(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品を製造する際における、上記せん断加工された端面であるせん断端面での曲げ割れを評価する方法であって、
上記プレス成形部品の部品形状に基づき取得したせん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみと、上記プレス成形で使用するプレス金型におけるせん断端面を成形する部分のプレス金型の曲げ半径とから、上記プレス成形部品のせん断端面での曲げ割れを評価するための割れ指標値を求め、
上記曲げ外ひずみは、上記せん断端面又はせん断端面近傍の板厚減少率で表される板厚ひずみと、せん断端面又はせん断端面近傍の曲げ半径とから算出され、
上記割れ指標値は、曲げ外ひずみと応力勾配とのデータの組で表現され、
予め実験にて、応力勾配と曲げ外ひずみの限界との関係を求め、その求めた関係と、評価するための、曲げ外ひずみと応力勾配で表される割れ指標値とを比較することで、せん断端面での曲げ割れを評価する、
ことを特徴とする曲げ割れ評価方法。
【請求項２】
せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品を製造する際における、上記せん断加工された端面であるせん断加工面での曲げ割れを評価する方法であって、
上記プレス成形部品の部品形状に基づき、せん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみと曲げ半径とを取得し、その取得した曲げ外ひずみと曲げ半径から、上記プレス成形部品のせん断端面での曲げ割れを評価するための割れ指標値を求め、
上記曲げ外ひずみは、上記せん断端面又はせん断端面近傍の板厚減少率で表される板厚ひずみと、せん断端面又はせん断端面近傍の曲げ半径とから算出され、
上記割れ指標値は、曲げ外ひずみと応力勾配とのデータの組で表現され、
予め実験にて、応力勾配と曲げ外ひずみの限界との関係を求め、その求めた関係と、評価するための、曲げ外ひずみと応力勾配で表される割れ指標値とを比較することで、せん断端面での曲げ割れを評価する、
ことを特徴とする曲げ割れ評価方法。
【請求項３】
上記プレス成形部品の部品形状に基づき取得したせん断端面又はせん断端面近傍の板厚減少率と、上記曲げ半径とから、上記曲げ外ひずみを算出することを特徴とした請求項１又は請求項２に記載した曲げ割れ評価方法。
【請求項４】
上記板厚減少率を求める部位を、せん断端面から板面に沿って５ｍｍ以内の範囲とすることを特徴とする請求項３に記載した曲げ割れ評価方法。
【請求項５】
上記割れ指標値は、上記金属板の応力−ひずみ関係を用い、上記曲げ外ひずみと上記曲げ半径とから求められるせん断端面又はせん断端面近傍での板厚方向の応力勾配と、上記曲げ外ひずみとで表現されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した曲げ割れ評価方法。
【請求項６】
上記割れ指標値によって曲げ割れに対する成形余裕を評価することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した曲げ割れ評価方法。
【請求項７】
せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品を製造する際における、上記せん断加工された端面であるせん断端面での曲げ割れを評価する方法であって、
上記プレス成形部品の形状情報に基づき取得した、評価するせん断端面又はそのせん断端面近傍における、板厚方向の応力勾配と曲げ外ひずみとで表現される割れ指標値から、上記プレス成形部品のせん断端面での曲げ割れを評価し、
上記曲げ外ひずみは、上記せん断端面又はせん断端面近傍の板厚減少率で表される板厚ひずみと、せん断端面又はせん断端面近傍の曲げ半径とから算出され、
予め実験にて、応力勾配と曲げ外ひずみの限界との関係を求め、その求めた関係と、評価するための、曲げ外ひずみと応力勾配で表される割れ指標値とを比較することで、せん断端面での曲げ割れを評価する、
することを特徴とする曲げ割れ評価方法。
【請求項８】
せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品を製造する際における、上記せん断加工された端面であるせん断端面での曲げ割れを評価する曲げ割れ評価システムであって、
上記プレス成形部品の部品形状に基づき取得したせん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみと、上記プレス成形で使用するプレス金型におけるせん断端面を成形する部分のプレス金型の曲げ半径とを入力し、上記入力した曲げ外ひずみと曲げ半径から、上記プレス成形部品のせん断端面での曲げ割れを評価するための割れ指標値を求める割れ指標値演算部を、備え、
上記曲げ外ひずみは、上記せん断端面又はせん断端面近傍の板厚減少率で表される板厚ひずみと、せん断端面又はせん断端面近傍の曲げ半径とから算出され、
上記割れ指標値は、曲げ外ひずみと応力勾配とのデータの組で表現され、
予め実験にて、応力勾配と曲げ外ひずみの限界との関係を求め、その求めた関係と、評価するための、曲げ外ひずみと応力勾配で表される割れ指標値とを比較することで、せん断端面での曲げ割れを評価する、
ことを特徴とする曲げ割れ評価システム。
【請求項９】
せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品を製造する際における、上記せん断加工された端面であるせん断加工面での曲げ割れを評価する曲げ割れ評価システムであって、
上記プレス成形部品の部品形状に基づき取得したせん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみと曲げ半径とを入力し、その入力した曲げ外ひずみと曲げ半径から、上記プレス成形部品のせん断端面での曲げ割れを評価するための割れ指標値を求める割れ指標値演算部を、備え、
上記曲げ外ひずみは、上記せん断端面又はせん断端面近傍の板厚減少率で表される板厚ひずみと、せん断端面又はせん断端面近傍の曲げ半径とから算出され、
上記割れ指標値は、曲げ外ひずみと応力勾配とのデータの組で表現され、
予め実験にて、応力勾配と曲げ外ひずみの限界との関係を求め、その求めた関係と、評価するための、曲げ外ひずみと応力勾配で表される割れ指標値とを比較することで、せん断端面での曲げ割れを評価する、
ことを特徴とする曲げ割れ評価システム。
【請求項１０】
せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施してプレス成形部品を製造するプレス成形部品の製造方法であって、
請求項１〜７のいずれか１項に記載した曲げ割れ評価方法でプレス成形を施す金属板を評価して、上記プレス成形を施したときにせん断端面での曲げ割れが発生しないと推定される金属板を選定し、
上記選定した金属板を用いて上記プレス成形部品を製造することを特徴とするプレス成形部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、せん断加工された金属板にプレス成形を施して、目的のプレス成形部品を製造する際における、せん断端面での曲げ割れを評価する技術、及びそれを利用したプレス成形部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車には軽量化による燃費向上と衝突安全性の向上が求められている。そして、車体の軽量化と衝突時の搭乗者保護を両立する目的で、自動車用構造部品には高強度鋼板が使用される傾向にある。このような高強度鋼板を金属板として用いた場合におけるプレス成形時の成形不良の一つとして、割れがある。特に、高強度鋼板をプレス成形用の金属板として用いた場合、せん断加工後の端面（以下、せん断端面とも記載する。）での割れの発生が重要な課題となっている。
せん断端面の割れは、大きく分けると、伸びフランジ変形による割れと曲げ変形による割れ（曲げ割れ）とに分類される。【０００３】
伸びフランジ割れの評価としては、例えば特許文献１〜３に記載の方法がある。特許文献１には、板の面内方向のひずみ勾配を考慮した予測手法や、板面内の応力勾配を考慮した予測手法が記載されている。特許文献２には、伸びフランジ変形におけるひずみ勾配とひずみ集中と破断ひずみの関係を用いる技術が記載されている。特許文献３には、成形限界ひずみと板面内方向及び板厚方向のひずみ勾配の関係を用いた割れ予測手法が記載されている。
一方で、せん断端面の曲げ割れに関する割れの評価手法は開発されてない。特に、プレス成形後のプレス成形部品の部品形状が決まっている場合に、せん断端面の曲げ割れを、プレス成形前に評価する技術の開発について要望がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０６９５３３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４００４６号公報
【特許文献３】特開２０１４−１１５２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、実部品等の形状情報から、目的とするプレス成形部品にプレス成形を施した際における、せん断端面での曲げ割れ発生を予想するなど、プレス成形部品でのせん断端面の曲げ割れを評価する技術、及びその技術を利用したプレス成形部品の製造方法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】
【０００６】
本出願の発明者は、各種の成形試験により、せん断端面の曲げ割れが発生するせん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみと、成形条件から求まるせん断端面近傍の応力勾配との関係を実験的に求めて評価した。そして、発明者は、プレス成形時のせん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみと成形条件より決定される応力勾配の関係を比較することで、せん断端面の曲げ割れに対する成形余裕を評価できることを発見した。
すなわち、本発明の態様は、形状情報から、金属板に必要となる曲げ性の評価方法と、それを用いた金属板に発生する割れ発生懸念の評価方法を可能とする技術に関する。【０００７】
そして、課題を解決するために、本発明の一態様は、せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品を製造する際における、上記せん断加工された端面であるせん断端面での曲げ割れを評価する方法であって、上記プレス成形部品の部品形状に基づき取得したせん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみと、上記プレス成形で使用するプレス金型におけるせん断端面を成形する部分のプレス金型の曲げ半径とから、上記プレス成形部品のせん断端面での曲げ割れを評価するための割れ指標値を求めることを要旨とする。【０００８】
また、本発明の他の態様は、せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品を製造する際における、上記せん断加工された端面であるせん断端面での曲げ割れを評価する曲げ割れ評価システムであって、上記プレス成形部品の部品形状に基づき取得したせん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみと、上記プレス成形で使用するプレス金型におけるせん断端面を成形する部分のプレス金型の曲げ半径とを入力し、上記入力した曲げ外ひずみと曲げ半径から、上記プレス成形部品のせん断端面での曲げ割れを評価するための割れ指標値を求める割れ指標値演算部を、備えることを要旨とする。【０００９】
また、本発明の他の態様は、せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施してプレス成形部品を製造するプレス成形部品の製造方法であって、本発明の態様に係る曲げ割れ評価方法でプレス成形を施す金属板を評価して、上記プレス成形を施したときにせん断端面での曲げ割れが発生しないと推定される金属板を選定し、上記選定した金属板を用いて上記プレス成形部品を製造することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様によれば、例えば、候補とする金属板毎に、プレス成形するために必要となる金属板のせん断端面での曲げ割れを評価することができる。これによって、本発明の態様によれば、例えば、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の各種部品をプレス成形する際に用いる金属板の選定が適切であるか精度良く評価できるようになる。その結果、本発明の態様によれば、プレス成形を安定して行うことができるとともに、プレス成形部品の不良率の低減にも大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に基づく実施形態に係るプレス成形部品の製造方法の工程例を示す図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る評価方法を説明する図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係る曲げ割れ評価システムを説明する図である。
【図４】実施例で用いた試験片形状を示す図である。
【図５】実施例で用いた試験片形状を示す図である。
【図６】Ｖ曲げ試験で取得した亀裂長さと曲げ半径の関係を示す図である。
【図７】切欠き引張り試験により取得した亀裂長さとストローク量の関係を示す図である。
【図８】曲げ限界ひずみと、組み合わせ応力勾配の関係を示す図である。
【図９】実施例における目的とする実部品（プレス成形部品）におけるせん断曲げ割れの評価位置の例を示す図である。
【図１０】実部品における、安全率も加味した成形限界の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品（以下、実部品とも記載する）を製造する際における、せん断端面での曲げ割れを評価する方法に関する。曲げ割れの評価は、例えば、曲げ割れの成形余裕について評価する。
すなわち、本実施形態におけるプレス成形部品の製造方法は、図１に示すように、公知のプレス装置によって、せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品を製造するプレス製造工程５１を有する。本実施形態は、そのプレス製造工程５１で実際にプレス成形部品をプレス成形する前工程として、金属板の曲げ割れを評価する曲げ割れ評価工程５０を備える。
【００１３】
本実施形態の曲げ割れ評価工程５０は、例えば、図２に示すように、工程１〜工程５を備える。工程１は、形状情報から、評価位置若しくはその近傍の曲げ外ひずみを取得する。工程２は、形状情報から、評価位置若しくはその近傍の曲げ半径を取得する。工程３は、取得した曲げ外ひずみと曲げ半径とから評価位置での割れ指標値を求める。工程４は、対象とする金属板毎に、評価の基準情報として曲げ変形限界を求める。工程５は、工程３で求めた割れ指標値を、工程４で予め求めた曲げ変形限界と比較することで、評価するせん断端面での曲げ割れを評価する。
【００１４】
上記の曲げ割れ評価工程５０は、例えば曲げ割れ評価システム５３で実行される。曲げ割れ評価システム５３は、例えば、図３に示すように、曲げ外ひずみ取得部５３Ａ、曲げ半径取得部５３Ｂ、割れ指標値演算部５３Ｃ、曲げ変形限界取得部５３Ｄ、及び曲げ割れ評価部５３Ｅを備える。
【００１５】
曲げ外ひずみ取得部５３Ａは、取得した形状情報から、評価位置若しくはその近傍の曲げ外ひずみを取得する処理を実行する。曲げ半径取得部５３Ｂは、取得した形状情報から、評価位置若しくはその近傍の曲げ半径を取得する処理を実行する。割れ指標値演算部５３Ｃは、曲げ外ひずみ取得部５３Ａが取得した曲げ外ひずみと、曲げ半径取得部５３Ｂが取得した曲げ半径とから評価位置での割れ指標値を求める処理を実行する。曲げ変形限界取得部５３Ｄは、対象とする金属板毎に、評価の基準情報として曲げ変形限界を求める処理を実行する。曲げ割れ評価部５３Ｅは、割れ指標値演算部５３Ｃで求めた割れ指標値を、曲げ変形限界取得部５３Ｄで予め求めた曲げ変形限界と比較することで、評価するせん断端面での曲げ割れを評価する処理を実行する。曲げ外ひずみ取得部５３Ａ、曲げ半径取得部５３Ｂ、割れ指標値演算部５３Ｃ、曲げ変形限界取得部５３Ｄ、及び曲げ割れ評価部５３Ｅのうち、少なくとも割れ指標値演算部５３Ｃは、コンピュータで実行されるプログラムとして提供されている。
【００１６】
本実施形態では、上記の曲げ外ひずみと曲げ半径を、実部品やプレス金型の形状情報から求めるところに特徴の一つがある。
その具体的な曲げ割れの評価方法や評価システムの処理として、本実施形態では、第１実施形態と第２実施形態を例示することができる。
【００１７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態は、目的とするプレス成形部品の部品形状の形状情報と、目的とするプレス成形部品に成形するためのプレス金型の形状情報とに基づき、曲げ変形を含むプレス成形を行う際のせん断端面での曲げ割れを評価する評価方法及び評価システムの例である。
第１実施形態では、まず、工程１（曲げ外ひずみ取得部５３Ａ）で、実部品の形状から、当該実部品における評価するせん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみを取得する処理を実行する。また、工程２（曲げ半径取得部５３Ｂ）で、使用するプレス金型の形状情報から、評価するせん断端面を成形する部分のプレス金型の曲げ半径を取得する処理を実行する。
【００１８】
次に、工程３（割れ指標値演算部５３Ｃ）で、取得した曲げ外ひずみと曲げ半径から、目的とするプレス成形部品のせん断端面での曲げ割れを評価するための割れ指標値を求める処理を実行する。
また、工程４（曲げ変形限界取得部５３Ｄ）で、対象とする金属板毎に、評価の基準情報として曲げ変形限界を求める処理を実行する。
そして、工程５（曲げ割れ評価部５３Ｅ）で、求めた割れ指標値によって、曲げ割れを評価する処理を実行する。本実施形態では、工程５（曲げ割れ評価部５３Ｅ）で、求めた割れ指標値によって曲げ割れに対する成形余裕を評価する。
ここで、工程１（曲げ外ひずみ取得部５３Ａ）及び工程２（曲げ半径取得部５３Ｂ）において、実部品の形状情報やプレス金型の形状情報からの測定の処理は、実部品の現物を測定して求めても良いし、その実部品やプレス金型の形状データから取得しても良い。
【００１９】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、工程２（曲げ半径取得部５３Ｂ）で、割れ指標値を求める際に使用する曲げ半径を、実部品の形状情報から取得する処理を実行する。工程２（曲げ半径取得部５３Ｂ）は、実部品の形状情報からの測定の処理は、実部品の現物を測定して求めても良いし、その実部品の形状データから取得しても良い。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
すなわち、第２実施形態では、工程１（曲げ外ひずみ取得部５３Ａ）及び工程２（曲げ半径取得部５３Ｂ）において、実部品の形状を測定するなどの処理によって、実部品の形状情報から、簡易的に、曲げ外ひずみと曲げ半径とを取得する処理を実行する。
ここで、プレス金型から曲げ半径を求める場合に比べて、実部品から曲げ半径を求める場合、スプリングバック分の誤差が発生する。このため、第２実施形態は、第１実施形態に比べて精度が落ちるものの、評価の情報取得が容易となる利点がある。
【００２０】
＜曲げ半径について＞
曲げ半径の取得位置は、評価するせん断端面又はそのせん断端面近傍である。
ここで、本明細書において、「せん断端面近傍」とは、例えば、せん断端面から、当該せん断端面から離れる方向へ、板の面方向に沿って５ｍｍ以内、好ましくは３ｍｍ以内の範囲を指す。
曲げ半径は、プレス金型から求める場合には、上述のように当該プレス金型の形状情報を外部のデータベースなどから取得して求めても良いし、実際に金型の表面形状を測定して求めても良い。
曲げ半径を実部品から求める場合には、曲げ半径は、実部品の外形プロフィールを測定することで求めれば良い。実部品の詳細な形状データがある場合には、その形状データから曲げ半径を求めても良い。
【００２１】
＜曲げ外ひずみについて＞
曲げ外ひずみの取得位置は、評価するせん断端面又はそのせん断端面近傍である。「曲げ外」とは、曲げに伴い凸となる面側を指す。
工程１（曲げ外ひずみ取得部５３Ａ）において、せん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみは、例えば、せん断端面又はせん断端面近傍の板厚減少率と、せん断端面又はせん断端面近傍の曲げ半径とから算出する。
板厚減少率は、プレス成形による当初の板厚（プレス前の板厚）からの減少率である。
【００２２】
曲げ外ひずみの算出方法は、例えば、実部品におけるせん断端面又はせん断端面近傍の板厚減少率と曲げ半径とを測定し、曲げ外ひずみを、純曲げ理論と板厚減少率から、（１）式により求める。この方法によれば曲げ外ひずみの取得が簡易的で好ましい。
εｂｅｎｄ―ｏｕｔ  ＝  ２×  εｔｈｉｃｋｎｅｓｓ 
＋  （ｔ／２）／（Ｒ＋ｔ）  ・・・（１）
ここで、
εｂｅｎｄ―ｏｕｔ  ：せん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみ
εｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ：せん断端面又はせん断端面近傍の板厚ひずみで、板厚減少率［％］から求まる値
Ｒ  ：せん断端面又はせん断端面近傍における、成形後の部品の曲げ半径
ｔ：成形前の金属板の板厚
である。
【００２３】
（１）式は、右辺第１項が、プレス成形時の張力によるひずみを表し、右辺第２項が、プレス成形時の曲げ変形によるひずみを表す。
ここで、板厚減少率の取得位置は、上述の通り、曲げ割れを評価するせん断端面から、板面方向に沿って５ｍｍ以内の範囲とする。板面方向は、せん断端面の縁に直交する方向若しくは略直交する方向が好ましい。せん断端面から５ｍｍよりも離れた位置での板厚減少率を測定すると、プレス成形部品における他のプレス条件の影響を受けるため、評価部の測定精度が低下する懸念がある。より好ましくは、板厚減少率の取得位置は、せん断端面から板面方向に３ｍｍ以内の範囲である。
【００２４】
曲げ外ひずみの算出はこれに限定されない。例えば、加工前の金属板のせん断端面に格子を転写した後に成形試験を実施し、格子のゆがみから、曲げ外ひずみを直接測定する方法でもよい。このように、形状情報や実験による測定値を用いて曲げ外のひずみを求めることができれば、どのような方法で求めても構わない。
【００２５】
＜割れ指標値＞
割れ指標値は、目的とするプレス成形部品における、せん断端面での曲げ割れを評価するためのデータである。この割れ指標値は、工程３（割れ指標値演算部５３Ｃ）が、上記のようにして取得した曲げ外ひずみと曲げ半径から求める。
本実施形態における指標値は、評価するせん断端面若しくはそのせん断端面近傍での、曲げ外ひずみと応力勾配とをパラメータとした値からなる。すなわち、本実施形態における指標値は、（曲げ外ひずみ、応力勾配）のデータの組で表現される。本実施形態での応力勾配は、板厚方向の応力勾配である。
【００２６】
ここで、亀裂懸念部（評価位置）の応力勾配は、使用する金属板の応力−ひずみ関係と、せん断端面又はせん断端面近傍のひずみ分布とから求められる。亀裂懸念部（評価位置）の応力勾配は、簡易的には、せん断端面又はせん断端面近傍の板厚方向の応力勾配から算出する。
応力勾配を取得する範囲は、割れ判定基準となる亀裂長さに等しい長さが好ましいが、せん断端面の若しくはその近傍の応力勾配の算出ができればどのような取得範囲でも構わない。応力勾配は、上記応力を取得する範囲での平均勾配とするのが望ましい。
【００２７】
応力勾配の算出方法の一例を、以下に示す。
ここで、金属板の応力をひずみの関数として（２）式で定義する。
σ  ＝σ（ε）  ・・・（２）
金属板の応力−ひずみ関係は、単軸引張試験から求め、ＳｗｉｆｔやＶｏｃｅの式で大ひずみ域の応力まで外挿するのが一般的であるが、どのような公知の方法で、（２）式を定義しても構わない。
曲げ外ひずみにおける応力は、（２）式に（１）式を代入した（３）式で求まる。
σｂｅｎｄ―ｏｕｔ  ＝σ（εｂｅｎｄ―ｏｕｔ）  ・・・（３）
【００２８】
また、曲げ外からの割れ判定の亀裂長さｘだけ内側のひずみは、（１）式と同様にして（４）式で求まる。
εｂｅｎｄ―ｉｎ  ＝  ２×  εｔｈｉｃｋｎｅｓｓ 
＋  （（ｔ／２）−ｘ）／（Ｒ＋（ｔ―ｘ））
・・・（４）
ここで、
εｂｅｎｄ―ｉｎ  ：曲げ外より割れ判定の亀裂長さだけ内側のひずみ
である。
【００２９】
そして、曲げ外から割れ判定の亀裂長さだけ内側の応力は、（２）式と（４）式から、（５）式で表現される。
σｂｅｎｄ―ｉｎ  ＝σ（εｂｅｎｄ―ｉｎ）  ・・・（５）
以上から、せん断端面又はせん断端面近傍の応力勾配Δσは、（６）式で求まる。
Δσ  ＝（σｂｅｎｄ―ｏｕｔ  −σｂｅｎｄ―ｉｎ  ）／ｘ    ・・・（６）
【００３０】
＜割れ指標値による曲げ割れに対する成形余裕の評価について＞
曲げ割れに対する成形余裕の評価は、工程４（曲げ変形限界取得部５３Ｄ）で予め求めた、せん断端面の曲げ変形限界と、工程３（割れ指標値演算部５３Ｃ）で求めた、割れ指標値との関係によって評価できる。
【００３１】
（せん断端面の曲げ変形限界の決定方法）
せん断端面の曲げ変形限界は、工程４（曲げ変形限界取得部５３Ｄ）において、例えば、せん断端面を有する試験片を用意し、変形中に発生する応力勾配が異なる２種類以上の成形試験を実施して得られたデータから決定する。
試験方法としては、例えば、変形中のせん断端面近傍の応力勾配が大きいＶ曲げ試験と、変形中のせん断端面近傍の応力勾配が小さい切欠き引張り試験と、の２種類の試験が望ましい。もっとも、同一の条件で作製したせん断端面を有する試験片に対し、応力勾配が異なる変形を与えることができ、ＦＥＭ解析で試験を再現できれば、どのような試験方法でも構わない。
【００３２】
試験開始前に、各成形試験における割れ判定基準を決定しておく。
割れ判定基準の決定方法は、例えば割れ判定とする亀裂長さを規定しておく方法や、板厚に対する亀裂長さの割合で規定しておく方法や、板厚方向への亀裂貫通で割れと判定する方法など様々なものがあるが、いずれの判定基準を用いても構わない。
各種成形試験を実施後、割れ発生時の亀裂長さと成形条件の関係を取得することで、せん断端面の割れ限界における成形条件（曲げ変形限界）を決定する。
【００３３】
このようにして、各成形試験の曲げ変形限界ひずみと亀裂懸念部近傍の応力勾配の関係を実験的に求める。このとき、２種類以上の試験結果から、（７）式で表される、線形近似の関係式を求め、この関係式（（７）式）をせん断端面の曲げ変形限界線とする。
εｌｉｍ  ＝Ａ・Δσ  ＋Ｂ  、Ｂ≧０  ・・・（７）
ここで、Ａ、Ｂは材料定数である。
なお、（７）式の関係式で表される曲げ変形限界線は、曲げひずみと応力勾配との関係の式となっている。
【００３４】
（プレス成形時のせん断端面での曲げ割れ評価（危険判定）について）
目的のプレス成形部品において、割れ危険を評価したい部分のせん断端面の曲げ割れ発生懸念部位の曲げ外ひずみεｅｄｇｅとその応力勾配とを、割れ指標値として取得する。
そして、割れ危険を判定したいせん断端面部分の応力勾配における、割れ指標値としてのひずみεｅｄｇｅと曲げ変形限界ひずみεｌｉｍとを比較することで、曲げ割れに対する成形余裕を評価する。
工程５（曲げ割れ評価部５３Ｅ）における、評価の一例としては、割れ危険の判定がある。例えば、工程５（曲げ割れ評価部５３Ｅ）で、（８）式の条件を満たすときに割れ危険と判定する処理を実行する。
εｅｄｇｅ  ≧  Ｓ×εｌｉｍ  ・・・（８）
【００３５】
ここで、Ｓは、使用する金属板の特性やプレス成形条件のばらつきなどを考慮した安全率である。安全率を考慮しなければ、Ｓを１とする。安全率を考慮する場合は、例えばＳを０．５とする。これは９５０ＭＰａ以上の高強度鋼板においては、せん断端面の曲げ割れ限界ひずみの５０％のひずみが付与された段階で、せん断端面の曲げ変形時に曲げ外側の表面から発生する毛割れ（微小なクラック）の亀裂長さが成長し始める傾向にあるからである。金属板の引張強度が低いほど、Ｓを１に近づければよい。
また、例えば「  Ｓ×εｌｉｍ  −εｅｄｇｅ  」を成形余裕度Ｄと定義して、工程５（曲げ割れ評価部５３Ｅ）において、成形余裕度Ｄで成形余裕状態を評価するようにしても良い。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、例えば、選定した金属板のおける、プレス成形にて目的のプレス成形部品とした際における、せん断端面での成形余裕を評価することができる。これによって、例えば、自動車のパネル部品、構造・骨格部品等の予め決定した部品にプレス成形する際に、金属板の選定が適切であるか精度良く評価できるようになる。
例えば、プレス製造工程５１で、せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施してプレス成形部品を製造する際に、予め曲げ割れ評価工程５０にて、プレス成形を施す金属板を評価して、上記プレス成形を施したときにせん断端面での曲げ割れに余裕があると推定される、すなわち曲げ割れが発生しないと推定される金属板を選定する。そして、プレス製造工程５１にて、選定した金属板を用いてプレス成形部品を製造する。
これによって、プレス成形を安定して行うことができるとともに、プレス成形部品の不良率の低減にも大きく寄与することができる。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明に基づく実施例について説明する。
ここでは、３種類の供試材Ａ、Ｂ及びＣを、せん断加工された金属板の選択対象とした実施例について説明する。
表１に各供試材の材料特性を示す。ここで、表１中で使用されているＳｗｉｆｔの式は、「σ＝Ｋ（ａ０＋ε）ｎ」である。【００３８】
【表１】
0006773255.tif 000002
【００３９】
各供試材に対し打ち抜き穴を作製し、所定の試験片形状に切断して作製した（図４、図５参照）。
打ち抜きクリアランスは板厚の５％以上２０％以下が好ましい。５％未満となると２次せん断面が発生する。一方、２０％より大きいと顕著なバリが発生するため、それらが亀裂発生の起点となり、端面の成形性を不安定かつ低下させる。このように、打ち抜きクリアランスが板厚の５％以上２０％以下から外れると、部品量産時のクリアランスとしても好ましくない。クリアランスは、より狭い範囲の１０％以上１５％以下とする方が、成形性が安定するためより好ましい。【００４０】
図４に、Ｖ曲げ試験用の試験片形状を示す。図５に、切欠き引張り試験用の試験片形状を示す。
そして、図４の試験片に対して曲げ半径を変えてＶ曲げ試験を行い、図６のような、せん断端面の亀裂長さと成形条件（金型曲げ半径）の関係を取得した。
また、図５の試験片に対して引っ張りのストローク量を変えて切欠き引張り試験を行い、図７のような、せん断端面の亀裂長さと成形条件（ストローク量）の関係を取得した。【００４１】
本実施例では、亀裂長さ２００μｍ以上の試験結果を割れと判定した。
もっとも、前述の通り、曲げ割れの判定基準は任意に決めることができ、亀裂長さによる制約はない。亀裂長さは板厚の１００％としても良いし、板厚の５０％としてもよい。なお、対象とするプレス部品の不良率を下げるには亀裂長さがより短いときに割れと判定する方が良い。その場合、曲げ割れの判定基準は、板厚の５０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましい。
ここでは、上記のように、亀裂長さ２００μｍ以上を割れと判定するように規定することで、各試験における割れ判定時の成形条件を決定した。【００４２】
表２に、各成形条件におけるせん断端面の曲げ半径、板厚減少率、（１）式を用いて計算した曲げ外ひずみ、及び（１）式〜（６）式により計算した応力勾配の算出結果を示す。【００４３】
【表２】
0006773255.tif 000003
【００４４】
ここで、成形条件である曲げ半径は、成形後のサンプルのせん断端面をマイクロスコープで観察することにより求めた。その理由は次の通りである。すなわち、純曲げ変形に近いＶ曲げ試験では、せん断端面で稜線反りが発生し、プレス金型の曲げ半径と異なる曲げ半径でせん断端面が曲げられる。一方、切欠き引張り試験では、くびれの発生により、せん断端面に幾何学的に非常に微小な曲げ成形が加わる。このように試験によって形成される曲げの形態が異なるからである。
なお、本実施例では、切欠き引張りにおける曲げ半径も計算に考慮している。しかし、実用上はおいては、切欠き引張りにおいて発生する微小な曲げ変形で発生する曲げ成分の曲げ外ひずみは無視しても構わない。【００４５】
これらの結果から、図８に示すような、曲げ変形限界の曲げ外ひずみ−応力勾配の関係を、供試材毎に取得した。すなわち、各供試材について、個別に曲げ変形限界の曲げ外ひずみ−応力勾配の関係を得た。
この結果から、目的とするプレス成形部品の割れ指標値である、曲げ外ひずみと応力勾配を実験的に取得すれば、せん断端面の成形余裕度を評価することができる。例えば、各供試材からなる金属板を使用した場合における、せん断端面での曲げ割れの危険性をそれぞれ判定することができる。【００４６】
一例として、図９に示す形状のプレス成形部品２０における評価位置２０Ａを示す。
プレス成形される金属板の材料として供試材Ａ〜Ｃを用いた。また、曲げ割れの評価は成形が最も困難な一か所にした（図９参照）。
評価した際の測定結果を表３及び図１０に示す。【００４７】
【表３】
0006773255.tif 000004
【００４８】
なお、図１０では、本評価では成形余裕検討のための（８）式の安全率Ｓを０．５とした。
本評価から、供試材Ｃは現段階では成形できているが、余裕度も加味するとプレス条件の変化などでせん断端面が曲げ割れする懸念があることが分かった。
このように使用する金属板の条件毎に、曲げ割れに対する成形余裕を評価できることが分かる。【００４９】
ここで、本発明は、上記に説明した内容に限られるものではなく、例えば、上記実施例では、引張強さが９８０ＭＰａ級以上の鋼板（１１８０ＭＰａ級の鋼板）に適用した例を示しており、本発明は、このような高強度鋼板のプレス成形に適用することが好ましいが、引張強さが９８０ＭＰａ級未満の鋼板や、鋼板以外の金属板に適用することもできる。【００５０】
また、本願が優先権を主張する、日本国特許出願２０１９−０３３０７６（２０１９年  ２月２６日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
【符号の説明】
【００５１】
２０ プレス成形部品
２０Ａ 評価位置
５０   曲げ割れ評価工程
５１   プレス製造工程
５３   曲げ割れ評価システム
５３Ａ 曲げ外ひずみ取得部
５３Ｂ 曲げ半径取得部
５３Ｃ 割れ指標値演算部
５３Ｄ 曲げ変形限界取得部
５３Ｅ 曲げ割れ評価部
【要約】
実部品等の形状情報から目的とするプレス成形部品にプレス成形を施した際における、プレス成形部品でのせん断端面の曲げ割れに対する成形余裕を評価する技術を提供する。せん断加工された金属板に曲げ変形を含むプレス成形を施して目的のプレス成形部品を製造する際における、上記せん断加工された端面であるせん断端面での曲げ割れに対する成形余裕を評価する方法である。プレス成形部品の部品形状に基づき取得したせん断端面又はせん断端面近傍の曲げ外ひずみと、プレス成形で使用するプレス金型におけるせん断端面を成形する部分のプレス金型の曲げ半径とから、プレス成形部品のせん断端面での曲げ割れを評価するための割れ指標値を求め、その求めた割れ指標値によって曲げ割れに対する成形余裕を評価する。【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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