プレス金型|3次元設計|エムズ|テンプレート

「手法の見える化」「プロセス改革」「新しい絞り成形法」・プレス金型の未来を考える・・エムズ株式会社

m's special 2009 spring

■ テンプレートデータとは

設計作業の”品質と効率の向上や安定”を図る為に行う、「テンプレートを利用したプレス金型設計」において、使用するテンプレートデータの良し悪しが、その効果を決定します。テンプレートデータを作成するあたり、まず最初に「テンプレートデータとは何か」を理解することが重要です。

このページでは、プレス金型 3次元設計において、 ”テンプレートデータとは” について、その考え方をご紹介します。

■ プレス金型設計とは ◇一品一様のオーダーメイド品◇

まず最初に、「プレス金型設計とは、何か?」について考えると、

◆プレス金型設計とは
多数の機能や構造を、設計要件を満たしながらレイアウトを行い、鋳物リブでつないで金型全体の構造を成立させる作業です。(※プレス金型設計における ”3次元設計とは?”要約)

◆一品一様のオーダーメイド品
プレス金型の設計は、一品一様のオーダーメイド品であるゆえ、自由度があり、同一の設計要件であっても、設計者や時期の違いで、設計内容に相違がでます。

(画像:部品の位置や配置方向の相違)/(画像:刃割位置や刃形状の相違)

■ プレス金型設計とは ◇共通する設計セオリー◇

一品一様と言っても、以下のような共通する設計セオリーがあります。

 1. 部品の大きさや位置
 2. 作業の優先順位
 3. 部品の並び順

◆部品の大きさや位置のセオリー
金型に使用される部品の配置設計は、<数><サイズ><姿勢><位置>の4つの設計要素があります。パッドのスライドプレートを配置設計するセオリーを、例に挙げると、

 <数>:パッドを長方形に見立て、各辺2個が基本で、合計8個
 <幅サイズ>:各辺の長さの1/8程度(選択肢=38,48,75,100,125,150)
 <長さサイズ>:下死点時のラップ量は約50〜100mm+突抜量(パッドストロークの1/2)
 <配置姿勢>:座標系に平行。対面するプレート同士のオフセット量は少ないが良い。
 <平面位置>:コーナー付近でプロファイルより内側。
 <高さ位置>:形状部になるべく近くなるように、また、全プレートが同一の高さが良い

(画像 パッドのスライドプレート設定法)


◆作業の優先順位のセオリー
型設計全体の作業順序で見ると、その金型の主機能となる成形部の構造から、型全体構造の順で設計するのが一般的です。 (※プレス金型設計の”手法の見える化事例集”参照)

(画像 設計手順 刃などの成形部位→カムなどの主要ユニット→プレス機などの準備物件の配置→機能部品や構造の配置→本体など鋳物構造部の作成→仕上完成)


その理由は、「内側から順に、外側へ向けて」作業を進めることで、金型サイズが最適になり易いと言うセオリーからです。

(画像 設計優先順位は内から外への方向)


◆部品の並び順のセオリー
配置位置の要件が、ほぼ同一の部品では、その並び順のセオリーを知らないと、試行錯誤による反復作業が強いられます。

パッドプロファイル廻りの3つの部品の配置作業を例に挙げると、
パッドコーナー端より、反転用鋳込みネジ(吊タップ)→スライドプレート→サイドピンの並び順がセオリーです。
型本体の4隅の外郭では、ガイドポスト、ウレタンストックブロック、ディスタンスブロック、セーフティエリアなど、多数の部品を配置するわけですが、そこにも並び順セオリーが存在します。

■ テンプレートデータとは ◇設計セオリーのパラメータ化◇

◆テンプレート設計とは
テンプレート設計とは、「別製品で完成した設計データ(テンプレートデータ)」と、「対象となる新製品形状」を基に設計をスタートする手法です。(※テンプレートを利用したプレス金型設計のご紹介参照)

(画像 製品入替による型サイズの変更イメージ)

◆テンプレートデータの要件
このテンプレート設計を実現するためには、テンプレートデータは、以下の要件を必要とします。

 1.部品の設置位置や構造の大きさが"パラメータ化"されていること
 2.パラメータの駆動により型構造の大きさや位置が、整合を保ちながら"一意"に決まること
 3.パラメータの"調整が容易"にできること

◆設計セオリーのパラメータ化
一品一様のオーダーメイド品で、同じ設計要件でも、設計内容には相違が発生します。しかし、設計の全て内容には”設計セオリー”が存在します。

”テンプレートデータとは”、単に、パラメータで移動変形するデータではなく、セオリーに従って、駆動する"設計セオリーのパラメータ化"を行って構築した設計データと言えます。

従って、テンプレートデータを作成するには、設計セオリーの抽出、整理を行う作業が、必要となるわけです。

■ 終わりに

テンプレートデータのオリジナルの状態では、以下のような設計要件の全てを、満たしています。

 1.工程要件(成形部の構造など)
 2.型機能要件(部品の大きさ、数、設置位置など)
 3.ユーザー要件(ライン諸元、ユーザー仕様など)
 4.製作要件(メーカー仕様、作り方など)

しかし、金型の工程や構造、製品のサイズや形状により、全設計セオリーのパラメータ化を行うことが得策とは、言えません。(セミオートマチック設計参照)

◆設計セオリーの整理 −設計作業の標準化−
テンプレートデータを構築する前に、対象となる金型の設計セオリーを抽出し、試行錯誤の方法を含めた設計作業の標準化を行うことが必要です。
設計セオリーのパラメータ化時は、この”標準”と照合しながら行います。パラメータ化するしない、するものは、自動駆動か手動駆動か、どちらにすべきか分類して行きます。

このようにして作成されたテンプレートデータは、設計コンセプトの解読が容易で、見通しの良い使い易いデータとなります。

■ 3次元設計のスゝメ特集 に関するご意見

次号※プレス金型  ”3次元設計のスゝメ特集” は、2009年年末の予定です。ご期待ください。

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