JPH11151553A - 鋳造用模型およびその作製方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法 - Google Patents
鋳造用模型およびその作製方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法Info
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- JPH11151553A JPH11151553A JP32084497A JP32084497A JPH11151553A JP H11151553 A JPH11151553 A JP H11151553A JP 32084497 A JP32084497 A JP 32084497A JP 32084497 A JP32084497 A JP 32084497A JP H11151553 A JPH11151553 A JP H11151553A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 迅速に作製できて、寸法精度が高く、鋳造方
案をＣＡＤデータとして所有して新規の鋳物の鋳造方案
設計に役立て、更に凝固解析と連動して数少ない試作で
合格できる方案とした鋳造用模型およびその作製方法並
びにそれにより健全な鋳物を得ることにある。 【解決手段】 本発明の鋳造用模型は、製品部および／
または方案部の少なくとも一部が迅速造型装置により作
製されていることを特徴とする。当該模型は、レーザー
で紙を切断して接着積層した３次元立体モデルであるこ
とを特徴とする。当該模型の作製方法は、次の（１）〜
（３）の工程よりなることを特徴とする。（１）製品部
および方案部の形状を３次元ＣＡＤデータとする工程、
（２）前記３次元ＣＡＤデータにより前記製品部が健全
となるまで凝固解析を繰り返して３次元ＣＡＤデータを
更新する工程、（３）製品部が健全となる前記３次元Ｃ
ＡＤデータにより、迅速造型装置を制御して鋳造用模型
を作製する工程。更に鋳物は前記鋳造用模型の作製方法
によって作製した鋳造用模型を用いて得られる。
案をＣＡＤデータとして所有して新規の鋳物の鋳造方案
設計に役立て、更に凝固解析と連動して数少ない試作で
合格できる方案とした鋳造用模型およびその作製方法並
びにそれにより健全な鋳物を得ることにある。 【解決手段】 本発明の鋳造用模型は、製品部および／
または方案部の少なくとも一部が迅速造型装置により作
製されていることを特徴とする。当該模型は、レーザー
で紙を切断して接着積層した３次元立体モデルであるこ
とを特徴とする。当該模型の作製方法は、次の（１）〜
（３）の工程よりなることを特徴とする。（１）製品部
および方案部の形状を３次元ＣＡＤデータとする工程、
（２）前記３次元ＣＡＤデータにより前記製品部が健全
となるまで凝固解析を繰り返して３次元ＣＡＤデータを
更新する工程、（３）製品部が健全となる前記３次元Ｃ
ＡＤデータにより、迅速造型装置を制御して鋳造用模型
を作製する工程。更に鋳物は前記鋳造用模型の作製方法
によって作製した鋳造用模型を用いて得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造用模型および
その作製方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法に関
し、より詳しくは、迅速に作製できて、寸法精度が高
く、鋳造方案をＣＡＤデータとして所有して新規の鋳物
の鋳造方案設計に役立て、更に凝固解析と連動して数少
ない試作で合格できる方案とした鋳造用模型およびその
作製方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法に関する。
その作製方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法に関
し、より詳しくは、迅速に作製できて、寸法精度が高
く、鋳造方案をＣＡＤデータとして所有して新規の鋳物
の鋳造方案設計に役立て、更に凝固解析と連動して数少
ない試作で合格できる方案とした鋳造用模型およびその
作製方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、鋳物は、その製品部や、図５に示
す湯口棒６、湯道４、押湯３、堰２、湯溜り７、フィル
ター納め５などの方案部を凝固収縮ほかを含めた形状を
定盤に貼りつけた鋳造用模型を作製し、この鋳造用模型
を転写して形成される上型、下型の砂鋳型に金属溶湯を
注入することにより製造される。
す湯口棒６、湯道４、押湯３、堰２、湯溜り７、フィル
ター納め５などの方案部を凝固収縮ほかを含めた形状を
定盤に貼りつけた鋳造用模型を作製し、この鋳造用模型
を転写して形成される上型、下型の砂鋳型に金属溶湯を
注入することにより製造される。
【０００３】そして一般に鋳造用模型での、製品部や方
案部の形状や配置の設計、すなわち方案設計は、方案作
製者の経験や勘により鋳物の形状により個々に対応して
いる。最近では特開平７−８０５９６号公報に開示のよ
うに、コンピュータにより鋳物の凝固を数値解析し、こ
の凝固解析を利用して製品部および方案部の形状寸法の
設計を行い、鋳造欠陥の少ない鋳物を製造することが行
われてきている。
案部の形状や配置の設計、すなわち方案設計は、方案作
製者の経験や勘により鋳物の形状により個々に対応して
いる。最近では特開平７−８０５９６号公報に開示のよ
うに、コンピュータにより鋳物の凝固を数値解析し、こ
の凝固解析を利用して製品部および方案部の形状寸法の
設計を行い、鋳造欠陥の少ない鋳物を製造することが行
われてきている。
【０００４】凝固解析を用いての鋳造用模型の作製方法
の流れ図を図４に示す。凝固解析をしてＯＫとなった方
案により配置する部品の原型をいったん蝋で作り、この
原型をもとにアルミニウム合金等で鋳造して作り、更に
手仕上げを施し、これを模型定盤に貼り付けている。
の流れ図を図４に示す。凝固解析をしてＯＫとなった方
案により配置する部品の原型をいったん蝋で作り、この
原型をもとにアルミニウム合金等で鋳造して作り、更に
手仕上げを施し、これを模型定盤に貼り付けている。
【０００５】一方、「日経メカトロニクス１９９５年３
月６日発行」の第３２頁乃至第３６頁や特開平６−１０
６６２８号公報には、基材として厚さが一定の紙を使用
し、製品を紙の厚さで複数の層に分割することによって
各層の外形形状を決定し、各層に対する紙に対しその紙
をその層の外形形状とほぼ等しい形状にレーザーやカッ
ター刃等で切断することと、紙を他の紙上に積層するこ
との双方を行うことで、積層型製品を製造する開示があ
る。
月６日発行」の第３２頁乃至第３６頁や特開平６−１０
６６２８号公報には、基材として厚さが一定の紙を使用
し、製品を紙の厚さで複数の層に分割することによって
各層の外形形状を決定し、各層に対する紙に対しその紙
をその層の外形形状とほぼ等しい形状にレーザーやカッ
ター刃等で切断することと、紙を他の紙上に積層するこ
との双方を行うことで、積層型製品を製造する開示があ
る。
【０００６】そして、この積層型製品製造技術を用いた
ものとして、特開平９−１２２８２１号公報には、プレ
ス型等における下型をフルモールド法で鋳造するための
フルモールド模型と、その鋳造における砂込め時にその
フルモールド模型に嵌合して使用される補強材とを一製
品とみなして製品形状を表す製品データを作製し、作製
された製品データに基づき、フルモールド模型と補強材
とを同一積層体から一括して製造することで、一つの積
層体において製品必要部として有効に利用する比率を多
くして、積層する際の廃棄部分を少なくする開示があ
る。
ものとして、特開平９−１２２８２１号公報には、プレ
ス型等における下型をフルモールド法で鋳造するための
フルモールド模型と、その鋳造における砂込め時にその
フルモールド模型に嵌合して使用される補強材とを一製
品とみなして製品形状を表す製品データを作製し、作製
された製品データに基づき、フルモールド模型と補強材
とを同一積層体から一括して製造することで、一つの積
層体において製品必要部として有効に利用する比率を多
くして、積層する際の廃棄部分を少なくする開示があ
る。
【０００７】更に積層型製品製造技術を用いたものとし
て、特開平９−１３６１３９号公報には、熱硬化性レジ
ンを被覆した砂を薄く積層し、これを１層ずつ所定形状
に硬化させることを繰り返し、砂の３次元造形物である
砂鋳型を製作する開示がある。この特開平９−１３６１
３９号公報には、（１）砂層昇降機に１層分の砂をセッ
トし、（２）この上方に遮光マスクを位置させて散光レ
ーザー照射源から散光レーザーを照射させ、（３）これ
によって遮光マスクの下の砂に所定形状の露光を行い、
この露光部分を硬化させ、（４）このような操作を所定
数の砂層に対し行い硬化部分を積層することにより、散
光レーザーを利用して広範囲の砂を一度に硬化させるた
め、砂型の量産が可能であるとの記載がある。
て、特開平９−１３６１３９号公報には、熱硬化性レジ
ンを被覆した砂を薄く積層し、これを１層ずつ所定形状
に硬化させることを繰り返し、砂の３次元造形物である
砂鋳型を製作する開示がある。この特開平９−１３６１
３９号公報には、（１）砂層昇降機に１層分の砂をセッ
トし、（２）この上方に遮光マスクを位置させて散光レ
ーザー照射源から散光レーザーを照射させ、（３）これ
によって遮光マスクの下の砂に所定形状の露光を行い、
この露光部分を硬化させ、（４）このような操作を所定
数の砂層に対し行い硬化部分を積層することにより、散
光レーザーを利用して広範囲の砂を一度に硬化させるた
め、砂型の量産が可能であるとの記載がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図４に流れ図を示す従
来の鋳造用模型の作製方法では、蝋原型の作製、アルミ
ニウム合金での鋳造用模型部品の鋳造、更に手仕上げな
ども工程が多く、模型の作製に期間を要する。また、蝋
原型からアルミニウム合金の模型部品の鋳造、更に手仕
上げを施すため、鋳造用模型の寸法精度が低くなる。近
年、鋳物においても軽量化が求められており、上記従来
の鋳造用模型を用いて薄肉で複雑形状の鋳物を鋳造欠陥
を少なくして得ることは難しい。
来の鋳造用模型の作製方法では、蝋原型の作製、アルミ
ニウム合金での鋳造用模型部品の鋳造、更に手仕上げな
ども工程が多く、模型の作製に期間を要する。また、蝋
原型からアルミニウム合金の模型部品の鋳造、更に手仕
上げを施すため、鋳造用模型の寸法精度が低くなる。近
年、鋳物においても軽量化が求められており、上記従来
の鋳造用模型を用いて薄肉で複雑形状の鋳物を鋳造欠陥
を少なくして得ることは難しい。
【０００９】また、鋳造方案作製者の技術、技能の伝承
が困難であるので方案作製者が代わった場合には、新た
に勘や経験を積む必要がある。更に、凝固解析で求めた
形状寸法に対し、実際に作製した鋳造用模型の形状寸法
が合わないと、凝固解析結果が一致せず、鋳造欠陥が無
くなるまで方案の変更を頻繁に行う必要がある。
が困難であるので方案作製者が代わった場合には、新た
に勘や経験を積む必要がある。更に、凝固解析で求めた
形状寸法に対し、実際に作製した鋳造用模型の形状寸法
が合わないと、凝固解析結果が一致せず、鋳造欠陥が無
くなるまで方案の変更を頻繁に行う必要がある。
【００１０】一方、特開平９−１２２８２１号公報のフ
ルモールド模型と補強材とを同一積層体から一括して製
造する技術には、方案部まで含めたＣＡＤデータにより
鋳造用模型を作製する開示または示唆はない。
ルモールド模型と補強材とを同一積層体から一括して製
造する技術には、方案部まで含めたＣＡＤデータにより
鋳造用模型を作製する開示または示唆はない。
【００１１】更に、特開平９−１３６１３９号公報の熱
硬化性レジンを被覆した砂を薄く積層し、これを１層ず
つ所定形状に硬化させることを繰り返し、砂の３次元造
形物である砂鋳型を製作する技術は、造型装置が複雑と
なる。
硬化性レジンを被覆した砂を薄く積層し、これを１層ず
つ所定形状に硬化させることを繰り返し、砂の３次元造
形物である砂鋳型を製作する技術は、造型装置が複雑と
なる。
【００１２】本発明の課題は、迅速に作製できて、寸法
精度が高く、鋳造方案をＣＡＤデータとして所有して新
規の鋳物の鋳造方案設計に役立て、更に凝固解析と連動
して数少ない試作で合格できる方案とした鋳造用模型お
よびその作製方法並びにこれを用いて健全な鋳物の製造
方法を得ることにある。
精度が高く、鋳造方案をＣＡＤデータとして所有して新
規の鋳物の鋳造方案設計に役立て、更に凝固解析と連動
して数少ない試作で合格できる方案とした鋳造用模型お
よびその作製方法並びにこれを用いて健全な鋳物の製造
方法を得ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１発明の鋳造用模型は、方案部の少なくとも一部
が迅速造型装置により作製されていることを特徴とす
る。 そして、製品部および／または方案部の少なくと
も一部が、切断手段によりシートを切断して接着積層し
た３次元立体モデルであることを特徴とする。切断手段
としては、レーザーカッターなどがあり、シートとして
は、紙、プラスチック薄板、金属薄板などを用いること
ができる。
め、第１発明の鋳造用模型は、方案部の少なくとも一部
が迅速造型装置により作製されていることを特徴とす
る。 そして、製品部および／または方案部の少なくと
も一部が、切断手段によりシートを切断して接着積層し
た３次元立体モデルであることを特徴とする。切断手段
としては、レーザーカッターなどがあり、シートとして
は、紙、プラスチック薄板、金属薄板などを用いること
ができる。
【００１４】次に第２発明の鋳造用模型の作製方法は、
製品部および方案部を有する第１発明の鋳造用模型の作
製方法であって、（１）前記製品部および方案部の形状
を３次元ＣＡＤデータとする工程、（２）前記３次元Ｃ
ＡＤデータにより前記製品部が健全となるまで凝固解析
を繰り返して前記３次元ＣＡＤデータを更新する工程、
（３）製品部が健全となる前記３次元ＣＡＤデータによ
り、迅速造型装置を制御して鋳造用模型を作製する工
程、を含むことを特徴とする。そして、前記迅速造型装
置が、切断手段によりシートを切断して接着積層して３
次元立体モデルを作製するものであることを特徴とす
る。次に第３発明の鋳物の製造方法は、第２発明の鋳造
用模型の作製方法により作製された鋳造用模型を用いて
鋳造することを特徴とする。
製品部および方案部を有する第１発明の鋳造用模型の作
製方法であって、（１）前記製品部および方案部の形状
を３次元ＣＡＤデータとする工程、（２）前記３次元Ｃ
ＡＤデータにより前記製品部が健全となるまで凝固解析
を繰り返して前記３次元ＣＡＤデータを更新する工程、
（３）製品部が健全となる前記３次元ＣＡＤデータによ
り、迅速造型装置を制御して鋳造用模型を作製する工
程、を含むことを特徴とする。そして、前記迅速造型装
置が、切断手段によりシートを切断して接着積層して３
次元立体モデルを作製するものであることを特徴とす
る。次に第３発明の鋳物の製造方法は、第２発明の鋳造
用模型の作製方法により作製された鋳造用模型を用いて
鋳造することを特徴とする。
【００１５】上記構成からなるので、第１発明の鋳造用
模型は、第２発明の鋳造用模型の作製方法により、迅速
に作製できて、寸法精度が高く、鋳造方案をＣＡＤデー
タとして所有して新規の鋳物の鋳造方案設計に役立て、
更に第３発明の鋳物の製造方法は凝固解析と連動して数
少ない試作で健全鋳物にすることができる。
模型は、第２発明の鋳造用模型の作製方法により、迅速
に作製できて、寸法精度が高く、鋳造方案をＣＡＤデー
タとして所有して新規の鋳物の鋳造方案設計に役立て、
更に第３発明の鋳物の製造方法は凝固解析と連動して数
少ない試作で健全鋳物にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図１のフローチャ
ートを用いて説明する。 （１）方案設計 まず、３次元ＣＡＤにて、方案の設
計を行う。ここでは、使用頻度の高い方案部品について
はあらかじめ部品登録されており、作図が容易になるよ
うに工夫されている。 （２）凝固解析 この３次元データをもとに凝固解析
を行い、方案の良否を判定する。凝固解析結果、方案が
所望の性能を満足しない場合には、方案の設計を繰り返
し行う。 （３）鋳造用模型の作製 そしてその方案が所望の性
能を満足すると判定された場合、３次元ＣＡＤにて作っ
た３次元データから迅速造型装置を用い、直接方案部品
を製作する。迅速造型装置による造形サイクルは、図２
に示すように、制御用パソコンからの指令に基づき迅速
造型を行う。つまり、この指令により両面接着剤付きロ
ール紙が造形モデル位置に移動し、ＸＹプロッタに装着
されたレーザーからの照射により紙が所定寸法に断面切
断され、紙の積層が繰り返されて造形モデルが作製され
る。迅速造型装置は精度良く方案部品を製作することが
できるので、解析で用いたモデル通りの方案を実際に製
作することが可能である。 （４）仕上げ、定盤貼付け このようにしてできた方
案部品を仕上げ、模型定盤に取付けることにより、方案
の製作ができる。この作製方法により複雑形状の造形モ
デルでも作製することができる。図３はこのようにして
作製した一実施の形態の鋳造用模型の斜視図である。図
３の鋳造用模型により砂鋳型を造型し、これに（ＪＩ
Ｓ）ＦＣＤ４００相当の球状黒鉛鋳鉄組成の溶湯を注入
した。鋳造後の鋳物には鋳造欠陥がなく、健全なものが
得られた。
ートを用いて説明する。 （１）方案設計 まず、３次元ＣＡＤにて、方案の設
計を行う。ここでは、使用頻度の高い方案部品について
はあらかじめ部品登録されており、作図が容易になるよ
うに工夫されている。 （２）凝固解析 この３次元データをもとに凝固解析
を行い、方案の良否を判定する。凝固解析結果、方案が
所望の性能を満足しない場合には、方案の設計を繰り返
し行う。 （３）鋳造用模型の作製 そしてその方案が所望の性
能を満足すると判定された場合、３次元ＣＡＤにて作っ
た３次元データから迅速造型装置を用い、直接方案部品
を製作する。迅速造型装置による造形サイクルは、図２
に示すように、制御用パソコンからの指令に基づき迅速
造型を行う。つまり、この指令により両面接着剤付きロ
ール紙が造形モデル位置に移動し、ＸＹプロッタに装着
されたレーザーからの照射により紙が所定寸法に断面切
断され、紙の積層が繰り返されて造形モデルが作製され
る。迅速造型装置は精度良く方案部品を製作することが
できるので、解析で用いたモデル通りの方案を実際に製
作することが可能である。 （４）仕上げ、定盤貼付け このようにしてできた方
案部品を仕上げ、模型定盤に取付けることにより、方案
の製作ができる。この作製方法により複雑形状の造形モ
デルでも作製することができる。図３はこのようにして
作製した一実施の形態の鋳造用模型の斜視図である。図
３の鋳造用模型により砂鋳型を造型し、これに（ＪＩ
Ｓ）ＦＣＤ４００相当の球状黒鉛鋳鉄組成の溶湯を注入
した。鋳造後の鋳物には鋳造欠陥がなく、健全なものが
得られた。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、方案をＣ
ＡＤで設計するので、過去の設計データを参照でき、ま
た迅速造型装置により、凝固解析用のモデルと同一形状
の方案部品を製作できるので、健全な鋳物とする方案の
的中率が高くなる。迅速造型装置は無人運転が可能であ
り、方案製作に要する工数も大幅に減少する。これによ
り低コストで効率よく方案を製作することが可能とな
る。
ＡＤで設計するので、過去の設計データを参照でき、ま
た迅速造型装置により、凝固解析用のモデルと同一形状
の方案部品を製作できるので、健全な鋳物とする方案の
的中率が高くなる。迅速造型装置は無人運転が可能であ
り、方案製作に要する工数も大幅に減少する。これによ
り低コストで効率よく方案を製作することが可能とな
る。
【図１】本発明の一実施の形態の方案設計製作法の流れ
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明の造形サイクルの模式図である。
【図３】本発明の一実施の形態の例の鋳造用模型の斜視
図である。
図である。
【図４】従来の方案設計製作法の流れを示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態の例の方案の模式図であ
る。
る。
１ 鋳物 ２ 堰 ３ 押湯 ４ 湯道 ５ フィルター納め ６ 湯口棒 ７ 湯溜り
Claims (5)
- 【請求項１】 方案部の少なくとも一部が迅速造型装置
により作製されていることを特徴とする鋳造用模型。 - 【請求項２】 請求項１に記載の鋳造用模型において、
製品部および／または方案部の少なくとも一部が、切断
手段によりシートを切断して接着積層した３次元立体モ
デルであることを特徴とする鋳造用模型。 - 【請求項３】 製品部および方案部を有する鋳造用模型
の作製方法であって、 （１）前記製品部および方案部の形状を３次元ＣＡＤデ
ータとする工程、 （２）前記３次元ＣＡＤデータにより前記製品部が健全
となるまで凝固解析を繰り返して前記３次元ＣＡＤデー
タを更新する工程、 （３）製品部が健全となる前記３次元ＣＡＤデータによ
り、迅速造型装置を制御して鋳造用模型を作製する工
程、を含むことを特徴とする鋳造用模型の作製方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の鋳造用模型の作製方法
において、前記迅速造型装置が、切断手段によりシート
を切断して接着積層して３次元立体モデルを作製するも
のであることを特徴とする鋳造用模型の作製方法。 - 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の鋳造用
模型の作製方法によって作製された鋳造用模型を用いて
鋳造することを特徴とする鋳物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32084497A JPH11151553A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 鋳造用模型およびその作製方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32084497A JPH11151553A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 鋳造用模型およびその作製方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11151553A true JPH11151553A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18125886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32084497A Pending JPH11151553A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 鋳造用模型およびその作製方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11151553A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102873272A (zh) * | 2012-10-08 | 2013-01-16 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 一种铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法 |
| JP2016079609A (ja) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 既設鉄骨に用いる補強部材の製造方法、および既設鉄骨の補強方法 |
-
1997
- 1997-11-21 JP JP32084497A patent/JPH11151553A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102873272A (zh) * | 2012-10-08 | 2013-01-16 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 一种铁模覆砂的无模砂型数控加工成形方法 |
| JP2016079609A (ja) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 既設鉄骨に用いる補強部材の製造方法、および既設鉄骨の補強方法 |
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