(57)【要約】【課題】  金型の製造期間の短縮化を図る金型設計支援システムを提供すること。【解決手段】  塑性加工品の基準設計形状に対応した金型のＦＥＭメッシュデータから当該塑性加工品の成形形状を算出する加工品形状算出手段と、この算出された塑性加工品の形状と予め定められた前記基準設計形状とを比較する形状比較手段と、この比較結果に基づいて塑性加工品の新たな設計形状を算出してＦＥＭメッシュデータにて表す加工品再設計手段と、この塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータを用いて当該塑性加工品を成形可能な新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する金型メッシュデータ作成手段と、を備え、加工品形状算出手段は、金型メッシュデータ作成手段にて作成された新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて塑性加工品の成形形状を再度算出する機能を有する。【選択図】図１
2005266892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性加工品の基準設計形状に対応した金型のＣＡＤデータに基づくＦＥＭメッシュデータから予め定められた塑性加工品の成形条件に基づいて当該塑性加工品の成形形状を算出する加工品形状算出手段と、
この算出された塑性加工品の形状と予め定められた前記基準設計形状とを比較する形状比較手段と、
この比較結果に基づいて塑性加工品の新たな設計形状を算出してＦＥＭメッシュデータにて表す加工品再設計手段と、
この塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータを用いて当該塑性加工品を成形可能な新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する金型メッシュデータ作成手段と、を備え、
前記加工品形状算出手段は、前記金型メッシュデータ作成手段にて作成された前記新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて塑性加工品の成形形状を再度算出する機能を有する、ことを特徴とする金型設計支援システム。
【請求項２】
前記形状比較手段が、比較対象となる両形状の寸法を比較すると共に、
この比較結果による寸法差が予め定められた許容範囲内である場合に前記新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて当該金型のＣＡＤデータを作成する金型ＣＡＤデータ作成手段を備えた、ことを特徴とする請求項１記載の金型設計支援システム。
【請求項３】
前記金型メッシュデータ作成手段は、前記塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータの外縁箇所をその外側方向に広げて当該ＦＥＭメッシュデータを修正すると共に、この修正したＦＥＭメッシュデータに基づいて新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する機能を有する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の金型設計支援システム。
【請求項４】
前記金型メッシュデータ作成手段は、前記塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータの外縁箇所を当該外縁付近のメッシュを構成する節点の配置に基づいてその外側方向に広げて当該ＦＥＭメッシュデータを修正すると共に、この修正したＦＥＭメッシュデータに基づいて新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する機能を有する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の金型設計支援システム。
【請求項５】
前記金型メッシュデータ作成手段は、前記塑性加工品のＦＥＭメッシュデータに基づいて当該塑性加工品をプレス成形する金型のパンチ部分と、当該塑性加工品のプレス成形箇所の周囲部分を保持するブランクホルダ部分と、の領域にそれぞれ分割して当該金型のＦＥＭメッシュデータを作成する機能を有する、ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の金型設計支援システム。
【請求項６】
前記金型メッシュデータ作成手段は、前記塑性加工品となる部材の厚さを考慮して金型のＦＥＭメッシュデータを作成する機能を有する、ことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の金型設計支援システム。
【請求項７】
コンピュータを用いて金型による塑性加工品の成形形状をシミュレーションすることにより、金型設計を支援する方法であって、
前記コンピュータが、塑性加工品の基準設計形状に対応した金型のＣＡＤデータに基づくＦＥＭメッシュデータから予め定められた塑性加工品の成形条件に基づいて当該塑性加工品の成形形状を算出する加工品形状算出工程と、
前記コンピュータが、この算出された塑性加工品の形状とコンピュータに予め記憶された前記基準設計形状とを比較する形状比較工程と、
前記コンピュータが、この比較結果に基づいて塑性加工品の新たな設計形状を算出してＦＥＭメッシュデータにて表す加工品再設計工程と、
前記コンピュータが、この塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータを用いて当該塑性加工品を成形可能な新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する金型メッシュデータ作成工程と、を有すると共に、
前記加工品形状算出工程は、前記金型メッシュデータ作成工程にて作成された前記新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて塑性加工品の成形形状を再度算出する、ことを特徴とする金型設計支援方法。
【請求項８】
金型による塑性加工品の成形形状をシミュレーションすることにより、金型設計を支援するコンピュータに、
塑性加工品の基準設計形状に対応した金型のＣＡＤデータに基づくＦＥＭメッシュデータから予め定められた塑性加工品の成形条件に基づいて当該塑性加工品の成形形状を算出する加工品形状算出手段、
この算出された塑性加工品の形状と予め定められた前記基準設計形状とを比較する形状比較手段、
この比較結果に基づいて塑性加工品の新たな設計形状を算出してＦＥＭメッシュデータにて表す加工品再設計手段、
この塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータを用いて当該塑性加工品を成形可能な新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する金型メッシュデータ作成手段、
とを実現すると共に、
前記加工品形状作成手段が、金型メッシュデータ作成手段にて作成された前記新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて塑性加工品の形状を再度算出する機能、
を実現するための金型設計支援用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型設計支援システムにかかり、特に、基準設計形状に対して寸法精度の高い塑性加工品を成形する金型の最適形状を設計することを支援するシステムに関する。また、その方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軽量で高剛性の車体等の開発が望まれており、かかる場合には、より高張力の鋼板の適用拡大が必要となる。そしてさらには、アルミ板の適用のニーズも高まっている。しかし、このときの問題点は製品である塑性加工品の成形後のスプリングバックを中心とした寸法精度不良である。ここで、スプリングバックとは、成形加工をした金属がもとの形に戻ることをいう。例えば、プレス加工などにより設計形状通りにプレスされた加工品の形状が、金型の離型後には変形してしまうという事態が生じる。具体的に自動車用部品においては、外側の意匠部品や補強部品などほとんどの部品でスプリングバックによる寸法精度不良が生じうる。
【０００３】
ここで、スプリングバックが生じるときの具体例を、図８を参照して説明する。図８（ａ）〜（ｄ）は、塑性加工品のプレス成形過程を示す図である。まず、金型にブランク材１０１をセットする（図８（ａ））。続いて、ブランクホルダ１０２に形成された絞りビード１０３を用いて、ブランク材１０１を金型に保持する（図８（ｂ））。続いて、プレスすることにより、ダイス１０４とパンチ１０５にてブランク材１０１の絞り成形が行われる（図８（ｃ））。その後、離型することにより、塑性加工品が完成される（図８（ｄ））。このとき、加工品は金型に対応して完全に塑性変形しておらず、スプリングバックにより金型とは異なる形状、すなわち、設計形状に対して変形しており寸法精度不良が発生する。
【０００４】
そこで、従来から、上記スプリングバックにより寸法精度不良の発生に対して一般的に熟練の技能者による経験と勘で対策が行なわれてきた。その手順の一例を説明する。まず、塑性加工品の設計形状、すなわち、加工されて製品とされるときの形状に基づいて金型が設計され、この金型にて製造された塑性加工品の形状がシミュレーションにて算出される。このとき、加工品の材料の特性やプレス条件など種々の加工条件が考慮に入れられる。特に、当該加工品のスプリングバック特性が反映される。そして、算出された塑性加工品の寸法精度がよいか否かを、人間が製品形状と比較して判断する。この結果、精度が良好でないと判断した場合、製品形状とシミュレーション結果から人間が寸法精度不良を２次元断面における所定の部分の角度差や、座標値の差としてとらえ、塑性加工品の新たな設計形状を算出する。換言すると、スプリングバックによる離型後の変形を見込んだ新たな設計形状が算出される。そして、かかる新たな設計形状に基づいて金型ＣＡＤデータが修正される。そして、寸法精度が良好となるまで、上記修正が行われ、最終的に良好となった金型形状にて実際に金型が製造される。
【０００５】
しかし、上述のような手法によると、塑性加工品の形状が算出されるごとにその寸法精度を人間が判断しなければならなく、さらに、修正することにより、人件費やシミュレーションを繰り返すことによる多くの金型修正費用（金型製造コストの約８％）と工程数がかかる。その結果、製品コストの増加という問題や、開発期間の長期化といった生産準備の日程に悪影響をおよぼすという問題が生じる。従って、寸法精度不良を見込んだ最適な金型形状が、実物がない段階で決定することができるような製造方法などが要求されている。
【０００６】
そこで、特許文献１に示すように、有限要素法（ＦＥＭ）を用いたシミユレーションである程度の寸法精度不良を予測し、かかる寸法精度不良を適切に見込んだ金型形状を機械的に決定するシステムが検討されている。この特許文献１に示すシステムにおける処理手順を、図９のフローチャートを参照して説明する。
【０００７】
まず、オペレータにて塑性加工品の設計形状データであるＣＡＤがコンピュータに入力され（ステップＳ１０１）、この金型ＣＡＤデータから金型ＦＥＭモデルデータがコンピュータにて作成される（ステップＳ１０２）。そして、このＦＥＭデータに基づいてプレス加工などにより製造される塑性加工品の形状がシミュレーションにて算出される（ステップＳ１０３）。なお、このとき、算出された塑性加工品の形状はその材料におけるスプリングバック特性などが反映される。
【０００８】
続いて、コンピュータでは、算出された製品形状と設計形状とが比較されて、寸法精度が評価される（ステップＳ１０４）。そして、その精度が許容範囲内であれば（ステップＳ１０５にて肯定判断）、最初に設計した金型ＣＡＤデータを実際に作成する金型形状と決定してシミュレーションを終了し、作業者は金型製作を行う（ステップＳ１０８）。
【０００９】
一方、ステップＳ１０５にて、寸法精度が許容範囲内でない場合には（ステップＳ１０５にて否定判断）、スプリングバックによる変形を見込んで、目標となる寸法となるよう製品形状のＦＥＭモデルを算出し（ステップＳ１０６）、これを金型ＣＡＤデータに反映するようすでに設計されている金型ＣＡＤデータを修正する（ステップＳ１０７）。そして、この修正した金型ＣＡＤデータに基づいて金型ＦＥＭモデルを作成し（ステップＳ１０２）、再度、塑性加工品の成形シミュレーションを行う。
【００１０】
このようにすることで、スプリングバック特性などに影響を受ける塑性加工品の製品形状を、より精度よく目標形状に近づけて成形することが可能な金型を設計することができ、製品の寸法精度の向上を図ることができると共に、金型をシミュレーションにて最適化する際に費やされる時間の短縮化を図ることができ、開発時間の短縮化や製品コストの削減を図ることができる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１５７２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来例では以下のような不都合があった。すなわち、図９のステップＳ１０７では、スプリングバックが見込まれた製品形状のＦＥＭモデルを算出した後は、当該ＦＥＭモデルであるメッシュデータから金型ＣＡＤデータを修正しているものの、製品形状のＦＥＭメッシュデータは複雑な３次元形状であるため、これに基づいて金型ＣＡＤデータを修正することは、非常に多くの工数を要し、高度なＣＡＤ技術、さらには多くの時間を要する。このため、金型製作の遅延が生じ、工期に遅れを生じるという問題が生じる。
【００１３】
このため、本発明は、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、金型にて成形する塑性加工品の寸法精度の向上を図ると共に、製造期間の短縮化を図り、これにより、製品コストの削滅を図ることができる金型設計支援システム、方法、プログラムを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明では、塑性加工品の基準設計形状に対応した金型のＣＡＤデータに基づくＦＥＭメッシュデータから予め定められた塑性加工品の成形条件に基づいて当該塑性加工品の成形形状を算出する加工品形状算出手段と、
この算出された塑性加工品の形状と予め定められた前記基準設計形状とを比較する形状比較手段と、
この比較結果に基づいて塑性加工品の新たな設計形状を算出してＦＥＭメッシュデータにて表す加工品再設計手段と、
この塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータを用いて当該塑性加工品を成形可能な新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する金型メッシュデータ作成手段と、を備え、
加工品形状算出手段は、金型メッシュデータ作成手段にて作成された新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて塑性加工品の成形形状を再度算出する機能を有する、という構成を採っている。
【００１５】
このような構成にすることにより、まず、金型から成形される塑性加工品の形状が、金型ＦＥＭメッシュデータからシミュレーションにて算出される。このとき、成形時のスプリングバックなどの特性に応じた変形も考慮された形状が算出される。その後、目標とする塑性加工品の基準設計形状に近づけるよう、上記スプリングバックなどの変形を見込んだ製品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータが算出され、この製品のＦＥＭメッシュデータを用いて、新たな金型のＦＥＭメッシュデータが作成される。そして、この新たな金型ＦＥＭメッシュデータを、再度、成形シミュレーションに用いることができる。このため、塑性加工品のシミュレーションによる成形形状に基づいて金型の設計データを修正する際に、多大な手間のかかる金型のＣＡＤデータの修正を行う必要が無く、金型設計処理の高速化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明では、上記構成に加えて、形状比較手段が、比較対象となる両形状の寸法を比較すると共に、
この比較結果による寸法差が予め定められた許容範囲内である場合に新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて当該金型のＣＡＤデータを作成する金型ＣＡＤデータ作成手段を備えた、という構成にすると望ましい。
【００１７】
これにより、金型ＦＥＭメッシュデータを修正してシミュレーションにて成形される塑性加工品の形状が基準設計形状に許容範囲内で近づいたときに、最終段階で金型ＣＡＤデータを作成、修正すればよいため、この時間及び労力のかかるＣＡＤデータの作成処理を最後に一度行えばよく、より金型設計処理の高速化を図ることができる。
【００１８】
また、上記金型メッシュデータ作成手段は、塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータの外縁箇所をその外側方向に広げて当該ＦＥＭメッシュデータを修正すると共に、この修正したＦＥＭメッシュデータに基づいて新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する機能を有する、という構成にすると望ましい。また、同様に、金型メッシュデータ作成手段は、塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータの外縁箇所を当該外縁付近のメッシュを構成する節点の配置に基づいてその外側方向に広げて当該ＦＥＭメッシュデータを修正すると共に、この修正したＦＥＭメッシュデータに基づいて新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する機能を有する、という構成にすると望ましい。
【００１９】
これにより、シミュレーション後の塑性加工品のＦＥＭメッシュデータの外縁を広げてこれを金型のＦＥＭメッシュデータとして利用することにより、金型のパンチ部分だけでなくブランクホルダ部分に対しても適切な金型形状を作成することができる。そして、これに基づいて再度成形シミュレーションが行われるため、当該シミュレーションの高精度化を図ることができる。
【００２０】
また、金型メッシュデータ作成手段は、塑性加工品のＦＥＭメッシュデータに基づいて当該塑性加工品をプレス成形する金型のパンチ部分と、当該塑性加工品のプレス成形箇所の周囲部分を保持するブランクホルダ部分と、の領域にそれぞれ分割して当該金型のＦＥＭメッシュデータを作成する機能を有する、という構成にすると望ましい。さらに、金型メッシュデータ作成手段は、塑性加工品となる部材の厚さを考慮して金型のＦＥＭメッシュデータを作成する機能を有する、という構成にするとなお望ましい。
【００２１】
このようにすることにより、実際のプレス成形時の状況を考慮して金型のＦＥＭメッシュデータが作成されるため、シミュレーションの精度が高まり、結果として最終的な金型形状の高精度化を図ることができる。
【００２２】
また、本発明では、コンピュータを用いて金型による塑性加工品の成形形状をシミュレーションすることにより、金型設計を支援する方法であって、
コンピュータが、塑性加工品の基準設計形状に対応した金型のＣＡＤデータに基づくＦＥＭメッシュデータから予め定められた塑性加工品の成形条件に基づいて当該塑性加工品の成形形状を算出する加工品形状算出工程と、
コンピュータが、この算出された塑性加工品の形状とコンピュータに予め記憶された前記基準設計形状とを比較する形状比較工程と、
コンピュータが、この比較結果に基づいて塑性加工品の新たな設計形状を算出してＦＥＭメッシュデータにて表す加工品再設計工程と、
コンピュータが、この塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータを用いて当該塑性加工品を成形可能な新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する金型メッシュデータ作成工程と、を有すると共に、
加工品形状算出工程は、金型メッシュデータ作成工程にて作成された新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて塑性加工品の成形形状を再度算出する、という工程から成る金型設計支援方法を提供している。
【００２３】
さらには、金型による塑性加工品の成形形状をシミュレーションすることにより、金型設計を支援するコンピュータに、
塑性加工品の基準設計形状に対応した金型のＣＡＤデータに基づくＦＥＭメッシュデータから予め定められた塑性加工品の成形条件に基づいて当該塑性加工品の成形形状を算出する加工品形状算出手段、
この算出された塑性加工品の形状と予め定められた基準設計形状とを比較する形状比較手段、
この比較結果に基づいて塑性加工品の新たな設計形状を算出してＦＥＭメッシュデータにて表す加工品再設計手段、
この塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータを用いて当該塑性加工品を成形可能な新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する金型メッシュデータ作成手段、
とを実現すると共に、
加工品形状作成手段が、金型メッシュデータ作成手段にて作成された新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて塑性加工品の形状を再度算出する機能、
を実現するための金型設計支援用プログラムをも提供している。
【００２４】
このようにしても上述したように作用するため、上記目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、塑性加工品のシミュレーションによる成形形状に基づいて金型の設計データを修正する際に、塑性加工品のＦＥＭメッシュデータをそのまま金型のＦＥＭメッシュデータとして利用するため、金型形状を変更する度に多大な手間のかかる金型のＣＡＤデータの修正を行う必要が無く、金型設計の高速化を図ることができ、ひいては製品コストの低廉化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明である金型設計支援システムは、あらゆる機器のプレス部品、鍛造部品、圧延部品などの塑性変形を伴う塑性加工品を製造する金型の形状を設計する際に用いるものである。特に、かかる金型を用いてプレス等することにより製造される塑性加工品の寸法が、設計形状と比較したときに寸法公差内に入るような金型の形状を設計することを支援する。このとき、塑性加工品に用いられる材料は、高張力の鋼板やアルミ板など、スプリングバック量の大きい材料の時に特に効果的である。但し、加工品の材料は、上記のものに限定されない。
【００２７】
そして、本発明の特徴としては、金型の設計データからシミュレーションにより塑性加工品の成形形状を算出し、これが目標となる基準設計形状に近づくよう材料の特性による変形量を考慮した新たな塑性加工品の設計形状を算出する。そして、かかる設計形状をＦＥＭメッシュデータで設計することで、これをそのまま新たな金型の設計データとして利用し、再度、シミュレーションを行い、基準設計形状に近い加工品を成形しうる金型を設計する、というものである。これにより、金型の設計データを修正する際に手間のかかるＣＡＤデータを随時修正する必要が無く、金型設計の迅速化を図ることができる。以下、実施例を通じて、本発明の構成、作用、効果について詳述する。
【実施例１】
【００２８】
本発明の第一の実施例を、図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本発明である金型設計支援システムの構成を示す機能ブロック図である。図２は、塑性加工品の形状の一部を示す斜視図である。図３は、塑性加工品の所定箇所における節点の座標をパラメータとして金型を設計する一例を示す模式図である。図４は、塑性加工品の一部における角度をパラメータとして金型を設計する一例を示す模式図である。図５は、塑性加工品のメッシュデータを金型の形状データとして使用する際の修正手法を示す説明図である。図６は、成形された塑性加工品の形状評価の手法を示す説明図である。図７は、本発明の動作を示すフローチャートである。
【００２９】
〈構成〉
図１に示す塑性加工における金型設計支援システムは、所定の演算処理能力を有する演算装置１０（ＣＰＵ）と、所定の記憶容量を有する記憶装置２０（ハードディスク（ＨＤ）、ＲＯＭ、ＲＡＭなど）と備えたコンピュータ１にて構成される。そして、所定の塑性加工品を金型の形状データからシミュレーションにより算出し、この成形される製品形状が最適化されるよう金型の形状を修正して、当該金型の形状を設計することを支援するシステムである。すなわち、このコンピュータ１のＣＰＵ１０に、後述するシミュレーションを実行する機能が組み込まれることにより、当該コンピュータ１が金型設計支援システムとして作動する。
【００３０】
具体的に、コンピュータ１は、ワークステーションやサーバコンピュータといった比較的演算処理能力の高いコンピュータである。そして、コンピュータ１には、上述したＣＰＵなどの演算装置１０や、ハードディスクなどの記憶装置２０、処理対象となる所定のデータを一時的に保持するＲＡＭや、所定のデータをオペレータが入力するためのキーボード（入力装置３０）、処理結果等をオペレータに表示するディスプレイ（出力装置４０）など、一般的なコンピュータが備えている装備を有している。また、図示しないが、当該コンピュータ１の演算装置に読み出されて組み込まれるプログラムを記憶するＲＯＭや、他の記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）から所定のデータを読み出すドライブ（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブ）なども備えている。また、このコンピュータ１は、後述するようにＦＥＭモデルを作成する他のコンピュータに接続されていてもよい。
【００３１】
そして、上記コンピュータ１の記憶装置２０には、製造する塑性加工品の目標形状である基準設計形状データが記憶されている（基準設計形状データ記憶部２３）。また、この形状の塑性加工品を製造するための初期の金型の形状データ、すなわち、金型のＣＡＤデータが記憶されている（金型ＣＡＤデータ記憶部２１）。さらには、金型にて製造される塑性加工品に関するデータを含む金型による成形条件を設定したデータが記憶されている（成形条件データ記憶部２２）。この塑性加工品に関するデータは、特に、その材料に関するデータが格納されていて、具体的には、材料のスプリングバック特性に関するデータである。ここで、スプリングバック特性とは、成形加工をした金属がもとの形に戻ることである。例えば、板状のブランク材をプレス加工した場合には、所定の角度に曲折された箇所は、離型したときにその角度よりも浅い角度にまで加工品が戻ってしまうという現象が生じる。特に、高張力の鋼材や、アルミ板などは、スプリングバック量（スプリングバック特性による変形量）が大きい。しかしながら、車体などに用いられる加工品は、軽量、高剛性が要求されるためかかる材料が用いられることが多く、このようなデータが必要となる。また、図示していないが、金型ＣＡＤデータを成型するためのデータや、ＣＡＤデータからＦＥＭメッシュデータを作成するために必要なデータなども記憶されている。
【００３２】
そして、コンピュータ１の演算装置１０には、金型ＣＡＤデータから金型のＦＥＭメッシュデータを作成する金型ＦＥＭ作成部１１と、この金型ＦＥＭメッシュデータから成形条件データに基づいて塑性加工品の成形形状を算出するシミュレーション部１２（加工品形状算出手段）と、この算出された塑性加工品の形状と予め定められた基準設計形状データとを比較する寸法精度評価部１３（形状比較手段）と、この比較結果に基づいて塑性加工品の新たな設計形状を算出してＦＥＭメッシュデータにて表すスプリングバック見込形状算出部１４（加工品再設計手段）と、この塑性加工品の新たな設計形状であるＦＥＭメッシュデータを用いて当該塑性加工品を成形可能な新たな金型のＦＥＭメッシュデータを作成する金型ＦＥＭ修正部１５（金型メッシュデータ作成手段）と、この比較結果による寸法差が予め定められた許容範囲内である場合に新たな金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて当該金型のＣＡＤデータを作成する金型ＣＡＤ修正部１６（金型ＣＡＤデータ作成手段）とが備えられている。
【００３３】
なお、これらの各処理部１１〜１６は、予め金型設計支援用プログラムがコンピュータ１の演算装置１０に読み出されて組み込まれることで、以下に説明するように機能するよう当該演算装置１０内に構築される。そして、この金型設計支援用プログラムは、予めコンピュータ１の記憶装置２０に記憶されていてもよく、ＣＤ−ＲＯＭなどの他の可搬媒体に記憶されたものがコンピュータ１に提供されてもよい。さらには、ネットワークを介して他のコンピュータからダウンロードすることにより組み込まれてもよい。以下、各処理部の処理内容について説明する。なお、各処理部による作用は以下に説明するものに限定されない。もちろん、動作説明時に説明する動作をも実現する。
【００３４】
金型ＦＥＭ作成部１１は、予め設計された金型の設計データであるＣＡＤデータから有限要素解析に用いることが可能なＦＥＭメッシュデータを作成する。従って、金型のダイスや、パンチ部分、さらにはブランクホルダ部分が（図８参照）、複数の節点を有するメッシュデータにて表されることとなる。なお、ＣＡＤデータからＦＥＭメッシュデータを作成するために必要なデータは、金型ＦＥＭ作成部１１を構築するプログラムに予め含められていたり、あるいは、金型ＣＡＤデータ記憶部２１から提供される。
【００３５】
ここで、上記ＣＡＤデータは製造する製品の基準設計形状に対応するものであるが、このＣＡＤデータに換えて当該基準設計形状に対応する金型のＦＥＭメッシュデータが予め記憶装置２０に記憶されていてもよい。あるいは、他のコンピュータから提供されてもよい。この場合には、上記金型ＦＥＭ作成部１１は演算装置１０に構築されてていなくてもよい。一方で、記憶装置２１には製品の基準設計形状データが記憶されていて、この形状に基づいて当該形状の製品を成形する金型のＣＡＤデータを自動的に作成する処理部が演算装置１０に構築されていてもよい。このとき、塑性加工品のスプリングバック等、加工後の材料の変形を考慮に入れずに金型の形状が作成されるため、当該金型のＣＡＤデータと加工品の基準設計形状とがほぼ同一となる。
【００３６】
シミュレーション部１２は、上記金型ＦＥＭメッシュデータから、プレス加工等されて製造された塑性加工品の形状、すなわち、離型後の形状をシミュレーションすることにより当該形状を算出する。なお、算出される塑性加工品の形状はＦＥＭメッシュデータにて表される。このとき、離型後であるため、上述したように材料によってはスプリングバック特性を有している。従って、材料の特性など成形条件データを成形条件データ記憶部２２から読み出して利用することにより、スプリングバック等による変形を伴う成形後の形状が算出される。ここで、変形を伴う成形後の形状は、基準設計形状に対して寸法精度不良が生じているが、この塑性加工品の寸法精度不良は、スプリングバック特性によるものに限定されない。なお、このシミュレーションは、コンピュータ１にネットワーク等を介して接続された他のコンピュータにて実行されてもよい。従って、ＦＥＭモデルを生成する専用のコンピュータにてシミュレーションが実行されて、その結果が当該金型シミュレーションシステムとしてのコンピュータ１に送信されてもよい。
【００３７】
また、このシミュレーション部１２（加工品形状算出手段）は、後述する金型ＦＥＭ修正部１５にて作成された金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて塑性加工品の成形形状を再度シミュレーションにて算出する機能を有する。これにより、スプリングバック等の変形を考慮した金型によって成形される塑性加工品が、いかなる形状になるかということを再度シミュレーションすることができる。
【００３８】
寸法精度評価部１３は、塑性加工品が製品化されたときの形状である基準設計形状と、上記シミュレーション部１２で算出された当該塑性加工品の形状とを比較する。このときに、それぞれの形状において対応する箇所の差分（比較値）を算出する。例えば、図２に示すような塑性加工品をプレス成形する場合には、設計形状Ａ０とスプリングバック後形状Ａ１（シミュレーション後の形状）との当該加工品のそれぞれの端部（図３の左側）における形状の差（比較値＝スプリングバック量）が算出される。そして、このときの比較する対象は、塑性加工品の所定箇所における角度であったり、当該塑性加工品上に設定された所定の節点の三次元位置である。但し、比較される対象は、これらの値に限定されない。
【００３９】
ここで、比較処理の具体例を図３を参照して説明する。この図では、塑性加工品に設定された節点の座標をパラメータとして金型を設計する場合を説明する。この図に示す形状は、上記図２の場合と同様にそれぞれ「設計形状Ａ０」、「スプリングバック後形状Ａ１」、後述する「スプリングバック見込形状Ａｅｘｐー１」を示している。そして、各形状において、ＦＥＭモデル上の節点が設定されている。このＦＥＭモデル上の同一節点（Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，・・・）の各座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、それぞれ以下のように示される。
【００４０】
設計形状Ａ０：Ｎｉ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）
スプリングバック後形状Ａ１：Ｎｉ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）
スプリングバック見込形状Ａｅｘｐー１：Ｎｉ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）
ここで、ｉは、ｉ＝１からｉ＝最大節点番号まで全ての整数値をとる。
【００４１】
そして、上述した形状比較機能にて、各節点の距離、すなわち、スプリングバック量がそれぞれ算出され、かかる値があらかじめ設定されている許容値Ｅｓｐｂよりも大きいか否かが調べられる。そして、全ての節点において、以下の式を満たすか否かが調べられる。
【００４２】
Ｅｓｐｂ＞｜Ｎｉ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）−Ｎｉ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）｜    （１）
【００４３】
当該（１）式を満たす場合、すなわち、許容値Ｅｓｐｂよりもスプリングバック量が小さい場合には、塑性加工品の寸法が所定の寸法公差の範囲内に入っているため、かかる形状による金型が製造されることとなる。
【００４４】
一方、上記（１）式を満たさない場合には、スプリングバック見込形状算出部１４にて、以下に示すようにスプリングバックなどの材料の特性による変形量を見込んだ塑性加工品の成形形状であるスプリングバック見込み形状が算出される。ここで、算出された新たな設計形状は、その形状の塑性加工品が製品化されるわけではなく、上述したように、スプリングバック等により離型後に変形することを見込んで算出された形状である。例えば、図２に示す塑性加工品においては、Ａｅｘｐ−１の形状のようなスプリングバック見込み形状に再設計される。これは、Ａ０のように設計した場合であっても、離型後の加工品が矢印Ｃ方向にスプリングバックすることによりＡ１のような形状となってしまうため、スプリングバック方向とは反対方向にあらかじめ曲げ成形等しておく。さらに換言すると、スプリングバック量を塑性加工品のスプリングバック方向とは反対方向に差し引いて新たな塑性加工品の設計形状を算出してスプリングバック見込み形状を設計する。これにより、加工品がＡｅｘｐ−１の形状にプレス等された場合には、当該加工品が矢印Ｃ方向にスプリングバックすることによりＡ０形状に近づくこととなる。
【００４５】
ここで、図３におけるスプリングバック見込形状の算出は、各節点の座標が以下に示す（２）式にて算出される。
【００４６】
Ｎｉ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）＝Ｎｉ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）−｛Ｎｉ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）−Ｎｉ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）｝    （２）
【００４７】
すなわち、上記（２）式にて表されるスプリングバック見込み形状における各節点は、設計形状からスプリングバック量を、そのスプリングバック方向とは反対方向に差し引いた箇所に位置することとなる。さらに換言すると、スプリングバック後形状の所定の節点を、設計形状における対応節点を点対称の中心として移動した点が、スプリングバック見込み形状の節点となる。
【００４８】
ここで、スプリングバック見込形状を算出するときの別の例を、図４を参照して説明する。この図においては、塑性加工品の一部をＶ字形状に曲げ加工したとき、塑性加工品の一部における角度をパラメータとして金型を設計している。
【００４９】
図４にて、Ａｉｎｉで示す点線は、金型にて塑性加工される前の材料の形状（板状）である。そして、かかる材料をＶ字曲げしたときの形状であって、基準設計形状、すなわち、製品として出荷するときの形状をＡ０（＝Ａｅｘｐー０）に示す。このとき、所定の基準線ＬからのＶ字曲げの角度を初期角θ０として初期角θ０の金型を成型した場合には、かかる金型にて製造される塑性加工品の形状はＡ１となり、当該加工品の基準線Ｌからの角度は、矢印Ｃ方向にスプリングバックすることによりθ１となる。これを１回目のスプリングバック角（θ１）として、基準設計形状と比較、すなわち、角度の差分（スプリングバック量）を算出する。従って、スプリングバック量はθ１−θ０にて表すことができる。
【００５０】
続いて、このスプリングバック量を考慮したスプリングバック見込み形状Ａｅｘｐ＿１が設計される。換言すると、塑性加工品が製品として出荷されるときの形状に近づくよう再設計される。この再設計される形状のＶ字曲げ角度（スプリングバック見込み角度）は、上記設計形状における初期角θ０から、スプリングバック方向とは反対方向にスプリングバック量（θ１−θ０）を引いた角度となる。従って、スプリングバック見込み角度θｅｘｐ＿１は、θ０−（θ１−θ０）となる。このようにして、曲げ角度θｅｘｐー１の塑性加工品を製造する金型が再成型される。
【００５１】
そして、再成型された金型にて製造される加工品の形状Ａ２が、再びシミュレーションにて算出される。このとき、２回目のスプリングバック角θ２が求まるが、θ２はθ０とは一致しない。この理由として、θ０と１回目のスプリングバック見込み角θ１では角度が異なるため、成形品の加工硬化の度合いも異なる。一般的に加工硬化が大きいほど、スプリングバック量は小さくなるため、θ２はθ０よりも小さくなる。このように加工硬化の度合いを修正するために、繰り返しルーチンによって、スプリングバック見込みを最適化する。すなわち、さらにスプリングバック量を算出して、スプリングバック見込み形状Ａｅｘｐ＿２を算出する。
【００５２】
ここで、上記計算を一般式にて表す。まず、塑性加工品の設計形状における曲げ角である初期角をθ０＝θｅｘｐー０とする。そして、このときのスプリングバック後形状の角度をθ１とすると共に、その後、スプリングバック量に基づいて再設計を行ったときの見込み形状の角度をθｅｘｐー１とする。従って、ｎ回目のスプリングバック後形状算出時における角度をθｎとし、その後、スプリングバック量に基づいて再設計を行ったときの見込み形状の角度をθｅｘｐーｎとすると、以下の（３）式にて表せる。
【００５３】
θｅｘｐーｎ＋１＝θｅｘｐーｎ−（θｎ＋１−θ０）  （但し、ｎ＝０，１，・・・）  （３）
【００５４】
また、このとき、θｅｘｐーｎにより修正された金型による塑性加工品の角度θｎ＋１が、あらかじめ定められた許容値（例えば、初期値前後の範囲を示す値）の範囲内にあれば、その金型（角度がθｅｘｐーｎ）に決定されて成形シミュレーションは終了する。但し、許容値との比較は、塑性加工品の角度θｎ＋１に限定されない。例えば、初期値である設計形状時の角度θ０とスプリングバック後形状時の角度θｎ＋１の差であるスプリングバック量（θｎ＋１−θ０）であってもよい。かかる場合には、許容値も当然にスプリングバック量に対応した値となる。すなわち、０に近い範囲を示す値となる。
【００５５】
ここで、上述したスプリングバック見込形状の算出は、上述したように寸法精度評価部１３にて、算出された比較値（スプリングバック量）があらかじめ設定された許容値の範囲内にない場合に作動するが、これに伴い以下に説明する金型ＦＥＭ修正部１５も作動して、新たな金型のＦＥＭメッシュデータが作成される。従って、スプリングバック量が許容値の範囲内であれば、スプリングバックを見込まず終了して、かかる金型が製造される。一方、スプリングバック量が許容値の範囲外であれば、スプリングバックを見込んだ塑性加工品のＦＥＭモデルを再作成して、シミユレーション（再計算）を行なう。なお、上記許容値とは、予め寸法精度評価部１３に組み込まれている値であって、塑性加工品の寸法公差に対応してコンピュータのオペレータや設計者にて定められた値である。但し、成形品の寸法精度を上げるために、後に入力装置３０から入力して変更することも可能である。
【００５６】
金型ＦＥＭ修正部１５は、上述したスプリングバック等の変形を見込んで算出された形状の塑性加工品を製造する金型の形状データを作成する。このとき、作成されるデータは、ＦＥＭメッシュデータであり、スプリングバック見込形状算出部１４にて算出された塑性加工品の形状データであるＦＥＭメッシュデータをそのまま金型の形状、すなわち、ダイス、パンチ、ブランクホルダに適用したものである。
【００５７】
但し、このとき、塑性加工品の形状データは、成形後のブランクホルダにて狭持されてる部分を含む塑性加工品の形状のみであり、この形状は金型のダイスの全範囲に広がるものではない。すなわち、ブランク材が立体形状にプレスされる場合には平板状のブランク材の外縁が縮小した形状となっている。従って、正確にシミュレーションするためには、成形後の塑性加工品のＦＥＭメッシュデータの外縁箇所を、その外側方向に広げる必要がある。このことについて、図５を参照してさらに説明する。
【００５８】
図５（ａ）は、成形後のブランクの一部をＦＥＭメッシュデータにて表したものを示しており、点線Ｂ１はその外縁を示している。また、その外側に位置する実線Ｂ０は、成形前の平板状のブランクメッシュの外縁を示している。実際にブランクの形状を再現するためにはこの範囲までメッシュデータを広げればよいが、金型のブランクホルダ部分を含むダイス面はさらに広いため、図５（ａ）の二点鎖線Ｂ２に示すように、初期のブランクの形状よりもさらに外側までメッシュを広げる必要がある。なお、この範囲を金型メッシュの外縁と呼ぶ。そして、金型メッシュの範囲は予め定められており、金型ＦＥＭ修正部１５に組み込まれている。そして、塑性加工品のＦＥＭメッシュデータの外縁を広げるよう修正したときの様子を図５（ｂ）に示す。
【００５９】
メッシュを広げるときの節点の設定手法について図５（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示す符号Ｂａで囲まれた部分を拡大した図である。なお、図５（ｂ）の成形後ブランクメッシュの外縁を表す点線Ｂ１よりも内側に表した点線Ｂ１０は金型のパンチ部分にてプレスされる部分の外縁（パンチプロファイル）を示している。まず、このパンチプロファイルＢ１０から外側に向かって法線ベクトルＶ１をとり、当該パンチプロファイルの曲率に応じて任意の位置に設定する。続いて、この法線ベクトルＶ１に沿った方向の２点である点ａ１，ａ２を、パンチプロファイルと成形後のブランクメッシュの外側の領域でとり、点ａ１，ａ２によるベクトルＶ２に沿って、成形後ブラックメッシュの外縁を、予め定められた金型メッシュの外縁Ｂ２まで拡張する。なお、ブランクホルダの曲率に応じて、点ａ１，ａ２の間隔を細かく設定するとよい。但し、メッシュを広げる際の手法は、上述したものに限定されない。
【００６０】
こうして金型ＦＥＭ修正部１５（金型メッシュデータ作成手段）では、金型の外縁まで拡張するよう修正された塑性加工品のスプリングバック見込形状であるＦＥＭメッシュデータを、そのまま金型のＦＥＭメッシュデータとして作成する。
【００６１】
このとき、金型ＦＥＭ修正部１５ではさらに、塑性加工品のＦＥＭメッシュデータに基づいて当該塑性加工品をプレス成形する金型のパンチ部分と、当該塑性加工品のプレス成形箇所の周囲部分を保持するブランクホルダ部分と、の領域にそれぞれ分割して当該金型のＦＥＭメッシュデータを作成する。すなわち、従来技術の欄で図８を参照して説明したようなプレス成形に用いる金型は、ダイス部分、パンチ部分、ブランクホルダ部分に分割されているため、塑性加工品のＦＥＭメッシュデータのうち、予め製品そのものとなりうる箇所を特定しておき（図５（ｂ）に示すパンチプロファイルＢ１０部分）、かかる範囲内のメッシュデータをパンチ部分の形状とし、その周囲（パンチプロファイル部分Ｂ１０と成形後ブランクメッシュの外縁Ｂ０とに挟まれた領域）をブランクホルダ部分の形状とするよう、金型ＦＥＭメッシュデータを作成する。また、ダイスには、金型メッシュ全体の形状（金型メッシュの外縁Ｂ２に囲まれた領域）をそのままを割り当てる。
【００６２】
さらに、金型ＦＥＭ修正部１５では、金型のＦＥＭメッシュを作成する際に塑性加工品となるブランク材の厚さが考慮される。すなわち、ダイスとパンチあるいはブランクホルダとの間にはプレス時にブランク材が収まるため、その厚さ分だけダイス、パンチ、ブランクホルダを移動して設計しなければならない。従って、ダイス、パンチ、ブランクホルダをそれぞれブランク材の板厚の２分の１だけ離間する方向に移動して、金型のＦＥＭメッシュデータを作成する。すなわち、ダイスに対してパンチとブランクホルダがブランク材の板厚分だけ離間して位置するよう金型のＦＥＭメッシュデータが作成される。このようにすることにより、実際のプレス成形時の状況を考慮して金型のＦＥＭメッシュデータが作成されるため、シミュレーションの精度、及び、最終的な金型形状の寸法精度が高まる。
【００６３】
そして、上述のようにして作成された金型のＦＥＭメッシュデータに基づいて、再度、シミュレーション部１２にて成形シミュレーションが行われ、基準設計形状との比較が行われる。
【００６４】
その後、成形シミュレーションを繰り返することにより、寸法精度評価部１３にて寸法誤差が許容範囲内に収まると、金型ＣＡＤ修正部１６にてそのときの金型ＦＥＭメッシュデータから金型のＣＡＤデータが作成される。このとき、予め金型ＣＡＤデータ記憶部２１に記憶されている初期ＣＡＤデータを修正してもよく、新たにメッシュデータからＣＡＤデータを作成してもよい。メッシュデータからＣＡＤデータへの変換手法は、予め金型ＣＡＤ修正部１６に組み込まれている。
【００６５】
ここで、上述した寸法精度評価部１３による評価手法の具体例を、図６を参照して説明する。本発明では特に、目標となる基準設計形状と、シミュレーションにて成形された形状との対応する節点の内、少なくとも一点が重ね合わせられ、かかる点が拘束（固定）されて他のそれぞれ対応する節点間の距離が算出される。
【００６６】
図６（ａ）においては、略「Ｗ」字状に曲折される塑性加工品である場合を示す。なお、この図においては塑性加工品の形状が二次元的に表されているが、実際は三次元形状である。例えば、その左側の端部は、拡大図に示すように、板形状を構成するよう節点が設定されている。この図においては、略「Ｗ」字状の部材のほぼ中央の節点で、基準設計形状（１）とスプリングバック後形状（２）とを重ね合わせ、各節点を拘束する。すなわち、この拘束された節点間の距離は「０」である。ここで、節点を２つ以上に設定すると望ましい。この場合には、予め塑性加工品の形状に基づいて変形の少ない箇所を指定しておき、かかる箇所を拘束点に設定するとよい。そして、その他の節点間の距離Ｌｉを、以下の数１式を用いて算出する。
【００６７】
【数１】
2005266892.tif 000003
ここで、ｉ＝１，２，・・・，最大節点番号、である。
【００６８】
このようにして、全てのそれぞれ対応する節点間の距離Ｌｉを算出し、これを図６（ｂ）に示すように、加工品の領域毎にプロットする。すなわち、図６（ｂ）では、領域ａと指定された範囲には、図６（ａ）で指定された範囲に位置する節点の距離Ｌｉがプロットされる。なお、この図においては、節点の位置に関係なくプロットされてもよい。
【００６９】
そして、いかなる場合に寸法誤差が許容されるか、ということは、予め定められていて、寸法精度評価部１３に組み込まれている。例えば、全ての節点間の距離が予め定められた許容値よりも低くなれば許容される、というように設定してもよく、あるいは、成形される塑性加工品の成形形状に応じて、当該加工品のある領域内に位置する節点のみが許容範囲に収まっていればよい、というように設定してもよい。後者の場合には、例えば精度よく成形しなければならない箇所のみに着目することで、金型の設計処理が容易となる。
【００７０】
このようにして寸法精度評価を行うが、後述するように、金型にて成形する塑性加工品の設計形状をスプリングバックを見込んだ形状に修正して、これに対応する金型の形状データを作成し、さらにシミュレーションを繰り返すことで、各節点の距離は図６（ｂ）に示すように収束方向に向かう。
【００７１】
〈動作〉
次に、本実施例における金型設計支援システムの動作を、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００７２】
まず、あらかじめ設計された製品である塑性加工品の基準設計形状データ（例えば、ＣＡＤデータ）に基づいて、操作者にて金型のＣＡＤデータが設計され、コンピュータ１の金型ＣＡＤデータ記憶部２１に記憶される。あるいは、塑性加工品の基準設計形状データがコンピュータ１にてハードディスク２０や当該コンピュータ１にネットワークを介して接続された他のコンピュータ（図示せず）から読み出され、コンピュータ１にて自動的に金型のＣＡＤデータが設計されて記憶されてもよい（ステップＳ１）。このとき、読み出した塑性加工品の基準設計形状データがＣＡＤデータであるときには、解析用に節点にて構成されたＦＥＭメッシュデータにコンピュータ１にて変換され、基準設計形状データ記憶部２３に記憶される。但し、基準設計形状データのメッシュデータは予め記憶装置２０に記憶されていてもよい。
【００７３】
続いて、コンピュータ１は、金型のＣＡＤデータを読み出して当該ＣＡＤデータをＦＥＭモデルに変換する。すなわち、予め定められたＣＡＤデータをＦＡＭメッシュデータに変換する法則に基づいて、初期の金型のＦＥＭメッシュデータを作成する（ステップＳ２）。なお、この初期の金型のＦＥＭメッシュデータも予め作成されたものが予め記憶装置２０に記憶され、これが読み出されて以下の処理が行われてもよい。
【００７４】
続いて、上記金型のＦＥＭメッシュデータと、成形条件データ記憶部２２に記憶されている成形条件データに基づいて、プレス加工などによりシミュレーションにて塑性加工品が成形され（加工品形状算出工程、ステップＳ３）、その形状がＦＥＭメッシュデータで表される。このとき、塑性加工品の形状には、ブランク材の特性であるスプリングバックなどの変形も含まれる。但し、かかる変形は、スプリングバックによるものに限定されない。材料や、加工品の形状固有の特性により生じる変形もあり得る。
【００７５】
続いて、基準設計形状とシミュレーションにて算出された成形形状とが比較され、寸法精度の評価が行われる（形状比較工程、ステップＳ４）。例えば、スプリングバック後形状と基準設計形状とにおける各節点の距離が許容できる範囲であるか否かを判断する。そして、スプリングバック量が許容値以上である場合には（ステップＳ５にて否定判断）、塑性加工品の寸法精度不良が過大であるため、金型形状の修正が必要とされる。従って、上述したような手法にて、スプリングバック見込形状がＦＥＭメッシュデータにて算出される（加工品再設計工程、ステップＳ６）。そして、このスプリングバック見込形状であるＦＥＭメッシュデータを用いて、金型のＦＥＭメッシュデータが作成される（金型メッシュデータ作成工程、ステップＳ７）。このとき、上記ステップＳ２にて作成した初期の金型のＦＥＭモデルを修正して新たなＦＥＭメッシュデータを作成してもよい。
【００７６】
続いて、この作成された金型のＦＥＭメッシュデータを用いて、塑性加工品の成形シミュレーションが行われる（加工品形状算出工程、ステップＳ３）。そして、上述したように寸法精度評価が行われ、寸法誤差が許容値に収まるまでステップＳ３〜ステップＳ７の処理が繰り返されることとなる。
【００７７】
そして、寸法精度評価処理（ステップＳ４）において、塑性加工品の全ての節点におけるスプリングバック量が許容値の範囲内になったときに（ステップＳ５にて肯定判断）、そのときの金型の形状データ、すなわち、直近の金型ＦＥＭモデル修正処理（ステップＳ７）にて作成された金型ＦＥＭメッシュデータにて表される形状が金型の形状と決定され、これに基づいて金型ＣＡＤデータが作成される（ステップＳ８）。そして、この作成されたＣＡＤデータに基づいて、作業者にて実際に金型が製作される（ステップＳ９）。
【００７８】
このようにすることにより、塑性加工品のシミュレーションによる成形形状に基づいて金型の設計データを修正する際に、塑性加工品のＦＥＭメッシュデータから金型ＦＥＭメッシュデータを作成して金型の形状を修正するという手法を採っているため、修正の都度、多大な手間のかかる金型のＣＡＤデータの修正を行う必要が無く、金型設計処理の高速化を図ることができる。そして、塑性加工品の形状が基準設計形状に許容範囲内で近づいたときに、最終段階で金型ＣＡＤデータを作成、修正すればよいため、この時間及び労力のかかるＣＡＤデータの作成処理を最後に一度行えばよく、より金型設計処理の高速化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明である金型設計支援システムは、塑性加工品形状の成形寸法精度の高い金型を作成する期間の短縮化を図ることができ、金型製作の低コスト化をも図ることができ、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明である金型設計支援システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】塑性加工品の形状の一部を示す斜視図である。
【図３】塑性加工品の所定箇所における節点の座標をパラメータとして金型を設計する一例を示す模式図である。
【図４】塑性加工品の一部における角度をパラメータとして金型を設計する一例を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、塑性加工品のＦＥＭメッシュデータの修正の様子を説明する説明図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、寸法精度評価の手法を示す説明図である。
【図７】金型設計支援システムの全体的な動作を示すフローチャートである。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、塑性加工品のプレス成形過程を示す図である。
【図９】従来例における金型設計支援システムの全体的な動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１  コンピュータ（金型設計支援システム）
１２  シミュレーション部（加工品形状算出手段）
１３  寸法精度評価部（形状比較手段）
１４  スプリングバック見込形状算出部（加工品形状再設計手段）
１５  金型ＦＥＭ修正部（金型メッシュデータ作成手段）
１６  金型ＣＡＤ修正部（金型ＣＡＤデータ作成手段）
【図１】
2005266892.tif 000004
【図３】
2005266892.tif 000005
【図４】
2005266892.tif 000006
【図５】
2005266892.tif 000007
【図６】
2005266892.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2005266892.tif 000011
【図２】
2005266892.tif 000012