WO2023139900A1 - プレス成形解析の解析精度評価方法 - Google Patents

プレス成形解析の解析精度評価方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023139900A1
WO2023139900A1 PCT/JP2022/041885 JP2022041885W WO2023139900A1 WO 2023139900 A1 WO2023139900 A1 WO 2023139900A1 JP 2022041885 W JP2022041885 W JP 2022041885W WO 2023139900 A1 WO2023139900 A1 WO 2023139900A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
press
shape
analysis
actual
formed product
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/041885
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
剛史 小川
智史 澄川
雄司 山▲崎▼
豊久 新宮
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2022021766A external-priority patent/JP7416106B2/ja
Application filed by Ｊｆｅスチール株式会社 filed Critical Ｊｆｅスチール株式会社
Publication of WO2023139900A1 publication Critical patent/WO2023139900A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/22—Moulding

Definitions

  • the present invention relates to an analysis accuracy evaluation method for press-forming analysis that determines the shape of a press-formed product when press-forming using a blank taken from a metal sheet with shape variations.
  • the actual metal plates from which blanks are taken to obtain press-formed parts are not completely flat, and have a waveform (shape variation). Therefore, the actual blank taken from the metal plate is also not necessarily flat and may have shape variations.
  • Patent documents 1 and 2 disclose techniques for sorting out press-formed products that are far from the target dimensional accuracy.
  • Patent Document 1 or Patent Document 2 compares the shapes of molded products after press molding, and does not analyze and evaluate the shape of press molded products when press molding is performed using blanks with shape variations.
  • blanks in press forming analysis there is no description of the shape of the blank as in Patent Document 3, only the shape profile of the blank as described in Patent Document 4 or Patent Document 5 is regulated, and the material properties of the blank are regulated as described in Patent Document 6.
  • Patent Document 7 there has been disclosed a method in which a press-formed product is developed into a flat blank. That is, all of these conventional patents have flat blanks, and only press-forming analysis that obtains the shape of press-formed products that are press-formed assuming a flat blank is performed.
  • Press-forming analysis that obtains the shape of press-formed products when press-formed using blanks with shape variations has not been performed, and the analysis accuracy of such press-forming analysis has not been evaluated.
  • the actual press-formed blank is taken from a metal plate, which is not perfectly flat and has shape variations.
  • slight variations in the shape of the blank have little effect on the dimensional accuracy of the press-molded product.
  • the shape variation of the metal plate becomes large, even if the press-forming analysis described in the conventional patent documents is performed, the dimensional accuracy of the press-formed product is different from the dimensions of the actually press-formed product.
  • the present invention was made to solve the above problems, and its purpose is to provide an analysis accuracy evaluation method for press forming analysis that obtains the shape of a press formed product when press forming is performed using a blank taken from a metal plate with shape variation.
  • the analysis accuracy evaluation method for press-forming analysis is a method for evaluating the analysis accuracy of press-forming analysis that obtains the shape of a press-formed product when it is press-formed using a blank sampled from a metal plate with shape variation.
  • an actual shape generation step of generating an actual press-formed product shape having the same shape a blank model generation step of generating an actual blank model having the same shape as the actual blank based on measurement data obtained by measuring the shape of the actual blank used for the actual press-formed product; an analysis shape acquisition step of performing press forming analysis when press molding is performed using a mold model having the same shape as the predetermined mold using the actual blank model, and acquiring the shape of the press-formed product after release as an analytical press-formed product shape; and an evaluation step of comparing the two shapes to obtain a deviation amount of shape change, and evaluating the accuracy of the press forming analysis based on the deviation amount.
  • the shape of the bottom dead center formed in the press forming analysis using the actual blank model is obtained as a reference, and the difference between the shape of the actual press-formed product corresponding to the predetermined position of the bottom dead center shape of the forming and the difference between the shape of the analyzed press-formed product corresponding to the predetermined position of the bottom dead center shape of the forming and the difference between the shape of the analyzed press-formed product corresponding to the predetermined position may be obtained as the divergence amount.
  • the molding surface shape of the mold model is obtained as a reference, and the difference between the difference between the actual press-formed product shape corresponding to the predetermined position of the molding surface shape and the analysis press-formed product shape corresponding to the predetermined position of the molding surface shape is obtained as the divergence amount.
  • the present invention it is possible to evaluate the accuracy of press-forming analysis, which has not been done in the past, in which the shape of a press-formed product is obtained when a blank taken from a metal plate with shape variation is press-formed. If the analysis accuracy is clarified, the reliability of the shape of the press-formed product obtained by the press-forming analysis can be guaranteed. Therefore, based on the analyzed shape of the press-formed product, it is possible to predict the influence of the shape variation of the blank on the shape of the press-formed product.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of each step of the analysis accuracy evaluation method for press forming analysis according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an external view of a press-formed part targeted in the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the amount of difference between the shape of the actual press-formed product and the shape of the press-formed bottom dead center.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the actual blank model, FIG. 4(a) is a representation of the unevenness of the actual blank model in shades of color, and FIG. 4(b) is a graph of the amount of unevenness when viewed from the arrow AA in the cross section indicated by the broken line in FIG. 4(a).
  • FIG. 5 is a diagram showing the amount of difference between the analyzed press-formed product shape using the actual blank model of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the amount of divergence when comparing the actual press-formed product shape in FIG. 3 and the analyzed press-formed product shape in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing the amount of difference between the shape of the actual press-formed product and the shape of the press-formed bottom dead center in the example.
  • FIG. 8 is a diagram showing the amount of difference between the analyzed press-formed product shape and the press-formed bottom dead center shape in the example.
  • FIG. 9 is a diagram showing the deviation amount when the actual press-formed product shape of FIG. 7 and the analyzed press-formed product shape of FIG. 8 are compared.
  • FIG. 10 is a diagram showing a flat blank model used in conventional press forming analysis.
  • FIG. 10 is a diagram showing a flat blank model used in conventional press forming analysis.
  • FIG. 11 is a diagram showing the amount of difference between the flat blank press-formed product shape using the flat blank model of FIG. 10 and the press-formed bottom dead center shape.
  • FIG. 12 is a diagram showing the amount of divergence when the shape of the actual press-formed product in FIG. 7 and the shape of the flat blank press-formed product in FIG. 10 are compared.
  • the analysis accuracy evaluation method for press-forming analysis is a method for evaluating the analysis accuracy of press-forming analysis for obtaining the shape of a press-formed product when press-forming (crash forming, deep drawing, etc.) is performed using a blank sampled from a metal plate with shape variation (uneven corrugated shape).
  • the analysis accuracy evaluation method for press-forming analysis according to the present embodiment includes an actual shape generation step S1 as a generation step of actual press-formed part shape, a blank model generation step S3 as a generation step of actual blank model, and a shape acquisition step for analysis press-formed part shape.
  • analysis shape acquisition step S5 which is an analysis step of analysis press-formed part
  • an evaluation step S7 which is an analysis accuracy evaluation step.
  • the actual shape generation step S1 is a step of generating an actual press-formed product shape having the same shape as the actual press-formed product based on the actual press-formed product press-formed using a real blank taken from a metal plate with shape variation.
  • an actual blank is press-molded using a predetermined mold, and the shape of the actual press-molded product obtained by this after release from the mold is measured using a 3D shape measuring instrument such as a laser rangefinder, and the actual press-molded product shape is generated based on the measured data.
  • the molding of the actual press-molded product may be either form molding or draw molding.
  • draw molding will be described as an example, and in the later-described examples, foam molding will be described as an example.
  • Fig. 3 shows the actual press-formed product shape 3 generated as described above.
  • the amount of difference from the shape of the bottom dead center of the formed product when the press-forming analysis was performed using the mold model is indicated by color shading.
  • the forming bottom dead center shape can be obtained by modeling an actual blank and performing press forming analysis.
  • a mold model is a model of the mold used to mold the actual press-formed product, and is a model that has been created to have the same shape as the forming surface of the actual mold (not shown).
  • the amount of difference from the shape of the bottom dead center of the forming is a value obtained by subtracting the height of the portion corresponding to the shape of the bottom dead center of the forming from the height of each part (portion) of the shape of the actual press-formed product in the press-forming direction, and is the springback amount in the press-forming direction. If the height difference (difference amount) is + (plus), it will be convex shape from the molding bottom dead center shape, and if the height difference (difference amount) is - (minus), it will be concave shape from the molding bottom dead center shape.
  • the color of the concave portion is lighter than the shape of the bottom dead center of the molding, and the color of the convex portion is darker.
  • + is the amount of difference in the convex direction
  • - is the amount of difference in the concave direction
  • the unit is mm.
  • the difference amount of the actual press-formed product shape 3 is 1.6 mm at the left end of the upper flange portion (hereinafter referred to as portion A), 0.9 mm at the center portion of the upper flange portion in the longitudinal direction (hereinafter referred to as portion B), -1.7 mm near the right end of the upper flange portion (hereinafter referred to as portion C), -1.9 mm at the curved portion of the top portion (hereinafter referred to as portion D), and -1.9 mm at the lower flange portion. It was 1.0 mm at the center of the (flange portion) in the longitudinal direction (hereinafter referred to as portion E) and 0.8 mm at the right end of the lower flange portion (hereinafter referred to as portion F).
  • the above is an example in which a series of steps of press forming of an actual press-formed product, measurement of the shape of the actual press-formed product, and generation of the shape of the actual press-formed product are performed.
  • the shape of the actual press-formed product may be measured to generate the shape of the actual press-formed product.
  • the shape of the actual press-formed product may be generated based on the data.
  • the blank model generation step S3 which will be described later, requires measurement data obtained by measuring the shape of the actual blank, it is necessary to measure the shape of the actual blank before press-molding the actual press-formed product.
  • the blank model generating step S3 is a step of generating an actual blank model having the same shape as the actual blank based on measurement data obtained by measuring the shape of the actual blank used for press forming the actual press-formed product described above.
  • a three-dimensional shape measuring instrument using a laser rangefinder can be used in the same way as the shape measurement of the actual press-molded product.
  • a real blank model generated based on the shape measurement data of the real blank is shown in FIG. 4(a).
  • the actual blank model 5 in FIG. 4(a) is a blank model having the same uneven shape as the actual blank used for the actual press-molded product, and the unevenness is expressed by color shading.
  • FIG. 4(b) is a graph showing the amount of unevenness when the cross section indicated by the dashed line in FIG.
  • the actual blank model 5 has a plate thickness of 1.2 mm and has an irregular uneven shape with a maximum amount of unevenness of ⁇ 1.4 mm as shown in FIG. 4(b).
  • the analysis shape acquisition step S5 uses the actual blank model 5 to perform press molding analysis when press molding is performed with a mold model having the same shape as the mold used for molding the actual press-formed product, and obtains the press-formed product shape after mold release as the analyzed press-formed product shape.
  • press forming analysis For press forming analysis, CAE analysis such as finite element method (FEM) is usually performed. Since the actual press-formed product of the present embodiment is draw-formed as described above, press-forming analysis is also performed as draw-forming in CAE analysis.
  • the "press forming analysis” in this description includes analysis for obtaining the shape at the bottom dead center of forming and analysis for obtaining the shape after releasing from the mold, that is, after springback.
  • Fig. 5 shows the analyzed press-formed product shape 7.
  • the colors and numerical values shown in FIG. 5 indicate the amount of difference from the molding bottom dead center shape, as in FIG.
  • the amount of difference from the molded bottom dead center shape in the analyzed press-formed product shape 7 is 1.8 mm at the part A, 0.7 mm at the part B, -1.8 mm at the part C, -1.8 mm at the part D, -1.8 mm at the part E, 0.9 mm at the part E, and 0.6 mm at the part F.
  • the evaluation step S7 is a step of comparing the actual press-formed product shape 3 and the analyzed press-formed product shape 7, determining the amount of deviation between the two shapes, and evaluating the accuracy of the press-forming analysis based on the amount of deviation.
  • the amount of difference (springback amount) between the actual press-formed product shape 3 (Fig. 3) and the formed bottom dead center shape at each part of the analyzed press-formed product shape 7 (Fig. 5) is obtained and compared, and the difference between these difference amounts is obtained as the divergence amount. That is, the amount of divergence is a value obtained by subtracting the amount of difference between the actual press-formed product shape 3 generated based on the actual press-formed product and the formed bottom dead center shape from the amount of difference between the analysis press-formed product shape 7 obtained by press-forming analysis using the actual blank model 5 and the formed bottom dead center shape. Therefore, when the amount of divergence (difference in the amount of difference) is + (plus), the relevant portion of the analyzed press-formed product shape 7 has a convex shape compared to the actual press-formed product shape 3.
  • Fig. 6 shows the amount of divergence obtained by comparing the actual press-formed product shape 3 and the analyzed press-formed product shape 7.
  • the amount of divergence was 0.2 mm at the site A, -0.2 mm at the site B, -0.1 mm at the site C, -0.1 mm at the site D, -0.1 mm at the site E, and -0.2 mm at the site F.
  • the analysis press-formed product shape 7 is a shape very close to the actual press-formed product. Therefore, in this example, it can be evaluated that the accuracy of the press forming analysis using the actual blank model 5 is high.
  • the difference obtained by subtracting the height of each part of the actual press-formed product shape 3 from the height of each part of the analysis press-formed product shape 7 in the press forming direction may be applied.
  • comparing the amount of difference with the molding surface shape of the mold model to determine the amount of divergence is also preferable because it is based on a stable standard.
  • the analysis accuracy evaluation method for press forming analysis described in the embodiment was performed by replacing draw forming with form forming, so it will be described below with reference to FIGS.
  • a blank made of a 1.5 GPa grade steel plate having a thickness of 1.2 mm was used.
  • Numerical values, gradations, convex shapes, and concave shapes shown in FIGS. 7 to 9 are synonymous with those shown in the above embodiment.
  • Fig. 7 shows the shape of an actual press-molded product that has been press-molded by foam molding, generated based on the measurement data obtained by measuring the shape of the actual press-molded product after release from the mold.
  • the amount of difference from the formed bottom dead center shape in the actual press-formed product shape 9 of this embodiment is 1.5 mm at the left end of the upper flange (site A), 0.8 mm at the longitudinal center of the upper flange (site B), -1.7 mm near the right end of the upper flange (site C), -2.1 mm at the curved portion of the top plate (site D), 1.4 mm at the longitudinal center of the lower flange (site E), and 1.4 mm at the right end of the lower flange (site E). It was 0.3 mm at site F).
  • Fig. 8 shows the shape of an analyzed press-formed product when an actual blank model (not shown) having the same shape as the actual blank having the concave-convex shape used for the actual press-formed product described above is generated, and press-forming analysis is performed using the actual blank model.
  • the amount of difference between the analysis press-formed product shape 11 of this example and the formed bottom dead center shape was 1.6 mm at portion A, 0.6 mm at portion B, ⁇ 1.8 mm at portion C, ⁇ 1.9 mm at portion D, 1.4 mm at portion E, and 0.3 mm at portion F.
  • Fig. 9 shows the amount of divergence obtained by comparing the actual press-formed product shape 9 and the analyzed press-formed product shape 11.
  • the amount of divergence is 0.1 mm at the site A, ⁇ 0.2 mm at the site B, ⁇ 0.1 mm at the site C, 0.2 mm at the site D, ⁇ 0.0 mm at the site E, and 0.0 mm at the site F.
  • the deviation amount is a small value of ⁇ 0.2 mm or less in any of the parts A to F, it can be said that the analyzed press-formed product shape 11 is a shape very close to the actual press-formed product. Therefore, in this example, it can be evaluated that the precision of the press forming analysis using the actual blank model is high.
  • FIG. 11 shows a flat blank press-formed product shape 15, which is the shape of the press-formed product after mold release, in the case of press forming analysis by form forming using the flat blank model 13 in the same manner as in the example of FIG.
  • the amount of difference from the molded bottom dead center shape in the flat blank press molded product shape 15 is, as shown in FIG.
  • Fig. 12 shows the amount of divergence when comparing the actual press-formed product shape 9 (Fig. 7) and the flat blank press-formed product shape 15 (Fig. 11).
  • the deviation amount is -2.2 mm at the part A, -0.3 mm at the part B, 1.2 mm at the part C, 1.2 mm at the part D, -0.5 mm at the part E, and 0.9 mm at the part F.
  • the present invention it is possible to provide an analysis accuracy evaluation method for press forming analysis that obtains the shape of a press formed product when press forming is performed using a blank extracted from a metal plate with shape variation. As a result, the reliability of the press-forming analysis can be secured, and it becomes possible to predict the influence of the shape variation of the blank on the shape of the press-formed product.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

本発明に係るプレス成形解析の解析精度評価方法は、形状変動のある金属板から採取した実ブランクを用いて所定の金型でプレス成形された実プレス成形品と同じ形状の実プレス成形品形状３を生成する実形状生成ステップＳ１と、前記実ブランクと同じ形状の実ブランクモデル５を生成するブランクモデル生成ステップＳ３と、実ブランクモデル５を用いて、前記所定の金型と同形の金型モデルでプレス成形解析を行い、解析プレス成形品形状７を取得する解析形状取得ステップＳ５と、実プレス成形品形状３と解析プレス成形品形状７を比較し、両形状の乖離量を求め、該乖離量に基づいて前記プレス成形解析の精度を評価する評価ステップＳ７と、を含む。

Description

プレス成形解析の解析精度評価方法
　本発明は、形状変動（shape　variation）のある金属板（metal　sheet）から採取したブランク（blank）を用いてプレス成形した際のプレス成形品形状を求めるプレス成形解析（press-forming　analysis）の解析精度（analysis　accuracy）評価方法に関する。
　自動車の衝突安全性（collision　safety）基準の厳格化により自動車車体（automotive　body）の衝突安全性の向上が進展する中で、昨今の二酸化炭素排出規制を受けて自動車の燃費向上（improvement　of　fuel　efficiency）を図るため、車体の軽量化（weight　reduction　of　automotive　body）も必要とされている。これら衝突安全性能と車体の軽量化を両立するために、従来よりさらに高強度（high-strength）な金属板が車体に採用されつつある。
　従来から、プレス成形品（press-formed　part）を得るためのブランクを採取する実際の金属板は、完全に平坦なものはなく、波形状（waveform）（形状変動）を有している。したがって、金属板から採取した実際のブランクもまた、必ずしも平坦であるとは限らず、形状変動を有する場合がある。
　このような波打ち形状（waveform）の金属板をブランクとして用いて、車体部品（automotive　part）にプレス成形した場合、プレス成形後に得られたプレス成形品は、その形状変動が影響して、目標となる寸法精度（dimensional　accuracy）から外れることが危惧される。
　目標となる寸法精度から離れたプレス成形品を選別する技術が、例えば特許文献１、２に開示されている。
特開昭６２－０４７５０４号公報 特開２０１９－００２８３４号公報 特開２０２０－０４２５６６号公報 再公表２０１６－１５８６９９号公報 特開２０１７－１０４８８０号公報 特開２００１－２８６９３８号公報 特開２００４－１４８３８１号公報
　特許文献１または特許文献２に開示の技術は、プレス成形後の成形品同士の形状を比較するものであって、形状変動のあるブランクを用いてプレス成形した際のプレス成形品形状を解析し評価するものではない。従来から、プレス成形解析におけるブランクについて、特許文献３のようにブランクの形状について全く記載がないか、特許文献４または特許文献５に記載されるようにブランクの輪郭形状（shape　profile）のみを規制するものや、特許文献６に記載されるようにブランクの材質特性（material　properties）を規制するものが知られている。さらに特許文献７に記載されるようにプレス成形品を平坦なブランクに展開するものが公開されていた。すなわち、これら従来特許は全てブランクが平坦であって、平坦なブランクを仮定してプレス成形したプレス成形品の形状を求めるプレス成形解析のみが行われており、形状変動のあるブランクを用いてプレス成形した際のプレス成形品形状を求めるプレス成形解析は行われておらず、そのようなプレス成形解析の解析精度を評価することも行われていなかった。前述したように、実際にプレス成形するブランクは、金属板から採取されるが、金属板は完全に平坦ではなく、形状変動を有している。従来のプレス成形においては、ブランクの形状変動がわずかであれば、プレス成形品の寸法精度にほとんど影響していなかった。しかし、金属板の形状変動が大きくなる場合には従来の特許文献に記載されるプレス成形解析を行っても、実際にプレス成形したプレス成形品の寸法とは異なって、精確なプレス成形品の寸法精度を得ることができていなかった。
　本発明は、以上の問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、形状変動のある金属板から採取したブランクを用いてプレス成形した際のプレス成形品形状を求めるプレス成形解析の解析精度評価方法を提供することにある。
　本発明に係るプレス成形解析の解析精度評価方法は、形状変動のある金属板から採取したブランクを用いてプレス成形した際のプレス成形品形状を求めるプレス成形解析の解析精度評価方法であって、前記形状変動のある金属板から採取した実ブランクを用いて所定の金型（tool　of　press-forming）でプレス成形された実プレス成形品（actual　press-formed　part）の離型（die　release）後の形状を測定した測定データに基づいて、前記実プレス成形品と同じ形状の実プレス成形品形状を生成する実形状生成ステップと、前記実プレス成形品に用いられた前記実ブランクの形状を測定した測定データに基づいて前記実ブランクと同じ形状の実ブランクモデルを生成するブランクモデル生成ステップと、前記実ブランクモデルを用いて、前記所定の金型と同形の金型モデルでプレス成形したときのプレス成形解析を行い、離型後のプレス成形品形状を解析プレス成形品形状として取得する解析形状取得ステップと、前記実プレス成形品形状と前記解析プレス成形品形状を比較し、両形状の乖離量（deviation　amount　of　shape　change）を求め、該乖離量に基づいて前記プレス成形解析の精度を評価する評価ステップと、を含む。
　前記評価ステップは、前記実ブランクモデルを用いたプレス成形解析での成形下死点（bottom　dead　center）形状を基準として求め、該成形下死点形状の所定位置に対応する前記実プレス成形品形状との差異と、前記成形下死点形状の前記所定位置に対応する前記解析プレス成形品形状との差異と、の差を前記乖離量として取得するとよい。
　前記評価ステップは、前記金型モデルの成形面形状を基準として求め、該成形面形状の所定位置に対応する前記実プレス成形品形状との差異と、前記成形面形状の前記所定位置に対応する前記解析プレス成形品形状との差異と、の差を前記乖離量として取得するとよい。
　本発明によれば、形状変動のある金属板から採取したブランクを用いてプレス成形した際のプレス成形品形状を求めるという、従来行われていなかったプレス成形解析に対し、その解析精度を評価することができる。解析精度が明確になれば、上記プレス成形解析によるプレス成形品形状の信頼性が担保できるので、該解析したプレス成形品形状に基づいて、ブランクの形状変動によるプレス成形品形状への影響を予測することが可能となる。
図１は、実施の形態に係るプレス成形解析の解析精度評価方法の各ステップの説明図である。 図２は、実施の形態で対象とした部品（press-formed　part）の外観図である。 図３は、実プレス成形品形状とプレス成形下死点形状との差異量を示す図である。 図４は、実ブランクモデルの説明図であり、図４（ａ）は実ブランクモデルの凹凸（unevenness）を濃淡（shade　of　color）で表現したもの、図４（ｂ）は図４（ａ）の破線に示した断面において矢視Ａ－Ａから見たときの凹凸量をグラフ化したものである。 図５は、図４の実ブランクモデルを用いた解析プレス成形品形状とプレス成形下死点形状との差異量を示す図である。 図６は、図３の実プレス成形品形状と図５の解析プレス成形品形状を比較したときの乖離量を示した図である。 図７は、実施例における実プレス成形品形状とプレス成形下死点形状との差異量を示す図である。 図８は、実施例における解析プレス成形品形状とプレス成形下死点形状との差異量を示す図である。 図９は、図７の実プレス成形品形状と図８の解析プレス成形品形状を比較したときの乖離量を示した図である。 図１０は、従来のプレス成形解析で用いられていた平坦ブランクモデルを示す図である。 図１１は、図１０の平坦ブランクモデルを用いた平坦ブランクプレス成形品形状とプレス成形下死点形状との差異量を示す図である。 図１２は、図７の実プレス成形品形状と図１０の平坦ブランクプレス成形品形状を比較したときの乖離量を示した図である。
　本実施の形態に係るプレス成形解析の解析精度評価方法は、形状変動（凹凸の波形状）のある金属板から採取したブランクを用いてプレス成形（フォーム成形（crash　forming）やドロー成形（deep　drawing）など）した際のプレス成形品形状を求めるプレス成形解析に対し、該プレス成形解析の解析精度を評価する方法である。図１に示すように、本実施の形態に係るプレス成形解析の解析精度評価方法は、実プレス成形品形状生成ステップ（generation　step　of　actual　press-formed　part　shape）である実形状生成ステップ（actual　shape　generation　step）Ｓ１と、実ブランクモデル生成ステップ（generation　step　of　actual　blank　model）であるブランクモデル生成ステップ（blank　model　generation　step）Ｓ３と、解析プレス成形品形状取得ステップ（shape　acquisition　step　of　analysis　press-formed　part）である解析形状取得ステップ（analysis　shape　acquisition　step）Ｓ５と、解析精度評価ステップ（analysis　accuracy　evaluation　step）である評価ステップ（evaluation　step）Ｓ７と、を含む。図２に示すプレス成形品１を目標形状としてプレス成形する場合を例に挙げて、以下、各構成を詳細に説明する。本実施形態では板厚（sheet　thickness）1.2mmの1.5GPa級鋼板（GPa-class　steel　sheet）からなるブランクを用いたが、これにこだわるものではない。
＜実形状生成ステップ＞
　実形状生成ステップＳ１は、形状変動のある金属板から採取した実ブランクを用いてプレス成形された実プレス成形品に基づき、実プレス成形品と同じ形状の実プレス成形品形状を生成するステップである。
　実形状生成ステップＳ１においては、例えば、実ブランクを所定の金型を用いてプレス成形し、これによって得た実プレス成形品の離型後の形状を、レーザ距離計（laser　rangefinder）による３次元形状測定器（3D　shape　measuring　instrument）などを用いて測定し、該測定した測定データに基づいて実プレス成形品形状を生成する。実プレス成形品の成形はフォーム成形でもドロー成形でもよいが、本実施の形態ではドロー成形を例に挙げて説明し、後述の実施例ではフォーム成形を例に挙げて説明する。
　上記のようにして生成した実プレス成形品形状３を図３に示す。図３では、実プレス成形品形状に加えて、金型モデルでプレス成形解析した時の成形下死点形状との差異量を色の濃淡で示している。成形下死点形状は実ブランクをモデル化し、プレス成形解析して求めることができる。金型モデルとは、実プレス成形品の成形に用いた金型をモデル化したものであり、実際の金型の成形面（forming　surface）と同じ形状を有するように生成されたモデルである（図示なし）。そして、成形下死点形状との差異量とは、プレス成形方向において、実プレス成形品形状の各部位（portion）の高さから、成形下死点形状の対応する部位の高さを差し引いた値であり、プレス成形方向のスプリングバック量（springback　amount）である。高さの差（差異量）が＋（プラス）の場合は成形下死点形状より凸状（convex　shape）となり、高さの差（差異量）が－（マイナス）の場合は成形下死点形状より凹み状（concave　shape）となる。
　図３においては、成形下死点形状よりも凹み状になる部位の色を薄くし、凸状になる部位の色を濃くしている。また、図中に表示した数字は、＋が凸方向への差異量、－が凹方向への差異量で、単位はmmである。本例においては、図３に示すように、実プレス成形品形状３の差異量は、上側フランジ部の左端（以下、部位Ａ）で1.6mm、上側フランジ部の長手方向中央（center　portion）（以下、部位Ｂ）で0.9mm、上側フランジ部の右端近傍（以下、部位Ｃ）で-1.7mm、天板部（top　portion）の湾曲部（curved　portion）（以下、部位Ｄ）で-1.9mm、下側フランジ部（flange　portion）の長手方向中央（以下、部位Ｅ）で1.0mm、下側フランジ部の右端（以下、部位Ｆ）で0.8mmであった。
　上記は、実プレス成形品のプレス成形、実プレス成形品の形状測定、実プレス成形品形状の生成という一連の工程が行われる例であったが、プレス成形された実プレス成形品が予め用意されている場合には、該実プレス成形品の形状を測定して実プレス成形品形状を生成してもよい。また、実プレス成形品の形状を測定したデータが予め用意されている場合には、該データに基づいて実プレス成形品形状を生成してもよい。
　後述のブランクモデル生成ステップＳ３では実ブランクの形状を測定した測定データが必要となるので、実プレス成形品をプレス成形する前に、実ブランクの形状を測定する必要がある。
　また、実プレス成形品形状３や成形下死点形状などのデータを蓄積して、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などのコンピュータの画面に表示させると、形状の比較が容易になるので好ましい。これは、後述する実ブランクモデル５や解析プレス成形品形状７についても同様である。
＜ブランクモデル生成ステップ＞
　ブランクモデル生成ステップＳ３は、上述した実プレス成形品のプレス成形に用いられた実ブランクの形状を測定した測定データに基づいて実ブランクと同じ形状の実ブランクモデルを生成するステップである。
　実ブランクの形状測定には、実プレス成形品の形状測定と同様に、レーザ距離計による３次元形状測定器などを用いることができる。実ブランクの形状測定データに基づいて生成した実ブランクモデルを図４（ａ）に示す。
　図４（ａ）の実ブランクモデル５は、実プレス成形品に用いられた実ブランクと同じ凹凸形状を有するブランクモデルであり、凹凸を色の濃淡で表現したものである。図４（ｂ）は、図４（ａ）の破線で示す断面を矢視Ａ－Ａから見たときの凹凸量をグラフ化したものであり、凹凸の中央値をゼロとしている。実ブランクモデル５は、板厚が1.2mmで、図４（ｂ）に示したように凹凸量が最大で±1.4mmの不規則な凹凸形状を有している。
＜解析形状取得ステップ＞
　解析形状取得ステップＳ５は、実ブランクモデル５を用いて、実プレス成形品の成形に用いた金型と同形の金型モデルでプレス成形したときのプレス成形解析を行い、離型後のプレス成形品形状を解析プレス成形品形状として取得するステップである。
　プレス成形解析は、通常、有限要素法（finite　element　method）（ＦＥＭ）などのＣＡＥ解析が行われる。本実施の形態の実プレス成形品は前述したようにドロー成形されたものであるので、ＣＡＥ解析もドロー成形としてプレス成形解析を行う。本説明の「プレス成形解析」とは、成形下死点の形状を取得する解析と、離型後、即ちスプリングバックした後の形状を取得する解析を含むものとする。
　解析プレス成形品形状７を図５に示す。図５に示す色や数値は、図３と同様に成形下死点形状との差異量を示している。図５に示すように、解析プレス成形品形状７における成形下死点形状との差異量は、部位Ａで1.8mm、部位Ｂで0.7mm、部位Ｃで-1.8mm、部位Ｄで-1.8mm、部位Ｅで0.9mm、部位Ｆで0.6mmであった。
＜評価ステップ＞
　評価ステップＳ７は、実プレス成形品形状３と解析プレス成形品形状７を比較し、両形状の乖離量を求め、該乖離量に基づいてプレス成形解析の精度を評価するステップである。
　本実施の形態では、実プレス成形品形状３（図３）と解析プレス成形品形状７（図５）の各部位における成形下死点形状との差異量（スプリングバック量）を求めて比較し、これら差異量の差を乖離量として求めた。すなわち、乖離量とは、実ブランクモデル５を用いてプレス成形解析した解析プレス成形品形状７と成形下死点形状との差異量から、実プレス成形品に基づいて生成した実プレス成形品形状３と成形下死点形状との差異量を差し引いた値となる。したがって、乖離量（差異量の差）が＋（プラス）の場合は、解析プレス成形品形状７の当該部位は、実プレス成形品形状３に比べて凸形状となり、乖離量（差異量の差）が－（マイナス）の場合は、解析プレス成形品形状７の当該部位は、実プレス成形品形状３に比べて凹み形状となる。
　実プレス成形品形状３と解析プレス成形品形状７とを比較して求めた乖離量を図６に示す。図６に示すように、実プレス成形品形状３と解析プレス成形品形状７とを比較したときの乖離量は、部位Ａで0.2mm、部位Ｂで-0.2mm、部位Ｃで-0.1mm、部位Ｄで0.1mm、部位Ｅで-0.1mm、部位Ｆで-0.2mmであった。
　上記のように、部位Ａ～Ｆのいずれの部位でも、乖離量が±0.2mm以下の小さい値であることから、解析プレス成形品形状７は実プレス成形品に非常に近い形状であると言える。したがって、本例においては、実ブランクモデル５を用いたプレス成形解析の精度が高いと評価できる。
　本実施の形態によれば、形状変動のある金属板から採取したブランクを用いてプレス成形した際のプレス成形品形状を求めるという、従来行われていなかったプレス成形解析に対し、その解析精度を評価することができる。本実施の形態の解析精度評価方法によって解析精度の高さが明確になれば、プレス成形解析によるプレス成形品形状の信頼性が担保できるので、該解析したプレス成形品形状に基づいて、ブランクの形状変動によるプレス成形品形状への影響を予測することが可能となる。
　実プレス成形品形状３と解析プレス成形品形状７を比較したときの乖離量として、直接、プレス成形方向において、解析プレス成形品形状７の各部位の高さから、実プレス成形品形状３の各部位の高さを差し引いた差を求めたものを適用してもよい。もっとも、この場合は、それぞれのプレス成形品形状に共通する固定点（fixed　point）を設定する必要があり、固定点の選び方によって乖離量が変動する場合がある。この点、上記実施の形態のように、成形下死点形状との差異量同士を比較するようにすれば、安定した基準に基づいて乖離量を求めることができて好ましい。また、上述したプレス成形下死点形状の代わりに、金型モデルの成形面形状との差異量を比較して、その乖離量を求めても、安定した基準に基づくため、好ましい。
　本発明の効果を確認するために、実施の形態で説明したプレス成形解析の解析精度評価方法について、ドロー成形からフォーム成形に代えて実施したので、図７～図９に基づいて以下に説明する。本実施例では板厚1.2mmの1.5GPa級鋼板からなるブランクを用いた。また、図７～図９において示している数値、濃淡、凸状、凹み状とは上記の実施の形態で示したものと同義である。
　図７は、フォーム成形によってプレス成形された実プレス成形品の離型後の形状を測定した測定データに基づいて生成した実プレス成形品形状である。本実施例の実プレス成形品形状９における成形下死点形状との差異量は、図７に示すように、上側フランジ部の左端（部位Ａ）で1.5mm、上側フランジ部の長手方向中央（部位Ｂ）で0.8mm、上側フランジ部の右端近傍（部位Ｃ）で-1.7mm、天板部の湾曲部（部位Ｄ）で-2.1mm、下側フランジ部の長手方向中央（部位Ｅ）で1.4mm、下側フランジ部の右端（部位Ｆ）で0.3mmであった。
　図８は、上述した実プレス成形品に用いられた凹凸形状を有する実ブランクと同形状の実ブランクモデル（図示を省略）を生成し、該実ブランクモデルを用いてプレス成形解析した場合の解析プレス成形品形状である。本実施例の解析プレス成形品形状１１における成形下死点形状との差異量は、図８に示すように、部位Ａで1.6mm、部位Ｂで0.6mm、部位Ｃで-1.8mm、部位Ｄで-1.9mm、部位Ｅで1.4mm、部位Ｆで0.3mmであった。
　実プレス成形品形状９と解析プレス成形品形状１１とを比較して求めた乖離量を図９に示す。図９に示すように、本実施例の実プレス成形品形状９と解析プレス成形品形状１１とを比較したときの乖離量は、部位Ａで0.1mm、部位Ｂで-0.2mm、部位Ｃで-0.1mm、部位Ｄで0.2mm、部位Ｅで-0.0mm、部位Ｆで0.0mmであった。
　上記のように、部位Ａ～Ｆのいずれの部位でも、乖離量が±0.2mm以下の小さい値であることから、解析プレス成形品形状１１は実プレス成形品に非常に近い形状であると言える。したがって、本実施例においては、実ブランクモデルを用いたプレス成形解析の精度が高いと評価できる。
　参考例として、従来のプレス成形解析の場合の解析精度について図１０～図１２を用いて説明する。
　従来のプレス成形解析では、特許文献３乃至６で扱った図１０に示すような凹凸のない平坦な形状のブランクモデル（以下、平坦ブランクモデル１３という）が一般的に用いられていた。平坦ブランクモデル１３を用いて図８の例と同様に、フォーム成形によってプレス成形解析した場合の離型後のプレス成形品形状である平坦ブランクプレス成形品形状１５を図１１に示す。平坦ブランクプレス成形品形状１５における成形下死点形状との差異量は、図１１に示すように、部位Ａで-0.7mm、部位Ｂで0.5mm、部位Ｃで-0.5mm、部位Ｄで-0.9mm、部位Ｅで0.9mm、部位Ｆで1.2mmであった。
　実プレス成形品形状９（図７）と平坦ブランクプレス成形品形状１５（図１１）とを比較した場合の乖離量を図１２に示す。図１２に示すように、実プレス成形品形状９と参考例の平坦ブランクプレス成形品形状１５とを比較したときの乖離量は、部位Ａで-2.2mm、部位Ｂで-0.3mm、部位Ｃで1.2mm、部位Ｄで1.2mm、部位Ｅで-0.5mm、部位Ｆで0.9mmであった。
　本実施例の解析プレス成形品形状１１と実プレス成形品形状９との乖離量（図９参照）と平坦ブランクプレス成形品形状１５と実プレス成形品形状９との乖離量（図１２参照）を比較すると、部位Ａ～Ｆのいずれの部位でも、解析プレス成形品形状１１と実プレス成形品形状９との乖離量の方が小さかった。したがって、解析プレス成形品形状を取得するための本発明の実ブランクモデルを用いてプレス成形解析した方が、従来の平坦なブランクモデルを用いて解析した場合よりも、実プレス成形品により近い精度よい形状のプレス成形品形状を得られることが分かった。
　本発明によれば、形状変動のある金属板から採取したブランクを用いてプレス成形した際のプレス成形品形状を求めるプレス成形解析の解析精度評価方法を提供することができる。その結果、プレス成形解析による信頼性が担保できて、ブランクの形状変動によるプレス成形品形状への影響を予測することが可能になる。
　１　プレス成形品（目標形状）
　３　実プレス成形品形状（ドロー成形）
　５　実ブランクモデル
　７　解析プレス成形品形状（ドロー成形）
　９　実プレス成形品形状（フォーム成形）
　１１　解析プレス成形品形状（フォーム成形）
　１３　平坦ブランクモデル
　１５　平坦ブランクプレス成形品形状（フォーム成形）

Claims (3)

  1. 　形状変動のある金属板から採取したブランクを用いてプレス成形した際のプレス成形品形状を求めるプレス成形解析の解析精度評価方法であって、
    　前記形状変動のある金属板から採取した実ブランクを用いて所定の金型でプレス成形された実プレス成形品の離型後の形状を測定した測定データに基づいて、前記実プレス成形品と同じ形状の実プレス成形品形状を生成する実形状生成ステップと、
    　前記実プレス成形品に用いられた前記実ブランクの形状を測定した測定データに基づいて前記実ブランクと同じ形状の実ブランクモデルを生成するブランクモデル生成ステップと、
    　前記実ブランクモデルを用いて、前記所定の金型と同形の金型モデルでプレス成形したときのプレス成形解析を行い、離型後のプレス成形品形状を解析プレス成形品形状として取得する解析形状取得ステップと、
    　前記実プレス成形品形状と前記解析プレス成形品形状を比較し、両形状の乖離量を求め、該乖離量に基づいて前記プレス成形解析の精度を評価する評価ステップと、
    　を含む、プレス成形解析の解析精度評価方法。
  2. 　前記評価ステップは、
    　前記実ブランクモデルを用いたプレス成形解析での成形下死点形状を基準として求め、該成形下死点形状の所定位置に対応する前記実プレス成形品形状との差異と、前記成形下死点形状の前記所定位置に対応する前記解析プレス成形品形状との差異と、の差を前記乖離量として取得する、請求項１に記載のプレス成形解析の解析精度評価方法。
  3. 　前記評価ステップは、
    　前記金型モデルの成形面形状を基準として求め、該成形面形状の所定位置に対応する前記実プレス成形品形状との差異と、前記成形面形状の前記所定位置に対応する前記解析プレス成形品形状との差異と、の差を前記乖離量として取得する、請求項１に記載のプレス成形解析の解析精度評価方法。
PCT/JP2022/041885 2022-01-21 2022-11-10 プレス成形解析の解析精度評価方法 WO2023139900A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022007672 2022-01-21
JP2022-007672 2022-01-21
JP2022-021766 2022-02-16
JP2022021766A JP7416106B2 (ja) 2022-01-21 2022-02-16 プレス成形解析の解析精度評価方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023139900A1 true WO2023139900A1 (ja) 2023-07-27

Family

ID=87348048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/041885 WO2023139900A1 (ja) 2022-01-21 2022-11-10 プレス成形解析の解析精度評価方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023139900A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6247504A (ja) * 1985-08-27 1987-03-02 Nissan Motor Co Ltd 形状検査装置
JP2005081417A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Nissan Motor Co Ltd プレスシミュレーション用モデルの初期形状作成装置、プレスシミュレーション装置、プレスシミュレーション用モデルの初期形状作成方法、およびシミュレーション方法
JP2019002834A (ja) * 2017-06-16 2019-01-10 株式会社オプトン 検査装置
WO2019167793A1 (ja) * 2018-02-28 2019-09-06 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス部品の製造方法、プレス成形装置、及びプレス成形用の金属板
WO2020149381A1 (ja) * 2019-01-17 2020-07-23 日本製鉄株式会社 プレス成形品の製造方法、及びプレスライン

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6247504A (ja) * 1985-08-27 1987-03-02 Nissan Motor Co Ltd 形状検査装置
JP2005081417A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Nissan Motor Co Ltd プレスシミュレーション用モデルの初期形状作成装置、プレスシミュレーション装置、プレスシミュレーション用モデルの初期形状作成方法、およびシミュレーション方法
JP2019002834A (ja) * 2017-06-16 2019-01-10 株式会社オプトン 検査装置
WO2019167793A1 (ja) * 2018-02-28 2019-09-06 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス部品の製造方法、プレス成形装置、及びプレス成形用の金属板
WO2020149381A1 (ja) * 2019-01-17 2020-07-23 日本製鉄株式会社 プレス成形品の製造方法、及びプレスライン

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6515961B2 (ja) プレス成形品の製造方法
De Souza et al. Characterising material and process variation effects on springback robustness for a semi-cylindrical sheet metal forming process
WO2019111555A1 (ja) スプリングバック量変動要因部位特定方法
Wang et al. Springback compensation of automotive panel based on three-dimensional scanning and reverse engineering
JP2018020350A (ja) プレス成形品の製造方法
CN108698105B (zh) 冲压成型品的制造方法
WO2023139900A1 (ja) プレス成形解析の解析精度評価方法
JP7416106B2 (ja) プレス成形解析の解析精度評価方法
JP3979492B2 (ja) コンピュータシミュレーションによるプレス部品の成形解析法及びプレス部品を含む構造体の特性解析法
WO2023119915A1 (ja) プレス成形解析方法、プレス成形解析装置及びプレス成形解析プログラム
WO2023106013A1 (ja) プレス成形解析方法、プレス成形解析装置及びプレス成形解析プログラム
JP3979493B2 (ja) コンピュータシミュレーションによるプレス部品の成形解析法及びプレス部品を含む構造体の特性解析法
JP2023092415A (ja) プレス成形解析方法、プレス成形解析装置及びプレス成形解析プログラム
JP7410460B2 (ja) プレス成形解析方法、プレス成形解析装置及びプレス成形解析プログラム
JP5151652B2 (ja) インバース法を用いた解析による特性解析方法
WO2023135913A1 (ja) プレス成形解析方法、プレス成形解析装置及びプレス成形解析プログラム
Vedpathak et al. Evaluation of deep drawing force in sheet metal forming
WO2023135914A1 (ja) プレス成形解析方法、プレス成形解析装置及びプレス成形解析プログラム
JP7343015B1 (ja) プレス成形品の製造方法
JP7405319B1 (ja) プレス成形品の製造方法
JP6236297B2 (ja) 表面形状定量化方法
JP6176430B1 (ja) プレス成形品の製造方法
WO2024038850A1 (ja) プレス成形品の製造方法
JP7409583B1 (ja) プレス成形品の製造方法
JP7392746B2 (ja) プレス成形解析方法、プレス成形解析装置及びプレス成形解析プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22922051

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1