(57)【要約】【課題】プレス成形条件のばらつきによりプレス成形品のスプリングバック量の変動要因となる部位を特定するスプリングバック量変動要因部位特定方法を提供する。【解決手段】本発明は、第１及び第２のプレス成形条件での成形下死点におけるプレス成形品１の残留応力分布をそれぞれ算出し（Ｓ１、Ｓ３）、第１のプレス成形条件でプレス成形したプレス成形品１のスプリングバック量を算出し（Ｓ５）、第１のプレス成形条件でのプレス成形品１の一部の領域における残留応力を、第２のプレス成形条件でのプレス成形品１の残留応力に置換し（Ｓ７）、該残留応力を置換したプレス成形品１のスプリングバック量を算出し（Ｓ９）、残留応力の値を置換して算出したスプリングバック量と第１のプレス成形条件でのスプリングバック量との差に基づいて、プレス成形条件のばらつきによりスプリングバック量の変動要因となる部位を特定する（Ｓ１１）ものである。【選択図】  図１
2020124716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形条件のばらつきに起因してプレス成形品のスプリングバック量に変動が生じる場合において、該スプリングバック量に変動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変動要因部位特定方法であって、
予め設定した第１のプレス成形条件でプレス成形解析を行い、成形下死点におけるプレス成形品の残留応力分布を算出する第１残留応力分布算出ステップと、
前記第１残留応力分布算出ステップで算出した残留応力分布を設定したプレス成形品のスプリングバック解析を行い、該プレス成形品に生じるスプリングバック量を算出する第１スプリングバック量算出ステップと、
前記プレス成形条件のばらつきの範囲内で前記第１のプレス成形条件と異なるように設定した第２のプレス成形条件でプレス成形解析を行い、成形下死点におけるプレス成形品の残留応力分布を算出する第２残留応力分布算出ステップと、
前記第１残留応力分布算出ステップで算出した前記プレス成形品の残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を、前記第２残留応力分布算出ステップで算出した前記プレス成形品の残留応力分布の前記一部の領域に対応する領域における残留応力の値に置換する応力置換ステップと、
該残留応力の値を置換したプレス成形品のスプリングバック解析を行い、スプリングバック量を算出する応力置換スプリングバック量算出ステップと、
該応力置換スプリングバック量算出ステップで算出したスプリングバック量と前記第１スプリングバック量算出ステップで算出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のスプリングバック量に変動が生じる要因となる該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変動要因部位特定ステップと、を備えたことを特徴とするスプリングバック量変動要因部位特定方法。
【請求項２】
プレス成形条件のばらつきに起因してプレス成形品のスプリングバック量に変動が生じる場合において、該スプリングバック量に変動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変動要因部位特定方法であって、
予め第１のプレス成形条件で第１のプレス成形品をプレス成形し、該第１の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第１プレス成形品モデルを作成し、該第１プレス成形品モデルを金型モデル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い、前記第１のプレス成形条件での成形下死点における前記第１のプレス成形品の残留応力分布を取得する第１残留応力分布取得ステップと、
前記プレス成形条件のばらつきの範囲内で予め前記第１のプレス成形条件と異なる第２のプレス成形条件で第２のプレス成形品をプレス成形し、該第２の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第２プレス成形品モデルを作成し、該第２プレス成形品モデルを金型モデル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い、前記第２のプレス成形条件での成形下死点における前記第２のプレス成形品の残留応力分布を取得する第２残留応力分布取得ステップと、
前記第１残留応力分布取得ステップで取得した残留応力分布を設定した前記第１のプレス成形品のスプリングバック解析を行い、スプリングバック量を算出する第１スプリングバック量算出ステップと、
前記第１残留応力分布取得ステップで取得した前記第１のプレス成形品の残留応力分布における一部の領域の残留応力の値を、前記第２残留応力分布取得ステップで取得した前記第２のプレス成形品の残留応力分布の前記一部の領域に対応する領域における残留応力の値に置換する応力置換ステップと、
該残留応力の値を置換した前記第１のプレス成形品のスプリングバック解析を行い、スプリングバック量を算出する応力置換スプリングバック量算出ステップと、
該応力置換スプリングバック量算出ステップで算出したスプリングバック量と前記第１スプリングバック量算出ステップで算出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のスプリングバック量に変動が生じる要因となる該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変動要因部位特定ステップと、を備えたことを特徴とするスプリングバック量変動要因部位特定方法。
【請求項３】
前記プレス成形条件は、被加工材の機械的特性、被加工材の厚さ及び形状、被加工材の温度、被加工材と金型間の摺動特性、金型に対する被加工材の相対位置、被加工材の位置設定装置の位置及び形状、金型材の機械的特性、金型表面の形状、金型の内部構造、板押さえ圧力、板押さえ位置、金型構成部品に板押さえ圧力を付加する装置の位置及び形状、金型構成部品の初期相対位置、金型移動の相対速度、金型の振動、金型の温度、雰囲気温度、雰囲気成分、加圧装置、電磁気的環境であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のスプリングバック量変動要因部位特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形条件や被加工材の材質のばらつきに起因してプレス成形品のスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を特定するスプリングバック量変動要因部位特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板のプレス成形においては、しばしば、プレス成形品に対する高い形状精度が要求されるだけでなく、量産中におけるプレス成形条件のばらつきに対しても常に安定して前記形状精度が得られることが要求される。しかし現実にはこの要求を満たすことは容易ではなく、被加工材の材質特性のばらつきや、連続加工に伴う金型温度上昇、季節毎の環境温度変化、被加工材のセット位置変動など、種々のプレス成形条件のばらつきに応じてプレス成形品の形状は変動する。この課題に対して、プレス成形条件がばらついた場合のプレス成形品の形状の変動を低減する方法を見出すことが求められている。
【０００３】
被加工材（ブランク、例えば金属板）のプレス成形に要求される形状精度を満足するためには、プレス成形後の金型からプレス成形品を取り出す時に発生するスプリングバック量を低減させることが極めて重要である。スプリングバックとは、上下金型による挟み込み完了時（下死点）でのプレス成形品の内部残留応力（下死点残留応力）が離型時に解放されることで発生する、弾性回復挙動である。また、スプリングバック量を効果的に低減させるためにはプレス成形品の下死点残留応力の内、どの部位の残留応力がどの程度、スプリングバック挙動に影響しているのかを知ることが重要である。
この観点から、有限要素法解析を用いることで、スプリングバックの発生要因部位を特定する方法がこれまでに提案されている（特許文献１〜特許文献７）。
さらに、特許文献８には、スプリングバック対策としてのプレス成形条件の変更と、離型前後のプレス成形品形状全体としての残留応力分布の変化との関係を確認する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２９７２４号公報
【特許文献２】特開２００８−５５４７６号公報
【特許文献３】特開２００８−４９３８９号公報
【特許文献４】特開２００８−８７０１５号公報
【特許文献５】特開２００８−８７０３５号公報
【特許文献６】特開２０１２−２０６１５８号公報
【特許文献７】特開２０１３−７１１２０号公報
【特許文献８】特開２０１３−４３１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜特許文献７に開示されている方法によれば、スプリングバック前の残留応力などの物理量をプレス成形品の一部領域に対して変化させて、そのスプリングバックへの影響を評価することにより、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ことは可能であった。しかしながら、被加工材の材質特性のばらつきをはじめとするプレス成形条件のばらつきが、スプリングバック量そのものであって、スプリングバック量の変動へ影響する場合を対象とするものでなかった。
さらに、特許文献８に開示されている方法は、スプリングバック対策前後の残留応力分布の差分の変化量を視覚的に表示することでスプリングバック対策の効果を確認するものであり、スプリングバック発生要因となる部位を特定するものではなく、プレス成形条件のばらつきについては検討されていなかった。
このように、プレス成形条件のばらつきに起因するスプリングバック量の変動を評価し、さらに、スプリングバック量の変動の要因がプレス成形品のどの部位で発生しているのかを特定する技術はこれまでになかった。
【０００６】
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、プレス成形条件のばらつきがスプリングバック量の変動に及ぼす要因となる部位を特定するスプリングバック量変動要因部位特定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
なお、本願におけるプレス成形条件は、被加工材（ブランク）の機械的特性、被加工材の厚さ及び形状、被加工材の温度、被加工材と金型間の摺動特性、金型に対する被加工材の相対位置、被加工材の位置設定装置の位置及び形状、金型材の機械的特性、金型表面の形状、金型の内部構造、板押さえ圧力、板押さえ位置、金型構成部品に板押さえ圧力を付加する装置の位置及び形状、金型構成部品の相対位置、金型移動の相対速度、金型の振動、金型の温度、雰囲気温度、雰囲気成分、加圧装置、電磁気的環境のことであり、プレス成形条件のばらつきとは、同等のプレス成形品を得ることを目的とする場合のプレス成形条件が、プレス成形開始時点又はプレス成形中若しくは離型中において、加工空間内の一部又は全部で均一又は不均一にばらついていることをいう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係るスプリングバック量変動要因部位特定方法は、プレス成形条件のばらつきに起因してプレス成形品のスプリングバック量に変動が生じる場合において、該スプリングバック量に変動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ものであって、予め設定した第１のプレス成形条件でプレス成形解析を行い、成形下死点におけるプレス成形品の残留応力分布を算出する第１残留応力分布算出ステップと、前記第１残留応力分布算出ステップで算出した残留応力分布を設定したプレス成形品のスプリングバック解析を行い、該プレス成形品に生じるスプリングバック量を算出する第１スプリングバック量算出ステップと、前記プレス成形条件のばらつきの範囲内で前記第１のプレス成形条件と異なるように設定した第２のプレス成形条件でプレス成形解析を行い、成形下死点におけるプレス成形品の残留応力分布を算出する第２残留応力分布算出ステップと、
前記第１残留応力分布算出ステップで算出した前記プレス成形品の残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を、前記第２残留応力分布算出ステップで算出した前記プレス成形品の残留応力分布の前記一部の領域に対応する領域における残留応力の値に置換する応力置換ステップと、該残留応力の値を置換したプレス成形品のスプリングバック解析を行い、スプリングバック量を算出する応力置換スプリングバック量算出ステップと、該応力置換スプリングバック量算出ステップで算出したスプリングバック量と前記第１スプリングバック量算出ステップで算出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のスプリングバック量に変動が生じる要因となる該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変動要因部位特定ステップと、を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
（２）本発明に係るスプリングバック量変動要因部位特定方法は、プレス成形条件のばらつきに起因してプレス成形品のスプリングバック量に変動が生じる場合において、該スプリングバック量に変動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ものであって、予め第１のプレス成形条件で第１のプレス成形品をプレス成形し、該第１の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第１プレス成形品モデルを作成し、該第１プレス成形品モデルを金型モデル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い、前記第１のプレス成形条件での成形下死点における前記第１のプレス成形品の残留応力分布を取得する第１残留応力分布取得ステップと、前記プレス成形条件のばらつきの範囲内で予め前記第１のプレス成形条件と異なる第２のプレス成形条件で第２のプレス成形品をプレス成形し、該第２の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第２プレス成形品モデルを作成し、該第２プレス成形品モデルを金型モデル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い、前記第２のプレス成形条件での成形下死点における前記第２のプレス成形品の残留応力分布を取得する第２残留応力分布取得ステップと、前記第１残留応力分布取得ステップで取得した残留応力分布を設定した前記第１のプレス成形品のスプリングバック解析を行い、スプリングバック量を算出する第１スプリングバック量算出ステップと、前記第１残留応力分布取得ステップで取得した前記第１のプレス成形品の残留応力分布における一部の領域の残留応力の値を、前記第２残留応力分布取得ステップで取得した前記第２のプレス成形品の残留応力分布の前記一部の領域に対応する領域における残留応力の値に置換する応力置換ステップと、該残留応力の値を置換した前記第１のプレス成形品のスプリングバック解析を行い、スプリングバック量を算出する応力置換スプリングバック量算出ステップと、該応力置換スプリングバック量算出ステップで算出したスプリングバック量と前記第１スプリングバック量算出ステップで算出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のスプリングバック量に変動が生じる要因となる該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変動要因部位特定ステップと、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
（３）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記プレス成形条件は、被加工材の機械的特性、被加工材の厚さ及び形状、被加工材の温度、被加工材と金型間の摺動特性、金型に対する被加工材の相対位置、被加工材の位置設定装置の位置及び形状、金型材の機械的特性、金型表面の形状、金型の内部構造、板押さえ圧力、板押さえ位置、金型構成部品に板押さえ圧力を付加する装置の位置及び形状、金型構成部品の初期相対位置、金型移動の相対速度、金型の振動、金型の温度、雰囲気温度、雰囲気成分、加圧装置、電磁気的環境であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プレス成形条件のばらつきによりプレス成形品のスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を特定することができ、前記プレス成形品の量産時の形状安定に対して対策が必要な前記プレス成形品における部位を正確かつ容易に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスプリングバック量変動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】実施の形態１におけるプレス成形解析を説明する図である。
【図３】実施の形態１において、被加工材の材料強度を第１のプレス成形条件（材料I）としたプレス成形解析により算出した成形下死点における残留応力分布の解析結果（ａ）と、該残留応力分布に基づいてスプリングバック解析により算出した変位の解析結果（ｂ）を示す図である。
【図４】実施の形態１において、被加工材の材料強度を15%増加させた第２のプレス成形条件（材料II）でのプレス成形解析により算出した成形下死点における残留応力分布の解析結果（ａ）と、該残留応力分布に基づいてスプリングバック解析により算出した変位の解析結果（ｂ）を示す図である。
【図５】本発明に至った経緯において、プレス成形条件として材料強度にばらつきがある場合のスプリングバック解析により算出した変位の差の解析結果を示す図である。
【図６】実施の形態１における該スプリングバック解析により変位を求める際のプレス成形品における固定点と、該プレス成形品に生じた変位の解析結果を示す図である。
【図７】実施の形態１及び実施の形態２においてスプリングバック量であるねじれ角とハネ量の算出方法を説明する図である。
【図８】実施の形態１において、プレス成形条件を材料Iとしたときの成形下死点における残留応力分布（ａ）と、プレス成形条件を材料IIとしたときの成形下死点における残留応力分布（ｂ）と、材料Iの成形下死点での残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を材料IIの成形下死点での残留応力分布の前記一部の領域に対応する領域における残留応力の値に置き換えた応力分布（ｃ）を示す図である。
【図９】実施の形態１において、プレス成形品の領域分割を説明する図である。
【図１０】実施の形態１において、材料Iの成形下死点での残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を材料IIの成形下死点での残留応力分布の前記一部の領域に対応する領域における残留応力の値に置き換えた応力分布（ａ）と、該残留応力を置き換えた応力分布での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１１】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１）。
【図１２】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その２）。
【図１３】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その３）。
【図１４】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その４）。
【図１５】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その５）。
【図１６】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その６）。
【図１７】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その７）。
【図１８】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その８）。
【図１９】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その９）。
【図２０】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１０）。
【図２１】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１１）。
【図２２】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１２）。
【図２３】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１３）。
【図２４】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１４）。
【図２５】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１５）。
【図２６】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１６）。
【図２７】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１７）。
【図２８】実施の形態１において、残留応力を置換する領域（ａ）と、該領域の残留応力を置換してスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）を示す図である（その１８）。
【図２９】実施の形態１において、プレス成形品における残留応力を置換した領域と、該残留応力を置換したときのスプリングバックにより生じるねじれ角変化量との関係を示すグラフである（その１）。
【図３０】実施の形態１において、残留応力を置換した領域と、該残留応力を置換したときのスプリングバックにより生じるハネ量変化量との関係を示すグラフである。
【図３１】従来技術によりスプリングバックの発生要因となる部位を特定した結果の例として、成形下死点における残留応力分布を変更した領域と、該残留応力を変更したときのスプリングバックにより生じるねじれ角の関係を示すグラフである。
【図３２】本発明の実施の形態２に係るスプリングバック量変動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３３】実施の形態２に係るスプリングバック量変動要因部位特定方法の処理を説明する図である。
【図３４】実施例において、金型形状が異なるプレス成形条件（金型II）でのプレス成形解析により算出した成形下死点における残留応力分布（ａ）と、該残留応力分布によるスプリングバック解析により算出した変位（ｂ）の図である。
【図３５】金型形状が異なるプレス成形条件でのスプリングバック解析により算出した変位（ａ）、（ｂ）と、異なるプレス成形条件におけるスプリングバックの変位の差（ｃ）の図である。
【図３６】実施例において、金型形状にばらつきがある場合について、残留応力を置換した領域と、該残留応力を置換したときのスプリングバックにより生じるねじれ角変化量との関係を示すグラフである。
【図３７】実施例において、金型形状にばらつきがある場合について、残留応力を置換した領域と、該残留応力を置換したときのスプリングバックにより生じるハネ量変化量との関係を示すグラフである。
【図３８】実施例において、潤滑条件にばらつきがある異なるプレス成形条件でのスプリングバック解析により算出した変位（ａ）、（ｂ）と、該異なるプレス成形条件におけるスプリングバックの変位の差（ｃ）の図である。
【図３９】実施例において、潤滑条件にばらつきがある場合について、残留応力を置換した領域と、該残留応力を置換したときのスプリングバックにより生じるねじれ角変化量との関係を示すグラフである。
【図４０】実施例において、潤滑条件にばらつきがある場合について、残留応力を置換した領域と該残留応力を置換したときのスプリングバックにより生じるハネ量変化量との関係を示すグラフである。
【図４１】成形下死点位置にばらつきがある異なるプレス成形条件でのスプリングバック解析により算出した変位（ａ）、（ｂ）と、異なるプレス成形条件におけるスプリングバックの変位の差（ｃ）の図である。
【図４２】実施例において、成形下死点位置にばらつきがある場合について、残留応力を置換した領域と、該残留応力を置換したときのスプリングバックにより生じるねじれ角変化量との関係を示すグラフである。
【図４３】実施例において、成形下死点位置にばらつきがある場合について、残留応力を置換した領域と、該残留応力を置換したときのスプリングバックにより生じるハネ量変化量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態１及び実施の形態２に係るスプリングバック量変動要因部位特定方法を説明するに先立ち、まずは、本発明に至った経緯について説明する。
【００１４】
［本発明に至った経緯］
図２に一例として示すようなハット断面形状のプレス成形品１のプレス成形においては、被加工材の材料特性変動をはじめとするプレス成形条件のばらつきにより、プレス成形品１の離型後においてスプリングバック量に変動が生じる場合があった。そして、このようなプレス成形条件のばらつきによりスプリングバック量に変動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ため、金型形状やプレス成形条件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、プレス成形条件のばらつきによるスプリングバック量の変動を低減するには至らないという問題があった。
【００１５】
このような問題を解決するために、発明者は、プレス成形条件のばらつきとして、異なる２つのプレス成形条件（第１のプレス成形条件及び第２のプレス成形条件）でプレス成形したプレス成形品におけるスプリングバックの変動の要因が、第１のプレス成形条件での成形下死点における残留応力分布と、第２のプレス成形条件での成形下死点における残留応力分布との違いに起因することに着目した。
【００１６】
この残留応力分布の違いに起因することを検証するため、表１に示すように被加工材の材料強度にばらつきを有する２つのプレス成形条件について、図２に示すハット断面形状のプレス成形品１のプレス成形解析を行って成形下死点における残留応力分布を算出し、さらに、第１のプレス成形条件及び第２のプレス成形条件それぞれについて算出した残留応力分布を用いてスプリングバック解析を行い、スプリングバックによる変位を算出した。なお、表１に示す「材料II」は、「材料I」に比べて被加工材の材料強度を15%増加させたものである。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
図３及び図４に、材料Iと材料IIの各プレス成形条件について算出した成形下死点における残留応力分布（ａ）と、各プレス成形条件でプレス成形したプレス成形品の離型後におけるスプリングバックによる変位（ｂ）の解析結果を示す。また、図５に、２つのプレス成形条件でのスプリングバックによる変位の差を示す。
【００１９】
発明者は、図３〜図５に示す結果に基づいてプレス成形条件（材料強度）のばらつきにより離型後のスプリングバックに変動が生じる理由を検討した。そして、異なる２つのプレス成形条件での成形下死点における残留応力分布の違いは、第１のプレス成形条件でのスプリングバック後の状態から第２のプレス成形条件でのスプリングバック後の状態に移行するための駆動力に等しいと考えた。
【００２０】
すなわち、仮に、図５に示す第１のプレス成形条件と第２のプレス成形条件とによるスプリングバックによる変位の差は、第１のプレス成形条件での成形下死点における残留応力分布（図３（ａ））を第２のプレス成形条件での成形下死点における残留応力分布（図４（ａ））に置き換えたときのスプリングバックの変位と、第１のプレス成形条件での成形下死点における残留応力分布によるスプリングバックの変位との差であるとみなすことができる。この場合、第１のプレス成形条件での残留応力分布を第２のプレス成形条件での残留応力分布に置き換えたときのスプリングバックの変位は、第１のプレス成形条件と第２のプレス成形条件との間のプレス成形条件のばらつきに起因して生じたスプリングバックの変動として捉えることができることに思い至った。
【００２１】
そして、上記着想に基づいて、プレス成形条件のばらつきによりスプリングバックに変動が生じる部位を特定する方法についてさらに検討をすすめた。その結果、第１のプレス成形条件でプレス成形したときの成形下死点での残留応力分布の一部について第２のプレス成形条件でプレス成形したときの成形下死点での残留応力分布に置き換えてスプリングバックによる変位を求めると、残留応力を置き換えた領域の違いにより、スプリングバックに変動が生じる部位と、スプリングバックに変動が生じない部位があるという知見を得た。
【００２２】
本発明に係るスプリングバック量変動要因部位特定方法は、上記の知見により完成されたものであり、その具体的な方法を、以下の実施の形態１及び実施の形態２にて説明する。
なお、以下の説明では、プレス成形条件のばらつきとして、前述の表１に示すように被加工材の材料強度にばらつきがある場合の例とした。
【００２３】
［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変動要因部位特定方法は、プレス成形条件のばらつきに起因してプレス成形品のスプリングバック量に変動が生じる場合において、該スプリングバック量に変動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ものであって、図１に示すように、第１残留応力分布算出ステップＳ１と、第１スプリングバック量算出ステップＳ３と、第２残留応力分布算出ステップＳ５と、応力置換ステップＳ７と、応力置換スプリングバック量算出ステップＳ９と、スプリングバック量変動要因部位特定ステップＳ１１と、を備えたものである。
【００２４】
＜第１残留応力分布算出ステップ＞
第１残留応力分布算出ステップＳ１は、予め設定した第１のプレス成形条件でプレス成形解析を行い、成形下死点におけるプレス成形品１の残留応力分布を算出するステップである。
【００２５】
本実施の形態１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により被加工材であるブランク９を挟むプレス成形解析を第１のプレス成形条件で実施し、図３（ａ）に示すように、成形下死点におけるプレス成形品１の残留応力分布を算出する。第１のプレス成形条件として、表１に示す板厚1.4mmの材料Iの材料強度をブランク９に設定した。そして、プレス成形解析において、図２に示すようにプレス成形過程においては位置決めピンによりブランク９を固定し、ブランク９の要素サイズを約1mm、解析条件として、ブランク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スキが1.45mmとなる位置とした。
【００２６】
なお、第１残留応力分布算出ステップＳ１は、コンピュータがプレス成形解析を行うものであり、プレス成形解析には、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１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プレス成形解析を行い、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、ハット断面形状のプレス成形品１をプレス成形対象とするものに限るものではなく、プレス成形対象に応じて金型モデルやプレス成形品などを適宜設定することができる。
【００２８】
＜第１スプリングバック量算出ステップ＞
第１スプリングバック量算出ステップＳ３は、第１残留応力分布算出ステップＳ１で算出した成形下死点におけるプレス成形品１の残留応力分布を設定したプレス成形品１のスプリングバック解析を行い、プレス成形品１に生じるねじれ角やハネ量などの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１では、第１残留応力分布算出ステップＳ１で算出した残留応力分布を設定したプレス成形品１（図３（ａ））に生じるスプリングバック量は、以下の手順で行った。
【００３０】
まず、第１残留応力分布算出ステップＳ１で算出した残留応力分布を設定したプレス成形品１（図３（ａ））についてスプリングバック解析を行い、スプリングバックによる変位（図３（ｂ））を算出する。スプリングバック解析においては、図６に示すように、プレス成形品１の一端側に設けた３箇所の固定点を固定し、スプリングバックによる変位を算出した。
【００３１】
次いで、該算出したスプリングバックによる変位に基づいて、スプリングバック量としてねじれ角（図７（ａ））及びハネ量（図７（ｂ））を算出する。ねじれ角は、図７（ａ）に示すように、プレス成形品１の他端側に設けた２箇所の評価点を結ぶ直線のねじれによる回転角（図７（ａ）中の矢印の向きを正）とした。ハネ量は、図７（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（パンチ７から離れる向きを正）とした。
【００３２】
また、第１スプリングバック量算出ステップＳ３は、コンピュータがスプリングバック解析を行うものであり、スプリングバック解析には、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１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スプリングバック解析を行い、ソルバーには静的陰解法を適用した。
【００３３】
＜第２残留応力分布算出ステップ＞
第２残留応力分布算出ステップＳ５は、プレス成形条件のばらつきの範囲内で第１のプレス成形条件と異なるように設定した第２のプレス成形条件でプレス成形解析を行い、成形下死点におけるプレス成形品１の残留応力分布を算出するステップである。
【００３４】
本実施の形態１では、前述の第１残留応力分布算出ステップＳ１と同様に、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によりブランク９を挟むプレス成形解析を第２のプレス成形条件で実施し、図４（ａ）に示すように、成形下死点におけるプレス成形品１の残留応力分布を算出する。そして、第２のプレス成形条件として、表１に示す材料IIの材料強度をブランク９に設定した。また、プレス成形解析において、ブランク９の固定、ブランク９の要素サイズ、ブランク９と金型モデル３との間の摩擦係数及び成形下死点位置については、前述の第１残留応力分布算出ステップＳ１と同様とした。
【００３５】
なお、第２残留応力分布算出ステップＳ５は、前述の第１残留応力分布算出ステップＳ１と同様、コンピュータがプレス成形解析を行うものである。
【００３６】
＜応力置換ステップ＞
応力置換ステップＳ７は、第１残留応力分布算出ステップＳ１で算出した成形下死点でのプレス成形品１の残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を、第２残留応力分布算出ステップＳ５で算出した成形下死点でのプレス成形品１の残留応力分布の前記一部の領域に対応する領域における残留応力の値に置換するステップである。
【００３７】
本実施の形態１では、第１のプレス成形条件として材料Iを用いてプレス成形した場合の成形下死点でのプレス成形品１の残留応力分布（図８（ａ））の一部の領域ＲAにおける残留応力の値を、第２のプレス成形条件として材料IIを用いてプレス成形した場合の成形下死点におけるプレス成形品１の残留応力分布（図８（ｂ））のうち、前記一部の領域ＲAに対応する領域ＲBにおける残留応力の値に置換する(図８（ｃ）)。
【００３８】
また、残留応力の値を置換するプレス成形品１の一部の領域ＲAやこれに対応する領域ＲBとしては、例えば図９に示すように、プレス成形品１を長手方向にＡ〜Ｆの６分割、幅方向に１〜３の３分割した複数の領域（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ｆ３）のいずれかを選択した。
【００３９】
＜応力置換スプリングバック量算出ステップ＞
応力置換スプリングバック量算出ステップＳ９は、応力置換ステップＳ７において残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を置換したプレス成形品のスプリングバック解析を行い、該プレス成形品に生じるスプリングバック量を算出するステップである。
【００４０】
応力置換スプリングバック量算出ステップＳ９において、スプリングバック量は、前述の第１スプリングバック量算出ステップＳ３と同様の手順により算出する。
まず、本実施の形態１では、応力置換ステップＳ７において、残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を置換したプレス成形品１（図１０（ａ））のスプリングバック解析を行い、スプリングバックによる変位を算出する（図１０（ｂ））。図１１〜図２８に、プレス成形品１の残留応力分布の各領域（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ｆ３）における残留応力の値を置換してプレス成形品１のスプリングバック解析を行って算出した変位の結果を示す。
【００４１】
次いで、スプリングバック解析を行って算出した変位に基づいて、プレス成形品１の残留応力分布の各領域（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ｆ３）における残留応力の値を置換した場合のそれぞれについて、スプリングバック量としてねじれ角（図７（ａ））及びハネ量（図７（ｂ））を算出する。
【００４２】
＜スプリングバック量変動要因部位特定ステップ＞
スプリングバック量変動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算出ステップＳ９で算出したスプリングバック量と第１スプリングバック量算出ステップＳ３で算出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プレス成形条件のばらつきによりプレス成形品１のスプリングバック量に変動が生じる要因となるプレス成形品１における部位を特定するステップである。
【００４３】
本実施の形態１では、応力置換スプリングバック量算出ステップＳ９において算出したスプリングバック量は、第１のプレス成形条件として材料Iを用いたときの成形下死点での残留応力分布（図８（ａ））の一部の領域ＲAにおける残留応力の値を、第２のプレス成形条件として前記領域ＲAに対応する領域ＲBにおいて材料IIを用いたときの成形下死点での残留応力分布（図８（ｂ））の残留応力の値に置換したプレス成形品１(図８（ｃ）)について算出したスプリングバック量とする。
【００４４】
一方、第１スプリングバック量算出ステップＳ３において算出したスプリングバック量は、第１残留応力分布算出ステップＳ１で算出した残留応力分布を設定したプレス成形品１について算出したスプリングバック量とする。
【００４５】
そして、このように算出したスプリングバック量の差に基づいて、プレス成形条件のばらつきによりプレス成形品１のスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を特定する。
【００４６】
本実施の形態１では、スプリングバック量としてねじれ角とハネ量に変動が生じる要因となる部位を特定した。
【００４７】
図２９に、応力置換スプリングバック量算出ステップＳ９において算出したプレス成形品１のねじれ角と、第１スプリングバック量算出ステップＳ３において算出したプレス成形品１のねじれ角との差であるねじれ角変化量を求めた結果の一例を示す。
【００４８】
図２９に示すグラフの横軸におけるALLは、材料Iを用いたときの成形下死点での残留応力分布の全ての領域を、材料IIを用いたときの成形下死点での残留応力分布に置換して算出したねじれ角と、材料Iを用いたときの成形下死点での残留応力分布により算出したねじれ角との差であるねじれ角変化量である。
また、図２９に示すグラフの横軸におけるＡ１〜Ｆ３は、材料Iを用いたときの成形下死点での残留応力分布の全ての領域を、材料IIを用いたときの成形下死点での残留応力分布に置換して算出したねじれ角と、材料Iを用いたときの成形下死点での残留応力分布のうち図９に示す各領域（Ａ１〜Ｆ３）の残留応力の値を材料IIを用いたときの成形下死点での残留応力分布における当該領域に対応する領域の残留応力の値に置換して算出したねじれ角との差であるねじれ角変化量である。
【００４９】
図２９より、プレス成形品１の全領域の残留応力を置換した場合（ALL）、ねじれ角変化量は1.25°であるのに対し、プレス成形品１の一部の領域であるＡ１、Ｂ３及びＥ２の残留応力を置換した場合のねじれ角変化量はそれぞれ0.91°、0.97°及び0.62°であり、ALLに比べて低下した。プレス成形品１の一部の領域の残留応力を置換したことによりねじれ角が低減するのは、当該領域がねじれ角の変化に大きく影響し、材料Iのプレス成形において、当該領域がねじれ角を大きくする領域であることを示している。すなわち、材料Iを用いたときの一部の領域の残留応力を材料IIを用いたときの一部の領域の残留応力に置き換えるとスプリングバック量が減ることは、材料Iを用いたときに当該一部の領域がスプリングバックを増大させていたことを示している。従って、図２９の結果より、領域Ａ１、Ｂ３及びＥ２が、被加工材の材料強度のばらつきに起因してねじれ角に変動が生じる部位であると特定することができる。
【００５０】
また、図２９に示す結果より、プレス成形品１の一部の領域の残留応力を置換したときにねじれ角が増加、あるいは、ほとんど変化しない領域があることがわかる。
【００５１】
例えば、プレス成形品１の領域Ａ３の残留応力を置換したときのねじれ角変化量は1.72°であり、全ての残留応力を置換した場合のねじれ角変化量（ALL、1.25°）に比べて増加しており、ねじれ角が増加する。これは、領域Ａ３における残留応力を置換することで、被加工材の材料強度のばらつきに起因して当該領域がねじれ角の変動を増加させる部位であることを示すものである。
【００５２】
このような部位は、仮にプレス成形条件のばらつきによりスプリングバックに変動が生じる部位であると特定し、当該部位の成形下死点での残留応力が変わるように何らかの対策を施してプレス成形すると、プレス成形条件のばらつきによるスプリングバックの変動がさらに増大する部位であることを示唆する。ねじれ角変化量、すなわち、ねじれ角の差が増大するということは、残留応力を置換する前のスプリングバック量が、残留応力の置換によって増大することであり、スプリングバックが悪化することになる。そのため、残留応力を置換したことによりねじれ角変化量が増加する領域（プレス成形品１の領域Ａ３）は、被加工材の材料強度のばらつきに起因するスプリングバックの変動要因となる部位ではない。
【００５３】
さらに、図２９において全領域の残留応力を置換した場合のねじれ角変化量（ALL、1.25°）と同程度の領域（例えば、Ｃ１、Ｃ３、Ｅ３等）は、被加工材の材料強度のばらつきに起因するねじれ角の変化に対する影響が小さい部位であることを示す。
【００５４】
すなわち、このような領域は、仮にプレス成形条件のばらつきによりスプリングバックに変動が生じる部位であると特定し、当該部位の成形下死点での残留応力が変わるように何らかの対策を施してプレス成形としても、プレス成形条件のばらつきによるスプリングバックの変動が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、一部の領域の残留応力を置換したときのねじれ角変化量が全領域の残留応力を置換した場合と同程度の場合、当該一部の領域は、被加工材の材料強度のばらつきに起因するねじれ角の変動要因となる部位ではない。
【００５５】
以上より、プレス成形品１の残留応力分布における一部の領域の残留応力の値を置換することで、全領域の残留応力を置換したものよりねじれ角が減少する場合、当該領域はプレス成形条件のばらつきに起因してスプリングバックに変動が生じる要因となる部位であると特定した。
【００５６】
次に、プレス成形条件のばらつきによりプレス成形品１のスプリングバック量としてのハネ量に変動が生じる要因となる部位を特定する場合について説明する。図３０に、応力置換スプリングバック量算出ステップＳ９において算出したプレス成形品１のハネ量と、第１スプリングバック量算出ステップＳ３において算出したプレス成形品１のハネ量の差をハネ量変化量として求めた結果の一例を示す。
【００５７】
図２９と同様、図３０に示すグラフの横軸におけるALLは、材料Iを用いたときの残留応力分布の全ての領域を材料IIを用いたときの残留応力に置換して算出したハネ量と、材料Iを用いたときの残留応力分布により算出したハネ量との差であるハネ量変化量である。
また、図３０に示すグラフの横軸におけるＡ１〜Ｆ３は、材料Iを用いたときの残留応力分布の全ての領域を材料IIを用いたときの残留応力分布に置換して算出したハネ量と、材料Iを用いたときの残留応力分布のうち図９に示す各領域（Ａ１〜Ｆ３）の残留応力の値を材料IIを用いたときの残留応力分布における当該領域に対応する領域の残留応力の値に置換して算出したハネ量との差であるハネ量変化量である。
【００５８】
図３０より、全ての残留応力を置換した場合（ALL）、すなわち、被加工材の材料強度のばらつきに起因するハネ量変化量は4.59mmであるのに対し、領域Ｂ３及びＥ２の残留応力を置換した場合のハネ量変化量はそれぞれ3.75mm、2.44mmであり、ALLに比べて低下している。すなわち、ねじれ角の場合と同様に、材料Iを用いたときの一部の領域の残留応力を材料IIを用いたときの一部の領域の残留応力に置き換えるとスプリングバック量が減ることは、材料Iを用いたときでは当該一部の領域がスプリングバックを増大させていたことを示している。
これより、領域Ｂ３及びＥ２が、材料強度のばらつきに起因してハネ量の変動要因となる部位であると特定することができる。
【００５９】
一方、全ての残留応力を置換した場合（ALL）に比べて、残留応力を置換した場合にハネ量変化量が増加した領域（例えば、Ａ２、Ａ３及びＤ２）や、ハネ量変化量がほとんど変化しなかったその他の領域（例えば、Ａ１、Ｆ１、Ｆ３など）は、当該領域の残留応力を置換することによってハネ量が増大する又は変化しないことを示しているため、前述のねじれ角変化量の結果（図２９）と同様、これらの領域はスプリングバックの変動要因として特定すべき部位ではない。
【００６０】
図２９及び図３０に示す結果により、材料強度のばらつきによりスプリングバック量の変動が生じる要因として特定された部位は、前述のように、従来技術によりスプリングバックそのものの発生要因として特定された部位とは必ずしも一致しない。この点に関して、従来技術によりスプリングバックの発生要因を特定した結果と比較することにより説明する。
【００６１】
図３１に、従来技術によりスプリングバックの発生要因となる部位を特定した結果の一例として、従来技術（特許文献２に開示されている方法）を用いて、成形下死点における残留応力分布を変更した領域と、該残留応力分布を変更したときのスプリングバックにより生じるねじれ角の関係を求めた結果を示す。図３１は、成形下死点における残留応力分布を変更しない場合（base）と、図９に示す領域Ａ１〜Ｆ３それぞれの残留応力を消去してスプリングバック解析を行って算出したねじれ角の結果を示す。
【００６２】
図３１より、スプリングバック（ねじれ角）の発生要因となる部位は、その領域の残留応力を消去するとスプリングバックが低減する領域であり、baseの場合のねじれ角との差が大きい領域Ａ３、Ｂ１、Ｂ２及びＥ２に相当する部位であると特定することができる。しかしながら、このように特定された部位は、図２９に示すように、材料強度のばらつきに起因してねじれ角の変動要因となる部位とは異なる傾向を示し、一致しない場合がある結果となった。したがって、スプリングバックの発生要因となる部位を特定する従来技術の方法では、プレス成形条件のばらつきによりスプリングバック量の変動を生じる要因となる部位を正確に特定することはできないことがわかる。
【００６３】
また、前述の特許文献５には、複数領域での第１のプレス成形条件での成形下死点における残留応力分布と、第１のプレス成形条件と異なる第２のプレス成形条件での成形下死点における残留応力分布とに基づいて、複数領域の残留応力の差をとり、その差分が所定値より大きい領域について、当該残留応力差の大きい領域の第１のプレス成形条件での一部の領域の残留応力を演算処理し、スプリングバック量を算出する技術が開示されている。さらに、残留応力を演算処理する一例として任意の値に置換することが挙げられている。
【００６４】
しかしながら、特許文献５は、第１のプレス成形条件と第２のプレス成形条件との残留応力の差をとり、その差分が大きい領域を特定する技術に関するものであり、さらには、第１のプレス成形条件での残留応力を演算処理するに際して任意の値に置換するとしても、置換する任意の値をどのように設定するかについては全く示唆されていない。そのため、スプリングバック量の差を求めて、その差が減少する領域のみを特定する本発明と、残留応力の差を求めてその差が大きい領域を特定する特許文献５に係る技術とでは、技術的思想ならびに得られる効果が全く異なるものである。
【００６５】
以上、本実施の形態１に係るスプリングバック量変動要因部位特定方法によれば、プレス成形条件のばらつきに起因してスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を正確かつ簡易に特定できることが示された。
【００６６】
なお、上記の説明では、表１に示す材料Iを第１のプレス成形条件、材料IIを第２のプレス成形条件としたが、材料IIを第１のプレス成形条件、材料Iを第２のプレス成形条件としてもよく、第１のプレス成形条件と第２のプレス成形条件の選定は任意である。
【００６７】
ただし、第１と第２のプレス成形条件の選定のしかたによっては、図２９のねじれ角変化量や図３０に示すハネ量変化量に示すスプリングバック量の変化量の符号が変わる場合あるが、スプリングバック変動の要因となる部位の特定においては、残留応力の値を置換したことによりスプリングバック量の変化量の絶対値が減少する領域を、プレス成形条件のばらつきによりスプリングバック変動の要因部位と特定すればよい。
【００６８】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係るスプリングバック量変動要因部位特定方法は、プレス成形条件のばらつきに起因してプレス成形品のスプリングバック量に変動が生じる場合において、該スプリングバック量に変動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ものであって、図３２に示すように、第１残留応力分布取得ステップＳ２１と、第２残留応力分布取得ステップＳ２３と、第１スプリングバック量算出ステップＳ２５と、応力置換ステップＳ２７と、応力置換スプリングバック量算出ステップＳ２９と、スプリングバック量変動要因部位特定ステップＳ３１とを備えたものである。
以下、上記の各ステップについて図３２及び図３３を参照して説明する。
【００６９】
＜第１残留応力分布取得ステップＳ２１＞
第１残留応力分布取得ステップＳ２１は、予め第１のプレス成形条件で第１のプレス成形品をプレス成形し、該第１の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第１プレス成形品モデルを作成し、該第１プレス成形品モデルを金型モデル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い、前記第１のプレス成形品の成形下死点における残留応力分布を取得するステップである。
【００７０】
第１残留応力分布取得ステップＳ２１における具体的な処理は、図３３に示すように、プレス成形金型１１を用いて第１のプレス成形条件で第１のプレス成形品２１をプレス成形し、該プレス成形した第１のプレス成形品２１の三次元形状を測定し、測定した三次元形状測定データである第１プレス成形品三次元形状データ２３をデータ処理して第１プレス成形品モデル２５を作成し、第１プレス成形品モデル２５をダイ４３とパンチ４５からなる金型モデル４１によって成形下死点まで挟み込む状態の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第１プレス成形品モデル２５の成形下死点における残留応力分布を取得する過程に対応する。
【００７１】
ここで、第１のプレス成形条件でプレス成形した第１のプレス成形品２１の三次元形状の測定、第１プレス成形品モデル２５の作成及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７に記載されている方法を用いることができる。
【００７２】
＜第２残留応力分布取得ステップＳ２３＞
第２残留応力分布取得ステップＳ２３は、プレス成形条件のばらつきの範囲内で予め前記第１のプレス成形条件と異なる第２のプレス成形条件で第２のプレス成形品をプレス成形し、該第２の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第２プレス成形品モデルを作成し、該第２プレス成形品モデルを金型モデル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い、前記第２のプレス成形品の成形下死点における残留応力分布を取得するステップである。
【００７３】
第２残留応力分布取得ステップＳ２３における具体的な処理についても、図３３に示すように、プレス成形金型１１を用いて第２のプレス成形条件で第２のプレス成形品３１をプレス成形し、該プレス成形した第２のプレス成形品３１の三次元形状を測定し、測定した三次元形状測定データである第２プレス成形品三次元形状データ３３をデータ処理して第２プレス成形品モデル３５を作成し、第２プレス成形品モデル３５をダイ４３とパンチ４５からなる金型モデル４１によって成形下死点まで挟み込む状態の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第２プレス成形品モデル３５の成形下死点における残留応力分布を取得する過程に対応する。
なお、第２のプレス成形条件でプレス成形した第２のプレス成形品３１の三次元形状の測定、第２プレス成形品モデル３５の作成及び弾性有限要素解析の具体的な方法に関しても、例えば、特許文献７に記載されている方法を用いることができる。
【００７４】
＜第１スプリングバック量算出ステップ＞
第１スプリングバック量算出ステップＳ２５は、第１残留応力分布取得ステップＳ２１で取得した残留応力分布を設定した第１のプレス成形品２１のスプリングバック解析を行い、ねじれ角やハネ量などのスプリングバック量を算出するステップである。
【００７５】
本実施の形態２では、スプリングバック量の算出は、以下の手順で行う。
まず、第１残留応力分布取得ステップＳ２１で取得した残留応力分布を設定した第１のプレス成形品２１についてスプリングバック解析を行い、スプリングバックによる変位を算出する。スプリングバック解析においては、前述の実施の形態１の図６に示すプレス成形品１と同様に、第１のプレス成形品２１の一端側に設けた３箇所の固定点を固定し、スプリングバックによる変位を算出した。
【００７６】
次いで、該算出したスプリングバックによる変位に基づいて、スプリングバック量としてねじれ角（図７（ａ））及びハネ量（図７（ｂ））を算出する。ねじれ角は、図７（ａ）に示すように、第１のプレス成形品２１の他端側に設けた２箇所の評価点を結ぶ直線のスプリングバックによる回転角（図７（ａ）中の矢印の向きを正）とした。ハネ量は、図７（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（パンチ７から離れる向きを正）とした。
【００７７】
なお、第１スプリングバック量算出ステップＳ２５は、コンピュータがスプリングバック解析を行うものであり、スプリングバック解析には、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２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スプリングバック解析を行い、ソルバーには静的陰解法を適用した。
【００７８】
＜応力置換ステップＳ２７＞
応力置換ステップＳ２７は、第１残留応力分布取得ステップＳ２１で取得した成形下死点での第１のプレス成形品２１の残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を、第２残留応力分布取得ステップＳ２３で取得した成形下死点での第２のプレス成形品３１の残留応力分布の前記一部の領域に対応する領域における残留応力の値に置換するステップである。
【００７９】
本実施の形態２では、図８に示すように、第１のプレス成形条件として材料Iを用いてプレス成形した場合の成形下死点での第１のプレス成形品２１の残留応力分布の一部の領域ＲAにおける残留応力の値を、第２のプレス成形条件として材料IIを用いてプレス成形した場合の成形下死点における第２のプレス成形品３１の残留応力分布のうち一部の領域ＲAに対応する領域ＲBにおける残留応力の値に置換する。
【００８０】
また、残留応力の値を置換する第１のプレス成形品２１の一部の領域やこれに対応する第２のプレス成形品３１の一部の領域としては、例えば図９に示すように、第１のプレス成形品２１を長手方向にＡ〜Ｆの６分割、幅方向に１〜３の３分割した複数の領域（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ｆ３）のいずれかを選択することができる。
なお、置換する残留応力の値は、必ずしも第１のプレス成形品２１の領域ＲAにおける残留応力の値を第２のプレス成形品３１の領域ＲBにおける残留応力の値と等価にする必要はなく、置換前後の残留応力に基づき変化させてもよい。
【００８１】
＜応力置換スプリングバック量算出ステップ＞
応力置換スプリングバック量算出ステップＳ２９は、応力置換ステップＳ２７において残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を置換した第１のプレス成形品２１のスプリングバック解析を行い、スプリングバック量を算出するステップである。
【００８２】
応力置換スプリングバック量算出ステップＳ２９において、スプリングバック量は、前述の第１スプリングバック量算出ステップＳ２５と同様の手順により算出することができる。
【００８３】
まず、応力置換ステップＳ２７において、残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を置換した第１のプレス成形品２１のスプリングバック解析を行い、スプリングバックによる変位を算出する。
【００８４】
次いで、スプリングバック解析を行って算出したスプリングバックによる変位に基づいて、第１のプレス成形品２１の残留応力分布の各領域（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ｆ３）における残留応力の値を置換した場合のそれぞれにねじれ角（図７（ａ））及びハネ量（図７（ｂ））を算出する。
【００８５】
応力置換スプリングバック量算出ステップＳ２９は、コンピュータがスプリングバック解析を行うものであり、スプリングバック解析には、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２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スプリングバック解析を行い、ソルバーには静的陰解法を適用した。
【００８６】
＜スプリングバック量変動要因部位特定ステップ＞
スプリングバック量変動要因部位特定ステップＳ３１は、応力置換スプリングバック量算出ステップＳ２９で算出したスプリングバック量と第１スプリングバック量算出ステップＳ２５で算出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プレス成形条件のばらつきにより第１のプレス成形品２１のスプリングバック量に変動が生じる要因となる第１のプレス成形品２１における部位を特定するステップである。
【００８７】
スプリングバック量に変動が生じる要因となる部位の特定にあたっては、前述の実施の形態１に係るスプリングバック量変動要因部位特定ステップＳ３１と同様の手順により行うことができる。
【００８８】
ここで、応力置換スプリングバック量算出ステップＳ２９において算出したスプリングバック量は、第１のプレス成形条件として材料Iを用いたときの成形下死点での残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を、第２のプレス成形条件として材料IIを用いたときの成形下死点での残留応力分布のうち一部の領域に対応する領域における残留応力の値に置換した第１のプレス成形品２１について算出したスプリングバック量とする。
一方、第１スプリングバック量算出ステップＳ２５において算出したスプリングバック量は、第１残留応力分布取得ステップＳ２１で取得した残留応力分布を設定した第１のプレス成形品２１（図３３参照）について算出したスプリングバック量とする。
【００８９】
また、第１のプレス成形条件でプレス成形したときの残留応力分布の全ての領域を第２のプレス成形条件でプレス成形したときの残留応力分布に置換してスプリングバック解析を行い算出したスプリングバック量と、第１のプレス成形条件でプレス成形したときの残留応力分布を設定してスプリングバック解析を行い算出したスプリングバック量との差を求める。
【００９０】
そして、残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を置換したときのスプリングバック量の差が、残留応力分布の全てを置換したときのスプリングバック量の差に比べて減少した場合、当該残留応力の値を置換した領域は、プレス成形条件のばらつきによりスプリングバック量に変動が生じた部位である特定する。
【００９１】
これに対し、残留応力分布の一部の領域における残留応力の値を置換したときのスプリングバック量の差が、残留応力分布の全てを置換したときのスプリングバック量の差に比べて増加した場合又は変化しない場合、当該残留応力の値を置換した領域は、プレス成形条件のばらつきによりスプリングバック量に変動が生じた部位ではないと特定する。
【００９２】
以上、本実施の形態２に係る方法によれば、プレス成形条件のばらつきに起因するスプリングバック量の変動の要因となる部位を精度良く特定できることが示された。
【００９３】
なお、プレス成形品の実測形状を取得し、該取得した実測形状に基づいて金型形状で挟む力学的解析を実施することで、成形下死点における残留応力分布を算出する方法は特許文献７に開示されているが、上記の本実施の形態２に係る方法のように、２つのプレス成形条件でプレス成形した２つのプレス成形品の成形下死点における残留応力分布の差分を求め、該残留応力分布の差分に基づいてプレス成形条件のばらつきに起因するスプリングバック量の変動を評価することに関しては、特許文献７に開示も示唆もされていない。
【００９４】
さらに、本実施の形態１及び実施の形態２においてばらつきが生じるプレス成形条件は、被加工材（ブランク）の機械的特性、被加工材の厚さ及び形状、被加工材の温度、被加工材と金型間の摺動特性、金型に対する被加工材の相対位置、被加工材の位置設定装置の位置及び形状、金型材の機械的特性、金型表面の形状、金型の内部構造、板押さえ圧力、板押さえ位置、金型構成部品に板押さえ圧力を付加する装置の位置及び形状、金型構成部品の初期相対位置、金型移動の相対速度、金型の振動、金型の温度、雰囲気温度、雰囲気成分、加圧装置、電磁気的環境のいずれかである。
【００９５】
また、実施の形態１の応力置換ステップＳ７と実施の形態２の応力置換ステップＳ２７は、残留応力分布に対して少なくともある一部の領域の残留応力を置換するものであったが、残留応力を置換する方法はこれに限るものではなく、残留応力に対して少なくとも１方向の成分を置換する、あるいは置換前後の残留応力差を定数倍する、定数を加算する、定数乗する、被加工材の板厚方向の平均値に置き換える、板厚方向の中央値に置き換える、のいずれかにより残留応力の値を置換してもよい。
また、残留応力の値を置換する領域は、一つの領域に限らず、複数の領域における残留応力の値を同時に置換するものであってもよい。
【実施例】
【００９６】
本発明に係るスプリングバック量変動要因部位特定方法の作用効果について確認するための具体的な実験を行ったので、その結果について以下に説明する。
本実施例では、プレス成形条件のばらつきとして、金型形状、潤滑状態及び成形下死点位置が変動する３ケースのそれぞれについて、プレス成形条件のばらつきに起因してスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を特定した。以下、各ケースにおけるプレス成形条件と解析結果を示す。
【００９７】
なお、本実施例では、前述の実施の形態１に係る方法を用いた。すなわち、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を用いてブランク９をプレス成形品１にプレス成形するプレス成形解析と、該プレス成形解析により求めた成形下死点における残留応力分布を設定したプレス成形品１のスプリングバック解析を行った。そして、スプリングバック量に変動が生じる要因となる部位の特定については、図９に示すようにプレス成形品１を複数の領域（Ａ１〜Ｆ３）に分割し、各領域における残留応力の値を置換（対応する有限要素ごとに同じ値に置き換える）したプレス成形品１のスプリングバック解析を行い、残留応力の値を置換した領域と、残留応力の値を置換したときのスプリングバック量の変化量との関係を求めることにより行った。
なお、プレス成形解析及びスプリングバック解析は、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行った。
【００９８】
［金型形状］
プレス成形条件のばらつきとして、プレス成形の連続により金型が摩耗して金型形状が変化するケースを想定し、金型形状のばらつきによりプレス成形品のスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を特定した。
【００９９】
金型形状のばらつきは、量産中の金型の摩耗によってダイ５及びパンチ７の稜線の曲率半径が増大する場合とし、金型モデル３のダイ５及びパンチ７の全稜線の曲率半径が設計形状のままであるもの（以下、「金型I」と記す）と、該曲率半径を2mm増大させたもの（以下、「金型II」と記す）の２条件とした。なお、曲率半径2mmは実際の変動より大きめの値を設定した。
そして、各金型形状についてプレス成形解析を行い、成形下死点における残留応力分布を算出した。続いて、図９に示すようにプレス成形品１を複数の領域（Ａ１〜Ｆ３）に分割し、各領域における残留応力の値を置換することにより、各領域と残留応力の値を置換することによるスプリングバック量の変化量との関係に基づいて、スプリングバック量の変動の要因となる部位を特定した。ここで、金型形状以外のプレス成形条件（潤滑油量、成形下死点位置など）は変化しないものとし、ブランク９と金型モデル３との間の摩擦係数を0.15、成形下死点位置は、ダイ５とパンチ７のスキが1.45mmとなる位置とした。
【０１００】
図３４に、プレス成形条件を金型IIとしてプレス成形解析を行って算出した成形下死点における残留応力分布（ａ）と、該残留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プレス成形品１の変位（ｂ）を示す。また、プレス成形条件を金型Iとしたプレス成形解析により算出した成形下死点における残留応力分布と、スプリングバック解析により算出したプレス成形品１の変位は、図３に示した結果と同一である。
【０１０１】
図３５に、プレス成形条件を金型IIとしたときのスプリングバックによる変位（ａ）と、プレス成形条件を金型Iとしたときのスプリングバックによる変位（ｂ）と、金型IIと金型Iにおけるスプリングバックによる変位の差（ｃ）を示す。図３５より、金型形状のばらつきにより、スプリングバックに変動が生じていることがわかる。
【０１０２】
次に、残留応力を置換した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を用い、スプリングバック量の変化量としてねじれ角変化量及びハネ量変化量を求めた結果を図３６及び図３７に示す。
図３６及び図３７において、ALLは、金型Iの条件でプレス成形したときのプレス成形品１の全ての領域における残留応力の値を金型IIの条件でプレス成形したときの残留応力の値に置換して応力置換スプリングバック量算出ステップＳ９で算出したもの、Ａ１〜Ｆ３は、図９に示す領域Ａ１〜Ｆ３それぞれの残留応力を置換して算出したものである。
【０１０３】
図３６より、領域Ｂ３における残留応力の値を置換すると、全ての残留応力を置換したときのねじれ角変化量0.43°（ALL）に比べて-0.02°へと大幅に低減していることがわかる。よって、金型形状のばらつきによりねじれ角の変動要因となる部位としては、領域Ｂ３が特定される。
【０１０４】
また、図３７より、領域Ｄ２及び領域Ｅ２それぞれにおける残留応力を置換すると、全ての残留応力を置換したときのハネ量変化量-3.08mm（ALL）に対してそれぞれ0.19mm及び-1.57mmに変化し、その絶対値が大幅に低減していることがわかる。よって、金型形状のばらつきによりハネ量の変動要因となる部位としては、領域Ｄ２及びＥ２が特定される。
【０１０５】
以上、プレス成形条件として金型形状にばらつきが生じる場合において、該金型形状のばらつきに起因してスプリングバック量であるねじれ角とハネ量のそれぞれに変動が生じる要因となる部位を特定できることが示された。これらの結果により特定された各領域の残留応力に変動が発生しにくい部品形状や方法に変更することで、プレス成形条件のばらつきによる形状変動の少ないプレス成形品を得ることができる。
【０１０６】
［潤滑状態］
次に、プレス成形条件のばらつきとして、プレス成形時における潤滑条件（潤滑油の付着量など）が変化するケースを想定し、潤滑条件のばらつきによりスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を特定した。
【０１０７】
本実施例では、潤滑条件のばらつきは、プレス成形解析における金型モデル３（ダイ５及びパンチ７）とブランク９の摩擦係数により考慮し、摩擦係数を0.15としたプレス成形条件（以下、「潤滑I」と記す）と、摩擦係数を0.20としたプレス成形条件（以下、「潤滑II」と記す）のそれぞれについてプレス成形解析を行い、成形下死点における残留応力分布を求め、スプリングバック量の変動の要因となる部位を特定した。
【０１０８】
ここで、潤滑条件のばらつきによりスプリングバック量に変動が生じる部位の特定については、前述の実施の形態１に示した方法を用い、潤滑条件以外のプレス成形条件（金型形状、成形下死点位置など）は変化しないものとし、成形下死点位置については、金型モデル３におけるダイ５とパンチ７のスキが1.45mmとなる位置とした。
【０１０９】
そして、図９に示すようにプレス成形品１を複数の領域（Ａ１〜Ｆ３）に分割し、各領域における残留応力の値を置換にすることにより、各領域とスプリングバック量との関係に基づいて、潤滑条件のばらつきによりスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を特定した。
【０１１０】
図３８に、プレス成形条件を潤滑IIとしたときのスプリングバックによる変位（ａ）と、プレス成形条件を潤滑Iとしたときのスプリングバックによる変位（ｂ）と、潤滑IIと潤滑Iのプレス成形条件のばらつきによるスプリングバックによる変位の差（ｃ）を示す。図３８より、潤滑条件のばらつきにより、スプリングバックに変動が生じていることがわかる。
【０１１１】
次に、残留応力を置換した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を用い、スプリングバック量の変化量としてねじれ角変化量とハネ量変化量を求めた結果を図３９及び図４０に示す。
【０１１２】
図３９及び図４０において、ALLは、全ての領域の残留応力を置換して応力置換スプリングバック量算出ステップＳ９により算出したスプリングバック量を用いた変化量、Ａ１〜Ｆ３は、図９に示す領域Ａ１〜Ｆ３それぞれの残留応力を置換して応力置換スプリングバック量算出ステップＳ９で算出したスプリングバック量を用いた変化量である。
【０１１３】
図３９より、領域Ａ２及びＢ３それぞれにおける残留応力を置換すると、全ての残留応力を置換したときのねじれ角変化量0.46°（ALL）に比べ0.26°及び0.29°へとそれぞれ低減していることがわかる。よって、ねじれ角の変動要因となる部位としては、領域Ａ２及びＢ３が特定される。
【０１１４】
また、図４０より、領域Ｄ３、Ｅ２及びＦ２それぞれにおける残留応力を置換すると、全ての残留応力を置換したときのハネ量変化量-1.31mm（ALL）に比べて-0.86mm、-0.93mm及び-0.70mmへとハネ量変化量の絶対値が低減していることがわかる。よって、ハネ量の変動要因となる部位としては、領域Ｄ３、Ｅ２及びＦ２が特定される。
【０１１５】
以上、プレス成形条件として潤滑条件にばらつきが生じる場合においても、該潤滑条件のばらつきに起因してスプリングバック量であるねじれ角とハネ量のそれぞれに変動が生じる要因となる部位を特定できることが示された。
【０１１６】
［成形下死点位置］
さらに、プレス成形条件のばらつきとして、プレス成形時におけるプレス機成形状態が変化するケースを想定し、プレス機成形状態のばらつきがスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を特定した。
【０１１７】
本実施例では、プレス機成形状態のばらつきは、プレス成形解析における成形下死点位置により考慮し、金型モデル３におけるダイ５とパンチ７のスキを1.45mmとしたプレス成形条件（以下、「下死点I」と記す）と、ダイ５とパンチ７のスキが0.2mm上昇し1.65mmとしたプレス成形条件（以下、「下死点II」と記す）のそれぞれについてプレス成形解析を行い、成形下死点における残留応力分布を算出し、スプリングバック量の変動の要因となる部位を特定した。なお、成形下死点位置のばらつきにより、金型とブランクの当たり方や、成形荷重などにばらつきが生じることを模擬することができる。
【０１１８】
そして、成形下死点位置のばらつきによりスプリングバック量に変動が生じる部位の特定については、前述の実施の形態１に示した方法を用い、成形下死点位置以外のプレス成形条件（金型形状、潤滑油量（摩擦係数）など）は変化しないものとし、ブランク９と金型モデル３との間の摩擦係数を0.15とした。
【０１１９】
そして、図９に示すようにプレス成形品１を複数の領域に（Ａ１〜Ｆ３）に分割し、各領域における残留応力の値を置換にすることにより、各領域とスプリングバック量との関係に基づいて、成形下死点位置のばらつきによりスプリングバック量に変動が生じる要因となる部位を特定した。
【０１２０】
図４１に、プレス成形条件を下死点IIとしたときのスプリングバックによる変位（ａ）と、プレス成形条件を下死点Iとしたときのスプリングバックによる変位（ｂ）と、下死点IIと下死点Iのプレス成形条件のばらつきによるスプリングバックによる変位の差（ｃ）を示す。図４１より、成形下死点位置のばらつきにより、スプリングバックに変動が生じていることがわかる。
【０１２１】
次に、残留応力を置換してスプリングバック解析を行って算出した変位を用い、スプリングバック量の変化量としてねじれ角変化量とハネ量変化量を求めた結果を図４２及び図４３に示す。
図４２及び図４３において、ALLは、全ての残留応力を置換して応力置換スプリングバック量算出ステップＳ２９で算出したもの、Ａ１〜Ｆ３は、図９に示す領域Ａ１〜Ｆ３それぞれの残留応力を置換して応力置換スプリングバック量算出ステップＳ２９で算出したものである。
【０１２２】
図４２より、領域Ａ１、Ａ２、Ｂ３及びＥ２それぞれにおける残留応力を置換すると、全ての残留応力を置換した場合（ALL）のねじれ角変化量0.71°に比べて0.43°、0.23°、0.42°及び0.31°へとそれぞれ減少していることがわかる。これより、ねじれ角の変動要因となる部位としては、領域Ａ１、Ａ２、Ｂ３及びＥ２が特定される。
【０１２３】
また、図４３より、領域Ｂ３及びＥ３それぞれにおける残留応力を置換すると、全ての残留応力を置換した場合（ALL）のハネ量変化量1.69mmに比べて1.21mm及び1.30mmへとそれぞれ減少し、他の領域におけるハネ量変化量に比べて相対的に大きいことがわかる。これより、ハネ量の変動要因となる部位としては、領域Ｂ３及びＥ３が特定される。
【０１２４】
以上、プレス成形条件として成形下死点位置にばらつきが生じる場合においても、該成形下死点位置のばらつきに起因してスプリングバック量であるねじれ角とハネ量のそれぞれに変動が生じる要因となる部位を特定できることが示された。
【符号の説明】
【０１２５】
１  プレス成形品
３  金型モデル
５  ダイ
７  パンチ
９  ブランク
１１  プレス成形金型
２１  第１のプレス成形品（第１のプレス成形条件）
２３  第１プレス成形品三次元形状データ
２５  第１プレス成形品モデル
３１  第２のプレス成形品（第２のプレス成形条件）
３３  第２プレス成形品三次元形状データ
３５  第２プレス成形品モデル
４１  金型モデル
４３  ダイ
４５  パンチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020124716.tif 000006
【図４】
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【図５】
2020124716.tif 000008
【図６】
2020124716.tif 000009
【図７】
2020124716.tif 000010
【図８】
2020124716.tif 000011
【図９】
2020124716.tif 000012
【図１０】
2020124716.tif 000013
【図１１】
2020124716.tif 000014
【図１２】
2020124716.tif 000015
【図１３】
2020124716.tif 000016
【図１４】
2020124716.tif 000017
【図１５】
2020124716.tif 000018
【図１６】
2020124716.tif 000019
【図１７】
2020124716.tif 000020
【図１８】
2020124716.tif 000021
【図１９】
2020124716.tif 000022
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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