JP2871894B2 - 鋳造品製造システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、フルモールド
法によってプレス金型等を鋳造する場合に用いる模型を
製造する鋳造品製造システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレス金型を鋳造する場合、プレ
ス型を発泡樹脂で形成し、この模型を鋳砂中に埋め込
み、そのまま注湯し、この溶湯により前記発泡樹脂で形
成された模型を燃焼、ガス化し消失せしめ、後に形成さ
れるキャビテイ内に、溶湯を凝固させ、プレス金型鋳物
を得るフルモールド法がよく知られている。

【０００３】上記フルモールド法による鋳造品の製造工
程は、図１０の工程Ｐ１乃至Ｐ１４に示す如く、プレス
型等の鋳造品の形状設計を行う設計区（Ｐ１乃至Ｐ４）
と、設計された鋳造模型を発泡樹脂等により加工製作す
る製作区（Ｐ５、Ｐ６）と、製作された鋳造模型を砂込
めし、鋳湯してプレス型を鋳造する鋳造区（Ｐ７乃至Ｐ
１４）とに大別される。

【０００４】すなわち、設計区では工程Ｐ１乃至Ｐ４の
如く、鋳造品形状を示す形状図面を出図し、ＣＡＤデー
タ化して必要により模型を分割し、これを個別データ化
して鋳造品形状を決定する。

【０００５】次いで、製作区では工程Ｐ５、Ｐ６の如
く、設計区において作成されたＣＡＤデータに従って、
発泡樹脂素材をＮＣ加工し、形状分割がある場合には、
個々の加工品を組み立て、発泡樹脂により鋳造模型を製
作する。

【０００６】鋳造区ではＰ７乃至Ｐ１４の如く、重量測
定を行い、金型材質の決定等の成形方案部を付加し、鋳
枠レイアウトを決定し、型込めして注湯し、溶湯により
発泡樹脂で形成された模型を燃焼、ガス化し消失せし
め、後に形成されるキャビテイ内に、溶湯を凝固させ、
鋳造品を製作し、型バラシ、仕上げ加工を行った後出荷
している。

【０００７】本出願人においても、特開平１−１５７７
４０号公報、特開平２−２０６３７号公報記載の如き鋳
造模型の製造方法を開示している。

【０００８】特開平１−１５７７４０号公報開示の鋳造
模型の製造方法は、鋳造模型の素材となるプロックの裏
面を定盤に当て、裏面側をＮＣ加工にてリブを残し凹部
を穿設し、凹部の底面をプレス型に沿った形状とし、次
いでブロックの表裏を反転し、当該ブロックの表面側を
所要プレス型に倣ってＮＣ加工して鋳造模型を製作する
方法である。

【０００９】特開平２−２０６３７号公報開示の鋳造模
型の製造方法は、鋳造模型の設計時に、プレス型の製品
形状部の図形を既存の製品形状データから、ＣＡＤシス
テムに入力し、プレス装置本体への取付底面の図形を作
図し、形状面部の形状に基づき、最適位置からリブ図形
を作図し、クッションピン等の位置を考慮し加工治具に
よるアンダカットやポケット加工等の加工可能性を加味
して任意の複数の部分に分割し、これを接合して鋳造模
型を製作する方法である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、特開平１
−１５７７４０号公報、特開平２−２０６３７号公報に
開示の如く、上記工程Ｐ１乃至Ｐ６の出図から組立に至
る設計区および鋳造模型の製作区においては、ＣＡＤシ
ステムやＮＣ装置の導入により自動化が進められている
が、設計区、製作区のＣＡＤデータ作成において、後工
程の鋳造区での鋳造条件を充分考慮した設計がなされて
おらず、また、鋳造区での作業管理データも作成されて
いないのが現状である。

【００１１】このため、工程Ｐ７以降の鋳造区の作業工
程については、それぞれ個々に運用されており、作業は
すべて鋳造作業者のカンやコツといった作業経験に基づ
いて行われ、作業工程（日程）や製造歩留まり等を無視
した作業に陥りがちであり、このことが結果として、完
成した製品にはね返り、コスト高を招く要因となってお
り、また、人手による作業が中心になるため、熟練工が
不足する現在では、製品品質がばらつき、品質の安定化
が図れないという不都合を生じていた。

【００１２】従って、本発明は、ＣＡＤシステムにより
鋳造品形状を決定する鋳造品製造システムにおいて、設
計区、製作区における設計、すなわち、ＣＡＤデータ作
成時に、鋳造区における鋳造条件等を加味することによ
り、鋳造条件を充分に考慮した設計を行い、鋳造区での
作業管理を容易に行うことのできる鋳造品製造システム
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、最終製品の基本形状データに基づき、
ＣＡＤシステムにより前記最終製品を得るための金型で
ある鋳造品の形状を決定して製造する鋳造品製造システ
ムにおいて、前記鋳造品の重量、サイズおよび品質の製
品パラメータからなる基本鋳枠データと、前記鋳造品の
鋳造姿勢、押湯方向、押湯量およびゲート数の方案パラ
メータからなる方案部データと、前記鋳造品の材質デー
タとで構成される鋳造条件データベースと、前記基本形
状データから得られる鋳造品形状データに対して、前記
基本鋳枠データおよび鋳造作業に必要な前記方案部デー
タを付加し、前記鋳造品を形成するための注湯量データ
を算出し、前記鋳造条件データに基づき鋳造品形状部お
よび方案部を含む前記鋳造品の鋳枠データを決定する鋳
枠データ決定手段と、を備えることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明に係る鋳造品製造システムにおいては、
入力された基本形状データに基づいてＣＡＤシステムに
より鋳造品形状を決定する際に、基本鋳枠データ、方案
部データ、材質データ等の鋳造条件を蓄積したデータベ
ースを構築する。

【００１５】すなわち、鋳造条件データとして、鋳造品
のサイズ、重量等の製品パラメータを含む基本鋳枠デー
タと、鋳造姿勢、押湯方向、ゲート数等の方案パラメー
タを含む方案部データと、鋳造品の材質等に関する材質
データが入力され、鋳造条件データベースが構築され
る。そして、この鋳造条件データベースと基本形状デー
タとを組み合わせることにより、鋳造品を形成するため
の注湯量を算出し、また、方案部を含む鋳枠データを作
成する。これらのデータによって、鋳造品形状が決定さ
れる。

【００１６】従って、鋳造区における鋳造作業工程にお
ける条件を考慮した鋳造品の形状決定が可能となり、ま
た、鋳造作業工程における各種の工程管理上のデータを
作成することができ、作業効率の向上、品質の向上が可
能となる。

【００１７】

【実施例】本発明に係る鋳造品製造システムについて、
好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

【００１８】本実施例に係る鋳造品製造システムは、一
般にＣＡＤシステムと称されるコンピュータ支援自動設
計システムと同様の機能を持つものであり、図１に示す
ように、中央処理装置を持ち図形計算や表示制御、デー
タベース管理の役割を持つコンピュータ２、大量の図形
情報等を保存し、更新することのできる大容量記憶装置
４、当該システムによって生成された鋳造模型データか
ら作成されるＮＣデータを格納する記憶装置５、システ
ムと使用者との対話の中心的装置であり、入力装置と連
動して利用される複数のグラフィックディスプレイ装置
８、ＸＹプロッタ等の図形出力装置６、グラフィックデ
ィスプレイ装置８に接続されるタブレット１０、キーボ
ード１２、マウス１４、ライトペン１６等の機器から構
成されている。なお、このシステムには、例えば、前記
ＮＣデータを作成するための他システム１７を必要に応
じて接続することが可能である。

【００１９】大容量記憶装置４には、入力された最終製
品の形状データに基づいて、後述のマクロモジュールに
よって作成されたＣＡＤデータ４ａ（基本形状データ）
の他、キーボード１２等の入力手段により入力される鋳
造条件に関するデータ（鋳造条件データ）が格納され
る。

【００２０】すなわち、この場合の基本形状データは、
鋳造で得られた金型によって作成される最終製品に係る
データであり、鋳造条件データは、前記金型に係る基本
鋳枠データ４ｂ、方案部データ４ｃおよび材質データ４
ｄよりなり、これらは、大容量記憶装置４に蓄積され
る。なお、鋳造条件データは、具体的には、前記金型の
重量、サイズ、品質等の製品パラメータ、前記金型の鋳
造姿勢、押湯方向、押湯量、ゲート数等の方案パラメー
タを含んで構成されている。

【００２１】そして、前記鋳造品製造システムは、図２
に示す多くのプログラムモジュールを有している。各プ
ログラムは分担する機能により、次のようなモジュール
に分類することができる。（ａ） 鋳造品製造システム
（ＣＡＤシステム）内の処理および情報の流れを制御す
るオペレーティングシステム３２および制御モジュール
３４。（ｂ） 各種の入力機器、例えば、キーボード１
２に対応した入力操作が円滑に行われるように援助する
入力モジュール４４。（ｃ） 入力された情報をコマン
ド命令の形式に従って解釈する入力解釈モジュール４
０。（ｄ） 表示情報の管理およびコマンドに従った表
示処理を行う表示モジュール３８。（ｅ） 命令に対応
したサブモジュールより構成されるコマンドに従った図
形処理を行うコマンドモジュール２４。（ｆ） データ
ベース５４に保持された大量の情報（鋳造品製造システ
ムに必要な大量情報）を、効率よく検索して読み出し、
および、蓄積するデータベース操作モジュール５０。
（ｇ） 自動設計プログラムであるマクロプログラム２
６を実行するマクロモジュール２８。（ｈ）他のＣＡＤ
システムとの情報交換および連動処理を行う外部システ
ムインタフェース３０。（ｉ） 鋳造模型の形状データ
よりＮＣデータ３１を作成するＮＣデータ変換モジュー
ル３３。

【００２２】また、鋳造品製造システムには、拡張性お
よび保守性を保つため、システムの構成および標準値等
を記憶するシステム制御ファイル２２、各コマンドの操
作性およびプログラム制御手順を記憶するコマンド制御
ファイル４２、表示装置の機種および構成を記憶する表
示制御ファイル３６等の補助ファイルが用意されてい
る。

【００２３】なお、その他補助的なものとして、図形の
処理を行う図形処理ライブラリ４６、クラフィックディ
スプレイ装置８に表示を行うための表示ライブラリ４
８、処理結果を図形出力装置６に出図するための出図ユ
ーティリティ５６、他のＣＡＤシステムと結合するため
のデータ交換ユーティリティ５２等が用意される。

【００２４】次に、各モジュールについて簡単に説明す
る。制御モジュール３４は、プログラム群をモジュール
化し、各モジュール間に介在することにより、システム
内制御の一元管理および呼び出し手順の標準化を行って
いる。その機能としては、開始、終了、異常処理および
各モジュールの実行制御、実行履歴の記録、デバッグ機
能、オペレーティングシステム３２との特殊処理等を行
う機能がある。

【００２５】入力モジュール４４は、各種入力装置の各
種入力方法を整理統一した仕様に従った快適な入力手順
を使用者に提供する。その機能としては、使用者に対し
入力すべき情報の種類、入力方法および入力装置を指示
する入力促進、入力装置の選択、入力情報の標準型への
変換を行う機能がある。

【００２６】入力解釈モジュール４０は、入力情報の解
釈方法および結果表示を一元化することにより、多様な
入力指示方法をサポートし、入力操作性を向上させると
ともに、システムの拡張性を維持する。その機能として
は、入力情報の解釈および解釈結果の表示を行う機能が
ある。

【００２７】表示モジュール３８は、多様な表示操作要
求を統一的に処理し、表示情報および表示状態の管理を
行う。その機能としては、表示装置の管理、表示制御、
表示情報の管理、表示状態の管理を行う機能がある。

【００２８】コマンドモジュール２４は、入力引数の形
式、コマンドに従った処理プログラムの呼び出し、結果
の処理方法を一元的に管理し、システムの保守性および
拡張性を維持する機能がある。

【００２９】データベース操作モジュール５０は、他モ
ジュールからの要求方法を標準化するとともに、障害発
生の回復手段を提供する。その機能としては、データベ
ース使用状況の管理、データベース５４の操作、障害発
生時の処理を行う機能がある。

【００３０】外部システムインタフェース３０は、他シ
ステムとの情報授受を標準化し、システムの有効利用を
図るもので、その機能としては、外部システムとの情報
授受、外部プログラムの稼働制御を行う機能がある。

【００３１】マクロモジュール２８は、作成されたマク
ロプログラム２６に従いシステムの実行制御を行うもの
で、その機能としては、マクロプログラム２６の解釈、
マクロプログラム２６の実行を行う機能がある。

【００３２】本実施例に係る鋳造品製造システムは、基
本的には以上の如く構成されるものであり、次に、その
作用について説明する。

【００３３】図３は、本実施例の鋳造品製造システムに
よりフルモールド法を用いて鋳造品を製造する場合の製
造工程を示す図であり、金型等の鋳造品の形状設計を行
う設計区（Ｐ１乃至Ｐ４）と、設計された鋳造模型を発
泡樹脂等により加工製作する製作区（Ｐ５、Ｐ６）と、
製作された鋳造模型を砂込めし、鋳湯して金型を鋳造す
る鋳造区（Ｐ７乃至Ｐ１１）に大別される。

【００３４】設計区では工程Ｐ１乃至Ｐ４の如く、鋳造
品形状を示す形状図面を出図し、ＣＡＤデータ化して必
要により模型を分割し、これを個別データ化して鋳造品
形状を決定する。

【００３５】すなわち、先ず、入力モジュール４４の指
示に従って、キーボード１２等の入力手段から、製作す
べきプレス金型等の鋳造品形状データ、あるいは、当該
金型によって作成される製品の形状データを入力し、Ｃ
ＡＤ処理を指示するコマンドを入力すると、コマンドモ
ジュール２４により処理プログラムが呼び出され、入力
された形状データは入力解釈モジュール４０、マクロモ
ジュール２８により処理され、ＣＡＤデータ４ａが作成
される。なお、前記製品の形状データは、キーボード１
２等の入力手段を介さず、既存のデータべースから直接
受け取るようにすることも可能である。

【００３６】このＣＡＤデータ４ａは、データベース操
作モジュール５０によって大容量記憶装置４中に格納さ
れるとともに、表示モジュール３８によって処理され、
グラフィックディスプレイ装置８に表示される。オペレ
ータは、これによって金型の製品形状を確認することが
できる。

【００３７】次に、キーボード１２等の入力手段から、
基本鋳枠データ４ｂを入力する。この基本鋳枠データ４
ｂは、入力解釈モジュール４０、データベース操作モジ
ュール５０によって処理され、大容量記憶装置４中に格
納される。なお、基本鋳枠データ４ｂは、例えば、グラ
フィックディスプレイ装置８に表示された金型の製品形
状に基づき設定することができる。

【００３８】同様に、キーボード１２等の入力手段か
ら、方案部データ４ｃを入力する。この方案部データ４
ｃは、大容量記憶装置４中に格納される。なお、方案部
データ４ｃは、例えば、当該金型の製品形状に応じた形
状の湯口等のデータである。

【００３９】また、キーボード１２等の入力手段から、
金型の材質データ４ｄを入力する。この材質データ４ｄ
は、大容量記憶装置４中に格納される。

【００４０】なお、キーボード１２等の入力手段から
は、具体的には、金型の重量、サイズ、品質等の製品パ
ラメータを含む基本鋳枠データ４ｂ、鋳造姿勢、押湯方
向、押湯量、ゲート数等の方案パラメータを含む方案部
データ４ｃおよび材質データ４ｄが入力される。

【００４１】ここで、制御モジュール３４では、前記の
鋳造条件データに基づき、鋳枠レイアウト等の鋳枠レイ
アウトデータＤ１（鋳枠データ）が作成され、また、出
鉄量の調整、管理データＤ２が作成され、さらに、成分
別溶解量および注湯順序データＤ３、溶解炉の稼働率管
理データＤ４が作成され、次の鋳造作業工程における作
業管理に使用されるデータが準備される。

【００４２】一方、設計区では、金型等の鋳造品形状デ
ータに基づき、ＮＣデータ変換モジュール３３により鋳
造模型を作成するためのＮＣデータ３１が作成される。
この場合、鋳造模型は、アンダカット部の回避等のた
め、必要に応じて複数の部分に分割して作成される。

【００４３】製作区では、工程Ｐ５、Ｐ６の如く、設計
区において作成されたＮＣデータ３１に従って、発泡樹
脂素材をＮＣ加工し、形状分割がある場合には、個々の
加工品を組み立て、発泡樹脂により鋳造模型を作成す
る。この場合、記憶装置５に格納されたＮＣデータ３１
は、他システム１７上で作成することも可能である。次
いで、作成されたＮＣデータ３１は、フレキシブルディ
スク、磁気テープ、カセットテープ、紙テープ、ＩＣカ
ード等の記録媒体を介してＭ／Ｃコントローラ１９に供
給される。一方、Ｍ／Ｃコントローラ１９は、前記ＮＣ
データ３１に基づきマシニングセンタ（Ｍ／Ｃ）２１を
駆動し、所望の分割案に対応する鋳造模型を作成する。

【００４４】次いで、鋳造区では、Ｐ７乃至Ｐ１１の如
く、鋳枠レイアウトデータＤ１に基づいて作成された鋳
枠、方案部等の模型を前記鋳造模型に対して型込めし、
出鉄量の調整、管理データＤ２、成分別溶解量および注
湯順序データＤ３、溶解炉の稼働率管理データＤ４に基
づいて注湯が行われ、この溶湯により発泡樹脂で形成さ
れた模型を燃焼、ガス化し消失せしめ、後に形成される
キャビテイ内に、溶湯を凝固させることにより金型とし
ての鋳造品を製作する。この後、型バラシ、仕上げ加工
を行った後出荷する。

【００４５】図４は、本発明の鋳造品製造システムによ
り製造されるプレス金型等の鋳造品の一例を示す。例え
ば、自動車のボデイ等を製造するための金型であり、６
０は上型、６２は下型を示す。

【００４６】図５乃至図９は図４の鋳造品の形状データ
を入力し、前記の如く、ＣＡＤ処理して得られるＣＡＤ
データすなわちＣＡＤ図面の例を示す図である。ここ
で、鋳造条件データが参照され、鋳造品の重量や、寸法
等の製品パラメータにより鋳枠レイアウトデータＤ１が
作成される。

【００４７】図５は図４の下型６２の形状データから作
成される鋳造模型のＣＡＤ図面であり、図６はこの鋳造
模型を下型６２ａ、６２ｂ、６２ｃに分割したＣＡＤ図
面（断面図）であり、図７はこの下型６２ａ乃至６２ｃ
をＮＣ加工する場合のＮＣパスを示すＣＡＤ図面であ
る。このＣＡＤデータに従って、前記の鋳造模型の製作
区（図３の工程Ｐ５、Ｐ６）で鋳造模型が製作される。

【００４８】さらに、鋳造条件データが参照され、鋳造
姿勢、押湯方向、ゲート数等の方案部パラメータによ
り、図８の如く型込めのＣＡＤ図面が作成され、図９の
注湯順序を示すＣＡＤ図面が作成され、鋳造工程に用い
られる。

【００４９】また、鋳造材質データを加味することによ
り、前記の出鉄量の調整、管理データＤ２、成分別溶解
量および注湯順序データＤ３、溶解炉の稼働率管理デー
タＤ４が作成され、鋳造作業工程における作業管理に使
用される。

【００５０】

【発明の効果】本発明に係る鋳造品製造システムによれ
ば、以下の効果が得られる。

【００５１】すなわち、入力された形状データに基づい
て、ＣＡＤシステムにより鋳造模型形状を決定する際
に、鋳造品の重量、サイズ、品質、鋳造姿勢、押湯方
向、押湯量、ゲート数等を含む鋳造条件データベースを
構築し、この鋳造条件データベースを参照し、前記形状
データに応じて鋳造模型の形状が決定される。

【００５２】従って、鋳造区における鋳造作業工程にお
ける条件を考慮した鋳造模型の形状決定が可能となり、
また、鋳造作業工程における各種の工程管理上のデータ
を作成することができ、作業効率の向上、品質の向上が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳造品製造システムの概略構成を示す
図である。

【図２】本発明の鋳造品製造システムのプログラム構成
を示す図である。

【図３】本発明の鋳造品製造システムによる鋳造品の製
造工程を示す図である。

【図４】本発明の鋳造品製造システムにより製造される
プレス金型等の鋳造品の一列を示す図である。

【図５】図４の鋳造品形状データより作成されるＣＡＤ
図面の例を示す図である。

【図６】図４の鋳造品形状データより作成されるＣＡＤ
図面の例を示す図である。

【図７】図４の鋳造品形状データより作成されるＣＡＤ
図面の例を示す図である。

【図８】図４の鋳造品形状データより作成されるＣＡＤ
図面の例を示す図である。

【図９】図４の鋳造品形状データより作成されるＣＡＤ
図面の例を示す図である。

【図１０】従来の鋳造品の製造工程を示す図である。

【符号の説明】

２…コンピュータ ４…大容量記憶装置 ４ａ…ＣＡＤデータ ４ｂ…基本鋳枠データ ４ｃ…方案部データ ４ｄ…材質データ ８…グラフィックディスプレイ装置 １０…タブレット １２…キーボード １４…マウス １６…ライトペン

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22C 25/00 B22C 7/02 103 B22D 47/00 - 47/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最終製品の基本形状データに基づき、ＣＡ
   Ｄシステムにより前記最終製品を得るための金型である
   鋳造品の形状を決定して製造する鋳造品製造システムに
   おいて、前記鋳造品の重量、サイズおよび品質の製品パラメータ
   からなる 基本鋳枠データと、前記鋳造品の鋳造姿勢、押
   湯方向、押湯量およびゲート数の方案パラメータからな
   る方案部データと、前記鋳造品の材質データとで構成さ
   れる鋳造条件データベースと、前記基本形状データから得られる 鋳造品形状データに対
   して、前記基本鋳枠データおよび鋳造作業に必要な前記
   方案部データを付加し、前記鋳造品を形成するための注
   湯量データを算出し、前記鋳造条件データに基づき鋳造
   品形状部および方案部を含む前記鋳造品の鋳枠データを
   決定する鋳枠データ決定手段と、 を備えることを特徴とする鋳造品製造システム。