(57)【要約】【課題】スプリングバックが生じたワークに干渉しない後工程用プレス型をより容易に製作する方法を提供する。【解決手段】製品形状データに基づいて作成される後工程用プレス型である実形状データを作成し（Ｓ１）、この実形状データから、後工程での加工に関与しない凸円弧部分を認識し（Ｓ２）、これを削除した仮形状データを作成する（Ｓ３）。そして、仮形状データに基づいて工具軌跡をＣＡＭにより算出し（Ｓ４）、後工程用プレス型を切削加工する（Ｓ５）。これにより、凸円弧部の一部に食いこんだ工具軌跡を容易に算出することができ、ワークに干渉しない後工程用プレス型をより容易に製作することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを複数のプレス工程で製品形状に成形するための複数のプレス型のうち後工程で使用される後工程用プレス型の製作方法において、
製品形状データに基づいて作成される後工程用プレス型の実形状データを作成する工程と、
実形状データから、後工程での加工に関与しない凸円弧部分を削除した仮形状データを作成する工程と、
削除された凸円弧部分より大きい直径の工具で切削加工するための工具軌跡をＣＡＭにより仮形状データに基づいて算出する工程と、
算出された工具軌跡に基づいて後工程用プレス型を切削加工する工程と、
を有することを特徴とする後工程用プレス型の製作方法。
【請求項２】
請求項１に記載の後工程用プレス型の製作方法において、
実形状データは、複数の面データから構成されるサーフェースモデルデータであり、
凸円弧部分の削除は、凸円弧部分を構成する面データを削除することであることを特徴とする後工程用プレス型の製作方法。
【請求項３】
ワークを複数のプレス工程で製品形状に成形するための後工程用プレス型であって、
製品形状データに基づいて作成される後工程用プレス型の実形状データを作成し、
実形状データから、後工程での加工に関与しない凸円弧部分を削除した仮形状データを作成し、
削除された凸円弧部分より大きい直径の工具で切削加工するための工具軌跡をＣＡＭにより仮形状データに基づいて算出し、
算出された工具軌跡に基づいて後工程用プレス型を切削加工することにより製作されることを特徴とする後工程用プレス型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを複数のプレス工程で製品形状に成形するための複数のプレス型のうち後工程で使用される後工程用プレス型の製作方法およびその方法で製作されたプレス型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車のボディなどは、プレス加工により成形される。この場合、一つの製品形状を得るために、複数回のプレス加工を施すことが多い。すなわち、最初に金属板であるワークを絞加工等により所定の形状に変形させた後、製品形状に応じて、抜き加工や曲げ加工などが施される。これらの加工は、いずれも専用のプレス型でワークをプレスすることにより行われる。
【０００３】
絞り加工で成形されたワークは、絞り加工用プレス型から離型され、次の工程のプレス型にセットされる。このとき、ワークが次工程のプレス型と合わないことがある。これは、ワークを絞り加工用プレス型から離型した際に、ワークの一部が弾性回復により元の形状に戻ろうとするスプリングバックという現象が発生するためである。次工程で使用される後工程用プレス型では、絞り加工用プレス型と同様に製品形状に基づいて、その形状が作成されている。そのため、スプリングバックが生じたワークと後工程用プレス型とでは、形状が合わなくなるのである。
【０００４】
特にスプリングバックが生じたワークの円弧部分は、その円弧半径が大きくなっており、その状態でワークをセットすると後工程用プレス型の凸円弧部分とワークの円弧部分が合わず、干渉することになる。そして、ワーク全体が後工程用プレス型から浮いたような状態になる。この浮いた状態のままで次工程のプレス加工を行うと、面ひずみや円弧部分への過大な負荷が生じることになる。
【０００５】
そのため、従来から、後工程用プレス型の凸円弧部分をグラインダーなどで削ることにより、スプリングバックが生じたワークと後工程用プレス型との円弧部分での干渉を防止していた。
【０００６】
しかしながら、このような作業は手間であり、時間もかかるため、現在では、後工程用プレス型の凸円弧部分を最初から大きめの半径で製作している。プレス型は、通常、切削加工で仕上げられるが、この切削加工のための工具軌跡算出はＣＡＭで算出される。このＣＡＭで工具軌跡の算出に使用される後工程用プレス型の形状データ（ＣＡＤデータ）の凸円弧部分を大きめに作成することにより、円弧半径の大きい後工程用プレス型が製作される。これにより、スプリングバックが生じたワークに干渉しない後工程用プレス型を得ることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１９７９９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常、プレス型の形状は、製品形状に基づいて設計される。そのため、上述したような大きめの半径の凸円弧部分を有するプレス型の形状データを作成する場合は、製品形状データの円弧部分を修正しなければならない。この修正は、円弧部分につながる平面部分も修正しなければならず、全体としてかなりの時間がかかるものであった。そのため、後工程用プレス型の製作時間の増加という問題があった。
【０００９】
特許文献１には、プレス型の形状データから、凹円弧部を抽出し、製品と干渉することのない鋭角な角部からなる隅部として加工する工具軌跡算出方法が開示されている。この方法を応用すれば、凸円弧部が製品に干渉しないプレス型を製作できる可能性はある。しかしながら、特許文献１に開示されている方法は、本来、スプリングバックを考慮したものではないため、本発明の課題に適用するには、種々の問題がある。また、専用のＣＡＭを新たに用意しなければならず、容易に実現することができない。
【００１０】
そこで、本発明では、スプリングバックが生じたワークに干渉しない後工程用プレス型をより容易に製作する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の後工程用プレス型の製作方法は、ワークを複数のプレス工程で製品形状に成形するための複数のプレス型のうち後工程で使用される後工程用プレス型の製作方法において、製品形状データに基づいて作成される後工程用プレス型の実形状データを作成する工程と、実形状データから、後工程での加工に関与しない凸円弧部分を削除した仮形状データを作成する工程と、削除された凸円弧部分より大きい直径の工具で切削加工するための工具軌跡をＣＡＭにより仮形状データに基づいて算出する工程と、算出された工具軌跡に基づいて後工程用プレス型を切削加工する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
これにより、スプリングバックが生じたワークに干渉しない後工程用プレス型をより容易に製作することができる。
【００１３】
ここで、後工程とは、ワークを製品形状に成形するための複数のプレス工程のうち、２工程目以降のプレス工程であれば、いずれであってもよい。例えば、絞り工程の後の抜き工程や曲げ工程などであってもよい。また、実形状データは、複数の面データから構成されるサーフェースモデルデータであることが好適であるがソリッドモデルデータであってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１に、本実施の形態における後工程用プレス型を製造するフローチャートを示す。
【００１６】
ここで、後工程用プレス型とは、複数のプレス工程により製品形状を形成する際に、第２工程以降で使用されるプレス型である。例えば、図１に示すような製品形状１０を形成する場合は、第１工程において金属板であるワークに絞り加工を施し、後工程となる第２工程で上面の穴部１６を形成するための抜き加工を施す。この場合の、抜き加工で使用されるプレス型が後工程用プレス型となる。なお、後工程用プレス型は、抜き加工用のプレス型に限定されず、曲げ加工、絞り加工などであってもよい。また、上述の例では、２工程で形成される製品形状であるが、２以上の工程で形成される場合は、第２工程以降で使用されるプレス型は、いずれも後工程用プレス型となる。
【００１７】
後工程用プレス型を作成する場合は、まず、製品形状データに基づいて後工程用プレス型の実形状データを作成する（Ｓ１）。これについて図３を用いて説明する。図３は、図２で示した製品形状データに基づいて作成された後工程用プレス型のうち、下型の実形状２０である。なお、図３以降の図面では、分かりやすさのために、プレス型の構造部分、すなわちプレス機への取りつけ部分などの製品形状に影響されない部分の図示は省略してある。
【００１８】
実形状２０は、製品形状１０に基づいて作成されており、製品形状１０にほぼ対応する形状となっている。すなわち、円弧部分２２、２４は、製品形状１０の円弧部分１２、１４（図１）とほぼ同じ円弧半径となっている。
【００１９】
ステップＳ１では、このような実形状２０の形状データを３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）により作成する。ここで、使用されるＣＡＤは、通常の形状作成機能を有していれば、どのようなＣＡＤであってもよい。また、保存される実形状データのデータ形式は、形状を複数の面データで構成するサーフェースモデルであることが好適であるが、形状内部の情報も有するソリッドモデルであってもよい。ソリッドモデルの場合は、後述する凸円弧部分の削除の前に、公知の手段でサーフェースモデルに変換する。例えば、通常のＣＡＤの面抽出機能により、ソリッドモデルから面を抽出してもよい。また、ソリッドモデルで作成された形状をＩＧＥＳ（Ｉｎｉｔｉａｌ  ＧｒａｐｈｉｃｓＥｘｃｈａｎｇｅ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）形式に変換することによりサーフェースモデルに変換してもよい。
【００２０】
この実形状２０は、抜き加工に直接関与する穴部２６以外は、第１工程である絞り加工用プレス型とほぼ同じ形状となる。したがって、凸円弧部分２２の円弧半径も絞り加工用プレス型のそれと等しくなる。このような実形状２０に基づいて後工程である抜き加工を施すと、絞り加工用プレス型から離型されたワークと後工程用プレス型の一部が干渉する。すなわち、絞り加工用プレス型から離型されたワークは、スプリングバック現象が発生し、円弧部分１２の円弧半径が本来の製品形状より大きくなる。このような円弧半径の大きい円弧部分１２を有したワークを後工程用プレス型に合わせると円弧部分が合わず、ワークが後工程用プレス型から浮いた状態となる。その状態で後工程を行うと、一部に過大な負荷が生じたり、ワークの一部がひずむなどの種々の問題が発生する。
【００２１】
そこで、ステップＳ２では、実形状２０のうち、このような干渉の発生する凸円弧部分を構成する面を削除面として認識する。ここで認識される面は、後工程用プレス型のうち、構造部分を除いた製品形状部分における凸円弧部分であり、かつ、その工程で施される加工に関与しない凸円弧部分を構成する面である。例えば、図３のプレス型は、穴部２６を抜き加工することを主目的としたプレス型であるため、その加工のための穴部２６以外における凸円弧部分を構成する面を削除面として認識する。図３の場合は、凸円弧部分２２が削除面として認識される。
【００２２】
この認識は、オペレータがＣＡＤ画面に表示された実形状２０を目視で判断することにより行われる。なお、この判断を自動で行ってもよい。例えば、製品形状データを構成する各面に各工程の削除面を識別できる属性を付与し、これに基づいて自動的に認識できるようにしてもよい。
【００２３】
次に、認識された凸円弧部分を削除し、仮形状データを作成する（Ｓ３）。これについて図４、図５を用いて説明する。図４は、図３で示した実形状２０のＡ−Ａ断面図である。上述したように、実形状データは、形状を複数の面データで構成するサーフェースモデルであるか、または、公知の手段でサーフェースモデルに変換されている。したがって、図４に示すように後工程用プレス型の内部は空洞として表現される。
【００２４】
ステップＳ３では、この実形状データから認識された削除面、すなわち凸円弧部分２２を構成する面を削除する。この削除は、オペレータが画面で確認しながら行う。面の削除は、ＣＡＤ、ＣＡＭに通常備わっている機能であり、例えば、マウスなどの入力手段により削除したい面を選択後、メニューから削除機能を選択することにより行うことができる。なお、この面の削除は、ＣＡＤ、ＣＡＭのいずれで行われてもよい。
【００２５】
図５に実形状２０から凸円弧部分２２を削除したときの断面形状を示す。凸円弧部分２２が削除されると、後工程用プレス型の内部は空洞であるため、凸円弧部分２２の存在した位置が穴３２のようになる。以下の説明では、このような凸円弧部分を削除した形状データを仮形状データという。
【００２６】
次に、仮形状データをＣＡＭに入力し、工具軌跡を算出する（Ｓ４）。ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）は、通常、仕上げたい形状のモデルデータや工具種類、加工種類などを入力することにより、所定の形状に切削加工するための工具軌跡を算出する。ステップＳ４では、仕上げたい形状のモデルデータとして、ステップＳ３で作成された仮形状データを入力する。また、工具として、削除された凸円弧部より大きい工具径の工具を入力する。さらに、その他の加工条件などを入力し、工具軌跡を算出する。
【００２７】
図６に仮形状データに基づいて算出された工具軌跡３６を示す。ＣＡＭでは、入力された仮形状３４に切削加工するための工具軌跡３６が算出される。すなわち、凸円弧部分２２が存在した位置は、穴３２として認識されるため、穴３２を加工する工具軌跡３６が算出される。しかしながら、工具４０は、凸円弧部分２２より大きい直径を有している。そのため、穴３２を底面まで加工すると、その周囲の面２８、３０に工具が干渉することとなる。通常、ＣＡＭの工具軌跡算出のアルゴリズムでは、このような場合は、その周囲の面２８、３０に干渉しない範囲で加工する工具軌跡３６を算出する。すなわち、上面２８を加工した後、穴３２の上方の一部のみを加工し、さらに側面３０を加工する工具軌跡３６を算出する。
【００２８】
ここで破線３８は、凸円弧部分が存在する実形状データに基づいて算出された工具軌跡３８である。仮形状データに基づく工具軌跡３６（実線）は、実形状データに基づく工具軌跡３８（破線）に比べて、下側（形状側）を通ることが分かる。すなわち、仮形状データに基づく工具軌跡３６（実線）は、凸円弧部分２２に食い込むような工具軌跡となっている。
【００２９】
なお、ここでは、走査線加工用の工具軌跡で説明したが、他の加工法、例えば、等高線加工やヘリカル加工であってもよい。その場合であっても、同様に凸円弧部分２２の削除により形成された穴３２の一部を切削する工具軌跡が算出される。また、図６では、ボールエンドミルによる工具軌跡を図示しているが、他の種類の工具であってもよい。例えば、フラットエンドミルやブルノーズエンドミルであってもよい。
【００３０】
ステップＳ５では、この仮形状データに基づく工具軌跡３６で、後工程用プレス型を切削し、後工程用プレス型を製作する。
【００３１】
図７に製作された後工程用プレス型４２、４４でワーク４６をプレス加工する際の断面図を示す。工具軌跡３６では、上述したように、凸円弧部分に食い込んで切削されるため、下型４２は、ａ部において凸円弧部分がえぐれたような形状になっている。また、上型４４においても、同様に凸円弧部分を削除したデータに基づいて工具軌跡を算出し、製作されるため、ｂ部において凸円弧部分がえぐれた形状となっている。第１工程で絞り加工が施されたワーク４６は、この上型４４と下型４２で挟まれる。
【００３２】
図８に図７のａ部の拡大図を示す。図８において、破線４８は、実形状に存在した凸円弧部分４８である。ワーク４６は、第１工程の絞り加工において、凸円弧部分４８に沿った形状に塑性変形されるものであるが、塑性変形しきれず、離型された際の弾性回復により円弧半径が大きくなる。その場合に、実形状に基づいて製作された後工程用プレス型に合わせると、凸円弧部分４８において干渉が生じ、上述したような種々の問題が発生する。
【００３３】
一方、本実施の形態のように、凸円弧部分を削除した仮形状に基づいて後工程用プレス型を製作することにより、ワーク４６の円弧半径が大きくなっても、干渉していた部分が切削されているため、干渉が発生しない。そのため、ワーク４６が後工程用プレス型に対して浮いた状態となることがなく、一部分に過大な負荷がかかったり、面ひずみが発生するなどの問題が発生しない。
【００３４】
このように、本実施の形態では、凸円弧部分を削除した仮形状データを作成することにより、容易にスプリングバックを生じたワークに干渉しない後工程用プレス型を作成することができる。また、これまでの説明で分かるように、使用されるＣＡＤ、ＣＡＭ、および加工機は、従来から使用されているものである。そのため、極めて容易に本実施の形態を実現することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明では、スプリングバックが生じたワークに干渉しない後工程用プレス型をより容易に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における後工程用プレス型の製作のフローチャートである。
【図２】製品形状の一例を示す図である。
【図３】図２の製品形状に基づいて作成された後工程用プレス型の実形状データの斜視図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】仮形状データの断面図である。
【図６】仮形状データに基づいて算出される工具軌跡を示す図である。
【図７】仮形状データに基づいて製作された後工程用プレス型とワークの断面図である。
【図８】図７におけるａ部の拡大図である。
【符号の説明】
１０  製品形状、１２  円弧部分、２０  実形状、２２  凸円弧部分、３４  工具軌跡、３２  穴、３４  仮形状データ、３６  工具軌跡、４０  工具、４２下型、４４  上型、４６  ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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