JP4871228B2 - 鍛造工程設計方法 - Google Patents
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m=10**(S/20)------------------------------------(1)
S=Σ(Ai(j))−(n−1)×T------------------------(2)
ここで、Ai(j):水準jにおける影響因子Aiの感度(i=1〜n、n:影響因子Aの抽出数(n≧4))、T:影響因子の感度Ai(j)の総平均値、である。
Pq=∫0 εf (σm/σeq)dεeq= Σ(σm/σeq)Δεeq ------(3)
ここで、σm:静水応力、σeq:相当応力、εeq:相当ひずみ、εf:最終ひずみ、である。式(1)で表される内部空隙閉鎖指数Pqは、被鍛錬材(鋼塊)の内部すなわち中心部の空隙欠陥の圧着に必要な圧縮エネルギを評価する指数である。したがって、鍛造(鍛錬)工程において、前記空隙欠陥が消滅する加工条件を、算出した内部空隙閉鎖指数Pqを指標として、決定することができる。
渡部義晴著:「実践タグチメソッド」(日科技連;2006/6月)、P.19
10=10**(S/20)--------------------------------(1a)
式(1a)から指数Sを逆算すると、S=20となる。前記の式(2)における影響因子A1〜A4の感度の総平均値Tは、T=24.966となり、式(2)から、決定すべき影響因子:素材体積の感度A1(j)は、
A1(j)=S+3×T−(A2(2)+A3(1)+A4(2))
-------------------(2a)
式(2a)から、A1(j)=22.259となる(S70)。ステップ8では、このようにして決定した影響因子A1の感度A1(j)は、水準1の感度A1(1)(=19.245)と水準2の感度A1(2)(=26.599)の間にあるため、これらの水準間で補間して、前記感度A1(j)(=22.599)に対応する素材体積を求めると、素材体積の最適条件(最適値)として、98.5%が得られる。このようにして、品質工学的手法を用いて、目標の角部余肉量を満たす、素材体積を含む素材形状および金型形状を決定することができ、上述のように、各影響因子A1〜A4について選択・決定した感度に対応する水準または水準間の値が鍛造工程における設計値、すなわち設定値となる(S80)。同様に、鍛造荷重についても、図3(a)に示した各影響因子A1〜A4の感度および式(1)、式(2)から、目標鍛造荷重を満たす素材体積を得ることができるが、前述のように、アーム角部余肉量は生産性に影響するため、本実施形態では、アーム角部余肉10mm以上を必須条件として、決定すべき影響因子の素材体積を求めた。
0.23=10**(S/20)--------------------------------(1b)
式(1a)から指数Sを逆算すると、S=-12.765となる。前記の式(2)における影響因子A1〜A4の感度の総平均値Tは、T=-17.05となり、式(2)から、決定すべき影響因子:圧下率(%)の感度A3(j)は、
A3(j)=S+3×T−(A1(1)+A2(3)+A4(3))
-------------------(2b)
式(2b)から、A3(j)=-12.78となる(S70)。ステップ8では、このようにして決定した影響因子A3の感度A3(j)は、水準2の感度A3(2)(=-16.22)と水準3の感度A3(3)(=-12.40)の間にあるため、これらの水準間で補間する。図6から、影響因子A3の圧下率(%)と感度は、ほぼ線形の関係にあるため、直線近似すると、以下の式(4)となる。
Y(感度)=1.014×X(圧下率(%))−32.263----(4)
式(4)から、感度A3(j)=-12.78に対する圧下率(%)は、19.2%となる。したがって、影響因子A3(圧下率(%))の最適値は19.2%となって、圧下率(%)については、19.2%×2回の工程を選択することができる。
このようにして、品質工学的手法を用いて、目標の内部空隙閉鎖指数Pqを満たす、圧下率(%)を素材形状および金敷形状とともに決定することができ、上述のように、各影響因子A1〜A4について選択・決定した感度に対応する水準または水準間の値が強圧下鍛錬工程における設計値、すなわち設定値となる(S80)。
3:摺動台 4:把持ダイス 5:素材
6:アーム部 7:上ポンチ 7a:拡径ストッパ
8:ピン部 9:ダイス押えシリンダ 10:下ポンチ
10a:拡径ストッパ 11:ジャーナル部 12a:上部ダイス
12b:側部ダイス 13:下部ダイス 14:側部金型
15a:下部金型 15b:上部金型 16a:アーム部製品形状
16b:部鍛造仕上がり形状 17:アーム角部余肉 18:素材
19:上金敷 20、20a:下金敷
Claims (8)
- 鍛造工程に影響する因子Aを4因子以上抽出するステップ1と、目標項目を決定するステップ2と、前記の抽出した影響因子Aをそれぞれ少なくとも3水準ずつ設定するステップ3と、実験計画表を作成するステップ4と、この実験計画表に基づいた条件で変形解析を行うステップ5と、変形解析結果を感度に変換するステップ6と、この感度を用いた以下の式(1)および式(2)により、前記目標項目の目標値mを満足させるように指数Sを算出し、決定すべき影響因子Aの感度を算出するステップ7と、各影響因子Aの感度を用いて前記目標値mを求めるステップ8から、鍛造工程を決定するようにした鍛造工程設計方法。
m=10**(S/20)------------------------------------(1)
S=Σ(Ai(j))−(n−1)×T------------------------(2)
ここで、Ai(j):水準jにおける影響因子Aiの感度(i=1〜n、n:影響因子Aの抽出数(n≧4))、T:影響因子の感度Ai(j)の総平均値、である。また、式(1)で**はべき乗を示す。 - 前記感度を水準間で補間して算出し、前記目標値mを求めるようにした請求項1に記載の鍛造工程設計方法。
- 前記ステップ5の変形解析で、内部空隙閉鎖指数Pqを算出するようにした請求項1または2に記載の鍛造工程設計方法。
- 前記鍛造工程に影響する因子Aとして、素材形状、素材体積、素材温度分布、金型形状、金型送り、変形速度および素材と金型間の摩擦係数の中から、4因子以上抽出するようにした請求項1から3のいずれかに記載の鍛造工程設計方法。
- 前記鍛造工程が強圧下鍛錬工程である請求項1から4のいずれかに記載の鍛造工程設計方法。
- 前記目標項目として内部空隙閉鎖指数Pqを選択するようにし、鋼種ごとに決められた目標値mを満たすようにした請求項4または5に記載の鍛造工程設計方法。
- 前記鍛造工程が一体型クランク軸の鍛造工程である請求項1または2または4に記載の鍛造工程設計方法。
- 前記目標項目として、鍛造荷重およびアーム角部余肉を選択するようにした請求項4または7に記載の鍛造工程設計方法。
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