(57)【要約】【課題】プレス成形後（離型前）の成形対象物におけるどの領域の残留応力がスプリングバックにどのように影響しているのかを短時間でかつ正確に予測することができるプレス成形解析方法を提供する。【解決手段】離型前の成形対象物の形状等のデータを算出する処理（ステップＳ１）と、離型前のデータに基づいて、離型後の成形対象物の形状等のデータを算出し、スプリングバックに関するある定義された量を算出する処理（ステップＳ２）と、離型前の成形対象物におけるある領域についての残留応力分布を変更し、この変更したデータに基づいて、離型後の成形対象物の形状等のデータを算出し、ある領域について残留応力分布変更後のスプリングバックに関するある定義された量を算出する処理（ステップＳ３）と、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、前記ある定義された量がどのように変化するかを算出する処理（ステップＳ５）とを含む。【選択図】      図２
2007229724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離型前の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出する処理と、
前記離型前のデータに基づいてスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、前記離型後の成形対象物の形状と前記離型前の成形対象物の形状とに基づいて、スプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、
前記離型前の成形対象物のある領域についての残留応力分布を変更し、この変更したデータに基づいて、スプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、該離型後の成形対象物の形状と、前記離型前の成形対象物の形状とに基づいて、前記ある領域についての残留応力分布変更後のスプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、
前記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、前記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処理と、
を含むこと特徴とするプレス成形解析方法。
【請求項２】
前記離型前の成形対象物の前記ある領域以外の１または複数の領域についての残留応力分布を変更し、この変更したデータに基づいて、スプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、該離型後の成形対象物の形状と、前記離型前の成形対象物の形状とに基づいて、前記ある領域以外の１または複数の領域についての残留応力分布変更後のスプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、
前記ある領域以外の１または複数の領域についての残留応力分布を変更する前後において、前記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処理と、
前記ある領域についての残留応力分布を変更する前後における、前記スプリングバックに関するある定義された量の変化量と、前記ある領域以外の１または複数の領域についての残留応力分布を変更する前後における、前記スプリングバックに関するある定義された量の変化量とに基づいて、前記ある領域及び前記ある領域以外の１または複数の領域のスプリングバックへの寄与を算出する処理と、
を含むことを特徴とする請求項１記載のプレス成形解析方法。
【請求項３】
前記スプリングバックに関するある定義された量は、前記成形対象物の一端の切り口をなす仮想断面におけるある部分と、前記成形対象物の他端の切り口をなす仮想断面におけるある部分とのなす角度の、スプリングバック前後における変化量であることを特徴とする請求項１又は２記載のプレス成形解析方法。
【請求項４】
離型前の成形対象物を複数の領域に分割し、請求項２又は３記載のプレス成形解析方法を用いて前記分割された複数の領域のスプリングバックへの寄与を算出する処理と、
前記複数の領域のうちスプリングバックへの寄与の大きい領域について再度複数の領域に分割し、請求項２又は３記載のプレス成形解析方法を用いて前記再度分割された複数の領域のスプリングバックへの寄与を算出する処理と、
を含むことを特徴とするプレス成形解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形解析方法に関し、特に、プレス成形後（離型前）の成形対象物の残留応力の内、どの領域におけるものが、スプリングバックにどう影響しているのか、を短時間でかつ正確に予測することができる、プレス成形解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス成形とは、その対象物であるブランク（金属材料）に金型を押し付けることにより、金型の形状をブランクに転写して加工を行う方法のことである。このプレス成形においては、プレス成形品を金型から取り出した後（離型後）に、そのプレス成形品がスプリングバック（弾性変形）し、所望の形状とは異なってしまう問題がしばしば発生する。こうしたスプリングバックは、離型前の成形対象物の残留応力の不均一分布が原因であることが知られており、従来より、有限要素法等の数値解析方法を用いての予測がなされてきた。しかし、成形対象物の残留応力の内、どの領域におけるものが、スプリングバックに支配的なのかを予測するのが困難であった。
【０００３】
従来、このスプリングバックに及ぼす成形対象物の形状および成形条件の影響について検討を行ったものとして、例えば、非特許文献１及び２において、湾曲したプレス成形品のねじれ不良に関する検討結果が報告されている。
非特許文献１においては、湾曲したハットチャンネル部材の成形後のスプリングバックに伴うねじれの発生要因を調査するにあたり、成形条件および成形対象物の形状を変化させる実験を行い、この実験結果に基づき、どのような成形条件および成形対象物の形状がスプリングバックに影響を及ぼしているのかを推定している。そして、結論として、湾曲したハットチャンネル部材の成形高さにより、ねじれの方向が逆転する現象を報告し、その逆転現象が、成形高さが低い場合にはフランジ部の伸び縮みに起因する負方向のねじれが大きくなり、成形高さが高い場合には縦壁の壁反りに起因する正方向のねじれが大きくなるために生じるのではないか、と推定している。
また、非特許文献２においては、非特許文献１の上記推定の妥当性を実験的に確認し、ねじれの対策指針の基礎的な検討を行っている。
【０００４】
【非特許文献１】山野、岩谷、「湾曲したプレス成形品のねじれ不良に関する検討」、平成１７年度塑性加工春季講演会論文集、２００５年５月、ｐ１３７−１３８
【非特許文献２】山野、岩谷、「湾曲したプレス成形品のねじれ不良に関する検討（第２報）」、第５６回塑性加工連合講演会論文集、２００５年１１月、ｐ１６７−１６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１の方法は、湾曲したハットチャンネル部材の成形後のスプリングバックに伴うねじれの発生要因を調査するに際し、その調査のしかたが、成形法および材料強度を変える、しわ押え力を変化させる、成形品の高さを変える、フランジ長さを変える、等の実験を行い、この実験結果に基づいて、どのような成形条件および成形対象物の形状がスプリングバックに影響を及ぼしているのかを推定する、という間接的な方法である。このため、スプリングバックに伴うねじれの発生要因の解析の自由度、精度は十分とはいえず、重要な要因を見逃してしまう場合がある、という問題がある。また、かかる調査のしかたは、多大な時間を要する。また、非特許文献２においては、非特許文献１の推定の妥当性を実験的に確認しているにすぎない。
【０００６】
従って、本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、プレス成形後（離型前）の成形対象物の残留応力の内、どの領域におけるものが、スプリングバックにどう影響しているのか、を短時間でかつ正確に予測することができる、プレス成形解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するため、本発明のうち請求項１に係るプレス成形解析方法は、離型前の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出する処理と、前記離型前のデータに基づいてスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、前記離型後の成形対象物の形状と前記離型前の成形対象物の形状とに基づいて、スプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、前記離型前の成形対象物のある領域についての残留応力分布を変更し、この変更したデータに基づいて、スプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、該離型後の成形対象物の形状と、前記離型前の成形対象物の形状とに基づいて、前記ある領域についての残留応力分布変更後のスプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、前記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、前記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処理と、を含むこと特徴としている。
【０００８】
また、本発明のうち請求項２に係るプレス成形解析方法は、請求項１記載のプレス成形解析方法において、前記離型前の成形対象物の前記ある領域以外の１または複数の領域についての残留応力分布を変更し、この変更したデータに基づいて、スプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、該離型後の成形対象物の形状と、前記離型前の成形対象物の形状とに基づいて、前記ある領域以外の１または複数の領域についての残留応力分布変更後のスプリングバックに関するある定義された量を算出する処理と、前記ある領域以外の１または複数の領域についての残留応力分布を変更する前後において、前記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処理と、前記ある領域についての残留応力分布を変更する前後における、前記スプリングバックに関するある定義された量の変化量と、前記ある領域以外の１または複数の領域についての残留応力分布を変更する前後における、前記スプリングバックに関するある定義された量の変化量とに基づいて、前記ある領域及び前記ある領域以外の１または複数の領域のスプリングバックへの寄与を算出する処理と、を含むことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のうち請求項３に係るプレス成形解析方法は、請求項１又は２記載のプレス成形解析方法において、前記スプリングバックに関するある定義された量は、前記成形対象物の一端の切り口をなす仮想断面におけるある部分と、前記成形対象物の他端の切り口をなす仮想断面におけるある部分とのなす角度の、スプリングバック前後における変化量であることを特徴としている。
【００１０】
更に、本発明のうち請求項４に係るプレス成形解析方法は、離型前の成形対象物を複数の領域に分割し、請求項２又は３記載のプレス成形解析方法を用いて前記分割された複数の領域のスプリングバックへの寄与を算出する処理と、前記複数の領域のうちスプリングバックへの寄与の大きい領域について再度複数の領域に分割し、請求項２又は３記載のプレス成形解析方法を用いて前記再度分割された複数の領域のスプリングバックへの寄与を算出する処理と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のうち請求項１に係る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。
【００１２】
また、本発明のうち請求項２に係るプレス成形解析方法によれば、請求項１記載のプレス成形解析方法において、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ける、スプリングバックに関するある定義された量の変化量と、前記ある領域以外の１または複数の領域についての残留応力分布を変更する前後における、スプリングバックに関するある定義された量の変化量とに基づいて、前記ある領域及び前記ある領域以外の１または複数の領域の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出する処理を含むので、離型前の成形対象物のある領域及びそのある領域以外の１または複数の領域の残留応力のスプリングバックへの寄与を予測でき、どの領域の残留応力成分がスプリングバックにどう影響しているのか、を短時間でかつ正確に予測することができる。
【００１３】
また、本発明のうち請求項３に係るプレス成形解析方法によれば、請求項１又は２記載のプレス成形解析方法において、前記スプリングバックに関するある定義された量は、前記成形対象物の一端の切り口をなす仮想断面におけるある部分と、前記成形対象物の他端の切り口をなす仮想断面におけるある部分とのなす角度の、スプリングバック前後における変化量であるので、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容易かつ正確に予測することができる。
【００１４】
更に、本発明のうち請求項４に係るプレス成形解析方法によれば、離型前の成形対象物を複数の領域に分割し、請求項２又は３記載の発明を用いて前記分割された複数の領域の残留応力の、スプリングバックへの寄与を算出する処理と、前記複数の領域のうちスプリングバックへの寄与の大きい領域について再度複数の領域に分割し、請求項２又は３記載の発明を用いて前記再度分割された複数の領域の残留応力の、スプリングバックへの寄与を算出する処理と、を含むので、スプリングバックへの寄与の大きい領域についての分割、分割された複数の領域の残留応力の、スプリングバックへの寄与の算出を繰り返して、スプリングバックへの寄与の大きい領域を予測することができ、離型前の成形対象物の内、スプリングバックへの寄与の大きい領域を、短時間でかつ正確に予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るプレス成形解析方法の第１の実施の形態を説明するための図である。図２は、図１に示すプレス成形解析方法の処理の順序を示すフローである。
図１及び図２に示すプレス成形解析方法における解析計算は、市販の有限要素法（ＦＥＭ）解析システムを用いて行われ、先ず、ステップＳ１において、離型前の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータ［データＯ］を算出する。ここで、かかる解析計算は、図３に示すダイ２、パンチ３及びブランクホルダ４からなるプレス金型モデルを用いて行われ、離型前の成形対象物１は、図３に示すプレス金型によってブランク５を絞り成形し、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、プレス成形の一つの形態である絞り成形がされたブランク５の周辺部をトリム加工した離型前のハット断面部材である。
【００１６】
次いで、ステップＳ２において、算出された離型前の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータ［データＯ］に基づいて、スプリングバック解析を行って離型後の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、そして、離型後の成形対象物１の形状と、離型前の成形対象物１の形状とに基づいてのスプリングバックに関するある定義された量ｘを算出する（図１及び図４（ｃ）参照）。スプリングバックの解析においては、データ［データＯ］を元にプレス金型による拘束力を除去し、離型後の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出する。
【００１７】
ここで、「スプリングバックに関するある定義された量」は、図９に示すように、成形対象物１の一端の切り口をなす仮想断面Ａにおけるある部分１ａと、成形対象物１の他端の切り口をなす仮想断面Ｂにおけるある部分１ｂとのなす角度の、スプリングバック前後における角度変化量θとすることが好ましい。図９においては、離型前のある部分１ａと、ある部分１ｂとのなす角度は０°とみなし、成形対象物１の他端側を固定した状態で、離型後のある部分１ａと、ある部分１ｂとのなす角度を角度変化量θとしている。このように、「スプリングバックに関するある定義された量」を定義することにより、後に述べる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容易かつ正確に予測することができる。
【００１８】
次いで、ステップＳ３において、データ［データＯ］のうち、離型前の成形対象物１におけるある領域Ａについての残留応力分布を変更し、この変更したデータ［データＡ］に基づいてスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、離型後の成形対象物１の形状と、離型前の成形対象物１の形状とに基づいて、ある領域Ａについて残留応力分布を変更後のスプリングバックに関するある定義された量ａを算出する。
【００１９】
次いで、ステップＳ４において、データ［データＯ］のうち、離型前の成形対象物１におけるある領域Ａ以外の１つの領域Ｂについての残留応力分布を変更し、この変更したデータ［データＢ］に基づいてスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、離型後の成形対象物１の形状と、離型前の成形対象物１の形状とに基づいて、ある領域Ａ以外の領域Ｂについての残留応力分布の変更後のスプリングバックに関するある定義された量ｂを算出する。
【００２０】
そして、ステップＳ５において、ある領域Ａ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。即ち、ステップＳ２において算出した、スプリングバックに関するある定義された量ｘと、ステップＳ３において算出した、ある領域Ａについての残留応力分布変更後のスプリングバックに関するある定義された量ａとの差ｘ−ａを求める。
【００２１】
また、ステップＳ６において、ある領域Ａ以外の１つの領域Ｂ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。即ち、ステップＳ２において算出した、スプリングバックに関するある定義された量ｘと、ステップＳ４において算出した、ある領域Ａ以外の領域Ｂについての残留応力分布を変更後のスプリングバックに関するある定義された量ｂとの差ｘ−ｂを求める。
【００２２】
最後に、ステップＳ７において、ステップＳ５で求めた、ある領域Ａについての残留応力分布を変更する前後における、スプリングバックに関するある定義された量の変化量ｘ−ａと、ステップＳ６で求めた、ある領域Ａ以外の１つの領域Ｂについての残留応力分布を変更する前後における、スプリングバックに関するある定義された量の変化量ｘ−ｂとに基づいて、ある領域Ａ及びある領域Ａ以外の１つの領域Ｂの残留応力のスプリングバックへの寄与を算出する。具体的には、（ｘ−ａ）と（ｘ−ｂ）のそれぞれのｘに対する比率を求める。そして、その比率が大きい領域の残留応力の方が、スプリングバックへの寄与が大きい、ということになる。
【００２３】
従って、本実施の形態のプレス成形解析方法によれば、離型前の成形対象物１のある領域Ａ及びある領域以外の１つの領域Ｂの残留応力のスプリングバックへの寄与を算出でき、どの領域の残留応力がスプリングバックにどう影響しているのか、を短時間でかつ正確に予測することができる。
なお、ステップＳ４において、データ［データＯ］のうち、離型前の成形対象物１のある領域Ａ以外の１つの領域Ｂについての残留応力分布を変更しているが、ある領域Ａ以外の１つの領域Ｂのみならず、ある領域Ａ以外の複数の領域についての残留応力分布を変更し、この変更したデータに基づいてスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、離型後の成形対象物１の形状と、離型前の成形対象物１の形状とに基づいて、ある領域Ａ以外の複数の領域についての残留応力分布を変更後のスプリングバックに関するある定義された量を算出するようにしてもよい。
【００２４】
この場合、ステップＳ６において、ある領域Ａ以外の複数の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う変化するかを算出するようにする。そして、ステップＳ７において、ステップＳ５で求めた、ある領域Ａについての残留応力分布を変更する前後における、スプリングバックに関するある定義された量の変化量ｘ−ａと、ステップＳ６で求めた、ある領域Ａ以外の複数の領域についての残留応力分布を変更する前後における、スプリングバックに関するある定義された量の変化量とに基づいて、ある領域Ａ及びある領域Ａ以外の複数の領域の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出する。
【００２５】
これにより、どの領域の残留応力がスプリングバックにどう影響しているのか、を短時間でかつより一層正確に予測することができる。
また、「スプリングバックに関するある定義された量」は、離型後の成形対象物１の形状と、離型前の成形対象物１の形状とに基づくものであれば、成形対象物１の一端の切り口をなす仮想断面Ａにおけるある部分１ａと、成形対象物１の他端の切り口をなす仮想断面Ｂにおけるある部分１ｂとのなす角度の、スプリングバック前後における角度変化量θとする必要は必ずしもない。
なお、本実施の形態においては、ステップＳ４、ステップＳ６及びステップＳ７を省略してもよい。
【００２６】
次に、本発明に係るプレス成形解析方法の第２の実施の形態について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、本発明に係るプレス成形解析方法の第２の実施の形態を説明するための図である。図６は、図５に示すプレス成形解析方法の処理の順序を示すフローである。
図５及び図６に示すプレス成形解析方法における解析計算は、市販の有限要素法（ＦＥＭ）解析システムを用いて行われ、先ず、ステップＳ１１において、離型前の成形対象物１について初期領域を設定し、この領域を何回分割するかの分割回数を入力する。
次いで、ステップＳ１２において、離型前の成形対象物１の初期領域を、領域Ａと領域Ｂとに分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、分割された領域Ａと領域Ｂの残留応力のスプリングバックへの寄与を算出する。
【００２７】
そして、ステップＳ１３において、分割された領域Ａの残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂの残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較し、領域Ａと領域Ｂのうちスプリングバックへの寄与の大きい領域Ｂについて、再度領域Ｂ１と領域Ｂ２に分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、再度分割された領域Ｂ１と領域Ｂ２の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出する。なお、本実施の形態の説明においては、分割された領域Ｂの残留応力のスプリングバックへの寄与が、分割された領域Ａの残留応力のスプリングバックへの寄与よりも大きいものとして説明している。
【００２８】
次いで、ステップＳ１４において、ステップＳ１２における分割回数と、ステップＳ１３おける分割回数とを足した分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達しているか否かを判断する。
そして、ステップＳ１４において、ステップＳ１２における分割回数と、ステップＳ１３における分割回数とを足した分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達したと判断された場合には、ステップＳ１５に進み、再度分割された領域Ｂ１の残留応力のスプリングバックへの寄与と、領域Ｂ２の残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較して、寄与の大きい方の領域を、スプリングバックへの寄与の大きい領域として特定する。
【００２９】
一方、ステップＳ１４において、ステップＳ１２における分割回数と、ステップＳ１３おける分割回数とを足した分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達していないと判断された場合には、ステップＳ１３に戻り、今度は、再度分割された領域Ｂ１の残留応力のスプリングバックへの寄与と、再度分割された領域Ｂ２の残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較し、領域Ｂ１と領域Ｂ２の内、スプリングバックへの寄与の大きい方の領域について、再々度複数の領域に分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、再々度分割された複数の領域の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出する。
【００３０】
そして、再度、ステップＳ１４において、ステップＳ１２における分割回数と、ステップＳ１３おける分割回数と、再度行ったステップＳ１３における分割回数とを足した分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達してたか否かを判断する。
そして、このステップＳ１３とステップＳ１４を繰り返し、ステップＳ１４において、トータルの分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達したと判断された場合には、ステップＳ１５に進み、最終的に分割された複数の領域の残留応力のスプリングバックへの寄与を比較して、寄与の大きい領域を、スプリングバックへの寄与の大きい領域として特定する。本実施の形態の場合には、図５において、矢印Ｃで示す領域がスプリングバックへの寄与が１番大きく、矢印Ｄで示す領域がスプリングバックへの寄与が２番目に大きい領域として特定された。
【００３１】
従って、本実施の形態のプレス成形解析方法によれば、離型前の成形対象物１のうちスプリングへの寄与の大きい領域を、短時間でかつ正確に予測することができる。
これにより、プレス成形品に必要とされる寸法精度、形状精度を得るためにプレス成形用金型の形状やブランクの形状、ドロービードの入れ方などのプレス成形条件を適正化することが容易になる。
【００３２】
なお、ステップＳ１２において、離型前の成形対象物１の初期領域を、領域Ａと領域Ｂにのみならず、それ以外の複数の領域にも分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、分割された複数の領域の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出するようにしてもよい。この場合、ステップＳ１３において、分割された複数の領域の残留応力のスプリングバックへの寄与同士を比較し、複数の領域の内、スプリングバックへの寄与の大きい領域について、再度複数の領域に分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、再度分割された領域の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出するようにする。
【００３３】
また、ステップＳ１３において、分割された領域Ａの残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂの残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較し、領域Ａと領域Ｂの内、スプリングバックへの寄与の大きい方の領域Ｂについて、再度領域Ｂ１と領域Ｂ２に分割する際、再度分割された領域Ｂ１の残留応力のスプリングバックへの寄与と、再度分割された領域Ｂ２の残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較し、領域Ｂ１と領域Ｂ２の内、スプリングバックへの寄与の大きい方の領域について、再々度分割する際、あるいはそれに続いてスプリングバックへの寄与の大きい方の領域を分割する際には、分割された領域の残留応力のスプリングバックへの寄与同士の比率が１：２以内であれば、それら両領域をともに分割して引き続き調査の対象とするのが好ましい。
【実施例】
【００３４】
（１）実施例１
本発明に係るプレス成形解析方法の実施例１として、引張強さ１０１０ＭＰａ、降伏応力６８０ＭＰａの９８０ＭＰａ級高強度冷延鋼板を金型によりプレス成形及びトリム加工を行い、図７に示す寸法のハット断面形状の成形対象物を成形する場合において、スプリングバックに起因する形状不良発生に対して、図８に示す成形対象物１における（Ａ）パンチ底部、（Ｂ）縦壁部、（Ｃ）フランジ部の３つの領域の残留応力が、それぞれどの程度影響しているのか、を解析した。
プレス成形解析方法における解析計算は、図１び図２に示すものと同様の方法で行い、市販の有限要素法（ＦＥＭ）解析システムを用いて行った。以下、この解析計算について説明する。
先ず、ステップＳ１において、離型前の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータ［データＯ］を算出した。
【００３５】
次いで、ステップＳ２において、算出された離型前の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータ［データＯ］に基づいて、金型による拘束力を除去した場合のスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、そして、離型後の成形対象物１の形状と、離型前の成形対象物１の形状とに基づいて、スプリングバックに関するある定義された量である角度変化量θ（図９参照）を算出した。本実施例１では、この角度変化量θは４．４度であった。
【００３６】
次いで、ステップＳ３において、データ［データＯ］のうち、離型前の成形対象物１における（Ａ）パンチ底部についての残留応力をすべて０とし、この変更したデータ［データＡ］に基づいて、金型による拘束力を除去してスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、離型後の成形対象物１の形状と、離型前の成形対象物１の形状とに基づいて、（Ａ）パンチ底部について残留応力を０とした後のスプリングバックに関するある定義された量である角度変化量θを算出した。本実施例１では、（Ａ）パンチ底部についての角度変化量θは２．７度であった。
【００３７】
次いで、ステップＳ４において、データ［データＯ］のうち、離型前の成形対象物１における（Ｂ）縦壁部についての残留応力をすべて０とし、この変更したデータ［データＢ］に基づいて、金型による拘束力を除去してスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、離型後の成形対象物１の形状と、離型前の成形対象物１の形状とに基づいて、（Ｂ）縦壁部について残留応力を０とした後のスプリングバックに関するある定義された量である角度変化量θを算出した。本実施例１においては、（Ｂ）縦壁部についての角度変化量θは１．５度であった。
【００３８】
また、同様に、ステップＳ４において、データ［データＯ］のうち、離型前の成形対象物１における（Ｃ）フランジ部についての残留応力をすべて０とし、この変更したデータ［データＣ］に基づいて、金型による拘束力を除去してスプリングバック解析を行って、離型後の成形対象物１の形状、残留応力分布及びひずみ分布のデータを算出し、離型後の成形対象物１の形状と、離型前の成形対象物１の形状とに基づいて、（Ｃ）フランジ部について残留応力を０とした後のスプリングバックに関するある定義された量である角度変化量θを算出した。本実施例１においては、（Ｃ）フランジ部についての角度変化量θは２．９度であった。
【００３９】
そして、ステップＳ５において、（Ａ）パンチ底部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である角度変化量θがどのように変化するかを調査した。即ち、ステップＳ２において算出した角度変化量θ＝４．４度と、ステップＳ３において算出した角度変化量θ＝２．７度との差である角度変化減少量１．７度を算出した。
【００４０】
また、ステップＳ６において、（Ｂ）縦壁部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である角度変化量θがどのように変化するかを算出した。即ち、ステップＳ２において算出した角度変化量θ＝４．４度と、ステップＳ４において算出した角度変化量θ＝１．５度との差である角度変化減少量２．９度を算出した。
【００４１】
また、同様に、ステップＳ６において、（Ｃ）フランジ部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である角度変化量θがどのように変化するかを算出した。即ち、ステップＳ２において算出した角度変化量θ＝４．４度と、ステップＳ４において算出した角度変化量θ＝２．９度との差である角度変化減少量１．５度を算出した。
【００４２】
最後に、ステップＳ７において、ステップＳ５で求めた、（Ａ）パンチ底部についての残留応力分布を変更する前後における、角度変化減少量１．７度と、ステップＳ６で求めた、（Ｂ）縦壁部についての残留応力分布を変更する前後における、角度変化減少量２．９度と、（Ｃ）フランジ部についての残留応力分布を変更する前後における、角度変化減少量１．５度とに基づいて、（Ａ）パンチ底部、（Ｂ）縦壁部及び（Ｃ）フランジ部の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出した。（Ａ）パンチ底部の残留応力のスプリングバックへの寄与は、１．７度／４．４度＝０．３８、（Ｂ）縦壁部の残留応力のスプリングバックへの寄与は、２．９度／４．４度＝０．６６、（Ｃ）フランジ部の残留応力のスプリングバックへの寄与は、１．５度／４．４度＝０．３４であった。これらの寄与は、互いにラップする分があると思われ、足しても１にはならないが、一応、互いの比率を比較してみると、図１０に示すような配分になる。
これらの結果から（Ｂ）縦壁部の残留応力のスプリングバックへの寄与が最も大きく、スプリングバックを抑制するためには、成形対象物１のうち（Ｂ）縦壁部に対しての対策が最も有効であることがわかった。
【００４３】
（２）実施例２
次に、本発明に係るプレス成形解析方法の実施例２として、引張強さ１０１０ＭＰａ、降伏応力６８０ＭＰａの９８０ＭＰａ級高強度冷延鋼板を金型によりプレス成形及びトリム加工を行い、図７に示す寸法のハット断面形状の成形対象物を成形する場合において、スプリングバックに起因する形状不良発生に対して、成形対象物１におけるどの領域が、スプリングバックへの寄与が大きいかを予測した。
【００４４】
プレス成形解析方法における解析計算は、図５び図６に示すものと同様の方法で行い、市販の有限要素法（ＦＥＭ）解析システムを用いて行った。以下、この解析計算について説明する。
先ず、ステップＳ１１において、離型前の成形対象物１について、図１１に示す初期領域を設定し、この領域を何回分割するかの分割回数を入力した。本実施例２では分割回数を７回とした。
【００４５】
次いで、ステップＳ１２において、図１２（ａ）に示すように、離型前の成形対象物１の初期領域をｘ方向に均等に領域Ａと領域Ｂとに分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、分割された領域Ａと領域Ｂの残留応力のスプリングバックへの寄与を算出した。ここで、本実施例２では、図２におけるステップＳ４においては、データ［データＯ］のうち、離型前の成形対象物１における領域Ａについての残留応力及び領域Ｂについての残留応力をすべて０とし、領域Ａ及び領域Ｂについての残留応力変更後の角度変化量θを算出した。
【００４６】
そして、ステップＳ１３において、分割された領域Ａの残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂの残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較し、図１２（ｂ）に示すように、領域Ａと領域Ｂのうちスプリングバックへの寄与の大きい領域Ａについて、ｙ方向に均等に再度領域Ａ’と領域Ｂ’に分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、再度分割された領域Ａ’と領域Ｂ’の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出した。
【００４７】
次いで、ステップＳ１４において、ステップＳ１２における分割回数と、ステップＳ１３おける分割回数とを足した分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達したか否かを判断した。本実施例２では、ステップＳ１２における分割回数１回と、ステップＳ１３おける分割回数１回とを足した分割回数が２回であり、ステップＳ１１において入力した分割回数７回に達していない。
【００４８】
従って、ステップＳ１３に戻り、今度は、再度分割された領域Ａ’の残留応力のスプリングバックへの寄与と、再度分割された領域Ｂ’の残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較し、図１２（ｃ）に示すように、領域Ａ’と領域Ｂ’のうちスプリングバックへの寄与の大きい領域Ａ’について、ｘ方向に均等に再々度領域Ａ’’と領域Ｂ’’とに分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、再々度分割された領域Ａ’’と領域Ｂ’’の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出した。
【００４９】
そして、再度、ステップＳ１４において、ステップＳ１２における分割回数と、ステップＳ１３おける分割回数と、再度行ったステップＳ１３における分割回数とを足した分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達したか否かを判断した。本実施例２では、ステップＳ１２における分割回数１回と、ステップＳ１３おける分割回数１回と、再度行ったステップＳ１３における分割回数１回とを足した分割回数が３回であり、ステップＳ１１において入力した分割回数７回に達していない。
【００５０】
従って、ステップＳ１３に戻り、今度は、分割された領域Ａ’’の残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂ’’の残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較した。ここで、本実施例２では、分割された領域Ａ’’の残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂ’’の残留応力のスプリングバックへの寄与との比率が１：２以内であったため、図１２（ｄ）に示すように、領域Ａ’’及び領域Ｂ’’の双方について、ｙ方向に均等に領域Ａ１と領域Ｂ１、領域Ａ２と領域Ｂ２というように分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、分割された領域Ａ１と領域Ｂ１、領域Ａ２と領域Ｂ２の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出した。
【００５１】
次いで、再度、ステップＳ１４において、トータルの分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達したか否かを判断した。本実施例２では、これまでのトータルの分割回数が４回であり、ステップＳ１１において入力した分割回数７回に達していない。
従って、ステップＳ１３に戻り、今度は、分割された領域Ａ１の残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂ１の残留応力のスプリングバックへの寄与及び分割された領域Ａ２の残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂ２の残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較した。そして、本実施例２においては、分割された領域Ａ１の残留応力のスプリングバックへの寄与が、分割された領域Ｂ１の残留応力のスプリングバックへの寄与よりも大きく、また、分割された領域Ａ２の残留応力のスプリングバックへの寄与が、分割された領域Ｂ２の残留応力のスプリングバックへの寄与よりも大きかったため、図１２（ｅ）に示すように、領域Ａ１について、ｘ方向に均等に領域Ａ１’と領域Ｂ１’とに分割し、また、領域Ａ２について、ｘ方向に均等に領域Ａ２’と領域Ｂ２’とに分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、分割された領域Ａ１’と領域Ｂ１’、領域Ａ２’と領域Ｂ２’の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出した。
【００５２】
次いで、再度、ステップＳ１４において、トータルの分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達したか否かを判断した。本実施例２では、これまでのトータルの分割回数が５回であり、ステップＳ１１において入力した分割回数７回に達していない。
従って、ステップＳ１３に戻り、今度は、分割された領域Ａ１’の残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂ１’の残留応力のスプリングバックへの寄与及び分割された領域Ａ２’の残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂ２’の残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較した。そして、本実施例２においては、分割された領域Ｂ１’の残留応力のスプリングバックへの寄与が、分割された領域Ａ１’の残留応力のスプリングバックへの寄与よりも大きく、また、分割された領域Ｂ２’の残留応力のスプリングバックへの寄与が，分割された領域Ａ２’の残留応力のスプリングバックへの寄与よりも大きかったため、図１２（ｆ）に示すように、領域Ｂ１’について，ｙ方向に均等に領域Ａ１’’と領域Ｂ１’’とに分割し、また、領域Ｂ２’について，ｙ方向に均等に領域Ａ２’’と領域Ｂ２’’とに分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、分割された領域Ａ１’’と領域Ｂ１’’、領域Ａ２’’と領域Ｂ２’’の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出した。
【００５３】
そして、再度、ステップＳ１４において、トータルの分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達したか否かを判断した。本実施例２では、これまでのトータルの分割回数が６回であり、ステップＳ１１において入力した分割回数７回に達していない。
従って、ステップＳ１３に戻り、今度は、分割された領域Ａ１’’の残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂ１’’の残留応力のスプリングバックへの寄与及び分割された領域Ａ２’’の残留応力のスプリングバックへの寄与と、分割された領域Ｂ２’’の残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較した。そして、本実施例２においては、分割された領域Ｂ１’’の残留応力のスプリングバックへの寄与が、分割された領域Ａ１’’の残留応力のスプリングバックへの寄与よりも大きく、また、分割された領域Ａ２’’の残留応力のスプリングバックへの寄与が，分割された領域Ｂ２’’の残留応力のスプリングバックへの寄与よりも大きかったため、図１３に示すように、領域Ｂ１’’について、ｘ方向に均等に領域Ａ１’’’と領域Ｂ１’’’とに分割し、また、領域Ａ２’’について、ｘ方向に均等に領域Ａ２’’’と領域Ｂ２’’’とに分割し、図１及び図２に示すプレス成形解析方法を用いて、分割された領域Ａ１’’’と領域Ｂ１’’’、領域Ａ２’’’と領域Ｂ２’’’の残留応力のスプリングバックへの寄与を算出した。
【００５４】
そして、再度、ステップＳ１４において、トータルの分割回数が、ステップＳ１１において入力した分割回数に達したか否かを判断した。本実施例２では、これまでのトータルの分割回数が７回であり、ステップＳ１１において入力した分割回数７回に達している。
従って、ステップＳ１５に進み、最終的に分割された領域Ａ１’’’と領域Ｂ１’’’の残留応力のスプリングバックへの寄与及び領域Ａ２’’’と領域Ｂ２’’’の残留応力のスプリングバックへの寄与とを比較して、寄与の大きい領域を、スプリングバックへの寄与の大きい領域として特定した。本実施例２の場合には、領域Ｂ１’’’がスプリングバックへの寄与が１番目に大きく、Ａ２’’’がスプリングバックへの寄与が２番目に大きい領域としてとして特定された。
これらの結果から、離型前の成形対象物１の内、スプリングバックへの寄与の大きい領域を、短時間でかつ正確に予測できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係るプレス成形解析方法の第１の実施の形態を説明するための図である。
【図２】図１に示すプレス成形解析方法の処理順序を示すフローである。
【図３】図１に示すプレス成形解析方法の解析計算に用いられるプレス金型モデルの説明図である。
【図４】絞り成形後のブランクのトリム、スプリングバック解析順序を概略的に説明するための図である。
【図５】本発明に係るプレス成形解析方法の第２の実施の形態を説明するための図である。
【図６】図５に示すプレス成形解析方法の処理順序を示すフローである。
【図７】実施例１及び実施例２において成形したハット断面形状の成形対象物の形状を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図である。
【図８】実施例１において、要因解析のための領域を示す図である。
【図９】スプリングバックに関するある定義された量である角度変化量を説明するための図である。
【図１０】実施例１における、（Ａ）パンチ底部、（Ｂ）縦壁部及び（Ｃ）フランジ部の残留応力のスプリングバックへの寄与の評価結果を示す図である。
【図１１】実施例２において、離型前の成形対象物について設定した初期領域を説明するための図である。
【図１２】実施例２における領域分割のしかたを説明するための図である。
【図１３】実施例２において、離型前の成形対象物の内、スプリングバックへの寄与の大きい領域を特定した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  成形対象物
２  ダイ
３  パンチ
４  ブランクホルダ
５  ブランク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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