JPH0710408B2 - 変断面長物の鍛造成形方法及び装置 - Google Patents
変断面長物の鍛造成形方法及び装置Info
- Publication number
- JPH0710408B2 JPH0710408B2 JP61269350A JP26935086A JPH0710408B2 JP H0710408 B2 JPH0710408 B2 JP H0710408B2 JP 61269350 A JP61269350 A JP 61269350A JP 26935086 A JP26935086 A JP 26935086A JP H0710408 B2 JPH0710408 B2 JP H0710408B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- forging
- section
- axis
- axis direction
- longitudinal direction
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K3/00—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
- B21K3/04—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
- B21J13/08—Accessories for handling work or tools
- B21J13/10—Manipulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、捩じれを有し断面形状が上下左右に非対称で
ある変断面長物を鍛造によって成形する成形方法及び装
置に関する。
ある変断面長物を鍛造によって成形する成形方法及び装
置に関する。
従来、このような複雑な形状をした長物製品の成形は、
長物製品の形状全体を形成できる総型を用いた鍛造成形
にておこなっている。従来成形法を第13図〜第16図に示
す。このうち第13〜第15図は材料の成形パターンを示
し、第16図はその装置を示している。成形方法について
説明する。第13図に基本素材、第14図に鍛造前の第1次
素材、第15図は鍛造後の形状を示している。第13図は基
本素材は鍛造成形後の体積も一定であるという考え方に
基づき、その体積をみたす形状を算出する。第14図の丸
断面の第1次素材形状は、製品が長手方向に長い長物で
あることから鍛造時に素材の材料が全て幅方向に流れる
考え方に基づいて、幅方向の断面積が最終製品と同一に
なる寸法で丸断面の径を算出している。この第14図形状
の第1次素材を第13図の基本素材から、機械加工又は鍛
造にて成形する。この成形した第1次素材1を第16図の
装置の下型2にセットし、駆動装置でスクリュー3を介
して上型4を下降させ、上型4・下型2内に第1次素材
1を挾み込んで、型に沿った第15図の製品形状に成形す
る。装置構成は、全体フレーム5の内に上型4・下型2
が摺動部6をガイドとしてセットされており、上型4は
スクリュー3を介して駆動装置7に連結され、昇降でき
る構造となっている。この従来の方法及び装置による場
合、総型を用いて鍛造加工をおこなうため、必要とされ
る加工力が非常に大きく、また一体物でつくる型の費用
が高価となり、さらに型の製作日数が多くかかる問題が
ある。
長物製品の形状全体を形成できる総型を用いた鍛造成形
にておこなっている。従来成形法を第13図〜第16図に示
す。このうち第13〜第15図は材料の成形パターンを示
し、第16図はその装置を示している。成形方法について
説明する。第13図に基本素材、第14図に鍛造前の第1次
素材、第15図は鍛造後の形状を示している。第13図は基
本素材は鍛造成形後の体積も一定であるという考え方に
基づき、その体積をみたす形状を算出する。第14図の丸
断面の第1次素材形状は、製品が長手方向に長い長物で
あることから鍛造時に素材の材料が全て幅方向に流れる
考え方に基づいて、幅方向の断面積が最終製品と同一に
なる寸法で丸断面の径を算出している。この第14図形状
の第1次素材を第13図の基本素材から、機械加工又は鍛
造にて成形する。この成形した第1次素材1を第16図の
装置の下型2にセットし、駆動装置でスクリュー3を介
して上型4を下降させ、上型4・下型2内に第1次素材
1を挾み込んで、型に沿った第15図の製品形状に成形す
る。装置構成は、全体フレーム5の内に上型4・下型2
が摺動部6をガイドとしてセットされており、上型4は
スクリュー3を介して駆動装置7に連結され、昇降でき
る構造となっている。この従来の方法及び装置による場
合、総型を用いて鍛造加工をおこなうため、必要とされ
る加工力が非常に大きく、また一体物でつくる型の費用
が高価となり、さらに型の製作日数が多くかかる問題が
ある。
また別の加工方法としては、特公昭59−11375号に記載
のように、異なる上型を順次被加工物に加えていく方法
もあるが、基本的には上型・下型の総型が必要となり、
高価となる。また加工力も最終的には長物製品の全ての
形状面積に上型が接触するため、それほど小さくはなら
ない。
のように、異なる上型を順次被加工物に加えていく方法
もあるが、基本的には上型・下型の総型が必要となり、
高価となる。また加工力も最終的には長物製品の全ての
形状面積に上型が接触するため、それほど小さくはなら
ない。
以上説明したように従来技術は、成形に要する加工力が
大きく、また型形状が複雑になるため型製作日数がかか
り、型の費用が高価になる問題があった。
大きく、また型形状が複雑になるため型製作日数がかか
り、型の費用が高価になる問題があった。
本発明の鍛造成形方法は、総型を使用せず、長物製品の
長手方向に複数に分割した各区分に対応する型を使用す
る。この区分は長手方向に充分に小さくする必要があ
り、したがって分割する数も充分に多いものとする必要
がある。型は対向する型が使用される。そして長手方向
に連続して各区分毎に鍛造をおこなう。この鍛造は長手
方向に長物製品の断面が変化する箇所においては異なる
形状の型が使用される。長物製品の材料のもとになる素
材の両端の拘束は、鍛造に伴って生ずる曲がりを吸収し
たり各断面毎に決められた捩り角をそのつど与えていく
ために重要である。まず、長手方向をx軸方向とし鍛造
加工方向をy軸方向としx軸方向及びy軸方向と直角方
向をz軸方向として説明する。一端側の拘束は、y軸方
向,z軸方向,x軸回りに拘束をおこなう。他端側の拘束
は、y軸方向,z軸方向に拘束をおこなう。前記一端側の
拘束のうち、x軸回りの拘束は、鍛造をおこなう区分に
おける決められた捩り角をあらかじめ与えるためにおこ
なう。この捩り角は各断面毎に要求される捩り角を満足
するように決められ、前記一端側に対する捩れ角として
与えられることになる。
長手方向に複数に分割した各区分に対応する型を使用す
る。この区分は長手方向に充分に小さくする必要があ
り、したがって分割する数も充分に多いものとする必要
がある。型は対向する型が使用される。そして長手方向
に連続して各区分毎に鍛造をおこなう。この鍛造は長手
方向に長物製品の断面が変化する箇所においては異なる
形状の型が使用される。長物製品の材料のもとになる素
材の両端の拘束は、鍛造に伴って生ずる曲がりを吸収し
たり各断面毎に決められた捩り角をそのつど与えていく
ために重要である。まず、長手方向をx軸方向とし鍛造
加工方向をy軸方向としx軸方向及びy軸方向と直角方
向をz軸方向として説明する。一端側の拘束は、y軸方
向,z軸方向,x軸回りに拘束をおこなう。他端側の拘束
は、y軸方向,z軸方向に拘束をおこなう。前記一端側の
拘束のうち、x軸回りの拘束は、鍛造をおこなう区分に
おける決められた捩り角をあらかじめ与えるためにおこ
なう。この捩り角は各断面毎に要求される捩り角を満足
するように決められ、前記一端側に対する捩れ角として
与えられることになる。
本発明の鍛造成形装置は、前記鍛造成形方法の実施に使
用する装置である。すなわち長物製品の長手方向に複数
に分割した各区分に対応する型形状を有した対向する型
は、上型及び下型から成る。該型を有する鍛造装置は長
手方向に移動できる構成となっており、したがって長手
方向に連続して各区分毎に鍛造をおこなうことができ
る。長物製品の素材の両端の拘束は、2台のマニピュレ
ータによりおこなわれる。このマニピュレータは長物製
品の端部をクランプするためのクランプアームを有す
る。二つのクランプアームのうち、一方は、前記長手方
向軸回りすなわちx軸回りの任意の回転角で固定できる
構造と成っている。他方のクランプアームは、長手方向
軸回りすなわちx軸回りに自由に回転可能な構造を有し
ている。
用する装置である。すなわち長物製品の長手方向に複数
に分割した各区分に対応する型形状を有した対向する型
は、上型及び下型から成る。該型を有する鍛造装置は長
手方向に移動できる構成となっており、したがって長手
方向に連続して各区分毎に鍛造をおこなうことができ
る。長物製品の素材の両端の拘束は、2台のマニピュレ
ータによりおこなわれる。このマニピュレータは長物製
品の端部をクランプするためのクランプアームを有す
る。二つのクランプアームのうち、一方は、前記長手方
向軸回りすなわちx軸回りの任意の回転角で固定できる
構造と成っている。他方のクランプアームは、長手方向
軸回りすなわちx軸回りに自由に回転可能な構造を有し
ている。
長手製品の長手方向に複数に区分した各区分に対応する
型形状を有した対向する型(以下区分型という)を使用
し、長手方向に連続して各区分毎に鍛造をおこなうこと
により、従来のような総型を必要としない。そしてこの
ような区分型による鍛造をおこなうと、上下左右に非対
称となっている断面形状を有する長物製品は鍛造のたび
に上下(y軸方向)あるいは左右(z軸方向)に曲がり
を生じてしまう。また長物製品全体に決められた捩りを
必要とする場合には、区分型のみでうまく加工すること
はできない。以上の曲がり及び捩りについての問題は長
物製品の両端の拘束を工夫することにより解決してい
る。すなわち、上下及び左右の曲がりについては両端に
おいてy軸方向及びz軸方向を拘束することにより曲が
りを強制的に防止している。なおx軸方向は、材料の流
れが生じるために拘束はしていない。またy軸回りz軸
回りについても両端において拘束する。x軸回りについ
ては一端側は、該一端に対する捩れ角をあらかじめ与え
ておき、この与えた状態で鍛造をおこなう。これによ
り、いわゆる塑性関節という現象によって、鍛造をおこ
なう区分にのみ該捩れ角が与えられることになる。すな
わち、鍛造がおこなわれる瞬間にはその区分においては
材料は降伏状態になっており捩れに対しても弾性を失っ
ているからである。なお、鍛造加工の方向は常に一定の
方向、例えば上下方向にのみおこなわれる。他端側のx
軸回りの拘束はおこなわず鍛造の際に素材が自由に回動
できる。
型形状を有した対向する型(以下区分型という)を使用
し、長手方向に連続して各区分毎に鍛造をおこなうこと
により、従来のような総型を必要としない。そしてこの
ような区分型による鍛造をおこなうと、上下左右に非対
称となっている断面形状を有する長物製品は鍛造のたび
に上下(y軸方向)あるいは左右(z軸方向)に曲がり
を生じてしまう。また長物製品全体に決められた捩りを
必要とする場合には、区分型のみでうまく加工すること
はできない。以上の曲がり及び捩りについての問題は長
物製品の両端の拘束を工夫することにより解決してい
る。すなわち、上下及び左右の曲がりについては両端に
おいてy軸方向及びz軸方向を拘束することにより曲が
りを強制的に防止している。なおx軸方向は、材料の流
れが生じるために拘束はしていない。またy軸回りz軸
回りについても両端において拘束する。x軸回りについ
ては一端側は、該一端に対する捩れ角をあらかじめ与え
ておき、この与えた状態で鍛造をおこなう。これによ
り、いわゆる塑性関節という現象によって、鍛造をおこ
なう区分にのみ該捩れ角が与えられることになる。すな
わち、鍛造がおこなわれる瞬間にはその区分においては
材料は降伏状態になっており捩れに対しても弾性を失っ
ているからである。なお、鍛造加工の方向は常に一定の
方向、例えば上下方向にのみおこなわれる。他端側のx
軸回りの拘束はおこなわず鍛造の際に素材が自由に回動
できる。
以下、本発明の一実施例を第1図〜第12図により説明す
る。第2図〜第6図は素材から製品への形状の変化をあ
らわす。第5図に本発明で製作する最終製品の形状を示
している。該断面形状は非対称をしており、また長手方
向に例えばB断面ではθ1゜,C断面ではθ2゜というよ
うに根部Nに対して捩れ形状を有している。
る。第2図〜第6図は素材から製品への形状の変化をあ
らわす。第5図に本発明で製作する最終製品の形状を示
している。該断面形状は非対称をしており、また長手方
向に例えばB断面ではθ1゜,C断面ではθ2゜というよ
うに根部Nに対して捩れ形状を有している。
成形方法として、まず第5図の最終製品形状から全体の
体積を算出し、第2図の形状の丸材(直径D,長しL1)で
体積が同一となるように基本素材を切断する。なお、こ
の際、基本素材は丸形状でも角形状でもよい。本実施例
における素材は、径160mm、長さ1.5m〜2mのものを用い
た。
体積を算出し、第2図の形状の丸材(直径D,長しL1)で
体積が同一となるように基本素材を切断する。なお、こ
の際、基本素材は丸形状でも角形状でもよい。本実施例
における素材は、径160mm、長さ1.5m〜2mのものを用い
た。
この基本素材を第3図に示す第1次素材に成形する。成
形は、接触する部分がフラットな上型,下型を用い、長
手方向には充分幅のせまい型として、上型,下型にて基
本素材をはさんで成形する。該第1次素材は第5図最終
製品の断面における幅W0,B0と同一寸法の幅を有し、最
終製品の断面における高さの寸法を包含する高さh0を有
し、W0×h0の矩形断面となる(図中A0,C0断面参照)。
この矩形断面から製品の断面積を差引いた量(斜線部)
が、鍛造成形の際に全て長手方向に流動する。また体積
一定の原理により長さL2を決定する。この第1次素材の
幅寸法及び厚み寸法が、長手方向にW0→B0,h0→S0に変
化する場合は、目安として、これを直線的に結んで成形
する。
形は、接触する部分がフラットな上型,下型を用い、長
手方向には充分幅のせまい型として、上型,下型にて基
本素材をはさんで成形する。該第1次素材は第5図最終
製品の断面における幅W0,B0と同一寸法の幅を有し、最
終製品の断面における高さの寸法を包含する高さh0を有
し、W0×h0の矩形断面となる(図中A0,C0断面参照)。
この矩形断面から製品の断面積を差引いた量(斜線部)
が、鍛造成形の際に全て長手方向に流動する。また体積
一定の原理により長さL2を決定する。この第1次素材の
幅寸法及び厚み寸法が、長手方向にW0→B0,h0→S0に変
化する場合は、目安として、これを直線的に結んで成形
する。
次に第4図で示す第2次素材を成形する。この成形は、
製品の長手方向に複数の分割した各区分に対応する型形
状を有する型(区分型という)による。この区分型は上
型と下型から成り長手方向寸法は充分小さい長さの型と
する。この区分型を用いて第1次素材を間に挾み込んで
成形をおこなう。ある断面位置の成形が完了したら長手
方向の位置を変えて連続して各区分毎に順次成形してい
く。長手方向で極端に断面が変化する場合は、型を交換
することにより対応する。この場合も型は先に述べたよ
うに十分小さい長さの区分型で対応するので、総型を用
いる場合のような問題は解消される。それ以外、つまり
長手方向での断面形状の変化が極端でなく厚みのみが変
化している場合は、同一の型を使用し上型・下型のスト
ローク位置をコントロールして成形をおこなうことがで
きる。この際製品の断面形状が非対称であるため上下方
向(y軸方向)、左右方向(z軸方向)に曲がりを生じ
るが、これを型自体の拘束及び第2次素材の両端のy軸
方向,z軸方向の拘束によって防止する。
製品の長手方向に複数の分割した各区分に対応する型形
状を有する型(区分型という)による。この区分型は上
型と下型から成り長手方向寸法は充分小さい長さの型と
する。この区分型を用いて第1次素材を間に挾み込んで
成形をおこなう。ある断面位置の成形が完了したら長手
方向の位置を変えて連続して各区分毎に順次成形してい
く。長手方向で極端に断面が変化する場合は、型を交換
することにより対応する。この場合も型は先に述べたよ
うに十分小さい長さの区分型で対応するので、総型を用
いる場合のような問題は解消される。それ以外、つまり
長手方向での断面形状の変化が極端でなく厚みのみが変
化している場合は、同一の型を使用し上型・下型のスト
ローク位置をコントロールして成形をおこなうことがで
きる。この際製品の断面形状が非対称であるため上下方
向(y軸方向)、左右方向(z軸方向)に曲がりを生じ
るが、これを型自体の拘束及び第2次素材の両端のy軸
方向,z軸方向の拘束によって防止する。
次に第5図の最終製品を成形するが、あらかじめ第4図
では最終成形寸法に対し、1〜2mmの仕上代を残した形
としておく。第5図の成形においては、根部Nを基準と
して考え、例えば長手方向B断面にて、捩り角θ1を必
要とする場合、第2次素材全体をθ1に回転させ、この
状態で加工部B2断面の位置に上型と下型とが根部Nに対
して0゜の回転位置になるようセットし、鍛造成形す
る。このとき第2次素材は仕上代の分(h1−h0,S1−
S0)だけ鍛造加工を受け材料は降伏状態となる。そし
て、この降伏状態において前記捩り角θ1であらわされ
る捩りを受けるので小さな捩り力により捩りが形成され
る。このとき降伏状態になっていない他の区分には捩り
は形成されず、必要とされるその断面における捩り角を
正確に形成することができる。なお、上下方向の加工応
力が捩り方向(x軸回り)の動きに対しても降伏状態を
作ってしまうことについては、ミーゼスの降伏条件の式
によって簡単に説明できる。まず鍛造のおこなわれる区
分における材料の微小立方体を取り出して第6図のよう
に応力をあらわす。このとき材料の降伏の条件は以下の
式によってあらわされる。
では最終成形寸法に対し、1〜2mmの仕上代を残した形
としておく。第5図の成形においては、根部Nを基準と
して考え、例えば長手方向B断面にて、捩り角θ1を必
要とする場合、第2次素材全体をθ1に回転させ、この
状態で加工部B2断面の位置に上型と下型とが根部Nに対
して0゜の回転位置になるようセットし、鍛造成形す
る。このとき第2次素材は仕上代の分(h1−h0,S1−
S0)だけ鍛造加工を受け材料は降伏状態となる。そし
て、この降伏状態において前記捩り角θ1であらわされ
る捩りを受けるので小さな捩り力により捩りが形成され
る。このとき降伏状態になっていない他の区分には捩り
は形成されず、必要とされるその断面における捩り角を
正確に形成することができる。なお、上下方向の加工応
力が捩り方向(x軸回り)の動きに対しても降伏状態を
作ってしまうことについては、ミーゼスの降伏条件の式
によって簡単に説明できる。まず鍛造のおこなわれる区
分における材料の微小立方体を取り出して第6図のよう
に応力をあらわす。このとき材料の降伏の条件は以下の
式によってあらわされる。
(σx−σy)2+(σy−σz)2+(σz−σx)
2 +6(τyz2+τzx2+τxy2)=2Y2 ここでYは引張降伏応力である。
2 +6(τyz2+τzx2+τxy2)=2Y2 ここでYは引張降伏応力である。
この式からわかるように、上下方向の鍛造による加工
力、すなわち応力σyが充分に大きくなれば捩り力に関
係するτxy,τxzは小さくても材料の降伏状態が得られ
る。このような鍛造のおこなわれている区分において材
料が捩り等の加工力に抵抗を失ってしまう状態は塑性関
節とよばれている。例えば圧延の状態を考えてみると、
圧延ロール直下の、材料が圧延されている部分はロール
により加工力が加えられている部分であり、この部分は
他の部分に比べ材料強度が低下している。一般的には圧
下率によって異なるが、1/10以上小さくなっている。圧
延加工においてはこの部分が塑性関節と表現される。加
工力を加える以外に、局部的に加熱することによっても
塑性関節を形成することができる。
力、すなわち応力σyが充分に大きくなれば捩り力に関
係するτxy,τxzは小さくても材料の降伏状態が得られ
る。このような鍛造のおこなわれている区分において材
料が捩り等の加工力に抵抗を失ってしまう状態は塑性関
節とよばれている。例えば圧延の状態を考えてみると、
圧延ロール直下の、材料が圧延されている部分はロール
により加工力が加えられている部分であり、この部分は
他の部分に比べ材料強度が低下している。一般的には圧
下率によって異なるが、1/10以上小さくなっている。圧
延加工においてはこの部分が塑性関節と表現される。加
工力を加える以外に、局部的に加熱することによっても
塑性関節を形成することができる。
この区分型による鍛造加工を長手位置に連続しておこな
うことにより、製品全体に正確な捩り形状を与える。こ
の際、鍛造の成される仕上代の量は小さいが、断面が非
対称のため、第4図の場合と同様に曲がりを生じる。よ
って第2次素材を拘束し曲がりを防止すると同時にx軸
回りの回転は自由にして上型,下型で成形時に第2次素
材の先端が回転できる方式とする。
うことにより、製品全体に正確な捩り形状を与える。こ
の際、鍛造の成される仕上代の量は小さいが、断面が非
対称のため、第4図の場合と同様に曲がりを生じる。よ
って第2次素材を拘束し曲がりを防止すると同時にx軸
回りの回転は自由にして上型,下型で成形時に第2次素
材の先端が回転できる方式とする。
次に本加工方法を実施するための装置の一例を説明す
る。第1図は全体図を示しているが、装置構成は、左・
右に素材11をハンドリングするマニピュレータ12、その
間に素材11を成形する鍛造装置13を設けている。マニピ
ュレータ12は左・右略同一のものであり、第7図及び第
8図に詳細を示す。マニピュレータ12は、x軸方向,y軸
方向,x軸回りに動けるクランプアーム14を有している。
る。第1図は全体図を示しているが、装置構成は、左・
右に素材11をハンドリングするマニピュレータ12、その
間に素材11を成形する鍛造装置13を設けている。マニピ
ュレータ12は左・右略同一のものであり、第7図及び第
8図に詳細を示す。マニピュレータ12は、x軸方向,y軸
方向,x軸回りに動けるクランプアーム14を有している。
まず素材をクランプするクランプアーム14の構造は、ク
ランプ当接部15がピン16を介してクランプアーム14に連
絡され、クランプアーム14はピン17を介して、クランプ
軸18に連絡されクランプ軸18は、クランプシリンダ19に
連絡されている。またクランプアーム14は、ピン20によ
り位置を決められており、ピン20は面板21に固定されて
いる。面板21はクッション材22を間に挾んでフレーム23
に支持されている。クランプ軸18はブッシュ24をガイド
としてx軸方向に移動でき、キー25を介して回転力も素
材に伝えられる構成となっている。
ランプ当接部15がピン16を介してクランプアーム14に連
絡され、クランプアーム14はピン17を介して、クランプ
軸18に連絡されクランプ軸18は、クランプシリンダ19に
連絡されている。またクランプアーム14は、ピン20によ
り位置を決められており、ピン20は面板21に固定されて
いる。面板21はクッション材22を間に挾んでフレーム23
に支持されている。クランプ軸18はブッシュ24をガイド
としてx軸方向に移動でき、キー25を介して回転力も素
材に伝えられる構成となっている。
x軸回りの回動は、クランプ軸18及び回転軸26全体を回
転させるものであり、回動用モータ27により、ギア28,2
8′を介しておこなう。いずれのマニピュレータにおい
ても、回動用モータ27は、電源を入れ回転角度を入力す
るとその回転角度まで回転してその位置を保持し、電源
をオフにすると回転軸つまりはクランプ軸18が自由に回
転するように構成されている。回転軸26の回転がブッシ
ュ24を介してクランプ軸18,面板21に伝えられ、クラン
プアーム14を回転させる。また回転軸26はベアリング30
を介して、フレーム31に保持されている。
転させるものであり、回動用モータ27により、ギア28,2
8′を介しておこなう。いずれのマニピュレータにおい
ても、回動用モータ27は、電源を入れ回転角度を入力す
るとその回転角度まで回転してその位置を保持し、電源
をオフにすると回転軸つまりはクランプ軸18が自由に回
転するように構成されている。回転軸26の回転がブッシ
ュ24を介してクランプ軸18,面板21に伝えられ、クラン
プアーム14を回転させる。また回転軸26はベアリング30
を介して、フレーム31に保持されている。
y軸方向の移動は、クランプ軸18及び回転軸26,フレー
ム31全体を移動させる。移動モータ32により移動軸33を
介してフレーム31を摺動面34をガイドにしてy軸方向に
移動させる。
ム31全体を移動させる。移動モータ32により移動軸33を
介してフレーム31を摺動面34をガイドにしてy軸方向に
移動させる。
またz軸方向の移動は、マニピュレータ全体を移動させ
る方式をとっており、駆動モータ35により駆動軸36を介
してサドル37を移動させる。サドル37には摺動面が取付
けてあり台座38上を移動する。
る方式をとっており、駆動モータ35により駆動軸36を介
してサドル37を移動させる。サドル37には摺動面が取付
けてあり台座38上を移動する。
x軸方向の移動はマニピュレータ全体を移動させるもの
であり、駆動用シリンダ39により摺動面をガイドとして
駆動軸40を介して台座38を駆動させることによりおこな
う。以上の機能を有するマニピュレータが対向して設置
してある。
であり、駆動用シリンダ39により摺動面をガイドとして
駆動軸40を介して台座38を駆動させることによりおこな
う。以上の機能を有するマニピュレータが対向して設置
してある。
クランプ位置における素材のy軸回りの回転は、クラン
プアーム14、ピン20、面板21、クッション材(以下ダン
パという)22を介してフレーム23に伝わり、該フレーム
23でこの回転が止められる。クランプ位置における素材
のz軸方向の回転も同様にフレーム23で止められる。一
般に鍛造に用いられているマニピュレータにおいては、
この場合のy軸、z軸回りのクランプ位置における素材
の回転を自由に回転できるようにしたものはないが、積
極的に回転を拘束する機能を備えたものもない。
プアーム14、ピン20、面板21、クッション材(以下ダン
パという)22を介してフレーム23に伝わり、該フレーム
23でこの回転が止められる。クランプ位置における素材
のz軸方向の回転も同様にフレーム23で止められる。一
般に鍛造に用いられているマニピュレータにおいては、
この場合のy軸、z軸回りのクランプ位置における素材
の回転を自由に回転できるようにしたものはないが、積
極的に回転を拘束する機能を備えたものもない。
次に鍛造機の構成を第9図において説明する。全体フレ
ーム50の内部に、上型駆動シリンダ51と下型駆動シリン
ダ52がフランジ53,54を介して取り付けてあり、それら
の先端部にそれぞれ上型55,下型56が取り付けられてい
る。型の大きさは、上型55,下型56とも長さ(z軸方
向)200mm,幅(x軸方向)15mm、材質はJISG4404 SKD6
1のものを用いた。また、型はそれぞれ摺動板57をガイ
ドとして上下移動できる構造となっている。さらに、全
体フレーム50の側面に、上型及び下型の近傍において左
右方向(z軸方向)に別々に移動できるガイド部材58
が、駆動シリンダ59の先端に設置してある。このガイド
部材58は、第1図に示されているように、上型55,下型5
6とはx軸方向にずれた位置に配置されている。
ーム50の内部に、上型駆動シリンダ51と下型駆動シリン
ダ52がフランジ53,54を介して取り付けてあり、それら
の先端部にそれぞれ上型55,下型56が取り付けられてい
る。型の大きさは、上型55,下型56とも長さ(z軸方
向)200mm,幅(x軸方向)15mm、材質はJISG4404 SKD6
1のものを用いた。また、型はそれぞれ摺動板57をガイ
ドとして上下移動できる構造となっている。さらに、全
体フレーム50の側面に、上型及び下型の近傍において左
右方向(z軸方向)に別々に移動できるガイド部材58
が、駆動シリンダ59の先端に設置してある。このガイド
部材58は、第1図に示されているように、上型55,下型5
6とはx軸方向にずれた位置に配置されている。
素材のz軸方向の拘束は、このガイド部材58と、2個の
マニピュレータで行われる。
マニピュレータで行われる。
動作を第10図〜第12図において説明すると、まず基本素
材(第2図)を左右のマニピュレータにセットし、クラ
ンプシリンダ19にてクランプアーム14にてクランプをお
こなう。この際、基本素材の端面をストッパ18′に接触
させて位置決めをおこなう。この状態で第10図に示すよ
うな、当り面がフラットな型を上・下に用いて、丸形状
から所定の矩形形状に成形する。これにより同一の成形
装置が前加工にも使用できる。この際、上・下2方向か
らの成形のため、基本素材を90゜回転させて矩形の成形
をおこなう。また断面がテーパ状になる場合は、駆動シ
リンダ32等が任意の位置をコントロールすることが可能
な機能となっているので、この上型・下型の位置決め連
絡しておこなうことにより、テーパ形状を成形する。ま
た、材料は鍛造で成形された場合、体積一定の原理か
ら、拘束されていない方向(例えば型で上下方向から押
された場合は拘束されていない幅及び長手方向)へ逃げ
る。このことが材料が流動すると表現され、例えば長手
方向への材料の流動は、材料の長さを長くする。本実施
例においては、素材の長手方向端部がストッパー18′で
拘束されているため、鍛造に伴う長手方向の材料の流動
はストッパー18′に対して材料端部を押し付ける衝撃力
として作用する。この衝撃力はストッパー18′を経てク
ランプ軸18に伝わり、さらに、ピン17、クランプアーム
14、ピン20を介して面板21に伝わる。面板21に伝わった
前記衝撃力は、ダンパ22で緩和されてフレーム23で受け
止められる。すなわち、駆動シリンダ39とストッパー1
8′の間にダンパ22が介在しており、このダンパ22は材
料流動による素材端部のx軸方向移動が生じた場合、そ
の移動を吸収するように動作し、該移動を拘束しないよ
うになっているのである。
材(第2図)を左右のマニピュレータにセットし、クラ
ンプシリンダ19にてクランプアーム14にてクランプをお
こなう。この際、基本素材の端面をストッパ18′に接触
させて位置決めをおこなう。この状態で第10図に示すよ
うな、当り面がフラットな型を上・下に用いて、丸形状
から所定の矩形形状に成形する。これにより同一の成形
装置が前加工にも使用できる。この際、上・下2方向か
らの成形のため、基本素材を90゜回転させて矩形の成形
をおこなう。また断面がテーパ状になる場合は、駆動シ
リンダ32等が任意の位置をコントロールすることが可能
な機能となっているので、この上型・下型の位置決め連
絡しておこなうことにより、テーパ形状を成形する。ま
た、材料は鍛造で成形された場合、体積一定の原理か
ら、拘束されていない方向(例えば型で上下方向から押
された場合は拘束されていない幅及び長手方向)へ逃げ
る。このことが材料が流動すると表現され、例えば長手
方向への材料の流動は、材料の長さを長くする。本実施
例においては、素材の長手方向端部がストッパー18′で
拘束されているため、鍛造に伴う長手方向の材料の流動
はストッパー18′に対して材料端部を押し付ける衝撃力
として作用する。この衝撃力はストッパー18′を経てク
ランプ軸18に伝わり、さらに、ピン17、クランプアーム
14、ピン20を介して面板21に伝わる。面板21に伝わった
前記衝撃力は、ダンパ22で緩和されてフレーム23で受け
止められる。すなわち、駆動シリンダ39とストッパー1
8′の間にダンパ22が介在しており、このダンパ22は材
料流動による素材端部のx軸方向移動が生じた場合、そ
の移動を吸収するように動作し、該移動を拘束しないよ
うになっているのである。
ダンパ22による材料の流動の吸収量は、実施例において
は、約15mmとした。鍛造による材料の流動は、型のx軸
方向両側に向かって起こる。鍛造時、第1図のマニピュ
レータ12のうち、例えば左側のマニピュレータ12はx軸
方向に動かないように固定され、他方のマニピュレータ
12はx軸方向に自由に移動できるようにしてある。した
がって、材料の他方のマニピュレータ側への流動は拘束
されることなく、該他方のマニピュレータのx軸方向
(鍛造装置から遠ざかる方向)への移動で吸収される。
固定側マニピュレータ側への材料の流動は、ダンパ22の
圧縮によって吸収されるが、鍛造装置13において、一旦
材料に押しつけられた型が上下に引き離されると、素材
11はダンパ22の反発力で前記他方のマニピュレータ側に
戻され、ダンパ22は当初の位置、形状に復帰する。プレ
ス動作の度にこのダンパの動作が繰り返される。
は、約15mmとした。鍛造による材料の流動は、型のx軸
方向両側に向かって起こる。鍛造時、第1図のマニピュ
レータ12のうち、例えば左側のマニピュレータ12はx軸
方向に動かないように固定され、他方のマニピュレータ
12はx軸方向に自由に移動できるようにしてある。した
がって、材料の他方のマニピュレータ側への流動は拘束
されることなく、該他方のマニピュレータのx軸方向
(鍛造装置から遠ざかる方向)への移動で吸収される。
固定側マニピュレータ側への材料の流動は、ダンパ22の
圧縮によって吸収されるが、鍛造装置13において、一旦
材料に押しつけられた型が上下に引き離されると、素材
11はダンパ22の反発力で前記他方のマニピュレータ側に
戻され、ダンパ22は当初の位置、形状に復帰する。プレ
ス動作の度にこのダンパの動作が繰り返される。
鍛造では、一度のプレスで所定の形状に成形するのでな
く、同一個所に対して何回もプレス動作が繰り返されて
所定の形状に成形される。このため、第3図に示される
ように成形後の材料断面積が成形前の素材断面積に比べ
て小さい場合でも、成形により流動する材料が一回のプ
レス動作で流動するのでなく、複数回のプレス動作に分
割されて流動する。つまり、ダンパのx軸方向の伸び吸
収量は、一回のプレス動作による材料伸び量の1/2を吸
収できるものであれば充分であり、鍛造の度合いが大き
くても、ダンパのx軸方向の伸び吸収量をそれに合わせ
る必要が必ずしもない。
く、同一個所に対して何回もプレス動作が繰り返されて
所定の形状に成形される。このため、第3図に示される
ように成形後の材料断面積が成形前の素材断面積に比べ
て小さい場合でも、成形により流動する材料が一回のプ
レス動作で流動するのでなく、複数回のプレス動作に分
割されて流動する。つまり、ダンパのx軸方向の伸び吸
収量は、一回のプレス動作による材料伸び量の1/2を吸
収できるものであれば充分であり、鍛造の度合いが大き
くても、ダンパのx軸方向の伸び吸収量をそれに合わせ
る必要が必ずしもない。
また、材料は鍛造で成形された場合、一般的に、体積一
定の原理から、拘束されていない方向(例えば型で上下
方向から押された場合は拘束されていない幅方向及び長
手方向)へ逃げるが、本願発明のごとく、長手方向の長
さが短い型を用いる場合には、先に述べたように、成形
時に材料はほとんど長手方向に流動する。したがって、
後に述べる第9,11,12図に示されるような上型、下型に
よる鍛造での成形が可能となる。
定の原理から、拘束されていない方向(例えば型で上下
方向から押された場合は拘束されていない幅方向及び長
手方向)へ逃げるが、本願発明のごとく、長手方向の長
さが短い型を用いる場合には、先に述べたように、成形
時に材料はほとんど長手方向に流動する。したがって、
後に述べる第9,11,12図に示されるような上型、下型に
よる鍛造での成形が可能となる。
この方式で素材を長手方向に位置変化させ、鍛造位置を
変えて成形を順次おこなっていくことにより、第1次素
材(第3図)を成形する。マニピュレータによりクラン
プされている部分を成形するときは、第1図において例
えば左側のマニピュレータのクランプアーム14をアンク
ランプの状態にし、さらにクランプしている側(右側)
のマニピュレータ12を素材をクランプしたまま長手方向
(図上右側)に移動させ、素材の成形する部分(それま
でクランプされていた部分)を型55、56の位置にセット
する。この状態でクランプされていた部分が成形され
る。
変えて成形を順次おこなっていくことにより、第1次素
材(第3図)を成形する。マニピュレータによりクラン
プされている部分を成形するときは、第1図において例
えば左側のマニピュレータのクランプアーム14をアンク
ランプの状態にし、さらにクランプしている側(右側)
のマニピュレータ12を素材をクランプしたまま長手方向
(図上右側)に移動させ、素材の成形する部分(それま
でクランプされていた部分)を型55、56の位置にセット
する。この状態でクランプされていた部分が成形され
る。
次に、第1次素材から、第2次素材(第4図)を製作す
る。その際、各区分における製品断面形状に合わせた形
状を有する型によって成形をおこなう。この場合、基本
的な加工方法は、前述の第1次素材の成形と同じである
が、相違点は第12図に示すように成形する断面が非対称
断面成形であることである。これによって生ずる曲がり
を防止するため第9図に示すように、第1次素材の先端
側の幅方向(z軸方向)をガイド部材58,58で位置決め
及び拘束をおこなう。このガイド58及び素材の両端に設
けたマニピュレータにより変形を拘束し、ストレートに
製作する。ただし、この場合の成形は最終製品形状に対
して1〜2mmの仕上代を残して成形する。
る。その際、各区分における製品断面形状に合わせた形
状を有する型によって成形をおこなう。この場合、基本
的な加工方法は、前述の第1次素材の成形と同じである
が、相違点は第12図に示すように成形する断面が非対称
断面成形であることである。これによって生ずる曲がり
を防止するため第9図に示すように、第1次素材の先端
側の幅方向(z軸方向)をガイド部材58,58で位置決め
及び拘束をおこなう。このガイド58及び素材の両端に設
けたマニピュレータにより変形を拘束し、ストレートに
製作する。ただし、この場合の成形は最終製品形状に対
して1〜2mmの仕上代を残して成形する。
次に最終製品(第5図)を成形する加工について説明す
る。この場合、根部Nを基準とし、長手方向の任意位
置、例えばB断面でθ1゜の捩りを必要とする場合、根
部Nを回動用モータ27にて、ギア28,28′を介してθ1
゜回転させる。この状態のマニピュレータの状態を第8
図に示す。またこのときの鍛造前の鍛造区分(第2次素
材断面形状)を第11図に示す。第2次素材がθ1゜回転
した状態で、鍛造部の上型55・下型56は0゜の状態(水
平状態)にセットしてあり、この状態で鍛造成形され
る。成形状態を第12図に示す。この部分では0゜状態で
あり、これにより、基準位置との間でθ1゜捩れ成形を
おこなう。鍛造動作によってこの部分は降伏状態になっ
ているため、容易に捩り成形がされる。
る。この場合、根部Nを基準とし、長手方向の任意位
置、例えばB断面でθ1゜の捩りを必要とする場合、根
部Nを回動用モータ27にて、ギア28,28′を介してθ1
゜回転させる。この状態のマニピュレータの状態を第8
図に示す。またこのときの鍛造前の鍛造区分(第2次素
材断面形状)を第11図に示す。第2次素材がθ1゜回転
した状態で、鍛造部の上型55・下型56は0゜の状態(水
平状態)にセットしてあり、この状態で鍛造成形され
る。成形状態を第12図に示す。この部分では0゜状態で
あり、これにより、基準位置との間でθ1゜捩れ成形を
おこなう。鍛造動作によってこの部分は降伏状態になっ
ているため、容易に捩り成形がされる。
ここでマニピュレータのy軸方向、z軸方向及びx軸回
りの動きは、鍛造位置に対して、素材の位置を変えた
り、捩り中心軸を移動させるのに用いる。本実施例によ
れば、同一装置によって任意に変化する断面と任意の捩
り形状を有する長物製品の成形をおこなうことができる
効果がある。
りの動きは、鍛造位置に対して、素材の位置を変えた
り、捩り中心軸を移動させるのに用いる。本実施例によ
れば、同一装置によって任意に変化する断面と任意の捩
り形状を有する長物製品の成形をおこなうことができる
効果がある。
本発明によれば、長手方向に複数に分割した型(区分
型)を使用でき鍛造加工の加工力を充分小さくでき、鍛
造装置の設備費を低減できる。また区分型を用いるため
型形状を簡単化でき、このため型製作工数及び型の費用
も低減できる。また型形状については、総型の場合、捩
れ形状のみが変った場合でも、型を再製しなければなら
ない。本発明では、マニピュレータの回転角にて捩りを
制御できるので型は同一で可能となる。また総型では、
捩れ形状を有する場合加工力の分布が不均一となり型寿
命が極端に短くなるが、本発明では区分型が加工力を均
一に受けるので、型寿命が長い。また、本発明では、基
本素材から最終製品まで同一装置にておこなえる効果が
あり、作業性が向上する効果がある。
型)を使用でき鍛造加工の加工力を充分小さくでき、鍛
造装置の設備費を低減できる。また区分型を用いるため
型形状を簡単化でき、このため型製作工数及び型の費用
も低減できる。また型形状については、総型の場合、捩
れ形状のみが変った場合でも、型を再製しなければなら
ない。本発明では、マニピュレータの回転角にて捩りを
制御できるので型は同一で可能となる。また総型では、
捩れ形状を有する場合加工力の分布が不均一となり型寿
命が極端に短くなるが、本発明では区分型が加工力を均
一に受けるので、型寿命が長い。また、本発明では、基
本素材から最終製品まで同一装置にておこなえる効果が
あり、作業性が向上する効果がある。
第1図は第2図〜第5図に示す実施例を実施するに際し
使用する成形装置の全体正面図、第2図〜第5図は本発
明の一実施例を示すものであり素材から製品へ形状が変
化していく様子を示す図、第6図は鍛造加工を受ける材
料中の微小立方体に働く応力を示す図、第7図は第6図
のマニピュレータの拡大正面図、第8図は第7図の側面
図、第9図は第6図の鍛造装置の側面図、第10図〜第12
図は第9図の鍛造装置によって素材の断面が変化してい
く様子をあらわす図、第13図〜第15図は従来の方法によ
って素材の形状が変化する状態をあらわす図、第16図は
従来の成形装置をあらわす図である。 11……素材、12……マニピュレータ、13……鍛造装置、
14……クランプアーム、55……上型、56……下型、58…
…ガイド部材。
使用する成形装置の全体正面図、第2図〜第5図は本発
明の一実施例を示すものであり素材から製品へ形状が変
化していく様子を示す図、第6図は鍛造加工を受ける材
料中の微小立方体に働く応力を示す図、第7図は第6図
のマニピュレータの拡大正面図、第8図は第7図の側面
図、第9図は第6図の鍛造装置の側面図、第10図〜第12
図は第9図の鍛造装置によって素材の断面が変化してい
く様子をあらわす図、第13図〜第15図は従来の方法によ
って素材の形状が変化する状態をあらわす図、第16図は
従来の成形装置をあらわす図である。 11……素材、12……マニピュレータ、13……鍛造装置、
14……クランプアーム、55……上型、56……下型、58…
…ガイド部材。
Claims (4)
- 【請求項1】長手方向に断面形状が変化し断面形状は上
下左右に非対称であり全体に捩じれを有する長物製品を
鍛造によって成形する方法において、長物製品の長手方
向に複数に分割した各区分に対応する型形状を有した対
向する型(55,56)を使用し、長手方向に連続して各区
分ごとに鍛造を行い、長物製品の素材(11)の両端の拘
束は、長手方向をx軸方向とし鍛造加工方向をy軸方向
としx軸方向及びy軸方向と直角の方向をz軸方向とし
て、一端側をy軸方向x軸回りz軸方向に拘束し他端側
をy軸方向z軸方向に拘束し、前記一端側のx軸回りの
拘束は鍛造をおこなう区分における該一端側に対する捩
じれ角をあらかじめ与えておこなうことを特徴とする変
断面長物の鍛造成形方法。 - 【請求項2】長手方向に断面形状が変化し断面形状は上
下左右に非対称であり全体に捩じれを有する長物製品を
鍛造によって成形する装置において、長物製品の長手方
向に複数に分割した各区分に対応する型形状を有した上
型(55)及び下型(56)を備えて前記長手方向に移動す
ることにより各区分ごとに鍛造を行う鍛造装置(13)
と、長物製品の素材(11)の両端をクランプして該素材
(11)の前記長手方向に対して直角方向の動きを拘束す
るクランプアーム(14)を有する2台のマニピュレータ
(12)とから成り、両クランプアーム(14)のうち一方
は前記長手方向軸回りの任意の回転角で固定でき他方は
長手方向軸回りに自由に回転可能である変断面長物の鍛
造成形装置。 - 【請求項3】特許請求の範囲第2項において、鍛造装置
(13)は上型(55)及び下型(56)の近傍に長物製品に
接触して左右方向の曲りを防止するガイド部材(58)を
有する変断面長物の鍛造成形装置。 - 【請求項4】特許請求の範囲第2項において、クランプ
アーム(14)は長物製品の長手方向、上下方向及び左右
方向に機能する弾性材からなるダンパ(22)を有する変
断面長物の鍛造成形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61269350A JPH0710408B2 (ja) | 1986-11-12 | 1986-11-12 | 変断面長物の鍛造成形方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61269350A JPH0710408B2 (ja) | 1986-11-12 | 1986-11-12 | 変断面長物の鍛造成形方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63123546A JPS63123546A (ja) | 1988-05-27 |
| JPH0710408B2 true JPH0710408B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=17471152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61269350A Expired - Lifetime JPH0710408B2 (ja) | 1986-11-12 | 1986-11-12 | 変断面長物の鍛造成形方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710408B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103998156A (zh) * | 2011-12-21 | 2014-08-20 | 株式会社日立制作所 | 自由锻造方法以及锻造装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2008994C1 (ru) * | 1992-06-04 | 1994-03-15 | Тюрин Валерий Александрович | Способ радиальной ковки |
| WO2004108323A1 (de) | 2003-06-06 | 2004-12-16 | Langenstein & Schemann Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum umformen eines werkstücks mit automatischer handhabung |
| WO2012043374A1 (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | 日立金属株式会社 | ブレード素材の製造方法及びブレード素材の製造装置 |
| JP5936530B2 (ja) * | 2012-12-19 | 2016-06-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービンの動翼の製造方法 |
| DE102015115683A1 (de) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | LEISTRITZ Turbinentechnik GmbH | Verfahren zur Herstellung einer Vorform aus einer Alpha+Gamma-Titanaluminid-Legierung zur Herstellung eines hochbelastbaren Bauteils für Kolbenmaschinen und Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerke |
-
1986
- 1986-11-12 JP JP61269350A patent/JPH0710408B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103998156A (zh) * | 2011-12-21 | 2014-08-20 | 株式会社日立制作所 | 自由锻造方法以及锻造装置 |
| CN103998156B (zh) * | 2011-12-21 | 2016-04-27 | 株式会社日立制作所 | 自由锻造方法以及锻造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63123546A (ja) | 1988-05-27 |
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