JP5188803B2 - 成形部品の成形プロセスを記述するためのプロセス動作の決定 - Google Patents
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Description
シートメタル成形部品は、通常深絞りによって製造される。この目的のための半仕上げ部品、いわゆるシートメタルビレット(ブランク)はマルチパートの成形工具(Umformmerkzeug)上に置かれる。部品は、成形工具が取り付けられたプレスによって成形される。部品は、切断処置と組合わされる、絞り、打ち直し、調整などの処理段階によっていくつかの成形段階で、平らなシートメタルビレットから通常製造される。
したがってこの発明の目的は、最初に述べた型の成形部品上でのプロセス動作を決定するための方法、データ処理システム、コンピュータプログラム、およびデータキャリヤを生成することであり、それにより前述の欠点を改善する。
・ 最終状態における成形部品のコンピュータ技術上の記述のためのジオメトリモデルを規定する工程と、
・ いくつかのジオメトリ演算子を規定する工程とを含み、ジオメトリ演算子は、第1のジオメトリモデルの領域のジオメトリを第2のジオメトリモデルの領域のジオメトリに関連付け、かつジオメトリ演算子は、2つの関連するジオメトリのうち一方から他方への遷移について記述し、
・ それぞれ少なくとも1つのジオメトリ演算子のいくつかのグループを規定する工程を含み、グループの各々はそれぞれプロセス動作に関連付けられている。
・ この発明の第1の変形例では、その際、第2のジオメトリモデルは、例えば第1のジオメトリモデルの複製からのユーザ制御された修正によって、予め規定される。これらの2つのジオメトリモデルから、例えば工具の形状で、逆方向での成形プロセス工程に対応する演算子の記述を自動的に引出すことが可能である。
・ この発明の第2の変形例では、その際、第1のジオメトリモデル、および、必要である限り、パラメータ化されたバージョンのジオメトリ演算子が予め規定され、第2のジオメトリモデルはこれらから自動的に計算される。例えば、第1のジオメトリモデルの領域で小さな曲げ半径を備えた縁部から半径を拡大するための演算子は、同じ方向に延在するより大きな曲げ半径を備えた縁部を計算することが可能である。逆方向に行われる成形プロセスでは、このジオメトリ演算子は縁部を打ち直すこと、または鋭くすることに対応する。
ある。これらの変位の中から円滑な関数が決定され、それは特にキャンバリングされた領域の縁部においてゼロであって、既存のジオメトリに付加的に重ねられる。
・ ジオメトリ拡張:孔を埋め、絞りジオメトリ(シートメタルホルダおよび付加物(Ankonstruktion))を加える:
・ ジオメトリ修正:ジオメトリ領域を展開し、ジオメトリ領域を緩和し、フランジジオメトリを加え、表面をキャンバリングする。
ンに基づいて、許容しえない負荷および状態を特定することができ、対応してジオメトリを修正することが可能である。
この発明の目的が、実施例の好ましい例に基づいてより詳細に下記に説明され、添付の図に示される。それぞれ図示されるのは、一般に3次元的に曲がったジオメトリ段階を通る断面図である。それぞれの主要な作業方向は垂直方向である。図面はそれぞれ概略的に示す。
図1および2は、成形部品の生産中の中間工程の記述のためのジオメトリ段階のシーケンスを示す。シーケンスは図1の最下部における目標ジオメトリ段階GS1から始まり、連続的なシートメタルテープ上でそれぞれコイル上に平らな状態で配置されたビレットに対応する、図2の最上部におけるジオメトリ段階GS9まで継続する。図1の最上部の中間ジオメトリ段階GS5は、図2の最下部で再び繰り返して示される。
断などの要求されたプロセスと同様、絞り工具、型合わせ工具(Nachformwerkzeug)、顎部(Abstellbacken)、スライダなどの要求された工具を規定する。これらの領域、それぞれそのジオメトリモデルは、演算子によって連合的にリンクされ、そこではある段階は成形プロセスでそれに続く段階に依存する。成形動作のための工具の形式は、ジオメトリ段階GS1−GS9のデータおよび/または演算子に基づいて3Dモデルとして自動的に計算することが可能であり、これらは例えば生産プロセスのシミュレーションのために利用することができる。
・ 孔を埋める、
・ 絞りジオメトリを加える/フランジを曲げる、
・ 折り曲げフランジ(Abkantflansche)を加える、
・ オーバープレスする、
・ 折り広げる(Ausklappen)、
・ 緩和する/パターンを生成する、
・ キャンバリング、
・ 絞りジオメトリを巻き出す、
・ コイル上にビレットを配置する、
・ 回転する。
1つのジオメトリ段階から次のジオメトリ段階までに、孔が埋められ、または縁部が完成されていれば、成形プロセスについては、これは切断動作が規定されることを示す。切断輪郭は、孔の縁線によって決定される。
・ パラメータ化されたジオメトリ演算子の場合、切断輪郭にもジオメトリ演算子を適用することによって、
・ ジオメトリ演算子の規定の場合、ジオメトリ段階によって、例えば目標ジオメトリから開始ジオメトリまでの切断輪郭の投影によって、
生じる。
好ましい自動化された手順の以下の工程が図4に基づいて記載される。1つのジオメトリ段階から次の段階まで、絞りジオメトリ、すなわち付加物1(曲げられたフランジに対応する領域20をも含む)とシートメタルホルダリング2とが加えられる。その際、曲げ半径21全体またはその一部を含む任意のフランジ3または4は、縁部6に沿って手動で、かつ/またはコンピュータ支援されて、ジオメトリモデルから取除かれる。手動で取除く場合には縁部6はユーザによってあらかじめ規定され、コンピュータ支援されて取除く場合には、例えば、シートメタルジオメトリのある領域がユーザによって選択され、そこで自動的に縁部6が曲った領域の突出部として決定され、その曲げ半径は、あらかじめ規定された値以下に落ちる。ジオメトリモデルは手動で、そのように要求されればコンピュータ支援によって、付加物1およびシートメタルホルダリング2によって拡張され、取除かれたフランジ3または4は、追加されたジオメトリ1および2の上で巻き出される。さらに下記に記述されるように、フランジ3または4が以前に自動的に生成された折り曲げフランジ3である場合、その拡張は既にわかっており、それを自動的に取除くことも可能である。そうでなければそれはユーザによって削除される。付加物1については、ユーザが例えばプロファイルをあらかじめ規定し、このプロファイルを通じて表面が補間されることにおいて、まずシートメタルホルダ面5が生成される。その上に、パラメータ化されたプロファイルが、フランジ3または4が取除かれた後に縁部6に沿ってジオメトリ段階に加えられ、それが縁部6をシートメタルホルダ面5を結合し、これによりダイ通路線7を規定し、それに沿ってシートメタルホルダ面5がシートメタルホルダリング2に切抜かれ
る。プロファイルは、縁部6の個々のポイントでユーザによってあらかじめ規定され、他のポイントでは与えられたプロファイルから解釈され、これにより、元のジオメトリ段階8(フランジなし)とシートメタルホルダリング2との間に付加物1を形成する。例えば幾何学的なアルゴリズム、例えば縁部6に垂直に位置する切断部の切断長さを測定し、取外すことを通じて、または材料およびプロセス特性を考慮して逆方向の単工程シミュレーションを通じて、フランジ3または4の展開が起る。
・ 折り曲げフランジ3の場合−これはフランジ面が概して円筒状の形状の場合に存在する−自動的に、無限に拡大する、フランジ面を包含する一般的シリンダ面の場合、より詳細にさらに後述されるように、好ましくは直線に基づく適合によって、フランジジオメトリが決定される。その上に、このシリンダ面の案内方向は曲げ工程の作業方向10として決定され、ユーザに表示される。ユーザは作業方向を受入れるか、または、例えばスプリングバックの補償のためのオーバープレスを実現するためにそれを変更することが可能である。一般的シリンダ面からその上に折り曲げ顎部11が生成され、そこでは顎高さ12および顎部11に沿った顎半径13の行程を通じて顎部のアタック(Backenangriff)をあらかじめ規定することが可能である。顎高さおよび顎縁部14に沿った顎半径の行程は、いくつかのあらかじめ規定された断面に基づいて、またはパラメータ化された関数によって補間することができる。顎高さ12の値は、絶対値として、または相対的に、例えば、付加物表面1から曲げ方向に測定された距離として、あらかじめ規定することができる。付加物表面1から曲げ方向に測定された顎部11の距離は顎部のアタックを規定し、視覚的に、例えば顎部11または付加物1上の色配分として表される。顎地(Backenboden)29は、滑らかな面として、接線連続的な顎縁部14に自動的に加えられる。工具の経路は顎部ジオメトリから自動的に引出される。成形部品の支持に必要な工具は、目標ジオメトリから、および一般的なシリンダ面から、自動的に生成される。通常、これらは支持部18およびホルダ19である;
・ 調整フランジ4の場合−これは、概して円筒状でない、より複雑な、しばしば主たる作業方向に関する、フランジ面のアンダカット形状に適用可能である−またはユーザがこれを要求するとき、自動的に調整スライダ15または成形スライダおよびその工具が引出され、そこでスライダアタック(Schieberangriff)は、スライダの有効表面の縁部に沿った丸みのある表面16の行程を通じて、あらかじめ規定することができる。助けとして、スライダの作業方向に測定された付加物表面1からのスライダの距離が、例えばスライダ15上または付加物上の色配分として視覚的に示される。スライダ15がアンダカットのない調整フランジを形成することができるスライダ作業方向17が自動的に提示され、これについては、いくつかの調整フランジが同時に評価されることも可能である。方向17はユーザによって適合され得る。助けとして、アンダカットに至らない、方向17のすべてのあり得る傾きの領域が、x−y−図に示される。あらかじめ規定された方向がスライダ動作中にアンダカットを生成する場合、これらの領域は、例えばフランジ4上の色配分として視覚的に表される。調整フランジ4のアンダカットでないジオメトリの場合には、類似の態様で、スライダ工具15の代りに、主たる作業方向に作用する成形後工具が生成される。成形部品の支持に必要な工具は、目標ジオメトリから自動的に生成される。通常、これらは支持部28、ホルダ19および充填スライダ26である。
加物1および2が巻き出されたフランジ20の外部に加えられることを示す。
一方のジオメトリ段階から他方の段階へ、折り曲げフランジ3が生成され、それは−しばしば主たる作業方向に対してアンダカットされた−調整フランジ4の生成のための中間段階として成形される。この目的のために、調整フランジ4は手動で取除かれ、そのように要求されればコンピュータ支援され(上記参照)、概して円筒状の折り曲げフランジ3によって置換される。折り曲げフランジの生成の折り曲げのための作業方向に対応する一般的なシリンダの作業方向10が、調整フランジ4のジオメトリから決定され、ユーザに表示される。この方向は、例えば、それに起因する折り曲げフランジ3が調整フランジ4にできるだけ接近するように位置するようになるが、どこにおいても調整フランジ4を貫通しないような態様で決定され、この目的のために、生成されるいくつかの折り曲げフランジを同時に考慮に入れることも可能である。ユーザはこの方向を受入れるかまたは自らあらかじめ方向を規定することが可能である。助けとして、貫通に至らない、方向のすべてのあり得る傾きの領域がx−y−図に示される。手動であらかじめ規定された方向の場合には、折り曲げフランジ3および調整フランジ4の貫通ポイントが自動的に確立され、例えば色配分として調整フランジ4上に視覚的に示される。その上に、この方向に走る直線27は、調整フランジの曲げ半径21に対して外側から自動的に密着される。すべてのこのような直線の幾何学的軌跡が一般的なシリンダ面22を形成する。これは、曲げ半径21を備えた直線の接点23においてここで遮断される。さらに、調整フランジの縁線(Berandungslinie)24はシリンダ面22上に巻き出され、それは結果として巻き出された縁線25を生じる。これは、幾何学的に、例えば等しい切断長さにわたって曲げ縁部に垂直に位置する切断部を通じて、または材料およびプロセス特性を考慮に入れることによって逆方向の単工程シミュレーションで起る。シリンダ面22もこの巻き出された線25で遮断され、ここで折り曲げフランジ3を形成する。
・ 調整フランジ4を備えた目標ジオメトリ段階のジオメトリ領域を決定すること、
・ 下記のいずれか:
・ 調整フランジ4に沿った(曲げ半径21に対応する)縁部、および曲げ半径21と調整フランジ4との間の遷移線23について、手動でまたはコンピュータ支援された決定、
または:
・ 作業方向10の決定、および、縁部を有する密着させられた直線の接点23に対応する接触線23を決定するために、調整フランジ領域に対して作業方向10に走る直線を密着させること、
または:
・ 縁部6の手動のまたはコンピュータ支援された決定、曲げ半径21に対応するが半径の行程が変更されている、丸みのある表面を接線連続的に加えること、および、丸みの
ある表面を有する密着させられた直線の接点23に対応する接触線23を決定するために、丸みのある表面に対して作業方向10に走る直線を密着させること。この場合、曲げ半径の同時の緩和が起る:
・ 遷移線23、それぞれ接触線23の外部に位置するジオメトリモデルの部品を取除くことと、
・ この接触線23から始まって作業方向に走り、(ジオメトリモデルに対して密着させられた直線に対応する)シリンダ面22を加えることと、
・ 巻き出されたフランジ領域のシリンダ面上の縁線25を決定するために、このシリンダ面22上に目標段階のフランジ領域4を巻き出すこと。この巻き出すことは、純粋に幾何学的に、または対応する成形動作の物理的シミュレーションを含んで行うことができる。縁線25によって限定された追加のシリンダ面22を有するジオメトリモデルは、折り曲げフランジ3を備えた折り曲げ段階に対応し、
・ 開始ジオメトリ段階のジオメトリ、および/または折り曲げ段階のジオメトリ、および作業方向に基づいて、下部に向って限定されるのではなくそれぞれ外側に向って限定されるシリンダ面22に好ましくは基づいて、曲げ工具の工具ジオメトリを決定することと、
・ 調整スライダ17および対応する充填スライダ26のジオメトリ、または、調整フランジ4のジオメトリおよび適用可能な場合には折り曲げ段階に対応する、再成形工具のジオメトリを決定することとである。
スプリングバックの補償のためにフランジの角度をオーバープレスしなければならない場合、オーバープレスされた形状は中間ジオメトリとして規定される。この目的のために、フランジは、あらかじめ規定された折り曲げ縁部のまわりで固定的に回転する目標ジオメトリにおいて選択され、固定的に回転する領域と固定領域との間の遷移領域は、接線連続的に適合されている。
絞り深さを可能な限り小さく維持するために、1つのジオメトリ段階から次の段階まで成形部品の領域を折り広げることが可能である。そこでは既に詳細に成形された領域が変更なく共同してパタンと開く。その際、折り広げる縁部はほとんどの場合直線で、平らな領
域に位置する。ジオメトリ演算子は、オーバープレスの場合と同じ態様で、規定され実現される。折り広げる角度がオーバープレスの場合よりも著しく大きいので、回転ジオメトリ領域と固定されたジオメトリ領域と間の遷移領域に特定の注意を払わなければならない。ここでの目的は丸みのある表面に接線連続的に適合することである。直線の折り広げる縁部の場合、これは生成が容易である。固定的に回転した領域はさらに、折り広げる縁部の領域において展開の前後で表面領域の内容は同じ大きさであるような、したがって展開を通じても延伸または圧縮が生じないような態様で位置決めされる。
形成可能性に起因して、パターンを生成するために、きつい半径を有するジオメトリ領域を緩和すること、またはパターンを生成することが必要である。これは、緩和されたジオメトリの手動の設計を開始ジオメトリとしてあらかじめ規定することを直接通じて、または目標ジオメトリの自動平滑化のいずれかによって起る。これにより、演算子パラメータは結合されたジオメトリによって規定される。
スプリングバックの補償用のジオメトリ領域がキャンバリングされなければならない場合、キャンバリングされた形状は中間ジオメトリとして規定される。この目的のために、ユーザはまずキャンバリングされる領域を規定し、次にこの領域の個々のポイントで必要なキャンバリング高さをあらかじめ規定する。これから、滑らかな高さ関数が補間され、それはキャンバリングされる領域にわたって延在し、その縁部においてゼロになる。次いで、この高さ関数は目標ジオメトリに付加的に重ねられる。目標ジオメトリに存在するジオメトリ特性は、これによってわずかに変形されるのみであって、原則としては維持され続ける。
第1の絞り工程は平らなビレット上へ、それぞれ目標ジオメトリとしての開始ジオメトリ上へ巻き出される。この目的のために、絞りの後に要求されるシートメタル部品の引っ込んだ縁部は、例えばダイ通過線からの一定のオフセットとしてあらかじめ規定され、この態様で尖ったシートメタル部品は、例えば材料およびプロセス特性を考慮に入れると、物理的なシミュレーションによって、例えば逆方向の単工程プロセスによって巻き出される。演算子パラメータは、材料特性およびプロセス特性と同様に、目標ジオメトリのシートメタル部品の縁部において本質的に引出されるものである。
巻き出されたビレットは、例えば最小の表面領域を有する長方形または台形を用いた転写によって、例えば真っ直ぐまたは曲ったカッタで切ることができる標準ビレットに変形され、または成形ビレットとしてコイル上でインターリーブされる。開始ジオメトリはそれぞれコイルまたは必要とされるコイル幅である。演算子パラメータは本質的に要求されるビレット型である。
シートメタル部品に対する主たる作業方向、または逆にプレスにおけるジオメトリ段階の配向は、1つのプロセス動作と次の動作で変更することができる。これは回転または回転演算子によるジオメトリ段階の回転によって表される。
・ GS1で中央外湾部の形状が修正されると、次にそれはGS2からGS4までに自動的に複製され、打ち直しのためのジオメトリ演算子m5のパラメータおよび対応する工具のパラメータが自動的に更新される:
・ GS1で右側のフランジが修正されると、これが次に、展開された形状のm2を通じて自動的に更新され、さらにそこから、フランジ生成のためのジオメトリ演算子m6のパラメータおよび対応する工具のパラメータが自動的に更新される。
・ 連合的にジオメトリ領域と互いにリンクするジオメトリ演算子、およびさらに、
・ ジオメトリ演算子の従属工具との連合的リンク−および処理パラメータ
は、導かれた従属性の図形的表示を形成する。ジオメトリまたはパラメータのそれぞれ変化、修正が起ると、修正が図形表示を通じて広められるまで、下記の伝播規則の例が反復して再帰的に適用される。これは例えば、図形表示の幅検索(Breitensuche)に従って規則に沿って続けることにより、公知の態様で起る。
・ 修正されたジオメトリ領域が演算子のためのパラメータとして有効である場合、この演算子の他のパラメータはこのジオメトリ領域に依存し、次にこの演算子のこれらの他のパラメータが修正される:
・ 修正されたパラメータが演算子について有効である場合、演算子の開始段階のジオメトリはこの修正されたパラメータに依存し、次に開始段階のこのジオメトリが修正される。
・ 演算子のパラメータが修正されている場合、次にそれに依存するリンクした工具パラメータおよび処理パラメータが更新される。
トリオブジェクトの表現では、「オブジェクト」という単語はコンピュータ表現として、したがって共に属し、共にエンティティを記述するデータの結合として、理解されるべきである。ジオメトリオブジェクトは、例えばライン、表面、または本体の表示などの物理オブジェクトの表示または物理オブジェクトの特性の表示を含む。ジオメトリオブジェクトの決定中に、物理オブジェクトの幾何学的モデルの記述が本質的に計算される。
GS1…GS9 ジオメトリ段階
m1…m9 ジオメトリ修正のための演算子
e1…e6 ジオメトリ拡張のための演算子
PO1…PO6 プロセス動作
1 付加物(20を含む)
2 シートメタルホルダリング
3 折り曲げフランジ
4 調整フランジ
5 シートメタルホルダ面
6 縁部
7 ダイ通路線
8 元のジオメトリ段階(フランジなし)
9 フランジ縁部
10 作業方向
11 折り曲げ顎部
12 顎高さ
13 顎半径
14 顎縁部
15 調整スライダ
16 丸みのある表面
17 スライダ作業方向
18 支持部
19 ホルダ
20 巻き出されたフランジ
21 曲げ半径
22 シリンダ面
23 接点、接触線
24 縁線
25 巻き出された縁線
26 充填スライダ
27 直線
28 支持部
29 顎地
Claims (5)
- コンピュータ支援設計システムによる、シートメタル部品の少なくとも一部に対して行なわれるシートメタル成形プロセス工程を一つ以上含む成形プレスの動作に対応するプロセス動作を決定する方法であって、
前記シートメタル部品の形状のコンピュータ化された記述のためのジオメトリモデルを規定する工程と、
前記シートメタル成形プロセス工程後における前記シートメタル部品に対応する第2のジオメトリモデルの少なくとも一部の第2の形状から前記シートメタル成形プロセス工程前における前記シートメタル部品に対応する第1のジオメトリモデルの少なくとも一部の第1の形状を計算するためのジオメトリ演算子を各々の前記シートメタル成形プロセス工程に対して規定する工程と、
少なくとも1つのジオメトリ演算子を前記プロセス動作に割当てる工程とを含む、方法。 - ジオメトリモデルのいくつかの部位をグループ化し、それによって、前記シートメタル部品全体をジオメトリ段階として定義するステップを含み、ジオメトリ段階は前記シートメタル部品の製造プロセスにおける段階に対応する、請求項1に記載の方法。
- 請求項1または2のいずれかに従った方法の実現のための手段を含む、データ処理システム。
- データ処理ユニットにロードし、実行することができ、その実行中、請求項1または2のいずれかに従った方法を行うことができる、コンピュータプログラム。
- 請求項4に記載のコンピュータプログラムを含む、データキャリヤ。
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