JP5861344B2 - Press forming analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、プレス成形解析方法に関し、特に加熱した被プレス成形材料をプレス成形する場合における冷却後の形状を予測するプレス成形解析方法に関する。
なお、本願明細書において、プレス成形解析方法というときには、被プレス成形材料を成形して離型前の状態までを解析するプレス成形解析、離型後のスプリングバックを解析するスプリングバック解析、及びスプリングバック後の温度変化による形状変化を解析する冷却形状解析を含む。
The present invention relates to a press molding analysis method, and more particularly to a press molding analysis method for predicting a shape after cooling in the case of press molding a heated press molding material.
In this specification, when the press molding analysis method is used, the press molding analysis for analyzing the material to be pressed to the state before mold release, the spring back analysis for analyzing the spring back after the mold release, and the spring Includes cooling shape analysis to analyze shape change due to temperature change after back.
プレス成形とは、その対象物である被プレス成形材料（金属材料）に金型を押し付けることにより、金型の形状を被プレス成形材料に転写して加工を行う方法のことである。このプレス成形においては、プレス成形品を金型から取り出した後（離型後）に、そのプレス成形品がスプリングバック（弾性変形）し、所望の形状とは異なってしまう問題がしばしば発生する。
こうしたスプリングバックは、離型前の成形対象物の残留応力が原因であることが知られており、従来、有限要素法などの数値解析方法を用いて解析することによりスプリングバック後の形状の予測や、その原因の解析などがなされてきた。
Press molding is a method of performing processing by transferring the shape of a mold to the material to be pressed by pressing the metal mold against the material to be pressed (metal material) that is the object. In this press molding, after the press-molded product is taken out from the mold (after mold release), the press-molded product often springs back (elastically deforms), resulting in a problem that differs from the desired shape.
Such springback is known to be caused by the residual stress of the molded object before mold release, and conventionally, the shape after springback is predicted by analysis using a numerical analysis method such as the finite element method. And the cause of the problem has been analyzed.
スプリングバックの要因分析に関する従来例としては、特許文献１に開示された「プレス成形解析方法」がある。特許文献１に開示された「プレス成形解析方法」は、離型前の成形品の形状などのデータを算出する処理、離型前のデータに基づいて、離型後の成形品の形状などのデータを算出し、スプリングバックに関するある定義された量を算出する処理、離型前の成形品におけるある領域についての残留応力分布を変更し、この変更したデータに基づいて、離型後の成形品の形状などのデータを算出し、ある領域について残留応力分布変更後のスプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、ある領域についての残留応力分布を変更する前後において、ある定義された量がどのように変化するかを算出する処理からなり、プレス成形後（離型前）の成形品におけるどの領域の残留応力がスプリングバックにどのように影響しているかを短時間でかつ正確に予測して、スプリングバック対策の検討を行うものである。 As a conventional example relating to the factor analysis of springback, there is a “press forming analysis method” disclosed in Patent Document 1. The “press molding analysis method” disclosed in Patent Document 1 includes a process for calculating data such as the shape of a molded product before release, and the shape of a molded product after release based on the data before release. Process to calculate data, calculate a defined amount related to springback, change residual stress distribution for a certain area in the molded product before mold release, and based on this changed data, molded product after mold release Processing to calculate data such as the shape of a certain area, calculate a certain amount related to springback after changing the residual stress distribution for a certain area, and a certain amount before and after changing the residual stress distribution for a certain area This is a process that calculates how the pressure changes, and how the residual stress in the region of the molded product after press molding (before mold release) affects the springback. Time in and to accurately predict, we shall consider springback measures.
従来のスプリングバック解析方法は、上記の特許文献１に代表されるように、対象としているプレス成形が、被プレス成形材料を加熱することなくプレス成形する冷間プレス成形である。 The conventional springback analysis method is cold press forming in which the target press forming is press formed without heating the material to be pressed, as typified by Patent Document 1 described above.
ところで、最近では、燃費向上と衝突安全性能の両立を図るため、自動車部品に使用される鋼板として、高張力鋼板の比率が高まっている。
高張力鋼板は変形抵抗が大きいため、高張力鋼板の冷間プレス成形には、金型寿命が低下するという問題や、成形が深絞り成形や高伸びフランジ成形のような強加工を受けない加工に制限されるという問題がある。
そこで、このような問題を回避するため、被プレス成形材料を所定温度に加熱した後にプレス成形する、いわゆる温間プレス成形が高張力鋼板に適用されている。温間プレス成形は冷間プレス成形よりも高い温度で成形することによって、高張力鋼板の変形抵抗を低下させて変形能を向上させることにより、プレス割れなどの不具合を防止する技術である。このような温間プレス成形技術は、たとえば特許文献２に開示されている。
By the way, recently, in order to achieve both improvement in fuel consumption and collision safety performance, the ratio of high-tensile steel plates as steel plates used for automobile parts is increasing.
High-tensile steel sheet has high deformation resistance, so cold press forming of high-strength steel sheet has a problem that the mold life is reduced, and processing that does not undergo strong processing such as deep drawing and high stretch flange forming There is a problem that it is limited to.
Therefore, in order to avoid such a problem, so-called warm press forming, in which press forming material is heated to a predetermined temperature and then press formed, is applied to the high-tensile steel plate. Warm press forming is a technique for preventing defects such as press cracks by forming at a higher temperature than cold press forming, thereby reducing the deformation resistance of the high-tensile steel sheet and improving the deformability. Such a warm press molding technique is disclosed in Patent Document 2, for example.
発明者らは、高張力鋼の温間プレス成形後の形状不良について検討するため、有限要素法により離型後のスプリングバック解析を実施した。スプリングバック解析で得られた形状を、実際に温間プレス成形して得られた成形品の形状と比較したところ、大きな乖離が見られた。
このことから温間プレス成形では離型直後の成形品温度が高くかつ温度分布を有しており、冷却中の熱収縮を考慮しなければ最終形状がどのような形状になるのか、あるいは解析形状と実形状の乖離の原因がどこにあるのかを解析することができないことが分かった。
しかしながら、プレス成形解析及びスプリングバック解析により形状不良対策を検討する従来技術においては、冷間プレス成形を前提としているため、被プレス成形材料に発生する温度分布を考慮しておらず、温間プレス成形における形状不良対策を検討することができない。
Inventors performed the springback analysis after mold release by the finite element method in order to examine the shape defect after warm press forming of high-tensile steel. When the shape obtained by the springback analysis was compared with the shape of a molded product actually obtained by warm press molding, a large divergence was observed.
For this reason, in warm press molding, the temperature of the molded product immediately after mold release is high and has a temperature distribution, and what the final shape will be if the heat shrinkage during cooling is not taken into account, or the analytical shape It was found that it was not possible to analyze the cause of the difference between the actual shape and the actual shape.
However, the conventional technology that examines countermeasures against shape defects by press molding analysis and spring back analysis assumes cold press molding, so the temperature distribution generated in the material to be pressed is not taken into account. Measures against shape defects in molding cannot be considered.
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、温間プレス成形における冷却後の形状を予測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。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a press forming analysis method capable of predicting a shape after cooling in warm press forming.
発明者は、温間プレス成形では離型直後の成形品温度が高く、温間プレス成形で発生する形状不良には、下死点における残留応力だけでなく、プレス成形による温度分布も影響しており、さらにはこの温度分布に基づく冷却中の熱収縮を考慮する必要があるとの知見を得た。この知見を基にさらに考察したところ、加熱された被プレス成形材料をプレス成形し、さらにスプリングバックした際の温度分布を取得し、この温度分布を基にして冷却中の熱収縮による変形を解析することで、上記課題を解決できると考えた。
本発明はこのような考えに基づくものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
The inventor found that the temperature of the molded product immediately after mold release is high in warm press molding, and the shape defect that occurs in warm press molding is affected not only by the residual stress at the bottom dead center, but also by the temperature distribution by press molding. Furthermore, it was found that it is necessary to consider thermal shrinkage during cooling based on this temperature distribution. Based on this knowledge, we further examined the temperature distribution when the heated material to be pressed was press-molded and spring-backed, and analyzed deformation due to thermal shrinkage during cooling based on this temperature distribution. By doing so, I thought that the above-mentioned problems could be solved.
The present invention is based on such an idea, and specifically comprises the following configuration.
（１）本発明に係るプレス成形解析方法は、加熱した被プレス成形材料に対して初期温度分布を設定して温度解析と構造解析を連成させてプレス成形解析を行いプレス成形後（離型前）の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するプレス成形解析工程と、該プレス成形解析工程で得られた形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づくと共に金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮することなく温度解析と構造解析を連成させてスプリングバック解析を行いスプリングバック後の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するスプリングバック解析工程と、該スプリングバック解析工程で取得された形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づいて前記被プレス成形材料の温度分布が±５℃以内になるまでの冷却中及び冷却後の形状変化を温度解析と構造解析を連成させて解析する冷却形状解析工程とを備えたことを特徴とするものである。 (1) In the press molding analysis method according to the present invention, an initial temperature distribution is set for a heated material to be pressed, and the temperature analysis and the structural analysis are combined to perform the press molding analysis and after the press molding (release) The press forming analysis process for acquiring the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution of the previous), the mold information and the mold based on the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution obtained in the press forming analysis process. Springback analysis process that obtains shape information, temperature distribution, stress distribution, and strain distribution after springback by combining temperature analysis and structural analysis without considering contact heat transfer between press molding materials. And the temperature distribution of the material to be pressed is within ± 5 ° C. based on the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution acquired in the springback analysis step. It is characterized in that a 却中 and cooling shape analysis step of the change in shape after cooling was formed continuously the temperature analysis and structural analysis to be analyzed.
（２）また、本発明に係るプレス成形解析方法は、加熱した被プレス成形材料に対して初期温度分布を設定して温度解析と構造解析を連成させてプレス成形解析を行いプレス成形後（離型前）の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するプレス成形解析工程と、該プレス成形解析工程で得られた形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づくと共に金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮して温度解析と構造解析を連成させてスプリングバック解析を行いスプリングバック後の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するスプリングバック解析工程と、該スプリングバック解析工程で取得された形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づいて前記被プレス成形材料の温度分布が±５℃以内になるまでの冷却中及び冷却後の形状変化を温度解析と構造解析を連成させて解析する冷却形状解析工程とを備えたことを特徴とするものである。 (2) In addition, the press molding analysis method according to the present invention sets an initial temperature distribution for a heated press-molding material, couples temperature analysis and structural analysis, performs press molding analysis, and after press molding ( Press forming analysis process for obtaining shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution (before release), and mold based on shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution obtained in the press forming analysis process -Back analysis to obtain the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution after spring back by combining the temperature analysis and structural analysis in consideration of contact heat transfer between the material and the material to be pressed Process and cooling until the temperature distribution of the material to be pressed is within ± 5 ° C. based on the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution acquired in the springback analysis process. It is characterized in that the in and shape change after cooling and a cooling shape analysis step of analyzing by formed continuously the temperature analysis and structural analysis.
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記冷却形状解析工程における構造解析は、その解析の少なくとも最終工程を静的陰解法により行うことを特徴とするものである。 (3) In the above (1) or (2), the structural analysis in the cooling shape analysis step is characterized in that at least the final step of the analysis is performed by a static implicit method. .
本発明によれば、温間プレス成形における冷却後の形状を予測できるので、温間プレス成形における形状不良対策が可能となり、プレス成形品の設計段階でのテスト工数や費用の削減などの効果が期待できる。 According to the present invention, since the shape after cooling in warm press molding can be predicted, it becomes possible to take measures against shape defects in warm press molding, and there are effects such as reduction in test man-hours and costs in the design stage of press-formed products. I can expect.
［実施の形態１］
本発明に係るプレス成形解析方法は、プログラム処理を実行するＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の装置によって行うものであるので、まず、装置（以下、「プレス成形解析装置１」という）の構成について図２に示すブロック図に基づいて概説する。
[Embodiment 1]
Since the press molding analysis method according to the present invention is performed by an apparatus such as a PC (personal computer) that executes program processing, first, the configuration of the apparatus (hereinafter referred to as “press molding analysis apparatus 1”) is shown in FIG. An outline will be given based on the block diagram shown in FIG.
〔プレス成形解析装置〕
本実施の形態に係る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２に示されるように、表示装置３と入力装置５と主記憶装置７と補助記憶装置９および演算処理部１１とを有している。
また、演算処理部１１には、表示装置３と入力装置５と主記憶装置７および補助記憶装置９が接続され、演算処理部１１の指令によって各機能を行う。表示装置３は計算結果の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。
入力装置５はオペレータから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。
主記憶装置７は演算処理部１１で使用するデータの一時保存や演算等に用いられ、ＲＡＭ等で構成される。補助記憶装置９は、データの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。
演算処理部１１はＰＣ等のＣＰＵ等によって構成され、演算処理部１１内には、プレス成形解析手段１３と、スプリングバック解析手段１５と、冷却形状解析手段１７と、を有する。これらの手段はＣＰＵ等が所定のプログラムを実行することによって実現される。以下にこれら手段について説明する。
[Press forming analyzer]
A press forming analysis apparatus 1 according to the present embodiment is configured by a PC (personal computer) or the like, and as shown in FIG. 2, a
The
The input device 5 is used for input from an operator, and is composed of a keyboard, a mouse, and the like.
The main storage device 7 is used for temporary storage and calculation of data used in the
The
＜プレス成形解析手段＞
プレス成形解析手段１３は、加熱した被プレス成形材料に対して初期温度分布を設定して温度解析と構造解析を連成させてプレス成形解析を行いプレス成形後（離型前）の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するものである。
<Press molding analysis means>
The press molding analysis means 13 sets the initial temperature distribution for the heated material to be pressed, combines the temperature analysis and the structural analysis to perform the press molding analysis, and the shape information after press molding (before mold release), A temperature distribution, a stress distribution, and a strain distribution are acquired.
＜スプリングバック解析手段＞
スプリングバック解析手段１５は、プレス成形解析手段１３で得られた情報に基づき、温度解析と構造解析を連成させてスプリングバック解析を行いスプリングバック後の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するものである。
<Springback analysis means>
The springback analysis means 15 performs the springback analysis by coupling the temperature analysis and the structural analysis based on the information obtained by the press forming analysis means 13, and performs shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution after the springback. Is something to get.
＜冷却形状解析手段＞
冷却形状解析手段１７は、スプリングバック解析手段１５で取得された形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づいて被プレス成形材料の温度分布が±５℃以内になるまでの冷却中及び冷却後の形状変化を温度解析と構造解析を連成させて解析するものである。
<Cooling shape analysis means>
The cooling shape analysis means 17 is during and until the temperature distribution of the material to be pressed is within ± 5 ° C. based on the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution acquired by the springback analysis means 15. The subsequent shape change is analyzed by coupling temperature analysis and structural analysis.
〔プレス成形解析方法〕
本実施の形態におけるプレス成形解析方法は、上記「プレス成形解析手段」、「スプリングバック解析手段」、「冷却形状解析手段」の各手段がそれぞれの処理を実行することによって成されるものであり、以下に示す工程からなるものである。
すなわち、本実施の形態におけるプレス成形解析方法は、加熱した被プレス成形材料に対して初期温度分布を設定して温度解析と構造解析を連成させてプレス成形解析を行いプレス成形後（離型前）の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するプレス成形解析工程と、該プレス成形解析工程で得られた形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づくと共に金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮する、あるいは考慮することなく温度解析と構造解析を連成させてスプリングバック解析を行いスプリングバック後の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するスプリングバック解析工程と、該スプリングバック解析工程で取得された形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づいて前記被プレス成形材料の温度分布が±５℃以内になるまでの冷却中及び冷却後の形状変化を温度解析と構造解析を連成させて解析する冷却形状解析工程とを備えたことを特徴とするものである。
[Press molding analysis method]
The press molding analysis method according to the present embodiment is performed by each of the above-described “press molding analysis means”, “spring back analysis means”, and “cooling shape analysis means” executing the respective processes. The process consists of the following steps.
In other words, the press molding analysis method according to the present embodiment sets an initial temperature distribution for a heated material to be pressed, combines the temperature analysis and the structural analysis, performs the press molding analysis, and performs the press molding (release) The press forming analysis process for acquiring the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution of the previous), the mold information and the mold based on the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution obtained in the press forming analysis process. Acquire the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution after the spring back by performing the spring back analysis by combining the temperature analysis and the structural analysis without considering the contact heat transfer between the press molding materials. A spring back analysis step, and the temperature of the material to be pressed based on the shape information, temperature distribution, stress distribution, and strain distribution acquired in the spring back analysis step. Distribution is characterized in that a cooling shape analysis step of analyzing by formed continuously the temperature analysis and structural analysis of the change in shape after cooling during and cooling until within ± 5 ° C..
なお、本実施の形態におけるプレス成形解析方法は、上記のように各工程において、温度解析と構造解析を連成させて解析を行うものである。温度解析と構造解析を連成させた解析とは、通常空冷や金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達等を考慮して被プレス成形材料の温度分布を解析し（温度解析）、これによって得られた温度分布に基づいて、当該温度に対応する温度依存データ（ヤング率、ポアソン比、熱膨張係数、降伏応力、応力-歪線図、比熱、熱伝導率など）を用いて応力状態等の解析（構造解析）を行う解析をいう。 Note that the press forming analysis method in the present embodiment performs analysis by coupling temperature analysis and structural analysis in each step as described above. The combined analysis of temperature analysis and structural analysis is the analysis of the temperature distribution of the material to be pressed in consideration of air cooling and contact heat transfer between the mold and the material to be pressed (temperature analysis). Based on the temperature distribution obtained by, stress state using temperature dependent data (Young's modulus, Poisson's ratio, thermal expansion coefficient, yield stress, stress-strain diagram, specific heat, thermal conductivity, etc.) corresponding to the temperature This is an analysis for performing analysis (structural analysis).
以下、本実施の形態のプレス成形解析方法における前記各工程について、図１のフローチャートに基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the respective steps in the press molding analysis method of the present embodiment will be described in detail based on the flowchart of FIG.
＜プレス成形解析工程＞
プレス成形解析工程は、加熱した被プレス成形材料に対して初期温度分布を設定して温度解析と構造解析を連成させてプレス成形解析を行いプレス成形後（離型前）の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するものである（ステップＳ１）。
<Press molding analysis process>
In the press forming analysis process, the initial temperature distribution is set for the heated material to be pressed, the temperature analysis and the structural analysis are combined, the press forming analysis is performed, and the shape information and temperature after press forming (before release) A distribution, a stress distribution, and a strain distribution are acquired (step S1).
加熱した被プレス成形材料に対する初期温度分布の設定について以下に説明する。
実際の温間プレス成形は、被プレス成形材料を電気炉、バーナ加熱炉、誘導加熱装置等で均一温度になるように十分に加熱した後、搬送ロボットでプレス機に搬送してプレス成形を行う。そこで、プレス成形解析工程においては、実際の被プレス成形材料の加熱を想定して、初期温度として被プレス成形材料に対して被プレス成形材料全体に均一な温度（例えば６００℃）設定を行う。なお、より正確を期するために電気炉等で加熱後の搬送途中の空冷を考慮して温度分布を計算し初期温度分布としてもよい。また、意図的に部分加熱する場合には、それに応じた不均一な初期温度分布を与えるとよい。
The setting of the initial temperature distribution for the heated material to be pressed will be described below.
In actual warm press molding, the material to be pressed is heated sufficiently to reach a uniform temperature in an electric furnace, burner heating furnace, induction heating device, etc., and then transported to a press machine by a transport robot for press molding. . Therefore, in the press molding analysis step, a uniform temperature (for example, 600 ° C.) is set for the entire material to be pressed as an initial temperature, assuming that the actual material to be pressed is heated. In order to obtain more accuracy, the temperature distribution may be calculated in consideration of air cooling in the middle of conveyance after heating in an electric furnace or the like to obtain an initial temperature distribution. In addition, when the partial heating is intentionally performed, it is preferable to provide a nonuniform initial temperature distribution corresponding to the partial heating.
プレス成形解析工程は、プレス成形解析手段１３によって行われる処理であるので、プレス成形解析工程においては、プレス成形解析手段１３が必要とする温度依存データ（ヤング率、ポアソン比、熱膨張係数、降伏応力、応力-歪線図、比熱、熱伝導率など）を入力し、被プレス成形材料と金型に初期温度分布を与えて行う。 Since the press molding analysis process is a process performed by the press molding analysis means 13, temperature dependent data (Young's modulus, Poisson's ratio, thermal expansion coefficient, yield) required by the press molding analysis means 13 is used in the press molding analysis process. Input stress, stress-strain diagram, specific heat, thermal conductivity, etc.) and give initial temperature distribution to the material to be pressed and the mold.
また、実際の温間プレス成形において、被プレス成形材料をプレス下死点状態にて一定時間保持したまま冷却することで、部品の形状によっては、離型後にスプリングバックの発生が抑えられ、形状が良好になることがある。そこで、本プレス成形解析工程においても、被プレス成形材料を金型に一定時間保持して冷却するようにしてもよい。ただし、実際の温間プレス成形においては、冷却時間を長くすることは生産効率の悪化につながるので、本プレス成形解析工程に冷却時間を設定する際に実操業における生産効率を考慮して設定するようにするのが好ましい。
プレス成形解析工程で計算された、離型直前の被プレス成形材料と金型の形状情報、温度分布、応力分布、歪分布などの必要なデータは次のスプリングバック解析工程に引き継がれる。
Also, in actual warm press molding, the material to be pressed is cooled while being held at the bottom dead center of the press for a certain period of time. May be better. Therefore, also in the present press molding analysis step, the material to be pressed may be held in a mold for a predetermined time to be cooled. However, in actual warm press forming, increasing the cooling time leads to deterioration of production efficiency, so when setting the cooling time in this press forming analysis process, set it considering the production efficiency in actual operation It is preferable to do so.
Necessary data such as shape information, temperature distribution, stress distribution, and strain distribution of the material to be pressed and the mold immediately before the mold release calculated in the press molding analysis process are carried over to the next spring back analysis process.
＜スプリングバック解析工程＞
スプリングバック解析工程は、プレス成形解析工程で得られた形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づくと共に金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮することなく温度解析と構造解析を連成させてスプリングバック解析を行いスプリングバック後の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するものである（ステップＳ３）。
<Springback analysis process>
The springback analysis process is based on the shape information, temperature distribution, stress distribution, and strain distribution obtained in the press forming analysis process, and temperature analysis and structural analysis without considering contact heat transfer between the mold and the material to be pressed. Are combined to obtain shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution after the spring back (step S3).
金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮しないでスプリングバック解析を行う場合、スプリングバック工程においては、被プレス成形材料は金型への接触による温度低下はなく、空冷による温度低下のみを考慮して計算する。このようにすることで計算が簡易となり、接触熱伝達を考慮して解析を行う場合と比較して収束も得られやすい。
このような、金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮しないでスプリングバック解析を行う具体的な解析方法は、プレス成形解析工程で得られた情報を初期条件として、被プレス成形材料の１つまたは複数の節点を拘束して被プレス成形材料が動かないようにして、下死点の状態から応力を開放させて計算する。応力を解放させる時間は一定と仮定する。
スプリングバック後の被プレス成形材料の形状情報、温度分布、応力分布、歪分布などの必要なデータは次の冷却形状解析工程に引き継がれる。
When performing springback analysis without considering contact heat transfer between the mold and the material to be pressed, in the springback process, the temperature of the material to be pressed does not decrease due to contact with the mold, only the temperature decrease due to air cooling. To calculate. By doing so, the calculation is simplified, and convergence is easily obtained as compared with the case where the analysis is performed in consideration of contact heat transfer.
A specific analysis method for performing the springback analysis without considering the contact heat transfer between the mold and the material to be pressed is the material to be pressed using the information obtained in the press forming analysis process as an initial condition. One or a plurality of nodes is constrained so that the material to be pressed does not move, and the stress is released from the state of the bottom dead center. The time for releasing the stress is assumed to be constant.
Necessary data such as shape information, temperature distribution, stress distribution, strain distribution, etc. of the material to be pressed after springback is carried over to the next cooling shape analysis step.
なお、下死点の状態から応力を開放させる時間が、１秒以下などと短い場合は、無視できる程度の温度変化しか起こらず、したがって温度解析を行わなくともよい。この場合、プレス成形解析後の被プレス成形材料の温度分布がそのままスプリングバック後の温度分布として、次の冷却形状解析工程に引き継がれる。ただし、本スプリングバック解析工程で温度解析を行わないとしても、温度解析を行う場合と同様に、構造解析は、プレス成形解析後の温度分布と温度依存データに基づき解析を行う。 When the time for releasing the stress from the bottom dead center state is as short as 1 second or less, only a negligible temperature change occurs, and therefore the temperature analysis need not be performed. In this case, the temperature distribution of the material to be pressed after the press molding analysis is directly used as the temperature distribution after the spring back to the next cooling shape analysis step. However, even if the temperature analysis is not performed in this springback analysis process, the structural analysis is performed based on the temperature distribution and the temperature-dependent data after the press forming analysis, as in the case of performing the temperature analysis.
＜冷却形状解析工程＞
冷却形状解析工程は、前記スプリングバック解析工程で取得された形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づいて被プレス成形材料の温度分布が±５℃以内になるまでの冷却中及び冷却後の形状変化を温度解析と構造解析を連成させて解析するものである（ステップＳ５）。本冷却形状解析工程ではスプリングバック後の温度分布が必須であるが、この温度分布は前記プレス成形解析工程、スプリングバック解析工程での一連の解析がなされ、一連のデータが取得できて始めて与えることが可能になる。
冷却形状解析工程は、冷却形状解析手段１７を用いて行われ、スプリングバック解析後の被プレス成形材料の形状情報、温度分布、応力分布、歪分布などのデータを初期条件として、冷却による温度分布の変化を解析し、熱収縮を考慮した構造解析を行う。
本冷却形状解析工程における具体的な解析方法としては、被プレス成形材料が冷却中に動かないように、被プレス成形材料の１つまたは複数の節点を拘束して行う。節点の拘束については、前記スプリングバック解析工程で用いた節点拘束条件を使用することも可能である。
温度解析は空冷を仮定して行ってもよいが、実操業で冷却台の上に置いて冷却することを想定して、冷却台と被プレス成形材料の接触熱伝達を考慮した解析を行えば、より実操業に近い温度解析結果が得られる。
<Cooling shape analysis process>
The cooling shape analysis step is performed during and after cooling until the temperature distribution of the material to be pressed is within ± 5 ° C. based on the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution acquired in the springback analysis step. The shape change is analyzed by coupling temperature analysis and structural analysis (step S5). In this cooling shape analysis process, the temperature distribution after springback is essential, but this temperature distribution is given only after a series of analyzes in the press forming analysis process and springback analysis process are performed and a series of data is acquired. Is possible.
The cooling shape analysis step is performed by using the cooling shape analysis means 17, and the temperature distribution due to the cooling is performed using, as initial conditions, data such as shape information, temperature distribution, stress distribution, and strain distribution of the material to be pressed after the springback analysis. Analyzes changes in the structure and conducts structural analysis considering thermal shrinkage.
As a specific analysis method in the cooling shape analysis step, one or a plurality of nodes of the material to be pressed are constrained so that the material to be pressed does not move during cooling. As for the node constraint, the node constraint condition used in the springback analysis step can also be used.
The temperature analysis may be performed assuming air cooling, but if the analysis is performed considering the contact heat transfer between the cooling table and the material to be pressed, assuming that it is cooled on the cooling table in actual operation. Thus, temperature analysis results closer to actual operation can be obtained.
冷却形状解析工程では、被プレス成形材料の温度分布が±５℃以内になるまでの冷却中及び冷却後の形状変化を解析することにしているが、この理由は以下の通りである。
実際の温間プレス成形では、被プレス成形材料の温度が室温などの環境温度に向かって下がる過程において、被プレス成形材料全体の温度分布が±５℃以内（より好ましくは±１℃以内）に収まると、温度による形状の変化がほとんど起きなくなる。したがって本冷却形状解析工程においても、前記温度分布の条件を満たすように、冷却時間を十分に確保して行うべきである。
In the cooling shape analysis step, the shape change during and after cooling until the temperature distribution of the material to be pressed is within ± 5 ° C. is analyzed. The reason is as follows.
In actual warm press molding, the temperature distribution of the entire press-molded material is within ± 5 ° C (more preferably within ± 1 ° C) in the process where the temperature of the press-molded material decreases toward the ambient temperature such as room temperature. When it fits, the shape change due to temperature hardly occurs. Therefore, the cooling shape analysis process should be performed with a sufficient cooling time so as to satisfy the condition of the temperature distribution.
なお、冷却形状解析工程の構造解析は、原理上は動的にも静的にも行うことができる。動的解析を行うと、タイムスケーリングで時間を圧縮して扱うことができるので、計算時間が早くなるというメリットがある。しかし、動的解析で解析を終えた場合、慣性力が残る影響で計算精度が低下してしまう。そのため、より正確な計算結果を得たい場合、冷却形状解析工程の構造解析のすべてを静的に行うとよい。もしくは、動的解析のメリットを享受するために、冷却形状解析工程を２段階に分けて、最初の段階を動的に、少なくとも最後の段階は静的に行うとよい。例えば、１００１秒間の冷却時間を想定する場合、最初の１０００秒間を動的解析で時間を圧縮して行い、最後の１秒を静的解析するようにすると、計算時間の短縮しつつ解析精度の向上を図ることができる。なお、より好ましくは、冷却形状解析工程の構造解析の最後の段階には静的陰解法を用いるとよい。 The structural analysis of the cooling shape analysis process can be performed dynamically or statically in principle. When dynamic analysis is performed, the time can be compressed and handled by time scaling, which has the advantage that calculation time is shortened. However, when the analysis is completed by dynamic analysis, the calculation accuracy decreases due to the influence of the inertial force remaining. Therefore, when it is desired to obtain a more accurate calculation result, it is preferable to perform all of the structural analysis in the cooling shape analysis process statically. Alternatively, in order to enjoy the merits of dynamic analysis, the cooling shape analysis process is divided into two stages, and the first stage is preferably performed dynamically and at least the last stage is performed statically. For example, when assuming a cooling time of 1001 seconds, if the first 1000 seconds is compressed by dynamic analysis and the last 1 second is statically analyzed, the calculation time can be reduced while reducing the calculation time. Improvements can be made. More preferably, a static implicit method is used for the last stage of the structural analysis in the cooling shape analysis step.
以上のように、本実施の形態のプレス成形解析方法においては、プレス成形解析工程、スプリングバック解析工程の各工程について温度解析と構造解析を連成させて行うと共に、スプリングバック解析工程で得られた形状と温度分布に基づいて、かつ温度解析と構造解析を連成させて温度変化による形状変化を解析する冷却形状解析工程を行うようにしたので、温間プレス成形における冷却後の形状を予測でき、温間プレス成形における形状不良対策が可能となり、プレス成形品の設計段階でのテスト工数や費用の削減などの効果が期待できる。 As described above, in the press molding analysis method according to the present embodiment, the temperature analysis and the structural analysis are performed in combination for the press molding analysis process and the spring back analysis process, and are obtained in the spring back analysis process. The cooling shape analysis process that analyzes the shape change due to the temperature change is performed based on the shape and temperature distribution, and the temperature analysis and the structural analysis are coupled, so the shape after cooling in the warm press forming is predicted. Therefore, it is possible to take measures against shape defects in warm press forming, and it is possible to expect effects such as test man-hours and cost reduction at the design stage of press-formed products.
［実施の形態２］
本実施の形態におけるプレス成形解析方法は、加熱した被プレス成形材料に対して初期温度分布を設定して温度解析と構造解析を連成させてプレス成形解析を行いプレス成形後の形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布を取得するプレス成形解析工程と、該プレス成形解析工程で得られた形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づくと共に金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮して温度解析と構造解析を連成させてスプリングバック解析を行いスプリングバック後の形状と温度分布を取得するスプリングバック解析工程と、該スプリングバック解析工程で取得された形状情報、温度分布、応力分布及び歪分布に基づいて前記被プレス成形材料の温度分布が±５℃以内になるまでの冷却中及び冷却後の形状変化を温度解析と構造解析を連成させて解析する冷却形状解析工程とを備えたことを特徴とするものである。
[Embodiment 2]
The press molding analysis method in the present embodiment sets the initial temperature distribution for the heated press-molding material, and combines the temperature analysis and the structural analysis to perform the press molding analysis and the shape information and temperature after the press molding. Press molding analysis process for obtaining distribution, stress distribution and strain distribution, and contact heat between the mold and the material to be pressed based on the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution obtained in the press molding analysis process The springback analysis process that obtains the shape and temperature distribution after the springback by combining the temperature analysis and the structural analysis in consideration of transmission, and the shape information and temperature acquired in the springback analysis process Based on the distribution, stress distribution and strain distribution, the shape change during and after cooling until the temperature distribution of the material to be pressed is within ± 5 ° C. is analyzed with temperature analysis. It is characterized in that a cooling shape analysis step of by analyzing not formed continuously analyzed.
本実施の形態におけるプレス成形解析方法は、実施の形態１におけるプレス成形解析方法のスプリングバック解析工程において金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮していなかったのを、これを考慮して行うものであり、その他の点は実施の形態１のプレス成形解析方法と同一である。
そこで、以下においては、本実施の形態のスプリングバック解析工程における金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮することについて説明する。
The press molding analysis method according to the present embodiment takes into account that the contact heat transfer between the mold and the material to be pressed is not considered in the springback analysis step of the press molding analysis method according to the first embodiment. The other points are the same as the press molding analysis method of the first embodiment.
Therefore, in the following, consideration will be given to the consideration of contact heat transfer between the mold and the material to be pressed in the springback analysis step of the present embodiment.
スプリングバック解析工程において、金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮することによる効果は次の通りである。
離型による温度変化をより正確に考慮でき、スプリングバック後の被成形材料の温度分布をより正確に求めることができ、その結果、冷却形状解析工程によって求まる冷却後の成形品の形状をより正確に求めることができる。
もっとも、実施の形態１のようにスプリングバック解析工程において金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮しない方が収束を得やすいというメリットもあるので、両者はケースバイケースで使い分けるようにすればよい。
In the springback analysis process, the effect of considering the contact heat transfer between the mold and the material to be pressed is as follows.
The temperature change due to mold release can be taken into account more accurately, and the temperature distribution of the molding material after springback can be obtained more accurately. As a result, the shape of the molded product after cooling obtained by the cooling shape analysis process can be more accurately determined. Can be requested.
Of course, as in the first embodiment, in the springback analysis process, there is a merit that it is easier to obtain convergence without considering the contact heat transfer between the mold and the material to be pressed. do it.
スプリングバック解析工程において、金型と被プレス成形材料間の接触熱伝達を考慮する解析の具体的な方法としては、被プレス成形材料の１つまたは複数の節点を拘束して被プレス成形材料が動かないようにして、金型を動かして離型をシミュレートする。この場合は、金型との接触による抜熱や、金型と接触していない部分の空冷などを正確に考慮して温度解析を行うようにする。
なお、スプリングバック解析工程における初期条件や、スプリングバック後のデータの引き継ぎは実施の形態１と同様である。
In the springback analysis process, as a specific method of analysis considering contact heat transfer between the mold and the material to be pressed, one or more nodes of the material to be pressed are constrained and the material to be pressed is Simulate mold release by moving the mold without moving. In this case, the temperature analysis is performed by accurately considering heat removal due to contact with the mold and air cooling of a portion not in contact with the mold.
The initial conditions in the springback analysis process and the data transfer after the springback are the same as in the first embodiment.
以上のように、本実施の形態によれば、前述したように離型による温度変化をより正確に考慮でき、スプリングバック後の被成形材料の温度分布をより正確に求めることができ、その結果、冷却形状解析工程によって求まる冷却後の成形品の形状をより正確に求めることができるという効果が得られる。 As described above, according to the present embodiment, as described above, the temperature change due to mold release can be more accurately taken into account, and the temperature distribution of the molding material after the springback can be obtained more accurately. The effect that the shape of the molded product after cooling obtained by the cooling shape analysis step can be obtained more accurately is obtained.
なお、上記実施の形態１および２では、温間プレス成形を想定して、被プレス成形材料を６００℃に加熱したものを解析する方法について説明した。しかし、冷間プレス成形について解析する場合であっても、加工発熱や摩擦発熱などの熱の影響について考慮する場合、本発明を適用して解析することも可能である。 In the first and second embodiments, the method of analyzing a material to be pressed heated to 600 ° C. has been described assuming warm press molding. However, even when analyzing cold press forming, it is also possible to analyze by applying the present invention when considering the effects of heat such as processing heat generation and frictional heat generation.
また、本発明を特許文献１のような応力分布の影響を検討する方法と組み合わせて使用することにより、形状不良対策を検討するための、実用的価値の高いプレス成形の解析手段となる。 Further, by using the present invention in combination with a method for examining the influence of stress distribution as in Patent Document 1, it becomes a press forming analysis means with high practical value for examining countermeasures against shape defects.
本発明の効果を確認するための実験を行ったので、以下に説明する。
実験は、図３に示す自動車のＢピラー（前部座席と後部座席の間にある柱）上部部品２１について、実際の温間プレス成形と、本発明を適用したプレス成形解析方法を用いたシミュレーション解析を行い、これらの結果を比較するというものである。
An experiment for confirming the effect of the present invention was conducted and will be described below.
The experiment was performed using the actual warm press forming and the press forming analysis method to which the present invention was applied to the B-pillar (column between the front seat and rear seat)
まず、実際の温間プレス成形の概要について説明する。被プレス成形材料は９８０ＭＰａの高張力鋼、初期形状は、底辺６５０ｍｍ、高さ３００ｍｍの平行四辺形で、板厚は１．４ｍｍを用いた。被プレス成形材料を電気炉にて６８０℃に加熱した後、搬送ロボットでプレス機の金型間に装着して、プレス成形を行った。プレス成形開始温度は６００℃である（あらかじめ、被プレス成形材料の中央に熱電対を装着して、同じ条件での温度変化を測定したところ、プレス機に装着を完了したときの材料温度は６００℃であった。）。プレス成形方法は、シワ押さえ力４５tonfでドロー成形を行った。平均のプレス成形速度は１００ｍｍ／ｓであった。下死点に達した直後に離型し、室温まで空冷してプレス成形品（以下、「実プレス品」という）とした。最後に、非接触三次元形状測定装置で実プレス品表面の形状を測定した。 First, an outline of actual warm press forming will be described. The material to be pressed was 980 MPa high-tensile steel, the initial shape was a parallelogram with a base of 650 mm and a height of 300 mm, and the plate thickness was 1.4 mm. After the material to be pressed was heated to 680 ° C. in an electric furnace, the material to be pressed was mounted between molds of a press machine by a transfer robot, and press molding was performed. The press molding start temperature is 600 ° C. (When a thermocouple was previously mounted in the center of the material to be pressed and the temperature change under the same conditions was measured, the material temperature when the mounting on the press machine was completed was 600 ° C. C.). As the press molding method, draw molding was performed with a wrinkle pressing force of 45 tons. The average press forming speed was 100 mm / s. Immediately after reaching the bottom dead center, the mold was released and air-cooled to room temperature to obtain a press-formed product (hereinafter referred to as “actual press product”). Finally, the shape of the actual press product surface was measured with a non-contact three-dimensional shape measuring device.
次に、本発明のプレス成形解析方法を適用して実施したシミュレーション解析について説明する。
本シミュレーション解析は、本発明のプレス成形解析方法と同様にプレス成形解析工程、スプリングバック解析工程、冷却形状解析工程をこの順に行った。
以下において、各解析工程ごとに、入力条件、解析条件等を説明する。
Next, simulation analysis performed by applying the press molding analysis method of the present invention will be described.
In this simulation analysis, the press molding analysis process, the springback analysis process, and the cooling shape analysis process were performed in this order in the same manner as the press molding analysis method of the present invention.
Below, input conditions, analysis conditions, etc. are demonstrated for every analysis process.
＜プレス成形解析工程＞
まず、プレス成形解析手段１３に必要なデータや条件を入力し、プレス成形解析手段１３を用いてプレス成形解析を行った。以下、前記入力したデータや条件についての概要を示す。
各材料特性は、上記の実際の温間プレス成形を行った被プレス成形材料と同じ鋼種について、本実験に先立ってあらかじめ測定したデータを用いた。具体的には、比熱、熱伝導率、熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比の温度依存データを測定し、４００℃、５００℃、６００℃で引張試験を実施して、応力-歪線図モデルを作成したものを用いた。
また、被プレス成形材料は、上記の実際の温間プレス成形で用いた初期形状の板厚中心をシェル要素でモデル化した。金型は、上記の実際の温間プレス成形で用いた金型の表面をシェル要素でモデル化したものを用いた。また、被プレス成形材料は変形体、金型は剛体と仮定した。
プレス成形解析においては、被プレス成形材料表面と金型表面の距離が０．０１ｍｍ未満になったときは、被プレス成形材料と金型が接触したとみなし、接触熱伝達により熱流束を計算した。また、距離が０．０１ｍｍ以上のときは、被プレス成形材料が空冷されるとして、放射と対流を考慮した。被プレス成形材料の放射率は０．７５とした。
また、被プレス成形材料の初期温度は６００℃一定とした。
<Press molding analysis process>
First, necessary data and conditions were input to the press
Each material characteristic used the data measured beforehand prior to this experiment about the same steel type as the press molding material which performed said actual warm press molding. Specifically, temperature-dependent data of specific heat, thermal conductivity, thermal expansion coefficient, Young's modulus, and Poisson's ratio are measured, and tensile tests are performed at 400 ° C, 500 ° C, and 600 ° C to create a stress-strain diagram model. The one created was used.
The material to be pressed was modeled with a shell element at the center of the initial thickness used in the actual warm press forming. As the mold, a model obtained by modeling the surface of the mold used in the actual warm press molding with a shell element was used. In addition, it is assumed that the material to be pressed is a deformable body and the mold is a rigid body.
In the press molding analysis, when the distance between the surface of the material to be pressed and the surface of the mold is less than 0.01 mm, it is considered that the material to be pressed and the die are in contact, and the heat flux is calculated by contact heat transfer. . Further, when the distance is 0.01 mm or more, radiation and convection are taken into consideration that the material to be pressed is air-cooled. The emissivity of the material to be pressed was set to 0.75.
The initial temperature of the material to be pressed was fixed at 600 ° C.
＜スプリングバック解析工程＞
次に、スプリングバック解析手段１５を用いてスプリングバック解析を行った。スプリングバック解析は、パンチ底の２節点とフランジの１節点の動きを拘束し、下死点の状態から応力を開放させた。応力の開放時間は０．５秒とし、この間に被プレス成形材料が空冷されたとして温度解析も行った。
<Springback analysis process>
Next, a springback analysis was performed using the springback analysis means 15. In the springback analysis, the movement of the two nodes of the punch bottom and the one node of the flange was restrained, and the stress was released from the bottom dead center state. The stress release time was 0.5 seconds, and a temperature analysis was also performed during this time assuming that the material to be pressed was air cooled.
＜冷却形状解析工程＞
次に、冷却形状解析手段１７を用いて、冷却による形状の変化について形状解析を行った。形状解析は、まず、１０００秒間空冷されたとして、この間の構造解析は慣性力を考慮した動的陽解法にて行い、続く１秒間の冷却形状解析について、構造解析を静的陰解法により実施し、慣性力による精度低下の影響を排除した。冷却形状解析終了時の材料の温度分布は±１℃の範囲内であった。
<Cooling shape analysis process>
Next, using the cooling shape analysis means 17, shape analysis was performed on the change in shape due to cooling. First, assuming that the shape analysis was air-cooled for 1000 seconds, the structural analysis during this period was performed by a dynamic explicit method considering the inertial force, and the structural analysis was performed by a static implicit method for the subsequent cooling shape analysis for 1 second. Elimination of the effect of reduced accuracy due to inertial force. The temperature distribution of the material at the end of the cooling shape analysis was within a range of ± 1 ° C.
以下、実プレス品形状とシミュレーション解析結果の形状との比較方法について説明する。
実プレス品表面の計測形状と前記シミュレーション解析で得られた形状は、前述のとおり被プレス成形材料の異なる位置の形状である。そこで、比較に際して、相互に比較できるように、金型表面と接する面となるように形状を加工したものを用いた。加工は次のように行った。実プレス品表面の測定形状は、上から見える形状を測定したものであるから、下側に板厚分の１．４ｍｍだけオフセットして、実プレス品形状を作成した。
また、シミュレーション解析で扱った被プレス成形材料は、板厚中心をモデル化したものであるから、前記シミュレーション解析で得られた形状それぞれについて、板厚の半分の０．７ｍｍだけ下にオフセットして作成した。
Hereinafter, a method of comparing the actual press product shape and the simulation analysis result shape will be described.
The measurement shape on the surface of the actual press product and the shape obtained by the simulation analysis are shapes at different positions of the material to be pressed as described above. Therefore, for comparison, a shape processed so as to be in contact with the mold surface was used so that they could be compared with each other. Processing was performed as follows. Since the measurement shape of the surface of the actual press product was measured from the shape visible from above, the actual press product shape was created by offsetting by 1.4 mm corresponding to the plate thickness on the lower side.
In addition, since the material to be pressed handled in the simulation analysis is a model of the center of the plate thickness, each shape obtained in the simulation analysis is offset downward by 0.7 mm, which is half the plate thickness. Created.
以下の説明では、実プレス品形状をもとに作成したものを実プレス成形形状、スプリングバック解析後に得られた形状をもとに作成したものを、スプリングバック解析後形状、冷却形状解析後に得られた形状をもとに作成したものを冷却形状解析後形状とする。また、これらの形状に加えて比較用として金型表面の形状を用いたので、これを金型表面形状とする。金型表面の形状は、前記シミュレーション解析で使用した金型を用いた。 In the following explanation, what was created based on the actual press product shape, actual press-molded shape, and shape obtained after springback analysis was obtained after springback analysis and cooling shape analysis. A shape created based on the obtained shape is defined as a shape after cooling shape analysis. Further, since the shape of the mold surface is used for comparison in addition to these shapes, this is used as the mold surface shape. As the shape of the mold surface, the mold used in the simulation analysis was used.
これらの４つの形状（実プレス成形形状、スプリングバック解析後形状、冷却形状解析後形状、金型表面の形状）を、形状比較ソフトを用いて、図３のパンチ底のビード２３の形状の周囲がベストフィットするように位置合わせし、図３のＡ−Ａ矢視断面で形状を比較した。
Ａ−Ａ矢視断面の例として、図４に、金型表面形状３７の断面形状を示す。４つの形状を比較した結果、図４中の丸印部分に形状不良が顕著に現れたので、各形状における当該部位に相当する部分を拡大して重ねて表示したものを図５に示す。図５において、３１が実プレス成形形状、３７が金型表面形状、３３がスプリングバック解析後形状、３５が冷却形状解析後形状を示している。
図５を見ると、スプリングバック解析後形状３３と実プレス成形形状３１には、大きな乖離が見られるが、冷却形状解析後形状３５は実プレス成形形状３１と良く一致していることが分かる。この結果から、離型後の温度低下が大きい温間プレス成形においては、プレス成形解析、スプリングバック解析に加えて、これら解析で取得した一連のデータをもとに与えられる温度分布から、冷却形状解析を行うことで精度のよい解析ができることが実証された。
These four shapes (actual press-molded shape, shape after spring back analysis, shape after cooling shape analysis, shape of mold surface) are formed around the shape of the
As an example of the AA arrow cross section, FIG. 4 shows a cross-sectional shape of the
FIG. 5 shows that a large divergence is observed between the
１ プレス成形解析装置
３ 表示装置
５ 入力装置
７ 主記憶装置
９ 補助記憶装置
１１ 演算処理部
１３ プレス成形解析手段
１５ スプリングバック解析手段
１７ 冷却形状解析手段
２１ Ｂピラー上部部品
２３ ビード
３１ 実プレス成形形状
３３ スプリングバック解析後の形状
３５ 冷却形状解析後の形状
３７ 金型表面の形状
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Press
Claims (2)
前記冷却形状解析工程における構造解析は、２段階に分けて、第１段階は、動的解析によりタイムスケーリングで計算時間を圧縮して解析し、第２段階は、少なくとも最終工程において、静的陰解法により慣性力の影響を残さずに解析精度を向上させて行うことを特徴とするプレス成形解析方法。 Set the initial temperature distribution for the heated material to be pressed, combine the temperature analysis and the structural analysis, perform the press forming analysis, shape information after press forming (before mold release), temperature distribution, stress distribution and strain Without considering the contact heat transfer between the mold and the material to be pressed, based on the press molding analysis process to obtain the distribution, and the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution obtained in the press molding analysis process A springback analysis process in which temperature analysis and structural analysis are coupled to perform springback analysis to obtain shape information, temperature distribution, stress distribution, and strain distribution after springback, and shape information acquired in the springback analysis process Based on the temperature distribution, stress distribution and strain distribution, the shape change during and after cooling until the temperature distribution of the material to be pressed is within ± 5 ° C. is analyzed and structured. And a cooling shape analysis step of analyzing by formed continuously analyzed,
The structural analysis in the cooling shape analysis process is divided into two stages. In the first stage, analysis is performed by compressing the calculation time by dynamic scaling using time analysis. A press forming analysis method characterized in that the analysis accuracy is improved without leaving the influence of inertial force by a solution method.
前記冷却形状解析工程における構造解析は、２段階に分けて、第１段階は、動的解析によりタイムスケーリングで計算時間を圧縮して解析し、第２段階は、少なくとも最終工程において、静的陰解法により慣性力の影響を残さずに解析精度を向上させて行うことを特徴とするプレス成形解析方法。 Set the initial temperature distribution for the heated material to be pressed, combine the temperature analysis and the structural analysis, perform the press forming analysis, shape information after press forming (before mold release), temperature distribution, stress distribution and strain The press molding analysis process for obtaining the distribution, and the temperature based on the shape information, temperature distribution, stress distribution, and strain distribution obtained in the press molding analysis process and considering the contact heat transfer between the mold and the material to be pressed. A springback analysis process that combines the analysis and the structural analysis to perform the springback analysis and obtain the shape information, temperature distribution, stress distribution and strain distribution after the springback, and the shape information acquired in the springback analysis process, Based on temperature distribution, stress distribution and strain distribution, temperature and structural analysis of shape change during and after cooling until the temperature distribution of the material to be pressed is within ± 5 ° C. Made so and a cooling shape analysis step of analyzing,
The structural analysis in the cooling shape analysis process is divided into two stages. In the first stage, analysis is performed by compressing the calculation time by dynamic scaling using time analysis. A press forming analysis method characterized in that the analysis accuracy is improved without leaving the influence of inertial force by a solution method.
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