(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部範囲を造形変更する構成部材のクレイモデルの製造方法であって、
上記構成部材の形状に倣った成形面を備えた転作用型を製作する転作用型製作工程と、
上記構成部材の造形変更範囲に対応した開口部を備えたクレイモデル用基部を上記転作用型の成形面にセットすると共に、該成形面にセットされた上記クレイモデル用基部の開口部に半硬化状態のクレイを押し込み盛り付けて該クレイに成形面に倣った形状を賦形する基部セット及びクレイ盛り付け工程と、
上記クレイモデル用基部の開口部から露出するクレイ上にプリプレグを積層して開口部を塞蓋すると共に該クレイとクレイモデル用基部とを一体結合するＦＲＰ部を形成するＦＲＰ化工程と、
該クレイが一体結合されたクレイモデル用基部を上記転作用型から離型して、上記クレイの表面を仕上げ加工するクレイ仕上げ工程と、を有することを特徴とするクレイモデルの製造方法。
【請求項２】
上記転作用型製作工程は、上記構成部材の形状に基づく加工データによるＮＣ加工によって上記構成部材の形状に倣った成形面を加工して転作用型を製作し、
ＦＲＰ化工程は、上記クレイモデル用基部の開口部から露出するクレイ上に半硬化状態の樹脂を強化繊維に含浸させたプリプレグを積層して開口部を塞蓋すると共に該クレイとクレイモデル用基部とを一体結合するＦＲＰ部を形成する、ことを特徴する、請求項１に記載のクレイモデルの製造方法。
【請求項３】
上記開口部に代えて切り欠き部であることを特徴とする請求項１または２に記載のクレイモデルの製造方法。
【請求項４】
上記構成部材が自動車用バンパであって、一部範囲を造形変更する造形変更範囲が該バンパのコーナ部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のクレイモデルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレイモデルの製造方法に関し、特に、一部範囲を造形変更する構成部材のクレイモデルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の開発過程において、各種の性能試験は不可欠であり、その性能試験として風洞試験が行われる。この風洞試験は、特許文献１に開示されるように風が流れる風洞内にクレイモデルを静止状態に配置して、主に外観造形によってもたらされる空力特性上の性能を確認するために行われる。
【０００３】
そして、風洞試験により所望の空力特性が得られるクレイモデルに基づいて主に外観造形が決定された試作車を製作し、この試作車によって種々の走行試験等が行われる。
【０００４】
一方、試作最終段階や、現行車の構成部材の一部の外観造形変更に伴う試験用のクレイモデルを装着して風洞試験を行うことがある。この車体の一部の造形変更に伴うクレイモデルの製作工程を、バンパのコーナ部を造形変更する場合を例に図３及び図４を参照して説明する。
【０００５】
図３は、一部範囲を造形すべき構成部材であるバンパ１０１の斜視図であって、斜線で示すコーナ部１０３が造形変更範囲１０４であり、造形変更範囲１０４を除く他の部分が基準造形範囲１０２である。
【０００６】
このコーナ部１０３の造形変更範囲１０４を有するバンパ１０１の試験用のバンパ、所謂、試験用のクレイモデル１２０の製作過程を図４に示す工程図を参照して説明する。
【０００７】
この製作工程は、クレイモデル１２０の基本構成となるＦＲＰ部を成型する転作用型製作工程Ａ、転作用型によりＦＲＰ部を成型するＦＲＰ化工程Ｂ、ＦＲＰ部に仕上げ加工を施すＦＲＰ部仕上げ工程Ｃ、ＦＲＰ部にクレイを盛り付けるクレイ盛り付け工程Ｄ、クレイを研削加工するクレイ研削工程Ｅ、クレイを仕上げ加工するクレイ仕上げ工程Ｆを有する。
【０００８】
転作用型製作工程Ａでは、バンパ１０１の製品造形を基にバンパ１０１の造形変更範囲１０４に対応する造形変更対応部１１４が隆起すると共に、基準造形範囲１０２に対応する基準造形対応部１１２を有する成形面１１１を備えた転作用型１１０を製作する。この基準造形対応部１１２に対する造形変更対応部１１４の隆起量は、後述するクレイ１２５の盛り代等を考慮して例えば４０〜６０ｍｍに設定される。この基準造形対応部１１２及び造形変更対応部１１４を有する成形面１１１の成形は、例えばバンパ１０１の造形形状及び設定された造形変更対応部１１４の加工データによるエンドミル１１５等によるＮＣ加工によって行われる。
【０００９】
ＦＲＰ化工程Ｂでは、転作用型１１０の基準造形対応部１１２及び造形変更対応部１１４を備えた成形面１１１に離型剤を塗布する処理等の前処理を施し、前処理が施された基準造形対応部１１２及び造形変更対応部１１４を備えた成形面１１１に、例えば半硬化状態の樹脂を強化繊維に含浸させてシート状にしたプリプレグと呼ばれる基材を繰り返し積層及び賦形し、かつ硬化せしめて基準成形対応部１１２及び造形変更対応部１１４を有する成形面１１１の形状に倣った基準造形部１２２及び凹状のクレイ装着部１２４が形成されたＦＲＰ部１２１を成型する。ＦＲＰ部１２１が硬化した後、この成形面１１１に倣って成型されたＦＲＰ部１２１を転作用型１１０から離型する。
【００１０】
ＦＲＰ部仕上げ工程Ｃでは、転作用型１１０から離型されたＦＲＰ部１２１に形成されたバリ等の余剰部分を除去し、更に図示しない加工台等にＦＲＰ部１２１をセットして所定姿勢状態に保持すると共に、ＦＲＰ部１２１の形状を整える。この形状が整えられたＦＲＰ部１２１は、基準造形対応部１１２に倣った基準造形部１２２及び造形変更対応部１１４に倣った凹状のクレイ装着部１２４を備える。
【００１１】
クレイ盛り付け工程Ｄでは、ＦＲＰ部１２１のクレイ装着部１２４にシート状のクレイ１２５を、後工程であるクレイ研削工程Ｅにおいて製品形状に倣った研削が可能となる量まで盛り付け、かつクレイ１２５が研削可能な状態まで硬化せしめる。このクレイ１２５は、インダストリアルクレイと称され、適度の固さと粘性を有し、高精度できめが細かく切削等の造形作業性に優れる。
【００１２】
クレイ研削工程Ｅでは、ＦＲＰ部１２１のクレイ装着部１２４に盛り付けられて硬化したクレイ１２５の表面１２５ａを製品形状に倣う形状に研削加工する。即ち、ＦＲＰ部１２１の基準造形部１２２の表面１２２ａとクレイ１２５の表面１２５ａとの段差がなくなり、基準造形部１２２の表面１２２ａとクレイ１２５の表面１２５ａが連続する形状に研削する。このクレイ１２５の研削加工は、例えばバンパ１０１の製品形状の加工データに基づくエンドミル１２６等によるＮＣ切削加工等によって行われる。
【００１３】
クレイ仕上げ工程Ｆでは、クレイ研削工程ＥにおいてＮＣ切削されたクレイ１２５の表面１２５ａと基準造形部１２２の表面１２２ａとが平滑に連続する形状に修正すると共に、ＮＣ切削されクレイ１２５の表面１２５ａの切削目を除去して平滑な面に仕上げる。この仕上げ加工は、グラインダ等の電動工具や、ヤスリや研磨布等の手工具によって行われる。
【００１４】
このように転作用型製作工程Ａ、ＦＲＰ化工程Ｂ、ＦＲＰ部仕上げ工程Ｃ、クレイ盛り付け工程Ｄ、クレイ研削工程Ｅ及びクレイ仕上げ工程Ｆによってクレイモデル１２０が制作される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−３２４４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記試験用のクレイモデルの製作においては、転作用型１１０によって成型したＦＲＰ部１２１にクレイ１２５を盛り付け、ＦＲＰ部１２１に盛り付けられたクレイ１２５をＮＣ切削及び仕上げ加工することによって試験用のクレイモデル１２０が製作される。
【００１７】
しかし、転作用型１１０によってＦＲＰ部１２１を成型し、このＦＲＰ部１２１を転作用型１１０から離型した後に、ＦＲＰ部１２１のクレイ装着部１２４にクレイ１２５を盛り付けることから、ＦＲＰ部１２１の基準造形部１２２の表面１２２ａとクレイ１２５の表面１２５ａとの間に段差等が発生すると共に、クレイ部１２５をＮＣ切削加工するためにＦＲＰ部１２１を加工台に姿勢位置決めしてセットすることから、クレイ１２５をＮＣ切削加工のために加工台等にセットする際の姿勢位置決めによる取り付け誤差やＦＲＰ部１２１の若干の変形等によりＦＲＰ部１２１の形状精度の低下が懸念される。
【００１８】
また、クレイ１２５をＮＣ切削加工するために高精度で位置姿勢を確保して加工台にセットする作業は厄介であると共に作業の熟練を有する。更に、クレイ１２５をＮＣ切削加工するに多くの作業時間及び作業コストを要する。
【００１９】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、形状精度を確保すると共に作業時間及び作業コストの低減が得られるクレイモデルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成する請求項１に記載のクレイモデルの製造方法の発明は、一部範囲を造形変更する構成部材のクレイモデルの製造方法であって、上記構成部材の形状に倣った成形面を備えた転作用型を製作する転作用型製作工程と、上記構成部材の造形変更範囲に対応した開口部を備えたクレイモデル用基部を上記転作用型の成形面にセットすると共に、該成形面にセットされた上記クレイモデル用基部の開口部に半硬化状態のクレイを押し込み盛り付けて該クレイに成形面に倣った形状を賦形する基部セット及びクレイ盛り付け工程と、上記クレイモデル用基部の開口部から露出するクレイ上にプリプレグを積層して開口部を塞蓋すると共に該クレイとクレイモデル用基部とを一体結合するＦＲＰ部を形成するＦＲＰ化工程と、該クレイが一体結合されたクレイモデル用基部を上記転作用型から離型して、上記クレイの表面を仕上げ加工するクレイ仕上げ工程と、を有することを特徴とする。
【００２１】
これによると、予め、造形すべき構成部材の造形変更範囲に対応した開口部を備えたクレイモデル用基部を準備し、このクレイモデル用基部を転作用型の成形面にセットすると共に、クレイモデル用基部の開口部にクレイを押し込むことでクレイの表面に加工面の形状が転作されて構成部材に倣った形状に賦形されることから、転作用型にクレイモデル用基部をセットした状態でクレイの盛り付け及び賦形が行われ、クレイモデルの形状精度の向上が得られる。
【００２２】
更に、クレイをＮＣ切削する必要がなく、従来のクレイをＮＣ切削加工するための高精度での位置姿勢を確保するための加工台等にセットする厄介な作業や、クレイをＮＣ切削加工する多くの作業時間及び作業コストが不要になり、作業時間の短縮及び作業コストの低減が得られる。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１のクレイモデルの製造方法において、上記転作用型製作工程は、上記構成部材の形状に基づく加工データによるＮＣ加工によって上記構成部材の形状に倣った成形面を加工して転作用型を製作し、ＦＲＰ化工程は、上記クレイモデル用基部の開口部から露出するクレイ上に半硬化状態の樹脂を強化繊維に含浸させたプリプレグを積層して開口部を塞蓋すると共に該クレイとクレイモデル用基部とを一体結合するＦＲＰ部を形成する、ことを特徴する。
【００２４】
これによると、転作用型製作工程において、構成部材の製品形状に基づく加工データによってＮＣ加工制御することで転作用型製作が容易に行える。また、ＦＲＰ化工程において、開口部から露出するクレイ上に半硬化状態の樹脂を強化繊維に含浸させたプリプレグを積層して開口部を塞蓋すると共に該クレイとクレイモデル用基部とを一体結合する強固なＦＲＰ部が形成できる。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のクレイモデルの製造方法において、上記開口部に代えて切り欠き部であることを特徴とする。
【００２６】
これによると、切り欠き部によって開口部と同様の機能が得られ、開口部の設定が困難な部位にも形成することができる。
【００２７】
請求項４に発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のクレイモデルの製造方法において、上記構成部材が自動車用バンパであって、一部範囲を造形変更する造形変更範囲が該バンパのコーナ部であることを特徴とする。
【００２８】
これは、構成部材の具体的な例を示し、構成部材がバンパであり、造形変更範囲がバンパのコーナ部である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、造形すべき構成部材の造形変更範囲に対応した開口部を備えたクレイモデル用基部を準備し、このクレイモデル用基部を転作用型の成形面にセットすると共に、クレイモデル用基部の開口部にクレイを押し込むことでクレイの表面に加工面の形状が転作されて賦形されることから、転作用型にクレイモデル用基部をセットした状態でクレイの盛り付け及び賦形が行われクレイモデルの形状精度の向上が得られる。
【００３０】
更に、クレイをＮＣ切削する必要がなく、従来のクレイをＮＣ切削加工するための高精度での位置姿勢を確保するための加工台等にセットする厄介な作業や、クレイをＮＣ切削加工する多くの作業時間及び作業コストが不要になり、作業時間の短縮及び作業の簡素化による作業コストの低減が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態におけるクレイモデルの製造方法の概要を示す製作工程図である。
【図２】クレイモデル用基部の説明図である。
【図３】造形すべきクレイモデルに対応するバンパの斜視図である。
【図４】従来のクレイモデルの製造方法の概要を示す製作工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の一実施の形態をバンパのコーナ部を造形変更するクレイモデルを製作する場合を例に図１乃至図３を参照して説明する。
【００３３】
図１はクレイモデル１の製作工程図であり、図２はクレイモデル用基部の説明図、図３は造形すべクレイモデルに対応するバンパの斜視図である。
【００３４】
図３は一部範囲を造形すべき構成部材であるバンパ１０１の斜視図であって、斜線で示すコーナ部１０３が造形変更範囲１０４であり、造形変更範囲１０４を除く他の部分が基準造形範囲１０２である。
【００３５】
このコーナ部１０３に対応する造形変更範囲１０４を有するバンパ１０１の試験用のバンパ、所謂、試験用のクレイモデル１の製作工程図を参照して説明する。
【００３６】
この製作工程は、クレイモデル１を成型する転作用型を製作する転作用型製作工程Ｉ、転作用型にクレイモデル用基部をセットすると共にクレイを盛り付ける基部セット及びクレイ盛り付け工程ＩＩ、ＦＲＰ化工程ＩＩＩ、クレイに仕上げ加工を施すクレイ仕上げ工程ＩＶを有する。
【００３７】
一方、予め図２に示すように、バンパ１０１における造形変更範囲１０４に対応する範囲に造形変更範囲設定部となる開口部５５を形成したクレイモデル用基部５０を準備する。即ちクレイモデル用基部５０は、バンパ１０１の基準造形範囲１０２と開口部５５によって形成される。
【００３８】
転作用型製作工程Ｉでは、バンパ１０１の製品形状に倣った成形面１１を備えた転作用型１０を製作する。成形面１１は、バンパ１０１の造形変更範囲１０４の造形に倣った造形変更対応部１４と基準造形部１０２の造形に倣った基準造形対応部１２を備え、成形面１１の成形は、例えばバンパ１０１の製品形状に基づく加工データによるＮＣフライス盤等によるエンドミル１５等によるにＮＣ加工によって行える。この成形面１１の基準造形対応部１２にはクレイモデル用基部５０の基準造形範囲１０２の表面５２が嵌合可能に形成される。このＮＣ加工にあたり、バンパ１０１の製品形状に基づく加工データによって加工制御することで容易に行える。
【００３９】
基部セット及びクレイ盛り付け工程ＩＩでは、転作用型１０の成形面１１に離型剤を塗布する離型剤処理等の前処理を施し、成形面１１の基準造形対応部１２にクレイモデル用基部５０の基準造形範囲１０２を嵌合させてセットする。このクレイモデル用基部５０の表面５２を成型面１１に密着した状態に維持し、クレイモデル用基部５０の開口部５５から例えば半硬化状態のクレイ２１を押し込み乃至詰め込み、成形面１１の造形変更対応部１４及び開口部５５の開口縁５６に密着するように開口部５５内にクレイ２１を充填させる。このクレイ２１は成形面１１の造形変更対応部１４及び開口部５５の開口縁５６に密着すると共にクレイ２１内に気泡が混在しないようにする。これによりクレイ２１の表面２２には造形変更対応部１４の形状が転作されてバンパ１０１のコーナ部１０３に倣った形状に賦形されると共に、開口部５５から露出する内面２３が平滑に形成される。この造形変更部１４によって賦形されたクレイ２１の表面２２はクレイモデル用基部５０の表面５２と段差がなく平滑に連続する。
【００４０】
ＦＲＰ化工程ＩＩＩでは、クレイモデル用基部５０の開口部５５から露出するクレイ２１の内面２３上に例えば半硬化状態の樹脂を強化繊維に含浸させてシート状にしたプリプレグを繰り返し積層して開口部５５を積層したプリプレグによって塞蓋し、このプリプレグが硬化したＦＲＰ部３０によって開口部５５が塞蓋する。これによりクレイ２１を塞蓋すると共に開口部５５に掛け渡されたＦＲＰ部３０によってクレイ２１とクレイモデル用基部５０の基準造形範囲１０２とを一体に強固に結合する。
【００４１】
しかる後、クレイ２１が一体結合されたクレイモデル用基部５０を転作用型１０から離型し取り出す。
【００４２】
クレイ仕上げ工程ＩＶでは、造形変更部１４によって賦形されたクレイ２１の表面２２を平滑な面に仕上げてクレイモデル１とする。この仕上げ加工は、グラインダ等の電動工具や、ヤスリや研磨布等の手工具によって行われる。
【００４３】
従って、実施の形態によると、予め、造形すべきバンパ１０１の造形範囲１０４に対応する範囲に開口部５５を形成したクレイモデル用基部５０を準備し、このクレイモデル用基部５０を転作用型１０の成形面１１にセットすると共に、クレイモデル用基部５０の開口部５５にクレイ２１を押し込むことでクレイ２１の表面２２に造形変更対応部１４の形状が転作されてバンパ１０１のコーナ部１０３に倣った形状に賦形されることから、転作用型１０にクレイモデル用基部５０を転作用型１０にセットした状態でクレイ２１の盛り付け及び賦形が行われてクレイモデル１の形状精度の向上が得られる。
【００４４】
更に、クレイ２１の表面２２とクレイモデル用基部５０の表面５２との段差がなく、このクレイ２１の表面２２をＮＣ切削する必要がなく、従来のクレイをＮＣ切削加工するための高精度での位置姿勢を確保するための加工台等にセットする厄介な作業や、クレイをＮＣ切削加工する多くの作業時間及び作業コストが不要になり、作業時間の短縮及び作業の簡素化による作業コストの低減が得られる。
【００４５】
なお、本発明は上基実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、クレイモデル用基部５０のバンパ１０１における造形変更範囲１０４に対応する範囲に造形変更範囲設定部となる開口部５０を形成したが、開口部５５に代えて凹状の切り欠き部によって造形変更設定部を形成することもできる。この切り欠き部によって開口部５０と同様の機能が得られ、開口部５５の設定が困難な部位にも形成することができる。また。バンパのクレイモデルを製作する場合を例に説明したが、フロントフェンダや、フード等他のクレイモデルの製作に適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
Ｉ        転作用型製作工程
ＩＩ      基部セット及びクレイ盛り付け工程
ＩＩＩ    ＦＲＰ化工程
ＩＶ      クレイ仕上げ工程
１        クレイモデル
１０      転作用型
１１      成形面
１２      基準造形対応部
１４      造形変更対応部
２１      クレイ
２２      表面
２３      内面
３０      ＦＲＰ部
５０      クレイモデル用基部
５２      表面
５５      開口部（造形変更範囲設定部）
５６      開口縁
１０１    バンパ（構成部材）
１０３    コーナ部
１０４    造形変更範囲
【図１】
0005635931.tif 000002
【図２】
0005635931.tif 000003
【図３】
0005635931.tif 000004
【図４】
0005635931.tif 000005