JPH0710417B2

JPH0710417B2 - 翼の素形材加工方法

Info

Publication number: JPH0710417B2
Application number: JP62187656A
Authority: JP
Inventors: 敬一中村; 宏浅尾; 健一岡田; 忍渡辺; 陽一川田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-07-29
Filing date: 1987-07-29
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPS6434539A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、素材から、所定の仕上げ代をもつ翼の素形材
（たとえば、発電機用の翼の素形材）を加工する方法に
係り、特に、翼部の横断面形状が非対称である素形材を
高精度に加工するのに好適な、翼の素形材加工方法に関
するものである。

［従来の技術］まず、本発明の対象となる翼の一例を、図面を用いて説
明する。

第６図は、本発明の対象となる翼の一例を示す斜視図で
ある。

この翼は、翼長L,翼幅W,翼高Ｈで、回転方向に対して先
端側が後端側よりも肉厚の、非対称の横断面形状を有す
る翼部１と、タブテイール部２とからなっている。そし
て翼部１は、凹面状の腹部1dと凸面状の背部1cとを有す
るとともに、平面状の先端部1a,タブテイール部２と接
続する根元部1bを有するものである。タブテイール部２
は、ロータ本体（図示せず）との取付部2aを有してお
り、この取付部2aは、機械仕上げ加工されるものであ
る。

従来から行なわれている翼の加工方法を説明する。

発電機用の翼は、通常、角材から削り出しによって加工
されていた。また、総型を使用して所定の仕上げ代を残
した形状に型鍛造したのち、これを機械加工によって仕
上げ加工する方法も実施されていた。特に、西ドイツの
プレス機械メーカ（Hasenclever社）では、スクリユー
ウ・プレスを使用した精密熱間型鍛造加工を実用化し、
この鍛造後の機械仕上げ工数を大幅に低減することがで
きるようになった。

しかし、前記角材からの削り出しは、材料の歩留りがき
わめて悪く、資源の無駄が多いものであった。また、総
型による型鍛造は、過大な設備投資を要するばかりでな
く、金型の寿命が短く、金型費が高価であった。

上記問題点を解決するために、所定の仕上げ代をもつ素
形材を、素材から自由鍛造により塑性加工し、この素形
材から所定寸法の翼を機械化工によって仕上げるように
した翼の加工方法が開発されている（特願昭59−120844
号公報）。この加工方法の概要を、第７図を用いて説明
する。

第７図は、従来の自由鍛造による、翼の素形材加工方法
を説明するための斜視図である。

この加工方法は、腹部成形用の上型７と背部成形用の下
型８との間で、素材９の翼加工部9aを、その根元部から
先端部側へ向って順次加圧成形するものである。

翼の素形材の他の加工方法は、日本塑性加工学会主催の
昭和60年度塑性加工春季講演会論文集（1985年５月発
行）p453〜456において論じられているように、翼部の
形状を有する上下の工具によって、円形もしくは矩形断
面の素材から素形材を加工するものである。

［発明が解決しようとする問題点］上記従来技術において、角材からの削り出しによれ
ば、材料の歩留りがきわめて悪く、総型による型鍛造
では、過大な設備投資が必要であるのみならず、金型費
が高価であり、特願昭59−120844号公報記載の方法、
および前記昭和60年度塑性加工春季講演会論文集記載の
方法のように、翼部の形状を有する上型，下型によって
素形材を加工するものでは、イ素材の翼加工部の形状が
丸形の場合には、加圧時のひずみが不均一になり、加工
品の品質の点から好ましいものではなく、ロ素材の翼加
工部の形状が角形の場合には、上型の初期の加圧位置が
不安定となり、ハ横断面形状が非対称の翼部を加工する
場合には、翼加工部に回転力が発生して捩れをもたら
し、高精度加工ができないという問題点があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、横断面形状が非対称である翼部を有する素
形材を、角形素材から自由鍛造で加工する場合に、加工
初期における素材の回転、捩り変形を抑止し、安価な設
備費、金型費で、高精度に加工することのできる、翼の
素形材加工方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明に係る翼の素形材加
工方法の構成は、断面形状が矩形である翼加工部とタブ
ティール加工部とを有する矩形状素材の前記翼加工部か
ら、所定の仕上げ代をもつ、腹部と背部のある翼部を成
形するようにした翼の素形材加工方法において、長手方
向の加圧幅が翼部の長さよりも十分短く、幅方向の加圧
幅が翼加工部の幅方向長さよりも長い、平面状の加圧面
を有するフラットポンチと、幅方向形状が前記翼部の背
部とほぼ同一形状である背部成形用の下型とを使用し、
前記矩形状素材を、その翼加工部の被加圧面が前記フラ
ットポンチの加圧面と平行になるように位置せしめた状
態で、自由鍛造により、前記矩形状素材を前記フラット
ポンチの長手方向の加圧幅よりも小さい量だけ移動させ
ながら、その翼加工部を局部的に順次加圧して予備成形
したのち、長手方向の加圧幅が前記翼部の長さよりも十
分短く、幅方向形状が前記翼部の腹部とほぼ同一形状の
加圧面を有する腹部成形用の上型と、前記下型、もしく
は前記上型と対向して前記翼部の背部を成形することが
できる下型とを使用し、自由鍛造により、前記予備成形
された矩形状素材を前記上型の長手方向の加圧幅より小
さい量だけ移動させながら、その翼加圧部を局部的に順
次加圧して仕上げ成形することにより、翼部を成形する
ようにしたものである。

さらに詳しくは、次の通りである。

翼部の順次加圧成形において、まず矩形状素材を加圧方
向と直交するように設置するとともに、加圧の初期行程
である予備成形においては、前記矩形状素材の被加圧面
と平行なフラット面をもつフラットポンチと、所定の下
型とで順次加圧し、その後、前記フラットポンチの代り
に所定の上型で順次加圧するようにしたものである。

［作用］加圧の初期行程である予備成形で、矩形状素材の被加圧
面と平行な、平面状の加圧面、すなわちフラット面をも
つフラットポンチで順次加圧することにより、下型の幅
方向形状が非対称であっても、前記矩形状素材の被加圧
面と前記フラット面とが全面接触するので、フラットポ
ンチ側はほとんど変形せず、前記下型との接触部が主に
変形するだけあって、前記フラットポンチの加圧面がフ
ラットなため、矩形状素材は回転せず、捩れが発生する
ことはない。

次に、このようにして予備成形したのち、前記フラット
ポンチの代りに、所定の上型を使用して仕上げ成形を実
施するが、このときには、すでに翼部の背部の成形が進
行しているので、前記上型との接触部が変形して翼部の
腹部を成形するとき、前記矩形状素材が回転したり、捩
れたりすることなく、精度の優れた所望の翼部が成形さ
れる。

［実施例］以下、本発明を実施例によって説明する。

第１〜第５図は、本発明の一実施例に係る翼の素形材加
工方法を説明するためのものであり、第１図は、フラッ
トポンチと下型とによる予備成形状態を示す正面図、第
２図は、その側面図、第３図は、上型と前記下型とによ
る仕上げ成形の初期状態を示す正面図、第４図は、その
最終状態を示す正面図、第５図は、加工に使用される矩
形状素材を示す斜視図である。

まず、矩形状素材５を、第５図を用いて説明する。この
矩形状素材５は、断面形状が矩形である翼加工部5aと、
ダブテイール加工部5bとを有するものであり、翼加工部
5aの幅方向長さはＷ′（これは、たとえば第６図の翼幅
Ｗに等しい），厚さＨ′（これは翼高Ｈよりも大きい）
であり、長さは、翼加工部5aの体積と翼部１の体積とが
ほぼ同一になるような条件から決まる長さＬ′（これ
は、翼長Ｌよりも小さい）である。ダブテイール加工部
5bの形状寸法は、本発明と直接関係がないので、その記
述を省略する。

次に、この矩形状素材５から、所定の仕上げ代（たとえ
ば、1mmの仕上げ代）をもつ素形材を加工するに使用さ
れる金型を説明する。

第1,2図において、６はフラットポンチ、４は、背部成
形用の下型であり、これらは予備成形に使用されるもの
である。前記フラットポンチ６は、長手方向の加圧幅W₆
が、翼部の長さ、すなわち翼長Ｌよりも十分短く、幅方
向の加圧幅が翼加工部5aの幅方向長さＷ′よりも長い、
平面状の加圧面6aを有するものであり、また、背部成形
用の下型４は、長手方向の加圧幅がW₇で、幅方向形状が
翼部１の背部1cとほぼ同一形状の底面4aを有するもので
ある。

第3,4図において、３は、腹部成形用の上型、４は、前
記予備成形用の下型４と同一のものであり、これらは仕
上げ成形に使用される。前記上型３は、長手方向の加圧
幅が翼長Ｌよりも十分短く、幅方向形状が翼部１の腹部
1dとほぼ同一形状の加圧面3aを有するものである。

このように構成した金型を使用して、本発明の翼の素形
材加工方法の一実施例を説明する。

フラットポンチ６および上型３の、加圧のストロークを
決める。全ストロークは、フラットポンチ６の加圧面6a
が未加工の翼加工部5aの上面に当接した位置（第１図の
実線位置）から、この翼加工部5aが変形してその下面が
下型４の底面4aへ達するまでのストロークδ_０と、この
位置から、上型３が素形材の仕上げ成形を終了する位置
（第４図の状態）までのストロークδ_Ｎとの和であり、
これを４ストロークδ₁,δ₂,δ₃,δ_４（ただし、δ_１＋
δ_２＋δ_３＋δ_４＝δ_０＋δ_Ｎ）に分割し、前半の２ス
トローク、すなわち前半の２工程を予備成形とし、後半
の２ストローク、すなわち後半の２工程を仕上げ成形と
した。予備成形および仕上げ成形における、矩形状素材
５の送りピッチは、フラットポンチ6,上型３の長手方向
の加圧幅よりも小さいｐとした。

まず、下型４の上方へ、フラットポンチ６もしくは上型
３を位置せしめ、それぞれに所定のストロークを付与し
て矩形状素材５の翼加工部5aを加圧することができるよ
うに構成したプレス（図示せず）に、フラットポンチ6,
下型４をセッテイングする。フラットポンチ６を上昇さ
せる。マニプユレータ（図示せず）によって矩形状素材
５のダブテイール加工部5bを把持し、翼加工部5aの、タ
ブテイール加工部5bと接続する根元部を加圧することが
できる位置、すなわち第１加圧位置に、該翼加工部5aの
被加工圧面がフラットポンチ６の加圧面6aと平行になる
ようにして搬送位置決めする。NC制御装置（図示せず）
に、前記マニプュレータの移動量（＝送りピッチｐ）と
移動手順，移動先でのストロークδ₁,δ₂,δ₃,δ_４およ
びフラットポンチ６と上型３との交換指令を記憶させ
る。

ここで前記プレスをONにすると、フラットポンチ６が下
降して、ストロークδ_１で１回目の加圧が行われる。フ
ラットポンチ６が上昇し、前記マニプュレータにより、
矩形状素材５がダブテイール加工部5b側へ送りピッチｐ
だけ移動する。フラットポンチ６が下降して、１回目の
加圧位置の隣が、さきと同一のストロークδ_１で加圧さ
れる（２回目の加圧）。この２回目の加圧以降、同じ動
作が順次繰返し実行され、翼加工部5aの先端部まで加圧
されると、１工程目が終了する。２工程目は、ストロー
クδ_２で、１工程目と同様にして、ダブテイール加工部
5bと接続する根元部から先端部まで順次繰り返して加圧
され、予備成形が終了する。

次に、フラットポンチ６が上型３と交換され、前記予備
成形時と同様にして、矩形状素材５が前記第１加圧位置
に搬送位置決めされる。上型３が下降して、ストローク
δ_３で１回目の加圧が行なわれる（第３図）。上型３が
上昇し、前記マニプュレータにより、矩形状素材５がダ
ブテイール加工部5b側へ送りピッチｐだけ移動する。上
型３が下降して、１回目の加圧位置の隣が、さきと同一
のストロークδ_３で加圧される（２回目の加圧）。この
２回目の加圧以降、同じ動作が順次繰返し実行され、翼
加工部5aの先端部まで加工されると、３工程目が終了す
る。４工程目は、ストロークδ_４で、３工程目と同様に
して加圧され、仕上げ成形を完了（第４図）すると前記
プレスがOFFになり、所望の素形材が得られる。

具体例を示す。

加工対象品は、第６図に示す形状の翼であり、その寸法
は、翼長Ｌ＝200mm,翼幅Ｗ＝50mm,翼高Ｈ＝25mmで、回
転方向に対して先端側が後端側よりも厚い非対称の横断
面形状を有する、捩れのないストレートな翼である。ダ
ブテイール部２の形状は、本発明と直接関係がないので
省略する。また、翼形状の詳細も、複雑であるので省略
する。材質13％Crステンレス鋼である。

素形材は、この加工対象品に対して、全体に1mmの仕上
げ代を有し、翼長はＬよりも10mm長い210mmにすること
にした。

矩形状素材５は、その翼加工部5aの寸法が、幅方向長さ
Ｗ′＝50mm,厚さＨ′＝27mm,長さＬ′＝130mmとした。

金型についていえば、フラットポンチ６は、その加工面
6aの長手方向の加圧幅W₆＝15mm,幅方向の加圧幅が75m
m、背部成形用の下型４は、その長手方向の加圧幅W₇＝2
0mm、腹部成形用の上型３は、長手方向の加圧幅が15mm
である。

予備成形のストロークδ_１＝10mm,δ_２＝10mm、仕上げ
成形のストロークδ_３＝9mm,δ_４＝5.5mm（δ_０＝27mm,
δ_Ｎ＝７、5mm）、送りピッチｐ−10mm（＜W₆＝15mm）
を設定し、前記矩形状素材５から素形材を加工（加工開
始温度1050℃，加圧終了温度800℃の熱間加工）したと
ころ、仕上げ代1mmを有する、所望の素形材が得られ
た。

以上説明した実施例によれば、設備費，金型費が安価な
自由鍛造方式により、不確定な捩れを抑止して、翼の横
断面形状が非対称な素形材を精度良く加工することがで
きるという効果がある。これにより、削り出しによる方
法と比較した材料歩留りを大幅に向上できるとともに、
総型を用いた型鍛造と比べて設備費，金型費の点で有利
である。これを要するに、次の通りである。

イ翼の横断面形状の非対称性に起因する翼加工部5aの回
転、すなわち捩れを抑止するとができ、精度の良好な素
形材が加工できる。

ロ切削と比較して、材料歩留まりを大幅に向上できると
ともに、総型による型鍛造と比較しても設備費，金型費
の点で有利である。

なお、前記実施例では、下型４を固定し、フラットポン
チ6,上型３を上，下動させるようにしたが、これをすべ
て上，下に駆動してもよく、またこれら金型を左，右に
配置しても同様の効果が得られる。

さらに、前記実施例では、予備成形時と仕上げ成形時と
で同一の下型４を用いたが、仕上げ成形時には、上型３
と対向して背部を成形することができるものであれば、
他の下型を使用するようにしてもよい。

さらにまた、前記実施例では、矩形状素材５を間欠的に
送りピッチｐずつ送るようにしたが、連続的な送りを与
えてもよい。しかしその場合には、金型の加圧面を、矩
形状素材５の長手方向側すなわち材料が送られる側にテ
ーパをほどこす必要がある。

また、送りピッチ量は各工程間で変化してもよく、送り
方向も、前記実施例とは反対に、先端部から根元部へ向
かって加圧するように送ってもよい。

前記実施例では、矩形状素材５の一端側（タブテイール
加工部5b側）のみをマニプュレータで把持するようにし
たが、矩形状素材５が長い場合には、加工中に生ずる曲
がりを抑止するために、両端側を把持することが望まし
い。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、本発明によれば、横断面形
状が非対称である翼部を有する素形材を、角形素材から
自由鍛造で加工する場合に、加工初期における素材の回
転、捩り変形を抑止し、安価な設備費、金型費で、高精
度に加工することの可能な翼の素形材加工方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は、本発明の一実施例に係る翼の素形材加工
方法を説明するためのものであり、第１図は、フラット
ポンチと下型とによる予備成形状態を示す正面図、第２
図は、その側面図、第３図は、上型と前記下型とによる
仕上げ成形の初期状態を示す正面図、第４図は、その最
終状態を示す正面図、第５図は、加工に使用される矩形
状素材を示す斜視図、第６図は、本発明の対象となる翼
の一例を示す斜視図、第７図は、従来の自由鍛造によ
る、翼の素形材加工方法を説明するための斜視図であ
る。１……翼部、1c……背部、1d……腹部、３……上型、４
……下型、５……矩形状素材、5a……翼加工部、5b……
タブテイール加工部、６……フラットポンチ、6a……平
面状の加圧面。

フロントページの続き (72)発明者渡辺忍茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者川田陽一茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献特開昭61−1440（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面形状が矩形である翼加工部とタブティ
ール加工部とを有する矩形状素材の前記翼加工部から、
所定の仕上げ代をもつ、腹部と背部のある翼部を成形す
るようにした翼の素形材加工方法において、長手方向の加圧幅が翼部の長さよりも十分短く、幅方向
の加圧幅が翼加工部の幅方向長さよりも長い、平面状の
加圧面を有するフラットポンチと、幅方向形状が前記翼
部の背部とほぼ同一形状である背部成形用の下型とを使
用し、前記矩形状素材を、その翼加工部の被加圧面が前記フラ
ットポンチの加圧面と平行になるように位置せしめた状
態で、自由鍛造により、前記矩形状素材を前記フラット
ポンチの長手方向の加圧幅よりも小さい量だけ移動させ
ながら、その翼加工部を局部的に順次加圧して予備成形
したのち、長手方向の加圧幅が前記翼部の長さよりも十分短く、幅
方向形状が前記翼部の腹部とほぼ同一形状の加圧面を有
する腹部成形用の上型と、前記下型、もしくは前記上型
と対向して前記翼部の背部を成形することができる下型
とを使用し、自由鍛造により、前記予備成形された矩形状素材を前記
上型の長手方向の加圧幅より小さい量だけ移動させなが
ら、その翼加工部を局部的に順次加圧して仕上げ成形す
ることにより、翼部を成形するようにしたことを特徴と
する翼の素形材加圧方法。