(57)【要約】【課題】ホットスタンプ工法によるプレス成形品の形状不良の主要な発生原因となる部位を特定可能な形状不良発生原因分析方法、形状不良修正方法、形状不良発生原因分析装置、形状不良発生原因を分析するためのプログラムおよび記録媒体を提供する。【解決手段】プレス成形品の形状不良発生原因分析方法であって、プレス成形解析工程と、金型冷却解析工程と、第１応力値算出工程と、第１形状不良値算出工程と、パラメータ変更工程と、第２応力値算出工程と、第２形状不良値算出工程と、形状不良値比較工程と、差分値算出工程と、形状不良要因特定工程と、を含むことを特徴とする形状不良発生原因分析方法。【選択図】図１
2020144819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形品の形状不良発生原因分析方法であって、
数値シミュレーションによってプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出するプレス成形解析工程と、
数値シミュレーションによって、金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する金型冷却解析工程と、
前記プレス成形品の成形データおよび前記金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、前記金型冷却品の第１応力値を算出する第１応力値算出工程と、
前記第１応力値算出工程によって得られた前記金型冷却品の第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する第１形状不良値算出工程と、
プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更するパラメータ変更工程と、
前記パラメータ変更工程で前記パラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、前記金型冷却品の第２応力値を算出する第２応力値算出工程と、
前記第２応力値算出工程によって得られた前記金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する第２形状不良値算出工程と、
前記第１形状不良値と前記第２形状不良値とを比較する形状不良値比較工程と、
前記第１形状不良値と前記第２形状不良値との差分値を算出する差分値算出工程と、
前記差分値算出工程の結果に基づき、前記パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する形状不良要因特定工程と、
を含む
ことを特徴とする形状不良発生原因分析方法。
【請求項２】
前記パラメータ変更工程で前記パラメータを変更する領域および前記パラメータを変更し、
前記パラメータ変更工程、前記第２応力値算出工程、前記第２形状不良値算出工程、前記形状不良値比較工程および前記差分値算出工程を繰り返し行い、
前記形状不良値比較工程および前記差分値算出工程で、前記第１形状不良値よりも前記第２形状不良値が小さくかつ前記第２形状不良値が最も小さくなるとき、又は、前記第１形状不良値よりも前記第２形状不良値が小さくかつ前記差分値が最も大きくなるときの、前記パラメータを変更した領域を形状不良要因領域として特定する
ことを特徴とする請求項１に記載の形状不良発生原因分析方法。
【請求項３】
前記パラメータは、プレス成形品の、温度、板厚、熱伝導率、応力の成分値、歪みの成分値、熱膨張係数、変態塑性係数、比熱、被加工材の化学成分、からなる群から選択される１種または２種以上である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の形状不良発生原因分析方法。
【請求項４】
プレス成形品の被加工材を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で、
前記請求項１から３のいずれか一項に記載の形状不良発生原因分析方法によって特定された、前記形状不良要因領域に対して部分的に冷却、保温又は加熱を行う
ことを特徴とする形状不良修正方法。
【請求項５】
プレス成形品の被加工材を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で、
前記請求項１から３のいずれか一項に記載の形状不良発生原因分析方法によって特定された、前記形状不良要因領域以外の領域に対して部分的に加熱、保温又は冷却を行う
ことを特徴とする形状不良修正方法。
【請求項６】
プレス成形品の被加工材を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で、
前記請求項１から３のいずれか一項に記載の形状不良発生原因分析方法によって特定された、前記形状不良要因領域の板厚又は前記形状不良要因領域以外の領域の板厚を変更する
ことを特徴とする形状不良修正方法。
【請求項７】
プレス成形品の被加工材を加熱してから金型内に設置したのちのプレス工程で、
前記請求項１から３のいずれか一項に記載の形状不良発生原因分析方法によって特定された、前記形状不良要因領域に対向する金型のクリアランス又は前記形状不良要因領域以外の領域に対向する金型のクリアランスを変更する
ことを特徴とする形状不良修正方法。
【請求項８】
プレス成形品のプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出するプレス成形解析部と、
金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する金型冷却解析部と、
前記プレス成形品の成形データおよび前記金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、前記金型冷却品の第１応力値を算出する第１応力値算出部と、
前記第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する第１形状不良値算出部と、
プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更するパラメータ変更部と、
パラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、前記金型冷却品の第２応力値を算出する第２応力値算出部と、
前記金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する第２形状不良値算出部と、
前記第１形状不良値と前記第２形状不良値とを比較する形状不良値比較部と、
前記第１形状不良値と前記第２形状不良値との差分値を算出する差分値算出部と、
前記パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する形状不良要因特定部と、
を備える
ことを特徴とする形状不良発生原因分析装置。
【請求項９】
前記形状不良要因特定部が、
前記第１形状不良値よりも前記第２形状不良値が小さくかつ前記第２形状不良値が最も小さくなるとき、又は、前記第１形状不良値よりも前記第２形状不良値が小さくかつ前記差分値が最も大きくなるときの、前記パラメータを変更した領域および前記パラメータを形状不良要因として特定するように構成された
ことを特徴とする請求項８に記載の形状不良発生原因分析装置。
【請求項１０】
プレス成形品の形状不良発生原因を分析するためのプログラムであって、
数値シミュレーションによってプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出する処理と、
数値シミュレーションによって、金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する処理と、
前記プレス成形品の成形データおよび前記金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、前記金型冷却品の第１応力値を算出する処理と、
前記金型冷却品の第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する処理と、
プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更する処理と、
前記パラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、前記金型冷却品の第２応力値を算出する処理と、
前記金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する処理と、
前記第１形状不良値と前記第２形状不良値とを比較する処理と、
前記第１形状不良値と前記第２形状不良値との差分値を算出する処理と、
前記パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを格納したコンピュータで読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状不良発生原因分析方法、形状不良修正方法、形状不良発生原因分析装置、形状不良発生原因を分析するためのプログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドアビーム、ピラーやバンパーなど多くの自動車用部材は、鋼板などの金属板をプレス成形することにより製造されている。近年、これらの部材に対する軽量化を実現するため、高強度化および高機能化の要求が高まっている。この要求を実現するため、ホットスタンプ工法によって強度分布を有する自動車骨格部材の適用が拡大している。
【０００３】
ホットスタンプ工法による成形工程および冷却工程においては、金型との不均一な接触等が生じ、温度分布が部材内で生じる。さらに、強度分布を有する部材を製造する際には、金型加熱や部分冷却などが行われるため、さらに大きな温度分布が部材内に生じる。このような温度分布が生じた際に、材料の相変態が不均一に起こるようになるため、局部的に残留応力が増加する。金型から部品を離型する時には、この残留応力が解放されるため、部品の形状不良が発生する。
【０００４】
このような形状不良についての対策が求められているが、ホットスタンプ工法においては、部品剛性と温度不均一が形状不良に対して相互に影響するため、具体的な形状不良対策方法は確立されていない。また、部材内に強度分布を有する部材でも同様の状況である。
【０００５】
従来の冷間成形における形状不良対策として、スプリングバック要因分析システムを用いて、部品のスプリンバックの原因である応力を主に仮想的に書き換え、スプリングバックの主要因部を分析し、その部分の応力を低減する対策が行われている（特許文献１）。
また、成形品の設計段階において、スプリングバックの発生原因となる箇所を分析する方法なども提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開２００８−０９０４８１号公報
【特許文献２】日本国特開２００９−１７２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような分析手法が検討されているものの、ホットスタンプ工法による熱間成形の形状不良原因は、主に温度不均一の結果発生した応力分布に起因する。これらを鑑みると、形状不良対策としては、温度を仮想的に部分的に逐次書換えて形状不具合の主要因部を分析するシステムが想定される。
【０００８】
しかしながら、ホットスタンプ工法においては、金型による冷却時の相変態による歪みや熱歪み（膨張や収縮）が生じるため、冷間成形のように簡便にプレス下死点での応力を予測することができなかった。そこで、本発明者らは、数値計算機を用いて、熱間成形における相変態・熱歪みを考慮した応力解析システムを検討した。
そして、本発明者らは、従来の不具合要因の分析手法と熱間成形における相変態・熱歪みを考慮した応力解析システムを統合することで、熱間成形時の温度不均一が冷却後下死点での応力分布へ与える影響を数値的に解析可能となることを見出した。さらに、この解析の結果得られた形状不良の主要因部に対し、部分水冷や部分加熱などの温度制御を行うことで、高強度かつ形状精度に優れた高機能自動車部材の実現が期待できることも見出した。
【０００９】
このような状況に鑑みてなされた、本発明の目的は、ホットスタンプ工法によるプレス成形品の形状不良の主要な発生原因となる部位を特定可能な形状不良発生原因分析方法を提供することである。また、本発明の目的は、ホットスタンプ工法によるプレス成形品の形状不良の主要な発生原因として特定された部位に対する修正方法を提案できる形状不良修正方法を提供することである。
また、本発明の目的は、ホットスタンプ工法によるプレス成形品の形状不良の主要な発生原因となる部位を特定可能な、形状不良発生原因分析装置、形状不良発生原因を分析するためのプログラムおよび記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の一態様に係る形状不良発生原因分析方法は、
プレス成形品の形状不良発生原因分析方法であって、
数値シミュレーションによってプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出するプレス成形解析工程と、
数値シミュレーションによって、金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する金型冷却解析工程と、
プレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第１応力値を算出する第１応力値算出工程と、
第１応力値算出工程によって得られた金型冷却品の第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する第１形状不良値算出工程と、
プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更するパラメータ変更工程と、
パラメータ変更工程でパラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第２応力値を算出する第２応力値算出工程と、
第２応力値算出工程によって得られた金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する第２形状不良値算出工程と、
第１形状不良値と第２形状不良値とを比較する形状不良値比較工程と、
第１形状不良値と第２形状不良値との差分値を算出する差分値算出工程と、
差分値算出工程の結果に基づき、パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する形状不良要因特定工程と、
を含むことを特徴とする。
（２）上記（１）に記載の形状不良発生原因分析方法では、
パラメータ変更工程でパラメータを変更する領域およびパラメータを変更し、
パラメータ変更工程、第２応力値算出工程、第２形状不良値算出工程、形状不良値比較工程および差分値算出工程を繰り返し行い、
形状不良値比較工程および差分値算出工程で、第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さくかつ第２形状不良値が最も小さくなるとき、又は、第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さくかつ差分値が最も大きくなるときの、パラメータを変更した領域を形状不良要因領域として特定してもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の形状不良発生原因分析方法では、
パラメータは、プレス成形品の、温度、板厚、熱伝導率、応力の成分値、歪みの成分値、熱膨張係数、変態塑性係数、比熱、被加工材の化学成分、からなる群から選択される１種または２種以上であってもよい。
【００１１】
（４）本発明の他の態様に係る形状不良修正方法は、
プレス成形品の被加工材を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で、
上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の形状不良発生原因分析方法によって特定された、形状不良要因領域に対して部分的に冷却、保温又は加熱を行うことを特徴とする。
（５）本発明の他の態様に係る形状不良修正方法は、
プレス成形品の被加工材を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で、
上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の形状不良発生原因分析方法によって特定された、形状不良要因領域以外の領域に対して部分的に加熱、保温又は冷却を行うことを特徴とする。
（６）本発明の他の態様に係る形状不良修正方法は、
プレス成形品の被加工材を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で、
上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の形状不良発生原因分析方法によって特定された、形状不良要因領域の板厚又は形状不良要因領域以外の領域の板厚を変更することを特徴とする。
（７）本発明の他の態様に係る形状不良修正方法は、
プレス成形品の被加工材を加熱してから金型内に設置したのちのプレス工程で、
上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の形状不良発生原因分析方法によって特定された、形状不良要因領域に対向する金型のクリアランス又は形状不良要因領域以外の領域に対向する金型のクリアランスを変更することを特徴とする。
【００１２】
（８）本発明の一態様に係る形状不良発生原因分析装置は、
プレス成形品のプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出するプレス成形解析部と、
金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する金型冷却解析部と、
プレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第１応力値を算出する第１応力値算出部と、
第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する第１形状不良値算出部と、
プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更するパラメータ変更部と、
パラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第２応力値を算出する第２応力値算出部と、
金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する第２形状不良値算出部と、
第１形状不良値と第２形状不良値とを比較する形状不良値比較部と、
第１形状不良値と第２形状不良値との差分値を算出する差分値算出部と、
パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する形状不良要因特定部と、
を備えることを特徴とする。
（９）上記（８）に記載の形状不良発生原因分析装置では、
形状不良要因特定部が、
第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さくかつ第２形状不良値が最も小さくなるとき、又は、第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さくかつ差分値が最も大きくなるときの、パラメータを変更した領域およびパラメータを形状不良要因として特定するように構成されてもよい。
【００１３】
（１０）本発明の一態様に係るプログラムは、
プレス成形品の形状不良発生原因を分析するためのプログラムであって、
数値シミュレーションによってプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出する処理と、
数値シミュレーションによって、金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する処理と、
プレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第１応力値を算出する処理と、
金型冷却品の第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する処理と、
プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更する処理と、
パラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第２応力値を算出する処理と、
金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する処理と、
第１形状不良値と第２形状不良値とを比較する処理と、
第１形状不良値と第２形状不良値との差分値を算出する処理と、
パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
（１１）本発明の一態様に係る記録媒体は、上記（１０）に記載のプログラムを格納したコンピュータで読取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ホットスタンプ工法によるプレス成形品の形状不良の主要な発生原因となる部位を特定可能な形状不良発生原因分析方法、ホットスタンプ工法によるプレス成形品の形状不良の主要な発生原因として特定された部位に対する修正方法を提案できる形状不良修正方法、また、ホットスタンプ工法によるプレス成形品の形状不良の主要な発生原因となる部位を特定可能な、形状不良発生原因分析装置、形状不良発生原因を分析するためのプログラムおよび記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る形状不良発生原因分析方法を説明するためのフロー図である。
【図２】同実施形態に係るデータテーブルの一例を説明するための図である。
【図３】同実施形態に係るデータテーブルの一例を説明するための図である。
【図４】同実施形態に係るデータテーブルの一例を説明するための図である。
【図５】同実施形態に係るデータテーブルの一例を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る形状不良発生原因分析方法で、プレス成形品を複数の領域に分割した例を示す図である。
【図７】同実施形態に係る、パラメータが変更されたデータテーブルの一例を説明するための図である。
【図８】同実施形態に係る、パラメータが変更されたデータテーブルの一例を説明するための図である。
【図９】同実施形態に係る、パラメータが変更されたデータテーブルの一例を説明するための図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る形状不良発生原因分析方法で、形状不良の主要な発生原因となる部位を特定したことを説明する図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る形状不良発生原因分析方法で、形状不良の主要な発生原因となる部位の影響度を示した図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る形状不良発生原因分析方法で、形状不良の主要な発生原因となる部位の影響度と対策可能な部位を示した図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る形状不良発生原因分析装置の構成を説明するための概略図である。
【図１４】本発明の実施例で出力された、形状不良の主要な発生原因となる部位の影響度と対策可能な部位を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者らは、ホットスタンプ工法による熱間成形品の部品の形状精度を担保するために、冷間成形と同様に、製品形状をＣＡＥを用いて高精度に予測し、効率的に工法対策を打つことが有効であるとの知見を見出した。冷間成形においては、コンピュータ上で応力やヤング率を部分的に削除・変化させることで、プレス成形部品の形状不良の要因部位の特定や形状付与などの対策が可能である。
一方、たとえば鋼板の熱間・温間成形、いわゆるホットスタンプ成形では、金型において加熱部、非加熱部、冷却部が存在し、金型と加熱した鋼板が部分的に接触し冷却され、鋼板の内部組織の相変態による変態ひずみや熱歪みが生じるために、プレス下死点での応力や冷却後の形状を予測することが困難であるという課題があった。
【００１７】
本発明者らは、熱間・温間成形における相変態・熱歪みを考慮し、相変態後の応力を予測可能なシステムを提供することで、熱間・温間成形の温度分布が冷却後の下死点での応力分布へ与える影響を数値的に解析可能になるとの考えに基づき、冷却後の下死点における成形品の温度分布を部分的に変化させることで、プレス成形部品の形状不良の要因部位の特定や形状付与などの対策が可能となるとの知見に至った。
【００１８】
以下、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されないことは自明である。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。
【００１９】
［第１実施形態］
第１実施形態では、本発明の形状不良発生原因分析方法について説明する。
本実施形態に係る形状不良原因分析方法は、プレス成形品の形状不良発生原因分析方法であって、数値シミュレーションによってプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出するプレス成形解析工程と、数値シミュレーションによって、金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する金型冷却解析工程と、プレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第１応力値を算出する第１応力値算出工程と、第１応力値算出工程によって得られた金型冷却品の第１応力値に基づいて、第１寸法精度不良値を算出する第１形状不良値算出工程と、プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更するパラメータ変更工程と、パラメータ変更工程でパラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第２応力値を算出する第２応力値算出工程と、第２応力値算出工程によって得られた金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する第２形状不良値算出工程と、第１形状不良値と第２形状不良値とを比較する形状不良値比較工程と、第１形状不良値と第２形状不良値との差分値を算出する差分値算出工程と、差分値算出工程の結果に基づき、パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する形状不良要因特定工程とを含む。
【００２０】
ホットスタンプ工法とは、加熱炉または通電加熱装置を用い、被加工材を７００〜１０００℃に加熱、搬送し、プレス成形のための金型内に被加工材を設置し、プレス成形と共に冷却を行い成形品を得る工法である。本実施形態に係る形状不良発生原因分析方法は、被加工材を７００〜１０００℃に加熱して、被加工材を４００〜８５０℃で成形したのち、１〜１０００℃／ｓの冷却速度で冷却するホットスタンプ工法に好ましく用いることができる。
寸法精度不良とは、たとえばスプリングバックや熱ひずみによるねじれなどが含まれる。スプリングバックは、プレス成形時に被加工材内に局所的に生じる応力に起因して、プレス成形後のプレス成形品に設計形状との誤差が生じる現象である。
【００２１】
以下、図１のフロー図と共に本実施形態に係る形状不良発生原因分析方法について説明する。
【００２２】
まず、第１形状不良値の算出ステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０８）を説明する。
【００２３】
（プレス成形解析工程）
プレス成形解析工程では、成形条件を入力し（Ｓ１００）、数値シミュレーションによってプレス成形解析を行う（Ｓ１０２）。
プレス成形解析工程では、入力されたプレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出する。成形条件には、被加工材（たとえば素材鋼板）の化学成分、被加工材の形状データ、板厚、加熱条件、被加工材の搬送時間、冷却条件、熱伝導率、熱伝達率、熱膨張係数、変態塑性係数、比熱、金型の形状データが含まれる。プレス成形品の成形条件は、たとえば図２又は図３に示すようなデータテーブルとして、コンピュータで読み書き可能な記録媒体に入力されてもよい。
【００２４】
プレス成形品の成形データとは、被加工材を加熱し、プレス成形した後の成形データを意味する。プレス成形品の成形データには、プレス成形品の、温度、板厚、熱伝導率、応力の成分値、歪みの成分値、相分率が含まれる。
【００２５】
プレス成形品の成形データは、たとえば図４に示すようなデータテーブルとして、コンピュータで読み書き可能な記録媒体に記憶されてもよい。
成形条件として入力された被加工材の化学成分と加熱履歴によって、上記被加工材を構成する相の分率を計算することができる。さらに被加工材を構成する相の分率と各相の熱膨張係数から、上記被加工材における熱膨張係数を算出する。また、被加工材を構成する相の分率と各相の変態塑性係数から上記被加工材における変態塑性係数を算出する。
【００２６】
（金型冷却解析工程）
金型冷却解析工程では、数値シミュレーションによって、金型冷却後の金型冷却品の成形データを算出する（Ｓ１０４）。
金型冷却品の成形データとは、ホットスタンプ工法によるプレス成形時の下死点保持後の成形データを意味する。金型冷却品の成形データには、プレス成形品の、温度、板厚、応力の成分値、歪みの成分値、相分率が含まれる。
上記プレス成形解析によって得られる冷却履歴によって、上記被加工材を構成する相の分率の変化を計算し更新することができる。更新した被加工材を構成する相の分率と各相の熱膨張係数から、上記被加工材における熱膨張係数を算出する。また、被加工材を構成する相の分率と各相の変態塑性係数から上記被加工材における変態塑性係数を算出する。
【００２７】
金型冷却品の成形データは、図５に示すようなデータテーブルとして、コンピュータで読み書き可能な記録媒体に記憶されてもよい。
【００２８】
（第１応力値算出工程）
プレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データを解析する際に得られるプレス成形時の時々刻々の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第１応力値を算出する（Ｓ１０６）。
【００２９】
（第１形状不良値算出工程）
第１形状不良値算出工程では、計算されたプレス成形品または金型冷却品の第１応力値算出工程によって得られた第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する（Ｓ１０８）。
【００３０】
形状不良値とは、プレス成形品の任意の場所における、設計値に対する形状精度のかい離量である。
本実施形態の例では、形状不良値は、図６に示すプレス成形品で、ａ点およびａ’点を拘束した場合の、ｂ点の高さ方向ｚ（プレス成形品１０の長手方向ｘと幅方向ｙに垂直な方向）の変位量である。本実施形態の例では、設計値に対するｂ点の変位量を形状不良値とする。
【００３１】
第１形状不良値算出工程で算出される第１形状不良値は、プレス成形品の設計値に対して、ホットスタンプ工法によって成形したプレス成形品がどの程度誤差を有するかを示す計算上の値である。上述のように、ホットスタンプ成形では、金型において加熱部、非加熱部、冷却部が存在し、金型と加熱した素材鋼板が部分的に接触し冷却され、素材鋼板の内部組織における相変態や熱歪みが生じる。第１形状不良値は、このような相変態や熱歪みを考慮した形状不良値である。
【００３２】
次に、第２形状不良値の算出ステップ（Ｓ１１０〜Ｓ１２２）を説明する。第１形状不良値の算出ステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０８）と第２形状不良値の算出ステップ（Ｓ１１０〜Ｓ１２２）を実施する順序は問わず、これらのステップが並行して実施されてもよい。
なお、以下の説明では、第１形状不良値の算出ステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０８）と第２形状不良値の算出ステップ（Ｓ１１０〜Ｓ１２２）とで、重複する構成の説明は省略する。
【００３３】
（プレス成形解析工程）
プレス成形解析工程では、成形条件を入力し（Ｓ１１０）、数値シミュレーションによってプレス成形解析を行う（Ｓ１１２）。
プレス成形解析工程では、入力されたプレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出する。
【００３４】
（金型冷却解析工程）
金型冷却解析工程では、数値シミュレーションによって、金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する（Ｓ１１４）。
【００３５】
（パラメータ変更工程）
パラメータ変更工程では、プレス成形品を複数の領域に分割する（Ｓ１１６）。
具体的には、領域分割ソフトウェアを用いて、プレス成形品の面を複数の領域に仮想的に分割する処理を行う。分割する領域は、プレス成形品の形状などに基づいて決定すればよく、幅方向に５〜２００、長手方向に５〜４００の数に分割することが好ましい。
【００３６】
図６に、プレス成形品１０を幅方向に７、長手方向に１０の数の領域に分割した例を示す。図６の例では、稜線部と平面部の領域の面積は異なり、稜線部、天板面、縦壁部を分けるように分割するのが好ましい。
【００３７】
そして、分割された各領域のパラメータを変更する（Ｓ１１８）。
図７から図９に、分割された各領域のパラメータを変更する場合のデータテーブルの一例を示す。
たとえば図７では、Ｘ個に領域分割し、領域４のみの温度を５４０℃に変更している。連続的に処理することによって、領域１〜Ｘのうちの１つの領域のみの温度を変更した、成形前入力データをＸ個作成する。たとえば図８では、Ｘ個に領域分割し、領域１のみの板厚を１．６ｍｍに変更している。連続的に処理することによって、領域１〜Ｘのうちの１つの領域のみの板厚を変更した、成形前入力データをＸ個作成する。また、たとえば図９では、Ｘ個に領域分割し、領域４のみの熱伝達率を２６００Ｗ／ｍ２・Ｋに変更している。連続的に処理することによって、領域１〜Ｘのうちの１つの領域のみの金型の熱伝達率を変更した、成形前入力データをＸ個作成する。
【００３８】
パラメータ変更工程で変更するパラメータは、プレス成形品の、温度、板厚、熱伝導率、応力の成分値、歪みの成分値、熱膨張係数、変態塑性係数、比熱、素材鋼板の化学成分、金型との熱伝達係数からなる群から選択される１種または２種以上であることが好ましい。
パラメータ変更工程で変更するパラメータは、より好ましくは、プレス成形品の、温度、板厚、熱伝導率、比熱、金型との熱伝達係数からなる群から選択される１種である。
【００３９】
（第２応力値算出工程）
第２応力値算出工程では、パラメータ変更工程でパラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第２応力値を算出する（Ｓ１２０）。
【００４０】
（第２形状不良値算出工程）
第２形状不良値算出工程では、第２応力値算出工程によって得られた金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する（Ｓ１２２）。
第２形状不良値の算出方法などは、上述の第１形状不良値の算出方法と同様である。
【００４１】
（形状不良値比較工程）
形状不良値比較工程では、評価点において第１形状不良値と第２形状不良値とを比較する（Ｓ１２４）。評価点は、形状不良値を算出する為の拘束点から離れた位置とすることが望ましい。たとえば図６に示す拘束点ａおよびａ’から離れた位置であるbが評価点である。
形状不良値比較工程では、上述のＳ１００〜Ｓ１２２のステップで算出された第１形状不良値と第２形状不良値の絶対値を比較して、第１形状不良値と第２形状不良値のどちらが大きいか判定する。
【００４２】
（差分値算出工程）
差分値算出工程では、上述のＳ１００〜Ｓ１２２のステップで算出された第１形状不良値と第２形状不良値との差分値を算出する（Ｓ１２６）。
差分値算出工程では、第１形状不良値と第２形状不良値のそれぞれの絶対値の差分値を算出する。
【００４３】
本実施形態に係る形状不良発生原因分析方法では、パラメータ変更工程でパラメータを変更する領域およびパラメータを変更し、分割領域数分の成形入力データを作成し、上述の、パラメータ変更工程、第２応力値算出工程、第２形状不良値算出工程、形状不良値比較工程および差分値算出工程（Ｓ１１８〜Ｓ１２６）を繰り返し行う。
すなわち、分割された領域の全てに対して、一又は複数の所定のパラメータについて、Ｓ１１８〜Ｓ１２６のステップを実施する。あるいは、分割された領域のうちの特定の領域に対して、一又は複数の所定のパラメータについて、Ｓ１１８〜Ｓ１２６のステップを実施してもよい。
【００４４】
（形状不良要因特定工程）
形状不良要因特定工程では、差分値算出工程の結果に基づき、パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する（Ｓ１２８）。
【００４５】
本実施形態に係る形状不良発生原因分析方法では、形状不良要因特定工程において、形状不良値比較工程と差分値算出工程との結果から、第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さくかつ差分値が最も大きくなるときの、パラメータを変更した領域における形状不良要因領域を特定する。
【００４６】
第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さく、かつ第１形状不良値と第２形状不良値との差分値が最も大きくなるとき、形状不良値、すなわちプレス成形品のスプリングバック量が最も小さくなる。
そのため、第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さく、かつ第１形状不良値と第２形状不良値との差分値が最も大きくなるときのパラメータを変更した領域を、形状不良に最も影響を与える形状不良要因部位（あるいは領域）として特定することができる。このような部位を、形状不良要因領域と称してもよい。形状不良要因領域は、たとえば表示装置上において、図１０のように、太線部ｃで囲まれた領域として示されてもよい。
【００４７】
また、第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さく、かつ第１形状不良値と第２形状不良値との差分値が最も大きくなるときのパラメータを変更した領域のパラメータを、形状不良に最も影響を与えるパラメータとして特定することができる。このようなパラメータを、たとえば形状不良要因パラメータと称してもよい。
【００４８】
なお、形状不良値比較工程と差分値算出工程との結果から、上述の第１形状不良値よりも第２形状不良値が大きくなる場合には、形状不良へ影響する領域はないと判定される。この場合、第１形状不良値を最小の形状不良値としてもよい。
【００４９】
形状不良要因となる領域の表示方法あるいは出力方法は、たとえば、第１形状不良値と第２形状不良値との差分値を、パラメータを変更した領域に対し数値として与え、Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐ．製のＬＳ−ＰＲＥＰＯＳＴ等のソフトを用いて表示する方法がある。
図１１は、表示装置の画面上で形状不良要因を表示する一例を示す図である。形状不良要因となる領域は、たとえば図１１に示すように、分割領域ごとに形状不良に与える影響度の大小に応じて色分けされて表されてもよい。
【００５０】
図１１の例では、プレス成形品１０の中央側面部が形状不良に与える影響度が大きい領域であるとされている。また、プレス成形品１０の両端部とその近傍は、形状不良に与える影響度が小さい領域とされている。
【００５１】
なお、本実施形態で説明した形状不良発生原因分析方法における各工程の順序は一例に過ぎず、各工程の順序を入れ替えて同分析方法を実施してもよい。
【００５２】
本実施形態に係る形状不良発生原因分析方法では、上述の形状不良要因パラメータの具体的な値を特定することもできる。形状不良値比較工程と差分値算出工程との結果から、第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さくかつ差分値が最も大きくなるときの、パラメータを変更した領域およびパラメータ、並びにこのパラメータの値を特定してもよい。
上述のように特定されたパラメータを変更した領域およびパラメータは、形状不良への影響が最も大きい。そのため、この領域のパラメータを変更することで、プレス成形品の形状不良を最も小さくすることができる。
【００５３】
上述の実施形態に係る形状不良発生原因分析方法を実施して形状不良要因を特定したのち、形状不良要因として特定された領域に対して、さらに上述の実施形態に係る形状不良発生原因分析方法を実施して形状不良要因となる領域をさらに特定してもよい。
この場合、上述のＳ１００〜Ｓ１２８を実施し、形状不良要因として特定された領域に対して、さらに分割領域を小さくしてＳ１００〜Ｓ１２８と同様のステップを実施する。これにより、さらに詳細な形状不良要因を特定することができる。
【００５４】
上述の実施形態に係る形状不良発生原因分析方法は、被加工材（ブランク）に温度勾配がある場合、すなわちプレス成形の直前で一つの被加工材に温度分布がある場合にも好ましく用いることができる。また上述の実施形態に係る形状不良発生原因分析方法は、ホットスタンプ工法のプレス成形に用いる金型に温度勾配がある場合、すなわち、ダイ、パンチ、パッドのいずれかまたはすべての金型に温度分布がある場合にも好ましく用いることができる。あるいは、上述の実施形態に係る形状不良発生原因分析方法は、被加工材（ブランク）および金型に温度勾配がある場合にも好ましく用いることができる。
【００５５】
上述の実施形態に係る形状不良発生原因分析方法によれば、鋼板や棒鋼などの鋼材、アルミ、マグネシウム、チタンなどの材料、あるいはこれらの合金をホットスタンプ工法によってプレス成形した際に、プレス成形品に発生する形状不良の要因となる被加工材の領域および／又はプレス成形品に発生する形状不良の要因となる部位およびパラメータを特定することができる。
【００５６】
本実施形態に係る形状不良発生原因分析方法によれば、ホットスタンプ工法によるプレス成形品の形状不良の主要な発生原因となる部位を特定できる。また、形状不良の主要な発生原因となる部位における形状不良の要因となるパラメータを特定することができる。
【００５７】
［第２実施形態］
本実施形態に係る形状不良発生原因分析方法は、基本的な構成は上述の第１実施形態に係る形状不良発生原因分析方法と同様であるが、形状不良要因特定工程において、形状不良値比較工程と差分値算出工程との結果から、第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さくかつ第２形状不良値が最も小さくなるときの、パラメータを変更した領域およびパラメータを形状不良要因として特定する。
【００５８】
第２形状不良値が最も小さくなるとき、形状不良値、すなわちプレス成形品のスプリングバック量が最も小さくなる。
そのため、第２形状不良値が最も小さくなるときのパラメータを変更した領域を、形状不良に最も影響を与える形状不良要因部位（あるいは領域）として特定することができる。
また、第２形状不良値が最も小さくなるときのパラメータを変更した領域のパラメータを、形状不良に最も影響を与えるパラメータとして特定することができる。
【００５９】
なお、形状不良値比較工程と差分値算出工程との結果から、上述の第１形状不良値よりも第２形状不良値が大きくなる場合には、形状不良へ影響する領域はないと判定される。この場合、第１形状不良値を最小の形状不良値としてもよい。
【００６０】
本実施形態に係る形状不良発生原因分析方法では、形状不良を低減するためのパラメータ値が定量的に得られ、そのパラメータを目標にプレス方法を目標に制御すれば形状精度に優れた製品が得られるという効果がある。
【００６１】
［第３実施形態］
次に、本発明の形状不良修正方法について説明する。本実施形態に係る形状不良修正方法では、プレス成形品の素材鋼板を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で、下記プレス成形品の形状不良発生原因分析方法によって特定された、パラメータを変更した領域に対して部分的に冷却、保温又は加熱を行うか、パラメータを変更した領域以外の領域に対して部分的に冷却、保温又は加熱を行い、製造工程中の形状不良要因部位近傍の温度分布の不均一を低減する対策を行う。
【００６２】
本実施形態に係る形状不良修正方法は、以下の工程を含むプレス成形品の形状不良発生原因分析方法を利用する。
数値シミュレーションによってプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出するプレス成形解析工程と、数値シミュレーションによって、金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する金型冷却解析工程と、プレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第１応力値を算出する第１応力値算出工程と、第１応力値算出工程によって得られた金型冷却品の第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する第１形状不良値算出工程と、プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更するパラメータ変更工程と、パラメータ変更工程でパラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第２応力値を算出する第２応力値算出工程と、第２応力値算出工程によって得られた金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する第２形状不良値算出工程と、第１形状不良値と第２形状不良値とを比較する形状不良値比較工程と、第１形状不良値と第２形状不良値との差分値を算出する差分値算出工程と、差分値算出工程の結果に基づき、パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する形状不良要因特定工程。
【００６３】
なお、本実施形態に係る形状不良修正方法では、上述の第１および第２実施形態の形状不良発生原因分析方法の構成を採用することができる。
本実施形態では、上述の第１実施形態の形状不良要因特定工程で形状不良要因となる領域およびパラメータを特定した場合について説明する。
【００６４】
図１２は、図１１同様に、表示装置の画面上で形状不良要因を表示する一例を示す図である。
図１２の例では、プレス成形品１０の中央側面部が形状不良に与える影響度が大きい領域が太線ｄで囲まれた範囲として示されている。また、プレス成形品１０の両端部とその近傍は、形状不良に与える影響度が小さい領域が太線ｅおよびｅ’で囲まれた範囲として示されている。
製造工程中の形状不良要因部位近傍の温度分布の不均一、それに伴う相変態の不均一な発生が原因となり応力値が増加し、形状不良が生じるものと考えられる。本実施形態に係る形状不良修正方法では、形状不良要因部位近傍の温度分布の不均一を低減させることで、形状不良が改善される。
【００６５】
本実施形態に係る形状不良修正方法では、プレス成形品の素材鋼板を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で、温度分布の不均一を解消するために、形状不良要因領域に対して部分的に冷却、保温又は加熱を行うか、形状不良要因領域以外の領域に対して部分的に冷却、保温又は加熱を行い、製造工程中の形状不良要因部位近傍の温度分布の不均一を低減する対策を行う。
【００６６】
例えば、図１２では、太線ｄで示された領域に対して部分的に冷却を行う。又は、太線ｅ又はｅ’で示された領域に対して部分的に保温又は加熱を行い、製造工程中の温度分布の不均一を低減させる。
冷却方法は、部分的に流量を増加させて直接水冷を行う方法、部分的に冷媒をスプレーで吹きかける方法、部分的に高熱伝導率の金型を用いて金型冷却する方法などが挙げられる。加熱方法は、搬送中にレーザーを照射して加熱する方法、部分的に通電加熱することで部分的に加熱する方法、ヒータを設置した金型を用いて金型加熱する方法などが挙げられる。保温方法は、被加工材を部分的に断熱カバーで覆い搬送する方法などが挙げられる。
【００６７】
上述の加熱、保温又は冷却は、プレス成形品の素材鋼板を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で行う。
【００６８】
また、本実施形態に係る形状不良修正方法では、プレス成形品の素材鋼板を加熱してから金型内に設置するまでの搬送工程、又はプレス工程で、形状不良要因領域の板厚又は形状不良要因領域以外の領域の板厚を変更してもよい。
【００６９】
板厚を調整することにより、被加工材の冷却速度を制御することができ、製造工程における温度不均一を低減させることができる。
【００７０】
なお、上述の実施形態に係るプレス成形品の板厚は、３ｍｍ以下、好ましくは１．６ｍｍ以下である。
【００７１】
また、本実施形態に係る形状不良修正方法では、プレス成形品の被加工材を加熱してから金型内に設置したのちのプレス工程で、形状不良要因領域に対向する金型のクリアランス、又は形状不良要因領域以外の領域に対向する金型のクリアランスを変更してもよい。
【００７２】
また、本実施形態に係る形状不良修正方法では、プレス成形品の素材鋼板を加熱してから金型内に設置したのちのプレス工程で、形状不良要因領域における金型の熱伝導率又は形状不良要因領域以外の領域における金型の熱伝導率を変更してもよい。
【００７３】
また、本実施形態に係る形状不良修正方法では、プレス成形品の素材鋼板を加熱してから金型内に設置したのちのプレス工程で、形状不良要因領域における被加工材と金型との接触圧又は形状不良要因領域以外の領域における被加工材と金型との接触圧を変更してもよい。
【００７４】
なお、形状不良値比較工程と差分値算出工程との結果から、上述の第１形状不良値よりも第２形状不良値が大きくなる場合には、形状不良へ影響する領域はないと判定される。この場合、本実施形態に係る形状不良修正方法による修正は必要ない。
【００７５】
なお、本実施形態に係る形状不良修正方法では、上述の第１および第２実施形態の形状不良発生原因分析方法の各構成を単独であるいは組み合わせて採用することができる。
【００７６】
［第４実施形態］
次に、本発明の形状不良発生原因分析装置について説明する。
図１３は、本実施形態に係る形状不良要因分析装置の構成図である。
本実施形態に係る形状不良発生原因分析装置４００は、図１３に示すように、ホットスタンプ工法によって得られるプレス成形品のプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出するプレス成形解析部４０１と、金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する金型冷却解析部４０２と、プレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第１応力値を算出する第１応力値算出部（応力値算出部４０３）と、第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する第１形状不良値算出部（形状不良値算出部４０４）と、プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更するパラメータ変更部４０５と、パラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第２応力値を算出する第２応力値算出部（応力値算出部４０３）と、金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する第２形状不良値算出部（形状不良値算出部４０４）と、１形状不良値と第２形状不良値とを比較する形状不良値比較部４０６と、第１形状不良値と第２形状不良値との差分値を算出する差分値算出部４０７と、パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する形状不良要因特定部４０８とを備える。
【００７７】
図１３の例では、上述のプレス成形解析部４０１から形状不良要因特定部４０８は、演算処理部４０９に含まれている。また、本実施形態に係る形状不良要因分析装置は、演算処理部４０９は、入力部４１０、記憶部４１１、出力部４１２を有する。
演算処理部４０９は、ＣＰＵ、メモリを含むコンピュータであってもよい。入力部４１０は外部記憶装置、他のコンピュータ、測定装置、キーボード等であってもよい。記憶部４１１はハードディスクなどの記憶媒体であってもよい。出力部４１２は、ディスプレイやプリンタであってもよい。
【００７８】
入力部４１０は、後述するプレス成形解析部４０１および金型冷却解析部４０２で解析対象となる被加工材の形状データ（板厚、長さ、幅、曲率等）、性状（化学成分、結晶粒径、強度、伸びなどの材質、表面状態に対応する摩擦係数など）、被加工材の加熱温度や温度分布、金型形状（ダイ（金型）及びパンチ形状、曲率、径、クリアランス、潤滑条件）、プレス条件（しわ押さえ荷重、パッド荷重、ビード張力、プレス圧力、温度、冷却速度）などの成形条件を入力する入力部である。
【００７９】
プレス成形解析部４０１は、入力部４１０で入力された成形条件を入力情報として、弾塑性有限要素法、剛塑性有限要素法、ワンステップ有限要素法、境界要素法、初等解析等を用いて、プレス成形された被加工物である鋼板等の応力や歪や板厚などを求める数値解析を行う。プレス成形解析部４０１は、被加工物の板厚、応力の成分値、歪の成分値等の変数や、その変数の分布という形式で数値解析結果を出力する。応力値の算出に関しては、随時応力値算出部４０３とプレス成形解析部４０１との間で、被加工材の温度・相分率・ひずみ状態に関する状態変数に関してデータ通信を行い、熱膨張ひずみ・相変態ひずみを考慮に入れ、平面応力状態を仮定して、収束計算を行うことで任意のひずみ状態における応力、要素ごとの状態変数を計算する。プレス成形解析部４０１の出力データは、例えば、電子ファイル「ｐｒｅｓｓ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」として、記憶部４１１に出力される。「ｐｒｅｓｓ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」には更新された、被加工材の温度・相分率・ひずみ・応力の状態変数データが含まれる。
【００８０】
プレス成形解析部４０１による数値解析は、有限要素法（例えば市販のソフトウェアＰＡＭ−ＳＴＡＭＰ、ＬＳ−ＤＹＮＡ、Ａｕｔｏｆｏｒｍ、ＯＰＴＲＩＳ、ＩＴＡＳ−３Ｄ、ＡＳＵ／Ｐ−ＦＯＲＭ、ＡＢＡＱＵＳ、ＡＮＳＹＳ、ＭＡＲＣ、ＨＹＳＴＡＭＰ、Ｈｙｐｅｒｆｏｒｍ、ＳＩＭＥＸ、Ｆａｓｔｆｏｒｍ３Ｄ、Ｑｕｉｋｓｔａｍｐ）を用いて、プレス成形する製品の形状データ（板厚、長さ、幅、曲率など）及び、使用する金属板の性状（化学成分、結晶粒径、強度、伸びなどの材質、、表面状態に対応する摩擦係数など）に基づいて、必要であれば金型形状（ダイ及びパンチ形状、曲率、径、クリアランス、潤滑条件）、ホットスタンプ工法でのプレス条件（温度、圧力、冷却速度、熱伝達係数）などの成形条件を設定し、成形解析を行い、かつ、成形後の応力、歪値の分布を数値的に得ることができる。
【００８１】
また、プレス成形解析部４０１は、有限要素法による応力分布や曲率等の解析結果を、ポスト処理ソフトを用いて、出力部４１２にコンタ表示することが可能である。
【００８２】
金型冷却解析部４０２は、入力部４１０で入力された成形条件、プレス成形解析部４０１の出力データ「ｐｒｅｓｓ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」を入力情報として、弾塑性有限要素法、剛塑性有限要素法、ワンステップ有限要素法、境界要素法、初等解析等を用いて、金型冷却された被加工物である鋼板等の応力や歪や板厚などを求める数値解析を行う。金型冷却解析部４０２は、被加工物の板厚、応力の成分値、歪の成分値等の変数や、その変数の分布という形式で数値解析結果を出力する。応力値の算出に関しては、随時応力値算出部４０３と金型冷却解析部４０２との間で、被加工材の温度・相分率・ひずみ状態に関する状態変数に関してデータ通信を行い、熱膨張ひずみ・相変態ひずみを考慮に入れ、平面応力状態を仮定して、収束計算を行うことで任意のひずみ状態における応力、要素ごとの状態変数を計算する。金型冷却解析部４０２の出力データは、例えば、電子ファイル「ｑｕｅｎｃｈ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」として、記憶部４１１に出力される。「ｑｕｅｎｃｈ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」には更新された、被加工材の温度・相分率・ひずみ・応力の状態変数データが含まれる。
【００８３】
形状不良値算出部４０４は、プレス成形解析部４０１の出力データファイル「ｐｒｅｓｓ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」、または金型冷却解析部４０２の出力データファイル「ｑｕｅｎｃｈ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」を入力データとして用いて、スプリングバック解析を行う。スプリングバック解析とは、プレス成形解析部４０１、金型冷却解析部４０２、および応力値算出部４０３の出力結果である被加工物の板厚、応力の成分値、歪の成分値等の変数、及び変数分布データ「ｐｒｅｓｓ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」、または「ｑｕｅｎｃｈ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」に基づいて、弾性有限要素法、弾塑性有限要素法、ワンステップ有限要素法、初等解析等により、任意の拘束点で材料を固定し、除荷過程の計算を行い、被加工物に生じる変形量であるスプリングバック量を数値解析することである。そのスプリングバック量は、被加工物を有限要素法等により分割し、３次元データ座標の要素毎に計算される。
なお、被加工物に生じる形状不良値であるスプリングバック量としては、被加工物の任意点の変形量、被加工物の指定領域内の最大変位点もしくは最小変位点の変形量、被加工物内の複数の任意の面又は線同士がなす角度、または、被加工物の任意の面又は線のなす曲率などがある。
【００８４】
形状不良値算出部４０４のスプリングバック解析結果である出力データは、スプリングバック量、スプリングバック後の歪等の形状、性状、応力等を含み、出力部４１２に出力される。入力データファイル「ｐｒｅｓｓ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」、または「ｑｕｅｎｃｈ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」を用い、数値解析結果出力データファイル「ＳＢ＿ｐｏｓｔ＿ｄａｔａ．ｋ」として、形状不良値比較部４０６や記憶部４１１に出力される。
【００８５】
パラメータ変更部４０５は、入力データから被加工体の１つであるプレス成形品のデータを取得すると、そのプレス成形品のデータを複数の領域に分割する処理を行う。その領域分割方法の１つは、プレス成形品のローカル座標系に添って、幅方向および長手方向の分割数を指定することで、分割する。
【００８６】
分割を考慮する際は、対策が施工可能なサイズで検討することが望ましい。つまり、特定部位を発見しても、特定部位への有効な対策がとれない極めて微小な領域であっては、解析結果が有効に活かせない場合がある。例えば、特定部位への対策が２０ｍｍ×１００ｍｍのビードを加えることである場合、分割領域は、２０ｍｍ角程度となることが挙げられる。
【００８７】
成形品の分割領域を決定するための１つの方法として、曲率や要素に基づいて、分割領域を決定する方法もある。
プレス成形解析部４０１は、数値解析により、成形解析後の被加工物の幾何学的な情報として各節点の座標値を得、各要素の曲率や要素間の角度を客観的に算出することが可能である。プレス成形品の場合、変形後の被加工物はパンチ肩Ｒやダイ肩Ｒ等の曲げの稜線部では、曲げ稜線に垂直な方向で他の部位に比べ非常に大きな曲率となる。
【００８８】
ここでは各要素の最大曲率を計算し、ある閾値以上の曲率となる要素を非表示にし、パンチ肩Ｒやダイ肩Ｒ以外の部位（ウェブ面、縦壁部、フランジ部）を別々の領域として領域分割し、パンチ肩Ｒやダイ肩Ｒ部も部材の長手方向に分割することで、それぞれの部位の形状不良への寄与度の分析が可能である。
【００８９】
形状不良値比較部４０６では、評価点における第１形状不良値と第２形状不良値の比較を行い、それぞれの分割部位に対するパラメータ変更による形状不良対策効果を検証する。
【００９０】
差分値算出部４０７では、評価点における第１形状不良値とパラメータ変更により求めたそれぞれの第２形状不良値との差分値を算出する。
【００９１】
形状不良要因特定部４０８では、プレス成形品上のパラメータを変更したそれぞれの分割領域ごとにそれぞれの上記差分値をマッピングすることで、パラメータ変更による形状の改善度合いを可視化し、プレス成形品の形状不良要因領域を特定する。
形状不良要因特定部４０８は、上述の形状不良値算出部４０４で算出された第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さくかつ第２形状不良値が最も小さくなるとき、又は、第１形状不良値よりも第２形状不良値が小さくかつ差分値が最も大きくなるときの、パラメータを変更した領域を形状不良主要因部として特定するように構成される。
【００９２】
形状不良要因は、出力部４１２に出力される。
【００９３】
［第５実施形態］
次に本発明の、プレス成形品の形状不良発生原因を分析するためのプログラムについて説明する。
本実施形態に係るプレス成形品の形状不良発生原因を分析するためのプログラムは、ホットスタンプ工法によって得られるプレス成形品の形状不良発生原因を分析するためのプログラムである。同プログラムは、数値シミュレーションによってプレス成形解析を行い、プレス成形品の成形条件に基づき、プレス成形品の成形データを算出する処理と、数値シミュレーションによって、金型冷却による金型冷却品の成形データを算出する処理と、プレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第１応力値を算出する処理と、金型冷却品の第１応力値に基づいて、第１形状不良値を算出する処理と、プレス成形品を複数の領域に分割し、各領域のパラメータを変更する処理と、パラメータが変更されたプレス成形品の成形データおよび金型冷却品の成形データから得られるプレス成形時の温度変化および歪み量に基づき、金型冷却品の第２応力値を算出する処理と、金型冷却品の第２応力値に基づいて、第２形状不良値を算出する処理と、第１形状不良値と第２形状不良値とを比較する処理と、第１形状不良値と第２形状不良値との差分値を算出する処理と、パラメータを変更した領域から形状不良要因領域を特定する処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００９４】
上述のプログラムは、コンピュータで読取り可能な記録媒体に格納されてもよい。記録媒体は、ハードディスク、メモリ装置、一般的な記録メディアなどの非一過性の記録媒体であってもよい。
また、本実施形態に係るプログラムは、第４実施形態で説明した装置の記憶部４１１に格納されてもよい。
【００９５】
［実施例］
以下に、本発明に係る形状不良発生原因分析方法の実施例について説明する。
実施例では、Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐ．製の解析ソフトＬＳ−ＤＹＮＡを用いて、９００℃炉加熱後、低速搬送の条件で、板厚１ｍｍのホットスタンプ用鋼板を用い、図１４に示すハット断面形状の長尺部品をホットスタンプにより製造する際の形状不良について計算した。被加工品の加熱温度は９００℃、成形開始温度は約６００℃、金型による平均冷却速度は４０℃／ｓであった。
【００９６】
図１４に、本発明に係る形状不良発生原因分析方法によって出力されたプレス成形品の形状不良への影響度を表示したコンタ図を示す。
図１４によれば、プレス成形品１０の中央側面部が形状不良に与える影響度が大きい領域が太線Ａで囲まれた範囲（Ａ部）として示されている。また、プレス成形品１０の両端部とその近傍は、形状不良に与える影響度が小さい領域が太線ＢおよびＣで囲まれた範囲（Ｂ部およびＣ部）として示されている。
【００９７】
表１に、これらＡ〜Ｃ部について、加熱や冷却などの対策を行った結果を示す。
表１の参考例は、何も対策をしない場合の例である。
評価点における製品形状とのｚ方向かい離量とは、製造した部品（プレス成形品）の評価点の図面の寸法からｚ方向にかい離している寸法値である。この値が小さいほど、形状不良が少なく、寸法精度に優れる部品であることを示している。
【００９８】
【表１】
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【００９９】
表１の結果によれば、搬送工程又はプレス成形時に、Ａ〜Ｃ部に対策を施すことで、評価点におけるプレス成形品の製品形状とのｚ方向のかい離量が減少していることがわかる。
【０１００】
対策の効果は、影響度、面積および対策によるパラメータ調整効果で決まる。たとえば、実施例５では形状不良に与える影響度が小さい領域（太線ＢおよびＣの範囲）に対して対策を施しているが、その対象面積が広く、その部分の温度分布を効率的に解消できる。そのため、形状不良に与える影響度が大きい領域（太線Ａの範囲）に対して対策を施す実施例１の場合よりもかい離量が小さくなっている。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係る形状不良発生原因分析方法、形状不良修正方法、形状不良発生原因分析装置、形状不良発生原因を分析するためのプログラムおよび記録媒体によれば、ホットスタンプ工法によるプレス成形品の形状不良の主要な発生原因となる部位を特定でき、形状不良の主要な発生原因として特定された部位に対する修正方法を提案できるため、産業上極めて有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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