WO2024075380A1 - 成形荷重増要因部位特定方法、プレス成形品の製造方法、成形荷重増要因部位特定装置、成形荷重増要因部位特定プログラム - Google Patents

成形荷重増要因部位特定方法、プレス成形品の製造方法、成形荷重増要因部位特定装置、成形荷重増要因部位特定プログラム Download PDF

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WO2024075380A1
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WO
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load
press
die
forming
evaluation
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PCT/JP2023/028255
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English (en)
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Inventor
裕樹 荻原
靖廣 岸上
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
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Publication date
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    • 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]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]

Definitions

  • the present invention relates to a method, device, and program for identifying areas of a press formed part that are factors that increase the forming load.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a press formed part that identifies areas of a press formed part that are factors that increase the forming load, and reduces the forming load associated with press forming.
  • the forming load required for press forming can be predicted in advance using CAE (computer aided engineering analysis).
  • CAE analysis has traditionally been used to predict defects of press forming and poor appearance caused by fractures, wrinkles, springback, etc. that occur during part forming when considering the shape of a part or press-forming die, and the forming load required for press forming can also be calculated using this CAE analysis.
  • the forming load can be reduced by changing the shape of the part or die or by considering the stamping process.
  • the forming load required for press molding changes depending on whether the trimming of the part is performed at the same time as molding, or before or after molding, so at press sites, consideration is given to the timing of trimming the part so that the forming load does not exceed the capacity of the press machine.
  • Patent Document 1 also discloses a method of performing incremental forming by dividing and moving a mold, thereby reducing the forming load.
  • Non-Patent Document 1 discloses a method for predicting the molding load by treating the die model as an elastic body.
  • Non-Patent Document 1 also proposes a method for designing a press process by considering the influence of the gap of the slide part and mold part of the press machine, and a method for evaluating the die contact state of a press die based on the contact pressure distribution calculated by CAE analysis (see Figure 9 in Non-Patent Document 1) and judging the die's gap and poor contact.
  • the conformity of the blank and die during forming refers to the extent to which the blank deforms to conform to the surface profile of the die just before reaching the forming bottom dead center. If a part of the blank does not conform to the die during forming, that is, if that part reaches the end of forming in a state where it has barely deformed to conform to the surface profile of the die, the forming load will increase suddenly when the upper and lower dies sandwich that part at the bottom dead center to form it into the target shape.
  • buckling and wrinkles that occur during forming. If buckling or wrinkles occur during forming, the apparent plate thickness of the affected area increases, and the blank and die no longer make equal contact. As a result, when the upper and lower dies pinch the blank at the bottom dead point of forming, the wrinkles are crushed, increasing the forming load.
  • Non-Patent Document 1 there is a method of identifying areas with high surface pressure as areas causing an increase in forming load (areas causing an increase in forming load) based on the surface pressure distribution calculated by CAE analysis.
  • areas with high surface pressure are not necessarily areas where the blank does not fit into the die during forming.
  • surface pressure may be high due to interference between dies or the stiffness of the die and press machine, and even if the part shape of an area where surface pressure has increased due to these reasons is modified, the effect of reducing the forming load may not be obtained. Therefore, when identifying areas causing an increase in forming load based on surface pressure distribution, it is necessary to isolate the factors that increase the surface pressure, and when there are many areas with high surface pressure, it takes a long time to identify the areas causing the increase in load.
  • the inventors therefore conducted a more detailed study of the phenomenon that occurs near the bottom dead center when forming press-formed products with convex portions.
  • a large surface pressure acts on the surfaces of the punch and die due to contact with the blank, causing the surfaces of the punch and die to undergo slight elastic deformation and become flattened (crushed).
  • the difference in shape between the die shape and the blank shape becomes smaller, making it easier for the blank to fit the die.
  • the difference in shape between the blank shape and the die shape remains large, so it is necessary to push the punch into the die and use the pushing force to make the blank fit the die (deform it to fit the die shape), which increases the load. This is one of the reasons why the forming load increases when forming press-formed products with convex parts.
  • the reasons for the increase in forming load resulting from forming the convex shaped portion are as described above, but the amount of load increase at that time is affected by the degree of ease with which the die undergoes elastic deformation. For example, if the die does not undergo elastic deformation easily, it will not conform to the blank and the difference in shape between the blank shape and the die shape will not become small, so it will be necessary to increase the forming load and forcibly deform the blank, which is likely to increase the forming load. On the other hand, if the die undergoes elastic deformation easily, it will conform to the blank easily and the difference in shape between the blank shape and the die shape will become small, so the forming load is unlikely to become large.
  • the degree to which the die is easily elastically deformed affects the forming load.
  • the effect of the die's deformation resistance is large.
  • the effect of the die's deformation resistance is small.
  • the degree of fit between the blank and die does not change, so there is no effect on the increase in forming load.
  • the deformation resistance of the die makes it difficult for the forming load to increase. If the deformation resistance of the die is low, the die will elastically deform in response to the localized increase in load when squeezing the wrinkles, causing the gap between the dies that sandwich the blank to open locally, mitigating the phenomenon in which the forming load increases significantly before the bottom dead center of forming is reached. Therefore, even in areas where wrinkles occur as described above, the degree to which the die is susceptible to elastic deformation, i.e., the deformation resistance of the die, affects the amount of increase in the forming load. On the other hand, in areas where wrinkles do not occur, the apparent sheet thickness does not increase, so the elastic deformation of the die does not have a significant effect on the forming load.
  • the inventors discovered that the degree of ease of deformation of the die surface affects the increase in forming load only in areas that cause an increase in the forming load of a press-molded product. This led them to the idea that by changing the deformation resistance of only a part of the die model in a CAE analysis and observing the change in forming load before and after changing the deformation resistance, it would be possible to evaluate whether that part is a part that causes an increase in forming load.
  • the present invention was made based on this idea, and specifically consists of the following:
  • the method for identifying a part that causes an increase in forming load is a method in which a computer executes each process to identify a part of a press-molded product that causes an increase in forming load, and includes a setting step of setting at least two evaluation areas in a die model that models a die that press-moldes the press-molded product, the die model being configured with an upper die and/or a lower die being an integral part; a forming analysis step of using the die model to perform a finite element method analysis of the press molding of the press-molded product and calculate the forming load distribution of the die model at the bottom dead center of forming; a first calculation step of calculating a load evaluation value for each evaluation area of the die model based on the forming load distribution calculated in the forming analysis step; and a deformation resistance of one of the evaluation areas of the die model.
  • the method includes a second calculation step of performing a finite element analysis of the press molding of the press molded product using a deformation resistance-changing die model in which the resistance is changed to a low or high level, calculating the molding load distribution of the deformation resistance-changing die model at the bottom dead center of molding, and calculating a load evaluation value of the evaluation area in which the deformation resistance has been changed based on the molding load distribution; and an identification step of identifying the evaluation area in which the load evaluation value changes before and after the change in deformation resistance of the die model based on the load evaluation value calculated in the first calculation step and the load evaluation value calculated in the second calculation step, and identifying the part of the press molded product corresponding to the identified evaluation area as the part of the press molded product that causes an increase in the molding load.
  • the deformation resistance of the mold model to be changed in the second calculation step may be any one of the following: displacement restraint, Young's modulus, plate thickness, density, mass, and yield strength, or a combination of two or more selected from these.
  • the load evaluation value for each evaluation area of the mold model may be the load, maximum load, or average load for each evaluation area.
  • the manufacturing method of the press-molded product according to the present invention is a method for manufacturing a press-molded product, and includes an identifying step of identifying a part of the press-molded product that causes an increase in the forming load using the forming load increase factor part identifying method according to the present invention, a shape modification step of modifying the shape of the press-molded product at the identified part and the shape of the corresponding die model, a determination step of determining the shape of the press-molded product and the shape of the corresponding die model by repeating the identifying step and the shape modification step until the change in the load evaluation value before and after changing the deformation resistance of the die model in the evaluation area of the die model falls within a predetermined range, and a press molding step of manufacturing a die based on the determined shape of the die model and press molding the press-molded product using the manufactured die.
  • the forming load increase factor part identification device of the present invention is a device for identifying parts of a press-molded product that are factors that increase the forming load, and includes a setting unit that sets at least two evaluation areas in a die model that models a die that press-moldes the press-molded product, in which an upper die and/or a lower die are composed of an integral part, a forming analysis unit that uses the die model to perform a finite element method analysis of the press molding of the press-molded product and calculates the forming load distribution of the die model at the bottom dead center of forming, a first calculation unit that calculates a load evaluation value for each evaluation area of the die model based on the forming load distribution calculated by the forming analysis unit, and an evaluation area of one of the evaluation areas of the die model.
  • a second calculation unit performs a finite element analysis of the press molding of the press molded product using a deformation resistance-changing die model in which the deformation resistance of the press molded product is changed to a lower or higher value, calculates the molding load distribution of the deformation resistance-changing die model at the bottom dead center of molding, and calculates a load evaluation value of an evaluation area in which the deformation resistance has been changed based on the molding load distribution; and a determination unit that identifies the evaluation area in which the load evaluation value changes before and after the change in deformation resistance of the die model based on the load evaluation value calculated by the first calculation unit and the load evaluation value calculated by the second calculation unit, and identifies a portion of the press molded product corresponding to the identified evaluation area as a portion of the press molded product that causes an increase in the molding load.
  • the forming load increase factor part identification program of the present invention causes a computer to function as a forming load increase factor part identification device of the present invention.
  • the present invention it is possible to identify the areas that cause an increase in forming load by the simple method of changing the settings for the deformation resistance of the die model in finite element method (FEM) analysis. Since there is no need to modify the CAD data (computer-aided design data) of the part shape or modify the shape of the die model as in the past, the time required to design the part shape and die shape can be significantly reduced.
  • FEM finite element method
  • FIG. 1 is a flow chart showing the flow of a forming load increase factor portion identifying method according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an external view of the part that is the subject of the first embodiment.
  • 3A and 3B are cross-sectional views of the component shown in FIG. 2, with FIG. 3A being a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 3B being a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the evaluation area set in the die model in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing a comparison of load evaluation values before and after a change in the deformation resistance of the die model for each evaluation region shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing the rate of change in load before and after changing the deformation resistance of the die model shown in FIG. 5 (all evaluation regions).
  • FIG. 7 is a graph showing only the evaluation regions G and M of FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing the rate of change in load before and after changing the deformation resistance of a die model in another aspect of the first embodiment (all evaluation regions).
  • FIG. 9 is a flow diagram showing the flow of the method for manufacturing a press-molded product according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of a forming load increase factor portion identifying device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a contact pressure distribution diagram used in a conventional method for identifying a part causing an increase in forming load.
  • the method for identifying a part causing an increase in forming load according to the first embodiment is for identifying a part of a press-formed product that causes an increase in forming load.
  • An example of a part that is a target of the present embodiment is shown in FIG.
  • the press-molded product 1 in FIG. 2 is an example of a part that simulates a front pillar of an automotive part, and is generally J-shaped in a plan view, curved in the longitudinal direction.
  • the press-molded product 1 has a planar first top portion 3 and a second top portion 5 consisting of a flat surface and an inclined surface on the upper surface of about one-third of the area from both ends in the longitudinal direction.
  • vertical wall portions 7 are formed on both sides of the first top portion 3 and second top portion 5 via shoulder R portions
  • flange portions 9 are formed on the vertical wall portion 7 via the shoulder R portions, and the area in question has a hat-shaped cross section.
  • the top surface 10 connecting the first top plate 3 and the second top plate 5 has a mountain-like shape that gradually becomes convex toward the center, and vertical wall portions 7 that continue from the first top plate 3 and the second top plate 5 are formed on both sides.
  • a flange portion 9 is formed at the lower end of the vertical wall portion 7 over its entire length.
  • a first protruding protrusion 11 is formed on the first top plate portion 3.
  • a second protruding protrusion 13 is formed on the flat surface of the second top plate portion 5.
  • Figure 3(a) shows the cross-sectional shape taken along line A-A in Figure 2
  • Figure 3(b) shows the cross-sectional shape taken along line B-B in Figure 2.
  • the protruding heights of the first protruding portion 11 and the second protruding portion 13 are approximately equal, as shown in Figure 3.
  • the surface pressure distribution in Figure 11 shows the magnitude of the surface pressure at the bottom dead center when the press-molded product 1 is molded, using shades of color.
  • the surface pressure value + (plus) indicates surface pressure acting in the tensile direction
  • - (minus) indicates surface pressure acting in the compressive direction. Additionally, areas where the surface pressure is greater in the tensile direction are shown in light colors, and areas where the surface pressure is greater in the compressive direction are shown in dark colors.
  • stresses greater than the stress generated in the first convex portion 11 and the second convex portion 13 are scattered in other areas such as the side wall portion 7 and the flange portion 9, and it is not possible to determine whether the shape of the first convex portion 11 or the second convex portion 13 should be modified to reduce the press molding load.
  • the method for identifying the part causing the increase in forming load in this embodiment can easily identify which part of the press-formed product 1 in Figure 2 is causing the increase in forming load without requiring modification of the part shape CAD data or the die model. This will be explained in detail below.
  • the method for identifying the part causing an increase in molding load includes step S1 for setting a mold model evaluation area to step S9 for identifying the part causing an increase in molding load, as shown in FIG. 1.
  • step S1 for setting a mold model evaluation area to step S9 for identifying the part causing an increase in molding load is executed by a computer.
  • the die model evaluation area setting step (hereinafter, abbreviated as the setting step) S1 is a step of setting at least two or more evaluation areas in a die model that is a model of a die that press-forms the press-formed product 1.
  • the target is a die in which the upper die and/or the lower die are each constituted by an integral part.
  • step S1 similar to conventional procedure 1 described above, a mold model (mesh model) for finite element method (FEM) analysis is created from part shape CAD data.
  • the mold model is then divided into multiple regions, and at least two evaluation regions are set.
  • An example of the evaluation regions to be set is shown in Figure 4.
  • evaluation areas A through S are set for a die model 15 having a shape corresponding to the press-formed product 1 in FIG. 2.
  • Evaluation areas A through E and O through S correspond to both flange portions 9 of the press-formed product 1.
  • Evaluation area G corresponds to the first convex portion 11 of the press-formed product 1
  • evaluation area M corresponds to the second convex portion 13 of the press-formed product 1.
  • Evaluation area F corresponds to the first top plate portion 3 of the press-formed product 1
  • evaluation area L corresponds to the flat surface of the second top plate portion 5 of the press-formed product 1.
  • Evaluation areas H through K and N correspond to the top surface portion 10 of the press-formed product 1 and the inclined surface of the second top plate portion 5.
  • the reason that the flange portion 9 of the press-formed product 1 was evaluated is because there is a concern that wrinkles may occur in the flange portion 9.
  • the flange portion 9 undergoes shrink flange forming during forming, which may cause material to concentrate locally and cause wrinkles.
  • the area where wrinkles occur during forming can also be an area that increases the forming load, so the flange portion 9 was evaluated.
  • the vertical wall portion 7 of the press-formed product 1 and the curved portion (shoulder R portion) connecting the vertical wall portion 7 to other portions (such as the flange portion 9 and the first top plate portion 3) were excluded from the evaluation because it would be difficult to add shape to them, and even if they were a portion that caused an increase in the forming load, there would be little room for changing the shape.
  • the evaluation area does not necessarily have to be set to the entire die model 15, and can be set to areas where there is concern about poor fit between the blank and die, areas where there is concern about wrinkles, areas where there is room for shape modification, etc.
  • the molding analysis step S3 is a step in which the press molding of the press-molded product 1 is analyzed using the die model 15 in which an evaluation area is set, and the molding load distribution (not shown) of the die model 15 at the bottom dead center of molding is calculated.
  • the die model load evaluation value calculation step (hereinafter, abbreviated as the first calculation step) S5 is a step of calculating a load evaluation value for each evaluation area A to S based on the molding load distribution calculated in the molding analysis step S3.
  • the load evaluation value is an index value for evaluating the load required for molding for each evaluation area.
  • the load applied to each evaluation area i.e., the reaction force received by the die in each evaluation area, is calculated as a total value of the load data for each finite element mesh in the evaluation area, and is used as the load evaluation value.
  • the load evaluation value may be the maximum load of each evaluation area (the maximum value of the load data for each finite element mesh in the evaluation area) or the average load of each evaluation area (the total value of the load data for each finite element mesh in the evaluation area divided by the area of the evaluation area).
  • the load evaluation values for each evaluation area calculated in the first calculation step S5 are shown in Figure 5 as black bars. Note that the load evaluation values displayed on the vertical axis in Figure 5 are normalized with the load of evaluation area O as the reference value.
  • the deformation resistance changed mold model load evaluation value calculation step (hereinafter abbreviated as the second calculation step) S7 is a step in which the deformation resistance of the mold model 15 is changed in only one evaluation area among the evaluation areas A to S, a finite element method (FEM) analysis is performed, and a load evaluation value of the evaluation area in which the deformation resistance of the mold model 15 has been changed is calculated.
  • FEM finite element method
  • the setting conditions of the mold model 15 used in the first calculation step S5 are changed so that the deformation resistance of the mold model 15 is lowered or increased only in the area where the evaluation area A is set.
  • the setting conditions may be changed to relax the displacement constraint, reduce the elastic modulus, reduce the plate thickness, reduce the density, reduce the mass, or reduce the yield strength.
  • only one of the above setting conditions may be changed, or two or more may be changed in combination.
  • the elastic modulus of the area where the evaluation area A of the mold model 15 is set is set to 0.05% (almost zero) of the initially set value.
  • deformation resistance modified die model 17 a die model in which the deformation resistance in evaluation area A of die model 15 is reduced as described above is used to perform a finite element method (FEM) analysis of the press forming of press-formed product 1, and the forming load distribution at the bottom dead center of forming is calculated. Then, based on the calculated forming load distribution of deformation resistance modified die model 17, the load evaluation value of evaluation area A (here, the load (reaction force received by the die in evaluation area A)) is calculated.
  • FEM finite element method
  • the step of identifying the part causing an increase in the forming load (hereinafter referred to as the identification step) S9 is a step of identifying the part of the press-molded product 1 that causes an increase in the forming load based on the load evaluation value calculated in the first calculation step S5 and the load evaluation value calculated in the second calculation step S7.
  • Figure 6 shows the change in the load evaluation value before and after changing the deformation resistance in each evaluation area of the mold model 15, expressed as a percentage.
  • Figure 7 also shows a comparison of graphs extracted from Figure 6 for evaluation area G and evaluation area M.
  • the vertical axis in Figures 6 and 7 represents the change in the load evaluation value calculated from the formula: load evaluation value after changing the deformation resistance of the mold model / load evaluation value before changing the deformation resistance x 100, with the closer to 100% the smaller the change and the further away from 100% the greater the change.
  • the ease of deformation of the die i.e., the deformation resistance of the die model
  • an area where the load evaluation value changes significantly before and after changing the deformation resistance of the die model is an area where poor fit to the die occurs during forming, that is, an area that causes an increase in the forming load (an area that causes an increase in the forming load). Therefore, in the identification step S9 of this embodiment, the area of the press-formed product 1 that corresponds to the evaluation area G, i.e., the first convex portion 11, can be identified as an area that causes an increase in the forming load.
  • the reason why the first convex portion 11, of the two convex portions of the press-formed product 1, is the portion that increases the forming load has been investigated and will be explained below.
  • the first convex portion 11 and the second convex portion 13 have approximately the same convex height.
  • the bulging properties of the convex portions are not necessarily the same even if the convex heights are the same, and are greatly influenced by the metal flow from the surrounding areas of the convex portion. Specifically, if material can easily flow into the convex portion from the surrounding areas, the blank will be more easily deformed when forming the convex portion, and will be more easily adapted to the die.
  • the distance (a 1 , a 2 ) from the second convex portion 13 to the outer periphery of the second top plate portion 5 is longer than the distance (b 1 , b 2 ) from the first convex portion 11 to the outer periphery of the first top plate portion 3. Therefore, the material of the second top plate portion 5 in the vicinity of the second convex portion 13 is likely to flow to the second convex portion 13 side, and the blank is likely to fit the die during molding.
  • the first convex portion 11 and the outer periphery of the first top plate portion 3 are close to each other, the material of the first top plate portion 3 in the vicinity of the first convex portion 11 is likely to flow to the vertical wall portion 7 side, and the material flow to the first convex portion 11 side is reduced, and the blank is less likely to fit the die. From the above, it can be said that the first convex portion 11 is a portion where poor fit to the die during molding is more likely to occur than the second convex portion 13.
  • the part causing the increase in forming load can be identified by the simple method of changing the setting conditions related to the deformation resistance of the die model. Since it is possible to identify parts that cause poor die fit or parts where wrinkles are likely to occur without the need to modify the part shape CAD data or the shape of the die model used in finite element method (FEM) analysis as in the past, the time required to consider the part shape can be significantly shortened, which is efficient.
  • FEM finite element method
  • the above-described embodiment changes the deformation resistance of the die model in one evaluation region, and determines whether the part of the press-molded product corresponding to that region is a part that causes an increase in forming load based on the change in the load evaluation value before and after the deformation resistance of the die model in that region.
  • the deformation resistance of evaluation regions other than one evaluation region may be changed, and the part that causes an increase in forming load may be identified based on the change in the load evaluation value in the entire die model before and after the deformation resistance change.
  • An example of the above is shown in Figure 8.
  • Figure 8 corresponds to the graph of Figure 6 mentioned above, and shows the change in the load evaluation value for the entire mold model 15 before and after changing the deformation resistance.
  • the deformation resistance is not changed in only one evaluation area in the mold model 15, so the horizontal axis shows the evaluation area of the mold model 15 where the deformation resistance was not changed.
  • the vertical axis shows the change in the sum of the load evaluation values (total load) for the entire mold model 15, and is a value calculated from the formula: total load of the entire mold model after changing the deformation resistance / total load of the entire mold model before changing the deformation resistance x 100.
  • the closer to 100% the smaller the change in the total load, and the further away from 100%, the greater the change in the total load.
  • Embodiment 2 A description will be given of a manufacturing method of the press-formed product 1 targeted in embodiment 1.
  • the manufacturing method of the press-formed product 1 of this embodiment uses the forming load increase factor part identification method of embodiment 1 to identify a part of the press-formed product 1 that causes an increase in the forming load, and corrects the part shape of the part to reduce the load required for press forming.
  • the manufacturing method of the press-molded product 1 of this embodiment includes a forming load increase factor part identification step S11, a shape correction step S13, a press-molded product/mold model shape determination step S15, and a press molding step S17. Each step will be described in detail below.
  • the forming load increase factor part identifying step (hereinafter, abbreviated as the identifying step) S11 is a step of identifying a part of the press-formed product 1 that causes an increase in the forming load (forming load increase factor part) by using the forming load increase factor part identifying method described in the embodiment 1.
  • the setting step S1 to the identifying step S9 described in the embodiment 1 correspond to the identifying step S11 in the present embodiment 2.
  • the first convex portion 11 can be identified as the area causing the increase in forming load.
  • the shape modification step S13 is a step for modifying the shape of the press-molded product 1 at the portion identified in the identification step S11 and the shape of the corresponding evaluation region of the die model. As described above, since the first convex portion 11 of the press-molded product 1 is identified as the forming load increasing factor portion, the part shape of the portion including the first convex portion 11 is modified.
  • the height of the first convex portion 11 it is advisable to lower the height of the first convex portion 11.
  • the difference in shape with the flat portion is reduced, which is expected to reduce poor fit between the die and the blank during molding.
  • the initial shoulder radius of the punch shoulder R portion and die shoulder R portion of the first protrusion 11 was 7 mm, but this was changed to 10 mm or 15 mm.
  • the shape of the corresponding die model is also modified in the same way.
  • the press-molded product/die model shape determination step (hereinafter abbreviated as the determination step) S15 is a step in which the effect of the shape modification in the shape modification step S13 is confirmed, and the shape of the press-molded product 1 and the shape of the corresponding die model are determined.
  • an analysis similar to that in the identification step S11 is carried out using the mold model whose shape has been modified in the shape modification step S13 (hereinafter referred to as the mold model after shape modification). Specifically, an evaluation area similar to that in Figure 4 is set for the mold model after shape modification (setting step S1).
  • the press forming of the press-formed product 1 in Figure 2 is analyzed using the post-shape-modification die model with the evaluation area set, and the load evaluation value of the evaluation area G before the deformation resistance is changed is calculated (forming analysis step S3, first calculation step S5).
  • the change in the load evaluation value before and after the change in the deformation resistance of evaluation region G in the mold model after shape modification is confirmed. If the change in the load evaluation value before and after the change in the deformation resistance becomes small and falls within a predetermined range, it can be determined that the molding load will be reduced by the modification of the part shape performed in shape modification step S13. Therefore, the shape of the press-molded product 1 and the shape of the mold model are determined based on the press-molded product shape modified in shape modification step S13 and the shape of the mold model after shape modification.
  • the above-mentioned predetermined range may be defined by the difference in the load evaluation value before and after the change in deformation resistance, or by the rate of change in the load evaluation value before and after the change in deformation resistance.
  • the shape modification step S13 and the identification step S11 are carried out again. In this way, the shape modification step S13 and the identification step S11 are repeated until the effect of the shape modification can be confirmed, and the shape of the press-molded product 1 and the shape of the die model are determined.
  • the press molding step S17 is a step of producing a die based on the shape of the die model determined in the determination step S15, and press-molding the press-molded product 1 using the produced die.
  • dies There are two types of dies: those made of cast metal and those made of steel.
  • a full mold casting method evaporative pattern casting method
  • a die model for casting is produced by NC machining using a numerically-controlled machine from a material that disappears at high temperatures, such as polystyrene foam.
  • the process of producing a die based on the shape of the die model determined in the determination step S15 includes an NC data acquisition process and an NC machining process.
  • the NC data acquisition process is a process of acquiring NC data for NC machining based on the shape of the die model determined in the determination step S15.
  • Data on the shape of the mold model is input into a CAD/CAM program linked to an NC machine tool and converted into NC data (numerical control data) (NC program) for NC machining.
  • NC machine tool machines a polystyrene foam casting mold model or a steel mold.
  • the NC machining process is a process in which the NC machine tool actually produces a polystyrene foam casting mold model or a steel mold using the NC data (NC program) acquired in the NC data acquisition process.
  • the parts of the press-formed product 1 that cause an increase in the forming load can be easily identified, and the effect of shape modification on those parts can also be easily confirmed, so the time required to determine the shape of the press-formed product 1 and the mold can be significantly reduced.
  • the forming load can be efficiently reduced, this is also suitable for press forming of high-tensile steel sheets.
  • the forming load increase factor part identifying method described in the first embodiment can be realized by executing a preset program on a PC (personal computer). An example of such a device will be described in the present embodiment.
  • the forming load increase factor part identifying device 19 according to the present embodiment has a display device 21, an input device 23, a main storage device 25, an auxiliary storage device 27, and an arithmetic processing unit 29, as shown in FIG. 10 as an example.
  • the display device 21, the input device 23, the main storage device 25, and the auxiliary storage device 27 are connected to the arithmetic processing unit 29, and each function is performed according to a command from the arithmetic processing unit 29.
  • the display device 21 is used to display execution results, etc., and is composed of a liquid crystal monitor (LCD monitor), etc.
  • the input device 23 is used for input from the operator, etc., and is composed of a keyboard, mouse, etc.
  • the main memory device 25 is used for temporary storage of data used by the calculation processing unit 29 and for calculations, etc., and is composed of a RAM (Random Access Memory), etc.
  • the auxiliary memory device 27 is used for data storage, etc., and is composed of a hard disk, etc.
  • the auxiliary memory device 27 stores at least various data necessary for finite element method (FEM) analysis of mold models, etc.
  • FEM finite element method
  • the calculation processing unit 29 is composed of a CPU (Central Processing Unit) such as a PC (Personal Computer), and a preset program is executed in the calculation processing unit 29 to realize a mold model evaluation area setting unit (hereinafter abbreviated as the setting unit) 31, a molding analysis unit 33, a mold model load evaluation value calculation unit (hereinafter abbreviated as the first calculation unit) 35, a deformation resistance modified mold model load evaluation value calculation unit (hereinafter abbreviated as the second calculation unit) 37, and a molding load increase factor part identification unit (hereinafter abbreviated as the identification unit) 39.
  • a CPU Central Processing Unit
  • PC Personal Computer
  • the setting unit 31 realizes the same processing as the setting step S1 described in the first embodiment.
  • the molding analysis unit 33 realizes the molding analysis step S3
  • the first calculation unit 35 realizes the first calculation step S5
  • the second calculation unit 37 realizes the second calculation step S7
  • the identification unit 39 realizes the identification step S9.
  • the setting unit 31, molding analysis unit 33, first calculation unit 35, second calculation unit 37, and identification unit 39 in the forming load increase factor part identification device 19 of this embodiment are realized by the CPU executing a predetermined program. Therefore, the forming load increase factor part identification program of the present invention can be specified as causing a computer to function as the setting unit, molding analysis unit, first calculation unit, second calculation unit, and identification unit.
  • the present invention it is possible to provide a method, device, and program for identifying areas of a press-molded product that are factors that increase the forming load, which can easily identify areas of the press-molded product that are factors that increase the forming load. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a press-molded product, which can reduce the forming load by using the above-mentioned method for identifying areas that are factors that increase the forming load.
  • Mold model for changing deformation resistance 19
  • Device for identifying part causing increase in molding load 21 Display device 23
  • Input device 25 Main memory device 27
  • Arithmetic processing unit 31 Mold model evaluation area setting unit (setting unit) 33 Molding analysis unit 35 Die model load evaluation value calculation unit (first calculation unit) 37 Deformation resistance change die model load evaluation value calculation unit (second calculation unit) 39 Part that determines the forming load increase factor (particular part)

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Abstract

本発明に係る成形荷重増要因部位特定方法は、金型モデル１５に評価領域を設定するステップＳ１と、金型モデル１５の成形荷重分布を算出するステップＳ３と、評価領域毎の荷重評価値を算出するステップＳ５と、金型モデルにおける一つの評価領域の変形抵抗を変更し、変形抵抗を変更した評価領域の荷重評価値を算出するステップＳ７と、金型モデルの変形抵抗変更前後で荷重評価値が変化する評価領域を特定し、該特定した評価領域に対応するプレス成形品１の部位を成形荷重が増加する要因となる部位として特定するステップＳ９と、を含む。

Description

成形荷重増要因部位特定方法、プレス成形品の製造方法、成形荷重増要因部位特定装置、成形荷重増要因部位特定プログラム
　本発明は、成形荷重（forming　load）が増加する要因となるプレス成形品（press　formed　part）の部位を特定する成形荷重増要因部位特定方法、装置及びプログラムに関する。また、本発明は、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位を特定し、プレス成形（press　forming）に伴う成形荷重を低減するプレス成形品の製造方法に関する。
　自動車の軽量化（weight　reduction）による燃費向上（improvement　of　fuel　efficiency）、衝突安全性（collision　safety）向上のニーズの高まりから、自動車車体（automotive　body）における高張力鋼板（high-tensile　steel　sheet）の適用が拡大している。高張力鋼板はその延性（ductility）の低さによる成形性（formability）の低下や、高い材料強度（material　strength）に起因する寸法精度（dimensional　accuracy）の悪化が適用の課題とされていた。その一方で、部品の成形に要する成形荷重の増加も大きな問題となっており、プレスライン（press　line）の変更や部品の分割が必要となるなど、高張力鋼板適用の阻害要因となっている。したがって、プレス成形に伴う成形荷重を低減する方策が求められている。
　プレス成形に必要となる成形荷重は、CAE解析（computer　aided　engineering　analysis）を用いて事前予測することができる。CAE解析は、部品（part）や金型（press-forming　die）の形状を検討する際、部品の成形時に生じる割れ（fracture）・しわ（wrinkles）・スプリングバック（springback）などによる成形不良（defect　of　press　forming）や外観不良を事前に予測するために従来から用いられており、プレス成形に要する成形荷重についても、このCAE解析を用いて算出できる。そして、大きな成形荷重が予測される場合には、部品や金型の形状を変更したり、成形工程（stamping　process）を検討したりするなどして、成形荷重の低減が図られていた。
　例えば、部品のトリミング（trimming）を成形と同時に行うか、成形の前後で行うかによってプレス成形に要する成形荷重が変わるため、プレス現場においては、成形荷重がプレス機械（press　machine）の能力を超えないよう、部品をトリム（切断）するタイミングの検討が行われている。
　また、特許文献１には、金型を分割可動させることで逐次成形（incremental　forming）を行い、成形荷重を低減させる方法が開示されている。
　さらに、非特許文献１には、金型モデルを弾性体（elastic　body）として成形荷重を予測する手法が公開されている。非特許文献１においては、プレス機械のスライド（slide　part）や型部品（mold　part）の逃げ（gap）がおよぼす影響を検討しプレス工程を設計する方法や、CAE解析により算出される面圧分布（contact　pressure　distribution）（非特許文献１の図９参照）に基づいてプレス金型の型当たり（die　contact）状態を評価し、金型の逃げや当たり不良（poor　contact）などを判定する方法も提案されている。
特開２０１０－２０７９０７号公報
大町　勝一郎"３ＤＳｉｍＳＴＡＭＰを使ったプレス成形ＣＡＥの荷重検討とその応用"、プレス技術、日韓工業新聞社、2015年3月、第53巻3号、P62-65
　成形荷重を増加させる要因の一つに、成形途中におけるブランクと金型の馴染み不良（金型馴染み不良（not　conform　to　the　die））が挙げられる。成形途中のブランク（blank）と金型の馴染みとは、成形下死点（the　forming　bottom　dead　center）に至る手前でブランクがどの程度金型の表面形状（surface　profile）に沿って変形するかを指す。成形途中でブランクの一部が金型に馴染んでいない、即ち、当該部位が金型の表面形状に沿った形状にほとんど変形していない状態で成形終期に至った場合、成形下死点で上下金型が当該部位を挟んで目標形状に成形する際に、成形荷重が急激に増加する。
　また、成形荷重が増加する他の要因として、成形途中で発生する座屈（buckling）やしわも挙げられる。成形中に座屈やしわが発生すると、当該部分の見かけ上の板厚が厚くなるので、ブランクと金型が均等に接触しなくなる。そのため、成形下死点で上下金型がブランクを挟みこむ際に、しわを押し潰すので、成形荷重が増加する。
　成形荷重を増加させる上記二つの現象は部品の形状に大きく影響されるため、これらの要因によって成形荷重が増加する場合には、部品形状を修正して対策を講じるのが効果的である。
　これに対し、特許文献１の方法では、金型設計の段階でプレス成形中の成形荷重を増加させる要因となる部位、即ち、成形中にブランクが金型に馴染まない部位や、座屈やしわの発生が予測される部位を特定して部品形状を検討し、金型形状に反映する必要がある。しかし、従来では、大きな成形荷重が予測された場合に、その要因となっている部位を明確に特定する方法がなかったため、設計者の経験に基づいて部品形状を修正していた。そして、修正した部品形状に対応した金型モデルを作成してCAE解析を行い、該修正による効果の有無を確認する必要があった。また、解析の結果、成形荷重を低減する効果が得られなかった場合には、上述した部品形状の修正、金型モデルの作成、解析を繰り返さなければならず、トライアル・アンド・エラーによる大きな手間が生じていた。
　この点、非特許文献１に記載されるように、CAE解析により算出される面圧分布に基づいて、面圧が大きい部位を成形荷重増の要因部位（成形荷重増要因部位）として特定する方法もある。しかし、面圧が大きい部位が必ずしも成形中にブランクが金型に馴染まない部位であるとは限らない。例えば、金型同士の干渉（interference）や、金型及びプレス機械の剛性（stiffness）等によっても、面圧が大きくなる場合があるので、これらの理由によって面圧が大きくなった部位の部品形状を修正しても成形荷重を低減する効果が得られない場合がある。したがって、面圧分布に基づいて成形荷重増要因部位を特定する場合には、面圧が増加する要因の切り分けが必要であり、面圧が大きい部位が多数ある場合には、荷重増要因部位を特定するまでに多大な時間を要していた。
　本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位を簡易に特定することができる成形荷重増要因部位特定方法、装置、及びプログラムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記成形荷重増要因部位特定方法を用いることにより成形荷重を低減してプレス成形品を製造することができるプレス成形品の製造方法を提供することにある。
＜本発明に至った経緯＞
　発明者らは、上記課題を解決するため、成形荷重が増加する現象について鋭意検討した。前述したように、成形下死点に至る途中でブランクが金型の表面形状に馴染まない部位がある場合、成形終期（成形下死点の直前）の成形荷重が急激に上昇する。そして、このようなブランクが金型の表面形状に馴染まないという現象は、部品形状におけるパンチ肩部（shoulder　part　of　a　punch）や、凸（又は凹）形状部の部分で発生しやすい。
　そこで、発明者らは、凸形状部を有するプレス成形品の成形における成形下死点付近で生じる現象についてさらに具体的に検討した。実際のプレス成形では、成形下死点付近において、ブランクとの接触によってパンチ（punch）及びダイ（die）の表面に大きな面圧が作用し、パンチ及びダイの表面がわずかに弾性変形（elastic　deformation）して扁平する（押し潰される）。
　金型側が弾性変形すれば、金型形状とブランク形状の形状差が小さくなるので、ブランクは金型に馴染みやすくなる。しかし、凸形状部に関しては、金型側がわずかに弾性変形してもブランク形状と金型形状の形状差は大きいままであるので、ダイにパンチを押しこみ、押し込む力でブランクを金型に馴染ませる（金型形状に沿わせて変形させる）必要があるため、荷重が高くなる。これが、凸形状部を有するプレス成形品を成形する際に成形荷重が増加する要因の一つとなっていた。
　凸形状部の成形に起因して成形荷重が増加する理由は上記のとおりであるが、その際の荷重増加量は、金型の弾性変形し易さの程度が影響する。例えば金型が弾性変形しにくい場合には、金型がブランクに馴染みにくく、ブランク形状と金型形状との形状差も小さくならないので、成形荷重を大きくしてブランクを強制的に変形させる必要があり、成形荷重が増加しやすい。一方、金型が弾性変形し易い場合には、金型がブランクに馴染みやすく、ブランク形状と金型形状との形状差が小さくなるので、成形荷重が大きくなりにくい。
　上述のように、金型の弾性変形のし易さの程度（変形抵抗（deformation　resistance））は成形荷重に影響する。そして、成形中にブランクが金型に馴染みにくい部位、即ち成形中のブランク形状と金型形状の形状差が大きい部位では、金型の変形抵抗の影響が大きくなる。一方、成形中にブランクが金型に馴染みやすい部位では、金型の変形抵抗の影響は小さくなる。成形下死点に至る前に、金型が弾性変形しなくてもブランクが金型に馴染んでいる部位では、金型が弾性変形してもブランクと金型の馴染み具合は変わらないので、成形荷重の増加量に影響がない。
　また、成形途中で発生したしわに起因して見かけ上の板厚（sheet　thickness）が厚くなり成形荷重が増加する場合も、金型の変形抵抗を低くすると成形荷重が増加しにくくなる。金型の変形抵抗が低いと、しわを押し潰す際の局所的な荷重増加に応じて金型が弾性変形して、ブランクを挟み込む金型同士の間隙が局所的に開き、成形下死点に至るまでに成形荷重が大きく増加する現象は緩和される。したがって、上記のようなしわ発生部位に関しても、金型の弾性変形のし易さの程度、すなわち、金型の変形抵抗が成形荷重の増加量に影響する。一方、しわが発生しない部位では見かけ上の板厚が厚くなることもないので、金型の弾性変形は成形荷重に大きく影響しない。
　上記のことから、発明者らは、プレス成形品における成形荷重増の要因となる部位でのみ、金型表面の変形のし易さの程度が成形荷重増に影響するという知見を得た。そして、CAE解析において金型モデルの一部のみ変形抵抗を変更し、変形抵抗変更前後の成形荷重の変化をみれば、当該部位が成形荷重増の要因となる部位であるかを評価できるという発想に至った。
　本発明は、かかる発想に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなる。
　本発明に係る成形荷重増要因部位特定方法は、コンピュータが各工程を実行し、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位を特定する方法であって、上型及び／または下型が一体の部品で構成され、前記プレス成形品をプレス成形する金型をモデル化した金型モデルに、少なくとも二つ以上の評価領域を設定する設定ステップと、前記金型モデルを用い、前記プレス成形品のプレス成形を有限要素法解析し、成形下死点における前記金型モデルの成形荷重分布を算出する成形解析ステップと、前記金型モデルの評価領域毎の荷重評価値を、前記成形解析ステップで算出した成形荷重分布に基づき算出する第一算出ステップと、前記金型モデルの評価領域のうちの一つの評価領域の変形抵抗を、低くまたは高く変更した変形抵抗変更金型モデルを用い、前記プレス成形品のプレス成形を有限要素法解析（finite　element　analysis）し、成形下死点における前記変形抵抗変更金型モデルの成形荷重分布を算出し、該成形荷重分布に基づいて前記変形抵抗を変更した評価領域の荷重評価値を算出する第二算出ステップと、前記第一算出ステップで算出した荷重評価値と、前記第二算出ステップで算出した荷重評価値とに基づいて、金型モデルの変形抵抗変更前後で荷重評価値が変化する前記評価領域を特定し、該特定した評価領域に対応する前記プレス成形品の部位を、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位として特定する特定ステップと、を含む。
　前記第二算出ステップで変更する金型モデルの変形抵抗は、変位拘束（displacement　restraint）、弾性係数（Young’s　modulus）、板厚、密度（density）、質量（mass）、降伏強度（yield　strength）のいずれか一つ又はこれらから選ばれる二つ以上の組み合わせであるとよい。
　前記金型モデルの評価領域毎の荷重評価値は、評価領域毎の荷重、最大荷重、又は、平均荷重であるとよい。
　本発明に係るプレス成形品の製造方法は、プレス成形品を製造する方法であって、本発明に係る成形荷重増要因部位特定方法を用い、成形荷重が増加する要因となる前記プレス成形品の部位を特定する特定ステップと、該特定した部位のプレス成形品の形状と、対応する金型モデルの形状と、を修正する形状修正ステップと、該金型モデルの評価領域における金型モデルの変形抵抗変更前後の荷重評価値の変化が所定の範囲内になるまで、前記特定ステップと、前記形状修正ステップと、を繰り返し、前記プレス成形品の形状と、対応する金型モデルの形状を決定する決定ステップと、該決定した金型モデルの形状に基づき金型を製作し、該製作した金型を用いて前記プレス成形品のプレス成形を行うプレス成形ステップと、を含む。
　本発明に係る成形荷重増要因部位特定装置は、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位を特定する装置であって、上型及び／または下型が一体の部品で構成され、前記プレス成形品をプレス成形する金型をモデル化した金型モデルに、少なくとも二つ以上の評価領域を設定する設定部と、前記金型モデルを用い、前記プレス成形品のプレス成形を有限要素法解析し、成形下死点における前記金型モデルの成形荷重分布を算出する成形解析部と、前記金型モデルの評価領域毎の荷重評価値を、前記成形解析部で算出した成形荷重分布に基づき算出する第一算出部と、前記金型モデルの評価領域のうちの一つの評価領域の変形抵抗を、低くまたは高く変更した変形抵抗変更金型モデルを用い、前記プレス成形品のプレス成形を有限要素法解析し、成形下死点における前記変形抵抗変更金型モデルの成形荷重分布を算出し、該成形荷重分布に基づいて前記変形抵抗を変更した評価領域の荷重評価値を算出する第二算出部と、前記第一算出部で算出した荷重評価値と、前記第二算出部で算出した荷重評価値とに基づいて、金型モデルの変形抵抗変更前後で荷重評価値が変化する前記評価領域を特定し、該特定した評価領域に対応する前記プレス成形品の部位を、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位として特定する特定部と、を有する。
　本発明に係る成形荷重増要因部位特定プログラムは、コンピュータを本発明に係る成形荷重増要因部位特定装置として機能させる。
　本発明によれば、有限要素法（FEM）解析における金型モデルの変形抵抗に関する設定条件を変更するという簡易な方法で成形荷重が増加する要因となる部位を特定することができる。従来のように部品形状のCADデータ（computer-aided　design　data）を修正したり、金型モデルの形状を修正したりすることがないので、部品形状および金型形状の設計に要する時間を大幅に短縮できる。
図１は、実施の形態１にかかる成形荷重増要因部位特定方法の流れを示すフロー図である。 図２は、実施の形態１で対象とした部品の外観図である。 図３は、図２に示す部品の断面図であり、図３（ａ）は図２のＡ－Ａ断面図、図３（ｂ）は図２のＢ－Ｂ断面図である。 図４は、実施の形態１で金型モデルに設定した評価領域を説明する図である。 図５は、図４に示した評価領域毎に金型モデルの変形抵抗を変更した場合の変更前後の荷重評価値を比較して示すグラフである。 図６は、図５に示した金型モデルの変形抵抗変更前後の荷重の変化率を示すグラフである（全評価領域）。 図７は、図６の評価領域Ｇ、Ｍのみ抜粋したグラフである。 図８は、実施の形態１の他の態様における金型モデルの変形抵抗変更前後の荷重の変化率を示すグラフである（全評価領域）。 図９は、実施の形態２にかかるプレス成形品の製造方法の流れを示すフロー図である。 図１０は、実施の形態３にかかる成形荷重増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。 図１１は、従来例の成形荷重増要因部位特定方法に用いられる面圧分布図である。
［実施の形態１］
　実施の形態１にかかる成形荷重増要因部位特定方法は、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位を特定するものである。本実施の形態が対象とする部品の一例を図２に示す。
　図２のプレス成形品１は、自動車部品（automotive　part）のフロントピラー（front　pillar）を模擬した部品の一例であり、平面視で全体が長手方向に湾曲した略Ｊ字形状となっている。そして、プレス成形品１は、長手方向の両端部から約３分の１の領域の上面に、それぞれ平面状の第１天板部（top　portion）３及び平面と傾斜面からなる第２天板部５を有している。また、これら第１天板部３及び第２天板部５の両側には肩Ｒ部（shoulder　R　portion）を介して縦壁部７が形成され、縦壁部７には肩Ｒ部を介してフランジ部９が形成されており、当該領域はハット断面形状（hat-shaped　cross　section）となっている。
　また、第１天板部３と第２天板部５の間を繋ぐ上面部１０は、中央に向かって徐々に凸となる山型形状であり、その両側には第１天板部３及び第２天板部５から連続する縦壁部７が形成されている。また、縦壁部７の下端には、その全長に亘ってフランジ部９が形成されている。
　第１天板部３には凸状に張り出した第１凸部１１が形成されている。また、第２天板部５の平面部にも同様に、凸状に張り出した第２凸部１３が形成されている。図３（ａ）に図２のＡ－Ａ断面形状、図３（ｂ）に図２のＢ－Ｂ断面形状を示す。第１凸部１１と第２凸部１３の凸高さは、図３に示すようにほぼ同等である。
　図２のようなプレス成形品１の場合、第１凸部１１、第２凸部１３のような凸形状部において成形中のブランクと金型が馴染みにくくなること（金型馴染み不良）が要因となって、成形荷重の増加が懸念される。この場合には当該部位の形状を修正して成形荷重の低減を図ることができる。従来の方法では、金型馴染み不良や、しわ発生が懸念される多くの部位を対象に形状修正し、成形荷重を低減できるか否かを試みる必要があった。この結果、部品形状CADデータの修正及び有限要素法（FEM）解析用の金型モデルの作成を複数回繰り返す必要があり、検討に時間がかかっていた。
　また、従来の方法では、面圧分布に基づいて成形荷重増要因部位（形状修正によって成形荷重の低減が期待できる部位）を推察していたが、面圧分布から成形荷重増要因部位を容易に特定することができなかった。その理由について、図１１の面圧分布に基づいて説明する。
　図１１の面圧分布は、プレス成形品１を成形した時の成形下死点における面圧の大きさを色の濃淡で表したものである。面圧の値は、＋（プラス）が引張方向に働く面圧であることを示し、－（マイナス）が圧縮方向に働く面圧であることを示している。また、引張方向に面圧が大きい部位は淡い色で示されており、圧縮方向に面圧が大きい部位は濃い色で示されている。
　図１１では、圧縮方向（符号がマイナス）の面圧が最も大きい領域（面圧の下限領域）を白い実線、引張方向（符号がプラス）の面圧が最も大きい領域（面圧の上限領域）を白い破線で囲んで示した。成形中の金型馴染み不良が懸念される第１凸部１１と第２凸部１３の面圧分布をみると、図１１に示すように、第１凸部１１と第２凸部１３の上面部や、第１天板部３、第２天板部５との境界周辺部の色が濃く表示されているので、大きい圧縮応力（compressive　stress）が働いていることがわかる。しかし、第１凸部１１、第２凸部１３に生じる応力よりも大きい応力が縦壁部（side　wall　portion）７やフランジ部（flange　portion）９などの他の部位に散在しており、プレス成形荷重を低減するために第１凸部１１と第２凸部１３のどちらの形状を修正すべきであるか判断できない。
　これに対し、本実施の形態の成形荷重増要因部位特定方法は、部品形状CADデータや金型モデルの修正を必要とすることなく、簡易な方法で図２のプレス成形品１のどの部位が成形荷重を増加させる要因となっているのかを特定することができる。以下、具体的に説明する。
　本実施の形態の成形荷重増要因部位特定方法は、図１に示すように、金型モデル評価領域設定ステップＳ１～成形荷重増要因部位特定ステップＳ９を含む。金型モデル評価領域設定ステップＳ１～成形荷重増要因部位特定ステップＳ９の各工程は、コンピュータによって実行される。
＜金型モデル評価領域設定ステップ＞
　金型モデル評価領域設定ステップ（以下、設定ステップと略記）Ｓ１は、プレス成形品１をプレス成形する金型をモデル化した金型モデルに、少なくとも二つ以上の評価領域を設定するステップである。本実施の形態では、上型及び／または下型がそれぞれ一体の部品で構成された金型を対象とする。
　設定ステップＳ１では、前述した従来手順１と同様に、部品形状CADデータから有限要素法（FEM）解析用の金型モデル（メッシュモデル（mesh　model））を作成する。そして、金型モデルを複数の領域に分割し、少なくとも二つ以上の評価領域を設定する。設定する評価領域の例を図４に示す。
　図４に示すように、本実施の形態では、図２のプレス成形品１に対応した形状の金型モデル１５に対し、Ａ～Ｓの１９の評価領域を設定した。評価領域Ａ～Ｅ、Ｏ～Ｓは、プレス成形品１の両フランジ部９に対応している。評価領域Ｇはプレス成形品１の第１凸部１１、評価領域Ｍはプレス成形品１の第２凸部１３に対応している。また、評価領域Ｆはプレス成形品１の第１天板部３、評価領域Ｌはプレス成形品１の第２天板部５の平面に対応している。そして、評価領域Ｈ～Ｋ、Ｎは、プレス成形品１の上面部１０や第２天板部５の傾斜面に対応している。
　プレス成形品１のフランジ部９を評価対象とした理由は、フランジ部９にしわの発生が懸念されるからである。図２のプレス成形品１の場合、フランジ部９は成形中に縮みフランジ変形（shrink　flange　forming）となって、材料が局所的に集中し、しわを発生させる恐れがある。前述したように、成形中にしわが発生した部位も成形荷重増要因部位となり得るので、フランジ部９を評価対象とした。
　プレス成形品１の縦壁部７や、縦壁部７と他の部位（フランジ部９や第１天板部３等）をつなぐ湾曲部（肩Ｒ部）は形状追加が困難であること、仮に成形荷重増要因部位であった場合にも形状変更の余地があまりないことを理由として、評価対象から除外した。このように、評価領域は、必ずしも金型モデル１５の全体に設定する必要はなく、ブランクと金型の馴染み不良が懸念される部位や、しわの発生が懸念される部位、形状修正の余地がある部位などに設定すればよい。
＜成形解析（press　forming　analysis）ステップ＞
　成形解析ステップＳ３は、評価領域を設定した金型モデル１５を用い、プレス成形品１のプレス成形を有限要素法（FEM）解析し、成形下死点における金型モデル１５の成形荷重分布（図示なし）を算出するステップである。
＜金型モデル荷重評価値算出ステップ＞
　金型モデル荷重評価値算出ステップ（以下、第一算出ステップと略記）Ｓ５は、成形解析ステップＳ３で算出した成形荷重分布に基づき、評価領域Ａ～Ｓ毎の荷重評価値を算出するステップである。荷重評価値とは、成形に要する荷重を評価領域毎に評価するための指標値である。本実施の形態では、各評価領域にかかった荷重、即ち、各評価領域の金型の受ける反力（reaction　force）を、評価領域内の有限要素メッシュ（finite　element　mesh）毎の荷重データを合計した値として求め、荷重評価値とした。荷重評価値を、各評価領域の最大荷重（評価領域内の有限要素メッシュ毎の荷重データの最大値）としてもよいし、各評価領域の平均荷重（評価領域内の有限要素メッシュ毎の荷重データの合計値を評価領域の面積で割った値）としてもよい。
　第一算出ステップＳ５で算出した各評価領域の荷重評価値を図５に黒の棒グラフで示す。なお、図５の縦軸に表示されている荷重評価値の数値は、評価領域Ｏの荷重を基準値として正規化（normalization）したものである。
＜変形抵抗変更金型モデル荷重評価値算出ステップ＞
　変形抵抗変更金型モデル荷重評価値算出ステップ（以下、第二算出ステップと略記）Ｓ７は、評価領域Ａ～Ｓのうち一つの評価領域のみ金型モデル１５の変形抵抗を変更して有限要素法（FEM）解析を行い、金型モデル１５の変形抵抗を変更した評価領域の荷重評価値を算出するステップである。以下、評価領域Ａにおける金型モデル１５の変形抵抗を変更する場合を例に挙げて具体的に説明する。
　まず、第一算出ステップＳ５に用いた金型モデル１５に対し、評価領域Ａが設定された部位のみ金型モデル１５の変形抵抗が低くまたは高くなるように設定条件を変更する。例えば、金型モデル１５の変形抵抗を低くする場合には、変位拘束を緩和する、弾性係数を小さくする、板厚を薄くする、密度を低くする、質量を小さくする、降伏強度を低くする、というように設定条件を変更するとよい。また、上記設定条件のうち一つのみを変更してもよいし、二つ以上を組み合わせて変更してもよい。本実施の形態では、金型モデル１５の評価領域Ａにおける変形抵抗を低くするため、金型モデル１５の評価領域Ａが設定された部位の弾性係数を初期に設定した値の0.05％（ほぼゼロ）にした。
　次に、上記のように金型モデル１５の評価領域Ａにおける変形抵抗を低くした金型モデル（以下、変形抵抗変更金型モデル１７という）を用い、プレス成形品１のプレス成形を有限要素法（FEM）解析し、成形下死点における成形荷重分布を算出する。そして、算出した変形抵抗変更金型モデル１７の成形荷重分布に基づいて、評価領域Ａの荷重評価値（ここでは荷重（評価領域Ａ内の金型の受ける反力））を算出する。
　評価領域Ｂ～Ｓに関しても上記と同様の工程を行い、金型モデル１５の各評価領域における変形抵抗変更後の荷重評価値を算出する。第二算出ステップＳ７で算出した各評価領域の荷重評価値を図５に白の棒グラフで示す。
＜成形荷重増要因部位特定ステップ＞
　成形荷重増要因部位特定ステップ（以下、特定ステップと略記）Ｓ９は、第一算出ステップＳ５で算出した荷重評価値と、第二算出ステップＳ７で算出した荷重評価値とに基づいて、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品１の部位を特定するステップである。
　図５では、前述したように、第一算出ステップＳ５で算出した荷重評価値を黒の棒グラフ、第二算出ステップＳ７で算出した荷重評価値を白の棒グラフで表示し、金型モデル１５の評価領域毎に変形抵抗変更前後の荷重評価値を比較して示している。
　図５に示されるように、変形抵抗を変更する前（黒の棒グラフ）では、プレス成形品１の第１凸部１１に対応する評価領域Ｇの荷重評価値が最も大きく、プレス成形品１の第２凸部１３に対応する評価領域Ｍの荷重評価値が次に大きかった。このように、変形抵抗を変更する前は、成形中の金型馴染み不良が発生しやすい第１凸部１１と第２凸部１３で大きな荷重が生じていることがわかる。
　次に、金型モデル１５の各評価領域における変形抵抗を変更する前と後での荷重評価値の変化をパーセント表示したもの図６に示す。また、図６より評価領域Ｇと評価領域Ｍのグラフを抜粋して比較したものを図７に示す。図６、図７における縦軸は、荷重評価値の変化を金型モデルの変形抵抗変更後の荷重評価値／変形抵抗変更前の荷重評価値×100の式から算出した値であり、100%に近いほど変化が小さく、100％から離れているほど変化が大きいことを示している。
　図６、図７に示すように、ほとんどの評価領域で変形抵抗変更前後の荷重評価値の変化が±10％以内であるのに対し、プレス成形品１の第１凸部１１に対応する評価領域Ｇでは、約75％荷重評価値が低下した。
　本発明に至った経緯で説明したように、成形中にブランクが金型に馴染まない部位では、金型の変形のしやすさ（すなわち、金型モデルの変形抵抗）が成形荷重に影響する。したがって、金型モデルの変形抵抗変更前後で荷重評価値が大きく変化した部位が、成形中の金型馴染み不良が生じる部位、即ち、成形荷重を増加させる要因となる部位（成形荷重増要因部位）であると判断できる。よって、本実施の形態の特定ステップＳ９では、評価領域Ｇに対応するプレス成形品１の部位、即ち第１凸部１１を、成形荷重増要因部位として特定できる。
　プレス成形品１の二つの凸形状部のうち、第１凸部１１が成形荷重増要因部位となる理由について検討したので、以下に説明する。図３で説明したように、第１凸部１１と第２凸部１３は凸高さがほぼ同じである。しかし、凸形状部の張り出し成形性（bulging　properties）は、凸高さが同じであっても、同じであるとは限らず、凸形状部の周辺部位からの材料流動（metal　flow）に大きく影響される。具体的には、周辺部位から凸形状部に材料が流入しやすければ、凸形状部の成形の際にブランクが変形しやすくなって、金型に馴染みやすくなる。
　プレス成形品１の第１凸部１１と第２凸部１３の場合、図３に示すように、第２凸部１３から第２天板部５の外周部までの距離（a1、a2）が、第１凸部１１から第１天板部３の外周部までの距離（b1、b2）に比べて長い。したがって、第２凸部１３の近傍の第２天板部５の材料は第２凸部１３側に流入しやすく、成形時にブランクが金型に馴染みやすくなる。一方、第１凸部１１と第１天板部３の外周部は位置が近いので、第１凸部１１近傍の第１天板部３の材料が縦壁部７側にも流れやすく、第１凸部１１側への材料流動が少なくなり、ブランクの金型馴染みが悪くなる。上記からも、第１凸部１１は、第２凸部１３と比べて成形中の金型馴染み不良が生じやすい部位であるといえる。
　上記のように、本実施の形態では、金型モデルの変形抵抗に関する設定条件を変更するという簡易な方法で成形荷重増要因部位を特定することができる。従来のように部品形状CADデータを修正したり、有限要素法（FEM）解析に用いる金型モデルの形状を修正したりする必要なく、金型馴染み不良部位やしわ発生懸念部位を特定できるので、部品形状の検討に要する時間を大幅に短縮できて効率的である。
　上述した実施の形態は一つの評価領域における金型モデルの変形抵抗を変更し、当該領域における金型モデルの変形抵抗変更前後の荷重評価値の変化に基づいて、当該領域に対応するプレス成形品の部位が成形荷重増要因部位であるかを判断するものであった。これに対し、例えば、金型モデルにおいて、一つの評価領域を除く他の評価領域の変形抵抗を変更し、金型モデル全体における変形抵抗変更前後の荷重評価値の変化から成形荷重増要因部位を特定するようにしてもよい。上記のような例を図８に示す。
　図８は、前述した図６のグラフに相当するものであり、変形抵抗変更前後の金型モデル１５全体における荷重評価値の変化を示すものである。本例の場合、金型モデル１５における一つの評価領域のみ変形抵抗を変更しないので、横軸には変形抵抗を変更しなかった金型モデル１５の評価領域を表示している。また、縦軸は、金型モデル１５全体における荷重評価値の総和（荷重総和）の変化を示すものであり、変形抵抗変更後の金型モデル全体の荷重総和／変形抵抗変更前の金型モデル全体の荷重総和×100の式から算出した値である。図６と同様に、100%に近いほど荷重総和の変化が小さく、100％から離れているほど荷重総和の変化が大きいことを示している。
　図８に示すように、金型モデル１５における評価領域Ｇのみ変形抵抗を変更しなかった場合、他の評価領域の例と比べて、変形抵抗変更前後の荷重総和の変化が小さかった。図８の結果より、金型モデル１５における評価領域Ｇの変形抵抗を変更した場合には荷重が低減しやすく、評価領域Ｇの変形抵抗を変更しなかった場合には荷重が低減しにくいことがわかる。したがって、この場合も、金型モデル１５における評価領域Ｇに対応するプレス成形品１の部位である第１凸部１１を成形荷重増要因部位と特定することができる。
［実施の形態２］
　実施の形態１で対象としたプレス成形品１の製造方法について説明する。本実施の形態のプレス成形品１の製造方法は、実施の形態１の成形荷重増要因部位特定方法を用いて、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品１の部位を特定し、当該部位の部品形状を修正することにより、プレス成形に要する荷重を低減するものである。
　本実施の形態のプレス成形品１の製造方法は、図９に示すように、成形荷重増要因部位特定ステップＳ１１と、形状修正ステップＳ１３と、プレス成形品・金型モデル形状決定ステップＳ１５と、プレス成形ステップＳ１７と、を含む。以下、各ステップについて具体的に説明する。
＜成形荷重増要因部位特定ステップ＞
　成形荷重増要因部位特定ステップ（以下、特定ステップと略記）Ｓ１１は、実施の形態１で説明した成形荷重増要因部位特定方法を用い、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品１の部位（成形荷重増要因部位）を特定するステップである。実施の形態１で説明した設定ステップＳ１～特定ステップＳ９が本実施の形態２の特定ステップＳ１１に相当する。
　図２のプレス成形品１の場合、実施の形態１で説明したように、第１凸部１１が成形荷重増加の要因部位であると特定できる。
＜形状修正ステップ＞
　形状修正ステップＳ１３は、特定ステップＳ１１で特定した部位のプレス成形品１の形状と、対応する金型モデルの評価領域の形状と、を修正するステップである。上述したように、プレス成形品１の第１凸部１１を成形荷重増要因部位として特定したので、まずは、第１凸部１１を含む部分の部品形状を修正する。
　本例では、第１凸部１１を成形する部分のパンチ肩部やダイ肩部（shoulder　part　of　a　die）に対して、成形中にブランクが馴染んでいないことが成形荷重を増加させる要因であると推測される。したがって、当該部分の成形中の金型馴染みが良くなるように、部品形状を修正する。
　部品形状の修正としては、例えば、第１凸部１１の凸高さを低くするとよい。凸形状部の凸高さを低くし、パンチ底（punch　bottom）（第１天板部３）との高低差を小さくすることで、平坦部との形状差が小さくなり、成形中の金型とブランクの馴染み不良を低減する効果が期待できる。
（形状修正例１）第１凸部の当初の凸高さが3mmであったので、これを2mmまたは1.5mmに変更する。
　また、例えば、第１凸部１１のパンチ肩Ｒ部（図３の拡大図の白矢印参照）、ダイ肩Ｒ部（図３の拡大図の黒矢印参照）の肩半径（shoulder　radius）を大きくするとよい。凸形状部の肩半径を拡大することで、形状変化を緩やかにし、成形中の金型とブランクの馴染み不良を低減する効果が期待できる。
（形状修正例２）第１凸部１１のパンチ肩Ｒ部及びダイ肩Ｒ部の当初の肩半径が7mmであったので、これを10mmまたは15mmに変更する。
　プレス成形品１の第１凸部１１の形状を修正後、これに対応する金型モデルの形状も同様に修正する。
＜プレス成形品・金型モデル形状決定ステップ＞
　プレス成形品・金型モデル形状決定ステップ（以下、決定ステップと略記）Ｓ１５は、形状修正ステップＳ１３の形状修正による効果を確認し、プレス成形品１の形状とこれに対応する金型モデルの形状を決定するステップである。
　まず、部品形状の修正効果を確認するため、形状修正ステップＳ１３で形状修正した金型モデル（以降、形状修正後金型モデルという）を用いて特定ステップＳ１１と同様の解析を実施する。具体的には、形状修正後金型モデルに対し、図４と同様の評価領域を設定する（設定ステップＳ１）。
　次に、評価領域を設定した形状修正後金型モデルを用いて図２のプレス成形品１のプレス成形を有限要素法（FEM）解析し、変形抵抗変更前の評価領域Ｇの荷重評価値を算出する（成形解析ステップＳ３、第一算出ステップＳ５）。
　次に、形状修正後金型モデルの評価領域Ｇに対応する部分の変形抵抗を変更し、当該金型モデルを用いて、再度有限要素法（FEM）解析を実施し、変形抵抗変更後の評価領域Ｇの荷重評価値を算出する（第二算出ステップＳ７）。
　そして、形状修正後金型モデルにおける評価領域Ｇの変形抵抗変更前後の荷重評価値の変化を確認する。変形抵抗変更前後の荷重評価値の変化が小さくなって所定の範囲内になった場合には、形状修正ステップＳ１３で行った部品形状の修正により成形荷重が低減すると判断できる。したがって、形状修正ステップＳ１３で修正したプレス成形品形状及び形状修正後金型モデルの形状をもって、プレス成形品１の形状と金型モデルの形状を決定する。
　上述した所定の範囲とは、変形抵抗変更前後の荷重評価値の差によって定義してもよいし、変形抵抗変更前後の荷重評価値の変化割合によって定義してもよい。
　また、金型モデルの形状を修正しても変形抵抗変更前後の荷重評価値の変化が大きい場合には、当該形状修正による効果が低いと判断し、再度形状修正ステップＳ１３と特定ステップＳ１１を実施する。このように、形状修正の効果が確認できるまで形状修正ステップＳ１３と特定ステップＳ１１を繰り返し、プレス成形品１の形状と金型モデルの形状を決定する。
＜プレス成形ステップ＞
　プレス成形ステップＳ１７は、決定ステップＳ１５で決定した金型モデルの形状に基づき金型を製作し、該製作した金型を用いてプレス成形品１のプレス成形を行うステップである。金型には、鋳物製のものと、鋼材製のものがある。鋳物製の金型の場合、発泡スチロールのように高温で消失する素材からＮＣ工作機械（numerically-controlled　machine）を用いたＮＣ加工（NC　machining）により鋳造用金型模型を製作するフルモールド鋳造法（full　mold　casting　method）（消失模型鋳造法（evaporative　pattern　casting　method））が用いられる。また、鋼材製のプレス金型の場合、鋼材をＮＣ加工により機械加工（切削、研削、研磨）する必要がある。決定ステップＳ１５で決定した金型モデルの形状に基づき、金型を製作する工程は、ＮＣデータ取得工程、ＮＣ加工工程を含む。ＮＣデータ取得工程は、決定ステップＳ１５で決定した金型モデルの形状に基づいて、ＮＣ加工用のＮＣデータを取得する工程である。金型モデルの形状に関するデータを、ＮＣ工作機械と連携したＣＡＤ／ＣＡＭプログラムに入力し、ＮＣ加工用のＮＣデータ（numerical　control　data）（ＮＣプログラム（numerical　control　program））に変換する。ＮＣ工作機械は、発泡スチロール製の鋳造用金型模型又は鋼材製金型を機械加工するものである。ＮＣ加工工程は、ＮＣデータ取得工程で取得したＮＣデータ（ＮＣプログラム）を用いて、ＮＣ工作機械により発泡スチロール製の鋳造用金型模型又は鋼材製金型を実際に製作する工程である。
　以上のように、本実施の形態においては、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品１の部位を簡易に特定し、当該部位に対する形状修正の効果も簡易に確認できるので、プレス成形品１及び金型の形状を決定するまでの時間が大幅に短縮できる。また、成形荷重を効率的に低減することができるので、高張力鋼板のプレス成形にも好適である。
［実施の形態３］
　実施の形態１で説明した成形荷重増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成形荷重増要因部位特定装置１９は、図１０に一例を示すような、表示装置（display　device）２１と、入力装置（input　device）２３と、主記憶装置２５と、補助記憶装置（auxiliary　memory）２７と、演算処理部（arithmetic　processing　unit）２９を有している。演算処理部２９には、表示装置２１、入力装置２３、主記憶装置２５及び補助記憶装置２７が接続され、演算処理部２９の指令によって各機能を行う。
　表示装置２１は実行結果の表示等に用いられ、液晶モニター（LCD　monitor）等で構成される。入力装置２３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２５は演算処理部２９で使用す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２７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２７には少なくとも、金型モデル等の有限要素法（FEM）解析に必要な各種データが記憶されている。
　演算処理部２９はPC（Personal　Computer）などのCPU（Central　Processing　Unit）等によって構成されており、演算処理部２９で予め設定されたプログラムが実行されることで、金型モデル評価領域設定部（以下、設定部と略記）３１と、成形解析部３３と、金型モデル荷重評価値算出部（以下、第一算出部と略記）３５と、変形抵抗変更金型モデル荷重評価値算出部（以下、第二算出部と略記）３７と、成形荷重増要因部位特定部（以下、特定部と略記）３９とが実現される。
　設定部３１は実施の形態１で説明した設定ステップＳ１と同様の処理を実現するものである。同様に、成形解析部３３は成形解析ステップＳ３を、第一算出部３５は第一算出ステップＳ５を、第二算出部３７は第二算出ステップＳ７を、特定部３９は特定ステップＳ９をそれぞれ実現するものである。
　上記のように本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に簡易な方法で成形荷重増要因部位を特定することができる。よって、特定した部位に基づいて部品形状を修正すれば、成形荷重を低減するための対策を効率的に行うことができる。
　上述したように、本実施の形態の成形荷重増要因部位特定装置１９における設定部３１、成形解析部３３、第一算出部３５、第二算出部３７、特定部３９は、CPUが所定のプログラムを実行することで実現されるものである。したがって、本発明に係る成形荷重増要因部位特定プログラムは、コンピュータを、設定部、成形解析部、第一算出部、第二算出部、特定部として機能させるもの、と特定することができる。
　本発明によれば、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位を簡易に特定することができる成形荷重増要因部位特定方法、装置、及びプログラムを提供することができる。また、本発明によれば、上記成形荷重増要因部位特定方法を用いることにより成形荷重を低減してプレス成形品を製造することができるプレス成形品の製造方法を提供することができる。
　１　プレス成形品
　３　第１天板部
　５　第２天板部
　７　縦壁部
　９　フランジ部
　１０　上面部
　１１　第１凸部
　１３　第２凸部
　１５　金型モデル
　１７　変形抵抗変更金型モデル
　１９　成形荷重増要因部位特定装置
　２１　表示装置
　２３　入力装置
　２５　主記憶装置
　２７　補助記憶装置
　２９　演算処理部
　３１　金型モデル評価領域設定部（設定部）
　３３　成形解析部
　３５　金型モデル荷重評価値算出部（第一算出部）
　３７　変形抵抗変更金型モデル荷重評価値算出部（第二算出部）
　３９　成形荷重増要因部位特定部（特定部）

Claims (6)

  1. 　コンピュータが各工程を実行し、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位を特定する成形荷重増要因部位特定方法であって、
    　上型及び／または下型が一体の部品で構成され、前記プレス成形品をプレス成形する金型をモデル化した金型モデルに、少なくとも二つ以上の評価領域を設定する設定ステップと、
    　前記金型モデルを用い、前記プレス成形品のプレス成形を有限要素法解析し、成形下死点における前記金型モデルの成形荷重分布を算出する成形解析ステップと、
    　前記金型モデルの評価領域毎の荷重評価値を、前記成形解析ステップで算出した成形荷重分布に基づき算出する第一算出ステップと、
    　前記金型モデルの評価領域のうちの一つの評価領域の変形抵抗を、低くまたは高く変更した変形抵抗変更金型モデルを用い、前記プレス成形品のプレス成形を有限要素法解析し、成形下死点における前記変形抵抗変更金型モデルの成形荷重分布を算出し、該成形荷重分布に基づいて前記変形抵抗を変更した評価領域の荷重評価値を算出する第二算出ステップと、
    　前記第一算出ステップで算出した荷重評価値と、前記第二算出ステップで算出した荷重評価値とに基づいて、金型モデルの変形抵抗変更前後で荷重評価値が変化する前記評価領域を特定し、該特定した評価領域に対応する前記プレス成形品の部位を、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位として特定する特定ステップと、
    　を含む、成形荷重増要因部位特定方法。
  2. 　前記第二算出ステップで変更する金型モデルの変形抵抗は、変位拘束、弾性係数、板厚、密度、質量、降伏強度のいずれか一つ又はこれらから選ばれる二つ以上の組み合わせである、請求項１に記載の成形荷重増要因部位特定方法。
  3. 　前記金型モデルの評価領域毎の荷重評価値は、評価領域毎の荷重、最大荷重、又は、平均荷重である、請求項１に記載の成形荷重増要因部位特定方法。
  4. 　プレス成形品の製造方法であって、
    　請求項１乃至請求項３のうち、いずれか一つに記載の成形荷重増要因部位特定方法を用い、成形荷重が増加する要因となる前記プレス成形品の部位を特定する特定ステップと、
    　該特定した部位のプレス成形品の形状と、対応する金型モデルの形状と、を修正する形状修正ステップと、
    　該金型モデルの評価領域における金型モデルの変形抵抗変更前後の荷重評価値の変化が所定の範囲内になるまで、前記特定ステップと、前記形状修正ステップと、を繰り返し、前記プレス成形品の形状と、対応する金型モデルの形状を決定する決定ステップと、
    　該決定した金型モデルの形状に基づき金型を製作し、該製作した金型を用いて前記プレス成形品のプレス成形を行うプレス成形ステップと、
    　を含む、プレス成形品の製造方法。
  5. 　成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位を特定する成形荷重増要因部位特定装置であって、
    　上型及び／または下型が一体の部品で構成され、前記プレス成形品をプレス成形する金型をモデル化した金型モデルに、少なくとも二つ以上の評価領域を設定する設定部と、
    　前記金型モデルを用い、前記プレス成形品のプレス成形を有限要素法解析し、成形下死点における前記金型モデルの成形荷重分布を算出する成形解析部と、
    　前記金型モデルの評価領域毎の荷重評価値を、前記成形解析部で算出した成形荷重分布に基づき算出する第一算出部と、
    　前記金型モデルの評価領域のうちの一つの評価領域の変形抵抗を、低くまたは高く変更した変形抵抗変更金型モデルを用い、前記プレス成形品のプレス成形を有限要素法解析し、成形下死点における前記変形抵抗変更金型モデルの成形荷重分布を算出し、該成形荷重分布に基づいて前記変形抵抗を変更した評価領域の荷重評価値を算出する第二算出部と、
    　前記第一算出部で算出した荷重評価値と、前記第二算出部で算出した荷重評価値とに基づいて、金型モデルの変形抵抗変更前後で荷重評価値が変化する前記評価領域を特定し、該特定した評価領域に対応する前記プレス成形品の部位を、成形荷重が増加する要因となるプレス成形品の部位として特定する特定部と、
    　を有する、成形荷重増要因部位特定装置。
  6. 　コンピュータを請求項５に記載の成形荷重増要因部位特定装置として機能させる、成形荷重増要因部位特定プログラム。
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