特許 6741514 プレス成形の最適化方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6741514

(24)【登録日】2020年7月29日

(45)【発行日】2020年8月19日

(54)【発明の名称】プレス成形の最適化方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/00 20060101AFI20200806BHJP

   G06F 30/23 20200101ALI20200806BHJP

   G06F 30/10 20200101ALI20200806BHJP

【ＦＩ】

   B21D22/00

   G06F17/50 612H

   G06F17/50 680C

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-157569(P2016-157569)

(22)【出願日】2016年8月10日

(65)【公開番号】特開2018-24002(P2018-24002A)

(43)【公開日】2018年2月15日

【審査請求日】2019年5月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】514275772

【氏名又は名称】三菱重工航空エンジン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】八木 健次

(72)【発明者】

【氏名】柏木 聖紘

(72)【発明者】

【氏名】瀧本 達也

(72)【発明者】

【氏名】濱▲崎▼ 浩佑

【審査官】 藤田 和英

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１３６８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４６３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４５６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８１２８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ２２／００

Ｇ０６Ｆ ３０／１０

Ｇ０６Ｆ ３０／２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プレス加工により孔を有する素材を折り曲げて穴を有するフランジ部を形成するプレス成形の最適化方法において、
仮素材形状を設定する仮素材形状設定ステップと、
プレス加工の解析モデルを作成する解析モデル作成ステップと、
前記解析モデルを用いて前記仮素材形状に対する押込量と押込回数からなるプレス条件を決定するプレス条件決定ステップと、
前記解析モデルとプレス条件を用いてスプリングバックを考慮したプレス加工解析により素材形状を決定する素材形状決定ステップと、
を有し、
前記プレス条件決定ステップは、前記フランジ部の高さに基づいて設定された最大押込量より小さい所定の第１押込量により前記解析モデルを用いたシミュレーションを行い、予め設定された第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、前記第１押込量を減少して前記解析モデルを用いたシミュレーションを再度行い、前記第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、
前記第１割れクライテリアの割れ判定により割れが発生しないと判定されると、前記最大押込量から前記第１押込量を減算した第２押込量により前記解析モデルを用いたシミュレーションを行い、前記第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、前記第２押込量を減少して前記解析モデルを用いたシミュレーションを再度行い、割れが発生しないと判定されるまで、次の押込量を設定していくことで、１回の押込量と押込回数を決定する、
ことを特徴とするプレス成形の最適化方法。

【請求項2】

前記第２押込量を設定した後、プレス加工によって生じた加工品の残留ひずみを除去するシミュレーションを実施することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形の最適化方法。

【請求項3】

前記第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生しないと判定されると、複数設定した前記押込量の合計値が前記最大押込量に到達したかどうかを判定し、前記押込量の合計値が前記最大押込量に到達していないと判定されると、次の押込量を設定する一方、前記押込量の合計値が前記最大押込量に到達したと判定されると、ここまでに設定した複数の押込量と押込回数を最適なプレス条件として決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレス成形の最適化方法。

【請求項4】

設定されたプレス条件に基づいて前記解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを行い、予め設定された第２割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、前記第２割れクライテリアによる割れ判定で割れが発生しない素材形状を予測により変更して前記解析モデルを用いたシミュレーションを行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプレス成形の最適化方法。

【請求項5】

前記第２割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生しないと判定されると、前記解析モデルを用いたシミュレーション後の素材形状の精度が予め設定された目標値以内にあるかどうかを判定し、前記シミュレーション後の素材形状の精度が予め設定された目標値以内にないと判定されると、前記素材形状の精度が前記目標値以内となる素材形状に変更して前記解析モデルを用いたシミュレーションを行うことを特徴とする請求項４に記載のプレス成形の最適化方法。

【請求項6】

前記シミュレーション後の素材形状の精度が前記目標値以内にあると判定されると、前記シミュレーション後の素材形状を最適な素材形状として決定することを特徴とする請求項５に記載のプレス成形の最適化方法。

【請求項7】

仮成形型形状を設定する仮成形型形状設定ステップと、前記解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した成形型形状を決定する成形型形状決定ステップとを設けることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプレス成形の最適化方法。

【請求項8】

プレス加工により孔を有する素材を折り曲げて穴を有するフランジ部を形成するプレス成形の最適化装置において、
初期押込み量と仮素材形状を入力する入力部と、
前記入力部から入力された前記初期押込み量と前記仮素材形状に基づいて解析モデルを用いたシミュレーションを行うことで押込量と押込回数からなるプレス条件とスプリングバックを考慮した素材形状を求める演算部と、
前記演算部が求めた前記プレス条件でシミュレーションされた素材形状に対して第１割れクライテリアにより割れ判定を行うと共に前記演算部が求めたスプリングバックを考慮した素材形状に対して第２割れクライテリアにより割れ判定を行い、前記第１割れクライテリアにより割れが発生したと判定されると前記プレス条件を変更して再度シミュレーションを行うと共に、前記第２割れクライテリアにより割れが発生したと判定されると前記素材形状を変更して再度シミュレーションを行う一方、前記第１割れクライテリア及び前記第２割れクライテリアにより割れが発生しないと判定されると前記プレス条件と前記素材形状を決定する判定部と、
を備え、
前記演算部は、前記フランジ部の高さに基づいて設定された最大押込量より小さい所定の第１押込量により前記解析モデルを用いたシミュレーションを行い、前記判定部は、予め設定された第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、前記第１押込量を減少して前記解析モデルを用いたシミュレーションを再度行い、前記第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、
前記第１割れクライテリアの割れ判定により割れが発生しないと判定されると、前記最大押込量から前記第１押込量を減算した第２押込量により前記解析モデルを用いたシミュレーションを行い、前記第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、前記第２押込量を減少して前記解析モデルを用いたシミュレーションを再度行い、割れが発生しないと判定されるまで、次の押込量を設定していくことで、１回の押込量と押込回数を決定する、
ことを特徴とするプレス成形の最適化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板材をプレス成形して成形品を製造するとき、最適なプレス条件や素材形状を決定するプレス成形の最適化方法及び装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、板材をプレス加工して所定形状の製品を製作するとき、事前に、有限要素法などを用いてシミュレーションを実施し、プレス加工時に割れなどが発生しない素材形状、押込回数、金型形状などを推定することが一般に行われている。例えば、下記特許文献１に記載された見込み金型形状作成方法及び装置がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６−０２００００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来の見込み金型形状作成方法及び装置では、金型形状作成工程を実施した後、スプリングバック後形状を取得し、プレス成形品と当接する金型部分についての金型見込み量を取得し、金型見込み量に基づいて金型形状を修正するものである。ところが、プレス加工時に素材に割れなどを発生させない要因としては、金型だけではなく、素材の形状に応じた場合が多く、素材形状の最適化が求められている。

【0005】

本発明は上述した課題を解決するものであり、プレス加工により製作された製品の高精度化及び素材の最適形状化における解析時間の短縮化を図るプレス成形の最適化方法及び装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するための本発明のプレス成形の最適化方法は、仮素材形状を設定する仮素材形状設定ステップと、プレス加工の解析モデルを作成する解析モデル作成ステップと、前記解析モデルを用いて前記仮素材形状に対する押込量と押込回数からなるプレス条件を決定するプレス条件決定ステップと、前記解析モデルとプレス条件を用いてスプリングバックを考慮したプレス加工解析により素材形状を決定する素材形状決定ステップと、を有することを特徴とするものである。

【0007】

従って、解析モデルを用いて仮素材形状に対する押込量と押込回数からなるプレス条件を決定すると共に、解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した素材形状を決定することで、プレス加工により製作された製品の精度を向上することができると共に、素材の最適形状化における解析時間を短縮することができる。

【0008】

本発明のプレス成形の最適化方法では、最大押込量より小さい所定の第１押込量により前記解析モデルを用いたシミュレーションを行い、予め設定された第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、前記第１押込量を減少して前記解析モデルを用いたシミュレーションを再度行い、前記第１割れクライテリアにより割れ判定を行うことを特徴としている。

【0009】

従って、第１押込量により解析モデルを用いたシミュレーション結果に基づいて第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、第１押込量を減少して再度シミュレーションして割れ判定を行うことで、１回の押込量を適正量に設定することができる。

【0010】

本発明のプレス成形の最適化方法では、前記第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生しないと判定されると、前記最大押込量から前記第１押込量を減算した第２押込量により前記解析モデルを用いたシミュレーションを行い、前記第１割れクライテリアにより割れ判定を行うことを特徴としている。

【0011】

従って、第１押込量でのシミュレーション結果で割れが発生しないと、第２押込量を設定してシミュレーションを行うことで、複数回の押込量を適正量に設定することができる。

【0012】

本発明のプレス成形の最適化方法では、前記第２押込量を設定した後、前記解析モデルを用いた前記素材の残留ひずみを除去するシミュレーションを実施することを特徴としている。

【0013】

従って、素材の残留ひずみを考慮したシミュレーションを実施することで、高精度な割れ判定を行うことができる。

【0014】

本発明のプレス成形の最適化方法では、前記第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生しないと判定されると、複数設定した前記押込量の合計値が前記最大押込量に到達したかどうかを判定し、前記押込量の合計値が前記最大押込量に到達していないと判定されると、次の押込量を設定する一方、前記押込量の合計値が前記最大押込量に到達したと判定されると、ここまでに設定した複数の押込量と押込回数を最適なプレス条件として決定することを特徴としている。

【0015】

従って、複数の押込量の合計値が最大押込量に到達したとき、ここまでに設定した複数の押込量と押込回数を最適なプレス条件として決定することで、最適なプレス条件を容易に設定することができる。

【0016】

本発明のプレス成形の最適化方法では、設定されたプレス条件に基づいて前記解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを行い、予め設定された第２割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、割れない素材形状に変更して前記解析モデルを用いたシミュレーションを行うことを特徴としている。

【0017】

従って、スプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを行った結果に基づいて割れ判定を行うことで、高精度の素材形状を設定することができる。

【0018】

本発明のプレス成形の最適化方法では、前記第２割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生しないと判定されると、前記シミュレーション後の素材形状の精度が予め設定された目標値以内にあるかどうかを判定し、前記シミュレーション後の素材形状の精度が予め設定された目標値以内にないと判定されると、前記素材形状の精度が前記目標値以内となる素材形状に変更して前記解析モデルを用いたシミュレーションを行うことを特徴としている。

【0019】

従って、シミュレーション後の素材形状の精度が目標値以内にないとき、素材形状を変更して再度シミュレーションを行うことで、素材形状の精度を容易に目標値以内に設定することができる。

【0020】

本発明のプレス成形の最適化方法では、前記シミュレーション後の素材形状の精度が前記目標値以内にあると判定されると、前記シミュレーション後の素材形状を最適な素材形状として決定することを特徴としている。

【0021】

従って、シミュレーション後の素材形状の精度を目標値と比較して最適な素材形状を決定することで、プレス加工により製作された製品の精度を向上することができる。

【0022】

本発明のプレス成形の最適化方法では、仮成形型形状を設定する仮成形型形状設定ステップと、前記解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した成形型形状を決定する成形型形状決定ステップとを設けることを特徴としている。

【0023】

従って、解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した成形型形状を決定することで、プレス加工により製作された製品の精度を向上することができる。

【0024】

また、本発明のプレス成形の最適化装置は、初期押込み量と仮素材形状を入力する入力部と、前記入力部から入力された前記初期押込み量と前記仮素材形状に基づいて解析モデルを用いたシミュレーションを行うことで押込量と押込回数からなるプレス条件とスプリングバックを考慮した素材形状を求める演算部と、前記演算部が求めた前記プレス条件でシミュレーションされた素材形状とスプリングバックを考慮した素材形状に対して割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると前記プレス条件と前記素材形状を変更して再度シミュレーションを行う一方、割れが発生しないと判定されると前記プレス条件と前記素材形状を決定する判定部と、を備えることを特徴とするものである。

【0025】

従って、解析モデルを用いて仮素材形状に対する押込量と押込回数からなるプレス条件を決定すると共に、解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した素材形状を決定するので、プレス加工により製作された製品の精度を向上することができると共に、素材の最適形状化における解析時間を短縮することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明のプレス成形の最適化方法及び装置によれば、解析モデルを用いて仮素材形状に対する押込量と押込回数からなるプレス条件を決定すると共に、解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した素材形状を決定するので、プレス加工により製作された製品の精度を向上することができると共に、素材の最適形状化における解析時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、第１実施形態のプレス成形の最適化装置を表すブロック構成図である。

【図2-1】図２−１は、プレス成形装置を表す概略図である。

【図2-2】図２−２は、プレス成形装置による成形品を表す概略図である。

【図3】図３は、第１実施形態のプレス成形の最適化方法を表すフローチャートである。

【図4】図４は、プレス条件の決定方法を表すフローチャートである。

【図5】図５は、素材形状の決定方法を表すフローチャートである。

【図6】図６は、変形限界線図を表すグラフである。

【図7】図７は、第２実施形態のプレス成形の最適化方法における金型形状の決定処理を表すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に添付図面を参照して、本発明に係るプレス成形の最適化方法及び装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

【0029】

［第１実施形態］
第１実施形態のプレス成形の最適化方法及び装置は、板材をプレス加工して所定形状の製品を製作するとき、事前に、有限要素法などを用いてシミュレーションを実施し、プレス加工時に割れやしわなどが発生しないプレス条件や素材形状を推定するものである。

【0030】

図２−１は、プレス成形装置を表す概略図、図２−２は、プレス成形装置による成形品を表す概略図である。

【0031】

図２−１に示すように、プレス成形装置２０は、所定の位置に固定されたダイ２１と、ダイ２１の上方に配置されて昇降可能なパンチ２２とから構成されている。ダイ２１は、凹部２１ａが形成され、パンチ２２は、凹部２１ａに対向する凸部２２ａが形成されている。素材３１は、中央に孔３２が形成されており、この孔３２は、凹部２１ａや凸部２２ａよりも小さいものとなっている。なお、凹部２１ａ、凸部２２ａ、孔３２の形状は、円形や多角形、または異形であってもよい。また、素材３１は、孔３２がなくてもよい。

【0032】

そして、素材３１をダイ２１上に載置し、凹部２１ａ上に孔３２が配置されるように位置決めし、この状態でパンチ２２を下降する。すると、パンチ２２の凸部２２ａが素材３１を介してダイ２１の凹部２１ａに嵌入することで、素材３１は、図２−２に示すように、孔３２の周囲が折り曲げられることで、フランジ部４２と孔４３を有する成形品（製品）４１が製作される。

【0033】

第１実施形態では、孔３２を有する素材３１をプレス加工して製品４１を製作するとき、事前に、解析によるシミュレーションを実施し、プレス加工時に割れやしわなどが発生しないプレス条件と素材形状を推定する。

【0034】

図１は、第１実施形態のプレス成形の最適化装置を表すブロック構成図である。

【0035】

図１に示すように、第１実施形態のプレス成形の最適化装置１０は、解析装置１１を備えており、この解析装置１１は、入力部１２と、表示部１３と、記憶部１４とが接続されている。また、解析装置１１は、演算部１５と、判定部１６とを備えており、演算部１５は、第１演算部１５Ａと第２演算部１５Ｂを有し、判定部１６は、第１判定部１６Ａと第２判定部１６Ｂを有している。

【0036】

入力部１２は、プレス加工を実施するときの初期押込み量（ダイ２１の凹部２１ａに対するパンチ２２の凸部２２ａの嵌入量）と、孔３２を有する素材３１の仮素材形状を入力するものである。

【0037】

解析装置１１は、入力された初期押込み量や仮素材形状に基づいて、例えば、有限要素法（ＦＥＭ）解析の解析モデルを形成し、この解析モデルを用いて最適なプレス条件と素材形状を推定する。表示部１３は、解析装置１１が推定した最適なプレス条件と素材形状を表示し、記憶部１４は、解析装置１１が逐次演算して求めた各種データや後述する割れクライテリアなどを記憶する。

【0038】

第１演算部１５Ａは、製品４１のフランジ部４２の高さに基づいて設定された最大押込量より小さい所定の第１押込量により解析モデルを用いてシミュレーションを行うものである。第１判定部１６Ａは、第１押込量により解析モデルを用いたシミュレーションした加工品（素材形状）に対して予め設定された割れクライテリア（第１割れクライテリア）により割れ判定を行うものである。ここで、加工品に割れが発生すると判定したとき、第１演算部１５Ａは、第１押込量から所定量を減少して第１押込量を再設定し、前述と同様に、再設定した第１押込み量により解析モデルを用いたシミュレーションを再度行う。

【0039】

また、第１判定部１６Ａが割れクライテリアによる割れ判定の結果、割れが発生しないと判定したとき、第１演算部１５Ａは、最大押込量から第１押込量を減算した第２押込量を設定し、第１押込量と第２押込量により解析モデルを用いたシミュレーションを行う。第１判定部１６Ａは、第１押込量と第２押込量により解析モデルを用いたシミュレーションした加工品に対して割れクライテリアにより割れ判定を行う。

【0040】

第１判定部１６Ａは、割れクライテリアにより割れ判定による複数回の押込量を設定し、複数設定した押込量の合計値が最大押込量に到達したかどうかを判定するものである。即ち、第１判定部１６Ａは、各押込量の合計値が最大押込量に到達するまで、第１演算部１５Ａが押込量の設定を行い、各押込量の合計値が最大押込量に到達すると、ここまでに設定した複数の押込量と押込回数を最適なプレス条件として決定する。

【0041】

一方、第２演算部１５Ｂは、仮素材形状の素材３１に対して、第１判定部１６Ａにより決定されたプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックのシミュレーションを行うものである。第２判定部１６Ｂは、仮素材形状の素材に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックをシミュレーションした加工品に対して、予め設定された割れクライテリア（第２割れクライテリア）により割れ判定を行うものである。ここで、加工品に割れが発生すると判定したとき第２演算部１５Ｂは、割れない素材形状に変更し、前述と同様に、変更された素材形状の素材に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを再度行う。

【0042】

第２判定部１６Ｂは、シミュレーション後の素材形状における加工品の精度が予め設定された目標値以内にあるかどうかを判定するものである。ここで、シミュレーション後の素材形状における加工品の精度が予め設定された目標値以内にないと判定されると、第２演算部１５Ｂは、シミュレーション後の素材形状における加工品の精度が目標値以内となる素材形状に変更し、前述と同様に、変更された素材形状の素材に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを再度行う。

【0043】

第２判定部１６Ｂは、シミュレーション後の素材形状における加工品の精度が目標値以内にあると判定すると、このときの素材形状を最適な素材形状として決定する。

【0044】

ここで、上述したプレス成形の最適化装置１０による第１実施形態のプレス成形の最適化方法について説明する。図３は、第１実施形態のプレス成形の最適化方法を表すフローチャート、図４は、プレス条件の決定方法を表すフローチャート、図５は、素材形状の決定方法を表すフローチャート、図６は、変形限界線図を表すグラフである。

【0045】

図３に示すように、ステップＳ１１にて、オペレータは、入力部１２を用いて孔３２を有する素材３１の仮素材形状を入力することで、素材形状を仮設定する。ステップＳ１２にて、演算部１５は、素材３１をプレス成形するときにプレス条件と素材形状を最適化するための解析モデルを作成する。そして、ステップＳ１３にて、第１演算部１５Ａ及び第１判定部１６Ａは、解析モデルを用いて仮素材形状に対する押込量と押込回数からなるプレス条件を決定する。また、ステップＳ１４にて、第２演算部１５Ｂ及び第２判定部１６Ｂは、解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した素材形状を決定する。そして、ステップＳ１５にて、表示部１３は、決定したプレス条件と素材形状を表示する。

【0046】

プレス条件の決定処理において、図４に示すように、ステップＳ２１にて、最大押込量Ｌ＝Ｌｉと仮定する。ここで、ｉは、プレス回数(押込回数)である。ステップＳ２２にて、第１押込量（初期押込み量）Ｌ_１を設定し、この第１押込量Ｌ_１により解析モデルを用いたシミュレーションを行う。なお、第１押込量Ｌ_１は、０より大きく、最大押込量Ｌをより小さいものであり、経験値や事前のシミュレーション、実験などにより求めてもよい。

【0047】

ステップＳ２３にて、第１押込量Ｌ_１により解析モデルを用いてシミュレーションした加工品に対して割れクライテリアを用いた割れ判定を行う。この割れクライテリアは、例えば、図６に示すような変形限界線図（ＦＬＤ）を用いて実施する。最小主ひずみの増減に対して、絞り領域と張出領域で最大主ひずみが増加する引張圧縮限界境界が設定されると共に、成形限界（破断限界）境界が設定されており、引張圧縮限界境界と成形限界境界との間に割れがない適正領域Ａが設定されている。ステップＳ２３では、第１押込量Ｌ_１により解析モデルを用いてシミュレーションした加工品のひずみが割れクライテリアにおける適正領域Ａ内にあるかないかを判定する。なお、この割れクライテリアは、１つではなく、複数設定してもよく、割れ判定を行う処理ごとに変更してもよい。

【0048】

即ち、ステップＳ２３では、第１押込量Ｌ_１により解析モデルを用いてシミュレーションした加工品のひずみが割れクライテリアにおける適正領域Ａ内になく、割れがあると判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ２４にて、第１押込量Ｌ_１から所定量を減少して第１押込量Ｌ_１を再設定する。そして、ステップＳ２２にて、再設定した第１押込み量Ｌ_１により解析モデルを用いたシミュレーションを再度行う。そして、ステップＳ２３にて、再設定された第１押込量Ｌ_１により解析モデルを用いたシミュレーションした加工品に対して割れクライテリアにより割れ判定を再び行う。ここで、再び、加工品に割れがあると判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ２４に戻り、第１押込量Ｌ_１を再設定し、前述と同様の処理を実施する。

【0049】

ステップＳ２３にて、第１押込量Ｌ_１により解析モデルを用いてシミュレーションした加工品のひずみが割れクライテリアにおける適正領域Ａ内にあり、割れがないと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２５にて、最大押込量Ｌｉの合計値ΣＬｉが最大押込量Ｌに到達したかどうかを判定する。ここで、最大押込量Ｌｉの合計値ΣＬｉが最大押込量Ｌに到達していないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ２６にて、第１押込量Ｌｉ_＋１を最大押込量Ｌｉの合計値ΣＬｉとし、最大押込量Ｌから第１押込量Ｌ_１を減算した第２押込量Ｌ_２を設定する。

【0050】

ステップＳ２７では、必要に応じてプレス加工によって生じた加工品におけるひずみ（圧縮応力、引張応力）を除去するシミュレーションを実施する。この場合、例えば、応力除去を目的とした熱処理のシミュレーションを実施する。

【0051】

そして、ステップＳ２２に戻り、設定した第２押込量Ｌ_２により解析モデルを用いたシミュレーションを行う。その後、前述と同様に、ステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６，Ｓ２７の処理を繰り返し行う。

【0052】

ステップＳ２５にて、複数設定した最大押込量Ｌｉの合計値が最大押込量Ｌに到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２８にて、ここまでに設定した複数の押込量とプレス回数を最適なプレス条件として決定する。

【0053】

一方、素材形状の決定処理において、プレス条件の決定処理で最適なプレス条件が決定されると、図５に示すように、ステップＳ３１にて、このプレス条件で、仮素材形状の素材３１に対して、解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを行う。即ち、素材をプレス加工すると、加工後にスプリングバックが発生し、加工品が素材形状に戻るような変形をする。ここで、このスプリングバックによる戻り量を考慮したシミュレーションを行う。ステップＳ３２にて、仮素材形状の素材に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工をシミュレーションした加工品に対して、割れクライテリアにより割れ判定を行う。この割れクライテリアは、プレス条件の決定処理で使用した図６に示すものを使用すればよい。

【0054】

即ち、ステップＳ３２では、仮素材形状の素材に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工をのシミュレーションした加工品のひずみが割れクライテリアにおける適正領域Ａ内になく、割れがあると判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ３３にて、割れない素材形状を予測し、ステップＳ３４にて、予測した素材形状により解析モデルを修正（メッシュモーフィーングなど）する。具体的には、素材３１における孔３２の形状や形成位置などを修正する。そして、ステップＳ３１にて、修正した素材形状に対して解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを再度行う。そして、ステップＳ３２にて、修正された素材形状の素材に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工をシミュレーションした加工品に対して、割れクライテリアにより割れ判定を行う。ここで、再び、加工品に割れがあると判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ３３に戻り、割れない素材形状を再予測し、前述と同様の処理を実施する。

【0055】

ステップＳ３２にて、スプリングバックをシミュレーションした加工品のひずみが割れクライテリアにおける適正領域Ａ内にあり、割れがないと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ３５にて、シミュレーション後の素材形状における加工品の精度が予め設定された目標値以内にあるかどうかを判定する。この目標値とは、製品４１となる加工品の寸法公差でよく、また、寸法公差より厳しい値であってもよい。

【0056】

ここで、シミュレーション後の素材形状における加工品の精度が目標値以内にないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ３６にて、加工品の精度が目標値以内となる素材形状を予測し、ステップＳ３４にて、予測した素材形状により解析モデルを修正する。そして、ステップＳ３１にて、修正した素材形状に対して解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを再度行う。そして、ステップＳ３２にて、修正された素材形状の素材に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工をシミュレーションした加工品に対して、割れクライテリアにより割れ判定を行う。ここで、再び、加工品に割れがあると判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ３３に戻り、割れない素材形状を再予測し、前述と同様の処理を実施する。

【0057】

ステップＳ３５にて、シミュレーション後の素材形状における加工品の精度が目標値以内にあると判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ３７にて、ここまでに設定した素材形状を最適な素材形状として決定する。

【0058】

このように第１実施形態のプレス成形の最適化方法にあっては、仮素材形状を設定する仮素材形状設定ステップと、プレス加工の解析モデルを作成する解析モデル作成ステップと、解析モデルを用いて仮素材形状に対する押込量と押込回数からなるプレス条件を決定するプレス条件決定ステップと、解析モデルとプレス条件を用いてスプリングバックを考慮したプレス加工解析により素材形状を決定する素材形状決定ステップとを有している。

【0059】

従って、解析モデルを用いて仮素材形状に対する押込量と押込回数からなるプレス条件を決定すると共に、解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した素材形状を決定することで、プレス加工により製作された製品の精度を向上することができると共に、素材の最適形状化における解析時間を短縮することができる。

【0060】

第１実施形態のプレス成形の最適化方法では、最大押込量より小さい所定の第１押込量により解析モデルを用いたシミュレーションを行い、予め設定された第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、第１押込量を減少して解析モデルを用いたシミュレーションを再度行い、第１割れクライテリアにより割れ判定を行う。従って、１回の押込量を適正量に設定することができる。

【0061】

第１実施形態のプレス成形の最適化方法では、第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生しないと判定されると、最大押込量から第１押込量を減算した第２押込量により解析モデルを用いたシミュレーションを行い、第１割れクライテリアにより割れ判定を行う。従って、複数回の押込量を適正量に設定することができる。

【0062】

第１実施形態のプレス成形の最適化方法では、第２押込量を設定した後、解析モデルを用いた素材の残留ひずみを除去するシミュレーションを実施する。従って、高精度な割れ判定を行うことができる。

【0063】

第１実施形態のプレス成形の最適化方法では、第１割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生しないと判定されると、複数設定した押込量の合計値が最大押込量に到達したかどうかを判定し、押込量の合計値が最大押込量に到達していないと判定されると、次の押込量を設定する一方、押込量の合計値が最大押込量に到達したと判定されると、ここまでに設定した複数の押込量と押込回数を最適なプレス条件として決定する。従って、最適なプレス条件を容易に設定することができる。

【0064】

第１実施形態のプレス成形の最適化方法では、設定されたプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを行い、予め設定された第２割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されると、割れない素材形状に変更して解析モデルを用いたシミュレーションを行う。従って、高精度の素材形状を設定することができる。

【0065】

第１実施形態のプレス成形の最適化方法では、第２割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生しないと判定されると、シミュレーション後の素材形状の精度が予め設定された目標値以内にあるかどうかを判定し、シミュレーション後の素材形状の精度が予め設定された目標値以内にないと判定されると、素材形状の精度が目標値以内となる素材形状に変更して解析モデルを用いたシミュレーションを行う。従って、素材形状の精度を容易に目標値以内に設定することができる。

【0066】

第１実施形態のプレス成形の最適化方法では、シミュレーション後の素材形状の精度が目標値以内にあると判定されると、シミュレーション後の素材形状を最適な素材形状として決定する。従って、プレス加工により製作された製品の精度を向上することができる。

【0067】

また、第１実施形態のプレス成形の最適化装置にあっては、初期押込み量と仮素材形状を入力する入力部１２と、入力部１２から入力された初期押込み量と仮素材形状に基づいて解析モデルを用いたシミュレーションを行うことで押込量と押込回数からなるプレス条件とスプリングバックを考慮した素材形状を求める演算部１５と、演算部１５が求めたプレス条件でシミュレーションされた素材形状とスプリングバックを考慮した素材形状に対して割れクライテリアにより割れ判定を行い、割れが発生したと判定されるとプレス条件と素材形状を変更して再度シミュレーションを行う一方、割れが発生しないと判定されるとプレス条件と素材形状を決定する判定部１６とを備えている。

【0068】

従って、解析モデルを用いて仮素材形状に対する押込量と押込回数からなるプレス条件を決定すると共に、解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した素材形状を決定するので、プレス加工により製作された製品の精度を向上することができると共に、素材の最適形状化における解析時間を短縮することができる。

【0069】

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態のプレス成形の最適化方法における金型形状の決定処理を表すフローチャートである。なお、本実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0070】

第２実施形態は、第１実施形態のプレス成形の最適化方法でプレス条件と素材形状を決定した後、金型形状の決定処理を行うものである。

【0071】

即ち、図７に示すように、金型形状の決定処理において、ステップＳ４１にて、所定のプレス条件及び素材形状で、仮金型形状（ダイ２１、パンチ２２）に対して、解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを行う。ステップＳ４２にて、仮金型形状に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工をシミュレーションした加工品に対して、割れクライテリアにより割れ判定を行う。

【0072】

即ち、ステップＳ４２では、仮金型形状に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工をシミュレーションした加工品のひずみが割れクライテリアにおける適正領域Ａ内になく、割れがあると判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ４３にて、割れない金型形状を予測し、ステップＳ４４にて、予測した金型形状により解析モデルを修正（メッシュモーフィングなど）する。そして、ステップＳ４１にて、修正した金型形状に対して解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを再度行う。そして、ステップＳ４２にて、修正された金型形状の素材に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工をシミュレーションした加工品に対して、割れクライテリアにより割れ判定を行う。ここで、再び、加工品に割れがあると判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ４３に戻り、割れない金型形状を再予測し、前述と同様の処理を実施する。

【0073】

ステップＳ４２にて、スプリングバックを考慮したプレス加工をシミュレーションした加工品のひずみが割れクライテリアにおける適正領域Ａ内にあり、割れがないと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ４５にて、シミュレーション後の素材形状における加工品の精度が予め設定された目標値以内にあるかどうかを判定する。

【0074】

ここで、シミュレーション後の素材形状における加工品の精度が目標値以内にないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ４６にて、加工品の精度が目標値以内となる金型形状を予測し、ステップＳ４４にて、予測した金型形状により解析モデルを修正する。そして、ステップＳ４１にて、修正した金型形状に対して解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工のシミュレーションを再度行う。そして、ステップＳ４２にて、修正された金型形状に対してプレス条件に基づいて解析モデルを用いたスプリングバックを考慮したプレス加工をシミュレーションした加工品に対して、割れクライテリアにより割れ判定を行う。ここで、再び、加工品に割れがあると判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ４３に戻り、割れない金型形状を再予測し、前述と同様の処理を実施する。

【0075】

ステップＳ４５にて、シミュレーション後の金型形状における加工品の精度が目標値以内にあると判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ４７にて、ここまでに設定した金型形状を最適な金型形状として決定する。

【0076】

このように第２実施形態のプレス成形の最適化方法にあっては、仮成形型形状を設定する仮成形型形状設定ステップと、解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した成形型形状を決定する成形型形状決定ステップとを設けている。

【0077】

従って、解析モデルを用いてスプリングバックを考慮した成形型形状を決定することで、プレス加工により製作された製品の精度を向上することができる。

【0078】

なお、上述した実施形態では、最適なプレス条件を決定してから最適な素材形状を決定するように処理したが、最適な素材形状を決定してから最適なプレス条件を決定するように処理してもよい。また、最適なプレス条件を決定してから最適な素材形状を決定した後、再び、最適なプレス条件の決定処理や最適な素材形状の決定処理を行ってもよい。

【0079】

また、上述した実施形態にて、ステップＳ２３にて、第１押込量Ｌ_１により解析モデルを用いてシミュレーションした加工品のひずみが割れクライテリアにおける適正領域Ａ内にあり、割れがないと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２５に移行したが、例えば、第１押込量Ｌ_１を増加する処理を行ってもよい。

【0080】

また、上述した実施形態では、プレス条件の決定処理にて、押込み回数ごとに金型を変更せずに対応したが、金型を変更して対応するようにしてもよい。

【0081】

また、上述した実施形態では、割れクライテリアとして、変形限界線図（ＦＬＤ）を用いて割れ判定を実施するものとしたが、別の割れクライテリアを適用したり、複数の割れクライテリアを併用したりしてもよい。また、プレス条件の決定処理と素材形状の決定処理を別の割れクライテリアとして適用してもよい。

【符号の説明】

【0082】

１０ プレス成形の最適化装置
１１ 解析装置
１２ 入力部
１３ 表示部
１４ 記憶部
１５ 演算部
１５Ａ 第１演算部
１５Ｂ 第２演算部
１６ 判定部
１６Ａ 第１判定部
１６Ｂ 第２判定部

【図1】

【図2-1】

【図2-2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】