JP2023054897A - Method, system and program for designing casting, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、成形品の設計方法、設計システム、設計プログラム、及び記録媒体に関するものである。 The present disclosure relates to a molded product design method, design system, design program, and recording medium.
従来、ダイカスト法等の鋳造の分野では、鋳型内でワークが凝固収縮することにより、鋳型に対するワークの強い抱き着き力が発生することが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of casting such as the die casting method, it is known that solidification and shrinkage of a work within a mold generates a strong gripping force of the work against the mold.
例えば離型方向に略平行な成形面を形成する場合、離型方向に対するキャビティ面の勾配角が小さいと、ワークの離型中に抱き着き力が作用し続ける可能性があり、離型動作中に鋳型とワークとの強い接触による傷(カジリ)が発生する懸念が高まる。そこで、カジリの発生を抑制するために、キャビティ面の勾配角を大きくして、鋳型とワークとが素早く離れ、スムースにワークを離型できるように、成形品の形状を設計することが行われる。 For example, when forming a molding surface that is substantially parallel to the mold release direction, if the inclination angle of the cavity surface with respect to the mold release direction is small, there is a possibility that the gripping force will continue to act during the mold release of the workpiece. There is a growing concern that scratches (galling) will occur due to strong contact between the mold and the workpiece. Therefore, in order to suppress the occurrence of galling, the shape of the molded product is designed by increasing the inclination angle of the cavity surface so that the mold and the work can be separated quickly and the work can be released smoothly. .
しかしながら、カジリの発生を抑制するために勾配角を大きくすると、最終的により小さい勾配角の成形面を得る必要がある場合には、鋳造工程後に機械加工等の後工程を設けてワーク面を加工し、成形面の精度を確保する必要が生じる。後工程を設ける場合、後工程のための設備、工数等が必要となり、成形品の製造工程の長期化、複雑化及び高コスト化に繋がる。 However, if the inclination angle is increased to suppress the occurrence of galling, if it is necessary to finally obtain a molding surface with a smaller inclination angle, post-processing such as machining is required after the casting process to machine the workpiece surface. However, it is necessary to ensure the accuracy of the molding surface. When a post-process is provided, equipment, man-hours, etc. for the post-process are required, which leads to lengthening, complicating, and increasing the cost of the manufacturing process of the molded product.
そこで、カジリの発生を抑制しつつ、鋳造段階で所望の成形面を得ることができるような成形品の形状を精度よく簡便に設計できる方法の開発が望まれている。 Therefore, it is desired to develop a method for easily designing the shape of a molded product with high accuracy so that a desired molding surface can be obtained at the casting stage while suppressing the occurrence of galling.
ここに、成形品の設計方法としては、近年、CAE(Computer Aided Engineering)解析が利用されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, CAE (Computer Aided Engineering) analysis has been used as a method for designing molded products (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、(A)製品の温度等を解析して製品の金型拘束に基づく応力分布計算及び摩擦表面要素の抽出を行う工程、(B)離型力に基づく応力分布計算を行う工程、(C)摩擦表面要素毎に実測値に基づき構成したデータベースを用いて、各摩擦表面要素の物性値から静・運動摩擦状態の判定を行う工程、(D)摩擦表面要素全体について、応力と歪と温度との関係を示す情報から亀裂の発生の有無を判定する工程、(E)前記(B)~(D)の一連の工程を、一回毎に離型力を増加させながら繰り返し、該離型力の最大荷重と亀裂が発生した部位とを抽出する工程を具備する金型設計方法が開示されている。また、前記(B)の工程にて求めた応力分布における各摩擦表面要素の応力値に対応した、摩擦力と温度との関係を示す情報に基づいて、前記演算手段により、摩擦表面要素全体についてカジリ発生の有無を判定する工程をさらに備えてもよいことが開示されている。そして、当該金型設計方法によれば、離型ピンの配置位置や配置数を最適化することができるとともに、解析精度を向上することができること、及び、製品の離型時に発生するカジリ不良も予測できることが開示されている。 In Patent Document 1, (A) a process of analyzing the temperature of the product to calculate the stress distribution based on the mold restraint of the product and extracting the frictional surface elements, and (B) performing the stress distribution calculation based on the mold release force. Step (C) A step of determining the state of static/kinetic friction from the physical property values of each friction surface element using a database constructed based on actual measurements for each friction surface element; (E) Repeating the series of steps (B) to (D) while increasing the release force each time. , a method of designing a mold comprising a step of extracting the maximum load of the mold release force and a portion where a crack occurs. Further, based on the information indicating the relationship between the friction force and the temperature, which corresponds to the stress value of each friction surface element in the stress distribution obtained in the step (B), the calculation means calculates the total friction surface element It is disclosed that a step of determining whether galling occurs or not may be further provided. In addition, according to the mold design method, it is possible to optimize the arrangement position and the number of arrangement of the release pins, improve the analysis accuracy, and prevent galling defects that occur when the product is released from the mold. It is disclosed that it can be predicted.
特許文献1の技術では、離型ピンにより製品に付与される所定の離型力に基づいて最終的にカジリ発生の予測を行っている。この離型力を繰り返し計算により徐々に増加させているものの、当該方法は、いわば離型直前の一時点における離型力に基づいて評価を行うものである。 In the technique of Patent Document 1, galling is finally predicted based on a predetermined release force applied to the product by the release pin. Although this mold release force is gradually increased by repeated calculations, this method performs an evaluation based on the mold release force at a point in time immediately before the mold release.
上述のごとく、カジリは離型動作中に生じる鋳型とワークとの強い接触により発生するから、離型直前の一時点における離型力に基づいて評価を行う特許文献1の技術では、カジリ発生の予測精度が不十分になるおそれがある。 As described above, galling occurs due to strong contact between the mold and the workpiece during the mold release operation. Prediction accuracy may be insufficient.
そこで、本開示では、カジリの発生が抑制され、鋳造段階で所望の成形面が形成されるような成形品の設計を精度よく簡便に行うことができる成形品の設計方法、設計システム、設計プログラム、及び記録媒体を提供する。 Therefore, in the present disclosure, a molded product design method, design system, and design program that can accurately and simply design a molded product that suppresses the occurrence of galling and forms a desired molding surface in the casting stage. , and a recording medium.
上記の課題を解決するために、ここに開示する成形品の設計方法は、鋳型のキャビティに金属の溶湯を注入し、該溶湯が凝固収縮して得られるワークを該鋳型から離型して第1部位を備えた成形品を得る鋳造方法における、該成形品の形状を、コンピュータシミュレーションを用いて設計する方法であって、前記キャビティの形状データを分割して複数の要素からなる解析モデルを作成するステップAと、前記解析モデルを用いて鋳造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における該溶湯及び前記鋳型の温度情報を取得するステップBと、前記温度情報に基づいて構造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における前記ワークの形状変化を算出し、前記鋳型に対する前記ワークの抱き着き状態を再現するステップCと、前記構造解析の結果と、前記鋳型に作用する抵抗力と、に基づいて、前記ワークの離型開始から前記ワークが前記鋳型から離れるまでの過程の複数の離型ストロークにおいて該鋳型と該ワークとの接触面で発生する面圧を算出するステップDと、前記複数の離型ストロークにおいて、所定の閾値を超える前記面圧の分布を出力するステップEと、前記面圧の分布に基づいて、カジリが発生する可能性がある第2部位を特定するステップFと、少なくとも前記第1部位においてカジリが発生しないように、前記第2部位の離型方向に対する必要勾配角を設定するステップGと、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method of designing a molded product disclosed herein is to pour a molten metal into a mold cavity, and release the workpiece obtained by solidifying and shrinking the molten metal from the mold. A method of designing the shape of a molded product using a computer simulation in a casting method for obtaining a molded product having one part, wherein the shape data of the cavity is divided to create an analysis model consisting of a plurality of elements. a step B of obtaining temperature information of the molten metal and the mold during the solidification and contraction process of the molten metal by performing a casting analysis using the analysis model; and a structural analysis based on the temperature information. Thus, a step C of calculating a change in the shape of the work in the process of solidification and contraction of the molten metal and reproducing the state of the work clinging to the mold, the result of the structural analysis, and the resistance acting on the mold. Step D of calculating the surface pressure generated at the contact surface between the mold and the work in a plurality of mold release strokes in the process from the start of mold release of the work until the work is separated from the mold, based on Step E of outputting the surface pressure distribution exceeding a predetermined threshold in the plurality of mold release strokes; and Step F of specifying a second portion where galling may occur based on the surface pressure distribution. and a step G of setting the necessary inclination angle of the second portion with respect to the release direction so that galling does not occur at least in the first portion.
冷却により溶湯が凝固収縮すると、鋳型よりも熱膨張係数の大きい溶湯の金属材料は鋳型に抱き着いた状態となる。その結果、ワークと鋳型との接触面には、ワーク面からキャビティ面に対して作用する抱き着き力が発生する。当該抱き着き力は、単位面積当たりの抱き着き力に相当する面圧として表すことができる。当該面圧は、離型過程においても、ワークと鋳型との接触面において発生し続ける。面圧が所定の閾値を超える箇所では、ワーク面とキャビティ面とが強く接触し、カジリが発生する。本構成では、離型過程で鋳型とワークとの接触面に発生する面圧のうち、複数の離型ストロークにおける所定の閾値を超える面圧の分布(以下、「面圧分布」ともいう。)を出力する。これにより、離型過程を複数に分割して、面圧分布の変化を評価できるから、カジリが発生する可能性がある第2部位を精度よく特定できる。そうして、成形品の第1部位にカジリが発生しないように、第2部位の離型方向に対する必要勾配角を設定することにより、少なくとも第1部位においてカジリの発生が抑制された成形品の好適な最終形状の設計が可能となる。 When the molten metal solidifies and shrinks due to cooling, the metallic material of the molten metal, which has a larger coefficient of thermal expansion than the mold, clings to the mold. As a result, an engaging force acting from the work surface to the cavity surface is generated on the contact surface between the work and the mold. The clinging force can be expressed as a surface pressure corresponding to the clinging force per unit area. The surface pressure continues to be generated on the contact surface between the workpiece and the mold even during the mold release process. At locations where the surface pressure exceeds a predetermined threshold value, the work surface and the cavity surface come into strong contact, causing galling. In this configuration, of the surface pressure generated on the contact surface between the mold and the workpiece during the mold release process, the distribution of surface pressure exceeding a predetermined threshold value in a plurality of mold release strokes (hereinafter also referred to as "surface pressure distribution"). to output As a result, the mold release process can be divided into a plurality of parts and changes in the surface pressure distribution can be evaluated, so that the second part where galling may occur can be specified with high accuracy. Then, by setting the necessary inclination angle of the second portion with respect to the mold release direction so that galling does not occur in the first portion of the molded product, the molded product in which the occurrence of galling is suppressed at least in the first portion can be obtained. A suitable final shape can be designed.
なお、第2部位の一部又は全部が第1部位と重複する場合には、第2部位の必要勾配角をカジリが発生しない勾配角に設定すればよい。また、第2部位と第1部位とが重複しない場合には、第2部位の必要勾配角はカジリが発生する勾配角としてもよいが、カジリのない成形品を得る観点から、好ましくは第2部位においてもカジリが発生しないように、第2部位の勾配角を設定する。 If a part or all of the second portion overlaps the first portion, the required gradient angle of the second portion may be set to a gradient angle that does not cause galling. Further, when the second portion and the first portion do not overlap, the required gradient angle of the second portion may be a gradient angle at which galling occurs. The inclination angle of the second portion is set so that galling does not occur at the portion as well.
本明細書において、「離型方向」は、型開き時における一方の金型に対する他方の金型の移動方向に平行な方向及び/又は鋳型がエジェクタ機構を備える場合にはエジェクタピンの押出方向に平行な方向をいう。「離型ストローク」とは、カジリが発生しない部位におけるキャビティ面からワーク面までの離型方向の距離をいう。また、鋳型がエジェクタ機構を備える場合には、「離型ストローク」は、キャビティ面からのエジェクタピンの押出長さで表すことができる。「離型ストローク」は、「離型量」又は「St」と称することがある。また、さらに、「勾配角」とは、キャビティ面、ワーク面及び成形面の離型方向に対する傾斜角をいう。また、「必要勾配角」とは、カジリが発生しない又はカジリの発生が所定範囲内に抑制される最低限の勾配角である。 As used herein, the term "mold release direction" refers to a direction parallel to the moving direction of one mold relative to the other mold when the mold is opened and/or the ejector pin extrusion direction when the mold has an ejector mechanism. parallel direction. "Mold release stroke" means the distance in the mold release direction from the cavity surface to the work surface at a location where galling does not occur. Further, when the mold has an ejector mechanism, the "mold release stroke" can be represented by the length of ejection of the ejector pin from the cavity surface. The "release stroke" is sometimes referred to as "release amount" or "St". Furthermore, the term "tilt angle" refers to the tilt angle of the cavity surface, work surface and molding surface with respect to the release direction. Further, the "required inclination angle" is the minimum inclination angle at which galling does not occur or the occurrence of galling is suppressed within a predetermined range.
前記ステップFにおける前記第2部位の特定は、前記複数の離型ストローク毎の前記面圧の分布に基づいて、該面圧の分布が発生する離型ストロークの範囲を算出することにより、前記カジリの前記離型方向の長さを特定することを含むことが好ましい。 The identification of the second portion in the step F is performed by calculating the range of release strokes in which the distribution of the contact pressure occurs based on the distribution of the contact pressure for each of the plurality of release strokes. in the release direction.
面圧分布が発生する離型ストロークの範囲は、ワーク面とキャビティ面とが強く接触し続ける長さ、すなわちカジリの離型方向の長さに相当する。従って、本構成によれば、カジリの離型方向の長さを特定することにより、第2部位の特定精度が向上する。 The range of the mold release stroke in which the surface pressure distribution occurs corresponds to the length of continuous strong contact between the work surface and the cavity surface, that is, the length of galling in the mold release direction. Therefore, according to this configuration, the accuracy of specifying the second portion is improved by specifying the length of the galling in the releasing direction.
前記所定の閾値は、予め試験的方法により求めておいた、所定の勾配角を備えた成形品における面圧と実際のカジリ発生状態との関係に基づいて決定されることが好ましい。 The predetermined threshold value is preferably determined based on the relationship between the surface pressure and the actual occurrence of galling in a molded product having a predetermined inclination angle, which is obtained in advance by an experimental method.
本構成によれば、面圧と実際のカジリ発生状態との関係に基づいて閾値を設定するから、コンピュータシミュレーションにおける実機との整合性を確保し、解析の精度を向上できる。 According to this configuration, since the threshold value is set based on the relationship between the surface pressure and the actual galling occurrence state, it is possible to ensure consistency with the actual machine in the computer simulation and improve the accuracy of the analysis.
前記ステップG後に、前記キャビティの形状データの変更が必要か否か判定するステップHをさらに備え、前記ステップHにおいて前記キャビティの形状データの変更が必要であると判定された場合に、前記ステップGで設定した前記必要勾配角を前記解析モデルに反映させて、前記ステップAから前記ステップHまでを、該ステップHで前記キャビティの形状データの変更が必要ないと判定されるまで繰り返して、前記キャビティの最終形状を決定することが好ましい。 A step H of determining whether or not the shape data of the cavity needs to be changed is further provided after the step G, and when it is determined in the step H that the shape data of the cavity needs to be changed, the step G Reflecting the required gradient angle set in the analysis model, the step A to the step H are repeated until it is determined that the shape data of the cavity does not need to be changed in the step H, and the cavity It is preferable to determine the final shape of
勾配角を調整しながら机上検討を繰り返すことで、鋳型の試作回数を低減させることができ、より迅速且つ低コストで、キャビティの最適な最終形状を決定できる。 By repeating the desk study while adjusting the inclination angle, the number of prototype molds can be reduced, and the optimum final shape of the cavity can be determined more quickly and at a lower cost.
前記最終形状において、前記第2部位以外の部位を形成するキャビティ面における少なくとも一部の勾配角は、前記第2部位を形成するキャビティ面の勾配角よりも小さく設定されてもよい。 In the final shape, an inclination angle of at least a portion of the cavity surface forming the portion other than the second portion may be set smaller than the inclination angle of the cavity surface forming the second portion.
第2部位以外の部位は、カジリが発生する可能性が低い。従って、前記第2部位以外の部位を形成するキャビティ面における少なくとも一部の勾配角を、前記第2部位を形成するキャビティ面の勾配角よりも小さく設定することにより、過剰な厚肉化を抑制して成形品の軽量化に資することができる。 Parts other than the second part have a low possibility of galling. Therefore, by setting the inclination angle of at least a part of the cavity surface forming the part other than the second part to be smaller than the inclination angle of the cavity surface forming the second part, excessive thickening is suppressed. As a result, the weight of the molded product can be reduced.
前記第1部位と前記第2部位とは重複しておらず、前記最終形状において、前記第1部位を形成するキャビティ面の勾配角は、前記第2部位を形成するキャビティ面の勾配角よりも小さく設定されてもよい。 The first portion and the second portion do not overlap, and in the final shape, the inclination angle of the cavity surface forming the first portion is greater than the inclination angle of the cavity surface forming the second portion. It may be set smaller.
第1部位を、離型方向に略平行な面として形成しなければならない場合がある。この場合、離型方向に対する勾配角を例えば所定値以下とする必要があり、上述のごとくカジリが発生する可能性があるが、第1部位ではカジリの発生は許容されない。従って、従来の方法では、例えば第1部位を形成するキャビティ面の勾配角を、所定値を超えるカジリが発生しない勾配角に設定してワークを作製し、機械加工等の後工程を設けて所望の第1部位を形成していた。しかしながら、従来の方法では、後工程を設ける必要があるため、成形品の製造工程が複雑化し得る。 The first portion may have to be formed as a plane substantially parallel to the release direction. In this case, the inclination angle with respect to the releasing direction must be, for example, a predetermined value or less, and galling may occur as described above, but the occurrence of galling is not allowed at the first portion. Therefore, in the conventional method, for example, the inclination angle of the cavity surface forming the first portion is set to an inclination angle that does not cause galling exceeding a predetermined value, the work is manufactured, and post-processes such as machining are provided to obtain the desired result. formed the first part of However, in the conventional method, since it is necessary to provide a post-process, the manufacturing process of the molded article may be complicated.
本構成では、第1部位を形成するキャビティ面の勾配角を、第2部位の勾配角よりも小さい所望の勾配角とすることにより、鋳造段階で、離型方向に略平行な面として第1部位を形成できる。そうして、第1部位におけるカジリの発生を抑制するとともに、鋳造後の後工程を省略して成形品の製造方法を簡素化できる。 In this configuration, by setting the slope angle of the cavity surface forming the first portion to a desired slope angle smaller than the slope angle of the second portion, in the casting stage, the surface substantially parallel to the mold release direction can be formed into the first parts can be formed. In this way, the occurrence of galling at the first portion can be suppressed, and the post-casting process can be omitted, thereby simplifying the method of manufacturing the molded product.
前記第1部位は、例えば他の部品が締結される座面等である。 The first portion is, for example, a seat surface or the like to which other parts are fastened.
本構成によれば、他の部品が締結される座面を、カジリの発生を抑制しつつ鋳造段階で形成できるから、成形品の製造方法を簡素化できる。 According to this configuration, the bearing surface to which other parts are fastened can be formed in the casting stage while suppressing the occurrence of galling, so that the manufacturing method of the molded product can be simplified.
ここに開示する成形品の設計システムは、鋳型のキャビティに注入された金属の溶湯が凝固収縮してなるワークを該鋳型から離型して第1部位を備えた成形品を得る鋳造方法における、該成形品の形状を、コンピュータシミュレーションを用いて設計するためのシステムであって、前記キャビティの形状データを分割して複数の要素からなる解析モデルを作成するモデル作成手段と、前記解析モデルを用いて鋳造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における該溶湯及び前記鋳型の温度情報を取得する鋳造解析手段と、前記温度情報に基づいて構造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における前記ワークの形状変化を算出し、前記鋳型に対する前記ワークの抱き着き状態を再現する構造解析手段と、前記構造解析の結果と、前記鋳型に作用する抵抗力と、に基づいて、前記ワークの離型開始から前記ワークが前記鋳型から離れるまでの過程の複数の離型ストロークにおいて該鋳型と該ワークとの接触面で発生する面圧を算出する面圧算出手段と、前記複数の離型ストロークにおいて、所定の閾値を超える前記面圧の分布を出力する面圧分布出力手段と、前記面圧の分布に基づいて、カジリが発生する可能性がある第2部位を特定する第2部位特定手段と、少なくとも前記第1部位においてカジリが発生しないように、前記第2部位の離型方向に対する必要勾配角を設定する勾配角設定手段と、を備えたことを特徴とする。 The molded product design system disclosed herein is a casting method in which a molded product having a first part is obtained by releasing a work formed by solidifying and shrinking a molten metal poured into a mold cavity from the mold. A system for designing the shape of the molded product using computer simulation, comprising model creation means for creating an analysis model consisting of a plurality of elements by dividing the shape data of the cavity, and using the analysis model. A casting analysis means for obtaining temperature information of the molten metal and the mold in the solidification and shrinkage process of the molten metal by performing a casting analysis by performing a casting analysis, and a solidification and shrinkage process of the molten metal by performing structural analysis based on the temperature information based on structural analysis means for calculating the shape change of the work in and reproducing the state of the work clinging to the mold, the result of the structural analysis, and the resistance acting on the mold, surface pressure calculation means for calculating surface pressure generated on a contact surface between the mold and the work in a plurality of mold release strokes in a process from the start of mold release until the work separates from the mold; and the plurality of mold release strokes. a surface pressure distribution output means for outputting the distribution of the surface pressure exceeding a predetermined threshold; and a second part identification means for identifying a second part where galling may occur based on the distribution of the surface pressure. and gradient angle setting means for setting a necessary gradient angle of the second portion with respect to the release direction so that galling does not occur at least in the first portion.
また、ここに開示する成形品の設計プログラムは、鋳型のキャビティに注入された金属の溶湯が凝固収縮してなるワークを該鋳型から離型して第1部位を備えた成形品を得る鋳造方法における、該成形品の形状を、コンピュータシミュレーションを用いて設計するためのプログラムであって、コンピュータに、前記キャビティの形状データを分割して複数の要素からなる解析モデルを作成する手順Aと、前記解析モデルを用いて鋳造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における該溶湯及び前記鋳型の温度情報を取得する手順Bと、前記温度情報に基づいて構造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における前記ワークの形状変化を算出し、前記鋳型に対する前記ワークの抱き着き状態を再現する手順Cと、前記構造解析の結果と、前記鋳型に作用する抵抗力と、に基づいて、前記ワークの離型開始から前記ワークが前記鋳型から離れるまでの過程の複数の離型ストロークにおいて該鋳型と該ワークとの接触面で発生する面圧を算出する手順Dと、前記複数の離型ストロークにおいて、所定の閾値を超える前記面圧の分布を出力する手順Eと、前記面圧の分布に基づいて、カジリが発生する可能性がある第2部位を特定する手順Fと、少なくとも前記第1部位においてカジリが発生しないように、前記第2部位の離型方向に対する必要勾配角を設定する手順Gと、を実行させることを特徴とする。 Further, the molded product design program disclosed herein is a casting method for obtaining a molded product having a first portion by releasing a work formed by solidifying and contracting a molten metal poured into a mold cavity from the mold. 3, a program for designing the shape of the molded product using a computer simulation, wherein the computer divides the shape data of the cavity to create an analysis model consisting of a plurality of elements; A procedure B for acquiring temperature information of the molten metal and the mold in the process of solidification and shrinkage of the molten metal by performing casting analysis using an analysis model, and performing structural analysis based on the temperature information to obtain the temperature information of the molten metal. Based on the procedure C of calculating the shape change of the work in the solidification shrinkage process and reproducing the state of the work being held against the mold, the result of the structural analysis, and the resistance acting on the mold, A procedure D for calculating the surface pressure generated at the contact surface between the mold and the work in a plurality of mold release strokes in the process from the start of releasing the work until the work separates from the mold; and the plurality of mold release strokes. 3, a procedure E of outputting the distribution of the surface pressure exceeding a predetermined threshold; a procedure F of specifying a second portion where galling may occur based on the distribution of the surface pressure; and at least the first and a step G of setting the necessary inclination angle of the second portion with respect to the release direction so that galling does not occur at the portion.
また、ここに開示する記録媒体は、上記成形品の設計プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。 Further, a recording medium disclosed herein is a computer-readable recording medium recording the design program for the molded product.
以上述べたように、本開示によると、少なくとも第1部位においてカジリの発生が抑制された成形品の好適な最終形状の設計が可能となる。 As described above, according to the present disclosure, it is possible to design a suitable final shape of a molded product in which galling is suppressed at least at the first portion.
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail based on the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the disclosure, its applicability or its uses.
(一実施形態)
<成形品の設計システム>
本開示に係る成形品の設計システム21は、鋳造により得られる成形品の形状を、コンピュータシミュレーションを用いて設計するためのCAE(Computer Aided Engineering)システムである。設計システム21は、図1に示すように、制御装置22と、入力装置23と、出力装置24と、記憶装置25と、演算装置26と、を備える。
(one embodiment)
<Molded product design system>
The molded
成形品は、後述するように、鋳型のキャビティに金属の溶湯を注入し、該溶湯が凝固収縮して得られるワークを型開き及びエジェクタピンの押出により該鋳型から離型し、ゲート切断、放冷、任意の機械加工等の工程を経て得られる。成形品は、特に限定されるものではなく、例えば車両部品、工業部品、工業製品、建材、電子機器、家電製品、家具、日用品等の鋳造により得られる部品や製品全般である。溶湯の金属としては、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛及びこれらの合金等が挙げられ、好ましくはアルミニウム合金である。アルミニウム合金としては、例えばADC12、ADC10、ADC5等の一般的な鋳造材が挙げられる。鋳造方法としては、ダイカスト法、高圧鋳造法、低圧鋳造法、半凝固鋳造法等が挙げられ、好ましくはダイカスト法である。鋳型は、金型、砂型等であり、好ましくは金型である。 As will be described later, a molded product is produced by injecting a molten metal into the cavity of the mold, releasing the work obtained by solidifying and shrinking the molten metal from the mold by opening the mold and pushing out an ejector pin, cutting the gate, and releasing the work. It is obtained through processes such as cooling and optional machining. The molded product is not particularly limited, and includes parts and products in general obtained by casting, such as vehicle parts, industrial parts, industrial products, building materials, electronic equipment, home electric appliances, furniture, and daily necessities. Examples of the molten metal include aluminum, magnesium, zinc and alloys thereof, preferably aluminum alloys. Examples of aluminum alloys include general casting materials such as ADC12, ADC10, and ADC5. The casting method includes die casting, high pressure casting, low pressure casting, semi-solid casting, etc., preferably die casting. The mold is a mold, a sand mold or the like, preferably a mold.
なお、成形品は、第1部位を備える。第1部位は、成形品の表面の一部であってもよいし、表面全体であってもよい。第1部位は、好ましくはカジリの発生が許容されない表面であり、具体的には例えば、他の部品が締結される座面等である。また、第1部位は、好ましくは離型方向に略平行な面である。なお、本明細書において「離型方向に略平行」とは、離型方向に完全に平行な場合を含み、離型方向との勾配角が5°未満、好ましくは2°未満、より好ましくは0.5°未満であることをいう。 In addition, a molded article is provided with the 1st site|part. The first portion may be a part of the surface of the molded article, or may be the entire surface. The first portion is preferably a surface on which galling is not allowed, and specifically, for example, a bearing surface to which other parts are fastened. Also, the first portion is preferably a surface substantially parallel to the release direction. In this specification, "substantially parallel to the release direction" includes the case of being completely parallel to the release direction, and the gradient angle with the release direction is less than 5°, preferably less than 2°, more preferably Less than 0.5°.
図1に示すように、入力装置23、出力装置24、記憶装置25及び演算装置26は、制御装置22に接続されている。入力装置23は、コンピュータに接続されるキーボードやマウスによって構成され、演算装置26に数値や指示等を入力する。出力装置24は、コンピュータに接続されるディスプレイ等によって構成され、演算装置26による演算結果等に基づく種々のデータを表示する。記憶装置25としては、コンピュータにおけるRAMやROM等、ネットワークサーバ等からなる記憶部が用いられる。演算装置26としては、コンピュータのCPUからなる演算処理部等が用いられる。制御装置22としては、コンピュータのCPUからなる制御部等が用いられる。
As shown in FIG. 1, the
記憶装置25は、後述する解析モデル、溶湯及び鋳型の温度情報、面圧データ、カジリ発生懸念領域データ等を記憶する。また、記憶装置25は、鋳型を含む鋳造方案に関する情報、鋳造条件に関する情報、鋳型・エジェクタピン・溶湯の熱物性・機械特性、エジェクタピンの配置・径・長さ等の離型方案、型開き動作中に固定金型に作用する抵抗力、エジェクタピンの押出による離型動作中の離型力(離型動作中にエジェクタピンに作用する抵抗力)・離型タイミング・離型ストローク、鋳型に対する溶湯及びエジェクタピンの摩擦係数、演算装置26における演算に関する情報、並びに鋳造解析、構造解析等の各種解析のための演算処理を実行するプログラム等を記憶する。
The
演算装置26は、記憶装置25に記憶されたデータ及び入力装置23から入力される数値及び指示に基づき、記憶装置25に記憶された演算プログラムに従った演算処理を行う。演算装置26は、モデル作成手段と、鋳造解析手段と、構造解析手段と、面圧算出手段と、面圧分布出力手段と、第2部位特定手段と、勾配角設定手段と、を構成する。
The
モデル作成手段は、鋳型の設計段階で作成されたキャビティの形状データである鋳造方案3DCADモデルを分割して、複数の要素からなるCAE解析用の解析モデルを作成する。 The model creation means divides the casting plan 3D CAD model, which is the shape data of the cavity created in the mold design stage, to create an analysis model for CAE analysis consisting of a plurality of elements.
鋳造解析手段は、解析モデル及び鋳造解析用の演算プログラムを用いて鋳造解析を行い、溶湯の凝固収縮過程における溶湯及び鋳型の温度情報を取得する。 The casting analysis means performs casting analysis using an analysis model and a calculation program for casting analysis, and acquires temperature information of the molten metal and the mold during the solidification and shrinkage process of the molten metal.
構造解析手段は、温度情報に基づいて構造解析を行うことにより、溶湯の凝固収縮過程におけるワークの形状変化を算出し、鋳型に対するワークの抱き着き状態を再現する。 The structural analysis means performs structural analysis based on the temperature information to calculate the change in shape of the workpiece during the process of solidification and contraction of the molten metal, and reproduces the state of the workpiece clinging to the mold.
面圧算出手段は、構造解析の結果と、エジェクタピンに作用する抵抗力(鋳型に作用する抵抗力)と、に基づいて、エジェクタピンの押出開始(ワークの離型開始)からワークが鋳型から離れるまでの過程の複数の離型ストロークにおいて鋳型とワークとの接触面で発生する面圧を算出する。 Based on the results of the structural analysis and the resistance acting on the ejector pin (the resistance acting on the mold), the surface pressure calculation means calculates the distance from the start of extrusion of the ejector pin (start of release of the workpiece) from the mold. Calculate the surface pressure generated at the contact surface between the mold and the workpiece in a plurality of mold release strokes in the process of separation.
面圧分布出力手段は、複数の離型ストロークにおいて、所定の閾値を超える面圧分布を出力して出力装置24に表示する。
The surface pressure distribution output means outputs surface pressure distributions exceeding a predetermined threshold value in a plurality of mold release strokes and displays them on the
第2部位特定手段は、得られた面圧分布に基づいて、カジリが発生する可能性がある第2部位を特定する。 The second portion identifying means identifies a second portion where galling may occur based on the obtained surface pressure distribution.
勾配角設定手段は、少なくとも第1部位においてカジリが発生しないように、第2部位の離型方向に対する勾配角を設定する。 The gradient angle setting means sets the gradient angle of the second portion with respect to the release direction so that galling does not occur at least in the first portion.
<成形品の設計方法>
以下、本実施形態に係る成形品の設計方法について、鋳造方法としてダイカスト法を用いた場合を例に挙げて説明する。本実施形態に係る成形品の設計方法は、上述の成形品の設計システム21を用いて行うことができる。
<Method of designing molded product>
Hereinafter, the method for designing a molded product according to the present embodiment will be described by exemplifying the case where the die casting method is used as the casting method. The molded product design method according to the present embodiment can be performed using the above-described molded
≪成形品の製造方法≫
まず、図2及び図3を参照して、ダイカスト法による成形品の製造方法の一例を説明する。図2は、成形品を製造するためのダイカストマシン100の構成を示す概略図である。図3は、製造工程の手順の概略を説明するための図である。
≪Manufacturing method of molded product≫
First, with reference to FIGS. 2 and 3, an example of a method for manufacturing a molded product by die casting will be described. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a
ダイカストマシン100は、可動金型110(鋳型)と、固定金型120(鋳型)と、キャビティ101と、プランジャスリーブ130と、プランジャチップ132と、エジェクタピン114と、を備える。まず、型閉じにより可動金型110が固定金型120側に移動すると、互いの合わせ面で可動金型110と固定金型120とを合わせた状態となり、両金型間にキャビティ101が形成される。そして、プランジャチップ132の押込によりプランジャスリーブ130内の溶湯103がキャビティ101内に射出される。溶湯103は、型内で冷却されて凝固収縮し、ワークWが得られる。そして、型開きにより固定金型120から可動金型110を離間させ、可動金型110に抱き着いたワークWをエジェクタピン114により押し出して離型させる。そして、ゲート切断、放冷、任意の機械加工等の工程を経て成形品Pが得られる。
The
なお、エジェクタピン114のキャビティ101側の先端面は、可動金型110に設けられた貫通孔を通じてキャビティ101まで到達しており、キャビティ面の一部を構成している。
Note that the tip surface of the
上記製造方法では、型開きによる固定金型120からのワークWの離型、及び、エジェクタピン114の押出による可動金型110からのワークWの離型の両者を離型過程又は離型動作ということができるが、本実施形態では、特に後者を対象とする。すなわち、本実施形態では、離型過程又は離型動作の語は、エジェクタピン114の押出開始(ワークの離型開始)からワークWが可動金型110のキャビティ面から離れるまでの過程(すなわち、離型ストローク0mm~離型完了の離型ストロークまでの過程)をいうものとする。
In the manufacturing method described above, both the release of the workpiece W from the fixed
≪カジリの発生≫
図4は、カジリが発生するメカニズムと対策方法の一例を説明するための図である。なお、図4において、符号Eで示す矢印の方向にエジェクタピン114が押し出される。
<<Occurrence of Galling>>
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a galling mechanism and countermeasures. 4, the
図4の左側の図に示すように、離型方向に略平行な成形面P1を形成する場合、離型方向に対するキャビティ面111の勾配角θが小さいと、上述のごとく、ワークWの離型中に強い抱き着き力Fが作用し続ける可能性がある。そうすると、離型動作中にキャビティ面111とワークWとの強い接触によって成形面P1にカジリXが発生し得る。
As shown in the left diagram of FIG. 4, when forming the molding surface P1 substantially parallel to the mold release direction, if the inclination angle θ of the
図4の右側の図に示すように、キャビティ面111の勾配角θを大きくすると、勾配角θが小さい場合に比べて、抱き着き力Fが小さくなり、キャビティ面111からワークWが素早く離れ、カジリXの発生を抑制できる。そして、必要に応じて、鋳造工程後に機械加工等の後工程を設けてワーク面W1を加工し、成形面P1の精度を確保する。
As shown in the diagram on the right side of FIG. 4, when the inclination angle θ of the
しかしながら、勾配角θが小さい場合においても、成形面P1の全面に亘ってカジリXが発生するわけではない。すなわち、カジリXは、離型方向と略平行なワーク面W1であって、特に勾配角θが例えば10°以上、好ましくは45°以上のワーク面W1との接続部近傍において発生し得る。このような接続部を形成するキャビティ面111は角部であるから、応力が集中し抱き着き力Fが大きくなる可能性が高い。
However, even when the inclination angle θ is small, galling X does not occur over the entire molding surface P1. That is, the galling X can occur in the vicinity of the joint with the work surface W1, which is substantially parallel to the release direction, and has an inclination angle θ of, for example, 10° or more, preferably 45° or more. Since the
そうすると、カジリXが発生する可能性のある箇所のみ勾配角θをカジリXが発生しない勾配角θに設定し、カジリXが発生する可能性のない箇所は、勾配角θを小さくして鋳造段階で成形面P1を形成するようにすれば、後工程を省略又は加工部位減少による後工程の簡素化が可能となり、成形品の製造工程を短期化、簡素化及び低コスト化できる。 Then, the inclination angle θ is set to the inclination angle θ at which galling X does not occur only at locations where galling X may occur, and at locations where galling X does not occur, the inclination angle θ is decreased and the casting stage is performed. If the molding surface P1 is formed by , it is possible to simplify the post-process by omitting the post-process or reducing the processed parts, and shortening the manufacturing process of the molded product, simplifying it, and reducing the cost.
本実施形態に係る成形品の設計方法は、カジリXが発生する可能性がある箇所を精度よく特定し、当該箇所及びそれ以外の箇所の勾配角θを調整することにより、カジリXの発生を抑制しつつできる限り後工程を簡素化できる鋳型のキャビティ形状を設計段階で提案するための方法である。 The method for designing a molded product according to the present embodiment accurately identifies locations where galling X may occur, and adjusts the inclination angle θ of the location and other locations to prevent the occurrence of galling X. This is a method for proposing, at the design stage, a mold cavity shape that can simplify post-processes as much as possible while suppressing it.
≪成形品の設計≫
本実施形態に係る成形品の設計方法は、キャビティ101の形状を、コンピュータシミュレーションを用いて設計する方法であり、図5に示すように、第1工程S1~第7工程S7、任意の第8工程S8及び任意の第9工程S9を備える。
≪Design of molded products≫
The method of designing a molded product according to the present embodiment is a method of designing the shape of the
-第1工程S1-
第1工程S1(ステップA、手順A)は、キャビティ101の形状データを分割して複数の要素からなる解析モデルを作成する工程である。解析モデルは、モデル作成手段としての演算装置26により作成される(図1参照)。
-First step S1-
A first step S1 (step A, procedure A) is a step of dividing the shape data of the
具体的には、可動金型110、固定金型120、エジェクタピン114及びこれらの素材に関する鋳造方案3DCADモデルデータ(以下、「CADデータ」ともいう。)を読み込む。CADデータは、キャビティ101の形状データを含む。なお、本明細書において、「キャビティ101の形状データ」とは、キャビティ101を構成する可動金型110、固定金型120、エジェクタピン114の形状データを含む。
Specifically, the
そして、CADデータを分割して、複数の要素からなるCAE解析用の解析モデルを作成する。解析モデルは3Dメッシュモデルであり、例えば市販の自動メッシュ作成ソフト等を用いて作成できる。 Then, the CAD data is divided to create an analysis model for CAE analysis consisting of a plurality of elements. The analysis model is a 3D mesh model, and can be created using, for example, commercially available automatic mesh creation software.
要素のサイズ、形状は、特に限定されるものではなく、成形品の形状、素材、計算効率及び計算精度のレベルに応じて適宜設定される。 The size and shape of the element are not particularly limited, and are appropriately set according to the shape of the molded product, the material, and the level of calculation efficiency and calculation accuracy.
本実施形態では、後述する鋳造解析用の第1解析モデルと、構造解析用の第2解析モデルとをそれぞれ作成する。 In this embodiment, a first analysis model for casting analysis and a second analysis model for structural analysis, which will be described later, are created.
なお、第1解析モデル及び第2解析モデルは、同一の3Dメッシュモデルでもよい。これにより、鋳造解析と、構造解析とを、同一の3Dメッシュモデルを用いた連成解析により行うことができる。 Note that the first analysis model and the second analysis model may be the same 3D mesh model. Thereby, casting analysis and structural analysis can be performed by coupled analysis using the same 3D mesh model.
-第2工程S2-
第2工程S2(ステップB、手順B)では、まず、第1解析モデルを用いて湯流れ解析及び凝固解析等を含む鋳造解析を行う。そうして、溶湯の凝固収縮過程における可動金型110、固定金型120、エジェクタピン114及び溶湯の各要素の温度変化を含む温度情報を取得する。
-Second step S2-
In the second step S2 (step B, procedure B), first, casting analysis including melt flow analysis, solidification analysis, etc. is performed using the first analysis model. Then, temperature information including temperature changes of each element of the
鋳造解析は、汎用の鋳造シミュレーションソフトウェアを用いて行われる。 Casting analysis is performed using general-purpose casting simulation software.
具体的には例えば、上述のソフトウェアにおいて、第1解析モデルを読み込み、溶湯の初期温度、流入条件等の鋳造条件及び境界条件を設定する。そして、湯流れ解析及び凝固解析を行う。詳細には、溶湯の注入開始時点から時効処理の終了時点(成形品の完成時点)までの時間を複数のタイムステップに分割する。そして、第1解析モデルの各要素において、上記タイムステップ毎に、溶湯の注入開始時点から時効処理の終了まで、繰り返し計算を行い、各タイムステップにおける各要素の温度を算出する。そうして、第1解析モデルの各要素におけるタイムステップ毎の温度情報が得られる。 Specifically, for example, in the software described above, the first analysis model is read, and the initial temperature of the molten metal, the casting conditions such as the inflow conditions, and the boundary conditions are set. Then, melt flow analysis and solidification analysis are performed. Specifically, the time from the start of pouring of the molten metal to the end of the aging treatment (the completion of the molded product) is divided into a plurality of time steps. Then, in each element of the first analysis model, the calculation is repeatedly performed for each time step from the start of pouring of the molten metal to the end of the aging treatment, and the temperature of each element at each time step is calculated. Thus, temperature information for each time step in each element of the first analysis model is obtained.
なお、各タイムステップの経過時間は、特に限定されるものではなく、成形品の種類、形状、鋳型の素材、合金材料、鋳造条件、要求される設計精度等に応じて適宜設定できる。また、例えば1種類の成形品の製造工程内において、段階毎に異なるタイムステップの経過時間を設定してもよい。特に、溶湯の凝固収縮過程及びその前後のタイムステップの経過時間を、他の工程のタイムステップの経過時間よりも短くすることが望ましい。これにより、さらに精度よく面圧を算出することができる。また、面圧の算出に関係しない温度情報の情報量を抑えて計算効率を向上できる。 The elapsed time of each time step is not particularly limited, and can be appropriately set according to the type and shape of the molded product, mold material, alloy material, casting conditions, required design accuracy, and the like. Also, for example, in the manufacturing process of one type of molded product, the elapsed time of a different time step may be set for each stage. In particular, it is desirable to make the elapsed time of the solidification shrinkage process of the molten metal and the time steps before and after it shorter than the elapsed time of the time steps of other processes. As a result, the surface pressure can be calculated with higher accuracy. In addition, the amount of temperature information that is not related to the calculation of the surface pressure can be suppressed to improve calculation efficiency.
次に、上述のごとく得られた第1解析モデルの各要素の温度情報を、第2解析モデルの各要素の節点におけるタイムステップ毎の温度情報、すなわち第2解析モデルの各節点の温度情報として設定する。第2解析モデルの各節点の温度情報は、テキストデータとして書き出され、記憶装置25に格納される。
Next, the temperature information of each element of the first analysis model obtained as described above is used as the temperature information for each time step at the node of each element of the second analysis model, that is, the temperature information of each node of the second analysis model. set. Temperature information of each node of the second analysis model is written as text data and stored in the
-第3工程S3-
第3工程S3(ステップC、手順C)では、第2解析モデルを用い、第2工程S2で取得した温度情報に基づいて構造解析を行う。そうして、溶湯の凝固収縮過程におけるワークWの形状変化を算出し、可動金型110のキャビティ面111に対するワークWの抱き着き状態を再現する。
-Third step S3-
In the third step S3 (step C, procedure C), structural analysis is performed using the second analysis model based on the temperature information acquired in the second step S2. Then, the change in shape of the work W during the solidification and contraction process of the molten metal is calculated, and the state of the work W clinging to the
構造解析は、一般的なCAE解析手法により行うことができる。 Structural analysis can be performed by a general CAE analysis method.
-第4工程S4-
第4工程S4(ステップD、手順D)では、ワークWを押し出す離型動作中、すなわちエジェクタピン114の押出開始からワークWがキャビティ面111から離れるまでの過程の複数の離型ストロークにおいて、キャビティ面111とワーク面W1との接触面で発生する面圧を算出する。
-Fourth step S4-
In the fourth step S4 (step D, procedure D), during the mold release operation for pushing out the workpiece W, that is, during a plurality of mold release strokes from the start of extrusion of the
具体的には、第3工程S3で得られた構造解析の結果と、離型動作中にエジェクタピン114に作用する抵抗力(鋳型に作用する抵抗力)と、に基づいて、面圧を算出する。エジェクタピン114に作用する抵抗力は、例えば、エジェクタピン114に取り付けたひずみゲージ式センサ等により離型過程でエジェクタピン114に作用する荷重を実測して得られた実試験の結果を使用してもよい。また、抵抗力は、例えば、種々のCAE解析によりこれまでに蓄積されたデータベースを使用して設定してもよい。
Specifically, the surface pressure is calculated based on the structural analysis result obtained in the third step S3 and the resistance acting on the
なお、面圧は、離型量に伴い変化する。すなわち、異なる離型ストロークでは、面圧が発生する節点、面圧の値も異なってくる。従って、離型動作中の複数の離型ストロークにおいて、好ましくは一定の離型ストローク毎に、ワークWの形状をトレースして、キャビティ面111とワーク面W1との接触面で発生する面圧を算出する。所定の離型ストローク毎に面圧を算出する場合は、限定する意図ではないが、十分な計算精度を確保しつつ計算量を抑制する観点から、例えば0.5mm~2mm毎程度とすることができる。
In addition, the surface pressure changes according to the release amount. In other words, different mold releasing strokes have different values of the nodes where the surface pressure is generated and the surface pressure. Therefore, in a plurality of mold release strokes during the mold release operation, the shape of the work W is traced, preferably at each fixed mold release stroke, and the surface pressure generated at the contact surface between the
-第5工程S5-
次に、第5工程S5(ステップE、手順E)では、第4工程S4で複数の離型ストロークにおいて取得した面圧のうち、所定の閾値を超える面圧の分布を出力する。
- Fifth step S5 -
Next, in the fifth step S5 (step E, procedure E), the distribution of surface pressures exceeding a predetermined threshold among the surface pressures obtained in the plurality of mold release strokes in the fourth step S4 is output.
面圧がゼロの節点では、キャビティ面111とワーク面W1とは接触しておらず、面圧が発生している節点では、キャビティ面111とワーク面W1とは接触していると考えることができる。そして、面圧が発生する、すなわちキャビティ面111とワーク面W1とが接触している場合であっても、面圧の値が所定の閾値以下では、カジリは発生しないと考えられる。すなわち、面圧が所定の閾値を超えた場合に、カジリが発生すると考えられる。
At nodes where the surface pressure is zero, the
所定の閾値は、例えば、予め試験的方法により求めておいた、所定の勾配角を備えた成形品における面圧と実際のカジリ発生状態との関係に基づいて決定できる。具体的には例えば、上述のごとくCAE解析により算出した面圧の情報と、実機を用いて製造した検証用ワークの外観の情報とを照らし合わせて、両者の相関関係を予め求めておく。そして、当該相関関係に基づいて、所定の閾値を設定する。これにより、CAE解析における実機との整合性を確保し、解析の精度を向上できる。 The predetermined threshold value can be determined, for example, based on the relationship between the surface pressure and the actual occurrence of galling in a molded product having a predetermined inclination angle, which is obtained in advance by an experimental method. Specifically, for example, the information on the surface pressure calculated by the CAE analysis as described above and the information on the external appearance of the work for verification manufactured using the actual machine are compared to obtain the correlation between the two in advance. Then, a predetermined threshold value is set based on the correlation. As a result, consistency with the actual machine can be ensured in the CAE analysis, and analysis accuracy can be improved.
-第6工程S6-
第6工程S6(ステップF、手順F)では、第5工程S5で出力された面圧分布に基づいて、カジリが発生する可能性があるカジリ発生懸念領域(第2部位)を特定する。
-Sixth step S6-
In a sixth step S6 (step F, procedure F), a galling risk area (second portion) where galling may occur is specified based on the surface pressure distribution output in the fifth step S5.
面圧分布は、離型量に伴って変化する。離型動作の初期に接触する箇所もあれば、離型動作中の収縮及びワーク姿勢の変化等により途中から接触する箇所もある。面圧分布の変化はそのような箇所のうちカジリが発生する可能性が高い領域を示している。 The surface pressure distribution changes with the release amount. Some parts come into contact at the beginning of the mold release operation, and some parts come into contact midway due to shrinkage during the mold release operation, changes in workpiece posture, and the like. A change in surface pressure distribution indicates a region where galling is likely to occur among such locations.
なお、面圧分布は離型量に伴って変化するから、複数の離型ストローク毎の面圧分布に基づいて、その領域において面圧分布が発生する離型ストロークの範囲を算出することが好ましい。この離型ストロークの範囲は、所定の閾値を超える面圧が作用し続ける範囲であるから、カジリの離型方向の長さに相当する。従って、このような離型ストロークの範囲を求めることにより、カジリの離型方向の長さを特定でき、カジリ発生懸念領域の特定精度が向上する。 Since the surface pressure distribution changes with the release amount, it is preferable to calculate the range of the release strokes in which the surface pressure distribution occurs in that region based on the surface pressure distribution for each of a plurality of release strokes. . Since the range of the release stroke is a range in which the surface pressure exceeding the predetermined threshold continues to act, it corresponds to the length of galling in the release direction. Therefore, by determining the range of the mold release stroke, the length of the galling in the mold release direction can be specified, and the accuracy of specifying the galling risk area is improved.
-第7工程S7-
第7工程S7(ステップG、手順G)では、少なくとも第1部位においてはカジリが発生しないように、カジリ発生懸念領域の必要勾配角を設定する。具体的には、カジリ発生懸念領域において、カジリが発生しない又はカジリの発生が所定範囲内に抑制されるように、当該カジリ発生懸念領域の必要勾配角を設定する。なお、「カジリの発生が所定範囲内に抑制される」とは、第1部位にはカジリが発生しない範囲で、カジリ発生懸念領域においてカジリが発生している状態をいう。
-Seventh step S7-
In the seventh step S7 (step G, procedure G), the required gradient angle of the galling risk area is set so that galling does not occur at least at the first portion. Specifically, the required gradient angle of the galling risk area is set so that galling does not occur or is suppressed within a predetermined range in the galling risk area. Note that "galling is suppressed within a predetermined range" refers to a state in which galling occurs in the galling risk area within a range in which galling does not occur in the first portion.
以上述べたように、第1工程S1~第7工程S7を経ることにより、離型過程で鋳型とワークとの接触面に発生する面圧のうち、複数の離型ストロークにおける所定の閾値を超える面圧分布を出力する。これにより、離型過程を複数に分割して、当該領域の面圧分布の変化を評価できるから、カジリ発生懸念領域を精度よく特定できる。また、第1部位にカジリが発生しないようにカジリ発生懸念領域の勾配角を設定することにより、少なくとも第1部位においてカジリの発生が抑制された成形品を得ることができる。なお、第1部位が成形品の表面全体である場合は、カジリ発生懸念領域の勾配角はカジリが発生しない勾配角に設定する必要がある。 As described above, by going through the first step S1 to the seventh step S7, the surface pressure generated on the contact surface between the mold and the workpiece during the mold release process exceeds a predetermined threshold in a plurality of mold release strokes. Output the surface pressure distribution. As a result, the mold release process can be divided into a plurality of parts, and changes in the surface pressure distribution in the corresponding areas can be evaluated. Further, by setting the inclination angle of the galling-probable region so that galling does not occur in the first portion, it is possible to obtain a molded product in which galling is suppressed at least in the first portion. If the first portion is the entire surface of the molded product, the gradient angle of the galling-probable region must be set to a gradient angle that does not cause galling.
-第8工程S8及び第9工程S9-
本実施形態に係る成形品の設計方法は、第7工程S7後に、キャビティの形状データの変更が必要か否か判定する第8工程S8(ステップH)をさらに備えることが好ましい。
- Eighth step S8 and ninth step S9 -
It is preferable that the method for designing a molded product according to the present embodiment further includes an eighth step S8 (step H) of determining whether or not the shape data of the cavity needs to be changed after the seventh step S7.
第8工程S8でキャビティの形状データの変更が必要ないと判定された場合には、すでにキャビティ101の最適な最終形状が得られているから、成形品の設計方法は終了する。
If it is determined in the eighth step S8 that it is not necessary to change the shape data of the cavity, the optimum final shape of the
第8工程S8でキャビティの形状データの変更が必要であると判定された場合には、第9工程S9に進み、第7工程S7で設定したカジリ発生懸念領域の勾配角を解析モデルに反映させる。そして、第1工程S1~第8工程S8までを、第8工程S8でキャビティの形状データの変更が必要ないと判定されるまで繰り返す。こうして、キャビティ101の最適な最終形状を決定する。
If it is determined in the eighth step S8 that it is necessary to change the shape data of the cavity, the process proceeds to the ninth step S9, and the inclination angle of the galling risk area set in the seventh step S7 is reflected in the analysis model. . Then, the first step S1 to the eighth step S8 are repeated until it is determined in the eighth step S8 that the shape data of the cavity need not be changed. Thus, the optimum final shape of
このように、勾配角を調整しながら机上検討を繰り返すことで、鋳型の試作回数を低減させることができ、より迅速且つ低コストで、キャビティ101の最適な最終形状を決定できる。
In this way, by repeating the desk study while adjusting the inclination angle, the number of prototype molds can be reduced, and the optimum final shape of the
なお、最終形状において、カジリ発生懸念領域以外の部位を形成するキャビティ面111における少なくとも一部の勾配角は、カジリ発生懸念領域を形成するキャビティ面111の勾配角よりも小さく設定されてもよい。
In the final shape, the inclination angle of at least a part of the
カジリ発生懸念領域以外の部位は、カジリが発生する可能性が低い。従って、カジリ発生懸念領域以外の部位を形成するキャビティ面111における少なくとも一部の勾配角を、カジリ発生懸念領域を形成するキャビティ面の勾配角よりも小さく設定することにより、過剰な厚肉化を抑制して成形品の軽量化に資することができる。
Galling is less likely to occur in areas other than the galling risk area. Therefore, by setting the inclination angle of at least a part of the
また、第1部位とカジリ発生懸念領域とが重複していない場合には、最終形状において、第1部位を形成するキャビティ面111の勾配角は、カジリ発生懸念領域を形成するキャビティ面111の勾配角よりも小さく設定されてもよい。
Further, when the first part and the galling risk area do not overlap, in the final shape, the inclination angle of the
第1部位を、離型方向に略平行な面として形成しなければならない場合がある。本構成では、第1部位を形成するキャビティ面111の勾配角を、カジリ発生懸念領域のキャビティ面111の勾配角よりも小さい所望の勾配角とすることにより、鋳造段階で所望の第1部位を形成できる。そうして、第1部位におけるカジリの発生を抑制するとともに、鋳造後の後工程を省略して成形品の製造方法を簡素化できる。
The first portion may have to be formed as a plane substantially parallel to the release direction. In this configuration, the inclination angle of the
<成形品の設計プログラム及びその記録媒体>
以上の成形品の設計方法の各工程は、成形品の設計プログラムとしてプログラム化されてもよい。すなわち、本実施形態に係る成形品の設計プログラムは、コンピュータに、少なくとも上記各工程S1~S7、好ましくは上記各工程S1~S9を実行させるプログラムとすることができる。この設計プログラムは、記憶装置25に格納された状態で、制御装置22及び演算装置26により実行され得る。また、当該設計プログラムは、記憶装置25に格納された状態に限らず、例えば光ディスク媒体や磁気テープ媒体など、コンピュータ読み取り可能な種々の周知の記録媒体に記録させておくことができる。そして、このような記録媒体を制御装置22の読み出し装置に装着して当該設計プログラムを読み出すことにより、当該設計プログラムを実行可能である。
<Molded product design program and its recording medium>
Each step of the above molded product design method may be programmed as a molded product design program. That is, the molded product design program according to the present embodiment can be a program that causes a computer to execute at least the steps S1 to S7, preferably the steps S1 to S9. This design program can be executed by the
<実施例>
次に、具体的に実施した実施例について説明する。
<Example>
Next, specific examples will be described.
本開示の成形品の設計方法を用いて、成形品として図6~図8に示すサスタワー200をダイカスト法により製造する場合の成形品の設計を行った。なお、サスタワー200の方向について言及するときは、便宜的に図6に示すとおりとする。サスタワー200は、アルミニウム合金を主材料とする成形品である。
Using the method of designing a molded product according to the present disclosure, a molded product was designed in the case of manufacturing the
図6~図8に示すように、サスタワー200は、第1部位として、第1座面201と、第2座面202と、第3座面203と、第4座面204と、第5座面205と、第6座面206と、を備える。これらの座面には、アッパーリンク(他の部品)が締結されるため、面精度を確保する観点から、カジリの発生が許容されない。なお、以下の説明において、第1座面201をフロント側の座面、第6座面206をリヤ側の座面と称することがある。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
図7に示すように、第1座面201は、円形又は部分円形の面からなる第1本体部201Aと、第1周辺部201Bと、これら第1本体部201A及び第1周辺部201Bを囲む第1外周部201Cと、を備える。第1外周部201Cは、第1本体部201Aに垂直な断面においてR形状を有している。
As shown in FIG. 7, the
また、図8に示すように、第6座面206は、円形又は部分円形の面からなる第6本体部206Aと、第6周辺部206Bと、これら第6本体部206A及び第6周辺部206Bを囲む第6外周部206Cと、を備える。第6外周部206Cは、第6本体部206Aに垂直な断面においてR形状を有している。
Further, as shown in FIG. 8, the
第2座面202~第5座面205についても、第1座面201及び第6座面206と同様の構成を有している。第1座面201の第1本体部201A、第6座面206の第6本体部206A及び第2座面202~第5座面205の本体部をまとめて単に本体部と称することがある。第1座面201の第1周辺部201B、第6座面206の第6周辺部206B及び第2座面202~第5座面205の周辺部をまとめて単に周辺部と称することがある。第1座面201の第1外周部201C、第6座面206の第6外周部206C及び第2座面202~第5座面205の外周部をまとめて単に外周部と称することがある。
The
上記のサスタワー200を対象として、上述の各工程を実行することにより、サスタワー200の最適な最終形状を検討した。解析の結果を図9~図12に示す。
The optimum final shape of the
図9、図12は、面圧分布の出力結果を示している。そして、図9に示すフロント側の座面及びリヤ側の座面におけるそれぞれ符号A1~A14、符号B1~B10の節点(「測定点」と称することがある。)において、外周部のR形状を変化させたときの面圧の変化を、図10及び図11に示している。なお、図9~図11の解析は勾配角2°で行ったものである。 9 and 12 show output results of surface pressure distribution. Then, at the nodes (sometimes referred to as "measurement points") denoted by symbols A1 to A14 and symbols B1 to B10 on the front side seat surface and the rear side seat surface shown in FIG. FIG. 10 and FIG. 11 show changes in the surface pressure when changed. Note that the analysis of FIGS. 9 to 11 was performed at an inclination angle of 2°.
図10及び図11に示すように、フロント側の座面及びリヤ側の座面のいずれにおいても、R形状の半径が3mmの場合と5mmの場合とを比較すると、5mmの場合の方が、3mmの場合に比べて、概ね面圧が低下する傾向があることが判った。従って、第1座面201~第6座面206の外周部におけるR形状の半径を5mmに設定することとした。図12及び図14に示す結果は、外周部におけるR形状の半径を5mmに設定して得られたものである。
As shown in FIGS. 10 and 11, when comparing the radius of the R shape of 3 mm and 5 mm on both the front seat surface and the rear seat surface, the radius of 5 mm It was found that the contact pressure generally tends to decrease compared to the case of 3 mm. Therefore, it was decided to set the radius of the rounded shape at the outer peripheral portion of the
図12は、フロント側の座面及びリヤ側の座面について、本体部及び周辺部の勾配角を同一として、2°又は0.5°に設定した場合の面圧分布の出力結果を示している。なお、勾配角の変更は、本体部の円中心を起点として行った。 FIG. 12 shows the output results of the surface pressure distribution when the slope angles of the main body and the peripheral portion are the same for the front side seat surface and the rear side seat surface, and are set to 2° or 0.5°. there is Note that the inclination angle was changed with the center of the circle of the main body as the starting point.
図12の出力結果(離型ストロークは10mm)において破線で示すように、勾配角を2°から0.5°に小さくすることにより、面圧の高い位置が本体部側に移動する傾向が見受けられた。なお、例えば、図12に一例として符号X1で示した領域等は面圧が高いため、カジリ発生懸念領域と判断できる。 As indicated by the dashed line in the output results of FIG. 12 (with a mold release stroke of 10 mm), there is a tendency that the position of high surface pressure moves toward the main body by reducing the inclination angle from 2° to 0.5°. was taken. It should be noted that, for example, the area indicated by symbol X1 in FIG. 12 as an example has a high surface pressure, so it can be determined as an area where scuffing is likely to occur.
図示はしないが、St1mmから10mmまで1mm毎の離型ストロークにおける面圧分布の出力結果を比較すると、フロント側の座面及びリヤ側の座面のいずれにおいても、勾配角が小さい方が、より長いStに亘って、面圧の高い位置が残留する傾向が見受けられた。 Although not shown in the figure, a comparison of the output results of the surface pressure distribution at each release stroke of 1 mm from St 1 mm to 10 mm shows that the smaller the inclination angle, the better for both the front side seat surface and the rear side seat surface. There was a tendency for positions with high contact pressure to remain over a long St.
そして、勾配角が大きい場合に比べて、勾配角が小さい場合には、フロント側の座面及びリヤ側の座面のいずれにおいても、外周部と周辺部との境界から本体部側に向かって、より長い範囲で面圧の高い領域が見受けられる傾向があった。各離型ストロークにおける面圧分布の出力結果に基づいて、カジリ発生懸念領域を特定した。 When the slope angle is small compared to when the slope angle is large, both the front side seat surface and the rear side seat surface move toward the main body from the boundary between the outer peripheral portion and the peripheral portion. , there was a tendency for a region with high surface pressure to be seen in a longer range. Based on the surface pressure distribution output results for each mold release stroke, areas where galling is likely to occur were identified.
図13は、勾配角の設定条件の検討方法を説明するためのグラフである。例えば、勾配角が2°の場合にはカジリ発生懸念領域ではないが、勾配角0.5°の場合にはカジリ発生懸念領域である節点を考える。勾配角0.5°の場合、当該節点において、カジリ発生懸念領域は離型ストロークQの範囲で存在するとした場合、発生するカジリの長さはQと考えることができる。 13A and 13B are graphs for explaining a method of examining conditions for setting a slope angle. For example, consider a node that is not in the galling risk area when the gradient angle is 2°, but is in the galling risk region when the gradient angle is 0.5°. In the case of an inclination angle of 0.5°, the length of galling that occurs can be considered to be Q, assuming that the potential galling occurrence area exists within the mold release stroke Q at the node.
この場合、勾配角2°の場合には、離型量を問わず当該節点における面圧は閾値以下である。一方、勾配角0.5°の場合には、離型ストロークQ以下の範囲で当該接点における面圧が閾値を超えている。言い換えると、ワーク面W1において、離型ストロークQを超える領域、すなわちカジリ長さQのカジリが発生する領域に対して離型方向における本体部側の領域はカジリが発生しないと考えられる。 In this case, when the inclination angle is 2°, the surface pressure at the node is equal to or less than the threshold regardless of the release amount. On the other hand, when the inclination angle is 0.5°, the surface pressure at the contact exceeds the threshold within the mold releasing stroke Q or less. In other words, on the work surface W1, it is considered that galling does not occur in the area beyond the release stroke Q, that is, in the area on the main body side in the release direction with respect to the area where galling with the galling length Q occurs.
従って、カジリ発生懸念領域以外の領域ではカジリは発生しない可能性が高いから、カジリ長さを考慮したカジリ発生懸念領域について、必要勾配角を設定するだけで、カジリの発生を効果的に抑制できる。 Therefore, since there is a high possibility that galling will not occur in areas other than the galling risk area, galling can be effectively suppressed simply by setting the required angle for the galling risk area in consideration of the galling length. .
図14は、最適な最終形状の一部を示している。図14に示すように、第1座面201の第1周辺部201B及び第3座面203の第3周辺部203Bでは、少なくとも勾配角を0.5°とするとカジリ発生懸念領域を含む結果が得られたため、これらの勾配角をカジリの発生しない2°に設定した。一方、第1座面201の第1本体部201A及び第3座面203の第3本体部203Aでは、勾配角0.5°の場合にもカジリ発生懸念領域は含まれない結果が得られたため、これらの勾配角を0.5°に設定した。
FIG. 14 shows some of the optimal final shapes. As shown in FIG. 14, in the first
上記の勾配角の設定で、実際に鋳型を作製し、サスタワー200を試作したところ、第1座面201の第1本体部201A及び第3座面203の第3本体部203Aではカジリの発生が見受けられなかった。また、第1座面201の第1本体部201A及び第3座面203の第3本体部203Aは勾配角0.5°で製造されているため、必要な面精度を鋳造段階で確保することができ、後工程を設ける必要はなくなった。
When a mold was actually produced with the above-described setting of the inclination angle and a prototype of the
(その他の実施形態)
以下、本開示に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、上記実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
(Other embodiments)
Other embodiments according to the present disclosure will be described in detail below. In the description of these embodiments, the same parts as in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
上記実施形態は、可動金型110がエジェクタ機構を備え、エジェクタピン114の押出による可動金型110のキャビティ面111からのワークWの離型動作を対象とした。本開示は、上記構成に限られるものではなく、例えば型開き時における固定金型からのワークWの離型動作等、エジェクタ機構を備えない一般的な鋳型からのワークWの離型動作にも適用できる。例えば、型開き時における固定金型120からのワークWの離型動作を対象とする場合、型開きの開始(ワークの離型開始)からワークWが固定金型120のキャビティ面から離れるまでの過程を離型過程又は離型動作として、上記実施形態の構成を適用すればよい。この場合、第4工程S4における面圧の算出には、固定金型120に作用する抵抗力を用いればよい。
In the above-described embodiment, the
本開示は、カジリの発生が抑制され、鋳造段階で所望の成形面が形成されるような成形品の設計を精度よく簡便に行うことができる成形品の設計方法、設計システム、設計プログラム、及び記録媒体を提供することができるので、極めて有用である。 The present disclosure provides a molded product design method, a design system, a design program, and a molded product that can accurately and easily design a molded product that suppresses the occurrence of galling and forms a desired molding surface in the casting stage. It is extremely useful because it can provide a recording medium.
21 設計システム
26 演算装置(モデル作成手段、鋳造解析手段、構造解析手段、面圧算出手段、面圧分布出力手段、第2部位特定手段、勾配角設定手段)
101 キャビティ
103 溶湯
110 可動金型(鋳型)
111 (可動金型の)キャビティ面
114 エジェクタピン(鋳型)
120 固定金型(鋳型)
200 サスタワー(成形品)
201 第1座面(第1部位)
202 第2座面(第1部位)
203 第3座面(第1部位)
204 第4座面(第1部位)
205 第5座面(第1部位)
206 第6座面(第1部位)
F 抱き着き力
W ワーク
W1 ワーク面
P 成形品
P1 成形面
S1 第1工程(ステップA、手順A)
S2 第2工程(ステップB、手順B)
S3 第3工程(ステップC、手順C)
S4 第4工程(ステップD、手順D)
S5 第5工程(ステップE、手順E)
S6 第6工程(ステップF、手順F)
S7 第7工程(ステップG、手順G)
S8 第8工程(ステップH)
S9 第9工程
X カジリ
X1 カジリ発生懸念領域(第2部位)
θ 勾配角
21
101
111 cavity surface (of movable mold) 114 ejector pin (mold)
120 fixed mold (mold)
200 Sustower (molded product)
201 first bearing surface (first part)
202 Second bearing surface (first part)
203 Third bearing surface (first part)
204 Fourth seating surface (first part)
205 5th bearing surface (1st part)
206 No. 6 bearing surface (first part)
F Holding force W Work W1 Work surface P Molded product P1 Molded surface S1 First process (step A, procedure A)
S2 second step (step B, procedure B)
S3 Third step (step C, procedure C)
S4 Fourth step (step D, procedure D)
S5 Fifth step (step E, procedure E)
S6 sixth step (step F, procedure F)
S7 7th step (step G, procedure G)
S8 Eighth step (step H)
S9 Ninth process X Galling X1 Galling risk area (second part)
θ slope angle
Claims (10)
前記キャビティの形状データを分割して複数の要素からなる解析モデルを作成するステップAと、
前記解析モデルを用いて鋳造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における該溶湯及び前記鋳型の温度情報を取得するステップBと、
前記温度情報に基づいて構造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における前記ワークの形状変化を算出し、前記鋳型に対する前記ワークの抱き着き状態を再現するステップCと、
前記構造解析の結果と、前記鋳型に作用する抵抗力と、に基づいて、前記ワークの離型開始から前記ワークが前記鋳型から離れるまでの過程の複数の離型ストロークにおいて該鋳型と該ワークとの接触面で発生する面圧を算出するステップDと、
前記複数の離型ストロークにおいて、所定の閾値を超える前記面圧の分布を出力するステップEと、
前記面圧の分布に基づいて、カジリが発生する可能性がある第2部位を特定するステップFと、
少なくとも前記第1部位においてカジリが発生しないように、前記第2部位の離型方向に対する必要勾配角を設定するステップGと、を備えた
ことを特徴とする成形品の設計方法。 In a casting method in which a molten metal is injected into a cavity of a mold, and the workpiece obtained by solidifying and shrinking the molten metal is released from the mold to obtain a molded product having a first part, the shape of the molded product is A method of designing using computer simulation, comprising:
Step A of creating an analysis model consisting of a plurality of elements by dividing the shape data of the cavity;
A step B of obtaining temperature information of the molten metal and the mold during the solidification and shrinkage process of the molten metal by performing casting analysis using the analysis model;
a step C of calculating a change in the shape of the workpiece during the process of solidification and shrinkage of the molten metal by performing structural analysis based on the temperature information, and reproducing a state in which the workpiece clings to the mold;
Based on the results of the structural analysis and the resistance acting on the mold, the mold and the workpiece are separated from the mold during a plurality of mold release strokes from the start of releasing the workpiece to the separation of the workpiece from the mold. A step D of calculating the surface pressure generated on the contact surface of
a step E of outputting the surface pressure distribution exceeding a predetermined threshold in the plurality of mold release strokes;
a step F of identifying a second portion where galling may occur based on the distribution of the surface pressure;
A method for designing a molded product, comprising a step G of setting a necessary inclination angle with respect to the release direction of the second portion so that galling does not occur at least in the first portion.
前記ステップFにおける前記第2部位の特定は、前記複数の離型ストローク毎の前記面圧の分布に基づいて、該面圧の分布が発生する離型ストロークの範囲を算出することにより、前記カジリの前記離型方向の長さを特定することを含む
ことを特徴とする成形品の設計方法。 In claim 1,
The identification of the second portion in the step F is performed by calculating the range of release strokes in which the distribution of the contact pressure occurs based on the distribution of the contact pressure for each of the plurality of release strokes. A method for designing a molded product, comprising specifying the length of the mold release direction.
前記所定の閾値は、予め試験的方法により求めておいた、所定の勾配角を備えた成形品における面圧と実際のカジリ発生状態との関係に基づいて決定される
ことを特徴とする成形品の設計方法。 In claim 1 or claim 2,
The predetermined threshold value is determined based on the relationship between the surface pressure and the actual occurrence of galling in the molded product having a predetermined inclination angle, which is obtained in advance by an experimental method. design method.
前記ステップG後に、前記キャビティの形状データの変更が必要か否か判定するステップHをさらに備え、
前記ステップHにおいて前記キャビティの形状データの変更が必要であると判定された場合に、前記ステップGで設定した前記必要勾配角を前記解析モデルに反映させて、前記ステップAから前記ステップHまでを、該ステップHで前記キャビティの形状データの変更が必要ないと判定されるまで繰り返して、前記キャビティの最終形状を決定する
ことを特徴とする成形品の設計方法。 In any one of claims 1 to 3,
After the step G, further comprising a step H of determining whether or not the shape data of the cavity needs to be changed,
When it is determined in the step H that the shape data of the cavity needs to be changed, the necessary slope angle set in the step G is reflected in the analysis model, and the steps A to H are performed. 3. A method of designing a molded product, wherein the final shape of the cavity is repeatedly determined in step H until it is determined that the shape data of the cavity need not be changed.
前記最終形状において、前記第2部位以外の部位を形成するキャビティ面における少なくとも一部の勾配角は、前記第2部位を形成するキャビティ面の勾配角よりも小さく設定される
ことを特徴とする成形品の設計方法。 In claim 4,
In the final shape, the inclination angle of at least a part of the cavity surface forming the part other than the second part is set smaller than the inclination angle of the cavity surface forming the second part. product design method.
前記第1部位と前記第2部位とは重複しておらず、
前記最終形状において、前記第1部位を形成するキャビティ面の勾配角は、前記第2部位を形成するキャビティ面の勾配角よりも小さく設定される
ことを特徴とする成形品の設計方法。 In claim 4 or claim 5,
The first portion and the second portion do not overlap,
A method of designing a molded product, wherein, in the final shape, a slope angle of a cavity surface forming the first portion is set smaller than a slope angle of a cavity surface forming the second portion.
前記第1部位は、他の部品が締結される座面である
ことを特徴とする成形品の設計方法。 In claim 6,
A method for designing a molded product, wherein the first portion is a seat surface to which another part is fastened.
前記キャビティの形状データを分割して複数の要素からなる解析モデルを作成するモデル作成手段と、
前記解析モデルを用いて鋳造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における該溶湯及び前記鋳型の温度情報を取得する鋳造解析手段と、
前記温度情報に基づいて構造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における前記ワークの形状変化を算出し、前記鋳型に対する前記ワークの抱き着き状態を再現する構造解析手段と、
前記構造解析の結果と、前記鋳型に作用する抵抗力と、に基づいて、前記ワークの離型開始から前記ワークが前記鋳型から離れるまでの過程の複数の離型ストロークにおいて該鋳型と該ワークとの接触面で発生する面圧を算出する面圧算出手段と、
前記複数の離型ストロークにおいて、所定の閾値を超える前記面圧の分布を出力する面圧分布出力手段と、
前記面圧の分布に基づいて、カジリが発生する可能性がある第2部位を特定する第2部位特定手段と、
少なくとも前記第1部位においてカジリが発生しないように、前記第2部位の離型方向に対する必要勾配角を設定する勾配角設定手段と、を備えた
ことを特徴とする成形品の設計システム。 In a casting method for obtaining a molded product having a first part by releasing a workpiece formed by solidifying and contracting a molten metal injected into a mold cavity from the mold, the shape of the molded product is simulated using a computer. A system for designing
model creation means for creating an analysis model consisting of a plurality of elements by dividing the shape data of the cavity;
Casting analysis means for acquiring temperature information of the molten metal and the mold during the solidification and shrinkage process of the molten metal by performing casting analysis using the analysis model;
Structural analysis means for calculating a shape change of the work in the process of solidification and shrinkage of the molten metal by performing a structural analysis based on the temperature information, and reproducing a state in which the work is clinging to the mold;
Based on the results of the structural analysis and the resistance acting on the mold, the mold and the workpiece are separated from the mold during a plurality of mold release strokes from the start of releasing the workpiece to the separation of the workpiece from the mold. a surface pressure calculation means for calculating the surface pressure generated on the contact surface of the
surface pressure distribution output means for outputting the surface pressure distribution exceeding a predetermined threshold in the plurality of mold release strokes;
a second portion identifying means for identifying a second portion where galling may occur based on the surface pressure distribution;
and a gradient angle setting means for setting a necessary gradient angle with respect to the release direction of the second portion so that galling does not occur at least in the first portion.
コンピュータに、
前記キャビティの形状データを分割して複数の要素からなる解析モデルを作成する手順Aと、
前記解析モデルを用いて鋳造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における該溶湯及び前記鋳型の温度情報を取得する手順Bと、
前記温度情報に基づいて構造解析を行うことにより、前記溶湯の凝固収縮過程における前記ワークの形状変化を算出し、前記鋳型に対する前記ワークの抱き着き状態を再現する手順Cと、
前記構造解析の結果と、前記鋳型に作用する抵抗力と、に基づいて、前記ワークの離型開始から前記ワークが前記鋳型から離れるまでの過程の複数の離型ストロークにおいて該鋳型と該ワークとの接触面で発生する面圧を算出する手順Dと、
前記複数の離型ストロークにおいて、所定の閾値を超える前記面圧の分布を出力する手順Eと、
前記面圧の分布に基づいて、カジリが発生する可能性がある第2部位を特定する手順Fと、
少なくとも前記第1部位においてカジリが発生しないように、前記第2部位の離型方向に対する必要勾配角を設定する手順Gと、を実行させる
ことを特徴とする成形品の設計プログラム。 In a casting method for obtaining a molded product having a first part by releasing a workpiece formed by solidifying and contracting a molten metal injected into a mold cavity from the mold, the shape of the molded product is simulated using a computer. A program for designing a
to the computer,
A procedure A for creating an analysis model consisting of a plurality of elements by dividing the shape data of the cavity;
A procedure B for acquiring temperature information of the molten metal and the mold during the solidification and shrinkage process of the molten metal by performing casting analysis using the analysis model;
A procedure C of calculating a shape change of the work in the process of solidification and contraction of the molten metal by performing structural analysis based on the temperature information, and reproducing a state of the work clinging to the mold;
Based on the results of the structural analysis and the resistance acting on the mold, the mold and the workpiece are separated from the mold during a plurality of mold release strokes from the start of releasing the workpiece to the separation of the workpiece from the mold. A procedure D for calculating the surface pressure generated on the contact surface of
a step E of outputting the surface pressure distribution exceeding a predetermined threshold in the plurality of mold release strokes;
a step F of identifying a second portion where galling may occur based on the surface pressure distribution;
A program for designing a molded product, characterized by executing a procedure G of setting a necessary inclination angle with respect to a release direction of the second portion so that galling does not occur at least in the first portion.
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