(57)【要約】【課題】プレス成形製品のスプリングバックの原因となる部位をコンタ表示する方法を提供する。【解決手段】スプリングバック影響度を表示するコンピュータにおいて、プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得るプレス成形解析ステップと、プレス成形品の成形データのうち、プレス成形品を分割した各領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行う演算処理ステップと、演算処理の結果に基づいて、スプリングバック量を算出するスプリングバック量算出ステップと、各領域毎に、算出したスプリングバック量を表示する表示ステップとを有するスプリングバック影響度表示方法を提供する。【選択図】図３
2008090481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得るプレス成形解析ステップと、
前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品を分割した各領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行う演算処理ステップと、
前記演算処理の結果に基づいて、スプリングバック量を算出するスプリングバック量算出ステップと、
前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量を表示する表示ステップと、
を有することを特徴とするスプリングバック影響度表示方法。
【請求項２】
前記演算処理ステップは、前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品を分割した各領域の一部の積分点の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行う請求項１に記載のスプリングバック影響度表示方法。
【請求項３】
前記表示ステップは、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量をコンタ表示する請求項１又は２に記載のスプリングバック影響度表示方法。
【請求項４】
前記物性値及び物理量は、板厚、弾性係数、塑性係数、応力の成分値、歪の成分値である請求項１〜３のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示方法。
【請求項５】
前記表示ステップは、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量を前記各領域の面積で割った値を表示する請求項１〜４のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示方法。
【請求項６】
前記表示ステップは、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量を前記プレス成形品の代表長さ、代表幅、代表高さ、代表板厚、引張強さのいずれか１つで割った値を表示する請求項１〜４のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示方法。
【請求項７】
前記表示ステップは、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量をパンチ速度又はしわ押さえ力で割った値を表示する請求項１〜４のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示方法。
【請求項８】
プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得るプレス成形解析部と、
前記成形データを数値解析して、スプリングバック量を算出するスプリングバック解析部と、
前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品を分割した各領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行ない、前記スプリングバック解析部に、前記演算処理の結果に基づくスプリングバック量を算出させる演算処理部と、
前記各領域毎に前記算出したスプリングバック量を表示する表示部と、
を有することを特徴とするスプリングバック影響度表示装置。
【請求項９】
前記演算処理部は、前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品を分割した各領域の一部の積分点の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行なう請求項８に記載のスプリングバック影響度表示装置。
【請求項１０】
前記表示部は、前記各領域毎に前記算出したスプリングバック量をコンタ表示する請求項８又は９に記載のスプリングバック影響度表示装置。
【請求項１１】
前記物性値及び物理量は、板厚、弾性係数、塑性係数、応力の成分値、歪の成分値である請求項８〜１０のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示装置。
【請求項１２】
前記表示部は、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量を前記各領域の面積で割った値を、前記表示部に表示する請求項８〜１１のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示装置。
【請求項１３】
前記表示部は、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量を前記プレス成形品の代表長さ、代表幅、代表高さ、代表板厚、引張強さのいずれか１つで割った値を、前記表示部に表示する請求項８〜１１のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示装置。
【請求項１４】
前記表示部は、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量をパンチ速度又はしわ押さえ力で割った値を、前記表示部にコンタ表示する請求項８〜１１のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示装置。
【請求項１５】
プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得るプレス成形解析手順と、
前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品を分割した各領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行う演算処理手順と、
前記演算処理の結果に基づいて、スプリングバック量を算出するスプリングバック量算出手順と、
前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量を、表示部に表示する表示手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするスプリングバック影響度表示プログラム。
【請求項１６】
前記演算処理手順は、前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品を分割した各領域の一部の積分点の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行う請求項１５に記載のスプリングバック影響度表示プログラム。
【請求項１７】
前記表示手順は、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量をコンタ表示する請求項１５又は１６に記載のスプリングバック影響度表示プログラム。
【請求項１８】
前記表示手順は、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量を前記各領域の面積で割った値を表示する手順である請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示プログラム。
【請求項１９】
前記表示手順は、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量を前記プレス成形品の代表長さ、代表幅、代表高さ、代表板厚、引張強さのいずれか１つで割った値を表示する手順である請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示プログラム。
【請求項２０】
前記表示手順は、前記各領域毎に、前記算出したスプリングバック量をパンチ速度又はしわ押さえ力で割った値を表示する手順である請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のスプリングバック影響度表示プログラム。
【請求項２１】
プレス成形の成形条件を数値解析してプレス成形品の成形データを算出するプレス成形解析プログラムと、該成形データを数値解析してスプリングバック量を算出するスプリングバック解析プログラムと、該スプリングバック量をコンタ表示するポスト処理プログラムと、データ入出力が可能であるスプリングバック影響度表示プログラムであって、
前記プレス成形解析プログラムから、前記成形データを取得する手順と、
前記成形データのうち、前記プレス成形品を分割した各領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行う演算処理手順と、
前記スプリングバック解析プログラムに、前記演算処理の結果を出力する手順と、
前記スプリングバック解析プログラムが各領域毎に前記算出したスプリングバック量を、前記ポスト処理プログラムに、コンタ表示させるコンタ表示手順、
をコンピュータに実行させることを特徴とするスプリングバック発生原因表示プログラム。
【請求項２２】
前記演算処理手順は、前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品を分割した各領域の一部の積分点の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行う請求項２１に記載のスプリングバック発生原因表示プログラム。
【請求項２３】
請求項１５〜２２のいずれか一項に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み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、自動車用部材などを鋼板や棒鋼などの鋼材を始め、アルミ、マグネシウム、チタン等の金属からプレス成形した際にプレス成形製品に発生するスプリングバックの原因部位を特定するための方法、その装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドアやバンパーなど多くの自動車用部材、家電部材、建材等は鋼板のプレス成形により製造されている。近年、それらの部材に対する軽量化の要求が高まっており、その要求を実現するために高強度を有する鋼材を使用することによって鋼材を薄手化するなどの対応が図られている。
しかしながら、鋼板の高強度化に伴い、プレス成形による製品形状の確保には厳しい管理が必要となっており、その管理において重要な項目の一つは、プレス成形時に鋼板に生じた残留応力を駆動力として、鋼板の弾性変形分が弾性回復する変形であるスプリングバックである。
【０００３】
特に、昨今は、自動車等の開発工数及びコスト削減のため、デザイン段階と同時に、その成形部材の成形方法を検討する設計段階が開始される傾向にあり、デザイン段階でのデザイン変更が、設計段階での成形部材の変更を生じさせるため、成形部材の成形方法を検討する設計段階での工数やコストは、自動車等の開発工程や開発費において、より大きな問題となっている。
【０００４】
図１は、従来のスプリングバックへの対応を示す成形部材の断面模式図である。（ａ）は、成形製品の形状断面を示し、（ｂ）は、（ａ）で示した成形製品と同型の金型で鋼板を冷間プレス成形後、成形製品に生じるスプリングバックを示し、（ｃ）は、スプリングバックを想定して補正した金型の形状断面を示す。このように、（ａ）に示される成形製品を得るために、（ｃ）に示すようなスプリングバックを予想した「見込み」の金型によって、所望の成形製品を得る対応がある。
【０００５】
このようなスプリングバックを予想した金型を成形する方法として、有限要素法により金型にプレスされた下死点における鋼板の残留応力を解析し、その残留応力と反対向きの残留応力により生じる変形（スプリングフォワード）形状の金型を数値解析することにより、簡易にスプリングバックを考慮した金型を成形する方法が提案されている（特許文献１、非特許文献１）。
【０００６】
しかし、スプリングバックを完全に考慮した金型を数値解析により設計することは、非線形問題であり非常に困難であるため、提案されている方法は、あくまでも有限要素法によって簡易にスプリングバックを考慮した金型を成形するというものである。そのため、その金型によって、スプリングバックの許容量を満たさない場合にどのような対策が必要となるかについては、数値的に解析することが困難であるため、依然として、何の解決方法も提案されていない。
【０００７】
そのため、簡易にスプリングバックを考慮した金型で、スプリングバックの許容量が満たされなかった場合、所望の成形製品を得るためにどのような対策をとるかは、技術者の経験に依存することになる。結局、その成形法による金型と実際の鋼板とによるトライアンドエラーテストが必要になる。
【０００８】
また、金型形状ではなく、鋼材や成形製品の形状に残留応力を除去する修正を加えることでスプリングバックを少なくする方法が提案されている。
図２は、スプリングバックによる変形の発生原因となる部位を探る従来の方法を例示する斜視図である。（ａ）は、成形製品の形状を示し、（ｂ）は、製品の一部１を切断除去した場合を示し、（ｃ）は、製品に孔２を開けた場合を示し、（ｄ）は、製品の一部にスリット３を付与する場合を示す。このような対策を講じることによってスプリングバックの挙動を観察すると共に、スプリングバックを少なくする対策が試みられている。
【０００９】
また、スプリングバック発生部位への対策により、スプリングバックの原因となる残留応力は低減されても、切断除去や孔開け等のために部材自体の剛性が低下するので、わずかな残留応力でスプリングバックが発生してしまうという問題が生じ、根本的な原因究明には至らない。さらに、このような対策は、実際に試験金型と鋼板とによるテストを必要とするため、設計段階の工数とコストの増大という問題が生じる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３３８２８号公報
【非特許文献１】三菱自動車テクニカルレビュー（２００６  Ｎｏ．１８  １２６〜１３１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のような問題点に鑑み、本発明は、数値解析によりプレス成形製品のスプリングバック発生の原因となる部位を効率的にかつ経済的に特定し、それにより、成形部材の成形方法の検討時間を効率的にかつ経済的に短縮するために、スプリングバックの影響度の表示方法を提供することを課題とする。
【００１２】
また、本発明は、製品強度を維持しつつ、スプリングバック量を許容値以下とする成形製品を効率的にかつ経済的に特定するために、スプリングバックの影響度の表示方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するために、本発明は、スプリングバック影響度を表示するコンピュータにおいて、プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得るプレス成形解析ステップ(手順：以下、カッコ内はプログラムの発明に対応する)と、プレス成形品の成形データのうち、プレス成形品を分割した各領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行う演算処理ステップ(手順)と、演算処理の結果に基づいて、スプリングバック量を算出するスプリングバック量算出ステップ(手順)と、各領域毎に、算出したスプリングバック量を表示する表示ステップ(手順)とを有するスプリングバック影響度表示方法(プログラム)を提供する。
【００１４】
演算処理ステップ（手順）は、プレス成形品の成形データのうち、プレス成形品を分割した各領域の一部の積分点の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行うことが出来る。また、物性値及び物理量は、板厚、弾性係数、塑性係数、応力の成分値、歪の成分値としても良い。
【００１５】
表示ステップ（手順）は、各領域毎に、スプリングバック量をコンタ表示し、さらに、算出したスプリングバック量を各領域の面積で割った値をコンタ表示することもできる。また、表示ステップ（手順）は、各領域毎に、算出したスプリングバック量をプレス成形品の代表長さ、代表幅、代表高さ、代表板厚、引張強さのいずれか１つで割った値を表示することができる。さらに、表示ステップ（手順）は、各領域毎に、算出したスプリングバック量をパンチ速度又はしわ押さえ力で割った値を表示することもできる。
【００１６】
また、本発明は、プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得るプレス成形解析部と、成形データを数値解析して、スプリングバック量を算出するスプリングバック解析部と、プレス成形品の成形データのうち、プレス成形品を分割した各領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行ない、スプリングバック解析部に、演算処理の結果に基づくスプリングバック量を算出させる演算処理部と、各領域毎に算出したスプリングバック量を表示する表示部とを有するスプリングバック影響度表示装置を提供する。
【００１７】
演算処理部は、プレス成形品の成形データのうち、プレス成形品を分割した各領域の一部の積分点の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行なうことができ、物性値及び物理量は、板厚、弾性係数、塑性係数、応力の成分値、歪の成分値としても良い。
【００１８】
表示部は、各領域毎に、スプリングバック量をコンタ表示可能であり、さらに、算出したスプリングバック量を各領域の面積で割った値を、表示部にコンタ表示できる。表示部は、各領域毎に、算出したスプリングバック量をプレス成形品の代表長さ、代表幅、代表高さ、代表板厚、引張強さのいずれか１つで割った値を、表示部に表示することもできる。さらに、表示部は、各領域毎に、算出したスプリングバック量をパンチ速度又はしわ押さえ力で割った値を、表示することもできる。
【００１９】
本発明のプログラムは、上記に説明したプログラムの他に、プレス成形の成形条件を数値解析してプレス成形品の成形データを算出するプレス成形解析プログラムと、該成形データを数値解析してスプリングバック量を算出するスプリングバック解析プログラムと、該スプリングバック量をコンタ表示するポスト処理プログラムは市販のプログラムを使用し、これらのプログラムと、データ入出力が可能であるスプリングバック影響度表示プログラムであって、プレス成形解析プログラムから、成形データを取得する手順と、成形データのうち、プレス成形品を分割した各領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理を行う演算処理手順と、スプリングバック解析プログラムに、前記演算処理の結果を出力する手順と、スプリングバック解析プログラムが各領域毎に前記算出したスプリングバック量を、前記ポスト処理プログラムに、コンタ表示させるコンタ表示手順をコンピュータに実行させるものでも良い。市販のスプリングバック解析プログラムは、本発明のプログラムから出力された演算処理データに基づいてスプリングバック量を算出する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、プレス成形製品のスプリングバック発生の原因として解析対象となる特定部位を、プレス成形品を分割した各領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも一つに対して演算処理し、その演算処理の結果に基づいて、スプリングバック量を各領域毎に、コンタ表示することにより、コンピュータ上での解析的なトライアンドエラーを可能とし、スプリングバック発生の原因部位の特定を経済的にかつ効率的に短縮し、かつ、成形製品の成形方法の検討時間を経済的にかつ効率的に短縮する方法を提供する。
【００２１】
さらに、本発明は、特定部位及びその特定部位の物性値及び物理量の少なくとも何れかを変化させることで、実際の成形製品に対して切断除去や孔開けを行わずに、スプリングバック変化量を許容値以下とする特定部位とその性状データを求めることが可能である。そのため、このように解析された成形製品は、スプリングバック変化量を許容値以下とすると同時に、製品の剛性を維持することが確認できるため、成形製品に求められる所定のスプリングバック変化量を維持するために、剛性を犠牲にするような成形製品の切断除去や孔開け等の対策を不要とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図３は、本発明の一実施形態によるスプリングバック発生原因部位特定装置の機能構成図を示す。
スプリングバック発生原因部位特定装置１０Ａは、プレス成形解析部１１、スプリングバック解析部１２、物性値・物理量演算処理部１４、ファイル格納部１６、成形条件入力部１８、及びスプリングバック量出力画面１９を有する。
【００２３】
成形条件入力部１８は、後述するプレス成形解析部１１及びスプリングバック解析部１２で解析対象となる鋼板の形状データ（板厚、長さ、幅、曲率、歪等）、性状（強度、伸びなどの材質、板厚などの形状）、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）などの成形条件を入力する入力部である。または、成形解析におけるデータ領域、物性値・物理量演算処理部１４におけるデータ領域、スプリングバック量出力画面１９で画面表示する際の分割領域等を別個に設定することも可能である。
【００２４】
プレス成形解析部１１は、成形条件入力部１８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１１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。その出力データは、例えば、ファイル「Ｐ  ｏｒｇ．ｋ」として、スプリングバック解析部１２、後述する物性値・物理量演算処理部１４及びファイル格納部１６に出力される。
【００２５】
このプレス成形解析部１１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、歪みなど）及び、使用する金属板の性状（強度、伸びなどの材質、板厚などの形状）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）、プレス条件（温度、圧力）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。
また、プレス成形解析部１１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、スプリングバック量出力画面１９にコンタ表示することが可能である。
【００２６】
スプリングバック解析部１２は、プレス成形解析部１１の出力データファイル「Ｐ  ｏｒｇ．ｋ」及び後述する物性値・物理量演算処理部１４の出力データファイル「Ｐ  ｒｅｍ．ｃａｓｅｎ．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１１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、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、被加工物に生じる変形量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等がある。
【００２７】
スプリングバック解析部１２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、スプリングバック時の歪等の形状、性状、応力等を含み、スプリングバック量出力画面１９に出力され、かつ、入力データファイル「Ｐ  ｏｒｇ．ｋ」による数値解析結果出力データファイル「ＳＢ  ｏｒｇ．ｋ」、又は、「Ｐ  ｒｅｍ．ｃａｓｅｎ．ｋ」による数値解析結果出力データファイル「ＳＢ  ｒｅｍ．ｃａｓｅｎ．ｋ」として、スプリングバック解析部１２、後述する物性値・物理量演算処理部１４及びファイル格納部１６に出力される。
【００２８】
物性値・物理量演算処理部１４は、プレス成形解析部１１の出力データファイル「Ｐ  ｏｒｇ．ｋ」、スプリングバック解析部１２の数値解析結果出力データファイル「ＳＢ  ｏｒｇ．ｋ」、又は、「ＳＢ  ｒｅｍ．ｃａｓｅｎ．ｋ」を入力し、演算処理を行い、その結果として「Ｐ  ｒｅｍ．ｃａｓｅｎ．ｋ」をスプリングバック解析部１２に出力する。なお、ここで言う演算処理は、上記変数の少なくとも１個以上を係数倍すること、ゼロを含む一定値にすること、四則演算をすること、関数に基づいて計算すること、一定ではない任意の値に置換することをいう。物性値・物理量演算処理部１４は、このような、演算処理により、スプリングバック量を減少させる変数及び特定部位を判別することを可能にする。
【００２９】
物性値・物理量演算処理部１４は、入力データから被加工体の１つであるプレス成形製品のデータを取得すると、そのプレス成形製品の一部から特定部位を発見するため、そのプレス成形製品のデータを複数の領域に分割する処理を行う必要がある。その領域分割方法の１つは、均等な寸法により被加工体の領域を分割することである。
【００３０】
均等な寸法は、特定部位に対する対策を考慮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角となることが挙げられる。
【００３１】
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１１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。
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すれば、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）を連続していない別々の領域として判別分離することが可能である。
【００３２】
図４〜図８にプレス成形解析から演算処理までの工程の例を示す。
図４がプレス成形解析結果であり、応力分布がコンタ図で表示されている。プレス成形解析結果である各要素の曲率を表示したものが図５であり、曲率の大きい要素を非表示としたのが図６である。段差部で非常に大きな曲率となることから、縦壁部内である閾値以上の曲率となる要素を非表示にすれば、段差の稜線部を境界とした複数の領域に分離可能であり、個別の領域を抽出または選択することで特徴形状に基づいた領域を選択可能である。図６により、段差のある側壁は３つの面と、ウェブ、段差のない縦壁部（図から隠れている）、両側の各フランジ部に分割できることがわかる。図６により分割したそれぞれの領域について、図４に示した成形データ（応力分布）に基づいて、応力の高い領域について演算処理を行うと判定したのが、図７に示す領域Ａ１５〜Ａ１７である。判定工程では、曲率及び／又は角度に基づいて分割した領域について、後述の演算を行うかを成形データに基づいて判定する。例えば、分割した各領域のプレス成形解析後の応力レベルにより判定する。
【００３３】
領域Ａ１５〜Ａ１７について、それぞれの領域の全ての要素に対して、例えば応力をゼロとする演算処理を行った状態が図８である。
ここでは要素の最大曲率を用いたが要素間の角度を用いても同様の領域分割を行うことができる。
また、段差のないハット断面形状のメンバー部材を考えると，分離された各領域として、ウェブ面、両側の縦壁部、両側のフランジ部を選択することができる。また、選択した領域が平面でない場合、同様の手法を繰り返すことで、さらに特徴的な領域を選択していくことが可能である。
このようにして、物性値・物理量演算処理部１４は、プレス成形解析部１１の解析結果より、曲率や要素に基づいて、分割領域を決定することが可能である。
【００３４】
スプリングバック解析部１２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）を用いて、プレス成形解析部１１で得られた「Ｐ  ｏｒｇ．ｋ」内に記載の応力分布を入力し、スプリングバック解析を実施する。ソフトウェア内でのスプリングバックの計算は例えば、有限弾塑性変形の基礎式や離散化手法に沿った内容で計算される。ただし、スプリングバックの計算は弾性解析であっても、弾塑性解析であっても良い。
【００３５】
また、スプリングバック解析部１２は、有限要素法によるスプリングバック解析結果を、ポスト処理ソフトを用いて、スプリングバック量出力画面１９にコンタ表示することが可能である。また、物性値・物理量演算処理部１４において、スプリングバック量を、分割領域面積、プレス成形品の代表長さ、代表幅、代表高さ、代表板厚、引張強さ等で除算することにより規格化し、除算した変数とスプリングバックの影響度をより判別し易くしてデータ出力し、その出力データを用いて、ポスト処理ソフトにより、コンタ表示することが可能である。このような規格化により、被加工体の物性値・物理量とスプリングバック量との関係を視覚的に捉え易くすることができる。
【００３６】
さらに、物性値・物理量演算処理部１４において、スプリングバック量を、パンチ速度又はしわ押さえ力等のプレス成形条件で除算することで規格化した値を求め、ポスト処理ソフトにより、コンタ表示することで、プレス成形条件と、スプリングバック量との関係を視覚的に捉え易くすることもできる。このようなスプリングバック量の規格化とその数値のコンタ表示は、スプリングバック発生の原因部位の特定を経済的にかつ効率的に短縮し、かつ、成形製品の成形方法の検討時間を経済的にかつ効率的に短縮することが可能とする。
【００３７】
ファイル格納部１６は、プレス成形解析部１１、スプリングバック解析部１２、後述する物性値・物理量演算処理部１４の出力結果であるデータファイル「Ｐ  ｏｒｇ．ｋ」、「ＳＢ  ｏｒｇ．ｋ」、「Ｐ  ｒｅｍ．ｃａｓｅｎ．ｋ」、「ＳＢ  ｒｅｍ．ｃａｓｅｎ．ｋ」、「Ｐ  ｔｒｉｍ．ｃａｓｅｎ．ｋ」等を保存するための格納部である。しかし、それらのデータファイル等が、プレス成形解析部１１と、スプリングバック解析部１２と、物性値・物理量演算部１４との間で直接入出力される場合は、このファイル格納部１６は、必ずしも必要では無い。
【００３８】
物性値・物理量演算処理部１４は、プレス成形解析部１１の出力データファイル「Ｐ  ｏｒｇ．ｋ」内の一部の領域を選択し、その一部の領域の板厚、弾性係数、塑性係数、応力の成分値、歪の成分値の少なくとも一つ以上の変数に対して演算処理を実施する。そして、演算処理後の出力データファイル「Ｐ  ｒｅｍ．ｃａｓｅ１．ｋ」を生成して、スプリングバック解析部１２に出力する。このデータファイルの送受信は、繰り返し行うことが可能であり、ファイル格納部１６に逐次保存可能であり、また、ファイル形式ではなく実行プロセス又はスレッドのデータ入出力という形でデータのやりとりを行っても良い。
【００３９】
有限要素法で使用されるスプリングバック特定部位又は原因判断のための領域データは、有限要素法における１個以上の要素、複数の要素からなる微小領域、又は、要素が連続した集合体などの計算単位区分、有限要素法による数値積分手法の計算単位で応力や歪を計算する点のうちの一部である積分点（板厚方向における一部の点、面内の一分の点の双方を含む）等とすることができる。「１個以上の要素」とは有限要素法の領域分割単位である要素をいい、「計算単位区分」とは初等解析における計算単位となる微小領域の一つまたは連続した集合体をいう。また、「積分点」とは、一般的に有限要素法で行う近似的な積分を行う点である。「一部の積分点」とは、有限要素法による数値積分手法の計算単位で応力や歪を計算する点のうちの一部をいい、板厚方向における一部の点、及び面内の一部の点の双方を含むものとする。
【００４０】
また、「板厚、弾性係数、塑性係数、応力の成分値、歪の成分値の少なくとも一つ以上の変数」とは、被加工物の一部の板厚、弾性係数（ヤング率、ポアソン比）、塑性係数（降伏応力、塑性係数、加工硬化指数）、解析する３次元座標系（ｘ、ｙ、ｚ）としたときに、ｘ、ｙ、ｚ方向の応力若しくは歪（それぞれ３成分）、ｘｙ平面、ｙｚ平面、ｚｘ平面の剪断応力若しくは剪断歪（それぞれ３成分）、の計１８の因子のうち少なくとも一つ以上をいう。
【００４１】
図９は、有限要素法で使用される座標系を示す図である。（a）は、３次元全体の座標系を、（ｂ）は、局所座標系を示す。
このとき、図９（ａ）で示すように、(ｘ、ｙ、ｚ)座標軸での成分値の他に、例えば同図（ｂ）に示すように、要素３１の平面をｘｙ平面とみなした局所座標系（ｘ１、ｘ２、ｘ３）における応力、歪、剪断応力、剪断歪の計１２成分も含むものとする。また、相当応力、相当塑性歪、弾性エネルギー（弾性仕事）、塑性エネルギー（塑性仕事）等の各応力成分や歪成分を使って得られる変数や、応力増分やひずみ増分等の各成分値の増分形で計算された成分値も含むものとする。
【００４２】
一般に、鋼板を解析対象とする有限要素法解析では、その鋼板の物性値・物理量は、２ｍｍ〜４ｍｍ角の有限要素に分割される。しかし、要素の分割単位は、物性値・物理量が一定と近似される長さで分割されるため、必ずしも２ｍｍ〜４ｍｍ角に限定されるものでは無い。つまり、残留応力が大きい部位は、有限要素をより小さく限定することが必要な場合もある。また、各要素は、３次元座標面で規定され、有限要素の面の角度や曲率は、他の面との比較によって規定される。
【００４３】
このように、スプリングバック発生原因部位の特定のために、角度や曲率に基づいて部材を領域分割し、残留応力レベルの高い部分を演算対象とすることで、計算量を大幅に減らすことにより、より迅速なスプリングバック発生原因部位の特定が可能である。
【００４４】
演算処理の例として、σx成分値を係数倍する方法を説明する。
選択された領域の積分点における演算前の応力成分を（σx0，σy0，σz0，τxy0，τyz0，τzx0）、歪成分を（εx0，εy0，εz0，γxy0，γyz0，γzx0）とすると、演算処理後の応力成分（σx，σy，σz，τxy，τyz，τzx）、歪成分（εx，εy，εz，γxy，γyz，γzx）は以下のとおりとなる。
σx＝Ｋ×σx0，σy＝σy0，σz＝σz0，τxy＝τxy0，τyz＝τyz0，τzx＝τzx0
εx＝εx0，εy＝εy0，εz＝εz0，γxy＝γxy0，γyz＝γyz0，γzx＝γzx0
ここでＫは−１０００〜１０００までの範囲で変化させた演算を行い、板厚は演算処理前の値をそのまま使うこととし、弾性係数、塑性係数は、成形条件入力部１８で入力した値を使う場合が一般的である。例示のため、Ｋは、σxに関してのみ示すが、他の成分についても、同様に変化させても良い。
【００４５】
また、材料特性（板厚、弾性係数、塑性係数）を演算対象とすることも可能である。例えば、物性値・物理量演算処理部１４において、プレス成形解析部１１から得られた被加工物の一部の領域を選択し、選択された領域の例えば、ヤング率を演算処理において係数倍する。その場合は選択された領域の演算前の板厚ｔ0、ヤング率Ｅ0、ポアソン比ν0、塑性係数Ｆ0、ａ0、ｎ0（σ＝Ｆ0（ε＋ａ0）n0の場合）とすると、演算後の板厚ｔ、ヤング率Ｅ、ポアソン比ν、塑性係数Ｆ、ａ、ｎ（σ＝Ｆ（ε＋ａ）nの場合）は以下のとおりとなる。
ｔ＝ｔ0，Ｅ＝Ｋ×Ｅ0，ν＝ν0，Ｆ＝Ｆ0，ａ＝ａ0，ｎ＝ｎ0
ここでＫは−１０００〜１０００の範囲で変化させることができる。例示のため、Ｋは、Ｅに関してのみ示すが、他の材料特性についても、同様に変化させても良い。
【００４６】
また、物性値・物理量演算処理部１４では、プレス成形解析部１１から得られた状態変数を出力したファイルを直接編集により変更することで領域を選択して演算処理することも可能である。例えばファイルの内容をワードパット等のテキスト編集機能を有するソフトで表示し、成形条件入力部１８の操作により演算処理を行いたい領域の成分値を直接書き換えたり、カットアンドペーストにより成分値を入れ替えても良い。
これにより、選択した領域の演算した変数（成分）がスプリングバックにどのくらい影響を与えているかを定量的に評価できる。
【００４７】
例えばスプリングバック解析部１２で有限要素節点の変位分布をコンタ図（等高線図）で表示した場合や変形形状の切断面を表示した場合は、選択した領域の演算した変数（成分）ごとの結果の図を、スプリングバック量出力画面１９上に並べて比較することや図示しないプリンタに出力して比較することが可能である。また、任意の指定位置の節点の座表値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）をソフト上またはファイル出力により確認した場合は、選択した領域の演算した変数（成分）ごとの数値を比較したり、表計算ソフト等を用いてグラフ化して比較することが可能である。
【００４８】
スプリングバック量出力画面１９上に表示されるコンタ図は、物性値・物理量演算処理部１４による物性値・物理量演算処理、及び、スプリングバック解析部１２によるスプリングバック量計算を繰り返し行いながら、スプリングバックの原因となる部位や変数を厳密に特定していくことが出来る。
【００４９】
さらに、物性値・物理量演算処理部１４の特定領域を選択により変更したり、選択された領域の成分値をσｘだけではなくσｙやτｘｙなどの成分値についても演算処理として係数倍してから、スプリングバック解析部１２のスプリングバック解析を実施し、スプリングバック量出力画面１８にスプリングバックの原因となる部位や変数を表示させ、スプリングバックによる変位の変化量を比較することで、スプリングバックの原因となる部位や変数を厳密に特定していくことが可能である。
【００５０】
また、物性値・物理量演算処理部１４において、被加工物の一部の中で複数の領域を選択して、それぞれの選択した領域に対し演算処理を同時に実施することで原因特定のために必要な解析工数を低減することが可能である。
【００５１】
図１０は、本発明の一実施形態によるハット型断面形状部品の領域選択の例を示す斜視図である。
例えば、プレス成形解析部１１により得られた被加工物が図５に示すようなハット型断面形状部品の場合に、物性値・物理量演算処理部１４において図１０に示すような成形後の応力が所定値より大きい複数の領域Ａ１、Ａ２を同時に選択し、選択した領域Ａ１、Ａ２に対してσｘを係数倍にする演算処理を実施し、スプリングバック解析部１２においてその演算処理結果を用いたスプリングバック解析を行う。
【００５２】
そのスプリングバック解析結果から、スプリングバックによる変位の変化量を調べて、領域Ａ１、Ａ２に加わっている応力成分値σｘがどのくらいスプリングバックに影響しているかを、片側ずつ演算処理をしなくても１回の演算処理のみで評価できる。
【００５３】
さらにスプリングバック解析部１２のスプリングバック解析を行った後に最もスプリングバック量が変化するときの領域を再分割して、再分割した領域の大きさが所定値以下になるまで、判定して、再分割したそれぞれの領域について、物性値・物理量演算処理部１４において演算処理を行い、再度スプリングバック解析部１２でスプリングバック解析を行うことで、最もスプリングバック量が変化する領域をスプリングバック発生の原因を特定することができ、効率的な原因特定が可能である。なお、物性値・物理量演算処理部１４は、スプリングバック変化量が閾値以下となるように、物性値及び物理量を操作変数として変化させるような収束計算を行うことができ、同時に、特定領域の分割領域も操作変数として変化させるような収束計算を行っても良い。
【００５４】
また、プレス成形解析部１１において、例えば有限要素法を用いて成形解析を行い、成形後の応力、歪値の分布を数値的に得た場合、物性値・物理量演算処理部１４において領域を選択する際に１個以上の要素を選択して演算対象の領域とすることができる。場の問題を解くための解析手法である有限要素法においては、連続体を有限の要素に分割して扱うのが特徴であり、要素はその辺上に位置する有限個の節点において連結され、個々の要素に定義された形状関数と節点の変位から要素内の変位場が一意的に決定されるものである。例えば、プレス成形解析部１１で得られた応力成分σｘの分布を表示し、σｘ値が最も大きい要素を選択領域としたり、σｘが最も大きい要素とその要素に接する要素の集団を選択領域とすることができる。
【００５５】
また、プレス成形解析部１１において、例えば初等解析手法を用いて成形解析を行い、成形後の応力、歪値の分布を数値的に得た場合、物性値・物理量演算処理部１４において領域を選択する際に１個以上の計算単位区分を選択して演算対象の領域とすることができる。
【００５６】
また、プレス成形解析部１１において、例えば有限要素法を用いて成形解析を行い、成形後の応力、歪値の分布を数値的に得た場合、物性値・物理量演算処理部１４において領域を選択する際に１個以上の積分点を選択して演算対象の領域とすることができる。例えば、プレス成形解析部１１の有限要素解析において被加工物は板厚方向に５個の積分点（板裏面から表面に向けて１、２、３、４、５）を有するシェル要素で解析しておき、物性値・物理量演算処理部１４において選択した要素の板裏面に最も近い１と板表面に最も近い５の積分点のみを演算対象の領域とすることができる。これにより、金型の曲率を有する部分に接触して変形した際に受ける曲げ変形の影響を分離した評価を行える。
【００５７】
図１１は、本発明の一実施例によるスプリングバック原因部位特定処理のスプリングバック発生原因特定処理のフローチャートを示す。
【００５８】
ステップＳ１０１では、成形条件入力部１８に成形条件が入力される。次に、ステップＳ１０２に進む。
【００５９】
ステップＳ１０２では、プレス成形解析部１１が、成形条件で規定された被加工物に対して数値解析処理を行い、プレス成形する製品の成形後の応力、歪値の分布を計算する。次に、ステップＳ１０３に進む。
【００６０】
ステップＳ１０３では、物性値・物理量演算処理部１４で、変換対象領域となる特定部位が決定される。この特定部位は、プレス成形品について曲率及び／又は角度を算定し、前記曲率及び／又は角度に基づいて成形品の領域を分割し、分割したそれぞれの領域について前記成形データに基づいて判定して、後述の演算処理を行う領域を決定する。次に、ステップＳ１０４に進む。
【００６１】
ステップＳ１０４では、Ｓ１０３で演算処理を行うと判定した一部の領域における物性値及び物理量の少なくとも一つを変換する上述の演算処理が行われる。次に、ステップＳ１０５に進む。
【００６２】
ステップＳ１０５では、プレス成形時の被加工体の変換処理された物性値及び物理量に基づいて、スプリングバック量が計算される。次に、ステップＳ１０６に進み、同時にステップＳ１０７でスプリングバック量の結果がコンタ表示などにより画面表示される。
【００６３】
ステップＳ１０６では、スプリングバックの許容値が許容値以内か判定を行う。許容値以内であれば、本処理を終了する。許容値以上であれば、ステップＳ１０８に進む。なお、ステップＳ１０６及びステップＳ１０８は、人間が、特定部位の指定を、スプリングバック変化量を見ながら手動で行っても良い。
【００６４】
ステップＳ１０８では、特定部位及び被加工体の物性値・物理量を変更する。ここでは、特定部位のみの変更を行ってもよく、物性値・物理量の変更だけを行っても良く、それら双方を同時に行っても良い。そして、ステップＳ１０５に戻る。ステップＳ１０５、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８の処理は、スプリングバック変化量が閾値以下になるような収束計算により行うことが可能で、閾値以下になるまで繰り返される。
【００６５】
なお、本処理の繰り返し回数を制限し、制限した繰り返し回数を超えた場合は、処理を終了しても良い。その場合、ファイル格納部１６に格納されたスプリングバック解析部１２の出力データファイル「ＳＢ  ｒｅｍ．ｃａｓｅｎ．ｋ」を人間が検討し、人間がスプリングバック量出力画面１９を見ながら、最適な特定部位を探索して求めることが可能となる。
【００６６】
図１２は、本発明の一実施形態によるスプリングバック発生原因部位特定装置のハードウェア構成図を示す。上述したプレス成形解析部１１、スプリングバック解析部１２、物性値・物理量演算処理部１４における各処理は、プログラム１００に規定され、そのプログラム１００をコンピュータ９０に実行させても良い。コンピュータ９０は、必要な処理を実行するＣＰＵ９１、処理結果を格納するメモリ９２（例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory））、ディスプレイ９３、例えば、キーボードやマウスのような入力装置９４、ハードディスク９５、ＣＤ／ＤＶＤドライブのような外部記憶装置９６、ＮＩＣ（ネットワーク・インタフェース・カード）９７、プリンタ９８を備える。コンピュータ９０は、ＮＩＣ９７に接続されたイーサネット（登録商標）ケーブルにより構成されるネットワーク９９を介して、他のコンピュータ９０Ａと接続可能である。
【００６７】
プログラム１００は、記録媒体に保存され、外部記憶装置９６からローディングされ、もしくは、他のコンピュータ９０Ａからネットワーク９９を介してダウンロードされ、ＣＰＵ９１の制御によって、コンピュータ９０のハードディスク９５に保存される。次に、保存されたプログラム１００は、ＣＰＵ９１によって、実行され、実行プロセス又はスレッドとしてメモリ９２に格納される。例えば、プレス成形解析部１１、スプリングバック解析部１２、物性値・物理量演算処理部１４における各処理が、それぞれ実行プロセス又はスレッドととなり、各実行プロセス又はスレッド間で上述したデータファイル、又は、データが入出力される。また、それらの各実行プロセス又はスレッドは、他のコンピュータ９０Ａに分散して存在し、各処理がコンピュータ９０と他のコンピュータ９０Ａによって分散処理されても良い。
【００６８】
また、図３に示される成形条件入力部１８、スプリングバック量出力画面１９は、それぞれ、入力装置９４、ディスプレイ９３であっても良い。上述したファイル格納部１６は、ハードディスク９５であっても良い。プログラム１００は、ハードディスク９５に保存しても良い。そして、ディスプレイ９３に出力された上述のコンタ図は、プリンタ９８に出力することが可能である。
【実施例１】
【００６９】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
【００７０】
図１３は、本発明の一実施例によるプレス成形品である被加工物の例を示す斜視図と断面図である。図１３に示すように、解析対象となる被加工物は、ハット型断面形状部品である。
まずプレス成形解析処理として、有限要素法に基づく市販の板成形シミュレーション解析ソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡを使用して解析処理を行った。金属板の性状として、板厚１．４ｍｍ、引張強さ５９０ＭＰａ級の高強度鋼板のデータを用いた。また、金型（ダイ、パンチ、ホルダー）の形状をシェル要素によりモデリングし、剛体と仮定して解析した。金型クリアランスは０ｍｍとした。摩擦係数は０．１を入力し、成形荷重として１４００ｋＮを設定した。
【００７１】
物性値・物理量演算処理を実行するプログラムは、プレス成形解析から得られた応力や歪が出力されたファイルを、入力情報として取り込み、演算処理を行うために被加工物の領域を分割する。
【００７２】
図１４は、本発明の一実施例による図１３に示した被加工物をＸ方向に１０等分、Ｙ、Ｚ方向に一定の曲率で分割した場合の分割領域を示す斜視図である。ここでは、各領域に属する要素の全積分点に演算手段により以下の演算を施した。
σx＝０，σy＝０，σz＝０，τxy＝０，τyz＝０，τzx＝０
εx＝εx0，εy＝εy0，εz＝εz0，γxy＝γxy0，γyz＝γyz0，γzx＝γzx0
【００７３】
ここで、選択された領域の積分点における演算前の応力成分を（σx0，σy0，σz0，τxy0，τyz0，τzx0）、歪成分を（εx0，εy0，εz0，γxy0，γyz0，γzx0）と表し、演算処理後における応力成分を（σx，σy，σz，τxy，τyz，τzx）、歪成分を（εx，εy，εz，γxy，γyz，γzx）とした。板厚は、演算処理前の値をそのまま使うこととし、弾性係数、塑性係数はプレス解析処理におけるソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡに入力した値をそのまま使用した。演算された応力や歪値はファイル出力手段により演算結果ファイルとして出力した。
【００７４】
スプリングバック解析処理として、上述のソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡを使用した。上記の物性値・物理量演算処理実行プログラムの出力結果を、ソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡに入力してスプリングバック解析を実施した。スプリングバック解析は静的陰解法による弾性解析を用いた。各領域での演算処理・スプリングバック解析を領域分割数繰り返した。
【００７５】
図１５は、本発明の一実施例によるスプリングバック前後の断面Ａ、及び、注目点ＢのＺ方向変位であるスプリングバック量を示す図である。図１６は、本発明の一実施例による演算処理を行った各領域でのスプリングバック量を示すコンタ図である。このコンタ図は、ソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡの出力データにより、ポスト処理ソフトＬＳ−ＰＲＥＰＯＳＴにより得たものである。図１６より、スプリングバック量の大きい領域Ｃがスプリングバック発生原因部位であると特定することができた。
【実施例２】
【００７６】
対象部品は図１３に示す形状及び寸法であるハット型断面形状部品とする。
まずプレス成形解析には、上述のソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡを使用した。金属板の性状として、板厚１．４ｍｍ、引張強さ５９０ＭＰａ級の高強度鋼板のデータを用いた。また、金型（ダイ、パンチ、ホルダー）の形状をシェル要素によりモデリングし、剛体と仮定して解析した。金型クリアランスは０ｍｍとした。摩擦係数は０．１を入力し、成形荷重として１４００ｋＮを設定した。
【００７７】
物性値・物理量演算処理を実行するプログラムは、プレス成形解析から得られた応力や歪が出力されたファイルを、入力情報として取り込み、演算処理を行うために被加工物の領域を分割する。図１４に示す各領域として分割し、各領域に属する要素の全積分点に演算手段により以下の演算を施した。
σx＝０，σy＝０，σz＝０，τxy＝０，τyz＝０，τzx＝０
εx＝εx0，εy＝εy0，εz＝εz0，γxy＝γxy0，γyz＝γyz0，γzx＝γzx0
【００７８】
ここで、選択された領域の積分点における演算前の応力成分を（σx0，σy0，σz0，τxy0，τyz0，τzx0），歪成分を（εx0，εy0，εz0，γxy0，γyz0，γzx0）と表し，演算処理後における応力成分を（σx，σy，σz，τxy，τyz，τzx），歪成分を（εx，εy，εz，γxy，γyz，γzx）とした。板厚は、演算処理前の値をそのまま使うこととし、弾性係数、塑性係数は、プレス成形解析としてソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡで入力した値をそのまま使用した。演算された応力や歪値はファイル出力手段により演算結果ファイルとして出力した。
【００７９】
スプリングバック解析処理では、物性値・物理量演算処理実行プログラムによる演算結果ファイルを、再度ソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡに入力してスプリングバック解析を実施した。スプリングバック解析は静的陰解法による弾性解析を用いた。
ここでは、各領域毎に、物性値・物理量演算処理プログラムによる演算処理、及び、ソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡによるスプリングバック解析を繰り返し行った。
【００８０】
図１７は、本発明の一実施例による各領域にスプリングバック影響度をコンタ表示した斜視図である。
図１５に示すスプリングバック前後の断面Ａに属する注目点ＢのＺ方向変位をスプリングバック量とした。ここで、正規化された値であるスプリングバック影響度として、スプリングバック影響度＝スプリングバック量÷各分割領域面積×１０００＋１０と定義し、演算処理を行った各領域でのスプリングバック影響度をポスト処理ソフトにて図１７に示すコンタ図として表示した。図１７より、スプリングバック量の大きい領域Ｄがスプリングバック発生原因部位であると特定することができた。
【００８１】
なお、上記スプリングバック影響度は、分割領域による正規化した例であるが、プレス成形品の代表長さ、代表幅、代表高さ、代表板厚、引張強さのいずれか１つで割った値とすることもできる。代表寸法を用いて、スプリングバック影響度を求めることで、被加工体の寸法がスプリングバックに与える影響を定量的に判断でき、特定部位の判別と、その対策がより容易になる。例えば、長手方向の代表寸法で規格化したスプリングバック影響度が、横手方向のそれよりも大きな値を示した場合、ビードの形状を長手方向に伸ばした方がよりスプリングバック量を減らすことができる等の情報を容易に得ることが可能となる。
【００８２】
また、スプリングバック影響度は、パンチ速度又はしわ押さえ力で割った値をコンタ表示することもできる。このような変数によりコンタ表示をさせることにより、スプリングバック量を減らすために、被加工体の形状に対する対策のみならず、プレス成形条件に対しての定量的な判断材料が提供され、特定部位へのプレス成形条件による対策をとることが可能である。
【００８３】
上述においては、スプリングバック量、及びスプリングバック影響度の表示方法としてコンタ表示を説明したが、スプリングバック量等をベクトル表示、棒等の３次元物体で表示したり、良く知られた表示方法によって表示することが可能である。
コンタ表示するポスト処理プログラムとして、ＬＳ−ＰＲＥＰＯＳＴ，ＨｙｐｅｒＶｉｅｗ，Ａｎｉｍａｔｏｒ，Ｍｅｔａ−Ｐｏｓｔ、等を使用することができる。
【００８４】
以上に例を挙げて示したように、被加工物のスプリングバック影響度を、定量的に分析し、さらにその情報を表示して視覚的に捉えることにより、スプリングバック発生原因部位を容易に特定することが可能となる。
このように、本発明によるスプリングバック発生原因部位特定装置は、従来実際の装置を用いてスプリングバックの検討を、数値解析によりスプリングバック発生原因部位を特定できるので、成形部材の設計段階でのテスト工数及び費用を減少させるものである。また、このようなスプリングバック発生原因部位特定装置は、被加工物全般に適用されることが期待されることから、産業界において多大な利益をもたらす。
【００８５】
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素を組合せること、その変形及びバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理及び請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種趣の変形を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】従来のスプリングバックへの対応を示す成形部材の断面模式図である。
【図２】スプリングバックによる変形の発生原因となる部位を探る従来の方法を例示する斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるスプリングバック発生原因部位特定装置の機能構成図を示す。
【図４】本発明例によるプレス成形解析結果の応力分布を示すコンタ図である。
【図５】本発明例による各要素の曲率を示すコンタ図である。
【図６】本発明例による曲率の大きい要素を非表示としたコンタ図である。
【図７】本発明例による曲率に基づいて領域分割したことを示す図である。
【図８】本発明例による一部の領域の応力をゼロとしたコンタ図である。
【図９】本発明の一実施形態による有限要素法で使用される座標系を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による被加工物の領域選択の例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるスプリングバック発生原因部位特定処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態によるスプリングバック原因部位特定処理のハードウェア構成図である。
【図１３】本発明の一実施例による被加工物の例を示す斜視図と断面図である。
【図１４】本発明の一実施例による被加工物の領域分割の例を示す斜視図である。
【図１５】本発明の一実施例による被加工物の断面位置と注目点を示す斜視図及び断面図である。
【図１６】本発明の一実施例による被加工物の各領域にスプリングバック量をコンタ表示した例を示す斜視図である。
【図１７】本発明の一実施例による被加工物の各領域にスプリングバック影響度をコンタ表示した例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０Ａ，１０Ｂ    スプリングバック発生原因部位特定装置
１１    プレス成形解析部
１２    スプリングバック解析部
１４    物性値・物理量演算処理部
１６    ファイル格納部
１８    成形条件入力部
１９    スプリングバック量出力画面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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【図５】
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【図６】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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