JP2022121024A - プレス成形シミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計算負荷を抑えて精度良くプレス成形を再現できるプレス成形シミュレーション方法を提供する。【解決手段】プレス成形シミュレーション方法は、プレス機を、弾性支持部と、剛体支持部に分類する工程（Ｓ１）と、弾性支持部を剛体支持部で支持された弾性体としてモデル化した解析モデルを準備する工程（Ｓ２）と、弾性支持部の平面領域を有限個に分割した各分割領域における変位の分布である離散化変位分布を、初期線形ばね定数分布と荷重との積で表した離散化たわみモデルを準備する工程（Ｓ３）と、各分割領域における変位の分布である参照変位分布を準備する工程（Ｓ４）と、参照変位分布と離散化変位分布との差分に基づいて、初期線形ばね定数分布を補正して、線形ばね定数分布を計算する工程（Ｓ５）と、を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、プレス成形シミュレーション方法に関する。

従来、プレス成形時におけるプレス金型に見込まれる変形をプレス金型の設計に反映させるため、プレス金型の局所の変形を実測する方法があった。
しかしながら、従来の方法は、特定のプレス金型を使用した場合の、その特定のプレス金型の局所の変形を実測する方法であり、プレス金型の設計にプレス機の剛性を見込んだ方法ではなかった。

特開２０１１－１４５２４７号公報

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑み、計算負荷を抑えて精度良くプレス成形を再現できるプレス成形シミュレーション方法を提供することを課題とする。

本発明の要旨は以下の通りである。

（１）本発明の一態様に係るプレス成形シミュレーション方法は、プレス金型を備えたプレス機によってワークを所定の荷重でプレス加工してプレス成形品を成形する際におけるワークの物理量の変化を予測するプレス成形シミュレーション方法であって、前記プレス機を、前記プレス金型を弾性支持する弾性支持部と、前記弾性支持部を剛体支持する剛体支持部に分類する分類工程と、前記剛体支持部を剛体としてモデル化し、前記弾性支持部を前記剛体支持部で支持された弾性体としてモデル化した解析モデルを準備する解析モデル準備工程と、前記弾性支持部の平面領域を有限個に分割した各分割領域における変位の分布である離散化変位分布を、前記各分割領域における初期線形ばね定数の分布である初期線形ばね定数分布と前記荷重との積で表した離散化たわみモデルを準備する離散化たわみモデル準備工程と、前記解析モデルによるプレス成形シミュレーション結果又は前記プレス機によるプレス成形試験における実測結果に基づく、前記各分割領域における変位の分布である参照変位分布を準備する参照モデル準備工程と、前記参照変位分布と前記離散化変位分布との差分に基づいて、前記初期線形ばね定数分布を補正して、有限個の線形ばね定数の分布である線形ばね定数分布を計算する線形ばね定数分布計算工程と、を含む。
（２）上記（１）において、前記弾性支持部は、前記プレス金型に直接接するスライド又はボルスタを含んでよい。
（３）上記（１）又は（２）において、前記剛体支持部は、クラウンを含んでよい。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記線形ばね定数分布と前記荷重との積で表された修正離散化たわみモデルによって前記ワークをモデル化したワークモデルに前記荷重を作用させた際の前記ワークモデルの弾塑性解析を行う弾塑性解析工程と、を含んでよい。

本発明によれば、計算負荷を抑えて精度良くプレス成形を再現できるプレス成形シミュレーション方法を提供できる。

プレス機とプレス金型とを備えたプレス成形装置の説明図である。 解析モデルの説明図である。 離散化たわみモデルを示す説明図である。（Ａ）は平面視における分割領域を示す説明図である。（Ｂ）は正面視における離散化たわみモデルを示す説明図である。 プレス成形シミュレーション方法のフロー図である。 弾性支持部モデルの説明図である。 線形ばね定数分布の概念図である。 線形ばね定数分布計算工程のフロー図である。

図１は、プレス機１０とプレス金型２０とを備えたプレス成形装置１の説明図である。
図１に示すように、プレス成形装置１は、被加工体となるワークＷ（例えば、金属材料である。ブランクともいう。）に強い圧力を加え、ワークＷをプレス金型の形状に変形させてプレス成形品を製造する機械である。一般的に、プレス成形装置１は、プレス機１０と、プレス機１０に取り付けられたプレス金型２０とを備えている。

プレス機１０は、下金型２１が上部に取り付けられるボルスタ１１と、上金型２２が下部に取り付けられるスライド１２と、ボルスタ１１とスライド１２とを近づけたり遠ざけたりするように駆動する駆動装置１３と、スライド１２を支持するクラウン１４と、ボルスタ１１を支持するベッド１５と、を含んでいる。

プレス金型２０は、下金型２１及び上金型２２を含んでいる。

プレス機１０の構造は、そのプレス機１０のプレス能力、仕様、設計コンセプト等によって異なる。プレス能力、仕様、設計コンセプト等が同じであっても、プレス機１０の構造には、製造誤差等に起因する、機体差がある。また、プレス機１０に取り付けられるプレス金型２０の構造は、製造するプレス成形品の仕様により異なる。したがって、プレス機１０の構造、プレス金型２０の構造の相違により、プレス荷重が同じであっても、プレス機１０の剛性が異なるので、プレス機１０の変形の状態は異なる。

ところで、プレス成形によってプレス成形品を精度良く製造するため、プレス成形品の被加工体となるワークＷに接する成形面を含むプレス金型２０の形状に、あらかじめプレス機１０のたわみω（鉛直方向の変位の平面分布を意味する。以下、変位又は変形という場合もある。）を見込んでおくことが必要となる場合がある。この場合は、荷重Ｆ（プレス荷重）とプレス機１０のたわみωとの関係であるプレス機１０の剛性を把握しておくことが好ましい。
しかしながら、プレス機１０の剛性を把握するため、プレス機１０のたわみωを精度良く実測するには、測定点が多くなるので、相応の設備等のコストを要する。また、プレス機１０の剛性を、ＦＥＭ等により計算しても、実際の剛性との乖離があったり、計算の負荷が過大となったりする。

そこで、本発明は、プレス金型を備えたプレス機によってワークを所定の荷重でプレス加工してプレス成形品を成形する際におけるワークの物理量の変化を予測するプレス成形シミュレーション方法である。そして、本発明のプレス成形シミュレーション方法は、プレス機を、プレス金型を弾性支持する弾性支持部と、弾性支持部を剛体支持する剛体支持部に分類する分類工程を含む。また、本発明のプレス成形シミュレーション方法は、剛体支持部を剛体としてモデル化し、プレス金型及び弾性支持部を剛体支持部で支持された弾性体としてモデル化した解析モデルを準備する解析モデル準備工程を含む。また、本発明のプレス成形シミュレーション方法は、弾性支持部の平面領域を有限個に分割した各分割領域における変位の分布である離散化変位分布を、各分割領域における初期線形ばね定数と荷重との積で表した離散化たわみモデルを準備する離散化たわみモデル準備工程を含む。また、本発明のプレス成形シミュレーション方法は、解析モデルによるプレス成形シミュレーション結果又はプレス機によるプレス成形試験における実測結果に基づく、各分割領域における変位の分布である参照変位分布を準備する参照モデル準備工程を含む。また、本発明のプレス成形シミュレーション方法は、参照変位分布と離散化変位分布との差分に基づいて、初期線形ばね定数分布を補正して、有限個の線形ばね定数の分布である線形ばね定数分布を計算する線形ばね定数分布計算工程を含む。このように、本発明のプレス成形シミュレーションによれば、有限個の線形ばね定数の分布で表された、簡略化された離散化たわみモデルで実際のプレス成形装置を模擬するので、計算負荷を小さくでき、しかも、実際のプレス成形装置１の剛性に十分近いモデルを作成することができる。よって、計算負荷を抑えて精度良くプレス成形をシミュレーションできる。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（実施形態）
図２は、解析モデル１００Ｍの説明図である。図３は、離散化たわみモデルＭを示す説明図である。図３（Ａ）は平面視における分割領域Ａ_ｎを示す説明図である。図３（Ｂ）は正面視における離散化たわみモデルＭを示す説明図である。図４は、プレス成形シミュレーション方法のフロー図である。図５は、弾性支持部モデル１０ＡＭの説明図である。図６は、線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}の概念図である。図７は、線形ばね定数分布計算工程Ｓ５のフロー図である。
以下、本実施形態に係るプレス成形シミュレーション方法を、主に、図４に示すフロー図に沿って説明する。

（プレス成形シミュレーション方法）
本実施形態に係るプレス成形シミュレーション方法は、プレス金型２０を備えたプレス機１０によってワークＷを所定の荷重でプレス加工してプレス成形品を成形する際におけるワークＷの物理量の変化を予測するプレス成形シミュレーション方法である。
図４に示すように、本実施形態に係るプレス成形シミュレーション方法は、分類工程Ｓ１と、解析モデル準備工程Ｓ２と、離散化たわみモデル準備工程Ｓ３と、参照モデル準備工程Ｓ４と、線形ばね定数分布計算工程Ｓ５と、を含んでいる。
また、線形ばね定数分布計算工程Ｓ５で計算した線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}に基づいて離散化たわみモデル準備工程Ｓ３で準備した離散化たわみモデルＭを修正して線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と荷重Ｆとの積で表された修正離散化たわみモデルＭＭを作成する修正離散化たわみモデル作成工程Ｓ６を含んでよい。
また、線形ばね定数分布と荷重Ｆとの積で表された修正離散化たわみモデルＭＭによってワークＷに荷重Ｆを作用させた際のワークＷの弾塑性解析を行う弾塑性解析工程Ｓ７を含んでよい。
以下、プレス成形シミュレーション方法の各工程を個別に説明する。以下の各工程において、特に説明のない限り、分類工程Ｓ１において、プレス機１０のスライド１２及びボルスタ１１を弾性支持部１０Ａとし、その他の部分を剛体支持部１０Ｂとして分類した場合で説明する。

（分類工程）
まず、プレス機１０を、プレス金型２０を弾性支持する弾性支持部１０Ａと、弾性支持部１０Ａを剛体支持する剛体支持部１０Ｂに分類する（分類工程Ｓ１）。

詳細には、例えば、弾性支持部１０Ａは、プレス金型２０に直接接するスライド１２又はボルスタ１１を含んでよい。これにより、プレス金型２０の変形に影響を及ぼすプレス機１０の範囲を部分的に弾性体としてモデル化できる。よって、プレス成形シミュレーション方法の計算負荷を軽減できる。なお、弾性支持部１０Ａに、ボルスタ１１を支持するベッド１５を含めてもよい。
具体的には、例えば、プレス機１０のスライド１２及びボルスタ１１を、弾性支持部１０Ａに分類し、その他の部分を、剛体支持部１０Ｂに分類する。

また、例えば、剛体支持部１０Ｂは、クラウン１４を含んでよい。これにより、プレス金型２０の変形にほとんど影響を及ぼさないことが見込まれるプレス機１０の範囲を部分的に剛体としてモデル化できる。よって、プレス成形シミュレーション方法の計算負荷を軽減できる。

（解析モデル準備工程）
次に、図２に示すように、剛体支持部１０Ｂを剛体としてモデル化し、弾性支持部１０Ａを剛体支持部１０Ｂで支持された弾性体としてモデル化した解析モデル１００Ｍを準備する（解析モデル準備工程Ｓ２）。
詳細には、弾性支持部１０Ａを、例えば、ソリッド等の３次元要素、シェル等の２次元要素又はばね等の１次元要素の弾性体としてモデル化し、弾性支持部モデル１０ＡＭとしてよい。
また、剛体支持部１０Ｂを、弾性支持部モデル１０ＡＭの境界における変位を拘束する（例えば、ヤング率を無限大とした）境界条件としてモデル化し、剛体支持部モデル１０ＢＭとしてよい。剛体支持部モデル１０ＢＭは、弾性支持部モデル１０ＡＭに力が作用する部分において、弾性支持部モデル１０ＡＭの変形を拘束しつつ、弾性支持部モデル１０ＡＭのその部分の移動（変位）に伴って移動（変位）する剛体としてモデル化されたものであってよい。剛体支持部モデル１０ＢＭは、弾性支持部モデル１０ＡＭとの境界に接し、荷重が作用しても変形しない剛体として設定されたソリッド等の３次元要素としてモデル化されたものであってよい。
なお、図２に示すように、解析モデル１００Ｍは、弾性支持部モデル１０ＡＭを、プレス金型２０を、例えば、弾性体としてモデル化したプレス金型モデル２０Ｍで支持されたものとしてよい。解析モデル１００Ｍは、プレス金型モデル２０Ｍの上下両側を解析モデル１００Ｍで支持されたものとして、同時に、上側の解析モデル１００Ｍでスライド１２を再現し、下側の解析モデル１００Ｍでボルスタ１１を再現してよい。

（離散化たわみモデル準備工程）
次に、弾性支持部１０Ａの平面領域Ａを有限個ｎに分割した各分割領域Ａ_ｎにおける変位ω_{（ｉ，ｊ）}の平面的な分布である離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を、分割領域Ａ_ｎごとの初期線形ばね定数Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）}の平面的な分布である初期線形ばね定数分布Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と荷重Ｆとの積で表した離散化たわみモデルＭを準備する（離散化たわみモデル準備工程Ｓ３）。

図３は、離散化たわみモデルＭを示す説明図である。図３（Ａ）は、平面視における分割領域を示す説明図である。図３（Ｂ）は正面視における離散化たわみモデルＭを示す説明図である。
詳細には、図３（Ａ）に示すように、弾性支持部１０Ａの平面領域Ａを有限個ｎに分割した各分割領域Ａ_ｎにおける変位ω_{（ｉ，ｊ）}の分布である離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を、図３（Ｂ）に示すように、分割領域Ａ_ｎごとの初期線形ばね定数Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）}の分布である初期線形ばね定数分布Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と荷重Ｆとの積で表した離散化たわみモデルＭを準備する。なお、図３（Ａ）において、交差する直線同士で囲まれる矩形の領域が分割領域Ａｎを表している。
例えば、離散化たわみモデルＭは、次のような関数で表すことができる。
Ｆ／ｎ＝Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）}＊ω_{（ｉ，ｊ）}
Ｆ＝Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}＊ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}

（参照モデル準備工程）
次に、解析モデル１００Ｍによるプレス成形シミュレーション結果又はプレス機１０によるプレス成形試験における実測結果に基づく、弾性支持部１０Ａの平面領域Ａを有限個に分割した各分割領域Ａ_ｎにおける変位ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）}の分布である参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を準備する（参照モデル準備工程Ｓ４）。以下、荷重Ｆと参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}との関係を表す関数を、参照モデルＭ_ｒｅｆという場合がある。
参照モデル準備工程Ｓ４は、離散化たわみモデル準備工程Ｓ３と並行して実施してよい。

詳細には、解析モデル準備工程Ｓ２で準備した解析モデル１００Ｍを用いて、プレス成形シミュレーションを行い、その結果に基づいて、弾性支持部１０Ａの平面領域Ａを有限個に分割した各分割領域Ａ_ｎにおける変位ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）}の分布である参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算する。
例えば、解析モデル１００Ｍに基づいて、図５に示すように、プレス機１０のスライド１２及びボルスタ１１を弾性体としてモデル化して、スライドモデル１２ＡＭ及びボルスタモデル１１ＡＭで構成された弾性支持部モデル１０ＡＭとした参照モデルＭ_ｒｅｆを作成する。なお、この際、弾性支持部モデル１０ＡＭを、例えば、実際のスライド１２及びボルスタ１１の形状を模擬した、３次元要素で構成されたソリッドモデルにしてよい。この解析モデル１００Ｍに基づいて作成した参照モデルＭ_ｒｅｆにおいて、スライド１２の下面にプレス金型モデル２０Ｍの上金型モデル２２Ｍを取り付けた状態にする。また、この解析モデル１００Ｍに基づいて作成した参照モデルＭ_ｒｅｆにおいて、ボルスタ１１の下面にプレス金型モデル２０Ｍの下金型モデル２１Ｍを取り付けた状態にする。この解析モデル１００Ｍに基づいて作成した参照モデルＭ_ｒｅｆにおいて、上金型モデル２２Ｍと下金型モデル２１Ｍとの間に、ワークモデルＷＭを挟んだ状態にする。
そして、実際のプレス機１０を模擬できるように、上方から下方に向けて、スライドモデル１２ＡＭの上面に、荷重Ｆを作用させる。そして、スライドモデル１２ＡＭとボルスタモデル１１ＡＭとの相対的な距離を徐々に短縮して、ワークモデルＷＭに荷重Ｆを作用させて、実際のプレス成形を模擬する。この際、荷重Ｆと、スライドモデル１２ＡＭ又はボルスタモデル１１ＡＭの変位との関係から、各分割領域Ａ_ｎにおける変位ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）}の分布である参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算する。

また、詳細には、上述の解析モデル１００Ｍに基づいて作成した参照モデルＭ_ｒｅｆによるプレス成形シミュレーション結果に基づく方法に換えて、実際のプレス機１０によるプレス成形試験において、プレス機１０の変位を実測し、その実測結果に基づいて、弾性支持部１０Ａの平面領域Ａを有限個に分割した各分割領域Ａ_ｎにおける変位ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）}の分布である参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算してもよい。例えば、ワークＷを挟むプレス金型２０を取り付けた実際のプレス機１０に荷重Ｆを作用させるプレス成形試験において、荷重Ｆが作用した際の、プレス機１０におけるスライド１２又はボルスタ１１の鉛直方向の変位を、平面的に散らされた複数の点で、例えば、変位計を用いて実測する。そして、荷重Ｆとそれらの複数点での変位との関係から、各分割領域Ａ_ｎにおける変位ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）}の分布である参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算してもよい。

（線形ばね定数分布計算工程）
そして、参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}との差分に基づいて、初期線形ばね定数分布Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を補正して、有限個の線形ばね定数の分布である線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算する（線形ばね定数分布計算工程Ｓ５）。
詳細には、例えば、離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}から参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を差し引いた値がゼロに近づくように、離散化たわみモデルＭの初期線形ばね定数分布Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を修正する。具体的には、例えば、後述する勾配法による収束計算により線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算してよい。これにより、図６に示すような、分割領域Ａ_ｎごとにおける線形ばね定数（Ｚ軸）のＸＹ平面的な分布となる線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算できる。

（勾配法による収束計算）
線形ばね定数分布計算工程Ｓ５における線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}は、以下に説明するような、勾配法による収束計算によって求めることができる。
（１）図７に示すように、まず、分割領域Ａ_ｎごとの初期線形ばね定数分布Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を仮設定する（初期線形ばね定数仮設定工程Ｓ５１）。
（２）次に、参照モデル準備工程Ｓ４で準備した参照モデルＭ_ｒｅｆにより参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算する（参照変位分布計算工程Ｓ５２）。
（３）参照変位分布計算工程Ｓ５２と並行して、離散化たわみモデル準備工程Ｓ３で準備した離散化たわみモデルＭにより離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算する（離散化変位分布計算工程Ｓ５３）。
（４）離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}との差分の絶対値が、閾値ｔｏｌを超えるか否かを判定する（閾値判定工程Ｓ５４）。
離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}との差分の絶対値である誤差分布ｅ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}が、閾値ｔｏｌを超える場合（例えば、分割領域Ａｎごとの変位ω_{（ｉ，ｊ）}と分割領域Ａｎごとの参照変位ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）}との差分の絶対値である、分割領域Ａｎごとの誤差ｅ_{（ｉ，ｊ）}が、閾値ｔｏｌを超える場合）、分割領域Ａｎごとの誤差ｅ_{（ｉ，ｊ）}に任意の補正係数を乗じた値を、その分割領域Ａ_ｎでの初期線形ばね定数Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）}に対して（２回目以降は修正された線形ばね定数Ｋ_{（ｉ，ｊ）}に対して）加減して、分割領域Ａ_ｎでの修正された線形ばね定数Ｋ_{（ｉ，ｊ）}を得る。そして、分割領域Ａｎごとの修正された線形ばね定数Ｋ_{（ｉ，ｊ）}の集合となる、修正された線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を得る。続いて、参照変位分布計算工程Ｓ５２及び離散化変位分布計算工程Ｓ５３を再び実施する。
離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}との差分の絶対値である誤差分布ｅ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}が、閾値ｔｏｌ以下となった場合、後述の修正離散化たわみモデル作成工程Ｓ６に移行する。
（５）これらの工程を、離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}との差分の絶対値である誤差分布ｅ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}が、閾値ｔｏｌ以下となるまで繰り返す。そして、閾値ｔｏｌ以下となった際の修正された線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}が、求める線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}となる。よって、実際のプレス機１０の剛性を、有限個の線形ばね定数の平面的な分布である線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を含む離散化たわみモデルＭで表すことができる。

（修正離散化たわみモデル作成工程）
次に、線形ばね定数分布計算工程Ｓ５で計算された線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と荷重Ｆとの積で表された修正離散化たわみモデルＭＭを作成する（修正離散化たわみモデル作成工程Ｓ６）。
このようにして、修正離散化たわみモデルＭＭを作成できる。したがって、プレス機１０を、離散化たわみモデルＭで表すことができるので、計算負荷を低減できるとともに、実際のプレス機１０の変形状態をより正確に再現できる。よって、プレス金型２０の設計、プレス成形品の設計等に、計算負荷を抑制しつつ、プレス機１０の剛性の影響を見込むことができる。

（弾塑性解析工程）
修正離散化たわみモデル作成工程Ｓ６で作成した、修正離散化たわみモデルＭＭにより、ワークＷをモデル化したワークモデルＷＭに対して弾塑性解析を行う（弾塑性解析工程Ｓ７）。
詳細には、線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と荷重Ｆとの積で表された修正離散化たわみモデルＭＭによって、弾塑性体としてモデル化されたワークモデルＷＭに荷重Ｆを作用させた際のワークモデルＷＭの弾塑性解析を行う。
これにより、ワークモデルＷＭの変形に、計算負荷を抑制しつつ、プレス機１０の剛性の影響を見込むことができる。よって、精度良くプレス成形品を成形できるプレス金型２０を設計でき、精度良くプレス成形品を設計できる。

（プレス成形シミュレーションプログラム）
次に、上述のプレス成形シミュレーション方法を、コンピュータに実行させるプレス成形シミュレーションプログラムについて説明する。
プレス成形シミュレーションプログラムは、コンピュータに、参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}との差分に基づいて、有限個ｎの線形ばね定数Ｋ_{（ｉ，ｊ）}の分布である線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算する線形ばね定数分布計算ステップを実行させるものである。なお、参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}及び離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}のデータは、プレス成形シミュレーションプログラムの実行時に呼び出せるように、事前にメモリに記憶しておく。
このように、プレス成形シミュレーションプログラムは、有限個ｎの線形ばね定数Ｋ_{（ｉ，ｊ）}の分布である線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算できるので、ＣＡＥに利用でき、計算負荷を抑制しつつ、プレス機１０の変形を見込んでプレス金型２０を設計できる。よって、プレス機１０の変形を見込んで設計されたプレス金型２０により、プレス成形品を精度良く製造できる。

（プレス成形シミュレーション装置）
次に、上述のプレス成形シミュレーションプログラムを搭載した、プレス成形シミュレーション装置について説明する。
プレス成形シミュレーション装置は、一般的なコンピュータと同様に、ストレージ、プロセッサ、メモリ、インタフェース及び出力装置を備えている。
詳細には、プレス成形シミュレーション装置は、有限個ｎの線形ばね定数Ｋ_{（ｉ，ｊ）}の分布である線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を表示する出力装置を備えている。
このように、プレス成形シミュレーション装置は、有限個ｎの線形ばね定数Ｋ_{（ｉ，ｊ）}の分布である線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を表示する出力装置を備えているので、ＣＡＥに利用でき、プレス機１０の変形を見込んでプレス金型２０を設計できる。よって、プレス機１０の変形を見込んで設計されたプレス金型２０により、プレス成形品を精度良く製造できる。

（その他の実施形態）
以上、図面を参照して実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。

本実施形態に係るプレス成形シミュレーション方法は、プレス金型２０を備えたプレス機１０によってワークＷを所定の荷重Ｆでプレス加工してプレス成形品を成形する際におけるワークＷの物理量の変化を予測するプレス成形シミュレーション方法である。プレス成形シミュレーション方法は、プレス機１０を、プレス金型２０を弾性支持する弾性支持部１０Ａと、弾性支持部１０Ａを剛体支持する剛体支持部１０Ｂに分類する分類工程Ｓ１と、剛体支持部１０Ｂを剛体としてモデル化し、弾性支持部１０Ａを剛体支持部１０Ｂで支持された弾性体としてモデル化した解析モデル１００Ｍを準備する解析モデル準備工程Ｓ２と、弾性支持部１０Ａの平面領域Ａを有限個ｎに分割した各分割領域Ａ_ｎにおける変位の分布である離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を、分割領域Ａ_ｎごとの初期線形ばね定数Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）}の分布である初期線形ばね定数分布Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と荷重Ｆとの積で表した離散化たわみモデルＭを準備する離散化たわみモデル準備工程Ｓ３と、解析モデル１００Ｍによるプレス成形シミュレーション結果又はプレス機１０によるプレス成形試験における実測結果に基づく、各分割領域Ａ_ｎにおける変位の分布である参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を準備する参照モデル準備工程Ｓ４と、参照変位分布ω_{ｒｅｆ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}と離散化変位分布ω_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}との差分に基づいて、初期線形ばね定数分布Ｋ_{ｉｎｉｔ（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を補正して、有限個ｎの線形ばね定数の分布である線形ばね定数分布Ｋ_{（ｉ，ｊ）ｄｉｓ}を計算する線形ばね定数分布計算工程Ｓ５と、を含む。これにより、有限個ｎの線形ばね定数Ｋ_{（ｉ，ｊ）}の分布で表された、簡略化された離散化たわみモデルＭで実際のプレス成形装置１を模擬するので、計算負荷を小さくでき、しかも、実際のプレス成形装置１の剛性に十分近いモデルを作成することができる。よって、計算負荷を抑えて精度良くプレス成形を再現できるプレス成形シミュレーション方法を提供できる。

１ プレス成形装置
１０ プレス機
１０Ａ 弾性支持部
１０ＡＭ 弾性支持部モデル
１０ＢＭ 剛体支持部モデル
１１ ボルスタ
１１ＡＭ ボルスタモデル
１２ スライド
１２ＡＭ スライドモデル
１３ 駆動装置
１４ クラウン
１５ ベッド
２０ プレス金型
２０Ｍ プレス金型モデル
２１ 下金型
２１Ｍ 下金型モデル
２２ 上金型
２２Ｍ 上金型モデル
１００Ｍ 解析モデル
Ａ 平面領域
Ａｎ 分割領域
Ｆ 荷重
Ｍ 離散化たわみモデル
Ｍｒｅｆ 参照モデル
Ｓ１ 分類工程
Ｓ２ 解析モデル準備工程
Ｓ３ モデル準備工程
Ｓ４ 参照モデル準備工程
Ｓ５ 定数分布計算工程
Ｓ６ モデル作成工程
Ｓ７ 弾塑性解析工程
Ｓ５１ 初期線形ばね定数仮設定工程
Ｓ５２ 参照変位分布計算工程
Ｓ５３ 離散化変位分布計算工程
Ｓ５４ 閾値判定工程
Ｗ ワーク
ＷＭ ワークモデル

Claims (4)

1. プレス金型を備えたプレス機によってワークを所定の荷重でプレス加工してプレス成形品を成形する際におけるワークの物理量の変化を予測するプレス成形シミュレーション方法であって、
   前記プレス機を、前記プレス金型を弾性支持する弾性支持部と、前記弾性支持部を剛体支持する剛体支持部に分類する分類工程と、
   前記剛体支持部を剛体としてモデル化し、前記弾性支持部を前記剛体支持部で支持された弾性体としてモデル化した解析モデルを準備する解析モデル準備工程と、
   前記弾性支持部の平面領域を有限個に分割した各分割領域における変位の分布である離散化変位分布を、前記各分割領域における初期線形ばね定数の分布である初期線形ばね定数分布と前記荷重との積で表した離散化たわみモデルを準備する離散化たわみモデル準備工程と、
   前記解析モデルによるプレス成形シミュレーション結果又は前記プレス機によるプレス成形試験における実測結果に基づく、前記各分割領域における変位の分布である参照変位分布を準備する参照モデル準備工程と、
   前記参照変位分布と前記離散化変位分布との差分に基づいて、前記初期線形ばね定数分布を補正して、有限個の線形ばね定数の分布である線形ばね定数分布を計算する線形ばね定数分布計算工程と、
   を含むことを特徴とするプレス成形シミュレーション方法。
2. 前記弾性支持部は、前記プレス金型に直接接するスライド又はボルスタを含む
   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方法。
3. 前記剛体支持部は、クラウンを含む
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレス成形シミュレーション方法。
4. 前記線形ばね定数分布と前記荷重との積で表された修正離散化たわみモデルによって前記ワークをモデル化したワークモデルに前記荷重を作用させた際の前記ワークモデルの弾塑性解析を行う弾塑性解析工程と、を含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプレス成形シミュレーション方法。

Images