JP3006375B2 - 鍛造用金属材料配置線位置算出装置および鍛造用インプレッション位置算出装置 - Google Patents

鍛造用金属材料配置線位置算出装置および鍛造用インプレッション位置算出装置

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JP3006375B2
JP3006375B2 JP5298372A JP29837293A JP3006375B2 JP 3006375 B2 JP3006375 B2 JP 3006375B2 JP 5298372 A JP5298372 A JP 5298372A JP 29837293 A JP29837293 A JP 29837293A JP 3006375 B2 JP3006375 B2 JP 3006375B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、材料歩留りを高くする
ための、鍛造用金属材料配置線位置算出装置および鍛造
用インプレッション位置算出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鍛造加工に際しては、製品形状に対応す
るインプレッションを備えた鍛造型間において金属材料
を予め定められた一定の型打ち方向で打つことにより、
その金属材料が所定の製品形状に成形される。このよう
な鍛造加工では、製品の外側へ突き出す外ばりが形成さ
れることが避けられないが、その外ばりを小さくして製
品歩留りを可及的に高くすることが望まれる。
【0003】これに対し、上記外ばりの大小は、金属材
料の配置線とインプレッションとの相対位置が関係する
ことが知られているが、鍛造型の設計者や作業者の経験
や勘から、インプレッションの形状などに基づいて金属
材料の配置線とインプレッションとの相対位置が決定さ
れていた。
【0004】
【発明が解決すべき課題】ところで、上記のように、鍛
造型の設計者や作業者の経験や勘から、インプレッショ
ンの形状などに基づいて金属材料の配置線とインプレッ
ションとの相対位置が決定されると、かならずしも最適
な相対位置が得られる訳ではないので、十分な材料歩留
りが得られない場合があった。
【0005】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、高い材料歩留り
が得られる、鍛造用金属材料配置線位置算出装置および
鍛造用インプレッション位置算出装置を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための第1の手段】かかる目的を達成
するため、本発明の鍛造用金属材料配置線位置算出装置
は、製品形状に対応するインプレッションを備えた鍛造
型間において金属材料配置線上に配置された金属材料を
型打ちすることにより所定の製品形状に成形するため
に、その金属材料配置線の位置を算出する鍛造用金属材
料配置線位置算出装置であって、(a) 前記鍛造型上にお
ける前記金属材料の仮配置線を設定する仮配置線設定手
段と、(b) その金属材料仮配置線に略直角な複数の断面
における前記インプレッションの断面積および重心位置
をそれぞれ算出する断面積重心算出手段と、(c) その断
面積重心算出手段により算出された重心位置と仮配置線
との間の重心距離であって、その仮配置線に対していず
れの側に存在するかに従って定まる正または負の符号を
有する距離を決定する重心距離決定手段と、(d) 各断面
における前記重心距離に断面積を乗じたものの総和が所
定値以下となるように金属材料配置線の位置を決定する
金属材料配置線位置決定手段とを、含むことにある。
【0007】
【作用】このようにすれば、仮配置線設定手段により設
定された金属材料仮配置線に略直角な複数の断面におけ
る前記インプレッションの断面積および重心位置が断面
積重心算出手段によりそれぞれ算出され、その断面積重
心算出手段により算出された重心位置と仮配置線との間
の重心距離であって、その仮配置線に対していずれの側
に存在するかに従って定まる正または負の符号を有する
距離が重心距離決定手段により決定され、そして、金属
材料配置線位置決定手段により、各断面における前記重
心距離に断面積を乗じたものの総和が所定値以下となる
ように金属材料配置線の位置が決定される。
【0008】
【第1発明の効果】したがって、上記のように決定され
た金属材料配置線は最適位置であるので、その上に配置
された金属材料に鍛造が施されると、高い材料歩留りが
得られる。
【0009】
【課題を解決するための第2の手段】また、前記目的を
達成するための鍛造用インプレッション位置算出装置の
要旨とするところは、製品形状に対応するインプレッシ
ョンを備えた鍛造型間において金属材料配置線上に配置
された金属材料を型打ちすることにより所定の製品形状
に成形するために、その鍛造型におけるインプレッショ
ンの位置を算出する鍛造用インプレッション位置算出装
置であって、(a) 前記金属材料配置線に直角な複数の断
面においてその金属材料配置線の両側の断面積のうちの
大きい方を算出する断面積算出手段と、(b) その断面積
算出手段により算出された断面積の総和を求める総和算
出手段と、(c) その総和算出手段により算出された断面
積の総和が最小となるように前記金属材料配置線に対す
るインプレッションの位置を決定するインプレッション
位置決定手段とを、含むことにある。
【0010】
【作用】このようにすれば、金属材料配置線に直角な複
数の断面においてその金属材料配置線の両側の断面積の
うちの大きい方が断面積算出手段により算出され、この
断面積算出手段により算出された断面積の総和が総和算
出手段により求められ、、そして、インプレッション位
置決定手段により、総和算出手段により算出された断面
積の総和が最小となるように前記金属材料配置線に対す
る前記インプレッションの位置が決定される。
【0011】
【第2発明の効果】したがって、上記のように決定され
た金属材料配置線に対する前記インプレッションの位置
は最適位置であるので、その金属材料配置線上に配置さ
れた金属材料に鍛造が施されると、高い材料歩留りが得
られる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
【0013】図1は、鍛造型の設計などに用いられるソ
リッドモデル作図装置を示している。このソリッドモデ
ル作図装置は作図演算制御装置10を備えている。この
作図演算制御装置10は、高速通信ライン12を介して
図示しない他の電算機やソリッドモデル作図システムに
結合されている。作図演算制御装置10は、図示しない
ROMおよびRAMが備えられており、それらによりデ
ータ記憶装置およびプログラム記憶装置が構成されてい
る。そのプログラム記憶装置には、プログラムを実行す
るためのOS、三次元的な立体を稜線、輪郭線、交線な
ど、立体の形状の特徴を表す空間上の線を形状データと
してワイヤーフレームモデルを生成する形状モデラ、そ
のワイヤーフレームモデルに面の情報を加えたサーフェ
スモデルを生成するための形状モデラ、基本立体の組み
合わせなどによってソリッドモデルを生成するソリッド
モデラなどが、予め記憶されるか、或いは必要に応じて
CD−ROM14から取り込むことにより記憶される。
また、上記データ記憶装置には、磁気ディスク記憶装置
18或いは磁気テープ記憶装置20の形状データファイ
ルに記憶された形状データが必要に応じて予め記憶され
る。
【0014】作図演算制御装置10は、グラフィックコ
ントローラ16などからの入力信号に従って、予め記憶
されたプログラムを実行することにより、所定の形状デ
ータからワイヤーフレームモデル、サーフェスモデル、
或いはソリッドモデルを生成し、それらモデルを表す形
状データを磁気ディスク記憶装置18或いは磁気テープ
記憶装置20の所定のファイルに記憶させるとともに、
グラフィックコントローラ16からの指令に応答して必
要に応じてプロッタ装置21に上記モデル或いはそれを
表す設計図面を作図させる。
【0015】上記グラフィックコントローラ16は、上
記作図演算制御装置10からの所定の図形を表す形状デ
ータを一旦記憶するとともにその図形をCRT装置32
に表示させ、予め記憶されたプログラムに基づき、キー
ボード装置22、マウス装置24、ライトペン装置2
6、ジョイスティック装置28、ダイアル装置30など
からの入力信号に従って上記図形を処理して形状データ
を新たに作成するとともにCRT装置32に表示させ
る。また、グラフィックコントローラ16は、CRT装
置32に表示された図形を必要に応じてハードコピー3
4に出力させる。
【0016】上記作図演算制御装置10は、製品形状に
対応するインプレッションを備えた鍛造型において金属
材料配置線とインプレッションとの相対位置を算出する
機能をも備えている。図2は、上記作図演算制御装置1
0の制御機能を説明する機能ブロック線図である。図2
において、仮配置線設定手段40により設定された金属
材料仮配置線に直角な複数の断面における前記インプレ
ッションの断面積および重心位置が断面積重心算出手段
42によりそれぞれ算出され、その断面積重心算出手段
42により算出された重心位置と前記仮配置線との間の
重心距離が重心距離決定手段44により決定され、そし
て、金属材料配置線位置決定手段46により、各断面に
おける前記重心距離に断面積を乗じたものの総和が所定
値以下となるように金属材料配置線の位置が決定され
る。
【0017】以下、上記作図演算制御装置10の制御作
動を図3のフローチャートを用いて説明する。先ず、ス
テップSS1では、鍛造型のインプレッションの形状を
表す所望のソリッドモデルを示すソリッドデータが、た
とえばキーボード装置22、マウス装置24などの入力
装置の操作による指令に従って、磁気ディスク記憶装置
18、磁気テープ記憶装置20、或いは他のソリッドモ
デル作図システムから読み込まれるとともに、ステップ
SS2では、鍛造型が複数個取りの場合はその個数がキ
ーボード装置22、マウス装置24などの操作により設
定される。本実施例では、その個数として「2」が入力
される。これにより、CRT装置32の画面には設定さ
れたインプレッションが表示される。図4はその表示例
であり、鍛造により製造される車両部品を表すソリッド
モデルの2個取りの平面図形が示される。この場合、各
部品間に所定の厚さを持たせた板状のバリを付加したソ
リッドモデルであってもよい。
【0018】続くステップSS3では、たとえばキーボ
ード装置22、マウス装置24、ライトペン装置26な
どの操作による指令に従って、直線状の仮配置線LHK
設定される。図5はこの状態を示している。次いで、ス
テップSS4では、仮配置線LHKに直交する複数の断面
i (i=1〜n)が、キーボード装置22、マウス装
置24などの操作による指令に従って所定の間隔で設定
される。図6はこの状態を示している。上記断面D
i は、インプレッションの長手方向においてその断面形
状が略同じと見做すことができる部分を区分するように
設定される。
【0019】次いで、ステップSS5では、各断面Di
における断面積Ai および重心位置Gi がインプレッシ
ョンを表すソリッドモデルのデータに基づいて算出され
るとともに、ステップSS6では、図7に示す、各断面
i における仮配置線LHKと重心位置Gi との間の距離
である重心距離LGiがそれぞれ算出される。この重心距
離LGiは、重心位置Gi が仮配置線LHKに対していずれ
の側に存在するかに従って定まる正または負の符号を有
する。たとえば、仮配置線LHKよりも上側に位置するも
のが正であるとすると、下側に位置する場合は負とな
る。そして、ステップSS7では、各断面Di における
断面積Ai と重心距離LGiとの積の総和|ΣAi Gi
が予め設定された判断基準値A0 以下であるか否かが判
断される。この判断基準値A0 は、零に近い値が望まし
いが、鍛造成形時の歩留りや取り代に影響しない範囲の
最大値に設定される。上記、重心距離LGiが単に距離を
示す無符号の数値である場合は、上記総和|ΣAi Gi
|は仮配置線上側におけるΣAi Giと下側におけるΣ
i Giとの差の絶対値に等しい。
【0020】当初は、上記ステップSS7の判断が否定
されるので、ステップSS8において仮配置線LHKの位
置が変更された後、前記ステップSS4以下が再び実行
される。この仮配置線LHKの位置変更は、前記ステップ
SS3と同様に入力操作に従って実行され、その変更操
作に伴って、CRT装置32に表示されている仮配置線
HKがインプレッションの平面図形に対して所定量だけ
平行移動或いは回動させられる。
【0021】上記ステップSS4乃至S8が繰り返し実
行されるうち、ステップSS7の判断が肯定されると、
ステップSS9においてそのときの仮配置線LHKが金属
材料配置線LH として決定される。すなわち、ステップ
SS7の判断の前に変更された仮配置線LHKの位置が正
式に採用され且つそれが記憶される。
【0022】そして、ステップSS10では、上記ステ
ップSS9において決定された金属材料配置線LH に従
って鍛造金型の形状を作成或いは修正して記憶するとと
もに、必要に応じてCRT装置32の画面に出力した
り、鍛造金型の図面をプロッタ装置21に作図させる。
【0023】上述のように、本実施例によれば、仮配置
線設定手段40に対応するステップSS3により設定さ
れた金属材料仮配置線LHKに直角な複数の断面Di にお
ける前記インプレッションの断面積Ai および重心位置
i が断面積重心算出手段42に対応するステップSS
5によりそれぞれ算出され、そのステップSS5により
算出された重心位置Gi と仮配置線LHKとの間の重心距
離LGiが重心距離決定手段44に対応するステップSS
6により決定され、そして、金属材料配置線位置決定手
段に対応するステップSS7により、各断面Di におけ
る前記重心距離LGiに断面積Ai を乗じたものの総和|
ΣAi Gi|が所定値A0 以下となるように金属材料配
置線LH の位置が決定される。このように決定された金
属材料配置線LH は最適位置であるので、その上に配置
された金属材料に鍛造が施されると、高い材料歩留りが
得られる。
【0024】また、本実施例によれば、ステップSS4
において、仮配置線LHKに直交する断面Di は、インプ
レッションの長手方向において略等断面積と見做される
領域毎に区分するようにその間隔が設定されていること
から、均等に区分するように断面Di の位置を設定する
場合に比較して断面数が少なくなるので、各断面Di
の断面積Ai や重心位置Gi を算出するための演算時間
が短縮される利点がある。
【0025】上記実施例は直線状の部品についてだが、
平面図上で曲がりを有する部品に対する予備成形品の曲
がり形状にも、仮配置線を曲線状とすることにより適用
することも可能である。
【0026】図8は、本発明の他の実施例における、作
図演算制御装置10の制御機能を説明する機能ブロック
線図である。図において、金属材料配置線LH に直角な
複数の断面Di においてその金属材料配置線LH の両側
の断面積のうちの大きい方が断面積算出手段50により
算出され、この断面積算出手段50により算出された断
面積の総和が総和算出手段52により求められ、、そし
て、インプレッション位置決定手段54により、総和算
出手段52により算出された断面積の総和が最小となる
ように金属材料配置線LH に対する前記インプレッショ
ンの位置が決定される。
【0027】図9は上記作図演算制御装置10の制御作
動を示すフローチャートである。図のステップST1で
は、前記ステップSS1と同様に、インプレッションの
形状を表すソリッドモデルが読み込まれる。続くステッ
プST2では、たとえばキーボード装置22、マウス装
置24、ライトペン装置26、ダイヤル装置30などの
操作による指令に従って、複数個取り鍛造の場合の個数
が入力設定されると同時に、インプレッションの相互の
位置関係が設定される。本実施例では、個数が「2」と
設定される。図10はこの状態を示している。この2つ
のインプレッションの相互位置関係の設定に際しては、
鍛造型に対して予め定められているインプレッション相
互の最小間隔dmin を設けることが条件とされる。この
最小間隔dmin は部位毎に異なる種々の数値が選択され
得る。
【0028】続くステップST3では金属材料配置線L
H が設定される。この金属材料配置線LH の設定ルーチ
ンでは、たとえば図3のステップSS3乃至SS9と同
様の作動が実施される。次いで、ステップST4では、
図11に示すように、金属材料配置線LH に直角な断面
i (i=1〜m)が所定間隔に設定されるとともに、
その各断面Di により区切られた区間内のすべての断面
において金属材料配置線LH を境とする左右の2つの断
面積が求められるとともに、左右の2つの断面積の和が
相互に比較され、大きい方の断面積の和A1iが所定の記
憶場所に記憶される。上記断面Di の間隔は、前記ステ
ップSS4と同様に、2つのインプレッションの長手方
向においてその断面形状が略同じと見做すことができる
部分を区分するように設定される。図11において、金
属材料配置線LH 、断面Di を示す1点鎖線、1点鎖線
の曲線で囲まれる面積が上記A1iに対応している。この
1iは上記区間内のインプレッションの体積に対応して
いる。
【0029】ステップST5では、上記ステップST4
において記憶された各断面Di における断面積A1iの総
和ΣA1iが算出される。そして、ステップST6では、
その総和ΣA1iが最小値であるか否かが判断される。当
初は、このステップST6の判断が否定されるので、ス
テップST7において2つのインプレッション相互の位
置関係が、前記ステップST2と同様の操作に従って、
前記最小間隔dmin を維持しつつ所定量変更されてか
ら、前記ステップST3以下が再び実行される。上記イ
ンプレッション相互の位置関係の変更は、たとえば、金
属材料配置線LHよりも上側に位置するインプレッショ
ンが図12の1点鎖線に示す位置まで右方へ所定量ずら
される。また、必要があれば、いずれか一方のインプレ
ッションを左右反転させてもよい。
【0030】上記ステップST3乃至ST7の実行が所
定の回数行われるうち、ステップST6において最小値
が判断されると、ステップST8において、その最小値
である総和ΣA1iを発生させたときの2つのインプレッ
ション相互の位置関係が採用されて、鍛造型における金
属材料配置線LH に対する2個取りインプレッションの
相互位置関係が決定される。そして、ステップST9に
おいて、上記ステップST8において決定された金属材
料配置線LH に対する2個取りインプレッションの相互
位置関係に従って鍛造金型の形状を作成或いは修正して
記憶するとともに、必要に応じてCRT装置32の画面
に出力したり、鍛造金型の図面をプロッタ装置21に作
図させる。
【0031】上述のように、本実施例によれば、金属材
料配置線LH に直角な複数の断面D i においてその金属
材料配置線LH の両側の断面積のうちの大きい方A
1iが、断面積算出手段50に対応するステップST4に
より算出され、このステップST4により算出された断
面積の総和ΣA1iが、総和算出手段52に対応するステ
ップST5により算出され、そして、インプレッション
位置決定手段54に対応するステップST6により、ス
テップST5により算出された断面積の総和ΣA1iが最
小となるように金属材料配置線LH に対する前記インプ
レッションの位置が決定される。このように決定された
金属材料配置線LH に対するインプレッションの位置は
最適位置であるので、その上に配置された金属材料に鍛
造が施されると、高い材料歩留りが得られる。
【0032】また、本実施例においても、ステップST
4において、金属材料配置線LH に直交する断面D
i は、インプレッションの長手方向において略等断面積
と見做される領域毎に区分するようにその間隔が設定さ
れていることから、均等に区分するように断面Di の位
置を設定する場合に比較して断面数が少なくなるので、
演算時間が短縮される利点がある。
【0033】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。
【0034】たとえば、前述のステップSS6では、型
面に投影された重心距離LGiが求められていたが、それ
に替えて、各断面Di 内において向きを持つ距離ベクト
ルが求められ、その距離ベクトルに断面積Ai を乗算し
たものの合成ベクトルすなわち総和が所定の判断基準値
以下であるか否かがステップSS7において判断される
ようにしてもよいのである。
【0035】また、前述のステップSS3において、仮
配置線LHKが手入力により設定されていたが、たとえば
2つのインプレッションの中間となるように自動的に設
定されるようにしてもよい。
【0036】また、前述のステップSS5においては、
手入力によりインプレッションの断面が略均等となるよ
うに断面Di の位置が決定されていたが、等間隔となる
ように断面Di が設定されても差支えない。また、上記
断面Di の位置は、予め定められた断面積の変化範囲或
いは区分間隔に従って自動的に実行されてもよい。
【0037】また、図9の実施例では、2個取りのイン
プレッションについて説明されていたが、1個取りであ
っても差し支えないし、3個取り以上のインプレッショ
ンであってもよい。
【0038】また、図9の実施例のステップST5で
は、ステップST4において求められる断面積A1iの総
和ΣA1iが求められていたが、断面Di 内において金属
材料配置線LH を挟む断面積のうちの大きい方の総和が
用いられてもよい。
【0039】また、前述の図9の実施例では、金属材料
配置線LH がステップST3において自動的に設定され
るように構成されているが、2つのインプレッションの
間の略中央に配置されるように、手入力操作により設定
されてもよい。
【0040】また、前述の図3のステップSS4の断面
i は仮配置線LHKに対して直角に設定されていたが、
完全に直角でなくても略直角であれば同様の効果が得ら
れる。
【0041】また、図3のステップSS6において求め
られる重心距離LGiは、ステップSS3において設定さ
れた仮配置線LHKと重心位置Gi との間の距離であった
が、上記仮配置線LHKとは別に新たに設定された仮配置
線LHK′と重心位置Gi との間の距離であってもよい。
【0042】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を説明するブロック線
図である。
【図2】図1の実施例の制御機能を説明する機能ブロッ
ク線図である。
【図3】図1の実施例の制御作動を説明するフローチャ
ートである。
【図4】図3に示される制御作動の対象となるインプレ
ッションの平面図形を示す図である。
【図5】図4のインプレッションの平面図形に仮配置線
HKを設定した状態を説明する図である。
【図6】図5のインプレッションの平面図形に複数の断
面Di を設定した状態を説明する図である。
【図7】図6の複数の断面Di において求められる重心
位置Gi および重心距離LGiを示す図である。
【図8】本発明の他の実施例における制御機能を説明す
る機能ブロック線図である。
【図9】図8の実施例の制御作動を説明するフローチャ
ートである。
【図10】図9に示される制御作動の対象となるインプ
レッションの平面図形を示す図である。
【図11】図10のインプレッションに加えて、金属材
料配置線LH 、断面Di 、断面D i により区切られた区
間の断面積A1iを示す図である。
【図12】図10に示される2個取りのインプレッショ
ンの片方をずらす状態を説明する図である。
【符号の説明】
10:作図演算制御装置 40:仮配置線設定手段 42:断面積重心算出手段 44:重心距離決定手段 46:金属材料配置線位置決定手段 50:断面積算出手段 52:総和算出手段 54:インプレッション位置決定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 裕司 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21J 5/00 G06F 15/60 B21J 13/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製品形状に対応するインプレッションを
    備えた鍛造型間において金属材料配置線上に配置された
    金属材料を型打ちすることにより所定の製品形状に成形
    するために、該金属材料配置線の位置を算出する鍛造用
    金属材料配置線位置算出装置であって、 前記鍛造型上における前記金属材料の仮配置線を設定す
    る仮配置線設定手段と、 該金属材料仮配置線に略直角な複数の断面における前記
    インプレッションの断面積および重心位置をそれぞれ算
    出する断面積重心算出手段と、 該断面積重心算出手段により算出された重心位置と仮配
    置線との間の重心距離であって、該仮配置線に対してい
    ずれの側に存在するかに従って定まる正または負の符号
    を有する距離を決定する重心距離決定手段と、 各断面における前記重心距離に断面積を乗じたものの総
    和が所定値以下となるように金属材料配置線の位置を決
    定する金属材料配置線位置決定手段とを含むことを特徴
    とする鍛造用金属材料配置線位置算出装置。
  2. 【請求項2】 製品形状に対応するインプレッションを
    備えた鍛造型間において金属材料配置線上に配置された
    金属材料を型打ちすることにより所定の製品形状に成形
    するために、該鍛造型におけるインプレッションの位置
    を算出する鍛造用インプレッション位置算出装置であっ
    て、 前記金属材料配置線に直角な複数の断面において該金属
    材料配置線の両側の断面積のうちの大きい方を算出する
    断面積算出手段と、 該断面積算出手段により算出された断面積の総和を求め
    る総和算出手段と、 該総和算出手段により算出された断面積の総和が最小と
    なるように前記金属材料配置線に対するインプレッショ
    ンの位置を決定するインプレッション位置決定手段と、 を含むことを特徴とする鍛造用インプレッション位置算
    出装置。
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