JP2016163907A - ホットスタンプ成形プロセスの解析方法、判定方法、解析装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、特許文献3により開示された方法では、プレス成形する際に金型と鋼板との接触状態の変化に影響される実際の金型の熱膨張を考慮していない。
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記金型の温度分布を出力する成形・温度解析ステップと、
前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、前記熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正ステップと
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析方法。(以下「第1発明」という)
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの開始から所定の時間経過時の前記金型の温度分布を出力する成形・温度解析ステップと、
前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、前記熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正ステップと
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析方法。(以下「第2発明」ともいう)
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの途中で一定時間毎に前記金型の温度分布を複数出力する成形・温度解析ステップと、
複数の前記金型の温度分布により、各時間毎の前記金型の熱膨張を算出し、算出した熱膨張のうちの最大の熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正ステップと
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析方法。(以下「第3発明」という)
前記形状修正ステップにおいて、前記記憶された温度分布により熱膨張を算出する、1項から5項までいずれか1項に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析方法。
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、温度分布を出力する温度分布解析部と、
前記温度分布解析部により得られた前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を前記熱膨張に基づいて修正する形状修正部と
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析装置。(以下「第1発明」という)
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの開始から所定の時間経過時の金型の温度分布を出力する温度分布解析部と、
前記温度分布解析部により得られた前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を前記熱膨張に基づいて修正する形状修正部と
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析装置。(以下「第2発明」ともいう)
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの途中で一定時間毎に前記金型の温度分布を複数出力する温度分布解析部と、
複数の前記金型の温度分布により、各時間毎の前記金型の熱膨張を算出し、算出した熱膨張のうちの最大の熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正部と
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析装置。(以下「第3発明」という)
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、金型を熱伝導剛体とするとともに鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して温度分布を出力する成形・温度解析ステップと、
前記成形・温度解析ステップにより得られた前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を前記熱膨張に基づいて修正する形状修正ステップと
を備える、プログラム。(以下「第1発明」ともいう)
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、金型を熱伝導剛体とするとともに鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの開始から所定の時間経過時の金型の温度分布を出力する成形・温度解析ステップと、
前記成形・温度解析ステップにより得られた前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を前記熱膨張に基づいて修正する形状修正ステップと
を備える、プログラム。(以下「第2発明」という)
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの途中で一定時間毎に前記金型の温度分布を複数出力する成形・温度解析ステップと、
複数の前記金型の温度分布により、各時間毎の前記金型の熱膨張を算出し、算出した熱膨張のうちの最大の熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正ステップと
を備える、プログラム。(以下「第3発明」という)
1.本発明の原理
本発明は、(a)鋼板および金型ともに変形体(弾塑性体)として構造解析および熱伝導解析を連成して行うと、予測精度は高いものの計算時間が長くなり、(b)金型を剛体とするとともに鋼板を変形体として解析を行うと、金型の形状の熱的な変形が考慮されないため、金型の形状が実際の形状とは異なり、成形条件に差異を生じ、予測精度が劣るといった従来技術の課題を、以下に示す手法で解決する。すなわち、
(A)金型を剛体として金型の構造解析分を省略することにより、鋼板を加工・冷却する工程の解析時間を短縮できる。
図4は、第1〜3発明の一実施形態の機能ブロック図である。本実施形態では、ソフトウェアプログラムが制御部101において実行され、第1〜3発明を達成するために必要な種々の機能が処理されるが、例えば図4に示すような機能ブロック毎処理することもできる。
熱・構造連成解析部105は、この(n−1)回目のサイクルで得られた金型の形状を使用して、さらにn回目のホットスタンプを1サイクル実行するが、まずそのサイクルの成形開始からTc秒(1サイクル>Tc)後の金型の温度(a)を出力し(S402B)、その後そのサイクルの終了時の金型の温度(b)を出力する(S403B)。
図9のグラフに示すように、本発明のプロセス解析によると、その温度分布の履歴は実際のホットスタンプ成形を行った場合をよく反映したものになる。図9のグラフを参照すると、各サイクルとも非常に近い値となっているため、例えば何サイクル目の温度分布で安定状態に至るのかを判定することができる。すなわち、定量的に安定状態を定義すれば、本発明のプロセス解析で得られた金型の温度分布の履歴を用いて何サイクル目で安定状態になったかを判定することができる。
本発明の一実施形態のシステムは、図示しないCPU,ROM,RAMや各種外部とのインタフェースを備えた装置に、入力装置111や出力装置112が接続されており、上述のフローチャートを参照して説明した本発明の処理はこのような装置上で動作することができるが、これに限られない。また、ネットワークに接続してデータベースと必要なデータのやり取りをすることもできるなど、本技術分野で周知慣用の種々のシステム構成が可能である。
102 モデル構築部
103 境界条件設定部
104 属性設定部
105 熱・構造連成解析部
106 金型形状修正解析部
111 入力装置
112 出力装置
113 データベース
Claims (20)
- 連続して鋼板を金型によりホットスタンプ成形する各サイクルにおいて前記金型の温度をシミュレーションするホットスタンプ成形プロセスの解析方法であって、
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記金型の温度分布を出力する成形・温度解析ステップと、
前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、前記熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正ステップと
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析方法。 - 前記温度分布は、前記1サイクルの終了時の温度分布である、請求項1に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析方法。
- 連続して鋼板を金型によりホットスタンプ成形する各サイクルにおいて前記金型の温度をシミュレーションするホットスタンプ成形プロセスの解析方法であって、
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの開始から所定の時間経過時の前記金型の温度分布を出力する成形・温度解析ステップと、
前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、前記熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正ステップと
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析方法。 - 前記1サイクルの開始から所定の時間経過時は、前記1サイクルの時間の半分の時間経過時である、請求項3に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析方法。
- 連続して鋼板を金型によりホットスタンプ成形する各サイクルにおいて前記金型の温度をシミュレーションするホットスタンプ成形プロセスの解析方法であって、
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの途中で一定時間毎に前記金型の温度分布を複数出力する成形・温度解析ステップと、
複数の前記金型の温度分布により、各時間毎の前記金型の熱膨張を算出し、算出した熱膨張のうちの最大の熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正ステップと
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析方法。 - 前記成形・温度解析ステップにおいて、前記鋼板の形状および温度条件、ならびに前記形状修正ステップにより修正された金型の形状に基づいて前記金型の温度分布を記憶し、
前記形状修正ステップにおいて、前記記憶された温度分布により熱膨張を算出する、請求項1から請求項5までいずれか1項に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析方法。 - 前記ホットスタンプ成形の1サイクルは、前記金型への該鋼板の設置工程、該鋼板のプレス加工工程、および前記金型からの前記鋼板の取出し工程を含む、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析方法。
- 前記成形・温度解析ステップは、前記金型に設けられた水冷管の冷却条件も加えて熱構造連成解析する、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析方法。
- 連続して鋼板をホットスタンプ成形する場合の安定状態を判定するホットスタンプ成形プロセスの判定方法であって、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析方法により算出された各サイクルにおける金型温度の所定の位置における最高値が一定の値に収束した時を安定状態にあると判定する、ホットスタンプ成形プロセスの判定方法。
- 連続して鋼板をホットスタンプ成形する場合の安定状態を判定するホットスタンプ成形プロセスの判定方法であって、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析方法により算出された各サイクルにおける金型温度の所定の位置における最低値が一定の値に収束した時を安定状態にあると判定する、ホットスタンプ成形プロセスの判定方法。
- 連続して鋼板を金型によりホットスタンプ成形する各サイクルにおいて、前記金型の温度をシミュレーションするホットスタンプ成形プロセスの解析装置であって、
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、温度分布を出力する温度分布解析部と、
前記温度分布解析部により得られた前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を前記熱膨張に基づいて修正する形状修正部と
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析装置。 - 前記温度分布は、前記1サイクルの終了時の温度分布である、請求項11に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析装置。
- 連続して鋼板を金型によりホットスタンプ成形する各サイクルにおいて、前記金型の温度をシミュレーションするホットスタンプ成形プロセスの解析装置であって、
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの開始から所定の時間経過時の金型の温度分布を出力する温度分布解析部と、
前記温度分布解析部により得られた前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を前記熱膨張に基づいて修正する形状修正部と
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析装置。 - 前記1サイクルの開始から所定の時間経過時は、前記1サイクル時間の半分の時間経過時である、請求項13に記載のホットスタンプ成形プロセスの解析装置。
- 連続して鋼板を金型によりホットスタンプ成形する各サイクルにおいて、前記金型の温度をシミュレーションするホットスタンプ成形プロセスの解析装置であって、
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの途中で一定時間毎に前記金型の温度分布を複数出力する温度分布解析部と、
複数の前記金型の温度分布により、各時間毎の前記金型の熱膨張を算出し、算出した熱膨張のうちの最大の熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正部と
を備える、ホットスタンプ成形プロセスの解析装置。 - コンピュータに、連続して鋼板を金型によりホットスタンプ成形する各サイクルにおいて金型温度をシミュレーションするホットスタンプ成形プロセス解析方法を実行させるプログラムであって、前記ホットスタンプ成形プロセスの解析方法は、
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、金型を熱伝導剛体とするとともに鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して温度分布を出力する成形・温度解析ステップと、
前記成形・温度解析ステップにより得られた前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を前記熱膨張に基づいて修正する形状修正ステップと
を備える、プログラム。 - 前記温度分布は、前記1サイクルの終了時の温度分布である、請求項16に記載のプログラム。
- コンピュータに、連続して鋼板を金型によりホットスタンプ成形する各サイクルにおいて金型温度をシミュレーションするホットスタンプ成形プロセス解析方法を実行させるプログラムであって、前記ホットスタンプ成形プロセスの解析方法は、
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、金型を熱伝導剛体とするとともに鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの開始から所定の時間経過時の金型の温度分布を出力する成形・温度解析ステップと、
前記成形・温度解析ステップにより得られた前記金型の温度分布により、前記金型の前記1サイクルの間の熱膨張を算出し、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を前記熱膨張に基づいて修正する形状修正ステップと
を備える、プログラム。 - 前記1サイクルの開始から所定の時間経過時は、前記1サイクル時間の半分の時間経過時である、請求項18に記載のプログラム。
- コンピュータに、連続して鋼板を金型によりホットスタンプ成形する各サイクルにおいて金型温度をシミュレーションするホットスタンプ成形プロセス解析方法を実行させるプログラムであって、前記ホットスタンプ成形プロセスの解析方法は、
前記ホットスタンプ成形の1サイクルの間、前記金型を熱伝導剛体とするとともに前記鋼板を熱・弾塑性体として熱構造連成解析して、前記1サイクルの途中で一定時間毎に前記金型の温度分布を複数出力する成形・温度解析ステップと、
複数の前記金型の温度分布により、各時間毎の前記金型の熱膨張を算出し、算出した熱膨張のうちの最大の熱膨張に基づいて、次のサイクルの熱構造連成解析で用いる金型の形状を修正する形状修正ステップと
を備える、プログラム。
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