JPH049638A - 成形余裕度の判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、プレス成形品の成形余裕度を、各部位の板
厚の変化量から判定する方法に関するものである。

従来の技術 ブ１ノス成形品を破断させることなく生産をイコなうた
めに、現在におい℃は、スクライブドナークルテストを
実施（、て、ブ１ノス素材の変形状態図による管理が行
なわれている。

このスクライブドサークルテスト・は、例えば、素材で
あるプレス鋼板の表面に、エッチ゛ノグによ−〕で所定
の径の円群をマーキング（、ζおき、グＬ・ス成形後に
ｂｆｊる谷内の変形状態から、成形時に発生［０，たひ
ずろを測定し、変形量を知る方法である。そし、て、こ
のスクライブドサークルテストによって、破断危険箇所
のひずみの状態を調べで成形余裕度の判定を行なう。ま
た、スクウイブドサクルのＸ方向とＹ方向の伸びの測定
結果を、変形状態図（変形状態をＸ方向とＹ方向の伸び
ひずみで表した図）に毎回プロット・シ１、作業条件、
型、材料等の選定の基準として用いられる。

発明が解決しようとする課題 しかし、前述し５たスクライブドサー　クルテストによ
って成形余裕度を判定する方法の場合には、成形余裕度
を判定４″るスクライブドザークルテストにおいて、ユ
ッチングや転写等のスクライプドサークルのマーク付は
作業を、測定のたびに毎ｉ’Ｆｈ行なう必要があり、事
前準備に時間がかかるとともに、成形後に行なう変形状
態の測定に手間がかかるという問題があった。また、曲
面形状の成形品を平面用の測定具を用いて手作業で測定
しているため測定誤差が大きくなる等の問題があった。

この発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、繁雑で
手間のかかるスクライブドサークルテストの回数を減じ
て、作業性の向上を図ることを目的としている。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明の成形余
裕度の判定方法は、一方の軸に素材の伸びひずみを、他
方の軸に板厚ひずみをそれぞれとった平面座標系に、肌
荒れ限界線や変形限界線等の成形限界線を記入した図表
を作成し、プレス成形品から測定した板厚ひずみ値を前
記図表にプロットして伸びひずみ値に変換するとともに
、プロットした点から前記成形限界線までの距離によっ
て成形余裕度を判定することを特徴としている。

作　　　用 成形余裕度の判定用図表の作成方法としては、例えば、
スクライブドサークルテストによって成形時に発生した
素材の伸びひずみを測定し、測定結果に基づいて先ず変
形状態図を作成する。次に、この変形状態図を元にして
成形余裕度の判定用図表を作成する。このようにして、
最初の一回目だけはスクライブドサークルテストを行な
うが、二回目以降は、成形品の各部位の板厚を測定して
板厚ひずみ量を求め、前記判定用図表を用いて、測定し
た板厚のひずみ量を伸びひずみ量に変換し、成形限界線
までの距離によって成形品のその部位の成形余裕度を求
める。

この方法で成形余裕度が求められるのは、垂直応力によ
る弾性棒の平面方向ひずみと、これと垂直な軸方向のひ
ずみとの比は、弾性範囲内では同一材料について一定で
あるとする体積不変の法則の適用範囲を塑性域まで拡大
したもので、素材鋼板の内部に微小直方体を想定すると
、プレス成形の前後での微小直方体の２辺の長さと板厚
の変化について考えた場合に、次の３つのパターンが想
定される。

■Ｘ方向は伸び、Ｙ方向及び板厚が縮小した場合。

１ｏ→！０＋Δ！ ｌａ→！０−νΔｌ ｔＯ→ｔｏ−Δｔ ■Ｘ方向は伸び、Ｙ方向は変化せず、板厚が縮小した場
合。

！Ｏ→！０＋Δｌ ！０→！Ｏ ｔｏ→ｔＯ−Δｔ ■Ｘ方向及びＹ方向は伸び、板厚が縮小した場合。

！０→！０＋Δ１ １ｏ→！Ｏ＋Δ１ ｔｏ−＊ｔｏ−Δを 但し、Ｉｎは素材の長さ、Δｌは素 材の伸び、ｔｏは素材の板厚、Δｔ は素材の板厚変化量、νはポアソン 比をそれぞれ示す。

そして、これら３つのそれぞれの場合について、成形前
後で体積不変則が成立するので、例えば、第３図■の曲
線を例に、その計算例を示すと、１ｏｔｏ＝ Ｃ１ｏ　　＋Δ１）（ｌｔｒ　　−ｖ　ΔＡ’）（ｔｏ
　　−Δ　ｔ）となり、 ｙ＝Δｌ／ｌｏ、ｘ＝Δｔ／ｌ。

として変形し整理すれば、■の曲線を表わす次式が求め
られる。

（１＋　り　（１−νｙ）　＝　１　／　（１−ｘｉま
た■、■の各曲線も同様な計算により求めることができ
る。

そして、縦軸に伸びひずみ（ΔＩ　／　／　ｏ　）を、
横軸に板厚ひずみ（Δｔ　／　ｔ　ｏ　）をそれぞれと
った平面座標系に、前記■〜■の各曲線とともに成形限
界線を記入する。

また成形眼界線は、第２図の変形状態図より限界線上の
任意の点のεＸ、ε丁を求め、体積不変則より、任意の
点の板厚を算出して前記平面座標系にプロットする。

板厚の算出式は、 ／：ｔｏ＝（１＋εｘ）　（１＋　ｅ　ｙ）　（ｔ　ｏ
−Δｔ）となり、これを変形Ｌ　””Ｃ、板厚に基づく
成形限界線を求める。

Δｔ／ｌｏ　＝１−１／ｌ（１＋ｇｘＮｌ＋−１：ｙ）
このようにし、て成形限界線が求まる。

そして、成形後にプレス成形品の各部イ☆の伸びの特徴
を、変形状態図（第２図）上で分類しまた上で、素材板
厚ｔｏとプレス加工後の板厚ｔとからこの板厚のひずみ
（Δｔ　／　ｔ、　ｏ　）を求めるとどもに、求めた板
厚ひずみを作成した図表にプロットし、この図表を用い
て伸びひずみ（ΔＩ／１ｃｒ）に変換させることにより
、容易に成形限界（破断限界）が明らかとなる。

したがって、２回目以降の測定時には、スクライブドサ
ークルテストを省略し、測定したプレス成形品の板厚ひ
ずみを図表により伸びひずみに変換し、成形限界線まで
の距離を読取るだけで、成形余裕度の大小を容易に判定
することができる。

実　　施　　例 以下、この発明の成形余裕度の判定方法の一実施例を第
１図ないし２第６図に基づいて説明捗る。

先ず、この実施例の成形余裕度の判定方法の概要を第１
図の■４稈ブロック図に基づいて説明する。

第１図のｑ）〜■の各工程は、従来のスクライブドづ一
クルテストによる場合と同様で、σ）プＬ／ス鋼板を電
気的に！ツチング処理し、て、王の表面にスクライブド
サークルをマーキング［、で、■マキング鋼板を製作し
、■このマーキング鋼板を用いてプレス加工を行なう。

■そしで、得らｔ１７１１′プレス成形品について、そ
の表面ｌ：マーキングさねているスクライブドサークル
の変形度合を測定（７、スクライブドサークルの変形度
合から成形余裕度の判定を行ない、■また、測定結果を
変形状態■（（第２図参照）に記入する。

なお、従来の方法においては、測定を行なう度に、以」
・、の■〜■の工程順にスクライブドサー　クルテスト
による判定を行なっでいたが、本実施例の方法では、縦
軸に素材の伸びひずみを、横軸に板厚ひずみをそれぞれ
とった平面座標系に、■で作成された変形状態図より、
肌荒れ眼界線や変形限界線等の成形限界練土の任意の点
における板厚を算出しでプロットすることにより、前記
座標１−７に各点を写して、これら各点を結ぶことによ
って板厚によって成形限界線が表わされた成形余裕度の
判定用図表（第３図参照）が完成する。

そして、２回目以降における成形余裕度の測定時には、
従来から行なわれていたスクライブドサクルテストを省
略して第１図の■〜■の各工程のみが行なわれる。

すなわち、■通常のプレス鋼板を用いて、■プレス加工
を行ない、■ブ１ノス成形品の各部位の板厚を測定し１
、■測定した板厚と成形前の板厚とから板厚ひずみを求
め、判定用図表に基づい゛Ｃ板厚ひずみを伸びひずみに
変換して、成形余裕度の判定が行なわれる。

したがって、２回目以降についてはスクライブドサーク
ルテストを行なわないため、エツチング等による鋼板の
マーキングや、成形後におけるスクライブドサークルの
変形度合の測定等の緊線な作業が不要となり、また本実
施例の方法によれば、２回目以降は通常のプレス加工を
行なって、成形品の所定の部位の板厚を測定して板厚ひ
ずみを求めた後、判定用図表によって板厚ひずみを伸び
ひずみに変換し１、その点から成形限界線までの距離に
よって、成形余裕度を容易に判定することができる。

さらに詳細に説明すると、成形余裕度の判定用図表の作
成は、スクライブドサークルテストによって成形時に発
生した素材のひずみを測定し、測定結果に基づいて先ず
変形状態図を作成する。次に、この変形状態図を元にし
て成形余裕度の判定用図表を作成する。このようにして
、最初の一回目だけはスクライブドサークルテストを行
なうが、二回目以降は、成形品の各部分の板厚を測定し
て板厚のひずみ量を求め、前記判定用図表を用いて、測
定した板厚のひずみ量を伸びひずみ量に変換し、成形限
界線までの距離によって成形品のその部分の成形余裕度
を求める。

この方法で成形余裕度が求められる原理を説明すると、
素材鋼板の内部に微小直方体を想定すると、プレス成形
の前後での微小直方体の２辺の長さと板厚の変化につい
て考えると、プレス成形によって素材の板厚は必ず減少
することから、次の３つのパターンが想定される。

■　Ｘ方向は伸び、Ｙ方向及び板厚が縮小した場合（第
４図の■参照）。

■　Ｘ方向は伸び、Ｙ方向は変化せず、板厚が縮小した
場合（第４図の■参照）。

■　Ｘ方向及びＹ方向は伸び、板厚が縮小した場合（第
４図の■参照）。

そして、これら３つのそれぞれの場合について、成形前
後で体積不変則が成立するので、それぞれの場合につい
て方程式を求めると、 ■の場合は、 （１＋ｙＨ１＋７／２０ｙ）（１−ｘ）＝１・・・・・
・■但し、ｉ：ｘ＞Ｏ，εｙ＝−７／２０ｇｘ。

ν＝εＸ／εｙ　＝　７／２０ ■の場合は、 （１＋ｙ）（１−ｘ）＝１ 但し、εｘ〉０．εｙ＝０ ■の場合は、 （１＋ｙ　　）２（１−ｘ）　　＝１ 但し、εＸ＝εｙ＞０ そして、縦軸に伸びひずみ（Δ／　／　Ｉ　ｏ　）を、
横軸に板厚ひずみ（Δｔ　／　ｔ　ｏ　）をそれぞれと
った平面座標系に、前記■〜■の各曲線とともに、成形
限界線を記入する。

また成形限界線は、第２図の変形状態図より限界線上の
任意の点の８１．５丁を求め、体積不変則より、任意の
点の板厚を算出して前記平面座標系にプロットする。

板厚の算出式は、 １０ｔｏ＝（１＋εｉＨ１＋ｇ７＞（ｔｏ−Δｔ）変形
して、 Δｔ／ｌｏ　＝１−１／ｌ（１＋εｘ）　（１＋とＹ）
このようにして成形限界線が求まる。

そして、成形後にプレス品の各部位の伸びの特徴を、変
形状態図（第２図）上で分類した上で、素材板厚ｔｏと
プレス加工後の板厚ｔとからこの板厚のひずみ（Δｔ　
／　ｔ　ｏ　）を求めた後、作成した図表を用いて伸び
ひずみ（Δ／　／　ｌ　ｏ　）に変換させることにより
、容易に成形限界（破断限界）が明らかとなる。

したがって、２回目以降の測定時にはスクライブドサー
クルテストを省略し、プレス成形品の板厚ひずみを測定
して図表により伸びひずみに変換し、成形限界線までの
距離を読み取るだけで、成形余裕度の大小を容易に判定
することができる。

なお、前述した成形余裕度の判定用図表の作成方法は、
第２図に示すようにスクライブドサークルテストに基づ
いて変形状態図を作成し、この変形状態図上において、
変形（伸び）の特徴をその成形部位別にａ　−ｅの５つ
に分類する（第６図の上部）。次に変形状態図のａ　−
ｅの分類を、成形余裕度の判定用図表上に置換する。そ
して、例えば第５図に示す自動車のパネルＰのうちのｅ
部位の板厚ひずみを求めた場合には、成形余裕度の判定
用図表上のｅの範囲にプロットし、縦軸の読みをＡとす
る（第６図の下部）。次に、プロットした点と原点０と
を、変形経路を予測した二次曲線を求める。

この二次曲線の求め方を説明すると、先ず、第５図のパ
ネル８部を、第６図の上部の変形状態図上にプロットし
てポアソン比νを求める。但し、ポアソン比νは、通常
は弾性域のる有効な係数であるが、本実施例においては
、新たに塑性域まで展開された係数とする。

次に、成形による鋼板の変形後の一般モデルは、第３図
の■の曲線で表わされる。この■の曲線の一般式は、 （ｌ＋ΔＩ／Ｉｏ）（１−νΔｌ／１ｏ）＝　１　／　
（１−Δｔ　／　ｔ　ｏ）　　−−（ｉ）である。次に
（ｉ）式に、先に求めたポアソン比νを代入すれば、第
６図の下部の成形余裕度の判定用図表に破線で示した二
次曲線■が求められる。

そして、この求めた二次曲線を延長して、成形限界線と
交わった点の縦軸の読みＢを求め、前記プロットした点
の読みＡとの差（ＡＢ間の距離）を算出すれば、この差
が成形品の測定部位（０部）の成形余裕度となる。。

発明の効果 以−１−１説明したよ・うにこの発明の成形余裕度の判
定方法は、−力の軸に素材の伸びひずみを、他方の軸に
板厚ひずみをそれぞれとった平面座標系に、肌荒れ眼界
線や変形限界線等の成形限界線を記入した図表を作成し
、プレス成形品から測定ｊた板厚ひずみ値を前記図表に
プロットして伸び（、ｈずみ値に変換４るとともに、プ
ロットしｔ点から前記成形限界線までの距離によって成
形余裕厖苓判定するので、成形余裕度の判定作業が簡単
とムリ、作業性を大幅に向上酋゛ることかできる。。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の方法の−・実施例を示
すもので、第１図はこの実施例の方法による作業］゛程
を示”すブ［１ツク図、第２図は変形状態図、第３図は
成形余裕度の判定用図表、第４図は微小直方体の変形バ
クーンを示す図、第５図（Ｊブレス成形品（自動車パネ
ル）を示す図、第６図は変形状態図および成形余裕度の
判定用図表ＩＪよる判定方法の説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一方の軸に素材の伸びひずみを、他方の軸に板厚ひずみ
   をそれぞれとった平面座標系に、肌荒れ限界線や変形限
   界線等の成形限界線を記入した図表を作成し、プレス成
   形品から測定した板厚ひずみ値を前記図表にプロットし
   て伸びひずみ値に変換するとともに、プロットした点か
   ら前記成形限界線までの距離によって成形余裕度を判定
   することを特徴とする成形余裕度の判定方法。