JP3966115B2 - 設計支援装置、設計支援方法、及び設計支援プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト鋳造品の設計支援装置、設計支援方法、及び設計支援プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子計算機を用いて鋳造品の凝固解析を行う方法として、例えば特開２００１−２８７０２３号公報に開示された方法がある。
【０００３】
この方法によれば、図９で示すように、まず、解析対象を多数のセルに分割し、差分法等を用いて熱伝導方程式を解くことにより、各セルにおける溶湯の凝固過程を算出し（ステップＺ１）、凝固時間を記録する（ステップＺ２）。さらに、時間経過にともなう未凝固部分の分裂とその凝固過程とを解析し（ステップＺ３）、引け巣体積の計算を行う（ステップＺ４）。そして、全ての引け巣の位置と引け巣の体積とをまとめて、引け巣リストを作成する（ステップＺ５）。最後に、引け巣リストに含まれる全ての引け巣を表示画面に三次元表示する（ステップＺ６）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の設計支援方法では、凝固過程における引け巣の発生位置やその体積等を解析することが中心となっている。しかしながら、単に引け巣を表示画面に３次元表示しても、製品に必要とされる強度や耐久性が得られるのかどうかの判断が困難であった。従って、鋳造品の設計者が、そのような設計支援方法を利用して、実際の設計に活用する障害となっていた。
【０００５】
本発明は、前述の問題点を鑑み、引け巣による強度等の鋳造品の物性への影響を容易に判断することが可能なダイカスト鋳造品の設計支援装置、設計支援方法、及び設計支援プログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の設計支援装置は、ダイカスト鋳造における鋳造品の設計支援装置であって、鋳造品に対応した、多数のセルからなる３次元モデルにおいて、時間経過に伴う溶湯の温度変化から凝固過程を解析する解析手段と、解析手段による解析結果から、３次元モデルの各部における引け巣の発生度合いを算出する算出手段と、算出手段によって算出された引け巣の発生度合いを層別して、比重に換算する比重換算手段と、引け巣の発生度合いを評価すべき領域において、比重換算手段によって換算された比重値毎の３次元モデルの体積を算出するとともに、各比重値とその比重値に対応して算出された体積とを乗算し、かつ乗算値の総和を求めることにより、領域の引け巣の発生度合いを定量化する定量化手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このように、本発明の設計支援装置は、設計された鋳造品における引け巣の発生度合いを算出し、これを定量化することができる。これにより、設計者は強度等の鋳造品の物性が要求レベルを満たしているかを確認しながら、鋳造品の設計を行うことができる。そのため、金型の設計や修正のための生産準備期間を大幅に短縮することができ、また、生産されるべきダイカスト鋳造品の品質も十分に確保することができる。
【０００８】
請求項２に記載のように、算出手段は、溶湯の温度勾配を、溶湯の冷却速度の平方根で除算する引け巣予測式によって、引け巣の発生度合いを算出することが望ましい。温度勾配だけでなく、冷却速度まで含めた引け巣予測式を用いることにより、引け巣の発生度合いを高い精度で予測することが可能となる。
【０００９】
請求項３に記載のように、引け巣予測式は、溶湯の供給を停止する溶湯供給停止温度を初期条件とするものであり、溶湯供給停止温度は、溶湯の種類に応じて設定されることが望ましい。引け巣予測式は、初期条件である溶湯供給停止温度によって予測精度が変化する。溶湯供給停止温度を溶湯の種類に応じた適切な値に設定することで、引け巣予測式が算出した引け巣の発生度合いと、実際に発生する引け巣との一致度が高くなり、より高い精度で引け巣の発生を予測することが可能となる。
【００１０】
請求項４に記載のように、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を設定する層数設定手段を設け、比重換算手段は、引け巣の発生度合いを層数設定手段によって設定された層数に層別することが望ましい。これにより、引け巣の発生度合いを定量化する際に要求される精度に応じて、層数を設定することが可能となる。
【００１１】
例えば、設計の初期段階においては、設計者は設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を大まかに把握したいことが多い。そのような場合には、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を少数とすることで、引け巣の発生度合いを定量化する際に要する処理時間を低減することができる。また、設計の最終段階においては、設計者は設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を高精度に把握する必要がある。そのような場合には、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を多数とすることで、引け巣の発生度合いを高い精度で定量化することが可能となるのである。
【００１２】
請求項５に記載のように、定量化手段は、各比重値とその比重値に対応して算出された体積との乗算値の総和を、領域の体積で除算することにより、領域の引け巣の発生度合いを比重値として定量化することが望ましい。引け巣の発生度合いを比重値そのもので示すことにより、設計者は、その鋳造品の良否を容易に判断できるためである。
【００１３】
請求項６に記載のように、引け巣の発生度合いを評価すべき領域は、３次元モデルを複数の領域に分割したものであることが望ましい。引け巣の発生度合いは、設計された鋳造品の各領域によって異なるためである。
【００１４】
請求項７に記載のように、危険比重値を設定する危険値設定手段と、定量化手段が定量化した領域の比重値が、危険値設定手段によって設定された危険比重値よりも小さいかを判定し、危険比重値よりも小さいと判定された場合には、設計変更を促すよう報知する危険判定手段とを設けることが望ましい。危険比重値とは、これよりも低い比重値では、鋳造品における強度等の物性が要求品質を満たすことができなくなる比重値である。従って、設計された鋳造品において、危険比重値よりも小さな比重値が算出された場合は、設計者に対して設計変更を促す必要がある。
【００１５】
請求項８に記載のように、危険値設定手段は、３次元モデルを複数の領域に分割した各々に対して、危険比重値を設定することが望ましい。設計された鋳造品に要求される強度等の物性は、鋳造品の各領域によって異なる場合があるためである。
【００１６】
本設計支援装置は、請求項９に記載のように、アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品の設計に対して好適に用いることができる。アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品は、引張り強さや伸び等の機械的性質が優れているが、溶湯が凝固する際に引け巣が発生しやすい欠点があった。そのため、本設計支援装置を、アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品の設計支援に適用することで、事前に引け巣の発生度合いまで考慮したダイカスト鋳造品の設計が可能となるのである。
【００１７】
なお、請求項１０から請求項１８に記載の設計支援方法、及び請求項１９に記載の設計支援プログラムの作用・効果は、上述した設計支援装置と同様であるため、説明を省略する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における設計支援装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１９】
本実施形態における設計支援装置は、後述する設計支援プログラムを例えばパソコンのメモリに格納することによって構成され、設計されたダイカスト鋳造品における各領域の引け巣の発生度合いから、これに応じた比重値を算出するものである。
【００２０】
入力部１は、例えばキーボードやマウス等の入力機器であり、設計された鋳造品の形状データ（３次元ソリッドモデル）、鋳造に使用する溶湯の種類、鋳造条件等を入力する。また、引け巣の発生度合いを層別する際の層数の設定や、設計された鋳造品において比重値を算出すべき領域の指定を行う。なお、３次元ソリッドモデルは、ＣＡＤ等によって作成されたものを読み込むようにしてもよい。
【００２１】
解析手段である伝熱凝固解析部２は、３次元ソリッドモデルを多数のセル（四面体セル）に分割する。そして、時間経過に伴う溶湯の伝熱凝固解析を行い、各セルにおける溶湯の温度勾配と冷却速度とを算出する。
【００２２】
算出手段である引け巣算出部３は、伝熱凝固解析部２によって算出された各セルにおける温度勾配と冷却速度とを、温度勾配を冷却速度の平方根で除算した引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式に代入し、各セルにおける引け巣の発生度合いをＧ／√Ｒ値として算出する。引け巣予測式としては、Ｇ／√Ｒ式以外にも、温度勾配を溶湯の凝固時間で除算したＧ／ｔ式を用いてもよいし、温度勾配を溶湯の凝固速度で除算し、これに溶湯の凝固時間の２／３乗を乗算した（Ｇ／Ｖ）・（ｔの２／３乗）式等を用いてもよい。また、流れ・圧力等を考慮したシミュレーションにより直接的に引け巣の発生を算出した結果を用いてもよい。
【００２３】
データベース部４は、鋳造に使用する溶湯の種類、及び引け巣の発生度合いを層別する際の層数毎に、Ｇ／√Ｒ値に対応する比重換算値をデータベースとして記憶している。
【００２４】
比重換算手段である比重換算部５は、鋳造に使用する溶湯の種類、引け巣の発生度合いを層別する際の層数、及び各セルのＧ／√Ｒ値から、これに対応する比重換算値をデータベース部４から取り出して、各セルに割り当てる。
【００２５】
定量化手段である比重算出部６は、入力部１で指定された各領域ごとに、各セルに割り当てられた比重換算値を調べ、これを比重換算値毎に分類する。そして、比重換算値毎のセルの数をカウントし、これにセルの体積を乗算することで、比重換算値毎の体積を算出する。そして、各比重換算値における体積と各比重換算値とを乗算して総和し、これを各領域の全体積で除算することにより、各領域における引け巣の発生度合いを比重値として算出（定量化）する。
【００２６】
出力部７は、例えばディスプレイであり、比重算出部６が算出（定量化）した鋳造品の各領域における比重値を表示する。もちろん、ディスプレイに限らず、スピーカ等によってこれを通知することとしてもよい。
【００２７】
図２は、本発明の第１実施形態における設計支援装置が実行する設計支援プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【００２８】
ステップ２０１では、設計された鋳造品の形状データ（３次元ソリッドモデル）、鋳造に使用する溶湯の種類、鋳造条件等の各種データを入力する。
【００２９】
ステップ２０２では、ステップ２０１で入力された３次元ソリッドモデルから、比重値を算出すべき領域を指定する。引け巣の発生度合いは鋳造品の各領域によって異なるため、比重値を算出する領域を区画することが好ましいためである。
【００３０】
ステップ２０３は層数設定ステップであり、引け巣の発生度合いを層別する際の層数（２以上とする）を設定する。これにより、引け巣の発生度合いを定量化する際に要求される精度に応じて、層数を設定することが可能となる。
【００３１】
例えば、設計の初期段階においては、設計者は設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を大まかに把握したいことが多い。そのような場合には、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を少数とすることで、引け巣の発生度合いを定量化する際に要する処理時間を低減することができる。また、設計の最終段階においては、設計者は設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を高精度に把握する必要がある。そのような場合には、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を多数とすることで、引け巣の発生度合いを高い精度で定量化することが可能となるのである。
【００３２】
ステップ２０４は解析ステップであり、ステップ２０１で入力された３次元ソリッドモデルを多数のセル（四面体セル）に分割する。そして、分割された各セルに対して、時間経過に伴う溶湯の伝熱凝固解析を行い、各セルにおける溶湯の温度勾配と冷却速度とを算出する。
【００３３】
ステップ２０５は算出ステップであり、ステップ２０４で算出された各セルにおける温度勾配と冷却速度から、温度勾配を冷却速度の平方根で除算した引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式を用いて、各セルにおける引け巣の発生度合いであるＧ／√Ｒ値を算出する。温度勾配だけでなく、冷却速度まで含めた引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式を用いることにより、引け巣の発生度合いを高い精度で予測することが可能となる。
【００３４】
ステップ２０６は比重換算ステップであり、ステップ２０１で入力された溶湯の種類及び層数と、ステップ２０５で算出された各セルのＧ／√Ｒ値から、これに対応する比重換算値を各セルに割り当てる。
【００３５】
ステップ２０７は定量化ステップであり、ステップ２０２で指定された各領域ごとに、各セルに割り当てられた比重換算値を調べ、これを比重換算値毎に分類する。そして、比重換算値毎のセルの数をカウントし、これにセルの体積を乗算することで、比重換算値毎の体積を算出する。そして、各比重換算値における体積と各比重換算値とを乗算して総和し、これを各領域の全体積で除算することにより、各領域における比重値を算出（定量化）する。引け巣の発生度合いを比重値そのもので示すことにより、設計者は、その鋳造品の良否を容易に判断できるためである。
【００３６】
ステップ２０８では、ステップ２０７で算出（定量化）した各領域の比重値を表示し、設計者に報知する。
【００３７】
上記の設計支援方法を実行することにより、本実施形態の設計支援装置は、設計された鋳造品における引け巣の発生度合いを算出し、これを定量化することができる。これにより、設計者は強度等の鋳造品の物性が要求レベルを満たしているかを確認しながら、鋳造品の設計を行うことができる。そのため、金型の設計や修正のための生産準備期間を大幅に短縮することができ、また、生産されるべきダイカスト鋳造品の品質も十分に確保することができる。
【００３８】
次に、本実施形態の設計支援装置によって、図２のフローチャートに示す設計支援方法を実行することにより、設計されたダイカスト鋳造品における各領域の比重値の算出（定量化）例を説明する。これは、設計初期段階における、ある製品のハウジング（以降、第１ハウジングとする）を１７の領域に分割して、各領域の比重値を算出（定量化）した例である。鋳造に使用する溶湯はアルミ合金であるＡＤＣ１２とし、溶湯供給停止温度は６５０℃、金型温度は１５０℃、熱伝達係数は８．４００Ｗ／ｍ２Ｋとした。なお、設計初期段階においては、設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を大まかに把握すればよいため、引け巣の発生度合いであるＧ／√Ｒ値を層別する際の層数を２と設定した。
【００３９】
図３は、算出（定量化）された第１ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第１ハウジングの同領域から実測した実測比重値とをグラフに表示したものである。図３に示すように、２つのグラフは大体一致しているのが理解される。なお、２つのグラフの相関係数は０．７であった。
【００４０】
次に、他の設計された鋳造品に適用した例を示す。これは、設計最終段階における、ある製品のハウジング（以降、第２ハウジングとする）を４８の領域に分割して、各領域の比重値を算出（定量化）したものである。鋳造に使用する溶湯、金型温度、熱伝達係数は、第１ハウジングの各領域の比重値を算出（定量化）した場合と同様とした。
【００４１】
なお、設計最終段階では、設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を詳細に把握する必要があるため、引け巣の発生度合いであるＧ／√Ｒ値を層別する際の層数は１５と設定した。また、溶湯供給停止温度は５７０℃〜５８０℃とした。これは、溶湯供給停止温度を５７０℃〜５８０℃とすることにより、引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式によって算出される各セルのＧ／√Ｒ値と、実際に鋳造を行った際に発生する引け巣の分布との一致度が高くなるためである。
【００４２】
図４は、算出（定量化）した第２ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第２ハウジングの同領域から実測した実測比重値とをグラフに表示したものである。また、層別されたＧ／√Ｒ値の各層における比重換算値を示したグラフを図５に示す。
【００４３】
図４に示す２つのグラフの相関係数は０．７５であり、前述の図３の場合よりも一致度が高くなっている。これは、Ｇ／√Ｒ値を層別する際の層数を図３の場合よりも多くしたためであり、引け巣による鋳造品の物性への影響を詳細に把握することができる。また、２６番目の領域の比重値が算出（定量化）されていないが、これは２６番目の領域が湯口部にあたるためである。
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態における設計支援装置の全体構成を示すブロック図である。
【００４４】
図６に示すように、本実施形態では、上述の第１実施形態の設計支援装置における入力部１に代えてデータ入力部８を設け、さらに危険領域判定部９を設けた点が第１実施形態と異なる。
【００４５】
データ入力部８は、設計された鋳造品の形状データ（３次元ソリッドモデル）、鋳造に使用する溶湯の種類、鋳造条件等を入力する。また、引け巣の発生度合いを層別する際の層数の設定を行う。さらに、設計された鋳造品の形状から比重値を算出すべき領域を指定し、指定した各領域における危険比重値を設定する。危険比重値とは、これよりも低い比重値では、設計された鋳造品が強度等の所望の物性を満たすことができなくなる比重値である。
【００４６】
危険領域判定部９は、比重算出部６が算出した各領域の比重値が、データ入力部８によって設定された危険比重値よりも小さいかを判定する。危険比重値よりも小さいと判定された領域については、強度等の所望の物性を満たさないものとして、その領域の設計変更を行うよう出力部７を介して設計者に通知する。
【００４７】
その他の構成については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
図７は、本発明の第２実施形態における設計支援装置が実行する設計支援プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【００４９】
ステップ７０１では、設計された鋳造品の形状データ（３次元ソリッドモデル）、鋳造に使用する溶湯の種類、鋳造条件等の各種データを入力する。
【００５０】
ステップ７０２では、ステップ７０１で入力された３次元ソリッドモデルから、比重値を算出すべき領域を指定する。
【００５１】
ステップ７０３は危険比重値設定ステップであり、ステップ７０２で指定した各領域における危険比重値を設定する。設計された鋳造品に要求される強度等の物性は、鋳造品の各領域によって異なる場合があるためである。
【００５２】
ステップ７０４では、引け巣の発生度合いを層別する際の層数（２以上とする）を設定する。
【００５３】
ステップ７０５では、ステップ７０１で入力された３次元ソリッドモデルを多数のセル（四面体セル）に分割する。そして、分割された各セルに対して、時間経過に伴う溶湯の伝熱凝固解析を行い、各セルにおける溶湯の温度勾配と冷却速度とを算出する。
【００５４】
ステップ７０６では、ステップ７０５で算出された各セルにおける温度勾配と冷却速度から、温度勾配を冷却速度の平方根で除算した引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式を用いて、各セルにおける引け巣の発生度合いであるＧ／√Ｒ値を算出する。
【００５５】
ステップ７０７では、ステップ７０１で入力された溶湯の種類及び層数と、ステップ７０６で算出された各セルのＧ／√Ｒ値から、これに対応する比重換算値を各セルに割り当てる。
【００５６】
ステップ７０８では、ステップ７０２で指定された各領域ごとに、各セルに割り当てられた比重換算値を調べ、これを比重換算値毎に分類する。そして、比重換算値毎のセルの数をカウントし、これにセルの体積を乗算することで、比重換算値毎の体積を算出する。そして、各比重換算値における体積と各比重換算値とを乗算して総和し、これを各領域の全体積で除算することにより、各領域における比重値を算出（定量化）する。
【００５７】
ステップ７０９では、ステップ７０８で算出（定量化）した各領域の比重値を表示し、設計者に報知する。
【００５８】
ステップ７１０は危険判定ステップであり、ステップ７０９で算出（定量化）された各領域における比重値が、ステップ７０３で設定された危険比重値よりも小さいかどうかを判定する。危険比重値よりも小さい比重値が算出された場合は、設計者に対して設計変更を促す必要があるためである。設定された危険比重値より小さい比重値が算出（定量化）された領域があれば、ステップ７１１へ進み、その領域の設計変更を行うよう設計者に報知する。そうでない場合は、そのまま処理を終了する。
【００５９】
次に、本実施形態の設計支援装置によって、図７のフローチャートに示す設計支援方法を実行することにより、設計されたダイカスト鋳造品における各領域の比重値の算出（定量化）例を説明する。これは、設計最終段階における、ある製品のハウジング（以降、第３ハウジングとする）を５２の領域に分割して、各領域の比重値を算出（定量化）した例である。鋳造に使用する溶湯、溶湯供給停止温度、金型温度、熱伝達係数、Ｇ／√Ｒ値を層別する際の層数は、前述の第１実施形態において、第２ハウジングの各領域の比重値を算出（定量化）した場合と同様とした（図５参照）。
【００６０】
なお、第３ハウジングの各領域における危険比重値は２．６７０とした。ただし、強度が要求される領域の危険比重値は、２．７００とした。
【００６１】
図８は、算出（定量化）された第３ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第３ハウジングの同領域から実測した実測比重値とをグラフに表示したものである。図８に示すように、算出（定量化）された比重値が２．６７０に満たない１０番目、１１番目、１４番目、１５番目の領域については、比重値が円で囲まれて表示されており、設計者に対して設計変更を行うよう促している。
【００６２】
一方、５番目の領域については、算出（定量化）された比重値が２．６７０より大きいにもかかわらず、比重値が円で囲まれて表示されている。これは、５番目の領域は強度が要求される領域であるため、比重値が２．７００より大きくなければならないためである。そのため、５番目の領域の比重値も円で囲まれて表示され、設計者に対して設計変更を行うよう促しているのである。
【００６３】
なお、本設計支援方法はプログラム化することにより、各種コンピュータによって実行させることができる。その際には、前述のプログラムは、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等に記憶し、これを読み出して実行することとしてもよいし、通信ネットワークなどを介してダウンロードし、これを実行することとしてもよい。
【００６４】
最後に、本設計支援装置、本設計支援方法、及び本設計支援プログラムは、アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品の設計に対して好適に用いることができることを再度言及しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における設計支援装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態における設計支援装置が実行する設計支援プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】算出（定量化）された第１ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第１ハウジングの同領域から実測した実測比重値とを表示したグラフである。
【図４】算出（定量化）された第２ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第２ハウジングの同領域から実測した実測比重値とを表示したグラフである。
【図５】層別されたＧ／√Ｒ値の各層における比重換算値を表示したグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態における設計支援装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態における設計支援装置が実行する設計支援プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】算出（定量化）された第３ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第３ハウジングの同領域から実測した実測比重値とを表示したグラフである。
【図９】従来技術において、鋳造品の凝固解析を行い、引け巣の発生を予測して表示する際の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…入力部、２…伝熱凝固解析部、３…引け巣算出部、４…データベース部、５…比重換算部、６…比重算出部、７…出力部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト鋳造品の設計支援装置、設計支援方法、及び設計支援プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子計算機を用いて鋳造品の凝固解析を行う方法として、例えば特開２００１−２８７０２３号公報に開示された方法がある。
【０００３】
この方法によれば、図９で示すように、まず、解析対象を多数のセルに分割し、差分法等を用いて熱伝導方程式を解くことにより、各セルにおける溶湯の凝固過程を算出し（ステップＺ１）、凝固時間を記録する（ステップＺ２）。さらに、時間経過にともなう未凝固部分の分裂とその凝固過程とを解析し（ステップＺ３）、引け巣体積の計算を行う（ステップＺ４）。そして、全ての引け巣の位置と引け巣の体積とをまとめて、引け巣リストを作成する（ステップＺ５）。最後に、引け巣リストに含まれる全ての引け巣を表示画面に三次元表示する（ステップＺ６）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の設計支援方法では、凝固過程における引け巣の発生位置やその体積等を解析することが中心となっている。しかしながら、単に引け巣を表示画面に３次元表示しても、製品に必要とされる強度や耐久性が得られるのかどうかの判断が困難であった。従って、鋳造品の設計者が、そのような設計支援方法を利用して、実際の設計に活用する障害となっていた。
【０００５】
本発明は、前述の問題点を鑑み、引け巣による強度等の鋳造品の物性への影響を容易に判断することが可能なダイカスト鋳造品の設計支援装置、設計支援方法、及び設計支援プログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の設計支援装置は、ダイカスト鋳造における鋳造品の設計支援装置であって、鋳造品に対応した、多数のセルからなる３次元モデルにおいて、時間経過に伴う溶湯の温度変化から凝固過程を解析する解析手段と、解析手段による解析結果から、３次元モデルの各部における引け巣の発生度合いを算出する算出手段と、算出手段によって算出された引け巣の発生度合いを層別して、比重に換算する比重換算手段と、引け巣の発生度合いを評価すべき領域において、比重換算手段によって換算された比重値毎の３次元モデルの体積を算出するとともに、各比重値とその比重値に対応して算出された体積とを乗算し、かつ乗算値の総和を求めることにより、領域の引け巣の発生度合いを定量化する定量化手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このように、本発明の設計支援装置は、設計された鋳造品における引け巣の発生度合いを算出し、これを定量化することができる。これにより、設計者は強度等の鋳造品の物性が要求レベルを満たしているかを確認しながら、鋳造品の設計を行うことができる。そのため、金型の設計や修正のための生産準備期間を大幅に短縮することができ、また、生産されるべきダイカスト鋳造品の品質も十分に確保することができる。
【０００８】
請求項２に記載のように、算出手段は、溶湯の温度勾配を、溶湯の冷却速度の平方根で除算する引け巣予測式によって、引け巣の発生度合いを算出することが望ましい。温度勾配だけでなく、冷却速度まで含めた引け巣予測式を用いることにより、引け巣の発生度合いを高い精度で予測することが可能となる。
【０００９】
請求項３に記載のように、引け巣予測式は、溶湯の供給を停止する溶湯供給停止温度を初期条件とするものであり、溶湯供給停止温度は、溶湯の種類に応じて設定されることが望ましい。引け巣予測式は、初期条件である溶湯供給停止温度によって予測精度が変化する。溶湯供給停止温度を溶湯の種類に応じた適切な値に設定することで、引け巣予測式が算出した引け巣の発生度合いと、実際に発生する引け巣との一致度が高くなり、より高い精度で引け巣の発生を予測することが可能となる。
【００１０】
請求項４に記載のように、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を設定する層数設定手段を設け、比重換算手段は、引け巣の発生度合いを層数設定手段によって設定された層数に層別することが望ましい。これにより、引け巣の発生度合いを定量化する際に要求される精度に応じて、層数を設定することが可能となる。
【００１１】
例えば、設計の初期段階においては、設計者は設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を大まかに把握したいことが多い。そのような場合には、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を少数とすることで、引け巣の発生度合いを定量化する際に要する処理時間を低減することができる。また、設計の最終段階においては、設計者は設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を高精度に把握する必要がある。そのような場合には、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を多数とすることで、引け巣の発生度合いを高い精度で定量化することが可能となるのである。
【００１２】
請求項５に記載のように、定量化手段は、各比重値とその比重値に対応して算出された体積との乗算値の総和を、領域の体積で除算することにより、領域の引け巣の発生度合いを比重値として定量化することが望ましい。引け巣の発生度合いを比重値そのもので示すことにより、設計者は、その鋳造品の良否を容易に判断できるためである。
【００１３】
請求項６に記載のように、引け巣の発生度合いを評価すべき領域は、３次元モデルを複数の領域に分割したものであることが望ましい。引け巣の発生度合いは、設計された鋳造品の各領域によって異なるためである。
【００１４】
請求項７に記載のように、危険比重値を設定する危険値設定手段と、定量化手段が定量化した領域の比重値が、危険値設定手段によって設定された危険比重値よりも小さいかを判定し、危険比重値よりも小さいと判定された場合には、設計変更を促すよう報知する危険判定手段とを設けることが望ましい。危険比重値とは、これよりも低い比重値では、鋳造品における強度等の物性が要求品質を満たすことができなくなる比重値である。従って、設計された鋳造品において、危険比重値よりも小さな比重値が算出された場合は、設計者に対して設計変更を促す必要がある。
【００１５】
請求項８に記載のように、危険値設定手段は、３次元モデルを複数の領域に分割した各々に対して、危険比重値を設定することが望ましい。設計された鋳造品に要求される強度等の物性は、鋳造品の各領域によって異なる場合があるためである。
【００１６】
本設計支援装置は、請求項９に記載のように、アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品の設計に対して好適に用いることができる。アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品は、引張り強さや伸び等の機械的性質が優れているが、溶湯が凝固する際に引け巣が発生しやすい欠点があった。そのため、本設計支援装置を、アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品の設計支援に適用することで、事前に引け巣の発生度合いまで考慮したダイカスト鋳造品の設計が可能となるのである。
【００１７】
なお、請求項１０から請求項１８に記載の設計支援方法、及び請求項１９に記載の設計支援プログラムの作用・効果は、上述した設計支援装置と同様であるため、説明を省略する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における設計支援装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１９】
本実施形態における設計支援装置は、後述する設計支援プログラムを例えばパソコンのメモリに格納することによって構成され、設計されたダイカスト鋳造品における各領域の引け巣の発生度合いから、これに応じた比重値を算出するものである。
【００２０】
入力部１は、例えばキーボードやマウス等の入力機器であり、設計された鋳造品の形状データ（３次元ソリッドモデル）、鋳造に使用する溶湯の種類、鋳造条件等を入力する。また、引け巣の発生度合いを層別する際の層数の設定や、設計された鋳造品において比重値を算出すべき領域の指定を行う。なお、３次元ソリッドモデルは、ＣＡＤ等によって作成されたものを読み込むようにしてもよい。
【００２１】
解析手段である伝熱凝固解析部２は、３次元ソリッドモデルを多数のセル（四面体セル）に分割する。そして、時間経過に伴う溶湯の伝熱凝固解析を行い、各セルにおける溶湯の温度勾配と冷却速度とを算出する。
【００２２】
算出手段である引け巣算出部３は、伝熱凝固解析部２によって算出された各セルにおける温度勾配と冷却速度とを、温度勾配を冷却速度の平方根で除算した引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式に代入し、各セルにおける引け巣の発生度合いをＧ／√Ｒ値として算出する。引け巣予測式としては、Ｇ／√Ｒ式以外にも、温度勾配を溶湯の凝固時間で除算したＧ／ｔ式を用いてもよいし、温度勾配を溶湯の凝固速度で除算し、これに溶湯の凝固時間の２／３乗を乗算した（Ｇ／Ｖ）・（ｔの２／３乗）式等を用いてもよい。また、流れ・圧力等を考慮したシミュレーションにより直接的に引け巣の発生を算出した結果を用いてもよい。
【００２３】
データベース部４は、鋳造に使用する溶湯の種類、及び引け巣の発生度合いを層別する際の層数毎に、Ｇ／√Ｒ値に対応する比重換算値をデータベースとして記憶している。
【００２４】
比重換算手段である比重換算部５は、鋳造に使用する溶湯の種類、引け巣の発生度合いを層別する際の層数、及び各セルのＧ／√Ｒ値から、これに対応する比重換算値をデータベース部４から取り出して、各セルに割り当てる。
【００２５】
定量化手段である比重算出部６は、入力部１で指定された各領域ごとに、各セルに割り当てられた比重換算値を調べ、これを比重換算値毎に分類する。そして、比重換算値毎のセルの数をカウントし、これにセルの体積を乗算することで、比重換算値毎の体積を算出する。そして、各比重換算値における体積と各比重換算値とを乗算して総和し、これを各領域の全体積で除算することにより、各領域における引け巣の発生度合いを比重値として算出（定量化）する。
【００２６】
出力部７は、例えばディスプレイであり、比重算出部６が算出（定量化）した鋳造品の各領域における比重値を表示する。もちろん、ディスプレイに限らず、スピーカ等によってこれを通知することとしてもよい。
【００２７】
図２は、本発明の第１実施形態における設計支援装置が実行する設計支援プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【００２８】
ステップ２０１では、設計された鋳造品の形状データ（３次元ソリッドモデル）、鋳造に使用する溶湯の種類、鋳造条件等の各種データを入力する。
【００２９】
ステップ２０２では、ステップ２０１で入力された３次元ソリッドモデルから、比重値を算出すべき領域を指定する。引け巣の発生度合いは鋳造品の各領域によって異なるため、比重値を算出する領域を区画することが好ましいためである。
【００３０】
ステップ２０３は層数設定ステップであり、引け巣の発生度合いを層別する際の層数（２以上とする）を設定する。これにより、引け巣の発生度合いを定量化する際に要求される精度に応じて、層数を設定することが可能となる。
【００３１】
例えば、設計の初期段階においては、設計者は設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を大まかに把握したいことが多い。そのような場合には、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を少数とすることで、引け巣の発生度合いを定量化する際に要する処理時間を低減することができる。また、設計の最終段階においては、設計者は設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を高精度に把握する必要がある。そのような場合には、比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を多数とすることで、引け巣の発生度合いを高い精度で定量化することが可能となるのである。
【００３２】
ステップ２０４は解析ステップであり、ステップ２０１で入力された３次元ソリッドモデルを多数のセル（四面体セル）に分割する。そして、分割された各セルに対して、時間経過に伴う溶湯の伝熱凝固解析を行い、各セルにおける溶湯の温度勾配と冷却速度とを算出する。
【００３３】
ステップ２０５は算出ステップであり、ステップ２０４で算出された各セルにおける温度勾配と冷却速度から、温度勾配を冷却速度の平方根で除算した引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式を用いて、各セルにおける引け巣の発生度合いであるＧ／√Ｒ値を算出する。温度勾配だけでなく、冷却速度まで含めた引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式を用いることにより、引け巣の発生度合いを高い精度で予測することが可能となる。
【００３４】
ステップ２０６は比重換算ステップであり、ステップ２０１で入力された溶湯の種類及び層数と、ステップ２０５で算出された各セルのＧ／√Ｒ値から、これに対応する比重換算値を各セルに割り当てる。
【００３５】
ステップ２０７は定量化ステップであり、ステップ２０２で指定された各領域ごとに、各セルに割り当てられた比重換算値を調べ、これを比重換算値毎に分類する。そして、比重換算値毎のセルの数をカウントし、これにセルの体積を乗算することで、比重換算値毎の体積を算出する。そして、各比重換算値における体積と各比重換算値とを乗算して総和し、これを各領域の全体積で除算することにより、各領域における比重値を算出（定量化）する。引け巣の発生度合いを比重値そのもので示すことにより、設計者は、その鋳造品の良否を容易に判断できるためである。
【００３６】
ステップ２０８では、ステップ２０７で算出（定量化）した各領域の比重値を表示し、設計者に報知する。
【００３７】
上記の設計支援方法を実行することにより、本実施形態の設計支援装置は、設計された鋳造品における引け巣の発生度合いを算出し、これを定量化することができる。これにより、設計者は強度等の鋳造品の物性が要求レベルを満たしているかを確認しながら、鋳造品の設計を行うことができる。そのため、金型の設計や修正のための生産準備期間を大幅に短縮することができ、また、生産されるべきダイカスト鋳造品の品質も十分に確保することができる。
【００３８】
次に、本実施形態の設計支援装置によって、図２のフローチャートに示す設計支援方法を実行することにより、設計されたダイカスト鋳造品における各領域の比重値の算出（定量化）例を説明する。これは、設計初期段階における、ある製品のハウジング（以降、第１ハウジングとする）を１７の領域に分割して、各領域の比重値を算出（定量化）した例である。鋳造に使用する溶湯はアルミ合金であるＡＤＣ１２とし、溶湯供給停止温度は６５０℃、金型温度は１５０℃、熱伝達係数は８．４００Ｗ／ｍ２Ｋとした。なお、設計初期段階においては、設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を大まかに把握すればよいため、引け巣の発生度合いであるＧ／√Ｒ値を層別する際の層数を２と設定した。
【００３９】
図３は、算出（定量化）された第１ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第１ハウジングの同領域から実測した実測比重値とをグラフに表示したものである。図３に示すように、２つのグラフは大体一致しているのが理解される。なお、２つのグラフの相関係数は０．７であった。
【００４０】
次に、他の設計された鋳造品に適用した例を示す。これは、設計最終段階における、ある製品のハウジング（以降、第２ハウジングとする）を４８の領域に分割して、各領域の比重値を算出（定量化）したものである。鋳造に使用する溶湯、金型温度、熱伝達係数は、第１ハウジングの各領域の比重値を算出（定量化）した場合と同様とした。
【００４１】
なお、設計最終段階では、設計した鋳造品における引け巣の発生度合いや引け巣による強度の低下等を詳細に把握する必要があるため、引け巣の発生度合いであるＧ／√Ｒ値を層別する際の層数は１５と設定した。また、溶湯供給停止温度は５７０℃〜５８０℃とした。これは、溶湯供給停止温度を５７０℃〜５８０℃とすることにより、引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式によって算出される各セルのＧ／√Ｒ値と、実際に鋳造を行った際に発生する引け巣の分布との一致度が高くなるためである。
【００４２】
図４は、算出（定量化）した第２ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第２ハウジングの同領域から実測した実測比重値とをグラフに表示したものである。また、層別されたＧ／√Ｒ値の各層における比重換算値を示したグラフを図５に示す。
【００４３】
図４に示す２つのグラフの相関係数は０．７５であり、前述の図３の場合よりも一致度が高くなっている。これは、Ｇ／√Ｒ値を層別する際の層数を図３の場合よりも多くしたためであり、引け巣による鋳造品の物性への影響を詳細に把握することができる。また、２６番目の領域の比重値が算出（定量化）されていないが、これは２６番目の領域が湯口部にあたるためである。
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態における設計支援装置の全体構成を示すブロック図である。
【００４４】
図６に示すように、本実施形態では、上述の第１実施形態の設計支援装置における入力部１に代えてデータ入力部８を設け、さらに危険領域判定部９を設けた点が第１実施形態と異なる。
【００４５】
データ入力部８は、設計された鋳造品の形状データ（３次元ソリッドモデル）、鋳造に使用する溶湯の種類、鋳造条件等を入力する。また、引け巣の発生度合いを層別する際の層数の設定を行う。さらに、設計された鋳造品の形状から比重値を算出すべき領域を指定し、指定した各領域における危険比重値を設定する。危険比重値とは、これよりも低い比重値では、設計された鋳造品が強度等の所望の物性を満たすことができなくなる比重値である。
【００４６】
危険領域判定部９は、比重算出部６が算出した各領域の比重値が、データ入力部８によって設定された危険比重値よりも小さいかを判定する。危険比重値よりも小さいと判定された領域については、強度等の所望の物性を満たさないものとして、その領域の設計変更を行うよう出力部７を介して設計者に通知する。
【００４７】
その他の構成については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
図７は、本発明の第２実施形態における設計支援装置が実行する設計支援プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【００４９】
ステップ７０１では、設計された鋳造品の形状データ（３次元ソリッドモデル）、鋳造に使用する溶湯の種類、鋳造条件等の各種データを入力する。
【００５０】
ステップ７０２では、ステップ７０１で入力された３次元ソリッドモデルから、比重値を算出すべき領域を指定する。
【００５１】
ステップ７０３は危険比重値設定ステップであり、ステップ７０２で指定した各領域における危険比重値を設定する。設計された鋳造品に要求される強度等の物性は、鋳造品の各領域によって異なる場合があるためである。
【００５２】
ステップ７０４では、引け巣の発生度合いを層別する際の層数（２以上とする）を設定する。
【００５３】
ステップ７０５では、ステップ７０１で入力された３次元ソリッドモデルを多数のセル（四面体セル）に分割する。そして、分割された各セルに対して、時間経過に伴う溶湯の伝熱凝固解析を行い、各セルにおける溶湯の温度勾配と冷却速度とを算出する。
【００５４】
ステップ７０６では、ステップ７０５で算出された各セルにおける温度勾配と冷却速度から、温度勾配を冷却速度の平方根で除算した引け巣予測式であるＧ／√Ｒ式を用いて、各セルにおける引け巣の発生度合いであるＧ／√Ｒ値を算出する。
【００５５】
ステップ７０７では、ステップ７０１で入力された溶湯の種類及び層数と、ステップ７０６で算出された各セルのＧ／√Ｒ値から、これに対応する比重換算値を各セルに割り当てる。
【００５６】
ステップ７０８では、ステップ７０２で指定された各領域ごとに、各セルに割り当てられた比重換算値を調べ、これを比重換算値毎に分類する。そして、比重換算値毎のセルの数をカウントし、これにセルの体積を乗算することで、比重換算値毎の体積を算出する。そして、各比重換算値における体積と各比重換算値とを乗算して総和し、これを各領域の全体積で除算することにより、各領域における比重値を算出（定量化）する。
【００５７】
ステップ７０９では、ステップ７０８で算出（定量化）した各領域の比重値を表示し、設計者に報知する。
【００５８】
ステップ７１０は危険判定ステップであり、ステップ７０９で算出（定量化）された各領域における比重値が、ステップ７０３で設定された危険比重値よりも小さいかどうかを判定する。危険比重値よりも小さい比重値が算出された場合は、設計者に対して設計変更を促す必要があるためである。設定された危険比重値より小さい比重値が算出（定量化）された領域があれば、ステップ７１１へ進み、その領域の設計変更を行うよう設計者に報知する。そうでない場合は、そのまま処理を終了する。
【００５９】
次に、本実施形態の設計支援装置によって、図７のフローチャートに示す設計支援方法を実行することにより、設計されたダイカスト鋳造品における各領域の比重値の算出（定量化）例を説明する。これは、設計最終段階における、ある製品のハウジング（以降、第３ハウジングとする）を５２の領域に分割して、各領域の比重値を算出（定量化）した例である。鋳造に使用する溶湯、溶湯供給停止温度、金型温度、熱伝達係数、Ｇ／√Ｒ値を層別する際の層数は、前述の第１実施形態において、第２ハウジングの各領域の比重値を算出（定量化）した場合と同様とした（図５参照）。
【００６０】
なお、第３ハウジングの各領域における危険比重値は２．６７０とした。ただし、強度が要求される領域の危険比重値は、２．７００とした。
【００６１】
図８は、算出（定量化）された第３ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第３ハウジングの同領域から実測した実測比重値とをグラフに表示したものである。図８に示すように、算出（定量化）された比重値が２．６７０に満たない１０番目、１１番目、１４番目、１５番目の領域については、比重値が円で囲まれて表示されており、設計者に対して設計変更を行うよう促している。
【００６２】
一方、５番目の領域については、算出（定量化）された比重値が２．６７０より大きいにもかかわらず、比重値が円で囲まれて表示されている。これは、５番目の領域は強度が要求される領域であるため、比重値が２．７００より大きくなければならないためである。そのため、５番目の領域の比重値も円で囲まれて表示され、設計者に対して設計変更を行うよう促しているのである。
【００６３】
なお、本設計支援方法はプログラム化することにより、各種コンピュータによって実行させることができる。その際には、前述のプログラムは、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等に記憶し、これを読み出して実行することとしてもよいし、通信ネットワークなどを介してダウンロードし、これを実行することとしてもよい。
【００６４】
最後に、本設計支援装置、本設計支援方法、及び本設計支援プログラムは、アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品の設計に対して好適に用いることができることを再度言及しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における設計支援装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態における設計支援装置が実行する設計支援プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】算出（定量化）された第１ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第１ハウジングの同領域から実測した実測比重値とを表示したグラフである。
【図４】算出（定量化）された第２ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第２ハウジングの同領域から実測した実測比重値とを表示したグラフである。
【図５】層別されたＧ／√Ｒ値の各層における比重換算値を表示したグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態における設計支援装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態における設計支援装置が実行する設計支援プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】算出（定量化）された第３ハウジングの各領域における比重値と、実際に鋳造された第３ハウジングの同領域から実測した実測比重値とを表示したグラフである。
【図９】従来技術において、鋳造品の凝固解析を行い、引け巣の発生を予測して表示する際の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…入力部、２…伝熱凝固解析部、３…引け巣算出部、４…データベース部、５…比重換算部、６…比重算出部、７…出力部
Claims (19)
- ダイカスト鋳造における鋳造品の設計支援装置であって、
前記鋳造品に対応した、多数のセルからなる３次元モデルにおいて、時間経過に伴う溶湯の温度変化から凝固過程を解析する解析手段と、
前記解析手段による解析結果から、前記３次元モデルの各部における引け巣の発生度合いを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された引け巣の発生度合いを層別して、比重に換算する比重換算手段と、
引け巣の発生度合いを評価すべき領域において、前記比重換算手段によって換算された比重値毎の３次元モデルの体積を算出するとともに、各比重値とその比重値に対応して算出された体積とを乗算し、かつ乗算値の総和を求めることにより、前記領域の引け巣の発生度合いを定量化する定量化手段とを備えることを特徴とする設計支援装置。 - 前記算出手段は、前記溶湯の温度勾配を、前記溶湯の冷却速度の平方根で除算する引け巣予測式によって、引け巣の発生度合いを算出することを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。
- 前記引け巣予測式は、前記溶湯の供給を停止する溶湯供給停止温度を初期条件とするものであり、
前記溶湯供給停止温度は、前記溶湯の種類に応じて設定されることを特徴とする請求項２記載の設計支援装置。 - 前記比重換算手段が引け巣の発生度合いを層別する際の層数を設定する層数設定手段を設け、
前記比重換算手段は、引け巣の発生度合いを前記層数設定手段によって設定された層数に層別することを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。 - 前記定量化手段は、前記各比重値とその比重値に対応して算出された体積との乗算値の総和を、前記領域の体積で除算することにより、前記領域の引け巣の発生度合いを比重値として定量化することを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。
- 前記引け巣の発生度合いを評価すべき領域は、前記３次元モデルを複数の領域に分割したものであることを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。
- 危険比重値を設定する危険値設定手段と、
前記定量化手段が定量化した前記領域の比重値が、前記危険値設定手段によって設定された前記危険比重値よりも小さいかを判定し、前記危険比重値よりも小さいと判定された場合には、設計変更を促すよう報知する危険判定手段とを設けることを特徴とする請求項５記載の設計支援装置。 - 前記危険値設定手段は、前記３次元モデルを複数の領域に分割した各々に対して、前記危険比重値を設定することを特徴とする請求項７記載の設計支援装置。
- 前記設計支援装置は、アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品の設計に用いられることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の設計支援装置。
- ダイカスト鋳造における鋳造品の設計支援方法であって、
前記鋳造品に対応した、多数のセルからなる３次元モデルにおいて、時間経過に伴う溶湯の温度変化から凝固過程を解析する解析ステップと、
前記解析ステップによる解析結果から、前記３次元モデルの各部における引け巣の発生度合いを算出する算出ステップと、
前記算出ステップによって算出された引け巣の発生度合いを層別して、比重に換算する比重換算ステップと、
引け巣の発生度合いを評価すべき領域において、前記比重換算ステップによって換算された比重値毎の３次元モデルの体積を算出するとともに、各比重値とその比重値に対応して算出された体積とを乗算し、かつ乗算値の総和を求めることにより、前記領域の引け巣の発生度合いを定量化する定量化ステップとを備えることを特徴とする設計支援方法。 - 前記算出ステップは、前記溶湯の温度勾配を、前記溶湯の冷却速度の平方根で除算する引け巣予測式によって、引け巣の発生度合いを算出することを特徴とする請求項１０記載の設計支援方法。
- 前記引け巣予測式は、前記溶湯の供給を停止する溶湯供給停止温度を初期条件とするものであり、
前記溶湯供給停止温度は、前記溶湯の種類に応じて設定されることを特徴とする請求項１１記載の設計支援方法。 - 前記比重換算ステップが引け巣の発生度合いを層別する際の層数を設定する層数設定ステップを設け、
前記比重換算ステップは、引け巣の発生度合いを前記層数設定ステップによって設定された層数に層別することを特徴とする請求項１０記載の設計支援方法。 - 前記定量化ステップは、前記各比重値とその比重値に対応して算出された体積との乗算値の総和を、前記領域の体積で除算することにより、前記領域の引け巣の発生度合いを比重値として定量化することを特徴とする請求項１０記載の設計支援方法。
- 前記引け巣の発生度合いを評価すべき領域は、前記３次元モデルを複数の領域に分割したものであることを特徴とする請求項１０記載の設計支援方法。
- 危険比重値を設定する危険値設定ステップと、
前記定量化ステップが定量化した前記領域の比重値が、前記危険値設定ステップによって設定された前記危険比重値よりも小さいかを判定し、前記危険比重値よりも小さいと判定された場合には、設計変更を促すよう報知する危険判定ステップとを設けることを特徴とする請求項１４記載の設計支援方法。 - 前記危険値設定ステップは、前記３次元モデルを複数の領域に分割した各々に対して、前記危険比重値を設定することを特徴とする請求項１６記載の設計支援方法。
- 前記設計支援方法は、アルミ合金を用いたダイカスト鋳造品の設計に用いられることを特徴とする請求項１０から請求項１７のいずれかに記載の設計支援方法。
- ダイカスト鋳造における鋳造品の設計支援プログラムであって、
前記鋳造品に対応した、多数のセルからなる３次元モデルにおいて、時間経過に伴う溶湯の温度変化から凝固過程を解析する解析機能と、
前記解析機能による解析結果から、前記３次元モデルの各部における引け巣の発生度合いを算出する算出機能と、
前記算出機能によって算出された引け巣の発生度合いを層別して、比重に換算する比重換算機能と、
引け巣の発生度合いを評価すべき領域において、前記比重換算機能によって換算された比重値毎の３次元モデルの体積を算出するとともに、各比重値とその比重値に対応して算出された体積とを乗算し、かつ乗算値の総和を求めることにより、前記領域の引け巣の発生度合いを定量化する定量化機能とを実現させるための設計支援プログラム。
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