JP2008049389A - 形状不良要因特定方法、装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】成形加工に際して、変形の弾性回復に起因する加工品の形状不良の要因を、数値シミュレーション技術を用いて、迅速、確実且つ容易に特定し、寸法精度低下の解消を図る。
【解決手段】弾性回復前の加工品に作用する応力分布及び歪み分布を算出し（Ｓ１）、弾性回復前の加工品形状に対して前記応力分布を与えた場合の、評価点Ａの弾性回復に基づく変形量δ０を算出し（Ｓ２）、加工品形状を複数の領域に分割し、弾性回復前の加工品形状に対して前記領域ごとに前記応力分布を与えた場合の、評価点Ａの弾性回復に基づく変形量δｎを算出し（Ｓ３）、前記変形量δ０と前記変形量δｎとを比較して、これらの差が最も小さくなる領域を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力分布領域である主影響領域Ｎと特定する（Ｓ４）。
【選択図】図５

Description

本発明は、鍛造、圧延、押出加工、引抜加工、又はプレス加工などの塑性加工において、変形の弾性回復に起因する加工品の寸法精度不良（形状不良）の要因を特定するための技術に関する。

従来、塑性加工を行う際に、被加工材に対して変形を加える金型等の成形工具による拘束を加工品より解除したときに現れる変形の弾性回復（スプリングバック）によって、該加工品の寸法精度の低下を招くことが知られている。

多くの自動車部品は、断面形状が途中で変化したり彎曲したりするなど複雑な形状をしているために、変形の弾性回復の原因の特定が困難であり、追求のためには時間を要する。また、変形の弾性回復の原因は、加工品形状や材質によって異なるため、変形の弾性回復の原因を明らかにしたうえで、加工品ごとに変形の弾性回復に対する適正な対策を短時間で施すことは困難であった。

このことから、変形の弾性回復に起因する加工品の形状不良の低減のために、寸法精度を低下させる変形の弾性回復の原因を排除するのではなく、加工品に加えられた変形が弾性回復した状態において設計寸法となるように、金型等の成形工具の形状を設計することが行われている。

例えば、特許文献１に記載の技術では、板材（被加工材）を金型（成形工具）にて成形するプレス成形加工において、弾塑性有限要素法を用いて板材が金型の成形下死点までプレスされた状態の応力分布を算出し、この応力分布に基づいて板材の弾性回復量を算出し、弾性回復後の板材の形状に整合するように金型を修正するシミュレーション技術が提案されている。

ところで、近年、自動車構成部品に多用されている高強度鋼板は、塑性加工による変形の弾性回復量が大きく、従って、寸法精度不良の低減に対して、より高度な解決の要求が高まっている。これに加え、近年では自動車の開発期間は短縮化傾向にあり、迅速且つ確実に寸法精度不良を低減することのできる、塑性加工技術の開発が必要とされている。

上述のように、弾性回復後の加工品形状を設計形状に整合するように成形工具の形状を決定するシミュレーション技術は、高強度鋼板に対しても有効であるが、高強度鋼板では成形加工時の変形の弾性回復量が通常の鋼板と比較して大きく、変形の弾性回復を見込んで成形工具を作成することが困難となる場合も生じる。そこで、成形加工時の変形の弾性回復の原因を明らかにするとともに、この原因を除去して、寸法精度低下を解消し、形状不良発生を抑止するための技術を開発していくことが必要となる。
特開２００３−３３８２８号公報

本発明では、成形加工に際して、変形の弾性回復に起因する加工品の形状不良の要因を、数値シミュレーション技術を用いて、迅速、確実且つ容易に特定し、寸法精度低下の解消を図る技術を提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、弾性回復前の加工品形状に対して弾性回復前の加工品に作用する応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の或評価点の弾性回復に基づく変形量と、予め設定された複数の領域に加工品形状を分割し、弾性回復前の加工品形状に対して前記領域ごとに応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく領域別応力付与変形量とを、取得し、前記変形量と前記領域別応力付与変形量とを比較して、これらの差が最も小さくなる領域を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力分布領域である主影響領域と特定する処理を、コンピュータに実行させる形状不良要因特定プログラムである。

請求項２においては、請求項１に記載の形状不良要因特定プログラムにおいて、弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域に作用する応力分布を、直交座標系の各方向成分に分解して与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく成分別応力付与変形量を取得して、前記主影響領域の応力分布を与えた場合の領域別応力付与変形量と、前記成分別応力付与変形量とを比較し、これらの差が最も小さくなる方向の応力成分を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力成分である主影響応力成分と特定する処理を、さらに、コンピュータに実行させるものである。

請求項３においては、請求項２に記載の形状不良要因特定プログラムにおいて、弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域の板厚方向略中央に作用する主影響応力成分を、主影響領域の板厚方向全域に均等に分布させた応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく変形量を取得し、該変形量と、前記主影響領域に主影響応力成分を与えた場合の成分別応力付与変形量とを比較し、前記主影響応力成分の板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に与える影響の有無を判定する処理を、さらに、コンピュータに実行させるものである。

請求項４においては、弾性回復前の加工品に作用する応力分布を算出する応力分布演算部と、弾性回復前の加工品形状に対して前記応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の或評価点の弾性回復に基づく変形量を算出する弾性回復量演算部と、予め設定された複数の領域に前記加工品形状を分割し、弾性回復前の加工品形状に対して前記領域ごとに前記応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく領域別応力付与変形量を算出する弾性回復量演算部と、前記変形量と前記領域別応力付与変形量とを比較して、これらの差が最も小さくなる領域を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力分布領域である主影響領域と特定する比較演算部とを、備える形状不良要因特定装置である。

請求項５においては、請求項４に記載の形状不良要因特定装置において、弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域に作用する応力分布を、直交座標系の各方向成分に分解して与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく成分別応力付与変形量を算出する弾性回復量演算部と、前記主影響領域の応力分布を与えた場合の領域別応力付与変形量と、前記成分別応力付与変形量とを比較し、これらの差が最も小さくなる方向の応力成分を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力成分である主影響応力成分と特定する比較演算部とを、さらに、備えるものである。

請求項６においては、請求項５に記載の形状不良要因特定装置において、弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域の板厚方向略中央に作用する主影響応力成分を、主影響領域の板厚方向全域に均等に分布させた応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく変形量を算出する弾性回復量演算部と、該変形量と、前記主影響領域に主影響応力成分を与えた場合の成分別応力付与変形量とを比較し、前記主影響応力成分の板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に与える影響の有無を判定する演算処理部とを、さらに、備えるものである。

請求項７においては、弾性回復前の加工品に作用する応力分布を算出する応力分布演算工程と、弾性回復前の加工品形状に対して前記応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の或評価点の弾性回復に基づく変形量を算出する弾性回復量演算工程と、予め設定された複数の領域に前記加工品形状を分割し、弾性回復前の加工品形状に対して前記領域ごとに前記応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく領域別応力付与変形量を算出する弾性回復量演算工程と、前記変形量と前記領域別応力付与変形量とを比較して、これらの差が最も小さくなる領域を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力分布領域である主影響領域と特定する比較演算工程とを含む、形状不良要因特定方法である。

請求項８においては、請求項７に記載の形状不良要因特定方法において、弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域に作用する応力分布を、直交座標系の各方向成分に分解して与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく成分別応力付与変形量を算出する弾性回復量演算工程と、前記主影響領域の応力分布を与えた場合の領域別応力付与変形量と、前記成分別応力付与変形量とを比較し、これらの差が最も小さくなる方向の応力成分を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力成分である主影響応力成分と特定する比較演算工程とを、さらに、含むものである。

請求項９においては、請求項８に記載の形状不良要因特定方法において、弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域の板厚方向略中央に作用する主影響応力成分を、主影響領域の板厚方向全域に均等に分布させた応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく変形量を算出する弾性回復量演算工程と、該変形量と、前記主影響領域に主影響応力成分を与えた場合の成分別応力付与変形量とを比較し、前記主影響応力成分の板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に与える影響の有無を判定する演算処理工程とを、さらに、含むものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、成形加工に際して、加工品の或評価点に弾性回復前後の変形を生じさせる要因、つまり、最も影響を与える応力分布を有する部位を特定することができる。よって、成形加工時の変形の弾性回復に起因する加工品の形状不良の要因を特定することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に加工品を示す図、図２は加工品の弾性回復後の変位量を示す図、図３は図２におけるＦ−Ｆ断面図である。
図４は形状不良要因特定装置の構成を示す図、図５は主影響領域を特定する処理の流れ図、図６は主影響応力成分を特定する処理の流れ図、図７は応力の板厚方向分布の影響を判断する処理の流れ図、図８は形状不良要因特定プログラムの処理の流れ図である。
図９は加工品の長尺方向領域分割の例を示す図、図１０は加工品の短尺方向領域分割の考え方を説明する図、図１１は加工品の短尺方向領域分割の例を示す図、図１２は加工品の領域分割の例を示す図、図１３は成分別に応力付与した場合の評価点の変位量を示す図、図１４は板厚方向で変化する応力分布の影響を説明する図、図１５は加工品の板厚方向で変化する応力分布の影響を判断する流れを説明する図である。

本発明は、数値シミュレーション技術を用いて、成形加工品の寸法精度低下に繋がる変形の弾性回復が、どのような要因（主たる原因）により生じているのかを、迅速、確実且つ容易に特定するものである。
これにより、設計段階において、成形加工時の変形の弾性回復に起因する形状不良の要因を排除又は考慮した設計を行い、成形加工品の寸法精度を安定させることができる。

本実施例では、ポンチとダイから成る成形工具にて板状の被加工材のプレス成形加工を行う場合の、変形の弾性回復の要因を特定する技術について説明する。
但し、本発明が適用可能である成形加工は、プレス成形加工に限定されるものではなく、鍛造、圧延、押出加工、引抜加工など、被加工材を成形工具にて塑性変形させて成形加工品を得る、塑性成形加工一般に広く適用させることができる。

また、本実施例に係る加工品は、図１に示すような形状の自動車部品である。
成形加工時に被加工材に変形を加えながら成形下死点まで移動した成形工具が、該被加工材に対して成形加圧（成形負荷）を与え終えて、該成形工具にて加工品が拘束されている状態を『弾性回復前』の状態とする。
そして、図１に示すように、弾性回復前の加工品を三点で拘束して成形工具による拘束を解除することによって、加工品に与えた変形が弾性回復したあとの状態を『弾性回復後』の状態とする。

図２では、弾性回復後の加工品の変位量をＸＹＺ方向別に示しており、加工品の同図左下部において他と比較して大きくＺ方向に変位していることが分かる。そこで、この他と比較して大きく変位している部位に存在する点を、本実施例の評価点Ａとする。
さらに、図２及び図３に示すように、前記評価点Ａでは、弾性回復前後で、同図に示すＺ方向に−３．８６ｍｍだけ変位している。そこで、本実施例では、前記評価点Ａにおいて最も変位の大きいＺ方向の弾性回復前後の変位量を、形状不良の要因を特定するための指標となる変形量である『変形量δ０』とする。

本実施例では、上述のように定めた評価点Ａの弾性回復に起因する変形量δ０に影響を与える要因を特定する。
但し、前記『変形量δ０』は加工品の形状不良を評価するための指標となるものであるが、該変形量は評価点Ａの変位量に限定されず、加工品の或部位の角度変化θ、ねじれ角φ、反りの曲率１／ρとすることもできる。

なお、前記評価点Ａは、加工品において任意に定めることができる。
よって、複数の評価点において形状不良の要因を特定したり、或いは、上述のように特に変形量の大きい部位を評価点として形状不良の要因を特定したりすることによって、加工品の形状不良の要因を特定していくことができる。
また、本実施例では、変形量δ０は評価点ＡのＺ方向の変位量としているが、変形量δ０は、評価点Ａの移動量としたり、他方向の変位量としたりすることもできる。さらに、本実施例では、評価点Ａは一点としているが、数点を評価点とし、これらの評価点の合計変位量を変形量δ０とすることもできる。

続いて、発明の実施例に係る形状不良要因特定装置の構成を説明する。

図４に示すように、前記形状不良要因特定装置１０には、演算処理を行う演算手段４０と、情報を格納する記憶手段３０と、情報の入力を行う入力手段２１と、演算処理結果を表示又は印字出力する出力手段２２と、これら各手段４０・３０・２１・２２を制御する制御手段２０等とが備えられる。本実施例において、形状不良要因特定装置１０は、単数又は複数のコンピュータで構成される。

前記記憶手段３０には、成形工具データ記憶部３１と、加工品データ記憶部３２と、プログラム記憶部３３とが、具備される。

前記成形工具データ記憶部３１には、ＣＡＤ等によって作成された金型等の成形工具の形状データが格納される。
なお、本実施例に係る成形加工はプレス成形加工であるので、前記成形工具とは、ダイスやポンチである。但し、前記成形工具は成形加工の種類により異なり、例えば、塑性加工が鍛造の場合には型、引抜加工や押出加工の場合にはダイスやコンテナである。

また、加工品データ記憶部３２には、加工品となる被加工材の材料特性パラメータや、加工品（後述する領域も含む）の形状データ及び目標加工形状等が格納される。
なお、加工品形状データとして、後述するように、有限要素法等を用いた数値シミュレーションにより予測される弾性回復前の加工品形状データと、スプリングバックシミュレーションにより予測される弾性回復後の加工品形状データとが、格納される。

前記プログラム記憶部３３には、形状不良要因特定装置１０にて実行されるアプリケーションプログラムが格納される。該アプリケーションプログラムには、成形シミュレーションプログラムと、スプリングバックシミュレーションプログラムと、形状不良要因特定プログラム等が具備される。

前記演算手段４０には、応力分布等演算部４１と、第一弾性回復量演算部４２と、第二弾性回復量演算部４４と、第一比較演算部４５と、第三弾性回復量演算部４６と、第二比較演算部４７と、第四弾性回復量演算部４８と、第三比較演算部４９とが、具備される。

続いて、図６〜図９を用いて、形状不良要因特定装置１０において、変形の弾性回復に起因する加工品の形状不良の要因を特定するための処理の流れを説明する。この処理の流れに沿って、上記演算手段４０に具備される各演算部の機能についても併せて説明する。
なお、形状不良要因特定装置１０では、形状不良要因特定プログラムが実行されることによって、変形の弾性回復に起因する加工品の形状不良の要因を特定するための処理が行われる。

［応力分布等算出工程Ｓ１］
形状不良要因特定装置１０にて形状不良要因特定プログラムが実行されると、先ず、弾性回復前の加工品に作用する応力分布及び歪み分布の取得が行われる（Ｓ３１）。
以下、応力分布及び歪み分布を『応力分布等』と記載する。
弾性回復前の加工品全体に作用する応力分布等を取得するために、前記演算手段４０の応力分布等演算部４１では、成形シミュレーションプログラムが実行され、弾性回復前の加工品全体に作用する応力分布等を算出する演算処理が行われる。

応力分布等演算部４１では、与えられた塑性加工条件に基づいて、成形工具にて被加工材を塑性変形させて加工品を得る数値シミュレーション（成形シミュレーション）が行われる。
この成形シミュレーションには、有限要素法等の一般的な数値解析手法を用いることができ、塑性加工条件は成形工具データ記憶部３１及び加工品データ記憶部３２に格納された情報等に基づいて定めることができる。
そして、前記成形シミュレーションを通じて、弾性回復前の加工品形状と、該加工品全体に作用する応力分布等とが算出される。

［全応力付与弾性回復量算出工程Ｓ２］
前記応力分布算出工程Ｓ１に続いて、演算手段４０では、弾性回復前の加工品に作用する応力分布等を弾性回復前の加工品形状に対して与えた場合の、弾性回復前後の評価点Ａの変形量δ０の取得が行われる（Ｓ３２）。
このために、前記演算手段４０の第一弾性回復量演算部４２では、スプリングバックシミュレーションプログラムが実行され、弾性回復前の加工品全体に作用する応力分布等を弾性回復前の加工品形状に対して与えた場合の、弾性回復前後の評価点Ａの変形量δ０を算出する演算処理が行われる。

第一弾性回復量演算部４２では、弾性回復前の応力分布等を弾性回復前の加工品形状に与えて、弾性回復前から弾性回復後までの加工品形状の数値シミュレーション（スプリングバックシミュレーション）が行われる。このスプリングバックシミュレーションを通じて、弾性回復後の加工品形状が算出され、変形の弾性回復に基づく評価点Ａの変形量δ０が得られる。
なお、スプリングバックシミュレーションについては、例えば、特開２０００−３１２９３３号公報や、特開２００３−３４０５２９号公報に記載されているような、公知の解析手法を採用することができる。

［領域別応力付与弾性回復量算出工程Ｓ３］
上述のように変形の弾性回復に基づく評価点Ａの変形量δ０を取得した演算手段４０では、弾性回復前の加工品全体に作用する応力分布等を予め設定された複数の領域に分割して、弾性回復前の加工品形状に対して与えた場合の、弾性回復前後の評価点Ａの変位量〈領域別応力付与変位量〉δｎ（ｎ＝１〜ｎ_e、ｎ_e；領域の数）の取得が行われる（Ｓ３３）。

このために、第二弾性回復量演算部４４では、スプリングバックシミュレーションプログラムが実行され、弾性回復前の加工品全体に作用する応力分布等を予め設定された複数の領域ごとに分割して弾性回復前の加工品形状に対して与えた場合の、変形の弾性回復に基づく評価点Ａの弾性回復前後の変形量δｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）を算出する演算処理が行われる。
領域別に応力を付与した場合の評価点Ａの弾性回復前後の変形量δｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）は、各領域ｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）について、それぞれ算出される。

前記『領域』は、弾性回復前の加工品形状を複数（分割数ｎ_e）の領域に仮想的に分割したものであり、予め形状不良要因特定装置１０に設定される。
そして、領域別に応力を付与した場合の評価点Ａの変形量δｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）を算出するために、弾性回復前の加工品形状に付与される応力分布等は、前記応力分布算出工程Ｓ１にて取得された加工品全体に作用する応力分布等を、前記領域毎に分割したものである。
従って、領域ｎに応力を付与した場合の評価点Ａの変形量δｎを得るために、第二弾性回復量演算部４４では、領域ｎの応力分布等を、弾性回復前の加工品形状（加工品の全体形状）に与えて、数値シミュレーション（スプリングバックシミュレーション）を行い、弾性回復後の加工品形状を算出し、評価点Ａの変形量δｎを算出する処理が行われる。この演算処理を各領域ｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）について行うことにより、評価点Ａの変形量δｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）を得ることができる。

なお、前記領域は、予め加工品の形状に応じて定められる。このとき、塑性加工時の被加工材の変形挙動に合わせて加工品形状を分割するように決定すると、本質に近い主影響部位が特定できるので好ましい。例えば、塑性加工における被加工材の流入量による分割、塑性加工の各段階による分割、或いは、加工品形状による分割を行って、決定することができる。

図９に示すように、本実施例に係る加工品の場合、加工品形状が長尺方向に４つの領域に分割される。さらに、図１１に示すように、加工品形状が短尺方向に５つの領域に分割されて、本実施例に係る加工品は併せて２０の領域に分割される。
なお、図１０に示すように、加工品の短尺方向の断面形状が一側に膨らんだ凸形状である場合には、原則として曲折する箇所の前又は後で分割すれば、各領域の変形挙動を捉えやすいので望ましい。
また、各領域の面積Ｓｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）も、ほぼ同等となることが望ましい。

［主影響領域特定工程Ｓ４］
領域別応力付与弾性回復量算出工程Ｓ３に続いて、第一比較演算部４５では、評価点Ａの変形量δ０と、領域別に応力を付与した場合の評価点Ａの変形量δｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）との比較演算が行われる（Ｓ３４）。
さらに、第一比較演算部４５では、変形量δ０と変形量δｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）の差（差の絶対値）が最も小さくなる領域Ｎが、弾性回復前後の評価点Ａの変形量δ０に最も関与する応力分布等を有する領域である『主影響領域Ｎ』と特定される（Ｓ３５）。

つまり、領域別応力付与弾性回復量算出工程Ｓ３にて取得された評価点Ａの変形量δｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）のうち、主影響領域Ｎの応力分布σＮ及び歪み分布εＮを付与した場合の評価点Ａの変形量δＮは、評価点Ａの変形量δ０に、最も近い数値となる。

本実施例に係る加工品の場合、図１２に示すように、評価点Ａの変形量δ０は−３．８６ｍｍであるので、領域別に応力を付与した場合の評価点Ａの変形量δｎ（ｎ＝１〜２０）のうち、領域９の変形量δ９＝−２．３４ｍｍとの差の絶対値が最も小さく、領域９が主影響領域Ｎと特定される。
なお、各領域の面積Ｓｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）が大きく異なる場合には、例えば、｛δｎ・Ｓｎ／Ｓ０（ｎ＝１〜ｎ_e）｝のように、面積を補正した評価指標を変形量δｎ（ｎ＝１〜ｎ_e）に代えて用いても良い。但し、前記Ｓ０は、成形品全体の面積を示すものとする。

上述のように、形状不良要因特定装置１０では、Ｓ１〜Ｓ４の各工程を実行することによって、弾性回復前後の評価点Ａの変位に最も関与する要因を含む応力分布σＮ及び歪み分布εＮを与える主影響領域Ｎを特定することができる。

［成分別応力付与弾性回復量算出工程Ｓ５］
演算手段４０では、主影響領域Ｎを特定したうえで、該主影響領域Ｎに作用する応力分布σＮを、直交座標系（本実施例では、ＸＹＺ座標系とする）の各方向成分（σＮ_ｘ，σＮ_ｙ，σＮ_ｚ）に分解したものと、歪み分布εＮとを、弾性回復前の加工品形状に対して与えた場合の、評価点Ａの弾性回復前後の変位量〈成分別応力付与変位量〉δＮ_ｋ（ｋ＝ｘ，ｙ，ｚ）の取得が行われる（Ｓ３６）。

このために、第三弾性回復量演算部４６では、スプリングバックシミュレーションプログラムが実行され、弾性回復前に主影響領域Ｎの応力分布σＮを、直交座標系のＸＹＺ方向に分解してσＮ_ｘ，σＮ_ｙ，σＮ_ｚとしたものを、弾性回復前の加工品形状に対してそれぞれ独立して与えて、弾性回復前から弾性回復後までの加工品形状の数値シミュレーション（スプリングバックシミュレーション）が行われる。
このスプリングバックシミュレーションを通じて、弾性回復後の加工品形状が算出され、変形の弾性回復に基づく評価点Ａの弾性回復前後の変形量δＮ_ｋ（ｋ＝ｘ，ｙ，ｚ）が算出される。

［主影響応力成分特定工程Ｓ６］
続いて、第二比較演算部４７では、主影響領域Ｎに応力分布σＮを付与した場合の評価点Ａの変形量δＮと、主影響領域Ｎの応力分布σＮを成分別に付与した場合の評価点Ａの変形量δＮ_ｋ（ｋ＝ｘ，ｙ，ｚ）とが比較演算される（Ｓ３７）。
さらに、これらの差（差の絶対値）が最も小さくなる方向の応力成分σＮ_ｋ（ｋ＝ｘorｙorｚ）が、弾性回復前後の評価点Ａの変形量δ０に最も関与する応力成分である『主影響応力成分σＮ_ｋ』と特定される（Ｓ３８）。

本実施例に係る加工品の場合、図１２及び図１３に示すように、領域９が主影響領域Ｎであって、該主影響領域Ｎに応力分布σＮを付与した場合の評価点Ａの変形量δＮは、δ９＝−２．３４ｍｍである。そして、主影響領域Ｎの応力分布σＮを成分別に付与した場合の評価点Ａの変形量δＮ_ｋ（ｋ＝ｘ，ｙ，ｚ）のうち、Ｘ方向の変形量δ９_ｘ＝−２．６８ｍｍが前記変形量δＮとの差が最も小さいので、領域９のＸ方向の応力成分σ９_ｘが主影響応力成分σＮ_ｋと特定されることとなる。

上述のように、形状不良要因特定装置１０では、前記Ｓ１〜Ｓ４の各工程にて主影響領域Ｎを特定したうえで、さらに、上記Ｓ５〜Ｓ６の各工程を行うことによって、弾性回復前後の評価点Ａの変形量δ０に最も影響を与えている、主影響領域Ｎの応力分布における主影響応力成分σＮ_ｋを特定することができる。

［板厚方向応力均等分布回復量算出工程Ｓ７］
前記主影響領域Ｎにおいて、主影響応力成分σＮ_ｋは加工品の板厚方向で変化している。
例えば、成形シミュレーションの結果、図１４（ａ）に示すように、加工品断面において表裏一側に引張応力、表裏他側に圧縮応力、及び板厚方向略中央に引張応力という応力分布が生じている場合、この加工品に形状不良が発生するメカニズムとしては、図１４（ｂ）に示す〈不良メカニズムＩ〉、又は、図１４（ｃ）に示す〈不良メカニズムII〉の二種類が想定され、この〈不良メカニズムＩ〉と〈不良メカニズムII〉との複合により、加工品に形状不良が発生すると考えられる。
上記〈不良メカニズムＩ〉では、弾性回復前に板厚方向の大部分に作用している引張応力又は圧縮応力の何れか一方の応力により、弾性回復後に主影響領域が面内方向に縮む又は伸びるように変形することにより、形状不良が生じる。
一方、〈不良メカニズムII〉では、弾性回復前に板厚表裏で異符号（方向が逆となる）の応力が生じていることにより、弾性回復後に板厚方向表裏の応力差を緩和するように主影響領域に曲げモーメントが作用することにより、形状不良が生じる。

上記〈不良メカニズムＩ〉と〈不良メカニズムII〉とでは、形状不良の発生を防止するために採るべき対策が異なる。例えば、〈不良メカニズムＩ〉に該当する場合は、板厚方向全体の、圧縮応力又は引張応力を緩和させる対策を採り、また、〈不良メカニズムII〉に該当する場合は、板厚表裏の応力差を小さくする対策を採る。
このように、形状不良の発生を防止するために採るべき対策が異なるので、主影響領域Ｎの応力分布における主影響応力成分σＮ_ｋを特定したうえで、さらに、形状不良を引き起こすメカニズムのうち、何れのメカニズムが優勢に働いているかを正確に判断することが有効となる。
そこで、以下に示すように、主影響応力成分の板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の前記評価点Ａの形状不良に与える影響の有無（優劣）を調べる。

演算手段４０では、上述のように主影響領域Ｎと、主影響応力成分σＮ_ｋとを特定したうえで、該主影響領域Ｎの板厚方向の平均的な応力値を、主影響領域Ｎの板厚方向のｋ方向のみに均等に分布させた応力分布を、弾性回復前の加工品形状に対して与えた場合の、変形の弾性回復に基づく評価点Ａの弾性回復前後の変形量δＮ_ｋｃの取得が行われる（Ｓ３９）。
なお、上記『主影響領域Ｎの板厚方向の平均的な応力値』とは、主影響領域Ｎの板厚方向略中央に作用する主影響応力成分σＮ_ｋとする。

このために、第四弾性回復量演算部４８では、スプリングバックシミュレーションプログラムが実行され、主影響領域Ｎの板厚方向略中央に作用する主影響応力成分σＮ_ｋを、該主影響領域Ｎの板厚方向に均等に分布させた応力分布を、弾性回復前の加工品形状に対して与えて、弾性回復前から弾性回復後までの加工品形状の数値シミュレーション（スプリングバックシミュレーション）が行われる。
さらに、第四弾性回復量演算部４８では、このシミュレーションを通じて、弾性回復後の加工品形状が算出され、これに基づいて、弾性回復前後の評価点Ａの変形量δＮ_ｋｃ（ｋ＝ｘorｙorｚ）が算出される。

［板厚方向応力分布影響判断工程Ｓ８］
続いて、第三比較演算部４９では、上述のように取得された評価点Ａの変形量δＮ_ｋｃ（ｋ＝ｘorｙorｚ）と、主影響領域Ｎの主影響応力成分σＮ_ｋを付与した場合の評価点Ａの変形量δＮ_ｋ（ｋ＝ｘorｙorｚ）とが比較演算される（Ｓ４０）。
さらに、第三比較演算部４９では、主影響領域Ｎの主影響応力成分σＮ_ｋの値が板厚方向で変化していること、すなわち、板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の評価点Ａの変形量δ０に関与するか否かが判断されたうえで（Ｓ４１）、評価点Ａにおける形状不良の発生メカニズムが特定される（Ｓ４２）。

なお、主影響領域Ｎの主影響応力成分σＮ_ｋの値が板厚方向で変化していること、すなわち、板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の評価点Ａの変形量δ０に関与するか否かを特定するに際して、第三比較演算部４９では、変形量δＮ_ｋと変形量δＮ_ｋｃとの傾向が一致するか否かが判断される。

なお、上記「傾向が一致する」とは、変形量δＮ_ｋと変形量δＮ_ｋｃとの正負が一致し、且つ、変形量δＮ_ｋと変形量δＮ_ｋｃとが、以下に示す数式［数１］を満たす場合であると定義する。

［数１］
０．５×｜δＮ_ｋ｜ ＜ ｜δＮ_ｋｃ｜ ＜ １．５×｜δＮ_ｋ｜

変形量δＮ_ｋと変形量δＮ_ｋｃとの、両者の傾向が一致する場合には、図１４に示す〈不良メカニズムＩ〉が評価点Ａにおける形状不良に対して優勢に働いている発生メカニズムと特定され、主影響応力成分σＮ_ｋの板厚方向の大部分に作用している引張応力又は圧縮応力の何れか一方の応力値が、形状不良に影響を与えると判断される。つまり、主影響応力成分の板厚表裏の応力差は、弾性回復前後の評価点Ａの形状不良に影響を殆ど与えないと判断される。
また、両者の傾向が一致しない場合には、図１４に示す〈不良メカニズムII〉が評価点Ａにおける形状不良に対して優勢に働いている発生メカニズムと特定され、主影響応力成分σＮ_ｋの板厚表裏（板厚方向）の応力差は、弾性回復前後の評価点Ａの形状不良に影響を与えると判断される。

以下に、上記板厚方向応力分布影響判断工程Ｓ８を、図１５を用いて、本実施例に係る加工品に当てはめて説明する。
主影響領域９の主影響応力成分σ９_ｘを加工品に与えた場合の評価点Ａの変形量はδ９_ｘ＝−２．６８ｍｍである。この主影響領域９において、主影響応力成分σ９_ｘの板厚方向の大部分に作用する引張応力又は圧縮応力の何れか一方の応力値（図１４の〈不良メカニズムＩ〉のケース）と、主影響応力成分σ９_ｘの板厚表裏の応力差（図１４の〈不良メカニズムII〉のケース）とのうち、何れが評価点Ａの変形量δ９_ｘという形状不良に対して優勢に影響を与えているかは不明である。

そこで、主影響領域９において、主影響応力成分σ９_ｘの板厚方向の大部分に作用する引張応力又は圧縮応力の何れか一方の応力値が形状不良を引き起こしている（図１４の〈不良メカニズムＩ〉のケース）と仮定し、主影響応力成分σ９_ｘの板厚方向略中央に作用する主影響応力成分を『主影響領域９の板厚方向の平均的な応力値』として、板厚方向に均等に分布させた場合の、変形量δ９_ｘｃを算出する（δ９_ｘｃ＝−２．８９ｍｍ）。
続いて、変形量δ９_ｘ（＝−２．６８ｍｍ）と変形量δ９_ｘｃ（＝−２．８９ｍｍ）との関係が、上記［数１］を満たすか否かを判断する。
変形量δ９_ｘと変形量δ９_ｘｃとは上記［数１］を満たすので、変形量δ９_ｘと変形量δ９_ｘｃとは傾向が一致すると判断して、上記仮定は正しいとされる。つまり、本実施例に係る加工品の場合、図１４の〈不良メカニズムＩ〉に示すように、領域９において、板厚方向の大部分に作用するＸ方向の引張応力の応力値が、評価点Ａの形状不良の要因であり、主影響応力成分σ９_ｘの板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の前記評価点Ａの形状不良に殆ど影響を与えないと判断される。

なお、変形量δ９_ｘと変形量δ９_ｘｃとの関係が上記［数１］を満たさない場合は、上記仮定は誤りであって、図１４の〈不良メカニズムII〉に示すように、主影響応力成分σ９_ｘの板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の前記評価点Ａの形状不良に影響を与えていると判断される。

上述のように、上記Ｓ１〜Ｓ４の各工程にて主影響領域Ｎを特定し、上記Ｓ５〜Ｓ６の各工程にて、主影響領域Ｎにおける主影響応力成分σＮ_ｋを特定し、さらに、上記Ｓ７〜Ｓ８の各工程にて、形状不良の発生メカニズムを特定することができる。

上述の通り、形状不良要因特定装置１０を用いて、変形の弾性回復に起因する評価点Ａの形状不良の要因を特定することにより、加工品の寸法精度低下に繋がる形状や、加工条件等を推定することができる。
従って、変形の弾性回復に起因する評価点Ａの形状不良の要因を除去するために、加工品形状や、塑性加工条件を変更することによって、確実且つ効率的に寸法精度不良を低減し、精度向上を図ることが可能となる。

本発明の実施例に加工品を示す図。 加工品の弾性回復後の変位量を示す図。 図２におけるＦ−Ｆ断面図。 形状不良要因特定装置の構成を示す図。 主影響領域を特定する処理の流れ図。 主影響応力成分を特定する処理の流れ図。 応力の板厚方向分布の影響を判断する処理の流れ図。 形状不良要因特定プログラムの処理の流れ図。 加工品の長尺方向領域分割の例を示す図。 加工品の短尺方向領域分割の考え方を説明する図。 加工品の短尺方向領域分割の例を示す図。 加工品の領域分割の例を示す図。 成分別に応力付与した場合の評価点の変位量を示す図。 板厚方向で変化する応力分布の影響を説明する図。 加工品の板厚方向で変化する応力分布の影響を判断する流れを説明する図。

符号の説明

１０ 形状不良要因特定装置
２０ 制御手段
２１ 入力手段
２２ 出力手段
３０ 記憶手段
４０ 演算手段

Claims (9)

1. 弾性回復前の加工品形状に対して弾性回復前の加工品に作用する応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の或評価点の弾性回復に基づく変形量と、
   予め設定された複数の領域に加工品形状を分割し、弾性回復前の加工品形状に対して前記領域ごとに応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく領域別応力付与変形量とを、取得し、
   前記変形量と前記領域別応力付与変形量とを比較して、これらの差が最も小さくなる領域を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力分布領域である主影響領域と特定する処理を、
   コンピュータに実行させる形状不良要因特定プログラム。
2. 弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域に作用する応力分布を、直交座標系の各方向成分に分解して与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく成分別応力付与変形量を取得して、
   前記主影響領域の応力分布を与えた場合の領域別応力付与変形量と、前記成分別応力付与変形量とを比較し、これらの差が最も小さくなる方向の応力成分を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力成分である主影響応力成分と特定する処理を、
   さらに、コンピュータに実行させることを特徴とする、
   請求項１に記載の形状不良要因特定プログラム。
3. 弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域の板厚方向略中央に作用する主影響応力成分を、主影響領域の板厚方向全域に均等に分布させた応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく変形量を取得し、
   該変形量と、前記主影響領域に主影響応力成分を与えた場合の成分別応力付与変形量とを比較し、前記主影響応力成分の板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に与える影響の有無を判定する処理を、
   さらに、コンピュータに実行させることを特徴とする、
   請求項２に記載の形状不良要因特定プログラム。
4. 弾性回復前の加工品に作用する応力分布を算出する応力分布演算部と、
   弾性回復前の加工品形状に対して前記応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の或評価点の弾性回復に基づく変形量を算出する弾性回復量演算部と、
   予め設定された複数の領域に前記加工品形状を分割し、弾性回復前の加工品形状に対して前記領域ごとに前記応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく領域別応力付与変形量を算出する弾性回復量演算部と、
   前記変形量と前記領域別応力付与変形量とを比較して、これらの差が最も小さくなる領域を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力分布領域である主影響領域と特定する比較演算部とを、
   備える形状不良要因特定装置。
5. 弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域に作用する応力分布を、直交座標系の各方向成分に分解して与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく成分別応力付与変形量を算出する弾性回復量演算部と、
   前記主影響領域の応力分布を与えた場合の領域別応力付与変形量と、前記成分別応力付与変形量とを比較し、これらの差が最も小さくなる方向の応力成分を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力成分である主影響応力成分と特定する比較演算部とを、
   さらに、備えることを特徴とする、
   請求項４に記載の形状不良要因特定装置。
6. 弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域の板厚方向略中央に作用する主影響応力成分を、主影響領域の板厚方向全域に均等に分布させた応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく変形量を算出する弾性回復量演算部と、
   該変形量と、前記主影響領域に主影響応力成分を与えた場合の成分別応力付与変形量とを比較し、前記主影響応力成分の板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に与える影響の有無を判定する演算処理部とを、
   さらに、備えることを特徴とする、
   請求項５に記載の形状不良要因特定装置。
7. 弾性回復前の加工品に作用する応力分布を算出する応力分布演算工程と、
   弾性回復前の加工品形状に対して前記応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の或評価点の弾性回復に基づく変形量を算出する弾性回復量演算工程と、
   予め設定された複数の領域に前記加工品形状を分割し、弾性回復前の加工品形状に対して前記領域ごとに前記応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく領域別応力付与変形量を算出する弾性回復量演算工程と、
   前記変形量と前記領域別応力付与変形量とを比較して、これらの差が最も小さくなる領域を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力分布領域である主影響領域と特定する比較演算工程とを、
   含む形状不良要因特定方法。
8. 弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域に作用する応力分布を、直交座標系の各方向成分に分解して与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく成分別応力付与変形量を算出する弾性回復量演算工程と、
   前記主影響領域の応力分布を与えた場合の領域別応力付与変形量と、前記成分別応力付与変形量とを比較し、これらの差が最も小さくなる方向の応力成分を、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に最も関与する応力成分である主影響応力成分と特定する比較演算工程とを、
   さらに、含むことを特徴とする、
   請求項７に記載の形状不良要因特定方法。
9. 弾性回復前の加工品形状に対して、前記主影響領域の板厚方向略中央に作用する主影響応力成分を、主影響領域の板厚方向全域に均等に分布させた応力分布を与えた場合の、弾性回復前後の前記評価点の弾性回復に基づく変形量を算出する弾性回復量演算工程と、
   該変形量と、前記主影響領域に主影響応力成分を与えた場合の成分別応力付与変形量とを比較し、前記主影響応力成分の板厚表裏の応力差が、弾性回復前後の前記評価点の形状不良に与える影響の有無を判定する演算処理工程とを、
   さらに、含むことを特徴とする、
   請求項８に記載の形状不良要因特定方法。