(57)【要約】      （修正有）【課題】鍛造工程中のリストライク工程の条件出しを定量的に行うことのできる鍛造工程の条件設定方法を提供する。【解決手段】鍛造品のリストライク工程前の複数の形状を作成する段階（Ｓ１〜３）と、リストライク工程前の複数の形状についてそれぞれリストライク工程におけるプレス圧下量を変えて形状変化をシミュレーションする段階（Ｓ４，５）と、シミュレーションにより得られたリストライク工程後のそれぞれのワーク形状のばらつきを求める段階（Ｓ６）と、ばらつきの最も少なくなる圧下量の値をリストライク工程におけるプレス圧下量に決定する段階（Ｓ７）と、を有することを特徴とする鍛造工程の条件設定方法。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の鍛造工程前におけるワークの互いに異なる複数のワーク形状を取得する段階と、
前記複数のワーク形状について、それぞれ前記特定の鍛造工程におけるプレス圧下量を変えて形状変化をシミュレーションする段階と、
前記シミュレーションにより得られた前記特定の鍛造工程後のそれぞれのワーク形状のばらつきを求める段階と、
前記ばらつきの最も少なくなる圧下量の値を前記特定の鍛造工程におけるプレス圧下量に決定する段階と、
を有することを特徴とする鍛造工程の条件設定方法。
【請求項２】
前記特定の鍛造工程前におけるワークの互いに異なる複数のワーク形状を取得する段階は、前記特定の鍛造工程前のワーク形状としてあらかじめ決められた設計形状をシミュレーションにより変形させて得られた複数のワーク形状であることを特徴とする請求項１記載の鍛造工程の条件設定方法。
【請求項３】
前記ばらつきの最も少なくなる圧下量の値をリストライク工程におけるプレス圧下量に決定する段階は、
前記ばらつきの最も少なくなる圧下量の値を含む所定範囲として決定されることを特徴とする請求項１または２記載の鍛造工程の条件設定方法。
【請求項４】
前記特定の鍛造工程は、リストライク工程であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の鍛造工程の条件設定方法。
【請求項５】
特定の鍛造工程前におけるワークの互いに異なる複数のワーク形状のデータを取得するステップと、
前記複数のワーク形状について、それぞれ前記特定の鍛造工程におけるプレス圧下量を変えて形状変化をシミュレーションするステップと、
前記シミュレーションにより得られた前記特定の鍛造工程後のそれぞれのワーク形状のばらつきを求めるステップと、
前記ばらつきの最も少なくなる圧下量の値を前記特定の鍛造工程におけるプレス圧下量に決定するステップと、を有することを特徴とする鍛造工程の条件設定プログラム。
【請求項６】
前記特定の鍛造工程前におけるワークの互いに異なる複数のワーク形状を取得するステップは、前記特定の鍛造工程前形状としてあらかじめ決められた設計形状をシミュレーションにより変形させて得られた複数の形状データであることを特徴とする請求項５記載の鍛造工程の条件設定プログラム。
【請求項７】
前記ばらつきの最も少なくなる圧下量の値をリストライク工程におけるプレス圧下量に決定するステップは、
前記ばらつきの最も少なくなる圧下量の値を含む所定範囲として決定されることを特徴とする請求項５または６記載の鍛造工程の条件設定プログラム。
【請求項８】
前記特定の鍛造工程は、リストライク工程であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の鍛造工程の条件設定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍛造工程の条件設定方法、およびそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鍛造工程は、周知の通り、ワークに対して何回かに分けて様々な型を用いることにより、所望する形状に鍛えて行く形成工程である。このような鍛造工程において、最終的に所望する設計形状に近い形状を作り上げる工程をリストライク工程と称している。
【０００３】
このリストライク工程では、ワークのできあがりの形状が設計値に近くなるように最も製品形状に近い型を用いて、それまでの工程において発生した曲がりや変形などを矯正する役割を持っている。
【０００４】
ところが、鍛造工程では、同一ロッド内においてもこのリストライク工程に来るまでにワーク形状の変形量が微妙に異なり、このような変形量を持つワークに対してどのような条件でリストライク加工を行うかは、これまで、プレス圧下量を変えて試行錯誤により決定したり、また、鍛造工程における作業者の経験から来る勘に頼ったりしていた。
【０００５】
このような試行錯誤や経験に頼ることなく、リストライク加工における条件、なかでも加工後の形状に大きな影響を与えるプレス圧下量を決定するために、鍛造工程における部材の変形量をシミュレーションすることが考えられる（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１４７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シミュレーションによって得られる結果のワーク形状は、当然、一つの条件に対して一つの形状であり、実際の量産工場などにおいてリストライク工程までに発生する様々な変形に対して、複数のワークがすべて良好な最終形状にするための条件をシミュレーションにより決定することができず、シミュレーションの結果は参考にされるものの、現場ではこれまでどおり作業者の経験や勘によって複数のワークに対して用いることのできる条件を試行錯誤より決定しているのが現状である。
【０００８】
そこで本発明の目的は、鍛造工程中のリストライク工程の条件出し、特に量産工場において複数のワークに適用可能なリストライク工程の条件を定量的に求めるのとのできる鍛造工程の条件設定方法を提供することであり、また、そのためのプログラムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、特定の鍛造工程前におけるワークの互いに異なる複数のワーク形状を取得する段階と、前記複数のワーク形状について、それぞれ前記特定の鍛造工程におけるプレス圧下量を変えて形状変化をシミュレーションする段階と、前記シミュレーションにより得られた前記特定の鍛造工程後のそれぞれのワーク形状のばらつきを求める段階と、前記ばらつきの最も少なくなる圧下量の値を前記特定の鍛造工程におけるプレス圧下量に決定する段階と、を有することを特徴とする鍛造工程の条件設定方法である。
【００１０】
また上記課題を解決するための本発明は、特定の鍛造工程前におけるワークの互いに異なる複数のワーク形状のデータを取得するステップと、前記複数のワーク形状について、それぞれ前記特定の鍛造工程におけるプレス圧下量を変えて形状変化をシミュレーションするステップと、前記シミュレーションにより得られた前記特定の鍛造工程後のそれぞれのワーク形状のばらつきを求めるステップと、前記ばらつきの最も少なくなる圧下量の値を前記特定の鍛造工程におけるプレス圧下量に決定するステップと、を有することを特徴とする鍛造工程の条件設定プログラムである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、有限要素法によるシミュレーションを利用して、リストライク工程におけるプレスの圧下量を定量的に求めることができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は本実施の形態において用いられるミュレーションシステムを示すブロック図であり、図２は本発明を適用したリストライク工程における条件設定の処理手順を示すフローチャートである。
【００１４】
まず、図１を参照して、本実施の形態において用いられるシミュレーションシステムについて説明する。
【００１５】
シミュレーションシステム１は、ＦＥＭ（有限要素法）解析を用いた形状シミュレーションを行うための一般的なシステムであり、プリプロセッサ２、ソルバー３、およびポストプロセッサ４からなる。
【００１６】
シミュレーションシステム１には、シミュレーション条件を設定するための入力装置５とシミュレーション結果を表示するための出力装置６、およびシミュレーションを行うワーク形状データを得るための三次元設計支援システム（３Ｄ−ＣＡＤ７）が接続されている。
【００１７】
このようなシミュレーションシステム１は、コンピュータ上でＦＥＭ解析シミュレーションプログラムが実行されることにより機能しているものである。
【００１８】
したがって、本実施の形態においても、シミュレーション自体は、市販されているＦＥＭ解析シミュレーションプログラムを用いている。このプログラムとしては、たとえば、製品名ＤＥＦＯＲＭ−３Ｄ（開発元：ＳＦＴＣ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｆｏｒｎｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ））などを挙げることができる。
【００１９】
また、入力装置５としては、通常、コンピュータに接続されているキーボードやマウスなどであり、また、実際にワーク形状を非接触でコンピュータに三次元形状データとして取り込むことのできる三次元デジタイザなどを接続してもよい。なお、三次元デジタイザはたとえばレーザー光線を物体表面に照射してその反射光から物体形状を三次元形状として読み取る装置である。
【００２０】
出力装置６としては、ディスプレイやプリンタなどである。また、出力結果は別の媒体、たとえば光磁気記録媒体や光記録媒体などに出力されるようにしてもよい。
【００２１】
次に、図２を参照して本実施の形態におけるリストライク工程における条件設定の処理手順を説明する。リストライク工程における条件設定プログラムは、この処理手順に基づいて作成されたものであり、コンピュータ、たとえばシミュレーションプログラムを実行するコンピュータにおいて実行することにより、リストライク工程における条件設定を行う。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、ワーク（鍛造品）として自動車エンジンのクランクシャフトを例に説明する。
【００２３】
リストライク工程における条件設定の処理は、まず、３Ｄ−ＣＡＤ７から、ワークの三次元形状のデータを取得する（Ｓ１）。ここでワークの三次元形状は、図３に示すように、クランクシャフト１１である。この時点で取得した三次元形状のデータは、たとえばリストライク工程前の形状としてあらかじめ決められた設計形状である。なお、図において、符号１Ｊ、２Ｊ、３Ｊ、４Ｊ、および５Ｊはそれぞれ第１〜第５ジャーナル部を示すものである。
【００２４】
続いて、取得したクランクシャフト１１の形状に対して、変形を加えるための変形用ダイ（型）を配置する（Ｓ２）。ここで加える変形は、リストライク工程前までの工程においてクランクシャフト１１に加わった様々な変形をシミュレーションにより簡易的に再現するためである。ここでは、図４に示すように、３つの変形用ダイ２１、２２、および２３をクランクシャフト１１の三次元形状に配置している。
【００２５】
続いて、クランクシャフト１１に対する複数の変形形状を作成する（Ｓ３）。
ここでは、中央部の変形用ダイ２２に力を加えることで、クランクシャフト１１に対して様々な曲げ形状を再現し、また、第１ジャーナル部１Ｊを固定して、第５ジャーナル部５Ｊ部分をクランクシャフト１１の軸部１２を中心にねじる（図４における回転矢印Ａ）ことでねじれ回転を加えて、ねじれによる変形形状も再現している。
【００２６】
続いて、リストライクダイ形状を３Ｄ−ＣＡＤ７から読み込み（Ｓ４）、上記のようにして様々な変形を加えたクランクシャフト１１の複数の三次元形状に対して、それぞれの形状ごとにリストライクダイの圧下量を変えてリストライク後のワーク形状をシミュレーションする（Ｓ５）。
【００２７】
続いて、このシミュレーションにより得られたリストライク後のクランクシャフト１１の形状を計測して、ワークの芯振れ量を算出する（Ｓ６）。ここで、芯振れ量とは、図３に示したようなクランクシャフト１１において、軸部１２を中心に回転させたときに、たとえば端部のジャーナル５Ｊに対して中央部のジャーナル３Ｊがどのくらい振れるかを計測した値である。なお、シミュレーションにおいてはこの芯振れ量はシミュレーション画像を回転させることで算出される。
【００２８】
図５は、この芯振れ量の値を示すグラフである。図５のグラフにおいて、横軸はリストライクダイの圧下量の違いを示し、縦軸は芯振れ量を示す。また、このグラフにおいて一つの線は、リストライク工程前形状が同じで圧下量を変えたときのシミュレーション結果としての芯振れ量の変化を示すものである。
【００２９】
このようにして算出された芯振れ量から芯振れ量のばらつき、すなわち、ワーク形状のばらつきが少なくなっている圧下量の値をリストライク工程における圧下量として出力する（Ｓ７）。
【００３０】
なお、出力する圧下量は、たとえば図５に示したように、芯振れ量のばらつきが最も少なくなっている圧下量を含むからあらかじめ決められた所定範囲としている。これは、圧下量の値としてシミュレーションより得られた最適値に対して現場における機械の圧下量の調整範囲を考慮したり、また、機械の傾向などから現場での圧下量の調整などを考慮するためのものである。なお、所定範囲としては、たとえば１０％程度など任意に決められる。
【００３１】
以上のように本実施の形態によれば、有限要素法によるシミュレーションを利用して、リストライク工程前のクランクシャフト形状として様々なものを用意し、それらについてリストライク工程におけるプレス圧下量を変えてリストライク工程後のクランクシャフト１１の変形量を算出し、もっと変形量のばらつきが少なくなるプレス圧下量をリストライク工程におけるプレス条件としたので、リストライク工程におけるプレスの圧下量を定量的に求めることができるようになる。
【００３２】
そして、求められたリストライクの圧下量を用いることで、リストライク工程前のクランクシャフト１１の変形量や変形の形状がどのようなものであってもリストライク後の変形量を、ある程度の範囲内に納めることが可能となる。したがって、量産工程においては、リストライク後の変形量ほぼ均一化されるため、歩留まりを向上することができる。
【００３３】
また、本実施の形態においては、リストライク工程前の三次元形状もシミュレーションにより簡易的に作り出しているため、様々な形状がリストライクによってどのように変化するかをシミュレーションすることができる。
【００３４】
以上本発明を適用した実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施の形態では、リストライク工程前形状として設計データを用いて、これをシミュレーションより様々に変形させることとしているが、これに代えて、実際の鍛造工程におけるリストライク工程前のワークを三次元デジタイザにより三次元データとして用いてもよい。
また、その他当業者において様々に改変可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態においてシ用いられるミュレーションシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明を適用したリストライク工程における条件出しの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】ワークの三次元形状であるクランクシャフトを示す図面である。
【図４】変形用ダイを三次元形状に配置した状態を示す図面である。
【図５】シミュレーション結果における形状の芯振れ量を示すグラフである。
【符号の説明】
１…シミュレーションシステム、
２…プリプロセッサ、
３…ソルバー、
５…入力装置、
６…出力装置、
７…３Ｄ−ＣＡＤ、
１１…クランクシャフト、
２１、２２、２３…変形用ダイ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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