JP2024031803A - Press molding analysis method, press molding breakage determination method of press molding, manufacturing method of press molding, press molding analyzer, and press molding analysis program - Google Patents

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JP2024031803A JP2023095254A JP2023095254A JP2024031803A JP 2024031803 A JP2024031803 A JP 2024031803A JP 2023095254 A JP2023095254 A JP 2023095254A JP 2023095254 A JP2023095254 A JP 2023095254A JP 2024031803 A JP2024031803 A JP 2024031803A
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靖廣 岸上
Yasuhiro Kishigami
健太郎 佐藤
Kentaro Sato
裕樹 荻原
Hiroki Ogiwara
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a press molding analysis method, a press molding breakage determination method, a press molding analyzer, and a press molding analysis program which can accurately analyze press molding by a finite element method, and to provide a manufacturing method of a press molding using the press molding breakage determination method.
SOLUTION: A press molding analysis method includes a blank model creation step (S1) of creating a blank model, and a press molding analysis step (S2) of analyzing press molding using the created blank model. The blank model creation step (S1) includes a blank mesh creation step (S1-1) of creating a finite element mesh constituting the blank model, a grouping step (S1-2) of grouping the finite element constituting the finite element mesh into a plurality of groups, and a deformation condition setting step (S1-3) of setting different conditions relating to deformation for the finite elements of each of the grouped groups for every group.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は有限要素法によるプレス成形解析方法、該プレス成形解析方法を用いたプレス成形品のプレス成形割れ判定方法、該プレス成形割れ判定方法を用いたプレス成形品の製造方法、プレス成形解析装置及びプレス成形解析プログラムに関する。 The present invention relates to a press forming analysis method using the finite element method, a method for determining press molding cracks in a press molded product using the press forming analysis method, a method for manufacturing a press forming product using the press forming crack determining method, and a press forming analysis apparatus. and related to press forming analysis programs.

自動車の軽量化による燃費向上、衝突安全性向上のニーズの高まりから、自動車車体における高張力鋼板の適用が拡大している。しかし、高張力鋼板はその延性の低さ故に、破断が生ずる等の成形性の低さが適用の課題とされている。例えば、高張力鋼を適用しても、成形により破断が生ずるような場合には、部品の形状変更が必要となることもあり、高張力鋼板適用の阻害要因となっている。この点、成形解析で事前に破断を予測できれば対処可能であり、成形解析による精度の高い予測技術が求められている。 The use of high-tensile steel plates in automobile bodies is expanding due to the growing need for improved fuel efficiency and collision safety through lighter automobiles. However, due to its low ductility, high-strength steel plates have poor formability such as breakage, which is a problem in their application. For example, even if high-strength steel is used, if breakage occurs during forming, the shape of the part may need to be changed, which is a factor that inhibits the application of high-strength steel sheets. This point can be addressed if breakage can be predicted in advance using molding analysis, and highly accurate prediction technology using molding analysis is required.

しかしながら、鋼板は様々な組織により構成されており、結晶粒の大きさ、方向も一律ではなく、鋼板内での変形は不均一な分布を持つため破断が予測できない事例がある。材料内の不均一変形の解析として、非特許文献1にはフェライトとマルテンサイトを含む鋼板内のボイドの生成を、結晶塑性有限要素解析を用いて予測した事例が記載されている。
また、非特許文献2にはアルミニウムの引張試験を結晶の方位を考慮した結晶塑性有限要素解析で検討した事例が記載されている。
However, steel plates are composed of various structures, and the size and direction of crystal grains are not uniform, and deformation within the steel plate has an uneven distribution, so there are cases where fracture cannot be predicted. As an analysis of non-uniform deformation within a material, Non-Patent Document 1 describes an example in which the generation of voids within a steel plate containing ferrite and martensite was predicted using crystal plasticity finite element analysis.
Furthermore, Non-Patent Document 2 describes an example in which a tensile test of aluminum was examined using a crystal plasticity finite element analysis that takes into account crystal orientation.

米村 繁、“メゾスケールでの変形と破壊の有限要素解析、新日鉄住金技報、2018年、第410号、p.47-56Shigeru Yonemura, “Finite element analysis of mesoscale deformation and fracture, Nippon Steel & Sumikin Technical Report, 2018, No. 410, p. 47-56

吉田 健吾、“結晶塑性論を用いた金属薄板の成形シミュレーション、塑性と加工、日本塑性加工学会、2016年3月、第57巻、第662号、p.38-42Kengo Yoshida, “Simulation of forming metal sheets using crystal plasticity theory, plasticity and processing,” Japan Society for Plastic Processing, March 2016, Vol. 57, No. 662, p. 38-42

しかしながら、非特許文献1、2で適用されている結晶塑性有限要素解析は、使用する要素が非常に小さくなり、計算時間が膨大になるため、その適用は引張試験などの簡単な成形解析に限定されている。 However, in the crystal plasticity finite element analysis applied in Non-Patent Documents 1 and 2, the elements used are very small and the calculation time is enormous, so its application is limited to simple forming analysis such as tensile tests. has been done.

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、金属板を用いたプレス成形において、有限要素法によって金属材料内の変形の不均一性を考慮でき、かつ、プレス成形品の割れを精度よく予測することができるプレス成形解析方法を提供することを目的としている。
また、プレス成形品の割れを精度よく判定できるプレス成形割れ判定方法、該プレス成形割れ判定方法を用いたプレス成形品の製造方法を提供することを目的としている。
さらに、有限要素法によって精度よくプレス成形解析することができるプレス成形解析装置及びプレス成形解析プログラムを提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve such problems, and in press forming using a metal plate, it is possible to take into account the non-uniformity of deformation within the metal material by using the finite element method, and to prevent cracks in the press-formed product. The purpose is to provide a press forming analysis method that can predict accurately.
Another object of the present invention is to provide a press molding crack determination method that can accurately determine cracks in a press molded product, and a method for manufacturing a press molded product using the press molding crack determination method.
Furthermore, it is an object of the present invention to provide a press forming analysis device and a press forming analysis program that can perform press forming analysis with high precision using the finite element method.

(1)本発明に係るプレス成形解析方法は、コンピュータが各工程を実行する有限要素法によるプレス成形解析方法であって、
ブランクモデルを作成するブランクモデル作成工程と、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行うプレス成形解析工程と、を含み、
前記ブランクモデル作成工程は、
ブランクモデルを構成する有限要素メッシュを作成するブランクメッシュ作成工程と、
前記有限要素メッシュを構成する有限要素を複数のグループにグループ分けするグループ分け工程と、
グループ分けされた各グループの有限要素に、変形に関連する条件をグループごとに異なる設定とする変形条件設定工程と、を含むことを特徴とするものである。
(1) The press forming analysis method according to the present invention is a press forming analysis method using the finite element method in which a computer executes each step,
It includes a blank model creation step of creating a blank model, and a press forming analysis step of performing press forming analysis using the created blank model,
The blank model creation step includes:
a blank mesh creation process for creating a finite element mesh that constitutes a blank model;
a grouping step of grouping the finite elements constituting the finite element mesh into a plurality of groups;
The present invention is characterized in that it includes a deformation condition setting step in which conditions related to deformation are set differently for each group of finite elements divided into groups.

(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記変形条件設定工程は、グループごとに機械的性質又は板厚を異なる設定とすることを特徴とするものである。 (2) Furthermore, in the method described in (1) above, the deformation condition setting step is characterized in that mechanical properties or plate thicknesses are set differently for each group.

(3)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記変形条件設定工程は、グループごとに要素サイズを異なる設定とすることを特徴とするものである。 (3) Furthermore, in the method described in (1) above, the deformation condition setting step is characterized in that the element size is set differently for each group.

(4)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記変形条件設定工程は、グループごとに要素タイプを異なる設定とすることを特徴とするものである。 (4) Furthermore, in the method described in (1) above, the deformation condition setting step is characterized in that element types are set differently for each group.

(5)また、上記(2)に記載のものにおいて、機械的性質を異なる設定とする場合にあっては、設定する機械的性質の範囲を、ブランクとして適用する金属材の組織それぞれが持つ機械的性質のばらつきの範囲内とする、ことを特徴とするものである。 (5) In addition, in the case described in (2) above, if the mechanical properties are to be set differently, the range of mechanical properties to be set should be determined by the machine that has the structure of each metal material applied as a blank. It is characterized by the fact that it is within the range of variation in physical properties.

(6)また、上記(2)に記載のものにおいて、機械的性質を異なる設定とする場合にあっては、設定する機械的性質の範囲を、ブランクとして適用する金属材の機械的性質のばらつきの範囲内とする、ことを特徴とするものである。 (6) In addition, in the case of the item described in (2) above, if the mechanical properties are to be set differently, the range of mechanical properties to be set shall be determined by the variation in mechanical properties of the metal material used as a blank. It is characterized by being within the range of .

(7)また、上記(6)に記載のものにおいて、ブランクとして適用する金属板の機械的性質の変動範囲を測定するブランク特性変動範囲測定工程を含み、該ブランク特性変動範囲測定工程において、ブランクとして適用する金属板の硬度分布を測定し、前記硬度分布に基づいて機械的性質のばらつきの範囲を決定する、ことを特徴とするものである。 (7) In addition, the method described in (6) above further includes a blank property variation range measurement step of measuring a variation range of mechanical properties of a metal plate applied as a blank, and in the blank property variation range measurement step, the blank The method is characterized in that the hardness distribution of a metal plate to be applied as a metal plate is measured, and the range of variation in mechanical properties is determined based on the hardness distribution.

(8)また、上記(7)に記載のものにおいて、前記ブランク特性変動範囲測定工程において、さらに、ブランクとして適用する金属板の表裏面の表面粗さを測定し、前記金属板の表面粗さに基づいて板厚の範囲を決定し、ブランクモデルを構成する有限要素メッシュの板厚を前記板厚の範囲でランダムに設定する、ことを特徴とするものである。 (8) Further, in the item described in (7) above, in the blank characteristic variation range measuring step, the surface roughness of the front and back surfaces of the metal plate to be applied as a blank is further measured, and the surface roughness of the metal plate is The method is characterized in that a range of plate thicknesses is determined based on the above-described range of plate thicknesses, and the plate thicknesses of the finite element mesh constituting the blank model are randomly set within the range of plate thicknesses.

(9)また、上記(2)に記載のものにおいて、板厚を異なる設定とする場合にあっては、板厚を設定する場合において、板厚の範囲をブランクとして適用する金属材の板厚の±20%の範囲内とする、ことを特徴とするものである。 (9) In addition, in the case described in (2) above, if the plate thickness is to be set differently, the plate thickness of the metal material to be applied with the plate thickness range as a blank when setting the plate thickness. It is characterized by being within a range of ±20%.

(10)また、上記(9)に記載のものにおいて、ブランクとして適用する金属板の板厚の範囲を測定するブランク特性変動範囲測定工程を含み、該ブランク特性変動範囲測定工程において、ブランクとして適用する金属板の表裏面の表面粗さを測定し、前記金属板の表面粗さに基づいて板厚の範囲を決定する、ことを特徴とするものである。 (10) In addition, the method described in (9) above further includes a blank characteristic variation range measurement step of measuring the range of thickness of the metal plate to be applied as a blank, and in the blank property variation range measurement step, the metal plate is applied as a blank. The method is characterized in that the surface roughness of the front and back surfaces of the metal plate is measured, and the range of the plate thickness is determined based on the surface roughness of the metal plate.

(11)本発明に係るプレス成形解析方法は、コンピュータが各工程を実行する有限要素法によるプレス成形解析方法であって、
ブランクモデルを作成するブランクモデル作成工程と、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行うプレス成形解析工程と、を含み、
前記ブランクモデル作成工程は、
ブランクの形状を表す輪郭線の内側に複数の領域を設定する領域設定工程と、
設定された複数の領域ごとに、変形に関連する条件である要素サイズが異なる有限要素メッシュを作成するメッシュ作成工程と、を含むことを特徴とするものである。
(11) The press forming analysis method according to the present invention is a press forming analysis method using a finite element method in which a computer executes each step,
It includes a blank model creation step of creating a blank model, and a press forming analysis step of performing press forming analysis using the created blank model,
The blank model creation step includes:
a region setting step of setting a plurality of regions inside an outline representing the shape of the blank;
The present invention is characterized in that it includes a mesh creation step of creating a finite element mesh having different element sizes, which are conditions related to deformation, for each of a plurality of set regions.

(12)また、上記(3)又は(11)に記載のものにおいて、設定する要素サイズの範囲を、ブランクとして適用する金属板の板厚の1/2以上とする、ことを特徴とするものである。 (12) Also, in the item described in (3) or (11) above, the range of the element size to be set is 1/2 or more of the thickness of the metal plate used as a blank. It is.

(13)本発明に係るプレス成形品のプレス成形割れ判定方法は、上記(1)乃至(12)のいずれかに記載のプレス成形解析方法を用いて、プレス成形品のプレス成形解析を行い、さらに、前記プレス成形品に用いる金属板の成形限界線図(FLD)に基づき、前記プレス成形品のプレス成形における割れの発生有無を判定するプレス成形割れ判定工程を含むことを特徴とするものである。 (13) The method for determining press molding cracks in a press molded product according to the present invention includes performing a press molding analysis of a press molded product using the press molding analysis method described in any one of (1) to (12) above. The method further includes a press molding crack determination step of determining whether or not cracks occur during press forming of the press molded product based on a forming limit diagram (FLD) of a metal plate used in the press molded product. be.

(14)本発明に係るプレス成形品の製造方法は、プレス成形割れを抑制するプレス成形品の製造方法であって、プレス成形割れ判定工程と、プレス条件調整工程と、プレス成形品製造工程を含み、
前記プレス成形割れ判定工程は、上記(13)記載のプレス成形割れ判定方法により、前記プレス成形品のプレス成形における割れの発生有無を判定し、
前記プレス条件調整工程は、前記割れ判定工程において割れの発生有りと判定された場合に、プレス成形品の全部位で割れの発生無し、と判定されるまで、プレス成形解析におけるブランク形状や金型形状を含むプレス成形条件を変更し、
プレス成形品製造工程は、前記プレス条件調整工程において、割れの発生なしと判定されたときのプレス成形解析のプレス成形条件で金属板をプレス成形してプレス成形品を製造すること、を特徴とするものである。
(14) The method for manufacturing a press-formed product according to the present invention is a method for manufacturing a press-formed product that suppresses press-forming cracks, and includes a press-molding crack determination step, a press condition adjustment step, and a press-formed product manufacturing step. including,
In the press molding crack determination step, the presence or absence of cracks in press molding of the press molded product is determined by the press molding crack determination method described in (13) above;
In the press condition adjustment step, when it is determined that cracks have occurred in the crack determination step, the blank shape and mold in the press forming analysis are adjusted until it is determined that no cracks have occurred in all parts of the press-formed product. By changing the press forming conditions including the shape,
The press-formed product manufacturing process is characterized by manufacturing a press-formed product by press-forming a metal plate under the press-forming conditions of the press-forming analysis when it is determined that no cracking occurs in the press condition adjustment step. It is something to do.

(15)本発明に係るプレス成形解析装置は、プレス成形品のプレス成形解析を行うものであって、
ブランクモデルを作成するブランクモデル作成部と、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行うプレス成形解析部と、を含み、
前記ブランクモデル作成部は、
ブランクモデルを構成する有限要素メッシュを作成するブランクメッシュ作成部と、
前記有限要素メッシュを構成する有限要素を複数のグループにグループ分けするグループ分け部と、
グループ分けされた各グループの有限要素に、変形に関する条件として機械的性質、要素サイズ又は要素タイプをグループごとに異なる設定とする変形条件設定部と、を含むことを特徴とするものである。
(15) The press forming analysis device according to the present invention performs press forming analysis of a press formed product,
It includes a blank model creation section that creates a blank model, and a press forming analysis section that performs press forming analysis using the created blank model,
The blank model creation section includes:
a blank mesh creation unit that creates a finite element mesh that constitutes a blank model;
a grouping unit that groups the finite elements constituting the finite element mesh into a plurality of groups;
The present invention is characterized in that it includes a deformation condition setting section for setting different mechanical properties, element sizes, or element types for each group as conditions related to deformation for the finite elements of each group.

(16)また、プレス成形品のプレス成形解析を行うプレス成形解析装置であって、
ブランクモデルを作成するブランクモデル作成部と、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行うプレス成形解析部と、を含み、
前記ブランクモデル作成部は、
ブランクの形状を表す輪郭線の内側に複数の領域を設定する領域設定部と、
設定された複数の領域ごとに、変形に関連する条件である要素サイズが異なる有限要素メッシュを作成するメッシュ作成部と、を含むことを特徴とするものである。
(16) Also, a press forming analysis device that performs press forming analysis of a press formed product,
It includes a blank model creation section that creates a blank model, and a press forming analysis section that performs press forming analysis using the created blank model,
The blank model creation section includes:
an area setting section that sets multiple areas inside the outline representing the shape of the blank;
The present invention is characterized in that it includes a mesh creation unit that creates a finite element mesh having different element sizes, which are conditions related to deformation, for each of a plurality of set regions.

(17)本発明に係るプレス成形解析プログラムは、コンピュータを上記(15)又は(16)に記載のプレス成形解析装置として機能させることを特徴とするものである。 (17) A press forming analysis program according to the present invention is characterized in that it causes a computer to function as the press forming analysis apparatus described in (15) or (16) above.

本発明によれば、金属板を用いたプレス成形において、金属材料内の変形の不均一性を考慮した適切なプレス成形解析ができるようになる。また、プレス成形時のプレス成形割れの判定精度を高めることができる。さらに、本発明のプレス成形解析の結果に基づいてプレス成形割れを判定し、割れ対策を施したプレス成形条件にてプレス成形を行うことで、プレス成形品の不良を抑制することができる。 According to the present invention, in press forming using a metal plate, it becomes possible to perform an appropriate press forming analysis that takes into account the non-uniformity of deformation within the metal material. Furthermore, the accuracy of determining press molding cracks during press molding can be improved. Further, by determining press molding cracks based on the results of the press molding analysis of the present invention and performing press molding under press molding conditions that take measures against cracks, it is possible to suppress defects in press molded products.

実施の形態1に係るプレス成形解析方法の処理の流れを示すフロー図である。FIG. 2 is a flowchart showing the process flow of the press forming analysis method according to the first embodiment. 実施の形態1に係るプレス成形解析方法の他の態様の処理の流れを示すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart showing the process flow of another aspect of the press forming analysis method according to the first embodiment. 実施の形態2に係るプレス成形解析方法の処理の流れを示すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart showing a process flow of a press forming analysis method according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係るプレス成形解析方法の処理の流れを示すフロー図である。FIG. 7 is a flowchart showing a process flow of a press forming analysis method according to Embodiment 3; 実施の形態4に係るプレス成形解析装置の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a press forming analysis device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係るプレス成形解析装置の他の態様の構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of another aspect of the press forming analysis device according to the fourth embodiment. 実施例1で解析対象とした部品形状の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a component shape that was analyzed in Example 1. 実施例1におけるブランクメッシュの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a blank mesh in Example 1. 実施例1で解析対象とした部品と同形状の実部品のプレス成形後の状態の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a state after press molding of an actual part having the same shape as the part analyzed in Example 1. 実施例1の解析結果の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of analysis results of Example 1. 実施の形態1の他の態様に係るプレス成形解析方法の処理の流れを示すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart showing a process flow of a press forming analysis method according to another aspect of the first embodiment. 実施の形態2の他の態様に係るプレス成形割れ判定方法の処理の流れを示すフロー図である。FIG. 7 is a flowchart showing a process flow of a press molding crack determination method according to another aspect of the second embodiment. 実施の形態3の他の態様に係るプレス成形品の製造方法の処理の流れを示すフロー図である。7 is a flowchart showing the process flow of a method for manufacturing a press-formed product according to another aspect of Embodiment 3. FIG. 実施例2で用いた金型の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a mold used in Example 2. 実施例2の解析結果の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of analysis results of Example 2. 実施例2で解析対象とした部品と同形状の実部品のプレス成形後の状態の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a state of an actual part having the same shape as the part analyzed in Example 2 after press molding.

[実施の形態1]
実施の形態の説明に先立って、発明に至った経緯について説明する。
発明者らは、金属材料内の変形の不均一を有限要素解析に再現させるにあたり、金属材料の変形について検討した。
[Embodiment 1]
Prior to describing the embodiments, the circumstances leading to the invention will be described.
The inventors studied the deformation of a metal material in order to reproduce the non-uniformity of deformation within the metal material in finite element analysis.

金属材料は、結晶のすべり変形方向がそろった結晶粒を単位とし、変形方向の異なる複数の結晶粒が集まって形成されており、結晶粒ごとの変形方向の差やその大きさの違いが、金属材料内の変形の不均一を発現させていると考えられる。金属材料内の変形の不均一性により、金属材料内には、ミクロ的にひずみの大きい部位と、ひずみの小さな部位とが混在して分布する。延性の大きい金属材料では破断までの変形量が大きいので、金属材料内の変形の不均一性により生じるひずみ分布は、金属材料全体のひずみに対して小さく、プレス成形品の割れには大きく影響しない。しかし、延性の低い高張力鋼板では、金属材料内の変形の不均一性により生じるひずみ分布が、金属材料全体のひずみに対して無視できない大きさとなり、プレス成形品の割れに影響する場合がある。
ここで金属材料の結晶粒の大きさは数十ミクロン程度であるのに対し、一般的にプレス成形解析に用いられる有限要素のメッシュサイズは数ミリ程度とはるかに大きく、結晶粒単体の変形に関連する条件を従来のプレス成形解析において再現するのは困難である。
Metal materials are made up of crystal grains with the same crystal sliding deformation direction, and multiple crystal grains with different deformation directions, and the differences in the deformation direction and size of each crystal grain are It is thought that this causes non-uniform deformation within the metal material. Due to the non-uniformity of deformation within the metal material, areas with large microscopic strain and areas with small strain are distributed in a mixed manner within the metal material. Metal materials with high ductility require a large amount of deformation before breaking, so the strain distribution caused by non-uniform deformation within the metal material is small compared to the overall strain of the metal material, and does not significantly affect cracks in press-formed products. . However, in high-strength steel sheets with low ductility, the strain distribution caused by non-uniform deformation within the metal material has a size that cannot be ignored relative to the overall strain of the metal material, and may affect cracking of press-formed products. .
The size of crystal grains in metal materials is on the order of tens of microns, whereas the mesh size of finite elements generally used for press forming analysis is much larger, on the order of several millimeters, and the deformation of individual crystal grains is The relevant conditions are difficult to reproduce in conventional press forming analysis.

そこで、実際の金属材料の変形に関連する条件が、結晶粒の形状や大きさ、分布によって決定されることに着目し、有限要素法によるプレス成形解析において、有限要素メッシュをそれぞれ数ミリ程度の結晶粒の集合体と捉え、有限要素メッシュ毎に変形に関連する条件を取り扱う事とした。そして、変形に関連する条件について、従来は、全ての有限要素メッシュが均一な性質を有するものとして取り扱っていたが、有限要素メッシュ毎に不均一な性質を与えたプレス成形解析とすることで、有限要素メッシュの変形の不均一を生じさせ、金属材料内の変形の不均一に起因したプレス成形品の割れを再現できる、との着想を得るに至った。
そして、プレス成形解析を行うにあたり、ブランクを構成する有限要素メッシュをグループ分けして、変形に関連する条件をグループごとに異なる設定とすればよい、との知見を得た。
本発明はかかる知見に基づくものであり、具体的には以下の実施の形態に示すものである。
Therefore, we focused on the fact that conditions related to the deformation of actual metal materials are determined by the shape, size, and distribution of crystal grains, and in press forming analysis using the finite element method, we created a finite element mesh of several millimeters each. We considered it as an aggregate of crystal grains and handled the conditions related to deformation for each finite element mesh. Regarding conditions related to deformation, conventionally all finite element meshes were treated as having uniform properties, but by performing press forming analysis in which non-uniform properties are given to each finite element mesh, We came up with the idea that by creating non-uniform deformation of the finite element mesh, it is possible to reproduce cracks in press-formed products caused by non-uniform deformation within the metal material.
They also discovered that when performing press forming analysis, the finite element mesh that makes up the blank can be divided into groups, and the conditions related to deformation can be set differently for each group.
The present invention is based on this knowledge, and is specifically shown in the following embodiments.

本実施の形態に係るプレス成形解析方法は、コンピュータが各工程を実行する有限要素法によるものであって、図1に示すように、ブランクモデルを作成するブランクモデル作成工程(S1)と、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行うプレス成形解析工程(S2)と、を含む。
以下、各工程を詳細に説明する。
The press forming analysis method according to the present embodiment is based on the finite element method in which a computer executes each process, and as shown in FIG. and a press forming analysis step (S2) of performing press forming analysis using the blank model obtained.
Each step will be explained in detail below.

<ブランクモデル作成工程>
ブランクモデル作成工程(S1)は、ブランクとなる金属板を有限要素によってモデル化したブランクモデルを作成する工程である。
ここで、金属部材とは、熱延鋼板、冷延鋼板、あるいは鋼板に表面処理(電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、有機皮膜処理等)を施した表面処理鋼板をはじめ、SUS、アルミニウム、マグネシウム等、各種金属類から構成される板でもよい。
<Blank model creation process>
The blank model creation step (S1) is a step of creating a blank model in which a blank metal plate is modeled using finite elements.
Here, metal members include hot-rolled steel sheets, cold-rolled steel sheets, surface-treated steel sheets that have undergone surface treatment (electrogalvanization, hot-dip galvanization, organic coating treatment, etc.), SUS, aluminum, magnesium, etc. , a plate made of various metals may be used.

ブランクモデル作成工程(S1)は、ブランクメッシュ作成工程(S1-1)、グループ分け工程(S1-2)、及び変形条件設定工程(S1-3)を含む。 The blank model creation step (S1) includes a blank mesh creation step (S1-1), a grouping step (S1-2), and a deformation condition setting step (S1-3).

《ブランクメッシュ作成工程》
ブランクメッシュ作成工程(S1-1)は、ブランクモデルを構成する有限要素メッシュを作成する工程である。
《Blank mesh creation process》
The blank mesh creation step (S1-1) is a step of creating a finite element mesh constituting a blank model.

《グループ分け工程》
グループ分け工程(S1-2)は、有限要素メッシュを構成する有限要素を複数のグループにグループ分けする工程である。
例えば、有限要素が1000個あった場合には、1000個の有限要素を、例えばA、B、Cの3つのグループに分ける。どの有限要素をどのグループに属させるかは任意に決定すればよい。
ブランクを構成する有限要素メッシュを複数のグループに分けるのは、金属材料内の変形の不均一を再現するために、グループごとに変形に関する条件を異なる設定とするためであり、グループ数は少なくとも2以上とすればよい。
《Group division process》
The grouping step (S1-2) is a step of grouping the finite elements constituting the finite element mesh into a plurality of groups.
For example, if there are 1000 finite elements, the 1000 finite elements are divided into three groups, A, B, and C, for example. It may be arbitrarily determined which finite element belongs to which group.
The reason why the finite element mesh constituting the blank is divided into multiple groups is to set different conditions regarding deformation for each group in order to reproduce the non-uniformity of deformation within the metal material, and the number of groups is at least 2. The above may be sufficient.

《変形条件設定工程》
変形条件設定工程(S1-3)は、グループ分けされた各グループの有限要素に、変形に関連する条件をグループごとに異なる設定とする。
ここで、変形に関連する条件の例としては、機械的性質、板厚、要素サイズ、要素タイプが挙げられる。
《Deformation condition setting process》
In the deformation condition setting step (S1-3), different conditions related to deformation are set for each group of finite elements.
Here, examples of conditions related to deformation include mechanical properties, plate thickness, element size, and element type.

機械的性質とは、降伏強度、引張強度、ひずみ硬化指数(n値)、塑性ひずみ比(r値)、摩擦係数、応力ひずみ関係などであり、プレス成形において変形のし易さ等の変形に関連する特性である。
板厚も変形に関連する条件であり、板厚が厚いと変形しにくく、薄いと変形しやすい。
また、有限要素法を用いた成形解析においては要素サイズ、要素タイプの違いによって算出される応力、ひずみが異なることから、要素サイズ及び要素タイプも変形に関連する条件となる。
要素タイプとしては形状として、三角形、四角形、積分方法として完全積分タイプ、選択低減積分タイプなどが挙げられる。
Mechanical properties include yield strength, tensile strength, strain hardening index (n value), plastic strain ratio (r value), friction coefficient, stress-strain relationship, etc., and are important for deformation such as ease of deformation in press forming. It is a relevant characteristic.
Plate thickness is also a condition related to deformation; thicker plates are less likely to deform, while thinner plates are more likely to deform.
In addition, in forming analysis using the finite element method, the calculated stress and strain differ depending on the element size and element type, so the element size and element type are also conditions related to deformation.
Element types include triangles and quadrilateral shapes, and integral methods such as complete integral type, selective reduction integral type, and the like.

なお、機械的性質を異なる設定とする場合にあっては、設定する機械的性質の範囲を、ブランクとして適用する金属材の組織それぞれが持つ機械的性質のばらつきの範囲内とするのが好ましい。
たとえば、フェライトとマルテンサイトを主とするデュアルフェーズ鋼の場合、フェライトの引張強さとして210~300Mpaの範囲内、マルテンサイトの引張強さとして1200~1800MPa範囲内で、それぞれのメッシュに設定する。
In addition, in the case where the mechanical properties are set differently, it is preferable that the range of the mechanical properties to be set is within the range of variation in the mechanical properties of each structure of the metal material used as the blank.
For example, in the case of dual-phase steel mainly consisting of ferrite and martensite, the tensile strength of ferrite is set in the range of 210 to 300 MPa, and the tensile strength of martensite is set in the range of 1200 to 1800 MPa, respectively.

また、設定する機械的性質の範囲を、ブランクとして適用する金属材の機械的性質のばらつきの範囲内とするのが好ましい。
たとえば、1180MPa級ハイテン材の場合、引張強さとして1180~1300Mpaの範囲内で、それぞれのメッシュに設定する。
Further, it is preferable that the range of mechanical properties to be set be within the range of variations in mechanical properties of the metal material used as the blank.
For example, in the case of 1180 MPa class high tensile strength material, set the tensile strength for each mesh within the range of 1180 to 1300 MPa.

上記のように、機械的性質を異なる設定とする際に、実際の金属材の有する性質の範囲内とすることで、実際に使用する金属材に適合する解析結果を得ることができる。 As described above, when setting the mechanical properties differently, by setting them within the range of the properties of the actual metal material, it is possible to obtain analysis results that are compatible with the metal material actually used.

また、板厚を異なる設定とする場合にあっては、板厚の範囲をブランクとして適用する金属材の板厚の±20%の範囲内とするのが好ましい。例えば、金属材を冷延鋼板とする場合、JIS G 3141(冷間圧延鋼板および鋼帯)に示された厚さの許容差(表15、16)は最大±20%であり、この範囲内で板厚を異なる設定とすればよい。 Further, in the case where the plate thickness is set to be different, it is preferable that the plate thickness range is within ±20% of the plate thickness of the metal material used as a blank. For example, when the metal material is cold-rolled steel plate, the thickness tolerance (Tables 15 and 16) shown in JIS G 3141 (cold-rolled steel plate and steel strip) is a maximum of ±20%, and within this range The plate thickness can be set differently.

要素サイズを異なる設定とする場合にあっては、設定する要素サイズの範囲を、ブランクとして適用する金属板の板厚の1/2以上とするのが好ましい。シェル要素の定義では板厚に対して要素サイズが十分大きいことが求められているが、実際の解析では板厚の1/2程度までは使用されているので、この範囲内で要素サイズが異なる設定とすればよい。 In the case where the element sizes are set to be different, it is preferable that the range of element sizes to be set is 1/2 or more of the thickness of the metal plate used as a blank. The definition of a shell element requires that the element size be sufficiently large compared to the plate thickness, but in actual analysis, up to about 1/2 of the plate thickness is used, so the element size varies within this range. This can be set as a setting.

<プレス成形解析工程>
プレス成形解析工程(S2)は、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行う工程である。
プレス成形解析では、金型モデルによってブランクモデルを目標形状に成形する際の変形状態の解析を行い、成形過程や成形下死点での応力、ひずみ、板厚等の解析結果を得る。
作成されたブランクモデルによる解析結果は、金属板の変形の不均一性を再現しており、実プレス成形の結果に近いものが得られる。
この点は、後述の実施例で示すように、本発明のブランクモデルを用いたプレス成形解析結果に基づく割れ判定を行うと、実プレス成形品に近い結果が得られる。これは、プレス成形解析結果が、実プレス成形に近い結果を再現していることを裏付けている。
<Press forming analysis process>
The press forming analysis step (S2) is a step of performing press forming analysis using the created blank model.
In press forming analysis, a mold model is used to analyze the deformation state when a blank model is formed into a target shape, and analysis results such as stress, strain, and plate thickness during the forming process and at the bottom dead center of forming are obtained.
The analysis results using the created blank model reproduce the non-uniformity of deformation of the metal plate, and are close to the results of actual press forming.
Regarding this point, as will be shown in Examples below, when crack determination is performed based on the press forming analysis results using the blank model of the present invention, results close to those of the actual press formed product can be obtained. This confirms that the press forming analysis results reproduce results close to actual press forming.

本実施の形態によれば、有限要素法を用いたプレス成形解析において、金属材料内の変形の不均一を考慮した適切な成形解析ができるようになる。これにより、プレス成形時のプレス成形割れの判定精度を高めることができる。
したがって、本発明のプレス成形解析の結果に基づいてプレス成形割れを判定し、割れ対策を施したプレス成形条件にてプレス成形を行うことで、プレス成形品の不良を抑制することができる。
According to the present embodiment, in press forming analysis using the finite element method, it is possible to perform an appropriate forming analysis that takes into account the non-uniformity of deformation within the metal material. Thereby, the accuracy of determining press molding cracks during press molding can be improved.
Therefore, by determining press molding cracks based on the results of the press molding analysis of the present invention and performing press molding under press molding conditions that take measures against cracks, it is possible to suppress defects in press molded products.

なお、上記の説明では、ブランクを構成する有限要素メッシュをグループ分けして、グループごとに変形に関連する条件を異なる設定とした。
しかし、変形に関連する条件が要素サイズの場合には、図2に示すように、ブランクモデル作成工程(S11)を以下の工程によって構成する態様でもよい。
すなわち、ブランクの形状を表す輪郭線の内側に複数の領域を設定する領域設定工程(S11-1)と、設定された複数の領域ごとに、変形に関連する条件である要素サイズが異なる有限要素メッシュを作成するメッシュ作成工程(S11-2)と、を含む態様。
In the above description, the finite element meshes constituting the blank are divided into groups, and conditions related to deformation are set differently for each group.
However, when the condition related to deformation is the element size, as shown in FIG. 2, the blank model creation step (S11) may be configured by the following steps.
That is, a region setting step (S11-1) in which a plurality of regions are set inside the contour line representing the shape of the blank, and a finite element having a different element size, which is a condition related to deformation, for each of the plurality of set regions. A mode including a mesh creation step (S11-2) of creating a mesh.

<実施の形態1の他の態様>
本実施の形態1の他の態様に係るプレス成形解析方法は、図11に示すように、本実施の形態1に係るプレス成形解析方法のブランクモデル作成工程(S1)の前に、ブランクとして適用する金属板の機械的性質の変動範囲、または、板厚の範囲を測定するブランク特性変動範囲測定工程(S0)と、を含む。
<Other aspects of Embodiment 1>
As shown in FIG. 11, the press forming analysis method according to another aspect of the first embodiment is applied as a blank before the blank model creation step (S1) of the press forming analysis method according to the first embodiment. A blank characteristic variation range measuring step (S0) of measuring a variation range of mechanical properties or a range of plate thickness of a metal plate.

そして、上記の実施の形態1のプレス成形解析方法のブランクモデル作成工程S1における変形条件設定工程(S1-3)において、機械的性質を異なる設定とする場合にあっては、ブランク特性変動範囲測定工程(S0)において、設定する機械的性質の範囲を、ブランクとして適用する金属板の硬度分布を測定し、測定した硬度分布に基づいて機械的性質のばらつきの範囲を決定する。 Then, in the deformation condition setting step (S1-3) in the blank model creation step S1 of the press forming analysis method of the first embodiment, if the mechanical properties are set differently, the blank property variation range measurement is performed. In step (S0), the range of mechanical properties to be set is determined by measuring the hardness distribution of a metal plate used as a blank, and determining the range of variation in mechanical properties based on the measured hardness distribution.

たとえば、ブランクとして適用する金属板の硬度(ビッカース硬さHV)分布を測定する。ビッカース硬さHVは、引張強度の約1/3に相当することが知られており(例えば、JISハンドブック(1)鉄鋼I、日本規格協会編、SAE-J-417硬さ換算表)、ブランクとして適用する金属板から引張試験片(例えばJIS Z 2201)を採取できない場合でも、圧痕の中心間の距離は圧痕の対角線距離(20μm以上)の3倍以上とすればよく(例えばISO6507)、金属板のビッカース硬さHV分布に基づいて引張強度のばらつきの範囲を取得できる。 For example, the hardness (Vickers hardness HV) distribution of a metal plate used as a blank is measured. It is known that the Vickers hardness HV is equivalent to about 1/3 of the tensile strength (for example, JIS Handbook (1) Steel I, edited by the Japanese Standards Association, SAE-J-417 hardness conversion table), and the blank Even if it is not possible to collect a tensile test piece (e.g. JIS Z 2201) from a metal plate to be applied as The range of variation in tensile strength can be obtained based on the Vickers hardness HV distribution of the plate.

また、上記の実施の形態1のプレス成形解析方法のブランクモデル作成工程S1における変形条件設定工程(S1-3)において、板厚を異なる設定とする場合にあっては、ブランク特性変動範囲測定工程(S0)において、設定する板厚の範囲を、ブランクとして適用する金属材の表裏面の表面粗さを測定し、測定した表面粗さに基づいて板厚の範囲を決定してもよい。たとえば、例えば、JIS B0601に定義される算術平均粗さRa、ISO25178に定義される算術平均高さSaを、ブランクとして適用する金属材の板厚の範囲として採用できる。 In addition, in the case where the plate thickness is set differently in the deformation condition setting step (S1-3) in the blank model creation step S1 of the press forming analysis method of the above-described first embodiment, the blank characteristic variation range measurement step In (S0), the range of the plate thickness to be set may be determined by measuring the surface roughness of the front and back surfaces of the metal material used as a blank, and determining the range of the plate thickness based on the measured surface roughness. For example, the arithmetic mean roughness Ra defined in JIS B0601 and the arithmetic mean height Sa defined in ISO25178 can be adopted as the range of thickness of the metal material used as the blank.

また、ブランクとして適用する金属板の硬度分布を測定し、測定した硬度分布に基づいて機械的性質のばらつきの範囲を決定し、各グループに属する要素ごとに異なる引張強度を設定する場合に、さらにブランクとして適用する金属板の表裏面の表面粗さを測定し、前記金属板の表面粗さに基づいて板厚の範囲を決定し、ブランクモデルを構成する有限要素メッシュの板厚を、グループによらずに、前記板厚の範囲でランダムに設定しても良い。 In addition, when measuring the hardness distribution of a metal plate to be applied as a blank, determining the range of variation in mechanical properties based on the measured hardness distribution, and setting different tensile strengths for each element belonging to each group, The surface roughness of the front and back surfaces of the metal plate to be applied as a blank is measured, the range of plate thickness is determined based on the surface roughness of the metal plate, and the plate thickness of the finite element mesh constituting the blank model is divided into groups. The plate thickness may be set randomly within the range of the plate thickness.

本実施の形態1の他の態様に係るプレス成形解析方法によれば、プレス成形品に成形するブランクとして適用する金属板の機械的性質(引張強度)の変動範囲、または、板厚の範囲を、実際にプレス成形品に成形するブランクとして適用する金属板の硬度分布や、金属板の表裏面の表面粗さの測定結果に基づいて決定するので、プレス成形品に成形するブランクとして適用する金属材料内の変形の不均一に起因したプレス成形品の割れの再現精度をより高めることができる。 According to the press forming analysis method according to another aspect of the first embodiment, the variation range of mechanical properties (tensile strength) or the range of plate thickness of a metal plate applied as a blank to be formed into a press-formed product is determined. , is determined based on the hardness distribution of the metal plate to be used as a blank to be actually formed into a press-formed product and the surface roughness measurement results of the front and back surfaces of the metal plate, so the metal to be used as a blank to be formed into a press-formed product It is possible to further improve the reproduction accuracy of cracks in press-formed products caused by non-uniform deformation within the material.

[実施の形態2]
上記の実施の形態1のプレス成形解析方法を実施し、その結果を用いることで、プレス成形品のプレス成形における割れの発生の有無を判定することができる。
具体的には、図3に示すように、ブランクモデル作成工程(S1、S11)と、プレス成形解析工程(S2)と、プレス成形割れ判定工程(S3)と、を含む。
ブランクモデル作成工程(S1、S11)及びプレス成形解析工程(S2)は、実施の形態1で説明した通りである。
プレス成形割れ判定工程(S3)は、プレス成形品に用いる金属板の成形限界線図(FLD)に基づき、前記プレス成形品のプレス成形における割れの発生有無を判定する。
[Embodiment 2]
By implementing the press forming analysis method of Embodiment 1 and using the results, it is possible to determine whether or not cracks occur during press forming of a press formed product.
Specifically, as shown in FIG. 3, it includes a blank model creation step (S1, S11), a press forming analysis step (S2), and a press forming crack determination step (S3).
The blank model creation process (S1, S11) and the press forming analysis process (S2) are as described in the first embodiment.
The press molding crack determination step (S3) determines whether or not cracks have occurred during press forming of the press molded product based on a forming limit diagram (FLD) of a metal plate used for the press molded product.

なお、多くの商用のCAE(Computer Aided Engineering)ソルバーにも、プレス成形シミュレーションで求めた結果を用いてFLDにより割れ発生の有無を判定する機能が実装されているので、かかる機能を利用することで、簡易にプレス成形における割れの発生の有無を判定することできる。 Note that many commercial CAE (Computer Aided Engineering) solvers are also equipped with a function to determine the presence or absence of cracking by FLD using the results obtained from press forming simulations, so by using such a function, , it is possible to easily determine whether or not cracks occur during press molding.

<実施の形態2の他の態様>
実施の形態2の他の態様は、上記の実施の形態1の他の態様に係るプレス成形解析方法を実施し、その結果を用いることで、プレス成形品のプレス成形における割れの発生の有無を判定するプレス成形割れ判定方法に関するものである。
本実施の形態2の他の態様のプレス成形割れ判定方法は、図12に示すように、ブランク特性変動範囲測定工程(S0)と、ブランクモデル作成工程(S1、S11)と、プレス成形解析工程(S2)と、プレス成形割れ判定工程(S3)と、を含む。
ブランク特性変動範囲測定工程(S0)、ブランクモデル作成工程(S1、S11)及びプレス成形解析工程(S2)は、実施の形態1で説明した通りである。
<Other aspects of Embodiment 2>
Another aspect of Embodiment 2 is to implement the press forming analysis method according to the other aspect of Embodiment 1 and use the results to determine whether or not cracks occur during press forming of a press formed product. The present invention relates to a method for determining press molding cracks.
As shown in FIG. 12, the press forming crack determination method according to another aspect of the second embodiment includes a blank characteristic variation range measurement step (S0), a blank model creation step (S1, S11), and a press forming analysis step. (S2) and a press molding crack determination step (S3).
The blank characteristic variation range measurement step (S0), the blank model creation step (S1, S11), and the press forming analysis step (S2) are as described in the first embodiment.

本実施の形態によれば、プレス成形品に成形するブランクとして適用する金属板の機械的性質(引張強度)の変動範囲、または、板厚の範囲を、実際にプレス成形品に成形するブランクとして適用する金属板の硬度分布や、金属板の表裏面の表面粗さの測定結果に基づいて決定するので、プレス成形品の割れの判定の精度をより高めることができる。 According to this embodiment, the variation range of the mechanical properties (tensile strength) or the range of plate thickness of the metal plate applied as a blank to be formed into a press-formed product can be set as a blank to be actually formed into a press-formed product. Since it is determined based on the hardness distribution of the applied metal plate and the measurement results of the surface roughness of the front and back surfaces of the metal plate, it is possible to further improve the accuracy of determining cracks in press-formed products.

[実施の形態3]
本実施の形態3は、実施の形態2のプレス成形割れ判定方法を利用してプレス成形品を製造する方法に関するものである。
本実施の形態3のプレス成形品の製造方法は、図4に示すように、ブランクモデル作成工程(S1、S11)と、プレス成形解析工程(S2)と、プレス成形割れ判定工程(S3)と、プレス条件調整工程(S4)と、プレス成形品製造工程(S5)を含む。
[Embodiment 3]
Embodiment 3 relates to a method of manufacturing a press-molded product using the press molding crack determination method of Embodiment 2.
As shown in FIG. 4, the method for manufacturing a press-formed product according to the third embodiment includes a blank model creation process (S1, S11), a press-forming analysis process (S2), and a press-forming crack determination process (S3). , a press condition adjustment step (S4), and a press-formed product manufacturing step (S5).

ブランクモデル作成工程(S1、S11)とプレス成形解析工程(S2)は実施の形態1で説明した通りである。
また、プレス成形割れ判定工程(S3)は、実施の形態2のプレス成形割れ判定方法により、プレス成形品のプレス成形における割れの発生有無を判定する。
また、プレス条件調整工程(S4)は、割れ判定工程において割れの発生有りと判定された場合に、プレス成形品の全部位で割れの発生無し、と判定されるまで、プレス成形解析におけるブランク形状や金型形状を含むプレス成形条件を変更する。
The blank model creation process (S1, S11) and the press forming analysis process (S2) are as described in the first embodiment.
Further, in the press molding crack determination step (S3), the presence or absence of cracks in the press molding of the press molded product is determined by the press molding crack determining method of the second embodiment.
In addition, in the press condition adjustment step (S4), when it is determined that cracks have occurred in the crack determination step, the blank shape in the press forming analysis is Change the press forming conditions including the mold shape and mold shape.

ダイ、パンチおよび板押さえ(ブランクホルダー)から構成されるプレス成形金型を用いて、プレス成形品を絞り成形する場合、板押さえ力、ダイ肩半径、パンチ肩半径、ダイ面と板押さえ面に接触するブランクの潤滑、などのプレス成形条件を変更する。
板押さえ力を変更することで、プレス成形中にブランクに作用する張力を最適化して割れの発生を解消できる。
When drawing a press-formed product using a press mold consisting of a die, a punch, and a blank holder, there are various factors such as plate holding force, die shoulder radius, punch shoulder radius, die surface and plate holding surface. Change press forming conditions such as lubrication of contacting blanks.
By changing the plate holding force, it is possible to optimize the tension applied to the blank during press forming and eliminate the occurrence of cracks.

ダイ肩部やパンチ肩部では、ブランクは張力を受けながら曲げおよび曲げ戻し変形を受け、板厚減少が急激に促進され割れに至りやすい。このため、ダイ肩半径およびパンチ肩半径が大きくなるようプレス成形金型の形状を変更することで、ダイ肩部やパンチ肩部での割れを解消し、ダイ肩部やパンチ肩部を経由した材料流動を促進し、ダイ肩部やパンチ肩部の近傍に生じる割れを解消することもできる。
ダイ面と板押さえ面に接触するブランクを潤滑することにより、絞り限界が向上し、割れの発生を解消できる。
At the die shoulder and punch shoulder, the blank undergoes bending and unbending deformation under tension, which rapidly accelerates the reduction in plate thickness and easily leads to cracking. Therefore, by changing the shape of the press molding die so that the die shoulder radius and punch shoulder radius become larger, cracks at the die shoulder and punch shoulder can be eliminated, and the It also promotes material flow and eliminates cracks that occur near the die shoulder and punch shoulder.
By lubricating the blank that contacts the die surface and plate holding surface, the drawing limit can be improved and the occurrence of cracks can be eliminated.

また、プレス成形品製造工程(S5)は、プレス条件調整工程(S4)において、割れの発生無し、と判定されたときのプレス成形解析のプレス成形条件で金属板をプレス成形してプレス成形品を製造する。
プレス成形解析のプレス成形条件として板押さえ力を変更した場合、プレス成形機の空圧式ダイクッション(補助圧力装置)の空気圧の制御盤での設定値を変更し、金属板をプレス成形してプレス成形品を製造する。
In addition, in the press-formed product manufacturing process (S5), the metal plate is press-formed under the press-forming conditions of the press-forming analysis when it is determined that no cracking occurs in the press-condition adjustment process (S4). Manufacture.
When changing the plate holding force as a press forming condition for press forming analysis, change the setting value on the pneumatic control panel of the pneumatic die cushion (auxiliary pressure device) of the press forming machine, press form the metal plate, and press Manufacture molded products.

プレス成形解析のプレス成形条件としてプレス成形金型の形状を変更した場合、プレス成形解析に用いたプレス成形金型(モデル)の形状データを、NC工作機械と連携したCAD/CAMプログラムに入力し、NC加工用のNCデータ(NCプログラム)に変換する。なお、NC工作機械は、フルモールド鋳造法(消失模型鋳造法)により発泡スチロール製の鋳造用金型模型又は鋼材製金型を機械加工するものである。そして、NCデータ(NCプログラム)を用いて、NC工作機械により発泡スチロール製の鋳造用金型模型又は鋼材製金型を製作する。そして、形状を変更したプレス成形金型を用い、金属板をプレス成形してプレス成形品を製造する。
プレス成形解析のプレス成形条件として、ダイ面と板押さえ面に接触するブランクの潤滑を変更した場合、潤滑油の種類の変更(粘度増加、極圧添加剤の添加)、ポリエチレンフィルムなどの高分子フィルムの挿入を行い、金属板をプレス成形してプレス成形品を製造する。
When changing the shape of a press forming die as a press forming condition for press forming analysis, input the shape data of the press forming die (model) used for press forming analysis into a CAD/CAM program linked to an NC machine tool. , convert to NC data (NC program) for NC processing. Note that the NC machine tool is used to machine a casting mold model made of polystyrene foam or a steel mold by a full mold casting method (vanishing model casting method). Then, using the NC data (NC program), a styrofoam casting mold model or a steel mold is manufactured using an NC machine tool. Then, the metal plate is press-molded using a press-molding die whose shape has been changed to produce a press-molded product.
As press forming conditions for press forming analysis, if you change the lubrication of the blank that contacts the die surface and plate holding surface, change the type of lubricant (increase in viscosity, add extreme pressure additives), change the type of lubricant (increase in viscosity, add extreme pressure additives), or A film is inserted and a metal plate is press-formed to produce a press-formed product.

本実施の形態によれば、プレス成形割れを抑制したプレス成形品を製造することができる。 According to this embodiment, it is possible to manufacture a press-molded product in which press-molding cracks are suppressed.

<実施の形態3の他の態様>
本実施の形態3の他の態様に係るプレス成形品の製造方法は、図13に示すように、ブランク特性変動範囲測定工程(S0)を含むものであってもよい。ブランク特性変動範囲測定工程(S0)は、実施の形態1で説明した通りである。
<Other aspects of Embodiment 3>
As shown in FIG. 13, a method for manufacturing a press-formed product according to another aspect of the third embodiment may include a blank characteristic variation range measuring step (S0). The blank characteristic variation range measuring step (S0) is as described in the first embodiment.

実施の形態3の他の態様によれば、プレス成形品に成形するブランクとして適用する金属板の機械的性質(引張強度)の変動範囲、または、板厚の範囲を、実際にプレス成形品に成形するブランクとして適用する金属板の硬度分布や、金属板の表裏面の表面粗さの測定結果に基づいて決定し、プレス成形品の割れの判定の精度をより高めることができるので、プレス成形割れをより抑制したプレス成形品を製造することができる。 According to another aspect of the third embodiment, the range of variation in mechanical properties (tensile strength) or the range of plate thickness of a metal plate applied as a blank to be formed into a press-formed product is adjusted to actually form the press-formed product. The determination is made based on the hardness distribution of the metal plate used as the blank to be formed and the surface roughness of the front and back surfaces of the metal plate, and it is possible to improve the accuracy of determining cracks in press-formed products. It is possible to produce a press-molded product with more suppressed cracking.

[実施の形態4]
本実施の形態は、実施の形態1におけるプレス成形解析方法を実行するプレス成形解析装置に関するものである。
図5に、本実施の形態に係るプレス成形解析装置1の構成の一例を示す。プレス成形解析装置1は、PC(パーソナルコンピュータ)等によって構成され、図5に示すように、表示装置3、入力装置5、記憶装置7、作業用データメモリ9及び演算処理部11を有している。
表示装置3、入力装置5、記憶装置7及び作業用データメモリ9は、演算処理部11に接続され、演算処理部11からの指令によってそれぞれの機能が実行される。
以下、本実施の形態に係る最適化解析装置1の各構成要素の機能を説明する。
[Embodiment 4]
The present embodiment relates to a press forming analysis apparatus that executes the press forming analysis method in the first embodiment.
FIG. 5 shows an example of the configuration of the press forming analysis apparatus 1 according to the present embodiment. The press forming analysis device 1 is constituted by a PC (personal computer) or the like, and as shown in FIG. There is.
The display device 3, the input device 5, the storage device 7, and the working data memory 9 are connected to the arithmetic processing section 11, and their respective functions are executed by instructions from the arithmetic processing section 11.
Hereinafter, the functions of each component of the optimization analysis device 1 according to the present embodiment will be explained.

≪表示装置≫
表示装置3は、ブランクモデルや解析対象モデル、さらには解析結果等の表示に用いられ、液晶モニター等で構成される。
≪Display device≫
The display device 3 is used to display a blank model, a model to be analyzed, analysis results, etc., and is composed of a liquid crystal monitor or the like.

≪入力装置≫
入力装置5は、ブランクモデルファイル13(図5)の読み出しや、ブランクモデルや解析対象モデルの表示等といった操作者による指示の入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。
≪Input device≫
The input device 5 is used for reading out the blank model file 13 (FIG. 5), inputting instructions by an operator such as displaying a blank model or a model to be analyzed, and is composed of a keyboard, a mouse, and the like.

≪記憶装置≫
記憶装置7は、フランクモデルファイル13等の各種ファイルや解析結果の保存等に用いられ、ハードディスク等で構成される。
≪Storage device≫
The storage device 7 is used to store various files such as the Frank model file 13 and analysis results, and is composed of a hard disk or the like.

≪作業用データメモリ≫
作業用データメモリ9は、演算処理部11が使用するデータの一時保存や演算に用いられ、RAM(Random Access Memory)等で構成される。
≪Working data memory≫
The working data memory 9 is used for temporary storage of data used by the arithmetic processing unit 11 and for computation, and is composed of RAM (Random Access Memory) and the like.

≪演算処理部≫
演算処理部11は、図5に示すように、ブランクモデル作成部15、プレス成形解析部17を備えている。そして、ブランクモデル作成部15は、ブランクメッシュ作成部19と、グループ分け部21と、変形条件設定部23とを含む。
演算処理部11の各部は、PC(パーソナルコンピュータ)のCPU(中央演算処理装置)が所定のプログラムを実行することで機能する。
以下、演算処理部11の各部の機能を説明する。
≪Arithmetic processing unit≫
The calculation processing section 11 includes a blank model creation section 15 and a press forming analysis section 17, as shown in FIG. The blank model creation section 15 includes a blank mesh creation section 19, a grouping section 21, and a deformation condition setting section 23.
Each part of the arithmetic processing unit 11 functions when a CPU (Central Processing Unit) of a PC (Personal Computer) executes a predetermined program.
The functions of each part of the arithmetic processing section 11 will be explained below.

<ブランクメッシュ作成部>
ブランクメッシュ作成部19は、ブランクモデルを構成する有限要素メッシュを作成する機能を有するものである。
<Blank mesh creation section>
The blank mesh creation unit 19 has a function of creating a finite element mesh that constitutes a blank model.

<グループ分け部>
グループ分け部21は、有限要素メッシュを構成する有限要素を複数のグループにグループ分けする機能を有するものである。
<Group section>
The grouping unit 21 has a function of dividing finite elements constituting a finite element mesh into a plurality of groups.

<変形条件設定部>
変形条件設定部23は、グループ分けされた各グループの有限要素に、変形に関する条件として機械的性質、要素サイズ又は要素タイプをグループごとに異なる設定とする機能を有するものである。
<Deformation condition setting section>
The deformation condition setting unit 23 has a function of setting mechanical properties, element sizes, or element types different for each group as conditions related to deformation for the finite elements of each group.

本実施の形態に係るプレス成形解析装置1によれば、実施の形態1で述べたのと同様に、有限要素法を用いたプレス成形解析において、金属材料内の変形の不均一を考慮した適切な成形解析ができるようになる。これにより、プレス成形時のプレス成形割れの判定精度を高めることができる。 According to the press forming analysis apparatus 1 according to the present embodiment, in the same way as described in the first embodiment, in press forming analysis using the finite element method, an appropriate You will be able to perform detailed molding analysis. Thereby, the accuracy of determining press molding cracks during press molding can be improved.

なお、変形に関連する条件が要素サイズの場合には、図6に示すプレス成形解析装置25のように、ブランクモデル作成部27を、領域設定部29とメッシュ作成部31とによって構成してもよい。
領域設定部29は、ブランクの形状を表す輪郭線の内側に複数の領域を設定する機能を有するものである。
また、メッシュ作成部31は、設定された複数の領域ごとに、変形に関連する条件である要素サイズが異なる有限要素メッシュを作成する機能を有するものである。
Note that when the condition related to deformation is the element size, the blank model creation section 27 may be configured by the area setting section 29 and the mesh creation section 31, as in the press forming analysis device 25 shown in FIG. good.
The area setting unit 29 has a function of setting a plurality of areas inside the outline representing the shape of the blank.
Furthermore, the mesh creation unit 31 has a function of creating finite element meshes having different element sizes, which are conditions related to deformation, for each of a plurality of set regions.

[実施の形態5]
本実施の形態に係るプレス成形解析プログラムは、コンピュータを実施の形態4に示したプレス成形解析装置1、25として機能させるものである。
具体的には、プレス成形解析プログラムは、CPUによって実行されることによって、
ブランクモデル作成部15(ブランクメッシュ作成部19、グループ分け部21、変形条件設定部23)、プレス成形解析部17を機能させる。
また、他の態様として、プレス成形解析プログラムは、CPUによって実行されることによって、ブランクモデル作成部27(領域設定部29、メッシュ作成部31)として機能させる。
[Embodiment 5]
The press forming analysis program according to the present embodiment causes a computer to function as the press forming analysis apparatuses 1 and 25 shown in the fourth embodiment.
Specifically, the press forming analysis program is executed by the CPU,
The blank model creation section 15 (blank mesh creation section 19, grouping section 21, deformation condition setting section 23) and press forming analysis section 17 are made to function.
In another aspect, the press forming analysis program is executed by the CPU to function as the blank model creation section 27 (area setting section 29, mesh creation section 31).

本発明の効果確認のシミュレーションを行ったので、以下に説明する。
図7に本実施例の対象とする部品33を示す。この部品33は、図7に示すように、天板部35と、天板部35の両側と縦壁部37と、縦壁部37の下端にフランジ部39と、を有し、天板部35が上凸に湾曲した形状になっている。また、両端部が下方に折り曲げられて、その下端に端部フランジ部41を有している。端部フランジ部41の幅は100mm、部品中央部の両縦壁部間の幅は60mm、部品中央部における天板部35と縦壁部37を繋ぐ稜線部のR(アール)は10mm(R10)となっている。
また、部品33の材質は冷延1180MPa級高張力鋼板で、板厚1.40mmである。
A simulation was conducted to confirm the effect of the present invention, and will be described below.
FIG. 7 shows a component 33 that is the object of this embodiment. As shown in FIG. 7, this component 33 has a top plate part 35, a vertical wall part 37 on both sides of the top plate part 35, and a flange part 39 at the lower end of the vertical wall part 37. 35 has an upwardly curved shape. Further, both ends are bent downward, and an end flange portion 41 is provided at the lower end. The width of the end flange portion 41 is 100 mm, the width between both vertical walls in the center of the component is 60 mm, and the R of the ridgeline connecting the top plate 35 and the vertical wall 37 in the center of the component is 10 mm (R10 ).
The material of the component 33 is a cold-rolled 1180 MPa class high tensile strength steel plate with a thickness of 1.40 mm.

従来のプレス成形解析で使用されるブランクメッシュを図8(a)に、本発明に係るブランクメッシュを図8(b)、図8(c)、図8(d)に示すと共に、各図に示した仕様を表1に示す。 The blank mesh used in conventional press forming analysis is shown in FIG. 8(a), and the blank mesh according to the present invention is shown in FIG. 8(b), FIG. 8(c), and FIG. 8(d). The specifications shown are shown in Table 1.

Figure 2024031803000002
Figure 2024031803000002

図8(a)に示すブランクメッシュは、全ての要素が同一であり、要素サイズは1.20mm、要素タイプは四角形完全積分シェル要素、板厚1.40mm、降伏応力886MPa、引張り強さ1234MPaとした。 The blank mesh shown in FIG. 8(a) has all the same elements, the element size is 1.20 mm, the element type is a rectangular complete integral shell element, the plate thickness is 1.40 mm, the yield stress is 886 MPa, and the tensile strength is 1234 MPa.

図8(b)に示すブランクメッシュは、ブランクメッシュを構成する要素を3つのグループに分け、各グループに属する要素ごとに異なる板厚又は引張り強さを設定し、他の設定条件は同一とした。具体的には、要素サイズは1.20mm、要素タイプは四角形完全積分シェル要素、板厚はグループごとに1.35mm、1.40mm、1.45mmの3種、降伏応力は886MPa、引張り強さは1234MPaとしたものをケース1とした。
また、要素サイズは1.20mm、要素タイプは四角形完全積分シェル要素、板厚は1.40mm、降伏応力は886MPa、引張り強さはグループごとに基準である1234Mpa、基準に対して-1%の1221MPa、基準に対して+1%の1246MPaの3種としたものをケース2とした。
The blank mesh shown in Figure 8(b) was created by dividing the elements constituting the blank mesh into three groups, setting different plate thicknesses or tensile strengths for the elements belonging to each group, and keeping the other setting conditions the same. . Specifically, the element size was 1.20 mm, the element type was a rectangular fully integral shell element, the plate thickness was 1.35 mm, 1.40 mm, and 1.45 mm for each group, the yield stress was 886 MPa, and the tensile strength was 1234 MPa. This is case 1.
In addition, the element size is 1.20mm, the element type is a rectangular fully integral shell element, the plate thickness is 1.40mm, the yield stress is 886MPa, the tensile strength is 1234Mpa, which is the standard for each group, and 1221MPa, which is -1% compared to the standard. Case 2 was defined as three types of 1246MPa, which is +1% compared to the standard.

図8(c)に示すブランクメッシュは、四角形要素の一辺のサイズを0.70mmから1.80mmの間で任意に変化させ、要素タイプは四角形完全積分シェル要素、板厚1.40mm、降伏応力886MPa、引張り強さ1234MPaとした。実施例では、縦横1.20mmの均一のサイズで要素を作成したのち、要素サイズを変化させる範囲(グループ)の要素を構成する節点の座標を平面内の縦横それぞれ+0.30mm、-0.25mmの範囲で任意に移動させて、要素サイズを変化させた。 The blank mesh shown in Fig. 8(c) has a rectangular element whose side size is arbitrarily changed between 0.70 mm and 1.80 mm, and the element type is a rectangular fully integral shell element, plate thickness 1.40 mm, yield stress 886 MPa, and tensile strength. The strength was set to 1234MPa. In the example, after creating elements with a uniform size of 1.20 mm vertically and horizontally, the coordinates of the nodes that make up the elements of the range (group) in which the element size is changed are set to +0.30 mm and -0.25 mm in the vertical and horizontal plane, respectively. I moved it arbitrarily and changed the element size.

図8(d)に示すブランクメッシュでは、ブランクメッシュを構成する要素を2つのグループに分け、各グループに属する要素ごとに要素タイプを異ならせ、他の設定条件は同一とした。
具体的には、要素サイズは1.20mm、要素タイプは四角形完全積分シェル要素と三角形完全積分シェル要素の2種類、板厚は1.40mm、降伏応力は886MPa、引張り強さは1234MPaとした。
In the blank mesh shown in FIG. 8(d), the elements constituting the blank mesh were divided into two groups, and the element type was varied for each element belonging to each group, with other setting conditions being the same.
Specifically, the element size was 1.20 mm, the element types were two types: a rectangular fully integral shell element and a triangular fully integral shell element, the plate thickness was 1.40 mm, the yield stress was 886 MPa, and the tensile strength was 1234 MPa.

図7に示したものと同形状のプレス成形品を実際にプレス成形して製造した実プレス成形品43を図9に示す。図9に示すように、実プレス成形品43では、天板部45における部品33長手方向の中央付近に天板部45幅方向に割れが発生した。 FIG. 9 shows an actual press-formed product 43 manufactured by actually press-molding a press-formed product having the same shape as that shown in FIG. 7 . As shown in FIG. 9, in the actual press-formed product 43, a crack occurred in the width direction of the top plate portion 45 near the center of the component 33 in the longitudinal direction.

また、図8(a)のブランクメッシュからなるブランクを使用した従来の成形解析結果を図10(a)に示す。
また、図8(b)のブランクメッシュからなるブランクでのケース1の解析結果を図10(b-1)に、図8(b)のブランクメッシュからなるブランクでのケース2の解析結果を図10(b-2)に示す。
また、図8(c)のブランクメッシュからなるブランクでの解析結果を図10(c)に、図8(d)のブランクメッシュからなるブランクでの解析結果を図10(d)に示す。
図10の解析結果は、プレス成形解析の結果に基づいてFLDを用いた割れ判定を行い、図中に割れ発生箇所を黒色表示したものである。
Further, FIG. 10(a) shows the results of conventional molding analysis using the blank made of the blank mesh shown in FIG. 8(a).
In addition, Figure 10 (b-1) shows the analysis results of Case 1 with a blank made of the blank mesh in Figure 8 (b), and Figure 10 (b-1) shows the analysis results of Case 2 with a blank made of the blank mesh in Figure 8 (b). 10(b-2).
Further, the analysis results for the blank made of the blank mesh of FIG. 8(c) are shown in FIG. 10(c), and the analysis results for the blank made of the blank mesh of FIG. 8(d) are shown in FIG. 10(d).
The analysis results in FIG. 10 are obtained by performing crack determination using FLD based on the results of press forming analysis, and the locations where cracks occur are shown in black in the figure.

従来例の結果である図10(a)では割れ発生を示す黒色の線は現れていないが、発明例の結果である図10(b)~(d)では、いずれの場合でも天板部の中央付近に黒色の線が現れている。
このように、従来例では割れ発生を判定できないが、本発明例では割れ発生を判定でき、図9に示す実プレス成形品43に近い結果を得ることができた。
In FIG. 10(a), which is the result of the conventional example, no black line indicating the occurrence of cracks appears, but in FIGS. 10(b) to (d), which are the results of the invention example, the top plate part A black line appears near the center.
As described above, although crack occurrence cannot be determined in the conventional example, crack occurrence can be determined in the present invention example, and results close to those of the actual press-formed product 43 shown in FIG. 9 could be obtained.

図7に示す実施例1と同じ形状の部品33を対象とし、板厚1.4mm、降伏応力1055MPa、引張強さ1470MPaの金属板をブランクとし、図14に示すプレス成形金型(図14(a)下型47、図14(b)上型49)を用いて、本実施の形態3に係るプレス成形品(部品33)を製造した。下型はパンチ47aと板押さえ47b(ブランクホルダー)から構成され、上型49はダイ49aから構成される。 For the part 33 having the same shape as Example 1 shown in FIG. ) A press-molded product (component 33) according to the third embodiment was manufactured using a lower mold 47 and an upper mold 49 (FIG. 14(b)). The lower die is composed of a punch 47a and a plate holder 47b (blank holder), and the upper die 49 is composed of a die 49a.

プレス成形解析で使用されるブランクメッシュの要素サイズは1.20mm、要素タイプは四角形完全積分シェル要素とし、図8(b)に示すようにブランクメッシュを構成する要素を3つのグループに分け、各グループに属する要素ごとに異なる引張り強さを設定した。 The element size of the blank mesh used in the press forming analysis is 1.20 mm, the element type is a rectangular complete integral shell element, and the elements that make up the blank mesh are divided into three groups as shown in Figure 8 (b). A different tensile strength was set for each element.

各グループに属する要素ごとに設定する引張り強さの範囲を、ブランクとして適用する金属板のビッカース硬さHV分布を測定し、測定した硬度分布より決定した機械的性質のばらつきの範囲に基づいて設定した。
ビッカース硬さHVは、金属板の板幅方向全長を1mm間隔で測定し、圧子はJIS B 7725に規定するものを用い、試験力200g、試験力の保持時間10秒とした。ビッカース硬さHVの平均値に対するばらつき(1σ=3.8%)に基づき、引張り強さをグループごとに、基準1234MPa、基準に対して-7.6%(-2σ)の1141MPa、基準に対して+7.6%(=2σ)の1327MPaの3種類とした。
The range of tensile strength set for each element belonging to each group is set based on the range of variation in mechanical properties determined from the measured hardness distribution by measuring the Vickers hardness HV distribution of the metal plate to be applied as a blank. did.
Vickers hardness HV was determined by measuring the entire length of the metal plate in the width direction at 1 mm intervals, using an indenter specified in JIS B 7725, using a test force of 200 g, and a test force holding time of 10 seconds. Based on the variation (1σ = 3.8%) with respect to the average value of Vickers hardness HV, the tensile strength for each group is 1234 MPa as the standard, 1141 MPa -7.6% (-2σ) as compared to the standard, and +7.6 as compared to the standard. % (=2σ) of 1327MPa.

また、ブランクとして適用する金属材の表裏面の表面粗さを測定し、ISO25178に定義される算術平均高さSaに基づいて、ブランク板厚の範囲を決定した。測定したSaの平均(Ave)が0.022mm、標準偏差(σ)が0.0018mmに基づき、板厚の範囲(表裏面の合計)を1.40mm±0.0025(=Ave+2σ)mmとし、ブランクを構成する有限要素メッシュの板厚を、各グループによらずに、ランダムに設定した。 In addition, the surface roughness of the front and back surfaces of the metal material used as a blank was measured, and the range of the blank board thickness was determined based on the arithmetic mean height Sa defined in ISO25178. Based on the measured average Sa (Ave) of 0.022 mm and standard deviation (σ) of 0.0018 mm, the plate thickness range (total of front and back surfaces) was set to 1.40 mm ± 0.0025 (= Ave + 2 σ) mm, and the blank was constructed. The plate thickness of the finite element mesh was set randomly, regardless of each group.

そして、プレス成形条件として板押さえ力(板押さえとダイの接触部に発生する力)を40tonとして、プレス成形解析を実施した。図15(a)に解析結果示す。図15(a)の解析結果は、プレス成形解析の結果に基づいてFLDを用いて割れ判定を行い、図中に割れ発生部位を黒線で表示したものである。
図16(a)に、図14のプレス成形金型を用いて金属板を上記のプレス成形条件で実際にプレス成形して製造した実プレス成形品を示す。図16(a)に示すように、実プレス成形品では、天板部における部品長手方向の中央付近に天板部幅方向に割れが発生した。
Then, a press forming analysis was carried out using a plate holding force (force generated at the contact portion between the plate holding and the die) of 40 tons as a press forming condition. The analysis results are shown in FIG. 15(a). The analysis results in FIG. 15(a) are obtained by determining cracks using FLD based on the results of press forming analysis, and the crack occurrence sites are indicated by black lines in the figure.
FIG. 16(a) shows an actual press-formed product manufactured by actually press-forming a metal plate under the above-mentioned press-forming conditions using the press-forming die shown in FIG. 14. As shown in FIG. 16(a), in the actual press-formed product, a crack occurred in the width direction of the top plate near the center of the top plate in the longitudinal direction of the component.

続いて、プレス成形条件として板押さえ力を30tonとして、プレス成形解析を実施した。図15(b)に解析結果を示す。図15(b)の解析結果では、天板部における割れ発生部位が解消し、プレス成形品の全部位で割れの発生なし、と判定された。 Subsequently, press forming analysis was performed using a plate pressing force of 30 tons as press forming conditions. The analysis results are shown in FIG. 15(b). In the analysis results shown in FIG. 15(b), it was determined that the crack occurrence site in the top plate part was resolved and no cracks occurred in all parts of the press-formed product.

続いて、割れの発生なしと判定されたプレス成形解析のプレス成形条件として板押さえ力を30tonとなるように、プレス成形機の空圧式ダイクッション(補助圧力装置)の空気圧の制御盤での設定値を変更し、図14のプレス成形金型を用いて実際に金属板をプレス成形してプレス成形品を製造した。
図16(b)に、実プレス成形品を示す。図16(b)に示すように、実プレス成形品では、図15(b)の解析結果と同様に、天板部における部品長手方向の中央付近における天板板幅方向の割れを抑制することができた。
Next, the pneumatic control panel of the pneumatic die cushion (auxiliary pressure device) of the press forming machine was set so that the plate pressing force was 30 tons as the press forming condition for the press forming analysis that determined that no cracking occurred. The values were changed and a metal plate was actually press-molded using the press molding die shown in FIG. 14 to produce a press-molded product.
FIG. 16(b) shows an actual press-formed product. As shown in FIG. 16(b), in the actual press-formed product, cracks in the width direction of the top plate near the center of the top plate in the longitudinal direction of the component can be suppressed, similar to the analysis results in FIG. 15(b). was completed.

以上のように、本発明を適用したブランクモデルによってプレス成形解析することで解析結果が実プレス成形品43に近いものにできることが実証された。
すなわち、本発明によりプレス成形時のプレス成形割れの判定精度を高めることができる。このため、本発明の成形解析の結果に基づいてプレス成形割れを判定し、割れ対策を施したプレス成形条件にてプレス成形を行うことで、プレス成形品の不良を抑制することができる。
As described above, it has been demonstrated that the analysis result can be made close to the actual press-formed product 43 by performing press-forming analysis using a blank model to which the present invention is applied.
That is, the present invention can improve the accuracy of determining press molding cracks during press molding. Therefore, by determining press molding cracks based on the results of the molding analysis of the present invention and performing press molding under press molding conditions that take measures against cracks, it is possible to suppress defects in press molded products.

1 プレス成形解析装置
3 表示装置
5 入力装置
7 記憶装置
9 作業用データメモリ
11 演算処理部
13 ブランクモデルファイル
15 ブランクモデル作成部
17 プレス成形解析部
19 ブランクメッシュ作成部
21 グループ分け部
23 変形条件設定部
25 プレス成形解析装置(他の態様)
27 ブランクモデル作成部(他の態様)
29 領域設定部
31 メッシュ作成部
33 部品
35 天板部
37 縦壁部
39 フランジ部
41 端部フランジ部
43 実プレス成形品
45 天板部
47 下型
47a パンチ
47b 板押さえ
49 上型
49a ダイ
1 Press forming analysis device 3 Display device 5 Input device 7 Storage device 9 Working data memory 11 Arithmetic processing section 13 Blank model file 15 Blank model creation section 17 Press forming analysis section 19 Blank mesh creation section 21 Grouping section 23 Deformation condition setting Part 25 Press forming analysis device (other aspects)
27 Blank model creation section (other aspects)
29 Area setting part 31 Mesh creation part 33 Parts 35 Top plate part 37 Vertical wall part 39 Flange part 41 End flange part 43 Actual press molded product 45 Top plate part 47 Lower die 47a Punch 47b Plate holder 49 Upper die 49a Die

Claims (17)

コンピュータが各工程を実行する有限要素法によるプレス成形解析方法であって、
ブランクモデルを作成するブランクモデル作成工程と、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行うプレス成形解析工程と、を含み、
前記ブランクモデル作成工程は、
ブランクモデルを構成する有限要素メッシュを作成するブランクメッシュ作成工程と、
前記有限要素メッシュを構成する有限要素を複数のグループにグループ分けするグループ分け工程と、
グループ分けされた各グループの有限要素に、変形に関連する条件をグループごとに異なる設定とする変形条件設定工程と、を含むことを特徴とするプレス成形解析方法。
A press forming analysis method using the finite element method in which a computer executes each process,
It includes a blank model creation step of creating a blank model, and a press forming analysis step of performing press forming analysis using the created blank model,
The blank model creation step includes:
a blank mesh creation process for creating a finite element mesh that constitutes a blank model;
a grouping step of grouping the finite elements constituting the finite element mesh into a plurality of groups;
A press forming analysis method comprising the step of setting deformation conditions for each group of finite elements, in which conditions related to deformation are set differently for each group.
前記変形条件設定工程は、グループごとに機械的性質又は板厚を異なる設定とすることを特徴とする請求項1に記載のプレス成形解析方法。 2. The press forming analysis method according to claim 1, wherein in the deformation condition setting step, mechanical properties or plate thickness are set differently for each group. 前記変形条件設定工程は、グループごとに要素サイズを異なる設定とすることを特徴とする請求項1に記載のプレス成形解析方法。 2. The press forming analysis method according to claim 1, wherein in the deformation condition setting step, element sizes are set differently for each group. 前記変形条件設定工程は、グループごとに要素タイプを異なる設定とすることを特徴とする請求項1に記載のプレス成形解析方法。 2. The press forming analysis method according to claim 1, wherein in the deformation condition setting step, element types are set differently for each group. 機械的性質を異なる設定とする場合にあっては、設定する機械的性質の範囲を、ブランクとして適用する金属材の組織それぞれが持つ機械的性質のばらつきの範囲内とする、ことを特徴とする請求項2に記載のプレス成形解析方法。 In the case where mechanical properties are set differently, the range of mechanical properties to be set is within the range of variation in mechanical properties of each structure of the metal material applied as a blank. The press forming analysis method according to claim 2. 機械的性質を異なる設定とする場合にあっては、設定する機械的性質の範囲を、ブランクとして適用する金属材の機械的性質のばらつきの範囲内とする、ことを特徴とする請求項2に記載のプレス成形解析方法。 In the case where the mechanical properties are set differently, the range of the mechanical properties to be set is within the range of variations in the mechanical properties of the metal material used as the blank. Press forming analysis method described. ブランクとして適用する金属板の機械的性質の変動範囲を測定するブランク特性変動範囲測定工程を含み、該ブランク特性変動範囲測定工程において、ブランクとして適用する金属板の硬度分布を測定し、前記硬度分布に基づいて機械的性質のばらつきの範囲を決定する、ことを特徴とする請求項6に記載のプレス成形解析方法。 a blank property variation range measuring step of measuring a variation range of mechanical properties of a metal plate applied as a blank; in the blank property variation range measurement process, a hardness distribution of the metal plate used as a blank is measured; 7. The press forming analysis method according to claim 6, wherein the range of variation in mechanical properties is determined based on the following. 前記ブランク特性変動範囲測定工程において、さらに、ブランクとして適用する金属板の表裏面の表面粗さを測定し、前記金属板の表面粗さに基づいて板厚の範囲を決定し、ブランクモデルを構成する有限要素メッシュの板厚を前記板厚の範囲でランダムに設定する、ことを特徴とする請求項7に記載のプレス成形解析方法。 In the blank characteristic variation range measuring step, further, the surface roughness of the front and back surfaces of the metal plate to be applied as a blank is measured, the range of plate thickness is determined based on the surface roughness of the metal plate, and a blank model is constructed. 8. The press forming analysis method according to claim 7, further comprising randomly setting the plate thickness of the finite element mesh within the range of the plate thickness. 板厚を異なる設定とする場合にあっては、板厚を設定する場合において、板厚の範囲をブランクとして適用する金属材の板厚の±20%の範囲内とする、ことを特徴とする請求項2に記載のプレス成形解析方法。 In the case where the plate thickness is set differently, the plate thickness is set within a range of ±20% of the plate thickness of the metal material to be applied as a blank. The press forming analysis method according to claim 2. ブランクとして適用する金属板の板厚の範囲を測定するブランク特性変動範囲測定工程を含み、該ブランク特性変動範囲測定工程において、ブランクとして適用する金属板の表裏面の表面粗さを測定し、前記金属板の表面粗さに基づいて板厚の範囲を決定する、ことを特徴とする請求項9に記載のプレス成形解析方法。 a blank characteristic variation range measuring step of measuring the thickness range of a metal plate to be applied as a blank; 10. The press forming analysis method according to claim 9, wherein the range of plate thickness is determined based on the surface roughness of the metal plate. コンピュータが各工程を実行する有限要素法によるプレス成形解析方法であって、
ブランクモデルを作成するブランクモデル作成工程と、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行うプレス成形解析工程と、を含み、
前記ブランクモデル作成工程は、
ブランクの形状を表す輪郭線の内側に複数の領域を設定する領域設定工程と、
設定された複数の領域ごとに、変形に関連する条件である要素サイズが異なる有限要素メッシュを作成するメッシュ作成工程と、を含むことを特徴とするプレス成形解析方法。
A press forming analysis method using the finite element method in which a computer executes each process,
It includes a blank model creation step of creating a blank model, and a press forming analysis step of performing press forming analysis using the created blank model,
The blank model creation step includes:
a region setting step of setting a plurality of regions inside an outline representing the shape of the blank;
A press forming analysis method comprising: a mesh creation step of creating a finite element mesh having different element sizes, which are conditions related to deformation, for each of a plurality of set regions.
設定する要素サイズの範囲を、ブランクとして適用する金属板の板厚の1/2以上とする、ことを特徴とする請求項3又は11に記載のプレス成形解析方法。 12. The press forming analysis method according to claim 3 or 11, wherein the range of the element size to be set is 1/2 or more of the thickness of the metal plate used as the blank. 請求項1乃至12のいずれか一項に記載のプレス成形解析方法を用いて、プレス成形品のプレス成形解析を行い、さらに、前記プレス成形品に用いる金属板の成形限界線図(FLD)に基づき、前記プレス成形品のプレス成形における割れの発生有無を判定するプレス成形割れ判定工程を含むことを特徴とする、プレス成形品のプレス成形割れ判定方法。 A press forming analysis method of a press formed product is performed using the press forming analysis method according to any one of claims 1 to 12, and further, a forming limit diagram (FLD) of a metal plate used for the press formed product is determined. A method for determining press molding cracks in a press molded product, the method comprising a press mold crack determining step of determining whether or not cracks have occurred during press molding of the press molded product. プレス成形割れを抑制するプレス成形品の製造方法であって、プレス成形割れ判定工程と、プレス条件調整工程と、プレス成形品製造工程を含み、
前記プレス成形割れ判定工程は、請求項13記載のプレス成形割れ判定方法により、前記プレス成形品のプレス成形における割れの発生有無を判定し、
前記プレス条件調整工程は、前記割れ判定工程において割れの発生有りと判定された場合に、プレス成形品の全部位で割れの発生無し、と判定されるまで、プレス成形解析におけるブランク形状や金型形状を含むプレス成形条件を変更し、
プレス成形品製造工程は、前記プレス条件調整工程において、割れの発生なしと判定されたときのプレス成形解析のプレス成形条件で金属板をプレス成形してプレス成形品を製造すること、を特徴とするプレス成形品の製造方法。
A method for manufacturing a press-formed product that suppresses press-molding cracks, comprising a press-molding crack determination step, a press condition adjustment step, and a press-formed product manufacturing step,
The press molding crack determination step determines whether or not cracks occur during press molding of the press molded product by the press molding crack determination method according to claim 13,
In the press condition adjustment step, when it is determined that cracks have occurred in the crack determination step, the blank shape and mold in the press forming analysis are adjusted until it is determined that no cracks have occurred in all parts of the press-formed product. By changing the press forming conditions including the shape,
The press-formed product manufacturing process is characterized by manufacturing a press-formed product by press-forming a metal plate under the press-forming conditions of the press-forming analysis when it is determined that no cracking occurs in the press condition adjustment step. A method for manufacturing press-formed products.
プレス成形品のプレス成形解析を行うプレス成形解析装置であって、
ブランクモデルを作成するブランクモデル作成部と、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行うプレス成形解析部と、を含み、
前記ブランクモデル作成部は、
ブランクモデルを構成する有限要素メッシュを作成するブランクメッシュ作成部と、
前記有限要素メッシュを構成する有限要素を複数のグループにグループ分けするグループ分け部と、
グループ分けされた各グループの有限要素に、変形に関する条件として機械的性質、要素サイズ又は要素タイプをグループごとに異なる設定とする変形条件設定部と、を含むことを特徴とするプレス成形解析装置。
A press forming analysis device that performs press forming analysis of press formed products,
It includes a blank model creation section that creates a blank model, and a press forming analysis section that performs press forming analysis using the created blank model,
The blank model creation section includes:
a blank mesh creation unit that creates a finite element mesh that constitutes a blank model;
a grouping unit that groups the finite elements constituting the finite element mesh into a plurality of groups;
A press forming analysis device comprising: a deformation condition setting section that sets different mechanical properties, element sizes, or element types as conditions related to deformation for each group of finite elements divided into groups.
プレス成形品のプレス成形解析を行うプレス成形解析装置であって、
ブランクモデルを作成するブランクモデル作成部と、作成されたブランクモデルを用いてプレス成形解析を行うプレス成形解析部と、を含み、
前記ブランクモデル作成部は、
ブランクの形状を表す輪郭線の内側に複数の領域を設定する領域設定部と、
設定された複数の領域ごとに、変形に関連する条件である要素サイズが異なる有限要素メッシュを作成するメッシュ作成部と、を含むことを特徴とするプレス成形解析装置。
A press forming analysis device that performs press forming analysis of press formed products,
It includes a blank model creation section that creates a blank model, and a press forming analysis section that performs press forming analysis using the created blank model,
The blank model creation section includes:
an area setting section that sets multiple areas inside the outline representing the shape of the blank;
A press forming analysis device comprising: a mesh creation unit that creates a finite element mesh having different element sizes, which are conditions related to deformation, for each of a plurality of set regions.
コンピュータを請求項15又は16に記載のプレス成形解析装置として機能させることを特徴とするプレス成形解析プログラム。 A press forming analysis program that causes a computer to function as the press forming analysis apparatus according to claim 15 or 16.
JP2023095254A 2022-08-24 2023-06-09 Press molding analysis method, press molding breakage determination method of press molding, manufacturing method of press molding, press molding analyzer, and press molding analysis program Pending JP2024031803A (en)

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