JP2009136880A - 金属板体の成型支援システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金型と金属板体の相対運動を利用して金属板体を塑性変形させるプレス成形法において、成形時の金属板体のひずみを解析する手段と、成形条件を変更して繰り返して当該金属板体のひずみを解析する手段と、前記解析手段で求めた成形中または成形後の金属板体のひずみに応じて金型形状または成形加工条件を調整する手段と、前記解析の結果から最適な条件を見出す手段とを有することを特徴とする成形支援システムであり、複雑形状をプレス成形で高精度に仕上げることができる。
【選択図】図1
Description
本発明のプレス成形支援システムは、多段工程プレス成形における最適な工程設計変数の値を見出すシステムである。金属板体のプレス成形について有限要素解析で変形状態を解析した結果に最適化手法を適用して明らかにするものである。本発明で対象とする工程設計変数は、金型とブランク(金属板体)の形状や表面性状、金型速度やブランク(金属板体)の押さえ力といった成形条件などで、各工程で技術者が設定可能な変数である。
実施例1に記載した本発明のプレス成形支援システムをカップ型の深絞りに適用した例を示す。図4は、プレス成形によって成形するカップ型の製品形状を示す。この製品は絞り比が大きいため、単一工程のプレス成形では成形できず、多段工程のプレス成形の工程設計および工程最適化を実施する必要がある。
α=Lmin/L0×100
ここで、L0は図2中に示すように変形状態図上の成形限界曲線のy軸切片と原点との距離で、ブランク(金属板体)に固有の材料特性の一つである。
プレス加工シミュレーションを短時間で実行できる計算機環境が整備されれば、本発明の目的関数を用い、最適化手法に遺伝的アルゴリズムやニューラルネットワークを用いた多段工程プレス加工の工程最適化が適用できる。
地球環境負荷の小さい次世代エネルギーとして有望視されている燃料電池は、燃料となる気体の流路を有するセパレータは燃料電池内で積層してセルを構成し、セルに気体を供給することよって発電が行われる。このセパレータの流路を通過する気体の気密性が要求されるため、セパレータには高い加工精度が必要とされる。現存の多くの燃料電池システムでは、複雑な多数の微細溝を有するセパレータは工作機械による切削加工やエッチングといった化学処理で製作しているため、セパレータの量産化は難しく、加工時間も長い。そこで、セパレータのプレス成形への転換が求められている。しかし、セパレータの多くは耐食性の高いステンレス鋼であり、時効割れや加工誘起変態といった成形上の問題を解決しなければならず、現状ではセパレータの高精度プレス加工は困難である。
2 最適化部
3 解析部
4 工程設計変数の定義
5 目的関数の設定
6 制約条件の設定
7 工程設計変数のサンプリング
8 有限要素モデルの作成
9 成形解析(プレス成形シミュレーション)
10 ブランク(金属板体)のひずみと形状の抽出
11 目的関数の算出
11a FLD係数の計算
12 判定条件
12a Kuhn−Tucker条件
13 最適条件の決定
14 スタート
15 終了
16a 成形前のブランク(金属板体)の有限要素モデル
16b 成形後のブランク(金属板体)の有限要素モデル
17 座標軸x
18 座標軸y
19 座標軸z
20 ブランク(金属板体)の成形限界曲線
21 等二軸引張りの状態を結んだ線
22 ブランク(金属板体)の有限要素モデルにおける各要素のひずみの状態を示す点
23 等方性材料の場合の一軸引張りの状態を結んだ線
24 成形限界曲線とブランク(金属板体)との距離の最小値Lmin
25 ブランク(金属板体)の第1主ひずみを示す軸
26 ブランク(金属板体)の第2主ひずみを示す軸
27 ブランクホルダ
28 ブランク(金属板体)
29 工具(ダイ)
30 工具(パンチ)
31 ダイの断面形状
32 各工程におけるダイ形状とプレス成形後のブランク(金属板体)の形状誤差の最大値
33 対称軸
34 プレス成形によって成形するカップ型の製品形状
35 プレス成形後のブランク(金属板体)の断面形状
40 パンチ径
41 ダイ径
42 パンチ肩半径
43 ダイ肩半径
44 絞り高さ
45 成形前のパンチの位置
Claims (7)
- 金属板体と同金属板体に対向する2以上の金型から構成され、金型と金属板体の相対運動を利用して金属板体を塑性変形させるプレス成形法において、成形時の金属板体のひずみを解析する手段と、成形条件を変更して繰り返して当該金属板体のひずみを解析する手段と、前記解析手段で求めた成形中または成形後の金属板体のひずみに応じて金型形状または成形加工条件を調整する手段とを有することを特徴とする金属板体の成形支援システム。
- 金属板体と同金属板体に対向する2以上の金型から構成され、金型と金属板体の相対運動を利用して金属板体を塑性変形させるプレス成形法において、成形時の金属板体のひずみを解析する手段と、成形条件を変更して繰り返して当該金属板体のひずみを解析する手段と、前記解析手段で求めた成形中または成形後の金属板体のひずみに応じて金型形状または成形加工条件を調整する手段と、前記解析の結果から目的関数を最大にする最適な条件を見出す手段とを有することを特徴とする金属板体の成形支援システム。
- 金属板体と同金属板体に対向する2以上の金型から構成され、金型と金属板体の相対運動を利用して金属板体を塑性変形させるプレス成形法において、成形時の金属板体のひずみを解析する手段と、成形条件を変更して繰り返して当該金属板体のひずみを解析する手段と、前記解析手段で求めた成形中または成形後の金属板体のひずみに応じて金型形状または成形加工条件を調整する手段と、前記解析の結果から目的関数を最小にする最適な条件を見出す手段とを有することを特徴とする金属板体の成形支援システム。
- 各成形中または成形後の金属板体のひずみと成形限界曲線との変形状態図上における幾何学的距離を目的関数とすることを特徴とする請求項2に記載の金属板体の成形支援システム。
- 成形中または成形後の金属板体の最大主ひずみを目的関数とすることを特徴とする請求項3に記載の金属板体の成形支援システム。
- 請求項4ないし請求項5のいずれかに記載の成形支援システムを実施するためにコンピュータによって実行されるプログラム。
- 請求項6に記載のプログラムをコンピュータにより読み取り可能に記録した記録媒体。
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