特開 2024-62444 金型形状データの作成方法、金型の製造方法、プレス成形品の製造方法、プログラム、及び金型形状データ作成システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024062444

(43)【公開日】2024-05-10

(54)【発明の名称】金型形状データの作成方法、金型の製造方法、プレス成形品の製造方法、プログラム、及び金型形状データ作成システム

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/00 20060101AFI20240501BHJP

   G06F 30/10 20200101ALI20240501BHJP

   B21D 37/20 20060101ALI20240501BHJP

   G06F 113/22 20200101ALN20240501BHJP

【ＦＩ】

B21D22/00

G06F30/10 100

B21D37/20 Z

G06F113:22

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170268

(22)【出願日】2022-10-25

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100132506

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 哲文

(72)【発明者】

【氏名】岩永 修一

(72)【発明者】

【氏名】西村 隆一

【テーマコード（参考）】

4E050

4E137

5B146

【Ｆターム（参考）】

4E050JB10

4E050JD03

4E137AA10

4E137BA01

4E137BB01

4E137BC01

4E137CA09

4E137CB01

4E137EA01

4E137GA03

4E137GA08

4E137GB03

4E137HA08

5B146AA06

5B146BA04

5B146DC05

5B146EA02

5B146EA07

5B146EA09

5B146EA11

5B146EC08

(57)【要約】

【課題】プレス成形品に対応する金型の形状を実用的な範囲に保ちつつ、プレス成形品を目標形状に近づける。
【解決手段】金型形状データの作成方法は、金型形状データを取得するステップと、稜線とその両側の板部を含む試作品の形状を示す試作品データを取得するステップと、目標形状データを取得するステップと、試作品の稜線の両側の板部のうち第１板部と目標形状における第１板部に対応する板部との形状差を第１形状差として決定するステップと、試作品の稜線の両側の板部のうち第２板部と、目標形状における第２板部に対応する板部との形状差を第２形状差として決定するステップと、第１形状差に基づいて、金型の第１板部に対応する面を修正するステップと、第２形状差に基づいて、金型の前記第２板部に対応する面を修正するステップと、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータにより実行される金型形状データの作成方法であって、
金型の形状を示す金型形状データを取得するステップと、
前記金型を用いたプレスにより板材から成形される試作品であって、稜線とその両側の板部を含む試作品の形状を示す試作品データを取得するステップと、
前記金型を用いたプレスで成形されるプレス成形品の目標形状を示す目標形状データを取得するステップと、
前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち一方である第１板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第１板部に対応する板部との形状差を第１形状差として決定するステップと、
前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち他方である第２板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第２板部に対応する板部との形状差を第２形状差として決定するステップと、
前記第１形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第１板部に対応する面を修正するステップと、
前記第２形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第２板部に対応する面を修正するステップと、
を有する、金型形状データの作成方法。

【請求項2】

請求項１に記載の金型形状データの作成方法であって、
前記第１形状差を小さくするように、前記試作品データで示される前記試作品の前記目標形状に対する相対位置を移動させた状態で、前記試作品の前記第２板部と、前記第２板部に対応する前記目標形状の板部との形状差である前記第２形状差を決定する、金型形状データの作成方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の金型形状データの作成方法であって、
前記稜線に交差する少なくとも２つの面それぞれにおける前記試作品と前記目標形状の断面について、前記第１形状差を決定し、
前記少なくとも２面それぞれにおける前記試作品と前記目標形状の断面について、前記第２形状差を決定し、
前記少なくとも２面それぞれにおける前記金型形状の断面において、前記第１板部に対応する前記金型の面を修正し、
前記少なくとも２面それぞれにおける前記金型形状の断面において、前記第２板部に対応する前記金型の面を修正する、金型形状データの作成方法。

【請求項4】

請求項３に記載の金型形状データの作成方法であって、
前記第１形状差は、前記断面において、前記第１板部を前記目標形状に近づける、平行移動及び回転移動の組み合わせを含む第１移動操作を計算することで決定される、金型形状データの作成方法。

【請求項5】

請求項４に記載の金型形状データの作成方法であって、
前記第２形状差は、前記第１移動操作に基づいて、前記断面における前記試作品の前記目標形状に対する相対位置を移動させた状態で、前記試作品の前記第２板部を、前記第２板部に対応する前記目標形状の板部に近づける第２移動操作を計算することで決定される、金型形状データの作成方法。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の金型形状データの作成方法であって、
請求項１に記載の各ステップを、コンピュータにより複数回実行し、
２回目以降の金型形状データを取得するステップでは、前回に修正された金型形状データを取得し、
２回目以降の試作品データを取得するステップでは、前回に修正された金型形状データを示す形状の金型でプレス成形された試作品の形状を示す試作品データを取得する、
金型形状データの作成方法。

【請求項7】

金型の製造方法であって、
請求項１又は２に記載の金型形状データの作成方法によりコンピュータが、金型形状データを作成するステップと、
前記金型形状データが示す形状の金型を作製するステップと、
を有する、金型の製造方法。

【請求項8】

プレス成形品の製造方法であって、
請求項７に記載の金型の製造方法により金型を作製するステップと、
前記金型を用いて板材をプレス成形することでプレス成形品を作製するステップと
を有する、プレス成形品の製造方法。

【請求項9】

金型の形状を示す金型形状データを取得する処理と、
前記金型を用いたプレスにより板材から成形される試作品であって、稜線とその両側の板部を含む試作品の形状を示す試作品データを取得する処理と、
前記金型を用いたプレスで成形されるプレス成形品の目標形状を示す目標形状データを取得する処理と、
前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち一方である第１板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第１板部に対応する板部との形状差を第１形状差として決定する処理と、
前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち他方である第２板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第２板部に対応する板部との形状差を第２形状差として決定する処理と、
前記第１形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第１板部に対応する面を修正する処理と、
前記第２形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第２板部に対応する面を修正する処理と、
をコンピュータに実行させる、プログラム。

【請求項10】

金型の形状を示す金型形状データを取得する金型形状データ取得部と、
前記金型を用いたプレスにより板材から成形される試作品であって、稜線とその両側の板部を含む試作品の形状を示す試作品データを取得する試作品データ取得部と、
前記金型を用いたプレスで成形されるプレス成形品の目標形状を示す目標形状データを取得する目標形状データ取得部と、
前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち一方である第１板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第１板部に対応する板部との形状差を第１形状差として決定する第１形状差決定部と、
前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち他方である第２板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第２板部に対応する板部との形状差を第２形状差として決定する第２形状差決定部と、
前記第１形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第１板部に対応する面を修正し、
前記第２形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第２板部に対応する面を修正する修正部と、
を備える金型形状データ作成システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金型を用いたプレス成形の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、プレス装置は、一対以上の金型の間にプレス対象材を配置して、一対以上の金型を下死点に至るまで互いに近づけることで、プレス対象材を金型の加工面の形に応じた形状にプレス成形する。プレス成形品は、金型から取り出された後、下死点における残留応力に起因して形状が変化することがある。この現象は、スプリングバック（ＳＢ）等と呼ばれ、寸法精度の悪化の原因となる。

【0003】

スプリングバック対策として、特許第６１４９８４３号公報（特許文献１）には、離型後のプレス成形品に対して、圧子を押し込むことで形状を矯正する方法が開示されている。この方法では、コンピュータが、離型前の残留応力のうちスプリングバックの要因となるものが存在する領域を特定し、この領域に対して圧子を押し込んで変形を与えた後のスプリングバック解析を行う。コンピュータは、圧子の押し込み後の形状と目標形状とを比較することにより、圧子の押し込み部位及び押し込み量を決定する。

【0004】

特許第５９４１３２０号公報（特許文献２）には、成形品のスプリングバックを見込んでプレス成形金型の金型形状を決定する金型形状シミュレーションシステムが開示されている。このシステムは、有限要素法を用いて、プレス成形金型の下死点における成形品の残留応力を算出し、下死点の成形品の形状と残留応力からスプリングバック後の形状を算出して表示する。表示後に、システムは、ねじれ有無の評価を取得し、ねじれ有りの場合、残留応力を、モーメント成分と、面内応力成分と、面外応力成分とに分解し、それぞれに係数を掛けて合成することにより、補正残留応力を算出する。下死点における成形品の形状と補正残留応力とから算出されるスプリングバック後の成形品の形状が、ねじれ矯正金型見込み形状とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６１４９８４３号公報

【特許文献2】特許第５９４１３２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

例えば、ハット部材のようにハット形状の断面を有するプレス成形品は、板材を金型でプレスすることで、曲げられて成形される。このようなプレス成形品は、金型の形状に応じた、曲げによる稜線を有する。例えば、ハット部材は、天板と縦壁の間の稜線、及び、縦壁とフランジの間の稜線を有する。発明者らは、このような稜線とその両側の板部を含む形状に板材をプレス成形するための金型の形状を、スプリングバックを考慮した計算により決定することを検討した。具体的には、残留応力によるスプリングバック後のプレス成形品の推定形状と、目標形状との差分ベクトルを算出し、差分ベクトルの反対方向に金型の面を変位させて、スプリングバックを考慮した金型形状を決定することを検討した。

【0007】

検討において、プレス成形品の稜線の両側の板部の双方で、目標形状とずれが生じた場合に、金型の面を上記差分ベクトルの反対方向へ変位させると、金型の形状が実用的な範囲から外れる場合があることがわかった。例えば、プレス成形品の稜線に対応する金型の稜線（肩部）の形状が、実用的な範囲から外れる場合がある。また、プレス成形品の板部に反りが生じた場合には、板部に対応する金型の面の形状が崩れることがある。

【0008】

そこで、本開示は、プレス成形品に対応する金型の形状を実用的な範囲に保ちつつ、プレス成形品を目標形状に近づけることができる金型形状データの作成方法、並びに、金型及びプレス成形品の製造方法を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の実施形態におけるコンピュータにより実行される金型形状データの作成方法は、金型の形状を示す金型形状データを取得するステップと、前記金型を用いたプレスにより板材から成形される試作品であって、稜線とその両側の板部を含む試作品の形状を示す試作品データを取得するステップと、前記金型を用いたプレスで成形されるプレス成形品の目標形状を示す目標形状データを取得するステップと、前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち一方である第１板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第１板部に対応する板部との形状差を第１形状差として決定するステップと、前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち他方である第２板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第２板部に対応する板部との形状差を第２形状差として決定するステップと、前記第１形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第１板部に対応する面を修正するステップと、前記第２形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第２板部に対応する面を修正するステップと、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態における金型形状データ作成システムの構成を示す図である。

【図2】図２は、図１に示すシステムの動作例を示すフローチャートである。

【図3】図３は、図２に示すＳ４～Ｓ５における詳細な処理例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、目標形状における稜線及び板部の設定例を示す図である。

【図5】図５は、図４（ａ）に示す目標形状をｚ軸方向から見た上面図である。

【図6】図６は、１つの断面における目標形状Ｍ及び試作品Ｓの例を示す図である。

【図7】図７は、試作品の移動の例を示す図である。

【図8】図８は、ユーザから受け付ける移動の例を示す図である。

【図9】図９は、第２形状差及び第３形状差の決定例を示す図である。

【図10】図１０は、第４形状差、及び第５形状差の決定の例を示す。

【図11】図１１は、金型形状データが示す金型形状の例を示す図である。

【図12】図１２は、修正部による修正前と修正後の金型形状の面の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（方法１）
本開示の実施形態におけるコンピュータにより実行される金型形状データの作成方法は、金型の形状を示す金型形状データを取得するステップと、前記金型を用いたプレスにより板材から成形される試作品であって、稜線とその両側の板部を含む試作品の形状を示す試作品データを取得するステップと、前記金型を用いたプレスで成形されるプレス成形品の目標形状を示す目標形状データを取得するステップと、前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち一方である第１板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第１板部に対応する板部との形状差を第１形状差として決定するステップと、前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち他方である第２板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第２板部に対応する板部との形状差を第２形状差として決定するステップと、前記第１形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第１板部に対応する面を修正するステップと、前記第２形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第２板部に対応する面を修正するステップと、を有する。

【0012】

上記方法１によれば、試作品の稜線の両側の２つの板部のそれぞれについて目標形状に対する形状差を決定し、２つの板部それぞれに対応する金型の面を、それぞれの形状差に基づいて修正することができる。これにより、試作品に対応する金型の形状を実用的な範囲に保ちつつ、プレス成形品を目標形状に近づけることができる金型形状データを作成することができる。

【0013】

金型形状データ、試作品データ、及び、目標形状データは、３次元形状を表す３次元座標のデータであってもよい。試作品データは、例えば、試作品の第１板部及び第２板部の形状を表す３次元データである。試作品データは、厚みを持つ板の３次元データでもよいし、厚みを持たない面の３次元データでもよい。目標形状データは、例えば、目標形状の第１板部及び第２板部に対応する板部の形状を表す３次元データである。目標形状データは、厚みを持つ板の３次元データでもよいし、厚みを持たない面の３次元データでもよい。

【0014】

第１形状差は、例えば、同じ座標系において試作品データで表される第１板部の座標と、目標形状データで表される第１板部に対応する目標形状の板部の座標との位置関係に基づき決定されてもよい。第１形状差は、例えば、座標系において、第１板部と目標形状の対応する板部との位置関係を示す値であってもよい。

【0015】

第１形状差は、例えば、第１板部の面と目標形状の対応する板部の面との距離を表すデータであってもよい。一例として、第１形状差は、座標系における１方向（例えば、プレス方向）における座標値の差異で表されてもよい。又は、第１板部の節点と、これに対応する目標形状の節点との位置関係を示すベクトルで表されてもよい。又は、第１形状差は、第１板部の面と目標形状の対応する面との関係を示す値で表されてもよい。第１板部の面と目標形状の対応する面との関係は、例えば、これらの間の移動及び変形の少なくとも１つで表されてもよい。一例として、第１形状差は、第１板部の面と目標形状の対応する面との位置関係（平行移動）を示すベクトルと、第一板部の面の目標形状の対応する面に対するねじれ量及び回転量の少なくとも１つとの組合せでもよい。

【0016】

第２形状差も、同じ座標系において試作品データで表される第２板部の座標と、目標形状データで表される第２板部に対応する目標形状の板部の座標との位置関係に基づき決定されてもよい。第２形状差は、例えば、座標系において、第２板部と目標形状の対応する板部との位置関係を示す値であってもよい。

【0017】

第２形状差も、第１形状差と同様に、２つの面間の距離、１方向における座標値の差異、又は節点間のベクトル、等で表されてもよい。又は、第２形状差は、第２板部の面と目標形状の対応する面との関係を示す値で表されてもよい。第２板部の面と目標形状の対応する面との関係は、例えば、これらの間の移動及び変形の少なくとも１つで表されてもよい。例えば、第２形状差は、第２板部の面と目標形状の対応する面との位置関係（平行移動）を示すベクトルと、第２板部の面の目標形状の対応する面に対するねじれ量、及び回転量の少なくとも１つとの組合せでもよい。

【0018】

目標形状データで示される目標形状は、試作品データと同様に、稜線とその両側の板部を含む形状を表す。目標形状における第１板部に対応する板部は、目標形状における稜線の両側の板部のうち一方の板部である。目標形状における第２板部に対応する板部は、目標形状における稜線の両側の板部のうち他方の板部である。

【0019】

第１形状差に基づいて、金型形状データにおける金型の第１板部に対応する面を修正する処理は、例えば、第１形状差を示す値に第１係数を掛けた値を修正量として、金型形状データにおける金型の第１板部に対応する面を修正する処理であってもよい。例えば、第１形状差が複数の物理量で示される場合、第１係数は、物理量毎に設定されてもよい。一例として、第１形状差を表すベクトル、ねじれ量、及び回転量のそれぞれに個別の係数を掛けた値を修正量としてもよい。第２形状差に基づいて、金型形状データにおける金型の第２板部に対応する面を修正する処理は、例えば、第２形状差を示す値に第２係数を掛けた値を修正量として、金型形状データにおける金型の第１板部に対応する面を修正する処理であってもよい。例えば、第２形状差が複数の物理量で示される場合、第２係数は、物理量毎に設定されてもよい。一例として、第２形状差を表すベクトル、ねじれ量、及び回転量のそれぞれに個別の係数を掛けた値を修正量としてもよい。第１係数及び第２係数は、それぞれ、独立して設定される値であってもよい。これにより、稜線の両側の板部のそれぞれに対応する金型のそれぞれの面の形状を適切な修正量で修正することができる。

【0020】

金型の第１板部に対応する面は、下死点において第１板部に接する金型の面とすることができる。金型の第２板部に対応する面は、下死点において第２板部に接する金型の面とすることができる。

【0021】

前記金型を用いたプレスにより成形される前記試作品及び前記プレス成形品は、上記のように、第１板部、第２板部、及び、これらの間の稜線を有する。稜線は、第１板部と第２板部との間の湾曲部である。稜線は、金型を用いたプレスによって形成される。稜線は、例えば、プレスにおける曲げ（ベント成形）又は、絞り（ドロー成形）により形成されてもよい。また、板部は、一例として、湾曲していない平板状であってもよい。或いは、板部の少なくとも一部は湾曲してもよい。また、板部は、段差又は凹凸を含んでもよい。

【0022】

（方法２）
上記方法１において、前記第１形状差を小さくするように、前記試作品データで示される前記試作品の前記目標形状に対する相対位置を移動させた状態で、前記試作品の前記第２板部と、前記第２板部に対応する前記目標形状の板部との形状差である前記第２形状差を決定してもよい。これにより、第１板部と第２板部のそれぞれについて、より適切に形状差を決定できる。

【0023】

例えば、前記第２形状差を決定する前に、座標系において、試作品データで示される第１板部と、目標形状データで示される目標形状の対応する板部と第１形状差を小さくするように、第１板部又は対応する目標形状の板部の少なくとも一方を移動させるステップを、コンピュータが実行してもよい。

【0024】

（方法３）
上記方法１又は２において、前記稜線に交差する少なくとも２つの面それぞれにおける前記試作品と前記目標形状の断面について、前記第１形状差が決定されてもよい。また、前記少なくとも２面それぞれにおける前記試作品と前記目標形状の断面について、前記第２形状差が決定されてもよい。この場合、前記少なくとも２面それぞれにおける前記金型形状の断面において、前記第１板部に対応する前記金型の面が修正され、前記少なくとも２面それぞれにおける前記金型形状の断面において、前記第２板部に対応する前記金型の面が修正されてもよい。これにより、第１形状差及び第２形状差の決定及び、これらに基づく金型形状データの修正を、効率よく、実行できる。

【0025】

（方法４）
上記方法３において、前記第１形状差は、前記断面において、前記第１板部を前記目標形状に近づける、平行移動及び回転移動の組み合わせを含む第１移動操作を計算することで決定されてもよい。これにより、第１形状差を効率よく決定することができる。

【0026】

（方法５）
上記方法４において、前記第２形状差は、前記第１移動操作に基づいて、前記断面における前記試作品の前記目標形状に対する相対位置を移動させた状態で、前記試作品の前記第２板部を、前記第２板部に対応する前記目標形状の板部に近づける第２移動操作を計算することで決定されてもよい。これにより、第２形状差を効率よく決定することができる。第２移動操作は、例えば、回転移動を含んでもよい。

【0027】

（方法６）
上記方法１～５のいずれかにおいて、上記方法１の各ステップが、コンピュータにより複数回実行されてもよい。この場合、２回目以降の金型形状データを取得するステップでは、前回に修正された金型形状データを取得し、２回目以降の試作品データを取得するステップでは、前回に修正された金型形状データを示す形状の金型でプレス成形された試作品の形状を示す試作品データを取得してもよい。このように、修正された金型形状データを用いた修正処理を繰り返すことで、プレス成形品をより目標形状に近づけることができる金型形状データが得られる。例えば、第１形状差及び第２形状差が所定の条件を満たすまで、上記方法１の各ステップを繰り返し実行することができる。

【0028】

（方法７）
上記方法１～６のいずれかにより作成される金型形状データを用いた金型の製造方法も、本開示の実施形態に含まれる。前記金型の製造方法は、上記方法１～８のいずれかの金型形状データの作成方法によりコンピュータが、金型形状データを作成するステップと、前記金型形状データが示す形状の金型を作製するステップと、を有する。

【0029】

（方法８）
本開示の実施形態におけるプレス成形品の製造方法は、上記方法７の金型の製造方法により金型を作製するステップと、前記金型を用いて板材をプレス成形することでプレス成形品を作製するステップとを有する。

【0030】

上記方法８において、上記試作品データを取得するステップで、前記コンピュータが、前記金型形状データが示す形状の金型を用いたプレス成形により実際に作製された前記試作品の形状を計測することにより得られる前記試作品データを取得してもよい。この場合、上記方法８は、前記第１形状差に基づいて修正された前記金型形状データが示す面の形状になるように、前記金型の前記第１板部に対応する面を加工し、前記第２形状差に基づいて修正された前記金型形状データが示す面の形状になるように、前記金型の前記第２板部に対応する面を加工するステップをさらに有してもよい。これにより、金型で実際に作製された試作品と目標形状との形状差を基に金型形状データを修正できる。このようにして修正された金型形状データが示す形状に金型を加工することで、金型を用いたプレス成形によるプレス成形品を、より目標形状に近づけることができる。すなわち、プレス成形品の寸法精度をより高めることができる。

【0031】

本開示の実施形態におけるプログラムは、金型の形状を示す金型形状データを取得する処理と、前記金型を用いたプレスにより板材から成形される試作品であって、稜線とその両側の板部を含む試作品の形状を示す試作品データを取得する処理と、前記金型を用いたプレスで成形されるプレス成形品の目標形状を示す目標形状データを取得する処理と、前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち一方である第１板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第１板部に対応する板部との形状差を第１形状差として決定する処理と、前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち他方である第２板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第２板部に対応する板部との形状差を第２形状差として決定する処理と、前記第１形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第１板部に対応する面を修正する処理と、前記第２形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第２板部に対応する面を修正する処理と、をコンピュータに実行させる。

【0032】

本開示の実施形態における金型形状データの作成システムは、金型の形状を示す金型形状データを取得する金型形状データ取得部と、前記金型を用いたプレスにより板材から成形される試作品であって、稜線とその両側の板部を含む試作品の形状を示す試作品データを取得する試作品データ取得部と、前記金型を用いたプレスで成形されるプレス成形品の目標形状を示す目標形状データを取得する目標形状データ取得部と、前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち一方である第１板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第１板部に対応する板部との形状差を第１形状差として決定する第１形状差決定部と、前記試作品データが示す前記試作品の前記稜線の両側の板部のうち他方である第２板部と、前記目標形状データが示す前記目標形状における前記第２板部に対応する板部との形状差を第２形状差として決定する第２形状差決定部と、前記第１形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第１板部に対応する面を修正し、前記第２形状差に基づいて、前記金型形状データにおける前記金型の前記第２板部に対応する面を修正する修正部と、を備える。

【0033】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

【0034】

（システム構成例）
図１は、本実施形態における金型形状データ作成システム１０の構成を示す図である。金型形状データ作成システム１０（以下、単に「システム１０」と称する。）は、金型形状データ取得部１、試作品データ取得部２、目標形状データ取得部３、第１形状差決定部４、第２形状差決定部５、及び修正部６を備える。システム１０は、金型の形状を示す金型形状データ、その金型でプレス成形した試作品の形状を示す試作品データ、及び、プレス成形品の目標形状を示す目標形状データを入力し、目標形状に近いプレス成形品が得られるように金型形状データを修正する。

【0035】

金型形状データ取得部１は、金型の形状を示す金型形状データを取得する。取得により金型形状データは、システム１０を構成するコンピュータがアクセス可能な記憶部に記録される。金型形状データは、例えば、ＸＹＺ軸を有する３次元の直交座標系において金型の形状を表す３次元座標データであってもよい。金型形状データは、点群データであってもよいし、面データであってもよいし、ライン（線）データの集合であってもよい。

【0036】

金型形状データ取得部１は、例えば、金型のＣＡＤデータ（設計データ）より、初期の金型形状を示す金型形状データを取得してもよい。初期の金型形状は、寸法精度が懸念される部位を含むプレス成形品と同等の形状としてもよいし、類似するプレス成形品の過去の見込み形状を基に設定された形状としてもよい。また、システム１０が、初期の金型形状データを修正した後の、２回目以降の処理では、システム１０で修正された金型形状データが取得されてもよい。或いは、修正された金型形状データが示す形状に加工された金型を計測することで得られる３次元計測データが、金型形状データとして取得されてもよい。また、金型形状データは、目標形状データを基に作成されてもよい。

【0037】

なお、金型形状データで表される金型は、特定の形状に限られない。本実施形態では、上型と下型で構成される金型を例として挙げている。この変形例として、金型形状データで表される金型は、パッド又はブランクホルダ等を含んでもよい。金型において、目標とするプレス成形品に下死点で接する面すなわち成形面の形状が、主に、システム１０において、修正処理の対象となる。

【0038】

試作品データ取得部２は、金型を用いたプレスにより板材から成形される試作品の形状を示す試作品データを取得する。取得により試作品データは、システム１０を構成するコンピュータがアクセス可能な記憶部に記録される。試作品データで示される試作品は、金型を用いたプレスの稜線とその両側の板部を含む。すなわち、試作品は、少なくとも１本の稜線を有する。

【0039】

試作品データは、例えば、ＸＹＺ軸を有する３次元の直交座標系において試作品の形状を表す３次元座標データであってもよい。試作品データは、点群データであってもよいし、面データであってもよいし、ライン（線）データの集合であってもよい。試作品データ取得部２は、例えば、計測システムによる実測で得られた試作品の３次元形状を示すデータである。或いは、金型形状データが示す金型を用いたプレス成形のシミュレーションにより得られた試作品の形状を示すデータであってもよい。

【0040】

目標形状データ取得部３は、目標形状データを取得する。目標形状データは、金型を用いたプレスで成形されるプレス成形品の目標形状を示すデータである。取得により目標形状データは、システム１０を構成するコンピュータがアクセス可能な記憶部に記録される。目標形状は、金型によるプレスで成形するプレス成形品の目標形状である。そのため、目標形状データで示される目標形状は、少なくとも１本の稜線とその両側の板部を含む形状である。目標形状データの稜線とその両側の板部は、試作品の稜線とその両側の板部とそれぞれ１対１で対応する。

【0041】

目標形状データは、例えば、ＸＹＺ軸を有する３次元の直交座標系においてプレス成形品の目標形状を表す３次元座標データであってもよい。目標形状データは、点群データであってもよいし、面データであってもよいし、ライン（線）データの集合であってもよい。目標形状データ取得部３は、例えば、プレス成形品のＣＡＤデータ（設計データ）、ＣＡＥ解析結果、又は、プレスによる試作結果物を形状測定したデータ等から目標形状データを取得してもよい。

【0042】

第１形状差決定部４は、試作品データが示す試作品の稜線の両側の板部のうち一方である第１板部と、目標形状データが示す目標形状における第１板部に対応する板部との形状差を第１形状差として決定する。第１形状差は、例えば、１つの座標系における試作品データが示す第１板部の座標と、目標形状データが示す対応する板部の座標との比較処理により決定されてもよい。例えば、座標系において、第１板部を目標形状の対応する板部にフィットさせるような、第１板部の移動又は変形の少なくとも１つを示す値が、第１形状差として決定されてもよい。移動は、例えば、平行移動又は回転の少なくとも１つを含んでもよい。変形は、例えば、ねじり変形又はそり変形の少なくとも１つを含んでもよい。

【0043】

第１形状差決定部４は、第１板部と、目標形状の対応する板部とのフィッティング処理を自動で実行してもよい。また、第１形状差決定部４は、座標系における第１板部及び目標形状の対応する板部を画面に表示し、ユーザが、画面において、第１板部を目標形状にフィットさせる移動又は変形の仕方を指定できるようにしてもよい。

【0044】

なお、第１形状差として、第１板部に含まれる複数の部位のそれぞれについて、対応する目標形状の板部の部位にフィットさせる移動又は変形の少なくとも１つが決定されてもよい。この部位は、例えば、第１板部の断面、板面の領域等としてもよい。

【0045】

第２形状差決定部５は、試作品データが示す試作品の稜線の両側の板部のうち他方である第２板部と、目標形状データが示す目標形状における第２板部に対応する板部との形状差を第２形状差として決定する。第２形状差は、例えば、１つの座標系における試作品データが示す第２板部の座標と、目標形状データが示す対応する板部の座標との比較処理により決定されてもよい。例えば、座標系において、第２板部を目標形状の対応する板部にフィットさせるような、第２板部の移動又は変形の少なくとも１つを示す値が第２形状差として決定されてもよい。移動は、例えば、平行移動又は回転移動の少なくとも１つを含んでもよい。変形は、例えば、ねじり変形、そり変形の少なくとも１つを含んでもよい。

【0046】

第２形状差決定部５は、第２板部と、目標形状の対応する板部とのフィッティング処理を自動で実行してもよい。また、第２形状差決定部５は、座標系における第２板部及び目標形状の対応する板部を画面に表示し、ユーザが、画面において、第２板部を目標形状にフィットさせる移動又は変形の仕方を指定できるようにしてもよい。

【0047】

なお、第２形状差として、第２板部に含まれる複数の部位のそれぞれについて、対応する目標形状の板部の部位にフィットさせる移動又は変形の少なくとも１つが決定されてもよい。この部位は、例えば、第２板部の断面、板面の領域等としてもよい。

【0048】

第２形状差決定部５は、座標系において、第１形状差を小さくするように、試作品データで示される試作品の目標形状に対する相対位置を移動させた状態で、試作品の第２板部と、第２板部に対応する目標形状の板部との形状差である第２形状差を決定してもよい。例えば、第１板部を目標形状の対応する板部にフィットするように移動させた状態で、第２板部と目標形状の対応する板部との第２形状差が決定されてもよい。

【0049】

図１の例では、システム１０は、第１形状差決定部４、及び、第２形状差決定部５を含んでいるが、システム１０は、第３形状差決定部、・・・第ｎ形状差決定部を含んでもよい。ここで、ｎは、自然数であり、ｎ＝ｍ＋１である。ｍは、試作品及び目標形状における稜線の数である。

【0050】

修正部６は、第１形状差に基づいて、金型形状データにおける金型の第１板部に対応する面を修正する。また、修正部６は、第２形状差に基づいて、金型形状データにおける金型の第２板部に対応する面を修正する。金型形状データが示す金型の形状は、試作品及び目標形状の稜線に対応する角又は溝と、稜線の両側の板部のそれぞれに対応する２つの面を有する。金型の対応する２つの面は、角又は溝から両側に延びる面である。試作品及び目標形状の稜線と、金型の角又は溝は１対１で対応する。試作品及び目標形状の稜線の両側の板部と、金型の面も1対1で対応する。

【0051】

修正部６は、第１形状差に基づいて、金型の対応する面の修正後の形状を決める。この処理は、例えば、第１板部の各部位の第１形状差に第１係数を掛けた値を、金型の対応する面の各部位の座標に足し合わせる処理としてもよい。修正部６は、第２形状差に基づいて、金型の対応する面の修正後の形状を決める。この処理は、例えば、第２板部の各部位の第２形状差に第２係数を掛けた値を、金型の対応する面の各部位の座標に足し合わせる処理としてもよい。

【0052】

システム１０は、修正部６により修正された金型形状データを出力する。修正された金型形状データは、ＣＡＤシステム又は解析システムへ出力されてもよい。金型形状データが示す修正後の金型形状になるように、金型が加工されてもよい。この場合、加工された金型を用いたプレス成形により、再度、試作品が作製される。或いは、修正後の金型形状の条件でのプレス成形のシミュレーションが解析システムで実行されてもよい。この場合、修正後の金型を用いたプレス成形の解析結果として、試作品データが生成される。

【0053】

また、金型形状データ取得部１は、修正部６で修正された金型形状データを、金型形状データとして取得してもよい。この場合、修正された金型形状でプレス成形された試作品の試作品データが、試作品データ取得部２で取得される。第１形状差決定部４及び第２形状差決定部５は、この試作品データと目標形状データに基づいて、第１形状差及び第２形状差を決定する。修正部６は、第１形状差及び第２形状差を基に、金型形状データを修正する。このように、修正された金型形状データ、及び、修正された金型でプレス成形された試作品の試作品データを用いて、金型形状データの修正処理を繰り返し実行することができる。これにより、目標形状により近いプレス成形品が得られるように、金型形状データが示す金型形状を収束させることができる。なお、繰り返される修正処理のそれぞれにおいて、第１係数及び第２係数が設定されてもよい。第１係数及び第２係数は、例えば、第１形状差及び第２形状差に基づいて決定されてもよい。第１形状差及び第２形状差に応じて第１係数及び第２係数を決定することで、金型形状データの金型形状が収束しやすくなる。

【0054】

システム１０は、プロセッサ及びメモリを備える１又は複数のコンピュータにより構成される。金型形状データ取得部１、試作品データ取得部２、目標形状データ取得部３、第１形状差決定部４、第２形状差決定部５、及び修正部１５の各機能は、プロセッサが、所定のプログラムを実行することで実現できる。このようなプログラム及びそれを記憶した非一時的（non-transitory）な記憶媒体も、本開示の実施形態に含まれる。

【0055】

（動作例）
図２は、図１に示すシステムの動作例を示すフローチャートである。図２に示す例では、目標形状データ取得部３が、目標形状データを取得する（Ｓ１）。目標形状データ取得部３は、例えば、ＣＡＤシステムから目標形状のＣＡＤデータ（設計データ）を読み込み、システム１０のコンピュータがアクセス可能な記憶部に記録する。目標形状データ取得部３は、必要に応じてＣＡＤデータを変換してもよい。

【0056】

金型形状データ取得部１は、金型形状データを取得する（Ｓ２）。金型形状データ取得部１は、初回は、初期の金型形状データとして、ＣＡＤシステムから金型のＣＡＤデータ（設計データ）を読み込む。２回目以降のＳ２では、後述するＳ５において修正部６が修正した金型形状データを読み込む。なお、初回において、金型形状データがない場合は、目標形状データから金型形状を生成することができる。例えば、目標形状を部材の厚みを考慮してオフセットした形状を金型表面の形状として生成することができる。このように、初期の金型形状データは、目標形状と同等にしてもよい。

【0057】

試作品データ取得部２は、試作品データを取得する（Ｓ３）。試作品データは、金型形状データが示す形状の金型でプレス成形された試作品を計測して得られた形状データでもよい。又は、金型形状データが示す形状の金型でプレス成形するシミュレーションにより算出された試作品の形状を示すデータであってもよい。２回目以降のＳ３では、後述するＳ６で得られる、修正金型を用いたプレス成形又は解析で得られる試作品の形状データが読み込まれる。

【0058】

Ｓ４では、第１形状差決定部４が、試作品の稜線の両側の板部のうち第１板部と目標形状との第１形状差を決定し、第２形状差決定部５が、試作品の稜線の両側の板部のうち第２板部と目標形状との第２形状差を決定する。試作品において稜線が２本以上ある場合は、各稜線についてその両側の板部それぞれの目標形状との形状差が決定される。処理の対象となる稜線がｍ本ある場合は、第１～第ｎ板部（ｎ＝ｍ＋１）のそれぞれについて目標形状との形状差が決定される。すなわち、第１～第ｎ形状差が決定される。

【0059】

なお、第ｋ形状差（ｋ＝２、３、・・・、ｎ）を決定する際に、第ｋ－１形状差を小さくするように、第ｋ－１部材を移動させた状態で、第ｋ板材と目標形状の対応する板部との第ｋ形状差を決定してもよい。これにより、第１～第ｎ形状差を、それぞれ適切に決定することができる。

【0060】

Ｓ５において、修正部６は、第１～第ｎ板部について、第１～第ｎ形状差を用いて、金型形状データの示す金型の対応する面を修正する。この場合、修正の対象となる金型の対応する面もｎ面となる。

【0061】

Ｓ６において、システム１０は、Ｓ５で修正された金型形状データを、例えば、ＣＡＥシステムに提供する。ＣＡＥシステムでは、修正された金型を用いたプレス成形のシミュレーションが実行される。解析結果として、修正された金型でプレス成形された成形品（試作品）の形状データが生成される。或いは、Ｓ５で修正された金型形状データは、金型加工システムに提供されてもよい。この場合、Ｓ６では、修正された金型形状データで示される形状の金型を用いたプレス成形で作製された試作品の形状データが取得される。

【0062】

修正された金型形状の金型を用いたプレス成形又はＣＡＥ解析で得られた試作品が、予め設定された設定条件を満たす場合（Ｓ７でＹＥＳ）、処理は終了する。設定条件は、例えば、試作品の形状が目標形状と同等となる条件としてもよい。「同等」の基準は、適宜、設定されてもよいが、例えば、第１～第ｎ形状差のうち、ユーザが指定する位置における節点における目標形状と試作品形状の距離が閾値以下（例えば、距離が０．１ｍｍ以下等）とすることができる。或いは、試作品と目標形状の部分的な曲率の差異が、閾値を下回ることを設計条件としてもよい。

【0063】

図３は、図２に示すＳ４～Ｓ５における詳細な処理例を示すフローチャートである。図３の例では、システム１０は、目標形状データ及び金型形状データにおいて、目標形状及び金型形状における稜線及び板部を決定する（Ｓ１１）。例えば、目標形状において、稜線と板部の領域が決定される。例えば、目標形状のＣＡＤデータにおいて定義されている稜線又は板部の位置、又は、設計上の稜線の湾曲部分の位置（Ｒ止まりの位置）を基に、目標形状における稜線と板部が決定されてもよい。金型形状では、目標形状と同様に、稜線及び板部を決定することができる。

【0064】

図４は、目標形状における稜線及び板部の設定例を示す図である。図４（ａ）に示す例では、目標形状Ｍは、長手方向（延在方向）に垂直な断面がハット形状のハット部材の形状である。ハット部材は、天板Ｔ１と、天板Ｔ１の両端から延びる２つの縦壁Ｔ２、Ｔ３と、縦壁Ｔ２、Ｔ３それぞれの天板Ｔ１とは反対の端から延びるフランジＴ４、Ｔ５を有する。天板Ｔ１と縦壁Ｔ２、Ｔ３の間に稜線Ｒ２、Ｒ３があり、縦壁Ｔ２、Ｔ３とフランジＴ４、Ｔ５の間の稜線Ｒ１、Ｒ４がある。Ｔ１～Ｔ５は、第１～第５板部に対応する板部の一例である。図４（ａ）の例では、目標形状は、厚みを有さない面の形状であるが、目標形状は、厚みを有する構造体の形状であってもよい。

【0065】

なお、目標形状は、断面ハット形状に限られない。図４（ｂ）～図４（ｅ）は、目標形状と、稜線及び板部の設定の変形例を示す。図４（ｂ）～図４（ｅ）において、Ｔ１～Ｔ７は、それぞれ、目標形状Ｍで設定される板部の例である。なお、（ｂ）～（ｄ）では、各板部は、湾曲しない平板である。板部は、湾曲してもよいし、段差又は凹凸を含んでもよい。例えば、図４（ｅ）に示す板部Ｔ１のように、凹部を含む部分を１つの板部に設定することもできる。

【0066】

図４（ａ）の例では、線Ｒ１～Ｒ４のそれぞれの両側の板部が、第１～第５板部Ｔ１～Ｔ５に設定される。稜線Ｒ１～Ｒ４の位置は、例えば、ＣＡＤデータにおいて定義されている稜線の位置に基づき決定されてもよいし、ユーザからの指定に基づいて決定されてもよい。図４（ａ）の例では、稜線Ｒ１～Ｒ４は、線で定義されるが、稜線Ｒ１～Ｒ４は、面又は立体で定義されてもよい。

【0067】

図３のＳ１１では、目標形状と同様に、試作品データにおいて、試作品における稜線及び板部を設定することができる。目標形状が、図４（ａ）に示すようなハット部材である場合、試作品も、同様に、天板、２つの縦壁、及び２つのフランジを有するハット部材となる。ここでは、一例として、試作品の天板を第１板部とし、２つの縦壁を第２、第３板部、２つのフランジを第４、第５板部とする。

【0068】

図３のＳ１１では、目標形状と同様に、金型形状データにおいて、金型における第１～第ｎ板部に対応する面を設定することができる。目標形状が、図４（ａ）に示すようなハット部材である場合、金型は、ハット部材の各板部すなわち、天板、２つの縦壁、及び２つのフランジのそれぞれに対応する面を有する形状となる。

【0069】

Ｓ１２において、システム１０は、目標形状、試作品、及び金型形状を１つの座標系に配置する。すなわち、座標系における目標形状、試作品、及び金型形状の位置を決定する位置合わせが行われる。例えば、目標形状の長手方向の一方の端部が、試作品の長手方向の一方の端部と合致するように、座標系においてこれらの位置を決定することができる。位置合わせは、特に限定されないが、例えば、目標形状、試作品、及び金型形状に設定された基準となる面、軸又は点が合うように、それぞれの位置を決定する方法、又は、試作品の全体又は部分の点群データと目標形状との誤差和が最小になる位置を決定する方法（例えば、ベストフィット）等が挙げられる。

【0070】

Ｓ１３において、システム１０は、座標系において、目標形状、試作品、及び金型形状に共通する複数の断面を設定する。図５は、図４（ａ）に示す目標形状をｚ軸方向から見た上面図である。図５の例では、稜線Ｒ２、Ｒ３に直行し、所定間隔（例えば、１ｍｍ等）で並ぶ複数の面が断面Ｄに設定される。複数の断面のそれぞれにおいて、目標形状、試作品、及び金型形状の断面データが作成される。

【0071】

図３のＳ１４において、システム１０は、Ｓ１３で設定した断面における目標形状、試作品、及び金型形状のデータ（例えば、点群データ）を取得する。Ｓ１５では、Ｓ１３で設定した断面のうち、初回の処理の対象とする断面が選択される。形状差を計算する断面は、自動的に選択されてもよいし、ユーザの入力に基づいて選択されてもよい。

【0072】

図６は、形状差を計算する断面のうち１つの断面における目標形状Ｍ及び試作品Ｓの例を示す図である。図６の例では、試作品Ｓの天板Ｔｓ１が第１板部であり、目標形状の天板Ｔ１が第１板部に対応する板部となる。天板Ｔ１は、稜線Ｒ２、Ｒ３の間の部分である。試作品Ｓの天板Ｔｓ１は、稜線Ｒｓ２、Ｒｓ３の間の部分である。試作品Ｓの稜線Ｒｓ２、Ｒｓ３の位置は、ユーザの指定に基づき決定されてもよい。又は、断面において画像認識される試作品Ｓの形状又は目標形状の稜線Ｒ２、Ｒ３の位置に基づき、自動的に稜線Ｒｓ２、Ｒｓ３及び天板Ｔｓ１の位置が決定されてもよい。試作品Ｓの縦壁Ｔｓ２が第２板部であり、目標形状Ｍの縦壁Ｔ２が第２板部に対応する板部である。縦壁Ｔｓ２は、稜線Ｒｓ３、Ｒｓ４の間の部分である。稜線Ｒｓ３、Ｒｓ４の位置は、ユーザの指定、若しくは、画像認識又は稜線Ｒ３、Ｒ４の位置に基づき、決定されてもよい。

【0073】

図３のＳ１６において、第１形状差決定部４は、断面における試作品Ｓの天板Ｔｓ１と目標形状の天板Ｔ１との形状差を決定する。第１形状差決定部４は、断面において、試作品Ｓの天板Ｔｓ１が、目標形状の天板Ｔ１とフィットするように、試作品Ｓを移動させる。図７は、試作品の移動の例を示す図である。図７に示す例では、まず、試作品Ｓの天板Ｔｓ１の１つの代表点（例えば、天板Ｔｓ１の一方端である稜線Ｒｓ２）が、ｚ方向において最も目標形状に近づくように、ｚ方向に試作品Ｓを平行移動する（図７の（ａ）から（ｂ）、ｚ方向の移動量：ΔＺｗｅｂ１）。その後、代表点を中心に試作品Ｓを回転移動させる。天板Ｔｓ１の他方端（稜線Ｒｓ３）が、目標形状の天板Ｔ１に最も近づく位置に、試作品Ｓを回転する（図７の（ｂ）から（ｃ）、回転角度：Δθｗｅｂ１）。これらの移動は、第１形状差決定部４が、代表点の座標に基づき自動的に決定することができる。

【0074】

Ｓ１６において、第１形状差決定部４は、さらに、試作品Ｓの目標形状Ｍに対する移動又は変形の少なくとも１つをユーザから受け付けてもよい。図８は、ユーザから受け付ける移動の例を示す図である。図８の例では、断面における試作品Ｓと目標形状が重ねて表示される。ユーザは、画面において、試作品Ｓを選択し、移動指示を入力することができる。例えば、ユーザは、試作品の平行移動の移動方向及び移動距離（ΔＸｗｅｂ２、ΔＺｗｅｂ２）、及び、回転軸及び回転角度（回転軸Ｌ５、角度θｗｅｂ２）を指定することができる。これにより、例えば、図８の（ａ）から（ｂ）のように試作品Ｓが移動する。

【0075】

このように、自動移動に加えて、ユーザの手動による移動を受け付けた場合、自動移動と手動による移動を合成した移動が、第１形状差として決定される。なお、自動移動又は手動による移動のいずれか一方のみで、第１形状差が決定されてもよい。

【0076】

図３のＳ１７において、未処理の板部がある場合、システム１０は、次の板部（第２板部）を対象として選択し、Ｓ１６の処理により、選択した板部（第２板部）について、目標形状の対応する板部との形状差（第２形状差）を決定する。図９は、第２形状差及び第３形状差の決定例を示す図である。図９に示す例では、第１形状差を決定するための試作品Ｓを移動した後の状態で、第２板部すなわち縦壁Ｔｓ２と目標形状Ｍの縦壁Ｔ２との形状差が決定される。具体例として、縦壁Ｔｓ２の天板Ｔｓ１側の端（稜線Ｒｓ３）を中心として縦壁Ｔｓ２を回転させる。回転角度Δθｗａｌｌ－Ｒは、例えば、縦壁Ｔｓ２のフランジ側の端（稜線Ｒｓ４）が、目標形状に最も近くなる角度とする。この回転角度Δθｗａｌｌ－Ｒが、第２形状差として決定される。

【0077】

図９では、第３板部である試作品Ｓの縦壁Ｔｓ３についても、同様に、縦壁Ｔｓ３を縦壁Ｔ３に近づける回転移動の回転角度Δθｗａｌｌ－Ｌが、第３形状差として決定される例を示している。

【0078】

図１０は、第４形状差、及び第５形状差の決定の例を示す。図１０の例では、フランジＴｓ４の縦壁側の端（稜線Ｒｓ４）を中心として、フランジＴｓ４を回転させる。回転角度θｆｒａｎｇｅ―Ｒは、フランジＴｓ４の先端が、目標形状に最も近くなる角度とすることができる。この回転角度θｆｒａｎｇｅ―Ｒが、第４形状差として決定される。同様に、回転角度θｆｒａｎｇｅ―Ｌが、第５形状差として決定される。

【0079】

このようにして、第１～第５板部について、それぞれ、第１～第５形状差が算出される。システム１０は、Ｓ１３で設定された断面のうち未処理の断面がある場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、次の断面の対象として選択する。次の断面について、第１～第５形状差を決定する処理（Ｓ１６～Ｓ１７）が実行される。

【0080】

なお、試作品Ｓの板部と、目標形状の板部との形状差を決定するためのフィッティングは上記例に限られない。例えば、成形品の板部と目標形状の対応する板部にて垂線(最近点)ベクトルを取得し、積分値（ベクトルのノルムの二乗）が最小となるようフィッティングすることで、平行移動及び回転角度を計算することができる。また、フィッティング処理では、試作品の平行移動及び回転の他、試作品の変形（例えば、そり量）が計算されてもよい。また、試作品の移動又は変形の替わりに、目標形状又は試作品及び目標形状の両方の移動又は変形が計算されてもよい。

【0081】

Ｓ１３で設定された断面の全てについて形状差決定処理が終了すると（Ｓ１８でＮＯ）、修正部６が、各断面においてＳ１６で決定された第１～第５形状差を基に、金型形状データを修正する（Ｓ１９）。Ｓ１９において、修正部６は、各断面における金型形状データにおいて、対象とする板部（第１板部～第５板部）のそれぞれに対応する面を修正する。

【0082】

図１１は、金型形状データが示す金型形状の例を示す図である。図１１に示す金型形状は、図４（ａ）に示す目標形状における板部Ｔ１～Ｔ５のそれぞれに対応する面Ｔｋ１～Ｔｋ５を有する。すなわち、金型形状は、下死点において、天板Ｔｓ１と接する面Ｔｋ１、２つの縦壁Ｔｓ２、Ｔｓ３と接する２つの面Ｔｋ２、Ｔｋ３、２つのフランジＴｓ４、Ｔｓ５と接する２つの面Ｔｋ４、Ｔｓ５を有する。金型形状の面Ｔｋ１～Ｔｋ５は、例えば、金型の稜線Ｒｋ１～Ｒｋ４の位置を基に決定されてもよい。稜線Ｒｋ１～Ｒｋ４の位置は、例えば、金型のＣＡＤデータで定義された稜線の位置に基づいてもよい。或いは、ユーザによる指定、若しくは、画像処理又は目標形状に基づいて稜線又は各面の位置が決定されてもよい。

【0083】

図１２は、修正部６による修正前と修正後の金型形状の面の例を示す図である。Ｓ１９の処理において、修正部６は、天板Ｔｓ１、縦壁Ｔｓ２、Ｔｓ３、フランジＴｓ４、Ｔｓ５のそれぞれ対応する面Ｔｋ１、Ｔｋ２、Ｔｋ３、Ｔｋ４、Ｔｋ５を修正する。面Ｔｋ１～Ｔｋ５それぞれの修正量は、第１～第５形状差の移動量それぞれに係数を掛けた値とすることができる。通常は、第１～第５形状差として算出された移動と、金型の面の修正の方向は反対方向になる。この場合、修正部６は、形状差の移動方向と反対方向に、移動量に応じた分だけ金型の面を変位させることができる。この場合、係数は、負の値とすることができる。係数は、移動方向又は回転移動ごとに設定されてもよい。例えば、図７及び図８に示す例では、天板Ｔｓ１の第１形状差として決定された移動は、ｘ方向の平行移動、ｚ方向の平行移動、及び、ｙ方向を中心軸とする回転の３通りの移動が含まれる。これら３通りの移動のそれぞれに対して、係数を掛けた値を金型の面Ｔｋ１の修正量とすることができる。

【0084】

図１２の例では、天板Ｔｓ１の回転角θｗｅｂに対して係数Ｎ１を掛けた値、ｘ方向の移動に対して係数Ｎ２を掛けた値、及び、ｚ方向の移動に対して係数Ｎ３を掛けた値の合計が、天板Ｔｓ１に対応する金型の面の修正量となる。このように、移動方向又は回転移動ごとに係数を設定することで、適切な修正量を決定できる。このようにして、形状差を小さくできる見込み金型形状が決定される。図１２において、Ｎ１～Ｎ３は、第１板部に対する第１係数の例であり、Ｎ３は、第２板部に対する第２係数の例である。図１２の係数Ｎ１～Ｎ５はいずれも移動量に対する係数である。例えば、第１～Ｎ形状差のいずれかが、変形量を含む場合は、変形量に係数をかけた値をさらに用いて金型の修正量を決定してもよい。

【0085】

図３のＳ１９において、各断面について、各板部に対応する金型の面の金型形状データの修正の処理が、実行される。これにより、複数の断面のそれぞれにおいて、見込み金型形状が決定される。

【0086】

本実施形態によれば、稜線を有するプレス成形品において、寸法精度を向上させることができる金型形状データを作成することができる。そのため、この金型形状データが示す形状の金型を用いてプレス成形することで、目標形状に近いプレス成形品を製造できる。金型形状データが示す形状の金型を製造する方法、及び、その金型を用いてプレス成形品を製造する方法も、本開示の実施形態に含まれる。

【0087】

また、例えば、稜線を有するプレス成形品のスプリングバックによる寸法精度不良は、プレス成形品の長手方向のそり又はねじれ、及び、プレス成形品の長手方向に垂直な断面内における稜線の両側の板部の角度変化又は各板部のそり、の組み合わせが要因となることがある。このような、複合的な要因による目標形状との形状差に対して、従来技術に基づいて差分ベクトルの反対方向へ金型の面を変位させると、金型が実用的な形状でなくなる場合がある。例えば、稜線の両側の板部の双方に顕著な形状差がある場合に、これら形状差を金型に反映すると、金型の肩部の形状が崩れることがある。又は、板部の角度変化及びそりが大きい場合に、これら形状差を金型に反映させると、板部に対応する金型の面の形状が崩れることがある。これに対して、本実施形態では、試作品の稜線の両側の板部のそれぞれについて、形状差が決定され、これらの板部のそれぞれに対応する金型の面が、それぞれ、形状差に基づいて修正される。これにより、複合的な要因による形状差が生じる場合であっても、金型の形状を実用的な範囲に保ちつつ、プレス成形品を目標形状に近づけることができる。

【0088】

本実施形態は、これらに限定されないが、例えば、自動車のピラー、メンバー、サイドシル等、各種の自動車車体用部品のプレス成形に用いる金型に好適に適用することができる。近年、排気ガスに含まれる二酸化炭素の削減や、燃費向上のため、車体の軽量化が求められている。自動車骨格部品の素材として、軽量化と強度の両立のため、高強度鋼板の適用拡大が進められている。高強度鋼板は、プレス成形時に残留応力に起因するスプリングバック（ＳＢ）が生じやすい。自動車骨格部品への高強度鋼板の適用においては、高強度鋼板をプレス成形によって部材に加工する際に、スプリングバックによる寸法精度不良が生じることが、課題の一つである。例えばハット断面を有するフロントサイドメンバの場合、たて壁およびフランジの「跳ね」（パンチ肩部・ダイ肩部で角度変化）が生じ、寸法精度が悪化する。素材の高強度化が進み、様々な骨格部品において同様の難しい課題がある。

【0089】

本実施形態の金型形状データの作成方法によれば、このような課題を解決することができる。従来の残留応力の数値解析による金型形状の決定手法では、実際に金型を作製する前の数値解析によって十分に対策しきることは難しかった。そのため、金型作製後に試作と金型修正を必要としていた。本実施形態では、プレス成形品の目標形状に近づけるための金型の見込み形状を、金型の形状を実用的な範囲に保ちつつ、高精度に決定することができる。そのため、例えば、生産準備段階の金型作製前に数値解析を活用して、寸法精度を向上させることが可能になる。

【0090】

以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0091】

１０ 金型形状データ作成システム
１ 金型形状データ取得部
２ 試作品データ取得部
３ 目標形状データ取得部
４ 第１形状差決定部
５ 第２形状差決定部
６ 修正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】