イワタボルト様 AFDEX活用事例

はじめに
イワタボルト様は2020年にAFDEXを導入いただき、圧造工程以外にも、転造や締結などの多くのプロセスに対し積極的にAFDEXを活用いただいております。
本資料では、イワタボルト様よりご提供いただきましたAFDEXの解析事例をご紹介いたします。

ユーザー様 プロフィール

ご提供事例

商号

イワタボルト株式会社•

加工硬化による開放絞り時の挙動

創業

昭和24年5月18日•

予備形状違いによる鍛流線評価

資本金3億800万円

リセス強度評価

社員数699名•

本社所在地

東京都品川区西五反田2丁目32番4号

URL

https://iwatabolt.co.jp/※イワタボルト様ホームページから転記（2020/11/18）

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加工硬化による開放絞り時の挙動

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加工硬化による開放絞り時の挙動• 背景– 圧造用素材の多くは下図の様にコイル材の引抜加工工程を経て圧造を行います。
– 引抜加工後の加工硬化状態（焼鈍有無）が圧造工程にも影響が生じます。

焼鈍コイル材

切断

圧造
引抜工程の加工硬化なし

引抜（伸線）

切断

圧造
引抜工程の加工硬化有り• 解析目的– 開放絞り工程における、引抜加工の加工硬化の有無による絞り成型の可否を調査

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加工硬化による開放絞り時の挙動• 解析条件
解析モデル

解析ケース
加工硬化
無上型
• 剛体
• 速度：-1 [mm/s]

加工硬化
有素材
• 剛塑性体• 材料：S20C• 加工硬化：2ケース（有・無）下型• 剛体• 速度：静止

引抜加工による塑性ひずみを入力

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加工硬化による開放絞り時の挙動• 解析結果加工硬化なし（焼鈍処理済み）

引抜加工による加工硬化あり

初期ひずみゼロ引抜加工のひずみ分布あり（加工硬化）下型に引っ掛かる

引掛りなく絞り加工可能

成型前成型後成型前 加工硬化の有無による変形挙動の影響を確認
 焼鈍有無の材料選定にもCAEで検討
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5成型後予備形状違いによる鍛流線評価

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予備形状違いによる鍛流線評価• 背景– ボルトは締結時に掛かる負荷により、頭部が破損する現象が知られています。
– ボルト頭部破損を対策するためには、適切な鍛流線を得る必要があり、鍛流線の折れ重なりは頭部高さの中心に位置することが望ましいです。

• 解析目的– 適切な鍛流線を得る為の工程設計

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予備形状違いによる鍛流線評価• 解析条件
解析モデル
上型下型素材• 剛体• 速度：-1 [mm/s]• 形状：1工程目形状違い2ケース• 剛体• 速度：静止• 形状：全工程共通• 剛塑性体• 材料：SWCH10A

case1

1工程目

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case2

2工程目

1工程目

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2工程目

予備形状違いによる鍛流線評価• 解析結果（鍛流線評価）
case1

case2

工程レイアウト

解析結果 鍛流線表示

工程レイアウト

鍛流線折れ曲がりが頭部高さの 1/3 以下

NG

鍛流線折れ曲がりが頭部高さの 1/2 程度

OK

解析結果 鍛流線表示

 実機試作無しに、最適な予備形状を検討
 約10分ほどの解析時間で結果確認
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9予備形状違いによる鍛流線評価• 解析結果（成形荷重）
case1

case2

32.34 [ton]34.82 [ton]11.18 [ton]9.64 [ton] 各条件・各工程の成形荷重を事前予測Copyright © 2020 JSOL Corporation. All Rights Reserved.

10リセス強度評価

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11リセス強度評価• 背景– ビットによる締結時、十字穴とビットの相対的な滑りによるカムアウトが発生し、十字穴の破損に至ります。その結果、十分な締付けが行えないばかりでなく、取外し作業が困難になる現象が知られています。1）• 解析目的– カムアウト抑制のビット・リセスの設計の為、リセス締結工程におけるリセス強度や接触状態を評価<参考文献>
1) イワタボルト株式会社（https://iwatabolt.co.jp/product/ncr-2/)
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12リセス強度評価• 解析条件
解析モデル
上型
• 剛体
• 速度：0.05 [rpm]素材• 弾塑性体• 材料：SCr415

下型• 剛体• 速度：静止Copyright © 2020 JSOL Corporation. All Rights Reserved.

13リセス強度評価• 解析結果接触領域相当塑性ひずみ相当応力

ビット接触状態評価

塑性変形箇所評価

応力状態評価ビット トルク

Y load [N]Torque [N・m]

ビット 荷重（Y方向）

ビット浮上がり方向荷重

ビット回転トルクTime [sec]Time [sec] 荷重値からビッド浮き上がり評価
 ひずみ量、応力値からカムアウト現象の予測
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※ 本文中に記載または参照される製品およびサービスの名称は、それぞれ所有者の商標または登録商標です※ 当資料を株式会社JSOLの許可なく複製、配布することを禁じます※ AFDEXの開発元は、MFRC社です。http://www.afdex.com/

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