JP2010036239A - Method for predicting occurrence of deformation - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for predicting the occurrence of deformation which can predict the occurrence of deformation in a product in consideration of influence by elastic recovery of a plate material. <P>SOLUTION: The method for predicting the occurrence of deformation includes: a first step (S1-S3) of computing, on the basis of forming force acting on a workpiece from the outside, an internal stress σ acting on the workpiece deformed under the forming force; a second step (S4-S5) of computing, on the basis of the internal stress σ computed in the first step, an internal stress σ' acting on the workpiece after elastic recovery under the internal stress σ; a third step (S6) of computing an stress difference Δσ between obverse and reverse sides including and defined as a difference between an internal stress σ1 on one side of the neutral plane and an internal stress σ2 on the other side of the neutral plane along the direction of the plate thickness, out of the internal stress σ' acting on the workpiece after elastic recovery computed in the second step; and a fourth step of displaying the distribution of the stress differences Δσ between obverse and reverse sides computed in the third step. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、デフォーム発生予測方法に関する。詳しくは、プレス成形により製造された製品におけるデフォーム(平坦な部分に生じたしわや面歪みなど)の発生を予測するデフォーム発生予測方法に関する。   The present invention relates to a deformation occurrence prediction method. More specifically, the present invention relates to a deformation occurrence prediction method for predicting the occurrence of deformation (such as wrinkles and surface distortion generated in a flat portion) in a product manufactured by press molding.

自動車のドアパネルやルーフパネルなどのパネル製品は、所望の製品形状をかたどった金型を用意し、この金型で板材を所定の成形力のもとでプレス成形することにより形成される。   Panel products such as automobile door panels and roof panels are formed by preparing a mold having a desired product shape and press-molding a plate material with a predetermined molding force.

ここで、金型を実際に製作する際には、これに先立ち、プレス成形により製品を製造するプロセスのシミュレーションが行われる。つまり、CAD(Computer Aided Design)で設計された金型のモデル形状に基づいて、CAE(Computer Aided Engineering)によりシミュレーションを行い、モデル形状に基づいて製造された製品の品質を評価する。基本的には、このシミュレーションによる評価の結果が良品と判定されてから、金型の実際の製作を行う。   Here, when the mold is actually manufactured, prior to this, a process of manufacturing a product by press molding is simulated. That is, based on a model shape of a mold designed by CAD (Computer Aided Design), simulation is performed by CAE (Computer Aided Engineering), and the quality of a product manufactured based on the model shape is evaluated. Basically, the mold is actually manufactured after the result of the evaluation by the simulation is determined to be a non-defective product.

このようなシミュレーションでは、製品の品質を向上するため、および、金型の製造にかかるコストを低減するために、製品におけるデフォームの発生を予測できるか否かが特に重要となっている。   In such a simulation, it is particularly important whether or not it is possible to predict the occurrence of deformation in a product in order to improve the quality of the product and reduce the cost for manufacturing the mold.

そこで、シミュレーションによりデフォームの発生を予測する方法が提案されている。例えば、特許文献1に示された方法では、金型が下死点に達した時点、すなわち所定の成形力を板材に加えた時点における板材の厚み方向断面に分布する曲げ応力を算出し、算出した曲げ応力を厚み方向に沿って積分する。さらに、積分した曲げ応力と、板材の弾性係数および厚みに応じて板材の曲率を算出し、これにより製品におけるデフォームの発生を予測する。
特開2007−229761号公報
Therefore, a method for predicting the occurrence of deformation by simulation has been proposed. For example, in the method disclosed in Patent Document 1, the bending stress distributed in the cross section in the thickness direction of the plate material when the mold reaches bottom dead center, that is, when a predetermined forming force is applied to the plate material, is calculated. Integrate the bending stress along the thickness direction. Further, the curvature of the plate material is calculated according to the integrated bending stress and the elastic coefficient and thickness of the plate material, thereby predicting the occurrence of deformation in the product.
JP 2007-229761 A

ところで、金型を離型し、板材にかかる成形力を除荷すると、板材は弾性回復するため、その形状は金型が下死点に達した時点における形状から変化する。このため、デフォームの形状や発生位置なども、成形力の除荷前と除荷後とでは変化する。しかしながら、特許文献1に示された方法では、デフォームの発生は、除荷前の時点における板材の曲げ応力に基づいて予測するため、このような板材の弾性回復の影響が十分に考慮されているとは言えない。   By the way, when the mold is released and the molding force applied to the plate material is unloaded, the plate material is elastically recovered, so that the shape changes from the shape at the time when the mold reaches the bottom dead center. For this reason, the shape and generation position of the deform also change before and after the unloading of the forming force. However, in the method disclosed in Patent Document 1, since the occurrence of deformation is predicted based on the bending stress of the plate material before unloading, the influence of such elastic recovery of the plate material is sufficiently taken into consideration. I can't say.

本発明は、プレス成形の製品におけるデフォームの発生を予測するデフォーム発生予測方法であり、板材の弾性回復による影響を考慮して、製品におけるデフォームの発生を予測できるデフォーム発生予測方法を提供することを目的とする。   The present invention is a deformation occurrence prediction method for predicting the occurrence of deformation in a press-molded product, and a deformation occurrence prediction method capable of predicting the occurrence of deformation in a product in consideration of the effect of elastic recovery of a plate material. The purpose is to provide.

本発明のデフォーム発生予測方法は、プレス成形により板材から製品を製造するプロセスのシミュレーションを行い、製品におけるデフォームの発生を予測するデフォーム発生予測方法であって、板材に外部から作用する成形力に基づいて、当該成形力のもとで変形した板材に作用する応力(例えば、後述の内部応力σ)を算出する第1ステップ(例えば、後述の図3のステップS1からS3)と、前記第1ステップで算出された応力に基づいて、当該応力のもとで弾性回復した後における板材に作用する応力(例えば、後述の内部応力σ´)を算出する第2ステップ(例えば、後述の図3のステップS4およびS5)と、前記第2ステップで算出された弾性回復後の板材に作用する応力のうち、板厚方向に沿って、中立面の一方側の応力(例えば、後述の内部応力σ1)と他方側の応力(例えば、後述の内部応力σ2)との差を含んで定義されるデフォーム判定量(例えば、後述の表裏応力差Δσ)を算出する第3ステップ(例えば、後述の図3のステップS4からS6)と、前記第3ステップにおいて算出されたデフォーム判定量の分布を表示する第4ステップ(例えば、後述の図3のステップS7)と、を含むことを特徴とする。   The deformation occurrence prediction method of the present invention is a deformation occurrence prediction method for predicting the occurrence of deformation in a product by performing a simulation of a process of manufacturing a product from a plate material by press molding, and is a molding that acts on a plate material from the outside A first step (for example, steps S1 to S3 in FIG. 3 described later) for calculating a stress (for example, an internal stress σ described later) acting on the plate deformed under the forming force based on the force; Based on the stress calculated in the first step, a second step (for example, a later-described figure) that calculates a stress (for example, an internal stress σ ′ described later) that acts on the plate after elastic recovery under the stress. 3 of steps S4 and S5), and the stress acting on the plate after elastic recovery calculated in the second step, the stress on one side of the neutral plane along the plate thickness direction (example) For example, a deformation determination amount (for example, a back-to-back stress difference Δσ to be described later) that is defined including a difference between an internal stress σ1 to be described later and a stress on the other side (for example, an internal stress σ2 to be described later) Steps (for example, steps S4 to S6 in FIG. 3 described later) and a fourth step (for example, step S7 in FIG. 3 described later) for displaying the distribution of the deformation determination amount calculated in the third step, It is characterized by including.

この発明によれば、所定の成形力のもとで変形した板材に作用する応力を算出し、この応力のもとで弾性回復した後における板材に作用する応力を算出する。さらに、この応力のうち、板厚方向に沿って中立面の一方側と他方側の応力の差を含んで定義されるデフォーム判定量を算出し、このデフォーム判定量の分布を表示する。
上述のように、プレス成形により製品を製造する過程において、金型が下死点に達した時点、すなわち金型により所定の成形力を加えた時点に発生したデフォームは、金型を除荷することによりその形状や発生位置が変化する。この発明では、弾性回復後の板材に作用する応力に基づいてデフォーム判定量を算出することにより、板材の弾性回復による影響を考慮して、製品におけるデフォームの発生を精度よく予測することができる。
According to the present invention, the stress acting on the plate material deformed under a predetermined forming force is calculated, and the stress acting on the plate material after elastic recovery under this stress is calculated. Further, among these stresses, a deformation determination amount defined including a difference between stresses on one side and the other side of the neutral surface along the plate thickness direction is calculated, and the distribution of the deformation determination amount is displayed. .
As described above, in the process of manufacturing a product by press molding, when the mold reaches the bottom dead center, that is, when a predetermined molding force is applied by the mold, the deformation is unloaded. As a result, the shape and generation position change. In this invention, by calculating the deformation determination amount based on the stress acting on the plate material after elastic recovery, it is possible to accurately predict the occurrence of deformation in the product in consideration of the effect of elastic recovery of the plate material. it can.

この発明によれば、弾性回復後の板材に作用する応力に基づいてデフォーム判定量を算出することにより、板材の弾性回復による影響を考慮して、製品におけるデフォームの発生を精度よく予測することができる。   According to the present invention, the deformation determination amount is calculated based on the stress acting on the plate material after the elastic recovery, thereby accurately predicting the occurrence of the deformation in the product in consideration of the influence of the elastic recovery of the plate material. be able to.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るデフォーム発生予測方法が適用されたシミュレーションシステム1の概略構成を示すブロック図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a simulation system 1 to which a deforming occurrence prediction method according to an embodiment of the present invention is applied.

シミュレーションシステム1は、作業者が各種データや指令を入力する入力装置4と、この入力装置4からの入力に応じて各種演算処理を実行する演算装置6と、画像を表示する表示装置2と、を含んで構成され、プレス成形の製品におけるデフォームの発生を予測する。   The simulation system 1 includes an input device 4 through which an operator inputs various data and commands, an arithmetic device 6 that executes various arithmetic processes in response to input from the input device 4, a display device 2 that displays an image, It predicts the occurrence of deformation in press-molded products.

表示装置2は、画像を表示可能なCRTや液晶ディスプレイなどのハードウェアで構成される。この表示装置2の表示部には、演算装置6による演算結果として、例えば、後述のシミュレーションの結果に関する画像(後述の図6から図8参照)などが表示される。
入力装置4は、作業者が操作可能なキーボードやマウスなどのハードウェアで構成される。この入力装置4を操作することにより入力されたデータや指令は、演算装置6に入力される。
演算装置6は、成形シミュレーション実行部61、スプリングバックシミュレーション実行部62、デフォーム判定量算出部63、および記憶装置65を備える。
The display device 2 is configured by hardware such as a CRT or a liquid crystal display capable of displaying an image. On the display unit of the display device 2, for example, an image related to a simulation result described later (see FIGS. 6 to 8 described later) or the like is displayed as a calculation result by the calculation device 6.
The input device 4 includes hardware such as a keyboard and a mouse that can be operated by an operator. Data and commands input by operating the input device 4 are input to the arithmetic device 6.
The arithmetic device 6 includes a molding simulation execution unit 61, a springback simulation execution unit 62, a deformation determination amount calculation unit 63, and a storage device 65.

成形シミュレーション実行部61およびスプリングバックシミュレーション実行部62は、それぞれ、プレス成形により板状のワークから製品を製造するプロセスのシミュレーションを行い、ワークに作用する応力を解析する。ここで、ワークから製品を製造するプロセスのシミュレーションには、例えば有限要素法が用いられる。すなわち、ワークの形状を3次元の単位構成要素で細分化するとともに、各種データを入力として所定の有限要素計算式に基づき、各単位構成要素に作用する応力を算出する。   The forming simulation execution unit 61 and the springback simulation executing unit 62 each perform a simulation of a process for manufacturing a product from a plate-like work by press forming, and analyze a stress acting on the work. Here, for example, a finite element method is used for simulation of a process of manufacturing a product from a workpiece. That is, the workpiece shape is subdivided into three-dimensional unit components, and various data are input to calculate the stress acting on each unit component based on a predetermined finite element calculation formula.

成形シミュレーション実行部61は、金型のモデルの3次元形状データ、およびワークに外部から作用する成形力などに基づいて、この成形力のもとで変形したワークに作用する内部応力を算出する。
スプリングバックシミュレーション実行部62は、成形シミュレーション実行部61により算出された内部応力に基づいて、この内部応力のもとで弾性回復した後におけるワークに作用する内部応力を算出する。
The molding simulation execution unit 61 calculates internal stress acting on the workpiece deformed under the molding force based on the three-dimensional shape data of the mold model and the molding force acting on the workpiece from the outside.
Based on the internal stress calculated by the forming simulation execution unit 61, the springback simulation execution unit 62 calculates the internal stress that acts on the workpiece after elastic recovery under the internal stress.

デフォーム判定量算出部63は、スプリングバックシミュレーション実行部62により算出された内部応力に基づいて、製品におけるデフォームの発生の目安となるデフォーム判定量を算出する。
記憶装置65には、プレス成形により製品を製造するための、金型のモデルの3次元形状データが記憶されている。このモデルの3次元形状データは、例えば、CADシステムにより設計されたものが用いられる。
Based on the internal stress calculated by the springback simulation execution unit 62, the deformation determination amount calculation unit 63 calculates a deformation determination amount that is a measure for the occurrence of deformation in the product.
The storage device 65 stores three-dimensional shape data of a mold model for manufacturing a product by press molding. As the three-dimensional shape data of this model, for example, data designed by a CAD system is used.

なお、これら演算装置6の成形シミュレーション実行部61、スプリングバックシミュレーション実行部62、デフォーム判定量算出部63、および記憶装置65は、それぞれCPU、ROM、RAM、およびハードディスクなどのハードウェアの構成により実現される。   Note that the molding simulation execution unit 61, the springback simulation execution unit 62, the deformation determination amount calculation unit 63, and the storage device 65 of the arithmetic device 6 have a hardware configuration such as a CPU, a ROM, a RAM, and a hard disk, respectively. Realized.

図2は、プレス成形の製品の一例を示す図であり、具体的には自動車のドアパネル9を示す。
ドアパネル9は、略矩形状であり、その上端側と下端側には、それぞれ、略水平方向に沿って延びる線条のキャラクタライン91,92が形成される。ドアパネル9の上端側のキャラクタライン91上には、運転者が把持するアウタハンドル(図示せず)が取り付けられる凹部93が形成されている。また、この凹部93の周囲は、略平坦であるものの、プレス成形により製造した場合、デフォームが特に発生し易くなっている。
なお本実施形態では、シミュレーションシステム1によりシミュレーションを行う対象、すなわちプレス成形の製品として、図2に示すようなドアパネル9を例に説明するが、本発明は、これに限るものではない。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a press-molded product, and specifically shows a door panel 9 of an automobile.
The door panel 9 has a substantially rectangular shape, and line character lines 91 and 92 extending in a substantially horizontal direction are formed on the upper end side and the lower end side, respectively. On the character line 91 on the upper end side of the door panel 9, a concave portion 93 to which an outer handle (not shown) gripped by the driver is attached is formed. In addition, the periphery of the recess 93 is substantially flat, but when manufactured by press molding, deformation is particularly likely to occur.
In the present embodiment, a door panel 9 as shown in FIG. 2 will be described as an example of an object to be simulated by the simulation system 1, that is, a press-molded product, but the present invention is not limited to this.

図3は、シミュレーションシステム1によるシミュレーションの手順を示すフローチャートである。
ステップS1では、ステップS2で成形シミュレーションを実行するために必要な各種データを入力する。ここで、各種データとしては、金型のモデルの3次元形状データ、成型力に関するデータ、およびワークの材料特性に関するデータ、などが含まれる。モデルの3次元形状データは、CADシステムにより予め設計され、記憶装置65に記憶されたものが用いられる。成型力は、金型からワークに加えられる加圧力を示す。ワークの材料特性データとしては、例えば、ワークの材質、ワークの板厚、ワークの引張り強度、およびワークの弾性係数などが含まれる。
FIG. 3 is a flowchart showing a simulation procedure by the simulation system 1.
In step S1, various data necessary for executing the molding simulation in step S2 are input. Here, the various data includes three-dimensional shape data of a mold model, data on forming force, data on material characteristics of a workpiece, and the like. The three-dimensional shape data of the model is designed in advance by a CAD system and stored in the storage device 65. The molding force indicates the pressure applied to the workpiece from the mold. The workpiece material property data includes, for example, the workpiece material, the workpiece plate thickness, the workpiece tensile strength, and the workpiece elastic coefficient.

ステップS2では、入力された各種データに基づいて成形シミュレーションを実行し、ステップS3では、この成形シミュレーションの結果から、ワークに作用する内部応力σを算出する。特にこれらステップS2,S3では、金型が下死点に達し、上述の成形力がワークに加わり、この成形力のもとで変形したワークの各構成要素に作用する内部応力σを算出する。   In step S2, a forming simulation is executed based on the various input data. In step S3, an internal stress σ acting on the workpiece is calculated from the result of the forming simulation. In particular, in these steps S2 and S3, the mold reaches the bottom dead center, the above-mentioned forming force is applied to the workpiece, and the internal stress σ acting on each component of the workpiece deformed under this forming force is calculated.

図4は、成形力のもとで変形したワークの厚み方向に沿った断面図である。
金型で加圧することにより、厚み方向に沿った成形力をワークに加えると、ワークの一部にデフォームが発生する場合がある。この際、図4に示すように、ワークには厚み方向に沿って変化する内部応力σが生じる。より具体的には、ワークの厚み方向に沿った断面において、ワークが圧縮された部分(図4において中立面Oよりも上方側)には、正符号で示す引張応力が発生し、ワークが引っ張られた部分(図4において中立面Oよりも下方側)には、負符号で示す圧縮応力が発生する。
FIG. 4 is a cross-sectional view along the thickness direction of the workpiece deformed under the forming force.
When a forming force along the thickness direction is applied to the workpiece by pressurizing with a mold, deformation may occur in a part of the workpiece. At this time, as shown in FIG. 4, an internal stress σ that varies along the thickness direction is generated in the workpiece. More specifically, in the cross section along the thickness direction of the workpiece, a tensile stress indicated by a positive sign is generated in a portion where the workpiece is compressed (above the neutral plane O in FIG. 4). A compressive stress indicated by a negative sign is generated in the pulled portion (lower side than the neutral plane O in FIG. 4).

図3に戻って、ステップS4では、ステップS3で算出された内部応力σ、加圧後のワークの形状(弾性回復前のワークの形状)、加圧後のワークの材料特性に関するデータに基づいて、ワークのスプリングバックシミュレーションを実行する。ステップS5では、このスプリングバックシミュレーションの結果から、弾性回復後のワークに作用する内部応力σ´を算出する。ステップS6では、算出された内部応力σ´に基づいて、ワークの各部分におけるデフォーム判定量として、後述の表裏応力差Δσを算出し、ステップS7では、算出された表裏応力差Δσの分布を表示する(後述の図6に示す表裏応力差Δσの分布図参照)。   Returning to FIG. 3, in step S4, based on the internal stress σ calculated in step S3, the shape of the workpiece after pressing (the shape of the workpiece before elastic recovery), and the data on the material properties of the workpiece after pressing. Execute the spring back simulation of the workpiece. In step S5, an internal stress σ ′ acting on the workpiece after elastic recovery is calculated from the result of the springback simulation. In step S6, based on the calculated internal stress σ ′, a later-described front / back stress difference Δσ is calculated as a deformation determination amount in each part of the workpiece. In step S7, the calculated front / back stress difference Δσ distribution is calculated. (Refer to the distribution diagram of the front-back stress difference Δσ shown in FIG. 6 described later).

図5は、弾性回復後におけるワークの厚み方向に沿った断面図である。より具体的には、図5は、図4に示す部分の弾性回復後の厚み方向に沿った断面図である。
上述のように、所定の成形力を加えワークが変形すると、このワークの各部分には内部応力σが発生する。このため、金型を離型し、ワークにかかる成形力を除荷すると、この内部応力σのもとでワークが弾性回復し、変形する。ステップS4,S5では、このように内部応力σのもとで弾性回復するワークの変形のプロセスをシミュレーションし、弾性回復後のワークに作用する内部応力σ´を算出する。
FIG. 5 is a cross-sectional view along the thickness direction of the work after elastic recovery. More specifically, FIG. 5 is a cross-sectional view along the thickness direction of the portion shown in FIG. 4 after elastic recovery.
As described above, when the work is deformed by applying a predetermined forming force, an internal stress σ is generated in each part of the work. For this reason, when the mold is released and the forming force applied to the workpiece is unloaded, the workpiece is elastically recovered and deformed under the internal stress σ. In steps S4 and S5, the process of deformation of the workpiece elastically recovering under the internal stress σ is simulated in this way, and the internal stress σ ′ acting on the workpiece after elastic recovery is calculated.

また、ステップS6では、ワークの各部分において、板厚方向に沿って延びる横断面Tを規定し、この横断面Tのうち中立面Oよりも表面側の内部応力と裏面側の内部応力との差を含んで定義される表裏応力差Δσを算出する。さらに、ステップS7では、算出した表裏応力差Δσの3次元分布を表示する。   In step S6, a cross section T extending along the plate thickness direction is defined in each part of the workpiece, and the internal stress on the front surface side and the internal stress on the back surface side from the neutral plane O of the cross section T A front-back stress difference Δσ defined including the difference is calculated. Further, in step S7, a three-dimensional distribution of the calculated front / back stress difference Δσ is displayed.

本実施形態では、この表裏応力差Δσとして、下記式(1)に示すように、ステップS5で算出された内部応力σ´のうち、ワークの表面における内部応力σ1と、ワークの裏面における内部応力σ2との差で定義したものを用いる。
Δσ=σ1−σ2 (1)
In this embodiment, as the front-back stress difference Δσ, as shown in the following formula (1), among the internal stress σ ′ calculated in step S5, the internal stress σ1 on the surface of the workpiece and the internal stress on the back surface of the workpiece The one defined by the difference from σ2 is used.
Δσ = σ1-σ2 (1)

以上のようなシミュレーションシステム1によるシミュレーションの実行結果について説明する。
図6は、表裏応力差Δσの分布図である。この図6に示す応力差分布図では、製品の凹部93の周囲における表裏応力差Δσの絶対値を3段階に分けるとともに、これをハッチングの濃淡で表した。すなわち、表裏応力差Δσの絶対値が最も小さい部分を薄いハッチングで示し、表裏応力差Δσの絶対値が大きくなるに従い濃いハッチングで示す。
The execution result of the simulation by the simulation system 1 as described above will be described.
FIG. 6 is a distribution diagram of the front-back stress difference Δσ. In the stress difference distribution diagram shown in FIG. 6, the absolute value of the front / back stress difference Δσ around the concave portion 93 of the product is divided into three levels, and is expressed by hatching. That is, a portion where the absolute value of the front / back stress difference Δσ is the smallest is indicated by thin hatching, and as the absolute value of the front / back stress difference Δσ increases, it is indicated by darker hatching.

図6に示すように、凹部93の近傍には、表裏応力差Δσの絶対値の大きな部分が分布する。
図7は、図6の線VIII−VIIIに沿った表裏応力差Δσの分布を示す図であり、図8は、図6の線IX−IXに沿った表裏応力差Δσの分布を示す図である。これら線VIII−VIIIおよび線IX−IXは、それぞれ、凹部93の上方および下方の略平坦な部分を延びる。
As shown in FIG. 6, a portion having a large absolute value of the front-back stress difference Δσ is distributed in the vicinity of the recess 93.
7 is a diagram showing the distribution of the front / back stress difference Δσ along the line VIII-VIII in FIG. 6, and FIG. 8 is a diagram showing the distribution of the front / back stress difference Δσ along the line IX-IX in FIG. is there. The line VIII-VIII and the line IX-IX extend through substantially flat portions above and below the recess 93, respectively.

これら図7および図8において、シミュレーションシステムによって算出された表裏応力差Δσを実線で示す。また、金型により実際に製造された製品の形状と、この金型により製造される製品の理想的な形状とのずれを変位量とし、この変位量を破線で示す。   7 and 8, the front-back stress difference Δσ calculated by the simulation system is indicated by a solid line. Further, the displacement between the shape of the product actually manufactured by the mold and the ideal shape of the product manufactured by this mold is defined as a displacement amount, and this displacement amount is indicated by a broken line.

図7および図8に示すように、表裏応力差Δσと変位量との分布は、概ね一致する。すなわち、表裏応力差Δσが大きくなる領域と、変位量が大きくなる領域とは、概ね一致する。
変位量は、実際の製品の形状と理想的な製品の形状とずれを示す量であるから、実際の製品には、変位量の絶対値が大きな部分においてデフォームが発生している。したがって、このような変位量と略等しい振る舞いを再現する表裏応力差Δσをデフォーム判定量として用い、表裏応力差Δσの絶対値が大きい部分ではデフォームが発生すると予測することができる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the distribution of the front / back stress difference Δσ and the amount of displacement are substantially the same. In other words, the region where the front-back stress difference Δσ is large and the region where the displacement amount is large generally coincide.
Since the displacement amount is an amount indicating a deviation between the actual product shape and the ideal product shape, the actual product is deformed in a portion where the absolute value of the displacement amount is large. Therefore, the front / back stress difference Δσ that reproduces the behavior substantially equal to the displacement amount can be used as the deformation determination amount, and it can be predicted that the deformation occurs in the portion where the absolute value of the front / back stress difference Δσ is large.

本実施形態のデフォーム発生予測方法によれば、以下のような作用効果がある。
先ず、所定の成形力のもとで変形したワークに作用する内部応力σを算出し、この内部応力σのもとで弾性回復した後におけるワークに作用する内部応力σ´を算出する。さらに、この内部応力σ´のうち、板厚方向に沿って延びる横断面Tのうち、中立面Oよりも表面側の内部応力σ1と、裏面側の内部応力σ2との差で定義される表裏応力差Δσを算出し、この表裏応力差Δσの分布を表示する。
According to the deformation occurrence prediction method of the present embodiment, there are the following effects.
First, an internal stress σ acting on a workpiece deformed under a predetermined forming force is calculated, and an internal stress σ ′ acting on the workpiece after elastic recovery under the internal stress σ is calculated. Further, of the internal stress σ ′, in the cross section T extending along the plate thickness direction, it is defined by the difference between the internal stress σ1 on the surface side with respect to the neutral plane O and the internal stress σ2 on the back surface side. The front / back stress difference Δσ is calculated, and the distribution of the front / back stress difference Δσ is displayed.

図9は、弾性回復後におけるワークの凹部93の周囲の構成を示す図である。この図9において、金型が下死点に達した時点におけるワークに発生したデフォーム97を破線で示し、金型を離型し弾性回復した後におけるワークに発生したデフォーム98を実線で示す。
図9に示すように、プレス成形により製品を製造する過程において、ワークに発生するデフォームは、弾性回復前と弾性回復後で形状や発生位置が変化する。本実施形態では、弾性回復後のワークに作用する内部応力σ´に基づいて表裏応力差Δσを算出することにより、ワークの弾性回復による影響を考慮して、製品におけるデフォームの発生を精度よく予測することができる。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration around the concave portion 93 of the work after elastic recovery. In FIG. 9, the deformed 97 generated on the workpiece when the mold reaches bottom dead center is indicated by a broken line, and the deformed 98 generated on the workpiece after the mold is released and elastically recovered is indicated by a solid line. .
As shown in FIG. 9, in the process of manufacturing a product by press molding, the deformation and the position of the deformation generated in the workpiece change before and after elastic recovery. In the present embodiment, by calculating the front-back stress difference Δσ based on the internal stress σ ′ acting on the workpiece after elastic recovery, the deformation due to the elastic recovery of the workpiece is taken into account, and the occurrence of deformation in the product is accurately performed. Can be predicted.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.

例えば、上記実施形態では、デフォーム判定量として、上記式(1)で定義される表裏応力差Δσを用いたが、これに限らない。板厚方向に沿って、中立面よりも表面側の内部応力と裏面側の内部応力との差を含む量であれば、デフォーム判定量として用いることができる。例えば、ワークの各部分における曲げモーメントに相当する量、すなわち、中立面Oを原点として、内部応力σ´と原点からの距離との積を、横断面Tに沿ってワークの表面から裏面に亘り積分した量をデフォーム判定量として用いてもよい。この場合、上記実施形態と比較して計算時間がかかるものの、より精度よくデフォームの発生を予測することができる。
また、シミュレーションの解析対象は、シェル要素又はソリッド要素のどちらを選択しても良い。
For example, in the above embodiment, the front / back stress difference Δσ defined by the above formula (1) is used as the deformation determination amount, but the present invention is not limited to this. Any amount that includes the difference between the internal stress on the front surface side and the internal stress on the back surface side from the neutral surface along the plate thickness direction can be used as the deformation determination amount. For example, the amount corresponding to the bending moment in each part of the workpiece, that is, the product of the internal stress σ ′ and the distance from the origin, with the neutral plane O as the origin, is changed from the surface of the workpiece to the back surface along the cross section T. You may use the amount integrated over the deformation determination amount. In this case, although it takes a calculation time compared to the above embodiment, the occurrence of deformation can be predicted with higher accuracy.
Further, either the shell element or the solid element may be selected as the simulation analysis target.

本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a simulation system according to an embodiment of the present invention. 前記実施形態に係る金型のモデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the model of the metal mold | die which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係るシミュレーションシステムにより実行されるシミュレーションの手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the simulation performed by the simulation system which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る成形力のもとで変形したワークの厚み方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the thickness direction of the workpiece | work deform | transformed under the forming force which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る弾性回復後におけるワークの厚み方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the thickness direction of the workpiece | work after the elastic recovery which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る表裏応力差の分布図である。It is a distribution map of the front-back stress difference which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る凹部の上方側を延びる線VIII−VIIIに沿った表裏応力差の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the front-back stress difference along line VIII-VIII extended above the recessed part which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る凹部の下方側を延びる線IX−IXに沿った表裏応力差の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the front-back stress difference along line IX-IX extended below the recessed part which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る弾性回復後におけるワークの凹部の周囲の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure around the recessed part of the workpiece | work after the elastic recovery which concerns on the said embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…シミュレーションシステム
6…演算装置
61…成形シミュレーション実行部
62…スプリングバックシミュレーション実行部
63…デフォーム判定量算出部
65…記憶装置
9…ドアパネル
93…凹部
98…デフォーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Simulation system 6 ... Arithmetic unit 61 ... Molding simulation execution part 62 ... Springback simulation execution part 63 ... Deform judgment amount calculation part 65 ... Memory | storage device 9 ... Door panel 93 ... Recessed part 98 ... Deformation

Claims (1)

プレス成形により板材から製品を製造するプロセスのシミュレーションを行い、製品におけるデフォームの発生を予測するデフォーム発生予測方法であって、
板材に外部から作用する成形力に基づいて、当該成形力のもとで変形した板材に作用する応力を算出する第1ステップと、
前記第1ステップで算出された応力に基づいて、当該応力のもとで弾性回復した後における板材に作用する応力を算出する第2ステップと、
前記第2ステップで算出された弾性回復後の板材に作用する応力のうち、板厚方向に沿って、中立面の一方側の応力と他方側の応力との差を含んで定義されるデフォーム判定量を算出する第3ステップと、
前記第3ステップにおいて算出されたデフォーム判定量の分布を表示する第4ステップと、を含むことを特徴とするデフォーム発生予測方法。
A method for predicting the occurrence of deformation by simulating the process of manufacturing a product from a plate material by press molding and predicting the occurrence of deformation in the product,
A first step of calculating a stress acting on the plate deformed under the forming force based on a forming force acting on the plate from outside;
Based on the stress calculated in the first step, a second step of calculating a stress acting on the plate material after elastic recovery under the stress;
Of the stresses acting on the plate material after elastic recovery calculated in the second step, a data defined including the difference between the stress on one side of the neutral surface and the stress on the other side along the plate thickness direction. A third step of calculating a form determination amount;
And a fourth step of displaying the distribution of the deformation determination amount calculated in the third step.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102847849A (en) * 2012-08-28 2013-01-02 奇瑞汽车股份有限公司 Process method for solving deformation of periphery of doorknob of automotive door outer plate
JP2018108593A (en) * 2017-01-05 2018-07-12 Jfeスチール株式会社 Spring-back amount prediction method
CN112825105A (en) * 2019-11-20 2021-05-21 上海交通大学 Method for rapidly predicting sheet extrusion forming force of mixed material parameter compression
CN114799357A (en) * 2022-05-26 2022-07-29 成都飞机工业(集团)有限责任公司 Web plate processing method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001286938A (en) * 2000-01-31 2001-10-16 Kobe Steel Ltd Prediction method for dimensional accuracy defect quantity in press-forming metal plate
JP2005028410A (en) * 2003-07-07 2005-02-03 Toyota Motor Corp Device and program for evaluating surface quality
JP2007229761A (en) * 2006-02-28 2007-09-13 Jfe Steel Kk Method, device, and program for predicting existence of wrinkle on material to be formed in press forming, and press forming method
JP2008142774A (en) * 2006-11-14 2008-06-26 Jfe Steel Kk Method, system and program for stress-strain relation simulation, and recording medium recording the program

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001286938A (en) * 2000-01-31 2001-10-16 Kobe Steel Ltd Prediction method for dimensional accuracy defect quantity in press-forming metal plate
JP2005028410A (en) * 2003-07-07 2005-02-03 Toyota Motor Corp Device and program for evaluating surface quality
JP2007229761A (en) * 2006-02-28 2007-09-13 Jfe Steel Kk Method, device, and program for predicting existence of wrinkle on material to be formed in press forming, and press forming method
JP2008142774A (en) * 2006-11-14 2008-06-26 Jfe Steel Kk Method, system and program for stress-strain relation simulation, and recording medium recording the program

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102847849A (en) * 2012-08-28 2013-01-02 奇瑞汽车股份有限公司 Process method for solving deformation of periphery of doorknob of automotive door outer plate
JP2018108593A (en) * 2017-01-05 2018-07-12 Jfeスチール株式会社 Spring-back amount prediction method
CN112825105A (en) * 2019-11-20 2021-05-21 上海交通大学 Method for rapidly predicting sheet extrusion forming force of mixed material parameter compression
CN114799357A (en) * 2022-05-26 2022-07-29 成都飞机工业(集团)有限责任公司 Web plate processing method
CN114799357B (en) * 2022-05-26 2022-11-29 成都飞机工业(集团)有限责任公司 Web plate processing method

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