JPH091280A - Method for die-forging scroll parts - Google Patents
Method for die-forging scroll partsInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スクロール部品の型鍛
造方法に関し、詳細には、薄肉渦巻状のスクロール羽根
を有するスクロール部品を単純形状の素材から１工程で
成形するに適する型鍛造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a die forging method for a scroll part, and more particularly to a die forging method suitable for forming a scroll part having a thin spiral scroll blade from a material having a simple shape in a single step. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】周知のように、スクロール圧縮機は、
〔図６〕の (a)図に示すように、フランジ部(22)の片面
に薄肉螺旋状のスクロール羽根(21)を形成してなるスク
ロール部品(20)を、互いのスクロール羽根(21)を対向さ
せて２個組合わせ、その一方を他方に対して公転させて
両スクロール部品(20)のスクロール羽根(21)間で流体を
圧縮する機構とされている。また、それらスクロール部
品は、従来鋳造品が主流であったが、近年では、軽量化
および高強度化のために型鍛造により一体成形されるこ
とが多くなっている。2. Description of the Related Art As is well known, a scroll compressor is
As shown in FIG. 6 (a), a scroll component (20) having a thin spiral scroll blade (21) formed on one surface of a flange portion (22) is attached to each scroll blade (21). Are combined to face each other, and one of them is revolved with respect to the other to compress the fluid between the scroll blades (21) of both scroll parts (20). Conventionally, these scroll components are mainly cast products, but in recent years, they are often integrally formed by die forging to reduce the weight and increase the strength.
【０００３】そして、従来のスクロール部品の型鍛造方
法としては、〔図６〕の (b)図に示すように、羽根成形
部(21') 、フランジ部(22)およびボス部(23)からなるブ
ランク(20') を型鍛造や切削加工などで成形する第１工
程と、同 (c)図に示すように、ブランク(20') のボス部
(23)およびフランジ部(22)を下金型(31)と上金型(32)と
で拘束すると共に、所定のスクロール羽根を成形する渦
巻状のインプレッション部(33a) を備えた上ポンチ(33)
を、上金型(32)に設けたポンチ孔(32a) に嵌入されてい
る羽根成形部(21') に押し込んでスクロール羽根を成形
する第２工程とからなる型鍛造法が広く採用されてい
た。この方法では、第１工程でボス部(23)およびフラン
ジ部(22)が最終形状に成形され、第２工程でスクロール
羽根(21)が最終形状に成形され、その後に該スクロール
羽根(21)の先端部を切削して平坦に仕上げる程度で (a)
図に示すスクロール部品(20)が成形される。[0003] As a conventional method of forging a scroll component, as shown in Fig. 6 (b), a blade forming portion (21 '), a flange portion (22) and a boss portion (23) are used. The first step of forming a blank (20 ') by die forging or cutting, and as shown in Fig. (C), the boss of the blank (20').
(23) and the flange (22) are constrained by the lower mold (31) and the upper mold (32), and the upper punch (33) is provided with a spiral impression part (33a) for forming a predetermined scroll blade. 33)
The die forging method, which comprises a second step of forming a scroll blade by pressing the blade into a blade forming part (21 ') fitted in a punch hole (32a) provided in an upper mold (32), is widely adopted. Was. In this method, the boss portion (23) and the flange portion (22) are formed into a final shape in a first step, the scroll blade (21) is formed into a final shape in a second step, and then the scroll blade (21) is formed. (A)
The scroll component (20) shown in the figure is formed.
【０００４】しかし、上記方法では、ブランク成形と仕
上成形との２工程を要して生産性に劣るため、その改善
が検討され、例えば、特開昭59-61542号、特開平5-3375
86号公報等では、円盤状等の予備成形を要さない単純形
状のブランクから１工程にてスクロール部品を成形する
型鍛造法が提案されている。前者の型鍛造方法（特開昭
59-61542号）では、〔図７〕の (a)図に示すように、ブ
ランク(45)を、下金型(41)およびノックアウトピン(44)
と、外周を規制する上金型(42)とで拘束すると共に、ス
クロール羽根を成形する渦巻状のインプレッション部(4
3a) を備えたポンチ(43)を、上金型(42)に設けたポンチ
孔(42a) を通して、ブランク(45)に押し込み、同図の中
心線の右方に示すように、スクロール部品(20)のフラン
ジ部(23)とスクロール羽根(21)とを１工程で成形する。
この方法では、予備成形の不要な円盤状のブランクから
所定のスクロール部品を１工程で成形することができ
る。後者の型鍛造方法（特開平5-337586号）では、〔図
８〕の (a)図に示すように、スクロール羽根を成形する
渦巻状のインプレッション部(52a) を貫通させて設ける
と共に、該インプレッション部(52a) 内に抜きピン(54)
でバックアップされた渦巻状の下パンチ(53)を摺動自由
に挿入した下金型(52)を、フランジ部(22)の外周を規制
するダイプレート(51)に取り付け、そのダイプレート(5
1)内に装入された円盤状のブランク(55)を、上パンチ(5
0)の圧下によって加圧し、 (b)図に示すように、該ブラ
ンク(55)の材料を下パンチ(53)のインプレッション部(5
2a) に流入させて、フランジ部(22)とスクロール羽根(2
1)とを１工程で成形する。また、上パンチ(50)の圧下に
際し、抜きピン(54)を介して下パンチ(53)に所定の背圧
を加えることで、下パンチ(53)のインプレッション部(5
2a) に流入する材料の先端に圧力をかけて進入速度を制
御しつつ成形する。この方法では、下パンチのインプレ
ッション部内に入った材料に十分高いプレス圧力を加え
て塑性流動を均一化させ、亀裂の発生がなくて高さの均
一なスクロール羽根を成形することができる。However, the above method requires two steps of blank molding and finish molding and is inferior in productivity, and therefore improvement thereof has been studied. For example, JP-A-59-61542 and JP-A-5-3375.
No. 86 proposes a die forging method in which a scroll component is formed in a single step from a blank having a simple shape such as a disk and does not require preforming. The former die forging method
No. 59-61542), as shown in FIG. 7 (a), a blank (45) is inserted into a lower mold (41) and a knockout pin (44).
And the upper mold (42) that regulates the outer circumference, and the spiral impression part (4
3a) is pushed into the blank (45) through the punch hole (42a) provided in the upper mold (42), and as shown to the right of the center line in FIG. The flange portion (23) of 20) and the scroll blades (21) are formed in one step.
According to this method, a predetermined scroll component can be formed in one step from a disk-shaped blank that does not require preforming. In the latter die forging method (Japanese Patent Laid-Open No. 5-337586), as shown in FIG. 8 (a), a spiral impression part (52a) for forming a scroll blade is provided so as to penetrate therethrough. Drill pin (54) in impression part (52a)
The lower die (52), into which the spiral lower punch (53) backed up in the above is slidably inserted, is attached to the die plate (51) for regulating the outer periphery of the flange portion (22), and the die plate (5)
1) Insert the disc-shaped blank (55) in the upper punch (5
(B) as shown in the figure, the material of the blank (55)
2a) and the flange (22) and the scroll blades (2
1) is formed in one step. Further, when the upper punch (50) is lowered, a predetermined back pressure is applied to the lower punch (53) through the punching pin (54), so that the impression portion (5) of the lower punch (53) is
2a) Forming while controlling the inflow speed by applying pressure to the tip of the material flowing into. According to this method, a sufficiently high pressing pressure is applied to the material that has entered the impression portion of the lower punch to make the plastic flow uniform, and a scroll blade having a uniform height without cracks can be formed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、薄肉渦巻状
のスクロール羽根を有するスクロール部品を低コストで
型鍛造するには、単純形状の材料からブランク成形を省
いて少ない工程数で成形できるだけでなく、スクロール
羽根の高さを均一に成形でき、先端部の切削加工を最小
限として加工ロスを抑えられ、かつ、用いる金型の高寿
命化を図るために低荷重で成形できることが重要とな
る。By the way, in order to form a scroll component having a thin spiral scroll blade at a low cost, not only a blank material can be omitted from a simple shape material but also a small number of steps are required. It is important that the height of the scroll blades can be made uniform, the cutting loss at the tip end can be minimized, machining loss can be suppressed, and molding can be performed with a low load in order to extend the life of the mold used.
【０００６】しかしながら、上記前者の型鍛造方法（特
開昭59-61542号）では、予備成形の不要な円盤状のブラ
ンクから１工程で成形できるものの、その成形後のスク
ロール部品の断面図である〔図７〕の (b)図に示すよう
に、成形されるスクロール羽根(21)の中央部羽根の成長
が遅れ、該中央部羽根の先端部に欠肉が生じ易い。ま
た、これを完全に充満させるには高い押圧荷重が必要と
なるため、大容量のプレスでなければ成形できず、かつ
金型に大きな負荷がかかり耐用寿命を低下させることが
問題となる。一方、上記後者の型鍛造方法（特開平5-33
7586号）では、高さの均一なスクロール羽根を成形でき
るものの、形成されるスクロール羽根の先端部に所定の
背圧を加えつつ、高いプレス圧力を加えて成形するので
金型に大きな負荷がかかり、また、その背圧を制御する
ための機構が必要となり、金型およびプレス装置の構成
が複雑になるという問題があるHowever, in the former die forging method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-61542), although it is possible to mold in a single step from a disk-shaped blank which does not require preforming, it is a sectional view of the scroll component after the molding. As shown in FIG. 7 (b), the growth of the central blade of the scroll blade (21) to be formed is delayed, and the leading end of the central blade tends to be underfilled. In addition, since a high pressing load is required to completely fill this, a large-capacity press cannot be formed unless a large-capacity press is used, and a large load is imposed on the mold, resulting in a problem of shortening the service life. On the other hand, the latter die forging method (JP-A-5-33
No. 7586), it is possible to form a scroll blade with a uniform height, but a high pressure is applied while applying a predetermined back pressure to the tip of the formed scroll blade. In addition, a mechanism for controlling the back pressure is required, and the configuration of the mold and the press device is complicated.
【０００７】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
べくなされたもので、背圧等を加えることなく成形に際
するスクロール羽根の成長を揃えることができ、よって
押圧荷重を比較的低く抑えてなお、単純形状の素材から
１工程で成形することが可能なスクロール部品の型鍛造
方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the growth of the scroll blades during molding can be made uniform without applying a back pressure or the like, so that the pressing load is relatively low. It is an object of the present invention to provide a method for forging a scroll component that can be formed in a single step from a material having a simple shape while suppressing it.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、請
求項１記載の発明に係るスクロール部品の型鍛造方法
は、フランジ部の片面に薄肉渦巻状のスクロール羽根を
形成してなるスクロール部品を型鍛造するに際し、用い
る金型の前記スクロール羽根を成形するインプレッショ
ン部の基端部コーナＲを含む側面の面粗度を、該スクロ
ール羽根の成形時での成長速度の遅い中央部羽根を成形
する部位で細かくし、逆に成長速度の早い外周部羽根を
成形する部位で粗くして型鍛造することを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention has the following arrangement. That is, in the method of forging a scroll component according to the first aspect of the present invention, when forging a scroll component formed by forming a thin spiral scroll blade on one surface of a flange portion, the scroll blade of a die used is used. The surface roughness of the side surface including the base end corner R of the impression portion to be formed is made finer at the portion where the central blade having a slow growth rate during molding of the scroll blade is formed, and conversely, the outer peripheral portion having a high growth speed. It is characterized in that the blade is roughened at the portion where the blade is to be formed and die forging is performed.
【０００９】請求項２記載の発明に係るスクロール部品
の型鍛造方法は、フランジ部の片面に薄肉渦巻状のスク
ロール羽根を形成してなるスクロール部品を型鍛造する
に際し、用いる金型の前記スクロール羽根を成形するイ
ンプレッション部の基端部コーナＲを、該スクロール羽
根の成形時での成長速度の遅い中央部羽根を成形する部
位で他の部位よりも大きくして型鍛造することを特徴と
する。According to a second aspect of the present invention, in the method of forging a scroll component, the scroll blade of a die used for die forging a scroll component having a thin spiral scroll blade formed on one surface of a flange portion. The die forging is performed by making the base end corner R of the impression portion for forming the center portion larger than the other portion in the portion for forming the central portion blade having a slow growth rate at the time of forming the scroll blade.
【００１０】[0010]
【作用】前述したように、ブランクを金型内で加圧し、
該金型に設けた渦巻状のインプレッション部に材料を流
入させてスクロール羽根を成形すると、そのスクロール
羽根の成長が不揃いとなり、特にその先端部に背圧負荷
等の規制を加えない限り、一般に、中心部側の羽根成長
は遅く、外側寄りの羽根成長は速くなる。また、このと
き上記インプレッション部に進入する材料は、該インプ
レッション部の側面との摩擦抵抗を受けながら充満成長
するので、特に薄肉のスクロール羽根では該インプレッ
ション部の両側面の抵抗が、その成長に大きな影響を及
ぼす。一方、金型の面粗度を変えると、その金型面に沿
って流れる材料の該面における摩擦の状態が変わり、
〔図５〕のグラフに示すように、その面粗度が粗ければ
摩擦応力が大きくなり、逆に細かくすれば摩擦応力は小
さくなる。例えば、金型面粗度がRa値で 1.0μm の場
合、その面での摩擦抵抗はクーロン摩擦係数で0.41であ
るに対して、同Ra値で0.05μm の場合、同摩擦係数で0.
21と大幅に小さくなる。従って、スクロール羽根を成形
するインプレッションの面粗度を部位によって変える
と、面粗度を粗くした部位では、材料の流れに対する面
抵抗が大きくなるので羽根の成長が遅くなり、逆に細か
くした部位では、面抵抗が低下して材料の流れが促進さ
れ羽根の成長が速くなる。すなわち、金型のインプレッ
ションの表面粗さにより、成形するスクロール羽根の成
長速度の制御が可能となる。[Action] As described above, the blank is pressurized in the mold,
When a scroll blade is formed by injecting a material into a spiral impression portion provided in the mold, the growth of the scroll blade becomes irregular, and unless a regulation such as a back pressure load is applied to the tip portion in particular, generally, The growth of the center blade is slow, and the growth of the blades on the outer side is faster. Further, at this time, the material entering the impression portion grows full while receiving the frictional resistance with the side surface of the impression portion. Therefore, particularly in the case of a thin scroll blade, the resistance on both side surfaces of the impression portion is large in the growth. affect. On the other hand, when the surface roughness of the mold is changed, the state of friction of the material flowing along the mold surface on the surface changes,
As shown in the graph of FIG. 5, the frictional stress increases as the surface roughness increases, and the frictional stress decreases as the surface roughness decreases. For example, when the surface roughness of the mold is 1.0 μm in Ra value, the frictional resistance on that surface is 0.41 in Coulomb friction coefficient, whereas in the case of 0.05 μm in Ra value, it is 0.
It is significantly smaller at 21. Therefore, if the surface roughness of the impression for forming the scroll blades is changed depending on the region, the growth of the blades is slowed in the region where the surface roughness is large, because the surface resistance to the flow of the material is large, and conversely, in the region where the surface fineness is fine. In addition, the sheet resistance is reduced, the material flow is promoted, and the blade growth is accelerated. That is, the growth rate of the scroll blade to be formed can be controlled by the surface roughness of the impression of the mold.
【００１１】請求項１の発明はこれらの点に着目して完
成されたものであって、金型のスクロール羽根を成形す
るインプレッション部の基端部コーナＲを含む側面の面
粗度を、該スクロール羽根の成形時での成長速度の遅い
中央部羽根を成形する部位で細かくし、逆に成長速度の
早い外周部羽根を成形する部位で粗くして型鍛造するこ
とで、そのままでは成長速度の遅い中央部での羽根成長
を促進させる一方、成長速度の早い外周部での羽根成長
を抑制し、前記従来技術のように背圧等を加えることな
く、成形に際するスクロール羽根の成長を揃えることが
できる。また、このことにより押圧荷重を比較的低く抑
えてなお、単純形状の素材から薄肉渦巻状のスクロール
羽根を有するスクロール部品を１工程で成形することが
できる。The invention of claim 1 was completed in view of these points, and the surface roughness of the side surface including the base end corner R of the impression part for molding the scroll blade of the mold is When the scroll blade is formed, the center part with slow growth speed is finely divided in the part where the blade is formed, and conversely, the part where the outer peripheral blade with high growth speed is formed is roughened and die forged. While promoting the blade growth in the slow central part, while suppressing the blade growth in the outer peripheral part where the growth speed is fast, the growth of the scroll blades during molding is made uniform without applying back pressure etc. as in the prior art. be able to. In addition, a scroll component having a thin spiral scroll blade can be formed in a single step from a material having a simple shape while keeping the pressing load relatively low.
【００１２】ここで、スクロール羽根を成形するインプ
レッション部の面粗度は、より鏡面に近い細かな面粗度
にするほど羽根成長を促進でき、逆に粗くするほど羽根
成長を抑制できるきるが、本発明では各部位での面粗度
を変え、その相対的な面粗度の差によって羽根成長の差
を制御して揃えることが要旨であるので、その面粗度
は、細かくする部位では、通常の研磨で得られるRa値＝
0.01μm 程度、粗くする部位では、製品の表面品質への
影響を考慮してRa値＝ 2.0μm 程度を限度として各部位
の面粗度を選定する。好ましくは、粗度を細かくする中
央部側では、Ra値で0.01〜 0.5μm の範囲内、粗くする
外周部側では、Ra値 1.0〜 2.0μm の範囲内であって要
求表面品質を勘案した値に設定する。Here, the surface roughness of the impression portion for forming the scroll blades can be increased as the surface roughness becomes closer to the mirror surface, and the growth can be suppressed as the surface roughness increases. In the present invention, the surface roughness at each part is changed, and the gist is to control and equalize the difference in blade growth by the difference in the relative surface roughness. Ra value obtained by normal polishing =
For parts to be roughened by about 0.01 μm, the surface roughness of each part should be selected up to Ra value of about 2.0 μm in consideration of the effect on the surface quality of the product. Preferably, the Ra value is in the range of 0.01 to 0.5 μm in the center part where the roughness is made fine, and the Ra value is in the range of 1.0 to 2.0 μm in the outer part where the roughness is made. Set to.
【００１３】ブランクを金型内で加圧し、該金型に設け
た渦巻状のインプレッション部に材料を流入させてスク
ロール羽根を成形する場合、このインプレッション部の
基端部コーナＲの大きさが材料の流入状態に大きく影響
し、該インプレッション部で成形されるスクロール羽根
の成長速度を左右する。すなわち、スクロール羽根を成
形するインプレッション部の基端部コーナＲが大きい
と、材料が円滑に流入して羽根成長が促進される。従っ
て、該インプレッション部の基端部コーナの特定部位の
コーナＲを他の部位よりも大きくすることで、特定部位
での羽根成長の遅れを解消して全体の羽根成長を揃える
ことができる。When the blank is pressurized in a mold and a scroll blade is formed by flowing a material into a spiral impression portion provided in the mold, the size of the base end corner R of the impression portion is determined by the material. Greatly affects the flow state of the scroll blades, and affects the growth speed of the scroll blade formed in the impression portion. That is, when the base end corner R of the impression portion for forming the scroll blade is large, the material smoothly flows in and the blade growth is promoted. Therefore, by making the corner R of the specific portion of the base end corner of the impression portion larger than the other portions, the delay of the blade growth in the specific portion can be eliminated and the entire blade growth can be made uniform.
【００１４】請求項２の発明はこれらの点に着目して完
成されたものであって、金型の前記スクロール羽根を成
形するインプレッション部の基端部コーナＲを、該スク
ロール羽根の成形時での成長速度の遅い中央部羽根を成
形する部位で他の部位よりも大きくして型鍛造すること
で、そのままでは成長速度の遅い中央部での羽根成長を
促進させ、前記従来技術のように背圧等を加えることな
く、成形に際するスクロール羽根の成長を揃えることが
できる。また、このことにより押圧荷重を比較的低く抑
えてなお、単純形状の素材から薄肉渦巻状のスクロール
羽根を有するスクロール部品を１工程で成形することが
できる。The invention of claim 2 has been completed in view of these points, and the base end corner R of the impression portion for molding the scroll blade of the mold is formed at the time of forming the scroll blade. By forging the mold at the portion where the central blade having a slower growth rate is formed than the other portion at the portion where the blade is formed, the blade growth at the central portion where the growth rate is slow as it is is promoted. The growth of the scroll blades during molding can be made uniform without applying pressure or the like. In addition, a scroll component having a thin spiral scroll blade can be formed in a single step from a material having a simple shape while keeping the pressing load relatively low.
【００１５】ここで、成形するスクロール羽根のある部
位の羽根成長速度をｖ0 としたとき、最も速い羽根成長
速度をｖmax に対して、ｖ＝ｖ0 ＋ｖmax と定める。そ
して例えば、最も小さなコーナＲが 0.5mmである場合を
例にすると、このｖを用いて、その羽根部位に対応する
インプレッション部の基端部両コーナのコーナＲは、定
数ｃ1 、ｃ2 を用いた次式を目安として決定することが
できる。 Ｒ＝ｃ1 ／ｖ＋ｃ2 （但し、ｃ1 ＝1.0 、ｃ2 ＝−0.5
） なお、スクロール羽根の機械加工代としてより大きなコ
ーナＲが許容される場合にはｃ2 をより大きな値に設定
することもできる。Here, assuming that the blade growth speed at the portion where the scroll blade to be formed is located is v 0 , v = v 0 + v max is determined with respect to the fastest blade growth speed v max . Then, for example, taking the case where the smallest corner R is 0.5 mm as an example, using this v, the corners R of both the base end corners of the impression portion corresponding to the blade portion are constants c 1 and c 2 . The following equation used can be determined as a guide. R = c 1 / v + c 2 (where c 1 = 1.0, c 2 = −0.5
) It is also possible to set the c 2 to a larger value when the larger corner R is acceptable machining allowance of the scroll vane.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明のスクロール部品の型鍛造の実
施例を図面を参照して説明する。〔図１〕は、本発明の
第１実施例の説明図であって、 (a)図は成形対象とする
スクロール部品の仕上鍛造形状を示す斜視図、 (b)図は
用いたブランクの形状を示す斜視図、 (c)図は用いた金
型の概要構成を示す正断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a scroll part according to an embodiment of the present invention; FIG. 1 is an explanatory view of a first embodiment of the present invention, in which (a) is a perspective view showing a finish forging shape of a scroll component to be formed, and (b) is a shape of a blank used. And (c) is a front sectional view showing a schematic configuration of a used mold.
【００１７】まず〔図１〕の (a)図により、本実施例で
成形対象とするスクロール部品について説明すると、こ
のスクロール部品(10)は、Al4032合金からなり、円盤状
のフランジ部(12)の片方の面に薄肉螺旋状のスクロール
羽根(11)を形成すると共に、他の一方の面の中央部にボ
ス部(13)を突設させたものである。First, referring to FIG. 1A, the scroll component to be formed in this embodiment will be described. The scroll component (10) is made of an Al4032 alloy and has a disk-shaped flange portion (12). A thin spiral scroll blade (11) is formed on one of the surfaces, and a boss (13) is projected from the center of the other surface.
【００１８】次いで本実施例で用いた金型の概要構成を
同 (c)図により説明すると、本実施例の金型(1) は、熱
間金型用合金鋼(JIS；SKD61)からなり、筒状のダイイン
サート(2) と、このダイインサート(2) 内で対向して摺
動移動可能に配された上ポンチ(3) および下型(4) とで
構成されている。また、上ポンチ(3) の下面の中央部に
上記ボス部(13)を成形するボス成形インプレッション部
(Ib)設ける一方、下型(4) の上面に上記スクロール羽根
(11)を成形する螺旋状の羽根成形インプレッション部(I
s)を設け、それらで区成される内部に上記スクロール部
品(10)の形状に対応するインプレッション(Io)を形成せ
しめるものとされている。また、この金型(1) の上ポン
チ(3) は、図示省略のプレス本体の駆動手段によって昇
降する圧下メインラム(5) に取付けられ、その圧下メイ
ンラム(5) により、同プレス本体の下アンビル(6) 上に
固定配置されたダイインサート(2) の内下部に配された
下型(4) に向けて圧下させられる。一方、ダイインサー
ト(2) 内に配された下型(4) は、下アンビル(6) 側に設
けられ、図示省略の駆動手段によって昇降するノックア
ウトラム(6a)により単独で上昇可能とされている。Next, the schematic structure of the mold used in the present embodiment will be described with reference to FIG. 1C. The mold (1) of the present embodiment is made of alloy steel for hot mold (JIS; SKD61). It comprises a cylindrical die insert (2), and an upper punch (3) and a lower die (4) which are slidably opposed to each other in the die insert (2). Also, a boss forming impression part for forming the boss part (13) in the center of the lower surface of the upper punch (3).
(Ib) While providing the scroll blade on the upper surface of the lower mold (4)
Spiral blade forming impression part (I)
s), and an impression (Io) corresponding to the shape of the scroll component (10) is formed in the interior defined by them. The upper punch (3) of the mold (1) is attached to a pressing down main ram (5) which is moved up and down by driving means of a press body (not shown). The die insert (2) fixedly arranged on the lower anvil (6) is lowered toward the lower die (4) arranged at the lower part inside. On the other hand, the lower die (4) arranged in the die insert (2) is provided on the lower anvil (6) side, and can be lifted independently by a knockout ram (6a) that moves up and down by driving means (not shown). I have.
【００１９】そしてまた、この金型(1) のインプレッシ
ョン(Io)面は、総体的には、Ra値で0.8μm 程度の面粗
度に仕上げ、更に、下型(4) の羽根成形インプレッショ
ン部(Is)については、スクロール羽根(11)の中央部羽根
を成形する部位（図中で破線で示す）の基端部コーナＲ
を含む両側面を、Ra値で0.05μm の面粗度に研磨仕上げ
すると共に、外周部羽根を成形する部位（図中で鋸歯状
に示す）の基端部コーナＲを含む両側面を、Ra値で 1.0
μm と粗い面粗度に仕上げている。The impression (Io) surface of the mold (1) is generally finished to a surface roughness of about 0.8 μm in Ra value, and further, the blade forming impression portion of the lower mold (4) is formed. With respect to (Is), the base end corner R of a portion (indicated by a broken line in the figure) of the center blade of the scroll blade (11) is formed.
Are polished to a surface roughness of 0.05 μm in Ra value, and both sides including the base end corner R of the portion (shown in a saw-tooth shape in the figure) where the outer peripheral blade is formed are 1.0 by value
Finished to a rough surface roughness of μm.
【００２０】上記構成の金型を用いて、前記スクロール
部品(10)をプレス型鍛造した。また比較のために、下型
(4) の羽根成形インプレッション部(Is)を含む全インプ
レッション(Io)面を、Ra値で 0.8μm 程度の面粗度に仕
上げた金型を用いて、同スクロール部品(10)をプレス型
鍛造した。The scroll component (10) was press-forged using the mold having the above-described structure. For comparison, the lower mold
The scroll part (10) was press-forged using a die that finished the entire impression (Io) surface including the blade forming impression part (Is) of (4) with a surface roughness of about 0.8 μm in Ra value. did.
【００２１】また、本実施例では、Al4032合金棒材を切
断して、 (b)図に示すように円盤状とされ、かつ、金型
(1) のダイインサート(2) 内に僅少の間隙をもって挿入
できる外径寸法とされたブランク(B) を用い、そのブラ
ンク(B) の加熱温度を 450℃、金型(1) の保持温度を 1
50℃とすると共に、圧下メインラム(5) の圧下速度を20
0mm/secとする条件でプレス型鍛造した。Further, in this embodiment, the Al4032 alloy bar is cut into a disk shape as shown in FIG.
A blank (B) with an outside diameter that can be inserted into the die insert (2) of (1) with a small gap is used, the heating temperature of the blank (B) is 450 ° C, and the holding temperature of the mold (1) To 1
At 50 ° C, the reduction speed of the reduction main ram (5) should be 20
Press die forging was performed under the condition of 0 mm / sec.
【００２２】そして、型鍛造後のスクロール部品につい
て、各断面の状態を調べると共に、有限要素解析にて材
料の型内流動および充満状態を調べたところ、比較例の
ものは、その有限要素解析による材料の解析フロー断面
図である〔図２〕の (b)図に示すように、スクロール羽
根の中央部羽根が外周部羽根よりも成長が遅れ、その上
端が欠肉状態となった。これに対して、本実施例のもの
は、 (a)図に示すように、スクロール羽根の中央部羽根
の成長が促進されて、羽根全体の成長が揃っており、か
つ、面粗度を粗くした部位の製品表面に肌荒れや亀裂等
の欠陥がなく、要求品質を十分満足できるものであっ
た。Then, the state of each cross section of the scroll component after die forging was checked, and the in-mold flow and filling state of the material were checked by finite element analysis. As shown in FIG. 2 (b), which is a cross-sectional view of the analysis flow of the material, the center blade of the scroll blades grew more slowly than the outer circumferential blades, and the upper end of the scroll blades was cut off. On the other hand, in the case of the present embodiment, as shown in (a), the growth of the central blade of the scroll blade is promoted, the growth of the entire blade is uniform, and the surface roughness is reduced. There were no defects such as rough skin or cracks on the product surface at the site where the test was performed, and the required quality was sufficiently satisfied.
【００２３】〔図３〕は、本発明の第２実施例の説明図
であって、 (a)図は用いた金型の要部構成の説明図、
(b)図は本例の型鍛造による材料の解析フロー断面図で
ある。なお、本実施例は、金型の一部構成が異なる点を
除いて、前記第１実施例と同じであるので、ここでは要
部のみを図示して、その差異点を要約して説明するもの
とする。FIG. 3 is an explanatory view of a second embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is an explanatory view of a main part configuration of a mold used.
(b) is an analysis flow sectional view of the material by die forging of the present example. This embodiment is the same as the first embodiment except that a part of the mold is different. Therefore, only the main parts are shown here, and the differences will be summarized and described. Shall be.
【００２４】本実施例では、前記第１実施例と同様に、
金型(1) のインプレッション(Io)面は、総体的には、Ra
値で 0.8μm 程度の面粗度に仕上げる一方、下型(4')の
羽根成形インプレッション部(Is)の基端部コーナＲを含
む両側面については、その平面図である (a)図に示す中
央部のＡ領域をRa値で0.05μm の面粗度に、続くＢ領域
をRa値で 0.2μm の面粗度に研磨仕上げし、その外周部
のＣ領域をRa値で 1.0μm 面粗度に仕上げている。そし
て、この金型を用いて、第１実施例と同じスクロール部
品を同条件のもとでプレス型鍛造し、得られたスクロー
ル部品について、第１実施例と同様に、各断面の状態を
調べると共に、有限要素解析にて材料の型内流動および
充満状態を調べたところ、その有限要素解析による材料
の解析フロー断面図である (b)図に示すように、スクロ
ール羽根全体の羽根成長が揃って型内に完全に充満して
おり、かつ、製品表面に肌荒れや亀裂等の欠陥がなく、
要求品質を十分満足できるものであった。In this embodiment, similar to the first embodiment,
The impression (Io) surface of the mold (1) is generally Ra
While the surface is finished to a surface roughness of about 0.8 μm in value, both side surfaces including the base end corner R of the blade forming impression part (Is) of the lower die (4 ′) are plan views of FIG. The area A at the center shown is polished to a surface roughness of 0.05 μm in Ra value, the area B is polished to a surface roughness of 0.2 μm in Ra value, and the area C in the outer periphery is 1.0 μm in surface roughness to Ra value. Finished every time. Then, using this die, the same scroll component as in the first embodiment is press-forged under the same conditions, and the state of each cross section of the obtained scroll component is examined in the same manner as in the first embodiment. At the same time, when the flow in the mold and the filling state of the material were examined by finite element analysis, the analysis flow of the material by finite element analysis was a cross-sectional view, as shown in FIG. The mold is completely filled with no defects such as rough skin or cracks on the product surface.
The required quality was sufficiently satisfied.
【００２５】以上の２実施例の結果より、スクロール羽
根を成形するインプレッション部の各部位での面粗度を
変えるという実用上適用の容易な構成でもって、前記従
来技術にように背圧等を加えることなく、成形に際する
スクロール羽根の成長を揃えることができ、よって押圧
荷重を比較的低く抑えてなお、単純形状の素材から１工
程で成形できるという本発明の優れた効果を確認するこ
とができた。From the results of the above two embodiments, it is possible to apply back pressure and the like as in the above-mentioned prior art with a construction that is easy to apply practically by changing the surface roughness at each portion of the impression portion that forms the scroll blade. It is possible to confirm the excellent effect of the present invention that the growth of scroll blades during molding can be made uniform without adding, and thus the pressing load can be suppressed to a relatively low level, and molding can be performed in a single step from a material having a simple shape. I was able to.
【００２６】なお、上記２実施例における金型の構成は
一例であって、スクロール羽根を成形するインプレッシ
ョン部の各部位での面粗度を変え、その相対的な面粗度
の差によって羽根成長の差を制御して揃える本発明の要
旨を逸脱しない限り、例えば、圧下側である上ポンチに
スクロール羽根を成形するインプレッション部を設ける
等、他の構成の金型が用いられ良いことは言うまでもな
い。また、該インプレッション部の面粗度についても、
より鏡面に近い細かな面粗度にするほど羽根成長を促進
でき、逆に粗くするほど羽根成長を抑制できるきるが、
その適用に際する面粗度は、細かくする中央部側では、
通常の研磨で得られるRa値＝0.01μm 、粗くする外周部
側では製品の表面品質への影響を考慮してRa値＝ 2.0μ
m 程度を限度として各部位の面粗度を選定し、好ましく
は、粗度を細かくする部位では、Ra値で0.01〜 0.5μm
の範囲内、粗くする部位では、Ra値 1.0〜 2.0μm の範
囲内であって要求表面品質を勘案した値に設定されるこ
とを推奨する。The configuration of the mold in the above two embodiments is merely an example, and the surface roughness at each part of the impression portion for forming the scroll blade is changed, and the blade growth is determined by the relative surface roughness difference. It is needless to say that a mold having another configuration may be used, for example, providing an impression portion for forming a scroll blade on an upper punch which is a pressing side, as long as the gist of the present invention is controlled and aligned. . Also, regarding the surface roughness of the impression portion,
The finer the surface roughness is, the closer to the mirror surface, the more the blade growth can be promoted.
The surface roughness at the time of its application is as follows:
Ra value obtained by ordinary polishing = 0.01 μm, Ra value = 2.0 μm on the outer peripheral side to be roughened in consideration of the effect on the surface quality of the product
The surface roughness of each part is selected up to about m, and preferably, the Ra value is 0.01 to 0.5 μm
It is recommended that the Ra value be set within the range of 1.0 to 2.0 μm for the part to be roughened in consideration of the required surface quality.
【００２７】〔図４〕は、本発明の第３実施例の説明図
であって、 (a)図は用いた金型の概要構成を示す正断面
図、 (b)図は同金型の要部構成の説明図、 (c)図は本例
の型鍛造による材料の解析フロー断面図である。なお、
本実施例の金型は、その一部の構成が異なる点を除い
て、前記第１実施例と主要部の構成が同じであるので、
ここでは〔図１〕と等価な各部に同符号を付して説明を
省略し、その差異点のみを要約して説明するものとす
る。FIG. 4 is an explanatory view of a third embodiment of the present invention. FIG. 4 (a) is a front sectional view showing a schematic configuration of a used mold, and FIG. 4 (b) is a view of the same mold. FIG. 4 is an explanatory diagram of a main part configuration, and FIG. 4C is a sectional view of an analysis flow of a material by die forging of the present example. In addition,
The mold of this embodiment has the same structure as the main part of the first embodiment except that part of the structure is different.
Here, components equivalent to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Only the differences will be summarized and described.
【００２８】本実施例では、金型(1) のインプレッショ
ン(Io)面は、下型(4")の羽根成形インプレッション部(I
s)を含み、Ra値で 0.5μm 程度の面粗度に研磨仕上げし
ている。そして、その下型(4")の羽根成形インプレッシ
ョン部(Is)の基端部コーナＲを、その平面図である (b)
図に示す中心側端部のＡ領域で半径 2.0mmのＲ、続く中
心部のＢ領域で半径 1.0mmのＲとし、更に最外周側端部
のＣ領域で半径 1.0mmのＲ、その他の外周部で半径 0.5
mmのＲとしている。In this embodiment, the impression (Io) surface of the mold (1) is connected to the blade forming impression portion (Io) of the lower mold (4 ").
s), and is polished to a surface roughness of about 0.5 μm in Ra value. FIG. 4B is a plan view showing a base end corner R of the blade forming impression portion (Is) of the lower die (4 ").
In the area A at the center end shown in the figure, a radius R of 2.0 mm, in the area B at the center, a radius R of 1.0 mm, and in the area C at the outermost end, a radius R of 1.0 mm, and other outer circumferences Part radius 0.5
R in mm.
【００２９】上記構成の金型を用いて、第１実施例と同
じスクロール部品を同条件のもとでプレス型鍛造し、得
られたスクロール部品について、第１実施例と同様に、
各断面の状態を調べると共に、有限要素解析にて材料の
型内流動および充満状態を調べたところ、その有限要素
解析による材料の解析フロー断面図である (c)図に示す
ように、スクロール羽根全体の羽根成長が揃って型内に
完全に充満しており、かつ、製品表面に肌荒れや亀裂等
の欠陥がなく、要求品質を十分満足できるものであっ
た。Using the mold having the above structure, the same scroll parts as in the first embodiment are forged by press die under the same conditions, and the obtained scroll parts are processed in the same manner as in the first embodiment.
In addition to examining the state of each cross-section, the flow in the mold and the filling state of the material were examined by finite element analysis.As a result, the analysis flow of the material by finite element analysis was shown in section (c). The entire blade growth was uniform and completely filled in the mold, and the product surface was free from defects such as surface roughness and cracks, and the required quality was sufficiently satisfied.
【００３０】上記実施例の結果より、スクロール羽根を
成形するインプレッション部の特定部位でのコーナＲを
他の部位よりも大きくするという実用上適用の容易な構
成でもって、前記従来技術にように背圧等を加えること
なく、成形に際するスクロール羽根の成長を揃えること
ができ、よって押圧荷重を比較的低く抑えてなお、単純
形状の素材から１工程で成形できるという本発明の優れ
た効果を確認することができた。From the results of the above embodiment, it can be seen that the configuration is such that the corner R at the specific portion of the impression portion for forming the scroll blades is larger than the other portions in practical use, and as a result, as in the prior art described above, Without applying pressure or the like, the growth of the scroll blades during molding can be made uniform, and thus the pressing load can be kept relatively low. I was able to confirm.
【００３１】なお、上記実施例における金型の構成は一
例であって、スクロール羽根を成形するインプレッショ
ン部の基端部両コーナの特定部位でのコーナＲを他の部
位よりも大きくすることで、羽根成長の遅れを解消して
全体の羽根成長を揃える本発明の要旨を逸脱しない限
り、例えば、圧下側である上ポンチにスクロール羽根を
成形するインプレッション部を設ける等、他の構成の金
型が用いられ良いことは言うまでもない。また、成形す
るスクロール羽根の成長の遅れる部位のインプレッショ
ン部のコーナＲの設定は、まず、その部位の羽根成長速
度をｖ0 としたとき、最も速い羽根成長速度をｖmax に
対して、ｖ＝ｖ0 ＋ｖmax と定め、そして例えば、最も
小さなコーナＲが 0.5mmである場合を例にすると、この
ｖを用いて、その羽根部位に対応するインプレッション
部の基端部両コーナのコーナＲは、定数ｃ1 、ｃ2 を用
いた次式を目安として決定することができる。 Ｒ＝ｃ1 ／ｖ＋ｃ2 （但し、ｃ1 ＝1.0 、ｃ2 ＝−0.5
） また、スクロール羽根の機械加工代としてより大きなコ
ーナＲが許容される場合にはｃ2 をより大きな値に設定
することもできる。The configuration of the mold in the above embodiment is merely an example, and the corner R at a specific portion of both corners at the base end of the impression portion for forming the scroll blade is made larger than the other portions. As long as the invention does not depart from the gist of the present invention that eliminates the delay of the blade growth and aligns the entire blade growth, for example, a mold having another configuration such as providing an impression portion for molding a scroll blade on the upper punch on the pressing side is used. Needless to say, it can be used. In addition, when setting the corner R of the impression portion at the portion where the growth of the scroll blade to be formed is delayed, first, assuming that the blade growth speed at that portion is v 0 , the fastest blade growth speed is v max and v = When v 0 + v max is defined and, for example, the smallest corner R is 0.5 mm, using this v, the corner R of both the base end corners of the impression portion corresponding to the blade portion is calculated as The following equation using the constants c 1 and c 2 can be determined as a guide. R = c 1 / v + c 2 (where c 1 = 1.0, c 2 = −0.5
) It is also possible to set the c 2 to a larger value when the larger corner R is acceptable machining allowance of the scroll vane.
【００３２】なお、以上の３実施例では、Al4032合金か
らなるスクロール部品の型鍛造を例にして述べたが、本
発明方法は、これに限定されるものではなく、例えば、
Ti合金等の他の金属材料からなるスクロール部品の型鍛
造に適用して同様の効果が得られることは言うまでもな
い。In the above three embodiments, the die forging of a scroll part made of Al4032 alloy has been described as an example. However, the method of the present invention is not limited to this.
It goes without saying that the same effect can be obtained by applying the present invention to die forging of scroll parts made of other metal materials such as Ti alloy.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る型鍛
造方法によれば、従来技術のように背圧等を加えること
なく、成形に際するスクロール羽根の成長を揃えること
ができ、よって押圧荷重を比較的低く抑えてなお、単純
形状の素材から１工程で所定のスクロール部品を効率良
く成形することができる。As described above, according to the die forging method of the present invention, the growth of the scroll blades during molding can be made uniform without applying a back pressure or the like as in the prior art. Therefore, it is possible to efficiently form a predetermined scroll component from a material having a simple shape in one process while keeping the pressing load relatively low.
【図１】本発明の第１実施例の説明図であって、 (a)図
は成形対象とするスクロール部品の仕上鍛造形状を示す
斜視図、 (b)図は用いたブランクの形状を示す斜視図、
(c)図は用いた金型の概要構成を示す正断面図である。1A and 1B are explanatory views of a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a perspective view showing a finish forging shape of a scroll component to be formed, and FIG. 1B is a view showing a shape of a blank used. Perspective view,
(c) is a front sectional view showing a schematic configuration of a used die.
【図２】本発明の第１実施例に関わるスクロール部品の
有限要素解析による材料の解析フロー断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a material analysis flow by finite element analysis of a scroll component according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２実施例の説明図であって、 (a)図
は用いた金型の要部構成の説明図、 (b)図は本例の型鍛
造による材料の解析フロー断面図である。3A and 3B are explanatory diagrams of a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is an explanatory diagram of a main part configuration of a used die, and FIG. 3B is a flow chart of material analysis by die forging of the present embodiment. It is sectional drawing.
【図４】本発明の第３実施例の説明図であって、 (a)図
は用いた金型の概要構成を示す正断面図、 (b)図は同金
型の要部構成の説明図、 (c)図は本例の型鍛造による材
料の解析フロー断面図である。4A and 4B are explanatory views of a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a front sectional view showing a schematic configuration of a used mold, and FIG. FIG. 1C is a sectional view of an analysis flow of a material by die forging of this example.
【図５】本発明に関わる金型面の面粗度と摩擦抵抗との
関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the surface roughness of the mold surface and the frictional resistance according to the present invention.
【図６】従来のスクロール部品の型鍛造方法の説明図で
ある。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional die forging method for a scroll component.
【図７】従来のスクロール部品の別の型鍛造方法の説明
図である。FIG. 7 is an explanatory view of another conventional die forging method for a scroll component.
【図８】従来のスクロール部品のまた別の型鍛造方法の
説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of another conventional die forging method for a scroll component.
(1) --金型 (2) --ダイインサート (3) --上ポンチ (4) --下型 (4')--下型 (4")--下型 (5) --圧下メインラム (6) --下アンビル (6a)--ノックアウトラム (10)--スクロール部品 (11)--スクロール羽根 (12)--フランジ部 (13)--ボス部 (B) --ブランク (Io)--インプレッション (Ib)--ボス成形インプレッション部 (Is)--羽根成形インプレッション部 (1) --Die (2) --Die insert (3) --Upper punch (4) --Lower die (4 ')-Lower die (4 ")-Lower die (5) --Reduction Main ram (6)-Lower anvil (6a)-Knockout ram (10)-Scroll parts (11)-Scroll vanes (12)-Flange (13)-Boss (B)-Blank (Io)-Impression (Ib)-Impression part of boss molding (Is)-Impression part of blade molding
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 勝彦 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 金丸 信夫 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuhiko Ozaki 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo Inside Kobe Research Institute of Kobe Steel, Ltd. (72) Nobuo Kanamaru Takatsuka, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo 1-5-5 stand Kobe Steel Co., Ltd. Kobe Research Institute
Claims (2)
ール羽根を形成してなるスクロール部品を型鍛造するに
際し、用いる金型の前記スクロール羽根を成形するイン
プレッション部の基端部コーナＲを含む側面の面粗度
を、該スクロール羽根の成形時での成長速度の遅い中央
部羽根を成形する部位で細かくし、逆に成長速度の早い
外周部羽根を成形する部位で粗くして型鍛造することを
特徴とするスクロール部品の型鍛造方法。1. A side surface including a base end corner R of an impression portion for forming a scroll blade of a die used in die-forging a scroll component having a thin spiral scroll blade formed on one surface of a flange portion. The surface roughness of the central blade at which the growth speed of the scroll blades is low during molding of the scroll blades, and the surface roughness of the peripheral blades at the high growth speed at the time of forming the scroll blades, and die forging. A die forging method for scroll parts, characterized by the following.
ール羽根を形成してなるスクロール部品を型鍛造するに
際し、用いる金型の前記スクロール羽根を成形するイン
プレッション部の基端部コーナＲを、該スクロール羽根
の成形時での成長速度の遅い中央部羽根を成形する部位
で他の部位よりも大きくして型鍛造することを特徴とす
るスクロール部品の型鍛造方法。2. The method according to claim 1, further comprising the step of forging a scroll component having a thin spiral scroll blade formed on one surface of the flange portion into a die. A die forging method for a scroll component, comprising: forging a die at a portion where a central blade having a slow growth rate at the time of forming the scroll blade is formed to be larger than other portions.
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| JP2804905B2 JP2804905B2 (en) | 1998-09-30 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1995-06-12 JP JP7144597A patent/JP2804905B2/en not_active Expired - Fee Related
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