WO2020218145A1 - スプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置 - Google Patents

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WO2020218145A1
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springback
stress
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molded product
analysis
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PCT/JP2020/016698
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小川　剛史
正樹 卜部
栄治 飯塚
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for identifying a portion of the press-molded product that causes a discrepancy between the springback amount of the press-molded product of the actual panel and the springback amount of the CAE analysis.
  • the springback (SB) effective stress is calculated from the residual stress before mold release and the residual stress after mold release, and the SB effective stress is used.
  • a method for performing a more appropriate evaluation by performing factor analysis is disclosed.
  • the above method performs springback analysis from the stress state calculated from the data setting in CAE analysis.
  • Patent Document 3 the measured three-dimensional shape created by actually measuring the surface shape of the press-molded molded product is incorporated into the CAE analysis, and the measured three-dimensional shape is in the bottom dead point state of molding by the mold model.
  • a method for performing a more accurate evaluation is disclosed by performing a mechanical analysis of the state of being sandwiched between the two to obtain a stress distribution state and performing a factor analysis using the stress distribution state.
  • JP-A-2007-229724 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-206158 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-71120
  • the shape may be different from the shape expected by the countermeasures taken for the actual press-molded product. This is because the molding load assumed in the CAE analysis is not applied to the metal plate due to the shape of the mold used for press molding and various molding conditions, or the CAE analysis accurately determines the stress state before mold release. It can happen when it cannot be reproduced. In such a case, it is necessary to adjust the mold and molding conditions used for press molding, and to review the settings in CAE analysis and the mold shape.
  • Patent Documents 1 to 3 specify the part that causes the springback itself to occur, and do not specify the part that causes the difference between the CAE analysis and the actual springback amount.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and is a portion of the press-molded product that causes a discrepancy between the springback amount of the press-molded product of the actual panel and the springback amount of the CAE analysis. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for identifying a part of a springback amount divergence factor that identifies
  • a springback analysis was performed on a springback amount generated in a press-molded product obtained by press-molding an actual panel and an analysis model having the same shape as the press-molded product.
  • the part in the molded product shape that causes the discrepancy is specified, and the tertiary surface shape obtained by measuring the surface shape of the press-molded product after mold release is obtained.
  • a press-molded product model is created from the original shape measurement data, a mechanical analysis is performed with the press-molded product model sandwiched by a mold model up to the bottom dead point, and the stress distribution at the bottom dead point of molding is determined by the press-molded product.
  • the molded product drive stress distribution acquisition step to be acquired as the drive stress distribution that contributed to the springback, and the bottom dead point stress distribution and the residual stress distribution after mold release in the springback analysis are acquired and separated from the bottom dead point stress distribution.
  • the analysis drive stress distribution acquisition step for acquiring the difference of the residual stress distribution after the mold as the drive stress distribution in the springback analysis, the analysis drive stress distribution acquired in the analysis drive stress distribution acquisition step, and the molded product drive stress distribution acquisition step.
  • the springback amount divergence factor part that identifies the part in the molded product shape that causes the divergence between the press-molded product and the springback amount in the springback analysis. It has specific steps.
  • the change of the stress difference value in the change stress difference springback amount acquisition step eliminates the component in at least one direction with respect to the stress difference distribution. It is either multiplied by a constant, added by a constant, multiplied by a constant, replaced with the average value in the plate thickness direction of the work material, or replaced with the median value in the plate thickness direction of the work material.
  • the springback amount divergence factor site identification device performs springback analysis on the springback amount generated in the press-molded product obtained by press-molding the actual panel and the analysis model having the same shape as the press-molded product.
  • the part in the molded product shape that causes the discrepancy is specified, and the tertiary surface shape obtained by measuring the surface shape of the press-molded product after mold release is obtained.
  • a press-molded product model is created from the original shape measurement data, a mechanical analysis is performed with the press-molded product model sandwiched by a mold model up to the bottom dead point, and the stress distribution at the bottom dead point of molding is determined by the press-molded product.
  • the molded product drive stress distribution acquisition means acquired as the drive stress distribution that contributed to the springback, and the bottom dead point stress distribution and the residual stress distribution after mold release in the springback analysis are acquired and separated from the bottom dead point stress distribution.
  • Analytical drive stress distribution acquisition means that acquires the difference of residual stress distribution after molding as the drive stress distribution in springback analysis, analysis drive stress distribution acquired by the analysis drive stress distribution acquisition means, and the molded product drive stress distribution acquisition means.
  • a stress difference distribution setting means for acquiring the stress difference distribution from the difference in the driven stress distribution of the molded product acquired in the above and setting the stress difference distribution to the shape of the molded product at the bottom dead point in the springback analysis, and the set stress.
  • the stress difference springback amount acquisition means for acquiring the springback amount by performing springback analysis based on the difference distribution and the stress difference distribution set by the stress difference distribution setting means, the stress difference in a part of the region.
  • the change of the value of the stress difference in the modified stress difference springback amount acquisition means eliminates the component in at least one direction with respect to the stress difference distribution. It is either multiplied by a constant, added by a constant, multiplied by a constant, replaced with the average value in the plate thickness direction of the work material, or replaced with the median value in the plate thickness direction of the work material.
  • the present invention it is possible to identify a portion that causes a discrepancy between the springback analysis by CAE analysis and the amount of springback that occurs in the actual molded product, so that the actual press molding die and molding conditions are adjusted. It is possible to reduce the work load and improve the usefulness of springback countermeasures using CAE analysis.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a processing flow of a method for identifying a portion of a springback amount divergence factor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a press-molded product according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a driving stress distribution in the CAE analysis in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a driving stress distribution in an actual panel in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the driving stress distribution (a) in the CAE analysis, the driving stress distribution (b) in the actual panel, and the driving stress difference distribution (c) in the CAE analysis and the actual panel in the first embodiment. is there.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a processing flow of a method for identifying a portion of a springback amount divergence factor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a press-molded product according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a driving stress distribution in the CA
  • FIG. 6 is a diagram showing a driving stress difference distribution (a) of a CAE analysis and an actual panel, and a displacement (b) calculated by a springback analysis based on the driving stress difference distribution.
  • FIG. 7 is a diagram showing an analysis result of a fixed point in the springback analysis in the first embodiment and a displacement obtained by the springback analysis.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of calculating a swing amount and a splash amount, which are springback amounts in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating region division of the molded product in the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a region (a) in which the stress difference is changed and a displacement (b) in which the stress difference in the region is changed and calculated by springback analysis in the first embodiment (No.
  • FIG. 11 is a diagram showing a region (a) in which the stress difference is changed and a displacement (b) in which the stress difference in the region is changed and calculated by springback analysis in the first embodiment (No. 2).
  • FIG. 12 is a diagram showing a region (a) in which the stress difference is changed and a displacement (b) in which the stress difference in the region is changed and calculated by springback analysis in the first embodiment (No. 3).
  • FIG. 13 is a diagram showing a region (a) in which the stress difference is changed and a displacement (b) in which the stress difference in the region is changed and calculated by springback analysis in the first embodiment (No. 4). .. FIG. FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the region in which the stress difference is eliminated and the swing amount generated by the springback when the stress difference is eliminated in the first embodiment.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the region where the stress difference is eliminated and the amount of splash generated by the springback when the stress difference is eliminated in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a graph showing a region in which the stress distribution at the bottom dead center of the CAE analysis is replaced with the stress distribution of the actual panel, and the amount of deviation between the CAE analysis and the swing of the actual panel when the stress distribution is changed.
  • FIG. 17 is a graph showing a region in which the stress distribution at the bottom dead center of the CAE analysis is replaced with the stress distribution of the actual panel, and the amount of deviation between the CAE analysis and the splash of the actual panel when the stress distribution is changed.
  • FIG. 18 is a block diagram for explaining the configuration of the springback amount divergence factor site specifying device according to the second embodiment.
  • the cause of the discrepancy in the amount of springback may be the difference between the stress that contributed to springback in the CAE analysis and the stress that contributed to springback in the actual panel.
  • the stresses that contributed to the springback for each of the CAE analysis and the actual panel of the press-formed product 10 having the hat cross-sectional shape shown in FIG. 2 (hereinafter, also referred to as driving stress distribution).
  • the stress difference distribution the difference between the driving stress distribution in the CAE analysis and the driving stress distribution in the actual panel
  • the stress difference distribution is replaced with the stress distribution at the molding bottom dead point in the CAE analysis to replace the spring. Back analysis was performed (the driving stress calculation method will be described in detail in the embodiment described later).
  • the swing amount which is the displacement amount of the end portion in the longitudinal direction in the plate width direction
  • the splash amount which is the displacement amount in the molding stroke direction (see FIG. 8)
  • Table 1 shows the results of comparison with the difference (displacement amount) in the springback amount of.
  • the “bottom dead center” indicates a state in which the punch and the die are in contact with each other with the blank sandwiched between them (in the CAE analysis, the molding is completed).
  • the “bottom dead center of molding” indicates a state in which molding is completed with an actual press die.
  • the “dead center under analysis” indicates a state in which molding in CAE analysis is completed.
  • the springback amount dissociates. This is to specify a part in the shape of the molded product that causes the occurrence.
  • a molded product drive stress distribution acquisition step S1 an analysis drive stress distribution acquisition step S3, a stress difference distribution setting step S5, a stress difference springback amount acquisition step S7, and a modified stress difference springback amount.
  • the acquisition step S9 and the springback amount deviation factor portion identification step S11 are provided.
  • FIG. 2 a press forming analysis is performed in which the blank model 9 which is the work material (steel plate) is sandwiched by the mold model 3 including the die 5 and the punch 7.
  • the press molding analysis as shown in FIG. 2, the blank model 9 is fixed in the molding process by a positioning pin, the element size of the blank model 9 is about 1 mm, and the blank model 9 and the mold model 3 are used as analysis conditions.
  • the coefficient of friction between them was 0.15, and the bottom dead point position of molding was set to the position where the gap of the upper and lower mold models was 1.45 mm.
  • the work material was a 980 MPa class GA steel sheet with a thickness of 1.4 mm. It is assumed that the actual panel in the present embodiment is formed by press molding under the same conditions as the molding conditions set in the CAE analysis.
  • the molded product driving stress distribution acquisition step S1 is a step of acquiring the driving stress distribution of the actual panel.
  • the actual panel is molded by press molding under the same molding conditions as those set in the CAE analysis as described above.
  • a press-molded product model is created from the three-dimensional shape measurement data obtained by measuring the surface shape of the actual panel after the mold is released, and the press-molded product model is molded by the mold model 3 shown in FIG.
  • the stress distribution as shown in FIG. 4 is obtained by performing a mechanical analysis in a state of being sandwiched to the dead center.
  • Elastic finite element analysis is performed as the above mechanical analysis.
  • the stress distribution obtained by the elastic finite element analysis corresponds to the stress contributing to the springback of the actual panel, that is, the driving stress of the actual panel.
  • Patent Document 3 As a specific method for measuring the three-dimensional shape of the actual panel, creating a press-formed product model, and analyzing the elastic finite element, for example, the method described in Patent Document 3 can be used.
  • the analysis driving stress distribution acquisition step S3 is a step of acquiring the bottom dead point stress distribution in the CAE analysis (springback analysis) and the residual stress after the mold release, respectively, and acquiring the driving stress in the CAE analysis from the difference.
  • the stress at the bottom dead center of the press-molded product affects the behavior of the springback, the stress remains in the press-molded product after the mold is released from the mold. That is, it is considered that not all the stresses before the mold release contributed to the springback, and the stress remaining in the press-formed product in which the springback after the mold release occurred did not contribute to the springback. It is necessary to calculate the driving stress in the CAE analysis in order to perform an accurate comparative analysis with the driving stress (stress contributing to the springback) acquired in the molded product driving stress distribution acquisition step S1.
  • CAE analysis is performed using the mold model 3 and the blank model 9 shown in FIG. 2, and the stress of the press-formed product before the mold release (bottom dead point) and after the mold release are performed.
  • the driving stress distribution in the CAE analysis as shown in FIG. 3 (hereinafter, simply stress) (Also called distribution) is calculated.
  • the computer performs CAE analysis.
  • CAE analysis for example, finite element method analysis software can be used.
  • analysis is performed by executing LS-DYNA Ver.971 which is commercially available finite element method analysis software on a computer, and a dynamic explicit method is applied to the solver.
  • the present invention is not limited to the one using the mold model 3 as shown in FIG. 2 and the one for which the press-molded product 10 having a hat cross-sectional shape is the molding target, and the mold model, the press-molded product, etc. Can be set as appropriate. Furthermore, if the residual stress after mold release is a small value that can be almost ignored, it is considered that the entire stress distribution at the bottom dead center of the analysis contributes to springback, and the stress distribution at the bottom dead center is analyzed. It may be a distribution.
  • the stress difference distribution setting step S5 includes the stress distribution (FIGS. 3 and 5 (a)) calculated in the analysis drive stress distribution acquisition step S3 and the stress calculated in the molded product drive stress distribution acquisition step S1.
  • the difference in stress magnitude is shown by shades of color.
  • FIG. 5 (c) shows that the range width of the color display is set smaller than that of FIGS. 5 (a) and 5 (b). By doing so, it is easier to distinguish between a part having a large stress difference (a part close to black or white) and a part having a small stress difference (a part close to the grayscale intermediate color on the right side of the figure).
  • the stress difference springback amount acquisition step S7 is a step of performing a springback analysis using the stress difference distribution set in the stress difference distribution setting step S5 and calculating the springback amount generated there.
  • a springback analysis is performed on a press-formed product 10 (FIG. 6A) having a bottom dead center shape in which a stress difference distribution is set, and the displacement after springback is performed by the springback analysis (FIG. 6). 6 (b)) is calculated.
  • the springback analysis as shown in FIG. 7, three points provided on one end side of the molded product were fixed at fixed points, and the displacement due to the springback was calculated.
  • the swing amount (FIG. 8 (a)) and the splash amount (FIG. 8 (b)) were calculated based on the displacement calculated by the springback analysis.
  • the swing amount is moved in the direction of the arrow in the figure by the springback of either of the two evaluation points provided on the other end side of the press-molded product 10.
  • the amount (the direction of the arrow is positive) and the amount of splash are the amount of displacement in the molding stroke direction at the midpoint of the two evaluation points (the direction away from the die 5 is positive). ..
  • ⁇ Change stress difference springback amount acquisition step> the value of the stress difference of a part of the stress difference distribution set in the stress difference distribution setting step S5 is changed, and the changed stress difference distribution ( This is a step of performing a springback analysis from the modified stress difference distribution) and calculating the amount of springback generated there.
  • the press-formed product 10 is divided into a plurality of regions (6 divisions A to F in the longitudinal direction and 3 divisions 1 to 3 in the width direction), and stress in each region. Eliminate the difference, that is, set the stress difference value to zero.
  • the region for eliminating the stress difference does not necessarily have to be one region, and the stress difference in a plurality of regions may be eliminated.
  • a springback analysis is performed to calculate the swing amount and the splash amount shown in FIG. 8 as the springback amount.
  • the stress difference in the region 1 was eliminated from the stress difference distribution set in the stress difference distribution setting step S5 (the value of the stress difference was zero), and the springback analysis was performed to calculate.
  • the displacement is shown.
  • the springback amount (swing amount, splash amount) was calculated based on the calculated displacement.
  • the springback amount was calculated in the same manner for the regions 2 and 3 (not shown).
  • the stress difference in the region A is eliminated from the stress difference distribution set in the stress difference distribution setting step S5 (the value of the stress difference is zero), and springback analysis is performed. (See FIG. 11B) is shown.
  • the springback amount (swing amount, splash amount) was calculated based on the calculated displacement.
  • the springback amount was calculated in the same manner for the regions B to F (not shown).
  • FIGS. 12 and 13 the stress differences in the regions A-1 and A-3 (see FIGS. 12A and 13A) are deleted from the stress difference distribution set in the stress difference distribution setting step S5. (The value of the stress difference is set to zero), and the displacement calculated by performing the springback analysis (see FIGS. 12 (b) and 13 (b)) is shown.
  • the springback amount (swing amount, splash amount) was calculated based on the calculated displacement.
  • the springback amount was calculated in the same manner for the regions A-1 to F-3 (not shown).
  • the springback amount divergence factor site identification step S11 deviates from the springback amount in the CAE analysis and the actual panel based on the springback amount calculated in the stress difference springback amount acquisition step S7 and the changed stress difference springback amount acquisition step S9. It is a step to identify the part that causes the occurrence of.
  • FIG. 14 shows the results of the swing amount calculated in the stress difference springback amount acquisition step S7 and the changed stress difference springback amount acquisition step S9.
  • base is the amount of swing due to the stress difference distribution in which stress elimination is not performed, and 1 to 3, A to F, and A-1 to F-3 are altered stresses in which the stress difference in each region is eliminated. It is the amount of swing due to the difference distribution.
  • the swing amount (base) when the stress difference is not changed is -10.7 mm.
  • the swing amount of the stress scavenging regions 1 to 3 it can be seen that only the region 2 has a larger change from the base than the regions 1 and 3.
  • the amount of swing of the stress scavenging regions A to F it can be seen that the regions D and E have a larger change from the base than the other regions.
  • the swing amounts of regions D-2 and E-2 perform stress elimination. It can be seen that it is reduced compared to the base that is not.
  • the fact that the swing amount is reduced by eliminating the stress difference in a certain region indicates that the region has a great influence on the deviation of the swing amount. This is a reasonable result because the changes were large in the above-mentioned areas 2 and D and E, and the areas D-2 and E-2 caused a discrepancy between the CAE analysis and the swing amount of the actual panel. It can be specified as the part to be caused.
  • the amount of splash (base) when the stress difference is not changed is 4.2 mm.
  • region 2 when looking at the amount of splash in the stress scavenging regions 1 to 3, only region 2 (-8.3 mm) has a larger change from base than region 1 (4.8 mm) and region 3 (7.5 mm). You can see that.
  • looking at the amount of splash in the areas A to F of the stress elimination region it can be seen that the area D (-2.9 mm) and the area F (-0.9 mm) have a larger change from the base than the other areas. ..
  • the amount of splash (0.1 mm) in region F-2 is stress-eliminating. It is greatly reduced compared to the base without base, and it can be seen that almost no splash occurs. Similar to the swing amount, the reduction of the splash amount by eliminating the stress difference in a certain region indicates that the region has a great influence on the deviation of the splash amount. This is a reasonable result because the change in the amount of splashing was large in the area 2 and the area F, and it is considered that the area F-2 is a site that causes a discrepancy between the CAE analysis and the amount of splashing in the actual panel. Can be identified.
  • Areas 2 and D also had a large change from the base, but the results when the stress in the subdivided area D-2 was eliminated showed that the amount of splash was -4.6 mm, and stress elimination was not performed. Compared to the 4.2mm splash amount of the base, the splash direction is opposite and the splash amount is increased. This indicates that the region is a region where the amount of splash is more likely to be dissociated by eliminating the stress difference in the region D-2. That is, it is determined that the region D-2 is a portion that suppresses the deviation of the splash amount due to the stress difference, and is not a portion that causes the deviation.
  • the amount of springback when stress elimination is performed in all of the subdivided regions A-1 to F-3 is calculated, but as described above. From the results of regions 1 to 3 and regions A to F, it is possible to narrow down the regions that are expected to have a large influence, so that the results when only those regions are further subdivided may be obtained. Press-formed products having complicated shapes need to be further subdivided by increasing the number of divided regions, and it takes time to obtain results in all the subdivided regions. Therefore, it is possible to shorten the time from the large region division to the identification of the dissociation factor site by performing the analysis while narrowing down the sites that are likely to affect the dissociation.
  • the part specified by the springback amount deviation factor part identification method according to the present embodiment is the part that causes the difference between the CAE analysis and the springback amount of the actual panel. Will be described.
  • the regions D-2 and E-2 in the press-molded product 10 cause a discrepancy between the CAE analysis and the swing amount of the actual panel.
  • region F-2 was identified as a site that causes a deviation in the amount of splash. Therefore, in the driving stress distribution obtained by CAE analysis (see FIG. 3), the driving stress of each of the specified parts is replaced with the corresponding driving stress distribution of each part of the actual panel, and the springback analysis is performed. Was performed, and it was verified whether the deviation of the springback amount was reduced.
  • FIG. 16 shows the result of verifying whether or not the amount of deviation between the CAE analysis and the swing of the actual panel is reduced.
  • FIG. 16 is a graph showing the result (deviation amount) obtained by subtracting the swing amount in the actual panel from the swing amount in the CAE analysis, and the vertical axis shows the deviation amount and the horizontal axis shows the stress substitution region. .. “None” on the horizontal axis means that there is no stress substitution region. In this case, the amount of dissociation is -11.6 mm, which is the difference between the CAE analysis and the actual panel.
  • ALL is a case where all the regions of the driving stress distribution of the CAE analysis are replaced with the driving stress distribution of the actual panel, and in this case, the dissociation amount becomes almost zero.
  • the stress distribution of the actual panel is replaced only in the region D-2 or the region E-2 specified in the present embodiment, it is shown in “D-2” and "E-2” of FIG. In each case, the amount of swing deviation from the actual panel decreased.
  • the amount of swing deviation from the actual panel can be further reduced. It has been shown.
  • FIG. 17 shows the result of verifying whether or not the amount of deviation between the CAE analysis and the splash of the actual panel is reduced.
  • the deviation of the amount of splash as shown in "F-2"
  • F-2 by replacing the stress distribution of the region F-2 at the bottom dead center of the molding with the stress distribution of the actual panel, the amount of deviation from the actual panel Has decreased.
  • the change in the stress difference distribution performed in the present embodiment was to eliminate the stress difference in at least a part of the region (all components are set to zero), but this is the method for changing the stress difference distribution. It is not limited to, but the components in at least one direction with respect to the stress difference distribution are eliminated, multiplied by a constant, added with a constant, multiplied by a constant, replaced with the average value in the plate thickness direction of the material to be processed, and processed. It may be performed by either replacing it with the median value in the plate thickness direction of the material.
  • the method for identifying the springback amount divergence factor portion described in the first embodiment can be realized by causing a PC (personal computer) to execute a preset program.
  • a PC personal computer
  • An example of such a device will be described in this embodiment.
  • the springback amount deviation factor site identification device 11 includes a display device 13, an input device 15, a main storage device 17, an auxiliary storage device 19, and arithmetic processing as shown in FIG. 18 as an example. It has a part 21.
  • a display device 13, an input device 15, a main storage device 17, and an auxiliary storage device 19 are connected to the arithmetic processing unit 21, and each function is performed by a command of the arithmetic processing unit 21.
  • the display device 13 is used for displaying an execution result and the like, and is composed of a liquid crystal monitor and the like.
  • the input device 15 is used for input from an operator and is composed of a keyboard, a mouse, and the like.
  • the main storage device 17 is used for temporary storage and calculation of data used by the calculation processing unit 21, and is composed of a RAM or the like.
  • the auxiliary storage device 19 is used for storing data and the like, and is composed of a hard disk and the like. At least various data necessary for CAE analysis such as the three-dimensional shape measurement data 23 and the mold model 25 are stored in the auxiliary storage device 19.
  • the arithmetic processing unit 21 is composed of a CPU such as a PC. Molded product drive stress distribution acquisition means 27, analysis drive stress distribution acquisition means 29, stress difference distribution setting means 31, stress difference springback amount acquisition means 33, modified stress difference springback amount acquisition means 35, and springback.
  • the quantity divergence factor site identifying means 37 is realized by executing a preset program in the arithmetic processing unit 21.
  • the molded product driving stress distribution acquisition means 27 realizes the same processing as the molded product driving stress distribution acquisition step S1 described in the first embodiment.
  • the analysis drive stress distribution acquisition means 29 performs the analysis drive stress distribution acquisition step S3
  • the stress difference distribution setting means 31 performs the stress difference distribution setting step S5
  • the stress difference springback amount acquisition means 33 acquires the stress difference springback amount.
  • the changed stress difference springback amount acquisition means 35 realizes the changed stress difference springback amount acquisition step S9
  • the springback amount deviation factor site specifying means 37 realizes the springback amount deviation factor site specifying step S11. is there.
  • the present embodiment as described above, it is possible to accurately identify the portion that causes the difference between the CAE analysis and the springback amount of the actual panel as in the first embodiment. Therefore, it is possible to efficiently perform CAE analysis and various adjustment operations for bringing the shape of the actual panel closer to each other based on the specified portion, and further ensure the usefulness of the springback countermeasure.
  • the present invention is not limited to the final molded product (product shape), but can also be applied to an intermediate molded product in the case of a press-molded product in which the molding process is performed separately. Further, in the above-described embodiment, an example in which a steel plate is used as a work material has been described, but it can also be applied to an aluminum plate.

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Abstract

ＣＡＥ解析と実際の成形品のスプリングバック量乖離要因部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置を提供する。 本発明は、プレス成形品の駆動応力分布を取得する成形品駆動応力分布取得ステップと、スプリングバック解析の駆動応力分布を取得する解析駆動応力分布取得ステップと、解析駆動応力分布と成形品駆動応力分布の応力差分分布を下死点の成形品形状に設定する応力差分分布設定ステップと、該応力差分分布によるスプリングバック量を取得する応力差分スプリングバック量取得ステップと、応力差分分布の一部の領域の値を変更してスプリングバック量を取得する変更応力差分スプリングバック量取得ステップと、取得したスプリングバック量を比較して、スプリングバック量に乖離が生ずる要因となる部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定ステップとを備えている。

Description

スプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置
　本発明は、実パネルのプレス成形品のスプリングバック量とＣＡＥ解析のスプリングバック量に乖離が生じる要因となる前記プレス成形品における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置に関する。
　金属板のプレス成形における成形品に対しては、高い形状精度が求められている。要求される形状精度を満足させるために、プレス成形後に金型から取り出した成形品が弾性変形することによって生じるスプリングバックを低減させることが重要である。
　成形品の下死点における内部応力がスプリングバックの挙動に影響を及ぼすため、成形品のどの部位における応力がスプリングバックに対してどのような影響を与えるのかを把握することはスプリングバック対策を講じるのに有効である。
　その手法として、特許文献１に開示されるプレス成形解析方法では、有限要素法を用いた解析によって解析を行っている。
　特許文献１のプレス成形解析方法によれば、「プレス成形品である成形対象物の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、スプリングバックに関するある定義された量がどのように変化するかを算出するので、この結果に基づいて、離型前の成形対象物のある領域の残留応力のスプリングバックへの影響を予測することができる」（発明の効果参照）としている。
　特許文献１に開示されたような手法を用いることで、実際の金型を作成する前にスプリングバック対策を検討することができ、形状精度を確保するための金型調整作業を大幅に低減することができる。
　その他のＣＡＥ解析を用いたスプリングバックの要因分析方法として、特許文献２では離型前の残留応力と離型後の残留応力からスプリングバック（ＳＢ）有効応力を算出し、該ＳＢ有効応力を用いて要因分析を行うことで、より適切な評価を行う方法が開示されている。
　上述した方法はＣＡＥ解析におけるデータ設定から算出した応力状態よりスプリングバック解析を行っている。これに対し、特許文献３では、実際にプレス成形した成形品の表面形状を測定して作成した測定三次元形状をＣＡＥ解析に取り込み、該測定三次元形状を金型モデルによって成形下死点状態まで挟み込んだ状態の力学的解析を行って応力分布状態を取得し、該応力分布状態を用いて要因分析を行うことで、より正確な評価を行う方法が開示されている。
特開２００７－２２９７２４号公報 特開２０１２－２０６１５８号公報 特開２０１３－７１１２０号公報
　しかしながら、ＣＡＥ解析に基づいたスプリングバック対策を講じた金型を作製してプレス成形を行っても、実際のプレス成形品に講じた対策で期待された形状とは異なる形状となることがある。
　これは、プレス成形に使用した金型の形状や種々の成形条件によって、金属板に対してＣＡＥ解析で想定した成形荷重がかからなかった場合や、ＣＡＥ解析が離型前の応力状態を正確に再現することができなかった場合などに起きうる。そのような場合にはプレス成形に用いる金型や成形条件を調整したり、ＣＡＥ解析上の設定や金型形状を見直したりする必要がある。
　そのような調整作業においては、ＣＡＥ解析によるスプリングバック解析結果と実際の成形品のスプリングバック量の乖離要因が、成形品のどの部位で発生しているのかを特定することが求められる。特許文献１乃至３に開示されている方法はスプリングバックそのものの発生要因となる部位を特定するものであり、ＣＡＥ解析と実スプリングバック量の乖離要因となる部位を特定するものではなかった。
　また、ＣＡＥ解析を用いたスプリングバック対策の有用性を担保するためには、スプリングバック解析の再現性を向上させて、実際の成形品のスプリングバックと乖離しないようにすることが求められる。そのためにも、成形品において乖離要因となる部位を特定することが必要である。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、実パネルのプレス成形品のスプリングバック量とＣＡＥ解析のスプリングバック量に乖離が生じる要因となる前記プレス成形品における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置を提供することを目的とする。
（１）本発明に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法は、実パネルをプレス成形したプレス成形品に生ずるスプリングバック量と、前記プレス成形品と同形状の解析モデルについてスプリングバック解析を行った際のスプリングバック量に乖離が生ずる場合において、該乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するものであって、前記プレス成形品の離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを金型モデルによって下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行い、成形下死点における応力分布を前記プレス成形品のスプリングバックに寄与した駆動応力分布として取得する成形品駆動応力分布取得ステップと、前記スプリングバック解析における下死点応力分布及び離型後の残留応力分布を取得し、該下死点応力分布と離型後の残留応力分布の差分をスプリングバック解析における駆動応力分布として取得する解析駆動応力分布取得ステップと、該解析駆動応力分布取得ステップで取得した解析駆動応力分布と前記成形品駆動応力分布取得ステップで取得した成形品駆動応力分布の差分から応力差分分布を取得して、前記スプリングバック解析における下死点の成形品形状に前記応力差分分布を設定する応力差分分布設定ステップと、該設定した応力差分分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する応力差分スプリングバック量取得ステップと、前記応力差分分布設定ステップで設定した前記応力差分分布のうち、一部の領域の応力差分の値を変更して、該変更した応力差分分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する変更応力差分スプリングバック量取得ステップと、該変更応力差分スプリングバック量取得ステップ及び前記応力差分スプリングバック量取得ステップで取得したスプリングバック量を比較して、前記プレス成形品と前記スプリングバック解析のスプリングバック量に乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定ステップと、を備えている。
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記変更応力差分スプリングバック量取得ステップにおける応力差分の値の変更は、前記応力差分分布に対して少なくとも１方向の成分を、消去する、定数倍する、定数を加算する、定数乗する、被加工材の板厚方向の平均値に置き換える、被加工材の板厚方向の中央値に置き換える、のいずれかである。
（３）本発明に係るスプリングバック量乖離要因部位特定装置は、実パネルをプレス成形したプレス成形品に生ずるスプリングバック量と、前記プレス成形品と同形状の解析モデルについてスプリングバック解析を行った際のスプリングバック量に乖離が生ずる場合において、該乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するものであって、前記プレス成形品の離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを金型モデルによって下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行い、成形下死点における応力分布を前記プレス成形品のスプリングバックに寄与した駆動応力分布として取得する成形品駆動応力分布取得手段と、前記スプリングバック解析における下死点応力分布及び離型後の残留応力分布を取得し、該下死点応力分布と離型後の残留応力分布の差分をスプリングバック解析における駆動応力分布として取得する解析駆動応力分布取得手段と、該解析駆動応力分布取得手段で取得した解析駆動応力分布と前記成形品駆動応力分布取得手段で取得した成形品駆動応力分布の差分から応力差分分布を取得して、前記スプリングバック解析における下死点の成形品形状に前記応力差分分布を設定する応力差分分布設定手段と、該設定した応力差分分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する応力差分スプリングバック量取得手段と、前記応力差分分布設定手段で設定した前記応力差分分布のうち、一部の領域の応力差分の値を変更して、該変更した応力差分分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する変更応力差分スプリングバック量取得手段と、該変更応力差分スプリングバック量取得手段及び前記応力差分スプリングバック量取得手段で取得したスプリングバック量を比較して、前記プレス成形品と前記スプリングバック解析のスプリングバック量に乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定手段と、を備えている。
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記変更応力差分スプリングバック量取得手段における応力差分の値の変更は、前記応力差分分布に対して少なくとも１方向の成分を、消去する、定数倍する、定数を加算する、定数乗する、被加工材の板厚方向の平均値に置き換える、被加工材の板厚方向の中央値に置き換える、のいずれかである。
　本発明によれば、ＣＡＥ解析によるスプリングバック解析と実際の成形品に生じたスプリングバック量の乖離の要因となる部位を特定することができるので、実際のプレス成形金型や成形条件を調整する作業の負荷を低減し、ＣＡＥ解析を用いたスプリングバック対策の有用性を向上させることができる。
図１は、本実施の形態１に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法の処理の流れを示すフロー図である。 図２は、本実施の形態１におけるプレス成形品を説明する図である。 図３は、本実施の形態１において、ＣＡＥ解析における駆動応力分布を示す図である。 図４は、本実施の形態１において、実パネルにおける駆動応力分布を示す図である。 図５は、本実施の形態１において、ＣＡＥ解析における駆動応力分布（ａ）と、実パネルにおける駆動応力分布（ｂ）と、ＣＡＥ解析と実パネルの駆動応力差分分布（ｃ）を示す図である。 図６は、ＣＡＥ解析と実パネルの駆動応力差分分布（ａ）と、該駆動応力差分分布に基づくスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である。 図７は、本実施の形態１におけるスプリングバック解析における固定点と該スプリングバック解析により求めた変位の解析結果を示す図である。 図８は、本実施の形態１においてスプリングバック量である首振り量とはね量の算出方法を説明する図である。 図９は、本実施の形態１において、成形品の領域分割を説明する図である。 図１０は、本実施の形態１において、応力差分を変更する領域（ａ）と、該領域の応力差分を変更してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１）。 図１１は、本実施の形態１において、応力差分を変更する領域（ａ）と、該領域の応力差分を変更してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その２）。 図１２は、本実施の形態１において、応力差分を変更する領域（ａ）と、該領域の応力差分を変更してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その３）。 図１３は、本実施の形態１において、応力差分を変更する領域（ａ）と、該領域の応力差分を変更してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その４）。 図１４は、本実施の形態１において、応力差分を消去した領域と、該応力差分を消去したときのスプリングバックにより生じる首振り量の関係を示すグラフである。 図１５は、本実施の形態１において、応力差分を消去した領域と、該応力差分を消去したときのスプリングバックにより生じるはね量の関係を示すグラフである。 図１６は、ＣＡＥ解析の成形下死点における応力分布を実パネルの応力分布に置き換える領域と、該応力分布を変更したときのＣＡＥ解析と実パネルの首振りの乖離量を示すグラフである。 図１７は、ＣＡＥ解析の成形下死点における応力分布を実パネルの応力分布に置き換える領域と、該応力分布を変更したときのＣＡＥ解析と実パネルのはねの乖離量を示すグラフである。 図１８は、本実施の形態２に係るスプリングバック量乖離要因部位特定装置の構成を説明するためのブロック図である。
　本発明の実施の形態に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法を説明する前に、まず本発明に至った経緯について説明する。
＜本発明に至った経緯＞
　図２に一例として示すようなプレス成形品１０のプレス成形においては、プレス成形前に行うスプリングバック解析（ＣＡＥ解析ともいう）によって算出されたスプリングバック量と実際にプレス成形されたプレス成形品（実パネルともいう）のスプリングバック量に差（乖離）が生じる場合があった。このようなＣＡＥ解析と実パネルにスプリングバック量の乖離が生じる要因となる部位は、スプリングバックそのものが発生する要因となる部位とは異なる場合がある。そのため、スプリングバックが発生する要因となる部位に何らかの対策を施してスプリングバックを低減したとしても、ＣＡＥ解析と実パネルの間に生じるスプリングバック量の乖離を低減するには至らないという問題があった。
　そこで発明者は、このような問題を解決するために鋭意検討した。その結果、スプリングバック量の乖離の要因が、ＣＡＥ解析におけるスプリングバックに寄与した応力と、実パネルにおけるスプリングバックに寄与した応力の違いに起因するのではないかと着想するに至った。
　そこで、この着想の妥当性を検証するために、図２に示すハット断面形状のプレス成形品１０について、ＣＡＥ解析及び実パネルのそれぞれについてスプリングバックに寄与した応力（以降、駆動応力分布ともいう）を求め、ＣＡＥ解析における駆動応力分布と実パネルにおける駆動応力分布の差分（以降、応力差分分布ともいう）を算出し、該応力差分分布をＣＡＥ解析の成形下死点における応力分布に置き換えてスプリングバック解析を行った（駆動応力算出方法については後述する実施の形態で詳しく説明する）。
　スプリングバック量として、長手方向端部の板幅方向への変位量である首振り量と、成形ストローク方向への変位量であるはね量（図８参照）を算出し、ＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量の差（乖離量）と比較した結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、ＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量の差と応力差分分布を設定したスプリングバック解析により得られたスプリングバック量とはほぼ同じ値になることが確認された。つまり、ＣＡＥ解析と実パネルの駆動応力分布の違いである応力差分が、スプリングバック量の乖離の原因であると考えてよいという知見が得られた。
　本発明に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法は、上記の経緯により完成されたものであり、その具体的な方法を以下の実施の形態にて説明する。
　なお、以下の説明において、「下死点」とは、パンチとダイがブランクを挟んで接触した状態（ＣＡＥ解析においては成形が完了した状態）を示す。「成形下死点」とは、実際のプレス金型で成形完了した状態を示す。「解析下死点」とは、ＣＡＥ解析での成形を完了した状態を示す。
［実施の形態１］
　本発明の実施の形態１に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法は、実パネルをプレス成形したプレス成形品とスプリングバック解析のスプリングバック量に乖離が生じる場合において、該スプリングバック量に乖離が生じる要因となる成形品形状における部位を特定するものである。図１に示すように、成形品駆動応力分布取得ステップＳ１と、解析駆動応力分布取得ステップＳ３と、応力差分分布設定ステップＳ５と、応力差分スプリングバック量取得ステップＳ７と、変更応力差分スプリングバック量取得ステップＳ９と、スプリングバック量乖離要因部位特定ステップＳ１１とを備えたものである。
　図２に示すようなハット断面形状のプレス成形品１０をプレス成形する場合を例とし、上記の各ステップを説明する。
　本実施の形態におけるＣＡＥ解析では、図２に示すように、ダイ５とパンチ７からなる金型モデル３により被加工材（鋼板）であるブランクモデル９を挟むプレス成形解析を実施する。プレス成形解析においては、図２に示すように位置決めピンにより成形過程においてブランクモデル９を固定するものとし、ブランクモデル９の要素サイズを約1mm、解析条件として、ブランクモデル９と金型モデル３との間の摩擦係数を0.15、成形下死点位置を上下金型のモデルのスキが1.45mmとなる位置とした。被加工材は、板厚1.4mmの980MPa級GA鋼板とした。
　なお、本実施の形態における実パネルはＣＡＥ解析に設定した成形条件と同じ条件下でプレス成形を行って成形したものとする。
＜成形品駆動応力分布取得ステップ＞
　成形品駆動応力分布取得ステップＳ１は、実パネルの駆動応力分布を取得するステップである。
　具体的には、上述したようなＣＡＥ解析に設定した成形条件と同じ条件でプレス成形を行って実パネルを成形する。その後、該実パネルの離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを図２に示した金型モデル３によって成形下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行って図４に示したような応力分布を取得するものである。
　上記力学的解析として弾性有限要素解析を行う。該弾性有限要素解析により得られた応力分布は実パネルのスプリングバックに寄与した応力、すなわち、実パネルの駆動応力に相当する。
　ここで、実パネルの三次元形状の測定、プレス成形品モデルの作成および弾性有限要素解析の具体的な方法としては、例えば、特許文献３に記載されている方法を用いることができる。
＜解析駆動応力分布取得ステップ＞
　解析駆動応力分布取得ステップＳ３は、ＣＡＥ解析（スプリングバック解析）における下死点応力分布及び離型後の残留応力をそれぞれ取得して、その差分からＣＡＥ解析における駆動応力を取得するステップである。
　プレス成形品の下死点における応力がスプリングバックの挙動に影響を及ぼすものではあるが、金型から離型した後のプレス成形品にも応力が残留している。すなわち、離型前の応力のすべてがスプリングバックに寄与するわけではなく、離型後のスプリングバックが生じたプレス成形品に残留する応力はスプリングバックに寄与しなかったものと考えられる。
　成形品駆動応力分布取得ステップＳ１で取得した駆動応力（スプリングバックに寄与した応力）との正確な比較分析を行うためにはＣＡＥ解析における駆動応力を算出する必要がある。
　そこで、解析駆動応力分布取得ステップＳ３では、図２に示した金型モデル３及びブランクモデル９を用いてＣＡＥ解析を行い、離型前（下死点）におけるプレス成形品の応力及び離型後（スプリングバック後）におけるプレス成形品の残留応力を取得し、下死点の応力から離型後の残留応力を差し引くことで図３に示したようなＣＡＥ解析における駆動応力分布（以降、単に応力分布ともいう）を算出するようにした。
　なお、解析駆動応力分布取得ステップＳ３は、コンピュータがＣＡＥ解析を行うものである。ＣＡＥ解析には、例えば、有限要素法解析ソフトウェアを用いることができる。本実施の形態では、市販の有限要素法解析ソフトウェアであるLS－DYNA　Ver.971をコンピュータ上で実行することにより解析を行い、ソルバーには動的陽解法を適用した。
　本発明は、図２に示すような金型モデル３を用いるものや、ハット断面形状のプレス成形品１０を成形対象とするものに限らず、成形対象に応じて金型モデルやプレス成形品などを適宜設定することができる。
　さらに、離型後の残留応力がほぼ無視できるような小さな値であった場合には、解析下死点の応力分布の全てがスプリングバックに寄与するとみなし、下死点における応力分布を解析駆動応力分布としてもよい。
＜応力差分分布設定ステップ＞
　応力差分分布設定ステップＳ５は、図５に示すように、解析駆動応力分布取得ステップＳ３で算出した応力分布（図３、図５（ａ））と成形品駆動応力分布取得ステップＳ１で算出した応力分布（図４、図５（ｂ））との差分を応力差分分布として算出し（図５（ｃ））、算出した応力差分分布を、ＣＡＥ解析の下死点形状における応力分布に設定するステップである。
　なお、図５に示す各応力分布は応力の大きさの違いが色の濃淡で示されている。図５（ｃ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）よりも色表示のレンジ幅を小さく設定したものである。このようにすることで、応力差が大きい部分（黒または白に近い部分）と応力差が小さい部分（図中右側のグレースケール中間色に近い部分）をより区別しやすくしている。
＜応力差分スプリングバック量取得ステップ＞
　応力差分スプリングバック量取得ステップＳ７は、応力差分分布設定ステップＳ５で設定した応力差分分布を用いてスプリングバック解析を行い、そこで生じるスプリングバック量を算出するステップである。
　本実施の形態では、応力差分分布が設定された下死点形状のプレス成形品１０（図６（ａ））に対してスプリングバック解析を行い、該スプリングバック解析によりスプリングバック後の変位（図６（ｂ））を算出する。スプリングバック解析においては、図７に示すように、成形品の一端側に設けた３箇所を固定点で固定し、スプリングバックによる変位を算出した。
　次に、図８に示すように、スプリングバック解析により算出した変位に基づいて、首振り量（図８（ａ））およびはね量（図８（ｂ））を算出した。本実施の形態において、首振り量は、図８（ａ）に示すように、プレス成形品１０の他端側に設けた２箇所の評価点どちらかのスプリングバックによる図中矢印方向への移動量（矢印の向きを正）とし、はね量は、図８（ｂ）に示すように、２つの評価点の中点における成形ストローク方向の変位量（ダイ５から離れる向きを正）とした。
＜変更応力差分スプリングバック量取得ステップ＞
　変更応力差分スプリングバック量取得ステップＳ９は、応力差分分布設定ステップＳ５で設定した応力差分分布のうち、プレス成形品１０における一部分のある部位の応力差分の値を変更し、変更した応力差分分布（変更応力差分分布）から、スプリングバック解析を行い、そこで生じるスプリングバック量を算出するステップである。
　本実施の形態では、図９に示すように、プレス成形品１０を複数の領域に分割（長手方向にＡ～Ｆの６分割、幅方向に１～３の３分割）し、各領域における応力差分を消去、すなわち、応力差分の値をゼロにする。なお、応力差分を消去する領域は、必ずしも１領域である必要はなく、複数の領域の応力差分を消去してもよい。
　ある領域の値を消去した後、スプリングバック解析を行って、スプリングバック量として図８に示した首振り量とはね量をそれぞれ算出する。
　図１０に、応力差分分布設定ステップＳ５で設定した応力差分分布から領域１（図１０（ａ）参照）における応力差分を消去（応力差分の値をゼロ）し、スプリングバック解析を行って算出した変位（図１０（ｂ）参照）を示す。算出した変位に基づいてスプリングバック量（首振り量、はね量）を算出した。領域２、領域３についても同様にスプリングバック量を算出した（図示は省略）。
　同様に、図１１に、応力差分分布設定ステップＳ５で設定した応力差分分布から領域Ａ（図１１（ａ）参照）における応力差分を消去（応力差分の値をゼロ）し、スプリングバック解析を行って算出した変位（図１１（ｂ）参照）を示す。算出した変位に基づいてスプリングバック量（首振り量、はね量）を算出した。領域Ｂ～Ｆについても同様にスプリングバック量を算出した（図示は省略）。
　また、図１２、図１３に、応力差分分布設定ステップＳ５で設定した応力差分分布から領域Ａ－１、領域Ａ－３（図１２（ａ）、図１３（ａ）参照）における応力差分を消去（応力差分の値をゼロ）し、スプリングバック解析を行って算出した変位（図１２（ｂ）、図１３（ｂ）参照）を示す。算出した変位に基づいてスプリングバック量（首振り量、はね量）を算出した。領域Ａ－１～領域Ｆ－３についても同様にスプリングバック量を算出した（図示は省略）。
＜スプリングバック量乖離要因部位特定ステップ＞
　スプリングバック量乖離要因部位特定ステップＳ１１は、応力差分スプリングバック量取得ステップＳ７及び変更応力差分スプリングバック量取得ステップＳ９で算出したスプリングバック量に基づいて、ＣＡＥ解析と実パネルでスプリングバック量に乖離が生じる要因となる部位を特定するステップである。
　図１４に、応力差分スプリングバック量取得ステップＳ７及び変更応力差分スプリングバック量取得ステップＳ９で算出した首振り量の結果を示す。図１４において、baseは、応力消去を行っていない応力差分分布による首振り量であり、１～３、Ａ～Ｆ、Ａ－１～Ｆ－３は、各領域の応力差分を消去した変更応力差分分布による首振り量である。
　応力差分を変更しない場合の首振り量（base）は、-10.7mmである。これに対し、応力消去領域が領域１～３の首振り量をみると、領域２のみ領域１、３に比べてbaseからの変化が大きいことがわかる。
　同様に、応力消去領域が領域Ａ～Ｆの首振り量をみると、領域Ｄ及び領域Ｅが他の領域に比べてbaseからの変化が大きいことがわかる。
　次に、さらに細分化した領域である領域Ａ－１～領域Ｆ－３を応力消去した場合の首振り量をみると、領域Ｄ－２及び領域Ｅ－２の首振り量が応力消去を行っていないbaseに比べて低減していることがわかる。このように、ある領域の応力差分を消去したことによって首振り量が低減するのは、当該領域が首振り量の乖離に大きく影響することを示している。
　上述した領域２及び領域Ｄ、Ｅにおいても変化が大きかったことからもこれは妥当な結果であり、領域Ｄ－２及び領域Ｅ－２が、ＣＡＥ解析と実パネルの首振り量に乖離を生じさせる部位であると特定することができる。
　なお、領域Ｄ－２及び領域Ｅ－２以外の領域における首振り量は、応力差分を変更しない場合の首振り量（base）と同程度であることから、これらの領域は、ＣＡＥ解析と実パネルの首振り量の乖離に対する影響が小さい部位であると判断される。
　はね量に関しても同様に、算出した結果を図１５に示す。
　応力差分を変更しない場合のはね量（base）は、4.2mmである。これに対し、応力消去領域が領域１～３のはね量をみると、領域２（-8.3mm）のみ領域１（4.8mm）、領域３（7.5mm）に比べてbaseからの変化が大きいことがわかる。
　同様に、応力消去領域が領域Ａ～Ｆのはね量をみると、領域Ｄ（-2.9mm）及び領域Ｆ（-0.9mm）が他の領域に比べてbaseからの変化が大きいことがわかる。
　次に、さらに細分化した領域である領域Ａ－１～領域Ｆ－３を応力消去した場合のはね量をみると、領域Ｆ－２のはね量（0.1mm）が応力消去を行っていないbaseに比べて大きく低減しており、はねがほとんど生じていないことがわかる。首振り量と同様、ある領域の応力差分を消去したことによってはね量が低減するのは、当該領域がはね量の乖離に大きく影響することを示している。
　領域２及び領域Ｆにおいてもはね量の変化が大きかったことからもこれは妥当な結果であり、領域Ｆ－２が、ＣＡＥ解析と実パネルのはね量に乖離を生じさせる部位であると特定することができる。
　領域２及び領域Ｄもbaseからの変化が大きかったが、細分化した領域Ｄ－２の応力を消去した場合の結果をみるとはね量が-4.6mmとなっており、応力消去を行わなかったbaseのはね量4.2mmと比べると、はね方向が逆向きになり、かつ、はね量が増加している。
　これは、領域Ｄ－２における応力差分を消去することで、当該領域がはね量をさらに乖離させやすい部位であることを示すものである。すなわち、領域Ｄ－２は応力差分があることによってはね量の乖離を抑制する部位であり、乖離を生じさせる部位ではないと判断される。
　なお、本実施の形態では図１４、図１５に示すように、細分化した領域Ａ－１～Ｆ－３のすべてにおいて応力消去を行った場合のスプリングバック量を算出したが、前述したように領域１～３、領域Ａ～Ｆの結果から、影響が大きいと想定される領域を絞ることができるため、その領域のみさらに細分化した場合の結果を求めるようにしてもよい。複雑な形状のプレス成形品は分割領域を多くしてさらに細分化する必要があり、すべての細分化領域において結果を求めることは時間を要する。そのため、大きい領域分割から乖離に影響がありそうな部位を絞り込みながら分析を行うことで、乖離要因部位特定までの時間を短縮することができる。
　次に、本実施の形態に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法により特定された部位が、ＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量に乖離が生じる要因となる部位であると判断することの妥当性について説明する。
　上述のとおり、図２に示すプレス成形品１０を成形するにあたって、プレス成形品１０における領域Ｄ－２及び領域Ｅ－２が、ＣＡＥ解析と実パネルの首振り量に乖離が生じる要因となる部位であると特定された。また、領域Ｆ－２が、はね量に乖離が生じる要因となる部位であると特定された。
　そこで、ＣＡＥ解析によって得られた駆動応力分布（図３参照）における、前記特定された各部位の駆動応力を、これに対応する実パネルの各部位の駆動応力分布に置換して、スプリングバック解析を行い、スプリングバック量の乖離が低減するかどうかについて検証した。
　まず、ＣＡＥ解析と実パネルの首振りの乖離量が低減するかどうかを検証した結果を図１６に示す。
　図１６はＣＡＥ解析における首振り量から実パネルにおける首振り量を差し引いた結果（乖離量）をグラフにしたものであり、縦軸が乖離量を、横軸が応力置換領域をそれぞれ示している。横軸における「なし」は、応力置換領域が無い場合であり、この場合には、乖離量はＣＡＥ解析と実パネルの差である-11.6mmとなっている。また、「ＡＬＬ」は、ＣＡＥ解析の駆動応力分布の全ての領域を実パネルの駆動応力分布に置換した場合であり、この場合には、乖離量はほぼゼロとなる。
　これらに対して、本実施の形態で特定された領域Ｄ－２または領域Ｅ－２のみに実パネルの応力分布を置き換えた場合は、図１６の「Ｄ－２」「Ｅ－２」に示されるように、いずれにおいても実パネルとの首振り乖離量が減少した。
　さらに、「Ｄ－２／Ｅ－２」に示されるように、領域Ｄ－２、Ｅ－２の両方に実パネルの応力分布を置き換えることで、実パネルとの首振り乖離量をより低減できることが示された。
　同様に、ＣＡＥ解析と実パネルのはねの乖離量が低減するかどうかを検証した結果を図１７に示す。はね量の乖離についても、「Ｆ－２」に示されるように、成形下死点における領域Ｆ－２の応力分布を実パネルの応力分布に置き換えることで、実パネルとのはね乖離量が減少した。
　この結果は、本実施の形態に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法により特定された部位が、ＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量乖離の要因となる部位として妥当であることを示すものである。
　以上のように、本実施の形態に係る方法によれば、ＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量乖離の要因となる部位を精度良く特定できることが示された。
　このようにスプリングバック量乖離の要因となる部位を特定することで、ＣＡＥ解析と実パネルの離型後形状を近づけるために行っていた金型や成形条件などの調整作業を効率的に行うことができる。
　また、特定した部位を中心にＣＡＥ解析上の設定や金型形状を見直すことで、スプリングバック解析の再現性を向上させることができ、ＣＡＥ解析を用いたスプリングバック対策の有用性を担保することができる。
　なお、本実施の形態で行う応力差分分布の変更は、少なくともある一部の領域の応力差分を消去（すべての成分をゼロに）するものであったが、応力差分分布を変更する方法はこれに限るものではなく、応力差分分布に対して少なくとも１方向の成分を、消去する、定数倍する、定数を加算する、定数乗する、被加工材の板厚方向の平均値に置き換える、被加工材の板厚方向の中央値に置き換える、のいずれかにより行えばよい。
［実施の形態２］
　実施の形態１で説明したスプリングバック量乖離要因部位特定方法は、予め設定されたプログラムをＰＣ（パーソナルコンピュータ）に実行させることで実現できる。そのような装置の一例を本実施の形態にて説明する。
　本実施の形態に係るスプリングバック量乖離要因部位特定装置１１は、図１８に一例を示すような、表示装置１３と、入力装置１５と、主記憶装置１７と、補助記憶装置１９と、演算処理部２１を有している。演算処理部２１には、表示装置１３、入力装置１５、主記憶装置１７及び補助記憶装置１９が接続され、演算処理部２１の指令によって各機能を行う。
　表示装置１３は実行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１５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１７は演算処理部２１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１９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。
　補助記憶装置１９には少なくとも、三次元形状測定データ２３、金型モデル２５等のＣＡＥ解析に必要な各種データが記憶されている。
　演算処理部２１はＰＣなどのＣＰＵ等によって構成されている。成形品駆動応力分布取得手段２７と、解析駆動応力分布取得手段２９と、応力差分分布設定手段３１と、応力差分スプリングバック量取得手段３３と、変更応力差分スプリングバック量取得手段３５と、スプリングバック量乖離要因部位特定手段３７は、演算処理部２１で予め設定されたプログラムが実行されることで実現される。
　成形品駆動応力分布取得手段２７は実施の形態１で説明した成形品駆動応力分布取得ステップＳ１と同様の処理を実現するものである。同様に、解析駆動応力分布取得手段２９は解析駆動応力分布取得ステップＳ３を、応力差分分布設定手段３１は応力差分分布設定ステップＳ５を、応力差分スプリングバック量取得手段３３は応力差分スプリングバック量取得ステップＳ７を、変更応力差分スプリングバック量取得手段３５は変更応力差分スプリングバック量取得ステップＳ９を、スプリングバック量乖離要因部位特定手段３７はスプリングバック量乖離要因部位特定ステップＳ１１をそれぞれ実現するものである。
　上述したような本実施の形態によれば、実施の形態１と同様にＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量乖離の要因となる部位を精度良く特定することができる。
　よって、特定した部位に基づいてＣＡＥ解析と実パネルの離型後形状を近づけるための各種調整作業を効率的に行うことができ、さらにスプリングバック対策の有用性を担保することができる。
　本発明は最終成形品（製品形状）に限らず、成形工程を分けて行うようなプレス成形品の場合には途中成形品にも適用可能である。また、上述した実施の形態では鋼板を被加工材とする例を説明したが、アルミ板にも適用可能である。
　　３　金型モデル
　　５　ダイ
　　７　パンチ
　　９　ブランクモデル
　１０　プレス成形品
　１１　スプリングバック量乖離要因部位特定装置
　１３　表示装置
　１５　入力装置
　１７　主記憶装置
　１９　補助記憶装置
　２１　演算処理部
　２３　三次元形状測定データ
　２５　金型モデル
　２７　成形品駆動応力分布取得手段
　２９　解析駆動応力分布取得手段
　３１　応力差分分布設定手段
　３３　応力差分スプリングバック量取得手段
　３５　変更応力差分スプリングバック量取得手段
　３７　スプリングバック量乖離要因部位特定手段

Claims (4)

  1. 　実パネルをプレス成形したプレス成形品に生ずるスプリングバック量と、前記プレス成形品と同形状の解析モデルについてスプリングバック解析を行った際のスプリングバック量に乖離が生ずる場合において、該乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定方法であって、
    　前記プレス成形品の離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを金型モデルによって下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行い、成形下死点における応力分布を前記プレス成形品のスプリングバックに寄与した駆動応力分布として取得する成形品駆動応力分布取得ステップと、
    　前記スプリングバック解析における下死点応力分布及び離型後の残留応力分布を取得し、該下死点応力分布と離型後の残留応力分布の差分をスプリングバック解析における駆動応力分布として取得する解析駆動応力分布取得ステップと、
    　該解析駆動応力分布取得ステップで取得した解析駆動応力分布と前記成形品駆動応力分布取得ステップで取得した成形品駆動応力分布の差分から応力差分分布を取得して、前記スプリングバック解析における下死点の成形品形状に前記応力差分分布を設定する応力差分分布設定ステップと、
    　該設定した応力差分分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する応力差分スプリングバック量取得ステップと、
    　前記応力差分分布設定ステップで設定した前記応力差分分布のうち、一部の領域の応力差分の値を変更して、該変更した応力差分分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する変更応力差分スプリングバック量取得ステップと、
    　該変更応力差分スプリングバック量取得ステップ及び前記応力差分スプリングバック量取得ステップで取得したスプリングバック量を比較して、前記プレス成形品と前記スプリングバック解析のスプリングバック量に乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定ステップと、を備えているスプリングバック量乖離要因部位特定方法。
  2. 　前記変更応力差分スプリングバック量取得ステップにおける応力差分の値の変更は、前記応力差分分布に対して少なくとも１方向の成分を、消去する、定数倍する、定数を加算する、定数乗する、被加工材の板厚方向の平均値に置き換える、被加工材の板厚方向の中央値に置き換える、のいずれかである請求項１記載のスプリングバック量乖離要因部位特定方法。
  3. 　実パネルをプレス成形したプレス成形品に生ずるスプリングバック量と、前記プレス成形品と同形状の解析モデルについてスプリングバック解析を行った際のスプリングバック量に乖離が生ずる場合において、該乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定装置であって、
    　前記プレス成形品の離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを金型モデルによって下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行い、成形下死点における応力分布を前記プレス成形品のスプリングバックに寄与した駆動応力分布として取得する成形品駆動応力分布取得手段と、
    　前記スプリングバック解析における下死点応力分布及び離型後の残留応力分布を取得し、該下死点応力分布と離型後の残留応力分布の差分をスプリングバック解析における駆動応力分布として取得する解析駆動応力分布取得手段と、
    　該解析駆動応力分布取得手段で取得した解析駆動応力分布と前記成形品駆動応力分布取得手段で取得した成形品駆動応力分布の差分から応力差分分布を取得して、前記スプリングバック解析における下死点の成形品形状に前記応力差分分布を設定する応力差分分布設定手段と、
    　該設定した応力差分分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する応力差分スプリングバック量取得手段と、
    　前記応力差分分布設定手段で設定した前記応力差分分布のうち、一部の領域の応力差分の値を変更して、該変更した応力差分分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する変更応力差分スプリングバック量取得手段と、
    　該変更応力差分スプリングバック量取得手段及び前記応力差分スプリングバック量取得手段で取得したスプリングバック量を比較して、前記プレス成形品と前記スプリングバック解析のスプリングバック量に乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定手段と、を備えているスプリングバック量乖離要因部位特定装置。
  4. 　前記変更応力差分スプリングバック量取得手段における応力差分の値の変更は、前記応力差分分布に対して少なくとも１方向の成分を、消去する、定数倍する、定数を加算する、定数乗する、被加工材の板厚方向の平均値に置き換える、被加工材の板厚方向の中央値に置き換える、のいずれかである請求項３記載のスプリングバック量乖離要因部位特定装置。
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