いてバリを生じさせながら鍛造加工を行う技術においては、主にフラッシュ面の磨耗が進むことで、鍛造不良が発生する。したがって、フラッシュ面の磨耗が金型の寿命を決める主な要素となる。他方において、上述したように、本発明者らが見出した知見によれば、鍛造時におけるバリの移動量とショット数の積は、フラッシュ面における実際の磨耗量と特定の関係にある。そこで、本発明では、逆に限界となる磨耗量を与えることで、上記の特定の関係から、その限界となる磨耗量に至るショット数(つまり、寿命となるまでのショット数)を算出する。 That is, in the technique of performing forging while generating burrs using a forging die, forging failure occurs mainly due to progress of wear on the flash surface. Therefore, the wear of the flash surface is the main factor that determines the life of the mold. On the other hand, as described above, according to the knowledge found by the present inventors, the product of the amount of movement of burrs and the number of shots during forging has a specific relationship with the actual amount of wear on the flash surface. Therefore, in the present invention, by giving a limit wear amount, the number of shots reaching the limit wear amount (that is, the number of shots until the end of the life) is calculated from the above specific relationship.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記バリの移動量がシミュレーションによって求められ、前記磨耗量が実測によって求められることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記バリに接触する部分として、当該鍛造用金型における最も磨耗が大きい部分が選択されることを特徴とする。本発明者らの解析によれば、バリの発生による磨耗が最も激しい部分の磨耗量が鍛造用金型の寿命に最も強く相関している。したがって、磨耗量を評価する部分として、当該鍛造用金型における最も磨耗が大きい部分を選択することで、より高い精度で鍛造用金型が寿命に至るまでのショット数を予測することができる。
The invention described in
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発明において、前記バリの移動量が取得される部分および前記バリに接触する部分として複数が選択されることを特徴とする。バリの移動量に着目する部分およびバリに接触する部分としてピンポイントの一箇所だけが選択された場合、誤差が大きくなる可能性が増大する。これに対して、サンプリングする個所を複数にし、その平均をとることで、誤差を抑えることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, a plurality of parts are selected as a part from which the amount of movement of the burr is acquired and a part that contacts the burr. Features. When only one pinpoint is selected as the part that focuses on the amount of movement of the burr and the part that contacts the burr, the possibility that the error will increase increases. On the other hand, errors can be suppressed by making a plurality of sampling points and taking the average.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発明において、前記鍛造時におけるバリの移動量およびショット数の積と、当該鍛造用金型の前記バリに接触する部分の磨耗量との関係が正比例の関係にあることを特徴とする。関係が正比例であることで、処理に係る演算を簡素化でき、また高い予測精度を得ることができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the product of a movement amount and a shot number of burrs during the forging and the burr of the forging die contacts It is characterized in that the relationship with the amount of wear of the portion to be in direct proportion. Since the relationship is directly proportional, the calculation related to the processing can be simplified and high prediction accuracy can be obtained.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の発明において、当該鍛造用金型が一対の金型により構成され、該一対の金型の間において被加工材料の鍛造が行われ、この鍛造時に当該一対の金型に設けられたフラッシュ面に挟まれて前記バリが発生することを特徴とする。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の発明において、当該鍛造用金型として、同一の被加工材料に対する加工の精度が異なり、且つ、寿命の目安となる磨耗量が異なる複数の種類のものが用意されており、前記鍛造時におけるバリの移動量およびショット数の積と、当該鍛造用金型の前記バリに接触する部分の磨耗量との関係が前記複数の種類の鍛造用金型において略同じであることを特徴とする。請求項7に記載の発明によれば、相対的に低精度の鍛造を行なう金型(例えば、荒型)と相対的に高精度の鍛造を行なう金型(例えば仕上げ型)の両方に同じ関係式を適用でき、関係する処理が簡素化され、また必要なデータ量を少なくできる。また、加工の対象物が同じであれば、精度の異なる金型を用いる際に、データを取り直す必要がなく、処理が効率化できる。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
請求項8に記載の発明は、鍛造用金型の寿命予測装置であって、鍛造時におけるバリの移動量およびショット数の積と、当該鍛造用金型の前記バリに接触する部分の磨耗量との関係に基づき、当該鍛造用金型の使用に耐えるショット数を算出する算出部を備えることを特徴とする鍛造用金型の寿命予測装置である。
The invention according to
請求項9に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて鍛造用金型の寿命の予測を行うためのプログラムであって、コンピュータを、鍛造時におけるバリの移動量およびショット数の積と、当該鍛造用金型の前記バリに接触する部分の磨耗量との関係に基づき、当該鍛造用金型の使用に耐えるショット数を算出する算出手段として機能させることを特徴とするプログラムである。 The invention according to claim 9 is a program for causing a computer to read the life of a forging die and for predicting the life of the forging die. On the basis of the relationship with the amount of wear of the portion of the metal mold that contacts the burr, the program functions as a calculation means for calculating the number of shots that can withstand the use of the metal mold for forging.
本発明によれば、バリを発生させながら鍛造用金型を用いて鍛造を技術において、鍛造用金型のフラッシュ面に特化した精度の高い磨耗量の予測技術が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the forging technique using a forging die while generating burrs, a highly accurate wear amount prediction technique specialized for the flash surface of the forging die is provided.
1.第1の実施形態
以下、本発明の一実施形態について説明する。図2には、本発明を利用して製造されるクランクシャフトの予備成形品100が示されている。クランクシャフトの予備成形品100は、ジャーナル軸部101を備え、ジャーナル軸部101には、アーム部102が設けられている。隣接するアーム部102同士は、クランクピン部103により連結されている。クランクピン部103はジャーナル軸部101と平行に配置されている。この例において、クランクシャフトの予備成形品100を構成する材料(被加工材料)は、クランクシャフトとして一般的に用いられる炭素鋼である。
1. First Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 shows a crankshaft preform 100 manufactured using the present invention. The
図3には、図2に示すクランクシャフトの予備成形品100を鍛造により成形するための鍛造用金型300の上面図が示されている。鍛造用金型300は、もう一つ用意され、図1の鍛造用金型11,12に対応する上側鍛造用金型と下側鍛造用金型とが用意される。図3には、このうちの一方(上側鍛造用金型または下側鍛造用金型)が示されている。
FIG. 3 shows a top view of a forging
図3には、鍛造用金型300のキャビティ部301が示されている。キャビティ301は、クランクシャフトの予備成形品100に対応する凹型の形状を有している。キャビティ301の周囲には、フラッシュ面302が設けられている。フラッシュ面302の外側は掘り下げられた掘り下げ面303とされている。掘り下げ面303には、間隔保持部304が設けられている。間隔保持部304と同様のものが、対向するもう一つの鍛造用金型(図示せず)のフラッシュ面にも設けられている。この対向する2つの間隔保持部が接触することで、対向するフラッシュ面の間でバリを形成するための所定の隙間が確保される。
FIG. 3 shows the
図3に示す鍛造用金型300は、仕上げ型である。この例において、鍛造用金型には、潰し型、荒型、仕上げ型の3種類がある。潰し型は、第1段階の鍛造を行うための金型であり、最初にクランクシャフトの予備成形品100の凡その外観を形成するための金型である。荒型は、第2段階の鍛造を行うための金型であり、潰し型で成形されたものを更に1ランク上の精度で鍛造するための金型である。仕上げ型は、第3段階の鍛造を行うための金型であり、荒型で成形された予備成形品に対して、更に仕上げの鍛造を施すための金型である。
A forging
潰し型、荒型、仕上げ型の違いは、キャビティの作りこみの精度にある。また、各段階において最適なバリの発生状態が異なるので、フラッシュ面の面積および対向する2つの金型のフラッシュ面間の間隔は異なっている。勿論、圧力等の鍛造の条件も異なっている。なお、ここでは、3種類の金型を用いてクランクシャフトの予備成形品100の鍛造を行う場合を例示したが、その種類は3種類に限定されるものではない。
The difference between the crushing type, the rough type, and the finishing type is in the accuracy of making the cavity. In addition, since the optimum state of burrs is different at each stage, the area of the flash surface and the distance between the flash surfaces of two opposing molds are different. Of course, forging conditions such as pressure are also different. In addition, although the case where the
実証試験によれば、図3の符号305で示す部分におけるフラッシュ面302の磨耗が特に大きい傾向にあることが判明している。これは、バリの発生時に符号305の部分のフラッシュ面302に加わる負荷が、相対的に他の部分に比較して大きいからであると考えられる。
According to the demonstration test, it has been found that the wear of the
図4は、フラッシュ面302でのバリが生じる過程におけるバリの移動量(∫Vdt)とショット数(鍛造の回数)との積を横軸にとり、横軸の値が得られた条件における実測したフラッシュ面302における磨耗量を縦軸にとったグラフである。なお、縦軸と横軸の値は、規格化された相対値とされている。ここで、バリの移動量は、コンピュータシミュレーションで演算により求めた値であり、フラッシュ面302における磨耗量の値は、三次元デジタイザーで実際に測定した値である。また、ピンポイントの値を用いた場合、偏差が生じる可能性が大きいので、対象となる領域を複数の3mmメッシュの小領域に区切り、この区切られた複数の小領域の中心のポイントにおける値の平均値を採用している。なお、図4の横軸の値であるバリの移動量は、バリが発生する過程において、フラッシュ面302の特定のポイントの部分に対して流動化した被加工材料が相対的に移動する移動距離である。ここで、バリの移動量は、バリの移動速度Vを移動時間で積分した値(∫Vdt)として算出される。
In FIG. 4, the product of the amount of movement of burrs (∫Vdt) and the number of shots (number of forgings) in the process of generating burrs on the
図4には、●印で示される仕上げ型におけるプロット点と、■印で示される荒型におけるプロット点とが示されている。なお、仕上げ型と荒型は同じ材質であり、それぞれの型で行われる複数回のショットは同じ条件で行われている。 FIG. 4 shows plot points in the finish mold indicated by ● and plot points in the rough mold indicated by ■. The finishing mold and the rough mold are made of the same material, and a plurality of shots performed in each mold are performed under the same conditions.
鍛造の条件が異なるので、1ショット(1回の鍛造)におけるバリの移動量(∫Vdt)は、仕上げ型と荒型において異なる。しかしながら、図4から明らかなように、1ショットにおけるバリの移動量(∫Vdt)およびショット数を掛け合わせた値と、この条件において鍛造を行った場合における実測された磨耗量とは、仕上げ型と荒型とで同じ直線上に乗る。すなわち、鍛造の条件によらず、(バリの移動量(∫Vdt)×ショット数)(図4の横軸)の値と、この条件における実際の鍛造型のフラッシュ面における磨耗量との値との関係が、同じ関係にある。 Since the forging conditions are different, the amount of burr movement (∫Vdt) in one shot (one forging) is different between the finishing die and the rough die. However, as is clear from FIG. 4, the value obtained by multiplying the amount of movement of burrs (∫Vdt) and the number of shots in one shot and the measured amount of wear when forging is performed under these conditions are the finish mold Ride on the same straight line with rough type. That is, regardless of the forging conditions, the value of (the amount of movement of burrs (∫Vdt) × number of shots) (horizontal axis in FIG. 4) and the amount of wear on the flash surface of the actual forging die under these conditions Are in the same relationship.
前述したように、バリを発生させながら鍛造用金型を用いて鍛造を行う技術における鍛造不良は、鍛造用金型のフラッシュ面の磨耗に主に依存する。従って、当該技術においては、鍛造用金型の寿命は、フラッシュ面の磨耗を評価することで精度よく予測することができる。また、潰し型、荒型、仕上げ型は、それぞれ求められる鍛造の精度が異なるので、上記フラッシュ面の磨耗と寿命との関係もそれぞれ異なる。一例を挙げると、例えば荒型では、フラッシュ面の磨耗量が2.5mmまで許容されるが、仕上げ型ではその値が0.8mm〜0,9mmといった具合である。 As described above, the forging failure in the technique of forging using a forging die while generating burrs mainly depends on the wear of the flash surface of the forging die. Therefore, in this technique, the life of the forging die can be accurately predicted by evaluating the wear of the flash surface. Further, since the crushing die, the rough die, and the finishing die each have different required forging accuracy, the relationship between the wear of the flash surface and the life is also different. For example, in the rough type, the wear amount of the flash surface is allowed up to 2.5 mm, but in the finished type, the value is 0.8 mm to 0.9 mm.
このことと、図4に示すグラフを用いると、鍛造用金型の寿命を予測することが可能となる。例えば、図3の鍛造用金型(仕上げ型)300を用いたクランクシャフトの予備成形品100に対する鍛造処理において、1ショット当たりにおけるフラッシュ面302でのバリの移動量X(=∫Vdt)が、コンピュータシミュレーションによって算出され、また当該鍛造用金型の寿命がフラッシュ面302における磨耗量で捉えてWであるとする。ここで、図4より、比例定数をA、ショット数をSとして、W=A(∫Vdt)Sの関係があり、比例定数Aは図4から求められるから、Wを指定することで、寿命までのショット数Sを算出することができる。こうして、当該鍛造用金型がどの程度のショット数で寿命となるのかを予測することができる。
If this and the graph shown in FIG. 4 are used, it is possible to predict the life of the forging die. For example, in the forging process for the
図4のグラフは、直線性が高いので、図4の関係を用いた鍛造用金型の寿命を予測する精度は極めて高い。また、フラッシュ面におけるバリの移動距離を算出するコンピュータシミュレーションも特定の部分における被加工材料の振舞いを予測するシミュレーションであるので、高い精度で行うことができ、その演算も容易に行える。また、潰し型、荒型、仕上げ型といった鍛造用金型の用途(精度)の違いに関係なく、同じ算出式を用いての寿命予測ができるので、精度の異なる金型の種類に応じて異なるデータを用意する煩雑さがない。また、処理の内容が簡便であり、実用性が高い。なお、ここでは、クランクシャフトの予備成形品を鍛造により成形する場合の例を説明したが、成形の対象物は、クランクシャフトに限定されない。また、その材質も鍛造用金型を利用した鍛造が可能な金属材料であれば、例示した材質に限定されない。 Since the graph of FIG. 4 has high linearity, the accuracy of predicting the life of a forging die using the relationship of FIG. 4 is extremely high. Further, since the computer simulation for calculating the movement distance of the flash on the flash surface is also a simulation for predicting the behavior of the material to be processed in a specific portion, it can be performed with high accuracy and the calculation can be easily performed. In addition, the life can be predicted using the same formula regardless of the use (accuracy) of forging dies such as crushing dies, rough dies, and finishing dies. There is no need to prepare data. Further, the contents of the processing are simple and practical. In addition, although the example in the case of shape | molding the crankshaft preform by forging was demonstrated here, the object of shaping | molding is not limited to a crankshaft. Further, the material is not limited to the exemplified materials as long as it is a metal material that can be forged using a forging die.
2.第2の実施形態
(構成)
以下、鍛造用金型の寿命を予測する装置について説明する。図1には、発明を利用した鍛造用金型の寿命予測処理装置500のブロック図が示されている。鍛造用金型の寿命予測処理装置500は、第1の実施形態で説明した鍛造用金型の寿命予測を行う装置であり、コンピュータを利用して構成されている。図示省略するが、鍛造用金型の寿命予測処理装置500は、一般的なコンピュータと同様に、CPU、半導体メモリやハードディスク装置等の各種の記憶装置、各種のインターフェース機能を有している。
2. Second embodiment (configuration)
Hereinafter, an apparatus for predicting the life of a forging die will be described. FIG. 1 shows a block diagram of a forging die life prediction processing apparatus 500 using the invention. The forging die life prediction processing device 500 is a device that performs the forging die life prediction described in the first embodiment, and is configured using a computer. Although not shown in the drawings, the forging die life prediction processing apparatus 500 has a CPU, various storage devices such as a semiconductor memory and a hard disk device, and various interface functions, like a general computer.
鍛造用金型の寿命予測処理装置500は、ソフトウェア的に構成された以下の機能部を有している。すなわち、鍛造用金型の寿命予測処理装置500は、磨耗量取得部501、バリ移動量算出部502、(バリ移動量×ショット数)算出部503、関係式算出部504、寿命磨耗量取得部505、寿命ショット数算出部506を備えている。 The forging die life prediction processing apparatus 500 has the following functional units configured in software. That is, the forging die life prediction processing apparatus 500 includes a wear amount acquisition unit 501, a burr movement amount calculation unit 502, a (burr movement amount × number of shots) calculation unit 503, a relational expression calculation unit 504, and a life wear amount acquisition unit. 505, a life shot number calculation unit 506 is provided.
磨耗量取得部501は、鍛造の過程で生じる鍛造用金型のフラッシュ面の磨耗量の測定値を取得する。ここで、磨耗量の取得の対象となるのは、図3の符号305で示されるような最も磨耗の激しいフラッシュ面の部分である。なお、磨耗量の測定は、例えば3次元デジタイザーを用いて行われる。バリ移動量算出部502は、上記磨耗量の取得の対象となったフラッシュ面における鍛造時に生じるバリの移動量をコンピュータシミュレーションにより算出する。この処理は、市販のシミュレーション用ソフトウェアを用いて行われる。バリの移動量は、移動速度Vを移動時間で積分した値(∫Vdt)により表される。なお、このシミュレーションの演算量は、他の処理に比較して多いので、この演算を外部のコンピュータで行い、その結果を鍛造用金型の寿命予測処理装置500に入力する形態も可能である。
The wear amount acquisition unit 501 acquires a measured value of the wear amount of the flash surface of the forging die generated in the forging process. Here, the target of acquisition of the wear amount is a portion of the flash surface with the most wear as indicated by
(バリ移動量×ショット数)算出部503は、バリ移動量算出部502で算出されたバリ移動量である∫Vdtに、対応する磨耗量が得られた場合におけるショット数を掛け合わせる処理を行う。関係式算出部504は、図4に示す(バリ移動量×ショット数)と磨耗量取得部501が取得した実際の磨耗量との関係式を算出する。この関係式は、下記数1によって示される。 The (burr movement amount × number of shots) calculation unit 503 performs a process of multiplying ∫Vdt, which is the burr movement amount calculated by the burr movement amount calculation unit 502, with the number of shots when the corresponding wear amount is obtained. . The relational expression calculation unit 504 calculates a relational expression between (burr movement amount × number of shots) shown in FIG. 4 and the actual wear amount acquired by the wear amount acquisition unit 501. This relational expression is expressed by the following equation (1).
寿命磨耗量取得部505は、対象となる鍛造用金型に許容される磨耗量Wを取得する。金型には、求められる精度が決められており、磨耗量があるレベルに達することで、この精度が得られなくなり、寿命を迎える。このことから、対象となる鍛造用金型に許容される磨耗量Wを見積もることができる。寿命ショット数算出部506は、寿命磨耗量取得部505が取得した許容される磨耗量Wを数1に代入することで、当該鍛造用金型の寿命に至るショット数Sを算出する。
The life wear amount acquisition unit 505 acquires the wear amount W allowed for the forging die as a target. The required accuracy of the mold is determined, and when the amount of wear reaches a certain level, this accuracy cannot be obtained and the service life is reached. From this, it is possible to estimate the wear amount W allowed for the forging die as a target. The life shot number calculation unit 506 calculates the number of shots S that reach the life of the forging die by substituting the allowable wear amount W acquired by the life wear amount acquisition unit 505 into
(処理の一例)
図5に示す鍛造用金型の寿命予測処理装置500の動作の一例を示す。図6は、鍛造用金型の寿命予測処理装置500で行われる動作の手順の一例を示すフローチャートである。図6に示す処理を実行するためのプログラムは、鍛造用金型の寿命予測処理装置500が備える図示しないデータ記憶部(例えば、ハードディスク装置)に記憶されており、適当な記憶領域に読み出されて鍛造用金型の寿命予測処理装置500が備える図示しないCPUにより実行される。なお、この動作プログラムは、外部の適当な記憶媒体に記憶され、そこから提供される形態であってもよい。
(Example of processing)
An example of operation | movement of the lifetime prediction processing apparatus 500 of the forging die shown in FIG. 5 is shown. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a procedure of operations performed by the forging die life prediction processing apparatus 500. A program for executing the process shown in FIG. 6 is stored in a data storage unit (not shown) (for example, a hard disk device) provided in the forging die life prediction processing apparatus 500 and read out to an appropriate storage area. This is executed by a CPU (not shown) included in the forging die life prediction processing apparatus 500. The operation program may be stored in an appropriate external storage medium and provided from there.
以下、図3に例示する鍛造用金型の場合を例に挙げ、図6の処理について説明する。寿命予測処理が開始されると(ステップS601)、最大の磨耗量を示す図3の符号305の部分のフラッシュ面302の実測された磨耗量が取得される(ステップS602)。この磨耗量は、3次元デジタイザー用いて測定され、また複数の異なる鍛造条件におけるものが取得される。ステップS602においては、例えば、潰し型、荒型、仕上げ型それぞれにおける500ショット、1000ショット、2000ショット、3000ショットの鍛造を行った場合におけるフラッシュ面の磨耗量を実測したものを取得する。
Hereinafter, the process of FIG. 6 will be described by taking the case of the forging die illustrated in FIG. 3 as an example. When the life prediction process is started (step S601), the actually measured wear amount of the
次に、シミュレーションソフトを利用して符号305の部分における鍛造処理時における被加工材料のバリの移動量(X=∫Vdt)の算出が行われる(ステップS603)。この算出は、ステップS602で取得された複数の磨耗量の鍛造条件毎に行う。上記の例でいうと、潰し型、荒型、仕上げ型それぞれの鍛造時におけるバリの移動量(X=∫Vdt)が算出される。
Next, using the simulation software, a burr movement amount (X = バ リ Vdt) of the work material during the forging process in the
次に、ステップS603で算出したX=∫Vdtの値、対応する磨耗量Wが取得された条件におけるショット数Sに基づき、数1における比例定数Aを算出する(ステップS604)。例えば、上記の例でいうと、潰し型、荒型、仕上げ型のそれぞれにおけるX=∫Vdtの値と500ショット、1000ショット、2000ショット、3000ショットの積を求め、これらの値を横軸における値とし、他方において、潰し型、荒型、仕上げ型のそれぞれにおける500ショット、1000ショット、2000ショット、3000ショットにおける当該フラッシュ面の実測した磨耗量を縦軸における値としてプロットすることで、図4に例示するような直線グラフを得、更にこの直線グラフの傾きから数1の比例定数Aを算出する。
Next, based on the value of X = ∫Vdt calculated in step S603 and the number of shots S under the condition where the corresponding wear amount W is acquired, the proportionality constant A in the
次に、当該鍛造条件における寿命となる磨耗量Wを取得し(ステップS605)、更にこのWを数1に代入することで、当該鍛造用金型が寿命となる段階に至るまでのショット数Sを算出し(ステップS606)、処理を終了する(ステップS607)。
Next, the wear amount W that becomes the life under the forging conditions is acquired (step S605), and the number of shots S until the forging die reaches the end of the life is obtained by substituting this W into
以上の処理によれば、潰し型、荒型、仕上げ型といった金型の種類によらず、限界となる当該鍛造用金型の磨耗量が分かれば、数1に基づき、当該磨耗量に至るまでのショット数Sが簡単な演算により求められる。例えば、金型の精度を変更したものを用意した際、新たにデータを取り直さなくても、上記の処理を行うことで、当該金型の寿命に至るまでの限界ショット数を予測することができる。
According to the above processing, if the amount of wear of the forging die that becomes a limit is known regardless of the type of die such as a crushing die, a rough die, and a finishing die, the amount of wear is reached based on
本発明は、鍛造技術に用いることができる。 The present invention can be used for forging techniques.
11…鍛造用金型(上型)、11a…フラッシュ面、12…鍛造用金型(下型)、12a…フラッシュ面、13…被加工材料、14…鍛造時に生じたバリ、100…クランクシャフトの予備成形品、101…ジャーナル軸部、102…アーム部、103…クランクピン部、300…鍛造用金型、301…キャビティ部、302…フラッシュ面、303…掘り下げ面、304…間隔保持部、305…フラッシュ面における磨耗が大きい部分。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
鍛造時におけるバリの移動量およびショット数の積と、当該鍛造用金型の前記バリに接触する部分の磨耗量との関係に基づき、当該鍛造用金型の使用に耐えるショット数を算出することを特徴とする鍛造用金型の寿命予測方法。 A method for predicting the life of a forging die,
Calculate the number of shots that can withstand the use of the forging die based on the relationship between the product of the amount of burrs and the number of shots during forging and the amount of wear of the portion of the forging die that contacts the burrs. A method for predicting the life of a forging die characterized by
前記磨耗量が実測によって求められることを特徴とする請求項1に記載の鍛造用金型の寿命予測方法。 The amount of movement of the burr is obtained by simulation,
The method for predicting the life of a forging die according to claim 1, wherein the wear amount is obtained by actual measurement.
前記鍛造時におけるバリの移動量およびショット数の積と、当該鍛造用金型の前記バリに接触する部分の磨耗量との関係が前記複数の種類の鍛造用金型において略同じであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の鍛造用金型の寿命予測方法。 As the forging die, a plurality of types having different processing accuracy for the same work material and different wear amounts as a guide for the life are prepared,
The relationship between the product of the amount of burrs and the number of shots at the time of forging and the amount of wear at the portion of the forging die that contacts the burrs is substantially the same in the plurality of types of forging dies. The method for predicting the life of a forging die according to any one of claims 1 to 6.
鍛造時におけるバリの移動量およびショット数の積と、当該鍛造用金型の前記バリに接触する部分の磨耗量との関係に基づき、当該鍛造用金型の使用に耐えるショット数を算出する算出部を備えることを特徴とする鍛造用金型の寿命予測装置。 A forging die life prediction device,
Calculation to calculate the number of shots that can withstand the use of the forging die based on the relationship between the product of the amount of burrs and the number of shots during forging and the wear amount of the portion of the forging die that contacts the burrs. A forging die life prediction apparatus comprising a portion.
コンピュータを、
鍛造時におけるバリの移動量およびショット数の積と、当該鍛造用金型の前記バリに接触する部分の磨耗量との関係に基づき、当該鍛造用金型の使用に耐えるショット数を算出する算出手段として機能させることを特徴とするプログラム。 A program for causing a computer to read and predict the life of a forging die,
Computer
Calculation to calculate the number of shots that can withstand the use of the forging die based on the relationship between the product of the amount of burrs and the number of shots during forging and the wear amount of the portion of the forging die that contacts the burrs. A program characterized by functioning as a means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011272339A JP5758284B2 (en) | 2011-12-13 | 2011-12-13 | Method for predicting the life of casting molds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011272339A JP5758284B2 (en) | 2011-12-13 | 2011-12-13 | Method for predicting the life of casting molds |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013123719A true JP2013123719A (en) | 2013-06-24 |
JP5758284B2 JP5758284B2 (en) | 2015-08-05 |
Family
ID=48775299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011272339A Expired - Fee Related JP5758284B2 (en) | 2011-12-13 | 2011-12-13 | Method for predicting the life of casting molds |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5758284B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015205321A (en) * | 2014-04-22 | 2015-11-19 | 大同特殊鋼株式会社 | Abrasion evaluation test method of hot forging metal mold |
JP2017006970A (en) * | 2015-06-25 | 2017-01-12 | 日立金属株式会社 | Forging type design support device and forging type design support method |
KR20200042598A (en) * | 2018-10-16 | 2020-04-24 | 한국생산기술연구원 | Method for evaluating forging characteristics of light weight metal |
CN115446244A (en) * | 2022-09-07 | 2022-12-09 | 山东品正金属制品有限公司 | Forging stacker control method and system for electric vehicle motor spindle |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11347678A (en) * | 1998-06-11 | 1999-12-21 | Toyota Motor Corp | Composite die for hot forging |
JP2002321032A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-05 | Toyota Motor Corp | Metal die wear loss estimation apparatus, metal die wear loss estimation method, metal die wear loss estimation program, metal die life estimation apparatus, metal die life estimation method, metal die life estimation program, metal die wear loss detection apparatus and metal die life detection apparatus |
JP2008307563A (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Ntn Corp | Method of manufacturing flange structure |
JP2010023103A (en) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Toyota Motor Corp | Forging method |
JP2011019334A (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine |
-
2011
- 2011-12-13 JP JP2011272339A patent/JP5758284B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11347678A (en) * | 1998-06-11 | 1999-12-21 | Toyota Motor Corp | Composite die for hot forging |
JP2002321032A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-05 | Toyota Motor Corp | Metal die wear loss estimation apparatus, metal die wear loss estimation method, metal die wear loss estimation program, metal die life estimation apparatus, metal die life estimation method, metal die life estimation program, metal die wear loss detection apparatus and metal die life detection apparatus |
JP2008307563A (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Ntn Corp | Method of manufacturing flange structure |
JP2010023103A (en) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Toyota Motor Corp | Forging method |
JP2011019334A (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015205321A (en) * | 2014-04-22 | 2015-11-19 | 大同特殊鋼株式会社 | Abrasion evaluation test method of hot forging metal mold |
JP2017006970A (en) * | 2015-06-25 | 2017-01-12 | 日立金属株式会社 | Forging type design support device and forging type design support method |
KR20200042598A (en) * | 2018-10-16 | 2020-04-24 | 한국생산기술연구원 | Method for evaluating forging characteristics of light weight metal |
KR102117943B1 (en) * | 2018-10-16 | 2020-06-02 | 한국생산기술연구원 | Method for evaluating forging characteristics of light weight metal |
CN115446244A (en) * | 2022-09-07 | 2022-12-09 | 山东品正金属制品有限公司 | Forging stacker control method and system for electric vehicle motor spindle |
CN115446244B (en) * | 2022-09-07 | 2023-06-20 | 山东品正金属制品有限公司 | Control method and system for forging stacker crane of electric automobile motor spindle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5758284B2 (en) | 2015-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Quintana et al. | Surface roughness generation and material removal rate in ball end milling operations | |
JP4410833B2 (en) | Springback generation cause analysis method, apparatus, program and recording medium | |
JP5758284B2 (en) | Method for predicting the life of casting molds | |
Wang et al. | Investigation of die radius arc profile on wear behaviour in sheet metal processing of advanced high strength steels | |
US11911816B2 (en) | Method for identifying variation factor portion of springback amount | |
US11221272B2 (en) | Springback variation cause analysis method | |
Camacho et al. | Investigations on friction factors in metal forming of industrial alloys | |
Gronostajski et al. | Die profile optimization for forging constant velocity joint casings | |
Rascalha et al. | Optimization of the dressing operation using load cells and the Taguchi method in the centerless grinding process | |
Cha et al. | Adaptive wear model for shear-cutting simulation with open cutting line | |
JP2019126831A (en) | Method for predicting mold abrasion loss and method for specifying prediction program and abrasion estimation formulation | |
JP5644334B2 (en) | Thermal forging wear amount prediction device | |
Schongen et al. | FEM/BEM simulation of cold forging process considering press-tool-workpiece interaction | |
CN103760099B (en) | The quantitative measuring method of cold forging friction and lubrication condition | |
Chval et al. | Thermal analysis of the forging press LZK 4000 | |
JP6323142B2 (en) | Wear evaluation test method for hot forging dies | |
Hambli et al. | Finite element prediction of blanking tool cost caused by wear | |
JP5610574B2 (en) | Calculation method of press forming load | |
JP2009289018A (en) | Method for predicting upset shape of circular forging | |
Sah et al. | An experimental study of contact pressure distribution in panel stamping operations | |
Hawryluk et al. | Wear analysis of die inserts in the hot forging process of a forked type forging using reverse scanning techniques | |
JP2010003217A (en) | Pressed die lifetime prediction program and die material design support program | |
Saffar et al. | On the effects of eccentricity in precision forging process | |
Ngaile et al. | Computer aided engineering in forging | |
Ersoy et al. | Advanced prediction of tool wear by taking the load history into consideration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140925 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140929 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141121 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150528 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150603 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5758284 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |