JPH1190549A

JPH1190549A - プレス成形方法および狭圧力決定方法

Info

Publication number: JPH1190549A
Application number: JP10190361A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tsutamori; 秀夫蔦森; Susumu Kato; 享加藤; Makoto Ikura; 真伊倉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】実際のプレス結果に良く近似する結果をもた
らすシミュレーション技法を採用し、実際に最適なプレ
ス条件を決定できるようにする。【解決手段】ステップＳ１０でプレス条件をコンピュ
ータに設定した後、ステップＳ１２（シミュレーション
工程）でしわ押さえ部材間の距離Ｇを一定に維持し、プ
レス加工後の素材の外形形状をシミュレーションする。
そして、ステップＳ１２のシミュレーションに用いた条
件に従ってステップＳ１６（型作製工程）でプレス型を
作製し、そのプレス型を用いてステップＳ１８（試作工
程）でクッション圧を変えながら複数回にわたって試作
品を作製し、ステップＳ２０（狭圧力決定工程）で試作
結果をシミュレーション結果と比較して好ましいクッシ
ョン圧を決定する。こうして短時間で、シミュレーショ
ン処理で計算されたプレス品に良く近似するプレス品が
得られるプレス条件を決定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプレス成形方法およ
び狭圧力決定方法に関し、特にプレス型の作製・修正お
よび／またはプレス条件の決定を短時間で行うための技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス成形では、まず型（例えばポンチ
とダイス等）を作製し、数種類のプレス条件の下で試作
する。このプレス条件は、得られるプレス品の形状等に
影響を与える因子をいい、例えばポンチとダイスの狭圧
力，プレス加工する素材の外周部分に加える圧力，素材
の形状，プレス加工開始時のプレス型に対する素材の位
置等がある。上記試作によってプレス成形後のプレス品
に破断が生じたり、あるいは所定精度を満たしていない
等の不具合が発生した場合には、プレス型の修正（以下
「型修正」と呼ぶ。）を行う。この型修正は、例えば破
断の場合には型における円弧面の半径をゆるやかにした
り、プレス品の形状が所定精度に達していない場合には
スプリングバックの見込み量を変える等を行う。また、
試作によってプレス成形後のプレス品にしわが生じた場
合には、プレス条件を修正することもある。例えばプレ
ス品にしわが生じる場合には、素材の外周部分に加える
狭圧力を高める。こうした試作と型修正とプレス条件の
修正を繰り返し行うことによって、所定の形状をなすプ
レス品がプレス加工できるようになる。ところが、試
作，型修正，プレス条件の修正を繰り返し、所望のプレ
ス品をプレス加工できるようにする方法では、型修正と
プレス条件の決定とに相当の時間を要する。そのため、
プレス加工の準備に要する期間が長くなってしまう。

【０００３】そこで、試作に代えて、プレス加工中に生
じる現象をコンピュータでシミュレーションすることに
よって、プレス型の形状やプレス条件を決定する技術が
考え出された。このコンピュータによるシミュレーショ
ン技術では、シミュレーションに要する計算量を少なく
抑えるために、プレス型を剛体と仮定し、素材の外周部
分を押さえてしわの発生を抑制するしわ押さえ部材に加
える狭圧力を変化させてシミュレーションを行う。例え
ば図１１に示すように、ダイス１００とクッションリン
グ１０４（しわ押さえ部材）によって素材１０２の外周
部分を狭圧しながら、素材１０２の内周部分（内周領
域）をダイス１００とポンチ１０６でプレス成形すると
きに生じる現象をコンピュータでシミュレーションす
る。ここで、ダイス１００とポンチ１０６は上記プレス
型に相当する。また、図１１の例に対応するシミュレー
ションでは、ダイス１００，ポンチ１０６，クッション
リング１０４をそれぞれ剛体と仮定し、ダイス１００と
クッションリング１０４との間に加える狭圧力を一定と
仮定する。そして、当該仮定の下で、ダイス１００とク
ッションリング１０４との間に加える狭圧力を変えなが
ら、複数の数学的モデルに基づいて素材１０２に生じる
変形の様子をコンピュータでシミュレーションする。こ
のようにしてシミュレーションを行なった結果、所定の
狭圧力を与えたときに良好なプレス品が得られるとの結
果が得られれば、素材の外周部分に加える狭圧力につい
てはほぼ最適な値が分かる。そのため、プレス条件の決
定をするために要する期間を短縮することが可能にな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、プレス型を剛
体と仮定し、素材の外周部分に加える狭圧力を一定と仮
定して行う従来のシミュレーションでは、本発明者が様
々に研究したところ数学的モデルを用いたシミュレーシ
ョンと実際に生じる現象との間に大きなずれが生じた。
例えば図１２に示すように、加工前の輪郭１０２ａに示
される平板状の素材１０２をプレス加工して中央部をく
ぼませてみる。このプレス加工によって、平板状の素材
１０２は輪郭１０２ｂのように変形するはずである。そ
こで、素材１０２を実際にプレス加工してみると、くぼ
みの境界１０８が直線的に伸びる領域Ｍ４では、ダイス
１００とクッションリング１０４との間で狭圧されてい
る素材１０２の外周部分における厚みはプレス加工の前
後を通じて大きくは変化しない。ところが、くぼみの境
界１０８が曲線的に伸びる領域Ｍ２では、ダイス１００
とクッションリング１０４との間で狭圧されている素材
１０２の外周部分における厚みはプレス加工の前後を通
じて大きく変化する。図１２の例では、プレス加工前に
範囲Ｌ２に分布していた素材材料は、プレス加工後に範
囲Ｌ４に分布する。そのため、収縮した素材材料は、そ
の収縮方向に素材１０２の板厚を厚くする。すなわちダ
イス１００とクッションリング１０４との間で狭圧され
ている素材１０２の外周部分における厚みは、直線的な
領域Ｍ４で薄くなり、曲線的な領域Ｍ２で厚くなる。プ
レス型を剛体と仮定している限り、ダイス１００とクッ
ションリング１０４との間の狭圧力は板厚の厚い部位に
集中し、板厚の薄い部位には狭圧力が加わらないはずで
ある。ところが、実際にはプレス型が撓むため、板厚の
厚い部位だけでなく、板厚の薄い部位にも狭圧力が加わ
る。

【０００５】よりミクロに研究してみると、プレス加工
に伴って素材材料が集中するときには、その素材材料が
集中するのに伴って素材１０２が変形して波打つのが分
かる。例えば図１２に示すように、長さＬ２の範囲の素
材材料が長さＬ４の範囲に集中しようとする。すると、
図１３に示すように、素材１０２が局部的にダイス１０
０およびクッションリング１０４と接触するようにな
る。こうなると、ダイス１００とクッションリング１０
４との間に加わる狭圧力は、接触部位Ｃ１，Ｃ２に対し
て局部的に集中する。そして、実際のプレス加工では接
触部位Ｃ１，Ｃ２でプレス型が撓むため、これ以上の狭
圧力の集中が緩和される。このように、実際のプレス加
工において、素材の外周部分に加わる狭圧力は、素材の
部位によって異なり、プレス型も剛体ではない。この点
で、従来のシミュレーションにおける仮定と明らかに異
なる。そのため、実際に素材に生じる変形の様子を正し
くシミュレーションすることができない。したがって、
実際のプレス結果とシミュレーション結果とは一致せ
ず、当該従来のシミュレーションによって決定した狭圧
力は必ずしも最適な狭圧力にならない。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、実際のプレス結果に良く近似する結果が得ら
れるシミュレーション技法を採用するとともに、そのシ
ミュレーションの結果に基づいて実際に最適なプレス条
件を決定することができる技術を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載されたプ
レス成形方法は、一対のしわ押さえ部材間に素材の外周
部分を挿入してその素材の内周部分を一対のプレス型間
に挟んでプレス加工したときに生じる現象を、その一対
のしわ押さえ部材間の距離を一定としてコンピュータで
シミュレーションを行なってプレス加工後の素材の外形
形状を求め、そのシミュレーションに用いた条件に従っ
て前記一対のプレス型を作製し、その一対のプレス型を
用いて、前記素材の外周部分に加える狭圧力を変えなが
ら試作品を複数作製し、作製した複数の試作品の外形形
状のうち、シミュレーションによって求めた外形形状に
最もよく似た外形形状に対応する狭圧力を決定し、作製
した一対のプレス型を用いて、前記決定した狭圧力で素
材をプレス加工する。ここで「プレス成形方法」は上述
の通り、プレス型を作製・修正し、プレス条件を決定
し、最後に実際にプレス加工を行うまでの一連の工程を
意味する。

【０００８】請求項１に記載されたプレス成形方法によ
れば、従来の仮定（プレス型を剛体とし、素材の外周部
分に加える狭圧力を一定とする）に代えて、一対のしわ
押さえ部材間の距離を一定と仮定してコンピュータでシ
ミュレーションを行う。こうすると、狭圧力は素材の外
周部分に対して局部的には加わらない。そのため、実際
のプレス成形と近似したプレス成形後の素材の外形形状
をシミュレーションすることができる。また、当該シミ
ュレーションに用いた条件に従って一対のプレス型を作
製する。そのため、作製したプレス型について不具合の
発生率は従来よりも低くなり、そのプレス型の作製回数
を低く抑えることができる。ところが、上記シミュレー
ションだけでは、実際に素材の外周部分にどれだけの狭
圧力を加えたらよいのかが分からない。そこで、作製し
た一対のプレス型を用いて、狭圧力を変えながら素材を
プレス加工して試作品を複数作製する。そして、作製し
た複数の試作品の外形形状のうち、シミュレーションに
よって求めた外形形状に最もよく似た外形形状に対応す
る狭圧力を決定する。こうしてシミュレーション結果に
対して最適な狭圧力を決定するので、実際のプレス成形
の結果とほぼ一致させることができる。したがって、実
際のプレス加工に良く近似するシミュレーション結果が
得られ、比較的少ない試作回数で好ましい狭圧力を決定
することができる。また、プレス条件（すなわち、プレ
ス型の形状や狭圧力等）を短時間で決定することがで
き、このプレス条件によるプレス成形を速やかに行うこ
とができる。

【０００９】請求項２に記載されたプレス成形方法は、
請求項１に記載されたプレス成形方法において、一対の
しわ押さえ部材間の距離を素材の板厚に所定値を加えた
値に維持し、プレス加工後の素材の外形形状を求める。
ここで、「所定値」は、素材の形状や材質等によって経
験的に導かれる値であり、素材全体で一定としてもよ
く、素材の部位によって異ならせてもよい。

【００１０】請求項２に記載されたプレス成形方法によ
れば、一対のしわ押さえ部材間の距離を、素材の板厚に
所定値を加えた値に維持する。そのため、シミュレーシ
ョンは、理論的に狭圧力が素材の外周部分に対して局部
的に加わらない状態で、プレス加工後の素材の外形形状
を求めることになる。したがって、シミュレーション結
果を実際のプレス結果により近似させることができ、当
該のシミュレーションによって決定した狭圧力はより最
適な狭圧力になる。

【００１１】請求項３に記載されたプレス成形方法は、
請求項１，２に記載されたプレス成形方法において、そ
のプレス型および／または試作品に、シミュレーション
によって求めた外形形状に沿って外形線を描く。

【００１２】請求項３に記載されたプレス成形方法によ
れば、プレス型および／または試作品に外形線を描く。
この外形線は、プレス加工後の素材の外形形状に沿う線
である。このように外形線をプレス型や試作品に直接描
くことにより、シミュレーション結果と実際のプレス結
果とを素早く的確に比較することができる。したがっ
て、シミュレーションによって求めたプレス加工後の素
材の外形形状に対して、最もよく似た実際のプレス加工
後の素材の外形形状に対応する狭圧力を素早く決定する
ことができる。

【００１３】請求項４に記載されたプレス成形方法は、
請求項１，２，３に記載されたプレス成形方法におい
て、そのプレス型に素材の外形線を描く。

【００１４】請求項４に記載されたプレス成形方法によ
れば、プレス型に外形線を描く。この外形線は素材をプ
レス型に位置決めするための線であり、プレス加工前の
素材の外形形状に沿う線である。このように外形線をプ
レス型に直接描くことにより、素材をプレス型により正
確に位置決めでき、シミュレーション結果と実際のプレ
ス結果とをより正確に比較することができる。

【００１５】請求項５に記載された狭圧力決定方法は、
素材の外周部分を一対のしわ押さえ部材で狭圧し、その
素材の内周部分を一対のプレス型間に挟んでプレス加工
することによってプレス成形するとき、前記一対のしわ
押さえ部材間に加える狭圧力を決定する狭圧力決定方法
であって、その一対のしわ押さえ部材間に前記素材の外
周部分を挿入してその素材の内周部分を前記一対のプレ
ス型間に挟んでプレス加工したときに生じる現象を、そ
の一対のしわ押さえ部材間の距離を一定としてコンピュ
ータでシミュレーションを行なってプレス加工後の素材
の外形形状を求め、そのシミュレーションに用いた条件
に従って前記一対のプレス型を作製し、その一対のプレ
ス型を用いて、前記素材の外周部分に加える狭圧力を変
えながら試作品を複数作製し、作製した複数の試作品の
外形形状のうち、シミュレーションによって求めた外形
形状に最もよく似た外形形状に対応する狭圧力を決定す
る。

【００１６】請求項５に記載された狭圧力決定方法によ
れば、請求項１に記載されたプレス成形方法と同様に、
一対のしわ押さえ部材間の距離を一定と仮定してコンピ
ュータでシミュレーションを行う。そのため、実際のプ
レス成形と近似したプレス成形後の素材の外形形状をシ
ミュレーションすることができる。また、当該シミュレ
ーションに用いた条件に従って一対のプレス型を作製す
る。そのため、作製したプレス型について不具合の発生
率は従来よりも低くなり、型の作製回数を低く抑えるこ
とができる。さらに、作製した一対のプレス型を用い
て、狭圧力を変えながら素材をプレス加工して試作品を
複数作製する。そして、作製した複数の試作品の外形形
状のうち、シミュレーションによって求めた外形形状に
最もよく似た外形形状に対応する狭圧力を決定する。し
たがって、シミュレーション結果に対して最適な狭圧力
を決定することができ、実際のプレス成形の結果とほぼ
一致させることができる。

【００１７】請求項６に記載された狭圧力決定方法は、
請求項５に記載された狭圧力決定方法において、そのプ
レス型および／または試作品に、シミュレーションによ
って求めた外形形状に沿って外形線を描く。

【００１８】請求項６に記載された狭圧力決定方法によ
れば、プレス型および／または試作品に外形線を描く。
この外形線は、プレス加工後の素材の外形形状に沿う線
である。このように外形線をプレス型や試作品に直接描
くことにより、シミュレーション結果と実際のプレス結
果とを素早く的確に比較することができる。したがっ
て、シミュレーションによって求めたプレス加工後の素
材の外形形状に対して、最もよく似た実際のプレス加工
後の素材の外形形状に対応する狭圧力を素早く決定する
ことができる。

【００１９】請求項７に記載された狭圧力決定方法は、
請求項５，６に記載された狭圧力決定方法において、そ
のプレス型に素材の外形線を描く。

【００２０】請求項７に記載された狭圧力決定方法によ
れば、プレス型に外形線を描く。この外形線はプレス加
工前の素材の外形形状に沿う線であり、素材をプレス型
に位置決めして設置するための基準となる。このように
外形線をプレス型に直接描くことにより、素材をプレス
型により正確に位置決めでき、シミュレーション結果と
実際のプレス結果とをより正確に比較することができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。なお、しわ押さえ部材によ
って素材の外周部分に加える狭圧力を「クッション圧」
と呼ぶことにする。まず、図１を参照しながらプレス成
形処理の手順について説明する。図１にはプレス成形処
理の内容をフローチャートで示す。図１において、初め
にプレス成形を行うための条件、すなわちプレス条件を
コンピュータに設定する〔ステップＳ１０〕。このプレ
ス条件には、プレス型（ダイスやポンチ）の形状やビー
ド部の形状、しわ押さえ部材間の距離，素材の形状，素
材の取付位置等がある。プレス成形機によってはプレス
型の形状にビード部が含まれる場合があり、この場合に
はビード形状情報も入力される。ここで重要なことは、
一対のしわ押さえ部材に加えられる力（すなわちクッシ
ョン圧）に代えて、一対のしわ押さえ部材間の距離を入
力することである。こうして設定されたプレス条件に基
づいて、プレス成形時の現象をコンピュータでシミュレ
ーション処理を行う〔ステップＳ１２〕。

【００２２】次に、プレス成形のシミュレーション処理
の具体的な内容について、図２を参照しながら説明す
る。なお、各工程におけるシミュレーションでは、有限
要素法による非線形解析ソルバーを用いて動的陽解法に
より行う。その他の点におけるシミュレーションの実現
方法は、既知の技術であるので説明を省略する。

【００２３】図２において、プレス成形のシミュレーシ
ョン処理では、初めに絞り工程のシミュレーションを行
う〔ステップＳ３０〕。絞り工程のシミュレーションで
は、図３〜図５に示す一連の過程についてシミュレーシ
ョンを行う。すなわち、まず図３に示す絞りプレス機１
０に素材１４を設置した後、ダイス１２を降ろす。そし
て図４に示すように、素材１４の外周部分をしわ押さえ
面１２ａとしわ押さえ面１６ａとで挟み付けて固定す
る。さらに図５に示すように、ダイス１２を降ろして絞
り加工する。このシミュレーションでは、ダイス１２，
クッションリング１６，ポンチ１８のそれぞれが剛体で
あって変形しないものとして計算を行う。こうしてシミ
ュレーションを行なった結果、絞り加工後の素材１４の
外形形状が得られる。

【００２４】ここで図３〜図５によって明らかなよう
に、一対のしわ押さえ部材はダイス１２の一部とクッシ
ョンリング１６とによって構成される。ステップＳ３０
のシミュレーションでは、図４に示すように、一対のし
わ押さえ部材間の距離Ｇを、素材１４の板厚ｔに所定値
αを加えた値（Ｇ＝ｔ＋α）に維持する。所定値αは、
素材１４の形状や材質等によって経験的に導かれる値で
あり、一般には素材１４の部位によって異なる。しかし
ながら、所定値αを素材の部位によって変えることはシ
ュミレーションを行う上で煩雑であり、計算量も大幅に
増加する。その一方、所定値αを素材１４の外周部分に
ついて全周にわたって一定値としても、シミュレーショ
ンの結果にはそれほど影響は与えない。そのため、本実
施の形態では、所定値αを素材１４の外周部分について
全周にわたって一定値（例えば素材１４について板厚ｔ
の５％）とする。

【００２５】しわ押さえ面１２ａはダイス１２の下面に
設けられ、しわ押さえ面１６ａはクッションリング１６
の上面に設けられている。また、しわ押さえ面１２ａに
はビード凸部１２ｂが設けられ、しわ押さえ面１６ａに
はビード凹部１６ｂが設けられている。ビード凸部１２
ｂとビード凹部１６ｂとによってビード部が構成され、
絞り加工時に素材１４が内周部分に引き込まれる力に抗
する抵抗力になる。さらに、ダイス１２とクッションリ
ング１６との間には、機械クッション２０によってクッ
ション圧が加えられる。上記抵抗力とクッション圧とを
調整することで、素材１４が内周領域に引き込まれる時
の流入量を調整することができる。実際のプレス機で
は、機械クッション２０によって一対のしわ押さえ面１
２ａ，１６ａの間に加えるクッション力を一定にして、
プレス加工を行う。このため、従来のシミュレーション
では、クッション力が一定であるとの前提に基づいてシ
ミュレーションするのが通常である。しかし、本実施の
形態では、この通常のことを前提とせず、一対のしわ押
さえ面１２ａ，１６ａの間の距離が素材１４の板厚ｔに
所定値αを加えた値に維持されると仮定してシミュレー
ションを行う。

【００２６】絞り工程のシミュレーションがステップＳ
３０で終了すると、図２に戻る。そして、素材１４の成
形目的に応じて必要な場合には、打ち抜き（トリミン
グ）シミュレーション〔ステップＳ３２〕、あるいは曲
げシミュレーションを行う〔ステップＳ３４〕。打ち抜
きシミュレーションでは打ち抜きプレス機によって打ち
抜き加工後の素材１４の外形形状が得られ、曲げシミュ
レーションでは曲げプレス機によって曲げ加工後の素材
１４の外形形状が得られる。シミュレーション処理の最
後には、離型工程シミュレーションを行う〔ステップＳ
３６〕。実際のプレス成形方法では、絞り工程，打ち抜
き工程，曲げ工程の各工程でそれぞれ離型を行う。しか
し、コンピュータでシミュレーションを行う場合には、
工程ごとの離型に対応するシミュレーションは行わず、
代わって曲げ工程後に初めて離型されるものとしてシミ
ュレーションを行う。このシミュレーションでは離型後
のスプリングバックによって変形した素材（プレス品）
１４の外形形状を求める。こうして、最終的な加工工程
（この例では曲げ加工）の後に離型工程シミュレーショ
ンを行うと、実際のプレス加工後の素材１４の外形形状
に良く近似する外形形状を求めることができる。

【００２７】シミュレーション処理を終了すると、図１
に戻る。図１のステップＳ１２のシミュレーションによ
って、プレス加工後の素材１４の外形形状がコンピュー
タのディスプレイに表示（あるいはプリンタに出力）
し、その外形形状に不具合が生じていないをチェックす
る〔ステップＳ１４〕。不具合としては、外形形状が所
定精度を満たしていない場合の他に、破断，しわ，過度
の応力集中が生じている場合等がある。これらは、コン
ピュータのシミュレーション結果から判断する。もし、
不具合が発生した場合には（ステップＳ１４のＮＯ）、
不具合が解消されるまでステップＳ１０，Ｓ１２を繰り
返す。すなわち、ステップＳ１０では発生した不具合が
解消されるように型の形状やビード部の形状等を変更し
て再設定する。こうして仮想的な試行錯誤（バーチャル
トライアウト）が行われ、ステップＳ１４でＹＥＳとな
るときまでには、理論的には不具合を生じさせないプレ
ス型の形状とプレス条件が求められる。

【００２８】こうして得られた各工程におけるプレス型
の形状に基づいて、それぞれのプレス型を作製する〔ス
テップＳ１６〕。例えば、図３に示す絞りプレス機１０
の場合は、ダイス１２，クッションリング１６，ポンチ
１８を作製する。

【００２９】そして、ステップＳ１６で作製したプレス
型に対して外形線を描く〔ステップＳ１７〕。この外形
線は、ステップＳ１２のシミュレーションで求めたプレ
ス加工後の素材の外形形状に沿う線（例えば後述する外
形線５６）、および／または、プレス加工前の素材の外
形形状に沿う線（例えば後述する外形線５８）である。
また、外形線は、プロッターやロボットアーム等を用い
てケガキ線やペン等で描くことができる。ここで、プレ
ス加工後の素材１４の外形形状を外形線とした例を、図
９に示す。この例では、素材５４をプレス加工する絞り
プレス機５０において、ダイス５２のしわ押さえ面５２
ａ（プレス型）に外形線５６を描いている。また、図１
０に示す例のように、外形線５８をしわ押さえ面等に描
くとなおよい。このようにするのは、シミュレーション
結果と対応させるべく素材５４をより正確に位置決めす
るためである。なお、外形線５６，５８はプレス型に描
く態様に限らず、他のプレス型（例えばポンチのしわ押
さえ面等）や試作品に描いてもよく、プレス型と試作品
との両方に描いてもよい。ここで、外形線５８がプレス
型や試作品に直接描かれていると、プレス型に素材５４
をより正確に位置決めすることができる。より正確な位
置決めができるので、流入量の差もより正確に求めるこ
とができる。したがって、シミュレーションによって求
めたプレス加工後の素材５４の外形形状に対して、最も
よく似た実際のプレス加工後の素材の外形形状に対応す
る狭圧力を素早く決定することができる。

【００３０】さらに、各工程のプレス型をそれぞれのプ
レス機に取り付けて、素材の外周部分に加えるクッショ
ン圧を変えながら複数回にわたって実際に素材１４をプ
レス成形する〔ステップＳ１８〕。このプレス成形によ
って、複数の試作品が作製される。なお、素材１４の外
周部分に加えるクッション圧は、図３に示す絞りプレス
機１０の例では機械クッション２０によってその圧力を
変更することにより実現される。

【００３１】その後、ステップＳ１８で作製された複数
の試作品のうち、ステップＳ１２で求められたプレス加
工後の素材１４の外形形状に最も近似する試作品を決定
し、その試作品を作製したときのクッション圧を決定す
る〔ステップＳ２０〕。例えばある部品について、シミ
ュレーションによって求められたプレス成形後の素材１
４の外形形状（実線）と、クッション圧を変えながら実
際にプレス成形した後の試作品２４の外形形状（一点鎖
線）とを図６に示す。また、両形状の差は素材材料の流
入量の差であり、例えば試作品の外形形状がシミュレー
ションで求められた外形形状よりも小さければマイナス
とし、大きければプラスとする。ここで、クッション圧
を変えて作製した５個の試作品について、図６に示す各
位置Ｐａ〜Ｐｆにおける流入量の差を次表に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記表１において、明らかにクッション圧
が３０〔T/cm²〕のときは、クッション圧が低すぎて素
材１４が内側に引き込まれ過ぎることを示している。そ
のため、試作品の外形形状が小さくなり過ぎている。逆
に、クッション圧が７５〔T/cm²〕のときは、クッショ
ン圧が高すぎて素材１４の流動をあまりに規制している
ことを示している。そのため、試作品の外形形状が大き
くなり過ぎている。そこで、実際のプレス加工でクッシ
ョン圧を４０〔T/cm²〕にすると、最も流入量の差が小
さく、シミュレーションの結果と良く近似することを示
している。したがって、上記表１の例では、クッション
圧を４０〔T/cm²〕に決定すれば、シミュレーションで
検証された良好なプレス加工が可能となることが分か
る。

【００３４】ここで、ステップＳ１７において外形線５
６がプレス型や試作品に直接描かれていると、流入量の
差を素早く求めることが容易にできる。そのため、シミ
ュレーション結果と実際のプレス結果とを素早く的確に
比較することができる。したがって、シミュレーション
によって求めたプレス加工後の素材５４の外形形状に対
して、最もよく似た実際のプレス加工後の素材の外形形
状に対応する狭圧力を素早く決定することができる。

【００３５】実際のプレス加工では、ステップＳ２０で
決定されたクッション圧でプレス加工して作製した試作
品を検討し、必要に応じて型修正やプレス条件の修正を
行う〔ステップＳ２２〕。例えば素材に破断が発生して
いた場合には、ビード部による抵抗力を減らす。具体的
には、図７（Ａ）に示すビード凸部１２ｂの半径Ｒ１
を、図７（Ｂ）に示すように半径Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）に
減らす。なお、ビード凸部１２ｂが半球状でない場合に
は、その高さを低くする。一方、素材にしわが発生して
いた場合には、ビード部による抵抗力を増す。具体的に
は、図７（Ａ）に示すビード凸部１２ｂの半径Ｒ１を大
きくする。また、プレス成形後の素材の表面には、すり
傷のない部位があることが多い。このすり傷は、図４に
示す例では、しわ押さえ面１２ａ（しわ押さえ面１６
ａ）との接触によって生ずるものである。そのため、す
り傷がない場所はクッション圧が加わっていないことを
示し、図８（Ａ）のような状態でプレス成形されたもの
と考えられる。そこで、このような部位に対して補助部
材１２ｃを溶接等によって付加して図８（Ｂ）のような
状態にする。こうすることによって、素材１４の外周全
体を均一にクッション圧を加えることができ、素材１４
に応力集中が発生することを防止することができる。

【００３６】このようにして、ステップＳ２２で型修正
やプレス条件の修正を行なった後、量産のためのプレス
加工を行う〔ステップＳ２４〕。

【００３７】上記実施の形態では、上記ステップＳ１２
（シミュレーション工程）において、一対のしわ押さえ
部材間の距離Ｇを一定に維持してシミュレーションを行
う。この際にプレス型を剛体と仮定しても、実際のプレ
ス加工に伴って発生する現象に良く近似する現象がシミ
ュレーションされる。そのため、ステップＳ１６で作製
されるプレス型と、ステップＳ２０で決定されるプレス
条件とは、もともと最適値に近いものとなる。したがっ
て、ステップＳ２２の修正範囲は小さく、短時間で修正
することができる。すなわち、上記ステップＳ１２（シ
ミュレーション工程）では、クッション圧が一定である
という従来の前提条件に代えて、一対のしわ押さえ部材
間の距離が一定であるという条件を採用している。その
ため、プレス型を剛体と仮定しても、局部的にクッショ
ン圧がかかることがない。具体的には、しわ押さえ部材
間の距離Ｇは素材１４の板厚ｔが増したときの値（ｔ＋
α）であるため、理論上は素材１４の板厚が増加した
り、素材１４が波打ったりしない限り、素材１４の外周
部分にクッション圧がかからない。こうして実際のプレ
ス加工後の素材１４の外形形状と良く近似した外形形状
をシミュレーションによって求めることができる。その
ため、必要とされる外形形状を備えたプレス品を作製で
きるプレス型の形状が明らかになってからプレス型を作
製することができる。したがって、プレス型の形状の不
具合の発生率が従来よりも低くなり、プレス型の作製回
数ないし型修正の回数を低く抑えることができる。ここ
で、ステップＳ１２を実行しただけでは、実際に素材１
４の外周部分にどれだけのクッション圧を加えたらよい
のかが分からない。しかし、ステップＳ１２で求めたプ
レス型の形状に基づいてプレス型を作成し（ステップＳ
１６の型作製工程）、そのプレス型を用いてクッション
圧を変えながら複数回にわたって試作し（ステップＳ１
８の試作工程）、試作結果をシミュレーション結果と比
較して好ましいクッション圧を決定する（ステップＳ２
０の狭圧力決定工程）。こうした手順によって短時間
で、シミュレーション処理で求められた素材１４の外形
形状に良く近似するプレス品が得られるプレス条件を決
定することができる。

【００３８】〔他の実施の形態〕上述したプレス機１
０，５０におけるその他の部分の構造，形状，大きさ，
材質，個数，配置および動作条件等については、上記実
施の形態に限定されるものでない。また、プレス成形方
法，狭圧力決定方法における処理手順等についても、上
記実施の形態に限定されるものでない。例えば、上記実
施の形態を応用した次の各形態を実施することもでき
る。（１）図１に示すステップＳ２０では、ステップＳ１２
で求めたプレス加工後の素材１４の外形形状と、ステッ
プＳ１８で複数回にわたって実際にプレス成形した試作
品の外形形状とを比較し、最も流入量の差が小さいクッ
ション圧に決定した。この決定方法に限らず、数学的手
法によって最もシミュレーション結果と近似するクッシ
ョン圧を算出してもよい。具体的には、流入量を比較す
る各位置についてクッション圧を基準として例えば最小
二乗法による直線近似し、その直線に最も近いクッショ
ン圧を例えば重回帰分析によって算出する。こうして算
出されたクッション圧を用いてステップＳ２４でプレス
成形することにより、よりシミュレーション結果に近づ
けることができる。

【００３９】（２）また図１に示すステップＳ２０で
は、ステップＳ１８で複数回（表１に示す例では５回）
にわたって実際に素材１４をプレス成形して、複数の試
作品を作製した。こうしてプレス成形された結果（素材
１４や試作品の外形形状，流入量）をコンピュータにデ
ータベース化し、次回以降では実際に素材１４をプレス
成形する回数を減らし、その減少分のデータはデータベ
ースに蓄積されたデータを用いてクッション圧を決定す
る。こうすることによって、実際に素材１４をプレス成
形する回数を低く抑えることができるので、生産準備に
必要な期間をより短縮することができる。

【００４０】（３）ステップＳ１０においてプレス条件
として設定する所定値αと、図１に示すステップＳ２０
で決定されるクッション圧との関係をコンピュータにデ
ータベース化する。なお、必要に応じてプレス型の形状
やビード部の形状、しわ押さえ部材間の距離，素材の形
状，素材の取付位置等も所定値αに関係づけてデータベ
ース化してもよい。こうして蓄積されたデータベースに
よって、所定値αに対応するクッション圧を素早く決定
することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、実際のプレス加工に良
く近似するシミュレーション結果が得られ、比較的少な
い試作回数で好ましい狭圧力を決定することができる。
また、プレス成形条件を短時間で決定することができ、
このプレス条件によるプレス成形を速やかに行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プレス成形処理を示すフローチャートである。

【図２】プレス成形シミュレーション処理を示すフロー
チャートである。

【図３】素材装着時における絞りプレス機の状態を示す
図である。

【図４】素材ホールド時における絞りプレス機の状態を
示す図である。

【図５】プレス時における絞りプレス機の状態を示す図
である。

【図６】シミュレーションによるプレス成形後の素材の
外形形状と、実際のプレス成形後の素材の外形形状とを
比較するための図である。

【図７】ビード部による抵抗力の増減を示す図である。

【図８】当たり付けによるクッション圧の増減を示す図
である。

【図９】プレス型に外形線を描いた例を示す図である。

【図１０】プレス型に外形線を描いた例を示す図であ
る。

【図１１】絞りプレス機の一部拡大図である。

【図１２】プレス成形中における素材の状態変化を示す
平面図である。

【図１３】プレス成形中における素材の状態変化を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０絞りプレス機１２ダイス（上型）１２ａしわ押さえ面１２ｂビード凸部１４素材１６クッションリング１６ａしわ押さえ面１６ｂビード凹部１８ポンチ（下型）２０機械クッション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０６Ｆ 15/60 ６８０Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のしわ押さえ部材間に素材の外周部
分を挿入してその素材の内周部分を一対のプレス型間に
挟んでプレス加工したときに生じる現象を、その一対の
しわ押さえ部材間の距離を一定としてコンピュータでシ
ミュレーションを行なってプレス加工後の素材の外形形
状を求め、そのシミュレーションに用いた条件に従って前記一対の
プレス型を作製し、その一対のプレス型を用いて、前記素材の外周部分に加
える狭圧力を変えながら試作品を複数作製し、作製した複数の試作品の外形形状のうち、シミュレーシ
ョンによって求めた外形形状に最もよく似た外形形状に
対応する狭圧力を決定し、作製した一対のプレス型を用いて、前記決定した狭圧力
で素材をプレス加工するプレス成形方法。
【請求項２】請求項１に記載されたプレス成形方法に
おいて、一対のしわ押さえ部材間の距離を素材の板厚に所定値を
加えた値に維持し、プレス加工後の素材の外形形状を求
めるプレス成形方法。
【請求項３】請求項１，２に記載されたプレス成形方
法において、そのプレス型および／または試作品に、シミュレーショ
ンによって求めた外形形状に沿って外形線を描くプレス
成形方法。
【請求項４】請求項１，２，３に記載されたプレス成
形方法において、そのプレス型に素材の外形線を描くプレス成形方法。
【請求項５】素材の外周部分を一対のしわ押さえ部材
で狭圧し、その素材の内周部分を一対のプレス型間に挟
んでプレス加工することによってプレス成形するとき、
前記一対のしわ押さえ部材間に加える狭圧力を決定する
狭圧力決定方法であって、その一対のしわ押さえ部材間に前記素材の外周部分を挿
入してその素材の内周部分を前記一対のプレス型間に挟
んでプレス加工したときに生じる現象を、その一対のし
わ押さえ部材間の距離を一定としてコンピュータでシミ
ュレーションを行なってプレス加工後の素材の外形形状
を求め、そのシミュレーションに用いた条件に従って前記一対の
プレス型を作製し、その一対のプレス型を用いて、前記素材の外周部分に加
える狭圧力を変えながら試作品を複数作製し、作製した複数の試作品の外形形状のうち、シミュレーシ
ョンによって求めた外形形状に最もよく似た外形形状に
対応する狭圧力を決定する狭圧力決定方法。
【請求項６】請求項５に記載された狭圧力決定方法に
おいて、そのプレス型および／または試作品に、シミュレーショ
ンによって求めた外形形状に沿って外形線を描く狭圧力
決定方法。
【請求項７】請求項５，６に記載された狭圧力決定方
法において、そのプレス型に素材の外形線を描く狭圧力決定方法。