JP5834698B2 - Springback factor analysis method and apparatus in press molding - Google Patents
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Description
本発明は、自動車部品、家電部品等に用いられるプレス成形品のスプリングバック要因分析方法及び装置に関する。 The present invention relates to a springback factor analysis method and apparatus for a press-formed product used for automobile parts, home appliance parts, and the like.
金属材料のプレス成形を行う場合の形状不良として、プレス金型を離型した後に成形品が弾性変形するいわゆるスプリングバックが問題となる。
このようなスプリングバックを防止して形状不良をなくするための手法として、スプリングバックが離型前のどの部分の応力によって発生するのかを特定するスプリングバック要因分析が行われる。スプリングバック要因分析の一例としては、例えば特許文献１に開示されたプレス成形解析方法がある。
特許文献１に開示されたプレス成形解析方法は、以下のような構成からなるものである。
「離型前の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出する処理と、
前記離型前のデータに基づいてスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、前記離型後の成形対象物の形状と前記離型前の成形対象物の形状とに基づいて、スプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、前記離型前の成形対象物のある領域についての残留応力分布を変更し、この変更したデータに基づいて、スプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、該離型後の成形対象物の形状と、前記離型前の成形対象物の形状とに基づいて、前記ある領域についての残留応力分布変更後のスプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、前記ある領域についての残留応力分布を変更する前後において、前記スプリングバックに関するある定義された量がどのように変化するかを算出する処理と、を含むこと特徴とするプレス成形解析方法。」（特許文献１の請求項１参照）
A so-called spring back in which the molded product is elastically deformed after releasing the press mold is a problem as a shape defect when performing press forming of a metal material.
As a technique for preventing such a springback and eliminating a shape defect, a springback factor analysis is performed to identify which part of the springback is caused by the stress before release. As an example of the springback factor analysis, for example, there is a press forming analysis method disclosed in Patent Document 1.
The press molding analysis method disclosed in Patent Document 1 has the following configuration.
“Process to calculate the shape, residual stress distribution and strain distribution data of the molding object before mold release,
Perform springback analysis based on the data before release, calculate the shape of the molded object after release, the residual stress distribution and strain distribution data, the shape of the molded object after release and the Based on the shape of the molding object before mold release, the process of calculating a certain defined amount related to springback and the residual stress distribution for a certain area of the molding object before mold release are changed. Based on the obtained data, a springback analysis is performed to calculate the shape, residual stress distribution and strain distribution data of the molded object after mold release, and the shape of the molded object after mold release and the mold release Based on the shape of the previous molding object, a process for calculating a defined amount related to the springback after the change of the residual stress distribution for the certain area, and the residual stress distribution for the certain area are changed. Before and after the press-forming analysis method characterized by comprising either a process of calculating a certain defined amount about springback how to change the. (Refer to claim 1 of Patent Document 1)
一般にスプリングバック解析を行うためには、特許文献１に開示されたプレス成形解析方法のように、離型前の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出する処理が必要となる。
離型前の成形対象物の形状等の算出は、コンピュータによるプレス成形解析によって行われるため、プレス成形解析が実際の成形プロセスを正確に再現していることが求められる。
しかしながら、複雑な形状を持つプレス成形品のプレス成形解析は、摩擦、金型形状、しわ押さえ、プレス条件等の塑性変形に影響する種々の要因を考慮して行わなければならず、実際の成形プロセスと同じ離型前の応力状態を再現できない場合もある。離型前応力状態を正確に再現できなければ、当然のことながらスプリングバック要因分析を正確に行うことができない。
また、例えばプレス成形品はあるが、これを成形したプレス成形条件が不明な場合には、従来のプレス成形解析では離型前の応力状態を取得することができず、前記プレス成形品に生じているスプリングバックの要因分析ができないという問題もある。
In general, in order to perform a springback analysis, a process for calculating data on a shape of a molding object, a residual stress distribution, and a strain distribution before mold release is required as in the press molding analysis method disclosed in Patent Document 1. Become.
Since the calculation of the shape and the like of the molding object before release is performed by press molding analysis by a computer, it is required that the press molding analysis accurately reproduces the actual molding process.
However, press molding analysis of press molded products with complicated shapes must be performed in consideration of various factors that affect plastic deformation such as friction, mold shape, wrinkle restraint, press conditions, etc. In some cases, the stress state before mold release, which is the same as the process, cannot be reproduced. If the pre-release stress state cannot be accurately reproduced, naturally, the springback factor analysis cannot be performed accurately.
Also, for example, if there is a press-molded product, but the press-molding conditions for molding it are unknown, the conventional press-molding analysis cannot obtain the stress state before mold release, resulting in the press-molded product. There is also a problem that it is not possible to analyze the cause of springback.
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、スプリングバックが生じているプレス成形品のプレス成形条件が不明な場合にも適用でき、かつ精度の高いプレス成形におけるスプリングバック要因分析方法及び装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve such problems, and can be applied even when the press molding conditions of a press-formed product in which spring back is occurring are unknown, and the spring back factor analysis in press molding with high accuracy is possible. The object is to obtain a method and a device.
（１）本発明に係るスプリングバック要因分析方法は、スプリングバックが生じたプレス成形品の表面形状を測定して作成した測定三次元形状データをブランクデータとして、このブランクデータを金型モデルによって成形下死点状態まで挟み込んだ状態の力学的解析を行うことによって応力分布状態を取得する応力分布状態取得工程と、該応力分布状態取得工程で取得した応力分布状態を基準として、当該応力分布状態の特定部位の応力状態を変化させることで当該部位のスプリングバックへの影響度合いを分析する影響度合分析工程とを備えたことを特徴とするものである。
ここでいう力学的解析とは、ある弾性変形が与えられた場合に発生する応力分布が得られる計算手法であればどのようなものでもよく、弾性有限要素法解析、その他の数値解析手法を含む。
(1) In the springback factor analysis method according to the present invention, the measured three-dimensional shape data created by measuring the surface shape of the press-formed product in which the springback occurs is used as blank data, and the blank data is molded by a mold model. The stress distribution state acquisition step for acquiring the stress distribution state by performing a mechanical analysis of the state sandwiched to the bottom dead center state, and the stress distribution state acquired in the stress distribution state acquisition step as a reference And an influence degree analysis step of analyzing the degree of influence of the particular part on the springback by changing the stress state of the particular part.
As used herein, the mechanical analysis may be any calculation method that can obtain the stress distribution generated when a certain elastic deformation is applied, and includes elastic finite element analysis and other numerical analysis methods. .
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記応力分布状態取得工程で用いる金型モデルは、プレス成形品をプレス成形した金型をモデル化したものであることを特徴とするものである。 (2) Further, in the above (1), the mold model used in the stress distribution state acquisition step is a model of a mold obtained by press-molding a press-molded product. It is.
（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記プレス成形品が部分ごとに成形工程を分けている場合において、前記応力分布状態取得工程で用いる金型モデルは、各部分を成形する最終の金型を合成して全体形状とした金型モデルであることを特徴とするものである。 (3) Moreover, in the thing of said (1), when the said press molded product has divided | segmented the formation process for every part, the metal mold | die model used at the said stress distribution state acquisition process shape | molds each part. This is a mold model in which the final mold is synthesized into an overall shape.
（４）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記応力分布状態取得工程で用いる金型モデルは、成形品の目標形状である設計形状に基づいて作成した金型モデルであることを特徴とするものである。 (4) Further, in the above-described (1), the mold model used in the stress distribution state acquisition step is a mold model created based on a design shape which is a target shape of a molded product. It is what.
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載ものにおいて、前記応力分布状態取得工程における力学的解析は弾性有限要素法解析であり、前記測定三次元形状データと金型モデルをあらかじめ近接させてから計算を行うことを特徴とするものである。 (5) Further, in any of the above (1) to (4), the mechanical analysis in the stress distribution state acquisition step is an elastic finite element method analysis, and the measured three-dimensional shape data and the mold model The calculation is performed after bringing the two close to each other in advance.
（６）また、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載ものにおいて、前記応力分布状態取得工程における力学的解析は弾性有限要素法解析であり、前記金型モデルは複数の部位に分割されていることを特徴とするものである。 (6) Further, in any one of the above (1) to (5), the mechanical analysis in the stress distribution state acquisition step is an elastic finite element method analysis, and the mold model is divided into a plurality of parts. It is characterized by being.
（７）本発明に係るスプリングバック要因分析装置は、スプリングバックが生じたプレス成形品の表面形状を測定して作成した測定三次元形状データを記憶する記憶手段と、該記憶手段から前記測定三次元形状データを読み出して該測定三次元形状データをブランクデータとして金型モデルによって成形下死点状態まで挟み込んだ状態の力学的解析を行って応力分布状態を取得する力学的解析手段と、該力学的解析手段によって取得した応力分布状態を基準として、当該応力分布状態の特定部位の応力状態を変化させることで当該部位のスプリングバックへの影響度合いを分析する影響度合分析手段とを備えたことを特徴とするものである。 (7) The springback factor analyzer according to the present invention includes a storage means for storing measurement three-dimensional shape data created by measuring the surface shape of a press-formed product in which a springback has occurred, and the measurement tertiary from the storage means. A mechanical analysis means for reading the original shape data and performing a mechanical analysis of a state in which the measured three-dimensional shape data is sandwiched to a bottom dead center state by a mold model as blank data to obtain a stress distribution state; And a degree of influence analysis means for analyzing the degree of influence on the springback of the part by changing the stress state of the specific part of the stress distribution state based on the stress distribution state acquired by the mechanical analysis means. It is a feature.
（８）また、上記（７）に記載のものにおいて、前記力学的解析手段は弾性有限要素法解析手段であり、前記測定三次元形状データと金型モデルをあらかじめ近接させてから計算をおこなう初期近接手段を備えたことを特徴とするものである。 (8) Further, in the above (7), the mechanical analysis means is an elastic finite element method analysis means, and the initial calculation is performed after the measurement three-dimensional shape data and the mold model are brought close to each other in advance. A proximity means is provided.
（９）また、上記（７）又は（８）に記載ものにおいて、前記力学的解析手段は弾性有限要素法解析であり、前記金型モデルは複数の部位に分割されていることを特徴とするものである。 (9) Further, in the above (7) or (8), the mechanical analysis means is an elastic finite element method analysis, and the mold model is divided into a plurality of parts. Is.
本発明においては、スプリングバックが生じたプレス成形品の表面形状を測定して作成した測定三次元形状データをブランクデータとして、このブランクデータを金型モデルによって成形下死点状態まで挟み込んだ状態の力学的解析を行うことによって応力分布状態を取得する応力分布状態取得工程と、該応力分布状態取得工程で取得した応力分布状態を基準として、当該応力分布状態の特定部位の応力状態を変化させることで当該部位のスプリングバックへの影響度合いを分析する影響度合分析工程とを備えたことにより、実際の成形プロセスと同等の応力分布状態を基準として影響度合いを分析するようにしているので、正確なスプリングバック要因分析が実現できる。
また、スプリングバックが生じているプレス成形品はあるが成形条件が不明のような場合でも、このプレス成形品についての正確なスプリングバック要因分析を行うことができる。
また、弾塑性有限要素法によるプレス成形過程解析の計算プロセスが不要となるため、短時間での分析結果が得られるという効果も得られる。
また、通常のプレス成形解析、スプリングバック解析では再現しにくいような特殊な形状になるスプリングバックについても正確なスプリングバック要因を分析することができる。
In the present invention, the measured three-dimensional shape data created by measuring the surface shape of the press-formed product in which the spring back has occurred is used as blank data, and the blank data is sandwiched by the die model to the bottom dead center state. A stress distribution state acquisition step for acquiring a stress distribution state by performing a mechanical analysis, and a change of the stress state of a specific part of the stress distribution state based on the stress distribution state acquired in the stress distribution state acquisition step With the impact degree analysis process that analyzes the degree of impact on the springback of the part, the impact degree is analyzed based on the stress distribution state equivalent to the actual molding process. Springback factor analysis can be realized.
Further, even when there is a press-formed product in which spring back is generated but the molding conditions are unknown, an accurate spring-back factor analysis can be performed for this press-formed product.
Moreover, since the calculation process of the press forming process analysis by the elasto-plastic finite element method is not required, an effect that an analysis result in a short time can be obtained is also obtained.
In addition, an accurate spring back factor can be analyzed for a spring back having a special shape that is difficult to reproduce by ordinary press forming analysis and spring back analysis.
本発明の実施の形態を、図３（ａ）に示すようなハット断面（図３（ｂ）参照）を有するハット断面形状３１を目標形状とするプレス成形を例に挙げてスプリングバック要因分析方法について説明する。
本発明に実施の形態におけるスプリングバック要因分析方法は、スプリングバックが生じたプレス成形品３３（図４（ａ）参照）の表面形状を測定して作成した測定三次元形状１３（図４（ｂ）参照）をブランクデータとして、このブランクデータを金型モデル（図４（ｃ）参照）によって成形下死点状態まで挟み込んだ状態の力学的解析を行うことによって応力分布状態（図４（ｄ）参照）を取得する応力分布状態取得工程と、該応力分布状態取得工程で取得した応力分布状態を基準として、当該応力分布状態の特定部位の応力状態を変化させることで当該部位のスプリングバックへの影響度合いを分析する影響度合分析工程とを備えたことを特徴とするものである。
なお、本実施の形態におけるスプリングバック要因分析方法は、力学的解析の一態様である弾性有限要素法解析を用いた。
以下詳細に説明する。
An embodiment of the present invention is a springback factor analysis method taking as an example press forming with a hat cross-sectional shape 31 having a hat cross-section (see FIG. 3B) as shown in FIG. Will be described.
The spring back factor analysis method according to the embodiment of the present invention is the measurement three-dimensional shape 13 (FIG. 4B) created by measuring the surface shape of the press-formed product 33 (see FIG. 4A) where the spring back has occurred. )) Is used as blank data, and a stress distribution state (FIG. 4D) is obtained by performing a mechanical analysis of the blank data sandwiched to the bottom dead center state by a mold model (see FIG. 4C). Reference) and the stress distribution state acquired in the stress distribution state acquisition step as a reference, by changing the stress state of the specific part of the stress distribution state to the springback of the part And an influence degree analysis step for analyzing the influence degree.
In addition, the elastic back finite element method analysis which is one aspect | mode of a mechanical analysis was used for the springback factor analysis method in this Embodiment.
This will be described in detail below.
本発明に係るスプリングバック要因分析方法はプログラム処理を実行するＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の装置によって行うものであるので、まず、装置（以下、「スプリングバック要因分析装置１」という）の構成について図２に示すブロック図に基づいて概説する。 Since the springback factor analysis method according to the present invention is performed by a device such as a PC (personal computer) that executes program processing, first, the configuration of the device (hereinafter referred to as “springback factor analysis device 1”) is illustrated. An outline will be given based on the block diagram shown in FIG.
〔スプリングバック要因分析装置〕
本実施の形態に係るスプリングバック要因分析装置１は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等によって構成され、図２に示されるように、表示装置３と入力装置５と主記憶装置７と補助記憶装置９および演算処理部１１とを有している。
また、演算処理部１１には、表示装置３と入力装置５と主記憶装置７および補助記憶装置９が接続され、演算処理部１１の指令によって各機能を行う。表示装置３は計算結果の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。入力装置５はオペレータからの入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。主記憶装置７は演算処理部１１で使用するデータの一時保存や演算等に用いられ、ＲＡＭ等で構成される。補助記憶装置９は、データの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。
[Springback factor analyzer]
The springback factor analysis device 1 according to the present embodiment is configured by a PC (personal computer) or the like, and as shown in FIG. 2, a display device 3, an input device 5, a main storage device 7, an auxiliary storage device 9, and And an arithmetic processing unit 11.
The arithmetic processing unit 11 is connected to the display device 3, the input device 5, the main storage device 7, and the auxiliary storage device 9, and performs each function according to commands from the arithmetic processing unit 11. The display device 3 is used for displaying calculation results, and is composed of a liquid crystal monitor or the like. The input device 5 is used for input from an operator, and is composed of a keyboard, a mouse, and the like. The main storage device 7 is used for temporary storage and calculation of data used in the arithmetic processing unit 11, and is constituted by a RAM or the like. The auxiliary storage device 9 is used for data storage and the like, and is composed of a hard disk or the like.
補助記憶装置９内には、少なくとも、測定三次元形状１３、プレス成形金型モデル１５、設計形状１７等の各種のデータが格納されている（図２参照）。
測定三次元形状１３は、スプリングバックが生じたプレス成形品３３の表面形状を測定して有限要素法解析が可能な三次元データにデータ化したものである（図４（ｂ）参照）。ここでプレス成形品３３は、実際にハット断面形状３１をプレス成形した際の結果物であり、スプリングバックにより捩じれ等が生じている。
プレス成形金型モデル１５は、実際にプレス成形品３３をプレス成形したプレス金型を三次元データにデータ化しモデル化したものであり、ＦＥＭ解析ソフト中でプレス金型として扱えるようにしたデータである（図４（ｃ）参照）。
設計形状１７は、目標形状をデータ化したものである。
The auxiliary storage device 9 stores at least various data such as a measurement three-dimensional shape 13, a press mold model 15, a design shape 17, and the like (see FIG. 2).
The measurement three-dimensional shape 13 is obtained by measuring the surface shape of the press-formed product 33 in which the spring back has occurred and converting it into three-dimensional data that can be analyzed by the finite element method (see FIG. 4B). Here, the press-formed product 33 is a result obtained when the hat cross-sectional shape 31 is actually press-formed, and is twisted by a springback.
The press mold model 15 is obtained by modeling a press mold obtained by actually press-molding the press-molded product 33 into three-dimensional data, and is data that can be handled as a press mold in FEM analysis software. Yes (see FIG. 4C).
The design shape 17 is obtained by converting the target shape into data.
演算処理部１１はＰＣ等のＣＰＵ等によって構成され、演算処理部１１内には、プレス成形解析手段１９と影響度合分析手段２１を有する。これらの手段はＣＰＵ等が所定のプログラムを実行することによって実現される。以下にこれら手段について説明する。 The arithmetic processing unit 11 includes a CPU such as a PC, and the arithmetic processing unit 11 includes a press forming analysis unit 19 and an influence degree analysis unit 21. These means are realized by a CPU or the like executing a predetermined program. These means will be described below.
〈プレス成形解析手段〉
プレス成形解析手段１９は、ブランクデータとプレス成形金型モデル１５を用いて、弾性有限要素法解析によるプレス成形解析を行い、プレス成形の下死点における応力分布状態を取得するものである。
<Press forming analysis means>
The press forming analysis means 19 performs press forming analysis by the elastic finite element method analysis using the blank data and the press forming die model 15, and acquires the stress distribution state at the bottom dead center of press forming.
〈影響度合分析手段〉
影響度合分析手段２１は、プレス成形品３３のプレス成形の下死点における応力分布状態の特定部位の応力分布状態を変化させることで、当該部位のスプリングバックへの影響度合いを分析するものである。
<Influence impact analysis method>
The influence degree analysis means 21 analyzes the degree of influence on the springback of the part by changing the stress distribution state of the specific part of the stress distribution state at the bottom dead center of the press forming of the press-formed product 33. .
影響度合分析手段２１は、例えば特許文献１に開示された処理と同様の処理を行う。この処理は、基準応力状態からある領域についての残留応力分布を変更し、この変更したデータに基づいて、スプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、該離型後の成形対象物の形状と、離型前の成形対象物の形状とに基づいて、前記ある領域についての残留応力分布変更後のスプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、前記ある領域についての残留応力分布を変更する前後において、前記スプリングバックに関するある定義された量がどのように変化するかを算出する処理とを含む。
なお、本発明において、影響度合分析手段の構成は、上記のものに限らず、応力分布状態の特定部位の応力状態を変化させることで当該部位のスプリングバックへの影響度合いを分析するものであれば他の構成であってもよい。
The influence degree analysis means 21 performs the same process as the process disclosed in Patent Document 1, for example. This process changes the residual stress distribution for a certain region from the reference stress state, performs a springback analysis based on the changed data, and forms the molded object shape, residual stress distribution and strain distribution after mold release. Based on the shape of the molding object after the mold release and the shape of the molding object before the mold release, there is a certain definition relating to the springback after the residual stress distribution change for the certain region. A process for calculating an amount, and a process for calculating how a defined amount relating to the springback changes before and after changing the residual stress distribution for the certain region.
In the present invention, the configuration of the degree-of-impact analysis means is not limited to that described above, and the degree of influence on the springback of the part can be analyzed by changing the stress state of the specific part of the stress distribution state. Other configurations may be used.
〔スプリングバック要因分析方法〕
次に、上記スプリングバック要因分析装置１を用いたスプリングバック要因分析方法の処理の流れについて、主に図１に示すフローチャートに基づいて、必要な図を適宜参照しながら説明する。
以下、前述した各工程について詳細に説明する。
[Springback factor analysis method]
Next, the processing flow of the springback factor analysis method using the springback factor analyzer 1 will be described mainly based on the flowchart shown in FIG.
Hereinafter, each process mentioned above is demonstrated in detail.
まず、オペレータによって指定された測定三次元形状１３とプレス成形金型モデル１５を補助記憶装置９から読み込む（ステップＳ１）。図４（ｃ）には、プレス成形解析開始前の３次元形状データ１３とプレス成形金型モデル１５（上金型モデル１５ａ、下金型モデル１５ｂ）を表している。
次に測定三次元形状１３をブランクデータとし、金型にプレス成形金型モデル１５を用いてプレス成形解析手段１９によってプレス成形解析を行い、下死点における応力分布状態を求める（ステップＳ２）。ブランクデータは捩じれ等のスプリングバックが生じており、そのためプレス成形金型モデル１５によって成形下死点状態まで挟み込むと、不均一応力分布状態が生ずることになる。図４（ｄ）に、例として応力分布状態をコンター表示したものを示す。
First, the measurement three-dimensional shape 13 and the press molding die model 15 designated by the operator are read from the auxiliary storage device 9 (step S1). FIG. 4C shows the three-dimensional shape data 13 and the press mold model 15 (upper mold model 15a, lower mold model 15b) before the start of press molding analysis.
Next, the measurement three-dimensional shape 13 is used as blank data, and a press molding analysis is performed by the press molding analysis means 19 using the press molding die model 15 as a die to obtain a stress distribution state at the bottom dead center (step S2). In the blank data, a springback such as twisting occurs, and therefore, when it is sandwiched to the bottom dead center state by the press molding die model 15, a non-uniform stress distribution state occurs. FIG. 4D shows an example of contour display of the stress distribution state as an example.
上記でのプレス成形金型モデル１５は、実際のプレス成形において最終工程で用いた金型がある場合には、これをモデル化したプレス成形金型モデル１５を用いればよい。 If there is a mold used in the final process in actual press molding, the press mold model 15 obtained by modeling this may be used as the press mold model 15 described above.
次に、ステップＳ２によって取得された応力分布状態を基準として影響度合分析手段２１を用いて、スプリングバックへの影響度合いを求める（ステップＳ３）。
本実施の形態においては、スプリングバックに起因する形状不良発生に対して、図６に示す測定三次元形状１３における天板部１３ａ、縦壁部１３ｂ、フランジ部１３ｃの３つの領域の残留応力が、それぞれどの程度影響しているのかを影響度合分析手段２１によって分析した。その結果、それぞれの領域のスプリングバックへの寄与の割合は、天板部１３ａが２８％、縦壁部１３ｂが４５％、フランジ部１３ｃが２７％であり、縦壁部１３ｂの残留応力によるスプリングバックへの寄与が最も大きいことがわかった。つまり、スプリングバックを抑制するためには、縦壁部１３ｂに対しての対策が最も有効であることがわかった。
Next, the influence degree analysis means 21 is used with the stress distribution state acquired in step S2 as a reference to determine the degree of influence on the springback (step S3).
In the present embodiment, the residual stress in the three regions of the top plate portion 13a, the vertical wall portion 13b, and the flange portion 13c in the measurement three-dimensional shape 13 shown in FIG. The degree of influence is analyzed by the influence degree analysis means 21. As a result, the contribution ratio of each region to the spring back is 28% for the top plate portion 13a, 45% for the vertical wall portion 13b, and 27% for the flange portion 13c, and the spring due to the residual stress of the vertical wall portion 13b. It was found that the contribution to the back was the largest. That is, it was found that the countermeasure against the vertical wall portion 13b is most effective for suppressing the spring back.
以上のように、本実施の形態によれば、実際の成形プロセスと同等の応力分布状態を取得し、これを基準として影響度合いを分析するようにしているので、正確なスプリングバック要因分析が実現できる。
また、スプリングバックが生じているプレス成形品はあるが成形条件が不明のような場合でも、このプレス成形品についての正確なスプリングバック要因分析を行うことができる。
また、本実施の形態では、プレス成形解析を弾性有限要素法によって行うようにしているので、複雑で時間の掛かる弾塑性有限要素法によるプレス成形過程解析の計算プロセスが不要となり、短時間での分析結果が得られる。
さらにまた、本実施の形態では、スプリングバックが生じたプレス成形品３３の表面形状を測定して有限要素法解析が可能な三次元データにデータ化した測定三次元形状１３を用いているので、通常のプレス成形解析、スプリングバック解析では再現しにくいような特殊な形状になるスプリングバックについても正確なスプリングバック要因を分析することができる。
As described above, according to the present embodiment, the stress distribution state equivalent to the actual molding process is obtained, and the influence degree is analyzed based on the acquired stress distribution state, so an accurate springback factor analysis is realized. it can.
Further, even when there is a press-formed product in which spring back is generated but the molding conditions are unknown, an accurate spring-back factor analysis can be performed for this press-formed product.
In this embodiment, since the press forming analysis is performed by the elastic finite element method, a complicated and time-consuming calculation process of the press forming process analysis by the elasto-plastic finite element method is not required, and a short time is required. An analysis result is obtained.
Furthermore, in the present embodiment, since the measurement three-dimensional shape 13 obtained by measuring the surface shape of the press-formed product 33 in which the spring back has occurred and converting it into three-dimensional data that can be analyzed by the finite element method is used. It is possible to analyze the exact springback factor for a springback that has a special shape that is difficult to reproduce by ordinary press forming analysis and springback analysis.
なお、上記の説明では、プレス成形金型モデル１５として、実際のプレス成形において最終工程で用いた金型をモデル化したものを用いる例を示したが、プレス成形品を得るプレス成形が例えばハット断面形状３１の部分ごとに成形工程を分けて行っている場合には、各部分を成形する最終の金型を合成して全体形状としたものをモデル化し、プレス成形金型モデル１５として用いればよい。 In the above description, an example has been shown in which the model used for the final process in actual press molding is used as the press mold model 15, but press molding for obtaining a press molded product is, for example, a hat. If the molding process is performed separately for each portion of the cross-sectional shape 31, the final mold for molding each part is synthesized to form an overall shape and used as the press mold model 15. Good.
また、実際のプレス成形に用いた金型のプレス成形金型モデル１５のデータが一切ない場合は、プレス成形金型モデル１５を作成すればよい。
作成方法の一例として、目標形状である設計形状から逆算してプレス成形金型モデル１５を作成すればよい。すなわち、設計形状を軸方向およびこれに直行する方向に拡張し、上金型を作成する場合は上方向に、下金型を作成する場合は下方向に板厚分だけオフセットして作成する。
Further, when there is no data of the press molding die model 15 of the die used for actual press molding, the press molding die model 15 may be created.
As an example of the creation method, the press mold model 15 may be created by calculating backward from the design shape which is the target shape. That is, the design shape is expanded in the axial direction and in a direction perpendicular to the axial direction, and the upper die is created by offsetting the plate thickness upward, and the lower die is created by offsetting the plate thickness downward.
また、実際のプレス成形に用いた金型のデータが一部しかない場合は、不足している部分についてのみ上記手法を適用して金型モデルを作成し、この作成した金型モデルと実際に用いた金型のデータを合成して全体形状としモデル化したものを、プレス成形金型モデル１５として使用すればよい。 In addition, if there is only a part of the data of the mold used for actual press molding, a mold model is created by applying the above method only for the missing part, and this created mold model is actually What is necessary is just to use what was modeled as a whole shape by synthesizing the data of the used molds as the press molding mold model 15.
なお、プレス成形解析を行う場合、図５（ａ）に示すように、測定三次元形状１３とプレス成形金型モデル１５をあらかじめ近接させてもよい。通常のプレス成形解析では平板をブランクデータとしてプレス成形解析を開始させるので、少なくともハット断面形状３１の高さの分だけプレス成形金型モデル１５を移動させる必要があり、それだけ計算時間が必要となる。
これに対して、本発明は測定三次元形状１３をブランクデータとして用いるため、プレス成形金型モデル１５に近い形状からの解析となり、測定三次元形状１３にプレス成形金型モデル１５を挿入させて近接させることができ、プレス成形金型モデル１５の移動量が少なくなり、計算時間を短縮することができる。
In addition, when performing press molding analysis, as shown to Fig.5 (a), you may make the measurement three-dimensional shape 13 and the press molding die model 15 adjoin in advance. In normal press forming analysis, since press forming analysis is started using a flat plate as blank data, it is necessary to move the press forming die model 15 by at least the height of the hat cross-sectional shape 31, and the calculation time is required. .
On the other hand, since the measurement three-dimensional shape 13 is used as blank data in the present invention, the analysis is performed from a shape close to the press-molding die model 15, and the press-molding die model 15 is inserted into the measurement three-dimensional shape 13. It is possible to make them close to each other, the amount of movement of the press mold model 15 is reduced, and the calculation time can be shortened.
また、上記の上下のプレス成形金型モデル１５を測定三次元形状１３にさらに近接させるために、プレス成形金型モデル１５を、図５（ｂ）に示すように、分割して用いてもよい。図５（ｂ）では例として、プレス成形金型モデル１５の上金型を上金型１６ａ、１６ｂの２つに、下金型を下金型１６ｃ、１６ｄ、１６ｅの３つに分割したプレス成形金型分割モデル１６を示している。
プレス成形金型分割モデル１６を用いると、分割されたプレス成形金型分割モデル１６ａ〜１６ｅそれぞれを測定三次元形状１３に近接させることができるため、分割していない場合に比較してより近接が可能になり、さらに計算時間を短縮することができる。
なお、プレス成形金型モデルを分割できるのは、本発明で扱うプレス成形解析は弾性解析であり、弾性解析は変形の順番には依存しないからである。
Further, in order to bring the above upper and lower press mold models 15 closer to the measurement three-dimensional shape 13, the press mold models 15 may be divided and used as shown in FIG. . In FIG. 5B, as an example, a press in which the upper mold of the press mold model 15 is divided into two upper molds 16a and 16b, and the lower mold is divided into three lower molds 16c, 16d and 16e. A molding die division model 16 is shown.
When the press-molding mold division model 16 is used, each of the divided press-molding mold division models 16a to 16e can be brought close to the measurement three-dimensional shape 13, so that there is more proximity compared to the case where the division is not performed. This makes it possible to further reduce the calculation time.
The press mold model can be divided because the press molding analysis handled in the present invention is an elastic analysis, and the elastic analysis does not depend on the order of deformation.
また、上記実施の形態において影響度合分析工程では、特許文献１に開示された発明の方法を用いたが、スプリングバックへの影響度合いを分析できる手法であればいずれも影響度合分析手段２１として本願のステップＳ３に適用可能である。 In the above-described embodiment, in the influence degree analysis step, the method of the invention disclosed in Patent Document 1 is used. However, any technique that can analyze the degree of influence on springback is used as the influence degree analysis means 21 in this application. It is applicable to step S3.
１ スプリングバック要因分析装置
３ 表示装置
５ 入力装置
７ 主記憶装置
９ 補助記憶装置
１１ 演算処理部
１３ 測定三次元形状
１３ａ 天板部
１３ｂ 縦壁部
１３ｃ フランジ部
１５ プレス成形金型モデル
１５ａ 上金型モデル
１５ｂ 下金型モデル
１６ プレス成形金型分割モデル
１６ａ プレス成形金型分割モデル
１６ｂ プレス成形金型分割モデル
１６ｃ プレス成形金型分割モデル
１６ｄ プレス成形金型分割モデル
１６ｅ プレス成形金型分割モデル
１７ 設計形状
１９ プレス成形解析手段
２１ 影響度合分析手段
３３ プレス成形品
３１ ハット断面形状
３１ａ 天板部
３１ｂ 縦壁部
３１ｃ フランジ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Springback factor analyzer 3 Display device 5 Input device 7 Main memory device 9 Auxiliary memory device 11 Arithmetic processing part 13 Measurement three-dimensional shape 13a Top plate part 13b Vertical wall part 13c Flange part 15 Press mold model 15a Upper mold Model 15b Lower mold model 16 Press molding mold split model 16a Press mold split model 16b Press mold split model 16c Press mold split model 16d Press mold split model 16e Press mold split model 17 Design Shape 19 Press molding analysis means 21 Influence degree analysis means 33 Press molded product 31 Hat cross-sectional shape 31a Top plate part 31b Vertical wall part 31c Flange part
Claims (5)
前記プレス成形品が部分ごとに成形工程を分けている場合において、前記応力分布状態取得工程で用いる金型モデルは、各部分を成形する最終の金型を合成して全体形状とした金型モデルであることを特徴とするスプリングバック要因分析方法。
Using the measured 3D shape data created by measuring the surface shape of the press-formed product with springback as blank data, perform a mechanical analysis of the blank data sandwiched to the bottom dead center state by the mold model The stress distribution state acquisition step for acquiring the stress distribution state by changing the stress state of the specific part of the stress distribution state based on the stress distribution state acquired in the stress distribution state acquisition step It has an impact level analysis process that analyzes the impact level on the back,
In the case where the press-molded product has a molding process divided for each part, the mold model used in the stress distribution state acquisition process is a mold model in which a final mold for molding each part is synthesized into an overall shape. springback factor analysis wherein the at.
前記応力分布状態取得工程における力学的解析は弾性有限要素法解析であり、前記金型モデルは複数の部位に分割されていることを特徴とするスプリングバック要因分析方法。
Using the measured 3D shape data created by measuring the surface shape of the press-formed product with springback as blank data, perform a mechanical analysis of the blank data sandwiched to the bottom dead center state by the mold model The stress distribution state acquisition step for acquiring the stress distribution state by changing the stress state of the specific part of the stress distribution state based on the stress distribution state acquired in the stress distribution state acquisition step It has an impact level analysis process that analyzes the impact level on the back,
A mechanical analysis in the stress distribution state acquisition step is an elastic finite element method analysis, and the mold model is divided into a plurality of parts .
The mechanical analysis in the stress distribution state acquisition step is an elastic finite element method analysis, and the calculation is performed after the measurement three-dimensional shape data and a mold model are brought close to each other in advance. Springback factor analysis method.
前記力学的解析手段は弾性有限要素法解析であり、前記金型モデルは複数の部位に分割されていることを特徴とするスプリングバック要因分析装置。
Storage means for storing measurement three-dimensional shape data created by measuring the surface shape of a press-formed product in which springback has occurred, and reading the measurement three-dimensional shape data from the storage means to blank the measurement three-dimensional shape data Mechanical analysis means for obtaining the stress distribution state by performing a mechanical analysis of the state sandwiched by the mold model to the bottom dead center state as data, and the stress distribution state obtained by the mechanical analysis means as a reference, An influence degree analyzing means for analyzing the degree of influence on the springback of the part by changing the stress state of the specific part of the stress distribution state;
The springback factor analysis apparatus according to claim 1, wherein the mechanical analysis means is an elastic finite element method analysis, and the mold model is divided into a plurality of parts .
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