JP2003117925A - 金型設計における成形収縮に対する逆変形方法 - Google Patents
金型設計における成形収縮に対する逆変形方法Info
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/3835—Designing moulds, e.g. using CAD-CAM
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金型設計・製作の効率を向上させることがで
きる金型設計における成形収縮に対する逆変形方法を提
供すること。 【構成】 ３次元ＣＡＤで作成された３次元モデルを所
定の係数に従って拡大・縮小する変形手段を備えるＣＡ
Ｄ／ＣＡＭ装置を用い金型設計を行う設計方法におい
て、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対する拡大率並びに
回転体の円弧径に対する拡大率を設定する第１の工程
と、対象となる３次元モデルから回転体である円筒面及
び円錐面の形状条件を満足する形状を抽出して記憶する
第２の工程と、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対して拡
大・縮小変形処理を施す第３の工程と、該第３の工程の
拡大・縮小変形処理では円筒面と円錐面の形状条件が満
たされなくなる形状を抽出する第４の工程と、該第４の
工程で抽出された形状に対して形状補正を行い円筒面と
円錐面に形状を近似する第５の工程とを備える。
きる金型設計における成形収縮に対する逆変形方法を提
供すること。 【構成】 ３次元ＣＡＤで作成された３次元モデルを所
定の係数に従って拡大・縮小する変形手段を備えるＣＡ
Ｄ／ＣＡＭ装置を用い金型設計を行う設計方法におい
て、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対する拡大率並びに
回転体の円弧径に対する拡大率を設定する第１の工程
と、対象となる３次元モデルから回転体である円筒面及
び円錐面の形状条件を満足する形状を抽出して記憶する
第２の工程と、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対して拡
大・縮小変形処理を施す第３の工程と、該第３の工程の
拡大・縮小変形処理では円筒面と円錐面の形状条件が満
たされなくなる形状を抽出する第４の工程と、該第４の
工程で抽出された形状に対して形状補正を行い円筒面と
円錐面に形状を近似する第５の工程とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３次元ＣＡＤで作
成された３次元モデルから該モデルを射出成形用金型で
製作するためのモールド部品形状を設計する設計方法に
関し、特に射出成形時の樹脂材料の成形収縮を考慮して
逆変形補正する金型設計における成形収縮に対する逆変
形方法に関するものである。
成された３次元モデルから該モデルを射出成形用金型で
製作するためのモールド部品形状を設計する設計方法に
関し、特に射出成形時の樹脂材料の成形収縮を考慮して
逆変形補正する金型設計における成形収縮に対する逆変
形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の３次元ＣＡＤを用いた金型設計方
法では、与えられた製品形状を表す３次元モデルに対し
て成形材料並びに成形条件と製品形状によって材料デー
タとして指定されている成形収縮率の逆数を乗じて成形
後の収縮を見込んだ拡大モデル作成を行う。これは成形
材料である樹脂が金型内で冷却固化する成形過程で製品
が収縮するため、収縮後に製品が所定の寸法に収まるよ
うに金型寸法を成形収縮分だけ大きく作る必要があるた
めである。
法では、与えられた製品形状を表す３次元モデルに対し
て成形材料並びに成形条件と製品形状によって材料デー
タとして指定されている成形収縮率の逆数を乗じて成形
後の収縮を見込んだ拡大モデル作成を行う。これは成形
材料である樹脂が金型内で冷却固化する成形過程で製品
が収縮するため、収縮後に製品が所定の寸法に収まるよ
うに金型寸法を成形収縮分だけ大きく作る必要があるた
めである。
【０００３】次に、金型部品の素材に相当するソリッド
モデルを金型ブランクモデルとして作製し、前記拡大モ
デルをこの金型ブランクモデルに位置合わせしてモデル
データ同士を重ね合わせる。更に、前記ブランクモデル
から拡大モデルを差分演算することでの製品形状部が空
洞となったソリッドモデルを金型形状部品として生成す
ることができる。
モデルを金型ブランクモデルとして作製し、前記拡大モ
デルをこの金型ブランクモデルに位置合わせしてモデル
データ同士を重ね合わせる。更に、前記ブランクモデル
から拡大モデルを差分演算することでの製品形状部が空
洞となったソリッドモデルを金型形状部品として生成す
ることができる。
【０００４】次に、前記金型形状部品の塊に対して金型
の分割面を設定し、固定側金型部品及び可動側金型部品
とそれぞれのアンダーカット部に対する型抜き方向のス
ライド金型部品形状に分割設計を行う手順が一般的に用
いられている。このような手順により、３次元ＣＡＤで
モデル化された製品モデルに対して、成形収縮分だけ逆
補正した拡大モデルを作製することによって製品モデル
を金型設計で有効に活用を行うことができる。
の分割面を設定し、固定側金型部品及び可動側金型部品
とそれぞれのアンダーカット部に対する型抜き方向のス
ライド金型部品形状に分割設計を行う手順が一般的に用
いられている。このような手順により、３次元ＣＡＤで
モデル化された製品モデルに対して、成形収縮分だけ逆
補正した拡大モデルを作製することによって製品モデル
を金型設計で有効に活用を行うことができる。
【０００５】成形収縮率は、樹脂流動の方向性を無視し
て収縮を等方性として取り扱い、１つの収縮率で一律拡
大するという簡略設計手法が一般的であった。
て収縮を等方性として取り扱い、１つの収縮率で一律拡
大するという簡略設計手法が一般的であった。
【０００６】ところが、製品の寸法精度要求の高度化に
連れて樹脂流動の方向性（流れ方向、流れに垂直方向、
板厚方向）による収縮差が無視できないケースが増加し
始めている。特に、ナイロンに代表される結品性樹脂や
成形材料物性を改質するためにガラス繊維や炭素繊維等
が添加されたエンジニアリングプラスチックでは、特に
収縮の異方性が顕著である。これらのケースに対して
は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各座標軸に対して独立した収縮率を設
定し、軸毎に拡大率を変えて３次元モデルを逆変形させ
る３次元モデル変形技術が適用されている。
連れて樹脂流動の方向性（流れ方向、流れに垂直方向、
板厚方向）による収縮差が無視できないケースが増加し
始めている。特に、ナイロンに代表される結品性樹脂や
成形材料物性を改質するためにガラス繊維や炭素繊維等
が添加されたエンジニアリングプラスチックでは、特に
収縮の異方性が顕著である。これらのケースに対して
は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各座標軸に対して独立した収縮率を設
定し、軸毎に拡大率を変えて３次元モデルを逆変形させ
る３次元モデル変形技術が適用されている。
【０００７】３次元モデルを拡大処理する際の基準点Ｐ
０（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、任意の１点Ｐｎ（Ｘｎ，Ｙ
ｎ，Ｚｎ）、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の拡大率をそれぞれＳ
ｘ，Ｓｙ，Ｓｚとすると、Ｐ１に対する拡大処理後の新
たな座標はＰｎ’（Ｘｎ’，Ｙｎ’，Ｚｎ’）は下記の
式で表すことができる。
０（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、任意の１点Ｐｎ（Ｘｎ，Ｙ
ｎ，Ｚｎ）、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の拡大率をそれぞれＳ
ｘ，Ｓｙ，Ｓｚとすると、Ｐ１に対する拡大処理後の新
たな座標はＰｎ’（Ｘｎ’，Ｙｎ’，Ｚｎ’）は下記の
式で表すことができる。
【０００８】
Ｘｎ’＝（Ｘｎ−Ｘ０）＊Ｓｘ−Ｘ０
Ｙｎ’＝（Ｙｎ−Ｙ０）＊Ｓｘ−Ｙ０
Ｚｎ’＝（Ｚｎ−Ｚ０）＊Ｓｘ−Ｚ０
尚、拡大率と収縮率の関係は次式で表される。
【０００９】拡大率＝１／（１−収縮率）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の座標値をそれぞれの拡大率
に応じて座標計算して図形を変形するため、円柱形状、
円錐形状、球形状等の中心軸を持つ回転形状の場合は、
回転体として形状特性が保持できない状態になる。この
状態について説明する。
方法では、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の座標値をそれぞれの拡大率
に応じて座標計算して図形を変形するため、円柱形状、
円錐形状、球形状等の中心軸を持つ回転形状の場合は、
回転体として形状特性が保持できない状態になる。この
状態について説明する。
【００１１】図１は板厚２ｍｍの形状に穴ａ、円錐の突
起ｂ、４隅にＲ面取りｃを持つ形状である。これを、
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の拡大率として、Ｓｘ＝１．１、Ｓｙ＝
２．０、Ｓｚ＝１．５を用いて拡大する。但し、実際の
成形収縮から求める拡大率は、１．０〜１．１、軸方向
毎の差異に関しても０．０〜０．０５程度であるが、形
状の変化具合を分かり易くするため、ここでは大きな値
を用い説明する。
起ｂ、４隅にＲ面取りｃを持つ形状である。これを、
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の拡大率として、Ｓｘ＝１．１、Ｓｙ＝
２．０、Ｓｚ＝１．５を用いて拡大する。但し、実際の
成形収縮から求める拡大率は、１．０〜１．１、軸方向
毎の差異に関しても０．０〜０．０５程度であるが、形
状の変化具合を分かり易くするため、ここでは大きな値
を用い説明する。
【００１２】ここで、穴ａ’、突起ｂ’、面取りｃ’は
楕円を押し出した形状となり、１つ中心軸に対する回転
体としての形状特性がなくなってしまう。具体的には、
拡大前の穴ａの直径φ１０ｍｍの真円の断面形状は、長
辺（Ｙ軸）２０ｍｍ、短辺（Ｘ軸）１１ｍｍの楕円に変
形されてしまう。同様に突起ｂ、Ｒ面取りｃも楕円とな
る。
楕円を押し出した形状となり、１つ中心軸に対する回転
体としての形状特性がなくなってしまう。具体的には、
拡大前の穴ａの直径φ１０ｍｍの真円の断面形状は、長
辺（Ｙ軸）２０ｍｍ、短辺（Ｘ軸）１１ｍｍの楕円に変
形されてしまう。同様に突起ｂ、Ｒ面取りｃも楕円とな
る。
【００１３】このため、このままの状態で拡大モデルを
利用する場合においては、金型の設計・製作において下
記の問題が発生する。
利用する場合においては、金型の設計・製作において下
記の問題が発生する。
【００１４】１）３次元モデルを投影して作成する二次
元図面が複雑になる。通常の円柱形状等の回転体は、中
心軸の座標値及び円直径でＪＩＳ等の製図規格で容易に
寸法指示が可能であった。しかし、楕円形状部分に対し
ては長辺と短辺の指示等、特殊な図面指示が必要とな
り、製図効率を悪化させる問題がある。
元図面が複雑になる。通常の円柱形状等の回転体は、中
心軸の座標値及び円直径でＪＩＳ等の製図規格で容易に
寸法指示が可能であった。しかし、楕円形状部分に対し
ては長辺と短辺の指示等、特殊な図面指示が必要とな
り、製図効率を悪化させる問題がある。
【００１５】２）穴加工、輪郭加工が困難になる。円柱
形状加工において、穴加工の場合はドリル、リーマ等の
回転工具を用いてフライス盤等の工作加工で容易に加工
できる。しかし、楕円体の場合は、エンドミルによる輪
郭加工が必要となり、加工効率が悪化する。更に、使用
する工作機械も同時２軸以上のＮＣ制御機械が必要にな
り、金型加工機械の選択範囲を狭めることになる。又、
輪郭加工の場合においても、円筒形状の場合はＮＣ工作
機械に対して１つの円弧補間指令で済むが、楕円輪郭の
場合は、直線若しくは円弧に分割近似したＮＣデータが
必要になる。このため、加工用ＮＣプログラム作業に要
する時間も増大するとともに、ＮＣデータ量も膨大にな
るという問題がある。
形状加工において、穴加工の場合はドリル、リーマ等の
回転工具を用いてフライス盤等の工作加工で容易に加工
できる。しかし、楕円体の場合は、エンドミルによる輪
郭加工が必要となり、加工効率が悪化する。更に、使用
する工作機械も同時２軸以上のＮＣ制御機械が必要にな
り、金型加工機械の選択範囲を狭めることになる。又、
輪郭加工の場合においても、円筒形状の場合はＮＣ工作
機械に対して１つの円弧補間指令で済むが、楕円輪郭の
場合は、直線若しくは円弧に分割近似したＮＣデータが
必要になる。このため、加工用ＮＣプログラム作業に要
する時間も増大するとともに、ＮＣデータ量も膨大にな
るという問題がある。
【００１６】以上のように、拡大モデルをそのまま利用
する場合は、製図工程、加工工程の作業効率を著しく悪
化させるという重大な問題がある。これを防止するため
の現状の手段としては、拡大処理による逆変形モデルに
対して、穴、突起、隅Ｒ部分等の回転形状を金型設計者
が３次元ＣＡＤ機能を用いて検査を行い、回転体の形状
特性が必要な箇所は形状を一旦削除し、更にモデルを回
転体形状に再作製するという作業を行うことになる。
する場合は、製図工程、加工工程の作業効率を著しく悪
化させるという重大な問題がある。これを防止するため
の現状の手段としては、拡大処理による逆変形モデルに
対して、穴、突起、隅Ｒ部分等の回転形状を金型設計者
が３次元ＣＡＤ機能を用いて検査を行い、回転体の形状
特性が必要な箇所は形状を一旦削除し、更にモデルを回
転体形状に再作製するという作業を行うことになる。
【００１７】以上のように、３次元モデルを部分修正す
る場合は、これに要する手間と時間が掛かることが問題
である。これらの障害を防止するためには、Ｘ，Ｙ，Ｚ
それぞれの軸に異なる拡大率を与えて拡大変形させた場
合も、円柱、円錐、球等の回転体形状部は回転手体とし
ての形状属性を保持して拡大変形させる設計方法が必要
となる。
る場合は、これに要する手間と時間が掛かることが問題
である。これらの障害を防止するためには、Ｘ，Ｙ，Ｚ
それぞれの軸に異なる拡大率を与えて拡大変形させた場
合も、円柱、円錐、球等の回転体形状部は回転手体とし
ての形状属性を保持して拡大変形させる設計方法が必要
となる。
【００１８】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの軸に対
して異なる収縮率が設定された場合においても、円柱及
び円錐の回転体属性並びに隣接面との滑らかな接続関係
を保持して金型設計・製作の効率を向上させることがで
きる金型設計における成形収縮に対する逆変形方法を提
供することにある。
で、その目的とする処は、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの軸に対
して異なる収縮率が設定された場合においても、円柱及
び円錐の回転体属性並びに隣接面との滑らかな接続関係
を保持して金型設計・製作の効率を向上させることがで
きる金型設計における成形収縮に対する逆変形方法を提
供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、３次元ＣＡＤで作成された３次元モデル
を所定の係数に従って拡大・縮小する変形手段を備える
ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を用い金型設計を行う設計方法にお
いて、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対する拡大率並び
に回転体の円弧径に対する拡大率を設定する第１の工程
と、対象となる３次元モデルから回転体である円筒面及
び円錐面の形状条件を満足する形状を抽出して記憶する
第２の工程と、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対して拡
大・縮小変形処理を施す第３の工程と、該第３の工程の
拡大・縮小変形処理では円筒面と円錐面の形状条件が満
たされなくなる形状を抽出する第４の工程と、該第４の
工程で抽出された形状に対して形状補正を行い円筒面と
円錐面に形状を近似する第５の工程とを備えたことを特
徴とする。
め、本発明は、３次元ＣＡＤで作成された３次元モデル
を所定の係数に従って拡大・縮小する変形手段を備える
ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を用い金型設計を行う設計方法にお
いて、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対する拡大率並び
に回転体の円弧径に対する拡大率を設定する第１の工程
と、対象となる３次元モデルから回転体である円筒面及
び円錐面の形状条件を満足する形状を抽出して記憶する
第２の工程と、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対して拡
大・縮小変形処理を施す第３の工程と、該第３の工程の
拡大・縮小変形処理では円筒面と円錐面の形状条件が満
たされなくなる形状を抽出する第４の工程と、該第４の
工程で抽出された形状に対して形状補正を行い円筒面と
円錐面に形状を近似する第５の工程とを備えたことを特
徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００２１】図３は本発明方法を実施するための設計装
置の構成を示すブロック図であり、同図において、１は
ＣＰＵ、２は表示手段であるＣＲＴ、３はキーボード及
びマウス等の入力部、４は制御プログラムや本発明の金
型設計における形状データ処理のプログラムを記憶して
いるＲＯＭ、５は各種処理結果を一時記憶するＲＡＭ、
６は予め外部の装置で作製された成形品モデルや本発明
で設計した３次元モデル等を保存するデータファイル、
７は諸元ファイルであり、予め設定されたパラメータが
登録されている。
置の構成を示すブロック図であり、同図において、１は
ＣＰＵ、２は表示手段であるＣＲＴ、３はキーボード及
びマウス等の入力部、４は制御プログラムや本発明の金
型設計における形状データ処理のプログラムを記憶して
いるＲＯＭ、５は各種処理結果を一時記憶するＲＡＭ、
６は予め外部の装置で作製された成形品モデルや本発明
で設計した３次元モデル等を保存するデータファイル、
７は諸元ファイルであり、予め設定されたパラメータが
登録されている。
【００２２】８は通信回線であり、部品設計や金型設計
を行うＣＡＤ／ＣＡＭ装置１０がＬＡＮにより接続され
ている。９はバスラインである。１１はフロピーディス
ク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶装置並びに記憶媒体であり、
本発明のプログラムの保管を行う。
を行うＣＡＤ／ＣＡＭ装置１０がＬＡＮにより接続され
ている。９はバスラインである。１１はフロピーディス
ク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶装置並びに記憶媒体であり、
本発明のプログラムの保管を行う。
【００２３】以上の構成を備える設計装置による動作説
明を図４〜図１２を参照して行う。
明を図４〜図１２を参照して行う。
【００２４】図４は本発明の金型設計における成形収縮
に対する逆変形方法における設計手順を示す概略フロー
チャートである。この方法では、本発明で使用する或る
モールド部品設計装置の表示装置２へ３次元部品モデル
を表示し、先ず図４のステップＳ１で、表示された３次
元モデルの中より逆変形のための拡大処理対象となるモ
デルをマウス３等の入力装置で金型の設計者が選択す
る。
に対する逆変形方法における設計手順を示す概略フロー
チャートである。この方法では、本発明で使用する或る
モールド部品設計装置の表示装置２へ３次元部品モデル
を表示し、先ず図４のステップＳ１で、表示された３次
元モデルの中より逆変形のための拡大処理対象となるモ
デルをマウス３等の入力装置で金型の設計者が選択す
る。
【００２５】次に、ステップＳ２により、Ｘ，Ｙ，Ｚそ
れぞれの軸毎の拡大率Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ、更に回転体径
の拡大率Ｓｒをキーボード３等の入力装置で金型の設計
者が指定する。又、拡大時の原点座標位置Ｐ０（Ｘ０，
Ｙ０，Ｚ０）も同時に指定を行う。
れぞれの軸毎の拡大率Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ、更に回転体径
の拡大率Ｓｒをキーボード３等の入力装置で金型の設計
者が指定する。又、拡大時の原点座標位置Ｐ０（Ｘ０，
Ｙ０，Ｚ０）も同時に指定を行う。
【００２６】ステップＳ１〜Ｓ２の入力データに基づい
て、ステップ３では、指定モデルに対してＣＰＵ１によ
りモデルの座標演算に基づいて拡大処理を行う。最後に
ステップ４により、拡大処理後の逆変形モデルをＣＲＴ
２に表示して処理を完了する。
て、ステップ３では、指定モデルに対してＣＰＵ１によ
りモデルの座標演算に基づいて拡大処理を行う。最後に
ステップ４により、拡大処理後の逆変形モデルをＣＲＴ
２に表示して処理を完了する。
【００２７】次に、図５を用いて前記ステップＳ３の拡
大処理の一例を詳しく説明する。
大処理の一例を詳しく説明する。
【００２８】先ず、ステップＳ３．１により指定モデル
より拡大処理対象となる面を１面単位で選択する。
より拡大処理対象となる面を１面単位で選択する。
【００２９】次に、ステップＳ３．２により、着目面の
形状分類を行う。着目面は、１つの回転中心軸を持つ円
筒面、円錐面等の回転面とその他の非回転体である一般
面に分類される。回転面の場合はステップＳ３．４〜Ｓ
３．６の回転体の拡大処理を実行する。又、その他の一
般面の場合はステップＳ３．４の処理となる。
形状分類を行う。着目面は、１つの回転中心軸を持つ円
筒面、円錐面等の回転面とその他の非回転体である一般
面に分類される。回転面の場合はステップＳ３．４〜Ｓ
３．６の回転体の拡大処理を実行する。又、その他の一
般面の場合はステップＳ３．４の処理となる。
【００３０】図６は面の分類例である。図中の☆印の面
１〜面７は回転面である。面１の穴、面２〜３の円錐の
突起は回転軸に対して３６０°全周に対して回転面が作
られている事例である。面４〜７は、回転面の一部で構
成される面の例である。又、無印の面８〜１３は非回転
面形状の一般面である。
１〜面７は回転面である。面１の穴、面２〜３の円錐の
突起は回転軸に対して３６０°全周に対して回転面が作
られている事例である。面４〜７は、回転面の一部で構
成される面の例である。又、無印の面８〜１３は非回転
面形状の一般面である。
【００３１】次に、ステップＳ３．３により非回転形状
の拡大後の座標を求める。
の拡大後の座標を求める。
【００３２】図７は着目面ｄを拡大した面が面ｄ’の場
合において任意の１点Ｐｎと拡大後のＰ’の各座標値の
関係を表した例である。３次元モデルを拡大処理する際
の基準点Ｐ０（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、任意の１点Ｐｎ
（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の拡大率をそ
れぞれＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚとすると、Ｐｎに対する拡大処
理後の新たな座標はＰｎ’（Ｘｎ’，Ｙｎ’，Ｚｎ’）
は下記の式で表すことができる。
合において任意の１点Ｐｎと拡大後のＰ’の各座標値の
関係を表した例である。３次元モデルを拡大処理する際
の基準点Ｐ０（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、任意の１点Ｐｎ
（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の拡大率をそ
れぞれＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚとすると、Ｐｎに対する拡大処
理後の新たな座標はＰｎ’（Ｘｎ’，Ｙｎ’，Ｚｎ’）
は下記の式で表すことができる。
【００３３】
Ｘｎ’＝（Ｘｎ−Ｘ０）＊Ｓｘ−Ｘ０
Ｙｎ’＝（Ｙｎ−Ｙ０）＊Ｓｘ−Ｙ０
Ｚｎ’＝（Ｚｎ−Ｚ０）＊Ｓｘ−Ｚ０
拡大後の座標データを求めた後、処理はステップＳ３．
７ヘジャンプする。
７ヘジャンプする。
【００３４】次に、ステップＳ３．４〜Ｓ３．６の回転
面に対する処理について説明する。
面に対する処理について説明する。
【００３５】先ず、ステップＳ３．４により回転面の中
心軸並びに回転径の拡大後の座標値を求める。
心軸並びに回転径の拡大後の座標値を求める。
【００３６】図８は回転面の拡大処理を説明する図であ
る。図中の面ｅは拡大対象となる回転面の例である。面
ｅは回転面であり、Ｐｓ（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）、Ｐｅ
（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）は回転軸の両端点、φＤは回転半
径である。面ｅは拡大処理により面ｅ’に変換され、Ｐ
ｓ，Ｐｅ，φＤはそれぞれ、Ｐ’ｓ（Ｘｓ’，Ｙｓ’，
Ｚｓ’）、Ｐ’ｅ（Ｘｅ’，Ｙｅ’，Ｚｅ’）、φＤ’
が対応する。変換式は下式となる。
る。図中の面ｅは拡大対象となる回転面の例である。面
ｅは回転面であり、Ｐｓ（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）、Ｐｅ
（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）は回転軸の両端点、φＤは回転半
径である。面ｅは拡大処理により面ｅ’に変換され、Ｐ
ｓ，Ｐｅ，φＤはそれぞれ、Ｐ’ｓ（Ｘｓ’，Ｙｓ’，
Ｚｓ’）、Ｐ’ｅ（Ｘｅ’，Ｙｅ’，Ｚｅ’）、φＤ’
が対応する。変換式は下式となる。
【００３７】
Ｘｓ’＝（Ｘｓ−Ｘ０）＊Ｓｘ−Ｘ０
Ｙｓ’＝（Ｙｓ−Ｙ０）＊Ｓｘ−Ｙ０
Ｚｓ’＝（Ｚｓ−Ｚ０）＊Ｓｘ−Ｚ０
Ｘｅ’＝（Ｘｅ−Ｘ０）＊Ｓｘ−Ｘ０
Ｙｅ’＝（Ｙｅ−Ｙ０）＊Ｓｘ−Ｙ０
Ｚｅ’＝（Ｚｅ−Ｚ０）＊Ｓｘ−Ｚ０
φＤ’＝φＤ＊Ｓｒ
次に、ステップＳ３．５で隣接面との隣接関係を調べ
る。滑らかに接続する条件の場合はステップＳ３．６の
処理を行う。又、条件を満たさない場合は、ステップＳ
３．７ヘジャンプする。
る。滑らかに接続する条件の場合はステップＳ３．６の
処理を行う。又、条件を満たさない場合は、ステップＳ
３．７ヘジャンプする。
【００３８】図９は滑らかに接続する例である。面ｆは
隣接面ｈに対して面境界上で共通の接平面を持つ。同様
に面ｆは面ｇに対しても滑らかな接続条件を持つ。
隣接面ｈに対して面境界上で共通の接平面を持つ。同様
に面ｆは面ｇに対しても滑らかな接続条件を持つ。
【００３９】次に、ステップＳ３．６により回転中心軸
の座標の補正を行う。
の座標の補正を行う。
【００４０】図１０は軸補正の必要性を説明するための
図である。図１０のモデル形状は図９をＸＹ平面から見
た図である。
図である。図１０のモデル形状は図９をＸＹ平面から見
た図である。
【００４１】対象となる面ｆは中心軸Ｌｃ（それぞれの
ＸＹ平面における座標はＸｃ，Ｙｃであり、Ｚ軸に平行
な線分）を持つ回転体であり、隣接面ｈ，ｇとは滑らか
に接続している。ここで、Ｘ，Ｙそれぞれの軸方向の拡
大率Ｓｘ，Ｓｙ若しくは回転径に対する拡大率が全て同
じ値でない場合においては、拡大後の面ｆ’は拡大後の
隣接面ｈ’，ｇ’との滑らかな接続関係が崩れる。尚、
参考形状であるが、図中のｆｅは、円弧をＸＹ軸不均等
に拡大して楕円変換した場合の形状である。楕円形状は
前述のように製図上及び金型加工上の問題があり、本発
明では楕円形状への変換を不可としている。このため、
拡大変形後も元々の滑らかな隣接関係を保ち、この例で
はＸＹ平面での断面形状が円弧となるように中心軸を補
正する。
ＸＹ平面における座標はＸｃ，Ｙｃであり、Ｚ軸に平行
な線分）を持つ回転体であり、隣接面ｈ，ｇとは滑らか
に接続している。ここで、Ｘ，Ｙそれぞれの軸方向の拡
大率Ｓｘ，Ｓｙ若しくは回転径に対する拡大率が全て同
じ値でない場合においては、拡大後の面ｆ’は拡大後の
隣接面ｈ’，ｇ’との滑らかな接続関係が崩れる。尚、
参考形状であるが、図中のｆｅは、円弧をＸＹ軸不均等
に拡大して楕円変換した場合の形状である。楕円形状は
前述のように製図上及び金型加工上の問題があり、本発
明では楕円形状への変換を不可としている。このため、
拡大変形後も元々の滑らかな隣接関係を保ち、この例で
はＸＹ平面での断面形状が円弧となるように中心軸を補
正する。
【００４２】図１１は中心軸の補正例である。図中の隣
接面ｈ，ｇの拡大変換後の面ｈ’，ｇ’から拡大後の回
転半径Ｒ’をオフセットした面ｈ”，ｇ”の交線Ｌ”Ｃ
を補正後の中心軸とし、回転半径Ｒ’で回転面を書き直
す。
接面ｈ，ｇの拡大変換後の面ｈ’，ｇ’から拡大後の回
転半径Ｒ’をオフセットした面ｈ”，ｇ”の交線Ｌ”Ｃ
を補正後の中心軸とし、回転半径Ｒ’で回転面を書き直
す。
【００４３】以上で、着目した１対象面の拡大処理を完
了する。
了する。
【００４４】更に、ステップＳ３．８により選択モデル
の全面に対して拡大処理が実行されたかを検査し、未処
理面がある場合はステップＳ３．１へ、全面が終了した
場合はステップＳ３．９ヘジャンプする。
の全面に対して拡大処理が実行されたかを検査し、未処
理面がある場合はステップＳ３．１へ、全面が終了した
場合はステップＳ３．９ヘジャンプする。
【００４５】ステップＳ３．９は、面形状の繋ぎ合せ処
理である。前記のステップＳ３．１〜Ｓ３．７までの処
理では、着目１面単位に拡大処理を実行してきたため、
隣接面同時の交差や隙間が発生する。隣接面同時を延長
若しくは収縮することによって隙間を埋めを行い、３次
元モデルの形状を整える。
理である。前記のステップＳ３．１〜Ｓ３．７までの処
理では、着目１面単位に拡大処理を実行してきたため、
隣接面同時の交差や隙間が発生する。隣接面同時を延長
若しくは収縮することによって隙間を埋めを行い、３次
元モデルの形状を整える。
【００４６】以上のステップにより、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞ
れの軸に対して異なる値の拡大率が設定された場合で
も、回転体に対して回転体の形状特性を保持するととも
に、隣接面との接続関係も保持した逆変形モデルの作製
が可能となる。
れの軸に対して異なる値の拡大率が設定された場合で
も、回転体に対して回転体の形状特性を保持するととも
に、隣接面との接続関係も保持した逆変形モデルの作製
が可能となる。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、３次元ＣＡＤで作成された３次元モデルを所定
の係数に従って拡大・縮小する変形手段を備えるＣＡＤ
／ＣＡＭ装置を用い金型設計を行う設計方法において、
Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対する拡大率並びに回転
体の円弧径に対する拡大率を設定する第１の工程と、対
象となる３次元モデルから回転体である円筒面及び円錐
面の形状条件を満足する形状を抽出して記憶する第２の
工程と、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対して拡大・縮
小変形処理を施す第３の工程と、該第３の工程の拡大・
縮小変形処理では円筒面と円錐面の形状条件が満たされ
なくなる形状を抽出する第４の工程と、該第４の工程で
抽出された形状に対して形状補正を行い円筒面と円錐面
に形状を近似する第５の工程とを備えたため、Ｘ，Ｙ，
Ｚそれぞれの軸に対して異なる収縮率が設定された場合
においても、円柱及び円錐の回転体属性並びに隣接面と
の滑らかな接続関係を保持して金型設計・製作の効率を
高めることができるという効果が得られる。
よれば、３次元ＣＡＤで作成された３次元モデルを所定
の係数に従って拡大・縮小する変形手段を備えるＣＡＤ
／ＣＡＭ装置を用い金型設計を行う設計方法において、
Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対する拡大率並びに回転
体の円弧径に対する拡大率を設定する第１の工程と、対
象となる３次元モデルから回転体である円筒面及び円錐
面の形状条件を満足する形状を抽出して記憶する第２の
工程と、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対して拡大・縮
小変形処理を施す第３の工程と、該第３の工程の拡大・
縮小変形処理では円筒面と円錐面の形状条件が満たされ
なくなる形状を抽出する第４の工程と、該第４の工程で
抽出された形状に対して形状補正を行い円筒面と円錐面
に形状を近似する第５の工程とを備えたため、Ｘ，Ｙ，
Ｚそれぞれの軸に対して異なる収縮率が設定された場合
においても、円柱及び円錐の回転体属性並びに隣接面と
の滑らかな接続関係を保持して金型設計・製作の効率を
高めることができるという効果が得られる。
【図１】本発明の対象となる３次元モデルの例を示す図
である。
である。
【図２】従来技術による逆変形モデルの例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明方法を実施するための設計装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】本発明の設計手順を示すフローチャートであ
る。
る。
【図５】本発明の逆変形方法の一実施例における設計手
順を示すフローチャートである。
順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の面の形状分類を実施した例を説明する
図である。
図である。
【図７】本発明の一実施形態としての非回転形状を拡大
処理する方法を説明する図である。
処理する方法を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態としての回転形状を拡大処
理する方法を説明する図である。
理する方法を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態としての隣接面と滑らかな
接続関係を持つ面形状を説明する図である。
接続関係を持つ面形状を説明する図である。
【図１０】本発明の一実施形態としての回転軸の補正の
必要性を説明する図である。
必要性を説明する図である。
【図１１】本発明の一実施形態としての回転軸の補正方
法を説明する図である。
法を説明する図である。
１ ＣＰＵ
２ ＣＲＴ
３ 入力装置
４ ＲＯＭ
５ ＲＡＭ
６ データファイル
７ 緒元ファイル
８ 通信回線
９ バスライン
１０ ＣＡＤ装置
１１ 記憶装置及び媒体
Claims (3)
- 【請求項１】 ３次元ＣＡＤで作成された３次元モデル
を所定の係数に従って拡大・縮小する変形手段を備える
ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を用い金型設計を行う設計方法にお
いて、 Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対する拡大率並びに回転
体の円弧径に対する拡大率を設定する第１の工程と、対
象となる３次元モデルから回転体である円筒面及び円錐
面の形状条件を満足する形状を抽出して記憶する第２の
工程と、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの座標軸に対して拡大・縮
小変形処理を施す第３の工程と、該第３の工程の拡大・
縮小変形処理では円筒面と円錐面の形状条件が満たされ
なくなる形状を抽出する第４の工程と、該第４の工程で
抽出された形状に対して形状補正を行い円筒面と円錐面
に形状を近似する第５の工程とを備えたことを特徴とす
る金型設計における成形収縮に対する逆変形方法。 - 【請求項２】 前記第５の工程において元々の形状が中
心軸に対して３６０°全周範囲に亘って円筒形状又は円
錐形状を持つ突起形状又は穴形状の場合においては、回
転中心軸の座標は前記第１の工程におけるＸ，Ｙ，Ｚそ
れぞれの座標軸に対する所定の拡大率を用いて座標変換
する工程と、円弧径においては所定の回転体円弧径に対
する拡大率を用いて拡大処理する工程とを備えたことを
特徴とする請求項１記載の金型設計における成形収縮に
対する逆変形方法。 - 【請求項３】 前記第５の工程において、元々の形状が
円筒又は円錐形状が一部の場合においては、隣接面との
接続関係を検査する工程と、隣接面との接続関係が滑ら
かに接している場合は、拡大・縮小変形後もその滑らか
な接続関係を保持するため円筒又は円錐の中心軸の座標
を補正する工程とを備えたことを特徴とする請求項１記
載の金型設計における成形収縮に対する逆変形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001313535A JP2003117925A (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 金型設計における成形収縮に対する逆変形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001313535A JP2003117925A (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 金型設計における成形収縮に対する逆変形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003117925A true JP2003117925A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19131990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001313535A Pending JP2003117925A (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 金型設計における成形収縮に対する逆変形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003117925A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7251538B2 (en) | 2004-06-03 | 2007-07-31 | Hoya Corporation | Method for designing mold, mold, and molded product |
| US7584015B2 (en) | 2004-05-31 | 2009-09-01 | Hoya Corporation | Method for designing mold, mold and molded product |
-
2001
- 2001-10-11 JP JP2001313535A patent/JP2003117925A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7584015B2 (en) | 2004-05-31 | 2009-09-01 | Hoya Corporation | Method for designing mold, mold and molded product |
| US7251538B2 (en) | 2004-06-03 | 2007-07-31 | Hoya Corporation | Method for designing mold, mold, and molded product |
| US7546175B2 (en) | 2004-06-03 | 2009-06-09 | Hoya Corporation | Method for designing mold, mold and molded product |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041008 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041209 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060106 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20060110 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060306 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060314 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060711 |