JPH11179472A - 鍛造部品の荒地工程設計方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】粗形材に鍛造欠陥が生じない荒地型を安価に製
造し得る鍛造部品の荒地工程設計方法を提供する。 【解決手段】三次元ＣＡＤ上のモデルから表面滑らかさ
を考慮しつつ仮型面を仮定し、かつ荒地工程前後による
体積比が最適になるようにこの仮型面から型面を決定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鍛造部品の荒地工程
設計方法に関する。この設計方法は、例えばエンジンを
構成する部品であるコネクティングロッド、シャーシを
構成するアーム等の異形な鍛造部品を製造する場合に用
いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】例えばエンジンを構成するコネクティン
グロッドは、丸棒等の素材にいくつかの荒地工程からな
る鍛造が施されて粗形材とされ、この粗形材に仕上工程
からなる鍛造とバリ抜きが施されて完成品とされる。従
来、それらの荒地工程により素材を鍛造するための荒地
型の型面を設計するためには、設計時間の短縮のため、
標準化された設計方法が主として採用されていた。すな
わち、鍛造部品としてコネクティングロッドを例にとれ
ば、従来のコネクティングロッドの荒地工程設計方法で
は、まず粗形材の三次元形状からなるモデルの幅方向及
び長手方向に一律に一定長さだけオフセットしたライン
を設定する。また、モデルの高さ方向に一律に一定長さ
だけオフセットしたラインを設定する。さらに、各角及
び各隅に一定曲率を付与したラインを設定する。そし
て、各ラインにより第１の荒地型の型面を決定する。ま
た、各ラインのオフセットする長さや曲率を変え、第２
の荒地型の型面を決定する。

【０００３】こうして各型面を設計し、設計通りの型面
になるように各荒地型を製造して荒地工程を実施するこ
ととなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の設
計方法では、それにより製造した荒地型で初回のトライ
アウトを行うと、粗形材に欠肉や傷等の鍛造欠陥が発生
する場合がある。この場合には、各ラインのオフセット
する長さや曲率を変えて各荒地型の型面を再度決定し直
し、荒地型を製造し直さなければならない。かかる変更
は試行錯誤的に行わなければならず、荒地工程前後によ
る体積比が必ずしも最適でない場合や、型面の表面変化
が緩やかに滑らかでない場合があり、変更後の荒地型に
よったとしてもそれにより必ずしも粗形材に鍛造欠陥が
生じない訳ではない。このため、実際に鍛造部品の荒地
工程に用いる荒地型の製造コストが高騰してしまう。そ
して、寿命の短い荒地型は、型面の修理を頻繁に実施し
たり、交換サイクルを早く行ったりしなければならず、
その度に試行錯誤的に型面を設計することから、製造コ
ストの高騰化はさらに助長されることとなる。特に、荒
地工程前後による体積比が必ずしも最適でない場合、鍛
造時に荒地型に大きな負荷が作用することとなり、これ
により荒地型の寿命はさらに短縮され、ひいては製造コ
ストの高騰化がさらに助長されることとなる。

【０００５】本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされ
たものであって、粗形材に鍛造欠陥が生じない荒地型を
安価に製造し得る鍛造部品の荒地工程設計方法を提供す
ることを解決すべき課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の鍛造部品の荒地
工程設計方法は、荒地工程により素材を荒地型で鍛造し
て鍛造部品の粗形材とすべく、該荒地型の型面を設計す
る鍛造部品の荒地工程設計方法において、コンピュータ
に対して前記粗形材の三次元形状からなるモデルを入力
する第１工程と、該モデルに対し、該粗形材の重心を含
む重心線と、該重心線を含む前記荒地型の見切面と該モ
デルとの交線である見切外形線と、該見切面から離反し
た該モデル上の荒地外形線とを得る第２工程と、該見切
外形線及び該荒地外形線と表面滑らかさとから仮型面を
仮定し、該見切面及び該重心線と直交する垂直平面間毎
に該モデルの体積と該仮型面による体積とを比較し、該
仮型面を該見切面に対して垂直移動させて型面を決定す
る第３工程と、を有することを特徴とする。

【０００７】本発明の設計方法では、コンピュータ上の
モデルから表面滑らかさを考慮しつつ仮型面を仮定し、
かつ荒地工程前後による体積比が最適になるようにこの
仮型面から型面を決定する。このため、試行錯誤的に荒
地型を製造する必要がなく、粗形材に鍛造欠陥の発生が
なく、実際に鍛造部品の荒地工程に用い得る荒地型を迅
速に製造可能である。

【０００８】したがって、本発明の設計方法によれば、
粗形材に鍛造欠陥が生じない荒地型を安価に製造するこ
とができる。本発明の設計方法では次の操作を行うこと
が実用的である。すなわち、まず第２工程において、見
切外形線を見切面上で内方にオフセットして見切オフセ
ットラインを得る。また、見切面及び重心線と直交する
複数の垂直平面を仮定する。そして、各垂直平面毎に各
垂直平面とモデルとの交線を求め、各交線上に見切面か
ら最も離れかつ外方よりの離反位置を特定する。そし
て、各垂直平面毎に各離反位置を滑らかに結び、荒地外
形線を得る。

【０００９】そして、第３工程において、見切オフセッ
トライン及び荒地外形線を滑らかな面で結んで仮型面と
し、垂直平面間毎にモデルの体積と仮型面による体積と
を比較し、仮型面を見切面に対して垂直移動させて型面
を得る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の設計方法をコネク
ティングロッドの荒地工程設計方法に具体化した実施形
態を図面を参照しつつ説明する。実施形態では、図１に
示す処理手順でコンピュータを処理する。 「第１工程」まず、ステップＳ１において、図２に示す
ように、コンピュータ上で作動する三次元ＣＡＤに対
し、粗形材の三次元形状からなるモデル１を入力する。
また、モデル１をＣＡＤ上で１８０°水平反転させるこ
とにより、モデル２を入力する。 「第２工程」次いで、図１に示すステップＳ２におい
て、図２に示すように、モデル１、２に対し、粗形材の
重心を含む重心線３を入力する。

【００１１】また、図１に示すステップＳ３において、
図３に示すように、モデル１、２に対し、荒地型の見切
面４を重心線３を含んで仮定する。そして、図１に示す
ステップＳ４において、図３に示すように、見切面４と
モデル１、２との交線である見切外形線５、６を得る。
この後、図１に示すステップＳ５において、図４に示す
ように、見切外形線５、６を見切面４上で一定長さだけ
内方にオフセットし、見切オフセットライン７、８を得
る。ここで、第２の荒地工程用の荒地型の型面を設計す
るのであれば、一定長さを０．５ｍｍとする。また、第
１の荒地工程用の荒地型の型面を設計するのであれば、
一定長さを１ｍｍとする。

【００１２】そして、図１に示すステップＳ６におい
て、見切面４及び重心線３と直交する複数の垂直平面９
（図８及び図９参照）を仮定する。ここで、第２の荒地
工程用の荒地型の型面を設計するのであれば、垂直平面
９を５ｍｍピッチで仮定する。また、第１の荒地工程用
の荒地型の型面を設計するのであれば、垂直平面９を１
０ｍｍピッチで仮定する。なお、垂直平面９の一つが図
２に示すＡ−Ａ線である。

【００１３】この後、図１に示すステップＳ７におい
て、図５に示すように、各垂直平面９毎に各垂直平面９
とモデル１、２との交線を求め、各交線上に見切面４か
ら上又は下に最も離れかつ外方よりの離反位置１０を特
定する。ここで、第２の荒地工程用の荒地型の型面を設
計するのであれば、各交線上の外側の曲率部の終点に離
反位置１０を特定する。また、第１の荒地工程用の荒地
型の型面を設計するのであれば、第２の荒地工程用の荒
地型の型面のための離反位置１０より内側に０．５ｍｍ
オフセットした位置に離反位置１０を特定する。

【００１４】この後、図１に示すステップＳ８におい
て、ＣＡＤのスプラインコマンドを実行する。こうし
て、図６に示すように、各垂直平面９毎に各離反位置１
０が所定の正接条件で滑らかに結ばれ、荒地外形線１１
が得られる。 「第３工程」そして、図１に示すステップＳ９におい
て、図８に示すように、見切オフセットライン７、８及
び荒地外形線１１が滑らかな面で結ばれた仮型面１２が
得られる。垂直平面間９毎の仮型面１２は図９に示すよ
うになっている。かかる垂直平面間９毎の仮型面１２に
よる立体は図１０に示すようになっている。

【００１５】この後、垂直平面間９毎にモデル１、２の
体積と、仮型面１２による体積とを比較する。ここで、
最適体積比は以下の表１のように予め定めている。

【００１６】

【表１】 このため、図１に示すステップＳ１０において、第１の
荒地工程用の荒地型の型面を設計するのであれば、体積
比の値が１．１２になるように、図７に示すように、仮
型面１２を見切面４に対して垂直移動させて型面１３を
得る。また、第２の荒地工程用の荒地型の型面を設計す
るのであれば、体積比の値が１．０５になるように、図
７に示すように、仮型面１２を見切面４に対して垂直移
動させて型面１３を得る。

【００１７】こうして、第１、２の荒地型の各型面１３
を設計し、図１１に示すように、設計通りの型面になる
ように各荒地型を製造する。そして、丸棒等の素材に第
１、２の荒地工程からなる鍛造を施して粗形材とする。
得られた粗形材は仕上工程からなる鍛造とバリ抜きが施
されて完成品とされる。こうして、実施形態の設計方法
では、コンピュータ上のモデル１、２から表面滑らかさ
を考慮しつつ仮型面１２を仮定し、かつ第１、２の荒地
工程前後による体積比が最適になるようにこの仮型面１
２から型面１３を決定する。このため、試行錯誤的に各
荒地型を製造する必要がなく、粗形材に鍛造欠陥の発生
がなく、実際にコネクティングロッドの第１、２の荒地
工程に用い得る各荒地型を迅速に製造することができ
る。

【００１８】したがって、実施形態の設計方法によれ
ば、粗形材に鍛造欠陥が生じない各荒地型を安価に製造
することができる。発明者らの試験結果によれば、実施
形態による各荒地型では鍛造時に大きな負荷が作用しな
いため、従来よりも１．５倍程度の延命化を実現するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係り、コンピュータへの処理手順を
示す流れ図である。

【図２】実施形態に係り、入力したモデルの平面図を示
すコンピュータ画面である。

【図３】実施形態に係り、図２のＡ−Ａ断面図に相当す
るモデルと見切面と重心線とを示すコンピュータ画面で
ある。

【図４】実施形態に係り、図２のＡ−Ａ断面図に相当す
るモデルと見切面と重心線と見切オフセットラインとを
示すコンピュータ画面である。

【図５】実施形態に係り、図２のＡ−Ａ断面図に相当す
るモデルと見切面と重心線と見切オフセットラインと荒
地外形線とを示すコンピュータ画面である。

【図６】実施形態に係り、図２のＡ−Ａ断面図に相当す
るモデルと仮型面とを示すコンピュータ画面である。

【図７】実施形態に係り、図２のＡ−Ａ断面図に相当す
るモデルと垂直移動後の仮型面とを示すコンピュータ画
面である。

【図８】実施形態に係り、垂直平面と仮型面の平面図と
を示すコンピュータ画面である。

【図９】実施形態に係り、垂直平面と、二枚の垂直平面
間の仮型面の平面図とを示すコンピュータ画面である。

【図１０】実施形態に係り、二枚の垂直平面間の仮型面
による立体を示すコンピュータ画面である。

【図１１】実施形態に係り、決定した型面をもつ荒地型
を示すコンピュータ画面である。

【符号の説明】

１、２…モデル ３…重心線 ４…見切面 ５、６…見切外形線 ７、８…見切オフセットライン ９…垂直平面 １０…離反位置 １１…荒地外形線 １２…仮型面 １３…型面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荒地工程により素材を荒地型で鍛造して鍛
   造部品の粗形材とすべく、該荒地型の型面を設計する鍛
   造部品の荒地工程設計方法において、 コンピュータに対して前記粗形材の三次元形状からなる
   モデルを入力する第１工程と、 該モデルに対し、該粗形材の重心を含む重心線と、該重
   心線を含む前記荒地型の見切面と該モデルとの交線であ
   る見切外形線と、該見切面から離反した該モデル上の荒
   地外形線とを得る第２工程と、 該見切外形線及び該荒地外形線と表面滑らかさとから仮
   型面を仮定し、該見切面及び該重心線と直交する垂直平
   面間毎に該モデルの体積と該仮型面による体積とを比較
   し、該仮型面を該見切面に対して垂直移動させて型面を
   決定する第３工程と、を有することを特徴とする鍛造部
   品の荒地工程設計方法。