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JP4576322B2 - Shape correction method, mold, and method of manufacturing molded product - Google Patents
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JP4576322B2 - Shape correction method, mold, and method of manufacturing molded product - Google Patents

Shape correction method, mold, and method of manufacturing molded product Download PDF

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本発明は、フィレット面を備える3次元形状モデルをプレス成形に適したモデル形状に修正する形状補正方法及びこの形状補正方法に基づいて作成される成形型並びに該形成型を用いて成形品を製造する形成品の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a shape correction method for correcting a three-dimensional shape model having a fillet surface into a model shape suitable for press molding, a mold formed based on the shape correction method, and a molded product using the mold The present invention relates to a method for manufacturing a formed product.

通常、高品質のプレス成形品が得られるようにするために、量産に入る前に金型形状の検討が行われる。従来は、実際に成形型を作製し、この成形型を用いてプレス成形品を製造し、この成形品を三次元成型解析(形状不良の有無、欠けの有無、割れの有無)することにより、除々に成形型を修正し、最良の成形型モデルを完成させている。
しかしながら、上述のような従来の手法では、成型品の解析及び成形型の修正に多くの時間と労力を要することから、最近では、シミュレーションにより、プレス成形に好適な成形型形状を模索できる技術が開発されている。
シミュレーションにおいて、成形型モデルを作成する場合には、理想的な成形品の線データから成形型の形状モデルを作成する必要がある。このとき、成形型の形状モデルに角部が存在する場合には、これらの角部を滑らかに繋ぐフィレット面を作成する必要がある。例えば、特開平11−3439号公報(特許文献1)には、線データから作成されたプレス成形解析モデルに対して、半径を入力するという簡単な操作によってフィレット面を形成することができるようにしたプレス成形解析用モデル作成方法が開示されている。
特開平11−3439号公報(第2−6頁、第2図)
Usually, in order to obtain a high-quality press-molded product, the mold shape is examined before mass production. Conventionally, by actually producing a mold, manufacturing a press-molded product using this mold, and performing a three-dimensional molding analysis of this molded product (presence of shape defects, presence of chips, presence of cracks), The mold is gradually modified to complete the best mold model.
However, since the conventional methods as described above require a lot of time and labor to analyze a molded product and modify the mold, recently, there is a technology that can search for a mold shape suitable for press molding by simulation. Has been developed.
In the simulation, when creating a mold model, it is necessary to create a mold model from ideal line data of the molded product. At this time, if corners exist in the shape model of the mold, it is necessary to create a fillet surface that smoothly connects these corners. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-3439 (Patent Document 1), a fillet surface can be formed by a simple operation of inputting a radius for a press forming analysis model created from line data. A method for creating a model for press forming analysis is disclosed.
JP 11-3439 A (page 2-6, FIG. 2)

しかしながら、上記特許文献1に開示されているような従来のプレス形成解析用モデル作成方法では、一般的に、全てのフィレット面は円弧によって接続されることとなる。例えば、図16に示すように、従来の手法で作製されたパンチ11とダイ10とを用いて、板材12から図17に示すような底付き柱状容器を成型する絞り加工を行う場合、ダイ肩部Aの曲面は、図18に示すようなトーラス(torus)の内側上面の形状となり、パンチ肩部Bの曲面は、図18に示したトーラスの外側下面の形状となる。ここで、トーラスは、円Cを軸lの周りに一回転させたときに描かれる回転面であり、頂点部と底面部(どちらも線状である)以外は、非可展面で構成される。   However, in the conventional press forming analysis model creation method as disclosed in Patent Document 1, generally, all fillet surfaces are connected by arcs. For example, as shown in FIG. 16, when performing a drawing process for forming a bottomed columnar container as shown in FIG. 17 from a plate material 12 using a punch 11 and a die 10 manufactured by a conventional technique, The curved surface of the part A has the shape of the inner upper surface of the torus as shown in FIG. 18, and the curved surface of the punch shoulder B has the shape of the outer lower surface of the torus shown in FIG. Here, the torus is a rotation surface drawn when the circle C is rotated once around the axis l, and is composed of a non-expandable surface except for the apex portion and the bottom surface portion (both are linear). The

このように、単にフィレット部を円弧にて接続するようなプレス形成解析用モデル作成方法では、作製された成形型は非可展面を有することとなり、このような成形型を用いて成形された成形品には、しわや亀裂が生じてしまうという問題があった。   As described above, in the press forming analysis model creation method in which the fillet portions are simply connected by arcs, the produced mold has a non-expandable surface and was molded using such a mold. The molded article has a problem that wrinkles and cracks occur.

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、プレス型形状をプレス成型加工に適した形状に修正することのできる形状補正方法及びこの形状補正方法により補正された形状モデルに基づいて作製された成形型、並びにこの成形型を用いて成形加工を行うことにより、しわや亀裂を低減した良質な成形品の製造を可能とする成形型の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and is based on a shape correction method capable of correcting a press die shape into a shape suitable for press molding, and a shape model corrected by the shape correction method. It is an object of the present invention to provide a produced mold and a method for producing a mold capable of producing a high-quality molded product with reduced wrinkles and cracks by performing molding using the mold.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、フィレット面を備える成形型モデルをプレス成形に適したモデル形状に修正する形状補正方法であって、コンピュータが、成形型モデルの形状データファイルにより表現される3次元形状モデルから、トーラス面で表現されたフィレット面を抽出する抽出過程と、抽出された前記フィレット面を、その断面楕円の頂点部が前記フィレット面の中央に位置する楕円トーラス面に修正する第1の修正過程とを実行する形状補正方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention relates to a shape correction method for correcting a mold model having a fillet surface into a model shape suitable for press molding, in which a computer uses a torus from a three-dimensional shape model expressed by a shape data file of the mold model. An extraction process of extracting a fillet surface expressed by a surface, and a first correction process of correcting the extracted fillet surface into an elliptic torus surface in which the vertex of the cross-sectional ellipse is located at the center of the fillet surface Provided is a shape correction method to be executed.

上記方法によれば、例えば、トーラスの一部の曲面形状を有するフィレット面を楕円トーラスの曲面形状に修正するので、フィレット面における曲率を緩やかに変化させることが可能となるとともに、非可展面を可展面に近づけることが可能となる。これにより、しわや亀裂の要因を除去することが可能となる。   According to the above method, for example, since the fillet surface having a curved surface shape of a part of the torus is corrected to the curved surface shape of an elliptic torus, the curvature of the fillet surface can be changed gently and the non-expandable surface Can be brought closer to a developable surface. This makes it possible to remove the cause of wrinkles and cracks.

上記形状補正方法において、前記コンピュータが、前記第1の修正過程によって修正された楕円トーラス面からなる前記フィレット面と該フィレット面に隣接する面との境界部における曲率が、滑らかに、且つ、連続的になるように、前記フィレット面の形状を更に修正する第2の修正過程を実行することが好ましい。   In the shape correction method, the computer has a smooth and continuous curvature at a boundary portion between the fillet surface composed of the elliptical torus surface corrected by the first correction process and a surface adjacent to the fillet surface. It is preferable to execute a second correction process for further correcting the shape of the fillet surface.

この方法によれば、第1の修正後におけるフィレット面とその隣接面とを滑らかに接続することが可能となるので、しわや亀裂の発生を更に防止することができる。   According to this method, it is possible to smoothly connect the fillet surface after the first correction and the adjacent surface thereof, so that generation of wrinkles and cracks can be further prevented.

前記第2の修正過程では、前記第1の修正後における前記フィレット面と該フィレット面に隣接する面とを繋いだ稜線が2階以上微分可能な関数として表されるように、前記フィレット面を修正することが好ましい。 In the second modification process, as the fillet surface and the ridge line that connects the surface adjacent to the fillet surface after the first modification is represented as differentiable functions second floor above the fillet surface it is preferable that the positive Osamu.

前記関数は、例えば、

Figure 0004576322
で表される。
このような関数を用いることにより、極めて容易にフィレット面とその隣接面とを滑らかに且つ連続的な曲率を有するように接続することが可能となる。 The function is, for example,
Figure 0004576322
It is represented by
By using such a function, it is very easy to connect the fillet surface and its adjacent surface so as to have a smooth and continuous curvature.

本発明は、プレス成形に適した成形型モデルを作成する成形型モデル作成方法であって、3次元モデルから2つの面にて構成される角部を抽出する角部抽出過程と、少なくとも1つの前記角部に、楕円トーラス面のフィレット面を作成するフィレット作成過程とを備える成形型モデル作成方法を提供する。 The present invention is a mold model creation method for creating a mold model suitable for press molding, and includes a corner extraction process for extracting a corner composed of two surfaces from a three-dimensional model, and at least one Provided is a mold model creation method including a fillet creation process for creating a fillet surface of an elliptical torus surface at the corner .

このような方法によれば、角部に楕円トーラス面のフィレット面を作成するので、面と面とを緩やかな曲率変化にて接続することが可能となり、非可展面を可展面に近づけることが可能となる。これにより、しわや亀裂の要因を除去することが可能となる。   According to such a method, since the fillet surface of the elliptical torus surface is created at the corner, it becomes possible to connect the surfaces with a gentle curvature change, and the non-expandable surface is brought close to the expandable surface. It becomes possible. This makes it possible to remove the cause of wrinkles and cracks.

本発明は、上述に記載の形状補正方法により修正された成形型モデルに基づいて製造された成形型を提供する。
本発明は、楕円トーラス面の曲面形状をしたフィレット面を有する成形型を提供する。
The present invention provides a mold manufactured based on a mold model modified by the above- described shape correction method.
The present invention provides a mold having a fillet surface to the curved shape of the elliptical torus.

上記成形型はいずれもフィレット面が楕円トーラス面として形成されているので、この成形型を用いることによりしわや亀裂のないきれいな成形品を製造することが可能となる。   In any of the above molds, the fillet surface is formed as an elliptical torus surface. By using this mold, it is possible to produce a clean molded product free from wrinkles and cracks.

本発明は、楕円トーラス面の曲面形状をしたフィレット面を有する上述の成形型を用いて、板材をプレス成形することにより成形品を製造する成形品の製造方法を提供する。
上記製造方法に用いられる成形型はフィレット面が楕円トーラス面として形成されているので、この成形型を用いることによりしわや亀裂のない良質な成形品を製造することが可能となる。
The present invention uses the mold described above having a fillet surface to the curved shape of the elliptical torus, provides a method for producing a molded article to produce a molded article by press molding a plate material.
Since the mold used in the above manufacturing method has a fillet surface formed as an elliptical torus surface, it is possible to manufacture a high-quality molded product free from wrinkles and cracks by using this mold.

本発明は、フィレット面を備える成形型モデルをプレス成形に適したモデル形状に修正する3次元形状処理装置であって、成形型モデルの形状データファイルにより表現される3次元形状モデルからトーラス面で表現されたフィレット面を抽出する抽出手段と、抽出された前記フィレット面を、その断面楕円の頂点部が前記フィレット面の中央に位置する楕円トーラス面に修正する第1の修正手段とを備える3次元形状処理装置を提供する。 The present invention is a three-dimensional shape processing apparatus that corrects a mold model having a fillet surface into a model shape suitable for press molding, from a three-dimensional shape model expressed by a shape data file of the mold model to a torus surface. 3 comprising: extraction means for extracting the represented fillet surface; and first correction means for correcting the extracted fillet surface into an elliptic torus surface whose apex of the cross-sectional ellipse is located at the center of the fillet surface. A dimension shape processing apparatus is provided.

上記3次元形状処理装置によれば、例えば、トーラスの一部の曲面形状を有するフィレット面を楕円トーラスの曲面形状に修正するので、フィレット面における曲率を緩やかに変化させることが可能となり、非可展面を可展面に近づけることが可能となる。これにより、しわや亀裂の要因を除去することが可能となる。   According to the above three-dimensional shape processing apparatus, for example, since a fillet surface having a curved surface shape of a part of a torus is corrected to a curved surface shape of an elliptic torus, the curvature of the fillet surface can be gradually changed, which is not possible. It is possible to bring the exhibition surface closer to the developable surface. This makes it possible to remove the cause of wrinkles and cracks.

本発明は、フィレット面を備える成形型モデルをプレス成形に適したモデル形状に修正するための形状補正プログラムであって、成形型モデルの形状データファイルにより表現される3次元形状モデルからトーラス面で表現されたフィレット面を抽出する抽出手段と、抽出された前記フィレット面を、その断面楕円の頂点部が前記フィレット面の中央に位置する楕円トーラス面に修正する第1の修正処理とをコンピュータに実行させるための形状補正プログラムを提供する。 The present invention relates to a shape correction program for correcting a mold model having a fillet surface into a model shape suitable for press molding, from a three-dimensional shape model represented by a shape data file of the mold model to a torus surface. Extraction means for extracting the expressed fillet surface, and a first correction process for correcting the extracted fillet surface into an elliptic torus surface whose apex of the cross-sectional ellipse is located at the center of the fillet surface. A shape correction program for execution is provided.

このようなコンピュータプログラムをハードウェア資源を用いて実行することにより、例えば、トーラス面として形成されているフィレット面を楕円トーラスの曲面形状に修正するので、フィレット面における曲率を緩やかに変化させることが可能となり、非可展面を可展面に近づけることが可能となる。これにより、しわや亀裂の要因を除去することが可能となる。   By executing such a computer program using hardware resources, for example, the fillet surface formed as a torus surface is corrected to the curved surface shape of an elliptic torus, so that the curvature of the fillet surface can be changed gently. It becomes possible, and the non-developable surface can be brought close to the developable surface. This makes it possible to remove the cause of wrinkles and cracks.

本発明によれば、成形型モデルをプレス成形に適した形状モデルに修正することが可能となるので、このような形状モデルに基づいて作製された成形型を用いて成形加工を行うことにより、しわや亀裂を低減した良質な成形品を得ることができるという効果を奏する。   According to the present invention, it becomes possible to correct the mold model to a shape model suitable for press molding, so by performing molding using a mold produced based on such a shape model, There is an effect that a high-quality molded product with reduced wrinkles and cracks can be obtained.

以下に、本発明に係る形状補正方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔形状補正方法〕
図1は、本実施形態に係る形状補正方法を実現するための3次元形状処理装置の概略構成を示したブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る3次元形状処理装置は、CAD(Computer Aided Design)やCAM(Computer Aided Manufacturing)などのコンピュータシステムであり、CPU(中央演算処理装置)1、RAM(Random Access Memory)などの主記憶装置2、HDD(Hard Disk Drive)などの補助記憶装置3、キーボードやマウスなどの入力装置4、及びモニタやプリンタなどの出力装置5などを備えて構成されている。
上記補助記憶装置3には、各種プログラムが格納されており、CPU1が補助記憶装置3からプログラムをRAMなどの主記憶装置2に読み出し、実行することにより、後述する各種処理、例えば、成形型モデルの作成、作成されている成形型モデルの修正処理などを実現させる。
Hereinafter, an embodiment of a shape correction method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Shape correction method]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional shape processing apparatus for realizing the shape correction method according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the three-dimensional shape processing apparatus according to the present embodiment is a computer system such as CAD (Computer Aided Design) or CAM (Computer Aided Manufacturing), and includes a CPU (Central Processing Unit) 1, RAM ( A main storage device 2 such as a Random Access Memory, an auxiliary storage device 3 such as an HDD (Hard Disk Drive), an input device 4 such as a keyboard and a mouse, and an output device 5 such as a monitor and a printer are configured. .
Various programs are stored in the auxiliary storage device 3, and the CPU 1 reads out the programs from the auxiliary storage device 3 to the main storage device 2 such as a RAM, and executes them to execute various processes described later, for example, a mold model. Create the mold, modify the created mold model, and so on.

次に、上述のような構成を備える3次元形状処理装置により行われる形状補正方法について、図2を参照して説明する。
なお、以下に示す形状補正方法は、3次元形状処理装置が備えるCPU1が補助記憶装置3に格納されている形状補正プログラムをRAMなどに読み出し、実行することにより、実現されるものである。
Next, a shape correction method performed by the three-dimensional shape processing apparatus having the above-described configuration will be described with reference to FIG.
The shape correction method described below is realized by the CPU 1 provided in the three-dimensional shape processing apparatus reading out the shape correction program stored in the auxiliary storage device 3 to a RAM or the like and executing it.

まず、図2のステップSA1では、CPU1が上記補助記憶装置3又は図示しない通信ネットワークを介して受信された成形型モデルの形状データファイルを読み込む処理を行う。ここで、読み込まれるデータファイルは、国際規格又は製造業者が仕様を公開するなどして記録されている内容が明らかになっているデータファイルであり、例えば、IGES、STEP、STL、DXFなどのデータファイルである。   First, in step SA1 of FIG. 2, the CPU 1 performs a process of reading the shape data file of the mold model received via the auxiliary storage device 3 or a communication network (not shown). Here, the data file to be read is a data file in which the contents recorded by the international standard or the manufacturer publishing the specification are made clear, for example, data such as IGES, STEP, STL, DXF It is a file.

続くステップSA2では、読み込んだ形状データファイルにより表現される3次元形状モデル、つまり成形型モデルにおいてフィレット面を抽出する。
ここで、一般的に、フィレット面はトーラス面により作成されている。よって本実施形態では、トーラス面を抽出することによりフィレット面を抽出する。
In the subsequent step SA2, the fillet surface is extracted from the three-dimensional shape model expressed by the read shape data file, that is, the mold model.
Here, generally, the fillet surface is created by a torus surface. Therefore, in this embodiment, a fillet surface is extracted by extracting a torus surface.

具体的には、3次元形状モデルの曲面解析を行うことにより3次元形状モデルを構成する曲面の特徴量を解析し、この特徴量が予め登録されているトーラスの特徴量と一致する曲面をフィレット面として抽出する。例えば、以下に説明するようなトーラスの特徴量は、補助記憶装置3の所定メモリエリアに格納されている。
以下、曲面解析の一例について、簡単に説明する。
Specifically, by analyzing the curved surface of the three-dimensional shape model, the feature amount of the curved surface constituting the three-dimensional shape model is analyzed, and a curved surface whose feature amount matches the pre-registered feature amount of the torus is filled. Extract as a face. For example, torus feature amounts described below are stored in a predetermined memory area of the auxiliary storage device 3.
Hereinafter, an example of the curved surface analysis will be briefly described.

例えば、図3に示すような曲面W上の点Pにおいて、接平面に垂直に立てられた単位ベクトルを単位法線ベクトルn、この単位法線ベクトルnを含む平面を法平面、この法平面と曲面Wとの交線を法断面という。この法断面の微分を曲率として、法平面を単位法線ベクトルnの周りに回転させると、その回転角θと曲率との関係が、例えば、図4に示すようなグラフとして得られる。   For example, at a point P on the curved surface W as shown in FIG. 3, a unit vector standing perpendicular to the tangent plane is a unit normal vector n, a plane including the unit normal vector n is a normal plane, The line of intersection with the curved surface W is called the normal section. When the normal plane is rotated around the unit normal vector n using the differential of the normal section as the curvature, the relationship between the rotation angle θ and the curvature is obtained as a graph as shown in FIG. 4, for example.

ここで、最大曲率K及び最小曲率Kを点Pにおける曲面Wの主曲率と呼び、これら主曲率K及びKを乗算した値がガウス曲率Kg、平均した値が平均曲率Kmとなる。そして、これらガウス曲率Kg及び平均曲率Kmにより、曲面Wの形状を把握することができる。図5に、ガウス曲率と平均曲率とにより決定される形状の一例を示す。この図に示すように、ガウス曲率Kg=0であれば、つまり、一方又は両方の主曲率がゼロであれば、曲面Wは可展面となる。また、ガウス曲率Kgがマイナスの値を取れば、曲面Wは鞍型であり、逆に、ガウス曲率Kgがプラスの値を取れば、曲面Wは皿型となる。 Here, the maximum curvature K 1 and the minimum curvature K 2 are referred to as the principal curvature of the curved surface W at the point P, and a value obtained by multiplying these principal curvatures K 1 and K 2 is a Gaussian curvature Kg, and an average value is an average curvature Km. . The shape of the curved surface W can be grasped from the Gaussian curvature Kg and the average curvature Km. FIG. 5 shows an example of a shape determined by the Gaussian curvature and the average curvature. As shown in this figure, if the Gaussian curvature Kg = 0, that is, if one or both main curvatures are zero, the curved surface W becomes a developable surface. If the Gaussian curvature Kg takes a negative value, the curved surface W has a bowl shape. Conversely, if the Gaussian curvature Kg takes a positive value, the curved surface W takes a dish shape.

上記主曲率、ガウス曲率、平均曲率等は曲面を特定するための特徴量ということができ、これらの分布により曲面がどのような形状をしているかを特定することができる。例えば、図6乃至図11にトーラスの特徴量の一例を示す。図6はガウス曲率分布、図7は平均曲率分布、図8は主曲率(長手方向)分布、図9は主曲率(幅方向)、図10は円周方向における回転方向の長さ、図11は回転方向における円周の長さを示している。   The main curvature, Gaussian curvature, average curvature, and the like can be referred to as feature quantities for specifying a curved surface, and the shape of the curved surface can be specified by these distributions. For example, FIGS. 6 to 11 show examples of torus feature amounts. 6 is a Gaussian curvature distribution, FIG. 7 is an average curvature distribution, FIG. 8 is a main curvature (longitudinal direction) distribution, FIG. 9 is a main curvature (width direction), FIG. 10 is a length in a circumferential direction, and FIG. Indicates the length of the circumference in the direction of rotation.

次に、ステップSA3では、第1の修正処理を行う。この処理では、トーラス面を楕円トーラス面に修正する。この処理では、例えば、トーラス面を予め登録されている楕円トーラス面と置換することにより行っても良いし、トーラス面を表現している制御量を変更することにより楕円トーラス面に修正するようにしても良い。   Next, in step SA3, a first correction process is performed. In this process, the torus surface is corrected to an elliptic torus surface. In this process, for example, the torus surface may be replaced with a previously registered elliptic torus surface, or the elliptical torus surface may be corrected by changing the control amount representing the torus surface. May be.

例えば、3次元形状モデルが図12に示されるような底付き柱状容器である場合、上述のステップSA2では、フィレット面として、トーラス面である肩部の曲面Dと曲面Eとが抽出される。ここで、図13は、図12に示した底付き円柱容器を中心軸を通り互いに交差する2枚の平面により切り取った図であり、図14は図13の曲面Dを拡大して示した図である。図14に示すように、曲面Dはトーラス面であるから、その断面は円となる。そして、当該ステップSA3における第1の修正処理では、このようなトーラス面であるフィレットを楕円トーラス面に修正する。
ここで、楕円トーラスも通常のトーラス(断面が円のもの)も上下端部が可展面であり、その間でガウス曲率が変化するという同様の特性を持つが、楕円トーラスは、通常のトーラスに比べて可展面とみなせる部分、つまり、ガウス曲率が略ゼロとされる部分(以下「略可展面」という。)の面積が広いという特徴を有している。従って、この略可展面の部分を有効利用できるように、換言すると、この略可展面を多く含むように、トーラス面であるフィレット面を楕円トーラス面に修正することが好ましい。このように、楕円トーラス面に修正することにより、フィレット面の曲率の変化を抑える、つまり、長さの変位の変化を少なくすることができる。
具体的には、図15に示すように、楕円トーラスの頂点部が肩部(図13及び図14参照)の中央にくるように回転させて、肩部の形状を修正する。すなわち、楕円トーラスの幅方向の楕円弧をπ/4(=45°)回転させた楕円トーラスを肩部に当てはめる。
For example, when the three-dimensional shape model is a bottomed columnar container as shown in FIG. 12, the curved surface D and curved surface E of the shoulder, which is a torus surface, are extracted as the fillet surface in the above-described step SA2. Here, FIG. 13 is a diagram in which the bottomed cylindrical container shown in FIG. 12 is cut by two planes passing through the central axis and intersecting each other, and FIG. 14 is an enlarged view of the curved surface D of FIG. It is. As shown in FIG. 14, since the curved surface D is a torus surface, its cross section is a circle. In the first correction process in step SA3, the fillet which is such a torus surface is corrected to an elliptic torus surface.
Here, both the elliptical torus and the normal torus (with a circular cross section) have the same characteristics that the upper and lower ends are developable surfaces and the Gaussian curvature changes between them. Compared to this, the area that can be regarded as a developable surface, that is, a portion where the Gaussian curvature is substantially zero (hereinafter referred to as “substantially developable surface”) has a large area. Therefore, it is preferable to correct the fillet surface, which is a torus surface, to an elliptical torus surface so that the substantially developable surface portion can be used effectively, in other words, to include a lot of the substantially developable surface. In this way, by correcting to the elliptical torus surface, the change in the curvature of the fillet surface can be suppressed, that is, the change in the displacement of the length can be reduced.
Specifically, as shown in FIG. 15, the elliptical torus is rotated so that the apex of the elliptical torus is at the center of the shoulder (see FIGS. 13 and 14), thereby correcting the shape of the shoulder. That is, an elliptical torus obtained by rotating an elliptical arc in the width direction of the elliptical torus by π / 4 (= 45 °) is applied to the shoulder.

続くステップSA4では、第2の修正処理を行う。この処理では、修正後の楕円トーラス面とその楕円トーラス面に隣接している面との境界部における曲率が、滑らかに、且つ、連続的になるように、楕円トーラス面を修正する。
具体的には、修正後の楕円トーラス面とこの楕円トーラス面に隣接する隣接曲面とを繋いだ断面線が2階以上微分可能な関数として表されるように、楕円トーラス面を修正する。以下に関数の一例を示す。
In subsequent step SA4, a second correction process is performed. In this process, the elliptical torus surface is corrected so that the curvature at the boundary between the corrected elliptical torus surface and the surface adjacent to the elliptical torus surface is smooth and continuous.
Specifically, the elliptical torus surface is corrected so that a section line connecting the corrected elliptical torus surface and the adjacent curved surface adjacent to the elliptical torus surface is expressed as a function that can be differentiated by two or more floors. An example of a function is shown below.

Figure 0004576322
Figure 0004576322

これにより、楕円トーラス面とその隣接曲面とを滑らかに接続させることが可能となる。   As a result, the elliptical torus surface and its adjacent curved surface can be smoothly connected.

以上述べてきたように、本実施形態に係る形状補正方法によれば、フィレット面を備える成形型モデルを曲面解析し、この曲面解析の結果に基づいて、フィレット面(トーラス面)を抽出し、抽出したフィレット面を楕円トーラス面に修正するので、フィレット面を可展面に近づけることが可能となるとともに、フィレット面における曲率を緩やかに変化させることが可能となる。これにより、しわや亀裂の要因を除去することが可能となる。   As described above, according to the shape correction method according to the present embodiment, the mold model including the fillet surface is subjected to curved surface analysis, and the fillet surface (torus surface) is extracted based on the result of the curved surface analysis, Since the extracted fillet surface is corrected to an elliptical torus surface, the fillet surface can be brought close to a developable surface and the curvature of the fillet surface can be changed gently. This makes it possible to remove the cause of wrinkles and cracks.

上記実施形態では、形状データファイルにより表現される3次元形状モデルを曲面解析し、この結果に基づいてトーラス面を自動的に抽出することでフィレット面を抽出していたが、フィレット面を選択する手法についてはこの例に限られない。例えば、形状データファイルにより表現される3次元形状モデルにおいて、オペレータが入力装置を操作することによりフィレット面を指定するようにしても良い。また、自動的に抽出されたフィレット面のうち、形状修正の対象とするか否かをオペレータに問い合わせることにより、形状修正を行うフィレット面を取捨選択するような機能を上記3次元形状処理装置に持たせることも可能である。   In the above embodiment, the fillet surface is extracted by analyzing the curved surface of the three-dimensional shape model expressed by the shape data file and automatically extracting the torus surface based on the result, but the fillet surface is selected. The method is not limited to this example. For example, in a three-dimensional shape model expressed by a shape data file, the fillet plane may be specified by an operator operating an input device. Further, among the automatically extracted fillet surfaces, the above three-dimensional shape processing apparatus has a function for selecting a fillet surface to be subjected to shape correction by inquiring of an operator as to whether or not to make a shape correction target. It is also possible to have it.

また、上述のように既に作成された3次元形状モデルにおいてトーラス面を抽出し、その曲面を楕円トーラス面に修正する手法のほか、例えば、成形型モデルの作成中におけるフィレット作成処理において、楕円トーラス面のフィレット面を直接的に作成するような構成としても良い。例えば、フィレット作成処理において、2つの面にて構成される角部を抽出し、この角部に楕円トーラス面形状のフィレット面を作成するようにしても良い。なお、3つの面が交わる頂点にこのような楕円トーラス面のフィレット面を作成することも可能である。   Further, in addition to a method of extracting a torus surface in a three-dimensional shape model already created as described above and correcting the curved surface to an elliptic torus surface, for example, in a fillet creation process during creation of a mold model, an elliptic torus It is good also as a structure which creates the fillet surface of a surface directly. For example, in the fillet creation process, a corner portion constituted by two surfaces may be extracted and a fillet surface having an elliptical torus surface shape may be created at the corner portion. It is also possible to create such an elliptical torus fillet surface at the vertex where the three surfaces intersect.

〔成形品の製造方法〕
次に、本発明の一実施形態に係る成形品の製造方法について説明する。
本実施形態に係る成形品の製造方法では、上述した形状補正方法により形状補正が行われた成形型モデルに基づいて作製された成形型を用いて成形品を製造する。つまり、本実施形態に係る成形品の製造方法に用いられる成形型は、フィレット面がトーラス面ではなく、楕円トーラス面となっている。
[Method of manufacturing molded product]
Next, the manufacturing method of the molded article which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated.
In the method for manufacturing a molded product according to the present embodiment, a molded product is manufactured using a mold that is manufactured based on a mold model that has been subjected to shape correction by the above-described shape correction method. That is, in the mold used in the method for manufacturing a molded product according to this embodiment, the fillet surface is not a torus surface but an elliptic torus surface.

以下、一例として、図12に示すような底付き柱状容器を製造する場合について説明する。
本実施形態では、図16に示すように、ダイ10の上面に板材を配置し、パンチ11をプレスすることにより円筒絞り加工を行うことにより成形品を製造する。このとき、図16に示したダイ10のダイ肩部Aの曲面及びパンチ11のパンチ肩部Bの曲面は、図15に示すように楕円トーラス面となるように修正されているため、この箇所における圧縮変形や伸び変形をトーラス面の場合に比べて軽減させることができる。これにより、しわや亀裂の極めて少ない良質な成形品を製造することが可能となる。
Hereinafter, the case where a bottomed columnar container as shown in FIG. 12 is manufactured will be described as an example.
In this embodiment, as shown in FIG. 16, a plate material is disposed on the upper surface of the die 10, and a molded product is manufactured by performing cylindrical drawing by pressing the punch 11. At this time, since the curved surface of the die shoulder A of the die 10 and the curved surface of the punch shoulder B of the punch 11 shown in FIG. 16 are corrected to be an elliptical torus as shown in FIG. The compression deformation and elongation deformation in can be reduced as compared with the case of the torus surface. This makes it possible to produce a high-quality molded product with very few wrinkles and cracks.

以上説明したように、本実施形態に係る成形品の製造方法によれば、成形に適した形状に修正された成形型モデルに基づいて作製された成形型を用いて成形品を製造するので、しわや亀裂の極めて少ない良質な成形品を製造することが可能となる。
なお、上記実施形態では、プレス加工として円筒絞り加工を具体例として説明したが、これは一例であり、例えば、フランジ加工(伸ばしフランジ曲げ、絞りフランジ曲げ)、押出加工、深絞り加工、絞り曲げ加工、張り出し加工、縁曲げ加工、押し出し加工な等にも適用することが可能である。
As described above, according to the method for manufacturing a molded product according to the present embodiment, a molded product is manufactured using a mold manufactured based on a mold model modified to a shape suitable for molding. It becomes possible to produce a high-quality molded product with extremely few wrinkles and cracks.
In the above-described embodiment, the cylindrical drawing is described as a specific example of the pressing, but this is an example, for example, flange processing (stretch flange bending, drawing flange bending), extrusion processing, deep drawing processing, drawing bending. It can be applied to processing, overhanging, edge bending, extrusion, and the like.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the scope of the present invention.

本発明の一実施形態に係る3次元形状処理装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the three-dimensional shape processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る3次元形状処理装置により実行される形状補正方法の処理手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process sequence of the shape correction method performed by the three-dimensional shape processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. ガウス曲率などを説明するための図である。It is a figure for demonstrating Gaussian curvature. 図3に示した曲面における法断面の微分を曲率として、法平面を単位法線ベクトルnの周りに回転させることにより得られた回転角θと曲率との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a rotation angle θ and a curvature obtained by rotating a normal plane around a unit normal vector n with a derivative of a normal section in the curved surface shown in FIG. 3 as a curvature. ガウス曲率と平均曲率とにより決定される形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the shape determined by a Gaussian curvature and an average curvature. トーラスのガウス曲率分布の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the Gaussian curvature distribution of a torus. トーラスの平均曲率分布の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the average curvature distribution of a torus. トーラスの主曲率(長手方向)分布の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the main curvature (longitudinal direction) distribution of a torus. トーラスの主曲率(幅方向)の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the main curvature (width direction) of a torus. トーラスの円周方向における回転方向の長さの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the length of the rotation direction in the circumferential direction of a torus. トーラスの回転方向における円周の長さの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the length of the circumference in the rotation direction of a torus. 3次元形状モデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a three-dimensional shape model. 図12に示した底付き円柱容器を中心軸を通り互いに交差する2枚の平面により切り取った図である。It is the figure which cut off the cylindrical container with a bottom shown in FIG. 12 by two planes which cross | intersect mutually through a central axis. 図13の曲面Dを拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed the curved surface D of FIG. 楕円トーラス面に修正した後の曲面を示す図である。It is a figure which shows the curved surface after correcting to an elliptical torus surface. パンチ11とダイ10とを用いて、板材12から底付き柱状容器を成型する絞り加工の加工工程の一例を示した図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a drawing process for forming a bottomed columnar container from a plate material 12 using a punch 11 and a die 10. 図16に示した絞り加工により製造された加工品の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the processed goods manufactured by the drawing process shown in FIG. トーラスを示した図である。It is the figure which showed the torus.

1 CPU
2 主記憶装置
3 補助記憶装置
4 入力装置
5 出力装置
1 CPU
2 Main storage device 3 Auxiliary storage device 4 Input device 5 Output device

Claims (6)

フィレット面を備える成形型モデルをプレス成形に適したモデル形状に修正する形状補正方法であって、
コンピュータが、
成形型モデルの形状データファイルにより表現される3次元形状モデルから、トーラス面で表現されたフィレット面を抽出する抽出過程と、
抽出された前記フィレット面を、その断面楕円の頂点部が前記フィレット面の中央に位置する楕円トーラス面に修正する第1の修正過程と
を実行する形状補正方法。
A shape correction method for correcting a mold model having a fillet surface into a model shape suitable for press molding,
Computer
An extraction process for extracting the fillet surface represented by the torus surface from the three-dimensional shape model represented by the shape data file of the mold model;
A shape correction method for executing a first correction process in which the extracted fillet surface is corrected to an elliptic torus surface in which a vertex of a cross-sectional ellipse is located at the center of the fillet surface .
前記コンピュータが、
前記第1の修正過程によって修正された楕円トーラス面からなる前記フィレット面と該フィレット面に隣接する面との境界部における曲率が、滑らかに、且つ、連続的になるように、前記フィレット面の形状を更に修正する第2の修正過程を実行する請求項1に記載の形状補正方法。
The computer is
The curvature of the fillet surface is such that the curvature at the boundary between the fillet surface composed of the elliptical torus surface modified by the first modification process and the surface adjacent to the fillet surface is smooth and continuous. The shape correction method according to claim 1, wherein a second correction process for further correcting the shape is executed.
請求項1または請求項2に記載の形状補正方法により修正された成形型モデルに基づいて製造された成形型。 A mold manufactured based on a mold model modified by the shape correction method according to claim 1 . 請求項3に記載の成形型を用いて、板材をプレス成形することにより成形品を製造する成形品の製造方法。 The manufacturing method of the molded product which manufactures a molded product by press-molding a board | plate material using the shaping | molding die of Claim 3 . フィレット面を備える成形型モデルをプレス成形に適したモデル形状に修正する3次元形状処理装置であって、
成形型モデルの形状データファイルにより表現される3次元形状モデルからトーラス面で表現されたフィレット面を抽出する抽出手段と、
抽出された前記フィレット面を、その断面楕円の頂点部が前記フィレット面の中央に位置する楕円トーラス面に修正する第1の修正手段と
を備える3次元形状処理装置。
A three-dimensional shape processing apparatus for correcting a mold model having a fillet surface into a model shape suitable for press molding,
Extraction means for extracting a fillet surface expressed by a torus surface from a three-dimensional shape model expressed by a shape data file of a mold model;
A three-dimensional shape processing apparatus comprising: first correcting means for correcting the extracted fillet surface into an elliptical torus surface in which a vertex of a cross-sectional ellipse is located at the center of the fillet surface .
フィレット面を備える成形型モデルをプレス成形に適したモデル形状に修正するための形状補正プログラムであって、
成形型モデルの形状データファイルにより表現される3次元形状モデルからトーラス面で表現されたフィレット面を抽出する抽出手段と、
抽出された前記フィレット面を、その断面楕円の頂点部が前記フィレット面の中央に位置する楕円トーラス面に修正する第1の修正処理と
をコンピュータに実行させるための形状補正プログラム。
A shape correction program for correcting a mold model having a fillet surface into a model shape suitable for press molding,
Extraction means for extracting a fillet surface expressed by a torus surface from a three-dimensional shape model expressed by a shape data file of a mold model;
A shape correction program for causing a computer to execute a first correction process for correcting the extracted fillet surface to an elliptical torus surface in which a vertex of a cross-sectional ellipse is located at the center of the fillet surface .
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