(57)【要約】【課題】ＣＡＥ解析と実際の成形品のスプリングバック量乖離要因部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置を提供する。【解決手段】本発明は、プレス成形品の駆動応力分布を取得する成形品駆動応力分布取得ステップと、スプリングバック解析の駆動応力分布を取得する解析駆動応力分布取得ステップと、成形品駆動応力分布によるスプリングバック量を取得する成形品スプリングバック量取得ステップと、一部の領域の解析駆動応力の値を、前記一部の領域に対応する成形品駆動応力の値に置換して、該置換した応力置換分布によるスプリングバック量を取得する応力置換スプリングバック量取得ステップと、成形品スプリングバック量と応力置換スプリングバック量との差を求め、該求めた差に基づいて、スプリングバック量に乖離が生ずる要因となる部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定ステップとを備えていることを特徴とする。【選択図】  図１
2020190923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実パネルをプレス成形したプレス成形品に生ずるスプリングバック量と、前記プレス成形品と同形状の解析モデルについてスプリングバック解析を行った際のスプリングバック量に乖離が生ずる場合において、該乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定方法であって、
前記プレス成形品の離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを金型モデルによって下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行い、成形下死点における応力分布を前記プレス成形品のスプリングバックに寄与した成形品駆動応力分布として取得する成形品駆動応力分布取得ステップと、
前記スプリングバック解析における下死点応力分布及び離型後の残留応力分布を取得し、該下死点応力分布と離型後の残留応力分布の差分をスプリングバック解析における解析駆動応力分布として取得する解析駆動応力分布取得ステップと、
前記成形品駆動応力分布を、前記スプリングバック解析における下死点の成形品形状に設定し、該設定した成形品駆動応力分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する成形品スプリングバック量取得ステップと、
前記解析駆動応力分布を、前記下死点の成形品形状に設定し、該設定した解析駆動応力分布のうち、一部の領域の解析駆動応力の値を、前記成形品駆動応力分布における前記一部の領域に対応する領域の成形品駆動応力の値に置換して、該置換した応力置換分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する応力置換スプリングバック量取得ステップと、
該応力置換スプリングバック量取得ステップで取得したスプリングバック量と、前記成形品スプリングバック量取得ステップで取得したスプリングバック量との差を求め、該求めた差に基づいて、前記乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定ステップと、を備えていることを特徴とするスプリングバック量乖離要因部位特定方法。
【請求項２】
前記解析駆動応力分布取得ステップで取得した解析駆動応力分布と前記成形品駆動応力分布取得ステップで取得した成形品駆動応力分布の差分から応力差分分布を取得して、該応力差分分布から相対的に差分の大きい領域を応力置換するべき前記一部の領域として選定する応力置換領域選定ステップを備えることを特徴とする請求項１記載のスプリングバック量乖離要因部位特定方法。
【請求項３】
実パネルをプレス成形したプレス成形品に生ずるスプリングバック量と、前記プレス成形品と同形状の解析モデルについてスプリングバック解析を行った際のスプリングバック量に乖離が生ずる場合において、該乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定装置であって、
前記プレス成形品の離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを金型モデルによって下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行い、成形下死点における応力分布を前記プレス成形品のスプリングバックに寄与した成形品駆動応力分布として取得する成形品駆動応力分布取得手段と、
前記スプリングバック解析における下死点応力分布及び離型後の残留応力分布を取得し、該下死点応力分布と離型後の残留応力分布の差分をスプリングバック解析における解析駆動応力分布として取得する解析駆動応力分布取得手段と、
前記成形品駆動応力分布を、前記スプリングバック解析における下死点の成形品形状に設定し、該設定した成形品駆動応力分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する成形品スプリングバック量取得手段と、
前記解析駆動応力分布を、前記下死点の成形品形状に設定し、該設定した解析駆動応力分布のうち、一部の領域の解析駆動応力の値を、前記成形品駆動応力分布における前記一部の領域に対応する領域の成形品駆動応力の値に置換して、該置換した応力置換分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する応力置換スプリングバック量取得手段と、
該応力置換スプリングバック量取得手段で取得したスプリングバック量と、前記成形品スプリングバック量取得手段で取得したスプリングバック量との差を求め、該求めた差に基づいて、前記プレス成形品と前記スプリングバック解析のスプリングバック量に乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定手段と、を備えていることを特徴とするスプリングバック量乖離要因部位特定装置。
【請求項４】
前記解析駆動応力分布取得手段で取得した解析駆動応力分布と前記成形品駆動応力分布取得手段で取得した成形品駆動応力分布の差分から応力差分分布を取得して、該応力差分分布から相対的に差分の大きい領域を応力置換するべき前記一部の領域として選定する応力置換領域選定手段を備えることを特徴とする請求項３記載のスプリングバック量乖離要因部位特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実パネルのプレス成形品のスプリングバック量とＣＡＥ解析のスプリングバック量に乖離が生じる要因となる前記プレス成形品における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板のプレス成形における成形品に対しては、高い形状精度が求められている。要求される形状精度を満足させるために、プレス成形後に金型から取り出した成形品が弾性変形することによって生じるスプリングバックを低減させることが重要である。
成形品の下死点における内部応力がスプリングバックの挙動に影響を及ぼすため、成形品のどの部位における応力がスプリングバックに対してどのような影響を与えるのかを把握することはスプリングバック対策を講じるのに有効である。
その手法として、特許文献１に開示されるプレス成形解析方法では、有限要素法を用いた解析によって解析を行っている。
【０００３】
特許文献１のプレス成形解析方法によれば、「プレス成形品である成形対象物のある領域についての残留応力分布を変更する前後において、スプリングバックに関するある定義された量がどのように変化するかを算出するので、この結果に基づいて、離型前の成形対象物のある領域の残留応力のスプリングバックへの影響を予測することができる」（発明の効果参照）としている。
特許文献１に開示されたような手法を用いることで、実際の金型を作成する前にスプリングバック対策を検討することができ、形状精度を確保するための金型調整作業を大幅に低減することができる。
【０００４】
その他のＣＡＥ解析を用いたスプリングバックの要因分析方法として、特許文献２では離型前の残留応力と離型後の残留応力からスプリングバック（ＳＢ）有効応力を算出し、該ＳＢ有効応力を用いて要因分析を行うことで、より適切な評価を行う方法が開示されている。
【０００５】
上述した方法はＣＡＥ解析におけるデータ設定から算出した応力状態よりスプリングバック解析を行っている。これに対し、特許文献３では、実際にプレス成形した成形品の表面形状を測定して作成した測定三次元形状をＣＡＥ解析に取り込み、該測定三次元形状を金型モデルによって成形下死点状態まで挟み込んだ状態の力学的解析を行って応力分布状態を取得し、該応力分布状態を用いて要因分析を行うことで、より正確な評価を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２２９７２４号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０６１５８号公報
【特許文献３】特開２０１３−７１１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＣＡＥ解析に基づいたスプリングバック対策を講じた金型を作製してプレス成形を行っても、実際のプレス成形品に講じた対策で期待された形状とは異なる形状となることがある。
これは、プレス成形に使用した金型の形状や種々の成形条件によって、金属板に対してＣＡＥ解析で想定した成形荷重がかからなかった場合や、ＣＡＥ解析が離型前の応力状態を正確に再現することができなかった場合などに起きうるもので、そのような場合にはプレス成形に用いる金型や成形条件を調整したり、ＣＡＥ解析上の設定や金型形状を見直したりする必要がある。
【０００８】
そのような調整作業においては、ＣＡＥ解析によるスプリングバック解析結果と実際の成形品のスプリングバック量の乖離要因が、成形品のどの部位で発生しているのかを特定することが求められるが、特許文献１乃至３に開示されている方法はスプリングバックそのものの発生要因となる部位を特定するものであり、ＣＡＥ解析と実スプリングバック量の乖離要因となる部位を特定するものではなかった。
【０００９】
また、ＣＡＥ解析を用いたスプリングバック対策の有用性を担保するためには、スプリングバック解析の再現性を向上させて、実際の成形品のスプリングバックと乖離しないようにすることが求められる。そのためにも、成形品において乖離要因となる部位を特定することが必要である。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、実パネルのプレス成形品のスプリングバック量とＣＡＥ解析のスプリングバック量に乖離が生じる要因となる前記プレス成形品における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
＜本発明に至った経緯＞
図２に一例として示すような成形品１のプレス成形においては、プレス成形前に行うスプリングバック解析（ＣＡＥ解析ともいう）によって算出されたスプリングバック量と実際にプレス成形された成形品（実パネルともいう）のスプリングバック量に差（乖離）が生じる場合があった。そして、このようなＣＡＥ解析と実パネルにスプリングバック量の乖離が生じる要因となる部位は、スプリングバックそのものが発生する要因となる部位とは異なる場合がある。そのため、スプリングバックが発生する要因となる部位に何らかの対策を施してスプリングバックを低減したとしても、ＣＡＥ解析と実パネルの間に生じるスプリングバック量の乖離を低減するには至らないという問題があった。
【００１２】
そこで発明者は、このような問題を解決するために鋭意検討した。その結果、スプリングバック量の乖離の要因が、ＣＡＥ解析におけるスプリングバックに寄与した応力（以降駆動応力分布ともいう）と、実パネルにおけるスプリングバックに寄与した応力（駆動応力分布）の違いに起因するのではないかと着想するに至った。
【００１３】
該着想に基づいて、さらに検討を進め、ＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量の乖離量が、前記駆動応力の大きさの違いのみならず、駆動応力の違いが発生する部位によっても影響を受けることを突き止めた。
そして、発明者はスプリングバック量の乖離要因となる部位の特定には、駆動応力分布を複数の領域に分割し、分割した領域ごとに前記乖離量の影響度合いを検討することが有効であるとの知見を得た。
本発明はかかる知見に基づくものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
【００１４】
（１）本発明に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法は、実パネルをプレス成形したプレス成形品に生ずるスプリングバック量と、前記プレス成形品と同形状の解析モデルについてスプリングバック解析を行った際のスプリングバック量に乖離が生ずる場合において、該乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するものであって、前記プレス成形品の離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを金型モデルによって下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行い、成形下死点における応力分布を前記プレス成形品のスプリングバックに寄与した成形品駆動応力分布として取得する成形品駆動応力分布取得ステップと、前記スプリングバック解析における下死点応力分布及び離型後の残留応力分布を取得し、該下死点応力分布と離型後の残留応力分布の差分をスプリングバック解析における解析駆動応力分布として取得する解析駆動応力分布取得ステップと、前記成形品駆動応力分布を、前記スプリングバック解析における下死点の成形品形状に設定し、該設定した成形品駆動応力分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する成形品スプリングバック量取得ステップと、前記解析駆動応力分布を、前記下死点の成形品形状に設定し、該設定した解析駆動応力分布のうち、一部の領域の解析駆動応力の値を、前記成形品駆動応力分布における前記一部の領域に対応する領域の成形品駆動応力の値に置換して、該置換した応力置換分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する応力置換スプリングバック量取得ステップと、該応力置換スプリングバック量取得ステップで取得したスプリングバック量と、前記成形品スプリングバック量取得ステップで取得したスプリングバック量との差を求め、該求めた差に基づいて、前記乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定ステップと、を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記解析駆動応力分布取得ステップで取得した解析駆動応力分布と前記成形品駆動応力分布取得ステップで取得した成形品駆動応力分布の差分から応力差分分布を取得して、該応力差分分布から相対的に差分の大きい領域を応力置換するべき前記一部の領域として選定する応力置換領域選定ステップを備えることを特徴とするものである。
【００１６】
（３）本発明に係るスプリングバック量乖離要因部位特定装置は、実パネルをプレス成形したプレス成形品に生ずるスプリングバック量と、前記プレス成形品と同形状の解析モデルについてスプリングバック解析を行った際のスプリングバック量に乖離が生ずる場合において、該乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するものであって、前記プレス成形品の離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを金型モデルによって下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行い、成形下死点における応力分布を前記プレス成形品のスプリングバックに寄与した成形品駆動応力分布として取得する成形品駆動応力分布取得手段と、前記スプリングバック解析における下死点応力分布及び離型後の残留応力分布を取得し、該下死点応力分布と離型後の残留応力分布の差分をスプリングバック解析における解析駆動応力分布として取得する解析駆動応力分布取得手段と、前記成形品駆動応力分布を、前記スプリングバック解析における下死点の成形品形状に設定し、該設定した成形品駆動応力分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する成形品スプリングバック量取得手段と、前記解析駆動応力分布を、前記下死点の成形品形状に設定し、該設定した解析駆動応力分布のうち、一部の領域の解析駆動応力の値を、前記成形品駆動応力分布における前記一部の領域に対応する領域の成形品駆動応力の値に置換して、該置換した応力置換分布に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得する応力置換スプリングバック量取得手段と、該応力置換スプリングバック量取得手段で取得したスプリングバック量と、前記成形品スプリングバック量取得手段で取得したスプリングバック量との差を求め、該求めた差に基づいて、前記プレス成形品と前記スプリングバック解析のスプリングバック量に乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するスプリングバック量乖離要因部位特定手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記解析駆動応力分布取得手段で取得した解析駆動応力分布と前記成形品駆動応力分布取得手段で取得した成形品駆動応力分布の差分から応力差分分布を取得して、該応力差分分布から相対的に差分の大きい領域を応力置換するべき前記一部の領域として選定する応力置換領域選定手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＣＡＥ解析によるスプリングバック解析と実際の成形品に生じたスプリングバック量の乖離の要因となる部位を特定することができるので、実際のプレス成形金型や成形条件を調整する作業の負荷を低減し、ＣＡＥ解析を用いたスプリングバック対策の有用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態１に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法の処理の流れを示すフロー図である。
【図２】本実施の形態１におけるプレス成形品を説明する図である。
【図３】本実施の形態１において、ＣＡＥ解析における駆動応力分布を示す図である。
【図４】本実施の形態１において、実パネルにおける駆動応力分布（ａ）と、該駆動応力分布に基づくスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である。
【図５】本実施の形態１におけるスプリングバック解析における固定点と該スプリングバック解析により求めた変位の解析結果を示す図である。
【図６】本実施の形態１においてスプリングバック量である首振り量とはね量の算出方法を説明する図である。
【図７】本実施の形態１において、ＣＡＥ解析における駆動応力分布（ａ）と、実パネルにおける駆動応力分布（ｂ）と、ＣＡＥ解析と実パネルの応力差分分布（ｃ）を示す図である。
【図８】本実施の形態１において、応力差分分布の領域分割及び応力差分が相対的に大きい領域を説明する図である。
【図９】本実施の形態１において、ＣＡＥ解析における駆動応力分布の領域分割（ａ）と、実パネルにおける駆動応力分布の領域分割（ｂ）を説明する図である。
【図１０】本実施の形態１において、駆動応力を置換する領域（ａ）（ｂ）と、該領域の駆動応力を置換した後の応力分布（応力置換分布）（ｃ）を示す図である（領域Ｂ−１）。
【図１１】本実施の形態１において、応力置換分布（ａ）と、該応力置換分布に基づくスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（領域Ｂ−１）。
【図１２】本実施の形態１において、駆動応力を置換する領域（ａ）（ｂ）と、該領域の駆動応力を置換した後の応力分布（応力置換分布）（ｃ）を示す図である（領域Ｂ−２）。
【図１３】本実施の形態１において、応力置換分布（ａ）と、該応力置換分布に基づくスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（領域Ｂ−２）。
【図１４】本実施の形態１において、駆動応力を置換する領域（ａ）（ｂ）と、該領域の駆動応力を置換した後の応力分布（応力置換分布）（ｃ）を示す図である（領域Ｃ−３）。
【図１５】本実施の形態１において、応力置換分布（ａ）と、該応力置換分布に基づくスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（領域Ｃ−３）。
【図１６】本実施の形態１において、駆動応力を置換する領域（ａ）（ｂ）と、該領域の駆動応力を置換した後の応力分布（応力置換分布）（ｃ）を示す図である（領域Ｄ−２）。
【図１７】本実施の形態１において、応力置換分布（ａ）と、該応力置換分布に基づくスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（領域Ｄ−２）。
【図１８】本実施の形態１において、駆動応力を置換する領域（ａ）（ｂ）と、該領域の駆動応力を置換した後の応力分布（応力置換分布）（ｃ）を示す図である（領域Ｅ−２）。
【図１９】本実施の形態１において、応力置換分布（ａ）と、該応力置換分布に基づくスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（領域Ｅ−２）。
【図２０】本実施の形態１において、駆動応力を置換する領域（ａ）（ｂ）と、該領域の駆動応力を置換した後の応力分布（応力置換分布）（ｃ）を示す図である（領域Ｄ−２／Ｅ−２）。
【図２１】本実施の形態１において、応力置換分布（ａ）と、該応力置換分布に基づくスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（領域Ｄ−２／Ｅ−２）。
【図２２】本実施の形態１において、駆動応力を置換する領域（ａ）（ｂ）と、該領域の駆動応力を置換した後の応力分布（応力置換分布）（ｃ）を示す図である（領域Ｆ−２）。
【図２３】本実施の形態１において、応力置換分布（ａ）と、該応力置換分布に基づくスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（領域Ｆ−２）。
【図２４】本実施の形態１において、駆動応力を置換した領域と、該駆動応力を置換したときのスプリングバックにより生じる首振りの乖離量との関係を示すグラフである。
【図２５】本実施の形態１において、駆動応力を置換した領域と、該駆動応力を置換したときのスプリングバックにより生じるはねの乖離量との関係を示すグラフである。
【図２６】本実施の形態２に係るスプリングバック量乖離要因部位特定装置の構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係るスプリングバック量乖離要因部位特定方法は、実パネルをプレス成形したプレス成形品に生ずるスプリングバック量と、前記プレス成形品と同形状の解析モデルについてスプリングバック解析を行った際のスプリングバック量に乖離が生ずる場合において、該乖離が生ずる要因となる成形品形状における部位を特定するものであって、図１に示すように、成形品駆動応力分布取得ステップＳ１と、解析駆動応力分布取得ステップＳ３と、成形品スプリングバック量取得ステップＳ５と、応力置換領域選定ステップＳ７と、応力置換スプリングバック量取得ステップＳ９と、スプリングバック量乖離要因部位特定ステップＳ１１とを備えたものである。
【００２１】
図２に示すようなハット断面形状の成形品１をプレス成形する場合を例とし、上記の各ステップを説明する。
本実施の形態におけるＣＡＥ解析では、図２に示すように、ダイ５とパンチ７からなる金型モデル３により被加工材（鋼板）であるブランクモデル９を挟むプレス成形解析を実施する。なお、プレス成形解析においては、図２に示すように位置決めピンにより成形過程においてブランクモデル９を固定するものとし、ブランクモデル９の要素サイズを約1mm、解析条件として、ブランクモデル９と金型モデル３との間の摩擦係数を0.15、成形下死点位置を上下金型のモデルのスキが1.45mmとなる位置とした。また、被加工材は、板厚1.4mmの980MPa級GA鋼板とした。
なお、本実施の形態における実パネルはＣＡＥ解析に設定した成形条件と同じ条件下でプレス成形を行って成形したものとする。
【００２２】
＜成形品駆動応力分布取得ステップ＞
成形品駆動応力分布取得ステップＳ１は、実パネルの駆動応力分布を取得するステップである。
具体的には、上述したようなＣＡＥ解析に設定した成形条件と同じ条件でプレス成形を行って実パネルを成形し、該実パネルの離型後における表面形状を測定して取得した三次元形状測定データからプレス成形品モデルを作成し、該プレス成形品モデルを図２に示した金型モデル３によって成形下死点まで挟み込んだ状態の力学的解析を行って図４（ａ）に示したような応力分布を取得するものである。
上記力学的解析として弾性有限要素解析を行い、該弾性有限要素解析により得られた応力分布は実パネルのスプリングバックに寄与した応力、すなわち、実パネルの駆動応力に相当する。
【００２３】
ここで、実パネルの三次元形状の測定、プレス成形品モデルの作成および弾性有限要素解析の具体的な方法としては、例えば、特許文献３に記載されている方法を用いることができる。
【００２４】
＜解析駆動応力分布取得ステップ＞
解析駆動応力分布取得ステップＳ３は、ＣＡＥ解析（スプリングバック解析）における下死点応力分布及び離型後の残留応力分布をそれぞれ取得して、その差分からＣＡＥ解析における駆動応力を取得するステップである。
プレス成形品の下死点における応力がスプリングバックの挙動に影響を及ぼすものではあるが、金型から離型した後のプレス成形品にも応力が残留している。すなわち、離型前の応力のすべてがスプリングバックに寄与するわけではなく、離型後のスプリングバックが生じたプレス成形品に残留する応力はスプリングバックに寄与しなかったものと考えられる。
成形品駆動応力分布取得ステップＳ１で取得した駆動応力（スプリングバックに寄与した応力）との正確な比較分析を行うためにはＣＡＥ解析における駆動応力を算出する必要がある。
【００２５】
そこで、解析駆動応力分布取得ステップＳ３では、図２に示した金型モデル３及びブランクモデル９を用いてＣＡＥ解析を行い、離型前（下死点）における成形品の応力及び離型後（スプリングバック後）における成形品の残留応力を取得し、下死点の応力から離型後の残留応力を差し引くことで図３に示したようなＣＡＥ解析における駆動応力分布（以降、単に応力分布ともいう）を算出するようにした。
【００２６】
なお、解析駆動応力分布取得ステップＳ３は、コンピュータがＣＡＥ解析を行うものであり、ＣＡＥ解析には、例えば、有限要素法解析ソフトウェアを用いることができる。本実施の形態では、市販の有限要素法解析ソフトウェアであるLS−DYNA  Ver.971をコンピュータ上で実行することにより解析を行い、ソルバーには動的陽解法を適用した。
【００２７】
また、本発明は、図２に示すような金型モデル３を用いるものや、ハット断面形状の成形品１を成形対象とするものに限らず、成形対象に応じて金型モデルや成形品などを適宜設定することができる。
さらに、離型後の残留応力がほぼ無視できるような小さな値であった場合には、解析下死点の応力分布の全てがスプリングバックに寄与するとみなし、下死点における応力分布を解析駆動応力分布としてもよい。
【００２８】
＜成形品スプリングバック量取得ステップ＞
成形品スプリングバック量取得ステップＳ５は、成形品駆動応力分布取得ステップＳ１で取得した成形品駆動応力分布を、ＣＡＥ解析における下死点の成形品形状に設定し、該設定した成形品駆動応力分布に基づいてスプリングバック解析を行ってそこで生じるスプリングバック量を算出するステップである。
【００２９】
本実施の形態では、成形品駆動応力分布が設定された下死点形状の成形品１（図４（ａ））に対してスプリングバック解析を行い、該スプリングバック解析によりスプリングバック後の変位（図４（ｂ））を算出する。スプリングバック解析においては、図５に示すように、成形品の一端側に設けた３箇所を固定点で固定し、スプリングバックによる変位を算出した。
【００３０】
次に、図６に示すように、スプリングバック解析により算出した変位に基づいて、首振り量（図６（ａ））およびはね量（図６（ｂ））を算出した。本実施の形態において、首振り量は、図６（ａ）に示すように、成形品１の他端側に設けた２箇所の評価点どちらかのスプリングバックによる図中矢印方向への移動量（矢印の向きを正）とし、はね量は、図６（ｂ）に示すように、２つの評価点の中点における成形ストローク方向の変位量（ダイ５から離れる向きを正）とした。
【００３１】
＜応力置換領域選定ステップ＞
応力置換領域選定ステップＳ７は、図７に示すように、解析駆動応力分布取得ステップＳ３で取得した応力分布（図３、図７（ａ））と成形品駆動応力分布取得ステップＳ１で取得した応力分布（図４（ａ）、図７（ｂ））との差分を応力差分分布として算出し（図７（ｃ））、算出した応力差分分布から、相対的に応力差分の大きい領域を応力置換するべき領域（本発明における一部の領域）（以降、「応力置換領域」ともいう）として選定するステップである。
相対的に応力差分の大きい領域を応力置換領域として選定する理由は、本発明に至った経緯でも説明したように、ＣＡＥ解析と実パネルの駆動応力分布の違いが、スプリングバック量の乖離の原因であるという知見によるものであり、相対的に応力差分の大きい領域、すなわち駆動応力分布の違いが相対的に大きい領域に乖離の要因部位が含まれていると考えられるからである。
なお、図７に示す各応力分布は応力の大きさの違いが色の濃淡で示されているが、図７（ｃ）は、図７（ａ）及び図７（ｂ）よりも色表示のレンジ幅を小さく設定したものである。このようにすることで、応力差が大きい部分（黒または白に近い部分）と応力差が小さい部分（図中右側のグレースケール中間色に近い部分）をより区別しやすくしている。
【００３２】
本実施の形態では、図８に示すように、成形品１を複数の領域に分割（長手方向にＡ〜Ｆの６分割、幅方向に１〜３の３分割）して各領域の応力差分を比較し、相対的に応力差が大きいと判断される領域（黒または白に近い部分を含む領域）を選定するものとする。
本実施の形態における応力置換領域選定ステップＳ７では、図８の図中に破線円で示した６領域（Ｂ−１、Ｂ−２、Ｃ−３、Ｄ−２、Ｅ−２、Ｆ−２）を選定した。
【００３３】
なお相対的に応力差分が大きい領域を応力置換領域として選定する方法は上述した方法に限るものではなく、例えばコンピュータなどで行うような場合には、分割した領域毎に応力差分の大きさを数値化して、数値が大きい順に全分割数の1/2や1/3などの領域数選択するようにしてもよい。また、本実施の形態では相対的に応力差分が大きいと判断される領域を選定したが、選定基準はこれに限るものではなく、例えば、予め設定した値以上の応力差分を有する領域を全て選定するようにしてもよい。
【００３４】
＜応力置換スプリングバック量取得ステップ＞
応力置換スプリングバック量取得ステップＳ９は、解析駆動応力分布取得ステップＳ３で取得した解析駆動応力分布を、下死点の成形品形状に設定し、該設定した解析駆動応力分布のうち、応力置換領域選定ステップＳ７で選定した領域の解析駆動応力の値を、成形品駆動応力分布取得ステップＳ１で取得した成形品駆動応力分布における前記選定した領域に対応する領域の成形品駆動応力の値に置換して、該置換後の応力分布（応力置換分布）に基づいてスプリングバック解析を行ってスプリングバック量を取得するステップである。
【００３５】
図９にＣＡＥ解析における駆動応力分布と実パネルにおける駆動応力分布を、図８の応力差分分布と同じ方法で領域分割した状態を示す。ＣＡＥ解析の駆動応力分布と実パネルの駆動応力分布を用いて、まずは、応力置換領域選定ステップＳ７で選定した領域のひとつである領域Ｂ−１について、応力置換を行う。ＣＡＥ解析における駆動応力分布（図１０（ａ））のうち、領域Ｂ−１における応力を、実パネルにおける駆動応力分布（図１０（ｂ））の領域Ｂ−１における応力に置換した結果を図１０（ｃ）に示す。
【００３６】
さらに、領域Ｂ−１応力置換後の応力分布に基づいてスプリングバック解析を行って算出した変位の結果を図１１に示す。算出した変位に基づいて、スプリングバック量である首振り量（図６（ａ））及びはね量（図６（ｂ））をそれぞれ算出した。
【００３７】
応力置換領域選定ステップＳ７で選定した他の領域に関しても同様に応力置換を行い、その応力置換分布に基づいてスプリングバック解析を行った結果を図１２〜図２３に示す。算出した変位に基づいて、他の領域についても首振り量及びはね量をそれぞれ算出した。
なお、領域Ｄ−２及び領域Ｅ−２については、２領域に跨るように応力差分の大きい部位が認められたため（図８参照）、それぞれの領域における応力置換の他に、２領域の両方に応力置換を行った場合のスプリングバック量も算出した（図２０、図２１参照）。このように、応力置換を行う領域は、必ずしも１領域である必要はなく、複数の領域の応力を置換するようにしてもよい。
【００３８】
＜スプリングバック量乖離要因部位特定ステップ＞
スプリングバック量乖離要因部位特定ステップＳ１１は、応力置換スプリングバック量取得ステップＳ９で取得したスプリングバック量と、成形品スプリングバック量取得ステップＳ５で取得したスプリングバック量との差を求め、該求めた差に基づいて、ＣＡＥ解析と実パネルでスプリングバック量に乖離が生じる要因となる部位を特定するステップである。
【００３９】
図２４に、応力置換スプリングバック量取得ステップＳ９で取得した首振り量（ＣＡＥ解析における首振り量）と、成形品スプリングバック量取得ステップＳ５で取得した実パネルにおける首振り量との差である首振り乖離量を求めた結果を示す。
グラフの横軸における「なし」は、応力置換が無い場合であり、この場合には、乖離量はＣＡＥ解析と実パネルの差である-11.6mmとなっている。また、「ＡＬＬ」は、ＣＡＥ解析の駆動応力分布の全ての領域を実パネルの駆動応力分布に置換した場合であり、この場合には、乖離量はほぼゼロとなる。
【００４０】
横軸における「Ｂ−１」〜「Ｆ−２」は、応力置換領域選定ステップＳ７で選定した６領域についてＣＡＥ解析の駆動応力に応力置換を行った場合の首振り乖離量である。
「なし」に示したＣＡＥ解析と実パネルに生じていた乖離量に対し、選定した６領域のうち、「Ｄ−２」または「Ｅ−２」に応力置換を行った場合に首振り乖離量が減少しているのがわかる。
さらに、「Ｄ−２／Ｅ−２」に示されるように、領域Ｄ−２、Ｅ−２の両方に実パネルの駆動応力分布を置換することで、首振り乖離量はさらに低減することがわかった。
従って、図２４の結果より、領域Ｄ−２及びＥ−２が、ＣＡＥ解析と実パネルの首振り量に乖離を生じさせる部位であると特定することができる。
【００４１】
同様に、ＣＡＥ解析と実パネルのはねの乖離量を求めた結果を図２５に示す。はねの乖離量については、「なし」に示したＣＡＥ解析と実パネルに生じていた乖離量に対し、選定した６領域のうち、「Ｆ−２」に応力置換を行った場合に、はねの乖離量が減少することがわかった。
従って、図２５の結果より、領域Ｆ−２が、ＣＡＥ解析と実パネルのはね量に乖離を生じさせる部位であると特定することができる。
【００４２】
一方、応力置換を行っても、「なし」の乖離量と同程度の領域は、ＣＡＥ解析と実パネルに生じる乖離に対して影響が小さい部位であることを示している。
すなわち、このような領域は、仮に乖離要因部位であると特定し、何らかの対策を施してプレス成形したとしても、ＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック乖離量はほとんど変わらないことを示唆するものである。そのため本発明では、一部の領域の駆動応力を置換したときのスプリングバック乖離量が応力置換を行わないＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック乖離量と同程度の場合、当該一部の領域は、ＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量の乖離要因となる部位ではない。
【００４３】
以上のように、本実施の形態に係る方法によれば、ＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量乖離の要因となる部位を精度よく特定できることが示された。
このようにスプリングバック量乖離の要因となる部位を特定することで、ＣＡＥ解析と実パネルの離型後形状を近づけるために行っていた金型や成形条件などの調整作業を効率的に行うことができる。
また、特定した部位を中心にＣＡＥ解析上の設定や金型形状を見直すことで、スプリングバック解析の再現性を向上させることができ、ＣＡＥ解析を用いたスプリングバック対策の有用性を担保することができる。
【００４４】
本実施の形態では成形品を１８領域に分割する方法を説明したが、複雑な形状の成形品は分割領域を多くしてさらに細分化する必要があるため、すべての細分化領域において結果を求めることは時間を要する。本実施の形態の応力置換領域選定ステップＳ７を用いて影響が大きいと想定される領域を絞ることは、乖離要因部位特定までの時間短縮に有効である。
【００４５】
もっとも、本発明はそれに限られるものではなく、応力置換領域選定ステップＳ７を行わず、分割した各領域のすべてをそれぞれ応力置換するべき一部の領域として応力置換スプリングバック量取得ステップＳ９を行うようにしてもよい。
【００４６】
［実施の形態２］
実施の形態１で説明したスプリングバック量乖離要因部位特定方法は、予め設定されたプログラムをＰＣ（パーソナルコンピュータ）に実行させることで実現できる。そのような装置の一例を本実施の形態にて説明する。
本実施の形態に係るスプリングバック量乖離要因部位特定装置１１は、図２６に一例を示すような、表示装置１３と、入力装置１５と、主記憶装置１７と、補助記憶装置１９と、演算処理部２１を有している。演算処理部２１には、表示装置１３、入力装置１５、主記憶装置１７及び補助記憶装置１９が接続され、演算処理部２１の指令によって各機能を行う。
【００４７】
表示装置１３は実行結果の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。入力装置１５はオペレータからの入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。主記憶装置１７は演算処理部２１で使用するデータの一時保存や演算等に用いられＲＡＭ等で構成される。補助記憶装置１９はデータの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。
補助記憶装置１９には少なくとも、三次元形状測定データ２３、金型モデル２５等のＣＡＥ解析に必要な各種データが記憶されている。
【００４８】
演算処理部２１はＰＣなどのＣＰＵ等によって構成されており、演算処理部２１で予め設定されたプログラムが実行されることで、成形品駆動応力分布取得手段２７と、解析駆動応力分布取得手段２９と、成形品スプリングバック量取得手段３１と、応力置換領域選定手段３３と、応力置換スプリングバック量取得手段３５と、スプリングバック量乖離要因部位特定手段３７とが実現される。
【００４９】
成形品駆動応力分布取得手段２７は実施の形態１で説明した成形品駆動応力分布取得ステップＳ１と同様の処理を実現するものである。同様に、解析駆動応力分布取得手段２９は解析駆動応力分布取得ステップＳ３を、成形品スプリングバック量取得手段３１は成形品スプリングバック量取得ステップＳ５を、応力置換領域選定手段３３は応力置換領域選定ステップＳ７を、応力置換スプリングバック量取得手段３５は応力置換スプリングバック量取得ステップＳ９を、スプリングバック量乖離要因部位特定手段３７はスプリングバック量乖離要因部位特定ステップＳ１１をそれぞれ実現するものである。
【００５０】
上述したような本実施の形態によれば、実施の形態１と同様にＣＡＥ解析と実パネルのスプリングバック量乖離の要因となる部位を精度良く特定することができる。
よって、特定した部位に基づいてＣＡＥ解析と実パネルの離型後形状を近づけるための各種調整作業を効率的に行うことができ、さらにスプリングバック対策の有用性を担保することができる。
【００５１】
本実施の形態におけるスプリングバック量乖離要因部位特定装置１１は応力置換領域選定手段３３を有する例を説明したが、実施の形態１で説明したのと同様に本発明はそれに限られるものではなく、応力置換領域選定手段３３を備えずに、応力置換スプリングバック量取得手段３５は分割した各領域のすべてをそれぞれ応力置換するべき一部の領域として応力置換を行うようにしてもよい。
【００５２】
本発明は最終成形品（製品形状）に限らず、成形工程を分けて行うような成形品の場合には途中成形品にも適用可能である。また、上述した実施の形態では鋼板を被加工材とする例を説明したが、アルミにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  成形品
３  金型モデル
５  ダイ
７  パンチ
９  ブランクモデル
１１  スプリングバック量乖離要因部位特定装置
１３  表示装置
１５  入力装置
１７  主記憶装置
１９  補助記憶装置
２１  演算処理部
２３  三次元形状測定データ
２５  金型モデル
２７  成形品駆動応力分布取得手段
２９  解析駆動応力分布取得手段
３１  成形品スプリングバック量取得手段
３３  応力置換領域選定手段
３５  応力置換スプリングバック量取得手段
３７  スプリングバック量乖離要因部位特定手段
【図１】
2020190923.tif 000003
【図２】
2020190923.tif 000004
【図３】
2020190923.tif 000005
【図４】
2020190923.tif 000006
【図５】
2020190923.tif 000007
【図６】
2020190923.tif 000008
【図７】
2020190923.tif 000009
【図８】
2020190923.tif 000010
【図９】
2020190923.tif 000011
【図１０】
2020190923.tif 000012
【図１１】
2020190923.tif 000013
【図１２】
2020190923.tif 000014
【図１３】
2020190923.tif 000015
【図１４】
2020190923.tif 000016
【図１５】
2020190923.tif 000017
【図１６】
2020190923.tif 000018
【図１７】
2020190923.tif 000019
【図１８】
2020190923.tif 000020
【図１９】
2020190923.tif 000021
【図２０】
2020190923.tif 000022
【図２１】
2020190923.tif 000023
【図２２】
2020190923.tif 000024
【図２３】
2020190923.tif 000025
【図２４】
2020190923.tif 000026
【図２５】
2020190923.tif 000027
【図２６】
2020190923.tif 000028