JP5297795B2 - 金型設計支援プログラム及び金型設計支援装置 - Google Patents
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この金型設計装置では、成形品の形状に基づいて金型の固定部形状および可動部形状を作成し、この金型の固定部形状および可動部形状を作成する際に、該金型の固定部形状および可動部形状と成形品の形状との位置関係を関連付けておき、成形品の形状が変更された場合に、関連付けられた形状変更前の成形品の形状と金型の固定部形状および可動部形状との位置関係の情報を用いて、形状変更後の成形品に対応する金型の固定部形状および可動部形状を作成することにより、作成済みの金型の固定部形状および可動部形状を利用して、成形品の形状の変形部分のみを反映させて成形品の形状変更が反映された金型の固定部形状および可動部形状を作成する。
該鋳造条件算出処理によって算出された前記鋳造条件を前記記憶部に予め記憶された評価しきい値と比較することにより、前記金型設計データが示す金型の設計の妥当性を示す前記設計支援情報を出力する鋳造条件評価処理とを含むという手段を採用する。
前記駆動装置選定処理では、鋳抜きピンを引き抜きし得るシリンダ径の油圧シリンダを選択するという手段を採用する。
上述したように、金型の設計時に、鋳造条件評価処理によって鋳造条件を自動的に計算する為、工数及び計算ミス減少/計算結果の標準化することが出来る
図1は、本実施形態に係わる金型設計支援装置Aの機能ブロック図である。
金型設計支援装置Aは、構造設計用の3次元CAD(Computer Aided Design)プログラムが搭載されたデスクトップ型またはノート型のパーソナルコンピュータであり、表示部1、操作部2、記憶部3及びCPU4を備えている。なお、3次元CADプログラムとは、構造物、または構造物を構成する部品の3次元形状設計用プログラムである。
操作部2は、マウス等のポインティングデバイス及びキーボードから構成され、受け付けた操作指示をCPU4に出力する。
3次元CADプログラム記憶領域3aは、3次元CADプログラムを記憶すると共に3次元CADテンプレートを記憶する3次元CADテンプレート記憶領域3bを備えている。
補足入力データ記憶領域3b‐2は、基本設計において、操作部2のキーボード等の操作によって入力される上記3D設計画像によって表現しきれない製品Gの3D形状以外のパラメータ、すなわちチップ径cd、低速射出速度LS、高速射出速度HS、鋳抜き長さCR、抜き勾配SL、鋳抜き形状、ダイカスト金型Cのゲート形状、肉厚、アルミニウム比重及び合金強度を記憶する。
上述したチップ径cd、低速射出速度LS及び高速射出速度HSは、図2に示すように、DCマシンBの仕様データである。チップ径cdは、アルミニウム溶湯ALを押圧するプランジャーPの先端の直径であり、低速射出速度LSは、プランジャーPの低速射出速度範囲LRにおける速度であり、高速射出速度HSは、プランジャーPの高速射出速度範囲HRにおける速度である。
そして、鋳抜き長さCR、抜き勾配SL及び鋳抜き形状は、ダイカスト鋳造における鋳抜きに関わるパラメータである。
また、ゲート形状とは、図2に示すダイカスト金型Cの製品部PDへの溶湯の入口部分の形状である。
鋳造条件記憶領域3b‐4は、鋳造条件を算出する為の鋳造条件計算式と、鋳造条件計算式によって算出された鋳造条件とを記憶する。
油圧シリンダ選択リスト記憶領域3b‐6は、シリンダ径sdとシリンダストロークとの組み合わせに応じた複数の油圧シリンダDの仕様データを油圧シリンダリストデータとして記憶する。
油圧シリンダDは、図3に示すように、鋳抜きの鋳抜きピンFを引き抜く鋳抜きピン駆動装置であり、鋳抜きピンFに連結部Eによって連結されている。そして、油圧シリンダDが、図2に示す後退方向に動作することによって、鋳抜きピンFを製品Gから引き抜くことが出来る。
CPU4は、操作部2のポインティングデバイス等の操作によって製品Gの3D設計画像が加工されることによって、製品Gの3D形状パラメータが入力されると、3D形状パラメータを3D形状入力データ記憶領域3b‐1に記憶させ(ステップS1)、操作部2のキーボード等の操作によって3D設計画像によって表現しきれない製品Gの3D形状以外のパラメータ、すなわちチップ径cd、低速射出速度LS、高速射出速度HS、鋳抜き長さCR、抜き勾配SL、鋳抜き形状、ダイカスト金型Cのゲート形状、肉厚、アルミニウム比重及び合金強度が入力されると、当該パラメータを補足入力データ記憶領域3b‐2に記憶させる(ステップS2)。
<充填時間計算式>:充填時間=0.01× 製品最小肉厚2
<ゲート速度計算式>:ゲート速度GS=チップ面積×高速射出速度÷ゲート面積GA
<チップ面積計算式>:チップ面積=(チップ径cd÷2)2 ×円周率
また、CPU4は、上記ゲート速度計算式の高速射出速度には、ステップS2において入力される高速射出速度を代入する。
さらに、CPU4は、上記ゲート速度計算式のゲート面積GAには、3D設計画像から算出したゲート面積GAを代入する。
<実充填時間計算式>:実充填時間=(製品部PD体積+湯溜まりHC体積)÷(ゲート面積GA× ゲート速度GS)
なお、CPU4は、上記実充填時間計算式の製品部PD体積及び湯溜まりHC体積には、上記ステップS1における製品Gの3D形状パラメータ及びステップS2における製品Gの3D形状以外のパラメータからから算出した製品部PD体積及び湯溜まりHC体積を代入する。そして、CPU4は、当該製品部PD体積及び湯溜まりHC体積を、鋳造条件記憶領域3b‐4に記憶させる。製品部PDと湯溜まりHCとは、図2に示すようにダイカスト金型Cのアルミニウム溶湯ALが圧入される中空部分である。
また、CPU4は、上記実充填時間計算式のゲート面積GA及びゲート速度GSには、上記ステップS4において算出したゲート面積GA及びゲート速度GSを代入する。
<高速射出速度範囲計算式>:高速射出速度範囲HR={(製品部PD体積+湯溜まりHC体積)÷アルミニウム比重÷チップ面積}×1.1〜1.2
図7は、本実施形態に係る金型設計支援装置Aによって設計された製品Gの3D設計画像のダイカスト金型Cのゲートを示す図である。
図7の製品Gの3D設計画像に示すドット模様部分にダイカスト金型Cのゲートが位置している。そして、CPU4は、上記ステップS8において、図7に示す製品Gの3D設計画像上のゲート厚Ca及び角度Cbが変更されることによって、ゲート厚Ca及び角度Cbが再入力されたと認識する。なお、図7に示すドット模様部分が、ゲート面積に相当する。
CPU4は、油圧シリンダ条件記憶領域3b‐5に記憶されている以下の離型抵抗力計算式に基づいて鋳抜きの離型抵抗力RSを算出し、当該離型抵抗力RSを油圧シリンダ条件記憶領域3b‐5に記憶させる(ステップS21)。
<離型抵抗力計算式>:離型抵抗力RS=収縮による抵抗力P1+鋳抜きピン底部Faの収縮による抵抗力P2+せん断力による抵抗力P3+鋳造圧力による抵抗力P4+大気圧力による抵抗力P5+焼き付きによる抵抗力P6+金型の自重と摺動抵抗による抵抗力P7
<収縮による抵抗力計算式>:収縮による抵抗力P1=2×円周率×製品の肉厚Gb×鋳抜き長さCR×合金の強度{静止摩擦係数cos(抜き勾配SL)−sin(抜き勾配SL)}
<鋳抜きピン底部Faの収縮による抵抗力計算式>:鋳抜きピン底部Faの収縮による抵抗力P2=鋳抜きピン底部Faの円周長÷2×製品底部の肉厚Ga×静止摩擦係数×cos(抜き勾配SL)×収縮抵抗
<離型力計算式>:離型力SP=離型抵抗力RS×安全率
<シリンダ径計算式>:シリンダ径sd=2×√{(離型力SP×鋳抜きピンFの本数)÷円周率÷油圧シリンダ駆動圧力}
上述したように、ダイカスト金型Cの設計時に、鋳造条件評価処理によって鋳造条件を自動的に計算する為、工数及び計算ミス減少/計算結果の標準化することが出来る
(1)上記実施形態では、CPU4が、油圧シリンダ選択処理を実行することによって、油圧シリンダDを自動的に選択したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、鋳抜きにおいて、鋳抜きピンFをモータを駆動源とする鋳抜きピン駆動装置によって引き抜く場合には、上記離型抵抗力RSに基づいて、鋳抜きピンFの引き抜きに適したモータ駆動力を算出し、当該モータ駆動力を有する鋳抜きピン駆動装置を自動的に選択し、当該鋳抜きピン駆動装置を表示部1に表示するようにしてもよい。
例えば、設計者が、操作部2を操作することによって、充填時間を直接入力するようにしてもよい。
Claims (6)
- コンピュータに所定の演算処理を実行させることにより、所定の成形体の鋳造に供する金型の設計を支援する設計支援情報を出力する金型設計支援プログラムであって、
記憶部が、金型設計データ及び金型に溶湯を射出する成形装置の仕様データと、評価しきい値と、複数の鋳抜きピン駆動装置の仕様データが登録されている鋳抜きピン駆動装置リストデータと、を予め記憶し、
前記演算処理は、
前記記憶部に予め記憶された金型設計データ及び金型に溶湯を射出する成形装置の仕様データに基づいて鋳造条件を計算する鋳造条件算出処理と、
該鋳造条件算出処理によって算出された前記鋳造条件を前記記憶部に予め記憶された評価しきい値と比較することにより、前記金型設計データが示す金型の設計の妥当性を示す前記設計支援情報を出力する鋳造条件評価処理と、
前記金型設計データ及び前記仕様データに基づいて鋳抜きピンの成形体からの引き抜き抵抗力を算出する抵抗力算出処理と、
該抵抗力算出処理によって算出された引き抜き抵抗力に抗して鋳抜きピンを引き抜きし得る鋳抜きピン駆動装置を、前記鋳抜きピン駆動装置リストデータの中から選択し、前記設計支援情報として出力する駆動装置選定処理と
を含むことを特徴とする金型設計支援プログラム。 - 前記鋳造条件は、金型への溶湯の実充填時間であることを特徴とする請求項1に記載の金型設計支援プログラム。
- 前記金型設計データに基づいて成形体の最小肉厚を算出し、該最小肉厚に基づいて評価しきい値を算出するしきい値算出処理を含むことを特徴とする請求項2記載の金型設計支援プログラム。
- 前記鋳抜きピン駆動装置は油圧シリンダであり、
前記駆動装置選定処理では、鋳抜きピンを引き抜きし得るシリンダ径の油圧シリンダを選択することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の金型設計支援プログラム。 - 前記シリンダ径に加え、鋳抜きピンを引き抜きし得るシリンダストロークの油圧シリンダを選択することを特徴とする請求項4記載の金型設計支援プログラム。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の金型設計支援プログラムが前記コンピュータに搭載されてなることを特徴とする金型設計支援装置。
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