JP3250696B2 - 成形型の製造方法 - Google Patents
成形型の製造方法Info
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
- B21C25/02—Dies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
- B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
- B21J13/02—Dies or mountings therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷間鍛造金型等の成形型
の製造方法に関し、被成形物の嵌入によって加わる塑性
歪みおよび引っ張り応力に基づく成形型の割れを防止し
た成形型の製造方法に関する。
の製造方法に関し、被成形物の嵌入によって加わる塑性
歪みおよび引っ張り応力に基づく成形型の割れを防止し
た成形型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、成形型の割れの発生原因につい
て、被成形物の嵌入時に加えられる力により生ずる塑性
歪みが要因であるとの考えと、引っ張り応力が要因であ
るとの考えがあった。
て、被成形物の嵌入時に加えられる力により生ずる塑性
歪みが要因であるとの考えと、引っ張り応力が要因であ
るとの考えがあった。
【０００３】この割れの原因が究明されていない現状に
おいて、成形型に加えられる引張応力を計算し、該引張
応力が破壊応力に達しないように成形型の設計を行い、
実成形時に成形型に割れが生じたとき、経験に基づく試
行錯誤を繰り返して成形型を再設計することなどで対応
している。
おいて、成形型に加えられる引張応力を計算し、該引張
応力が破壊応力に達しないように成形型の設計を行い、
実成形時に成形型に割れが生じたとき、経験に基づく試
行錯誤を繰り返して成形型を再設計することなどで対応
している。
【０００４】しかし、かかる方法によるときは、設計変
更や成形型改修に時間と経費がかかるほか、品質的に不
安定となって均一な成形物を得ることができないという
問題点があった。
更や成形型改修に時間と経費がかかるほか、品質的に不
安定となって均一な成形物を得ることができないという
問題点があった。
【０００５】一方、半径方向の押圧力の下で成形型に当
接する第１のリングと第１のリングに半径方向の押圧力
のもとに当接する第２のリングにより補強された成形型
において、第２のリングに予め応力を加えておいて、第
１のリングを嵌入し、第１および第２のリングを組み合
わせたリングに成形型を嵌入して成形型を収縮させるこ
とが特開平２−１５１３３８号公報に開示されている。
接する第１のリングと第１のリングに半径方向の押圧力
のもとに当接する第２のリングにより補強された成形型
において、第２のリングに予め応力を加えておいて、第
１のリングを嵌入し、第１および第２のリングを組み合
わせたリングに成形型を嵌入して成形型を収縮させるこ
とが特開平２−１５１３３８号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の技術においては、成形型の内周方向へ圧縮応力
を付与することは示されているが、締め代の量や該量の
締め代を有する位置などを的確に示したものではなく、
現実には、やはり従来と同様に試行錯誤にならざるを得
ないという問題点があった。
た従来の技術においては、成形型の内周方向へ圧縮応力
を付与することは示されているが、締め代の量や該量の
締め代を有する位置などを的確に示したものではなく、
現実には、やはり従来と同様に試行錯誤にならざるを得
ないという問題点があった。
【０００７】本発明は、上記に鑑みなされたもので、補
強リングによる締め代を具体的にかつ最適に設定でき
て、成形型の寿命を延ばすことができる成形型の製造方
法を提供することを目的とする。
強リングによる締め代を具体的にかつ最適に設定でき
て、成形型の寿命を延ばすことができる成形型の製造方
法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
る成形型の製造方法は、外周から型部材に圧縮力を付与
する補強リングと型部材とからなる成形型の製造方法で
あって、型部材を複数の要素に分割し分割した各要素に
対して働く引っ張り応力をシミュレーションして求める
第１のステップと、第１のステップによるシミュレーシ
ョンに基づいて型部材の破壊部位を特定する第２のステ
ップと、第２のステップによって特定した破壊部位にお
ける引っ張り応力に対抗して型部材と協同して圧縮力を
与える補強リングの内周形状を求める第３のステップ
と、第３のステップにより求めた内周形状の補強リング
を形成する第４のステップと、第４のステップにより内
周形状が形成された補強リングを型部材に嵌着する第５
のステップとからなることを特徴とする。
る成形型の製造方法は、外周から型部材に圧縮力を付与
する補強リングと型部材とからなる成形型の製造方法で
あって、型部材を複数の要素に分割し分割した各要素に
対して働く引っ張り応力をシミュレーションして求める
第１のステップと、第１のステップによるシミュレーシ
ョンに基づいて型部材の破壊部位を特定する第２のステ
ップと、第２のステップによって特定した破壊部位にお
ける引っ張り応力に対抗して型部材と協同して圧縮力を
与える補強リングの内周形状を求める第３のステップ
と、第３のステップにより求めた内周形状の補強リング
を形成する第４のステップと、第４のステップにより内
周形状が形成された補強リングを型部材に嵌着する第５
のステップとからなることを特徴とする。
【０００９】本発明の請求項１記載の成形型の製造方法
において、第３のステップは未成形補強リングの底面を
第１の基準として第１の基準から複数の異なる高さにお
ける各締め代を、未形成補強リングの筒状内周を第２の
基準面として第２の基準面からの長さで表した値とキャ
ビテイへの被成形物の嵌着条件のバラツキに基づく情報
値とを因子とする直交表を形成し、該直交表に基づき前
記各長さの最適値を求めて締め代の分布曲線を形成し、
形成した分布曲線に基づいて補強リングの内周形状を定
めることを特徴とする。
において、第３のステップは未成形補強リングの底面を
第１の基準として第１の基準から複数の異なる高さにお
ける各締め代を、未形成補強リングの筒状内周を第２の
基準面として第２の基準面からの長さで表した値とキャ
ビテイへの被成形物の嵌着条件のバラツキに基づく情報
値とを因子とする直交表を形成し、該直交表に基づき前
記各長さの最適値を求めて締め代の分布曲線を形成し、
形成した分布曲線に基づいて補強リングの内周形状を定
めることを特徴とする。
【００１０】本発明の請求項３にかかる成形型の製造方
法は、外周から型部材に圧縮力を付与する補強リングと
型部材とからなる成形型の製造方法であって、型部材を
複数の要素に分割し分割した各要素に対して働く引っ張
り応力をシミュレーションして求める第１のステップ
と、第１のステップによるシミュレーションに基づいて
型部材の破壊部位を特定する第２のステップと、第２の
ステップによって特定した破壊部位における引っ張り応
力に対抗して補強リングと協同して圧縮力を与える型部
材の外周形状を求める第３のステップと、第３のステッ
プにより求めた外周形状の型部材を形成する第４のステ
ップと、第４のステップにより外周形状が形成された型
部材に補強リングを嵌着する第５のステップとからなる
ことを特徴とする。
法は、外周から型部材に圧縮力を付与する補強リングと
型部材とからなる成形型の製造方法であって、型部材を
複数の要素に分割し分割した各要素に対して働く引っ張
り応力をシミュレーションして求める第１のステップ
と、第１のステップによるシミュレーションに基づいて
型部材の破壊部位を特定する第２のステップと、第２の
ステップによって特定した破壊部位における引っ張り応
力に対抗して補強リングと協同して圧縮力を与える型部
材の外周形状を求める第３のステップと、第３のステッ
プにより求めた外周形状の型部材を形成する第４のステ
ップと、第４のステップにより外周形状が形成された型
部材に補強リングを嵌着する第５のステップとからなる
ことを特徴とする。
【００１１】本発明の請求項３記載の成形型の製造方法
において、第３のステップは型部材の底面を第１の基準
として第１の基準から複数の異なる高さにおける各締め
代を、未形成型部材の筒状外周を第２の基準面として第
２の基準面からの長さで表した値とキャビテイへの被成
形物の嵌着条件のバラツキに基づく情報値とを因子とす
る直交表を形成し、該直交表に基づき前記各長さの最適
値を求めて締め代の分布曲線を形成し、形成した分布曲
線に基づいて型部材の外周形状を定めることを特徴とす
る。
において、第３のステップは型部材の底面を第１の基準
として第１の基準から複数の異なる高さにおける各締め
代を、未形成型部材の筒状外周を第２の基準面として第
２の基準面からの長さで表した値とキャビテイへの被成
形物の嵌着条件のバラツキに基づく情報値とを因子とす
る直交表を形成し、該直交表に基づき前記各長さの最適
値を求めて締め代の分布曲線を形成し、形成した分布曲
線に基づいて型部材の外周形状を定めることを特徴とす
る。
【００１２】本発明の成形型の製造方法において、嵌着
条件のバラツキは少なくともパンチ押し込み量、型硬
度、被成形物形状のバラツキを含むことを特徴とする。
条件のバラツキは少なくともパンチ押し込み量、型硬
度、被成形物形状のバラツキを含むことを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明の成形型の製造方法は、第１のステップ
において型部材が複数の要素に分割され、分割された各
要素に対して働く引っ張り応力がシミュレーションによ
って求められて、このシミュレーションの結果に基づい
て第２のステップにおいて型部材の破壊部位が特定され
る。特定された破壊部位における引っ張り応力に対抗し
て圧縮力を与える補強リングの内周形状が第３のステッ
プにおいて求められ、求められた形状の補強リングが第
４のステップにおいて形成され、内周形状が形成された
補強リングが型部材に嵌着されて、成形型が製造され
る。
において型部材が複数の要素に分割され、分割された各
要素に対して働く引っ張り応力がシミュレーションによ
って求められて、このシミュレーションの結果に基づい
て第２のステップにおいて型部材の破壊部位が特定され
る。特定された破壊部位における引っ張り応力に対抗し
て圧縮力を与える補強リングの内周形状が第３のステッ
プにおいて求められ、求められた形状の補強リングが第
４のステップにおいて形成され、内周形状が形成された
補強リングが型部材に嵌着されて、成形型が製造され
る。
【００１４】このようにして製造された成形型による被
成形物の成形において、割れを生じさせる破壊部位に対
抗して圧縮力が補強部材から加えられているため、型部
材には割れが生ずることがなくなり、使用回数が増加し
ても割れの発生は抑圧されて長寿命となる。この場合に
おいて、被成形物の成形において生ずる塑性歪みにより
微細な空隙が生ずる。しかし、補強リングから加えられ
る圧縮力によって引っ張り応力が減殺されているため
に、塑性歪みによって生じた前記空隙が拡大されること
がなく、型部材に割れが生ずることがなくなるのであ
る。
成形物の成形において、割れを生じさせる破壊部位に対
抗して圧縮力が補強部材から加えられているため、型部
材には割れが生ずることがなくなり、使用回数が増加し
ても割れの発生は抑圧されて長寿命となる。この場合に
おいて、被成形物の成形において生ずる塑性歪みにより
微細な空隙が生ずる。しかし、補強リングから加えられ
る圧縮力によって引っ張り応力が減殺されているため
に、塑性歪みによって生じた前記空隙が拡大されること
がなく、型部材に割れが生ずることがなくなるのであ
る。
【００１５】本発明の成形型の製造方法において、第３
のステップは未成形補強リングの底面を第１の基準とし
て第１の基準から複数の異なる高さにおける各締め代
を、未形成補強リングの筒状外周を第２の基準面として
第２の基準面からの長さで表した値とキャビテイへの被
成形物の嵌着条件のバラツキに基づく情報値とを因子と
する直交表を形成し、該直交表に基づき前記各長さの最
適値を求めて締め代の分布曲線を形成し、形成した分布
曲線に基づいて補強リングの内周形状を定めるときは、
補強リングの内周形状に基づいて最適の圧縮力が型部材
の特定された破壊部位に加えられることになって、型部
材の割れが抑圧され、この場合の成形型の設計におい
て、試行錯誤がなくなり、設計が容易となる。
のステップは未成形補強リングの底面を第１の基準とし
て第１の基準から複数の異なる高さにおける各締め代
を、未形成補強リングの筒状外周を第２の基準面として
第２の基準面からの長さで表した値とキャビテイへの被
成形物の嵌着条件のバラツキに基づく情報値とを因子と
する直交表を形成し、該直交表に基づき前記各長さの最
適値を求めて締め代の分布曲線を形成し、形成した分布
曲線に基づいて補強リングの内周形状を定めるときは、
補強リングの内周形状に基づいて最適の圧縮力が型部材
の特定された破壊部位に加えられることになって、型部
材の割れが抑圧され、この場合の成形型の設計におい
て、試行錯誤がなくなり、設計が容易となる。
【００１６】本発明の成形型の製造方法において、嵌着
条件のバラツキに、少なくともパンチ押し込み量、型硬
度、被成形物形状のバラツキが含まれていて、これらは
製造行程において人為的に制御できない要素に対して対
応しているため、成形行程においてパンチ押し込み量、
型硬度、被成形物形状がバラツイても、型応力が安定
し、応力が最も低くなる。
条件のバラツキに、少なくともパンチ押し込み量、型硬
度、被成形物形状のバラツキが含まれていて、これらは
製造行程において人為的に制御できない要素に対して対
応しているため、成形行程においてパンチ押し込み量、
型硬度、被成形物形状がバラツイても、型応力が安定
し、応力が最も低くなる。
【００１７】補強リングに代わって、型部材の外周を分
布曲線に基づいて形成したときも同様である。
布曲線に基づいて形成したときも同様である。
【００１８】
【実施例】以下、本発明方法を実施例により説明する。
【００１９】先ず、成形型の割れ発生の原因について等
速ジョイントの製造過程との関連で説明する。
速ジョイントの製造過程との関連で説明する。
【００２０】図１ａに示される通り、等速ジョイントを
冷間鍛造する際、第１の上部ダイ１０と第１の下部ダイ
１２とが積層状態で配置される。第１下部ダイ１２には
上端部が拡径する孔１２ａが設けられ、この孔１２ａは
前記第１上部ダイ１０の大径の孔１０ａと連通状態にあ
る。そこで、孔１０ａに円柱状の鋼材からなるワークが
挿入され、このワークは第１のパンチ１４によって第１
下部ダイ１２側へと押圧される。この結果、一部にテー
パが形成されたワークＷ1 を得ることができる。ここで
はワークに対して前方押し出し工程が営まれることにな
る。
冷間鍛造する際、第１の上部ダイ１０と第１の下部ダイ
１２とが積層状態で配置される。第１下部ダイ１２には
上端部が拡径する孔１２ａが設けられ、この孔１２ａは
前記第１上部ダイ１０の大径の孔１０ａと連通状態にあ
る。そこで、孔１０ａに円柱状の鋼材からなるワークが
挿入され、このワークは第１のパンチ１４によって第１
下部ダイ１２側へと押圧される。この結果、一部にテー
パが形成されたワークＷ1 を得ることができる。ここで
はワークに対して前方押し出し工程が営まれることにな
る。
【００２１】次に、ワークＷ1 は次なる工程に移送され
る。図１ｂに示すように、この工程では、第２の上部ダ
イ１６と第２の下部ダイ１８とが積層状態で配置され
る。第２下部ダイ１８には縦断面が湾曲して上方へと拡
径する孔１８ａが設けられ、この孔１８ａは前記第２上
部ダイ１６の大径な孔１６ａと連通状態にある。この孔
１６ａに前工程で加工済みのワークＷ1 が挿入され、こ
れは第２のパンチ２０で第２下部ダイ１８側へと押圧さ
れ、ワークＷ2 として加工されるに至る。
る。図１ｂに示すように、この工程では、第２の上部ダ
イ１６と第２の下部ダイ１８とが積層状態で配置され
る。第２下部ダイ１８には縦断面が湾曲して上方へと拡
径する孔１８ａが設けられ、この孔１８ａは前記第２上
部ダイ１６の大径な孔１６ａと連通状態にある。この孔
１６ａに前工程で加工済みのワークＷ1 が挿入され、こ
れは第２のパンチ２０で第２下部ダイ１８側へと押圧さ
れ、ワークＷ2 として加工されるに至る。
【００２２】ワークＷ2 は次なる工程に移送される。図
１ｃに示すように、この工程では、第３の上部ダイ２２
と第３の下部ダイ２４とが積層状態で配置されている。
図１ｂと同様に、第３下部ダイ２４には縦断面が湾曲し
て上方へと拡径する孔２４ａが設けられ、この孔２４ａ
は前記第３上部ダイ２２の大径の孔２２ａと連通状態に
ある。この孔２２ａに図１ｂの工程で得られたワークＷ
2 が挿入され、これは第３のパンチ２６で第３下部ダイ
２４側へと押圧され、ワークＷ3 が得られることにな
る。ここではワークＷ2 に対して後方押し出し工程が営
まれることになる。
１ｃに示すように、この工程では、第３の上部ダイ２２
と第３の下部ダイ２４とが積層状態で配置されている。
図１ｂと同様に、第３下部ダイ２４には縦断面が湾曲し
て上方へと拡径する孔２４ａが設けられ、この孔２４ａ
は前記第３上部ダイ２２の大径の孔２２ａと連通状態に
ある。この孔２２ａに図１ｂの工程で得られたワークＷ
2 が挿入され、これは第３のパンチ２６で第３下部ダイ
２４側へと押圧され、ワークＷ3 が得られることにな
る。ここではワークＷ2 に対して後方押し出し工程が営
まれることになる。
【００２３】前記ワークＷ3 は、次工程に回付され、図
１ｄで示すように、ここでしごき工程が営まれて、最終
的に、等速ジョイントを構成するインボードアウタある
いはアウトボードアウタがワークＷ4 として得られるこ
とになる。
１ｄで示すように、ここでしごき工程が営まれて、最終
的に、等速ジョイントを構成するインボードアウタある
いはアウトボードアウタがワークＷ4 として得られるこ
とになる。
【００２４】ところで、前記図１ａあるいは図１ｃに示
すように、それぞれ前方押し出し工程、後方押し出し工
程では、従来、パンチ１４、２６によってワークが押圧
される際、当該パンチ自体によって成形型、すなわち、
ダイ自体に割れＡ、Ｂが生ずることが確認されている。
図１ｃに示されている後方押し出し工程を参照して、上
部ダイ２２並びに下部ダイ２４に割れが生ずる原因を推
測する。
すように、それぞれ前方押し出し工程、後方押し出し工
程では、従来、パンチ１４、２６によってワークが押圧
される際、当該パンチ自体によって成形型、すなわち、
ダイ自体に割れＡ、Ｂが生ずることが確認されている。
図１ｃに示されている後方押し出し工程を参照して、上
部ダイ２２並びに下部ダイ２４に割れが生ずる原因を推
測する。
【００２５】ワークＷ2 に対してパンチ２６により押圧
力を付与すると、上部ダイ２２と下部ダイ２４との間に
応力が生ずる。この応力には引っ張り応力と圧縮応力と
があるが、成形型の割れの原因としては、引っ張り応力
が大きく作用すると考えられる。
力を付与すると、上部ダイ２２と下部ダイ２４との間に
応力が生ずる。この応力には引っ張り応力と圧縮応力と
があるが、成形型の割れの原因としては、引っ張り応力
が大きく作用すると考えられる。
【００２６】次に、成形型の成形について、補強リング
の内周形状の形成を例に図２に示すフローチャートに基
づいて説明する。この場合、図１ｃに示す例において、
下部ダイ２４は型部材２４ｂと型部材２４ｂの外周に圧
入される補強リング２４ｃとから構成され、型部材２４
ｂの外周は円筒状に形成されている。
の内周形状の形成を例に図２に示すフローチャートに基
づいて説明する。この場合、図１ｃに示す例において、
下部ダイ２４は型部材２４ｂと型部材２４ｂの外周に圧
入される補強リング２４ｃとから構成され、型部材２４
ｂの外周は円筒状に形成されている。
【００２７】先ず、有限要素法を用いて、型部材２４ｂ
を複数の要素に分割し、各要素に加わる塑性歪みおよび
引っ張り応力が計算される（ステップＳ１０）。ステッ
プＳ１０における計算結果に基づく引っ張り応力を型部
材２４ｂに対して模式的に示せば図３の如くである。図
３において矢印Ｃに示すのが引っ張り応力である。
を複数の要素に分割し、各要素に加わる塑性歪みおよび
引っ張り応力が計算される（ステップＳ１０）。ステッ
プＳ１０における計算結果に基づく引っ張り応力を型部
材２４ｂに対して模式的に示せば図３の如くである。図
３において矢印Ｃに示すのが引っ張り応力である。
【００２８】図３に示す引っ張り応力によって型部材２
４ｂの材料の降伏応力を超えている部位、すなわち破壊
部位が特定される（ステップＳ２０）。この特定された
破壊部位が割れ発生個所となる。
４ｂの材料の降伏応力を超えている部位、すなわち破壊
部位が特定される（ステップＳ２０）。この特定された
破壊部位が割れ発生個所となる。
【００２９】ここで、前記割れが発生するのは、塑性歪
みによって予め型部材２４ｂに微細な空隙Ｄが生じてい
ること、この微細な空隙Ｄが引っ張り応力によって拡大
されることに起因する。これは、図４ａに示すように、
型部材２４ｂの内部に塑性歪みによって空隙Ｄが存在す
ると、図３に示す如く引っ張り応力Ｃが作用することに
よって型部材２４ｂは図４ｂにおいて矢印に示す方向へ
と引っ張られる。この結果、空隙Ｄがさらに広げられ、
降伏応力を超えると、前記引っ張り応力の方向と直交す
る方向に割れが生ずるに至るのである。
みによって予め型部材２４ｂに微細な空隙Ｄが生じてい
ること、この微細な空隙Ｄが引っ張り応力によって拡大
されることに起因する。これは、図４ａに示すように、
型部材２４ｂの内部に塑性歪みによって空隙Ｄが存在す
ると、図３に示す如く引っ張り応力Ｃが作用することに
よって型部材２４ｂは図４ｂにおいて矢印に示す方向へ
と引っ張られる。この結果、空隙Ｄがさらに広げられ、
降伏応力を超えると、前記引っ張り応力の方向と直交す
る方向に割れが生ずるに至るのである。
【００３０】従来技術にかかる上部ダイ２２並びに下部
ダイ２４を用いて等速ジョイントを成形する場合、等速
ジョイントの所謂カップ部に対応する部位と、等速ジョ
イントの所謂フランジ部に対応する部位において割れが
生ずるに至る。
ダイ２４を用いて等速ジョイントを成形する場合、等速
ジョイントの所謂カップ部に対応する部位と、等速ジョ
イントの所謂フランジ部に対応する部位において割れが
生ずるに至る。
【００３１】かかる割れ、すなわち破壊部位における割
れの発生を防止するために、該破壊部位の引っ張り応力
に対抗して予め圧縮応力を加えておけば、破壊部位にお
ける割れは生じない。これは、圧縮応力を加えることに
よって塑性歪みが生じなくなり、空隙が発生しないた
め、または、型部材２４ｂに塑性歪みによる微細な空隙
が存在していたにせよ、引っ張り応力による空隙の拡大
が生ずることがないためである。
れの発生を防止するために、該破壊部位の引っ張り応力
に対抗して予め圧縮応力を加えておけば、破壊部位にお
ける割れは生じない。これは、圧縮応力を加えることに
よって塑性歪みが生じなくなり、空隙が発生しないた
め、または、型部材２４ｂに塑性歪みによる微細な空隙
が存在していたにせよ、引っ張り応力による空隙の拡大
が生ずることがないためである。
【００３２】以上の知見から、型部材２４ｂに補強リン
グ２４ｃを嵌着し、しかもこの補強リング２４ｃの外周
形状に基づいて締め代を設定して、該破壊部位の引っ張
り応力に対抗して、型部材２４ｂに圧縮応力を加えるよ
うに構成した。ここで、圧縮応力を最大に発生させるた
めには圧入締め代の適切な配分、すなわち補強リング２
４ｃの外周の適切な形状が必要となる。
グ２４ｃを嵌着し、しかもこの補強リング２４ｃの外周
形状に基づいて締め代を設定して、該破壊部位の引っ張
り応力に対抗して、型部材２４ｂに圧縮応力を加えるよ
うに構成した。ここで、圧縮応力を最大に発生させるた
めには圧入締め代の適切な配分、すなわち補強リング２
４ｃの外周の適切な形状が必要となる。
【００３３】次に、補強リング２４ｃの外周形状の設定
について説明する。
について説明する。
【００３４】ステップ２０において破壊部位が特定さる
と、締め代分布パラメータのレベル値が鍛造の経験によ
って決定される（ステップＳ３０）。鍛造の経験に基づ
く締め代分布を例えば図５に示す形状のものとする。図
５は規格化して示してあり、横軸は締め代を補強リング
２４ｃの内径％で示し、縦軸は補強リング２４ｃの高さ
を高さの中間位置を基準にとって示してある。
と、締め代分布パラメータのレベル値が鍛造の経験によ
って決定される（ステップＳ３０）。鍛造の経験に基づ
く締め代分布を例えば図５に示す形状のものとする。図
５は規格化して示してあり、横軸は締め代を補強リング
２４ｃの内径％で示し、縦軸は補強リング２４ｃの高さ
を高さの中間位置を基準にとって示してある。
【００３５】図５に示す例では、締め代パラメータ、す
なわち締め代を制御する制御因子として、補強リング２
４ｃの高さの中間位置を基準に予め定めた各高さ位置に
おける、補強リング２４ｃの内周を基準に放射方向への
長さに基づく制御因子Ｉ1 〜Ｉ5 、高さの中間位置を基
準にした制御因子Ｉ3 の図５における高さ方向位置のオ
フセット量に基づく制御因子Ｏf 、図５における締め代
分布曲線の高さ方向の上位部分所定範囲の曲率に基づく
制御因子Ｃ1 、図５における締め代分布曲線の高さ方向
の下位部分所定範囲の曲率に基づく制御因子Ｃ2 が決定
され、これらの各制御因子を鍛造の経験に基づいて決定
した値と、該値から所定％減とした値と、所定％増とし
た値との例えば３水準とする。
なわち締め代を制御する制御因子として、補強リング２
４ｃの高さの中間位置を基準に予め定めた各高さ位置に
おける、補強リング２４ｃの内周を基準に放射方向への
長さに基づく制御因子Ｉ1 〜Ｉ5 、高さの中間位置を基
準にした制御因子Ｉ3 の図５における高さ方向位置のオ
フセット量に基づく制御因子Ｏf 、図５における締め代
分布曲線の高さ方向の上位部分所定範囲の曲率に基づく
制御因子Ｃ1 、図５における締め代分布曲線の高さ方向
の下位部分所定範囲の曲率に基づく制御因子Ｃ2 が決定
され、これらの各制御因子を鍛造の経験に基づいて決定
した値と、該値から所定％減とした値と、所定％増とし
た値との例えば３水準とする。
【００３６】上記の３水準に設定された制御因子が図６
に示す直交表に割り付けられる（ステップＳ４０）。ス
テップＳ４０に続いて、図６に示した直交表における各
行の制御因子、すなわち各行方向の８つの制御因子の組
み合わせに基づいて補強リング２４ｃの内周形状を発生
させ、発生させた内周形状の補強リング２４ｃによる場
合の型部材２４ｂの応力が有限要素法に基づいて計算さ
れる（ステップＳ５０）。この応力計算において、製造
時のバラツキが考慮される。この製造時のバラツキに
は、少なくともパンチ押し込み量、型硬度、被成形物形
状のバラツキ等が含まれる。
に示す直交表に割り付けられる（ステップＳ４０）。ス
テップＳ４０に続いて、図６に示した直交表における各
行の制御因子、すなわち各行方向の８つの制御因子の組
み合わせに基づいて補強リング２４ｃの内周形状を発生
させ、発生させた内周形状の補強リング２４ｃによる場
合の型部材２４ｂの応力が有限要素法に基づいて計算さ
れる（ステップＳ５０）。この応力計算において、製造
時のバラツキが考慮される。この製造時のバラツキに
は、少なくともパンチ押し込み量、型硬度、被成形物形
状のバラツキ等が含まれる。
【００３７】この応力計算において、製造時のバラツキ
の最悪ケースと、最良ケースとのそれぞれの場合につい
て計算され、それぞれの計算結果が図６においてストレ
スＮ 1 、Ｎ2 欄に示されている。図６においてＮ1 は最
悪ケースの場合であり、Ｎ2は最良ケースの場合であ
る。
の最悪ケースと、最良ケースとのそれぞれの場合につい
て計算され、それぞれの計算結果が図６においてストレ
スＮ 1 、Ｎ2 欄に示されている。図６においてＮ1 は最
悪ケースの場合であり、Ｎ2は最良ケースの場合であ
る。
【００３８】上記計算は、直交表の各行の制御因子の組
み合わせに対して行われる。なお、図６において応力の
一部はα1 、α2 、……、β1 、β2 、……によって示
してある。
み合わせに対して行われる。なお、図６において応力の
一部はα1 、α2 、……、β1 、β2 、……によって示
してある。
【００３９】ステップＳ５０に続いて、各応力計算値か
ら求めた最悪ケースの応力の分散と最良ケースの分散に
基づくＳＮ比が演算される（ステップＳ６０）。図６に
おいてＳＮ比の一部をγ1 、γ2 、……にて示してあ
る。ここでＳＮ比は最適設計のための測度である。
ら求めた最悪ケースの応力の分散と最良ケースの分散に
基づくＳＮ比が演算される（ステップＳ６０）。図６に
おいてＳＮ比の一部をγ1 、γ2 、……にて示してあ
る。ここでＳＮ比は最適設計のための測度である。
【００４０】制御因子Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 、Ｉ5 、
Ｏf 、Ｃ1 、Ｃ2 のそれぞれの各水準に対するＳＮ比の
合計が演算される。この一例を制御因子Ｉ2 について説
明すれば、制御因子Ｉ2 の水準“１”の欄に対するＳＮ
比を合計し、制御因子Ｉ2 の水準“２”の欄に対するＳ
Ｎ比を合計し、制御因子Ｉ3 の水準“３”の欄に対する
ＳＮ比を合計し、各水準における合計ＳＮ比の最大のＳ
Ｎ比を呈する水準が制御因子Ｉ2 に対して選択される。
Ｏf 、Ｃ1 、Ｃ2 のそれぞれの各水準に対するＳＮ比の
合計が演算される。この一例を制御因子Ｉ2 について説
明すれば、制御因子Ｉ2 の水準“１”の欄に対するＳＮ
比を合計し、制御因子Ｉ2 の水準“２”の欄に対するＳ
Ｎ比を合計し、制御因子Ｉ3 の水準“３”の欄に対する
ＳＮ比を合計し、各水準における合計ＳＮ比の最大のＳ
Ｎ比を呈する水準が制御因子Ｉ2 に対して選択される。
【００４１】同様に他の各制御因子Ｉ1 、Ｉ3 、Ｉ4 、
Ｉ5 、Ｏf 、Ｃ1 、Ｃ2 のそれぞれに対して同様に演算
して、各制御因子に対する水準が選択される。この選択
によって制御因子Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 、Ｉ5 、Ｏf
、Ｃ1 、Ｃ2 のそれぞれの各水準が最適パラメータと
して決定される（ステップＳ７０）。ステップＳ７０に
おいて決定されたパラメータに基づいて図５の曲線、す
なわち最適締め代分布曲線が定められる（ステップＳ８
０）。ステップＳ８０における最適締め代曲線の決定に
おいては、決定された制御因子Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、
Ｉ4 、Ｉ5 、Ｏf 、Ｃ 1 、Ｃ2 の値の間を補間すること
によって円滑な曲線を得る。
Ｉ5 、Ｏf 、Ｃ1 、Ｃ2 のそれぞれに対して同様に演算
して、各制御因子に対する水準が選択される。この選択
によって制御因子Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 、Ｉ5 、Ｏf
、Ｃ1 、Ｃ2 のそれぞれの各水準が最適パラメータと
して決定される（ステップＳ７０）。ステップＳ７０に
おいて決定されたパラメータに基づいて図５の曲線、す
なわち最適締め代分布曲線が定められる（ステップＳ８
０）。ステップＳ８０における最適締め代曲線の決定に
おいては、決定された制御因子Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、
Ｉ4 、Ｉ5 、Ｏf 、Ｃ 1 、Ｃ2 の値の間を補間すること
によって円滑な曲線を得る。
【００４２】上記ステップＳ８０において得た締め代分
布曲線に基づく形状に補強リング２４ｃの内周が加工さ
れて、補強リング２４ｃに型部材２４ｂが圧入される。
図７ａに圧入された状態を模式的に示す。補強リング２
４ｃの内周形状がステップＳ８０において得られた締め
代分布曲線に加工されているため、型部材２４ｂに補強
リング２４ｃから加えられる力によって図７ａにおいて
矢印で示すように型部材２４ｂの破壊部位において引っ
張り応力に対抗して圧縮応力が加えられることになって
破壊部位の割れが生ずることが無くなる。なお、図７ａ
において一点鎖線は型部材２４ｂの外周を示す。
布曲線に基づく形状に補強リング２４ｃの内周が加工さ
れて、補強リング２４ｃに型部材２４ｂが圧入される。
図７ａに圧入された状態を模式的に示す。補強リング２
４ｃの内周形状がステップＳ８０において得られた締め
代分布曲線に加工されているため、型部材２４ｂに補強
リング２４ｃから加えられる力によって図７ａにおいて
矢印で示すように型部材２４ｂの破壊部位において引っ
張り応力に対抗して圧縮応力が加えられることになって
破壊部位の割れが生ずることが無くなる。なお、図７ａ
において一点鎖線は型部材２４ｂの外周を示す。
【００４３】図７ｂは図７ａの一部を拡大し、かつ補強
リング２４ｃと型部材２４ｂとを離して模式的に示し、
型部材２４ｂに補強リング２４ｃによって加えられた力
による変形を示したものであって、型部材２４ｂに圧縮
応力が加えられる状態がより判るように示したものであ
る。
リング２４ｃと型部材２４ｂとを離して模式的に示し、
型部材２４ｂに補強リング２４ｃによって加えられた力
による変形を示したものであって、型部材２４ｂに圧縮
応力が加えられる状態がより判るように示したものであ
る。
【００４４】以上説明した一実施例において、補強リン
グ２４ｃの内周形状を加工することによって型部材２４
ｂに圧縮応力を生ぜしめる場合を例示したが、補強リン
グ２４ｃの内周に代わって、型部材２４ｂの外周を加工
して内周が円筒状に形成された補強リング２４ｃと協同
して型部材２４ｂに圧縮応力を生ずるようにしてもよ
い。この場合も、上記と同様に締め代分布曲線を求める
ことができる。
グ２４ｃの内周形状を加工することによって型部材２４
ｂに圧縮応力を生ぜしめる場合を例示したが、補強リン
グ２４ｃの内周に代わって、型部材２４ｂの外周を加工
して内周が円筒状に形成された補強リング２４ｃと協同
して型部材２４ｂに圧縮応力を生ずるようにしてもよ
い。この場合も、上記と同様に締め代分布曲線を求める
ことができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば補
強リングの内周形状、または型部材の外周形状が、被成
形物が嵌入されたときにおいて型部材に加えられる引っ
張り応力に対抗して圧縮応力が加えられる最適締め代分
布曲線に基づく形状に、補強リングの内周形状、または
型部材の外周形状が加工されるために、型部材と補強リ
ングとが協同して型部材の引っ張り応力による割れが生
じたり、さらに塑性歪みにより生ずる微小な空隙が抑圧
されて実質的に消滅して、型部材の割れが防止できて、
型部材の長寿命化が達成される効果がある。
強リングの内周形状、または型部材の外周形状が、被成
形物が嵌入されたときにおいて型部材に加えられる引っ
張り応力に対抗して圧縮応力が加えられる最適締め代分
布曲線に基づく形状に、補強リングの内周形状、または
型部材の外周形状が加工されるために、型部材と補強リ
ングとが協同して型部材の引っ張り応力による割れが生
じたり、さらに塑性歪みにより生ずる微小な空隙が抑圧
されて実質的に消滅して、型部材の割れが防止できて、
型部材の長寿命化が達成される効果がある。
【００４６】さらに、型部材の割れを防止するための最
適締め代分布曲線を試行錯誤によらずに得ることがで
き、さらに嵌入条件のバラツキの影響も要素として最適
締め代分布曲線を得ることができるため、実用上極めて
有用である。
適締め代分布曲線を試行錯誤によらずに得ることがで
き、さらに嵌入条件のバラツキの影響も要素として最適
締め代分布曲線を得ることができるため、実用上極めて
有用である。
【図１】本発明方法が使用される鍛造行程と型割れの発
生状況の説明図である。
生状況の説明図である。
【図２】本発明方法の一実施例の説明に供するフローチ
ャートである。
ャートである。
【図３】本発明方法の一実施例における破壊部位の説明
に供する模式図である。
に供する模式図である。
【図４】本発明方法の一実施例における型部材の割れに
至る過程の説明に供する塑性歪みによる空隙の模式図で
ある。
至る過程の説明に供する塑性歪みによる空隙の模式図で
ある。
【図５】本発明方法の一実施例における締め代分布曲線
を示す図である。
を示す図である。
【図６】本発明方法の一実施例における最適締め代分布
曲線を求める方法の説明に供する図である。
曲線を求める方法の説明に供する図である。
【図７】本発明方法の一実施例の作用の説明に供する模
式図である。
式図である。
１０…上部ダイ １２…下部ダイ ２４…下部ダイ ２４ａ…孔 ２４ｂ…型部材 ２４ｃ…補強リン
グ
グ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 B23P 15/24
Claims (5)
- 【請求項１】外周から型部材に圧縮力を付与する補強リ
ングと型部材とからなる成形型の製造方法であって、型
部材を複数の要素に分割し分割した各要素に対して働く
引っ張り応力をシミュレーションして求める第１のステ
ップと、第１のステップによるシミュレーションに基づ
いて型部材の破壊部位を特定する第２のステップと、第
２のステップによって特定した破壊部位における引っ張
り応力に対抗して型部材と協同して圧縮力を与える補強
リングの内周形状を求める第３のステップと、第３のス
テップにより求めた内周形状の補強リングを形成する第
４のステップと、第４のステップにより内周形状が形成
された補強リングを型部材に嵌着する第５のステップと
からなることを特徴とする成形型の製造方法。 - 【請求項２】請求項１記載の成形型の製造方法におい
て、第３のステップは未成形補強リングの底面を第１の
基準として第１の基準から複数の異なる高さにおける各
締め代を、未形成補強リングの筒状内周を第２の基準面
として第２の基準面からの長さで表した値とキャビテイ
への被成形物の嵌着条件のバラツキに基づく情報値とを
因子とする直交表を形成し、該直交表に基づき前記各長
さの最適値を求めて締め代の分布曲線を形成し、形成し
た分布曲線に基づいて補強リングの内周形状を定めるこ
とを特徴とする成形型の製造方法。 - 【請求項３】外周から型部材に圧縮力を付与する補強リ
ングと型部材とからなる成形型の製造方法であって、型
部材を複数の要素に分割し分割した各要素に対して働く
引っ張り応力をシミュレーションして求める第１のステ
ップと、第１のステップによるシミュレーションに基づ
いて型部材の破壊部位を特定する第２のステップと、第
２のステップによって特定した破壊部位における引っ張
り応力に対抗して補強リングと協同して圧縮力を与える
型部材の外周形状を求める第３のステップと、第３のス
テップにより求めた外周形状の型部材を形成する第４の
ステップと、第４のステップにより外周形状が形成され
た型部材に補強リングを嵌着する第５のステップとから
なることを特徴とする成形型の製造方法。 - 【請求項４】請求項３記載の成形型の製造方法におい
て、第３のステップは型部材の底面を第１の基準として
第１の基準から複数の異なる高さにおける各締め代を、
未形成型部材の筒状外周を第２の基準面として第２の基
準面からの長さで表した値とキャビテイへの被成形物の
嵌着条件のバラツキに基づく情報値とを因子とする直交
表を形成し、該直交表に基づき前記各長さの最適値を求
めて締め代の分布曲線を形成し、形成した分布曲線に基
づいて型部材の外周形状を定めることを特徴とする成形
型の製造方法。 - 【請求項５】請求項２または４記載の成形型の製造方法
において、嵌着条件のバラツキは少なくともパンチ押し
込み量、型硬度、被成形物形状のバラツキを含むことを
特徴とする成形型の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33340693A JP3250696B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 成形型の製造方法 |
| US08/363,818 US5511450A (en) | 1993-12-27 | 1994-12-27 | Method of manufacturing forming die |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33340693A JP3250696B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 成形型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07185720A JPH07185720A (ja) | 1995-07-25 |
| JP3250696B2 true JP3250696B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=18265760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33340693A Expired - Fee Related JP3250696B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 成形型の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5511450A (ja) |
| JP (1) | JP3250696B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5636545A (en) * | 1995-07-07 | 1997-06-10 | General Electric Company | Composite diamond wire die |
| US5634369A (en) * | 1995-07-07 | 1997-06-03 | General Electric Company | Composite diamond wire die |
| JP4497578B2 (ja) * | 1999-04-06 | 2010-07-07 | 古河スカイ株式会社 | 押出ダイス、フローガイド、及びチャンバの製造方法とこれに使用する設計装置 |
| DE19927106B4 (de) * | 1999-06-14 | 2005-07-14 | Sms Eumuco Gmbh | Strang- und Rohrpresse |
| JP4556753B2 (ja) * | 2005-04-19 | 2010-10-06 | 大同特殊鋼株式会社 | 金型の損傷予測方法 |
| US9132567B2 (en) | 2007-03-23 | 2015-09-15 | Dayton Progress Corporation | Tools with a thermo-mechanically modified working region and methods of forming such tools |
| US8968495B2 (en) * | 2007-03-23 | 2015-03-03 | Dayton Progress Corporation | Methods of thermo-mechanically processing tool steel and tools made from thermo-mechanically processed tool steels |
| CN101972924B (zh) * | 2010-08-26 | 2014-12-10 | 梁燕芬 | 一种硅胶手镯模具制作方法及模具 |
| JP2017039146A (ja) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | 株式会社ジェイテクト | シャフトの製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4377943A (en) * | 1979-07-09 | 1983-03-29 | Western Electric Co., Inc. | Extrusion die |
| JPH074638B2 (ja) * | 1986-03-14 | 1995-01-25 | アイダエンジニアリング株式会社 | 多重しまりばめ金型 |
| DE3834996A1 (de) * | 1988-10-14 | 1990-04-19 | Danfoss As | Formwerkzeug und verfahren zu dessen herstellung |
| JPH02187231A (ja) * | 1989-01-11 | 1990-07-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 冷間鍛造用金型の製造方法 |
| GB8906998D0 (en) * | 1989-03-28 | 1989-05-10 | Metal Box Plc | Maintaining preferred vibration mode in an annular article |
| HU210267B (en) * | 1992-11-12 | 1995-03-28 | Tungsram Reszvenytarsasag | Double-profile drawplate |
| JP2833418B2 (ja) * | 1993-06-07 | 1998-12-09 | 株式会社日立製作所 | 冷間鍛造用金型 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33340693A patent/JP3250696B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-12-27 US US08/363,818 patent/US5511450A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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