Title
厚板の鍛造加工法に関する研究( 内容の要旨(Summary) )
Author(s)
平澤, 勝芳
Report No.(Doctoral
Degree)
博士(工学) 甲第198号
Issue Date
2003-03-25
Type
博士論文
Version
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12099/1919
※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。氏名(本箱) 学 位 の 種 類 学位記号番号 学位授与年月日 専 攻 学位論文産目 平 澤 勝 芳 (岐阜県) 博 士(工学) 甲 第198 号 平成15年 3月25日 生産開発システム工学専攻 厚板の鍛造加工法に関する研究 (D帥elo卵鵬OfP18te-orgi噂Proee8S悶) 学位論文審査委貞 (主査)教 授 堂 田 邦 明 (副査)教 授 藤 井 洋 教 授 丸 井 悦 男 助教授 王 志 剛
論文内容の要旨
近年,経済状況が不安定な中で自動車部晶などの製造業では,部品製造コストの低減が
強く求められている｡また,環境問題への対応でCO2削減のための燃費向上策として,部 品の軽量化が必要不可欠となっている｡そのため,必要最小限の形状に設計された部品を 少工程数,少加工エネルギーで加工する新しい複合加工技術の開発が盛んに行われている｡ 軽量化による燃費向上の効果が大きい自動車エンジン部品としては,動弁系あるいは駆動 系の回転部晶があげられる.これらの部品形状の特徴は,中心部に支持形状(ボス形状) を有し,外周部はギヤなどの機能形状となっている｡したがって,本研究ではボス形状お よび外周機能部に適用可能な汎用性にある加工法に関する検討を行った｡ ボス部の成形法としてはバーリング加工法と多工程紋り成形法が考えられるが,多工程 紋り成形法では工程数が多くなる問題がある｡また,単工程で成形できるバーリング加工 は,生産性に優れた有効_な加工法であるが,下孔周辺部の限られた材料を筒状に成形する 加工法であり,加工歪は引っ張り歪が主体であるため,下孔部端面では肉厚の減少による ボス部剛性不足が予想され設計自由度が小さいと予想される｡したがって,従来のバーリ ング加工法を改良または他加工法の複合化により成形性および設計自由度を向上す方法 について開発必要がある｡そこで,単純なバーリング加工法に新たに,ボス部周辺部の材 料を中心部へ押出す据込みを行う『据込み-バーリング加工法』を考案し,金型構造設計 を行いFEM解析によって材料の流れを確認する｡型構造の工夫などによってバーリング下 穴周辺部への材料集積を可能とし,十分なボス形状が得られることを実加工試験によって 検証を行った｡しかし,この加工法はボス部周辺の板厚を減少させて行われるため,その 供給ボリュームにはある程度の限界があり,多工程絞り成形によってボス部に材料集積か けたものに及ばない可能性がある｡そこで,素板外周部から多くの材料ボリュームを単工程で集積する新たな加工法として,押出し工程を複合した『押出し膚バーリンう を考案し実験による検証を行った｡この加工法は,素板の外周端面に圧力を加ヌ
より,据込み-バーリングのようなと一般部板厚を減少させることなくボス部へ￠
を大量に行えるため,バーリング加工法の発展系としては,究極的な加工法で渉 自由度も従来のバーリング加工法に対し,飛躍的に拡大できるものとして考えぢ ｢方外周機能部については､概略形状を絞り加工法によって成形したのち,剣 より成形する｡その際の全体形状を成形する紋り加工法の問題点として,絞り￠ 板厚減少によって,外周機能部の有効範囲が狭められることがあげられる｡そこ 紋り成形において成形性の良い金型構造の検討を行う｡金型構造の検討であるカ 素材とする場合素形材自身の剛性がるため,薄板のよう なブランクホルダー壱 雑な金型は必要としない｡したがって,最適なダイス形状について4種類のダィ し検討を行い,紋り角度が多段階に変化する多段ダイスの有効性を明らかにしブ 全体形状成形後の機能部を造り込むための鍛造加工法としては,単純な前方葬 法を試みた｡全体形状成形の紋り加工から外周機能部を成形する押出し加工法∃ 的に1ショット内で成形できる『紋り一押出し加工法』および装置構造を考案t よる検証を試みた｡この加工法は,モジュールが素材板厚より′J､さく高精度が雪 い部品に有効な加工法である｡しかし,素材板厚に比べ同等もしくはそれ以上￠ ルの大きな歯型を成形する場合などにおいては,十分な加工法とはいえない｡さ 丈の短い場合有効歯長が取れないなどの問題点がある｡そこで,歯型部分の加コ 手前に製品機能上からの必要最小肉厚の歯型形状を検討し構造解析によって許 その結束をもとにして,最小板厚での高精度歯車成形を行う加工法として押出t ングを複合した『押出し一局部増厚歯形加工法』を開発した｡金型構造と最適寅 状および歯先充填を低荷重で十分行うための捨て軸形状などについて考案おj 繰り返し行い,具体的な設定を導きだす試みを行い,良好な部品が実験で得らj論文審査結果の要旨
近年,経済状況が不安定な中で自動車部品などの製造業では,部品製造コス 強く求められている｡また,環境問題への対応でCO2削減のための燃費向上策 晶の軽量化が必要不可欠となっている｡したがって,機能を満足するための必 形状を設計可能とし,少工程数,少加工エネルギーで加工できる生産性に優れ能部品の設計から製造に関して実用的にきわめて重要な貢献をなすものであ 結果は学術的にも価値ある内容を含むものであると認められる｡以下に本論 主要な結果を述べる｡ ボス部の成形法では,一般的な板金加工技術である生産性の優れたバーリ よる実験を行い,この加工法が下孔周辺部の限られた材料を筒状に成形する 加工歪は引っ張り歪が主体でありであるため,下孔部端面では,肉厚の減少 剛性不足が予想され,ボス部への適用は適切でないことを明確にした｡つぎ グ加工の優れた生産性を活かしながらボス部材料ボリューム不足を解決す て,ボス部周辺部の材料を中心部へ押出す据込みを複合化する『据込み-バ 法』を考案し,金型構造設計を行いFEM解析によって材料の流れを確認した 夫などによってバーリング下穴周辺部への材料集積を可能とし,バーリング 補う十分なボス形状が得られることを実験によって検証を行った｡さらに, ら多くの材料ボリュームを単工程で集積可能とする新たな加工法として,押 合した『押出し-バーリ､ング加工法』を考案し実験による検証を行った｡こ 索板の外周端面に圧力を加えることにより,据込み-バーリングのような-少させることなくボス部への材料集積を大量に行えるため,バーーリング加工 しては,究極的な加工法であり,設計自由度も『据込み-バーリング加工法 躍的に拡大できる結果が得られている｡ 外周機能部の成形では､全体形状の成形に紋り加工法を適用し,その成形 適なダイス形状の検討を行い,紋り角度が多段階に変化する多段ダイスの有 にした｡ また,全体形状成形の紋り加工から外周機能部を成形する押出し加工法ま 1ショット内で成形できる『紋り-押出し歯形加工法』およびその装置構造 験による検証を行い,デーリーなどの回転部晶の加工汝としての有効性を明らか に,押出しと局部増厚を複合した『押出し一局部増厚歯形加工法』およびそ し,実験による検討を行い,金型構造と最適な素形材形状および歯先充填を 行うための捨て軸形状などについて考案および検証を繰り返し行い,具体的 し,良好な部品が実験で得られることを証明した｡ 本研究で開発された加工法は,汎用性のある一般化された部分および全体 設定し,加工法の原理となる工具構造および材料流動などを明らかにすると 材料については-d般的な低∼高炭素鋼およびアルミを使用しており,開発し ｣L■.■ t■l ヽ.-i ■一竜一ミ l■l __ 一h t_ ヽふ旦モR _ヽ ▲ ヽ 一 ■一
