JP2000225434A - Method for creating intermediate blank shape for forged parts and method for designing die for forging - Google Patents

Method for creating intermediate blank shape for forged parts and method for designing die for forging

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JP2000225434A
JP2000225434A JP11029978A JP2997899A JP2000225434A JP 2000225434 A JP2000225434 A JP 2000225434A JP 11029978 A JP11029978 A JP 11029978A JP 2997899 A JP2997899 A JP 2997899A JP 2000225434 A JP2000225434 A JP 2000225434A
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shape
reference plane
intermediate material
group
curve
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Yoshitaka Atsumi
好崇 渥美
Naohito Ono
尚仁 大野
Shuji Higaki
周司 檜垣
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a creating method for an intermediate blank shape, with which the intermediate shape suitable to the shape in the case of giving the new shape of forged parts can be created without using the past data on the similar product, and a designing method for a forging die therefore. SOLUTION: A target shape is divided into block pieces having square cross section (No.1) and the vol. of each block piece is calculated (No.2). Then, each block piece is replaced into a rectangular parallelepiped of a high based on the vol. (No.3) and the vertex of each rectangular parallelepiped is arranged (No.4). Further, the profile of a target shape is disposed. Then, the curved line group is constituted by connecting each vertex and a profile line and further, the curved surface is constituted (No.5). The machining surface shapes for the intermediate blank shape and the forging die are decided with this curved surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,初期形状の素材を
金型で加圧して目標形状に加工する鍛造加工に関する。
さらに詳細には,初期形状の素材をまず初期形状と目標
形状との中間的な形状に加工し,さらにこれを目標形状
に加工する場合の中間素材形状の創出方法およびそのた
めの鍛造用金型の設計方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a forging process in which a raw material having an initial shape is pressed into a target shape by a die.
More specifically, a material having an initial shape is first processed into a shape intermediate between the initial shape and a target shape, and then a method for creating an intermediate material shape when processing the material into a target shape, and a forging die for that purpose. It concerns the design method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から,金属その他の塑性材料を鍛造
加工して目標形状に整形するに際し,初期形状の素材を
まず初期形状と目標形状との中間的な形状に加工し,さ
らにこれを目標形状に加工する場合がある。初期形状と
目標形状とが比較的に遠い形状である場合には,一度に
加工するのは無理があるからである。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a metal or other plastic material is forged and shaped into a target shape, a material having an initial shape is first processed into an intermediate shape between the initial shape and the target shape, and the target shape is further processed. It may be processed into a shape. This is because if the initial shape and the target shape are relatively far from each other, it is impossible to process them all at once.

【0003】このための中間形状を決定するための方法
が,特開平9−234536号公報に記載されている。
この公報に記載された方法は,概略,次のようなもので
ある。すなわち,既知の鍛造品についてその形状(目標
形状)および前工程での形状(中間形状)の棒状データ
をあらかじめデータベースに集積しておく。そして,新
たな鍛造品の形状(目標形状)が与えられたときに,こ
れと類似する形状(目標形状)を有する既知の鍛造品を
データベースから選び出し,その前工程での形状(中間
形状)に基づいて新たな鍛造品の前工程での形状(中間
形状)を決定するのである。これにより,古くは設計者
の経験と勘に頼っていた中間形状の決定を効率化しよう
とするものである。
A method for determining an intermediate shape for this purpose is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-234536.
The method described in this publication is roughly as follows. That is, for a known forged product, the rod-shaped data of the shape (target shape) and the shape (intermediate shape) in the previous process are accumulated in a database in advance. Then, when a new forged product shape (target shape) is given, a known forged product having a shape similar to this (target shape) is selected from the database, and the shape (intermediate shape) in the preceding process is selected. Based on this, the shape (intermediate shape) of the new forged product in the previous process is determined. In this way, the determination of the intermediate shape, which has long relied on the experience and intuition of the designer, is intended to be more efficient.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,前述の
従来の方法には,以下に説明する問題点があった。すな
わち,既知の鍛造品の前工程での形状を基にするので,
新たな鍛造品の目標形状に適した中間形状を必ずしも作
成できないのである。特に,新たな鍛造品と類似する既
知の鍛造品がデータベースにない場合には適用できな
い。
However, the above-mentioned conventional method has the following problems. In other words, since it is based on the shape of the known forged product in the previous process,
It is not always possible to create an intermediate shape suitable for the target shape of a new forged product. In particular, it cannot be applied when there is no known forged product similar to the new forged product in the database.

【0005】本発明は,従来の技術が有する上記の問題
点を解決するためになされたものである。すなわちその
課題とするところは,鍛造部品の新たな形状が与えられ
たときに,その形状に適した中間形状を,過去の類似品
のデータなくして創出できる中間素材形状の創出方法お
よびそのための鍛造用金型の設計方法を提供することを
課題とするものである。
[0005] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. That is, the problem is that when a new shape of a forged part is given, an intermediate shape suitable for the shape can be created without data of similar products in the past, and a method of creating an intermediate material shape, and forging for that purpose. An object of the present invention is to provide a method for designing a metal mold.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的と
してなされた本発明は,素材を初期形状から目標形状に
鍛造加工する過程での中間素材形状を創出する方法,も
しくは,素材を初期形状から目標形状に鍛造加工する過
程での中間素材形状のための鍛造用金型を設計する方法
であって,目標形状を所定の基準平面に対し垂直な方向
のブロックに区分する工程(1)と,工程(1)で区分
した各ブロックごとの体積を演算する工程(2)と,各
ブロックについて工程(2)で演算した体積に基づく高
さの頂点を配置する工程と(3),各頂点を曲線で結ん
で曲線群を構成する工程(4)とを含んでおり,工程
(4)の曲線群により表現される曲面を中間素材形状も
しくは鍛造用金型の凹面形状とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for creating an intermediate material shape in the process of forging a material from an initial shape to a target shape, or a method for forming a material into an initial shape. (1) a method for designing a forging die for an intermediate material shape in the process of forging to a target shape from a target shape, wherein the target shape is divided into blocks perpendicular to a predetermined reference plane; , A step (2) of calculating the volume of each block divided in the step (1), a step of arranging vertices of a height based on the volume calculated in the step (2) for each block, and (3) (4) to form a curve group by connecting to a curve, and the curved surface represented by the curve group in the step (4) is defined as an intermediate material shape or a concave shape of a forging die.

【0007】この方法では,新たな鍛造部品の目標形状
が与えられると,その目標形状が所定の基準平面に対し
垂直な方向のブロックに区分される(工程(1))。す
なわち,まず,基準平面が想定される。基準平面は,鍛
造加工の際に素材を金型で圧縮する方向に直交する平面
である。そして,この基準平面を隙間や重複なく充填す
る多数の領域(通常は方眼状である)が想定される。そ
して目標形状は,この基準平面に垂直に投影されること
によりその領域に収まる多数のブロックに分割される。
In this method, when a new target shape of a forged part is given, the target shape is divided into blocks perpendicular to a predetermined reference plane (step (1)). That is, first, a reference plane is assumed. The reference plane is a plane orthogonal to the direction in which the material is compressed by the die during forging. Then, a large number of regions (usually a square shape) filling this reference plane without gaps or overlaps are assumed. Then, the target shape is divided into a number of blocks that fit in the area by being projected perpendicularly to this reference plane.

【0008】次に,区分された各ブロックについて,そ
の体積が演算される(工程(2))。この演算は,ブロ
ック内における目標形状の表面を表す各点の高さ座標を
積分することにより可能である。
Next, the volume of each of the divided blocks is calculated (step (2)). This calculation can be performed by integrating the height coordinates of each point representing the surface of the target shape in the block.

【0009】そして,演算された体積に基づき,各ブロ
ックについて頂点が配置される(工程(3))。すなわ
ち,基準平面の各領域に対し,そのブロックの体積に基
づく高さの頂点が配置される。このためには,基準平面
の各領域に各ブロックに代わって,そのブロックの体積
に基づく高さの柱状体を配置し,各柱状体の頂面の中心
を頂点とすればよい。その場合の各柱状帯の高さは,当
該柱状体の体積が,置き換えられるブロックの体積と等
しくなるように決定すればよい。その場合には,当該柱
状体の高さは,当該ブロックの領域内の各点の高さの平
均を表している。あるいは,当該ブロックの目標形状全
体の中での位置や隣接するブロックの体積等の因子を考
慮して修正を加えてもよい。
Then, vertices are arranged for each block based on the calculated volume (step (3)). That is, a vertex having a height based on the volume of the block is arranged for each area of the reference plane. For this purpose, instead of each block, a columnar body having a height based on the volume of the block may be arranged in each region of the reference plane, and the center of the top surface of each columnar body may be set as the vertex. In this case, the height of each column may be determined such that the volume of the column is equal to the volume of the block to be replaced. In that case, the height of the column represents the average of the height of each point in the area of the block. Alternatively, correction may be made in consideration of factors such as the position of the block in the entire target shape and the volume of adjacent blocks.

【0010】そして,各頂点が曲線で結ばれる。さら
に,この曲線が複数作られることにより曲線群が構成さ
れる(工程(4))。この曲線群には,目標形状がある
程度反映されている。よって,この曲線群を包摂する曲
面をもって中間素材形状もしくは鍛造用金型の凹面形状
とすればよい。
Then, each vertex is connected by a curve. Further, a curve group is formed by creating a plurality of these curves (step (4)). This curve group reflects the target shape to some extent. Therefore, a curved surface that includes the curve group may be an intermediate material shape or a concave shape of a forging die.

【0011】本発明の工程(4)においては,各頂点ば
かりでなく,目標形状の基準平面への投影図の輪郭上の
ポイントを曲線で結んで曲線群を構成することが望まし
い。このようにすることにより,構成される曲線群が輪
郭の位置で必ず基準平面に接することとなる。このた
め,中間素材形状もしくは鍛造用金型の外周が明確とな
る。
In the step (4) of the present invention, it is desirable to form a curve group by connecting not only vertices but also points on the contour of the projection of the target shape onto the reference plane by curves. By doing so, the constituted curve group always comes into contact with the reference plane at the position of the contour. Therefore, the shape of the intermediate material or the outer periphery of the forging die becomes clear.

【0012】さらに本発明では,工程(4)で構成され
た曲線群について,目標形状を基準平面に投影した図の
輪郭より外側の部分を削除する工程(5)を含むことが
望ましい。輪郭より外側の部分は,工程(4)で各点を
結ぶときに形成されるものであるが,実際の中間素材形
状および鍛造用金型においては不要な部分である。工程
(5)を行うことにより,この余計な部分がトリミング
されるのである。
Further, in the present invention, it is preferable that the method further includes a step (5) of deleting a portion outside the contour of the figure obtained by projecting the target shape on the reference plane for the curve group formed in the step (4). The portion outside the contour is formed when the points are connected in step (4), but is unnecessary in the actual intermediate material shape and the forging die. By performing the step (5), this unnecessary portion is trimmed.

【0013】そして,本発明の工程(4)の曲線群の構
成においては,基準平面上の平行直線群に対応して曲線
群を構成することが好ましい。通常,目標形状のブロッ
ク分けのための基準平面の領域区分は,互いに直交する
2組の等間隔な平行直線群によりなされる。したがっ
て,基準平面上に,当該平行直線群の一方と平行でかつ
これを半間隔分ずらした直線群を想定し,その上方の各
頂点を結ぶことにより曲線群を構成すればよい。これに
より,各点をもれなく反映させて曲線群を構成すること
ができる。
In the configuration of the curve group in the step (4) of the present invention, it is preferable to configure the curve group corresponding to the parallel straight line group on the reference plane. Usually, the area division of the reference plane for dividing the target shape into blocks is performed by two sets of equidistant parallel straight lines that are orthogonal to each other. Therefore, on the reference plane, a straight line group parallel to one of the parallel straight line groups and shifted by a half interval is assumed, and a curve group may be formed by connecting the vertices above the straight line group. As a result, a curve group can be formed by reflecting each point without fail.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下,本発明を具体化した実施の
形態について,図面を参照しつつ詳細に説明する。本実
施の形態では,図1に示す形状の製品(エンジン用のコ
ンロッド)10を例に取り,2段階の鍛造加工によりこ
の形状(目標形状)を成形するための中間素材形状およ
び金型形状を創出する。その創出の手順の概略を図3の
フローチャートに示す。なお,この種の鍛造部品は通
常,図2に示すように2本を互い違いに並べた状態を1
セットとして,1本のビレットから製造される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, taking a product (connecting rod for engine) 10 having the shape shown in FIG. 1 as an example, an intermediate material shape and a mold shape for forming this shape (target shape) by two-stage forging are described. Create. An outline of the creation procedure is shown in the flowchart of FIG. In general, forged parts of this kind are arranged such that two parts are alternately arranged as shown in FIG.
As a set, it is manufactured from one billet.

【0015】(#1)まず,製品の3次元形状が必要と
なる。必要とされるのは,製品の表面の各点の3次元座
標である。このデータは,製品を設計する部門から取得
し,本手順を実行するコンピュータに読み込む。取得し
た3次元形状については最初に,ブロック分割が行われ
る。すなわち,当該3次元形状を,互いに直交する2組
の等間隔な平行平面群により,基準平面に垂直な正方形
断面のブロックに分割するのである。これを,基準平面
に垂直に上方から見たのが図4である。図4には,当該
3次元形状を分割する2組の平行平面群が,碁盤目状の
パターンとして現れている。この例では,当該3次元形
状を10mm四方のブロックに分割している。分割され
たブロック片11の例を図5に示す。なお,基準平面と
は,製品の3次元形状の厚み方向の中央の面のことであ
る。また,基準平面は,実際の鍛造加工の際に上下の金
型がミートする面でもある。
(# 1) First, a three-dimensional shape of a product is required. What is needed is the three-dimensional coordinates of each point on the surface of the product. This data is obtained from the department that designs the product, and read into the computer that executes this procedure. First, block division is performed on the acquired three-dimensional shape. That is, the three-dimensional shape is divided into blocks each having a square cross section perpendicular to the reference plane by two sets of equidistant parallel plane groups orthogonal to each other. FIG. 4 shows this as viewed from above perpendicularly to the reference plane. In FIG. 4, two sets of parallel planes that divide the three-dimensional shape appear as a grid pattern. In this example, the three-dimensional shape is divided into 10 mm square blocks. FIG. 5 shows an example of the divided block pieces 11. Note that the reference plane is a plane at the center in the thickness direction of the three-dimensional shape of the product. The reference plane is also a plane on which upper and lower molds meet during actual forging.

【0016】なお,本実施の形態では前述のように2本
を互い違いに並べた状態を1セットとしている。この状
態は,図2のA−A線を境に同じ形状を180°回転さ
せて接合したものとして把握できる。したがって,中間
素材形状等の創出も,その一方のみについて行い,後で
対称にコピーすればよい。このため図4では,その一方
のみを示している。また,本実施の形態における製品の
3次元形状は,基準平面について面対称である。したが
って,基準平面の上側と下側とのいずれか一方のみにつ
いて中間素材形状等の創出を行い,後で対称にコピーす
ればよい。このため,図5に示すブロック片11も片側
のみのものである。すなわち,ブロック片11の底面1
1Bが基準平面に該当する。また,ブロック片11の頂
面(底面11Bの対面)11Tが製品の3次元形状の表
面に該当する。
In this embodiment, as described above, two sets are alternately arranged as one set. This state can be grasped as a state where the same shape is rotated by 180 ° and joined at the line AA in FIG. Therefore, creation of an intermediate material shape or the like may be performed for only one of them, and then copied symmetrically later. Therefore, FIG. 4 shows only one of them. Further, the three-dimensional shape of the product in the present embodiment is plane-symmetric with respect to the reference plane. Therefore, it is only necessary to create an intermediate material shape or the like for only one of the upper side and the lower side of the reference plane, and copy it symmetrically later. For this reason, the block piece 11 shown in FIG. 5 is also only on one side. That is, the bottom surface 1 of the block piece 11
1B corresponds to the reference plane. Further, the top surface (facing the bottom surface 11B) 11T of the block piece 11 corresponds to the three-dimensional surface of the product.

【0017】(#2)続いて,各ブロック片11につい
て,その体積が計算される。この計算は,底面11Bと
頂面11Tとの間の鉛直線(基準平面に垂直な線)上の
距離を,ブロック片11の底面11Bの各点について積
分することによりなされる。すなわち,頂面11Tの各
ポイントの高さ座標は製品の3次元形状のデータに含ま
れているから,これを底面11Bの各点について数値積
分すればよい。この体積計算は,全部のブロック片につ
いて行われる。
(# 2) Subsequently, the volume of each block piece 11 is calculated. This calculation is performed by integrating the distance on the vertical line (line perpendicular to the reference plane) between the bottom surface 11B and the top surface 11T for each point on the bottom surface 11B of the block piece 11. That is, since the height coordinate of each point on the top surface 11T is included in the data of the three-dimensional shape of the product, it may be numerically integrated for each point on the bottom surface 11B. This volume calculation is performed for all block pieces.

【0018】(#3)各ブロック片11の体積が求めら
れたら,次に,図6に示すようにブロック片11が直方
体12で置き換えられる。直方体12は,ブロック片1
1の水平断面(すなわち図4の碁盤目パターンの正方
形)と同一の水平断面を有するとともに,ブロック片1
1の体積に所定の係数を掛けた体積を有する直方体であ
る。所定の係数は,通常は1〜1.2程度の数であり,
当該ブロックの目標形状全体の中での位置や,周囲に隣
接するブロックの体積等の因子を考慮して決定される。
この係数が1に近い数であることから,直方体12の高
さは,置き換えられたブロック片11の頂面12Tの高
さの平均を,ほぼ反映している。この,直方体への置き
換えは,全部のブロック片について行われる。
(# 3) After the volume of each block piece 11 is obtained, the block piece 11 is replaced with a rectangular parallelepiped 12 as shown in FIG. The rectangular parallelepiped 12 is
1 has the same horizontal cross section as the horizontal cross section (ie, the square of the grid pattern in FIG. 4), and
It is a rectangular parallelepiped having a volume obtained by multiplying a volume of 1 by a predetermined coefficient. The predetermined coefficient is usually a number of about 1 to 1.2,
The determination is made in consideration of factors such as the position of the block in the entire target shape and the volume of blocks adjacent to the periphery.
Since this coefficient is a number close to 1, the height of the rectangular parallelepiped 12 substantially reflects the average height of the top surface 12T of the replaced block piece 11. This replacement with a rectangular parallelepiped is performed for all the block pieces.

【0019】(#4)そして,各直方体の頂面の中心点
(以下,「頂点」という)12Cが,基準平面に対して
配置される(図7)。図7において各頂点は,元のブロ
ック片11の中心の面内座標と,そのブロック片11に
対して置き換えられた直方体12の頂点12Cの高さ座
標との位置に配置されている。この状態を上方から見る
と,図8に示すように,ブロック分割の碁盤目パターン
の各正方形の中央に各頂点12Cが位置している。さら
に,この状態に加え,製品形状の輪郭,すなわち製品形
状の表面と基準平面との交線が配置される(図9)。図
9の状態では,輪郭が基準平面内に配置されている。こ
のようにここで輪郭を配置するのは,創出される中間素
材形状に,製品形状より外側へはみ出た余計な部分が生
じるのを防ぐためである。
(# 4) Then, the center point (hereinafter referred to as "vertex") 12C of the top surface of each rectangular parallelepiped is arranged with respect to the reference plane (FIG. 7). In FIG. 7, each vertex is arranged at the position of the in-plane coordinates of the center of the original block piece 11 and the height coordinates of the vertex 12C of the rectangular parallelepiped 12 replaced with the block piece 11. When this state is viewed from above, as shown in FIG. 8, each vertex 12C is located at the center of each square of the grid pattern of the block division. Further, in addition to this state, a contour of the product shape, that is, an intersection line between the surface of the product shape and the reference plane is arranged (FIG. 9). In the state of FIG. 9, the contour is arranged in the reference plane. The reason for arranging the contours in this manner is to prevent an unnecessary portion from protruding outside the product shape from being generated in the created intermediate material shape.

【0020】(#5)#4までの状態で図8中のB−B
断面図を取ると,図10に示すように,基準平面の上方
にいくつかの頂点12Cが配置された状況を呈してい
る。また,それらより左右方向外側であって基準平面上
には,輪郭点13,13が位置している。そこで図10
上の各頂点12Cおよび輪郭点13,13を,なめらか
な曲線14で連結する。この連結は,各頂点12Cおよ
び輪郭点13,13を貫通する公知のスプライン曲線を
求めることにより行う。
(# 5) BB in FIG. 8 in the state up to # 4
Taking a sectional view, as shown in FIG. 10, there is a situation where some vertices 12C are arranged above the reference plane. Further, contour points 13 and 13 are located on the reference plane outside of them in the left-right direction. Therefore, FIG.
The upper vertex 12C and the contour points 13 and 13 are connected by a smooth curve 14. This connection is performed by obtaining a known spline curve passing through each vertex 12C and the contour points 13, 13.

【0021】そして,図8中のB−B線と平行に,碁盤
目パターンの一方を半周期ずらした他の直線上でも同様
に頂点12Cおよび輪郭点13を連結する。これによ
り,図11に示すように曲線群が得られる。この曲線群
には,#4で配置したすべての頂点12Cが反映されて
いる。また,碁盤目パターンのうちB−B線と平行な直
線群と輪郭とのすべての交点も反映されている。さらに
この曲線群を包絡する曲面を構成する(図12)。構成
された曲面は,製品の形状の粗い近似形である。かくし
て,#4で配置した各頂点12Cに基づくサーフェス化
がなされたことになる。本方法ではこの曲面をもって中
間素材形状の表面形状とする。このとき,基準平面の各
点に対し,その法線と当該曲面との交点の高さ座標が与
えられている。
The vertices 12C and the contour points 13 are similarly connected on another straight line in which one of the grid patterns is shifted by a half cycle in parallel with the line BB in FIG. Thereby, a curve group is obtained as shown in FIG. This curve group reflects all vertices 12C arranged in # 4. Further, all the intersections between the outline and the straight line group parallel to the BB line in the grid pattern are also reflected. Further, a curved surface that envelopes the curve group is formed (FIG. 12). The constructed curved surface is a rough approximation of the product shape. Thus, the surface is formed based on the vertices 12C arranged in # 4. In this method, this curved surface is used as the surface shape of the intermediate material. At this time, for each point on the reference plane, the height coordinate of the intersection between the normal and the curved surface is given.

【0022】この曲面は,尖った箇所のない滑らかなも
のである。また,この曲面は,製品形状の輪郭のところ
で必ず基準平面と交差している。#4で配置した輪郭を
も含めて構成されているからである。
This curved surface is smooth without any sharp points. This curved surface always intersects the reference plane at the contour of the product shape. This is because the configuration includes the contour arranged in # 4.

【0023】(#6)次にソリッド化が行われる。すな
わち,#5で作成した曲面と基準平面との間の空間が充
填される。
(# 6) Next, solidification is performed. That is, the space between the curved surface created in # 5 and the reference plane is filled.

【0024】(#7)次に,トリミングが行われる。す
なわち,#6で作成したソリッドのうち,製品形状の輪
郭より外側の部分を消去する(図13)。この結果,製
品形状の外側の余計な部分が取り除かれる。ただし,2
本並べられた部品に挟まれる領域は除去しない。こうし
て得られる形状は,輪郭のところが絶壁状になっている
ことはない。#5で構成した曲面が製品形状の輪郭のと
ころで必ず基準平面と交差しているからである。そし
て,これを表裏および前後に対称コピーすると,図14
に示すように中間素材形状の全体ができあがる。
(# 7) Next, trimming is performed. That is, of the solid created in # 6, the portion outside the contour of the product shape is deleted (FIG. 13). As a result, unnecessary portions outside the product shape are removed. However, 2
The region sandwiched between the components arranged in this way is not removed. The shape obtained in this way is not a cliff at the contour. This is because the curved surface constituted by # 5 always intersects the reference plane at the contour of the product shape. Then, when this is symmetrically copied front and back and front and back, FIG.
As shown in (2), the entire intermediate material shape is completed.

【0025】(#8)最後に,体積の検証を行う。すな
わち,基準平面における図14の中間素材形状の内部の
各点について,#5で得られた高さ座標が積分される。
この結果得られた体積が,製品の目標形状の体積に対し
て所定の許容範囲に入っていれば(#8:Yes),完
成である。もし,製品の目標形状の体積から大きく外れ
ていた場合には(#8:No),#4に戻ってやり直
す。このとき,体積の外れ具合に応じて,各頂点の高さ
座標を再調整する。
(# 8) Finally, the volume is verified. That is, for each point inside the intermediate material shape in FIG. 14 on the reference plane, the height coordinates obtained in # 5 are integrated.
If the volume obtained as a result falls within a predetermined allowable range with respect to the volume of the target shape of the product (# 8: Yes), the process is completed. If the volume is significantly out of the target shape of the product (# 8: No), the process returns to # 4 and starts over. At this time, the height coordinates of each vertex are readjusted according to the degree of deviation of the volume.

【0026】なお,この体積検証の際,図11の曲線群
に沿って形状を輪切りにした部分ごとに体積を検証して
もよい。この場合には,体積が許容範囲内にない輪切り
部分が1つでもあれば,#4へ戻ってやり直すこととな
る。そして,その部分に属する各頂点12Cの高さ座標
を再調整する。そして#5では,その部分についてスプ
ライン曲線による連結(図10)をやり直す。曲面の構
成は,その部分だけでなく形状全体についてやり直す。
これを繰り返して,どの輪切り部分でも体積が許容範囲
内に収まるようにすれば,目標形状により適した中間素
材形状が得られる。
At the time of this volume verification, the volume may be verified for each part whose shape is cut along the curve group in FIG. In this case, if there is at least one sliced portion whose volume is not within the allowable range, the process returns to step # 4 and starts over. Then, the height coordinates of each vertex 12C belonging to the portion are readjusted. Then, in step # 5, the connection (FIG. 10) is re-performed with the spline curve for that portion. The configuration of the curved surface is redone not only for that part but also for the entire shape.
By repeating this process so that the volume of any of the round sections falls within the allowable range, an intermediate material shape more suitable for the target shape can be obtained.

【0027】かくして,中間素材形状(図14)が得ら
れる。また,その中間素材形状を得るための金型の加工
面形状が得られる。すなわち,図14の形状のうち基準
平面を境とする片側をもって金型の加工面形状とすれば
よい。このようにして得た金型は,適切に体積配分され
た曲面による中間素材形状を有している。したがって,
素材であるビレットを,この金型を利用してまず一旦図
14の形状に鍛造し,そして最終的に目標形状に鍛造す
ればよい。このようにすると,鍛造加工の過程での材料
流動がスムーズで,無理なく製品形状が得られる。ま
た,成形性の向上や金型の長寿命化も図られる。
Thus, an intermediate material shape (FIG. 14) is obtained. In addition, the processing surface shape of the mold for obtaining the intermediate material shape can be obtained. That is, one side of the shape shown in FIG. 14 with the reference plane as the boundary may be used as the processing surface shape of the mold. The mold obtained in this way has an intermediate material shape with a curved surface appropriately distributed in volume. Therefore,
The billet, which is a material, may be first forged into the shape shown in FIG. 14 by using this mold, and finally forged into the target shape. In this way, the material flows smoothly during the forging process, and the product shape can be obtained without difficulty. In addition, the moldability is improved and the life of the mold is extended.

【0028】以上詳細に説明したように本実施の形態で
は,目標形状を正方形断面の要素に分割した各ブロック
片11の体積を基にして各頂点12Cを配置し,これら
の各頂点12Cにより曲線群を構成し,さらに曲面を構
成(サーフェス化)して中間素材形状を得ることとして
いる。また,この曲面をもって金型の加工面形状とする
こととしている。このため,目標形状が与えられれば一
義的に中間素材形状および金型の加工面形状を得ること
ができる。したがって,今までにない新たな形状の目標
形状であっても,その形状さえ与えられれば,過去の類
似品のデータを参照することなく,中間素材形状を決定
することができる。また,その中間素材形状を加工面形
状とする金型を用いることにより,素材を容易に中間素
材形状(いわゆる荒地)にすることができる。かくし
て,過去のデータの蓄積にも設計者の経験や勘にも頼ら
ずに中間素材形状および金型の加工面形状を得る方法が
実現されている。
As described in detail above, in the present embodiment, the vertices 12C are arranged based on the volume of each block piece 11 obtained by dividing the target shape into elements having a square cross section, and a curve is formed by each of these vertices 12C. A group is formed, and a curved surface is formed (surfaced) to obtain an intermediate material shape. In addition, this curved surface is used as a processed surface shape of the mold. Therefore, if the target shape is given, the intermediate material shape and the processed surface shape of the mold can be uniquely obtained. Therefore, even if the target shape is a new shape that has never been seen before, as long as the shape is given, the intermediate material shape can be determined without referring to the data of similar products in the past. Further, by using a mold having the intermediate material shape as the processing surface shape, the material can be easily made into the intermediate material shape (so-called rough land). Thus, a method of obtaining the shape of the intermediate material and the shape of the processed surface of the die without relying on the accumulation of past data and the experience and intuition of the designer has been realized.

【0029】ここにおいて,各ブロック片11の体積に
基づく各頂点12Cのみならず,目標形状の輪郭点13
をも加味して曲線群を構成することとしているので,目
標形状の輪郭のところで必ず基準平面と交わる曲面が構
成される。そして,曲面構成後に目標形状の輪郭より外
側の部分を除去することとしている。このため,得られ
る曲面には,目標形状の輪郭より外側にはみ出た余計な
部分がなく,また輪郭のところで絶壁状になっているこ
ともない。これにより,現実性の高い中間素材形状およ
び金型の加工面形状が得られる。
Here, not only each vertex 12C based on the volume of each block piece 11 but also the contour point 13
Is taken into account, a curved surface which intersects with the reference plane is always formed at the contour of the target shape. Then, after the curved surface is formed, a portion outside the contour of the target shape is removed. For this reason, the obtained curved surface does not have an unnecessary portion protruding outside the outline of the target shape, and does not have a cliff at the outline. Thereby, a highly realistic intermediate material shape and a processed surface shape of the mold can be obtained.

【0030】また,目標形状を細分するための碁盤目パ
ターンの一方の直線群を半周期ずらした直線群上の各頂
点12Cおよび輪郭点13を結んで曲線群を構成して曲
面を構成するので,各頂点12Cがもれなく曲面に反映
される。このため,目標形状により適した中間素材形状
および金型の加工面形状が得られる。
Also, since a curve group is formed by connecting the vertices 12C and the contour points 13 on a straight line group obtained by shifting one straight line group of the grid pattern for subdividing the target shape by half a cycle, a curved surface is formed. , Each vertex 12C is completely reflected on the curved surface. For this reason, the shape of the intermediate material and the shape of the processing surface of the mold more suitable for the target shape can be obtained.

【0031】さらに本方法によれば,設計者が設計した
製品の三次元モデルデータを直接利用して中間素材形状
およびその中間素材形状に基づいた鍛造用金型を設計で
きる。このため,設計工数の大幅な低減が図られる。
Further, according to the present method, the intermediate material shape and the forging die based on the intermediate material shape can be designed by directly using the three-dimensional model data of the product designed by the designer. As a result, the number of design steps can be significantly reduced.

【0032】なお,前記実施の形態は単なる例示にすぎ
ず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本
発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改
良,変形が可能である。例えば,ブロック区分の断面形
状は,必ずしも正方形状でなくてもよく,空間を隙間な
く充填できる形状であればいかなる形状でもよい。ま
た,2本のコンロッドを互い違いに並べた状態で加工す
ることも必須でない。むろん,加工する目標形状はコン
ロッドに限らず他のものでもよい。
The above embodiment is merely an example, and does not limit the present invention in any way. Therefore, naturally, the present invention can be variously modified and modified without departing from the gist thereof. For example, the cross-sectional shape of the block section is not necessarily a square shape, and may be any shape as long as it can fill the space without any gap. In addition, it is not essential to process the two connecting rods in a staggered state. Of course, the target shape to be processed is not limited to the connecting rod, but may be another shape.

【0033】本発明の方法はさらに,鍛造加工を3段階
に分けて行うプロセスにも適用できる。すなわち,最終
目標形状に対し本発明の方法を適用して第2中間形状
(およびそのための金型の加工面形状)を得,さらに第
2中間形状を目標形状としてこれに対し本発明の方法を
適用して第1中間形状(およびそのための金型の加工面
形状)を得ればよい。むろん,さらに多段階の加工プロ
セスにも適用可能である。
The method of the present invention is further applicable to a process in which forging is performed in three stages. That is, the method of the present invention is applied to the final target shape to obtain a second intermediate shape (and a processing surface shape of a mold therefor), and the method of the present invention is applied to the second intermediate shape as a target shape. What is necessary is just to apply and obtain the 1st intermediate | middle shape (and the processing surface shape of the metal mold | die therefor). Of course, it can be applied to a multi-step processing process.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば,鍛造部品の新たな形状が与えられたときに,そ
の形状に適した中間形状を,過去の類似品のデータなく
して創出できる中間素材形状の創出方法およびそのため
の鍛造用金型の設計方法が提供されている。
As is apparent from the above description, according to the present invention, when a new shape of a forged part is given, an intermediate shape suitable for the shape is created without data of similar products in the past. A method for creating a possible intermediate material shape and a method for designing a forging die therefor are provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】鍛造加工の目標形状であるコンロッドの形状を
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a shape of a connecting rod which is a target shape for forging.

【図2】2本のコンロッドを互い違いに並べた状態の説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory view of a state in which two connecting rods are alternately arranged.

【図3】本実施の形態に係る曲面構成の手順を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure of a curved surface configuration according to the present embodiment.

【図4】目標形状のブロック分割を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining block division of a target shape.

【図5】分割されたブロック片の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a divided block piece.

【図6】ブロック片を直方体で置き換える過程を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a process of replacing a block piece with a rectangular parallelepiped.

【図7】直方体の頂点を配置した状況を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a situation where vertices of a rectangular parallelepiped are arranged.

【図8】直方体の頂点を配置した状況を上方から見た図
である。
FIG. 8 is a diagram showing a state where the vertices of a rectangular parallelepiped are arranged, as viewed from above.

【図9】コンロッドの形状の輪郭を配置した状況を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a situation where a contour of the shape of a connecting rod is arranged.

【図10】頂点および輪郭点を結んで曲線を構成する過
程を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a process of forming a curve by connecting vertices and contour points.

【図11】構成された曲線群を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configured curve group.

【図12】曲線群により曲面を構成してサーフェス化し
た状態を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a state where a curved surface is formed by curve groups and surfaced.

【図13】余計な部分をトリムした状態を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing a state where an unnecessary portion is trimmed.

【図14】対称コピーした状態を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a symmetrically copied state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ブロック片 12 直方体 12C 頂点 13 輪郭点 14 曲線 11 block piece 12 rectangular parallelepiped 12C vertex 13 contour point 14 curve

フロントページの続き (72)発明者 檜垣 周司 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 4E050 JA00 JA08 JB02 JB10 JC00 JC05 JD05 4E087 AA10 BA11 CA00 CB00 CB11 DA02 EC00 ED01 GA01 GA20 HB17 5B046 AA05 DA02 DA10 FA12 FA18Continued on the front page (72) Inventor Shuji Higaki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 4E050 JA00 JA08 JB02 JB10 JC00 JC05 JD05 4E087 AA10 BA11 CA00 CB00 CB11 DA02 EC00 ED01 GA01 GA20 HB17 5B046 AA05 DA02 DA10 FA12 FA18

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 素材を初期形状から目標形状に鍛造加工
する過程での中間素材形状を創出する方法において,目
標形状を所定の基準平面に対し垂直な方向のブロックに
区分する工程(1)と,工程(1)で区分した各ブロッ
クごとの体積を演算する工程(2)と,前記各ブロック
について工程(2)で演算した体積に基づく高さの頂点
を配置する工程と(3),前記各頂点を曲線で結んで曲
線群を構成する工程(4)とを含み,前記曲線群により
表現される曲面を中間素材形状とすることを特徴とする
鍛造部品の中間素材形状の創出方法。
In a method for creating an intermediate material shape in a process of forging a material from an initial shape to a target shape, a step (1) of dividing the target shape into blocks perpendicular to a predetermined reference plane. , A step (2) of calculating a volume of each block divided in the step (1), and a step of arranging vertices of a height based on the volume calculated in the step (2) for each of the blocks; (4) forming a curve group by connecting each vertex with a curve, wherein the curved surface represented by the curve group is formed into an intermediate material shape.
【請求項2】 請求項1に記載する鍛造部品の中間素材
形状の創出方法において,工程(4)では,前記各頂点
および前記目標形状の前記基準平面への投影図の輪郭上
のポイントを曲線で結んで曲線群を構成することを特徴
とする鍛造部品の中間素材形状の創出方法。
2. The method according to claim 1, wherein in step (4), the vertices and points on the contour of the projection of the target shape onto the reference plane are curved. A method for creating an intermediate material shape of a forged part, characterized by forming a group of curves by connecting with each other.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載する鍛造
部品の中間素材形状の創出方法において,工程(4)で
構成された曲線群について,前記目標形状の前記基準平
面への投影図の輪郭より外側の部分を削除する工程
(5)を含むことを特徴とする鍛造部品の中間素材形状
の創出方法。
3. The method for creating an intermediate material shape of a forged part according to claim 1 or 2, wherein a projection of the target shape onto the reference plane is obtained for the curve group formed in step (4). A method for creating an intermediate material shape of a forged part, comprising a step (5) of deleting a portion outside a contour.
【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれか1
つに記載する鍛造部品の中間素材形状の創出方法におい
て,工程(4)では,前記基準平面上の平行直線群に対
応して曲線群を構成することを特徴とする鍛造部品の中
間素材形状の創出方法。
4. One of claims 1 to 3
In the method for creating an intermediate material shape of a forged part described in (1), in step (4), a group of curves is formed corresponding to a group of parallel straight lines on the reference plane, wherein Creation method.
【請求項5】 素材を初期形状から目標形状に鍛造加工
する過程での中間素材形状のための鍛造用金型を設計す
る方法において,目標形状を所定の基準平面に対し垂直
な方向のブロックに区分する工程(1)と,工程(1)
で区分した各ブロックごとの体積を演算する工程(2)
と,前記各ブロックについて工程(2)で演算した体積
に基づく高さの頂点を配置する工程と(3),前記各頂
点を曲線で結んで曲線群を形成する工程(4)とを含
み,前記曲線群により表現される曲面を鍛造用金型の凹
面形状とすることを特徴とする鍛造用金型の設計方法。
5. A method of designing a forging die for an intermediate material shape in a process of forging a material from an initial shape to a target shape, wherein the target shape is formed into a block perpendicular to a predetermined reference plane. Step (1) for dividing and step (1)
Of calculating the volume of each block divided by (2)
And arranging vertices of height based on the volume calculated in step (2) for each of the blocks (3), and forming a curve group by connecting the vertices with a curve (4), A method for designing a forging die, wherein the curved surface represented by the curve group is a concave shape of the forging die.
【請求項6】 請求項5に記載する鍛造用金型の設計方
法において,工程(4)では,前記各頂点および前記目
標形状の前記基準平面への投影図の輪郭上のポイントを
曲線で結んで曲線群を構成することを特徴とする鍛造用
金型の設計方法。
6. The method for designing a forging die according to claim 5, wherein in the step (4), the vertexes and points on the contour of the projection of the target shape onto the reference plane are connected by a curve. A method for designing a forging die, wherein a curve group is constituted by:
【請求項7】 請求項5または請求項6に記載する鍛造
用金型の設計方法において,工程(4)で構成された曲
線群について,前記目標形状の前記基準平面への投影図
の輪郭より外側の部分を削除する工程(5)を含むこと
を特徴とする鍛造用金型の設計方法。
7. The method for designing a forging die according to claim 5, wherein the curve group formed in the step (4) is obtained from a contour of a projection of the target shape onto the reference plane. A method for designing a forging die, comprising a step (5) of removing an outer portion.
【請求項8】 請求項5から請求項7までのいずれか1
つに記載する鍛造用金型の設計方法において,工程
(4)では,前記基準平面上の平行直線群に対応して曲
線群を構成することを特徴とする鍛造用金型の設計方
法。
8. One of claims 5 to 7
In the method for designing a forging die according to the first aspect, in the step (4), a group of curves is formed corresponding to a group of parallel straight lines on the reference plane.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100385346B1 (en) * 2001-06-29 2003-05-27 주식회사화신 Planning method for the optimum arrangement of the press mold and the record medium which the planning program is saved
JP2010525474A (en) * 2007-04-26 2010-07-22 エアバス オペラシオン Method and apparatus for modeling a pre-cut or pattern of a three-dimensional object having a non-developable surface and assisting in transferring a two-dimensional motif onto the object
JP7300791B1 (en) 2023-04-03 2023-06-30 日本省力機械株式会社 Molded product processing method, molded product processing system, and processing apparatus

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