模具的制造方法及其制造装置 【技术领域】
本发明是涉及藉由将以铸造所制作出的模具胚料进行机械加工来制造出模具的方法及其装置，例如，可以利用在冲压加工用的模具或射出成型用的模具及其它模具的制造。【背景技术】
以往，当把铸造物当作胚料而例如在制造冲压加工用的模具时，为了要将所铸造的模具用的胚料作成模具，需要长时间的切削加工等机械加工。
总之，虽然将模具的胚料也就是模具胚料加以铸造之后再予以机械加工就可以把模具胚料作成模具，而在进行模具胚料的铸造时，不只因为是以手工来制作作为模具胚料的基础的铸模模型，且由于铸造本身的精度很低，而在机械加工的加工裕度上会有很大的空间。也就是说，当预测模型的精度或铸造变形的量时，从安全方面的考量来看加工裕度会变得很大，而由于在铸造时铸造物会产生很大程度的收缩，所以需要预防切削裕度不足的情形。
其结果是，伴随着作为模具胚料地基础的铸模模型的加工余量变多的情形，存在超过所需模具胚料加工裕度的倾向。
相对的由近年来的社会情势来看，模具产业需要适应由模具所成形的制品的形状的复杂化、及模具的低价化及交货期变短等需求。
因此，为了缩短模具胚料的机械加工的时间，虽然有考虑要削减加工裕度，而即使用数值控制加工机来代替手工制作铸模模型，在把铸造物作成模具胚料的情况也不能达到高精度的要求，其结果则不能充分地削减加工裕度，伴随着也无法让机械加工的时间缩短。
本发明考虑了上述的情形，其目的就是要提供能够缩短模具胚料的铸造之后的机械加工时间的模具的制造方法及其制造装置。【发明内容】
本发明的模具的制造方法，其特征为：具备有：藉由铸造来制作出模具胚料的工序、以测定机来测定该模具胚料的形状来得到测定资料的工序、以及根据这个测定资料来减低模具胚料的制品成形面的加工量，且藉由模具加工机将模具胚料的基准面及制品成形面予以加工来制造出模具的工序。
在这个模具的制造方法中，在以铸造的方式制作出模具胚料之后，首先先测定这个模具胚料的形状。接下来，根据所得到的测定资料来减低模具胚料的制品成形面的加工量，且藉由模具加工机将模具胚料的基准面及制品成形面予以加工来制造出模具。
模具的制品成形面，是让金属板等的被加工胚料成形为预定形状的面，所以会形成为复杂的形状，因此，模具胚料的制品成形面也会成为复杂的形状。在本发明中为了要减低模具胚料的制品成形面的加工量，且藉由模具加工机将模具胚料的基准面及制品成形面予以加工来制造出模具，当藉由机械加工而以模具胚料制作出模具时，就可以缩短其加工时间，且有效率地进行加工作业，从而可以适应模具的低价格化、及交货期变短等需求。
而一旦减低了模具胚料的制品成形面的加工量，虽然相反的也让模具胚料的基准面的加工裕度变大了，而由于作成一般的平面形状的基准面可以用模具加工机的大型刀具来进行机械加工，所以不会产生全体的加工时间变长或加工费用增加这样的情形。
当藉由模具加工机来将模具胚料的基准面及制品成形面予以加工时，先加工基准面，然后将这个完成加工的基准面当作在模具加工机上的模具胚料的支承面来加工制品成形面。
如此一来，在加工制品成形面时，由于是将完成加工的基准面当作在模具加工机上的支承面，从而可以使基准面支承固定在模具加工机的机台来进行加工，故可稳定加工以将制品成形面予以高精度的机械加工。
而当藉由模具加工机来对制品成形面加工时，先决定要对制品成形面的哪几个地方进行几次的加工，再来加工制品成形面。
藉由这种构造，例如，在制品成形面中加工裕度多的地方需要两次机械加工，而加工裕度少的地方则只需要一次机械加工就可完成。总之，不需要在模具加工机的刀具移动于制品成形面全体时还同时要检测出哪个地方较突出来进行较多次的机械加工，也可以省掉刀具没有加工模具胚料而只是在空转的时间。
以上的模具的制造方法，是可将以测定机来测定模具胚料的形状的工序、及根据测定所得到的资料以模具加工机来加工模具胚料的基准面及制品成形面的工序当作互相独立的作业工序来实施，而也可以使用计算机将其当作非独立的作业工序来实施。
在使用计算机将其当作非独立的作业工序时，则把以测定机所测定到的测定资料传送到计算机，计算机会根据这个测定资料及计算机所记忆的模具设计资料，而在进行了要用来减少以模具加工机来加工模具胚料的制品成形面时的加工量的演算之后，再以计算机来控制模具加工机来加工模具胚料。
为了要藉由计算机来进行要用来减少以模具加工机来加工模具胚料的制品成形面时的加工量的演算，而在计算机的显示装置上显示：根据来自于测定机的测定资料所作成的模具胚料的包络模型、及根据模具设计资料所作成的模具模型；在这个显示装置，藉由使包络模型分别朝相互垂直的三轴的方向移动且使其在这三个轴的周围旋转，使包络模型趋近于模具模型，而在这个趋近过程则藉由计算机来进行减低制品成形面的加工量的演算。
在这里所说的使包络模型趋近于模具模型，是将模具模型的全部部分放入包络模型的内侧，并且使包络模型的制品成形面趋近于模具模型的制品成形面。藉此可从模具模型与包络模型的位置关系，用计算机来进行高精度且确实地用来减低制品成形面的加工量的演算。
而以铸模模型加工机来制作用来作模具胚料的铸模模型，在这个铸模模型加工机是接受来自于上述计算机的资料来制作铸模模型时，是先把以铸造方式来制作模具胚料时所产生的变形的估计量记忆到计算机，再将含有这个估计量的资料传送到铸模模型加工机也可以。
如此一来，铸模模型就会藉由铸模模型加工机而以包含由铸造方式来制作模具胚料时所产生的变形的估计量的形状、尺寸形成，即使产生铸造变形也可正确地形成由铸模模型所形成的模具胚料。
在先把铸造变形的估计量记忆在计算机的情况，最好是将这个估计量针对以测定机所测定的模具胚料的测定资料再予以设定。
再设定过这个估计量的话，就可以根据以铸造方式所实际制作的模具胚料的形状、尺寸而把估计量改写成更正确的资料，从而可更正确地进行下一次的模具胚料的制作。
在用计算机来实施以上所说明的模具的制造方法的情况中，采用一台计算机可以，也可以用多台来传达资料。
本发明的模具的制造装置，是使用计算机来实施以上所说明的模具的制造方法的装置。
具体的加以说明的话，本发明的模具的制造装置其特征为：
具备有：用来测定以铸造方式所制造出来的模具胚料的形状的测定机、输入来自于测定机的测定资料的计算机、及以计算机控制将模具胚料予以加工且以该模具胚料来制作出模具的模具加工机；
计算机则具有：用来记忆上述测定资料及模具设定资料的记忆装置、及为了要减低模具胚料的制品成形面的加工量，根据这些测定资料及模具设计资料，来演算在模具加工机加工模具胚料的基准面及制品成形面的资料的演算装置。
而且演算装置是用来演算先在模具加工机将基准面加工、再将完成加工的基准面当作在模具加工机的模具胚料的支承面而在模具加工机将制品成形面予以加工的资料。
而在记忆装置中记忆着模具加工机的加工能力资料，演算装置则根据这个加工能力资料来演算藉由模具加工机在制品成形面的哪几个地方进行几次的加工，然后在模具加工机对上述制品成形面进行加工。
并且计算机还具备有：用来显示根据以测定机所得到的测定资料所作成的模具胚料的包络模型、及根据模具设计资料所作成的模具模型的显示装置、以及在这个显示装置，藉由使包络模型分别朝相互垂直的三轴的方向移动且使其在这三个轴的周围旋转，使包络模型趋近于模具模型的操作装置；藉由这个趋近过程而以上述的演算装置来进行减低制品成形面的加工量的演算。
在这里所说的使包络模型趋近于模具模型，是将模具模型的全部部分放入包络模型的内侧，并且使包络模型的制品成形面趋近于模具模型的制品成形面。
在本发明的模具制造装置具备有用来制作为了制作模具胚料所使用的铸模模型的铸模模型加工机时，是把模具胚料的铸造时的变形的估计量记忆到上述的记忆装置，把含有这个估计量的资料传送到铸模模型加工机，根据这个资料用铸模模型加工机来制作铸模模型。
记忆在记忆装置的上述估计量，最好是针对以测定机所测定的模具胚料形状的测定资料再予以设定。记忆在记忆装置的估计量可以藉由测定机的测定资料再予以设定的话，则如前面所述，可以更正确地进行下一次的模具胚料的制作。
上面所述的计算机的记忆装置可以是：磁盘、软磁盘、硬盘、光盘(CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD等)、光磁盘(MO等)、半导体内存、磁带等记忆装置中的任何一种，当然也可以组合两种以上来使用。
操作装置可以是：键盘、鼠标、轨迹球、操纵杆等的操纵装置的任何一种，而也可以组合两种以上来使用。
而且，虽然显示装置可以用可目视的画面的显示装置、及印刷装置等的显示装置，但如前述，为了能够目视使包络模型趋近于模具模型的情形，所以用画面的显示装置较佳。
在以上的模具的制造装置中，可以用一台计算机，也可以用多台来传达资料。
虽然是用冲压加工的冲压模具来当作适用本发明的模具的制造方法及其制造装置的模具的一个例子，但除此之外，也可以适用于用来制造射出成形用、压出成形用、拉拔成形用、吹制成形用等的模具。
在需要模具的正确高度尺寸的情况，虽然要把基准面的加工量设定成合乎高度尺寸，而由于只要将模具胚料的基准面作成与模具模型的基准面平行的平面就可以，所以只需要这样加工基准面。在这种情况也可以减低基准面的加工量。
用来测定模具胚料的测定机，可以使用应用波纹的摄像式的非接触形式的设备，也可以用非接触式的激光式或立体式的设备，要接触到模具胚料来进行测定的形式的设备也可以。
模具胚料的机械加工可以是切销加工，也可以是研削加工，将两种方式组合起来使用也可以。作为用来加工模具胚料的刀具则可能使用立铣刀等装置，做为模具加工机就可能采用多任务序自动数字控制机床等设备。模具加工机如果是数值控制工作机械的话，则可利用计算机的资料正确且有效率地进行模具胚料的机械加工。【图面说明】
图1是适用于本发明的一实施型态的模具的制造方法的模具制造支持系统的构造图。
图2是显示冲压模具装置的构造的剖面图。
图3是显示冲压模具装置的下模用的模具胚料的立体图。
图4是包络模型与模具模型的位置关系的显示图。
图5是扫描测定模型与模具模型的位置关系的显示图。【发明实施型态】
为了更详细的说明本发明，则从附图来说明其构造。
首先根据图面来说明用来实行本发明的一实施型态的模具的制造方法的模具制造支持系统的构造及顺序。
如图1所示搭载了由计算机支持的设计、制造(CAD/CAM)的软件且构成模具制造支持系统10的核心部分的计算机12，是与用来制作铸模模型15的数值控制(NC)工作机械也就是铸模模型加工机14连接在一起，根据从计算机12传送出的模具设计资料且藉由这个加工机14来对铸模模型15加工。这个铸模模型15虽然是以用铸造方式所制作出的冲压模具用的模具胚料20相对应的形状形成，而由于利用计算机12所记忆的铸造资料而把含有用来预估变形的估计量的资料传送到铸模模型加工机14，所以用使用了铸模模型15的铸造所制作出来的模具胚料20会被形成为具有可进行模具胚料20的制作之后的后续加工也就是切削加工的加工裕度的形状、尺寸。而铸模模型15也可以是以手工制作的。
在计算机12也连接有用来测定模具胚料20的形状的测定机16。作为这种测定机16，例如可以采用应用可用六轴控制摄影机的方向的波纹的摄影式且同时可处理很多点的影像处理形的三次元测定机。而在计算机12还搭载了具有把自动追尾指令送到测定机16的机能的形状测定支持系统软件，从而可以有效率地测定形状。
以这个测定机16所测定的模具胚料20的测定资料会成为测定点群，沿着该测定点群而假想形成的三次元图形也就是图4的包络模型M2与测定资料会从这个测定机16被传送到计算机12。
在这个计算机12也连接着用来加工模具胚料20的NC工作机械也就是模具加工机18，它可以根据以测定机16所测定的测定资料而藉由模具加工机18来加工模具胚料20。
计算机12具有：记忆装置12A、操作装置12B、显示装置12C、及演算装置12D。在记忆装置12A、除了有记忆着上述的软件、模具设计资料、及铸造变形的估计量的资料之外，也记忆着模具加工机18的加工能力资料、以及根据模具设计资料与来自测定机16的测定数据用来演算切削加工模具胚料20的加工量所需要的软件与其演算用资料，并且也记忆着用来驱动铸模模型加工机14的软件、根据测定机16的测定资料以模具加工机18将模具胚料20作成模具的软件等软件、及用来实施之后所说明的模具制造方法所需要的软件及资料。演算装置12D，则是根据来自于操作装置12B的指示讯号且根据记忆装置12A所记忆的软件的实行及记忆装置12A所记忆的资料来进行演算处理。显示装置12C则是可以目视的画面的显示装置，利用演算装置12D来显示演算处理的结果。
藉由以上的构造，作为本实施型态的模具的制造装置的模具制造支持系统10，是由计算机12、铸模模型加工机14、测定机16及模具加工机18所构成，铸模模型加工机14、测定机16及模具加工机18则是以计算机12所控制驱动的。
本实施型态的模具胚料20是以机械加工也就是切削加工来完成的模具，作为具备有这个模具所形成的冲压加工用模具装置，在冲压加工机内，如图2所示，在上部侧配置有上模22，且在下部侧配置有下模24，在与上模22之间用来夹住被加工材也就是金属板P的下夹具26则是由弹簧28支承住且被配置在上下模之间，把这种构造当作本发明的一个例子。当上模22如两点虚线所示下降时，被挟持在上模22与下夹具26之间的金属板P会由上模22与下模24予以冲压加工，而成型为制品。
而且，在制造这些上模22、下模24及下夹具26等的模具时，使用本实施型态的制造方法，例如，制造下模24用的模具胚料20则如图3所示形成。
接下来说明本实施型态的模具的制造方法的顺序。
首先，根据从计算机12的记忆装置12A传送出来的模具设计资料且藉由铸模模型加工机14来切削加工发泡树脂的胚料，切削出与模具胚料20对应的铸模模型15。接下来，以这个进行过切削加工的铸模模型15为基础用例如脱模法来进行铸造作业，以具有加工裕度的形式来制作图3所示的模具胚料20。
接下来，藉由测定机16来测定这个模具胚料20的形状，把测定结果的测定资料及根据测定资料所生成的包络模型M2储存到计算机12的记忆装置12A。
在结束模具胚料20的形状测定之后，藉由模具加工机18而不只是对模具胚料20的基准面20A及制品成形面20B进行切削加工，也要对这些面以外的模具胚料20的其它部分的表面20C进行切削加工。
然后，首先从计算机12的记忆装置12A读取出模具设计资料及测定资料，如图4所示，让操作员用目视来观察根据模具设计资料所作出的三次元图形模型也就是模具模型M1、与用测定资料所作出的三次元图形模型也就是包络模型M2的位置关系，从而显示在计算机12的显示装置也就是显示装置12C上。
在这个显示状态，藉由操作装置12B的操作，使根据测定资料所作成的模具胚料20的包络模型M2分别朝互相垂直相交的XYZ的三轴方向直线移动，并且使其在XYZ三轴的周围旋转。然而也可以藉由软件来使包络模型M2自动地直线移动且旋转。
而且，藉由使包络模型M2直线移动及旋转，而把模具模型M1的全部部分放入到包络模型M2的内侧，并且如图5所示藉由使包络模型M2趋近模具模型M1，也就是说，藉由使包络模型M2的制品成形面M2B趋近模具模型M1的制品成形面M1B，来让模具胚料20的制品成形面20B的加工量变成最小，找寻减少加工量的状态。
当找出让制品成形面20B的加工量变得最小的状态的话，接下来则在这个状态下以来自于操作装置12B的指示讯号来固定住包络模型M2的位置，来求出此时的把包络模型M2变换到模具模型M1的坐标轴的资料，而将这个求出的资料的三次元图形模型称作扫描测定模型M3。
藉由以演算装置12D从这个扫描设定模型M3与模具模型M1之间的间隙的大小，来获得模具胚料20的基准面20A及制品成形面20B等的各个地方的切削量，以计算出模具胚料20的切削部分的体积，把这个体积当作模具胚料20的总切削量。
计算机12的演算装置12D根据这个总切削量的资料，且根据记忆在记忆装置12A的模具加工机18的加工能力数据，不只是演算出模具加工机18的刀具直径、转数、切削量、及输送速度等等，也演算出在对制品成形面进行切削加工时，要在制品成形面20B内的哪几个地方进行几次的切削加工。也就是说，是从记忆在记忆装置12A的资料藉由演算装置12D来演算可减低制品成形面20B的加工量的资料。
然后，以模具加工机18来分别切削加工模具胚料20的基准面20A、制品成形面20B、及其它部分的表面20C，首先，使用扫描测定模型M3以计算机12的演算装置12D来作成由假想的模具加工机的平台位置来标示基准面20A的位置与模具模型M1的支承面M1A的位置的尺寸的基准面加工指示图，把这个基准面加工指示图输出到模具加工机18，先以这个模具加工机18来切削加工大平面的基准面20A。
而在结束了基准面20A的切削加工且也结束了其它部分的表面20C的切削加工之后，则将完成加工的基准面当作支承面将其支承固定到模具加工机18的机台来对模具胚料20的制品成形面20B进行切削加工。
此时根据来自于上述总切削量的资料的演算结果，来选定模具加工机18的刀具的直径、转数、切削量、输送速度等，并且通过只把制品成形面20B的预定处加工预定的次数，来减少加工量且结束制品成形面20B全体的加工。
接下来说明本实施型态的模具制造方法的作用。
在本实施型态中，是根据之前所测定的储存在计算机12的记忆装置12A的模具胚料20的形状，来作成模具胚料20的包络模型M2，在显示装置12C，使这个包络模型M2分别朝互相垂直相交的XYZ三轴的方向直线移动，并且使其在这三个轴的周围旋转。藉此，藉由使这个包络模型M2趋近根据模具设计资料所作成的模具模型M1的形式，则可以比较这些资料。
其结果是，在显示装置C，可以确实且高精度地根据模具设计资料来决定模具模型M1与模具胚料20的位置关系，从而可以减低需要加工时间的制品成形面20B的加工量。
当藉由模具加工机18来对模具胚料20的基准面20A及制品成形面20B进行切削加工时，先切削加工模具胚料22的基准面20A，再把完成加工的基准面20A当作在模具加工机18上的支承面来对制品成形面20B进行切削加工。因此，由于当加工制品成形面20B时，是把完成加工的基准面20A当作支承面而将其固定在模具加工机18的机台，所以是把模具胚料20稳定地固定在机台，从而能够以更高的精度确实地来加工制品成形面20B。
并且由于在对制品成形面20B进行切削加工时，是以演算装置12D演算出要对哪几个地方进行几次的切削加工，从而在制品成形面20B中加工裕度较大之处例如要进行两次切削加工，而加工裕度较少之处则可只进行一次的切削加工即可完成。
总之，不需要像传统方式在模具加工机的刀具移动于制品成形面全体时还同时要检测出哪个地方较突出来进行较多次的机械加工，也可以省掉刀具没有加工到模具胚料而只是在空转的时间。
藉由上述的构造，在对模具胚料20的基准面20A及制品成形面20B进行机械加工时，削减了用来把当作冲压加工用模具的金属板等的被冲压材料成形为制品的面也就是一般作成复杂的表面形状的制品成形面20B的加工裕度，从而减低了加工量。
因此，即使是把低精度的铸造物当作胚料，也可减少制品成形面20B的加工量且缩短切削加工的时间，从而可适应制品形状的复杂化、模具的低价格化及交货期变短等等需求。
且在本实施型态的情形，虽然也有相反的让基准面20A的加工裕度变大的情况，而由于作成一般的平面形状的基准面20A可藉由大型刀具来切削加工，所以在对基准面20A进行加工时也不会让切削加工的时间增加很多。
接下来说明本实施型态的模具制造方法及其制造装置的切削时间的短缩效果。
以往，当要对模具胚料进行机械加工也就是切削加工时，需要粗加工、半制成加工、及最终加工等复数阶段的加工。而作为以粗加工来切削加工具有与制品成形面相同形状的被切削材料的条件，以往是当使用直径50mm的刀具以10mm的切削量且当转数是800rpm时，输送速度则是0.4m/分钟。
相对的，藉由采用本发明的实施型态的制造方法，伴随着减低了制品成形面的加工量，切削量为4mm，当使用直径50mm的刀具而转数为1400rpm时，输送速度则为1.05m/分钟，粗加工的切削速度上升了2.6倍。
并且，在这个加工条件下，模具胚料全体的切削时间，与传统方式比较起来大概缩短了32％，而制造试验性的下夹具时的加工时间则缩短了大约十小时。
另一方面，伴随着采用本实施型态的制造方法且废除粗加工，降低以半制成加工用的刀具来输送的速度且以3mm的切削量加工，相对于传统的半制成加工的0.2mm的切削量且转数为2000rpm，转数为1800rpm，且输送速度相对于传统的2m/分钟变成1.45m/分钟。
虽然切削速度为传统的半制成切削加工的速度的大约0.7倍是变慢了，而减掉废除粗加工的时间，则制作试验性的下夹具的加工时间可以大概缩短十三个小时，可以大幅地提升其效率。
接下来，针对在使用本实施型态的模具的制造方法要铸造模具胚料时的变形量的分析来加以说明。该变形是以收缩变形等形式在以铸造方式来制造模具胚料时所产生的。
如图1所示，为了要制作铸模模型15，而将储存在计算机12的记忆装置12A的铸造变形估计量、与根据测定机16的测定所得到的测定资料的模具胚料20的实际尺寸加以比较。藉此，当要进行下一次的模具胚料20的制作时则这个模具制造支持系统10的操作员就可以判断要不要订正铸造变形的估计量，并且可以分析铸造变形估计量与模具胚料20的实际尺寸之间的差异性。
也就是，由实际的铸造变形量与铸造变形估计量之间的差异，来分析记忆在记忆装置12A的铸造变形估计量是否适当，从而可以在下一次的模具胚料20的制作时再次设定铸造变形估计量。
把这个再次设定的铸造变形估计量储存到记忆装置12A，当要制作用在下次的模具胚料20的铸模模型15时，藉由把铸造变形估计量的资料传送到铸模模型加工机18，以含有了这个估计量的形状、尺寸来制作出铸模模型15。【产业利用性】
如以上所述，本发明的模具的制造方法及其制造装置适合制造使用在冲压加工等方面的模具。