JP3622543B2 - 金型のキャビティ形状創成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は三次元CADを用いて既に作成済みの三次元製品形状データから、成形用の金型形状を創成する金型のキャビティ形状創成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
成形品の成形を行う場合、金型内部で冷却されて硬化する過程において収縮が生じることから、金型のキャビティ形状は上記収縮を考慮したものとして創成しなくてはならない。
【0003】
この時の収縮率は、成形する際の諸条件や樹脂の材質によって決定されるが、一部の成形材料には金型内部において流動する方向とこれに直交する方向とで収縮率が異なる性質を有するものがあり、このような異方性収縮を行うものに対しては、各方向に異なる収縮率を当てはめてキャビティ形状を決定することになる。
【0004】
特開平5−12385号公報は、異方性収縮を行うものに対する形状決定について示された一例であり、ここには収縮率が異なる方向にまたがるコーナー曲面の円弧の補正についても示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで異方性収縮を行うものにおいても、異方性収縮をしない部分やさせてはいけない部分を含む場合があるが、このような部分が存在する場合、従来は設計者がその都度、該当部分について形状を修正することで対処していた。
【0006】
また、上記公報に示されたコーナー曲面の円弧の補正は、x、y2方向についての収縮率Sx,Syに基づく二次元での補正であり、設計者による修正を必要としていないが、三次元形状データに対する利用を考慮していない。
【0007】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは異方性収縮部分と等方性収縮部分とが混在する三次元形状物体の成形用の金型形状を簡便に創成することができる金型のキャビティ形状創成方法を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明に係る金型のキャビティ形状創成方法は、CADを用いて作成された三次元形状データに基づく製品形状aに対して成形品の収縮率に基づいた補正を行うことで金型のキャビティ形状を創成するにあたり、製品形状aに適用する異方性収縮率bを決定する段階と、製品形状a中の上記収縮率bの適用が適当でない部分の有無を判定するとともに適当でない部分についてその部位cを特定して選択する段階と、部位cに適用する等方性収縮率dを決定する段階と、製品形状aから部位cを別の部品形状として取り出す段階と、製品形状aに対して異方性収縮率bに基づく補正を行う段階と、別形状として取り出した部位cに対して等方性収縮率dに基づく補正を行う段階と、補正後の製品形状aから部位cを削除したものにおける部位cが位置すべきところに上記補正後の部位cを再配置することで最終形状を構築する段階とから成るとともに、上記判定段階は、製品形状aの三次元CADデータから形状創成履歴を抽出し、得られた形状創成履歴を異方性収縮率を適用すべきでない形状創成履歴を収録したデータベース中の形状創成履歴に照合させることで行われるものであり、部位cに適用する等方性収縮率dを決定する段階は、上記形状創成履歴別に予め与えられている等方性収縮率を適用することで行われるものであり、製品形状aから部位cを別の部品形状として取り出す段階は、上記照合で選択された形状創成履歴の再現で創成した部位cを取り出すことで行われるものであることに特徴を有している。
【0012】
補正後の製品形状aから部位cを削除したものにおける部位cが位置すべきところに上記補正後の部位cを再配置することで最終形状を構築する段階は、補正後の製品形状aの中における部位cの重心gを求めるとともに上記補正後の部位cの重心fを求めて、重心gに重心fを重ねることで再配置を行うものであることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図1は本発明に係る金型のキャビティ形状創成方法の基本フローを示しており、CADを用いて作成された三次元形状データに基づく製品形状aに対し、まず三次元CADデータから成形材料名を抽出してデータベースを参照することで製品形状aに適用する異方性収縮率b(bu,bv)を決定する。そして、製品形状a中の上記収縮率b(bu,bv)の適用が適当でない部分の有無を判定して、有りと判定した場合にはその部位cを特定選択し(図2(b))、部位cに適用する等方性収縮率dをデータベースを参照して決定する。
【0015】
次いで、製品形状aに対して異方性収縮率b(bu,bv)に基づく補正を行うとともに、製品形状aから別の部品形状として取り出した部位cに対して等方性収縮率dに基づく補正を行う(図2(c))。そして、補正後の製品形状aから部位cの形状データをいったん削除(図2(d))し、その後、補正後の別形状の部位cを再配置(図2(e)(f))して最終形状を構築するのである。
【0016】
図3は製品形状aに適用する異方性収縮率bの決定についての詳細を示すフローであり、製品形状aの三次元CADデータから成形材料名を抽出して、この成形材料名をキーワードにデータベースから収縮特性を検索する。この検索結果で製品形状aが異方性収縮をすると示された場合、製品形状aと予め設置された成形材料を注入するゲートG位置(図4参照)とから成形材料の流れ方向の総和の方向uとこれに直交する方向vとを算出し、成形材料名をキーワードにデータベースから上記uv各方向についての収縮率bu,bvデータを得る。
【0017】
部位cの抽出と収縮率dの適用については、次のように行えばよい。すなわち、図5に示すように、製品形状aの三次元CADデータから形状創成履歴を抽出する。図2に示した製品形状aの場合の形状創成履歴は、たとえば図6に示すように、
1)底面の断面を作成して目的の高さzまで押し出し処理(図6(a)(b))
2)上面に穴の断面を作成して押出処理による切除(穴開け)(図6(c)(d))
3)上面のエッジsに対して半径rのフィレット付与処理(図6(e)(f))
4)形状全体に収縮率bによる収縮処理
となっている。
【0018】
次いで、予めデータベースに登録されている形状eをキーにして、上記の抽出した形状創成履歴から形状eの形状創成履歴に類するものを選択する。たとえば、図2に示した部位cは(小径の)丸孔形状であるが、データベース中に
「形状A1;フィレット処理した形状:収縮特徴;異方性収縮処理せず」
「形状B3;半径3mm以内の丸孔形状:収縮特徴;異方性収縮処理せず」
「形状C6;断面積30mm2以内の穴形状:収縮特徴;異方性収縮処理せず」
というデータがあり、形状B3についての形状創成履歴中に「上面に穴の断面を作成し、押し出し処理による切除(穴明け)を行う」というデータがある場合、部位cについての形状創成履歴が形状B3についての形状創成履歴に類することから、形状B3についての上記の収縮特徴に基づき、異方性収縮率bの適用をやめ、さらに収縮率bと形状eをキーにして、別のデータベースに登録されている収縮率換算表(図7参照)を検索して適当な収縮率d(du,dv:du=dv)を決定する。また、図8に示すように、選択された形状創成履歴から創成される部位cを、この形状創成履歴を再現して別形状データとして取り出す。
【0019】
異方性収縮率bを適用しない部位cは、製品形状aをコンピュータディスプレーに表示し、表示された形状の中から収縮率bで収縮処理を行うには適当でない部位cの面の全てを設計者がマウス等のポインティングデバイスで選択することで抽出して、選択された面を用いて別形状データとして部位cを作成するようにしてもよい。図9〜図11はこの場合を示しており、ここでは図10に示すような形状創成履歴のものについて、突起部分を選択すれば、図11に示すような別形状データが作成されることを示している。
【0020】
製品形状aと部位cとに対して個別に収縮処理を行った後は、補正後の製品形状aに補正後の別形状の部位cを再配置することで最終形状を構築するわけであるが、この再配置は次のようにして行うのが好ましい。すなわち、図12及び図13に示すように、別形状データとして取り出された部位cの収縮処理後の形状の重心fを求めるとともに、収縮処理後の製品形状aの中における部位cの形状の重心gを求める。そして、製品形状aの形状データから部位cの形状データをいったん削除した後、重心fを重心gに重ねることで配置基準点を定めて、再配置するのである。この後、製品形状aに部位cを結合した最終形状を再構築する。
【0021】
部位cの形状データを収縮率dで補正するにあたっては、図14のフローに示すようにしてもよい。すなわち、予めデータベースに登録されている形状毎の特性を検索して、収縮処理前の部位cの形状創成履歴から特定のパラメータh(部位cが図2に示すように孔形状である場合は半径と高さがパラメータとなるが、このうちの高さ方向とする)の値iを抜き出し、この値iについては製品形状aの収縮率b(bu,bv)のうちの高さ方向の収縮率であるbvで収縮処理を施した値jを算出して、部位cの形状創成履歴の中のパラメータhの値をiからjに置きかえ、更新した形状創成履歴に従って部位cの形状を再構築するのである。他のパラメータ(半径)については、もちろん収縮率dを適用する。この後は、製品形状aの形状データから部位cの形状データを削除し、製品形状aに再構築した部位cの形状を再配置して製品形状aに部位cを結合した最終形状を再構築する。
【0022】
図15及び図16は他例を示している。図6に示したような前述の形状創成履歴では、その最終段階で収縮処理を適用していたのに対して、ここでは、予めデータベースに登録されている形状毎の特性を検索して、製品形状aの形状創成履歴から部位c(この例ではフィレット処理形状)の形状創成の基点となった製品形状aの構成要素kを選択し、製品形状aの形状データから部位cの形状データを削除し、製品形状aの構成要素kに対して部位cの形状創成履歴に従って再加工を実行して最終形状を再構築するのである。つまり、形状創成履歴からフィレット付与処理を削除した状態で収縮処理を行ってしまい、その後、フィレット付与処理を行うとともに、この時のフィレット処理形状の再配置の基点をエッジsに置くのである。
【0023】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、異方性収縮する場合の金型のキャビティ形状の創成にあたり、等方性収縮する部分を設定することができるようにしているために、成形品の形状や他の制約条件に柔軟に対応することができるものであり、しかも形状創成履歴を利用するために三次元形状データに対して問題なく適用することができるものであり、従って、異方性収縮部分と等方性収縮部分とが混在する三次元形状物体の成形用の金型形状を簡便に創成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例のフローチャートである。
【図2】同上の説明図である。
【図3】同上のサブルーチンのフローチャートである。
【図4】同上の説明図である。
【図5】同上のサブルーチンのフローチャートである。
【図6】同上の製品形状の形状創成履歴の説明図である。
【図7】収縮率換算表の一例の説明図である。
【図8】部位cの形状創成の説明図である。
【図9】他例のサブルーチンのフローチャートである。
【図10】同上における形状創成履歴の説明図である。
【図11】同上の説明図である。
【図12】別の例のサブルーチンのフローチャートである。
【図13】同上の説明図である。
【図14】さらに他例のサブルーチンのフローチャートである。
【図15】異なる例のフローチャートである。
【図16】同上形状創成履歴の説明図である。
Claims (2)
- CADを用いて作成された三次元形状データに基づく製品形状aに対して成形品の収縮率に基づいた補正を行うことで金型のキャビティ形状を創成するにあたり、
製品形状aに適用する異方性収縮率bを決定する段階と、
製品形状a中の上記収縮率bの適用が適当でない部分の有無を判定するとともに適当でない部分についてその部位cを特定して選択する段階と、
部位cに適用する等方性収縮率dを決定する段階と、
製品形状aから部位cを別の部品形状として取り出す段階と、
製品形状aに対して異方性収縮率bに基づく補正を行う段階と、
別形状として取り出した部位cに対して等方性収縮率dに基づく補正を行う段階と、
補正後の製品形状aから部位cを削除したものにおける部位cが位置すべきところに上記補正後の部位cを再配置することで最終形状を構築する段階
とから成るとともに、
上記判定段階は、製品形状aの三次元CADデータから形状創成履歴を抽出し、得られた形状創成履歴を異方性収縮率を適用すべきでない形状創成履歴を収録したデータベース中の形状創成履歴に照合させることで行われるものであり、
部位cに適用する等方性収縮率dを決定する段階は、上記形状創成履歴別に予め与えられている等方性収縮率を適用することで行われるものであり、
製品形状aから部位cを別の部品形状として取り出す段階は、上記照合で選択された形状創成履歴の再現で創成した部位cを取り出すことで行われるものである
ことを特徴とする金型のキャビティ形状創成方法。 - 補正後の製品形状aから部位cを削除したものにおける部位cが位置すべきところに上記補正後の部位cを再配置することで最終形状を構築する段階は、補正後の製品形状aの中における部位cの重心gを求めるとともに上記補正後の部位cの重心fを求めて、重心gに重心fを重ねることで再配置を行うものであることを特徴とする請求項1記載の金型のキャビティ形状創成方法。
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