JP2013210735A - プレス成形シミュレーションシステム及びプログラム、並びに摩擦力算出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プレス成形シミュレーションシステムは、プレス工具の所定ストローク位置における金属板の解析モデルの節点ごとの位置及びプレス工具との間の接触圧を算出し、該接触圧に基づいてプレス工具に接触しているか否かを判定し、接触していないときは前記節点のプレス工具との間の摩擦力をゼロとすると共に、接触しているときは前記位置及び前記接触圧に基づいて解析開始時からの接触回数及び接触開始位置からの摺動距離を算出し、算出した接触回数及び摺動距離から、前記節点についてプレス工具との間の摩擦係数が接触回数と摺動距離とをパラメータとして設定された摩擦係数特性データに基づいて摩擦係数を算出し、算出した摩擦係数と前記接触圧とから前記摩擦力を算出する。
【選択図】図14
Description
図1は、本発明の実施形態に係るシステムの全体構成を示す図である。図1に示すように、本発明の実施形態に係るプレス成形シミュレーションシステムは、コンピュータ10を中心として構成され、コンピュータ10は、中央処理装置11と、摩擦力の算出やプレス成形シミュレーションの計算に必要なデータなどを入力するキーボードなどの入力装置12と、DVDなどの記録媒体20からプレス工具及び金属板の形状情報であるCADデータを読込むためのCADデータ読込み装置13と、摩擦力の算出やプレス成形シミュレーションの計算に必要なプログラム及びデータを記録するプログラム記録部14a及びデータ記録部14bを有するメモリなどの記録装置14と、入力画面や解析結果などを表示するためのディスプレイなどの表示装置15と、プレス成形シミュレーションの解析結果などを出力するプリンタなどの印刷装置16とを有している。
図13は、プレス成形をシミュレーションする動作を示すフローチャートである。プレス成形をシミュレーションする前に、コンピュータ10には、先ず、ユーザーによってCADデータ読込み装置13を介して記録媒体20に記録されたプレス工具及び金属板の形状情報が登録されると共に入力装置12を介して金属板の材料物性情報が登録され、プレス工具及び金属板の形状情報並びに金属板の材料物性情報が情報データファイルに記録される。また、ユーザーによって入力装置12を介してプレス成形時のブランクホルダ圧が登録され、情報データファイルに記録される。
図17は、プレス工具の各ストローク位置における節点ごとの摩擦係数を示す図であり、図17(a)は、プレス工具の各ストローク位置における節点ごとの摩擦係数を示すグラフ、図17(b)は、全ステップが終了した後の金属板の解析モデルに図17(a)のグラフの節点を示した図である。
11 中央処理装置
12 入力装置
13 読込み装置
14 記録装置
15 表示装置
16 印刷装置
Claims (9)
- 金属板のプレス成形を有限要素法を用いてシミュレーションするプレス成形シミュレーションシステムであって、
プレス工具及び金属板の形状情報と、金属板の材料特性情報と、プレス工具のモーション情報とを取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段によって取得した前記プレス工具及び金属板の形状情報に基づいて、
前記プレス工具及び有限要素分割した前記金属板の解析モデルを作成する解析モデル作成手段と、
前記解析モデル作成手段によって作成した前記解析モデルと、前記情報取得手段によって取得した前記金属板の材料特性情報及び前記プレス工具のモーション情報と、前記金属板の解析モデルの節点ごとの前記プレス工具との間の摩擦力とを用いて有限要素解析を行い、前記情報取得手段によって取得した前記プレス工具のモーション情報の所定ストローク位置における前記金属板の解析モデルの節点ごとの位置及び前記プレス工具との間の接触圧を算出する有限要素解析手段と、
前記節点について、前記プレス工具との間の摩擦係数が、前記プレス工具に接触する接触回数と、前記プレス工具との接触開始位置からの摺動距離とをパラメータとして設定された摩擦係数特性データを取得する摩擦係数特性取得手段と、
前記有限要素解析で用いる前記プレス工具の所定ストローク位置における前記節点ごとの前記プレス工具との間の摩擦力を算出する摩擦力算出手段と、
を有し、
前記有限要素解析手段は、前記節点ごとに、前記摩擦力として、最初の解析時には所定値を用い、最初の解析以降の解析時には前記摩擦力算出手段によって算出した前記摩擦力を用いて有限要素解析を行い、
前記摩擦力算出手段は、前記節点ごとに、前記有限要素解析手段によって算出した前記プレス工具との間の接触圧に基づいて前記節点が前記プレス工具に接触しているか否かを判定し、前記節点が前記プレス工具に接触していないと判定したときは前記摩擦力をゼロとすると共に、前記節点が前記プレス工具に接触していると判定したときは前記有限要素解析手段によって算出した前記節点ごとの位置及び前記プレス工具との間の接触圧に基づいて解析開始時からの接触回数及び前記プレス工具との接触開始位置からの摺動距離を算出し、算出した前記接触回数及び前記摺動距離から前記摩擦係数特性取得手段によって取得した前記摩擦係数特性データに基づいて前記プレス工具との間の摩擦係数を算出し、算出した前記摩擦係数と前記接触圧とから前記摩擦力を算出する、
ことを特徴とするプレス成形シミュレーションシステム。 - 前記摩擦係数特性取得手段は、前記接触回数ごとに、前記摺動距離がゼロであるときの初期摩擦係数と少なくとも1つの前記摺動距離がゼロより大きい所定摺動距離であるときの摩擦係数とを有すると共に、隣り合う前記摺動距離の間では補間法を用いて算出した摩擦係数を有するように設定された摩擦係数特性データを取得する、
ことを特徴とする請求項1に記載のプレス成形シミュレーションシステム。 - 前記摩擦係数特性取得手段は、前記摺動距離がゼロであるときの初期摩擦係数から前記摺動距離に応じて直線的に増大して前記摺動距離が所定摺動距離以上であるときに最大摩擦係数となると共に、前記初期摩擦係数、前記所定摺動距離及び前記最大摩擦係数が前記接触回数に応じて変化するように設定された摩擦係数特性データを取得する、
ことを特徴とする請求項1に記載のプレス成形シミュレーションシステム。 - 金属板のプレス成形を有限要素法を用いてシミュレーションするプレス成形シミュレーションプログラムであって、
コンピュータを、
プレス工具及び金属板の形状情報と、金属板の材料特性情報と、プレス工具のモーション情報とを取得する情報取得手段、
前記情報取得手段によって取得した前記プレス工具及び金属板の形状情報に基づいて、
前記プレス工具及び有限要素分割した前記金属板の解析モデルを作成する解析モデル作成手段、
前記解析モデル作成手段によって作成した前記解析モデルと、前記情報取得手段によって取得した前記金属板の材料特性情報及び前記プレス工具のモーション情報と、前記金属板の解析モデルの節点ごとの前記プレス工具との間の摩擦力とを用いて有限要素解析を行い、前記情報取得手段によって取得した前記プレス工具のモーション情報の所定ストローク位置における前記金属板の解析モデルの節点ごとの位置及び前記プレス工具との間の接触圧を算出する有限要素解析手段、
前記節点について、前記プレス工具との間の摩擦係数が、前記プレス工具に接触する接触回数と、前記プレス工具との接触開始位置からの摺動距離とをパラメータとして設定された摩擦係数特性データを取得する摩擦係数特性取得手段、及び、
前記有限要素解析で用いる前記プレス工具の所定ストローク位置における前記節点ごとの前記プレス工具との間の摩擦力を算出する摩擦力算出手段として機能させると共に、
前記有限要素解析手段として機能させるときは、前記節点ごとに、前記摩擦力として、最初の解析時には所定値を用い、最初の解析以降の解析時には前記摩擦力算出手段によって算出した前記摩擦力を用いて有限要素解析を行うように機能させ、
前記摩擦力算出手段として機能させるときは、前記節点ごとに、前記有限要素解析手段によって算出した前記プレス工具との間の接触圧に基づいて前記節点が前記プレス工具に接触しているか否かを判定し、前記節点が前記プレス工具に接触していないと判定したときは前記摩擦力をゼロとすると共に、前記節点が前記プレス工具に接触していると判定したときは前記有限要素解析手段によって算出した前記節点ごとの位置及び前記プレス工具との間の接触圧に基づいて解析開始時からの接触回数及び前記プレス工具との接触開始位置からの摺動距離を算出し、算出した前記接触回数及び前記摺動距離から前記摩擦係数特性取得手段によって取得した前記摩擦係数特性データに基づいて前記プレス工具との間の摩擦係数を算出し、算出した前記摩擦係数と前記接触圧とから前記摩擦力を算出するように機能させる、
ことを特徴とするプレス成形シミュレーションプログラム。 - コンピュータを、
前記摩擦係数特性取得手段として機能させるときは、前記接触回数ごとに、前記摺動距離がゼロであるときの初期摩擦係数と少なくとも1つの前記摺動距離がゼロより大きい所定摺動距離であるときの摩擦係数とを有すると共に、隣り合う前記摺動距離の間では補間法を用いて算出した摩擦係数を有するように設定された摩擦係数特性データを取得するように機能させる、
ことを特徴とする請求項4に記載のプレス成形シミュレーションプログラム。 - コンピュータを、
前記摩擦係数特性取得手段として機能させるときは、前記摺動距離がゼロであるときの初期摩擦係数から前記摺動距離に応じて直線的に増大して前記摺動距離が所定摺動距離以上であるときに最大摩擦係数となると共に、前記初期摩擦係数、前記所定摺動距離及び前記最大摩擦係数が前記接触回数に応じて変化するように設定された摩擦係数特性データを取得するように機能させる、
ことを特徴とする請求項4に記載のプレス成形シミュレーションプログラム。 - コンピュータとそのコンピュータで稼働するプログラムとで実行され、金属板のプレス成形を有限要素法を用いてシミュレーションするプレス成形シミュレーションシステムにおいて、有限要素解析で用いるプレス工具の所定ストローク位置における金属板の解析モデルの節点ごとのプレス工具との間の摩擦力を算出する摩擦力算出方法であって、
接触判定手段が、前記節点ごとに、前記プレス工具との間の接触圧に基づいて前記節点が前記プレス工具に接触しているか否かを判定する接触判定ステップを有し、
摩擦力算出手段が、前記接触判定ステップにおいて前記節点が前記プレス工具に接触していないと判定したときは前記摩擦力をゼロとすると共に、前記接触判定ステップにおいて前記節点が前記プレス工具に接触していると判定したときは前記節点ごとの位置及び前記プレス工具との間の接触圧に基づいて解析開始時からの接触回数及び前記プレス工具との接触開始位置からの摺動距離を算出し、算出した前記接触回数及び前記摺動距離から、前記節点について、前記プレス工具との間の摩擦係数が、前記プレス工具に接触する接触回数と、前記プレス工具との接触開始位置からの摺動距離とをパラメータとして設定された摩擦係数特性データに基づいて前記プレス工具との間の摩擦係数を算出し、算出した前記摩擦係数と前記接触圧とから前記摩擦力を算出する摩擦力算出ステップを有している、
ことを特徴とする摩擦力算出方法。 - 前記摩擦力算出ステップでは、前記摩擦係数特性データとして、前記接触回数ごとに、前記摺動距離がゼロであるときの初期摩擦係数と少なくとも1つの前記摺動距離がゼロより大きい所定摺動距離であるときの摩擦係数とを有すると共に、隣り合う前記摺動距離の間では補間法を用いて算出した摩擦係数を有するように設定された摩擦係数特性データを用いる、
ことを特徴とする請求項7に記載の摩擦力算出方法。 - 前記摩擦力算出ステップでは、前記摩擦係数特性データとして、前記摺動距離がゼロであるときの初期摩擦係数から前記摺動距離に応じて直線的に増大して前記摺動距離が所定摺動距離以上であるときに最大摩擦係数となると共に、前記初期摩擦係数、前記所定摺動距離及び前記最大摩擦係数が前記接触回数に応じて変化するように設定された摩擦係数特性データを用いる、
ことを特徴とする請求項7に記載の摩擦力算出方法。
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