JP2006043758A - System for designing process and metallic mold - Google Patents

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Tsutomu Kinukawa
勉 絹川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system which can simply and inexpensively design a process and a metallic mold. <P>SOLUTION: The system is used for process design and the metallic mold design in a plastic working. Regarding the plurality of cubic profile elements constituting designing objective product, profile element classifications and the basic dimensions, are input. Based on each profile element classification and each basic dimension, a volume of each profile element is calculated and also, from this result, the volume of the whole of product is calculated. Based on the calculated volume of the whole of product, and a designed blank diameter, the blank length is calculated. Based on the calculated volume of each profile element and the designed blank diameter, the blank height possessed in each profile element is calculated. Based on the blank diameter or the blank height and the basic dimensions, the working ratio in each profile element is calculated and it is determined whether this working is good or not. When workable, the process design is performed by obtaining the working method and the working ratio in order, and a process drawing and a metallic mold figure are outputted. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、主としてヘッダやパーツフォーマによる金属塑性加工の工程設計および金型設計を容易にするための工程・金型設計システムに関するものである。   The present invention relates to a process / die design system for facilitating metal plastic working process design and mold design mainly using a header or a part former.

従来、例えばボルトやナットなどのネジ部品や、その他の各種パーツ類の製作には、ヘッダやパーツフォーマと呼ばれる工作機械を用いて、パンチとダイスによる据込みまたは絞りなどの塑性加工がなされている。そのために、所望の最終製品の形状に基づき、素材や使用機械などを選定し、工程設計し、金型の製作がなされている。   Conventionally, for example, screw parts such as bolts and nuts and other various parts are manufactured by using a machine tool called a header or a part former, and plastic working such as upsetting or drawing with a punch and a die is performed. . Therefore, based on the shape of the desired final product, materials, machines used, etc. are selected, process design is performed, and molds are manufactured.

しかしながら、従来の工程および金型の設計はすべて、作業者が複雑な計算を試行錯誤で繰り返したり、経験と勘に基づいたりしてなされていた。そのため、非常に手間や時間、費用を要するものであった。また、金型の製作は専門メーカに外注するのが通常であるため、金型を使用するユーザ側にはノウハウが蓄積されず、その情報を利用できなかった。   However, all of the conventional processes and mold designs have been done by the operator repeating complicated calculations by trial and error, or based on experience and intuition. Therefore, it is very time consuming, time consuming and expensive. In addition, since the manufacture of molds is usually outsourced to specialized manufacturers, know-how is not accumulated on the user side using the molds, and the information cannot be used.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、簡易に低コストで工程および金型の設計が可能で、また過去の設計情報も有効活用できるシステムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide a system capable of easily designing processes and molds at low cost and effectively utilizing past design information. is there.

上記目的を達成するために、本発明の工程・金型設計システムは、塑性加工の工程設計および金型設計に用いられるシステムであって、(1)設計対象製品を構成する複数の立体形状要素それぞれについて、形状要素種別とその形状要素の大きさを特定する基礎寸法とが入力される形状要素入力手段と、(2)入力された各形状要素種別とその各基礎寸法とに基づき、各形状要素の体積を算出すると共に、その結果から製品全体の体積を算出する体積演算手段と、(3)算出された製品全体の体積と指定される素材径とに基づき、素材長さを算出する素材長演算手段と、(4)前記算出された各形状要素の体積と前記指定される素材径とに基づき、各形状要素が占める素材高さを算出し、素材径または素材高さと前記基礎寸法とに基づき、各形状要素について加工率を算出して加工可否を判定し、加工可能な場合には、加工方法と加工率とを順次に求めて工程設計する工程設計手段と、(5)設計された各工程における加工状態を示す工程図と、各工程で使用される金型を示す金型図の少なくとも一方を出力可能とする図面出力手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a process / die design system of the present invention is a system used for plastic work process design and mold design, and (1) a plurality of three-dimensional elements constituting a design target product For each, a shape element input means for inputting a shape element type and a basic dimension for specifying the size of the shape element, and (2) each shape based on each input shape element type and each basic dimension The volume calculation means for calculating the volume of the element and the volume of the entire product from the result, and (3) the material for calculating the material length based on the calculated volume of the entire product and the specified material diameter A length calculating means; (4) calculating a material height occupied by each shape element based on the calculated volume of each shape element and the specified material diameter; Based on each (5) a process design means for determining a process rate by calculating a processing rate for each element and determining whether or not processing is possible; It is characterized by comprising drawing output means capable of outputting at least one of a process diagram showing a machining state and a mold diagram showing a mold used in each process.

本発明によれば、簡易に低コストで工程や金型の設計ができる。また、設計情報を登録しておけば、各ユーザにおいて設計ノウハウを蓄積できるだけでなく、過去の設計情報を活用して新たな設計もできる。   According to the present invention, a process and a mold can be designed easily and at low cost. If design information is registered, not only can design know-how be accumulated for each user, but also new designs can be made using past design information.

以下、本発明の工程・金型設計システムの一実施例について、図面に基づき更に詳細に説明する。本実施例のシステムは、ボルトのようなネジ素材などの工程設計および金型設計に好適なシステムである。具体的には、金属製線材から所定長さを切り出して、ヘッダまたはパーツフォーマにより塑性加工して製作しようとする場合において、その工程設計および金型設計を簡易に行えるシステムである。   Hereinafter, an embodiment of the process / die design system of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The system of the present embodiment is a system suitable for process design such as a screw material such as a bolt and mold design. Specifically, in the case where a predetermined length is cut out from a metal wire and plastic processing is performed by a header or a part former, the process design and mold design can be easily performed.

本実施例のシステムは、所定プログラムがインストールされ、設計者としてのユーザにより操作されるパーソナルコンピュータから構成される。すなわち、記憶手段や制御手段(CPU)を備えるパソコン本体の他、キーボードやマウスなどの入力手段、ディスプレイやプリンターまたはプロッターなどの出力手段を備える。記憶手段は、メモリおよびハードディスクなどからなり、所定プログラムや各種データを記憶する。制御手段は、前記プログラムに従い各種演算を行うと共に、その他の手段を制御する。入力手段は、各種データを入力または選択する装置であり、出力手段は、各種データや図面を出力する装置である。そして、本実施例のシステムは、前記プログラムにより、形状要素入力手段、体積演算手段、素材長演算手段、工程設計手段、結果出力手段などが構築される。   The system of the present embodiment is configured by a personal computer in which a predetermined program is installed and operated by a user as a designer. In other words, in addition to a personal computer main body provided with storage means and control means (CPU), it is provided with input means such as a keyboard and a mouse, and output means such as a display, a printer, or a plotter. The storage means includes a memory and a hard disk, and stores predetermined programs and various data. The control means performs various calculations according to the program and controls other means. The input means is a device for inputting or selecting various data, and the output means is a device for outputting various data and drawings. In the system of the present embodiment, shape element input means, volume calculation means, material length calculation means, process design means, result output means, and the like are constructed by the program.

パソコン上で前記所定プログラムを起動して、設計作業が開始される。設計対象製品は、特に問わないが、ここでは図1(B)に示すように、丸棒状の軸部の上部に、半球状の頭部が一体的に設けられた製品の設計を行う場合を例に説明する。軸部は、直径が18mmで長さ25mm、頭部は、直径が30mmで高さ15mmとする(図10参照)。   The predetermined program is started on the personal computer, and the design work is started. The product to be designed is not particularly limited, but here, as shown in FIG. 1 (B), when designing a product in which a hemispherical head is integrally provided on the upper part of a round bar-shaped shaft part. Explained as an example. The shaft portion has a diameter of 18 mm and a length of 25 mm, and the head portion has a diameter of 30 mm and a height of 15 mm (see FIG. 10).

本実施例のシステムを使用して設計するに当たっては、設計対象製品をいくつかの基本的な立体形状要素に分けて考える。このような形状要素の種別として、本実施例のシステムでは、図2に示すように、「円柱」、「円錐台」、略半球状の「欠球」、「六角柱」、「四角柱」、「八角柱」、円柱の周側面の二箇所が対向して面取りされた「二方取円柱」、円柱の周側面の一箇所が面取りされた「一方取円柱」、中央に丸穴が貫通形成された「中空円柱」、中央に下方にのみ開口して丸穴が形成された「下空円柱」、+形状の「プラス溝」、−形状の「マイナス溝」の合計12種類を用意している。そして、これら各形状の大きさを特定するための基礎寸法の入力が可能とされている。本実施例の場合、円柱の場合は直径および高さ、円錐台の場合は上下端面の直径および高さ、欠球の場合は直径および高さ、六角柱の場合は面間隔および高さ、四角柱の場合は幅および高さ、八角柱の場合は面間隔および高さ、二方取円柱の場合は直径と面間隔および高さ、一方取円柱の場合は直径と幅および高さ、中空円柱の場合は内外径および高さ、下空円柱の場合は内外径と高さおよび穴の深さが、それぞれ基礎寸法として入力可能とされている。なお、形状要素としてどのような立体を採用するか、また各形状要素のどの部分を基礎寸法とするかは、適宜に変更可能である。   In designing using the system of the present embodiment, the product to be designed is considered divided into some basic three-dimensional elements. As types of such shape elements, in the system of the present embodiment, as shown in FIG. 2, “cylindrical”, “conical frustum”, substantially hemispherical “missing sphere”, “hexagonal column”, “square column” , "Octagonal column", "two-sided cylinder" with two chamfers facing each other on the peripheral side of the cylinder, "one-sided cylinder" with one part on the peripheral side of the cylinder chamfered, round hole penetrating in the center A total of 12 types of "hollow cylinder" formed, "lower cylinder" with a circular hole opened only in the center, + shaped "plus groove", and-shaped "minus groove" are prepared. ing. And the input of the basic dimension for specifying the magnitude | size of each of these shapes is enabled. In the case of this embodiment, the diameter and height for a cylinder, the diameter and height of the top and bottom surfaces for a truncated cone, the diameter and height for a missing ball, the spacing and height for a hexagonal column, four Width and height for prisms, spacing and height for octagonal columns, diameter and spacing and height for two-way cylinders, diameter, width and height for one-sided cylinders, hollow cylinder In the case of, the inner and outer diameters and heights, and in the case of a hollow cylinder, the inner and outer diameters and heights and the depth of the holes can be input as basic dimensions. In addition, what solid is adopted as the shape element and which part of each shape element is used as a basic dimension can be appropriately changed.

さて、過去の設計情報を利用しない場合には、まず図1(A)に示す基礎設計画面からスタートする。これは、上述したように設計対象製品をいくつかの基本的な形状要素に分けて考え、各形状要素の種別の選択と、各形状要素の基礎寸法の入力を、形状要素入力手段により行うものである。   When the past design information is not used, the process starts with the basic design screen shown in FIG. This is because the design target product is divided into several basic shape elements as described above, and the shape element input means is used to select the type of each shape element and to input the basic dimensions of each shape element. It is.

図1(B)の製品の場合、上方から欠球と円柱に分けられるので、上部から順に形状要素とその基礎寸法を指定すればよい。そのために、まず図1(A)において「呼出」ボタンをクリックする。これにより、図2に示すように、別ウィンドウで形状要素入力画面を用いて行うことができる。この形状要素入力画面では、形状要素とその基礎寸法の位置が画像表示されると共に、形状要素の選択欄と、基礎寸法の入力欄が表示される。よって、形状要素の選択欄から、マウスでクリックすることで形状要素を選択すると共に、基礎寸法の入力欄に、その形状要素に必要な基礎寸法をキーボードから入力すればよい。   In the case of the product of FIG. 1 (B), since it is divided into a missing sphere and a cylinder from the top, the shape element and its basic dimensions may be designated in order from the top. For this purpose, first, the “call” button is clicked in FIG. Thereby, as shown in FIG. 2, it can carry out using a shape element input screen with another window. On this shape element input screen, the position of the shape element and its basic dimensions are displayed as an image, and a shape element selection field and a basic dimension input field are displayed. Therefore, a shape element can be selected by clicking with the mouse from the shape element selection field, and a basic dimension required for the shape element can be input from the keyboard to the basic dimension input field.

図1(B)の製品の場合、まずは形状選択欄から「欠球」を選択すると共に、基礎寸法入力欄に直径として「30」高さとして「15」を入力し、「OK」ボタンをクリックすればよい。そして、引き続いて、形状選択欄から「円柱」を選択すると共に、基礎寸法入力欄に直径として「18」高さとして「25」を入力し、「OK」ボタンをクリックすればよい。そして、すべての形状要素とその基礎寸法を入力すれば、形状要素入力画面を閉じる。   In the case of the product shown in Fig. 1 (B), first select "Missing sphere" from the shape selection column, enter "30" as the diameter and "15" as the height in the basic dimension input column, and click the "OK" button. do it. Then, “Cylinder” is selected from the shape selection field, “18” is input as the diameter and “25” is input as the height in the basic dimension input field, and the “OK” button is clicked. When all the shape elements and their basic dimensions are input, the shape element input screen is closed.

このようにして設計対象製品の形状要素とその基礎寸法を順に入力すると、前記基礎設計画面の所定欄が、図3に示すように埋められた形で表示される。ここでは、要素1として、形状が「欠球」、径(D1)が「30」、高さ(H)が「15」として入力され、要素2として、形状が「円柱」、径(D1)が「18」、高さ(H)が「25」として入力された状態で表示される。また、これと同時に、入力された情報に基づき、体積演算手段により各形状要素について体積計算がなされ、さらにそれらを加算して製品全体の体積が算出され表示される。例えば、欠球の体積は、この例では半球であるから((4*π*(D1/2))/3)/2で求められ、要素1の例では、2*π×15/3から「7068.583」と自動算出され、円柱の体積は、π*(D1/2)*Hで求められるから、要素2の例では、π*9*25から「6361.724」と自動算出され、さらにそれらを合計した体積が「13430.307」と自動算出され、それぞれ該当欄に表示される。 When the shape elements of the product to be designed and the basic dimensions thereof are sequentially input in this way, the predetermined column of the basic design screen is displayed in a form filled as shown in FIG. Here, as element 1, the shape is “missing sphere”, the diameter (D1) is input as “30”, and the height (H) is input as “15”, and as element 2, the shape is “cylindrical” and the diameter (D1). Is input as “18” and the height (H) is “25”. At the same time, based on the input information, volume calculation is performed for each shape element by the volume calculation means, and these are added together to calculate and display the volume of the entire product. For example, since the volume of the missing sphere is a hemisphere in this example, it is obtained by ((4 * π * (D1 / 2) 3 ) / 3) / 2. In the example of element 1, 2 * π × 15 3 / 3 is automatically calculated as “7068.583”, and the volume of the cylinder is obtained by π * (D1 / 2) 2 * H. Therefore, in the example of element 2, it is automatically calculated as “6361.724” from π * 9 2 * 25. Furthermore, the total volume of these is automatically calculated as “13430.307” and displayed in the corresponding column.

ところで、この基礎設計画面では、図3に示すように、素材径、素材長、機種、材質の特定欄も表示される。機種および材質は、予め登録されたものからプルダウンリストより選択可能とされている。ここで、材質が決まれば、その比重(密度)が定まるので、この比重と前記体積の積から、重量を自動算出することができる。つまり、前記各形状要素の体積と選択材質の比重に基づいて、各形状要素の重量を算出できる他、製品全体の体積と選択材質の比重に基づいて、製品全体の重量を算出して表示することができる。   By the way, in this basic design screen, as shown in FIG. 3, the material diameter, material length, model, and material specification fields are also displayed. The model and material can be selected from those registered in advance from a pull-down list. Here, since the specific gravity (density) is determined once the material is determined, the weight can be automatically calculated from the product of the specific gravity and the volume. In other words, the weight of each shape element can be calculated based on the volume of each shape element and the specific gravity of the selected material, and the weight of the entire product can be calculated and displayed based on the volume of the entire product and the specific gravity of the selected material. be able to.

図3の前記基礎設計画面において、素材径(材料としての線材の直径)を指定すると、素材長(材料としての線材の切り出し長さ)が素材長演算手段により自動算出され表示される。上述した手法で製品全体の体積は既に把握されているので、その体積と指定された素材径に基づき、必要な素材長さが算出される。つまり、製品全体の体積を、素材径により求まる素材の断面積で割ればよい。ここでは、素材径として例えば「18」を指定することで、素材長「52.77」が自動算出され表示される。さらに、素材径に基づき、機種を自動選定するように構成してもよい。   When the material diameter (diameter of the wire material as the material) is designated on the basic design screen of FIG. 3, the material length (the cut length of the wire material as the material) is automatically calculated and displayed by the material length calculation means. Since the volume of the entire product has already been grasped by the above-described method, the necessary material length is calculated based on the volume and the designated material diameter. That is, the volume of the entire product may be divided by the cross-sectional area of the material determined by the material diameter. Here, for example, by specifying “18” as the material diameter, the material length “52.77” is automatically calculated and displayed. Further, the model may be automatically selected based on the material diameter.

このようにして、素材径が特定されると共に、素材長、機種、体積が決定され、さらには材質が特定されることで重量が自動算出される。さらに、本実施例のシステムでは、図4に示すように、その入力結果を3Dとして、立体的に確認することができる。それには、基礎入力画面の上部メニューにおいて、「3D」ボタンをクリックすればよい。これにより、図4に示すように、形状要素ごとに入力した結果を、連結した状態として3Dで見ることができる。画面上で、マウスを操作することで、表示された製品を任意の方向へ回転させることも可能である。   In this way, the material diameter is specified, the material length, the model, and the volume are determined, and the weight is automatically calculated by specifying the material. Furthermore, in the system of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the input result can be three-dimensionally confirmed as 3D. To do so, click the “3D” button in the upper menu of the basic input screen. Thereby, as shown in FIG. 4, the result input for every shape element can be seen in 3D as a connected state. It is also possible to rotate the displayed product in an arbitrary direction by operating the mouse on the screen.

この3D画面には、表示された製品の所定寸法(前記各形状要素の基礎寸法)も表形式で表示され、その数値の変更をその場でできる。数値を変更すると、その結果が3D上の立体画面および前記基礎設計画面中の寸法や体積および重量などにも、自動計算されて反映される。さらに、この寸法変更は、一連の工程・金型設計の作業全体についても反映可能である。従って、寸法の修正が容易である。なお、特定箇所の寸法修正は、その部分のみを変更した形状に修正するようにしてもよいが、本実施例では、その寸法修正に合わせて他の部分も相似形へ修正するよう構成している。以上の動作の実現には、パラメトリック理論を用いることができる。   On this 3D screen, predetermined dimensions of the displayed product (basic dimensions of each shape element) are also displayed in a table format, and the numerical values can be changed on the spot. When the numerical value is changed, the result is automatically calculated and reflected on the 3D three-dimensional screen and the dimensions, volume and weight in the basic design screen. Furthermore, this dimensional change can be reflected in the entire work of a series of processes and mold designs. Therefore, it is easy to correct the dimensions. Note that the dimensional correction of a specific portion may be corrected to a shape in which only that portion is changed, but in this embodiment, the other portions are also modified to similar shapes in accordance with the dimensional correction. Yes. Parametric theory can be used to realize the above operations.

さらに、図3の基礎設計画面において、「工程検討」ボタンをクリックすると、まず工程設計手段中の加工判定手段により、加工が可能か否かの加工判定処理がなされ、図5に示すように、その結果が画面表示される。   Further, when the “process review” button is clicked in the basic design screen of FIG. 3, first, the process determination unit in the process design unit performs a process determination process as to whether or not the process is possible. As shown in FIG. The result is displayed on the screen.

そのために、まず前記算出された各形状要素の体積と、前記指定された素材径とに基づき、各形状要素が占める素材高さが自動算出される。ここでは、要素1については、その体積が7068.583であったから、その素材高は7068.583/(π*9)から「27.77」と算出され、要素2については、その体積が6361.724であったから、その素材高は6361.724/(π*9)から「25」と算出され所定箇所へ表示される。 For this purpose, first, the material height occupied by each shape element is automatically calculated based on the calculated volume of each shape element and the specified material diameter. Here, since the volume of the element 1 was 7068.583, the material height was calculated as “27.77” from 7068.583 / (π * 9 2 ), and the volume of the element 2 was 637.724. The material height is calculated as “25” from 631.724 / (π * 9 2 ) and displayed at a predetermined position.

次に、その素材高さや基礎寸法を用いて、各形状要素について加工率が算出される。課効率として、本実施例では、据込み比、据込み率および絞り率が採用され、その内の所望の加工率を自動算出して、その結果に基づき加工可否を判定する。ここで、据込み比、据込み率および絞り率について、図6を参照しつつ念のため説明する。   Next, the processing rate is calculated for each shape element using the material height and basic dimensions. In this embodiment, an upsetting ratio, an upsetting ratio, and a drawing ratio are employed as the imposed efficiency, and a desired processing rate is automatically calculated, and whether or not processing is possible is determined based on the result. Here, the upsetting ratio, the upsetting ratio, and the aperture ratio will be described with reference to FIG.

まず、据込み比sは、s=h/dで定義される。本実施例では、座屈の限界から工程数を分ける必要があるか判断するときの目安に使用する。例えば、軟鋼(S10C〜S18C)の場合、次の関係があるとして、これを工程数の決定に利用する。なお、次式において、「2.25」などが据込み比といえる。 First, upsetting ratio s is defined by s = h / d 0. In this embodiment, it is used as a guide when determining whether it is necessary to divide the number of processes from the limit of buckling. For example, in the case of mild steel (S10C to S18C), it is used for determining the number of steps, assuming that there is the following relationship. In the following formula, “2.25” is the upsetting ratio.

h≦2.25d なら 1度打ち
2.5d≦h≦4.5d なら 2度打ち
4.5d≦h≦7.5d なら 3度打ち
但し、中間で焼きなましをしない限りD≦2.2dを限度とする。
If h ≦ 2.25d 0, strike once
If 2.5d 0 ≤ h ≤ 4.5d 0, strike twice
If it is 4.5d 0 ≤ h ≤ 7.5d 0 , strike three times. However, unless it is annealed in the middle, the limit is D ≤ 2.2d 0 .

据込み率ε(%)は、ε=(h−H)/h*100=(1−(d/D))*100で定義される。また、絞り率(断面減少率)ε(%)は、前方押出しの場合は、ε=(1−(d/d)*100、後方押出しの場合は、ε=(d/d*100で定義される。なお、図7には、基本的加工方式と、据込み率または絞り率との関係を示した。この図表下部に例示するように、素材の材質によって、適切な据込み率または絞り率の範囲を定め、これを利用して加工可否を判定する。 The upsetting rate ε h (%) is defined by ε h = (h−H) / h * 100 = (1− (d 0 / D) 2 ) * 100. Further, the drawing ratio (cross-sectional reduction rate) ε a (%) is ε a = (1− (d / d 0 ) 2 ) * 100 in the case of forward extrusion, and ε a = (d in the case of backward extrusion. / D 0 ) 2 * 100. FIG. 7 shows the relationship between the basic processing method and the upsetting rate or the drawing rate. As illustrated in the lower part of the chart, an appropriate upsetting rate or drawing rate range is determined according to the material, and whether or not processing is possible is determined using this range.

さて、本実施例では、図5に示すように、形状要素1について、素材から製品への加工前後の形状変化に基づき据込みが必要なことが判定され、据込み比は、27.77/18=1.54として算出され、据込み率は、(27.77−15)/27.77*100=45.98として算出される。そして、これら結果が、選択された材質に対する加工率を満足しているか否かが判定され、その結果が加工判定欄に「NG」または「OK」として表示される。万一「NG」の場合には、素材径や材質などを変更すれば自動で再演算される。また、形状要素2については、本実施例では素材径をそのまま使用するので、未加工と判定され、加工率を算出する必要はない。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, it is determined that the shape element 1 needs to be installed based on the shape change before and after the processing from the material to the product, and the upsetting ratio is 27.77 / 18 = It is calculated as 1.54, and the upsetting rate is calculated as (27.77-15) /27.77*100=45.98. Then, it is determined whether or not these results satisfy the processing rate for the selected material, and the result is displayed as “NG” or “OK” in the processing determination column. In the case of “NG”, recalculation is automatically performed if the material diameter or material is changed. Further, for the shape element 2, since the material diameter is used as it is in this embodiment, it is determined as unprocessed, and it is not necessary to calculate the processing rate.

ところで、このようにして算出された加工率と、選択された機種の性能に基づいて、加工可否を決定することもできる。すなわち、加工機械のダイスおよびパンチ数により加工可能工程数が定まると共に、前記据込み比により工程数が定まるので、両者の関係からその加工機械でその製品の加工ができるか否かが判定できる。さらに、圧造力を算出して、その算出結果と選定加工機械の出力可能能力とを比較して、加工可否を判定するようにできる。   By the way, whether processing is possible can be determined based on the processing rate calculated in this way and the performance of the selected model. That is, since the number of processes that can be processed is determined by the number of dies and punches of the processing machine, and the number of processes is determined by the upsetting ratio, it can be determined whether or not the processing machine can process the product from the relationship between the two. Furthermore, the forging force can be calculated, and the calculation result can be compared with the output capability of the selected processing machine to determine whether or not processing is possible.

あるいは逆に、据込み比と圧造力を求めることで、それに対応した加工機械を自動選定するよう構成することもできる。その場合、加工機械ごとに、ダイスおよびパンチ数(またはそれらから求められる加工可能工程数)と、出力可能能力とを対応して記憶しておき、算出された据込み比による工程数と、算出された圧造力から、その条件を満足する加工機械を自動選定するのである。   Or conversely, by obtaining the upsetting ratio and the forging force, it is possible to automatically select a processing machine corresponding to the upsetting ratio and the forging force. In that case, for each processing machine, the number of dies and punches (or the number of processes that can be obtained from them) and the output capability are stored in correspondence with each other, and the number of processes based on the calculated upsetting ratio is calculated. The processing machine that satisfies the conditions is automatically selected from the forging force.

なお、圧造力について念のため説明しておくと、据込みの場合の圧造力は、P=F*K*(1+((μD)/(3H)))で求められる。Fは断面積(πD/4)であり、Kは変形抵抗であり、μは摩擦係数である。また、絞りの場合の圧造力は、P=F*K*C*Kで求められる。Fは断面積(πd /4)であり、Kは変形抵抗であり、Cは拘束係数、Kは絞り角度係数である。 Note that the forging force will be described just in case. The forging force in the case of upsetting is obtained by P = F * K f * (1 + ((μD) / (3H))). F is the cross-sectional area (πD 2/4), K f is the deformation resistance, mu is the coefficient of friction. Further, the forging force in the case of drawing is obtained by P = F * K f * C * K. F is the cross-sectional area (πd 0 2/4), K f is the deformation resistance, C is a constraint factor, K is the diaphragm angular coefficient.

このようにして、素材径、素材長、加工機械機種、材質、工程数が決定し、加工が可能であることを判定すると、次に工程設計が行われる。これは、図5の基礎設計画面において、「工程設計」ボタン(不図示)をクリックすることで、工程設計手段により行われる。工程設計ボタンがクリックされると、自動で工程設計がなされるよう構成するのが望ましいが、ここではまず手動設計の場合を説明する。   In this way, when the material diameter, material length, processing machine model, material, and number of processes are determined and it is determined that processing is possible, process design is performed next. This is performed by the process design means by clicking a “process design” button (not shown) on the basic design screen of FIG. Although it is desirable that the process design is automatically performed when the process design button is clicked, the manual design will be described first.

手動設計の場合、工程設計ボタンがクリックされると、図8および図9に示される加工工程画面が表示される。そして、この画面の下部において、加工したい要素番号(上述の例では1なら欠球部、2なら円柱部)と、加工タイプ(据込みまたは絞りについてそれぞれ複数用意)を選択し、その加工タイプに応じてどの程度の加工を行うのか(例えば素材径の何%、加工後の直径や角度など)を数値で入力し、さらに所望により修正値を指定する。これにより、加工前後の各形状に基づいて、加工率や圧造力が算出され、それに基づきその工程が実行可能な場合には、その工程が採用される。   In the case of manual design, when the process design button is clicked, the machining process screen shown in FIGS. 8 and 9 is displayed. At the bottom of this screen, select the element number you want to process (in the above example, if it is 1, the missing ball part, if it is 2, if it is a cylindrical part) and the processing type (please prepare for each of upsetting or drawing), select the processing type. In response to this, a numerical value is input as to how much processing is to be performed (for example, what percentage of the material diameter, diameter or angle after processing, etc.), and a correction value is designated as desired. Thereby, based on each shape before and after a process, a processing rate and a forging force are calculated, and when the process can be performed based on it, the process is employ | adopted.

そして、図8〜図10に示すように、以後、同様にして次工程以降が設計され、最終製品までの各工程を設計する。例えば、第一工程と第二工程で順に製作する場合には、まず、設定された第一工程終了後の中間素材の形状を想定し、その形状と加工前の素材形状とから加工可否を判定し、加工可能ならば、次に、その設定された第一工程終了後の中間素材の形状と、最終製品の形状とから加工可否を判定すればよい。なお、これら工程設計を自動で行う場合には、過去の類似の設計データなどを利用して、各工程の加工タイプや加工程度を任意に作成して、コンピュータ自身がシミュレーションを繰り返して最適化することになる。   Then, as shown in FIGS. 8 to 10, the subsequent processes are designed in the same manner, and each process up to the final product is designed. For example, when manufacturing in order in the first step and the second step, first, assume the shape of the intermediate material after the set first step, and determine whether processing is possible from the shape and the material shape before processing If processing is possible, it is then possible to determine whether processing is possible from the set shape of the intermediate material after completion of the first step and the shape of the final product. When these process designs are automatically performed, the process type and the process level of each process are arbitrarily created by using past similar design data, etc., and the computer itself performs simulation to optimize the process. It will be.

本実施例では自動化されており、図8〜図10に示される加工工程画面が確認画面として順次に表示される。すなわち、「工程登録」ボタンをクリックすることで、順次に画面が切り替わり、最終工程において同ボタンをクリックすると、図11の次画面へ移行する。   This embodiment is automated, and the machining process screens shown in FIGS. 8 to 10 are sequentially displayed as confirmation screens. That is, the screen is sequentially switched by clicking the “process registration” button, and when the button is clicked in the final process, the screen moves to the next screen in FIG.

図11は、工程詳細画面であり、本実施例では、各工程の具体的内容および図面と、完成状態の斜視図が同時に表示される。すなわち、画面左上の工程表には、加工順に、どの形状要素をどの加工方法でどの程度加工するかが表示される。さらに、画面下部には、工程図が表示され、画面右上には、完成状態の斜視図が表示される。そして、これらの内容でよければ、「戻る」ボタンをクリックして図10の画面へ戻り、そこで「登録」ボタンをクリックすれば設計は完了し、図12の画面へ移行する。図12において、「金型図」ボタンをクリックすれば、金型設計図が表示され、プリントアウトすることができる。   FIG. 11 is a process detail screen. In this embodiment, specific contents and drawings of each process and a perspective view of a completed state are displayed at the same time. That is, in the process table at the upper left of the screen, which shape element is processed by which processing method and how much is displayed in the processing order. Furthermore, a process diagram is displayed at the bottom of the screen, and a perspective view of the completed state is displayed at the upper right of the screen. If these contents are acceptable, the "return" button is clicked to return to the screen of FIG. 10, and if the "registration" button is clicked there, the design is completed and the screen shifts to the screen of FIG. In FIG. 12, when a “mold drawing” button is clicked, a mold design drawing is displayed and can be printed out.

このようにして、工程設計が終了すると、図面出力手段などの結果出力手段により、各工程の状態を示した工程図が作成され、それに基づき各工程で使用される金型図を作成し、出力することができる。この出力は、ディスプレイ上の他、プリンターやプロッターへの出力も可能である。さらに、工作機械への金型工作用データを出力可能としてもよい。その場合には、直ちに所望の金型を製作することができる。   In this way, when the process design is completed, a process diagram showing the state of each process is created by a result output unit such as a drawing output unit, and a mold diagram used in each process is created and output based on the process diagram. can do. This output can be output to a printer or plotter in addition to the display. Further, it may be possible to output data for mold machining to a machine tool. In that case, a desired mold can be manufactured immediately.

このような設計作業の終了後には、上記一連の設計データは、データベースに登録可能である。そして、次回以降の設計時には、その登録した過去のデータを参照して、それを修正して使用可能である。   After the completion of such design work, the series of design data can be registered in the database. At the next and subsequent designs, the registered past data can be referred to and corrected for use.

なお、ユーザが保有する素材の素材径や材質を予め登録しておけば、その中から素材の選択が可能となる。また、加工機械についても同様に、ユーザが保有する加工機械とその性能を登録しておけば、その中から機種の選定を行うことができる。   If the material diameter and material of the material possessed by the user are registered in advance, the material can be selected from them. Similarly, if the processing machine owned by the user and its performance are registered, the model can be selected from the processing machines.

ところで、本実施例のシステムは、工程設計や金型設計の処理を行うサーバに、通信回線を介して端末から接続し、この端末から各種情報を入力して、その結果を端末側で得るようにすることができる。例えば、WWWブラウザを備えるパソコンから、インターネットでWEBサーバに接続し、そのウェブページ上にて素材径や形状要素・大きさなどを入力することで、工程および金型の設計ができるように構成してもよい。その場合、各端末による設計情報をサーバ側のデータベースに登録しておき、所望により複数端末でその情報を共用するようにしてもよい。   By the way, the system of the present embodiment connects to a server that performs process design and mold design processing from a terminal via a communication line, inputs various information from this terminal, and obtains the result on the terminal side. Can be. For example, it is configured so that a process and mold can be designed by connecting to a WEB server via the Internet from a personal computer equipped with a WWW browser and inputting the material diameter, shape element, size, etc. on the web page. May be. In that case, design information by each terminal may be registered in a database on the server side, and the information may be shared by a plurality of terminals if desired.

最後に、本発明の設計システム実現のための入出力処理や設計処理をCD−ROM等の媒体(コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体)で頒布可能である。或いは、前記処理を実行するコンピュータプログラムは、通信回線を介して各種端末に伝送して供給する(コンピュータに実行させるためのコンピュータ読取可能なプログラムを伝送する情報伝送媒体)ことも可能である。   Finally, input / output processing and design processing for realizing the design system of the present invention can be distributed on a medium such as a CD-ROM (a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute). Alternatively, the computer program for executing the processing can be transmitted and supplied to various terminals via a communication line (an information transmission medium for transmitting a computer-readable program to be executed by a computer).

本発明の工程・金型設計システムの一実施例の基礎設計画面を示す図である。It is a figure which shows the basic design screen of one Example of the process and metal mold | die design system of this invention. 図1の状態から形状要素入力画面を出した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which took out the shape element input screen from the state of FIG. 図2の形状要素入力画面にて形状要素を入力し終えた基礎設計画面を示す図である。It is a figure which shows the basic design screen which finished inputting the shape element in the shape element input screen of FIG. 図3の基礎設計画面から3D表示画面を出した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which took out the 3D display screen from the basic design screen of FIG. 図3の基礎設計画面から工程検討画面へ移行した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which transferred to the process examination screen from the basic design screen of FIG. 加工率の説明用の図である。It is a figure for description of a processing rate. 基本的加工方式と加工率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a basic processing system and a processing rate. 工程設計画面を示す図である。It is a figure which shows a process design screen. 工程設計画面を示す図であり、図8の次画面である。It is a figure which shows a process design screen, and is the next screen of FIG. 工程設計画面を示す図であり、図9の次画面である。It is a figure which shows a process design screen, and is the next screen of FIG. 工程詳細画面を示す図である。It is a figure which shows a process detail screen. 金型設計図出力用の画面を示す図である。It is a figure which shows the screen for metal mold | die drawing output.

Claims (10)

塑性加工の工程設計および金型設計に用いられるシステムであって、
設計対象製品を構成する複数の立体形状要素それぞれについて、形状要素種別とその形状要素の大きさを特定する基礎寸法とが入力される形状要素入力手段と、
入力された各形状要素種別とその各基礎寸法とに基づき、各形状要素の体積を算出すると共に、その結果から製品全体の体積を算出する体積演算手段と、
算出された製品全体の体積と指定される素材径とに基づき、素材長さを算出する素材長演算手段と、
前記算出された各形状要素の体積と前記指定される素材径とに基づき、各形状要素が占める素材高さを算出し、素材径または素材高さと前記基礎寸法とに基づき、各形状要素について加工率を算出して加工可否を判定し、加工可能な場合には、加工方法と加工率とを順次に求めて工程設計する工程設計手段と、
設計された各工程における加工状態を示す工程図と、各工程で使用される金型を示す金型図の少なくとも一方を出力可能とする図面出力手段と
を備えることを特徴とする工程・金型設計システム。
A system used for process design and mold design of plastic working,
For each of a plurality of three-dimensional shape elements constituting the design target product, a shape element input means for inputting a shape element type and a basic dimension for specifying the size of the shape element;
Based on each input shape element type and its respective basic dimensions, the volume calculation means for calculating the volume of each shape element and calculating the volume of the entire product from the result,
A material length calculating means for calculating a material length based on the calculated volume of the entire product and a specified material diameter;
Calculate the material height occupied by each shape element based on the calculated volume of each shape element and the specified material diameter, and process each shape element based on the material diameter or material height and the basic dimensions. A process design means for calculating a rate and determining whether or not machining is possible.
A process / mold comprising: a process drawing showing a machining state in each designed process; and a drawing output means capable of outputting at least one of a mold drawing showing a mold used in each process. Design system.
素材の材質の指定が可能とされており、この指定された材質の比重と、前記体積演算手段により算出された体積とに基づき、少なくとも製品全体の重量を算出し出力可能とされた
ことを特徴とする請求項1に記載の工程・金型設計システム。
The material can be specified, and based on the specific gravity of the specified material and the volume calculated by the volume calculation means, at least the weight of the entire product can be calculated and output. The process / mold design system according to claim 1.
前記工程設計手段は、前記素材径、前記加工方法、中間工程における製品寸法のいずれかを変更して、加工率を演算し直すことで、工程設計のシミュレーションが可能とされている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の工程・金型設計システム。
The process design means is capable of simulating a process design by changing any of the material diameter, the processing method, and the product dimensions in an intermediate process and recalculating the processing rate. The process / die design system according to claim 1 or 2.
ディスプレイ上への製品の立体表示が可能とされ、変更したい箇所の寸法が指定されることにより、製品全体が相似形に修正されて表示可能とされ、
この修正結果に基づき、少なくとも前記体積演算と素材長演算がなされる
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の工程・金型設計システム。
3D display of the product on the display is possible, and by specifying the dimensions of the part you want to change, the entire product is modified to a similar shape and can be displayed,
The process / die design system according to any one of claims 1 to 3, wherein at least the volume calculation and the material length calculation are performed based on the correction result.
複数の加工機械について、ダイスおよびパンチ数、またはそれらから求まる加工可能工程数、さらには出力可能能力が機種ごとに対応して記憶されており、
前記工程設計手段は、前記加工率を用いて工程数を算出する一方、圧造力を算出し、それら算出結果と前記記憶データに基づき加工機械を自動選定する
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の工程・金型設計システム。
For multiple processing machines, the number of dies and punches, the number of processes that can be obtained from them, and the output capability are stored for each model.
The process design means calculates the number of processes using the processing rate, calculates a forging force, and automatically selects a processing machine based on the calculation result and the stored data. Item 5. The process / mold design system according to any one of Items 4 to 4.
加工機械の機種の選定が可能とされており、
選定された機種の出力可能能力に基づき、その機種による加工の可否が判定され、
選定された機種のダイスおよびパンチ数により求まる加工可能工程数に基づき、工程設計する
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の工程・金型設計システム。
It is possible to select the type of processing machine,
Based on the output capability of the selected model, whether or not machining by that model is determined,
The process / die design system according to any one of claims 1 to 5, wherein the process is designed based on the number of processes that can be obtained by the number of dies and punches of the selected model.
前記工程図または前記金型図に加えて、工作機械への金型工作用データが出力可能とされた
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかに記載の工程・金型設計システム。
7. The process / mold according to claim 1, wherein in addition to the process diagram or the mold diagram, data for mold machining can be output to a machine tool. Design system.
ユーザが保有する素材が登録されており、その内のいずれかを選択することで素材径が特定される
ことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれかに記載の工程・金型設計システム。
The process / mold according to any one of claims 1 to 7, wherein a material possessed by a user is registered, and a material diameter is specified by selecting one of the registered materials. Design system.
工程・金型設計終了後にはその設計情報が登録可能とされ、過去に行った設計情報を読み出して修正することで新たな設計が可能とされた
ことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれかに記載の工程・金型設計システム。
The design information can be registered after completion of the process / mold design, and a new design can be made by reading out and modifying the design information made in the past. The process / die design system described in any of the above.
少なくとも前記形状要素入力手段、前記体積演算手段、前記素材長演算手段、および前記工程設計手段として、コンピュータを機能させるための請求項1から請求項9までのいずれかに記載の工程・金型設計システム用のプログラム。   The process / mold design according to any one of claims 1 to 9, for causing a computer to function as at least the shape element input means, the volume calculation means, the material length calculation means, and the process design means. A program for the system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101541062B1 (en) * 2014-04-24 2015-07-31 삼성중공업 주식회사 Die design method for ship
JP2017006970A (en) * 2015-06-25 2017-01-12 日立金属株式会社 Forging type design support device and forging type design support method

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