JPH08241338A - 鍛造粗材設計装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータを利用した鍛造粗材の設計装置
を、常に最適に近い鍛造粗材が１つ得られるものとす
る。 【構成】 図１５(a) に例示する鍛造品の各部の寸法
と、図１５(b) にフローチャートで示す規則とに基づい
て予め定められている複数の鍛造粗材候補の中から適正
鍛造粗材を選択する。選択した適正鍛造粗材の各部の寸
法を複数種類に変えた複数の適正鍛造粗材寸法データ群
を作成し、各群に対応する適正鍛造粗材からの目的とす
る鍛造品の鍛造を、有限要素法を利用してシミュレーシ
ョンし、シミュレーション結果を複数の評価規則を含む
評価基準に基づいて評価し、複数種類の寸法の異なる鍛
造粗材の中から最適な鍛造粗材を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鍛造粗材を鍛造して鍛
造品を得る場合の、鍛造粗材の設計に関するものであ
り、特にコンピュータを利用した鍛造粗材設計装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータを利用して鍛造粗材の設計
を行うことは従来から行われていた。例えば、形状マッ
チング法，分割法等がそれである。形状マッチング法
は、鍛造すべき目的鍛造品の形状と、過去に鍛造された
過去鍛造品の形状との合致度をコンピュータを使用して
調べ、合致度の高い過去鍛造品の鍛造粗材を目的鍛造品
の鍛造粗材に決定する手法であり、分割法は、目的鍛造
品を複数の部分に分割し、各分割部の鍛造が可能な分割
鍛造粗材候補を予めコンピュータに格納されている多数
の分割鍛造粗材の中から選択し、分割鍛造粗材候補を組
み合わせて目的鍛造品の鍛造粗材とする手法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記いずれの方法によ
っても、過去のデータに基づいて目的鍛造品の鍛造粗材
を決定することができるのであるが、まだ十分満足なも
のとは言い難い。例えば、形状マッチング法は技術的根
拠が薄弱であり、常に適正な鍛造粗材が得られるとは限
らないという問題がある。２つの鍛造品の形状が互いに
類似している場合にはそれら鍛造品に適した２つの鍛造
粗材の形状も互いに類似することが多いのは事実である
が、実際には、形状が互いに類似している鍛造品にそれ
ぞれ適した鍛造粗材の形状が互いに類似しないというこ
とはしばしばあるのである。

【０００４】分割法による場合にも常に適した鍛造粗材
が得られるとは限らない上、鍛造粗材の候補が多数出力
され、それらの中から最も適した鍛造粗材を選択するの
に時間を要するという問題がある。分割鍛造粗材候補の
各々が鍛造品の各分割部の鍛造に適しているからといっ
て、それらを組み合わせた鍛造粗材が常に目的とする鍛
造品の粗材として適しているとは限らない。互いに隣接
する分割鍛造粗材同士が鍛造時に影響を与え合うからで
ある。また、鍛造品の各分割部毎に複数の分割鍛造粗材
候補が出力されることが多く、その場合にはこれら分割
鍛造粗材候補の組合わせの数だけの鍛造粗材が、目的鍛
造品の鍛造に適したものとして得られることとなり、こ
れを最終的に一つの適正鍛造粗材に絞ることが容易では
ないのである。本発明は以上の事情を背景としてなされ
たものであり、したがって、その課題は、常に適正な鍛
造粗材が容易に得られる鍛造粗材設計装置を得ることで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る鍛造粗材設計装置は、複数種類の鍛
造品を含む鍛造品群の鍛造品群データと、それら複数の
鍛造品の各々に対する鍛造粗材候補を含むとともに少な
くとも一つの鍛造品については複数種類の鍛造粗材候補
を含む鍛造粗材群の鍛造粗材群データとを記憶する群デ
ータ記憶手段と、前記鍛造品群の一つが指定された場
合に、その指定された鍛造品の鍛造粗材として好適なも
のを前記鍛造粗材群から選択する鍛造粗材選択規則を記
憶する選択規則記憶手段と、少なくとも、前記複数種
類の鍛造品の任意の一つを指定する鍛造品指定データと
その指定された鍛造品の複数箇所の寸法を表す寸法デー
タとを含む鍛造品データを入力する鍛造品データ入力手
段と、その鍛造品データ入力手段により入力された鍛
造品データにより特定される鍛造品の鍛造粗材として好
適な適正鍛造粗材を、前記鍛造粗材群の中から前記鍛造
粗材選択規則に従って選択する適正鍛造粗材選択手段と
を含むものとされる。

【０００６】

【作用】本発明に係る鍛造粗材設計装置においては、群
データ記憶手段に記憶されている複数の鍛造品のうちの
一つを指定する鍛造品指定データとそれに付随する寸法
データとが、鍛造品データ入力手段から入力されれば、
それに応じて、適正鍛造粗材選択手段が選択規則記憶手
段に記憶されている選択規則に従って、入力された鍛造
品の鍛造粗材として好適な適正鍛造粗材を、群データ記
憶手段に記憶されている鍛造粗材群データにより表され
る鍛造粗材群の中から選択する。

【０００７】群データ記憶手段に記憶されている鍛造品
群データと鍛造粗材群データとは、それぞれ複数種類の
鍛造品を含む鍛造品群のデータと各鍛造品に対して１種
類または複数種類の鍛造粗材候補を含む鍛造粗材群のデ
ータとであるが、例えば、各鍛造品および鍛造粗材をそ
れぞれ表す鍛造品データおよび鍛造粗材データがそれぞ
れ個別にまとめられて記憶されており、それら鍛造品デ
ータおよび鍛造粗材データの集合が鍛造品群データおよ
び鍛造粗材群データであってもよく、複数ずつの鍛造品
データおよび鍛造粗材データが一体的にまとめられてテ
ーブルの形態をなしていてもよく、要するに複数ずつの
鍛造品と鍛造粗材とを表し得るデータであればよい。

【０００８】鍛造品群データと鍛造粗材群データとのそ
れぞれ一つずつの鍛造品および鍛造粗材に対応する部分
（以下、これを便宜上、鍛造品データおよび鍛造粗材デ
ータと称する）は、鍛造品および鍛造粗材の各部の寸法
を具体的な数値としてではなく、任意の値を取り得る変
数として含むものとされる。すなわち、変数の値の変化
に応じて鍛造品や鍛造粗材の具体的な形状，寸法は変化
するのであり、鍛造品データおよび鍛造粗材データは各
々変数の変化により変化し得る鍛造品および鍛造粗材の
一群ずつを表していることになる。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、鍛造すべき鍛造品の鍛
造品指定データと寸法データとを鍛造品データ入力手段
から入力すれば、その鍛造品の鍛造粗材として好適な適
正鍛造粗材が自動的に選択される。したがって、鍛造粗
材の設計を容易に行うことができる。

【００１０】

【発明の望ましい実施態様】以下、本発明の望ましい実
施態様を列挙するとともに、必要に応じて関連説明を行
う。 （１）さらに、前記鍛造品データ入力手段により入力さ
れた鍛造品データによって特定される鍛造品の、前記適
正鍛造粗材からの製造をシミュレーションするシミュレ
ーション手段と、そのシミュレーション手段により得ら
れたシミュレーション結果を、予め定められた評価基準
に基づいて評価する評価手段とを含むことを特徴とする
請求項１に記載の鍛造粗材設計装置。この態様の鍛造粗
材設計装置においては、適正鍛造粗材選択手段が適正鍛
造粗材を選択した後、その適正鍛造粗材からの鍛造品の
鍛造をシミュレーション手段がシミュレーションし、評
価手段がそのシミュレーション結果を評価基準に基づい
て評価する。そのため、選択された鍛造粗材が目的とす
る鍛造品の粗材として本当に適したものであるか否かを
実際に鍛造を試行することなく確かめることができ、鍛
造粗材の設計の信頼性を高めることができる。 （２）さらに、前記適正鍛造粗材の複数箇所の寸法をそ
れぞれ含む複数の鍛造粗材寸法データ群を作成する鍛造
粗材寸法データ群作成手段と、その鍛造粗材寸法データ
群作成手段により作成された複数の鍛造粗材寸法データ
群の各々について前記シミュレーション手段にシミュレ
ーションを行わせ、そのシミュレーションの結果を前記
評価手段に評価させて、その評価結果に基づいて適正鍛
造粗材寸法データ群を選択する適正鍛造粗材寸法データ
群選択手段と、その適正鍛造粗材寸法データ群選択手段
により選択された適正鍛造粗材寸法データ群をＣＡＤシ
ステムに供給する適正鍛造粗材寸法データ群供給手段と
を含む態様１に記載の鍛造粗材設計装置。この態様の鍛
造粗材設計装置においては、適正鍛造品選択手段が適正
鍛造品を選択した後、鍛造粗材寸法データ群作成手段が
選択された適正鍛造粗材についての複数の鍛造粗材寸法
データ群を作成し、適正鍛造粗材寸法データ群選択手段
が、複数の鍛造粗材寸法データ群の各々についてのシミ
ュレーションをシミュレーション手段に実行させ、それ
ら複数のシミュレーションの結果を評価手段に評価させ
て、その評価結果に基づいて適正鍛造粗材寸法データ群
を選択する。この選択された適正鍛造粗材寸法データ群
は、適正鍛造粗材寸法データ群供給手段によりＣＡＤシ
ステムに供給される。鍛造粗材の具体的な寸法まで自動
的に決定され、その決定された適正鍛造粗材寸法データ
群がＣＡＤシステムに供給されるのである。したがっ
て、ＣＡＤシステムにおいてはその適正鍛造粗材寸法デ
ータ群に基づいて目的とする鍛造品用の鍛造粗材の図面
を自動的に作成することができる。ＣＡＤシステムにお
いて設計された鍛造品のデータを鍛造粗材設計装置に供
給して鍛造粗材の設計に利用することは従来から行われ
ていたが、鍛造粗材設計装置において設計された鍛造粗
材のデータをＣＡＤシステムに供給して、鍛造粗材の設
計図面の作成に利用することは従来行われておらず、鍛
造粗材の設計図面の作成が面倒であったが、本態様によ
れば鍛造粗材の図面の作成まで自動的に行うことが可能
となり、上記不便が解消されるのである。 （３）さらに、前記適正鍛造粗材選択手段により選択さ
れた適正鍛造粗材の複数箇所の寸法をそれぞれ含む複数
の鍛造粗材寸法データ群を作成する鍛造粗材寸法データ
群作成手段と、その鍛造粗材寸法データ群作成手段によ
り作成された複数の鍛造粗材寸法データ群の各々につい
て前記シミュレーション手段にシミュレーションを行わ
せ、そのシミュレーションの結果を前記評価手段に評価
させて、その評価結果に基づいて適正鍛造粗材寸法デー
タ群を選択する適正鍛造粗材寸法データ群選択手段とを
含む態様１に記載の鍛造粗材設計装置。この態様は態様
２から寸法データ供給手段を除去したものである。鍛造
粗材寸法データ群作成手段と適正鍛造粗材寸法データ群
選択手段とによって適正鍛造粗材寸法データ群、すなわ
ち目的とする鍛造品に適した鍛造粗材の各部の具体的な
寸法が自動的に決定されることはそれ自体で実用的な価
値のあることであり、この寸法データがＣＡＤシステム
に供給されることは望ましいことではあるが、不可欠で
はないのである。 （４）前記適正鍛造粗材寸法データ群選択手段が、まず
前記鍛造粗材寸法データ群作成手段により作成されたす
べての鍛造粗材寸法データ群について前記シミュレーシ
ョン手段にシミュレーションを行わせ、その後に、評価
が最も高い鍛造粗材寸法データ群を前記適正鍛造粗材寸
法データ群として選択するものである態様３に記載の鍛
造粗材設計装置。この態様が主たる実施例の態様であ
り、特に望ましい態様であるが、次の態様でも実施は可
能である。 （５）前記適正鍛造粗材寸法データ群選択手段が、前記
鍛造粗材寸法データ群作成手段により作成された鍛造粗
材寸法データ群について、順次前記シミュレーション手
段によるシミュレーションと前記評価手段による評価と
を行わせ、評価手段による評価結果が予め定められた評
価基準を超えたときその鍛造粗材寸法データ群を前記適
正鍛造粗材寸法データ群として選択するものである態様
３に記載の鍛造粗材設計装置。この態様によれば、シミ
ュレーションおよび評価を常にすべての鍛造粗材寸法デ
ータ群について行う必要がなくなり、設計時間の短縮を
図ることができる。シミュレーションおよび評価は予め
定められた順序で行われるようにしても、前回行われた
シミュレーションおよび評価の結果から次に行われるシ
ミュレーション等が決定されるようにしてもよいが、シ
ミュレーションの順序が適切に決定されれば、少ない回
数のシミュレーションおよび評価の実行により、評価結
果が評価基準を超える鍛造粗材寸法データ群を得ること
ができ、本態様の利点を一層有効に享受することができ
る。 （６）前記鍛造品群が、外周面，第一端面および第二
端面を有する円板の第一端面の中央部に凹部が形成され
た第一鍛造品と、その第一鍛造品の前記第二端面の中
央部にボス部が形成された第二鍛造品と、その第二鍛
造品の前記第一端面の前記凹部より外周側の部分にその
凹部と同心に第一円環溝が形成された第三鍛造品と、
その第三鍛造品の前記第二端面に前記ボス部より外周側
の部分にそのボス部と同心に第二円環溝が形成された第
四鍛造品とのうち少なくとも２つを含む請求項１，態様
１〜５のいずれか１つに記載の鍛造粗材設計装置。 （７）前記鍛造粗材群が、外周面，第一端面および第
二端面を有する円板である第一鍛造粗材と、その第一
鍛造粗材の前記第一端面に円錐台形状の凹部が同心に形
成された第二鍛造粗材と、前記第一鍛造粗材の前記第
一端面に円錐台形状の凸部が同心に形成された第三鍛造
粗材と、前記第一鍛造粗材の前記第二端面の中央部に
ボス部が同心に形成された第四鍛造粗材と、前記第二
鍛造粗材の前記第二端面の中央部にボス部が同心に形成
された第五鍛造粗材と、前記第三粗材の前記第二端面
の中央部にボス部が同心に形成された第六鍛造粗材との
うち少なくとも２つを含む請求項１，態様１〜６のいず
れか１つに記載の鍛造粗材設計装置。第二鍛造粗材およ
び第三鍛造粗材の第一端面の最外周部に軸線に直角な円
環状の面が残されてもよい。 （８）前記鍛造品群が前記第一〜第四鍛造品を含むとと
もに、前記鍛造粗材群が前記第一〜第五鍛造粗材を含む
態様７に記載の鍛造粗材設計装置。 （９）前記鍛造品データ入力手段により入力された鍛造
品データにより特定される鍛造品が前記第三鍛造品であ
り、前記選択規則が、前記第一円環溝が設定状態以上
外周側に形成されているという第一条件が満たされた場
合に前記適正鍛造粗材として前記第二鍛造粗材を選択す
るという第一規則と、前記第一条件が満たされず、か
つ、前記ボス部以外の部分のうち前記凹部を囲む部分の
容積の前記ボス部の前記凹部の底面より先端側の部分の
容積に対する比率が設定容積比以上であるという第二条
件が満たされた場合に前記適正鍛造粗材として前記第三
鍛造粗材を選択するという第二規則と、前記第一条件
および第二条件が満たされず、鍛造品の厚さの外径に対
する比率が設定厚さ比以上であるという第三条件が満た
され、かつ、前記凹部の深さの鍛造品の厚さに対する比
率が設定深さ比以上であるという第四条件が満たされた
場合に前記適正鍛造粗材として前記第六鍛造粗材を選択
するという第三規則と、前記第一条件，第二条件およ
び第四条件が満たされず、前記第三条件が満たされた場
合に前記適正鍛造粗材として前記第四鍛造粗材を選択す
る第四規則と、前記第一条件，第二条件および第三条
件がいずれも満たされず、かつ、前記ボス部の外径の鍛
造品全体の外径に対する比率が設定外径比以上であると
いう第五条件が満たされた場合に前記適正鍛造粗材とし
て前記第三鍛造粗材を選択するという第五規則と、前
記第一条件，第二条件，第三条件および第五条件がいず
れも満たされない場合に前記適正鍛造粗材として前記第
六鍛造粗材を選択するという第六規則との少なくとも２
つを含む態様７または８に記載の鍛造粗材設計装置。 （１０）前記評価基準が、前記シミュレーションによ
り得られる鍛造品が鍛造型のキャビティに充満する度合
いを表す充満度が設定充満度以上であるという第一基準
と、その第一基準を満たすのに必要な最小鍛造荷重が
設定荷重以下であるという第二基準と、前記シミュレ
ーションにより得られる鍛造品と鍛造型のキャビティ面
との間の最大面圧が設定面圧を超えることなく前記第一
基準が満たされるという第三基準と、前記シミュレー
ションにより得られる鍛造品が鍛造型のキャビティの予
め定められた複数のすみに充満する順序が予め定められ
た順序であるという第四基準とのうち、少なくとも第一
基準と、第二ないし第四基準の少なくとも１つとを含む
態様１〜９のいずれか１つに記載の鍛造粗材設計装置。 （１１）前記シミュレーション手段が、前記シミュレー
ションを有限要素法により行う有限要素法シミュレーシ
ョン手段を含む態様１〜１０のいずれか１つに記載の鍛
造粗材設計装置。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を自動車の鍛造部品の設計に用
いられる鍛造粗材設計装置に適用した場合の一実施例を
図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、鍛
造粗材設計装置は、ＣＰＵ１０，ＲＯＭ１２，ＲＡＭ１
４，入出力インタフェース１６およびこれらを接続する
バス１８を含む主制御装置２０を備えている。主制御装
置２０には入力装置たるキーボード２４およびマウス２
６が接続されており、オペレータがこれらキーボード２
４あるいはマウス２６を操作することにより、主制御装
置２０にデータが入力されるようになっている。また、
主制御装置２０には制御回路２８を介して出力装置たる
ＣＲＴ３０が接続されるとともに、データベース３４お
よびＣＡＤシステム３６が接続されている。

【００１２】主制御装置２０のＲＯＭ１２には、図１９
にフローチャートで表すメインプログラムを始めとし
て、図２０に示す各種のプログラムが記憶されている。
これらプログラムの実行時には、プログラムの実行に必
要な数値等がデータベース３４から読み出され、ＲＡＭ
１４の図２１に示す各メモリに記憶される。なお、上記
プログラムの一部のものは、実行時に予めＲＯＭ１２か
らＲＡＭ１４に移送された上で実行される。また、ＲＡ
Ｍ１４の各メモリに新たなデータが記憶される際、それ
までそのメモリに記憶されていたデータが消去されるよ
うになっている。

【００１３】データベース３４には鍛造品群データが記
憶されている。鍛造品群データには、代表的に図２ない
し図５に示す４種類の鍛造品、すなわち、外周面５
０，第一端面５２および第二端面５４を有する円板の第
一端面５２の中央部に凹部５６が形成されたハブ、ハ
ブの第二端面５４の中央部にボス部６２が形成されたス
プライン、スプラインの第一端面５２の凹部５６より
外周側の部分に凹部５６と同心に第一円環溝６６が形成
されたリバースギヤおよびリバースギヤの第二端面５
４のボス部６２より外周側の部分にボス部６２と同心に
第二円環溝７０が形成されたギヤが含まれている。

【００１４】また、データベース３４には鍛造粗材群デ
ータが記憶されている。鍛造粗材群データには、代表的
に図６ないし図１１に示す６つの鍛造粗材候補、すなわ
ち、外周面９０，第一端面９２および第二端面９４を
有する円板である第一鍛造粗材、第一鍛造粗材の第一
端面９２に円錐台形状の凹部９８が同心に形成された第
二鍛造粗材、第一鍛造粗材の第一端面９２に円錐台状
の凸部１０２が同心に形成された第三鍛造粗材、第一
鍛造粗材の第二端面９４の中央部にボス部１０６が同心
に形成された第四鍛造粗材、第二鍛造粗材の第二端面
９４の中央部にボス部１０６が形成された第五鍛造粗
材、第三鍛造粗材の第二端面９４の中央部にボス部１
０６が形成された第六鍛造粗材が含まれている。

【００１５】ＲＯＭ１２には、上記鍛造品群の一つが指
定された場合に、その指定された鍛造品の粗材として好
適なものを上記鍛造粗材群から選択する適正鍛造粗材選
択プログラムが記憶されている。この適正鍛造粗材選択
プログラムの一例を図１５（ｂ）ないし図１８に示すフ
ローチャートで示す。これらプログラムは適正鍛造粗材
選択のための規則をプログラム化したものである。

【００１６】上記鍛造品の指定は、オペレータが表示装
置としてのＣＲＴ３０に表示されているガイダンスに従
ってキーボード２４およびマウス２６を操作することに
より行われる。入力操作によって指定された鍛造品を表
すデータがデータベース３４からＲＡＭ１４のメモリに
取り込まれるとともに、その鍛造品の図がＣＲＴ３０に
表示される。次に、オペレータがＣＲＴ３０上のガイダ
ンスに従ってキーボード２４およびマウス２６を操作
し、指定した鍛造品の各部の寸法値を入力すれば、寸法
値を表すデータがＲＡＭ１４のメモリに記憶される。こ
れら鍛造品指定データと鍛造品寸法データとを含む鍛造
品データと、データベース３４から読み出される基準値
等のデータとに基づいて、適正鍛造粗材選択プログラム
が実行されるのである。

【００１７】鍛造品としてハブが指定された場合には、
図１６のフローチャートに示すように無条件で第二鍛造
粗材が適正鍛造粗材として選択される。鍛造品としてス
プラインが指定された場合には、図１７のフローチャー
トに従って、第二鍛造粗材，第三鍛造粗材あるいは第六
鍛造粗材のいずれかが適正鍛造粗材として選択される。
また、リバースギヤが指定された場合には、図１５
（ｂ）のフローチャートに従って、第二鍛造粗材，第三
鍛造粗材，第四鍛造粗材あるいは第六鍛造粗材のいずれ
かが適正鍛造粗材として選択される。また、ギヤが指定
された場合には、図１８のフローチャートに従って、第
一鍛造粗材，第二鍛造粗材，第三鍛造粗材，第四鍛造粗
材，第五鍛造粗材あるいは第六鍛造粗材のいずれかが適
正鍛造粗材として選択される。

【００１８】以下、上記鍛造粗材設計装置の作動を、図
１９のフローチャートで表されるメインプログラムに基
づいて説明するが、今回は、鍛造品群データ中のリバー
スギヤが鍛造品として指定され、リバースギヤの鍛造に
好適な鍛造粗材が設計されると仮定して説明する。ま
ず、電源が投入されれば、ＣＲＴ３０にメニューが表示
される。オペレータがマウス２６によりメインプログラ
ムを選択した後、キーボード２４の実行キーを操作すれ
ば、メインプログラムが実行される。

【００１９】ステップＳ１０（以下、単にＳ１０で表
す。他のステップについても同じ）において、データベ
ース３４から鍛造品群が読み出され、ＣＲＴ３０に図２
ないし図５に例示するような鍛造品群の図が表示され
る。オペレータがマウス２４を操作してリバースギヤを
指定すれば鍛造品指定データがＲＡＭ１４の鍛造品指定
データメモリ２０４に記憶されるとともに、図１５
（ａ）に示すリバースギヤの図がデータベース３４から
読み出され、ＣＲＴ３０に表示される。

【００２０】次に、Ｓ１１において鍛造すべきリバース
ギヤの寸法データの入力が行われる。図１５（ａ）のリ
バースギヤの図には、外径Ｄ，第一円環溝６６の大径ｕ
ｄ，凹部５６の内径ｐｄ，凹部５６の深さｐｈ，第一端
面５２から第二端面５４までの高さｈ，第一端面５２か
らボス部６２の端面までの高さＨ，ボス部６２の外径ｂ
ｄおよび凹部５６の底面からボス部６２の端面までの厚
さｔをそれぞれ示す記号（変数）と寸法線とが記載され
ている。これは、煩雑さを避けるために、後述の適正鍛
造粗材選択プログラムの実行に使用される寸法のみを記
載したものであり、実際には、後述の鍛造品の容積算出
プログラムの実行に必要なすべての部分の寸法線と記号
とが表示され、オペレータがマウス２６により各記号を
指定しつつキーボード２４から数値（寸法値）を入力
し、キーボード２４の実行キーを操作すれば、リバース
ギヤの各部の寸法値のデータがＲＡＭ１４の鍛造品寸法
データメモリ２０６に記憶される。

【００２１】なお、以上においては理解を容易にするた
めに、鍛造すべき鍛造品の指定および寸法の入力がオペ
レータにより行われる場合について説明したが、本鍛造
粗材設計装置は、ＣＡＤシステム３６からの要求に応じ
ても鍛造粗材の設計を行い得るように構成されており、
この態様で使用される場合には、ＣＡＤシステム３６か
ら鍛造品指定データと、鍛造すべき鍛造品の各部の寸法
を表すデータとが主制御装置２０に供給される。

【００２２】いずれにしても、鍛造品指定データと鍛造
品寸法データとを含む鍛造品データの入力が終了すれ
ば、Ｓ１２において、ＲＯＭ１２に記憶されている適正
鍛造粗材選択プログラムのうち、リバースギヤに対応す
る図１５（ｂ）の適正鍛造粗材選択プログラムが選択さ
れるとともに、データベース３４に記憶されている、適
正鍛造粗材選択プログラムの実行に必要なリバースギヤ
の基準比率が読み出されてＲＡＭ１４の数値データメモ
リ２１２に記憶される。図１６においては理解を容易に
するために、基準比率が具体的な数値で記載されている
が、実際の適正鍛造粗材選択プログラムにおいてはこれ
ら基準比率も記号とされており、これら記号にデータベ
ース３４から読み出された具体的な数値が代入されて実
行されるのである。

【００２３】まず、Ｓ５０において、第一円環溝６６が
設定状態以上外周側に形成されているという第一条件を
満たしているか否かの判定が行われる。判定結果がＹＥ
Ｓであれば、第一条件が満たされた場合に適正鍛造粗材
として第二鍛造粗材を選択するという第一規則に従って
第二鍛造粗材が選択される。一方、判定結果がＮＯであ
れば、Ｓ５１において、ボス６２以外の部分のうち、凹
部５６を囲む部分の容積の、ボス部６２の凹部５６の底
面より先端側の部分の容積に対する比率が設定容積比以
上であるという第二条件を満たしているか否かの判定が
行われる。判定結果がＹＥＳであれば、第一条件が満た
されず、第二条件が満たされた場合に適正鍛造粗材とし
て第三鍛造粗材を選択するという第二規則に従って第三
鍛造粗材が選択される。

【００２４】また、Ｓ５１の判定結果もＮＯである場合
には、Ｓ５２において、鍛造品の高さＨの外径Ｄに対す
る比率が設定高さ比以上であるという第三条件を満たし
ているか否かの判定が行われる。判定結果がＹＥＳであ
れば、Ｓ５３において、凹部５６の深さｐｈの鍛造品の
高さＨに対する比率が設定深さ比以上であるという第四
条件を満たしているか否かの判定が行われる。Ｓ５３の
判定結果もＹＥＳであれば、第一，第二条件が満たされ
ず、第三，第四条件が満たされた場合に適正鍛造粗材と
して第六鍛造粗材を選択するという第三規則に従って第
六鍛造粗材が選択される。一方、Ｓ５３の判定結果がＮ
Ｏである場合には、第一，第二および第四条件が満たさ
れず、第三条件が満たされた場合に適正鍛造粗材として
第四鍛造粗材を選択するという第四規則に従って第四鍛
造粗材が選択される。

【００２５】さらに、前記Ｓ５２の判定結果がＮＯであ
る場合には、Ｓ５４において、ボス部６２の外径ｂｄの
鍛造品全体の外径Ｄに対する比率が設定外径比以上であ
るという第五条件を満たしているか否かの判定が行われ
る。Ｓ５４の判定結果がＹＥＳであれば、第一，第二お
よび第三条件がいずれも満たされず、第五条件が満たさ
れた場合に適正鍛造粗材として第三鍛造粗材を選択する
という第五規則に従って第三鍛造粗材が選択される。そ
れに対して、Ｓ５４の判定結果もＮＯである場合には、
第一，第二，第三および第五条件がいずれも満たされな
い場合に適正鍛造粗材として第六鍛造粗材を選択すると
いう第六規則に従って第六鍛造粗材が選択される。ここ
においては、第六鍛造粗材が適正鍛造粗材として選択さ
れたと仮定する。ＲＡＭ１４の適正鍛造粗材データメモ
リ２１６に第六鍛造粗材が適正鍛造粗材データとして記
憶される。

【００２６】次に、メインプログラムのＳ１３におい
て、第六鍛造粗材からのリバースギヤの鍛造をシミュレ
ーションするための複数の寸法データ群の作成が行われ
る。まず、前記Ｓ１１においてＲＡＭ１４の鍛造品寸法
データメモリ２０６に記憶されたリバースギヤの各部の
寸法値のデータが、ＲＯＭ１２に格納されている鍛造品
寸法比率算出プログラムに従って処理される。例えば、
リバースギヤ全体の外径Ｄを１００％とした場合の他の
部分の寸法の百分率が演算され、ＲＡＭ１４の鍛造品寸
法比率データメモリ２２０に記憶されるのである。

【００２７】次に、ＲＯＭ１２に格納されている鍛造粗
材寸法比率決定プログラムが実行される。鍛造品として
のリバースギヤの各部の寸法比率と第六鍛造粗材の各部
の最適と推定される寸法比率との関係（例えば比）が過
去のデータに基づいて予め決定されてデータベース３４
に格納されており、この関係を表すデータがデータベー
ス３４からＲＡＭ１４に読み込まれ、この関係と、先に
演算されてＲＡＭ１４の鍛造品寸法比率データメモリ２
２０に記憶されたリバースギヤの各部の寸法比率とか
ら、最適と推定される第六鍛造粗材の各部の寸法比率が
決定される。最適と推定される第六鍛造粗材の各部の寸
法比率が決定されたならば、その各部の寸法比率の群を
中心として、各部の寸法をそれぞれ予め定められた値だ
け増減させた寸法比率が演算され、それらの組合わせと
して複数の寸法比率群のデータが作成され、最適と推定
される第六鍛造粗材の各部の寸法比率と共に、ＲＡＭ１
４の鍛造粗材寸法比率データメモリ２２８に記憶され
て、鍛造粗材寸法比率決定プログラムの実行が終了す
る。

【００２８】続いて、ＲＯＭ１２に記憶されている容積
算出プログラムが実行され、前記Ｓ１１の実行により鍛
造品寸法データメモリ２０６に記憶された鍛造品として
のリバースギヤの各部の寸法からリバースギヤの容積が
算出される。そして、この算出された容積値に基づい
て、先に鍛造粗材寸法比率データメモリ２２８に記憶さ
れている複数の寸法比率群が実際の鍛造粗材寸法に換算
され、それらのデータが鍛造粗材寸法データ群メモリ２
３４に記憶されて、図１９におけるＳ１３の鍛造粗材寸
法データ群作成ステップの実行が終了する。

【００２９】このようにして複数種類の寸法の第六鍛造
粗材が鍛造粗材候補として決定されたならば、Ｓ１４に
おいてこれらの各々からのリバースギヤの鍛造が順次シ
ミュレーションされる。すなわち、ＲＯＭ１２に記憶さ
れているシミュレーションプログラムが実行され、有限
要素法により、各寸法の第六鍛造粗材からリバースギヤ
が鍛造される場合の粗材の変形過程が推定され、そのシ
ミュレーション結果がシミュレーション結果メモリ２３
６に記憶されるのである。

【００３０】すべての鍛造粗材候補について、すなわち
複数種類の寸法の第六鍛造粗材のすべてについてのシミ
ュレーションが終了すれば、ＲＯＭ１２に記憶されてい
る評価プログラムに従ってＳ１５の評価ステップが実行
される。評価プログラムは予め定められた評価基準がプ
ログラム化されたものであり、この評価基準は、シミ
ュレーションにより得られる鍛造品が鍛造型のキャビテ
ィに充満する度合いを表す充満度が設定充満度以上であ
るという第一基準，その第一基準を満たすのに必要な
最小鍛造荷重が設定荷重以下であるという第二基準，
シミュレーションにより得られる鍛造品と鍛造型のキャ
ビティ面との間の最大面圧が設定面圧を超えることなく
第一基準が満たされるという第三基準およびシミュレ
ーションにより得られる鍛造品が鍛造型のキャビティの
予め定められた複数のすみに充満する順序が設定順序で
あるという第四基準から成っている。これら基準に基づ
く評価に必要な上記設定充満度，設定荷重，設定面圧，
設定順序等のデータは予めデータベース３４に格納され
ており、これらがＲＡＭ１４の評価基準データメモリ２
３８に読み込まれた上で評価プログラムが実行される。
複数の鍛造粗材候補毎の評価結果はすべてＲＡＭ１４の
評価結果メモリ２４０に記憶される。

【００３１】評価プログラムの実行終了後に、Ｓ１６に
おいて、ＲＯＭ１２に記憶されている適正鍛造粗材寸法
データ群選択プログラムが実行され、ＲＡＭ１４の評価
結果メモリ２４０に記憶された鍛造粗材寸法データ群の
中から、４つの評価基準のうち少なくとも第一基準と、
第二ないし第四基準の少なくとも１つとをクリアした鍛
造粗材が適正鍛造粗材として選択される。適正鍛造粗材
が１つでもあれば、Ｓ１６の判定結果がＹＥＳとなり、
その適正鍛造粗材のデータ、すなわち適正鍛造粗材寸法
データ群が、Ｓ１７においてＲＡＭ１４の適正鍛造粗材
寸法データ群メモリ２４４に記憶される。

【００３２】次にＳ１８において、Ｓ１７でＲＡＭ１４
の適正鍛造粗材寸法データ群メモリ２４４に記憶された
適正鍛造粗材寸法データ群のうち、評価結果が一番高い
ものが選択され、Ｓ１９においてＣＲＴ３０に画面表示
される。適正鍛造粗材寸法データ群が１群のみである場
合には必然的にその適正鍛造粗材寸法データ群が最適鍛
造粗材寸法データ群とされるが、複数ある場合には、第
一〜第四基準を満たす数の最も多いものが、また満たす
数が同じである適正鍛造粗材寸法データ群が複数群ある
場合には第一〜第四基準に予め付されている割当て点数
の合計の多いものが、それぞれ最適鍛造粗材寸法データ
群として選択される。

【００３３】その後、Ｓ２０において、ＲＯＭ１２に記
憶されているデータ変換プログラムが実行される。この
データ変換プログラムの実行によって最適鍛造粗材寸法
データ群がＣＡＤシステム用データに変換され、ＣＡＤ
システム３６へ供給される。ＣＡＤシステム３６へのデ
ータの供給が終了すれば、一連のメインプログラムの実
行が終了する。

【００３４】一方、Ｓ１６において、ＲＡＭ１４の評価
結果メモリ２４０に記憶された鍛造粗材寸法データ群の
中に、４つの評価基準のうち少なくとも第一基準と、第
二ないし第四基準の少なくとも１つとを満たすものが１
つもなければ、Ｓ１６の判定結果がＮＯとなる。この場
合には、Ｓ２１においてＲＡＭ１４のカウンタ２５０の
カウント値が１増加させられるとともに、Ｓ２２におい
てカウント値ｎが基準カウント値Ｎ（リバースギヤに対
しては鍛造粗材候補が第一から第六まで６種類あるため
６）と等しいか否かが判定される。判定結果がＮＯであ
れば、Ｓ２３において、ＲＯＭ１２に記憶されている適
正鍛造粗材変更プログラムが実行され、適正鍛造粗材
が、第一〜第六鍛造粗材の中で未だシミュレーションお
よび評価が行われていないものの１つに変更される。こ
の変更は、最初に適正鍛造粗材として選択された鍛造粗
材に近いものから順に行われるように予め定められてい
る順序で行われるようにしてもよく、あるいは前記評価
の第一〜第四基準のうち満たされない基準の種類と満た
されない程度との少なくとも一方に基づいて決定される
順序で行われるようにしてもよく、上記適正鍛造粗材変
更プログラムはこの変更順序の決定規則を含むものであ
る。適正鍛造粗材が第二候補に変更された後は、その第
二候補の適正鍛造粗材についてＳ１３以降が前述の場合
と同様にして行われる。

【００３５】第二候補の適正鍛造粗材によっても評価基
準を満たす適正鍛造粗材寸法データ群が得られない場合
には、再びＳ１６の判定結果がＮＯとなり、Ｓ２１にお
いてさらにカウント値ｎのインクリメントが行われた
後、Ｓ２３において再び鍛造粗材変更プログラムが実行
され、第三候補の鍛造粗材が適正鍛造粗材として選択さ
れ、再びメインプログラムのＳ１３以降が実行される。
この繰返しの実行中に、Ｓ２２においてカウンタ２５０
のカウント値ｎが基準値Ｎ（ここでは６）になれば、す
なわち、すべての鍛造粗材候補についてシミュレーショ
ンおよび評価を行っても適正鍛造粗材寸法データ群が得
られなかった場合には、Ｓ２２の判定結果がＹＥＳとな
り、Ｓ２４においてＣＲＴ３０にエラー表示がされてオ
ペレータに適正鍛造粗材寸法データ群が得られなかった
ことが知らされ、メインプログラムの実行が終了する。

【００３６】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、ハブが第一鍛造品、スプラインが第二鍛造
品、リバースギヤが第三鍛造品、ギヤが第四鍛造品に相
当し、データベース３４が鍛造品群データと鍛造粗材群
データとを記憶する群データ記憶手段を構成している。
また、キーボード２４およびマウス２６、あるいはＣＡ
Ｄシステム３６が鍛造品データ入力手段を構成し、ＲＯ
Ｍ１２の適正鍛造粗材選択プログラムを記憶する部分が
鍛造粗材選択規則記憶手段を構成し、主制御装置２０の
メインプログラムのＳ１２を実行する部分が適正鍛造粗
材選択手段を構成している。さらに、主制御装置２０の
メインプログラムのＳ１３を実行する部分とが鍛造粗材
寸法データ群作成手段を構成し、同じくＳ１４を実行す
る部分がシミュレーション手段を構成し、Ｓ１５を実行
する部分が評価手段を構成し、Ｓ１６〜Ｓ１８を実行す
る部分が適正鍛造粗材寸法データ群選択手段を構成し、
Ｓ２０を実行する部分が適正鍛造粗材寸法データ群供給
手段を構成している。

【００３７】なお、本実施例において、メインプログラ
ムを繰り返し行ううちに、データベース３４に記憶され
た設定値，基準値等の中に不適当なものがあることが判
明した場合には、データベース３４の不適当な設定値，
基準値等の設計基準データを妥当な値に変更する学習機
能を主制御装置２０に与えることができる。例えば、メ
インプログラムの実行時にＳ１５の評価ステップにおい
て得られた評価結果，Ｓ１８の最適鍛造粗材寸法データ
群選択ステップにおける選択結果，Ｓ２３の適正鍛造粗
材変更ステップにおける適正鍛造粗材変更経過等をデー
タベース３４に格納しておく鍛造粗材設計経過データ収
集プログラムや、収集されたデータをキーボード２４，
マウス２６等のデータ入力手段からの指令データに応じ
て、表示装置としてのＣＲＴ３０や記録装置としてのプ
リンタ等の出力装置に出力させる鍛造粗材設計経過デー
タ出力プログラムをＲＯＭ１２に記憶させておくのであ
る。この場合には、出力された鍛造粗材設計経過データ
に基づいてオペレータが不適当な設計基準を発見し、妥
当な設計基準に変更することになる。

【００３８】このオペレータによる不適当な設計基準の
発見および妥当な設計基準への変更が繰り返されるうち
に、これら発見および変更の規則が明確になれば、この
規則をプログラム化し、主制御装置２０にこの設計基準
変更プログラムを実行させることが可能になる。この場
合には、主制御装置２０の設計基準変更プログラムを実
行する部分が設計基準変更手段を構成することとなる。

【００３９】また、本実施例においては、Ｓ１３におい
て作成された鍛造粗材寸法データ群のすべて、すなわち
複数種類に寸法が異なる鍛造粗材候補のすべてについて
シミュレーションが行われた後に、シミュレーション結
果の評価が行われて最適鍛造粗材寸法データ群、すなわ
ち最適鍛造粗材が選択されるようになっているため、事
実上最適に近い鍛造粗材設計が行われ、また、鍛造粗材
設計の改善に有用なデータが多く得られる利点がある。
しかし、１つの鍛造粗材候補についてシミュレーション
が行われる毎に、シミュレーション結果の評価が行わ
れ、シミュレーション結果が評価基準を超えたときには
直ちにその鍛造粗材候補が適正鍛造粗材と決定され、シ
ミュレーションおよび評価の実行が終了させられるよう
にすることも可能である。

【００４０】この場合には、Ｓ１３の実行時に最適と推
定された寸法比率の鍛造粗材についてのシミュレーショ
ンが最初に行われるようにすれば、多くの場合１回のシ
ミュレーションの実行により適正鍛造粗材が得られるこ
ととなり、鍛造粗材設計の能率向上を図ることができ
る。なお、最適と推定された寸法比率の鍛造粗材につい
てのシミュレーションの結果が評価基準を超えない場合
には、最適と推定された寸法比率の鍛造粗材に近いもの
から予め定められている順序で順次シミュレーションが
行われるようにしてもよく、あるいは前述の第一〜第四
基準等、複数の評価基準のうち満たされない基準の種類
と満たされない程度との少なくとも一方に基づいて決定
される順序で行われるようにしてもよい。

【００４１】また、本実施例においては、シミュレーシ
ョン結果の評価に使用される設定充満度，設定荷重，設
定面圧，設定順序等がそれぞれ１つずつ設定されていた
が、少なくともこれらの１つを複数段階に設定してお
き、オペレータにより、あるいは自動的に設定が変更さ
れ得るようにすることも可能である。例えば、設計時間
の短縮が要求される場合には緩い評価基準を使用し、鍛
造粗材の適正度が高く要求される場合には厳しい評価基
準を使用するのであり、あるいは、設計開始当初は厳し
い評価基準を使用し、その厳しい評価基準では適正鍛造
粗材が得られない場合には評価基準を緩いものに変更す
るのである。特に、後者の態様を上記１つの鍛造粗材候
補についてシミュレーションが行われる毎に評価が行わ
れる態様と組み合わせて採用すれば、シミュレーション
の実行回数をできる限り少なくしつつ適正度の高い鍛造
粗材の設計を行うことが可能となる。

【００４２】さらに、本実施例においては、鍛造粗材候
補からの鍛造の試行がシミュレーションにより行われる
ようになっているため、短時間で安価に試行が行われ、
かつ、鍛造品が鍛造型のキャビティの予め定められた複
数のすみに充満する順序等の鍛造経過データが容易に得
られる利点があるが、実際に鍛造が試行されるようにす
ることも可能である。その他、当業者の知識に基づいて
種々の変形，改良を施した態様で、本発明を実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である鍛造粗材設計装置を示
すブロック図である。

【図２】上記装置のデータベースに記憶されている鍛造
品の一例を示す図である。

【図３】上記鍛造品の別の例を示す図である。

【図４】上記鍛造品のさらに別の例を示す図である。

【図５】上記鍛造品のさらに別の例を示す図である。

【図６】前記鍛造粗材設計装置のデータベースに記憶さ
れている鍛造粗材の一例を示す図である。

【図７】上記鍛造粗材の別の例を示す図である。

【図８】上記鍛造粗材のさらに別の例を示す図である。

【図９】上記鍛造粗材のさらに別の例を示す図である。

【図１０】上記鍛造粗材のさらに別の例を示す図であ
る。

【図１１】上記鍛造粗材のさらに別の例を示す図であ
る。

【図１２】前記鍛造粗材設計装置のデータベースに記憶
されている、鍛造品の寸法データ作成時にＣＲＴに表示
される図の一例を示す図である。

【図１３】上記ＣＲＴで表示される図の別の例を示す図
である。

【図１４】上記ＣＲＴで表示される図のさらに別の例を
示す図である。

【図１５】鍛造品の一例についての適正鍛造粗材の選択
を説明するための図であり、 (a)は前記ＣＲＴで表示さ
れる図のさらに別の例を示し、 (b)は (a)に示す鍛造品
用の適正鍛造粗材の選択のために前記鍛造粗材設計装置
のＲＯＭに記憶されている適正鍛造粗材選択プログラム
の一例を表すフローチャートである。

【図１６】図１５（ｂ）とは別の適正鍛造粗材選択プロ
グラムを表すフローチャートである。

【図１７】図１５（ｂ）および図１６とは別の適正鍛造
粗材選択プログラムを表すフローチャートである。

【図１８】図１５（ｂ）ないし図１７とは別の適正鍛造
粗材選択プログラムを表すフローチャートである。

【図１９】上記装置のＲＯＭに記憶されているメインプ
ログラムを示すフローチャートである。

【図２０】上記装置のＲＯＭの構成を概念的に示すブロ
ック図である。

【図２１】上記装置のＲＡＭの構成を概念的に示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０ ＣＰＵ １２ ＲＯＭ １４ ＲＡＭ ２０ 主制御装置 ２４ キーボード ２６ マウス ３０ ＣＲＴ ３４ データベース ３６ ＣＡＤシステム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鍛造加工を施して鍛造品とするための鍛
   造粗材を設計する装置であって、 複数種類の鍛造品を含む鍛造品群の鍛造品群データと、
   それら複数の鍛造品の各々に対する鍛造粗材候補を含む
   とともに少なくとも一つの鍛造品については複数種類の
   鍛造粗材候補を含む鍛造粗材群の鍛造粗材群データとを
   記憶する群データ記憶手段と、 前記鍛造品群の一つが指定された場合に、その指定され
   た鍛造品の鍛造粗材として好適なものを前記鍛造粗材群
   から選択する鍛造粗材選択規則を記憶する選択規則記憶
   手段と、 少なくとも、前記複数種類の鍛造品の任意の一つを指定
   する鍛造品指定データとその指定された鍛造品の複数箇
   所の寸法を表す寸法データとを含む鍛造品データを入力
   する鍛造品データ入力手段と、 その鍛造品データ入力手段により入力された鍛造品デー
   タにより特定される鍛造品の鍛造粗材として好適な適正
   鍛造粗材を、前記鍛造粗材群の中から前記鍛造粗材選択
   規則に従って選択する適正鍛造粗材選択手段とを含むこ
   とを特徴とする鍛造粗材設計装置。