JP6818784B2 - 線図情報生成装置、金型部品のコーティング剤選定補助装置、線図情報生成方法、金型部品のコーティング剤選定補助方法およびプログラム - Google Patents
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Description
以下、図1から図15を用いて、本発明に係る線図情報生成装置について説明する。
本発明の実施形態に係る線図情報生成装置10は、図1に示すように、情報収集部110と、刃先応力算出部120と、ショット数算出部130と、速度算出部140と、記憶部150と、総せん断エネルギー算出部160と、線図情報生成部170と、表示部180とを含んで構成されている。
なお、以下では、加工形態として打ち抜き加工を例示して説明する。
収集の方法は、聞き取りやメールでの情報提供、WEB等を用いた情報収集等を例示することができる。
具体的には、刃先応力算出部120は、被加工材の引張強さと、被加工材の板厚と、金型部品の刃先周長と、刃先断面積とに基づいて、刃先応力を算出する。
なお、詳細な算出方法については、後述する。
具体的には、ショット数算出部130は、打抜き加工条件ごとのパンチの刃先応力をショット数との関係を示した線図からパンチの寿命までのショット数を判定する。
なお、詳細な算出方法については、後述する。
具体的には、速度算出部140は、プレス機のストロークと被加工材の板厚とパンチの食込み量とプレス回転数とに基づいて、パンチ速度を算出する。
なお、詳細な算出方法については、後述する。
具体的には、総せん断エネルギー算出部160は、被加工材毎のせん断情報と速度算出部140において算出されたパンチ速度と入力されたスタンピングオイルに関する情報およびクリアランスとに基づいて得られるストロークとせん断荷重との関係を示す閉線図の面積からせん断エネルギーを求め、このせん断エネルギーにショット数を乗じて、総せん断エネルギーを算出する。
以下、図15等を用いて、本実施形態に係る線図情報生成装置10の処理について説明する。
刃先応力算出部120の算出処理を図2により、詳細に説明する。
図2は、刃先応力を算出するための情報を示している。図2において、白抜きの箇所には、情報収集部110が収集した情報が入力される。図2の場合、情報収集部100において、収集された情報から、例えば、被加工材の種類は「スチール」、被加工材の型式は「ハイテン780」、被加工材の引張強さは「80kgf/mm2」、板厚は「1.6mm」、刃先周長は「31.416mm」、刃先断面積は「78.540mm2」である。
さらに、求めたせん断部面積にせん断抵抗を乗じて、打抜き力を求め、表示する(図2中、網掛け部)。
そして、求めた打抜き力を刃先断面積で除することにより、刃先応力を求め、表示する(図2中、網掛け部)。
図3において、白抜きの箇所には、情報収集部110が収集した情報が入力される。
図3の場合、情報収集部110において、収集された情報から、例えば、パンチ材質は「DC53」、寿命までのショット数は「15000ショット」である。
ここで、パンチ材質ごとの刃先応力と繰り返し回数(寿命までのショット数)との関係は、図4に示すように既知であることから、情報収集部110が収集した寿命までのショット数「15000ショット」を図4のDC53の線図に当てはめると、疲労強度が算出でき、その値が表示される(図3中、網掛け部)。
また、求められた疲労強度(刃先応力「100.6kgf/mm2」)は、要求される繰り返し回数(寿命までのショット数)に対応する疲労強度(刃先応力「41kgf/mm2」)のほうが十分小さいため、パンチ材質には、十分な余裕がある。
そのため、「パンチ材質の判定」の欄には、その旨を示す「〇」が表示される。
速度算出部140の算出処理を図5により、詳細に説明する。
図5は、パンチ速度を算出するための情報を示している。
図5において、白抜きの箇所には、情報収集部110が収集した情報が入力される。
図5の場合、情報収集部110において、収集された情報から、例えば、クランクプレス機のクランク径は「150mm」、パンチ食込み量は「2mm」、プレス回転数は「50spm」である。
これらの情報から、まず、1サイクル時間は、「1.200sec/stroke」と算出される。
また、打抜き時間は、被加工材をパンチが打抜くまでに要するクランクの回転角度をθとすると、以下の数2により算出することができ、本例では、θ=17.824×2となるため、打抜き時間は「0.1188sec」と算出される。
また、本例では、図2に示すように、被加工材の板厚は1.6mmであり、パンチ食込み量は2mmである。
上記のように、打抜き時間、つまり、パンチが板厚1.6mmの被加工材に接触し、2mm食込んだ後、被加工材のから抜けるまでの時間は、0.1188secであることから、パンチ速度は、分速で、「60.6mm/sec」と算出される。
総せん断エネルギー算出部160の算出処理を図6から図10により、詳細に説明する。
図6は、クリアランスおよびスタンピングオイルに関する情報を示している。
図6において、白抜きの箇所には、情報収集部110が収集した情報が入力される。
図6の場合、情報収集部110において、クリアランスは「10%」、スタンピングオイルの使用量は「弱」である。
図8は、パンチ速度を一定とし、クリアランスを可変した時のパンチストロークとせん断荷重との関係を示している。
図9は、スタンピングオイルの有無およびスタンピングオイルの特性が異なる場合のパンチストロークとせん断荷重との関係を示している。
図10は、パンチ速度、クリアランスおよびスタンピングオイルをパラメータとして上記図7から図9に例示した線図を統合したパンチストロークとせん断荷重との関係を示している。
なお、図10に示すように、閉線図に示したポイントは、パンチの主な動作状態と対応している。
なお、図11に示すせん断エネルギーは、小数点以下を四捨五入したものである。
また、求めたせん断エネルギーに情報収集部110を介して得られたショット数を乗じて、総せん断エネルギーを算出し、その値を図11のように、表示する。
このように、仕事量当たり(単位せん断エネルギー当たり)の加工熱は、被加工材の材質ごとに既知の値を持つ。
そのため、この仕事量当たり(単位せん断エネルギー当たり)の加工熱に総せん断エネルギー算出部160により算出したせん断エネルギーを乗じることにより、予想加工熱を算出し、図13に示すように表示する。
なお、仕事量当たりの加工熱は、被加工材の種類、被加工材の型式が入力された時に表示される。
なお、発明者は、当該線図において、プロットされた点は、コーティング剤の種類ごとにある一定の範囲でグルーピングされることを見出した。
これを示すために、図14では、コーティング剤Aのエリア、コーティング剤Bのエリアを点線で示している。
なお、この生成された線図情報は、例えば、記憶部150に格納される。
つまり、本実施形態における線図情報生成装置10は、情報収集部110により収集された金型部品情報と被加工材情報を含む打抜き加工条件と加工結果とを含む情報から総せん断エネルギーと、記憶された被加工材ごとの仕事量当たりの加工熱から得られる予想加工熱情報との関係をプロットし、コーティング剤ごとにグルーピングした線図情報を生成するため、上記のような線図情報を有することにより、簡便に、金型部品の特性や加工条件に適したコーティング剤の情報を提示することができる。
以下、図14、16、17等を用いて、本発明に係る金型部品のコーティング剤選定補助装置について説明する。
本発明の実施形態に係る金型部品のコーティング剤選定補助装置20は、図16に示すように、情報入力部210と、刃先応力算出部120と、ショット数算出部130と、速度算出部140と、記憶部150と、総せん断エネルギー算出部160と、表示部180と、予備選定部220と、線図情報記憶部230とを含んで構成されている。
なお、第1の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は、省略する。
なお、予備選定の結果は、表示部180に表示される。
以下、図17等を用いて、本実施形態に係る金型部品のコーティング剤選定補助装置20の処理について説明する。
ここで、引張強さをσb、せん断抵抗をksとすると、両者には、数3の関係があるため、本例のように、被加工材の引張強さが「80kgf/mm2」である場合には、せん断抵抗ksは「64kgf/mm2」と求め、表示する(図2中、網掛け部)。
さらに、求めたせん断部面積にせん断抵抗を乗じて、打抜き力を求め、表示する(図2中、網掛け部)。
そして、求めた打抜き力を刃先断面積で除することにより、刃先応力を求め、表示する(図2中、網掛け部)。
ここで、パンチ材質ごとの刃先応力と繰り返し回数(寿命までのショット数)との関係は、図4に示すように既知であることから、情報収集部110が収集した寿命までのショット数「15000ショット」を図4のDC53の線図に当てはめると、疲労強度が算出でき、その値が表示される(図3中、網掛け部)。
また、求められた疲労強度(刃先応力「100.6kgf/mm2」)は、要求される繰り返し回数(寿命までのショット数)に対応する疲労強度(刃先応力「41kgf/mm2」)のほうが十分小さいため、パンチ材質には、十分な余裕がある。
そのため、「パンチ材質の判定」の欄には、その旨を示す「〇」が表示される。
入力情報から、まず、1サイクル時間は、「1.200sec/stroke」と算出される。
また、打抜き時間は、被加工材をパンチが打抜くまでに要するクランクの回転角度をθとすると、以下の数4により算出することができ、本例では、θ=17.824×2となるため、打抜き時間は「0.1188sec」と算出される。
また、本例では、図2に示すように、被加工材の板厚は1.6mmであり、パンチ食込み量は2mmである。
上記のように、打抜き時間、つまり、パンチが板厚1.6mmの被加工材に接触し、2mm食込んだ後、被加工材のから抜けるまでの時間は、0.1188secであることから、パンチ速度は、分速で、「60.6mm/sec」と算出される。
総せん断エネルギー算出部160は、速度算出部140において算出されたパンチ速度と入力されたスタンピングオイルに関する情報およびクリアランスとから図10に示すような閉線図を生成し、この閉線図の面積を求めることによりせん断エネルギーを算出し、図11に示すようにその値を表示部180に表示する。
なお、図11に示すせん断エネルギーは、小数点以下を四捨五入したものである。
また、求めたせん断エネルギーに情報収集部110を介して得られたショット数を乗じて、総せん断エネルギーを算出し、その値を図11のように、表示する。
具体的には、図14に示すように、今回プロットした点が「●」である場合には、当該「●」は、コーティング剤Aのグルーピングのエリアに属すことから、コーティング剤の予備選定結果としては、コーティング剤Aが提示される。
また、今回プロットした点が「★」である場合には、当該「★」は、コーティング剤Aのグルーピングのエリアとコーティング剤Bのグルーピングのエリアとの双方に属すことから、コーティング剤の予備選定結果としては、コーティング剤Aおよびコーティング剤Bが提示される。なお、予備選定の結果は、表示部180に表示される。
つまり、本実施形態における金型部品のコーティング剤選定補助装置20は、情報入力部210により収集されたパンチ情報と被加工材情報を含む打抜き加工条件とを含む情報から線図情報記憶部230に記憶された線図情報に、総せん断エネルギー算出部160により算出された総せん断エネルギーと、記憶部150に記憶されている被加工材ごとの仕事量当たりの加工熱から得られる予想加工熱情報との関係をプロットして、プロットした箇所のグルーピングに基づいて、パンチのコーティング剤を予備選定するため、上記のような線図情報を有することにより、簡便に、パンチの特性や加工条件に適したコーティング剤の情報を提示することができる。
20;金型部品のコーティング剤選定補助装置
110;情報収集部
120;刃先応力算出部
130;ショット数算出部
140;速度算出部
150;記憶部
160;総せん断エネルギー算出部
170;線図情報生成部
180;表示部
210;情報入力部
220;予備選定部
230;線図情報記憶部
Claims (10)
- 金型部品情報と被加工材情報を含む打抜き加工条件と加工結果とを含む情報を収集する情報収集部と、
前記打抜き加工条件に基づいて、刃先応力を算出する刃先応力算出部と、
算出された前記刃先応力から、金型部品材質の寿命までのショット数を判定するショット数算出部と、
前記打抜き加工条件から金型部品速度を算出する速度算出部と、
被加工材毎のせん断情報と算出された前記金型部品速度と入力されたスタンピングオイルに関する情報およびクリアランスと前記ショット数とから総せん断エネルギーを算出する総せん断エネルギー算出部と、
被加工材ごとの加工時の温度情報を記憶する記憶部と、
該算出された総せん断エネルギーと、該記憶された被加工材ごとの仕事量当たりの加工熱から得られる予想加工熱情報との関係をプロットし、コーティング剤ごとにグルーピングした線図情報を生成する線図情報生成部と、
を備えたことを特徴とする線図情報生成装置。 - 前記刃先応力算出部は、前記被加工材の引張強さと、前記被加工材の板厚と、前記金型部品の刃先周長と、刃先断面積とに基づいて、前記刃先応力を算出することを特徴とする請求項1に記載の線図情報生成装置。
- 前記ショット数算出部は、金型部品材質ごとの前記金型部品の前記刃先応力とショット数との関係を示した線図から前記金型部品材質の寿命までのショット数を判定することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の線図情報生成装置。
- 前記速度算出部は、プレス機のストロークと被加工材の板厚と前記金型部品の食込み量とプレス回転数とに基づいて、金型部品速度を算出することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の線図情報生成装置。
- 総せん断エネルギー算出部は、被加工材毎のせん断情報と算出された前記金型部品速度と入力されたスタンピングオイルに関する情報およびクリアランスとに基づいて得られるストロークとせん断荷重との関係を示す閉線図の面積からせん断エネルギーを求め、該せん断エネルギーに前記ショット数を乗じて、総せん断エネルギーを算出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の線図情報生成装置。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の線図情報生成装置における前記刃先応力算出部と、前記ショット数算出部と、前記速度算出部と、前記総せん断エネルギー算出部とを備え、前記線図情報生成部により生成された線図情報を用いて、ユーザによる金型部品のコーティング剤の選定を補助する金型部品のコーティング剤選定補助装置であって、
金型部品情報と被加工材情報を含む打抜き加工条件を含む情報を入力する情報入力部と、
前記線図情報に、前記算出された総せん断エネルギーと、記憶されている前記被加工材ごとの仕事量当たりの加工熱から得られる予想加工熱情報との関係をプロットして、プロットした箇所の前記グルーピングに基づいて、前記金型部品のコーティング剤を予備選定する予備選定部と、
を備えたことを特徴とする金型部品のコーティング剤選定補助装置。 - 情報収集部と、刃先応力算出部と、ショット数算出部と、速度算出部と、総せん断エネルギー算出部と、記憶部と、線図情報生成部と、を備えた線図情報生成装置における線図情報生成方法であって、
前記情報収集部が、金型部品情報と被加工材情報を含む打抜き加工条件と加工結果とを含む情報を収集する第1の工程と、
前記刃先応力算出部が、前記打抜き加工条件に基づいて、刃先応力を算出する第2の工程と、
前記ショット数算出部が、算出された前記刃先応力から、金型部品材質の寿命までのショット数を判定する第3の工程と、
前記速度算出部が、前記打抜き加工条件から金型部品速度を算出する第4の工程と、
前記総せん断エネルギー算出部が、被加工材毎のせん断情報と算出された前記金型部品速度と入力されたスタンピングオイルに関する情報およびクリアランスと前記ショット数とから総せん断エネルギーを算出する第5の工程と、
前記線図情報生成部が、該算出された総せん断エネルギーと、前記記憶部に記憶されている被加工材ごとの仕事量当たりの加工熱から得られる予想加工熱情報と、の関係をプロットし、コーティング剤ごとにグルーピングした線図情報を生成する第6の工程と、
を備えたことを特徴とする線図情報生成方法。 - 情報入力部と、刃先応力算出部と、ショット数算出部と、速度算出部と、総せん断エネルギー算出部と、予備選定部と、前記請求項1に記載の線図情報生成部により生成された線図情報とを備えた金型部品のコーティング剤選定補助装置における金型部品のコーティング剤選定補助方法であって、
前記情報入力部が、金型部品情報と被加工材情報を含む打抜き加工条件を含む情報を入力する第1の工程と、
前記刃先応力算出部が、前記打抜き加工条件に基づいて、刃先応力を算出する第2の工程と、
前記ショット数算出部が、算出された前記刃先応力から、金型部品材質の寿命までのショット数を判定する第3の工程と、
前記速度算出部が、前記打抜き加工条件から金型部品速度を算出する第4の工程と、
前記総せん断エネルギー算出部が、被加工材毎のせん断情報と算出された前記金型部品速度と入力されたスタンピングオイルに関する情報およびクリアランスと前記ショット数とから総せん断エネルギーを算出する第5の工程と、
前記予備選定部が、前記線図情報に、前記算出された総せん断エネルギーと記憶されている前記被加工材ごとの仕事量当たりの加工熱から得られる予想加工熱情報と、の関係をプロットして、プロットした前記グルーピングに基づいて、前記金型部品のコーティング剤を予備選定する第6の工程と、
を備えたことを特徴とする金型部品のコーティング剤選定補助方法。 - 情報収集部と、刃先応力算出部と、ショット数算出部と、速度算出部と、総せん断エネルギー算出部と、記憶部と、線図情報生成部と、を備えた線図情報生成装置における線図情報生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記情報収集部が、金型部品情報と被加工材情報を含む打抜き加工条件と加工結果とを含む情報を収集する第1の工程と、
前記刃先応力算出部が、前記打抜き加工条件に基づいて、刃先応力を算出する第2の工程と、
前記ショット数算出部が、算出された前記刃先応力から、金型部品材質の寿命までのショット数を判定する第3の工程と、
前記速度算出部が、前記打抜き加工条件から金型部品速度を算出する第4の工程と、
前記総せん断エネルギー算出部が、被加工材毎のせん断情報と算出された前記金型部品速度と入力されたスタンピングオイルに関する情報およびクリアランスと前記ショット数とから総せん断エネルギーを算出する第5の工程と、
前記線図情報生成部が、前記算出された総せん断エネルギーと、前記記憶部に記憶されている被加工材ごとの仕事量当たりの加工熱から得られる予想加工熱情報と、の関係をプロットし、コーティング剤ごとにグルーピングした線図情報を生成する第6の工程と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 情報入力部と、刃先応力算出部と、ショット数算出部と、速度算出部と、総せん断エネルギー算出部と、予備選定部と、前記請求項1に記載の線図情報生成部により生成された線図情報とを備えた金型部品のコーティング剤選定補助装置における金型部品のコーティング剤選定補助方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
金型部品情報と被加工材情報を含む打抜き加工条件を含む情報を入力する第1の工程と、
前記刃先応力算出部が、前記打抜き加工条件に基づいて、刃先応力を算出する第2の工程と、
前記ショット数算出部が、算出された前記刃先応力から、金型部品材質の寿命までのショット数を判定する第3の工程と、
前記速度算出部が、前記打抜き加工条件から金型部品速度を算出する第4の工程と、
前記総せん断エネルギー算出部が、被加工材毎のせん断情報と算出された前記金型部品速度と入力されたスタンピングオイルに関する情報およびクリアランスと前記ショット数とから総せん断エネルギーを算出する第5の工程と、
前記予備選定部が、前記線図情報に、前記算出された総せん断エネルギーと、記憶されている前記被加工材ごとの仕事量当たりの加工熱から得られる予想加工熱情報と、の関係をプロットして、プロットした前記グルーピングに基づいて、前記金型部品のコーティング剤を予備選定する第6の工程と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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