JPH03138043A - アルミニウム合金製ローター素材の製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金製ローター素材の製造方法Info
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- JPH03138043A JPH03138043A JP27573189A JP27573189A JPH03138043A JP H03138043 A JPH03138043 A JP H03138043A JP 27573189 A JP27573189 A JP 27573189A JP 27573189 A JP27573189 A JP 27573189A JP H03138043 A JPH03138043 A JP H03138043A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はローターの製造方法に関するものであり、さら
に詳しく述べるならば自動車積載の空調用ロータリー式
圧縮機のローターやブレーキ制御用のロークリ−式真空
ポンプのローター等の製造方法に関するものである。
に詳しく述べるならば自動車積載の空調用ロータリー式
圧縮機のローターやブレーキ制御用のロークリ−式真空
ポンプのローター等の製造方法に関するものである。
[従来の技術]
自動車積載の空調式ロータリー式圧縮機のローターやブ
レーキ制御用のローター式真空ポンプのローターには、
従来は鉄系焼結合金が多く使用されていたが近年は軽量
化の目的でアルミニウムを使用することが検討されてい
る。
レーキ制御用のローター式真空ポンプのローターには、
従来は鉄系焼結合金が多く使用されていたが近年は軽量
化の目的でアルミニウムを使用することが検討されてい
る。
自動車積載の空調用ロータリー式のローターには、第8
図に示すように、ベーンが収納される溝部52が内側に
向かって切り込まれている。この先端に、該溝部52と
その底にかかる応力の集中係数を低下させる目的と、溝
部の仕上げ加工時の工具の逃げ部を形成し、加工を容易
にする目的、およびベーンに背圧をかけてシール性を向
上させる目的で円筒部53が形成されることが多い。ま
たローター1は、鋼製シャフトが圧入される軸穴部54
を有する。
図に示すように、ベーンが収納される溝部52が内側に
向かって切り込まれている。この先端に、該溝部52と
その底にかかる応力の集中係数を低下させる目的と、溝
部の仕上げ加工時の工具の逃げ部を形成し、加工を容易
にする目的、およびベーンに背圧をかけてシール性を向
上させる目的で円筒部53が形成されることが多い。ま
たローター1は、鋼製シャフトが圧入される軸穴部54
を有する。
溝底の円筒部53にはシャフトの軸穴部54への圧入に
より引張応力が作用し、さらに圧縮機の運転時には、溝
部52内に収納されたベーンが、冷媒圧縮作用をもたら
しながら繰返して溝内を摺動するために、円筒部53に
繰返し引張応力を作用させる。圧縮機の小型化に伴いベ
ーンの円筒部53を出来るだけローターの軸穴部54に
近付ける必要が生じ、円筒部53に鋼製シャフトからか
かる応力は更に高いものとなる。
より引張応力が作用し、さらに圧縮機の運転時には、溝
部52内に収納されたベーンが、冷媒圧縮作用をもたら
しながら繰返して溝内を摺動するために、円筒部53に
繰返し引張応力を作用させる。圧縮機の小型化に伴いベ
ーンの円筒部53を出来るだけローターの軸穴部54に
近付ける必要が生じ、円筒部53に鋼製シャフトからか
かる応力は更に高いものとなる。
このような負荷応力に耐えるためにはアルミニウム合金
の材料特性の面からは鋳造欠陥がな(、鍛造等により鋳
造組織を溝部において破壊し、熱処理性を有することが
不可欠である。
の材料特性の面からは鋳造欠陥がな(、鍛造等により鋳
造組織を溝部において破壊し、熱処理性を有することが
不可欠である。
このようなローターを製造する方法としては、従来は鋳
造組織を完全に破壊できる熱間押出し方式が採用されて
いた。この方式によれば、長尺の押出素材が得られ、切
断により能率的に多数のローターを製作できる利点があ
るが、次のような問題点を有している。
造組織を完全に破壊できる熱間押出し方式が採用されて
いた。この方式によれば、長尺の押出素材が得られ、切
断により能率的に多数のローターを製作できる利点があ
るが、次のような問題点を有している。
■押出素材が捩じれやす(又曲がりや反りを生じるため
、寸法精度が悪(なり仕上加工時の歩留りが低くなる。
、寸法精度が悪(なり仕上加工時の歩留りが低くなる。
■ダイスにかかる応力が高く、ダイスの寿命が短い。特
にベーンが収納される溝部の部分でダイスがこわれやす
い。
にベーンが収納される溝部の部分でダイスがこわれやす
い。
■ダイスと押出材の間では潤滑効果が殆ど期待できない
ため、押出材にカジリやムシレを生じる。仕上げ加工時
の加工基準となる外周部にカジリやムシレがあると、ベ
ーン収納部や軸穴部の加工軸が偏心し、ベーンを収納す
る溝部の位置精度が確保出来ない。また溝底の円筒部に
発生したカジリ傷やムシレは、使用時に円筒部応力が負
荷される時に切り欠きとして作用し、ローターの耐久性
を低下させる。
ため、押出材にカジリやムシレを生じる。仕上げ加工時
の加工基準となる外周部にカジリやムシレがあると、ベ
ーン収納部や軸穴部の加工軸が偏心し、ベーンを収納す
る溝部の位置精度が確保出来ない。また溝底の円筒部に
発生したカジリ傷やムシレは、使用時に円筒部応力が負
荷される時に切り欠きとして作用し、ローターの耐久性
を低下させる。
■押出時に、800〜2500Tonの大きな加圧力が
必要であるため、設備が大型となり高額なものとなる。
必要であるため、設備が大型となり高額なものとなる。
■ローターは丸棒のようなものと異なり、異形材である
ためダイスと押出材の摺動する部分が多くなり、非常に
低速押出でなければ押出材にクラックが発生する。この
ため高額な設備でありながら生産性が極めて低く、得ら
れるローター素材のコストは非常に高いものとなる。
ためダイスと押出材の摺動する部分が多くなり、非常に
低速押出でなければ押出材にクラックが発生する。この
ため高額な設備でありながら生産性が極めて低く、得ら
れるローター素材のコストは非常に高いものとなる。
さらに、圧縮機の小型化に伴いローターの製造が一層困
難になる。すなわち、ローターの径は細くなり一方高性
能化に伴いベーンの長さも出来るだけ長く確保する必要
が生じるので、ベーン収納部溝底の円筒部は軸穴に近づ
いて来る。ローターの強度確保上この距離を一定以上に
するためには、第9図に示すように溝部52のローター
軸中心からのシフト量fも太き(する必要がある。この
事は、溝部52とローター外周面の肉厚が該溝部の片側
で薄(なることにつながり、この事がさらに、押出加工
時の塑性流動の不均衡により前記問題点■のねじれ易さ
をさらに引き起こす原因となり金型寿命および寸法精度
を更に悪化させる。
難になる。すなわち、ローターの径は細くなり一方高性
能化に伴いベーンの長さも出来るだけ長く確保する必要
が生じるので、ベーン収納部溝底の円筒部は軸穴に近づ
いて来る。ローターの強度確保上この距離を一定以上に
するためには、第9図に示すように溝部52のローター
軸中心からのシフト量fも太き(する必要がある。この
事は、溝部52とローター外周面の肉厚が該溝部の片側
で薄(なることにつながり、この事がさらに、押出加工
時の塑性流動の不均衡により前記問題点■のねじれ易さ
をさらに引き起こす原因となり金型寿命および寸法精度
を更に悪化させる。
本出願人は以前に従来の熱間押出方法による寸法精度や
表面傷、加工歩留、ダイス寿命の欠点を改善する手段と
して、ダイス穴の軸方向に垂直な断面に対するコンテナ
内の軸方向に垂直な断面積の比が1=1〜1:2であり
互いに同軸上に配置されたコンテナとダイプレートによ
りバックアップされたダイスを有する金型構造を用い、
加熱されたブランクを加熱されたコンテナ中に挿入し、
該ブランクをローター素材の外輪郭形状を有し加熱され
たダイスの穴の中に加圧パンチにより押し込みダイス−
コンテナーパンチ−ダイプレートにより作られる空間中
に充満し、成形されたブランクを前記ダイプレート内の
ノックアウトパンチによりコンテナを通してノックアウ
トして取り出す製造方法を提供した。
表面傷、加工歩留、ダイス寿命の欠点を改善する手段と
して、ダイス穴の軸方向に垂直な断面に対するコンテナ
内の軸方向に垂直な断面積の比が1=1〜1:2であり
互いに同軸上に配置されたコンテナとダイプレートによ
りバックアップされたダイスを有する金型構造を用い、
加熱されたブランクを加熱されたコンテナ中に挿入し、
該ブランクをローター素材の外輪郭形状を有し加熱され
たダイスの穴の中に加圧パンチにより押し込みダイス−
コンテナーパンチ−ダイプレートにより作られる空間中
に充満し、成形されたブランクを前記ダイプレート内の
ノックアウトパンチによりコンテナを通してノックアウ
トして取り出す製造方法を提供した。
第10図は、この特許出願で例示した上記金型構造全体
の一例を示すものであり、ダイス5bは第2図、3図に
詳細に示すようにグイリングにより焼バメされたダイス
本体よりなり、ローター素材の外輪郭(第8図参照)が
ダイス空間となる2次元的形状のものであり、ダイス5
bの片端面がダイプレート13と密着される。12はコ
ンテナであり、前記ダイス5bとともに、それぞれ図示
しないヒーターによって300〜450℃に加熱保持さ
れるようになっている。13はダイプレートであり、ダ
イス5bのフィン部10(第2図)とその先端の小円筒
部11 (第2図)とそれぞれ完全に接触する構造とな
っており、またダイプレート13(第10図)の中央部
には、ノックアウトパンチ14が設けてあり鍛造完了後
ローター素材15を図の上方向にノックアウトするよう
になっている。また上部には加圧パンチ16が図示しな
いプラテンに取り付けられている。この方法によった場
合、ベーン収納部に当るダイスのフィン部10(第2図
)に作用する軸方向のせん断応力を著しく軽減でき、ダ
イス寿命を長(することは可能であるが、前記した小型
、高性能ローターにおいては軸中心からのシフト量f(
第9図)が増大することにより塑性流動がダイス孔のフ
ィン片側のV字状領域aでは太き(なり、その反対側の
領域Vでは小さくなる塑性流動の不均衡が起こって、こ
れが原因となり成形時フィン部に第2図中の矢印の方向
に力が作用し、ダイスのフィン部10にだおれ変形が生
じ、ローター素材の寸法精度が悪くなり、またダイス寿
命にも問題があることが分かった。
の一例を示すものであり、ダイス5bは第2図、3図に
詳細に示すようにグイリングにより焼バメされたダイス
本体よりなり、ローター素材の外輪郭(第8図参照)が
ダイス空間となる2次元的形状のものであり、ダイス5
bの片端面がダイプレート13と密着される。12はコ
ンテナであり、前記ダイス5bとともに、それぞれ図示
しないヒーターによって300〜450℃に加熱保持さ
れるようになっている。13はダイプレートであり、ダ
イス5bのフィン部10(第2図)とその先端の小円筒
部11 (第2図)とそれぞれ完全に接触する構造とな
っており、またダイプレート13(第10図)の中央部
には、ノックアウトパンチ14が設けてあり鍛造完了後
ローター素材15を図の上方向にノックアウトするよう
になっている。また上部には加圧パンチ16が図示しな
いプラテンに取り付けられている。この方法によった場
合、ベーン収納部に当るダイスのフィン部10(第2図
)に作用する軸方向のせん断応力を著しく軽減でき、ダ
イス寿命を長(することは可能であるが、前記した小型
、高性能ローターにおいては軸中心からのシフト量f(
第9図)が増大することにより塑性流動がダイス孔のフ
ィン片側のV字状領域aでは太き(なり、その反対側の
領域Vでは小さくなる塑性流動の不均衡が起こって、こ
れが原因となり成形時フィン部に第2図中の矢印の方向
に力が作用し、ダイスのフィン部10にだおれ変形が生
じ、ローター素材の寸法精度が悪くなり、またダイス寿
命にも問題があることが分かった。
〔発明が解決しようとする課題]
本発明は、アルミニウム合金をパンチするローターの製
造方法において、ベーン収納部に当るフィン部のたおれ
変形防止磯構を付加することにより寸法精度を更に向上
させたアルミニウム合金製ローター素材を製造する方法
を提供することを課題としている。
造方法において、ベーン収納部に当るフィン部のたおれ
変形防止磯構を付加することにより寸法精度を更に向上
させたアルミニウム合金製ローター素材を製造する方法
を提供することを課題としている。
本発明は、前記課題を、ベーン収納溝が円周面から内側
に向かって切り込まれたアルミニウム合金製ロータの素
材を製造するための該アルミニウム合金よりなるブラン
クをコンテナ内に挿入し、前記ローターの素材の外周面
形状を定めるとともに下記フィン部の付け根部を兼ねる
内周面と、前記ベーン収納溝の形状を定めるフィン部と
、を有する底付きダイス内に前記ブランクを加圧パンチ
で押し込み、前記底、内周面およびフィン部で定められ
るダイス孔部に該ブランクを充満させるとともに、該ブ
ランクの断面積を前記コンテナの断面積に対して減少さ
せるかあるいは実質的に同じに維持し、次に、前記ダイ
ス底部の一部として先端面が機能したノックアウトパン
チを加圧パンチの加圧方向と反対方向に作動させて前記
ブランクをコンテナ外に取出すアルミニウム合金製ロー
ター素材の製造方法において、フィン部に前記ダイス孔
の底方向に延長した延長フィン部を一体に設け、また該
延長フィン部の周面の少なくとも一部のあいだに間隙を
置いてまたは置かないで、該延長フィン部を差込む溝を
有するバックアップ部を設け、前記ブランク加工中に、
前記フィン部のたおれを、前記延長フィン部都前記溝の
当接により妨げることにより解決した。
に向かって切り込まれたアルミニウム合金製ロータの素
材を製造するための該アルミニウム合金よりなるブラン
クをコンテナ内に挿入し、前記ローターの素材の外周面
形状を定めるとともに下記フィン部の付け根部を兼ねる
内周面と、前記ベーン収納溝の形状を定めるフィン部と
、を有する底付きダイス内に前記ブランクを加圧パンチ
で押し込み、前記底、内周面およびフィン部で定められ
るダイス孔部に該ブランクを充満させるとともに、該ブ
ランクの断面積を前記コンテナの断面積に対して減少さ
せるかあるいは実質的に同じに維持し、次に、前記ダイ
ス底部の一部として先端面が機能したノックアウトパン
チを加圧パンチの加圧方向と反対方向に作動させて前記
ブランクをコンテナ外に取出すアルミニウム合金製ロー
ター素材の製造方法において、フィン部に前記ダイス孔
の底方向に延長した延長フィン部を一体に設け、また該
延長フィン部の周面の少なくとも一部のあいだに間隙を
置いてまたは置かないで、該延長フィン部を差込む溝を
有するバックアップ部を設け、前記ブランク加工中に、
前記フィン部のたおれを、前記延長フィン部都前記溝の
当接により妨げることにより解決した。
具体的には、以下、実施例により説明するように、金型
強度上特に問題となるベーン収納部を形成する金型フィ
ン部および小円筒のだおれ防止用としてダイス穴の軸方
向に垂直な空間断面内にダイスとの間隙がフィン部の金
型骨は根から小円筒部の中心までの距離をLヒした場合
、全体又は部分的に好ましくは0.008L以下の寸法
のバックアッププレートを有する金型構造もしくは、バ
ックアッププレートとダイスを一体成形させた金型を用
いる。
強度上特に問題となるベーン収納部を形成する金型フィ
ン部および小円筒のだおれ防止用としてダイス穴の軸方
向に垂直な空間断面内にダイスとの間隙がフィン部の金
型骨は根から小円筒部の中心までの距離をLヒした場合
、全体又は部分的に好ましくは0.008L以下の寸法
のバックアッププレートを有する金型構造もしくは、バ
ックアッププレートとダイスを一体成形させた金型を用
いる。
本発明方法では次の要件■〜■を充足する必要がある。
■ローターの素材の外周面形状を定めるとともに下記フ
ィン部の付け根部を兼ねる内周面と、ベーン収納溝の形
状を定めるフィン部と、を有する底付きダイス内にブラ
ンクを加圧パンチで押し込み、底、内周面およびフィン
部で定められるダイス孔部にブランクを充満させる鍛造
加工法であること。このような型鍛造加工法により、押
出法によらずにローター素材の外周面形状とベーン収納
溝部を一挙に成形する。
ィン部の付け根部を兼ねる内周面と、ベーン収納溝の形
状を定めるフィン部と、を有する底付きダイス内にブラ
ンクを加圧パンチで押し込み、底、内周面およびフィン
部で定められるダイス孔部にブランクを充満させる鍛造
加工法であること。このような型鍛造加工法により、押
出法によらずにローター素材の外周面形状とベーン収納
溝部を一挙に成形する。
■成形後にブランクをダイス外に取り出すために、ノッ
クアウトパンチを加圧パンチの加圧方向と反対方向に作
動させて前記ブランクをコンテナ外に取出す。このノッ
クアウトパンチの先端面は鍛造中にはダイス底部の一部
として機能する。
クアウトパンチを加圧パンチの加圧方向と反対方向に作
動させて前記ブランクをコンテナ外に取出す。このノッ
クアウトパンチの先端面は鍛造中にはダイス底部の一部
として機能する。
■コンテナの断面積をダイス孔部の軸方向に垂直な面積
に対して増加させるかあるいは実質的に同じに維持する
。ダイス孔部断面積がコンテナより太き(なるとノック
アウトパンチでのブランクの取出しが困難になるので、
ダイス孔部の断面積はコンテナの断面積より大きいこと
は避けなければならない。
に対して増加させるかあるいは実質的に同じに維持する
。ダイス孔部断面積がコンテナより太き(なるとノック
アウトパンチでのブランクの取出しが困難になるので、
ダイス孔部の断面積はコンテナの断面積より大きいこと
は避けなければならない。
このような加工法により、ローター素材のベーン収納部
の溝部近傍の組織を塑性流動させることにより、強化す
ることができる。前述の塑性流動の不均衡より生じるフ
ィンのようなフィンの変形を末端部の変形をダイス底部
によりバックアップし、面どうしの当接によるバックア
ップによって、フィン主要部(延長部以外の成形に関与
する部分)に不所望の倒れ、ねじれなどが起こらないよ
うにする。
の溝部近傍の組織を塑性流動させることにより、強化す
ることができる。前述の塑性流動の不均衡より生じるフ
ィンのようなフィンの変形を末端部の変形をダイス底部
によりバックアップし、面どうしの当接によるバックア
ップによって、フィン主要部(延長部以外の成形に関与
する部分)に不所望の倒れ、ねじれなどが起こらないよ
うにする。
ダイスをワイヤー放電加工機等で2次元的形状に加工し
、使用する場合、ダイス、フィン部の末端部(ダイス底
部)の周面〜にフィン部変形防止用バックアップを嵌め
込ませるか又は、間隙を形成させず、ノックアウトパン
チの通過する穴を有する有底の金型とすることにより、
バックアップ効果を待たせることが出来る。
、使用する場合、ダイス、フィン部の末端部(ダイス底
部)の周面〜にフィン部変形防止用バックアップを嵌め
込ませるか又は、間隙を形成させず、ノックアウトパン
チの通過する穴を有する有底の金型とすることにより、
バックアップ効果を待たせることが出来る。
嵌め込み式による場合フィン周面において間隙を形成さ
せる必要が生じ、その間隙量としては、フィン部の周面
直交方向で測定した時の大きさで全体もしくは部分的に
0.008L以下とすることが好ましい。ただし、Lは
第1図に示すようにフィン部10の付け根からその先端
までの距離(円筒部11がある場合はその先端までの距
離)である。
せる必要が生じ、その間隙量としては、フィン部の周面
直交方向で測定した時の大きさで全体もしくは部分的に
0.008L以下とすることが好ましい。ただし、Lは
第1図に示すようにフィン部10の付け根からその先端
までの距離(円筒部11がある場合はその先端までの距
離)である。
間隙74が0.008L以上の場合は、フィン部10の
たおれ変形量が多く本来はダイス底部の壁面がフィンの
末端部と当接し、これをバックアップすべき状況でも該
末端部がバックアップされず塑性変形することになるの
で、好ましくない。この場合はフィンが塑性変形し、ベ
ーン収納溝のねじれ等がローター素材としての加工仕上
代を越えてしまうこともある。−星型性変形が起こると
元の位置に戻らないため、量産においては不良品を多発
する恐れがあり、極めて不都合である。
たおれ変形量が多く本来はダイス底部の壁面がフィンの
末端部と当接し、これをバックアップすべき状況でも該
末端部がバックアップされず塑性変形することになるの
で、好ましくない。この場合はフィンが塑性変形し、ベ
ーン収納溝のねじれ等がローター素材としての加工仕上
代を越えてしまうこともある。−星型性変形が起こると
元の位置に戻らないため、量産においては不良品を多発
する恐れがあり、極めて不都合である。
2次元的形状に加工されたダイスに対するフィン部変形
防止葉バックアップとしては、ダイス底部となるように
、ダイス底側に嵌め込まれたバックアッププレートを用
いる。すなわち、この場合は、ダイス5b、ダイプレー
ト13(第10図参照)以外にダイスの一部を構成する
部品をバックアッププレートとして使用する。
防止葉バックアップとしては、ダイス底部となるように
、ダイス底側に嵌め込まれたバックアッププレートを用
いる。すなわち、この場合は、ダイス5b、ダイプレー
ト13(第10図参照)以外にダイスの一部を構成する
部品をバックアッププレートとして使用する。
バックアッププレートは、例えば、第4図に示されてお
り、ノックアウトパンチが貫通する穴部71を中心に有
し、ダイスのフィン部と円筒部がそれぞれ入り込む溝7
2および円筒部73が切り込まれている。バックアップ
プレート4の主面4aは金型の底面の一部を構成する。
り、ノックアウトパンチが貫通する穴部71を中心に有
し、ダイスのフィン部と円筒部がそれぞれ入り込む溝7
2および円筒部73が切り込まれている。バックアップ
プレート4の主面4aは金型の底面の一部を構成する。
第1図はダイス底部の水平断面図であり、ダイス5b’
とバックアッププレート4の関係を示し、ダイス5b
’はフィン部10がバックアッププレート4の溝72、
円筒部73(第4図)の中にフィン部の差し込みを容易
にするための微小な間隙74をもって入り込み、フィン
部1・0を突畠させる付け根部となるリング状部も側面
でバックアッププレート4との間に微小な間隙74をも
っており、ダイス孔はバックアッププレート4の主面4
aおよびノックアウトパンチの先端面で塞がれている。
とバックアッププレート4の関係を示し、ダイス5b
’はフィン部10がバックアッププレート4の溝72、
円筒部73(第4図)の中にフィン部の差し込みを容易
にするための微小な間隙74をもって入り込み、フィン
部1・0を突畠させる付け根部となるリング状部も側面
でバックアッププレート4との間に微小な間隙74をも
っており、ダイス孔はバックアッププレート4の主面4
aおよびノックアウトパンチの先端面で塞がれている。
バックアッププレートのダイス空間内へのセット方法に
ついては、はめ込み式のみによる場合の他に、第5図(
a)のようにダイプレート13にボルト32で固定する
ことも可能である。図示はしないが、ダイス5bにバッ
クアッププレート4を固定することも可能である。さら
に第5図(b)のようにダイプレート13とバックアッ
ププレート4を一体とすることも可能である。さらに、
第5図(C)およびそのA−A!!断面図である第5図
(d)のようにダイスと一体化してノックアウトパンチ
が通過する穴を有する底付き金型としてもよい。尚、底
付きダイスによった場合フィン部とダイス底面とのつな
ぎ部は、可能な限り大きなコーナRを設けた方が金型寿
命上有利となる。ダイス5b(第6図参照)のダイス孔
部の軸方向に垂直な断面積(Sl)はコンテナ12内の
軸方向に垂直な断面積(S2)に対して1:1〜1:2
となることが好ましい。この比率が1:1以下では、鍛
造を完了したローター素材をコンテナ12を通してノッ
クアウトすることができない。一方この断面積が1〜2
以上では、ローター素材をダイス孔部に圧入させるため
に大きな圧力が必要となり、ダイス5bへの負荷応力が
大きくなり、ダイス5bの寿命が短くなり、潤滑切れも
起こりやすい。
ついては、はめ込み式のみによる場合の他に、第5図(
a)のようにダイプレート13にボルト32で固定する
ことも可能である。図示はしないが、ダイス5bにバッ
クアッププレート4を固定することも可能である。さら
に第5図(b)のようにダイプレート13とバックアッ
ププレート4を一体とすることも可能である。さらに、
第5図(C)およびそのA−A!!断面図である第5図
(d)のようにダイスと一体化してノックアウトパンチ
が通過する穴を有する底付き金型としてもよい。尚、底
付きダイスによった場合フィン部とダイス底面とのつな
ぎ部は、可能な限り大きなコーナRを設けた方が金型寿
命上有利となる。ダイス5b(第6図参照)のダイス孔
部の軸方向に垂直な断面積(Sl)はコンテナ12内の
軸方向に垂直な断面積(S2)に対して1:1〜1:2
となることが好ましい。この比率が1:1以下では、鍛
造を完了したローター素材をコンテナ12を通してノッ
クアウトすることができない。一方この断面積が1〜2
以上では、ローター素材をダイス孔部に圧入させるため
に大きな圧力が必要となり、ダイス5bへの負荷応力が
大きくなり、ダイス5bの寿命が短くなり、潤滑切れも
起こりやすい。
上記金型構造を用い加熱されたブランクを加熱されたコ
ンテナ中に挿入し、加熱されたダイスまたは金型内に加
圧パンチによって押し込み、前記ダイス内または金型内
成形空間内に前記ブランクをほぼ充満させ前記ノックア
ウトパンチ14により前記ブランクをコンテナを通して
ノックアウトして取り出す。
ンテナ中に挿入し、加熱されたダイスまたは金型内に加
圧パンチによって押し込み、前記ダイス内または金型内
成形空間内に前記ブランクをほぼ充満させ前記ノックア
ウトパンチ14により前記ブランクをコンテナを通して
ノックアウトして取り出す。
この方法により、鍛造成形途中でブランクの塑性流動の
不均衡により生ずる金型フィン部のだおれ変形に対する
バックアップ効果が得られ、精度が良好なローター素材
を得ることができた。
不均衡により生ずる金型フィン部のだおれ変形に対する
バックアップ効果が得られ、精度が良好なローター素材
を得ることができた。
さらに、ローター素材のベーン収納部の溝部近傍の組織
を塑性流動させることにより強化することができた。
を塑性流動させることにより強化することができた。
本発明の詳細を図に示す実施例に基づいて説明する。
第9図に示すような、外径D =50−2 m m s
溝底部に複数の円筒部53が配列される円周の径D+
= 14.33mm、円筒部53の内径d=4.5mm
、(ベーン)溝52の巾t=2.7mm、(ベーン)溝
52の開口端部の円周方向の角度間隔θ=72、ロータ
ー軸中心からの(ベーン)溝中心までのシフトif=1
0mmである、車両積載の空調用ロータリー式圧縮機の
ローター素材1を製造した。
溝底部に複数の円筒部53が配列される円周の径D+
= 14.33mm、円筒部53の内径d=4.5mm
、(ベーン)溝52の巾t=2.7mm、(ベーン)溝
52の開口端部の円周方向の角度間隔θ=72、ロータ
ー軸中心からの(ベーン)溝中心までのシフトif=1
0mmである、車両積載の空調用ロータリー式圧縮機の
ローター素材1を製造した。
第2図及び第3図に示すダイス5bには、ローター素材
1の外周部に相当するダイス内周部6から、溝52に相
当するフィン部10と溝底部に相当する小円筒部11と
が5個突出している。ダイス5bは、成形後ローター素
材寸法として上記の寸法が得られるように熱間鍛造時の
金型材との熱膨張を考慮した穴1寸法に製作する。尚、
ダイスフィン部会型付け根から小円筒部中心までの距離
L(第1図参照)は約12.5mmである。
1の外周部に相当するダイス内周部6から、溝52に相
当するフィン部10と溝底部に相当する小円筒部11と
が5個突出している。ダイス5bは、成形後ローター素
材寸法として上記の寸法が得られるように熱間鍛造時の
金型材との熱膨張を考慮した穴1寸法に製作する。尚、
ダイスフィン部会型付け根から小円筒部中心までの距離
L(第1図参照)は約12.5mmである。
第7図において、12はコンテナであり、5bはダイス
であり、4はバックアッププレートであり、それぞれ図
示しないヒーターによって300℃〜400℃に加熱保
持されている。
であり、4はバックアッププレートであり、それぞれ図
示しないヒーターによって300℃〜400℃に加熱保
持されている。
13はダイプレートであり、ダイス5bのフィン部7及
び小円筒部8と密接する構造としている。バックアップ
プレート4は第4図に示すような形状のもので、厚さt
bを8mmとした。ダイスとの間隔74(第1図参照)
は0.02mm(12,5mm x 0.008=O,
10mm以下)に設定した。
び小円筒部8と密接する構造としている。バックアップ
プレート4は第4図に示すような形状のもので、厚さt
bを8mmとした。ダイスとの間隔74(第1図参照)
は0.02mm(12,5mm x 0.008=O,
10mm以下)に設定した。
以下、鍛造の実操業例を説明する。
コンテナ12(第7図参照)の内径寸法は50.3mm
とし、ダイス5bのダイス孔部の軸方向に垂直な断面積
とコンテナ9の軸方向に垂直な断面積の比を1:1.1
とした。
とし、ダイス5bのダイス孔部の軸方向に垂直な断面積
とコンテナ9の軸方向に垂直な断面積の比を1:1.1
とした。
ダイプレート13およびダイス5bにはノックアウトバ
ンチ14を設け、鍛造の完了したローター素材1を図の
上方向にノックアウトするようにした。アルミニウム合
金としては、ホットトップ式の連続鋳造方法によって製
造された11重量%(以下%は全て重量%を示す)Si
、5%Cu、0、6%Mg、 0.3%Fe、 0.8
%Mn、残部が実質的にA1よりなる材料を直径5’O
mm、高さ45mmの鍛造素材即ちブランクとした。こ
のブランクを連続式加熱炉で350〜480℃に加熱し
、コンテナ温度480℃、ダイス温度400℃の条件で
第7図に示す工程で熱間鍛造した。
ンチ14を設け、鍛造の完了したローター素材1を図の
上方向にノックアウトするようにした。アルミニウム合
金としては、ホットトップ式の連続鋳造方法によって製
造された11重量%(以下%は全て重量%を示す)Si
、5%Cu、0、6%Mg、 0.3%Fe、 0.8
%Mn、残部が実質的にA1よりなる材料を直径5’O
mm、高さ45mmの鍛造素材即ちブランクとした。こ
のブランクを連続式加熱炉で350〜480℃に加熱し
、コンテナ温度480℃、ダイス温度400℃の条件で
第7図に示す工程で熱間鍛造した。
鍛造時の最高圧力は15Tonであった。
第7図(a)では、加熱されたブランク15が、コンテ
ナ12の中に自動挿入された後、加圧パンチ16によっ
て鍛造が開始された状態を示している。なお、コンテナ
12及びダイス本体5bは、鍛造の前に黒鉛を主成分と
する潤滑材を適量スプレーして表面に薄い潤滑剤の被膜
を設けた。
ナ12の中に自動挿入された後、加圧パンチ16によっ
て鍛造が開始された状態を示している。なお、コンテナ
12及びダイス本体5bは、鍛造の前に黒鉛を主成分と
する潤滑材を適量スプレーして表面に薄い潤滑剤の被膜
を設けた。
ブランク15の表面は、無潤滑でも良いが、ダイス本体
5b同一の潤滑被膜を設けた場合の方が焼付難(なる。
5b同一の潤滑被膜を設けた場合の方が焼付難(なる。
第7図(b)では加圧パンチ16が所定のストローク移
動を完了し、ブランク15をダイス5b中に鍛造した状
態を示している。この状態で、ブランク15はダイス5
b内において密閉状態となり、所定の寸法に仕上げられ
る。また量産による鍛造の際にはブランク15の寸法バ
ラツキを考慮した対策が必要である。例えば、油圧プレ
スを使用する場合には、最高荷重を設定し、機械的プレ
スの場合には、図示のような突き当て方法でストローク
を一定にして、ダイスの破壊の危険をできるだけ少なく
することが望ましい。
動を完了し、ブランク15をダイス5b中に鍛造した状
態を示している。この状態で、ブランク15はダイス5
b内において密閉状態となり、所定の寸法に仕上げられ
る。また量産による鍛造の際にはブランク15の寸法バ
ラツキを考慮した対策が必要である。例えば、油圧プレ
スを使用する場合には、最高荷重を設定し、機械的プレ
スの場合には、図示のような突き当て方法でストローク
を一定にして、ダイスの破壊の危険をできるだけ少なく
することが望ましい。
第7図(C)では加圧パンチ16によりブランク15を
所定形状のローター素材とした後、加圧パンチ16を所
定のストローク後退させコンテナ12から離し、次にノ
ックアウトバンチ14によって、鍛造完了したブランク
15即ちローター素材をコンテナ12より取り出す。
所定形状のローター素材とした後、加圧パンチ16を所
定のストローク後退させコンテナ12から離し、次にノ
ックアウトバンチ14によって、鍛造完了したブランク
15即ちローター素材をコンテナ12より取り出す。
以上説明したように、鍛造終了時にはダイス内にブラン
クがほぼ充満した状態となるので、曲がりやねじれ、反
りのない高い寸法精度のローター素材を製作することが
できる。更に上記方法は、熱間押出方法に比べ、−回の
鍛造毎に潤滑剤をダイスなどに塗布し、潤滑効果を発揮
させることが可能なため、コンテナやダイスとブランク
の摺動による疵やムシレの発生を抑えることができる。
クがほぼ充満した状態となるので、曲がりやねじれ、反
りのない高い寸法精度のローター素材を製作することが
できる。更に上記方法は、熱間押出方法に比べ、−回の
鍛造毎に潤滑剤をダイスなどに塗布し、潤滑効果を発揮
させることが可能なため、コンテナやダイスとブランク
の摺動による疵やムシレの発生を抑えることができる。
本発明の特徴とするバックアッププレートの効果を数量
的に明示するために、ダイスフィン部を、鍛造軸方向で
バックアップする部品としてダイプレートを有し、同一
寸法のダイスを用いたことを共通条件として、バックア
ッププレートの有無がダイスフィン部のだおれ変形量に
どのように影響するかを実際の鍛噌造により調査した。
的に明示するために、ダイスフィン部を、鍛造軸方向で
バックアップする部品としてダイプレートを有し、同一
寸法のダイスを用いたことを共通条件として、バックア
ッププレートの有無がダイスフィン部のだおれ変形量に
どのように影響するかを実際の鍛噌造により調査した。
測定結果を次表に示す。
第1表
以上よりバックアッププレートの設置によりダイスフィ
ン部のだおれ変形が少なくなる効果が明確である。
ン部のだおれ変形が少なくなる効果が明確である。
この方法で2000個を越えるブランクを鍛造し、ロー
ターの完成加工を実施したが、素材寸法不良に起因する
加工不良の発生は皆無であった。
ターの完成加工を実施したが、素材寸法不良に起因する
加工不良の発生は皆無であった。
ダイス寸法に関しても、鍛造前後での変化は見られなか
った。
った。
上記の実施例では、連続鍛造により作られたアルミニウ
ム合金のブランクを使用したが、高ケイ素を含有するア
ルミニウム合金粉末(17%5i−4%Cu−1%Mg
−5%Fe−残部At)を熱間で圧縮成形して作ったブ
ランクであってもローター素材を製造できることを確認
した。
ム合金のブランクを使用したが、高ケイ素を含有するア
ルミニウム合金粉末(17%5i−4%Cu−1%Mg
−5%Fe−残部At)を熱間で圧縮成形して作ったブ
ランクであってもローター素材を製造できることを確認
した。
何れの場合も、得られたローター素材のベーン溝底部近
傍の組織には、鍛造によって塑性流動した部分が認めら
れ強度や靭性が向上していた。
傍の組織には、鍛造によって塑性流動した部分が認めら
れ強度や靭性が向上していた。
本発明の実施例では、加圧パンチを上部に設け、ダイス
を下部に配置したが、上下を逆にしても良く、また横型
の構造としても良い。
を下部に配置したが、上下を逆にしても良く、また横型
の構造としても良い。
[発明の効果]
本発明の方法によれば、熱間押出方法と比較して良好な
潤滑効果が得られ、疵やムシレが発生しに(く、かつダ
イスフィン部のだおれ防止用のバックアッププレートの
効果により高精度のローター素材が低容量の小型設備に
より高速で製造できる。
潤滑効果が得られ、疵やムシレが発生しに(く、かつダ
イスフィン部のだおれ防止用のバックアッププレートの
効果により高精度のローター素材が低容量の小型設備に
より高速で製造できる。
また、本発明の方法によれば、従来の熱間押出方法によ
る製造により得られるローター素材に比較して、表面状
況・寸法精度に優れる為、仕上加工代を少な(設定でき
後加工の負担を軽減できる。
る製造により得られるローター素材に比較して、表面状
況・寸法精度に優れる為、仕上加工代を少な(設定でき
後加工の負担を軽減できる。
また、強度的に問題となるダイスフィン部のバックアッ
プ効果により、フィン部がローターのシャフト軸方向の
曲げ応力やせん断応力を受け、さらに、たおれ方向に作
用する曲げ応力を受けたときに、ダイスフィン部の変形
を著しく軽減でき、ダイス寿命を長(することができる
。
プ効果により、フィン部がローターのシャフト軸方向の
曲げ応力やせん断応力を受け、さらに、たおれ方向に作
用する曲げ応力を受けたときに、ダイスフィン部の変形
を著しく軽減でき、ダイス寿命を長(することができる
。
本出願人が以前に提供した方法に本発明法を適用すれば
、寸法精度や表面傷、加工歩留り、ダイス寿命などを改
善し、ベーン収納部の溝底部にかかる繰り返し応力や液
圧縮時の衝撃的な応力に耐えさせるため少なくともベー
ン収納部と溝底部近傍の組織を鍛造による塑性流動によ
って強化することに加えて、更にベーン収納部に当る金
型フィン部のだおれ変形防止機構を付加することにより
寸法精度を更に向上させることができる。
、寸法精度や表面傷、加工歩留り、ダイス寿命などを改
善し、ベーン収納部の溝底部にかかる繰り返し応力や液
圧縮時の衝撃的な応力に耐えさせるため少なくともベー
ン収納部と溝底部近傍の組織を鍛造による塑性流動によ
って強化することに加えて、更にベーン収納部に当る金
型フィン部のだおれ変形防止機構を付加することにより
寸法精度を更に向上させることができる。
更に、ローター素材述ベーン収納部の溝部近傍の組織を
組成流動させることにより強化することができた。
組成流動させることにより強化することができた。
第1図は本発明方法において使用されるダイス底部とバ
ックアッププレートの水平断面図、第2図は、本出願人
が以前に提供したバックアッププレートを持たないダイ
スの平面図、第3図は第2図の断面図、 第4図はバックアッププレートの斜視図、第5図(a)
、(b)はバックアッププレートをダイスに組み込む態
様の説明図、 第5図(C)、(d)はダイスとバックアッププレート
を一体とし、底付き金型としたときの平面図および断面
図、 第6図はダイスとコンテナの断面積の説明図、第7図(
a)〜(c)は、本発明に係る製造方法の工程を示す鍛
造装置の断面図、 第8図は自動車積載の空調用ロータリー式圧縮機のロー
ターの一例を示す斜視図、 第9図はローターの寸法を示す平面図、第10図は本出
願人が先に提案した方法の説明図である。 1・・・ローター 2・・・ベーン溝 4・・・バックアッププレート 5b・・・ダイス 12・・・コンテナ13・・・ダイ
プレート 13・・・ブランク14・・・ノックアウト
パンチ 16・・・加圧パンチ
ックアッププレートの水平断面図、第2図は、本出願人
が以前に提供したバックアッププレートを持たないダイ
スの平面図、第3図は第2図の断面図、 第4図はバックアッププレートの斜視図、第5図(a)
、(b)はバックアッププレートをダイスに組み込む態
様の説明図、 第5図(C)、(d)はダイスとバックアッププレート
を一体とし、底付き金型としたときの平面図および断面
図、 第6図はダイスとコンテナの断面積の説明図、第7図(
a)〜(c)は、本発明に係る製造方法の工程を示す鍛
造装置の断面図、 第8図は自動車積載の空調用ロータリー式圧縮機のロー
ターの一例を示す斜視図、 第9図はローターの寸法を示す平面図、第10図は本出
願人が先に提案した方法の説明図である。 1・・・ローター 2・・・ベーン溝 4・・・バックアッププレート 5b・・・ダイス 12・・・コンテナ13・・・ダイ
プレート 13・・・ブランク14・・・ノックアウト
パンチ 16・・・加圧パンチ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ベーン収納溝が円周面から内側に向かって切り込ま
れたアルミニウム合金製ローターの素材を製造するため
の該アルミニウム合金よりなるブランクをコンテナ内に
挿入し、前記ローターの素材の外周面形状を定めるとと
もに下記フィン部の付け根部を兼ねる内周面と、前記ベ
ーン収納溝の形状を定めるフィン部と、を有する底付き
ダイス内に前記ブランクを加圧パンチで押し込み、前記
底、内周面およびフィン部で定められるダイス孔部に該
ブランクを充満させるとともに、該ブランクの断面積を
前記コンテナの断面積に対して減少させるかあるいは実
質的に同じに維持し、次に、前記ダイス底部の一部とし
て先端面が機能したノックアウトパンチを前記加圧パン
チの加圧方向と反対方向に作動させて前記ブランクをコ
ンテナ外に取出すアルミニウム合金製ローター素材の製
造方法において、 前記フィン部に前記ダイス孔部の底方向に延長した延長
フィン部を一体に設け、また該延長フィン部の周面の少
なくとも一部の間に間隙を置いてまたは置かないで、該
延長フィン部を差し込む溝を有するバックアップ部を設
け、前記ブランクの加工中に前記フィン部のたおれを前
記延長フィン部と前記溝の当接により妨げることを特徴
とするアルミニウム合金製ローター素材の製造方法。 2、前記ダイスの前記底部がダイスと一体に固定された
もしくはダイスに嵌め込まれたバックアッププレートに
より構成され、このバックアッププレートを前記バック
アップ部とした請求項1記載のアルミニウム合金製ロー
ター素材の製造方法。 3、ダイスを保持するダイプレートの先端部をダイス内
に突出させて、前記延長フィン部を差し込ませ、ダイス
の底部とした請求項1記載のアルミニウム合金製ロータ
ー素材の製造方法。 4、前記内周面、フィン部と底部を一体成形した金型を
用いる請求項1記載のアルミニウム合金製ローター素材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27573189A JPH03138043A (ja) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | アルミニウム合金製ローター素材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27573189A JPH03138043A (ja) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | アルミニウム合金製ローター素材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03138043A true JPH03138043A (ja) | 1991-06-12 |
| JPH0367775B2 JPH0367775B2 (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=17559602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27573189A Granted JPH03138043A (ja) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | アルミニウム合金製ローター素材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03138043A (ja) |
-
1989
- 1989-10-23 JP JP27573189A patent/JPH03138043A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0367775B2 (ja) | 1991-10-24 |
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