JP3752907B2 - Impression placement determination method in forging die - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍛造型内において製品形状に対応した複数のインプレッションの配置を決定する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鍛造の多数取り金型内に、製品形状に対応した複数のインプレッションの配置を決定にする場合、経験に基づいて試行錯誤により、製品の製造コストが最低となるようにインプレッションの配置を決定していた。
【0003】
また、材料歩留りを向上させることにより、製造コストを低減する技術が提案されている。たとえば、特開平7−148542号公報には、材料歩留りを高くするための鍛造用金属材料配置線位置算出装置および鍛造用インプレッション位置算出装置が記載されている。また、特開平7−265993号公報には、2個取りなどインプレッション形状が非対称の場合であっても材料歩留りを高くすることができる鍛造方法が記載されている。
【発明が解決すべき課題】
【0004】
しかし、前記のように経験に基づいて試行錯誤によりインプレッションの配置を決定すると、決定したインプレッションの配置は必ずしも製造コストが最低となる最適な配置とは限らなかった。
【0005】
また、製品の製造コストの内訳を検討すると、型費の占める割合も大きい。従って、材料歩留りが向上するように鍛造型内のインプレッションの配置を決定しても、それにより鍛造型の寿命が短くなってしまうと、材料歩留りの向上分がそのまま製造コストの低減につながらないことになる。また、材料歩留り向上による製造コストの減少分よりも、鍛造型の寿命の低下による製造コストの増加分の方が大きくなると、却って製造コストは上昇してしまう。従って、材料歩留りを向上させる検討だけでは製造コストを最小にすることはできなかったのである。
【0006】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、製品の製造コストが最小となるように、鍛造型内のインプレッションの配置を決定できる方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、材料歩留りだけでなく、型寿命も考慮して鍛造型内のインプレッションの配置を決定すると、従来よりもさらに製造コストを低減できることを見いだした。本発明はかかる知見に基づいて為されたものである。
【0008】
すなわち、前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、鍛造型内において複数のインプレッションの配置を決定するインプレッション配置決定方法であって、(a) 前記鍛造型内の前記インプレッションの仮配置を決定する仮配置決定工程と、(b) その仮配置決定工程において前記インプレッションの仮配置が決定された鍛造型が受ける成形荷重に基づいて、その鍛造型の寿命を決定する型寿命決定工程と、(c) 予め記憶された鍛造型の単価を、その型寿命決定工程において決定した型寿命で割ることにより型費を算出する型費算出工程と、(d) 前記仮配置決定工程において前記インプレッションの仮配置が決定された鍛造型により鍛造加工される素材の体積に基づいて、素材費を算出する素材費算出工程と、(e) 前記仮配置決定工程において決定した複数の前記インプレッションの仮配置から、前記型費算出工程において算出した型費と前記素材費算出工程において算出した素材費との合計が最小となるものを、前記インプレッションの最適配置として決定する最適配置決定工程とを、含むことにある。
【0009】
【発明の効果】
すなわち、仮配置決定工程においてインプレッションの仮配置を決定した複数の鍛造型について、型寿命決定工程においてその鍛造型の成形荷重に基づいて型寿命を決定し、型費算出工程において予め記憶された鍛造型の単価をその型寿命で割ることにより型費を算出し、素材費算出工程ではその鍛造型により鍛造加工される素材の体積に基づいて素材費を算出する。そして、最適配置決定工程において、複数のインプレッションの仮配置から、型費と素材費との合計が最小となるものを、インプレッションの最適配置として決定する。つまり、素材費だけでなく型費も考慮してインプレッションの配置を決定するので、素材費のみを考慮してインプレッションの配置を決定する場合に比較して、製品の製造コストを低くすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について、コンロッド10を2個同時に製造するために、2個取りの鍛造型を設計する場合を例として、図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
図1は、鍛造型内において、コンロッド10の形状に対応した2つのインプレッションの相対最適配置を決定する方法の要部を説明するフローチャートである。なお、本実施例は、3次元CADシステム上において予め記憶されたプログラムを利用して計算される。
【0012】
図1に示すように、まず、2個配置モデル14を作成する(ステップST1)。2個配置モデル14とは、予め前記3次元CADシステム内に入力されたコンロッド10の形状データに基づいて、2個のコンロッド10の相対的配置を示すソリッドモデルである。図2乃至図5は、それぞれ異なる2個配置モデル14a〜dの平面図を示している。
【0013】
図2に示すように、コンロッド10の大径側の端を表す直線L1 とコンロッド10を2等分する直線L2 との交点をP1 、小径中心をO1 、2つのコンロッド10の交点P1 間を結んだ直線L3 の中心すなわち2個配置モデル14の中心をO2 とし、中心O2 から直線L2 への垂線が直線L2 と交わる点をP2 とすると、2個配置モデル14は、交点P1 から交点P2 までの距離A(以下、縦寸法といい、この方向を縦方向という。)と、中心O2 から交点P2 までの距離B(以下、横寸法といい、この方向を横方向という。)とにより表現できる。従って、2個配置モデル14を作成することができる予め記憶されたプログラムを用いて、縦寸法Aおよび横寸法Bを実際に入力することにより、2個配置モデル14を作成する。
【0014】
次に、上記ステップST1で作成した2個配置モデル14の最短距離Dを計算する(ステップST2)。最短距離Dとは、2個のコンロッド10間の距離が最短となる距離であり、空間的に最短となる距離を計算する。図2乃至図5には、それぞれ、どの位置が最短距離Dとなるかが示してある。
【0015】
続いて、上記ステップST2で計算した最短距離Dが所定の目的最短距離DM であるか否かを判断する(ステップST3)。2個のコンロッド10間の距離が狭いほど、すなわち、最短距離Dが短いほど、そのコンロッド10間に形成される内バリが少なくなるので、材料歩留りは向上するが、最短距離が短いほど、バリを抜くためのバリ抜き型の強度は低下する。すなわち、上記目的最短距離DM は、バリ抜き型の強度が許容できる範囲において2個のコンロッド10間の距離を最も短くできる距離であり、経験的に、または、強度解析に基づいて決定する。なお、その目的最短距離DM は、2個のコンロッド10の相対配置によらず一定値(たとえば10mm)としてもよいし、相対配置毎に異なる値としてもよい。
【0016】
上記ステップST3の判断が否定された場合は、前記ステップST1に戻って、縦寸法Aおよび横寸法Bの少なくとも一方の値を再入力する。一方、上記ステップST3の判断が肯定できた場合は、前記ステップST1で作成した2個配置モデル14が示す2個のコンロッド10の相対的配置を鍛造型内のインプレッションの仮配置として決定する。従って、ステップST3が仮配置決定工程に相当する。そして、仮配置が決定できた場合は、以降の工程を実行する。
【0017】
すなわち、上記ステップST3の判断が肯定できた場合は、次に、そのステップST3でインプレッションの仮配置が決定された鍛造型が荷重を受ける範囲を近似した荷重受面積S1を計算する(ステップST4)。具体的には、図6に斜線で示す範囲の投影面積を荷重受面積S1として計算する。すなわち、2個のコンロッド10の投影面積、コンロッド10の大径側において外形を形成する半円16と直線L1 とにより囲まれる内バリ18の投影面積、および直線L1 と直線L2 とにより囲まれる矩形範囲において2個のコンロッド10間に形成される中間バリ20の投影面積を合計した面積が荷重受面積S1である。
【0018】
次に、鍛造型が受ける成形荷重W(kg)を計算する(ステップST5)。この成形荷重Wは、荷重受面積S1に、実験的に求められた製品(例えば、コンロッド)毎の単位成形荷重をかけることにより計算できる。
【0019】
次に、型寿命を決定する(ステップST6)。すなわち、ステップST6が型寿命決定工程に相当し、予め決定されている成形荷重Wと型寿命との関係を用いて、前記ステップST5で実際に計算した成形荷重Wから型寿命を決定する。尚、参考までに、成形荷重Wが高くなると、型摩耗により製品精度が悪化すると共に、素材が型へ焼付き易くなることから、型寿命を下げることになる。図7は、成形荷重Wと型寿命との関係を示す概略図であり、型寿命は、成形荷重Wが大きくなるほど短くなり、特にある成形荷重Wを超えると急激に短くなる。そのため、荷重受面積S1を最小にすると型寿命を最高にすることができる。
【0020】
次に、型費を計算する(ステップST7)。すなわち、ステップST7が型費算出工程に相当する。型費とは、製品(本実施例ではコンロッド10)を1個製造するのに必要な鍛造型の費用であり、予め記憶された鍛造型の単価を前記ステップST6で決定した型寿命で割ることにより計算できる。
【0021】
次に、前記ステップST3でインプレッションの仮配置を決定した鍛造型を用いた鍛造工程後のワークについて、横方向の最大断面積S2MAX を計算する(ステップST8)。すなわち、鍛造工程後のワークを、直線L1 に平行かつコンロッド10に垂直な任意の平面で切断した断面積S2を計算し、最も大きい断面積S2を最大断面積S2MAX とする。なお、この断面積S2は、コンロッド10の外側に突き出す外バリ(図示せず)は除いた状態でのワーク(すなわち、2つのコンロッド10、内バリ18、および中間バリ20により構成される部分)の断面積である。すなわち、前記ステップST4の投影部分に相当するワークの断面積である。
【0022】
次に、素材径rを計算する(ステップST9)。素材とは、鍛造加工に用いる円柱状の金属材料である。素材は、後述するせぎり工程においてせぎり加工された後、上下の鍛造型間に図2に示した直線L3 と平行になるように載置されて鍛造加工される。従って、まず、素材を軸心に垂直な平面で切断したときの断面積S3を決定し、その断面積S3から素材径rを計算する。上記素材の断面積S3は、前記ステップST8で決定した最大断面積S2MAX に、予め実験に基づいて決定されている所定値α(α>1)を掛けることにより計算される。そして、その計算した断面積S3になるように素材の半径rを決定する。
【0023】
次に、前記ステップST3で決定した2個配置モデル14について、2つのコンロッド10の大径端部中心間のピッチT(距離)を計算する(ステップST10)。大径端部中心とは、コンロッド10の大径側の端部の中心点すなわち、前記交点P1 である。この大径端部中心P1 間のピッチTは、後述するせぎり工程後のワークの長さと実験的に等しくなるので、大径端部中心P1 間のピッチTはせぎり工程後のワークの長さを表している。
【0024】
次に、前記ステップST3でインプレッションの仮配置を決定した鍛造型を用いた鍛造工程後のワークを、図2に示した直線L3 に垂直な平面で切断した断面の断面積S4の変化を計算する(ステップST11)。なお、この断面積S4も、コンロッド10の外側に突き出す外バリは除いた状態でのワークの断面積である。図8に示す曲線C1 は、2個配置モデル14の中心O2 から切断面が直線L 3 と交わる点までの距離と、その切断面における断面積S4の大きさとの関係を示している。また、図8に示す曲線C2 は、続くステップST12において計算するせぎり工程後のワークの断面積S5を示している。
【0025】
次に、せぎり工程後のワークの形状を決定し、そのせぎり工程により成形されるせぎりの体積V1 を計算する(ステップST12)。せぎり工程とは、材料歩留り向上のために鍛造工程前にワークに予めせぎりを形成する中間工程をいう。図9は、円柱状の素材をせぎり加工して得られるワークを、軸心を通る平面で長手方向に切断した断面図である。図9に示すように、中央部の凹みがせぎり22であり、せぎり工程において凹まされた部分の体積がせぎり22の体積V1 である。また、せぎり22の左右に設けられた小凹部24は、せぎり工程において素材にせぎり22を形成する際に、素材が浮き上がらないようにするためにその素材を押さえることにより形成される。
【0026】
せぎり加工後のワークを、前記ステップST11で鍛造工程後のワークを切断したのと同じ断面で切断した場合の断面積S5は、その鍛造工程後のワークの断面積S4よりも大きくなければならない。鍛造工程後のワークは、図8に示したように、2個配置モデル14の中心O2 付近では断面積S4は小さく、中心O2 からの距離eが40mm付近のe1 において極大となる。従って、せぎり加工後のワークの断面積S5は、その距離e1 において断面積S4の所定倍(たとえば1.1倍)となり、中心O2 方向に向けて直線的に漸次減少して中心O2 において断面積S4の所定倍(たとえば2倍)となるように決定する。従って、図8に斜線で示す範囲が、せぎりの体積V1 である。
【0027】
次に、素材の体積V2 を決定する(ステップ13)。素材の体積V2 は、前記ステップST9で計算した素材径rと、前記ステップST10で計算したせぎり工程後のワーク長さTとを用いて計算できる円柱の体積から、前記ステップST12で計算したせぎり体積V1 を差し引くことにより計算できる。すなわち、下記数式1により計算できる。
(数式1) V2 =(πr2 ×T)−V1
【0028】
次に、前記ステップST13で計算した素材の体積V2 に基づいて、コンロッド10を1個製造するのに必要な素材費を計算する(ステップST14)。すなわち、まず、前記ステップST13で計算した素材の体積V2 に素材の密度を掛けることにより素材の重量を計算し、さらに、その素材の重量に予め決まっている素材の単位重量当たりの値段をかけることにより素材費を計算する。従って、ステップST14が素材費算出工程に相当する。
【0029】
次に、前記ステップST7で計算した型費と、前記ステップST14で計算した素材費との合計費が最小であるかを判断する(ステップST15)。その合計費が最小でないと判断した場合には、前記ステップST1に戻り、異なる2個配置モデル14を設定して同様に型費と素材費との合計費を計算する。この繰り返しにより複数の2個配置モデル14について合計費を計算する。一方、合計費が最小であると判断した場合には、そのときの2個配置モデル14を最適な配置に決定する。従って、ステップST15が最適配置決定工程に相当する。
【0030】
たとえば、前記最短距離Dを一定値とすると、縦寸法Aおよび横寸法Bのいずれか一方を決定すれば、他方は一つに決まる。従って、図3にも示すように、コンロッド10の大径中心をO3 とし、その大径中心O3 を通り直線L1 に平行な直線をL4 とし、直線L4 と直線L2 との交点をP3 とし、大径中心O3 から交点P3 までを2個配置モデル14の長手長さaとすると、2個配置モデル14は、長手長さaのみによって表すことができる。(なお、コンロッド10において、直線L4 よりも端部側の部分は加工しろとして設けられている部分である。)そこで、長手長さaと上記合計費との関係をグラフにプロットし、そのグラフから合計費が最小となる長手長さaを決定すれば、最適な2個配置モデル14すなわちインプレッションの最適配置を容易に決定することができる。図10は、2個配置モデル14の長手長さaと合計費との関係を示すグラフであり、長手長さa1 において合計費が最小となっている。ただし、実際には、図10に示す曲線を構成する幾つかの点を求め、その点のうち合計費が最も小さい値を示したときを、最適な2個配置モデル14に決定することになる。なお、図10において、a0 はコンロッド10の大径中心O3 から小径中心O1 までの長さである。
【0031】
なお、図10と同様にして、前記ステップST14で計算した素材費のみについて長手長さaとの関係をグラフに表すと図11に示すようになり、長手長さaがa1 よりも短いa2 において素材費は最小となる。しかし、図12に示す型費のみと長手長さaとの関係では、長手長さaがa1 よりも長いa3 において型費が最小となっている。その結果、型費と素材費との合計費は長手長さaがa1 において最小となるのである。
【0032】
上述のように、本実施例によれば、仮配置決定工程(ST3)においてインプレッションの仮配置を決定した複数の鍛造型について、型寿命決定工程(ST6)においてその鍛造型の成形荷重Wに基づいて型寿命を決定し、型費算出工程(ST7)においてその型寿命に基づいて型費を算出し、素材費算出工程(ST14)ではその鍛造型により鍛造加工される素材の体積V2 に基づいて素材費を算出する。そして、最適配置決定工程(ST15)において、複数のインプレッションの仮配置から、型費と素材費との合計費が最小となるものをインプレッションの最適配置に決定する。つまり、素材費だけでなく型費も考慮してインプレッションの配置を決定するので、素材費のみを考慮してインプレッションの配置を決定する場合に比較して、コンロッド10の製造コストを低くすることができる。
【0033】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は上記実施例とは別の態様においても実施できる。
【0034】
たとえば、前述の実施例では、素材径rを計算するために、鍛造工程後のワークの横方向の最大断面積S2MAX に所定値αを掛けることにより素材の断面積S3を計算していたが、素材は直線L3 と平行になるように載置されるので、鍛造工程後のワークを直線L3 に垂直な平面で切断した断面の断面積に基づいて、素材径rを決定してもよい。
【0035】
また、前述の実施例は、コンロッド10を2個取りする鍛造型を設計する場合を説明したが、コンロッド以外の製品を製造する鍛造型を設計するためにも本発明を適用できる。また、同時に鍛造加工される製品は3個以上であってもよい。図13および図14は、コンロッド以外の製品の2個配置モデルの平面図を示す図であって、図13は、ナックルアームの2個配置モデルの平面図であり、図14は、ロアアームの2個配置モデルの平面図である。図13および図14には、それぞれ、最短距離Dの位置が示してあり、荷重受面積S1の範囲が斜線で示してある。
【0036】
また、前述の実施例では、ステップST1で縦寸法Aおよび横寸法Bを入力して作成した2個配置モデル14の最短距離Dが、所定の目的最短距離DM であるか否かを判断し(ステップST3)、最短距離Dが目定最短距離DM でない場合には縦寸法Aまたは横寸法Bを再入力していたが、目的最短距離DM が一定値の場合、縦寸法Aおよび横寸法Bのいずれが一方が決まれば他方は一つに定まるので、縦寸法Aまたは横寸法Bのみを入力すれば、他方は自動的に計算するようにしてもよい。
【0037】
また、前述の実施例では、縦寸法Aおよび横寸法Bを入力することにより決定した2個配置モデル14を対象として、そのなかで型費と素材費との合計費が最小となるモデルを最適配置に決定していたが、前述したように、目的最短距離DM が決まれば、2個配置モデル14は、縦寸法Aまたは横寸法Bのいずれか一方を決定すれば一つに決まる。従って、縦寸法Aまたは横寸法B、或いはそれらの代わりとなる数値(たとえば前記長手長さa)を自動的に変化させて、複数の2個配置モデル14を自動で作成し、そのなかで最も合計費が低いモデルを最適配置に決定してもよい。
【0038】
また、前述の実施例では、長手長さaが決まれば2個配置モデル14が一つに定まることから、図10に示すように、長手長さaと合計費との関係をグラフにプロットして、そのグラフから合計費が最小となる長手長さaを決定していたが、縦寸法A、横寸法B、または大端間ピッチTなどの2個配置モデル14の配置を一つに決定できる数値を長手長さaに代えて用いてもよい。
【0039】
また、前述の実施例では、中間バリ20は、直線L1 と直線L2 とにより囲まれる矩形範囲において2個のコンロッド10間に形成される範囲であったが、製品間において荷重を受ける範囲を近似していれば、異なる方法により決定される範囲であってもよい。たとえば、図4に示すように、コンロッド10の幅方向端部を通り前記直線L2 に平行な直線L5 と2個のコンロッド10により囲まれる範囲が中間バリ20とされてもよい。或いは、2個配置モデル14の中心O2 からの距離が、一方のコンロッド10の小径側において最も2個配置モデル14の中心O2 から遠い点と他方のコンロッド10の大径側において最も2個配置モデルの中心O2 から遠い点とを結んだ線、およびコンロッド10の外形線により囲まれる範囲が中間バリ20とされてもよい。
【0040】
以上に説明したものはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】鍛造型内において、コンロッドの形状に対応した2つのインプレッションの相対最適配置を決定する方法の要部を説明するフローチャートである。
【図2】コンロッドの2個配置モデルの平面図である。
【図3】コンロッドの2個配置モデルの平面図であって、図2とは異なる配置を示す図である。
【図4】コンロッドの2個配置モデルの平面図であって、図2、図3とは異なる配置を示す図である。
【図5】コンロッドの2個配置モデルの平面図であって、図2、図3、図4とは異なる配置を示す図である。
【図6】荷重受面積S1の範囲を説明する図である。
【図7】成形荷重Wと型寿命との関係を示す概略図である。
【図8】2個配置モデルの中心からの距離に対する、せぎり工程後のワークの断面積を示す図である。
【図9】せぎり加工後のワークを、軸心を通る平面で長手方向に切断した断面図である。
【図10】2個配置モデルの長手長さaと合計費との関係を示すグラフである。
【図11】2個配置モデルの長手長さaと素材費との関係を示すグラフである。
【図12】2個配置モデルの長手長さaと型費との関係を示すグラフである。
【図13】ナックルアームの2個配置モデルの平面図である。
【図14】ロアアームの2個配置モデルの平面図である。
【符号の説明】
ST3:仮配置決定工程
ST6:型寿命決定工程
ST7:型費算出工程
ST15:最適配置決定工程[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for determining an arrangement of a plurality of impressions corresponding to a product shape in a forging die.
[0002]
[Prior art]
When determining the placement of multiple impressions corresponding to the product shape in a forging multi-cavity mold, the placement of impressions is determined by trial and error based on experience so that the product manufacturing cost is minimized. It was.
[0003]
In addition, a technique for reducing the manufacturing cost by improving the material yield has been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-148542 describes a forging metal material arrangement line position calculating device and a forging impression position calculating device for increasing the material yield. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-265993 describes a forging method that can increase the material yield even when the impression shape is asymmetric, such as two-piece.
[Problems to be Solved by the Invention]
[0004]
However, when the arrangement of impressions is determined by trial and error based on experience as described above, the determined arrangement of impressions is not always the optimum arrangement with the lowest manufacturing cost.
[0005]
In addition, considering the breakdown of product manufacturing costs, the proportion of mold costs is large. Therefore, even if the arrangement of the impressions in the forging die is determined so that the material yield is improved, if the life of the forging die is shortened thereby, the improvement in the material yield does not directly reduce the manufacturing cost. Become. Moreover, if the increase in the manufacturing cost due to the decrease in the life of the forging die becomes larger than the decrease in the manufacturing cost due to the improvement in the material yield, the manufacturing cost increases on the contrary. Therefore, it was not possible to minimize the manufacturing cost only by improving the material yield.
[0006]
The present invention has been made in the background of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a method capable of determining the arrangement of impressions in a forging die so that the production cost of a product is minimized. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has found that the manufacturing cost can be further reduced as compared with the prior art by determining the arrangement of the impressions in the forging die in consideration of not only the material yield but also the die life. The present invention has been made based on such findings.
[0008]
That is, the gist of the present invention for achieving the above object is an impression arrangement determination method for determining the arrangement of a plurality of impressions in a forging die, and (a) a provisional impression of the impression in the forging die. A temporary placement determination step for determining the placement; and (b) a die life determination step for determining the life of the forging die based on a molding load received by the forging die for which the temporary placement of the impression is determined in the temporary placement determination step. And (c) a die cost calculating step of calculating a die cost by dividing the unit price of the forging die stored in advance by the die life determined in the die life determining step, and (d) in the temporary placement determining step, A material cost calculating step for calculating a material cost based on the volume of the material forged by the forging die for which the temporary placement of the impression is determined; and (e) the temporary placement determining step. From the provisional arrangement of the plurality of impressions determined in step S3, the optimum arrangement of the impressions is determined such that the sum of the mold cost calculated in the mold cost calculation step and the material cost calculated in the material cost calculation step is minimized. And an optimal placement determination step.
[0009]
【The invention's effect】
That is, for a plurality of forging dies for which the temporary placement of impressions has been determined in the temporary placement determining step, the die life is determined based on the molding load of the forging die in the die life determining step, and the forging stored in advance in the die cost calculating step The die cost is calculated by dividing the unit price of the die by the die life , and the material cost is calculated based on the volume of the material forged by the forging die in the material cost calculating step. Then, in the optimum arrangement determining step, the one that minimizes the sum of the mold cost and the material cost from the temporary arrangement of the plurality of impressions is determined as the optimum arrangement of the impressions. In other words, since the placement of impressions is determined in consideration of not only the material cost but also the mold cost, the manufacturing cost of the product can be reduced compared to the case where the placement of the impression is determined only by considering the material cost. .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking as an example the case of designing a two-piece forging die in order to manufacture two connecting
[0011]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a main part of a method for determining the relative optimum arrangement of two impressions corresponding to the shape of the connecting
[0012]
As shown in FIG. 1, first, a two-placement model 14 is created (step ST1). The two-piece arrangement model 14 is a solid model that indicates the relative arrangement of the two connecting
[0013]
As shown in FIG. 2, the intersection of the straight line L 1 representing the end of the connecting
[0014]
Next, the shortest distance D of the two arrangement model 14 created in step ST1 is calculated (step ST2). The shortest distance D is a distance at which the distance between the two connecting
[0015]
Subsequently, the shortest distance D calculated in step ST2 it is determined whether a predetermined object minimum distance D M (step ST3). The shorter the distance between the two connecting
[0016]
If the determination in step ST3 is negative, the process returns to step ST1 and the value of at least one of the vertical dimension A and the horizontal dimension B is input again. On the other hand, if the determination in step ST3 is affirmative, the relative arrangement of the two connecting
[0017]
That is, if the determination in step ST3 is affirmed, next, a load receiving area S1 that approximates a range in which the forging die for which the temporary placement of the impression is determined in step ST3 receives the load is calculated (step ST4). . Specifically, the projected area in the range shown by the oblique lines in FIG. 6 is calculated as the load receiving area S1. That is, the projected area of the two connecting
[0018]
Next, the molding load W (kg) received by the forging die is calculated (step ST5). The molding load W can be calculated by applying a unit molding load for each product (for example, connecting rod) obtained experimentally to the load receiving area S1.
[0019]
Next, the mold life is determined (step ST6). That is, step ST6 corresponds to a mold life determination process, and the mold life is determined from the molding load W actually calculated in step ST5, using a predetermined relationship between the molding load W and the mold life. For reference, when the molding load W increases, the product accuracy deteriorates due to mold wear, and the material is easily seized to the mold, so that the mold life is shortened. FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between the molding load W and the mold life. The mold life is shortened as the molding load W increases, and abruptly shortens when the molding load W is exceeded. Therefore, when the load receiving area S1 is minimized, the mold life can be maximized.
[0020]
Next, the mold cost is calculated (step ST7). That is, step ST7 corresponds to a mold cost calculation process. The die cost is the cost of the forging die required to manufacture one product (in this embodiment, the connecting rod 10), and the unit cost of the forging die stored in advance is divided by the die life determined in step ST6. Can be calculated by
[0021]
Next, the maximum cross-sectional area S2 MAX in the lateral direction is calculated for the workpiece after the forging process using the forging die for which the temporary placement of the impression has been determined in step ST3 (step ST8). That is, the workpiece after the forging process, the cross-sectional area S2 calculated cut perpendicular any plane in parallel and connecting
[0022]
Next, the material diameter r is calculated (step ST9). A raw material is a cylindrical metal material used for forging. The raw material is subjected to a margin process in a margin process described later, and then placed between the upper and lower forging dies so as to be parallel to the straight line L 3 shown in FIG. 2 and forged. Therefore, first, the cross-sectional area S3 when the material is cut along a plane perpendicular to the axis is determined, and the material diameter r is calculated from the cross-sectional area S3. The cross-sectional area S3 of the above materials, the maximum cross-sectional area S2 MAX determined in the step ST8, is calculated by multiplying a predetermined value α (α> 1) that is experimentally determined in advance. Then, the radius r of the material is determined so that the calculated cross-sectional area S3 is obtained.
[0023]
Next, the pitch T (distance) between the centers of the large diameter ends of the two connecting
[0024]
Next, the workpiece after forging process using a forging die having determined the temporary arrangement of impressions the step ST3, the calculating the change in cross-section of the cross-sectional area S4, and cut into a straight line L 3 perpendicular plane shown in FIG. 2 (Step ST11). In addition, this cross-sectional area S4 is also a cross-sectional area of the work in a state in which an external burr protruding outside the connecting
[0025]
Next, the shape of the workpiece after the margin process is determined, and the volume V 1 of the margin formed by the margin process is calculated (step ST12). The margin process is an intermediate process in which a margin is formed in advance on the workpiece before the forging process in order to improve the material yield. FIG. 9 is a cross-sectional view of a workpiece obtained by squeezing a cylindrical material in a longitudinal direction along a plane passing through the axis. As shown in FIG. 9, the recess at the center is the
[0026]
The cross-sectional area S5 when the work after the cutting process is cut in the same cross section as the work after the forging process cut in step ST11 must be larger than the cross-sectional area S4 of the work after the forging process. . Work after forging step, as shown in FIG. 8, the cross-sectional area S4 are near the center O 2 of the two placement model 14 is small, the distance e from the center O 2 is maximized in e 1 in the vicinity of 40 mm. Accordingly, the cross-sectional area S5 of the workpiece after staking becomes a predetermined multiple (for example, 1.1 times) of the cross-sectional area S4 at the distance e 1 , and gradually decreases linearly toward the center O 2 direction. 2 is determined to be a predetermined multiple (for example, twice) of the cross-sectional area S4. Accordingly, the hatched range in FIG. 8 is the marginal volume V 1 .
[0027]
Next, the volume V 2 of the material is determined (step 13). The volume V 2 of the material was calculated in Step ST12 from the volume of the cylinder that can be calculated using the material diameter r calculated in Step ST9 and the workpiece length T after the margin process calculated in Step ST10. It can be calculated by subtracting the Segiri volume V 1. That is, it can be calculated by the following formula 1.
(Formula 1) V 2 = (πr 2 × T) −V 1
[0028]
Next, the material cost required for manufacturing one connecting
[0029]
Next, it is determined whether the total cost of the mold cost calculated in step ST7 and the material cost calculated in step ST14 is the minimum (step ST15). If it is determined that the total cost is not the minimum, the process returns to step ST1 to set a different two-placement model 14 and similarly calculate the total cost of the mold cost and the material cost. By repeating this, the total cost is calculated for a plurality of two-placement models 14. On the other hand, when it is determined that the total cost is the minimum, the two-placement model 14 at that time is determined as the optimum placement. Therefore, step ST15 corresponds to an optimum arrangement determining step.
[0030]
For example, if the shortest distance D is a constant value, if one of the vertical dimension A and the horizontal dimension B is determined, the other is determined to be one. Accordingly, as shown in FIG. 3, a large diameter central connecting
[0031]
Incidentally, in the same manner as in FIG. 10, to represent the relationship between the longitudinal length a in the graph only for material costs calculated in the step ST14 is as shown in FIG. 11, the longitudinal length a is shorter than a 1 a In 2 the material cost is minimal. However, in the relationship between only the mold cost and the longitudinal length a shown in FIG. 12, the mold cost is minimum at a 3 where the longitudinal length a is longer than a 1 . As a result, the total cost of the mold costs and material costs is the longitudinal length a becomes minimum at a 1.
[0032]
As described above, according to the present embodiment, a plurality of forging dies for which the temporary placement of impressions has been determined in the temporary placement determining step (ST3) is based on the molding load W of the forging die in the die life determining step (ST6). The die life is determined, the die cost is calculated based on the die life in the die cost calculating step (ST7), and the material cost calculating step (ST14) is based on the volume V 2 of the material to be forged by the forging die. Calculate the material cost. Then, in the optimum arrangement determination step (ST15), the optimum arrangement of impressions is determined from the temporary arrangement of a plurality of impressions, which minimizes the total cost of the mold cost and the material cost. That is, since the arrangement of the impression is determined in consideration of not only the material cost but also the mold cost, the manufacturing cost of the connecting
[0033]
As mentioned above, although one Example of this invention was described based on drawing, this invention can be implemented also in an aspect different from the said Example.
[0034]
For example, in the foregoing embodiment, in order to calculate the material diameter r, the cross-sectional area S3 of the material is calculated by multiplying the maximum cross-sectional area S2 MAX in the lateral direction of the workpiece after the forging process by a predetermined value α. since the material is placed in parallel with the straight line L 3, the workpiece after the forging process on the basis of the cross-sectional area of a cross section cut along a plane perpendicular to the straight line L 3, also determine the material diameter r Good.
[0035]
Moreover, although the above-mentioned Example demonstrated the case where the forging die which takes the two connecting
[0036]
In the above-described embodiment, it is determined whether or not the shortest distance D of the two-placement model 14 created by inputting the vertical dimension A and the horizontal dimension B in step ST1 is a predetermined target shortest distance D M. (Step ST3) When the shortest distance D is not the determined shortest distance D M , the vertical dimension A or the horizontal dimension B is re-input, but when the target shortest distance D M is a constant value, the vertical dimension A and the horizontal dimension If any one of the dimensions B is determined, the other is determined to be one. Therefore, if only the vertical dimension A or the horizontal dimension B is input, the other may be automatically calculated.
[0037]
Further, in the above-described embodiment, the model having the minimum total cost of the mold cost and the material cost among the two arrangement models 14 determined by inputting the vertical dimension A and the horizontal dimension B is optimal. As described above, if the target shortest distance D M is determined, the two-placement model 14 is determined to be one if either the vertical dimension A or the horizontal dimension B is determined. Therefore, the vertical dimension A or the horizontal dimension B, or a numerical value (for example, the longitudinal length a) instead of them is automatically changed, and a plurality of two-placement models 14 are automatically created. A model with a low total cost may be determined as the optimal placement.
[0038]
Further, in the above-described embodiment, if the longitudinal length a is determined, the two arrangement model 14 is determined to be one. Therefore, as shown in FIG. 10, the relationship between the longitudinal length a and the total cost is plotted on a graph. From the graph, the longitudinal length a that minimizes the total cost has been determined, but the arrangement of the two arrangement models 14 such as the longitudinal dimension A, the lateral dimension B, or the large end-to-end pitch T is determined as one. A numerical value that can be used may be used instead of the longitudinal length a.
[0039]
In the above-described embodiment, the
[0040]
What has been described above is merely an example of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a main part of a method for determining a relative optimal arrangement of two impressions corresponding to the shape of a connecting rod in a forging die.
FIG. 2 is a plan view of a two-rod connecting model.
FIG. 3 is a plan view of a two arrangement model of connecting rods, showing a different arrangement from FIG. 2;
FIG. 4 is a plan view of a two arrangement model of connecting rods, showing a different arrangement from FIGS. 2 and 3;
FIG. 5 is a plan view of a two connecting rod arrangement model, showing an arrangement different from that of FIGS. 2, 3, and 4;
FIG. 6 is a diagram illustrating a range of a load receiving area S1.
FIG. 7 is a schematic view showing a relationship between a molding load W and a mold life.
FIG. 8 is a diagram illustrating a cross-sectional area of a workpiece after a staking process with respect to a distance from the center of a two-placement model.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the workpiece after the cutting process, cut in the longitudinal direction along a plane passing through the axis.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the longitudinal length a of the two-placement model and the total cost.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the longitudinal length a of the two-placement model and the material cost.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the longitudinal length a of the two-placement model and the mold cost.
FIG. 13 is a plan view of a two-arrangement model of knuckle arms.
FIG. 14 is a plan view of a two-arrangement model of lower arms.
[Explanation of symbols]
ST3: Temporary placement determining step ST6: Mold life determining step ST7: Mold cost calculating step ST15: Optimal placement determining step
Claims (1)
前記鍛造型内の前記インプレッションの仮配置を決定する仮配置決定工程と、
該仮配置決定工程において前記インプレッションの仮配置が決定された鍛造型が受ける成形荷重に基づいて、該鍛造型の寿命を決定する型寿命決定工程と、
予め記憶された鍛造型の単価を、該型寿命決定工程において決定した型寿命で割ることにより型費を算出する型費算出工程と、
前記仮配置決定工程において前記インプレッションの仮配置が決定された鍛造型により鍛造加工される素材の体積に基づいて、素材費を算出する素材費算出工程と、
前記仮配置決定工程において決定した複数の前記インプレッションの仮配置から、前記型費算出工程において算出した型費と前記素材費算出工程において算出した素材費との合計が最小となるものを、前記インプレッションの最適配置として決定する最適配置決定工程と
を、含むことを特徴とする鍛造型内のインプレッション配置決定方法。An impression arrangement determination method for determining an arrangement of a plurality of impressions in a forging die,
A temporary placement determining step for determining a temporary placement of the impression in the forging die;
A die life determining step for determining a life of the forging die based on a molding load received by the forging die for which the temporary placement of the impression is determined in the temporary placement determining step;
A die cost calculating step of calculating a die cost by dividing the unit price of the forging die stored in advance by the die life determined in the die life determining step;
Based on the volume of the material that is forged by the forging die for which the temporary placement of the impression is determined in the temporary placement determination step, a material cost calculation step that calculates a material cost,
From the temporary placement of the plurality of impressions determined in the temporary placement determination step, the impression having the smallest total of the mold cost calculated in the mold cost calculation step and the material cost calculated in the material cost calculation step is used. And an optimum arrangement determining step for determining the optimum arrangement of the impression arrangement in the forging die.
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