WO2014069136A1 - スプリングバック量評価方法 - Google Patents

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WO2014069136A1
WO2014069136A1 PCT/JP2013/076402 JP2013076402W WO2014069136A1 WO 2014069136 A1 WO2014069136 A1 WO 2014069136A1 JP 2013076402 W JP2013076402 W JP 2013076402W WO 2014069136 A1 WO2014069136 A1 WO 2014069136A1
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cross
sectional shape
shape
press
springback
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裕隆 狩野
園部　治
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics

Definitions

  • the present invention relates to a springback amount evaluation method for evaluating a springback amount after release of a press-formed product manufactured by press-molding a metal flat plate.
  • the metal flat plate is a surface treatment (electro-galvanizing, hot-dip galvanizing, organic coating treatment, etc.) on a hot-rolled steel sheet, a cold-rolled steel sheet, or a steel sheet. It means the surface-treated steel sheet which gave.
  • the metal flat plate may be a single plate made of various metals such as ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, aluminum alloy, magnesium alloy, and the like.
  • FEM Finite Element Method
  • An example of a springback countermeasure using a numerical simulation by FEM is as follows. First, a springback analysis is performed by FEM, and a springback factor analysis is performed based on the result of the springback analysis. Next, based on the results of the springback factor analysis, implementation of measures (countermeasure of countermeasure) is performed, and the effect of the implementation of measures is confirmed again by FEM. Then, this procedure is repeated until a desired shape is obtained, and then an actual pressing die (die of press forming) is manufactured.
  • Patent Document 1 As a springback factor analysis method by FEM, for example, there is a method disclosed in Patent Document 1.
  • the springback factor analysis method of Patent Document 1 is the effect of residual stress acting on a press-formed product (press formimg product) after press-forming analysis (before die release) on springback. Is to clarify. Specifically, in this technology, the springback analysis results obtained by performing the springback analysis by partially changing the residual stress distribution after the press forming analysis and the springback analysis without changing the residual stress distribution. The springback analysis results obtained are compared. Thereby, the influence of the changed residual stress distribution is confirmed. By doing this, it is possible to clarify the influence of the residual stress in a specific part, and if it can be specified that it affects the springback, it is possible to take measures against the springback.
  • Measures against springback include, for example, a method in which a tensile stress is applied to the shape addition site by adding a new shape to the press-formed product.
  • a tensile stress is applied to the shape addition site by adding a new shape to the press-formed product.
  • a press-molded product manufactured by performing two press processes after embossing or surplus bead shape is applied in the first step, the shape is crushed and stretched in the second step.
  • the amount of springback is evaluated after an index such as an evaluation direction is determined by specifying a part of a press-formed product.
  • deformation by springback can be broadly classified into warpage deformation (camber), torsion deformation (torsion), and mouth opening (mouth closing) deformation of the cross section.
  • the mouth opening deformation of the cross section the deformation itself is easy to understand, and it is relatively easy to cope with it by putting a prospect in the mold in advance.
  • warpage deformation and torsional deformation occur in combination in an actual springback, so that it is more difficult to determine an index for evaluating the amount of springback.
  • the member is large, it is often difficult to cope with the mold in advance. Therefore, it is important to quantitatively and clearly evaluate the warpage deformation and the torsion deformation.
  • it is particularly difficult to quantitatively evaluate torsional deformation it is also difficult to clarify an evaluation index.
  • the index for evaluating the springback amount is determined by skilled workers, but the index is different for each worker at present. Therefore, there is a problem that the index for evaluating the springback amount is not objective.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a springback amount evaluation method for evaluating a springback amount based on an objective index regardless of the judgment of an operator.
  • a spring back amount evaluation method is a spring back amount evaluation method for evaluating a spring back amount after release of a press-molded product by a computer, and intersecting planes intersecting the shape of the press-molded product at predetermined intervals.
  • a plurality of cross-plane setting steps for each cross-section, a cross-sectional shape acquisition step for acquiring the cross-sectional shape of the press-formed product for each set cross plane, and the direction of each cross-sectional shape in each cross-plane for each cross-sectional shape A cross-sectional shape direction obtaining step, and a cross-sectional plane setting step, the cross-sectional shape obtaining step, and the cross-sectional shape direction obtaining step for a shape that serves as a reference for the press-formed product and a shape after release. And comparing the direction of the cross-sectional shape with respect to the acquired reference shape and the shape after release in all the crossing planes. What to assess the amount of spring back.
  • a spring back amount evaluation method is a spring back amount evaluation method for evaluating a spring back amount after release of a press-molded product by a computer, and intersecting planes intersecting the shape of the press-molded product at predetermined intervals.
  • a plurality of cross plane setting steps for each cross section, a cross section shape acquisition step for acquiring the cross section shape of the press-formed product for each set cross plane, and a position specification for specifying the position of each cross section shape in each cross plane A position specifying point coordinate acquiring step for acquiring point coordinates, and for the shape serving as a reference of the press-formed product and the shape after release, the intersecting plane setting step, the cross-sectional shape acquiring step, and the position specifying point
  • Each coordinate acquisition step is performed, and the position specifying point coordinates for the acquired reference shape and the shape after the release are compared in all intersecting planes. To assess the amount of spring back by the.
  • the shape that serves as a reference for the press-molded product is a shape before mold release, a die shape, or a target shape after press-molding. Any one of them.
  • the shape of the press-molded product after release is the shape obtained as a result of spring-back analysis of the press-molded product, or actually press-molded. This is the shape obtained.
  • the direction of each cross-sectional shape in each cross-plane is a direction in which a cross-sectional secondary moment in the cross-sectional shape has a maximum value or a minimum value, or
  • the cross-section coefficient in the cross-sectional shape is a direction showing a maximum value or a direction showing a minimum value.
  • the direction of each cross-sectional shape in each cross plane is the long-side direction or the short-side direction of the smallest rectangle surrounding the cross-sectional shape.
  • the position specifying point is a coordinate of the center of gravity of the cross-sectional shape.
  • the ratio of the maximum value to the minimum value of the sectional moment of inertia or the section modulus is 1.1 or more in 70% or more of the plurality of set intersection planes. It is.
  • the present invention is particularly effective for high-strength steel sheets of 590 MPa class or higher, and other materials such as aluminum, whose Young's modulus is smaller than steel materials.
  • the amount of springback can be evaluated based on an objective index regardless of the operator's judgment, and therefore an appropriate springback countermeasure can be implemented.
  • FIG. 1 is a flowchart for explaining the flow of a springback amount evaluation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a springback amount evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a press-formed product that is an evaluation target of the springback amount evaluation method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory view illustrating a press molding method of the press molded product of FIG.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram illustrating a press molding method of the press molded product of FIG. 3.
  • FIG. 5B is an explanatory view illustrating a press molding method of the press molded product of FIG. 3.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the intersecting plane setting step of the springback amount evaluation method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is an explanatory diagram illustrating a cross-sectional shape acquisition step of the springback amount evaluation method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is an explanatory diagram illustrating a cross-sectional shape acquisition step of the springback amount evaluation method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7C is an explanatory diagram illustrating a cross-sectional shape acquisition step of the springback amount evaluation method according to the embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the cross-sectional shape direction acquisition step of the springback amount evaluation method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the position specifying point coordinate acquisition step of the springback amount evaluation method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the result of the cross-sectional shape direction acquisition step of the spring back amount evaluation method according to the embodiment of the present invention, and is the spring back amount (torsional deformation amount) of the press-formed product of FIG. ) Is a graph.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the result of the position specifying point coordinate acquisition step of the spring back amount evaluation method according to the embodiment of the present invention, and the spring back amount (warp deformation amount) of the press-formed product of FIG. FIG. FIG.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a case where the cross-sectional shape acquisition step of the springback amount evaluation method according to one embodiment of the present invention is applied to a part different from the press-formed product of FIG.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the result of the cross-sectional shape direction obtaining step of the spring back amount evaluation method in the embodiment, and the spring back amount (torsional deformation amount) of the press-formed product of FIG.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the result of the position specific point coordinate acquisition step of the spring back amount evaluation method in the embodiment, and shows the spring back amount (warp deformation amount) of the press-formed product of FIG. FIG.
  • an intersecting plane setting step S1 and a cross-sectional shape acquisition step S3 are performed. It is carried out in this order.
  • the intersecting plane setting step S1 a plurality of planes as positions for measuring the amount of spring back of the press-formed product at predetermined intervals in a predetermined direction of the press-formed product with respect to the shape that serves as a reference of the press-formed product and the shape after release. Is set.
  • the cross-sectional shape acquisition step S3 the cross-sectional shape of the press-formed product is acquired for each set intersection plane.
  • the next step is different depending on whether the amount of torsional deformation or the amount of warp deformation is evaluated as the amount of springback.
  • a cross-sectional shape direction acquisition step S5 is performed in which the direction of each cross-sectional shape is acquired as the direction of each cross-sectional shape.
  • torsional deformation refers to deformation that rotates around a certain axis of a press-formed product.
  • a position specific point coordinate acquisition step of acquiring coordinates of position specific points specifying the position of each cross-sectional shape. S7 is performed.
  • the torsional deformation amount or the warp deformation amount of the entire press-formed product is evaluated based on the acquired direction of each cross-sectional shape or the coordinates of the position specifying point (spring back amount evaluation step S9).
  • the intersection plane setting step S1, the cross-sectional shape acquisition step S3, the cross-sectional shape direction acquisition step S5, and the position specifying point coordinate acquisition step S7 are performed by an apparatus such as a PC (personal computer) that executes program processing.
  • an apparatus such as a PC (personal computer) that executes program processing.
  • the springback amount evaluation step S9 may be performed by an operator after the graph display by the PC is performed, or a means for performing the springback amount evaluation step S9 is separately provided in the PC. You may carry out using a means. In this embodiment, an example is shown in which an operator performs using a PC. *
  • a springback amount evaluation apparatus 1 is configured by a PC (personal computer) or the like, and as shown in FIG. 2, a display device 3, an input device 5, and a main storage device 7. And an auxiliary storage device 9 and an arithmetic processing unit 11.
  • a display device 3, an input device 5, a main storage device 7, and an auxiliary storage device 9 are connected to the arithmetic processing unit 11. These devices are controlled by commands from the arithmetic processing unit 11.
  • the display device 3 is used for displaying calculation results, and is composed of a liquid crystal monitor or the like.
  • 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 arithmetic processing unit 11, and is constituted by a RAM (random-access memory) or the like.
  • the auxiliary storage device 9 is used for data storage and the like, and is composed of a hard disk or the like.
  • the arithmetic processing unit 11 is constituted by a CPU such as a PC, and has an intersecting plane setting unit 13, a cross-sectional shape acquisition unit 15, a cross-sectional shape direction acquisition unit 17, and a position specifying point coordinate acquisition unit 19. These means are realized by a CPU or the like executing a predetermined program. These means will be described below.
  • the center pillar outer part (part) 21 shown in FIG. 3 will be described as an example of a springback amount evaluation target.
  • the outer part 21 is manufactured by press-molding a blank material 29 using an upper mold 23, a lower mold 25, and a blank holder 27.
  • the blank material 29 is first subjected to first press molding (draw molding) (see FIG. 5A), and second press molding (restrike) is performed using another mold.
  • first press molding draw molding
  • second press molding restrike
  • unnecessary portions are trimmed, and the final shape of the outer part 21 is formed (see FIG. 5B).
  • the longitudinal direction of the outer part 21 is the x direction
  • the width direction is the y direction
  • the height direction is the z direction.
  • the intersecting plane setting means 13 sets a plurality of intersecting planes that intersect the reference shape of the press-molded product (outer part 21) to be evaluated for the springback amount and the shape after release at predetermined intervals.
  • a reference shape a shape before releasing the outer part 21, a target shape after press molding the outer part 21, or a mold shape is used.
  • the shape after release may be obtained by springback analysis using a computer, or the shape after release may be obtained by actually performing press molding and measuring the shape three-dimensionally.
  • the intersecting plane setting means 13 sets a position where the reference shape and the shape after the mold release coincide with each other. By doing so, an intersecting plane can be set at the same position in the reference shape and the shape after release. Note that the springback amount is 0 at the position where the shapes match.
  • the position in the x direction of the outer part 21 of ⁇ 200 mm is set as the position where the shape is matched (the reference position in the longitudinal direction).
  • each set intersection plane An is indicated by a plurality of straight lines parallel to the y direction of the outer part 21.
  • each of the cross-plane A n in FIG. 6 the cross-plane A 1 ⁇ A 137 in order from left in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional shape of the outer part 21.
  • the intersecting planes An see FIG. 6 set on the outer part 21, as an example, the intersecting plane A 5 , the intersecting plane A 70 , and the intersecting plane A 127 intersect with the outer part 21.
  • a dotted line is a cross-sectional shape acquired for the shape of the outer part 21 before release
  • a solid line is a cross-sectional shape acquired for the shape of the outer part 21 after release.
  • Figure 7A is a view showing the cross-sectional shape of the cross-plane A 5 (release prior to cross-sectional shape of the cross section B 5, and the cross-sectional shape B 5 'after the release).
  • FIG. 7B is a diagram showing a cross-sectional shape on the cross plane A 70 (a cross-sectional shape before mold release is a cross-sectional shape B 70 and a cross-sectional shape B 70 ′ after mold release).
  • FIG. 7C is a diagram showing a cross-sectional shape on the cross plane A 127 (a cross-sectional shape before mold release is taken as a cross-sectional shape B 127 and a cross-sectional shape B 127 ′ after mold release).
  • ⁇ Cross-sectional shape direction acquisition means> In order to evaluate the amount of torsional deformation, the cross-sectional shape direction acquisition unit 17 sets the direction of each cross-sectional shape in each cross plane as the direction of each cross-sectional shape for each cross-sectional shape set by the cross-sectional shape acquisition unit 15. get.
  • torsional deformation refers to deformation that rotates around a certain axis of a press-formed product. At this time, each cross-sectional shape of the press-molded product rotates around the axis. Therefore, if the rotation angle of each cross-sectional shape is acquired, it is possible to evaluate how much torsional deformation has occurred.
  • the direction of each cross-sectional shape may be acquired before and after torsional deformation, and the directions of the acquired cross-sectional shapes may be compared with each other. Even if each cross-sectional shape is deformed after mold release, in many cases, the amount of deformation is not extremely large. Therefore, the influence of the deformation of the cross-sectional shape before and after mold release on the direction of the cross-sectional shape can be ignored. Therefore, the rotation angle of each cross-sectional shape can be acquired by comparing the direction of each cross-sectional shape before and after mold release.
  • the direction of each cross-sectional shape can be understood as the direction of each cross-sectional shape in each cross plane. Therefore, in order to compare the direction of each cross-sectional shape, the direction of each cross-sectional shape in each intersection plane may be acquired, and the change in the direction before and after mold release may be acquired as the rotation angle.
  • the direction of each cross-sectional shape can be represented by, for example, an angle formed with the coordinate axis.
  • each cross-sectional shape for example, the direction in which the second moment of area shows the maximum value or the minimum value, the direction in which the section modulus shows the maximum value or the minimum value, or surrounds each cross-sectional shape
  • the long side direction or short side direction of the smallest rectangle is exemplified.
  • the direction of each cross-sectional shape As an example of the direction of each cross-sectional shape, how to obtain the direction in which the cross-sectional secondary moment shows the maximum value or the minimum value will be described.
  • the value of the cross-sectional second moment of the cross-sectional shape with respect to an axis on the intersecting plane varies depending on the direction in which the axis is set.
  • the axis whose sectional secondary moment shows the maximum value or the minimum value is referred to as a principal axis. Therefore, the direction of the main axis is the direction in which the cross-sectional secondary moment shows the maximum value or the minimum value.
  • the direction of the main axis is obtained using the well-known equations (1) to (7) shown below.
  • Sectional moments I y , I z , and I yz with respect to an arbitrary orthogonal coordinate axis y-axis and z-axis set in the section are calculated as in the following expressions (1) to (3).
  • y and z are distances from the center of gravity of the cross section, and A is the area of the cross section.
  • the principal axis directions ⁇ 1 and ⁇ 2 in the cross-section of the moment of inertia of the cross section are obtained by the following expressions (4) and (5) as angles from the y axis.
  • the cross-sectional secondary moment about the main axis that is, the main cross-sectional secondary moment is given by the following equation (6) and the following equation (7).
  • the direction in which the cross-section coefficient indicates the maximum value or the minimum value is obtained by the following method.
  • the direction in which the section modulus shows the maximum value is obtained by rotating the axis in the section little by little and changing the direction. That is, each time the shaft is rotated, the section modulus related to the axis is calculated, and the direction of the axis showing the maximum value in the calculation result is set as the direction in which the section coefficient shows the maximum value. More specifically, for example, the axis in the cross section is rotated by 1 degree to obtain the axis having the maximum section modulus, and the axis in the cross section is rotated by a finer angle, for example, 0.1 degree around the axis. Thus, the axis with the maximum section modulus is obtained more precisely.
  • the direction in which the section modulus shows the minimum value is obtained as a direction orthogonal to the direction that shows the maximum value.
  • the section modulus shows the maximum value or the minimum value. It can be obtained by a method similar to the method for obtaining the direction.
  • cross-sectional shapes B 127 and B 127 ′ in the cross plane A 127 will be described with reference to FIG.
  • the case of acquiring the long side direction of the minimum rectangle enclosing (see 7C) will be described as an example.
  • the minimum rectangle surrounding the cross-sectional shape before release (the cross-sectional shape indicated by a broken line) is indicated by a dotted line.
  • the minimum rectangle surrounding the cross-sectional shape after release is indicated by a solid line.
  • the acquisition of the direction of each cross-sectional shape is performed based on the entire cross-sectional shape. Therefore, even if the cross-sectional shape is slightly deformed, the amount of deformation is reduced. Can be ignored. Therefore, this method can be applied to almost all cross-sectional shapes.
  • the ratio (maximum / minimum) of the maximum value to the minimum value of the secondary moment of section or the section modulus of the cross-sectional shape of the shape before spring back (or the target shape) is less than 1.1
  • the direction indicating the maximum value and the direction indicating the minimum value are interchanged. That is, it may be determined that the cross-sectional shape is rotated by 90 ° due to the deformation. Accordingly, it is desirable that the ratio (maximum value / minimum value) of the maximum value to the minimum value of the sectional secondary moment or section modulus in the sectional shape before the spring back is 1.1 or more.
  • the ratio of the maximum value to the minimum value is more preferably 1.2 or more. Note that the ratio of the maximum value to the minimum value (maximum value / minimum value) does not have to be achieved in all the intersecting planes in order to evaluate the springback amount, and is 70% or more of the intersecting planes. If it is achieved in.
  • the position specifying point coordinate acquisition unit 19 obtains the coordinates of the position specifying point (for example, the center of gravity) for specifying the position of each cross-sectional shape for each cross-sectional shape set by the cross-sectional shape acquisition unit 15.
  • Said cross-sectional shape direction acquisition means 17 is for evaluating the amount of torsional deformation.
  • Warpage deformation can be understood as deformation in the same plane of a press-formed product.
  • each cross-sectional shape is so small that the direction of the principal axis of the cross-sectional secondary moment does not change greatly after mold release, and the influence of the deformation of the cross-sectional shape on the position of the center of gravity can be ignored in many cases. it can. Therefore, if the coordinates of the center of gravity are obtained and compared for the cross-sectional shape in the reference shape and the cross-sectional shape after mold release, the amount of movement of the cross-sectional shape can be acquired. By comparing the center of gravity with the entire press-formed product, it is possible to evaluate how much warp deformation has occurred in the press-formed product.
  • FIG. 9 is a diagram showing the center of gravity P in the cross-sectional shape B 127 (see FIG. 7C) before release in the intersection plane A 127 and the center of gravity P ′ in the cross-sectional shape B 127 ′ after release.
  • the center of gravity in the cross-sectional shape has moved downward in FIG.
  • the intersecting plane setting means 13 sets an intersecting plane with respect to the shape serving as a reference for the outer part 21 and the shape after release (S1).
  • the shape before releasing the outer part 21 was used as the reference shape.
  • the cross-sectional shape acquisition unit 15 acquires the cross-sectional shape of the outer part 21 for each of the set intersection planes (S3).
  • the cross-sectional shape direction acquisition means 17 acquires the direction of the cross-sectional shape in the intersecting plane as the cross-sectional shape direction for each cross-sectional shape acquired in the cross-sectional shape acquisition step S3 (S5).
  • a direction indicating the maximum value of the cross-sectional secondary moment is acquired as the cross-sectional shape direction.
  • a broken line is a graph about the shape before mold release
  • a solid line is a graph about the shape after mold release.
  • the horizontal axis indicates the position in the x direction (mm)
  • the vertical axis indicates the angle formed by the direction indicating the maximum value of the cross-sectional secondary moment and the z direction.
  • the angle of the vertical axis before and after mold release coincides at the longitudinal reference position.
  • the graphs before and after the mold release are totally deviated. From this, it can be seen that torsional deformation has occurred over the entire length of the outer part 21.
  • the horizontal axis indicates the position in the x direction (mm)
  • the vertical axis indicates the difference in the angle of the vertical axis in FIG. 10A with respect to the shape before and after mold release, that is, the torsional deformation amount.
  • the value (deg./mm) obtained by (derivative) is shown. According to such a graph, it can be seen at which position of the outer part 21 a large torsional deformation has occurred after mold release.
  • the graph rapidly increases / decreases in the circled portions indicated by arrows (the positions in the x direction are around ⁇ 500 mm, 200 mm, and 550 mm). This means that large torsional deformation occurs at these positions.
  • FIG. 11 is a graph of the results.
  • a broken line is a graph about the shape before mold release
  • a solid line is a graph about the shape after mold release.
  • the horizontal axis indicates the x-direction position (mm)
  • the vertical axis indicates the z-direction position (mm) of the center of gravity of the cross-sectional shape at each position in the x-direction.
  • the solid line graph is separated upward from the broken line graph. This represents that warpage deformation occurred in the z direction of the outer part 21 after mold release.
  • the horizontal axis indicates the x-direction position (mm), and the vertical axis indicates the difference in the z-direction position between the shapes before and after mold release, that is, the value obtained by differentiating the warp deformation amount.
  • the graph abruptly increases or decreases in the circled portions indicated by arrows (the position in the x direction is around ⁇ 400 mm, around 200 mm, and between 500 mm and 700 mm). This means that large warp deformation has occurred at these positions.
  • the cross-sectional shape of the press-formed product in the cross plane set at a predetermined direction and at a predetermined interval is acquired, and the cross-sectional shape direction in the cross plane for each cross-sectional shape Is obtained as the direction of the cross-sectional shape, and the directions of the obtained cross-sectional shapes are compared.
  • the direction showing the maximum or minimum value of the secondary moment of section in order to measure the amount of torsional deformation, the direction showing the maximum or minimum value of the secondary moment of section, the direction showing the maximum or minimum value of the section modulus, or the minimum surrounding the section shape
  • the long side direction of the rectangle was obtained, any direction may be used as long as the direction is acquired based on the cross-sectional shape.
  • the center of gravity of the cross-sectional shape is obtained as the position specifying point in the position specifying point coordinate acquisition step S7.
  • the center of gravity is not limited to the center of gravity, and any specific point that specifies the position acquired on the same basis based on the cross-sectional shape Something like that.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a method of setting an intersecting plane for a bent part 31 having a straight part and a bent part.
  • three reference planes C 1 , C 60 , and C 84 are set in the bent part 31 so as to divide a linear portion and a bent portion. To do.
  • FIG. 12 illustrates a case where the space between the intersecting plane C 60 and the intersecting plane C 84 is divided into 24 equal parts. In this way, an intersection plane is set for the entire bent part 31.
  • the mold was changed as follows for the part corresponding to the part having large torsional deformation and warping deformation.
  • the mold shape used in the first press molding was changed so that the outer part 21 was partially embossed.
  • the mold shape used in the second press molding is changed, the embossed shape given in the first press molding is crushed and compressive stress is applied, and a seating surface is partially added to the outer part 21. Thus, a tensile stress was applied.
  • FIG. 13 is a graph showing torsional deformation of the outer part 21 as in FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing the warp deformation of the outer part 21 as in FIG.
  • the horizontal and vertical axes in FIGS. 13 and 14 are the same as the horizontal and vertical axes in FIG. 10 and FIG.
  • FIG. 13 (a) the divergence between the graph before release and the graph after release is smaller compared to FIG. 10 (a). This indicates that the torsional deformation has been improved. From FIG. 14 (a), it can be seen that the graph before mold release and the graph after mold release agree very well, and warping deformation hardly occurred. Accordingly, it was confirmed that the warpage deformation was remarkably improved by the above-described springback countermeasure.
  • the springback amount evaluation method As described above, according to the springback amount evaluation method according to the present invention, it is possible to evaluate the springback amount based on an objective index regardless of the judgment of the operator, and it is possible to implement an appropriate countermeasure for springback. It was proved that.
  • the present invention can be applied to a process for evaluating the amount of spring back after release of a press-molded product produced by press-molding a metal flat plate, and therefore, an appropriate spring back countermeasure can be implemented.

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Abstract

　本発明に係るスプリングバック量評価方法は、プレス成形品の形状に交差する交差平面を所定間隔ごとに複数設定する交差平面設定工程Ｓ１と、該設定された交差平面毎にプレス成形品の断面形状を取得する断面形状取得工程Ｓ３と、該各断面形状の各交差平面における向きを各断面形状の方向として取得する断面形状方向取得工程Ｓ５とを有し、プレス成形品の基準となる形状と離型後の形状について、交差平面設定工程Ｓ１と、断面形状取得工程Ｓ３と、断面形状方向取得工程Ｓ５または位置特定点座標取得工程Ｓ７と、をそれぞれ行い、取得した基準となる形状と離型後の形状とに対する断面形状の方向を全ての交差平面において比較することによってスプリングバック量を評価するスプリングバック量評価工程Ｓ９とを含む。

Description

スプリングバック量評価方法
　本発明は、金属平板をプレス成形して製造されるプレス成形品の離型後のスプリングバック量を評価するスプリングバック量評価方法に関する。
　自動車用部材の多くは、金属平板(metal　sheet)の一つとしての薄鋼板(steel　sheet)をプレス成形(press　forming)することにより製造されている。近年は自動車用部材の軽量化のため、更に薄い鋼板が用いられることから、より高強度化が求められている。しかし高強度になると、所望の形状に対して、プレス成形後のスプリングバック(springback)による形状変化が大きくなるという問題が生じるため、スプリングバック対策が必要となる。
　ここで、金属平板とは、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(electro-galvanizing)、溶融亜鉛めっき(hot-dip　galvanizing)、有機皮膜(organic　coating)処理等）を施した表面処理鋼板を意味する。また、金属平板は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金等、各種金属類から構成される単板(sheet)でもよい。
　現在、スプリングバック対策のために、有限要素法(以下、ＦＥＭ：Finite　Element　Method)による数値シミュレーション(numerical　simulation)が最も多く用いられている。ＦＥＭによる数値シミュレーションを用いたスプリングバック対策の一例を挙げれば、以下のようなものがある。まずＦＥＭによってスプリングバック解析を行い、スプリングバック解析の結果に基づいてスプリングバックの要因分析(factorial　analysis)を行う。次に、スプリングバック要因分析の結果に基づいて対策実施(implementation　of　countermeasure)を行い、対策実施の効果を再度ＦＥＭで確認する。そして、所望の形状が得られるまでこの手続きを繰り返し、その後、実際のプレス用金型(die　of　press　forming)を製作する。
　ＦＥＭによるスプリングバック要因分析方法としては、例えば特許文献１に開示される方法がある。特許文献１のスプリングバック要因分析方法は、プレス成形解析後（離型(die　release)前）のプレス成形品(press　formimg　product)に作用している残留応力(residual　stress)がスプリングバックに及ぼす影響を明確にするというものである。具体的に、この技術は、プレス成形解析後の残留応力分布を部分的に変更してスプリングバック解析を行って得られたスプリングバック解析結果と、残留応力分布を変更せずにスプリングバック解析を行って得られたスプリングバック解析結果とを比較する。これにより、変更した残留応力分布の影響を確認するというものである。こうすることによって、特定部位の残留応力の影響を明確化でき、それがスプリングバックに影響を及ぼすことが特定出来れば、スプリングバック対策を立てることが可能になる。
　スプリングバック対策としては、例えば、プレス成形品に新たな形状を追加することにより引張応力(tensile　stress)をその形状追加部位に与える方法がある。あるいはプレス加工を２工程行うことによって製造されるプレス成形品において、１工程目においてエンボス(emboss)や余肉ビード(bead)形状を付与した後、その形状を２工程目で潰して伸ばすことで、圧縮応力(compressive　stress)を与える方法等もある。
　このようなスプリングバック対策を施すためには、プレス成形品のどこにどのように修正を施すのかが重要である。プレス成形品に対する修正を施す箇所や修正方法を明確にするためには、スプリングバック量を正しく評価することが重要である。一般的にはスプリングバック量は、プレス成形品の部位を特定して評価方向等の指標を決めてから評価される。
　ここで、スプリングバックによる変形は、反り変形(camber)、捩じり変形(torsion)、および断面の口開き（口閉じ）変形とに大きく分類できる。この内、断面の口開き変形に関しては、変形自体がわかりやすく、金型に予め見込みを入れておくことで比較的対応しやすい。しかし反り変形と捩じり変形とは、実際のスプリングバックでは複合して生じるため、スプリングバック量の評価の指標を決定するのがより困難である。特に部材が大きい場合には、金型に予め見込みを入れて対応することも困難な場合が多い。従って、反り変形と捩じり変形とをそれぞれ定量的に明確に評価することが重要である。しかし、特に、捩じり変形を定量的に評価することは困難であるため、評価の指標を明確にすることも困難である。
　そこで、捩じり変形に着目した従来技術としては、例えば特許文献２には、評価断面における重心(center　of　gravity)を算出し、その重心周りでの断面の回転に対応する断面の捩れトルクを算出する方法が開示されている。この技術は、捩じり変形の原因となる捩じれトルクを消去することで捩じり変形を解消しようとするものである。
特開２００７－２２９７２４号公報 特開２００７－１３０６７０号公報
　しかしながら、特許文献１に開示されるスプリングバック要因分析方法では、スプリングバック要因は明確にわかるが、プレス成形品に対する修正を施す箇所や修正方法が明確になるとは限らない。
　また、スプリングバック量の評価の指標は熟練した作業者によって決められているが、作業者ごとに指標が異なるのが現状である。そのため、スプリングバック量の評価の指標が客観的なものになっていないという問題がある。
　また、特許文献２に記載の方法では、実際に捩じれトルクを完全に消去するようなプレス成形は困難である上、実際にスプリングバック後に部材にどの程度捩じり変形が発生しているかが分かり難いという問題点がある。
　本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、作業者の判断によらず客観的な指標に基づいてスプリングバック量を評価するスプリングバック量評価方法を得ることを目的とする。
　本発明に係るスプリングバック量評価方法は、コンピュータによりプレス成形品の離型後のスプリングバック量を評価するスプリングバック量評価方法であって、前記プレス成形品の形状に交差する交差平面を所定間隔ごとに複数設定する交差平面設定工程と、該設定された交差平面毎に前記プレス成形品の断面形状を取得する断面形状取得工程と、該各断面形状の各交差平面における向きを各断面形状の方向として取得する断面形状方向取得工程とを含み、前記プレス成形品の基準となる形状と離型後の形状について、前記交差平面設定工程と、前記断面形状取得工程と、前記断面形状方向取得工程とをそれぞれ行い、取得した前記基準となる形状と前記離型後の形状とに対する断面形状の方向を全ての交差平面において比較することによってスプリングバック量を評価する。
　本発明に係るスプリングバック量評価方法は、コンピュータによりプレス成形品の離型後のスプリングバック量を評価するスプリングバック量評価方法であって、前記プレス成形品の形状に交差する交差平面を所定間隔ごとに複数設定する交差平面設定工程と、該設定された交差平面毎に前記プレス成形品の断面形状を取得する断面形状取得工程と、該各断面形状の各交差平面における位置を特定する位置特定点座標を取得する位置特定点座標取得工程とを含み、前記プレス成形品の基準となる形状と離型後の形状について、前記交差平面設定工程と、前記断面形状取得工程と、前記位置特定点座標取得工程とをそれぞれ行い、取得した前記基準となる形状と前記離型後の形状とに対する位置特定点座標を全ての交差平面において比較することによってスプリングバック量を評価する。
　上記の本発明に係るスプリングバック量評価方法であって、前記プレス成形品の基準となる形状が、前記プレス成形品の離型前の形状、金型形状、またはプレス成形後の目標とする形状のいずれか一つである。
　上記の本発明に係るスプリングバック量評価方法であって、前記プレス成形品の離型後の形状が、前記プレス成形品をスプリングバック解析した結果得られた形状、または、実際にプレス成形を行って得られた形状である。
　上記の本発明に係るスプリングバック量評価方法であって、前記各交差平面における前記各断面形状の方向が、前記断面形状における断面二次モーメントが最大値を示す方向または最小値を示す方向、又は、前記断面形状における断面係数が最大値を示す方向または最小値を示す方向である。
　上記の本発明に係るスプリングバック量評価方法であって、前記各交差平面における前記各断面形状の方向が、前記断面形状を囲む最小の長方形の長辺方向または短辺方向である。
　上記の本発明に係るスプリングバック量評価方法であって、前記位置特定点が、前記断面形状の重心の座標である。
　上記の本発明に係るスプリングバック量評価方法であって、前記設定した複数の交差平面の７０％以上において、断面二次モーメントまたは断面係数の前記最小値に対する前記最大値の比が１．１以上である。
　なお、本発明は、特に５９０ＭＰａ級以上の高強度鋼板(high-strength　steel　sheet)や、その他、アルミニウム等、ヤング率(Young's　modulus)が鋼系素材に比較して小さい素材に対しても有効な技術である。
　本発明によれば、作業者の判断によらず客観的な指標に基づいてスプリングバック量を評価することができ、それ故、的確なスプリングバック対策を実施することができる。
図１は、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の流れについて説明するフローチャートである。 図２は、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価装置について説明する説明図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の評価対象となるプレス成形品について説明する説明図である。 図４は、図３のプレス成形品のプレス成形方法について説明する説明図である。 図５Ａは、図３のプレス成形品のプレス成形方法について説明する説明図である。 図５Ｂは、図３のプレス成形品のプレス成形方法について説明する説明図である。 図６は、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の交差平面設定工程について説明する説明図である。 図７Ａは、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の断面形状取得工程について説明する説明図である。 図７Ｂは、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の断面形状取得工程について説明する説明図である。 図７Ｃは、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の断面形状取得工程について説明する説明図である。 図８は、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の断面形状方向取得工程について説明する説明図である。 図９は、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の位置特定点座標取得工程について説明する説明図である。 図１０は、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の断面形状方向取得工程の結果について説明する図であって、図３のプレス成形品のスプリングバック量（捩じり変形量）をグラフ化した図である。 図１１は、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の位置特定点座標取得工程の結果について説明する図であって、図３のプレス成形品のスプリングバック量（反り変形量）をグラフ化した図である。 図１２は、本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法の断面形状取得工程を図３のプレス成形品とは異なる部品に適用した場合について説明する説明図である。 図１３は、実施例におけるスプリングバック量評価方法の断面形状方向取得工程の結果について説明する図であって、スプリングバック対策後の図３のプレス成形品のスプリングバック量（捩じり変形量）をグラフ化した図である。 図１４は、実施例におけるスプリングバック量評価方法の位置特定点座標取得工程の結果について説明する図であって、スプリングバック対策後の図３のプレス成形品のスプリングバック量（反り変形量）をグラフ化した図である。
　本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価方法では、スプリングバック量として捩じり変形量を評価する場合、図１に示すように、交差平面設定工程Ｓ１と断面形状取得工程Ｓ３とがこの順に実施される。交差平面設定工程Ｓ１では、プレス成形品の基準となる形状と離型後の形状とについて、プレス成形品の所定方向に所定間隔にプレス成形品のスプリングバック量を測定する位置としての複数の平面が設定される。断面形状取得工程Ｓ３では、該設定された交差平面毎にプレス成形品の断面形状が取得される。
　次に実施される工程は、スプリングバック量として捩じり変形量を評価するのか、反り変形量を評価するのかにより異なる。スプリングバック量として捩じり変形量を評価する場合は、各断面形状の向きを各断面形状の方向として取得する断面形状方向取得工程Ｓ５が実施される。ここで捩じり変形とは、プレス成形品がある軸回りに回転する変形をいう。また、スプリングバック量として反り変形量を評価する場合は、断面形状方向取得工程Ｓ５の替わりに、各断面形状の位置を特定する位置特定点の座標(coordinates)を取得する位置特定点座標取得工程Ｓ７が実施される。
　次いで、取得された各断面形状の方向または位置特定点の座標に基づいて、プレス成形品全体の捩じり変形量または反り変形量が評価される（スプリングバック量評価工程Ｓ９）。
　上記の交差平面設定工程Ｓ１と、断面形状取得工程Ｓ３と、断面形状方向取得工程Ｓ５と、位置特定点座標取得工程Ｓ７とは、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われるものである。そこで、まず、装置（以下、「スプリングバック量評価装置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。なお、スプリングバック量評価工程Ｓ９は、ＰＣによるグラフ表示などが行われた後、作業者が行うようにしてもよいし、あるいはスプリングバック量評価工程Ｓ９を行う手段をＰＣ内に別途設けて該手段を用いて行ってもよい。本実施の形態では、作業者がＰＣを用いて行う例を示す。　
〔スプリングバック量評価装置〕
　本発明の一実施の形態に係るスプリングバック量評価装置１は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ(personal　computer)）等によって構成され、図２に示すように、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とを有する。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が接続される。これらの装置は、演算処理部１１の指令によって制御される。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で使用されるデータの一時保存や演算等に用いられ、ＲＡＭ(random-access　memory)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、内部に交差平面設定手段１３と、断面形状取得手段１５と、断面形状方向取得手段１７と、位置特定点座標取得手段１９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。
　以下の説明では、スプリングバック量評価対象として、図３に示すセンターピラーのアウター部品(part)２１を例に挙げて説明する。アウター部品２１は、図４に示すように、上金型２３と、下金型２５と、しわ押さえ(blank　holder)２７とを用いてブランク(blank)材２９をプレス成形して製造される。ブランク材２９に対し、まず１回目のプレス成形（ドロー成形）が行われ（図５Ａ参照）、さらに別の金型を用いて２回目のプレス成形（リストライク(restrike)）が行われる。次いで不要な部分が切除（トリム加工(trimming)）されてアウター部品２１の最終的な形状が成形される（図５Ｂ参照）。なお、以下の説明において、図３に示すように、アウター部品２１の長手方向をｘ方向、幅方向をｙ方向、高さ方向をｚ方向とする。
＜交差平面設定手段＞
　交差平面設定手段１３は、スプリングバック量評価対象となるプレス成形品（アウター部品２１）の基準となる形状および離型後の形状に対して交差する交差平面を所定間隔ごとに複数設定する。基準となる形状としては、アウター部品２１の離型前の形状や、アウター部品２１のプレス成形後の目標とする形状、あるいは金型形状を用いる。離型後の形状は、コンピュータを用いたスプリングバック解析によって求めてもよいし、実際にプレス成形を行って離型後の形状を３次元形状測定等により求めてもよい。
　交差平面を設定する前段階として、交差平面設定手段１３は、基準となる形状と離型後の形状とを一致させる位置を設定する。こうすることで、基準となる形状および離型後の形状において、同位置に交差平面を設定することができる。なお、形状を一致させる位置においては、スプリングバック量が０となる。本実施の形態においては、アウター部品２１のｘ方向位置－２００ｍｍ（後述の図１０参照）を、形状を一致させる位置（長手方向基準位置）とした。
　次に、プレス成形品に交差平面を設定する方法について説明する。本実施の形態では、交差平面の設定の一例として、アウター部品２１のｘ方向に平行に基準軸Ｌを設定し、図６に示すように、ｙｚ平面上に基準軸Ｌに直交する１３７の交差平面(section　plane)Ａｎ（ｎ＝１～１３７）を等間隔に設定した。なお、図６において、設定された各交差平面Ａｎはアウター部品２１のｙ方向に平行な複数の直線で示される。また、以下の説明において、図６における交差平面Ａｎのそれぞれを、図６中左から順番に交差平面Ａ１～Ａ１３７とする。
＜断面形状取得手段＞
　断面形状取得手段１５は、設定された交差平面毎にプレス成形品の断面形状を取得する。図７は、アウター部品２１の断面形状の例を示す図である。この図７は、アウター部品２１に設定された交差平面Ａｎ（図６参照）のうち、例として交差平面Ａ５、交差平面Ａ７０、および交差平面Ａ１２７と、アウター部品２１とが交差してできる断面形状を示したものである。図７において、破線(dotted　line)が離型前のアウター部品２１の形状について取得した断面形状であり、実線(solid　line)が離型後のアウター部品２１の形状について取得した断面形状である。図７Ａは交差平面Ａ５上の断面形状（離型前の断面形状を断面形状Ｂ５、離型後の断面形状Ｂ５’とする）を示した図である。図７Ｂは交差平面Ａ７０上の断面形状（離型前の断面形状を断面形状Ｂ７０、離型後の断面形状Ｂ７０’とする）を示した図である。図７Ｃは交差平面Ａ１２７上の断面形状（離型前の断面形状を断面形状Ｂ１２７、離型後の断面形状Ｂ１２７’とする）を示した図である。
＜断面形状方向取得手段＞
　断面形状方向取得手段１７は、捩じり変形量を評価するために、断面形状取得手段１５により設定された断面形状毎に、該各断面形状の各交差平面における向きを各断面形状の方向として取得する。上述したとおり、捩じり変形とは、プレス成形品がある軸回りに回転する変形をいう。このときプレス成形品の各断面形状は前記軸を中心に回転する。そこで、各断面形状の回転角度を取得すれば捩じり変形がどの程度発生しているかを評価することができる。
　各断面形状の回転角度を取得するためには、捩じり変形前後において各断面形状の方向をそれぞれ取得し、該取得した各断面形状の方向同士を比較すればよい。各断面形状は離型後において変形しても、多くの場合、その変形量は極端に大きくはないため、離型前後の断面形状の変形がその断面形状の方向に与える影響は無視できる。したがって、離型前後における各断面形状の方向を比較することで、各断面形状の回転角度を取得することができる。
　このようにして各断面形状の回転角度を全断面形状について取得することによって、プレス成形品にどれだけ捩じれ変形が発生したかが分かる。各断面形状の方向とは、各断面形状の各交差平面における向きとして捉えることができる。したがって、各断面形状の方向を比較するには、各断面形状の各交差平面における向きを取得し、その向きの離型前後の変化を回転角度として取得すればよい。なお、各断面形状の方向は、例えば座標軸となす角度で表すことができる。
　各断面形状の方向として、例えば断面二次モーメント(second　moment　of　area)が最大値または最小値を示す方向、断面係数(section　modulus)が最大値または最小値を示す方向、あるいは各断面形状を囲む最小の長方形の長辺方向または短辺方向等が例示される。
　各断面形状の方向の一例としての、断面二次モーメントが最大値または最小値を示す方向の求め方について説明する。交差平面上のある軸に関する断面形状の断面二次モーメントは、該軸をどの方向に設定するかで値が異なる。これらの軸のうち断面二次モーメントが最大値又は最小値を示す軸を主軸(principal　axis)という。したがって、主軸の方向が、断面二次モーメントが最大値または最小値を示す方向である。この主軸の方向は、良く知られた以下に示す式（１）～（７）を用いて求められる。断面に設定される任意の直交座標軸ｙ軸およびｚ軸に対する断面二次モーメントＩｙ、Ｉｚ、Ｉｙｚは、次式（１）～（３）のように計算される。ここで、ｙ、ｚは断面の重心からの距離、Ａは断面の領域である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　断面二次モーメントの断面における主軸方向α１、α２は、ｙ軸からの角度として、次式（４）および次式（５）で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、主軸に関する断面二次モーメントすなわち主断面二次モーメントは、次式（６）および次式（７）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　また、各断面形状の方向の他の例としての、断面係数が最大値または最小値を示す方向については、次の方法で求められる。断面係数が最大値を示す方向は、断面内の軸を少しずつ回転させて方向を変えることにより求められる。すなわち、軸を回転させる都度該軸に関する断面係数を計算し、計算結果の中で最大値を示す軸の方向を、断面係数が最大値を示す方向とする。より具体的には、例えば、断面内の軸を１度ずつ回転させて断面係数が最大となる軸を求め、該軸の周辺で更に細かい角度、例えば０．１度ずつ断面内の軸を回転させて断面係数が最大となる軸をより精密に求める。断面係数が最小値を示す方向は、最大値を示す方向に直交する方向として求められる。
　なお、断面二次モーメントが最大値または最小値を示す方向に関しては、上記式（１）～（７）を用いて説明した上記の方法の他に、上記断面係数が最大値または最小値を示す方向を求める方法と同様の方法で求めることができる。
　次に、各断面形状の方向の他の例としての、各断面形状を囲む最小の長方形の長辺方向について、図８を参照し、交差平面Ａ１２７における断面形状Ｂ１２７，Ｂ１２７’（図７Ｃ参照）を囲む最小の長方形の長辺方向を取得する場合を例に挙げて説明する。図８において、離型前の断面形状（破線で示される断面形状）を囲む最小の長方形を点線で示す。また、離型後の断面形状（実線で示される断面形状）を囲む最小の長方形を実線で示す。各断面形状の方向を、各長方形の長辺方向がｚ方向となす角度で表すと、離型前の断面形状Ｂ１２７の方向はα（°）であり、離型後の断面形状Ｂ１２７’の方向はα’（°）である。
　以上のように断面形状方向取得手段１７によれば、各断面形状の方向の取得は該各断面形状の全体に基づいて行われるため、断面形状が微小に変形していたとしてもその変形量を無視することができる。それ故、ほとんどの断面形状において本手法は適用できる。
　なお、上記例では、断面形状は離型後において変形してもその変形量は断面二次モーメントの主軸の方向を大きく変化させない程度に微小であるため、断面形状の変形が断面形状の方向に与える影響を無視できることが前提であった。ただし、断面形状が真円(perfect　circle)に近い楕円(ellipse)形状である場合など、断面の形状によっては、変形によって断面二次モーメントまたは断面係数の最大値または最小値を示す方向が入れ替わる場合がある。
　この点についてより具体的に説明する。スプリングバック前の形状（あるいは目標とする形状）のある断面形状の断面二次モーメントまたは断面係数の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が１．１より小さいと、スプリングバック後に最大値を示す方向と最小値を示す方向とが入れ替わる場合がある。すなわち、変形によって断面形状が９０°回転したと判断される場合がある。従って、スプリングバック前の断面形状における断面二次モーメントまたは断面係数の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が１．１以上であることが望ましい。この最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が１．２以上であることがより望ましい。なお、このような最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）は、スプリングバック量を評価するためには、すべての交差平面で達成されている必要はなく、交差平面の７０％以上で達成されていればよい。
＜位置特定点座標取得手段＞
　位置特定点座標取得手段１９は、断面形状取得手段１５で設定された断面形状毎に、該各断面形状の位置を特定する位置特定点（例えば重心）の座標を求める。上記の断面形状方向取得手段１７は、捩じり変形量を評価するためのものである。これに対して、スプリングバック量として反り変形量を評価する場合には、位置特定点座標取得手段１９が用いられる。反り変形とは、プレス成形品の同一平面内における変形として捉えることができる。
　上述したとおり、各断面形状は離型後において断面二次モーメントの主軸の方向を大きく変化させない程度に微小であり、断面形状の変形が重心位置に与える影響も、多くの場合に無視することができる。従って、基準となる形状における断面形状と、離型後における断面形状とについて、それぞれの重心の座標を求めて比較すれば、該断面形状の移動量を取得できる。このような重心の比較をプレス成形品全体で行うことによって、プレス成形品にどれだけ反り変形が発生したかを評価できる。
　図９は、交差平面Ａ１２７における離型前の断面形状Ｂ１２７（図７Ｃ参照）における重心Ｐと、離型後の断面形状Ｂ１２７’における重心Ｐ’を示した図である。図９に示すように、断面形状における重心が離型後に図９下方向に移動している。このように重心Ｐの座標と重心Ｐ’の座標とを比較することで、断面形状がどれだけ移動したかが分かる。
　以上のように構成された本実施のスプリングバック量評価装置１を用いて、アウター部品２１を対象としてスプリングバック量を評価する方法について、スプリングバック量評価装置１（図２）の動作（図１）と共に説明する。　
＜交差平面設定工程＞
　まず、交差平面設定手段１３が、アウター部品２１の基準となる形状および離型後の形状について交差平面を設定する（Ｓ１）。本例では、基準となる形状として、アウター部品２１の離型前の形状を用いた。
＜断面形状取得工程＞
　次いで、断面形状取得手段１５が、上記設定された交差平面毎にアウター部品２１の断面形状を取得する（Ｓ３）。
＜断面形状方向取得工程＞
　次に、断面形状方向取得手段１７が、断面形状取得工程Ｓ３で取得された各断面形状について、断面形状の交差平面における向きを断面形状の方向として取得する（Ｓ５）。本例では、捩じり変形量を評価するために、断面形状の方向として断面二次モーメントの最大値を示す方向を取得する。
＜スプリングバック量評価工程＞
　次に、作業者が、上記断面形状方向取得工程Ｓ５で取得された、基準となる形状と離型後の形状とに対する断面形状の方向を、全ての交差平面において比較することによってスプリングバック量を評価する（Ｓ９）。本実施の形態では、図１０に示すように、交差平面毎の断面二次モーメントの最大値を示す方向とｚ方向とのなす角度についてグラフを作成して、スプリングバック量が視覚的に把握できるようにした。本実施の形態では、グラフの作成は作業者がＰＣを用いて行ったが、ＰＣ内にスプリングバック量評価工程Ｓ９を行う手段を設けて自動で行ってもよい。
　図１０（ａ）および（ｂ）において、破線は離型前の形状についてのグラフであり、実線は離型後の形状についてのグラフである。図１０（ａ）において、横軸がｘ方向位置（mm）を示し、縦軸が断面二次モーメントの最大値を示す方向とｚ方向とのなす角度を示している。なお、長手方向基準位置では離型前後の縦軸の角度が一致している。図１０（ａ）を見ると、離型前後のグラフが全体的に乖離している。このことから、アウター部品２１の長手方向全体に亘って捩じり変形が発生していることが分かる。
　図１０（ｂ）において、横軸がｘ方向位置（mm）を示し、縦軸が離型前後の形状についての図１０（ａ）の縦軸の角度の差、すなわち捩じり変形量について微分(derivative)して得られた値（deg./mm）を示す。このようなグラフによれば、離型後にアウター部品２１のどの位置で大きく捩じり変形が生じたのかが分かる。図１０（ｂ）を見ると、丸で囲んで矢印で示す部分（ｘ方向位置が－５００mm付近、２００mm付近、および５５０mm付近）において急激にグラフが増減している。これは、これらの位置で大きく捩じり変形が生じていることを意味している。
＜位置特定点座標取得工程＞
　また、位置特定点座標取得手段１９は、断面形状取得工程Ｓ３で取得された各断面形状について、断面形状の位置特定点としての重心を取得する（位置特定点座標取得工程Ｓ７）。図１１は、その結果をグラフ化したものである。図１１（ａ）および（ｂ）において、破線は離型前の形状についてのグラフであり、実線は離型後の形状についてのグラフである。図１１（ａ）において、横軸がｘ方向位置（mm）を示し、縦軸がｘ方向各位置の断面形状の重心のｚ方向位置（mm）を示している。図１１（ａ）に示すように、長手方向基準位置から離れるにつれて、実線のグラフが破線のグラフよりも上方に離れている。これは離型後にアウター部品２１のｚ方向に反り変形が生じたことを表している。　
　図１１（ｂ）において、横軸がｘ方向位置（mm）を示し、縦軸が離型前後の形状についてのｚ方向位置の差、すなわち反り変形量について微分して得られた値を示している。このようなグラフによれば、離型後にアウター部品２１のどの位置で大きく反り変形が生じたのかが分かる。図１１（ｂ）を見ると、丸で囲んで矢印で示す部分（ｘ方向位置が－４００mm付近、２００mm付近、および５００mm～７００mm間）において急激にグラフが増減している。これは、これらの位置で大きな反り変形が発生していることを意味している。
　以上のように、本実施の形態においては、所定の方向および所定の間隔で設定された交差平面でのプレス成形品の断面形状を取得して、断面形状ごとに交差平面での断面形状の向きを断面形状の方向として取得して、該取得した全断面形状の方向を比較する。これにより、プレス成形品全体においてスプリングバック量がどれだけ発生したかを把握でき、作業者の判断によらず客観的な指標に基づいてスプリングバック量の評価を客観的に行うことができる。それ故、このようにして得られたスプリングバック量の評価に基づいて的確なスプリングバック対策を実施することができる。
　なお、上記の説明では、捩じり変形量を測定するために、断面二次モーメントの最大値または最小値を示す方向、断面係数の最大値または最小値を示す方向、または断面形状を囲む最小の長方形の長辺方向を求めたが、断面形状に基づいて取得される方向であればどのようなものであってもよい。また、位置特定点座標取得工程Ｓ７において位置特定点として断面形状の重心を求めたが、重心に限定されず、断面形状に基づいて同一基準で取得される位置を特定する特定点であればどのようなものでもよい。
　なお、上記の交差平面設定手段１３による交差平面の設定の方法は、全体が直線的な部品（アウター部品２１）を例に挙げて説明したが、図１２に基づいて、一部に曲がっている部分を有する曲がり部品に対する交差平面の設定の方法の具体例を説明する。図１２は、直線的な部分と曲がっている部分とを有する曲がり部品３１についての交差平面の設定方法について説明する図である。手順としては、まず、図１２に示すように、曲がり部品３１に、直線的な部分と曲がっている部分を区分けするように、３つの基準となる交差平面Ｃ１、Ｃ６０、Ｃ８４を設定する。
　次に、上記設定した交差平面Ｃ１、交差平面Ｃ６０、交差平面Ｃ８４の間にさらに複数の交差平面を設定する。交差平面Ｃ１と交差平面Ｃ６０とは平行であるため、その間には平行かつ等間隔になるように複数の交差平面を設定する。交差平面Ｃ６０と交差平面Ｃ８４とは平行でないため、交差平面Ｃ６０と交差平面Ｃ８４とのなす角度βを等分するようにして交差平面を設定する。図１２は、交差平面Ｃ６０と交差平面Ｃ８４の間を２４等分した場合を例示している。このようにして曲がり部品３１全体に交差平面が設定される。
　上記実施の形態で得られたスプリングバック量の評価の結果に基づいて、スプリングバック対策を施して、スプリングバック量の変化を確認する実験を行った。この実験の結果について以下に説明する。この実験は、上記実施の形態で得られたスプリングバック量の評価の結果に基づいて、捩じり変形及び反り変形の大きい部位に対応する部位について、金型を次のように変更した。まず、１回目のプレス成形で使用する金型形状を変更して、アウター部品２１に部分的にエンボス形状を付与するようにした。さらに２回目のプレス成形で使用する金型形状を変更して、１回目のプレス成形で付与されたエンボス形状を潰して圧縮応力を付与するとともに、アウター部品２１に部分的に座面を追加して引張応力を付与するようにした。
　上記のスプリングバック対策を施したプレス成形方法によって得られたアウター部品２１について、再度、本発明にかかるスプリングバック量評価方法による評価を行った。その結果を図１３および図１４に示す。図１３は、図１０と同様に、アウター部品２１の捩じり変形を表したグラフである。また、図１４は、図１１と同様に、アウター部品２１の反り変形を表したグラフである。図１３と図１４の横軸および縦軸は、図１０と図１１の横軸および縦軸と同様のものを示すので、その説明を省略する。
　図１３（ａ）では、図１０（ａ）と比較すると、離型前のグラフと離型後のグラフとの乖離が小さくなっている。これは、捩じり変形が改善されたことを示している。図１４（ａ）を見ると、離型前のグラフと離型後のグラフが非常によく一致しており、反り変形がほとんど発生しなかったことが分かる。これにより、上記のスプリングバック対策によって反り変形が著しく改善されたことが確認された。
　以上のように、本発明にかかるスプリングバック量評価方法によれば、作業者の判断によらず客観的な指標に基づいてスプリングバック量を評価することができ、的確なスプリングバック対策を実施可能であることが実証された。
　本発明は、金属平板をプレス成形して製造されるプレス成形品の離型後のスプリングバック量を評価する処理に適用することができ、それ故に、的確なスプリングバック対策を実施できる。
　　Ａｎ、Ｃｎ　交差平面
　　Ｂｎ、Ｂｎ’　断面形状
　　Ｌ　基準軸
　　Ｐ、Ｐ’　重心
　　１　スプリングバック量評価装置
　　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　交差平面設定手段
　１５　断面形状取得手段
　１７　断面形状方向取得手段
　１９　位置特定点座標取得手段
　２１　アウター部品
　２３　上金型
　２５　下金型
　２７　しわ押さえ
　２９　ブランク材
　３１　曲がり部品

Claims (8)

  1. 　コンピュータによりプレス成形品の離型後のスプリングバック量を評価するスプリングバック量評価方法であって、
    　前記プレス成形品の形状に交差する交差平面を所定間隔ごとに複数設定する交差平面設定工程と、該設定された交差平面毎に前記プレス成形品の断面形状を取得する断面形状取得工程と、該各断面形状の各交差平面における向きを各断面形状の方向として取得する断面形状方向取得工程とを含み、
    　前記プレス成形品の基準となる形状と離型後の形状について、前記交差平面設定工程と、前記断面形状取得工程と、前記断面形状方向取得工程とをそれぞれ行い、取得した前記基準となる形状と前記離型後の形状とに対する断面形状の方向を全ての交差平面において比較することによってスプリングバック量を評価するスプリングバック量評価方法。
  2. 　コンピュータによりプレス成形品の離型後のスプリングバック量を評価するスプリングバック量評価方法であって、
    　前記プレス成形品の形状に交差する交差平面を所定間隔ごとに複数設定する交差平面設定工程と、該設定された交差平面毎に前記プレス成形品の断面形状を取得する断面形状取得工程と、該各断面形状の各交差平面における位置を特定する位置特定点座標を取得する位置特定点座標取得工程とを含み、
    　前記プレス成形品の基準となる形状と離型後の形状について、前記交差平面設定工程と、前記断面形状取得工程と、前記位置特定点座標取得工程とをそれぞれ行い、取得した前記基準となる形状と前記離型後の形状とに対する位置特定点座標を全ての交差平面において比較することによってスプリングバック量を評価するスプリングバック量評価方法。
  3. 　前記プレス成形品の基準となる形状が、前記プレス成形品の離型前の形状、金型形状、またはプレス成形後の目標とする形状のいずれか一つである請求項１又は２に記載のスプリングバック量評価方法。
  4. 　前記プレス成形品の離型後の形状が、前記プレス成形品をスプリングバック解析した結果得られた形状、または、実際にプレス成形を行って得られた形状である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスプリングバック量評価方法。
  5. 　前記各交差平面における前記各断面形状の方向が、前記断面形状における断面二次モーメントが最大値を示す方向または最小値を示す方向、又は、前記断面形状における断面係数が最大値を示す方向または最小値を示す方向である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスプリングバック量評価方法。
  6. 　前記各交差平面における前記各断面形状の方向が、前記断面形状を囲む最小の長方形の長辺方向または短辺方向である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスプリングバック量評価方法。
  7. 　前記位置特定点が、前記断面形状の重心の座標である請求項２乃至４のいずれか１項に記載のスプリングバック量評価方法。
  8. 　前記設定した複数の交差平面の７０％以上において、断面二次モーメントまたは断面係数の前記最小値に対する前記最大値の比が１．１以上である請求項５に記載のスプリングバック量評価方法。
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