JP4879860B2 - 金属板の摩擦係数算出方法及び成形シミュレーション方法 - Google Patents
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Description
仲町ら、平成4年春期塑性加工講論、(1992)、P355 橋本ら、塑性と加工、Vol.44、No.504、(2003)、P35
発明者らは鋭意研究を重ねた結果、摩擦係数は面圧、速度、温度に依存するほか、金属板の形状変化に対しても強い依存性があることを突き止めた。図1、2には、平板摺動実験を行って求めた摩擦係数の面圧依存性を示す。図中GAは合金化溶融亜鉛メッキ鋼板、CRは冷延鋼板である。平板摺動実験は平板摺動摩擦装置を用いて、摩擦係数を求めた。工具チップとして、先端曲率半径Rt100(図1)とRt10(図2)のものを用いた。摩擦係数μの計算は、μ=水平成分力/垂直成分力による。また、摺動速度は何れも120mm/sである。何れの試験においても、面圧が増化するにつれて摩擦係数は減少している。また、工具チップの曲率半径Rtが小さくなると共に摩擦係数の変化量は大きくなっており、曲率半径Rtが摩擦係数に大きく影響することが分かる。
すなわち、格子データの条件を,p0≦p<p1、v0≦v<v1、r0≦r<r1、
t0≦t<t1とすると、補間係数は以下のとおりとなる。
αp(0)=(p−p0)/(p1−p0),αp(1)=1−αp、
αv(0)=(v−v0)/(v1−v0),αv(1)=1−αv、
αr(0)=(r−r0)/(r1−r0),αr(1)=1−αr、
αt(0)=(t−t0)/(t1−t0),αt(1)=1−αt、
そして、摩擦係数は以下のような補間式によって表すことができる。
ス曲率の公式[数3]又は主曲率の公式[数4]又は曲率のすべり方向成分[数5]を用
いることができる。
上記のようにして求めた摩擦係数を市販の有限要素解析ソフトに組み込んで解析を行った。すなわち、通常の解析は、接触検知したノードに対し、摩擦係数μを計算するルーチンを呼び出して計算を行うが、本発明においては、摩擦係数μの計算のルーチン内に上記した区分線形関数を用いた摩擦モデル、及び等価曲率半径Rを実装することにより、摩擦係数μの面圧、速度、形状、温度依存性を取り込むことが可能となる。
以下に、本発明の実施例を説明する。すなわち、図6に示すような上金型、下金型、しわ抑えで構成される成形機を用いて実プレス試験を行い、計算結果と比較した。金属板寸法は、幅250mm、長さ400mm、厚さ1.4mm、しわ抑え力15トンである。成形中における等価曲率半径の変化を図7に示す。加工直前には、等価曲率半径は10mm弱であるが、加工が進むにつれて増加し、加工終期には70mm程度となっている。試験結果を、摩擦係数μを0.25とした従来法、及び本発明方法と比較して図8、9に示す。本発明によるシミュレーション結果は従来法より精度が高いことがわかる。
Claims (3)
- 金属板の成形加工中に変化する摩擦係数を算出するための金属板の摩擦係数算出方法において、面圧と成形速度と温度に加えて金属板の曲率半径を変数として取り込み、これらの4つを変数とする摩擦係数の格子データを求めたうえに、この格子データにおける格子点間の値を区分線形関数により補間して摩擦係数を求めることを特徴とする金属板の摩擦係数算出方法。
- 解析モデルのメッシュ要素を三角形として、金属板の曲率κMと金型の曲率κDとを離散幾何学により計算して求め、これらκM、κDの値から等価曲率半径Rを求めて、この等価曲率半径Rを金属板の曲率半径として用いる請求項1に記載の金属板の摩擦係数算出方法。
- 請求項1又は2に記載の摩擦係数算出方法により求めた金属板の摩擦係数を用いて、有限要素法による成形シミュレーションを行うことを特徴とする金属板の成形シミュレーション方法。
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