製造工程に沿ったギアの解析

2018年2月9日

1/15の軽量化展で講演するギアの解析例について、簡潔にご紹介します。

軽量化のため、ギアを薄くしたりシャフトを細くしすぎると強度に問題が発生します。そこで、高強度な材料を使いたくなるわけですが、鍛造だけでなく浸炭焼き入れが多用されています。浸炭焼き入れを行うと熱ひずみによる残留応力が発生します。これが残存寿命に大きな影響を及ぼします。

実験で表面の残留応力を測ることはなんとか出来ますが、見たいところを把握することが難しく、現象・原因や対策のプロセスを手中にすることは困難です。そこでCAEの出番です。

160107ギアシャフト解析フロー右の絵は、ギアシャフトの製造工程に沿って解析した際のフローです。(お客様のリアルモデルではお見せできないので、簡素化したデータにしてあります。)ギア歯面の拡大コンタ図は、製造工程で発生する残留応力と、製造工程で発生する公差寸法内のばらつきを考慮した解析結果です。

何が起こっているかをCAEで把握し、製品寿命を考慮した浸炭焼き入れによる曲りを修正基準・工程を決める、許される公差寸法を決める。CAEにより軽量化と製品寿命や性能のバランス設計を手中にすることを目的とします。

FASOTEC CAEソリューションでは、プレス成型や樹脂成型の影響を考慮した組み付け検討までサポートしています。