JP2005138119A - Method for simulating sheet forming - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make the solution of the shape of goods formed of plates possible using FEM with high accuracy and efficiently. <P>SOLUTION: The deflection distribution of a die corresponding to a forming stroke is determined in steps (a) to (c). In step (d-1), the deflection distribution is applied to the nodes on the surface of the die as the conditions of forced displacement when simulating plate formation by a dynamic explicit method. In step (d-2), the simulation of plate formation taking account of the deflection distribution which is accurately determined is performed. Furthermore, in step (d-3), the conditions of forced displacement are corrected until a forming load obtained in step (d-2) coincides with a desired forming load. That is, by performing the comparison and verification of the target value and calculated value of forming load and performing the simulation of the plate formation under the conditions of ideal forming load, the shape of the goods formed of the plate is simulated with high accuracy. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、板成形品の形状を有限要素法(Finite Element Method:以下、「FEM」という。)を用いて高精度かつ効率的に解く方法に関するものである。   The present invention relates to a method for solving a shape of a plate molded product with high accuracy and efficiency using a finite element method (hereinafter referred to as “FEM”).

従来から、板成形品のスプリングバックによる形状精度不良は、金型補正工数や生産準備リードタイムへの悪影響が大きく慢性的な問題となっているが、FEMによるスプリングバックの予測は、自動車のボディー部品のように複雑な形状へ直接応用できるものであり、その適用が期待されている。しかしながら、以前はFEMによるスプリングバックの予測形状と実験結果を比較した事例の多くは、二次元形状に留まっていたことから、三次元若しくは複雑形状で高精度にスプリングバックを予測できる技術の確立が望まれていた。
そこで、板成形をシェル要素(シミュレーション解析では、構造体の大きさと材料の厚さとの関係から材料の厚みを無視した板状で解析できる場合、構造体を薄板状に分割するが、これをシェル要素と呼ぶ。)でモデル化し、かつ、金型のたわみをソリッド要素(シミュレーション解析では、構造体をたて・よこ・高さ方向に細かく分割し、各直方体の力学的変化を表現し解析するが、これをソリッド要素と呼ぶ。)でモデル化し、同時に解く方法が考えられている(例えば、非特許文献1参照。)。
また、同様の課題を、静的溶解法により解決する手法も発明されている(例えば、非特許文献2参照。)。
Conventionally, poor shape accuracy due to springback of a molded product has been a chronic problem that has had a serious adverse effect on mold correction man-hours and production preparation lead time. It can be directly applied to complex shapes such as parts, and its application is expected. However, many of the previous examples that compared the predicted shape of the springback with FEM and the experimental results were limited to two-dimensional shapes, so the establishment of a technology that can predict springback with high accuracy in three-dimensional or complex shapes has been established. It was desired.
Therefore, plate forming is a shell element (in the case of simulation analysis, if the thickness of the material can be analyzed from the relationship between the size of the structure and the thickness of the material, the structure is divided into thin plates. Modeling with a solid element (in the simulation analysis, the structure is divided into vertical, horizontal, and height directions to express and analyze the mechanical changes of each rectangular parallelepiped. However, this is called a solid element), and a method of solving it at the same time is considered (for example, see Non-Patent Document 1).
Moreover, the method of solving the same subject by the static dissolution method is also invented (for example, refer nonpatent literature 2).

蔦森 秀夫、他5名、”3次元モデルへの適用(FEMによるスプリングバック予測に関する研究 第4報)”、財団法人塑性加工学会、平成13年度塑性加工春季講演会講演論文集p.7−8Hideo Sasamori, 5 others, "Application to 3D model (4th report on springback prediction by FEM)", The Japan Society for Technology of Plasticity, Proceedings of the 2001 Spring Seminar on Plasticity, p. 7-8 高村 正人、他4名、”静解析FEMによる金型弾性変形を考慮した板成形シミュレーション”、財団法人塑性加工学会、平成15年度塑性加工春季講演会講演論文集p.11−12Masato Takamura and 4 others, “Sheet Forming Simulation Considering Elastic Die Deformation by Static Analysis FEM”, The Japan Society for Technology of Plasticity, Proc. 11-12

しかしながら、従来のシミュレーション方法には、何れも、次のような欠点があった。すなわち、プレス成形のように複雑な接触を伴う解析であっても、接触問題に頑強な動的陽解法を用いれば、金型モデルをソリッド要素でモデル化し、たわみを考慮しながら同時に板成形シミュレーションを行うことは可能である。
ここで、動的陽解法とは、衝突、振動のように動的な問題を扱う為の手法で、動的な釣り合いを加速度の項を含んだ仮想仕事の原理式を用いて解く手法である。この動的陽解法は、時間増分ステップ(有限要素シミュレーションにおいて、金型を少しづつ進めること。)毎の計算が速い為、プレス成形シミュレーションに適用され得るものである。
しかし、欠点として、解が時間とともに変動している為、静的釣り合いを解くスプリングバックの計算には向いていないという特徴がある。しかも、動的陽解法による場合には、板成形で重要な金型ダイアール部分の有限要素を細かく再現する必要があり、この金型ダイアール部分の有限要素の大きさを、素材(板)の有限要素の、1/10〜1/20以下のサイズにせざるを得ない。すると、動的陽解法の特徴から、時間増分ステップが剛体を除く全モデルの要素の最少サイズ(有限要素の有効長さ)に比例することから、剛体と仮定した場合の金型モデルと比較し、時間増分ステップが極端に小さくなってしまう。さらに、膨大な数の金型のソリッド要素の計算が必要となることから、例えば、自動車部品の車体パネル等の大型のプレス製品を対照とする場合には、非現実的な計算時間となってしまい、実用に耐えないシミュレーション方法となってしまう。
However, all the conventional simulation methods have the following drawbacks. In other words, even with complicated contact analysis such as press molding, if a dynamic explicit method that is robust to contact problems is used, the mold model is modeled with solid elements, and sheet molding simulation is performed simultaneously while considering deflection. It is possible to do.
Here, the dynamic explicit method is a method for handling a dynamic problem such as collision and vibration, and is a method for solving a dynamic balance using a virtual work principle formula including an acceleration term. This dynamic explicit method can be applied to the press molding simulation because the calculation at each time increment step (in the finite element simulation, the die is advanced little by little) is fast.
However, as a drawback, since the solution varies with time, there is a feature that it is not suitable for the calculation of the springback to solve the static balance. Moreover, in the case of the dynamic explicit method, it is necessary to reproduce in detail the finite element of the die dial part that is important in plate molding. Therefore, the size must be 1/10 to 1/20 or less. Then, from the characteristics of the dynamic explicit method, the time increment step is proportional to the minimum size of elements of all models except the rigid body (effective length of finite element), so compared with the mold model when assuming a rigid body, The time increment step becomes extremely small. Furthermore, since it is necessary to calculate a large number of mold solid elements, for example, when comparing large press products such as body panels of automobile parts, it becomes an unrealistic calculation time. As a result, the simulation method is not practical.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、板成形品の形状を、FEMを用いて高精度かつ効率的に解くことを可能とし、板成形品のスプリングバック等、形状精度不良を確実に回避することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to make it possible to solve the shape of a plate molded product with high accuracy and efficiency using FEM, and to achieve a spring back of the plate molded product. For example, it is to reliably avoid a shape accuracy defect.

上記課題を解決するための、本発明の請求項1に係る板成形のシミュレーション方法は、成形ストロークに応じた金型のたわみ分布を求めるステップと、当該たわみ分布を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の金型表面の節点に対し強制変位条件として与えて、当該板成形シミュレーションを行うステップと、それによって得られる成形荷重が所望の成形荷重と一致するまで、前記強制変位条件の修正を行うステップとからなることを特徴とするものである。   In order to solve the above problems, a plate forming simulation method according to claim 1 of the present invention includes a step of obtaining a deflection distribution of a mold according to a forming stroke, and the bending distribution is determined by a plate forming simulation by a dynamic explicit method. The step of performing the plate forming simulation is given to the nodes on the mold surface at the time of performing the step, and the correction of the forced displacement condition is performed until the forming load obtained thereby matches the desired forming load. And performing steps.

本発明では、成形ストロークに応じた金型のたわみ分布を求めるステップにおいて、当該たわみ分布を正確に求めておく。その手法としては、高精度が保証されたシミュレーションや、測定装置を用いることができる。
そして、当該たわみ分布を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の金型表面の節点に対し強制変位条件として与えて、当該板成形シミュレーションを行うステップにおいて、正確に求めたたわみ分布を考慮した板成形シミュレーションを行う。
さらに、それによって得られる成形荷重が所望の成形荷重と一致するまで、前記強制変位条件の修正を行うステップにおいて、成形荷重の目標値と計算値との比較、検証を行い、理想的な成形荷重条件下における板成形シミュレーションを行うことで、板成形品の形状をシミュレーションすることができる。
In the present invention, in the step of obtaining the deflection distribution of the mold according to the molding stroke, the deflection distribution is accurately obtained. As such a technique, a simulation or a measuring device with high accuracy can be used.
Then, the deflection distribution is given as a forced displacement condition for the nodes on the mold surface when performing the plate forming simulation by the dynamic explicit method, and in the step of performing the plate forming simulation, the accurately obtained deflection distribution is taken into consideration. Perform plate forming simulation.
Further, in the step of correcting the forced displacement condition until the molding load obtained thereby coincides with the desired molding load, the target value of the molding load is compared with the calculated value, and the ideal molding load is verified. By performing plate forming simulation under conditions, the shape of the plate formed product can be simulated.

また、上記課題を解決するための、本発明の請求項2に係る板成形のシミュレーション方法は、成形ストロークに応じて金型のしわ抑え荷重を与える部分のたわみ分布を求めるステップと、当該たわみ相当分を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の前記しわ抑え荷重を与える部分の表面の節点に対し、強制変位条件として与えるステップと、金型の前記しわ抑え荷重を与える部分を除いた部分を剛体と仮定して所望の成形荷重を与え、当該板成形シミュレーションを行うステップとからなることを特徴とするものである。   In addition, a plate forming simulation method according to claim 2 of the present invention for solving the above-described problem includes a step of obtaining a deflection distribution of a portion to which a wrinkle restraining load of a mold is applied according to a molding stroke, and the corresponding deflection A portion excluding the step of applying the wrinkle suppression load to the node of the surface of the portion to which the wrinkle suppression load is applied when performing plate forming simulation by the dynamic explicit method, and the portion of the mold that provides the wrinkle suppression load Is assumed to be a rigid body, and a desired forming load is applied to perform a plate forming simulation.

本発明では、成形ストロークに応じた金型のたわみ分布を求めるステップにおいて、当該たわみ分布を正確に求めておく。その手法としては、高精度が保証されたシミュレーションや、測定装置を用いることができる。
そして、当該たわみ相当分を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の前記しわ抑え荷重を与える部分の表面の節点に対し強制変位条件として与えて、当該板成形シミュレーションを行うステップにおいて、正確に求めたたわみ分布を考慮した、板成形シミュレーションを行うものである。ここで、金型の前記しわ抑え荷重を与える部分を除いた部分を剛体と仮定していることから、成形荷重の目標値と計算値との比較、検証は不要である。
In the present invention, in the step of obtaining the deflection distribution of the mold according to the molding stroke, the deflection distribution is accurately obtained. As such a technique, a simulation or a measuring device with high accuracy can be used.
Then, in the step of performing the plate forming simulation, the deflection equivalent is given as a forced displacement condition to the surface node of the portion to which the wrinkle restraining load is applied when performing the plate forming simulation by the dynamic explicit method. A plate forming simulation is performed in consideration of the obtained deflection distribution. Here, since the part excluding the part to which the wrinkle restraining load is applied is assumed to be a rigid body, it is not necessary to compare and verify the molding load target value and the calculated value.

本発明はこのように構成したので、板成形品の形状を、FEMを用いて高精度かつ効率的に解くことが可能となり、板成形品のスプリングバック等、形状精度不良を確実に回避することができる。   Since the present invention is configured as described above, the shape of the plate molded product can be solved with high accuracy and efficiency using the FEM, and it is possible to reliably avoid poor shape accuracy such as a springback of the plate molded product. Can do.

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態では、図1の(a)〜(c)に示すステップによって、プレス成形中の金型たわみ分布を得るものである。具体的には、次のようになる。
(a)ステップ:金型を剛体と仮定して金型表面のみシェル要素としてモデル化し、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う。
(b)ステップ:後の(c)ステップで行う、静的陰解法による金型剛性シミュレーションのために、金型を弾性体と仮定してソリッド要素としてモデル化し、当該モデルの節点位置に、(a)ステップの板成形シミュレーションの際に求めた金型メッシュの節点反力を内・外挿(当てはめ)する。
(c)ステップ:実際に、静的陰解法による金型剛性シミュレーションを行う。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the embodiment of the present invention, the mold deflection distribution during press molding is obtained by the steps shown in FIGS. Specifically, it is as follows.
(A) Step: Assuming that the mold is a rigid body, only the mold surface is modeled as a shell element, and a plate forming simulation is performed by a dynamic explicit method.
(B) Step: For the die rigidity simulation by the static implicit method performed in the subsequent (c) step, the die is assumed to be an elastic body and is modeled as a solid element. a) Inserting / extracting (fitting) the nodal reaction force of the mold mesh obtained in the plate forming simulation of the step.
(C) Step: Actually, mold rigidity simulation is performed by a static implicit method.

さらに、本発明の実施の形態では、上記(a)〜(c)のステップに沿って行ったシミュレーションにより得られたプレス成形中の金型たわみ分布を、(d)ステップまたは(e)ステップに活用し、プレス成形中の金型たわみを考慮したシミュレーションを行うことが可能となる。   Furthermore, in the embodiment of the present invention, the die deflection distribution during press molding obtained by the simulation performed along the steps (a) to (c) is used as the step (d) or the step (e). This makes it possible to perform a simulation that takes into account the mold deflection during press molding.

図2には、プレス成形中の金型たわみを考慮した、板成形のシミュレーション方法の一例を示している。まず、図1の(a)〜(c)ステップに示した手順に沿って、シミュレーションにより、成形ストロークに応じた金型たわみ分布を求める。このとき、金型の位置と時間との関数として、金型たわみ分を求めておく。また、後述の手法によって、測定により金型たわみ分布を求めることも可能である。
(d−1)ステップ:(a)〜(c)ステップを一例とするシミュレーション方法により求めた、金型のたわみ分布を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の、金型表面の節点に対し強制変位条件として与える(板成形用メッシュにマッピングする。)。このときの強制変位の量は、自動車パネル用プレス成形金型の場合には、通常、0.3〜。4mm程度である。
(d−2)ステップ:実際に、動的陽解法によって板成形シミュレーションを行う。
FIG. 2 shows an example of a plate forming simulation method in consideration of mold deflection during press forming. First, in accordance with the procedure shown in steps (a) to (c) of FIG. 1, a mold deflection distribution corresponding to the molding stroke is obtained by simulation. At this time, the mold deflection is obtained as a function of the position and time of the mold. It is also possible to obtain a mold deflection distribution by measurement by a method described later.
(D-1) Step: (a) to (c) Steps (a) to (c) The deflection distribution of the mold obtained by the simulation method is used as a node on the mold surface when performing plate forming simulation by the dynamic explicit method. On the other hand, it is given as a forced displacement condition (mapped to a plate forming mesh). The amount of forced displacement at this time is usually 0.3 to in the case of a press mold for automobile panels. It is about 4 mm.
(D-2) Step: Actually, a plate forming simulation is performed by a dynamic explicit method.

(d−3)ステップ:(d−2)ステップで行った板成形シミュレーションの結果、求められる成形荷重をチェックする。具体的には、図3に示すように、所望の製品形状を得るために必要となる目標の成形荷重T(金型を剛体と仮定した場合に、計算によって求まる。)と、(d−1)ステップで与えた金型のたわみ分布(強制変位)に基づき、(d−2)ステップで得られた成形荷重の計算値Cと、を比較、検証する。図3のごとく、目標の成形荷重Tに比して、計算値Cが小さい場合には、金型のたわみ分布を変えることなく、金型全体の変位量を変える(上下型をより接近させる。)。そして、(d−2)ステップに戻り、再度、動的陽解法によって板成形シミュレーションを行う。この(d−2)ステップと(d−3)ステップとのループは、計算値Cが目標の成形荷重Tとなるまで繰り返される。
(d−4)ステップ:(d−3)ステップで計算値Cが目標の成形荷重Tと一致したことを確認した時点で、プレス成形中の製品形状のシミュレーション結果を出力する。出力として得られるものは、例えば、プレス成形品の板厚分布や、スプリングバック量等が挙げられる。これらの出力値は、プレス成形中の金型たわみが考慮された、高精度なものとなる。
(D-3) Step: As a result of the plate forming simulation performed in the (d-2) step, the required forming load is checked. Specifically, as shown in FIG. 3, a target molding load T (obtained by calculation when the mold is assumed to be a rigid body) necessary to obtain a desired product shape, and (d-1). ) Based on the deflection distribution (forced displacement) of the mold given in the step, the calculated value C of the molding load obtained in the step (d-2) is compared and verified. As shown in FIG. 3, when the calculated value C is smaller than the target molding load T, the displacement amount of the entire mold is changed without changing the deflection distribution of the mold (the upper and lower molds are made closer). ). Then, returning to the step (d-2), the plate forming simulation is performed again by the dynamic explicit method. The loop of step (d-2) and step (d-3) is repeated until the calculated value C reaches the target molding load T.
(D-4) Step: When it is confirmed in step (d-3) that the calculated value C matches the target molding load T, a simulation result of the product shape during press molding is output. What is obtained as an output includes, for example, the thickness distribution of the press-formed product, the amount of spring back, and the like. These output values are highly accurate in consideration of mold deflection during press molding.

一方、図4には、プレス成形中の金型たわみを考慮したシミュレーション方法の別例を示している。まず、図2に示すシミュレーション方法と同様に、図1の(a)〜(c)ステップに示した手順に沿って、シミュレーションにより、成形ストロークに応じた金型たわみ分布を求める。また、後述の手法によって、測定により金型たわみ分布を求めることも可能である。   On the other hand, FIG. 4 shows another example of the simulation method in consideration of the mold deflection during press molding. First, in the same way as the simulation method shown in FIG. 2, the die deflection distribution corresponding to the molding stroke is obtained by simulation according to the procedure shown in steps (a) to (c) of FIG. 1. It is also possible to obtain a mold deflection distribution by measurement by a method described later.

(e−1)ステップ:(a)〜(c)ステップを一例とするシミュレーション方法により求めた、金型のたわみ分布を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の、しわ抑え荷重を与える部分(かかる部分としては、シングルアクションプレスの場合はクッションリングであり、ダブルアクションプレスの場合は、ブランクホルダーが相当する)の表面の節点に対し強制変位条件として与える(板成形用メッシュにマッピングする。)。
(e―2)ステップ:金型の前記しわ抑え荷重を与える部分を除いた部分(シングルアクションプレスの場合は上型が該当し、ダブルアクションプレスの場合には、上下型が該当する。)を剛体と仮定して、所望の成形荷重を与え、当該板成形シミュレーションを行う。この場合には、金型の前記しわ抑え荷重を与える部分を除いた部分を剛体と仮定していることから、成形荷重の目標値と計算値とは必ず一致するので、図2の(d−2)、(d−3)ステップのごとき成形荷重のチェックは不要である。
(e―3)ステップ:プレス成形中の製品形状のシミュレーション結果を出力する。出力として得られるものは、図2の(d−4)ステップと同様である。
(E-1) Step: A portion to which a wrinkle-suppressing load is applied when a plate forming simulation is performed by a dynamic explicit method on a deflection distribution of a mold obtained by a simulation method using steps (a) to (c) as an example. (This part is a cushion ring in the case of a single action press and corresponds to a blank holder in the case of a double action press). ).
(E-2) Step: Excluding the part that gives the wrinkle suppression load of the mold (in the case of a single action press, the upper mold corresponds, and in the case of a double action press, the upper and lower molds correspond). Assuming a rigid body, a desired forming load is applied and the plate forming simulation is performed. In this case, since the portion excluding the portion to which the wrinkle restraining load is applied is assumed to be a rigid body, the molding load target value and the calculated value always coincide with each other. It is not necessary to check the molding load as in steps 2) and (d-3).
(E-3) Step: Output the simulation result of the product shape during press molding. What is obtained as an output is the same as step (d-4) in FIG.

なお、上記の各シミュレーションは、パーソナルコンピュータ等の電子計算機を用い、行うことができる。そして、図1に示す、プレス成形中の金型たわみ分布のシミュレーション方法によれば、(a)ステップで、金型を剛体と仮定して金型表面のみシェル要素としてモデル化し、動的陽解法により板成形シミュレーションを行っている。かかるステップでは、膨大な数の、金型のソリッド要素の計算を行うわけではないので、時間増分ステップ毎の計算が速いという動的陽解法の利点を発揮して、短時間で板成形シミュレーションの計算を終了することができる。
続く(b)ステップでは、(c)ステップで行う静的陰解法による金型剛性シミュレーションのために、金型を弾性体と仮定してソリッド要素としてモデル化し、当該モデルの節点位置に、前記板成形シミュレーションの際に求めた金型メッシュの節点反力を内・外挿する。
すなわち、動的陽解法による板成形シミュレーションと、静的陰解法による金型剛性シミュレーションとでは、各要素を構成する節点位置が自ずと異なってくることから、(a)ステップの板成形シミュレーションによって得られた板成形品のメッシュを構成する節点毎の反力(節点反力)を、弾性体と仮定してソリッド要素としてモデル化した金型の、各節点位置に内・外挿(当てはめ)するものである。なお、当該内・外挿作業は、シミュレーションにおける一般的な処理手順によって行うことができる。
Each of the above simulations can be performed using an electronic computer such as a personal computer. Then, according to the simulation method of the mold deflection distribution during press molding shown in FIG. 1, in the step (a), assuming that the mold is a rigid body, only the mold surface is modeled as a shell element, and the dynamic explicit method is used. A plate forming simulation is performed. This step does not calculate a large number of mold solid elements, so the advantage of the dynamic explicit method is that the calculation at each time increment step is fast and the calculation of the plate forming simulation in a short time. Can be terminated.
In the subsequent step (b), for the die rigidity simulation by the static implicit method performed in the step (c), the die is assumed to be an elastic body and is modeled as a solid element, and the plate is placed at the node position of the model. Insert and extrapolate the nodal reaction force of the mold mesh obtained during the molding simulation.
That is, in the plate forming simulation by the dynamic explicit method and the die rigidity simulation by the static implicit method, the positions of the nodes constituting each element are naturally different, and thus obtained by the plate forming simulation in (a) step. The reaction force at each node (node reaction force) composing the mesh of the plate molded product is inserted / extracted (fitted) at each node position of the mold modeled as a solid element assuming an elastic body. is there. The internal / extrapolation work can be performed by a general processing procedure in simulation.

そして、(c)ステップにおいて、ソリッド要素としてモデル化した金型に対し、静的陰解法による金型剛性シミュレーションを行う。
ここで、静的陰解法が、有限要素法で時間増分ステップの終わりに応力の釣り合いを満たすように繰り返し計算をする時間積分法であることから、時間増分毎の計算結果を正確に得ることが可能となる。また、成形中の板材と金型各部との関係は、互いに常時接触しているか又は互いに常時離間している条件下にあると考えて良いことから、1の時間増分ステップ中、金型と板との接触状態が変化してしまうような場合に、釣り合い状態へ計算が収束しないといった、静的陰解法特有の不具合も生じない。
そして、動的陽解法に比べ遥かに少ない、静的陰解法の時間増分ステップ毎の解を、静的陰解法の特徴として正確に得ることにより、プレス成形中の金型たわみ分布を高精度かつ効率的に解くことができる。
In step (c), a die rigidity simulation is performed by a static implicit method on the die modeled as a solid element.
Here, since the static implicit method is a time integration method that repeatedly calculates to satisfy the stress balance at the end of the time increment step by the finite element method, the calculation result for each time increment can be obtained accurately. It becomes possible. In addition, since the relationship between the plate material being molded and each part of the mold may be considered to be in a condition in which they are always in contact with each other or are always separated from each other, the mold and the plate are in one time increment step. In the case where the contact state changes, the troubles unique to the static implicit method such that the calculation does not converge to the balanced state does not occur.
And, by accurately obtaining the static implicit method at each time increment step, which is far less than the dynamic explicit method, as a feature of the static implicit method, the mold deflection distribution during press molding is highly accurate and efficient. Can be solved.

しかも、(c)ステップにおいて、(a)ステップで得られる金型表面に作用する面圧分布を、時間の関数として求めた値と、金型取り付け部の状態と、クッション荷重とを境界条件とすることで、プレス成形中の金型たわみ分布を高精度かつ効率的に解くことができる。
また、プレス成形中の金型たわみ分布を求める手法としては、図1に示すシミュレーション方法に限らず、次に示す測定装置および測定方法によることも可能である。
In addition, in step (c), the surface pressure distribution acting on the mold surface obtained in step (a) is obtained as a function of time, the state of the mold mounting portion, and the cushion load as boundary conditions. By doing so, the deflection distribution of the mold during press molding can be solved with high accuracy and efficiency.
In addition, the method for obtaining the die deflection distribution during press molding is not limited to the simulation method shown in FIG. 1, and it is also possible to use the following measuring apparatus and measuring method.

図5には、プレス成形中の金型変位量の測定装置を組み込んだプレス金型1の断面図を示している。このプレス金型1を装着するプレスマシン50(図12参照)は、上型ラムの推進装置にリンク機構を用いたメカニカルプレスマシンである。メカニカルプレスマシンは、プレス成形時に、寸法値以上の追い込み量を上型に与え、プレスマシン50自体を撓ませつつ金型1に圧力加えることにより、必要なポンチ荷重を発生させるものである。   FIG. 5 shows a cross-sectional view of a press die 1 incorporating a measuring device for the amount of die displacement during press molding. A press machine 50 (see FIG. 12) on which the press mold 1 is mounted is a mechanical press machine using a link mechanism as a propulsion device for an upper mold ram. The mechanical press machine generates a necessary punch load by applying a driving amount equal to or greater than a dimensional value to the upper mold during press molding and applying pressure to the mold 1 while bending the press machine 50 itself.

本発明の実施の形態に係る測定装置は、プレス金型1に内蔵された、金型の特定部分間の変位量を検出する変位量検出手段2、3、4、5と、ポンチ荷重を検出する荷重検出手段6とを備えている。
そして、変位量検出手段2、3、4は、何れも渦電流センサによって構成されている。このうち、変位量検出手段2は、下型7に対しスライドガイド8を介して上下方向に移動可能に支持されたクッションリング9と、下型7に対し固定されたポンチ10との間の、水平方向の距離を測定するものである。そして、変位量検出手段2に係る渦電流センサは、ポンチ10の適当な鉛直面10aを感知面としており、渦電流センサの本体は、プレス成形中も鉛直面10aに対向する姿勢を維持するように、ブラケットを介してクッションリング9に強固に固定されている。
The measuring apparatus according to the embodiment of the present invention detects displacement amounts detecting means 2, 3, 4, 5 that detect a displacement amount between specific parts of a die, which are built in the press die 1, and detect a punch load. Load detecting means 6 for detecting the load.
The displacement detection means 2, 3, and 4 are all constituted by eddy current sensors. Among these, the displacement amount detection means 2 is between a cushion ring 9 supported so as to be movable in the vertical direction with respect to the lower mold 7 via a slide guide 8 and a punch 10 fixed to the lower mold 7. It measures the distance in the horizontal direction. The eddy current sensor according to the displacement detection means 2 uses the appropriate vertical surface 10a of the punch 10 as a sensing surface, and the main body of the eddy current sensor maintains a posture facing the vertical surface 10a even during press molding. Moreover, it is firmly fixed to the cushion ring 9 via a bracket.

また、変位量検出手段3は、クッションリング9と上型11との間の、上下方向の距離を測定するものである。そして、変位量検出手段3に係る渦電流センサは、上型11の適当な水平面11aを感知面としており、渦電流センサの本体は、プレス成形中も水平面11aに対向する姿勢を維持するように、ブラケットを介してクッションリング9に強固に固定されている。
さらに、変位量検出手段4は、上型11の適当な鉛直端面11bと、下型7の適当な鉛直面7aとの変位量を測定するものである。図示の例では、鉛直面7aは、下型7に固定された部材12(図5では、図示の都合上、金型7と分離したように図示されている。)に支持された、板状部品13の表面が、感知面としての鉛直面7aとして選択されている。また、変位量検出手段4に係る渦電流センサの本体は、プレス成形中も鉛直面7aに対向する姿勢を維持するように、ブラケットを介して上型の鉛直端面11aに強固に固定されている。
これらの変位量検出手段2、3、4に用いられる渦電流センサは、測定範囲が5mm程度、分解能が2μm程度であり、上記各部位の変位量の精密測定に適している。また、渦電流センサはφ20mm×20mm程度の小型のセンサであるため、金型内部に装着する上でも適している。
なお、渦電流センサと同様の性能を有し、かつ、プレス成形中の測定結果を連続して得ることができるように、電圧などの出力を得られるセンサであれば、他の非接触式センサ等を用いることも可能である。
Further, the displacement amount detection means 3 measures the vertical distance between the cushion ring 9 and the upper mold 11. The eddy current sensor according to the displacement amount detecting means 3 uses an appropriate horizontal surface 11a of the upper die 11 as a sensing surface, and the main body of the eddy current sensor maintains a posture facing the horizontal surface 11a even during press molding. , And is firmly fixed to the cushion ring 9 via a bracket.
Further, the displacement amount detection means 4 measures the displacement amount between the appropriate vertical end surface 11b of the upper die 11 and the appropriate vertical surface 7a of the lower die 7. In the illustrated example, the vertical surface 7a is supported by a member 12 fixed to the lower mold 7 (in FIG. 5, for convenience of illustration, it is illustrated as being separated from the mold 7). The surface of the component 13 is selected as the vertical surface 7a as the sensing surface. The main body of the eddy current sensor according to the displacement amount detecting means 4 is firmly fixed to the vertical end surface 11a of the upper mold via the bracket so as to maintain the posture facing the vertical surface 7a even during press molding. .
The eddy current sensors used in these displacement amount detection means 2, 3, and 4 have a measurement range of about 5 mm and a resolution of about 2 μm, and are suitable for precise measurement of the displacement amount of each part. Moreover, since the eddy current sensor is a small sensor of about φ20 mm × 20 mm, it is suitable for mounting inside the mold.
Other non-contact type sensors can be used as long as they have the same performance as the eddy current sensor and can obtain output such as voltage so that measurement results during press molding can be obtained continuously. Etc. can also be used.

一方、変位量検出手段5は、レーザーセンサによって構成されており、上型11とポンチ10の上面10bとの変位量を測定するものである。レーザーセンサの本体は、上型11のラム51(図12参照)に対する取り付け面の近傍に固定され、上型11の一部をなすダイス14には、レーザービームLを通過させるための開口15が形成されている。なお、パネルには、レーザービームLを通過させるための開口を予め形成しておくものとする。変位量検出手段5に用いられるレーザーセンサは、測定範囲が500mm程度、分解能が50μm程度であり、上記部位の変位量の精密測定に適している。レーザセンサについても、これと同様の性能を有し、かつ、プレス成形中の測定結果を連続して得ることができるように、電圧などの出力を得られるセンサであれば、他の非接触式センサ等を用いることも可能である。
また、荷重検出手段6は、ロードセルによって構成されており、ポンチ荷重を測定するものである。ロードセルの本体部分は下型7に固定され、下型7とは別体のポンチ10を下方から支えている。さらに、ポンチ10をスライドプレート類似のガイドによって支持することにより、荷重を受けた場合のポンチズレを防止している。
On the other hand, the displacement amount detection means 5 is constituted by a laser sensor, and measures the displacement amount between the upper die 11 and the upper surface 10b of the punch 10. The main body of the laser sensor is fixed in the vicinity of the mounting surface of the upper die 11 with respect to the ram 51 (see FIG. 12), and the die 14 forming a part of the upper die 11 has an opening 15 for allowing the laser beam L to pass therethrough. Is formed. In the panel, an opening for allowing the laser beam L to pass through is formed in advance. The laser sensor used for the displacement detection means 5 has a measurement range of about 500 mm and a resolution of about 50 μm, and is suitable for precise measurement of the displacement of the above part. Any other non-contact type laser sensor can be used as long as it has the same performance and can obtain output such as voltage so that measurement results during press molding can be continuously obtained. It is also possible to use a sensor or the like.
Moreover, the load detection means 6 is comprised with the load cell, and measures a punch load. The main body portion of the load cell is fixed to the lower mold 7 and supports a punch 10 separate from the lower mold 7 from below. Further, the punch 10 is supported by a guide similar to a slide plate, thereby preventing punch misalignment when a load is applied.

これらの変位量検出手段2、3、4、5および荷重検出手段6は、金型1の複数箇所に一定間隔を開けて設けられている。なお、図5には、図示の都合上、変位量検出手段4、5は一つづつ図示されているが、実際には、変位量検出手段2と同様に変位量検出手段4、5も一つの断面上に二つづつ設けられている。また、各センサは、互いの磁界が干渉を及ぼすことが無いように若干位置をずらすようにして設けられいている。
そして、変位量検出手段2、3、4、5および荷重検出手段6の測定結果(測定電圧)は、図5に模式的に示すアンプ17を介し、かつ、アナログ−デジタルデータ変換機18を経由し、パソコン等の処理装置19によって処理され、必要に応じ、ディスプレイ、プリンタ等の表示手段20によって表示することができる。
These displacement amount detection means 2, 3, 4, 5 and the load detection means 6 are provided at a predetermined interval at a plurality of locations on the mold 1. In FIG. 5, for the sake of illustration, the displacement amount detection means 4, 5 are shown one by one, but actually, the displacement amount detection means 4, 5 are also one in the same manner as the displacement amount detection means 2. Two are provided on one cross section. Each sensor is provided so that its position is slightly shifted so that the mutual magnetic fields do not interfere with each other.
Then, the measurement results (measurement voltages) of the displacement detection means 2, 3, 4, 5 and the load detection means 6 are passed through the amplifier 17 schematically shown in FIG. 5 and via the analog-digital data converter 18. Then, it is processed by the processing device 19 such as a personal computer, and can be displayed by the display means 20 such as a display or a printer, if necessary.

さらに、後述する理由から、下型7の適当な位置には、クッションリング9の底面と、当該底面に対向する下型7の平面との間に、シムを挿入するための開口を形成している。加えて、当該シムの当り面(機械加工面)を、クッションリング9の底面とそれに対向する下型7の平面に形成している。金型1についての、その他の部分の構造については、従来の金型と同様であることから、詳しい説明を省略する。   Furthermore, an opening for inserting a shim is formed at an appropriate position of the lower mold 7 between the bottom surface of the cushion ring 9 and the plane of the lower mold 7 facing the bottom surface for the reason described later. Yes. In addition, the contact surface (machined surface) of the shim is formed on the bottom surface of the cushion ring 9 and the plane of the lower mold 7 facing it. About the structure of the other part about the metal mold | die 1, since it is the same as that of the conventional metal mold | die, detailed description is abbreviate | omitted.

ここで、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型変位量の測定装置を用い、プレス成形作業中のプレス金型1の特定部分間の変位量を測定する手順を、図7を参照しながら説明する。
(1)測定条件の決定を行う。
(i)ステップ:プレス成形に必要なポンチ荷重の算出
成形シミュレーションを用い、若しくは幾何学上の計算を行うことにより、金型1が剛体であると仮定した場合の、設計上の下死点となるポンチ荷重(所望のポンチ荷重)を求める。
(ii)ステップ:実際のダイハイトの決定
上記(i)で算出したポンチ荷重となるように、荷重検出手段6によってポンチ荷重を実測しながら試打を繰り返し行い、所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトを決定する。
Here, the procedure for measuring the displacement amount between specific parts of the press mold 1 during the press molding operation using the apparatus for measuring the mold displacement amount during press molding according to the embodiment of the present invention is shown in FIG. The description will be given with reference.
(1) Determine the measurement conditions.
(i) Step: Calculation of punch load necessary for press forming Designed dead center when mold 1 is assumed to be a rigid body by forming simulation or geometric calculation. The punch load (desired punch load) is obtained.
(ii) Step: Determining the actual die height Necessary for obtaining a desired punch load by repeatedly performing test hitting while actually measuring the punch load by the load detecting means 6 so that the punch load calculated in (i) above is obtained. Determine the actual die height.

(2)変位量検出手段2、3、4、5のゼロ点調整を行う。
(i)ステップ:無負荷ダイハイトを決定する。
素材を金型にセットしない状態で、かつ、クッションピン16(図5)のクッション荷重をクッションリング9に付与しない無負荷状態(このとき、クッションリング9は自重により降下している。)で、荷重検出手段6によってポンチ荷重を実測しながら上型11を下降させる。そして、実際にポンチ荷重が発生し始めるダイハイトを把握する。この、実際にポンチ荷重が発生し始めるダイハイトに初期板厚分を加算したものを、無負荷ダイハイトとする。
(ii)ステップ:続いて、クッションピン16に荷重を与えてクッションリング9を上昇させ、クッションリング9の下面と当該下面に対向する下型7の平面との間に隙間を持たせる。
(iii)ステップ:クッションリング9の底面と当該底面に対向する下型11の平面との間に形成したシムの当り面に、下型7に形成した開口から、シムを挿入する。このとき用いられるシムは、クッションリング9が自重によって降下し、下型11との間に挟まれた状態で、クッションリング9の上面が、プレス加工時の下死点に相当する位置に保持されるだけの厚みを有するものである。
(2) Zero point adjustment of the displacement detection means 2, 3, 4, 5 is performed.
(i) Step: Determine no-load die height.
In a state where the material is not set in the mold and the cushion pin 16 (FIG. 5) is not applied with the cushion load to the cushion ring 9, the cushion ring 9 is lowered by its own weight. The upper die 11 is lowered while actually measuring the punch load by the load detecting means 6. Then, the die height at which the punch load starts to be actually generated is grasped. This unloaded die height is obtained by adding the initial plate thickness to the die height at which punch load actually starts to be generated.
(ii) Step: Subsequently, a load is applied to the cushion pin 16 to raise the cushion ring 9, and a gap is formed between the lower surface of the cushion ring 9 and the plane of the lower mold 7 facing the lower surface.
(iii) Step: The shim is inserted from the opening formed in the lower die 7 into the contact surface of the shim formed between the bottom surface of the cushion ring 9 and the flat surface of the lower die 11 facing the bottom surface. The shim used at this time is held in a position corresponding to the bottom dead center at the time of press working with the cushion ring 9 lowered by its own weight and sandwiched between the lower ring 11 and the upper surface of the cushion ring 9. The thickness is as large as possible.

(iv)ステップ:クッションピン16の荷重を抜き、クッションリング9を下降させて、クッションリング9の底面と、当該底面に対向する下型の平面との間にシムを噛ませる。この状態で、クッションリング9は、クッションピン16の荷重を与えることなくプレス加工時の下死点に相当する位置に保持される。
(v)ステップ:上記(2)(i)ステップで決定した無負荷ダイハイトへと、上型11を下降させることにより、無負荷状態でクッションリングおよび上型を下死点に置き、かつ、ポンチおよびクッションリングと、上型との間に板厚分の空きを与えた状態となる。
(vi)ステップ:上記(2)(v)ステップの状態で、変位量検出手段2、3、4、5のゼロ点調整を行う。
(iv) Step: Remove the load of the cushion pin 16, lower the cushion ring 9, and bite the shim between the bottom surface of the cushion ring 9 and the lower mold plane facing the bottom surface. In this state, the cushion ring 9 is held at a position corresponding to the bottom dead center at the time of pressing without applying a load of the cushion pin 16.
(v) Step: By lowering the upper die 11 to the no-load die height determined in the above (2) (i) step, the cushion ring and the upper die are placed at the bottom dead center in the no-load state, and punched. In addition, a space corresponding to the plate thickness is provided between the cushion ring and the upper mold.
(vi) Step: Zero point adjustment of the displacement detection means 2, 3, 4, 5 is performed in the state of step (2) (v).

(3)金型各部の変位量の測定を行う。
(i)ステップ:上記(2)(iii)〜(vi)ステップで用いたシムを金型から取り除く。
(ii)ステップ:上記(1)(ii)ステップで決定した実際のダイハイトにより、プレス成形を行う。そして、プレス成形中、変位量検出手段2、3、4、5による金型各部の変位量の測定を行う。
(4)測定結果を出力する。
パネル成形を行い、変位量検出手段2の測定結果から、プレス成形中におけるクッションリング9とポンチの鉛直面10aとのクリアランスの変化を、経時的に検出することができる。
また、変位量検出手段3の測定結果から、プレス成形中におけるクッションリング9と上型11とのクリアランスの変化を、経時的に検出することができる。
さらに、変位量検出手段4の測定結果から、プレス成形中における上型11の開き量の変化を、経時的に検出することができる。
加えて、変位量検出手段5により、上型11とポンチ上面10bとの変位量を複数箇所で検出し、金型各部の変位量の測定を行い、金型1の全体のたわみを経時的に検出することができる。
そして、上記測定結果を処理装置19によって処理し、必要に応じ、表示手段20にグラフ化して表示し、または、プリンタによってプリントアウトすることができる。
(3) The displacement amount of each part of the mold is measured.
(i) Step: The shims used in the above steps (2) (iii) to (vi) are removed from the mold.
(ii) Step: Press molding is performed with the actual die height determined in the above step (1) (ii). Then, during the press molding, the displacement amount of each part of the mold is measured by the displacement amount detection means 2, 3, 4, 5.
(4) Output the measurement result.
Panel forming is performed, and the change in the clearance between the cushion ring 9 and the vertical surface 10a of the punch during press molding can be detected over time from the measurement result of the displacement detection means 2.
Further, the change in the clearance between the cushion ring 9 and the upper die 11 during press molding can be detected over time from the measurement result of the displacement amount detection means 3.
Furthermore, the change in the opening amount of the upper die 11 during press molding can be detected over time from the measurement result of the displacement amount detection means 4.
In addition, the displacement detection means 5 detects the displacement between the upper mold 11 and the punch upper surface 10b at a plurality of locations, measures the displacement of each part of the mold, and determines the overall deflection of the mold 1 over time. Can be detected.
Then, the measurement result can be processed by the processing device 19, displayed as a graph on the display means 20, or printed out by a printer if necessary.

図8〜図11には、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型変位量の測定装置による測定結果の一例を示している。当該測定例では、図6に符号A―A、B―B、C―C、D―Dで示す線(一定ピッチとする)が通る鉛直断面上に、変位量検出手段2、3、4、5を配置している。
図8は、変位量検出手段2で検出した、クッションリング9の開き量を経時的に示している。なお各測定位置A、B、C、Dには、変位量検出手段2が二つづつ設けられているので、図8における各測定位置の検出結果は、二つの検出手段の測定結果の平均値を表している。図中、符号Bhで示す線はブランクホールド時点を示し、符号Bdcで示す線は上型11およびクッションリング9の下死点を示している(図9も同じ)。
また、図5は、変位量検出手段3で検出した、しわ抑え面のクリアランスを経時的に示している。図5では、各測定位置A、B、C、Dの二つの変位量検出手段3の測定結果を、A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2として別々に示している。
FIGS. 8 to 11 show examples of measurement results obtained by the measuring device for the amount of mold displacement during press molding according to the embodiment of the present invention. In this measurement example, the displacement detection means 2, 3, 4,... On the vertical cross section through the lines (constant pitch) indicated by the symbols AA, BB, CC, DD in FIG. 5 is arranged.
FIG. 8 shows the opening amount of the cushion ring 9 detected by the displacement amount detection means 2 over time. Since each of the measurement positions A, B, C, and D is provided with two displacement amount detection means 2, the detection result of each measurement position in FIG. 8 is the average value of the measurement results of the two detection means. Represents. In the figure, a line indicated by reference sign Bh indicates a blank hold time point, and a line indicated by reference sign Bdc indicates the bottom dead center of the upper die 11 and the cushion ring 9 (the same applies to FIG. 9).
FIG. 5 shows the clearance of the wrinkle suppressing surface detected by the displacement amount detection means 3 over time. In FIG. 5, the measurement results of the two displacement amount detection means 3 at the measurement positions A, B, C, and D are separately shown as A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, and D2.

さらに、図10は、変位量検出手段5で検出した、下死点での上型11のたわみ(ポンチ上面10bを基準とした値)を示している。
また、図11は、変位量検出手段5で検出した、下死点での上型11のたわみと、荷重検出手段6で測定したパンチ荷重との関係を示している。
なお、以上の測定結果は、図12に示すように、下型7および上型11がプレスマシン50に装着された状態で、上型11を駆動するラム51に対する推進装置の加圧力Fが、下型7および上型11よりも外側に作用する条件下で測定したものである。
Further, FIG. 10 shows the deflection of the upper die 11 at the bottom dead center detected by the displacement amount detecting means 5 (value based on the punch upper surface 10b).
FIG. 11 shows the relationship between the deflection of the upper die 11 at the bottom dead center detected by the displacement detection means 5 and the punch load measured by the load detection means 6.
Note that, as shown in FIG. 12, the above measurement results show that the pressure F of the propulsion device against the ram 51 that drives the upper die 11 in the state where the lower die 7 and the upper die 11 are mounted on the press machine 50, It was measured under conditions that act outside the lower mold 7 and the upper mold 11.

ここで、上記構成をなす本発明の実施の形態により得られる作用効果をまとめると、以下のようになる。
すなわち、図2に示すシミュレーション方法では、成形ストロークに応じた金型のたわみ分布を求めるステップにおいて、当該たわみ分布を正確に求めておく。その手法としては、図1の(a)〜(c)ステップのごとき、高精度が保証されたシミュレーションや、図5〜図12で説明した測定装置を用いることができる。
そして、(d−1)ステップにおいて、当該たわみ分布を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の金型表面の節点に対し強制変位条件として与え、(d−2)ステップにおいて、正確に求めたたわみ分布を考慮した板成形シミュレーションを行う。
さらに、(d−3)ステップにおいて、(d−2)ステップで得られる成形荷重が所望の成形荷重と一致するまで、前記強制変位条件の修正を行う。すなわち、図3に示すように、成形荷重の目標値Tと計算値Cとの比較、検証を行い、理想的な成形荷重条件下における板成形シミュレーションを行うことで、板成形品の形状を高精度にシミュレーションすることができる。
Here, it is as follows when the effect obtained by embodiment of this invention which makes the said structure is put together.
That is, in the simulation method shown in FIG. 2, the deflection distribution is accurately obtained in the step of obtaining the deflection distribution of the mold according to the molding stroke. As the method, a simulation in which high accuracy is guaranteed, such as steps (a) to (c) in FIG. 1, or the measuring apparatus described with reference to FIGS.
Then, in step (d-1), the deflection distribution is given as a forced displacement condition to the nodes on the mold surface when performing plate forming simulation by the dynamic explicit method, and is accurately obtained in step (d-2). A plate forming simulation considering the deflection distribution is performed.
Further, in step (d-3), the forced displacement condition is corrected until the molding load obtained in step (d-2) matches the desired molding load. That is, as shown in FIG. 3, the target value T of the molding load and the calculated value C are compared and verified, and by performing a plate molding simulation under ideal molding load conditions, the shape of the plate molded product is increased. It is possible to simulate with accuracy.

また、図4に示すシミュレーション方法では、成形ストロークに応じた金型のたわみ分布を求めるステップにおいて、図2の例と同様に、当該たわみ分布を正確に求めておく。
そして、(e−1)ステップにおいて、当該たわみ相当分を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の前記しわ抑え荷重を与える部分の表面の節点に対し強制変位条件として与えて、(e―2)ステップにおいて、正確に求めたたわみ分布を考慮した、板成形シミュレーションを行うものである。ここで、金型の前記しわ抑え荷重を与える部分を除いた部分を剛体と仮定していることから、図2の例のごとく、成形荷重の目標値Tと計算値Cとの比較、検証は不要である。したがって、図4の手法によっても、板成形品の形状を高精度にシミュレーションすることができる。
In the simulation method shown in FIG. 4, in the step of obtaining the deflection distribution of the mold corresponding to the molding stroke, the deflection distribution is accurately obtained in the same manner as in the example of FIG.
Then, in step (e-1), the deflection equivalent is given as a forced displacement condition to a node on the surface of the portion to which the wrinkle suppression load is applied when performing plate forming simulation by the dynamic explicit method. 2) In the step, a plate forming simulation is performed in consideration of the accurately obtained deflection distribution. Here, since the part excluding the part to which the wrinkle restraining load is applied is assumed to be a rigid body, the comparison and verification of the target value T of the molding load and the calculated value C are as shown in the example of FIG. It is unnecessary. Therefore, the shape of the plate molded product can be simulated with high accuracy also by the method of FIG.

本発明の実施の形態に係る、プレス成形中の金型たわみ分布のシミュレーション方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the simulation method of the deflection distribution of the metal mold | die during press molding based on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る、プレス成形中の金型たわみを考慮した板成形のシミュレーション方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the simulation method of the plate shaping | molding which considered the metal mold | die bending in the press molding based on embodiment of this invention. 所望の製品形状を得るために必要となる目標の成形荷重と、図2に示す板成形シミュレーション過程において求められる、成形荷重の計算値Cとを比較したグラフである。FIG. 3 is a graph comparing a target forming load required to obtain a desired product shape with a calculated value C of a forming load obtained in a plate forming simulation process shown in FIG. 2. 本発明の実施の形態に係る、プレス成形中の金型たわみを考慮した板成形のシミュレーション方法の別例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the simulation method of the plate shaping | molding which considered the metal mold | die bending in press molding based on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の断面図である。It is sectional drawing of the press die incorporating the measuring device of the amount of metallic mold displacement during press molding concerning an embodiment of the invention. 図5に示す、プレス成形中の金型変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the press die incorporating the measuring device of the die displacement amount during press molding shown in FIG. 図5に示すプレス成形中の金型変位量の測定装置を用い、プレス成形作業中のプレス金型の特定部分間の変位量を測定する手順を示す、フローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which measures the displacement amount between the specific parts of the press die in press molding operation | work using the measuring device of the die displacement amount in press molding shown in FIG. 図5に示すプレス成形中の金型変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、プレス成形中におけるクッションリングの開き量を経時的に示したグラフである。It is the graph which showed the opening amount of the cushion ring in press molding of the press die incorporating the measuring device of the die displacement amount in press molding shown in Drawing 5 with time. 図5に示すプレス成形中の金型変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、プレス成形中におけるしわ抑え面のクリアランスを経時的に示したグラフである。It is the graph which showed the clearance of the wrinkle suppression surface in press molding of the press die incorporating the measuring device of the amount of metallic mold displacement in press molding shown in Drawing 5 with time. 図5に示すプレス成形中の金型変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、下死点での上型のたわみを示した図である。It is the figure which showed the deflection | deviation of the upper mold | type in a bottom dead center of the press die incorporating the measuring device of the die displacement amount in press molding shown in FIG. 図5に示すプレス成形中の金型変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、下死点での上型のたわみと、荷重検出手段で測定したパンチ荷重との関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the deflection of the upper die at the bottom dead center and the punch load measured by the load detection means of the press die incorporating the device for measuring the amount of die displacement during press molding shown in FIG. is there. 図5に示すプレス金型を装着するプレスマシンを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the press machine which mounts | wears with the press die shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

(a)〜(c):シミュレーションにより、成形ストロークに応じた金型たわみ分布を求めるステップ
(d−1):(a)〜(c)ステップを一例とするシミュレーション方法により求めた、金型のたわみ分布を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の、金型表面の節点に対し強制変位条件として与える(板成形用メッシュにマッピングする。)ステップ
(d−2):実際に、動的陽解法によって板成形シミュレーションを行うステップ
(d−3):(d−2)ステップで行った板成形シミュレーションの結果、求められる成形荷重をチェックするステップ
(d−4):(d−3)ステップで計算値が目標の成形荷重と一致したことを確認した時点で、プレス成形中の製品形状のシミュレーション結果を出力するステップ
(e−1):(a)〜(c)ステップを一例とするシミュレーション方法により求めた、金型のたわみ分布を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の、しわ抑え荷重を与える部分の表面の節点に対し強制変位条件として与える(板成形用メッシュにマッピングする。)ステップ
(e―2):金型の前記しわ抑え荷重を与える部分を除いた部分を剛体と仮定して、所望の成形荷重を与え、当該板成形シミュレーションを行うステップ
(e―3):プレス成形中の製品形状のシミュレーション結果を出力するステップ
(A) to (c): Step of obtaining a mold deflection distribution according to a molding stroke by simulation (d-1): A mold method obtained by a simulation method using steps (a) to (c) as an example. The deflection distribution is given as a forced displacement condition for the nodes on the mold surface when performing plate forming simulation by the dynamic explicit method (mapped to the plate forming mesh) Step (d-2): Actually dynamic Step of performing plate forming simulation by explicit method (d-3): Step of checking required forming load as a result of plate forming simulation performed in step (d-2) (d-4): In step (d-3) The step of outputting the simulation result of the product shape during press forming when it is confirmed that the calculated value matches the target forming load e-1): (a) to (c) The surface of the portion to which the wrinkle-suppressing load is applied when performing the plate forming simulation by the dynamic explicit method on the deflection distribution of the mold obtained by the simulation method taking steps as an example. Step (e-2): Assuming that the portion excluding the portion to which the wrinkle-suppressing load is applied is a rigid body, is formed as a desired displacement condition. A step of applying a load and performing the plate forming simulation (e-3): a step of outputting a simulation result of the product shape during press forming

Claims (2)

成形ストロークに応じた金型のたわみ分布を求めるステップと、
当該たわみ分布を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の金型表面の節点に対し強制変位条件として与えて、当該板成形シミュレーションを行うステップと、
それによって得られる成形荷重が所望の成形荷重と一致するまで、前記強制変位条件の修正を行うステップとからなることを特徴とする板成形のシミュレーション方法。
Determining the mold deflection distribution according to the molding stroke;
Giving the deflection distribution as a forced displacement condition to the nodes on the mold surface when performing plate forming simulation by dynamic explicit method, and performing the plate forming simulation;
A plate forming simulation method comprising the step of correcting the forced displacement condition until a forming load obtained thereby coincides with a desired forming load.
成形ストロークに応じて金型のしわ抑え荷重を与える部分のたわみ分布を求めるステップと、
当該たわみ相当分を、動的陽解法により板成形シミュレーションを行う際の前記しわ抑え荷重を与える部分の表面の節点に対し、強制変位条件として与えるステップと、
金型の前記しわ抑え荷重を与える部分を除いた部分を剛体と仮定して所望の成形荷重を与え、当該板成形シミュレーションを行うステップとからなることを特徴とする板成形のシミュレーション方法。
Obtaining a deflection distribution of a portion to which a wrinkle restraining load of the mold is applied according to a molding stroke;
The step of giving the deflection equivalent as a forced displacement condition to the node of the surface of the portion to which the wrinkle restraining load is applied when performing plate forming simulation by dynamic explicit method,
A plate forming simulation method comprising the steps of applying a desired forming load assuming that a portion excluding the portion to which the wrinkle suppressing load is applied is a rigid body, and performing the plate forming simulation.
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