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| 自動車用プレス金型 ソリッド設計への取り組み (第2回) |
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| 今回は全3回の第2回です。金型開発の具体的な側面について、引き続きいすゞ自動車株式会社 車両部品技術部 型設計グループ グループリーダー 染谷隆志 氏にお話しいただきます。本稿は2003年12月に開催しました、CADCEUSユーザフォーラムでのご公演内容です。 |
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| ■ 染谷隆志 氏 プロフィール 1980年いすゞ自動車株式会社に入社、造型部に配属され、以後18年間プレス金型の設計業務を担当。この間、ジェミニ・エルフ多くなどプロジェクトに携わる。また、CAD化推進のためのソフト開発も担当し、設計合理化に成果をあげる。現在は型設計の3次元CAD化推進の業務に就く。 |
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| いすゞ自動車の金型開発の主な取り組み |
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| ここで、私ども金型製作ショップでの取り組みについて事例を交えて紹介します。まず、ダイレイアウトデータ作成と型設計の二つの分野で取り組み内容を整理しました。 ■ ダイレイアウトデータ
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| モデリングデータ(面データ）の品質保証 |
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| 型設計グループは、プレスグループからモデリングデータの供給を受ます。このデータはUnigraphicsで作成されています。これはプレス成形性評価のためのラフなデータで、型設計グループでは、ダイレクトコンバーターでCADCEUS形式のデータに変換してデータを取り込み、CADCEUS上で面データの精度向上を行っています。すなわち、NCデータの作成に耐えるレベルまで面データの精度をあげるのです。
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| トリム展開精度の向上 |
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| トリム展開とは、パネル部品のフランジをドローの絞り形状にトリムラインとして展開する作業のことです。フランジ展開と呼ぶこともあります。 トリム展開されたラインの精度は、最終的に金型ができあがってフランジ成形がされた後、完成パネルのフランジ先の位置、フランジ長さで評価されるのですが、トライ段階ではなかなか思うようにいきません。そのためトリム型のライン修正作業が多発していました。 CADCEUSのトリム展開機能には、見込み値を入れてトリムラインを展開するという機能があります。私どもは従来、この見込み値をある一定の値で設定して使用していたのですが、これまで作成した多くの部品を調査するとトリムライン修正部所がほぼ同じであるということや、伸びフランジや下段曲げのフランジがの部分で多くの修正をしているということがわかりました。そこで、見込み値は一定にせず、部位別に設定して、トリム展開を行うように変更しました。 その結果、一定の見込み値で展開した場合、約40％ぐらいだったライン修正率が、部位別に見込み値を設定して展開している現在は、約10％になりました。ただ、例にあげましたフェンダーなどは非常に難しい部品なので、まだフランジ展開に課題が多少残っています。
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| 型構造の3Dソリッド設計への取り組み |
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| 私どもは、2000年のはじめぐらいから、本格的にソリッド設計に取り組んできました。取り組みの当初は、金型に使用するいわゆる標準部品のデータベース化と、標準部品を取りつけるための周辺の鋳物構造雛型を作成して配置することで、金型の3D設計を行ってきました。この段階を第一世代―標準部品・部位別雛型―とします。 続いて、初歩的ではありますが、金型全体の雛型を工程別に作りまして、これをパラメトリック変形させて金型設計していくという手法に転換しました。これを第二世代―工程別雛型―と呼んでいます。 その後、ソリッドで設計した型データが充実してきたこともあり、昨年度から部品の専用雛型へ発展させました。それを使った設計手法をここでは第三世代―部品専用雛型/流用設計―と呼んでいます。 それぞれの世代についての概要を紹介します。 |
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| 第一世代でのソリッド設計手法 |
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 第一世代では、型のガイドやリフター、吊り具といった部品のデータベース化を進めました。それぞれの部品データに周辺の鋳物構造を付加した部位別の雛型も順次整備しました。 実際の設計にあたっては、データベースから部品のデータや部位別の雛型を引っ張ってきて、所定の形に変形させてソリッドデータを作り上げていくという手法をとりました。 |
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| 第ニ世代でのソリッド設計手法 |
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第一世代で作ってきた部品のデータベースと部位別の雛型を集約し、ドロー工程用、トリム工程用、フランジ工程用と型の工程別の雛型を作りました。
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| 第三世代でのソリッド設計手法 |
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これは現在、我々が行っている設計手法になります。第一世代、第二世代と進むにつれ、ソリッドによる型構造設計が定着し、設計データのデータベースも大分蓄積されてきました。私どもの内製の対象となる金型は、先に説明しました通り、大物の外板部品がとても多く、蓄積されてきたデータを見ますと、同じ部品の同じ工程の金型データというのが多くありました。この点に着目し、部品工程専用の雛型を整備していきました。 |
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| 車両開発イベントでのデータ出図に対応したコンカレント設計 |
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| 次に型設計のカテゴリで2つめの、車両開発部門との連携、型設計のコンカレント化について紹介します。 車両開発部門であるデザインや車体設計のショップは、クレイやスタイルのデザイン決定、プロトタイプ作成、などいろいろイベントがあるのですが、このイベントに合わせて、CADデータをアウトプットして設計品質を上げていきます。 型設計については、従来は研試あるいは量産間際の「量産ちょっと前」ぐらいのデータで型設計をスタートするというのが通常の開発スケジュールでした。 昨今は、金型開発のリードタイムが車両全体の開発のリードタイムに非常に大きなウエイトを占めるということで、金型開発のリードタイムの短縮要求が日増しに強くなってきています。私どもは型設計のスタート時期を大幅に前倒しするために、先に説明をしました雛型を使って、どんどん型設計を始めています。金型構造のデータも製品データの作りこみに合わせて、一次型設計、二次型設計、三次型設計と、型設計も順次作りこんでいきます。 製品設計には設計変更がつきものですが、雛型のパラメトリック機能をうまく使って設計変更の影響を少なくすることに努めています。三次型設計が終わったあと、すぐNCデータ作成に着手できるようにリードタイムを短縮するのが目的です。 型設計を早い時期からスタートさせることで、製品設計のほうに金型の要件をフィードバックすることができる。そういった効果も出てきています。 |
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| 第3回につづく・・・ | ||
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実際にどのような部分を見るのかというと、まず面の離れや折れ、警告面や不正面があるかないか、面のひずみがあるかないか、こういう点をチェックしています。この際、CADCEUSの「境界線間離れチェック」や「複合面間折れ検査」、「CHKFIG」「テクスチャ表示」。といった評価系コマンドは面データ品質保証のために非常に重宝しています。
右図が完成したソリッドデータですが、このデータの履歴を整理し、完成状態から履歴を約30％程度戻した状態で雛型として整備しておくと、つぎに同じ部品の同じ工程の製品がきたときに非常に使い勝手がいいということが分かってきました。