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金属板のプレス成形品のスプリングバック特性の分析方法、プログラムおよび分析装置

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

スプリングバック変形の形態は、プレス成形後の残留応力の形態により、例えば壁反り、口開き、キャンバー、ひねり等の異なる形態の変形となり、多くの場合一つの部品の中でも複数の形態の変形が存在する。通常のスプリングバック変形形態では、金型見込量におおよそ比例してプレス成形品の形状が変化するため、試作プレスと金型の見込修正の繰り返しの中で、最適な金型見込量の推定が容易である。ところが、スプリングバック変形の形態の中には、金型見込量に対しプレス成形品の形状の変化量が比例しないスプリングバック変形の形態（以下、「非線形スプリングバック」と称す）もある。非線形スプリングバックが含まれるプレス成形品は、金型見込による対策が難しく、試作プレスと金型見込修正の繰り返し回数が非常に多くなり、金型製作の工期が長くなり、費用も増加するため課題となっている。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

発明者らは、各種のプレス成形およびプレス成形後のスプリングバック変形について、コンピュータを使用した有限要素法によるプレス成形の数値シミュレーション（以下、「成形シミュレーション」と称す）と、プレス成形後のスプリングバック変形の数値シミュレーション（以下、「スプリングバックシミュレーション」と称す）と、プレス成形試作を行うことにより調査、検討し、以下の知見を得た。

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明によれば、プレス金型製作前にプレス成形品の非線形スプリングバックの発生の有無を予測することができる。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 コの字型部品の一例を示す図である。
【図2】 図１のＡ－Ａ断面を示す図である。
【図3】 コの字型部品のプレス成形を行う場合の金型の見込形状について説明する図である。
【図4】 正寸形状の金型および見込形状の金型によるプレス成形でコの字型部品を成形し、スプリングバックが生じた部品の正寸形状からのずれ（差分変位）を示す図である。
【図5】 コの字型部品のスプリングバックシミュレーションにおいて、有限要素法モデルの残留応力に応力係数ｋを掛けて応力値を変化させた場合のスプリングバック量の変化を示す図である。
【図6】 バスタブ形状のプレス成形品の一例を示す図である。
【図7】 スプリングバックシミュレーションにおけるｚ方向のスプリングバック量を示すコンター図である。
【図8】 図６のＣ－Ｃ断面における成形下死点とスプリングバック変形後の断面形状を示す図である。
【図9】 バスタブ形状部品のプレス成形を行う場合の金型の見込形状について説明する図である。
【図10】 正寸形状の金型および見込形状の金型によるプレス成形でバスタブ形状部品を成形し、スプリングバックが生じた部品の正寸形状からのずれ（差分変位）を示す図である。
【図11】 バスタブ形状部品のスプリングバックシミュレーションにおいて、有限要素法モデルの残留応力に応力係数ｋを掛けて応力値を変化させた場合のスプリングバック量の変化を示す図である。
【図12】 第１スプリングバック特性の分析方法を説明するためのフローチャートである。
【図13】 第２スプリングバック特性の分析方法を説明するためのフローチャートである。
【図14】 非線形指標ＮＬＩの一例について説明するための応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係の一例を示す図である。
【図15】 非線形指標ＮＬＩの他の例について説明するための応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係の一例を示す図である。
【図16】 非線形指標ＮＬＩの他の例について説明するための応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係の一例を示す図である。
【図17】 第３スプリングバック特性の分析方法を説明するためのフローチャートである。
【図18】 第４スプリングバック特性の分析方法を説明するためのフローチャートである。
【図19】 スプリングバック特性の分析装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図20】 分析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図21】 実施例１～３７および実施例３９～４０におけるスプリングバック特性の分析対象のプレス成形品を示す図である。
【図22】 実施例１～３６および実施例３９～４０における基準有限要素モデルの固定点を示す図と、実施例１～３６におけるスプリングバックシミュレーションにおけるスプリングバック変形前後の変位量を示すコンター図である。
【図23】 実施例１～２８におけるスプリングバック変形評価値を求めた節点の位置を示す図である。
【図24】 実施例１における応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係を示す図である。
【図25】 実施例２における応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係を示す図である。
【図26】 実施例２７における応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係を示す図である。
【図27】 実施例２８における応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係を示す図である。
【図28】 実施例２９における分析対象の領域ＳＣＲと節点ＮＰ４の位置を説明するための図である。
【図29】 実施例２９における応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係を示す図である。
【図30】 実施例３０の基準有限要素モデル上に全節点の非線形指標ＮＬＩをコンター表示した図である。
【図31】 実施例３１の基準有限要素モデル上に全節点の非線形指標ＮＬＩをコンター表示した図である。
【図32】 実施例３２の基準有限要素モデル上に全節点の非線形指標ＮＬＩをコンター表示した図である。
【図33】 実施例３３の基準有限要素モデル上に全節点の非線形指標ＮＬＩをコンター表示した図である。
【図34】 実施例３４の基準有限要素モデル上に全節点の非線形指標ＮＬＩをコンター表示した図である。
【図35】 実施例３５の基準有限要素モデル上に全節点の非線形指標ＮＬＩをコンター表示した図である。
【図36】 実施例３６における節点ＮＰ５～ＮＰ８の位置と、直線Ｌ１および直線Ｌ２について説明する図である。
【図37】 実施例３６における応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係を示す図である。
【図38】 実施例３７における基準有限要素モデルの固定点を示す図である。
【図39】 実施例３７の基準有限要素モデル上に全節点の固有非線形指標ＥＮＬＩをコンター表示した図である。
【図40】 実施例３８におけるスプリングバック特性の分析対象のプレス成形品を示す図である。
【図41】 実施例３８における応力係数ｋとスプリングバック変形評価値ＳＩの関係を示す図である。
【図42】 実施例３９の基準有限要素モデル上に全節点の非線形指標ＮＬＩをコンター表示した図である。
【図43】 実施例４０の基準有限要素モデル上に全節点の非線形指標ＮＬＩをコンター表示した図である。

代表図 図1本件の代表的な図

１０ 分析装置 Ｌ１～Ｌ２ 直線 Ｌ３ 線分 ＮＰ１～ＮＰ８ 節点 ＳＣＲ 領域 Ｐ１～Ｐ３ 固定点 Ｐ２１～Ｐ２３ 固定点 Ｐ３１～Ｐ３３ 固定点 Ｐ４１～Ｐ４３ 固定点 Ｐ５１～Ｐ５３ 固定点 Ｐ６１～Ｐ６３ 固定点 Ｐ７１～Ｐ７２ 線分の端点

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