JP4019412B2 - NC machining data creation method, creation device, creation program and recording medium thereof for mold machining - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形型のＮＣ加工用データの作成方法、その作成装置、その作成プログラム及びその記録媒体に関し、特に成形加工の際に絞り加工される部位の板厚減少に起因する成形品の品質低下を解消する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動車のドアのアウタパネルをプレス成形する為の金型を製作する場合には、自動車の構造データ（ＣＡＤで作成した構造データ）から対象となるドアのアウタパネルの構造データを取り出し、そのデータに基づいて金型曲面形状のＺマップモデルを作成し、金型を切削加工機械によって切削加工する切削工具の半径と前記の金型曲面形状Ｚマップモデルとに基づいて、切削工具の中心軌跡が所定の工具移動経路で通過する工具パス曲線を演算し、その工具パス曲線から金型を切削加工するＮＣ加工用データを作成する。
【０００３】
尚、参考までに、特開平７−２５６５３６号公報には、ワークの島状の突部を切削加工により形状する際に、複数の島の２次元輪郭線に基づいて、可能な限り大径の工具径と、可能な限り工順の少ない加工順と、各加工順における工具最短移動経路とを決定する技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようにして製作した金型により、例えば自動車のドアのアウタパネルをプレス成形する場合、ドアの取手のところの窪みの周辺部などのような絞り度合いの大きい部位では、金属板の歪み量が大きくなるため、板厚が最大７０〜９０μｍ程度薄くなることが知られている。
このように板厚が減少する部位では、金型と金属板素材の間に前記のような板厚減少分に相当する微小隙間が発生するため、その部位の曲面仕上がり精度が低下して成形品質が低下し、自動車のドアに組立後における表面の平滑度を確保することができず、ドアの外面を照らす光の方向によっては表面の微小な凸凹が目立ってしまうという問題がある。
【０００５】
従来では、自動車ボディやドアパネルなどの薄金属板をプレス成形する為の金型を製作する上で、前記のような板厚減少を加味して金型を製作することは行なわれていないのが実情である。前記の問題を解消する技術はなんら提案されていない。
本発明の目的は、金属板素材と金型と間に前記のような板厚の減少に起因する微小隙間が発生することのない金型を製作可能にすること、その為の成形型のＮＣ加工用データの作成方法、同作成装置、同作成プログラム及び同作成プログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の金属板のプレス成形品を成形する成形型の加工面を切削加工機械の切削工具によって加工するＮＣ加工用データの作成方法において、前記プレス成形品の曲面形状に対応する成形型の曲面形状の情報から成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に、この曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けた仮想プレス成形品の板厚減少量を算出し、この有限要素法で求めた板厚減少量のデータに基づいて、前記対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データからなる板厚減少Ｚマップモデルを算出し、この板厚減少Ｚマップモデルを滑らかにするスムージング処理を施し、次に、前記スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において成形型表面と直交方向の削り残り量として板厚減少量を加算し、前記成形型を切削加工する為に予め作成した工具パスの基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正することを特徴としている。
【０００７】
成形型のＮＣ加工用データを作成する際、まず最初にプレス成形品の曲面形状に対応する成形型の曲面形状の情報から成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に、この曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けたプレス成形品の板厚減少量を算出する。次に、この有限要素法で求めた板厚減少量のデータに基づいて、前記対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データの板厚減少Ｚマップモデルを算出し、この板厚減少Ｚマップモデルを滑らかにするスムージング処理を施す。次に、前記スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において成形型表面と直交方向の削り残り量として板厚減少量を加算し、前記成形型を切削加工する為に予め作成した工具パスの基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正する。
【０００８】
請求項２の成形型のＮＣ加工用データの作成方法は、請求項１の発明において、前記基準ＮＣ加工用データを修正する際、前記対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの全ての構成点に、各構成点を中心としてその構成点に対応する板厚減少量と切削工具の工具半径とを足した値を半径とする仮想球を想定し、その仮想球の集合体に対して基準ＮＣ加工用データで指示される切削工具の工具中心が干渉しない位置まで基準ＮＣ加工用データの工具パス曲線の各構成点をＺ方向へ移動させることで板厚減少領域の基準ＮＣ加工用データを修正することを特徴としている。
【０００９】
板厚減少が僅少であるため基準ＮＣ加工用データを修正する必要のない領域については、基準ＮＣ加工用データを適用可能である。板厚減少を無視できない領域であって板厚減少Ｚマップモデルで板厚減少を見込もうとする領域、つまり対象エリアにおいて、成形型曲面形状Ｚマップモデルで表現される全ての構成点に、各構成点を中心としてその構成点に対応する板厚減少量と切削工具の工具半径とを足した値を半径とする仮想球を想定し、その仮想球の集合体に対して基準ＮＣ加工用データで指示される切削工具の工具中心が干渉しない位置まで基準ＮＣ加工用データの工具パス曲線の各構成点をＺ方向へ移動させることで板厚減少領域の基準ＮＣ加工用データを修正するため、板厚減少分を加味して修正したＮＣ加工用データを作成することができ、板厚減少分を成形型の曲面形状に反映させて、板厚減少分だけ外側へ膨らんだ成形型を製作可能となる。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
請求項３の成形型のＮＣ加工用データ作成装置は、金属板のプレス成形品を成形する成形型の加工面を切削加工機械の切削工具によって加工するＮＣ加工用データを作成する成形型のＮＣ加工用データ作成装置において、前記プレス成形品の曲面形状に対応する成形型の曲面形状の情報から成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に、この曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、かつ前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けた仮想プレス成形品の板厚減少量を算出する板厚減少量算出手段と、前記有限要素法で求めた板厚減少量のデータに基づいて、前記対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データからなる板厚減少Ｚマップモデルを算出する板厚減少Ｚマップモデル作成手段と、前記板厚減少Ｚマップモデルを滑らかにするスムージング処理を施すスムージング処理手段と、前記スムージング処理した対象エリアの板厚減少Ｚマップモデルを成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において成形型表面と直交方向の削り残り量として板厚減少量を加算し、前記成形型を切削加工する為に予め作成した工具パスの基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正するＮＣ加工用データ修正手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
このＮＣ加工用データ作成装置の作用は請求項１の作用とほぼ同様であるので、簡単に説明する。板厚減少量算出手段は、プレス成形品の曲面形状に対応する成形型の曲面形状の情報から成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に、この曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、かつ前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けてプレス成形品の板厚減少量を算出する。板厚減少Ｚマップモデル作成手段は、前記求めた板厚減少量のデータに基づいて、前記対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データからなる板厚減少Ｚマップモデルを算出する。スムージング処理手段は板厚減少Ｚマップモデルを滑らかにするスムージング処理を施す。ＮＣ加工用データ修正手段は、スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において成形型表面と直交方向の削り残り量として板厚減少量を加算し、前記成形型の切削加工の為に予め作成した基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正する。
【００１４】
請求項４の成形型のＮＣ加工用データ作成プログラムは、金属板のプレス成形品を成形する成形型の加工面を切削加工機械の切削工具によって加工するＮＣ加工用データをコンピュータに作成させる成形型のＮＣ加工用データ作成プログラムにおいて、前記プレス成形品の曲面形状に対応する成形型の曲面形状の情報から成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に、この曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、かつ前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けた仮想プレス成形品の板厚減少量を算出する板厚減少量算出ルーチンと、前記有限要素法で求めた板厚減少量のデータに基づいて、前記対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データからなる板厚減少Ｚマップモデルを算出する板厚減少Ｚマップモデル作成ルーチンと、前記板厚減少Ｚマップモデルを滑らかにするスムージング処理を施すスムージング処理ルーチンと、前記スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において成形型表面と直交方向の削り残り量として板厚減少量を加算すると共に、前記成形型を切削加工する為に予め作成した工具パスの基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正するＮＣ加工用データ修正ルーチンとを備えたことを特徴としている。
【００１５】
この成形型のＮＣ加工用データ作成プログラムの作用は、請求項１の作用とほぼ同様であるので、簡単に説明する。板厚減少量算出ルーチンにより、プレス成形品の曲面形状に対応する成形型の曲面形状の情報から成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に、この曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、かつ前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けてプレス成形品の板厚減少量を算出する。次に、板厚減少Ｚマップモデル作成ルーチンにおいて、前記求めた板厚減少量のデータに基づいて、対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データからなる板厚減少Ｚマップモデルを算出する。次に、スムージング処理ルーチンにおいて、板厚減少Ｚマップモデルを滑らかにするスムージング処理を施し、次のＮＣ加工用データ修正ルーチンにおいて、スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において成形型表面と直交方向の削り残り量として板厚減少量を加算し、前記成形型の切削加工の為に予め作成した工具パスの基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正する。
【００１６】
請求項５の記録媒体は、請求項４に記載の成形型のＮＣ加工用データ作成プログラムをコンピュータで読み取り可能に記録したものである。この記録媒体の作用は、請求項６の作用とほぼ同様であるので、説明を省略する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の成形型のＮＣ加工用データの作成方法、その作成装置、その作成プログラムおよびその作成プログラム記録した記録媒体の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、金属薄板をプレス成形する成形型のＮＣ加工用データの作成装置１０を示し、ＮＣ加工用データ作成装置１０のハードウェア自体は、基本的に一般的なコンピュータと同様のもので、ＮＣ加工用データ作成装置１０は、制御ユニット１１、キーボード１２、マウス１３、ディスプレイ１４、カラープリンタ１５などを有し、外部のホストコンピュータ１に接続されている。
【００１８】
制御ユニット１１は、ＣＰＵ１６、ＲＯＭ１７、ＲＡＭ１８、これらにバス１９にて接続された入出力インターフェース２０、ハードディスク装置２１、ＦＤ２（フレキシブルディスク）を駆動するＦＤＤ２２、ホストコンピュータ１との間でデータの送受信を行う為の通信用インターフェース２３（Ｉ／Ｆ）、ディスプレイ１４の為のディスプレイコントローラ２４（Ｄ／Ｃ）、カラープリンタ１５の為のドライバ２５等が装備されている。
【００１９】
前記ホストコンピュータ１には、ＣＡＤにより作成された自動車全体の構造データが格納されている。制御ユニット１１は、ホストコンピュータ１から、自動車の所望の部分の構造データを読み出すことが可能である。制御ユニット１１のハードディスク装置２１には、ＯＳや後述のＮＣ加工用データ作成制御を含む種々の制御の制御プログラムが格納されている。制御ユニット１１のＲＯＭ１７にはコンピュータ立ち上げ用のブートプログラムなどが格納され、ＲＡＭ１８には種々のワークメモリが設けられている。１つのＦＤ２には、後述のＮＣ加工用データ作成制御により作成されたＮＣ加工用データが格納され、別のＦＤ２には、ＮＣ加工用データ作成制御で作成された種々のデータが格納される。他の１つのＦＤ２にはハードディスク装置２１から読み出される本願特有のＮＣ加工用データ作成制御の制御プログラムが格納される。
【００２０】
図２は、ホストコンピュータ１から読み込んだ自動車の例えば左側後部ドアのアウタパネルに関する構造データから作成されるアウタパネル成形用金型の曲面面形状Ｚマップモデル３０を示す。このアウタパネルの把手の部分には凹部３１が形成されるが、成形時に凹部３１の周辺において素材としての鋼板の板厚減少（最大で７０〜９０μｍ程度）が生じ、金型（成形型に相当する）と素材鋼板との間に微小な隙間が発生するため、成形性が低下し易く成形品質を高めるのが非常に難しい。
【００２１】
そこで、例えば、板厚減少に対する修正を施す修正対象エリア３２を凹部３１等の絞り成形部とその周辺を含むエリアとして設定する。この場合、修正対象エリア３２の外形輪郭線を規定する点群のデータ（ＸＹ２次元データ、又はＸＹＺ３次元データ）を入力設定することにより修正対象エリア３２を設定する。
図３（ａ）は修正対象エリア３２を平面視で見た領域を示す。図３（ｂ）は修正対象エリア３２を有限要素法により構造解析する為のメッシュ割り（複数のノードＮijと、複数のパッチＥij）（但し、ｉ＝１，２・・，ｊ＝１，２・・）を示す。この場合、凹部３１などの絞り成形部の近傍部位は、成形による歪みも大きくなり、板厚減少の程度が著しくなるので、２〜３ｍｍのメッシュに細かくメッシュ割りし、その他の領域は１０〜２０ｍｍ程度のメッシュ割りとする。
【００２２】
次に、図２〜図１９を参照しながら、成形品（例えば、ドアのアウタパネル）を成形する金型の加工面を切削加工機械の切削工具によって加工するＮＣ加工用データの作成方法について説明する。但し、このＮＣ加工用データの作成は、ＮＣ加工用データの作成装置１０のＨＤＤ２１に予め格納した制御プログラムにより実行される。
【００２３】
図１９に示すように、このＮＣ加工用データの作成処理が開始されると、Ｓ１において、ホストコンピュータ１に格納されている自動車の構造データから、成形対象構造（例えば、ドアのアウタパネル）の構造データが読み出されてＲＡＭ１８に格納され、次に、Ｓ２において、図２に示すような、金型曲面形状Ｚマップモデル３０が作成される。但し、この金型曲面形状Ｚマップモデルは、Ｘ，Ｙ方向に所定の小ピッチ（例えば、１ｍｍ）で並べた金型表面上の構成点Ｐmnを規定する３次元座標データＰmn（ｘ，ｙ，ｚ）の集合である。但し、ｍ＝１，２，・・，ｎ＝１，２，・・である。
【００２４】
次に、Ｓ３において、金型曲面形状Ｚマップモデル３０に基づいて、金型を切削加工機械の切削工具により加工する為の基準ＮＣ加工用データ（図８の工具パス曲線３０Ｂの曲線群のデータ）を作成し、ＲＡＭ１８のメモリに格納する。
但し、図４に示すように、修正対象エリア３２を含む成形対象構造の全領域の基準ＮＣ加工用データを作成する。この場合、一般的な工具パス曲線作成処理と同様に、金型曲面形状Ｚマップモデル３０の表面に対して、切削工具（ボールエンドミル）と同径の仮想球３を所定の工具移動経路でもって転がす時の仮想球の中心が描く曲線群（工具パス曲線３０Ｂの曲線群）のデータとして基準ＮＣ加工用データを作成する。
【００２５】
尚、切削加工機械をＮＣ制御する際には、Ｘ，Ｙ方向への送りピッチ（例えば、１００μｍ）毎に切削工具のＸ，Ｙ方向の位置を制御する関係上、基準ＮＣ加工用データにおけるＸ，Ｙ方向の構成点間ピッチは、金型曲面形状Ｚマップモデル３０における構成点間ピッチよりも細かいため、Ｘ，Ｙ方向に関しては金型曲面形状Ｚマップモデル３０から補完演算により、ＮＣ加工用データにおける構成点を演算する。尚、前記のＮＣ制御におけるＺ方向への送りピッチは例えば１〜２μｍである。
【００２６】
次に、Ｓ４において、修正対象エリア３２（図２〜図５参照）を設定する修正対象エリア設定データを入力する。この場合、この修正対象エリア３２の外形線（ＸＹ平面における外形線、又は金型表面における外形線の何れか）を規定する座標データを入力し、ＲＡＭ１８のメモリに格納する。
次に、Ｓ５において、図５に示すように、前記の金型曲面形状Ｚマップモデル３０から修正対象エリア３２の金型曲面形状Ｚマップモデル３０Ａを作成する。この場合、修正対象エリア３２の外部における構成点Ｐmn（ｘ，ｙ，ｚ）のＺ座標値を適当な所定値（例えば、Z0）に設定することにより、修正対象エリア３２の金型Ｚマップモデル３０Ａを作成することができる。次に、Ｓ６において、図３（ｂ）に示すように、修正対象エリア３２を有限要素法の多数の要素に分割する為のノードパッチデータを入力する。この場合、多数のノードＮijの３次元座標Ｎij（ｘ，ｙ，ｚ）のデータと、各パッチＥijを規定する複数のノードのデータを入力設定する。
【００２７】
次に、Ｓ７において、修正対象エリア３２に対して有限要素法による構造解析を行う。この場合、成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想金型を用いて成形加工する成形シミュレーションを作成装置１０により実行する。この有限要素法による構造解析により、各パッチＥijにおける応力Ｅij（σx,σy,σz ）と歪みＥij（εx , εy,εz ）が算出される。
【００２８】
次に、Ｓ８において、修正対象エリア３２の板厚減少データを作成する。この場合、各パッチＥijを囲む複数のノードＮijの座標データＮij（ｘ，ｙ，ｚ）から各パッチＥijの面と直交する方向Ｅij( α，β，γ）が所定の演算式にて演算され、その面と直交する方向の歪みＥij（εn ）が、前記の方向Ｅij( α，β，γ）と前記の歪みＥij（εx,εy,εz ）の値から所定の演算式にて演算され、その面と直交する方向の板厚減少量ΔｔがΔｔ＝εn ×ｔ（但し、ｔは板厚）として求める。こうして、成形品の板厚減少量Δｔをメッシュデータと対応付けて算出する。但し、有限要素法の構造解析プログラムが、前記の歪みＥij（εn ）を演算するルーチンを含む場合には、Ｓ７とＳ８とが１つのステップにおいて実行される。
【００２９】
次に、Ｓ９において、例えば図６に示すような板厚減少Ｚマップモデル３３を作成する。これは、修正対象エリア３２の各パッチＥijにおける板厚減少量Δｔを表したデータである。次に、Ｓ１０において、図７に示すように、板厚減少Ｚマップモデル３３をスムージング処理する。このスムージング処理は、一般的な平滑化演算処理や最小二乗法処理により容易に行うことができる。
【００３０】
次に、Ｓ１１において、図８〜図１１に示すように、前記Ｓ３において予め求めて記憶しておいた基準ＮＣ加工用データを、スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデル３３Ａを加味して修正する。ここで、このＳ１１における演算処理について詳しく説明する。 図８には、修正対象エリア３２の金型曲面形状Ｚマップモデル３０Ａと、ＮＣ加工用データによる工具パス曲線３０Ｂと、スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデル３３Ａとが示されている。
【００３１】
修正対象エリア３２の金型曲面形状Ｚマップモデル３０Ａと、スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデル３３Ａとから、板厚減少Ｚマップモデル３３Ａを、金型曲面形状Ｚマップモデル３０Ａの各位置における面直交方向の削り残し量として用い、図９に示すように、板厚減少を加味した金型曲面形状Ｚマップモデル３４を作成する。板厚減少は鋼板の面に直交する方向向きに発生することから、板厚減少Ｚマップモデル３３Ａの板厚減少量は金型の表面に直交する方向に付加するように設定する。次に、図１０に示すように、この板厚減少量を加味した金型の曲面形状に対応するように、図８に示す基準ＮＣ加工用データによる工具パス曲線３０Ｂの曲線群を、成形型曲面形状の各位置に対応する板厚減少Ｚマップモデル３３Ａの値と同じだけ削り残るよう修正して、図１０、図１１に示す修正後の工具パス曲線３０Ｃの曲線群を表すＮＣ加工用データを作成する。
【００３２】
次に、上記の図９〜図１０に対応するデータ処理について図１２〜図１８を参照して補足説明する。図８に示す板厚減少Ｚマップモデル３３Ａの板厚減少量Δｔを金型の表面に直交する方向に付加するとは、図１２に示すように、修正対象エリア３２の金型曲面形状Ｚマップモデル３０Ａで規定された金型表面上の構成点群を各点における板厚減少量Δｔだけ金型の表面と直交する方向へ且つ金型表面を膨らます方へ移動させることである。
【００３３】
この場合、図１３に示す板厚減少Ｚマップモデル３３Ａを、図１４に示すように、板厚減少領域３５（板厚減少量を見込もうとする領域に相当する）を変えることなく、金型表面に直交するように配置する。次に、図１５に示すように、基準ＮＣ加工用データで規定された工具パス曲線３０Ｂの構成点Ｐ0 ，Ｐ１，Ｐ２，・・・の位置を修正する際には、その板厚減少領域３５において、基準ＮＣ加工用データに基づく工具パス曲線３０Ｂ上に中心を有する切削工具と同径の仮想球３を想定し、その仮想球３が板厚減少を加味した金型曲面形状Ｚマップモデル３４と干渉しない位置まで基準ＮＣ加工用データをＺ方向へ移動させることで基準ＮＣ加工用データを修正した「板厚減少を加味したＮＣ加工用データ」を作成する。
【００３４】
この基準ＮＣ加工用データの修正処理について図１５〜図１８に基づいて説明する。まず、基本的には、板厚減少量を見込もうとする領域において、金型曲面形状Ｚマップモデル３４で表現される全ての位置に、各位置を中心としてその位置に対応する板厚減少量と切削工具の工具半径とを足した値を半径とする仮想球を想定し、その仮想球の集合体に対して基準ＮＣ加工用データで指示される切削工具の工具中心が干渉しない位置まで基準ＮＣ加工用データをＺ方向へ移動させることで、基準ＮＣ加工用データを修正する。
具体的には、図１５に示すように、基準ＮＣ加工用データで規定された工具パス曲線３０Ｂの構成点のうち、板厚減少領域３５内の構成点を構成点Ｐ0 ，Ｐ１，Ｐ２，・・・をとし、切削工具と同径の仮想球３の半径をＲとし、板厚減少量の最大値をmax αとしたとき、最初の構成点Ｐ0 から順々に、構成点Ｐ0 を中心とし半径が（Ｒ＋max α）の仮想球４を想定し、この仮想球４と干渉する金型表面の干渉領域５を算出する。
【００３５】
次に、図１５、図１６に示すように、前記干渉領域５の各点Ｑ1 ，Ｑ２，・・を中心とし、半径が（Ｒ＋Δt1 ），（Ｒ＋Δt2 ），・・の仮想球Ｃ１，Ｃ２，・・・を求める。但し、Δt1，Δt2，・・は各点Ｑ1 ，Ｑ２，・・における板厚減少量である。次に図１７に示すように、それら複数の仮想球Ｃ１，Ｃ２，・・・の軌跡を包絡するＺプラス側包絡線３６を求め、構成点Ｐ0 をＺプラス側包絡線３５までＺ軸プラス方向へ移動させて構成点Ｐ0 ’とする。
【００３６】
その他の構成点Ｐ１，Ｐ２，・・・についても、上記のようなデータ処理を行って、多数の構成点Ｐ0 ，Ｐ１，Ｐ２，・・・の位置を修正して構成点Ｐ0 ’，Ｐ１’，Ｐ２’，・・・とするように、基準ＮＣ加工用データを修正する（図１８参照）。板厚減少を加味して修正後のＮＣ加工用データによる工具パス曲面線３０Ｃは、板厚減少領域３５以外では工具パス曲面線３０Ｂと同じ曲面線となり、板厚減少領域３５内では前記のように修正した構成点Ｐ0 ’，Ｐ１’，Ｐ２’，・・・を結ぶ曲線となる。但し、上記のデータ処理を全部の工具パス曲面線３０Ｃについて行うことは勿論である。
【００３７】
以上説明した金型ＮＣ加工用データの作成方法によれば、スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを、金型曲面形状Ｚマップモデルの各位置における面直交方向の削り残り量として用い、金型曲面形状Ｚマップモデルの各位置に対応する板厚減少Ｚマップモデルの値と同じだけ削り残るように、予め作成した基準ＮＣ加工用データを修正するため、板厚減少Ｚマップモデルに相当する厚さだけ削り残して外側へ膨らんだ金型を製作することが可能となり、その金型を用いて成形することで成形品の品質を高め、表面の仕上がり精度の高い成形品を製作することが可能となる。また、板厚減少Ｚマップモデルをスムージング処理してから金型曲面形状Ｚマップモデルの修正に用いるので、滑らかな金型表面を形状可能な金型ＮＣ加工用データを作成することができる。
【００３８】
特に、板厚減少に対する修正を施す必要のない領域（区域、ゾーン）については、予め作成した基準ＮＣ加工用データをそのまま適用することかでき、板厚減少に対する修正を施す必要のある領域についてのみ、基準ＮＣ加工用データを修正することが可能であるから、データ処理負荷を低減でき、汎用性に優れ、無駄なデータ処理を最小限に抑制することができる。
【００３９】
次に、本願の成形型のＮＣ加工用データの作成装置１０は、図１９の制御プログラムを実現する種々の手段であって図２の制御ユニット１１に含まれる種々の手段を備えており、その種々の手段は、図２０に示すように、また図１９に基づく前述の説明からも明らかなように、少なくとも、板厚減少量算出手段４１と、金型ＮＣ加工用データ作成手段４２と、板厚減少Ｚマップモデル作成手段４３と、スムージング処理手段４４と、ＮＣ加工用データ修正手段４５などを有する。
【００４０】
前記板厚減少量算出手段４１は、成形品の曲面形状に対応する金型の曲面形状の情報（前記のホストコンピュータ１に格納された自動車の構造データ４０）から前記の金型曲面形状Ｚマップモデル３０を作成すると共に、その金型で成形した場合の成形品の板厚減少量を有限要素法によりメッシュデータと対応付けて算出する。前記金型ＮＣ加工用データ作成手段４２は、板厚減少量算出手段４１により作成された金型曲面形状Ｚマップモデル３０から金型を切削加工機械で加工するＮＣ加工用データを作成する。
【００４１】
前記板厚減少Ｚマップモデル作成手段４３は、前記板厚減少量算出手段４１により有限要素法を介して求めた板厚減少量のデータに基づいて前記の板厚減少Ｚマップモデル３３を算出する。前記スムージング処理手段４４は、板厚減少Ｚマップモデル作成手段４３により作成された板厚減少Ｚマップモデル３３を平滑にするスムージング処理を施す。前記ＮＣ加工用データ修正手段４５は、スムージング処理手段４４によりスムージング処理した前記の板厚減少Ｚマップモデル３３Ａを、金型曲面形状Ｚマップモデル３０の各位置における面直交方向の削り残り量として用い、前記成形品を成形する金型を切削加工する為に前記金型ＮＣ加工用データ作成手段４２により予め作成した基準ＮＣ加工用データを板厚減少Ｚマップモデル３３Ａに基づいて演算し修正する。
このとき、板厚減少Ｚマップモデル３３Ａで板厚減少量を見込もうとする領域において、金型曲面形状Ｚマップモデル３０で表現される全ての位置に、各位置を中心としてその位置に対応する板厚減少量と切削工具の工具半径とを足した値を半径とする仮想球を想定し、その仮想球の集合体に対して基準ＮＣ加工用データで指示される切削工具の工具中心が干渉しない位置まで基準ＮＣ加工用データをＺ方向へ移動させることで基準ＮＣ加工用データを修正する。
【００４２】
本願は、成形型のＮＣ加工用データの作成プログラムを含むものであり、この作成プログラムは、少なくとも、成形品の曲面形状に対応する金型の曲面形状の情報から前記の金型曲面形状Ｚマップモデル３０を算出すると共に、その金型で成形した場合の成形品の板厚減少量を有限要素法によりメッシュデータと対応付けて算出する板厚減少量算出ルーチン（図１９のＳ１〜Ｓ８）と、前記有限要素法を介して求めた板厚減少量のデータに基づいて前記の板厚減少Ｚマップモデル３３を算出する板厚減少Ｚマップモデル作成ルーチン（図１９のＳ９）と、前記板厚減少Ｚマップモデル３３を平滑にするスムージング処理を施すスムージング処理ルーチン（図１９のＳ１０）と、前記スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデル３３Ａを、金型曲面形状Ｚマップモデル３０の各位置における面直交方向の削り残り量として用い、成形品を成形する金型を切削加工する為に予め作成した基準ＮＣ加工用データを、金型曲面形状の各位置に対応する板厚減少Ｚマップモデル３３Ａの値と同じだけ削り残るよう演算し修正するＮＣ加工用データ修正ルーチン（図１９のＳ１１）とを有するものである。
【００４３】
本願は、成形型のＮＣ加工用データ作成プログラムをコンピュータで読み取り可能に記録したＦＤ２（記録媒体に相当する）を含むものであり、この成形型のＮＣ加工用データ作成プログラム自体は、前記段落〔００４２〕に記載した複数のルーチンを含むものである。この成形型のＮＣ加工用データ作成プログラムは、ハードディスク装置２１からＦＤ２に複写されてコンピュータで読み取り可能に記録されている。このＦＤ２が、請求項５の記録媒体に相当する。
【００４４】
但し、本願の成形型のＮＣ加工用データ作成プログラムをコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体としては、前記のＦＤ２（フレキシブルディスク）に限らず、それ以外の種々の記録媒体（ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカードなど）を適用可能であるが、その記録媒体には、前記の成形型のＮＣ加工用データ作成プログラムをコンピュータで読み取り可能に記録されているものとする。
【００４５】
尚、本願発明は、自動車のドアのアウタパネルを成形する成形型の作成以外に、ボンネット、ムーフ、トランクリッンド、フロントやリヤのフェンダー類などの種々のパネル材の成形型の作成にも適用可能であり、自動車以外の製品や装置における、薄金属板のパネル材の成形型の作成の為のＮＣ加工用データの作成にも適用可能である。また、前記実施の形態は一例に過ぎず、実施形態の各部に種々の変更を付加した形態で実施可能であることは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１の発明（作成方法）によれば、成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に成形型の曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けたプレス成形品の板厚減少量を算出し、この有限要素法で求めた板厚減少量のメッシュデータに基づいて、対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データからなる板厚減少Ｚマップモデルを算出し、この板厚減少Ｚマップモデルをスムージング処理し、このスムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において成形型表面と直交方向の削り残り量として板厚減少量を加算し、前記成形型の切削加工の為に予め作成した工具パスの基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正するため、成形による板厚減少による隙間が生じないように板厚減少分を削り残して外側へ膨らませた成形型を切削する為のＮＣ加工用データを作成することができる。また、成形品に対応する仮想成形型を用いて成形する成形シミュレーションで得た成形品の板厚減少量を有限要素法によりメッシュデータと対応付けて算出するため、プレス成形品のパッチ（要素）毎の板厚減少量を算出することができる。
【００４７】
こうして、板厚減少の修正を施したＮＣ加工用データを用いて製作した成形型により成形する場合には、金属板をプレス成形する際の板厚減少を加味して金型を製作することが可能となり、板厚減少分に起因する隙間が成形型とワークとの間に発生しないため、成形性が向上し、プレス成形品の品質も向上する。
特に、本発明では、板厚減少に対する修正を施す必要のない領域（区域、ゾーン）については、予め作成した基準ＮＣ加工用データをそのまま適用することかできるから、板厚減少に対する修正を施す必要のある領域についてのみ、基準ＮＣ加工用データを修正することが可能であるから、汎用性に優れ、無駄なデータ処理負荷を最小限に抑制することができる。
【００４８】
請求項２の発明（作成方法）によれば、基準ＮＣ加工用データを修正する際、前記成形型曲面形状Ｚマップモデルのうちの対象エリア対応部分における全ての構成点に、各構成点を中心としてその構成点に対応する板厚減少量と切削工具の工具半径とを足した値を半径とする仮想球を想定し、その仮想球の集合体に対して基準ＮＣ加工用データで指示される切削工具の工具中心が干渉しない位置まで基準ＮＣ加工用データの工具パス曲線の各構成点をＺ方向へ移動させることで板厚減少領域の基準ＮＣ加工用データを修正するため、成形型切削の際に板厚減少Ｚマップモデルに基づいて板厚減少分を削り残すことができ、板厚減少分を加味した成形型を切削可能となる。
【００４９】
【００５０】
請求項３の発明（作成装置）によれば、請求項１の発明とほぼ同様の効果が得られる。
請求項４の発明（作成プログラム）によれば、請求項１の発明とほぼ同様の効果が得られる。請求項５の発明（記録媒体）によれば請求項１の発明とほぼ同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の実施形態に係る成形型ＮＣ加工用データ作成装置のブロック図である。
【図２】成形用金型の曲面形状Ｚマップモデルの説明図である。
【図３】（ａ）は修正対象エリアの平面図、（ｂ）は修正対象エリアの有限要素のメョシュ割りを示す説明図である。
【図４】金型曲面形状Ｚマップモデルの説明図である。
【図５】修正対象エリアの金型曲面形状Ｚマップモデルの説明図である。
【図６】板厚減少Ｚマップモデルの説明図である。
【図７】スムージング処理後の板厚減少Ｚマップモデルの説明図である。
【図８】修正対象エリアの金型曲面形状Ｚマップモデルと工具パス曲線とスムージング処理後の板厚減少Ｚマップモデルの説明図である。
【図９】板厚減少Ｚマップモデルを加味した修正対象エリアの金型曲面形状Ｚマップモデルの説明図である。
【図１０】図９相当図と修正工具パス曲線とを示す説明図である。
【図１１】修正した金型ＮＣ加工用データに相当する修正工具パス曲線を示す図である。
【図１２】金型表面の構成点を板厚減少分だけ面直交方向へ移動させる状態を説明する説明図である。
【図１３】金型部分と板厚減少Ｚマップモデルを説明する図である。
【図１４】金型部分に板厚減少Ｚマップモデルを面直交方向に付加する状態を説明する図である。
【図１５】板厚減少を加味した金型部分と工具パス曲線と仮想球と干渉領域を説明する図である。
【図１６】干渉領域の複数の点を中心として描いた仮想球の説明図である。
【図１７】図１６のａ部の拡大図である。
【図１８】板厚減少を加味した金型部分と修正した工具パス曲線を示す図である。
【図１９】成形型ＮＣ加工用データ作成方法を示すフローチャートである。
【図２０】成形型ＮＣ加工用データ作成装置の諸手段を説明するブロック図である。
【符号の説明】
２ ＦＤ
３ 仮想球
１０ 成形型ＮＣ加工用データ作成装置
１１ 制御ユニット
２１ ハードディスク装置
２２ ＦＤＤ
３０ 金型曲面形状Ｚマップモデル
３０Ａ 修正対象エリアの金型曲面形状Ｚマップモデル
３３ 板厚減少Ｚマップモデル
３３Ａ スムージング処理後の板厚減少Ｚマップモデル
３０Ｂ 基準ＮＣ加工用データに対応する工具パス曲線
３０Ｃ 板厚減少を加味して修正後のＮＣ加工用データに対応する修正工具パス曲 線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for creating data for NC machining of a mold, a creation device thereof, a creation program thereof, and a recording medium thereof, and in particular, the quality of a molded product resulting from a reduction in sheet thickness of a portion to be drawn during molding. It relates to technology that eliminates the decline.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, when manufacturing a mold for press-molding an outer panel of an automobile door, the structural data of the outer panel of the target door is extracted from the structural data of the automobile (structure data created by CAD), and the data Based on the above, a Z map model of the curved surface shape of the mold is created, and the center trajectory of the cutting tool is determined based on the radius of the cutting tool for cutting the mold by the cutting machine and the above-described curved surface shape Z map model of the mold. A tool path curve passing through a predetermined tool movement path is calculated, and NC machining data for cutting a die is created from the tool path curve.
[0003]
For reference, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-256536 discloses that when the island-shaped protrusions of the workpiece are formed by cutting, the diameter is as large as possible based on the two-dimensional contour lines of the plurality of islands. There is described a technique for determining a tool diameter, a machining order with as little work order as possible, and a tool shortest movement path in each machining order.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
For example, when the outer panel of an automobile door is press-molded by the mold manufactured as described above, the distortion amount of the metal plate is large in a portion with a large degree of drawing such as a peripheral portion of a recess at a door handle. It is known that the plate thickness is reduced by about 70 to 90 μm at maximum because it increases.
In such a portion where the plate thickness decreases, a minute gap corresponding to the plate thickness reduction as described above is generated between the mold and the metal plate material, so that the curved surface finish accuracy of the portion is lowered and the molding quality is reduced. As a result, the smoothness of the surface of the automobile door after assembling cannot be ensured, and depending on the direction of light that illuminates the outer surface of the door, there is a problem that minute irregularities on the surface become conspicuous.
[0005]
Conventionally, when manufacturing a metal mold for press-molding a thin metal plate such as an automobile body or a door panel, the metal mold has not been manufactured in consideration of the reduction of the plate thickness as described above. It is a fact. No technology has been proposed to solve the above problems.
An object of the present invention is to make it possible to manufacture a mold in which a minute gap due to a reduction in the plate thickness as described above does not occur between a metal plate material and a mold. It is to provide a processing data creation method, the creation device, the creation program, and a recording medium recording the creation program.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Claim 1Metal plate pressIn the method of creating data for NC processing in which a processing surface of a mold for forming a molded product is processed by a cutting tool of a cutting machine,pressWhile calculating the curved surface shape Z map model composed of the three-dimensional coordinate data of the molding die from the curved surface shape information of the molding die corresponding to the curved surface shape of the molded product,A target area including a thickness reduction region of the press-formed product is set in the curved shape Z-map model, and a press simulation is performed using a virtual forming die having the same curved shape as the press-formed product. The virtual press-molded product is subjected to structural analysis by the finite element method to calculate the thickness reduction amount of the virtual press-molded product associated with the mesh data,Thickness reduction calculated by this finite element methodDeBased onConsists of three-dimensional coordinate data representing the thickness reduction amount of the target areaA plate thickness reduction Z map model is calculated, and a smoothing process is performed to smooth the plate thickness reduction Z map model.In order to add to the molding area curved surface shape Z map model of the target area, the plate thickness is reduced as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the molding surface at each of the three-dimensional coordinate points of the molding surface curved surface shape Z map model of the target area Add the amountThe tool path reference NC machining data created in advance for cutting the mold is calculated and corrected based on the mold curved surface shape Z map model with the thickness reduction added.It is said.
[0007]
When creating NC machining data for molds, first of allpressWhile calculating the curved surface shape Z map model composed of the three-dimensional coordinate data of the molding die from the curved surface shape information of the molding die corresponding to the curved surface shape of the molded product,A target area including a thickness reduction region of the press-formed product is set in the curved shape Z-map model, and a press simulation is performed using a virtual forming die having the same curved shape as the press-formed product. Analyzing the structure of the virtual press-formed product by the finite element method and calculating the thickness reduction amount of the press-formed product associated with the mesh datacalculate. Next, the thickness reduction amount obtained by this finite element methodDeBased on3D coordinate data representing the thickness reduction amount of the target areaA plate thickness reduction Z map model is calculated, and a smoothing process for smoothing the plate thickness reduction Z map model is performed. Next, the smoothed plate thickness reduction Z map modelIn order to add to the molding area curved surface shape Z map model of the target area, the plate thickness is reduced as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the molding surface at each of the three-dimensional coordinate points of the molding surface curved surface shape Z map model of the target area Add the amountThe reference NC machining data of the tool path created in advance for cutting the mold is calculated and corrected based on the mold curved surface shape Z map model to which the thickness reduction amount is added.
[0008]
The method of creating data for NC machining of a mold according to claim 2 is the invention of claim 1, wherein when the reference NC machining data is corrected,Of the target areaMold surface curved surface shape Z map modelofAll ofComposition pointIn addition,Each component pointAround thatComposition pointAssuming a virtual sphere whose radius is a value obtained by adding the thickness reduction amount corresponding to the tool radius and the tool radius of the cutting tool, the tool of the cutting tool indicated by the reference NC machining data for the set of virtual spheres Data for standard NC machining to a position where the center does not interfereEach component point of the tool path curveIt is characterized by correcting the data for standard NC machining in the thickness reduction area by moving in the Z direction.is doing.
[0009]
The reference NC machining data can be applied to an area where the reference NC machining data does not need to be corrected because the thickness reduction is small. Area where plate thickness reduction is not negligible and zone where reduction in plate thickness is expected with plate thickness reduction Z map modelIn other words, in the target area,All of the shapes represented by the Z-map modelComposition pointIn addition,Each component pointAround thatComposition pointAssuming a virtual sphere whose radius is a value obtained by adding the thickness reduction amount corresponding to the tool radius and the tool radius of the cutting tool, the tool of the cutting tool indicated by the reference NC machining data for the set of virtual spheres Data for standard NC machining to a position where the center does not interfereEach component point of the tool path curveThe data for NC processing in the plate thickness reduction area is corrected by moving the Z in the Z direction. Therefore, the NC processing data can be created by correcting the plate thickness reduction, and the plate thickness reduction can be formed. Reflecting the curved shape of the mold, it is possible to manufacture a mold that swells outward by the thickness reduction.
[0010]
[0011]
[0012]
Claim3The data processing device for NC machining of molds isMetal plate pressIn an NC machining data creation device for a molding die for creating NC machining data for machining a machining surface of a molding die for molding a molded product with a cutting tool of a cutting machine,pressWhile calculating the curved surface shape Z map model composed of the three-dimensional coordinate data of the molding die from the curved surface shape information of the molding die corresponding to the curved surface shape of the molded product,A target area including the thickness reduction area of the press-formed product is set in the curved shape Z-map model, and a press simulation is performed using a virtual mold having the same curved shape as the curved shape of the press-formed product. Then, the virtual press-formed product is structurally analyzed by the finite element method, and the thickness reduction amount of the virtual press-formed product associated with the mesh data is calculated.Plate thickness reduction amount calculation means and plate thickness reduction amount obtained by the finite element methodDeBased onConsists of three-dimensional coordinate data representing the thickness reduction amount of the target areaPlate thickness reduction Z map model creating means for calculating a plate thickness reduction Z map model, smoothing processing means for performing smoothing processing for smoothing the plate thickness reduction Z map model, and the smoothing processingOf the target areaThickness reduction Z map modelIn order to add to the mold curved surface shape Z map model, the thickness reduction amount is added as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the mold surface at each of the three-dimensional coordinate points of the mold curved surface shape Z map model of this target area. And saidNC machining data correction means for calculating and correcting the reference NC machining data of the tool path created in advance for cutting the mold based on the molding die curved surface shape Z map model to which the thickness reduction amount is added. With the featuresis doing.
[0013]
Since the operation of this NC machining data creation device is substantially the same as that of claim 1, it will be briefly described. The thickness reduction amount calculation means ispressWhile calculating the curved surface shape Z map model composed of the three-dimensional coordinate data of the molding die from the curved surface shape information of the molding die corresponding to the curved surface shape of the molded product,A target area including the thickness reduction area of the press-formed product is set in the curved shape Z-map model, and a press simulation is performed using a virtual mold having the same curved shape as the curved shape of the press-formed product. Then, the virtual press-formed product is structurally analyzed by the finite element method and associated with the mesh data to reduce the thickness reduction of the press-formed product.calculate. The thickness reduction Z map model creation means is configured to calculate the thickness reduction amount obtained above.DeBased onConsists of three-dimensional coordinate data representing the thickness reduction amount of the target areaA plate thickness reduction Z map model is calculated. The smoothing processing means performs a smoothing process for smoothing the thickness reduction Z map model. NC machining data correction means is a smoothed plate thickness reduction Z map model.In order to add to the molding area curved surface shape Z map model of the target area, the plate thickness is reduced as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the molding surface at each of the three-dimensional coordinate points of the molding surface curved surface shape Z map model of the target area Add the amountThe reference NC machining data created in advance for cutting of the mold is calculated and corrected based on the mold curved surface shape Z map model to which the thickness reduction amount is added.
[0014]
Claim4The NC creation data creation program forMetal plate pressIn the NC machining data creation program for a molding die that causes a computer to create NC machining data for machining a machining surface of a molding die for molding a molded product with a cutting tool of a cutting machine.pressWhile calculating the curved surface shape Z map model composed of the three-dimensional coordinate data of the molding die from the curved surface shape information of the molding die corresponding to the curved surface shape of the molded product,A target area including the thickness reduction area of the press-formed product is set in the curved shape Z-map model, and a press simulation is performed using a virtual mold having the same curved shape as the curved shape of the press-formed product. Then, the virtual press-formed product is structurally analyzed by the finite element method, and the thickness reduction amount of the virtual press-formed product associated with the mesh data is calculated.Plate thickness reduction amount calculation routine and plate thickness reduction amount obtained by the finite element methodDeBased onConsists of three-dimensional coordinate data representing the thickness reduction amount of the target areaA plate thickness reduction Z map model creation routine for calculating a plate thickness reduction Z map model, a smoothing processing routine for performing a smoothing process for smoothing the plate thickness reduction Z map model, and a plate thickness reduction Z map model subjected to the smoothing processing.In order to add to the molding area curved surface shape Z map model of the target area, the plate thickness is reduced as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the molding surface at each of the three-dimensional coordinate points of the molding surface curved surface shape Z map model of the target area And adding the amountNC machining data correction routine that calculates and corrects the reference NC machining data of the tool path created in advance for cutting the mold based on the molding die curved surface shape Z map model to which the thickness reduction amount is added. With the featuresis doing.
[0015]
The operation of the NC machining data creation program for the mold is substantially the same as that of the first aspect, and will be described briefly. By the thickness reduction calculation routine,pressWhile calculating the curved surface shape Z map model composed of the three-dimensional coordinate data of the molding die from the curved surface shape information of the molding die corresponding to the curved surface shape of the molded product,A target area including the thickness reduction area of the press-formed product is set in the curved shape Z-map model, and a press simulation is performed using a virtual mold having the same curved shape as the curved shape of the press-formed product. The virtual press-formed product is structurally analyzed by the finite element method, and the thickness reduction amount of the press-formed product is calculated by associating with the mesh data.To do. Next, in the plate thickness reduction Z map model creation routine, the calculated plate thickness reduction amountDeBased onConsists of three-dimensional coordinate data representing the thickness reduction amount of the target areaA plate thickness reduction Z map model is calculated. Next, in the smoothing processing routine, a smoothing process for smoothing the sheet thickness reduction Z map model is performed, and in the next NC processing data correction routine, the smoothed processing sheet thickness reduction Z map model is applied.In order to add to the molding area curved surface shape Z map model of the target area, the plate thickness is reduced as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the molding surface at each of the three-dimensional coordinate points of the molding surface curved surface shape Z map model of the target area Add the amountThe tool path reference NC machining data prepared in advance for cutting of the mold is calculated and corrected based on the mold curved surface shape Z map model to which the thickness reduction amount is added.
[0016]
Claim5Recording mediaClaim 4This is a data recording program for NC machining of a molding die recorded so as to be readable by a computer. Since the operation of this recording medium is substantially the same as that of the sixth aspect, description thereof is omitted.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a method of creating NC machining data for a mold according to the present invention, a creation apparatus, a creation program thereof, and a recording medium recorded with the creation program will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an NC processing data creation device 10 for a mold for press forming a thin metal plate. The hardware of the NC processing data creation device 10 is basically the same as that of a general computer. The NC machining data creation device 10 includes a control unit 11, a keyboard 12, a mouse 13, a display 14, a color printer 15, and the like, and is connected to an external host computer 1.
[0018]
The control unit 11 transmits / receives data to / from the CPU 16, ROM 17, RAM 18, input / output interface 20 connected to the bus 19, hard disk device 21, FDD 22 that drives FD 2 (flexible disk), and host computer 1. Communication interface 23 (I / F) for performing, display controller 24 (D / C) for display 14, driver 25 for color printer 15etcIs equipped.
[0019]
The host computer 1 stores the structure data of the entire automobile created by CAD. The control unit 11 can read out structural data of a desired part of the automobile from the host computer 1. The hard disk device 21 of the control unit 11 stores various control programs including an OS and NC machining data creation control described below. The ROM 17 of the control unit 11 stores a boot program for starting up the computer, and the RAM 18 is provided with various work memories. One FD2 stores NC machining data created by NC machining data creation control, which will be described later, and another FD2 stores various data created by NC machining data creation control. Another one FD 2 stores a control program for NC machining data creation control specific to the present application read from the hard disk device 21.
[0020]
FIG. 2 shows a curved surface shape Z map model 30 of the outer panel molding die created from the structural data relating to the outer panel of the left rear door of the automobile read from the host computer 1. A recess 31 is formed in the handle portion of the outer panel. However, a reduction in the thickness of the steel plate as a material (about 70 to 90 μm at the maximum) occurs around the recess 31 during forming, and this corresponds to a mold (corresponding to a mold). ) And the steel plate, a formability is liable to deteriorate and it is very difficult to improve the forming quality.
[0021]
Therefore, for example, the correction target area 32 for correcting the plate thickness reduction is set as an area including the drawing forming portion such as the recess 31 and the periphery thereof. In this case, the correction target area 32 is set by inputting and setting point group data (XY two-dimensional data or XYZ three-dimensional data) defining the outline of the correction target area 32.
FIG. 3A shows a region in which the correction target area 32 is viewed in plan view. FIG. 3B shows mesh division (a plurality of nodes Nij and a plurality of patches Eij) for structural analysis of the correction target area 32 by the finite element method (where i = 1, 2,..., J = 1, 2).・ ・） In this case, the portion near the drawing portion such as the concave portion 31 also has a large distortion due to molding, and the degree of reduction of the plate thickness becomes remarkable. Therefore, the mesh is finely divided into 2-3 mm mesh, and other regions are 10-20 mm. The mesh is divided to the extent.
[0022]
Next, with reference to FIGS. 2 to 19, a description will be given of a method of creating NC processing data for processing a processing surface of a mold for forming a molded product (for example, an outer panel of a door) with a cutting tool of a cutting machine. . However, the creation of the NC machining data is executed by a control program stored in advance in the HDD 21 of the NC machining data creation device 10.
[0023]
As shown in FIG. 19, when the NC machining data creation process is started, the structure of the molding object structure (for example, the outer panel of the door) is determined from the automobile structure data stored in the host computer 1 in S1. Data is read out and stored in the RAM 18, and then in S2, a die curved surface shape Z map model 30 as shown in FIG. 2 is created. However, this mold curved surface shape Z map model is a three-dimensional coordinate data Pmn (x, y, x, y) that defines the component points Pmn on the mold surface arranged at a predetermined small pitch (for example, 1 mm) in the X and Y directions. z). However, m = 1, 2,..., N = 1, 2,.
[0024]
Next, in S3, based on the die curved surface shape Z map model 30, the data for reference NC machining (curve group data of the tool path curve 30B in FIG. 8) for machining the die with the cutting tool of the cutting machine. ) And stored in the memory of the RAM 18.
However, as shown in FIG. 4, reference NC machining data for the entire region of the forming target structure including the correction target area 32 is created. In this case, the virtual sphere 3 having the same diameter as the cutting tool (ball end mill) is formed on the surface of the die curved surface shape Z map model 30 with a predetermined tool movement path, as in the general tool path curve creation process. Reference NC machining data is created as data of a curve group (curve group of the tool path curve 30B) drawn by the center of the virtual sphere when rolling.
[0025]
In NC control of the cutting machine, the X in the reference NC machining data is used because the position of the cutting tool in the X and Y directions is controlled for each feed pitch in the X and Y directions (for example, 100 μm). The pitch between the component points in the Y and Y directions is finer than the pitch between the component points in the mold curved surface shape Z map model 30. Therefore, the X and Y directions are used for NC machining by complementary calculation from the mold curved surface shape Z map model 30. Compute the constituent points in the data. The feed pitch in the Z direction in the NC control is, for example, 1 to 2 μm.
[0026]
Next, in S4, correction target area setting data for setting the correction target area 32 (see FIGS. 2 to 5) is input. In this case, coordinate data defining the outline of the correction target area 32 (either the outline on the XY plane or the outline on the mold surface) is input and stored in the memory of the RAM 18.
Next, in S5, as shown in FIG. 5, a mold curved surface shape Z map model 30A of the correction target area 32 is created from the mold curved surface shape Z map model 30 described above. In this case, the mold Z map model of the correction target area 32 is set by setting the Z coordinate value of the component point Pmn (x, y, z) outside the correction target area 32 to an appropriate predetermined value (for example, Z0). 30A can be created. Next, in S6, as shown in FIG. 3B, node patch data for dividing the correction target area 32 into a large number of elements of the finite element method is input. In this case, data of three-dimensional coordinates Nij (x, y, z) of a large number of nodes Nij and data of a plurality of nodes defining each patch Eij are input and set.
[0027]
Next, in S7, a structural analysis is performed on the correction target area 32 by the finite element method. In this case, the creation apparatus 10 executes a molding simulation that performs molding using a virtual mold having the same curved surface shape as the curved surface shape of the molded product. By structural analysis by this finite element method, stress Eij (σ in each patch Eij (σx,σy,σz) And strain Eij (εx,εy,εz) Is calculated.
[0028]
Next, in S8, plate thickness reduction data of the correction target area 32 is created. In this case, a direction Eij (α, β, γ) orthogonal to the surface of each patch Eij is calculated from the coordinate data Nij (x, y, z) of a plurality of nodes Nij surrounding each patch Eij by a predetermined arithmetic expression. , Distortion Eij (εn) Is the direction Eij (α, β, γ) and the strain Eij (εx,εy,εz) Is calculated by a predetermined calculation formula, and the thickness reduction amount Δt in the direction orthogonal to the surface is Δt = εnXt (where t is the plate thickness). In this way, the thickness reduction amount Δt of the molded product is calculated in association with the mesh data. However, the structural analysis program of the finite element method is not limited to the strain Eij (εn), S7 and S8 are executed in one step.
[0029]
Next, in S9, for example, a plate thickness reduction Z map model 33 as shown in FIG. 6 is created. This is data representing the thickness reduction amount Δt in each patch Eij in the correction target area 32. Next, in S10, as shown in FIG. 7, the thickness reduction Z map model 33 is smoothed. This smoothing processing can be easily performed by general smoothing calculation processing or least square method processing.
[0030]
Next, in S11, as shown in FIGS. 8 to 11, the reference NC machining data obtained and stored in advance in S3 is corrected in consideration of the smoothed thickness reduction Z map model 33A. . Here, the arithmetic processing in S11 will be described in detail. FIG. 8 shows a die curved surface shape Z map model 30A of the correction target area 32, a tool path curve 30B based on NC machining data, and a smoothed plate thickness reduction Z map model 33A.
[0031]
From the mold curved surface shape Z map model 30A of the correction target area 32 and the smoothed plate thickness reduction Z map model 33A, the plate thickness reduction Z map model 33A is converted into a surface at each position of the mold curved surface shape Z map model 30A. As shown in FIG. 9, a die curved surface shape Z map model 34 that takes into account the reduction in sheet thickness is created as the amount of uncut material in the orthogonal direction. Since the plate thickness reduction occurs in the direction perpendicular to the surface of the steel plate, the plate thickness reduction amount of the plate thickness reduction Z map model 33A is set to be added in the direction orthogonal to the surface of the mold. Next, as shown in FIG. 10, the curve group of the tool path curve 30B based on the data for the reference NC machining shown in FIG. NC machining data representing a group of curves of the corrected tool path curve 30C shown in FIGS. 10 and 11, modified so as to remain as much as the value of the plate thickness reduction Z map model 33A corresponding to each position of the curved surface shape. Create
[0032]
Next, the data processing corresponding to the above FIGS. 9 to 10 will be supplementarily described with reference to FIGS. Adding the plate thickness reduction amount Δt of the plate thickness reduction Z map model 33A shown in FIG. 8 in the direction orthogonal to the surface of the mold means that the curved surface shape Z map model of the correction target area 32 is shown in FIG. The group of constituent points on the mold surface defined by 30A is moved in the direction perpendicular to the mold surface by the thickness reduction amount Δt at each point and in the direction of expanding the mold surface.
[0033]
In this case, the plate thickness reduction Z map model 33A shown in FIG. 13 can be used without changing the plate thickness reduction region 35 (corresponding to the region where the plate thickness reduction amount is expected) as shown in FIG. Arrange so as to be orthogonal to the surface. Next, as shown in FIG. 15, when correcting the positions of the constituent points P0, P1, P2,... Of the tool path curve 30B defined by the reference NC machining data, the thickness reduction region 35 thereof is corrected. , Assuming a virtual sphere 3 having the same diameter as the cutting tool centered on the tool path curve 30B based on the reference NC machining data, the virtual sphere 3 is a die curved surface shape Z map model 34 in which a reduction in plate thickness is added. By moving the reference NC machining data in the Z direction to a position where it does not interfere with the reference NC machining data, the “NC machining data taking into account the reduction in plate thickness” is created.
[0034]
The correction processing of the reference NC machining data will be described with reference to FIGS. First, basically, in the region where the thickness reduction amount is to be expected, the plate thickness reduction amount corresponding to the position centered on each position at all positions expressed by the mold curved surface shape Z map model 34. Assuming a virtual sphere whose radius is the value obtained by adding the tool radius of the cutting tool and the reference to the position where the tool center of the cutting tool indicated by the reference NC machining data does not interfere with the set of virtual spheres The reference NC machining data is corrected by moving the NC machining data in the Z direction.
Specifically, as shown in FIG. 15, among the constituent points of the tool path curve 30B defined by the reference NC machining data, the constituent points in the thickness reduction region 35 are the constituent points P0, P1, P2,.・ ・, Where R is the radius of the phantom sphere 3 with the same diameter as the cutting tool, and max α is the maximum thickness reduction amount, starting from the first component point P0 and centering around the component point P0. A virtual sphere 4 having a radius (R + max α) is assumed, and an interference area 5 on the mold surface that interferes with the virtual sphere 4 is calculated.
[0035]
Next, as shown in FIGS. 15 and 16, the phantom spheres C1, C2,... Having radii (R + Δt1), (R + Δt2),. Ask for ... However, .DELTA.t1, .DELTA.t2,... Is the thickness reduction amount at each point Q1, Q2,. Next, as shown in FIG. 17, a Z plus side envelope 36 enveloping the trajectories of the plurality of phantom spheres C1, C2,... Is obtained, and the constituent point P0 is Z axis plus direction to the Z plus side envelope 35. To the component point P0 '.
[0036]
The other constituent points P1, P2,... Are also subjected to the data processing as described above to correct the positions of a large number of constituent points P0, P1, P2,. , P2 ′,..., Modify the reference NC machining data (see FIG. 18). The tool path curved surface line 30C based on the NC machining data after correction in consideration of the plate thickness reduction is the same curved line as the tool path curved surface line 30B except for the plate thickness reducing region 35, and in the plate thickness reducing region 35 as described above. Is a curve connecting the corrected points P0 ', P1', P2 ',. However, it goes without saying that the above data processing is performed for all tool path curved surface lines 30C.
[0037]
According to the mold NC machining data creation method described above, the smoothed sheet thickness reduction Z map model is used as the remaining amount of cutting in the plane orthogonal direction at each position of the mold curved surface shape Z map model. The thickness corresponding to the plate thickness reduction Z map model is modified in order to correct the previously created reference NC machining data so as to leave the same amount as the value of the plate thickness reduction Z map model corresponding to each position of the curved surface shape Z map model. It is possible to produce a mold that is left uncut and bulges outward, and by using the mold, it is possible to improve the quality of the molded product and to produce a molded product with high surface finish accuracy. It becomes. In addition, since the plate thickness reduction Z map model is used for the correction of the die curved surface shape Z map model after the smoothing process, the data for die NC processing capable of forming a smooth die surface can be created.
[0038]
In particular, for areas (zones) that do not need to be corrected for plate thickness reduction, the previously created reference NC machining data can be applied as is, and only for areas that need to be corrected for plate thickness reduction. Since the reference NC machining data can be corrected, the data processing load can be reduced, the versatility is excellent, and unnecessary data processing can be minimized.
[0039]
Next, the NC machining data creation device 10 of the mold of the present application is provided with various means for realizing the control program of FIG. 19 and included in the control unit 11 of FIG. As shown in FIG. 20 and as apparent from the above description based on FIG. 19, the various means are at least a plate thickness reduction amount calculating unit 41, a die NC machining data creating unit 42, a plate, Thickness reduction Z map model creation means 43, smoothing processing means 44, NC machining data correction means 45, and the like are included.
[0040]
The plate thickness reduction amount calculation means 41 calculates the mold curved surface shape Z map from the information on the curved surface shape of the mold corresponding to the curved surface shape of the molded product (the automobile structure data 40 stored in the host computer 1). The model 30 is created, and the thickness reduction amount of the molded product when molded with the mold is calculated in association with the mesh data by the finite element method. The mold NC machining data creation means 42 creates NC machining data for machining a mold with a cutting machine from the mold curved surface shape Z map model 30 created by the plate thickness reduction amount calculation means 41.
[0041]
The plate thickness reduction Z map model creation unit 43 calculates the plate thickness reduction Z map model 33 based on the plate thickness reduction amount data obtained by the plate thickness reduction amount calculation unit 41 through the finite element method. . The smoothing processing means 44 performs a smoothing process for smoothing the thickness reduction Z map model 33 created by the thickness reduction Z map model creation means 43. The NC processing data correction means 45 uses the plate thickness reduction Z map model 33A smoothed by the smoothing processing means 44 as the remaining amount of cutting in the plane orthogonal direction at each position of the mold curved surface shape Z map model 30. In order to cut the mold for molding the molded product, the reference NC machining data created in advance by the mold NC machining data creation means 42 is calculated and corrected based on the plate thickness reduction Z map model 33A.
At this time, in the region where the plate thickness reduction amount is expected in the plate thickness reduction Z map model 33A, all the positions expressed by the mold curved surface shape Z map model 30 correspond to the positions with the respective positions as the centers. Assuming a virtual sphere whose radius is the sum of the plate thickness reduction amount and the tool radius of the cutting tool, the tool center of the cutting tool indicated by the reference NC machining data interferes with the virtual sphere assembly. The reference NC machining data is corrected by moving the reference NC machining data in the Z direction to the position where it is not.
[0042]
The present application includes a program for creating NC machining data for a mold, and the creation program includes at least the above-described mold curved surface shape Z map from information on the curved surface shape of the mold corresponding to the curved surface shape of the molded product. A thickness reduction amount calculation routine (S1 to S8 in FIG. 19) for calculating the model 30 and calculating the thickness reduction amount of the molded product when the mold 30 is molded in association with mesh data by the finite element method; A plate thickness reduction Z map model creation routine (S9 in FIG. 19) for calculating the plate thickness reduction Z map model 33 based on the plate thickness reduction amount data obtained through the finite element method, and the plate thickness A smoothing process routine (S10 in FIG. 19) for performing a smoothing process for smoothing the reduced Z map model 33, and a sheet thickness reduced Z map model 33A subjected to the smoothing process, The reference NC machining data created in advance for cutting the mold for molding the molded product is used as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the plane at each position of the curved surface shape Z map model 30. And an NC machining data correction routine (S11 in FIG. 19) for calculating and correcting so as to leave the same amount as the value of the plate thickness reduction Z map model 33A corresponding to.
[0043]
The present application includes FD2 (corresponding to a recording medium) in which a NC machining data creation program for a mold is recorded so as to be readable by a computer. A plurality of routines described in [0042]. This NC machining data creation program for the mold is copied from the hard disk device 21 to the FD 2 and recorded so as to be readable by a computer. This FD2 isClaim 5It corresponds to a recording medium.
[0044]
However, the recording medium on which the NC machining data creation program for the mold of the present application is recorded so as to be readable by a computer is not limited to the FD2 (flexible disk), but various other recording media (MO, CD-ROM) It is assumed that the NC machining data creation program for the mold is recorded on the recording medium so as to be readable by a computer.
[0045]
The invention of the present application can be applied to the creation of molds for various panel materials such as bonnet, move, tranclin, front and rear fenders, in addition to the creation of molds for molding outer panels of automobile doors. Therefore, the present invention can also be applied to creation of NC processing data for creating a molding die for a thin metal plate panel material in a product or apparatus other than an automobile. Moreover, the said embodiment is only an example and it cannot be overemphasized that it can implement with the form which added the various change to each part of embodiment.
[0046]
【The invention's effect】
According to the invention (creating method) of claim 1, while calculating the curved surface shape Z map model composed of the three-dimensional coordinate data of the mold.A molding simulation is performed in which a target area including a thickness reduction region of a press-molded product is set in the curved-surface shape Z-map model of the mold and press molding is performed using a virtual mold having the same curved shape as the curved shape of the press-molded product. Execute the structural analysis of the virtual press-formed product by the finite element method and calculate the thickness reduction amount of the press-formed product associated with the mesh data.Based on the mesh data of the thickness reduction amount calculated and calculated by this finite element method,Consists of three-dimensional coordinate data representing the thickness reduction amount of the target areaThe thickness reduction Z map model is calculated, the thickness reduction Z map model is smoothed, and the smoothed thickness reduction Z map model is calculated.In order to add to the molding area curved surface shape Z map model of the target area, the plate thickness is reduced as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the molding surface at each of the three-dimensional coordinate points of the molding surface curved surface shape Z map model of the target area Add the amountBecause the tool path reference NC machining data created in advance for cutting of the mold is calculated and corrected based on the mold curved surface shape Z map model with the thickness reduction amount added, NC machining data can be created for cutting a mold that has been swelled to the outside while cutting away the thickness reduction so as not to cause a gap.In addition, since the plate thickness reduction amount of the molded product obtained by molding simulation using the virtual mold corresponding to the molded product is calculated in association with the mesh data by the finite element method, the patch (element) of the press molded product The thickness reduction amount for each can be calculated.
[0047]
In this way, when molding with a molding die manufactured using NC machining data with correction for reduction in plate thickness,It becomes possible to manufacture a mold by taking into account the reduction in plate thickness when pressing metal plates,Since there is no gap between the mold and the workpiece due to the decrease in thickness, the moldability is improved.pressThe quality of the molded product is also improved.
In particular, in the present invention, since it is possible to apply the previously created reference NC machining data as it is to a region (zone, zone) that does not need to be corrected for the reduction in thickness, it is necessary to correct the reduction in thickness. Since it is possible to correct the reference NC machining data only for a certain area, it is excellent in versatility, and a wasteful data processing load can be minimized.
[0048]
According to the invention (creation method) of claim 2, when correcting the data for reference NC machining,SaidMold surface curved surface shape Z map modelOf the target area corresponding toAll ofComposition pointEachComposition pointAround thatComposition pointAssuming a virtual sphere whose radius is a value obtained by adding the thickness reduction amount corresponding to the tool radius and the tool radius of the cutting tool, the tool of the cutting tool indicated by the reference NC machining data for the set of virtual spheres Data for standard NC machining to a position where the center does not interfereEach component point of the tool path curveSince the data for standard NC machining in the plate thickness reduction area is corrected by moving the plate in the Z direction, the plate thickness reduction can be left uncut based on the plate thickness reduction Z map model when cutting the mold. It becomes possible to cut the mold considering the thickness reduction.
[0049]
[0050]
Claim3According to the invention (creating apparatus) of the present invention, substantially the same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained.
Claim4According to the invention (creation program) of the present invention, substantially the same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained. Claim5According to the present invention (recording medium), substantially the same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a forming die NC machining data creation apparatus according to an embodiment of the present application.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a curved surface shape Z map model of a molding die.
FIG. 3A is a plan view of a correction target area, and FIG. 3B is an explanatory diagram showing a meshing of finite elements in the correction target area.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a die curved surface shape Z map model.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a mold curved surface shape Z map model of a correction target area.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a plate thickness reduction Z map model.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a thickness reduction Z map model after smoothing processing.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a die curved surface shape Z map model of a correction target area, a tool path curve, and a plate thickness reduction Z map model after smoothing processing;
FIG. 9 is an explanatory diagram of a die curved surface shape Z map model of a correction target area in consideration of a plate thickness reduction Z map model.
FIG. 10 is an explanatory view showing a diagram corresponding to FIG. 9 and a corrected tool path curve;
FIG. 11 is a diagram showing a corrected tool path curve corresponding to the corrected mold NC machining data.
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a state in which the constituent points on the mold surface are moved in the direction perpendicular to the plane by the thickness reduction.
FIG. 13 is a diagram for explaining a mold part and a plate thickness reduction Z map model;
FIG. 14 is a diagram for explaining a state in which a plate thickness reduction Z map model is added to a mold part in a plane orthogonal direction.
FIG. 15 is a diagram for explaining a die part, a tool path curve, a virtual sphere, and an interference area in consideration of a plate thickness reduction.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a virtual sphere drawn around a plurality of points in an interference area.
FIG. 17 is an enlarged view of part a in FIG. 16;
FIG. 18 is a diagram showing a mold part considering a reduction in plate thickness and a corrected tool path curve.
FIG. 19 is a flowchart showing a method for creating data for forming mold NC machining.
FIG. 20 is a block diagram for explaining various means of the mold NC machining data creation device.
[Explanation of symbols]
2 FD
3 Virtual sphere
10 Mold NC data creation device
11 Control unit
21 Hard disk device
22 FDD
30 Mold curved surface shape Z map model
30A Mold curved surface shape Z map model of the correction target area
33 Thickness reduction Z map model
33A Thickness reduction Z map model after smoothing treatment
30B Tool path curve corresponding to standard NC machining data
30C Corrected tool path curve corresponding to NC machining data after correction considering sheet thickness reduction
Claims (5)
前記プレス成形品の曲面形状に対応する成形型の曲面形状の情報から成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に、この曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、
前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けた仮想プレス成形品の板厚減少量を算出し、この有限要素法で求めた板厚減少量のデータに基づいて、前記対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データからなる板厚減少Ｚマップモデルを算出し、
この板厚減少Ｚマップモデルを滑らかにするスムージング処理を施し、
次に、前記スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において、板厚減少Ｚマップモデルの板厚減少量を成形型表面と直交方向の削り残り量として加算し、
前記プレス成形品の曲面形状に対応する曲面形状を有する成形型を切削加工する為に予め作成した工具パスの基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正する、
ことを特徴とする成形型のＮＣ加工用データの作成方法。 In the method of creating data for NC processing in which the processing surface of a mold for forming a press- formed product of a metal plate is processed by a cutting tool of a cutting machine,
Calculates the curved Z map model consisting of three-dimensional coordinate data of the mold from the information of the mold curved shape corresponding to the curved shape of the press-plate thickness of the press-molded product in the curved surface shape Z map model Set the target area including the decrease area,
A virtual press that performs a press simulation using a virtual mold having the same curved surface shape as that of the press-molded product, and that analyzes the virtual press-molded product by a finite element method and associates it with mesh data. calculating a thickness reduction amount of the molded article, the finite element method based on the sheet thickness reduction amount of data obtained, thickness reduction of 3-dimensional coordinate data representing the thickness reduction amount of the target area Calculate the Z map model,
Apply smoothing processing to smooth this thickness reduction Z map model,
Next, in order to add the smoothed thickness reduction Z map model to the molding surface curved surface shape Z map model of the target area, at each constituent point of the three-dimensional coordinates of the molding surface curved surface shape Z map model of the target area Add the plate thickness reduction amount of the plate thickness reduction Z map model as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the mold surface,
The tool path reference NC machining data created in advance for cutting a mold having a curved surface shape corresponding to the curved surface shape of the press-molded product is converted into a molding tool curved surface shape Z map model to which a plate thickness reduction amount is added. Calculate and correct based on
A method for creating data for NC machining of a mold characterized by the above.
前記プレス成形品の曲面形状に対応する成形型の曲面形状の情報から成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に、この曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、かつ前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けた仮想プレス成形品の板厚減少量を算出する板厚減少量算出手段と、
前記有限要素法で求めた板厚減少量のデータに基づいて、前記対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データからなる板厚減少Ｚマップモデルを算出する板厚減少Ｚマップモデル作成手段と、
前記板厚減少Ｚマップモデルを滑らかにするスムージング処理を施すスムージング処理手段と、
前記スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において、板厚減少Ｚマップモデルの板厚減少量を成形型表面と直交方向の削り残り量として加算すると共に、前記プレス成形品の曲面形状に対応する曲面形状を有する成形型を切削加工する為に予め作成した工具パスの基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正するＮＣ加工用データ修正手段と、
を備えたことを特徴とする成形型のＮＣ加工用データ作成装置。 In the NC processing data creation device for forming molds for creating NC processing data for processing the processing surface of the forming mold for forming the press- formed product of the metal plate with the cutting tool of the cutting machine,
Calculates the curved Z map model consisting of three-dimensional coordinate data of the mold from the information of the mold curved shape corresponding to the curved shape of the press-plate thickness of the press-molded product in the curved surface shape Z map model A target area including a decrease area is set, and a molding simulation is performed by using a virtual mold having the same curved surface shape as the curved surface shape of the press-molded product, and the virtual press-molded product is structured by a finite element method. A plate thickness reduction amount calculating means for calculating a plate thickness reduction amount of the virtual press-molded product analyzed and associated with the mesh data ;
The finite element method in based on the sheet thickness reduction amount of data obtained, thickness reduction amount thickness reduction Z map for calculating a thickness reduction Z map model consisting of three-dimensional coordinate data representing the target area Model creation means;
Smoothing processing means for performing smoothing processing to smooth the plate thickness reduction Z map model;
In order to add the smoothed plate thickness reduction Z map model to the molding surface curved surface shape Z map model of the target area, the plate thickness at each component point of the three-dimensional coordinates of the molding surface curved surface shape Z map model of the target area. The amount of reduction in thickness of the reduced Z map model is added as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the surface of the mold, and prepared in advance to cut a mold having a curved shape corresponding to the curved shape of the press-formed product . NC machining data correction means for calculating and correcting the tool path reference NC machining data based on the mold curved surface shape Z map model to which the thickness reduction amount is added;
A data creation device for NC machining of a mold characterized by comprising:
前記プレス成形品の曲面形状に対応する成形型の曲面形状の情報から成形型の３次元座標データからなる曲面形状Ｚマップモデルを算出すると共に、この曲面形状Ｚマップモデルにプレス成形品の板厚減少領域を含む対象エリアを設定し、かつ前記プレス成形品の曲面形状と同じ曲面形状を有する仮想成形型を用いてプレス成形する成形シミュレーションを実行し、その仮想プレス成形品を有限要素法により構造解析してメッシュデータに対応付けた仮想プレス成形品の板厚減少量を算出する板厚減少量算出ルーチンと、
前記有限要素法で求めた板厚減少量のデータに基づいて、前記対象エリアの板厚減少量を表した３次元座標データからなる板厚減少Ｚマップモデルを算出する板厚減少Ｚマップモデル作成ルーチンと、
前記板厚減少Ｚマップモデルを滑らかにするスムージング処理を施すスムージング処理ルーチンと、
前記スムージング処理した板厚減少Ｚマップモデルを対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルに付加する為に、この対象エリアの成形型曲面形状Ｚマップモデルの３次元座標の各構成点において、板厚減少Ｚマップモデルの板厚減少量を成形型表面と直交方向の削り残り量として加算すると共に、前記プレス成形品の曲面形状に対応する曲面形状を有する成形型を切削加工する為に予め作成した工具パスの基準ＮＣ加工用データを、板厚減少量を加算した成形型曲面形状Ｚマップモデルに基づいて演算し修正するＮＣ加工用データ修正ルーチンと、
を備えたことを特徴とする成形型のＮＣ加工用データ作成プログラム。 In the NC machining data creation program for forming molds, which causes the computer to create NC machining data for machining the machining surface of the molding die for molding a metal plate press- molded product with a cutting tool of a cutting machine.
To calculate the curved Z map model consisting of three-dimensional coordinate data of the mold from the information of the mold curved shape corresponding to the curved shape of the press-plate thickness of the press-molded product in the curved surface shape Z map model A target area including a decrease area is set, and a molding simulation is performed by using a virtual mold having the same curved surface shape as the curved surface shape of the press-molded product, and the virtual press-molded product is structured by a finite element method. A plate thickness reduction amount calculation routine for calculating a plate thickness reduction amount of the virtual press-molded product analyzed and associated with the mesh data ;
The finite element method in based on the sheet thickness reduction amount of data obtained, thickness reduction amount thickness reduction Z map for calculating a thickness reduction Z map model consisting of three-dimensional coordinate data representing the target area A model building routine;
A smoothing processing routine for performing a smoothing process for smoothing the thickness reduction Z map model;
In order to add the smoothed plate thickness reduction Z map model to the molding surface curved surface shape Z map model of the target area, the plate thickness at each component point of the three-dimensional coordinates of the molding surface curved surface shape Z map model of the target area. The amount of reduction in thickness of the reduced Z map model is added as the remaining amount of cutting in the direction orthogonal to the surface of the mold, and prepared in advance to cut a mold having a curved shape corresponding to the curved shape of the press-formed product . NC machining data correction routine for calculating and correcting the tool path reference NC machining data based on the molding surface curved surface shape Z map model obtained by adding the plate thickness reduction amount;
An NC machining data creation program for a mold characterized by comprising:
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