(57)【要約】【課題】プレス成形品の製造において、プレス成形品の形状を矯正する形状矯正解析方法及び装置、形状矯正方法を提供する。【解決手段】本発明に係るプレス成形品の形状矯正解析方法は、プレス成形解析によりプレス成形品の離型前の残留応力を求め、該残留応力のうちスプリングバックの要因となるものが前記プレス成形品のどの領域に存在するかを特定するスプリングバック要因領域特定工程Ｓ１と、前記離型前の残留応力に基づいて得られるスプリングバック後の形状における前記スプリングバック要因領域特定工程により特定された領域に対して、圧子を押し込んで変形を与えた後のスプリングバック解析を行う圧子押込解析工程Ｓ３と、該圧子押込解析工程で求めた圧子の押し込み後の形状と前記プレス成形品の目標形状とを比較して形状矯正に効果のある前記圧子の押し込み部位及び押し込み量を決定する形状矯正条件決定工程Ｓ５とを有するものである。【選択図】  図７
2016087640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形品の形状矯正解析方法であって、以下の工程をコンピュータが行うものであり、
プレス成形解析によってプレス成形品の離型前の残留応力を求め、該残留応力のうちスプリングバックの要因となるものが、前記プレス成形品のどの領域に存在するかを特定するスプリングバック要因領域特定工程と、
前記離型前の残留応力に基づいて得られるスプリングバック後の形状における前記スプリングバック要因領域特定工程によって特定された領域に対して、圧子の押し込み部位及び押し込み量を変化させて圧子を押し込んで変形を与えた後のスプリングバック解析を行う圧子押込解析工程と、
該圧子押込解析工程で求めた圧子の押し込み後の形状と前記プレス成形品の目標形状とを比較することによって形状矯正に効果のある前記圧子の押し込み部位及び押し込み量を決定する形状矯正条件決定工程と
を有することを特徴とするプレス成形品の形状矯正解析方法。
【請求項２】
前記スプリングバック要因領域特定工程は、前記プレス成形品の一部の領域の残留応力を０にするか、前記一部の領域の残留応力値を変更するか、前記一部の領域の離型前後の残留応力差を変更するか、のいずれかの処理を行うことを特徴とする請求項１記載のプレス成形品の形状矯正解析方法。
【請求項３】
前記圧子押込解析工程は、前記スプリングバック要因領域特定工程にて特定された領域に圧縮応力が残留している場合、前記領域内の部位を圧子で押し込み、
前記スプリングバック要因領域特定工程にて特定された領域に引張応力が残留している場合、前記領域内の部位を圧子で押し込んだ後に、当該部位に対して前記押し込み面と反対側の面から圧子で前記押し込み方向と反対方向へ押し戻すことを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス成形品の形状矯正解析方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のプレス成形品の形状矯正解析方法を用いたプレス成形実部品の形状矯正方法であって、
請求項１乃至３のいずれかのプレス成形解析に用いた金型モデルに対応する金型を用いてプレス成形を行うことによってプレス成形実部品を成形するプレス成形工程と、離型後の前記プレス成形実部品に対して前記形状矯正条件決定工程で得られた前記圧子の押し込み部位及び押し込み量にて、前記圧子を押し込むことによって前記プレス成形実部品の形状を矯正する形状矯正工程とを備えたことを特徴とするプレス成形品の形状矯正方法。
【請求項５】
プレス成形解析によってプレス成形品の離型前の残留応力を求め、該残留応力のうちスプリングバックの要因となるものが、前記プレス成形品のどの領域に存在するかを特定するスプリングバック要因領域特定手段と、
前記離型前の残留応力に基づいて得られるスプリングバック後の形状における前記スプリングバック要因領域特定手段によって特定された領域に対して、圧子の押し込み部位及び押し込み量を変化させて圧子を押し込んで変形を与えた後のスプリングバック解析を行う圧子押込解析手段と、
該圧子押込解析手段で求めた圧子の押し込み後の形状と前記プレス成形品の目標形状とを比較することによって形状矯正に効果のある前記圧子の押し込み部位及び押し込み量を決定する形状矯正条件決定手段と
を有することを特徴とするプレス成形品の形状矯正解析装置。
【請求項６】
前記スプリングバック要因領域特定手段は、前記プレス成形品の一部の領域の残留応力を０にするか、前記一部の領域の残留応力値を変更するか、前記一部の領域の離型前後の残留応力差を変更するか、のいずれかの処理を行うことを特徴とする請求項６記載のプレス成形品の形状矯正解析装置。
【請求項７】
前記圧子押込解析手段は、前記スプリングバック要因領域特定手段にて特定された領域に圧縮応力が残留している場合、前記領域内の部位を圧子で押し込み、
前記スプリングバック要因領域特定手段にて特定された領域に引張応力が残留している場合、前記領域内の部位を圧子で押し込んだ後に、当該部位に対して前記押し込み面と反対側の面から圧子で前記押し込み方向と反対方向へ押し戻すことを特徴とする請求項５又は６に記載のプレス成形品の形状矯正解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形品の量産品の形状安定性を確保し、プレス成形品の形状を容易に矯正することのできるプレス成形品の形状矯正解析方法及び形状矯正解析装置、プレス成形品の形状矯正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プレス成形においてはプレス成形品を金型から取り出す離型の段階で、成形下死点における残留応力分布に応じて、スプリングバックと呼ばれる形状の戻りが発生し、金型どおりの形状（形状凍結）にならずこれが形状凍結不良の原因となる。
【０００３】
例えば、長手方向に湾曲するプレス成形品をプレス成形により製造する場合、該プレス成形品を離型するとスプリングバックにより該プレス成形品の端部付近のはね及び／又は長手方向のねじれなどの形状凍結不良が生じる。
【０００４】
スプリングバックは加工されるブランク材の強度が高いほど、また、前記ブランク材のヤング率が低いほど大きくなり、寸法精度の高いプレス成形品を製造する上で、スプリングバックによる形状凍結不良は極めて大きな障害となっている。
【０００５】
スプリングバックによる形状凍結不良を克服するための方法として、例えば特許文献１には、プレス成形後のプレス成形品形状に基づいてプレス成形品における変形の発生位置を特定し、該発生位置における変形形態に応じて当該発生位置における残留応力分布を平準化するためにプレス成形過程における変形履歴を制御するプレス成形方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５５１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、変形の発生位置における変形形態に応じて、当該発生位置における残留応力の分布を平準化するように板状部材の面内変形履歴を制御するとしており、この面内変形履歴の制御方法として、伸びが生じた部位には圧縮応力を付与し、縮みが生じた部位には引張応力を付与するとしている。しかしながら、具体的にどのようにして圧縮応力や引張応力を付与するのかが不明であり、プレス成形品を量産する場合においては、加工条件のばらつきによるプレス成形品の形状変化を抑制する効果は見込めず、該プレス成形品の形状安定性を確保するには十分な効果が期待できない。
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、同一金型で数多くのプレス成形を行う際にプレス成形品のバラツキを抑制して量産品の形状安定性を確保するべく、簡易な方法でプレス成形品の形状を容易に矯正することのできるプレス成形品の形状矯正解析方法及び装置、プレス成形品の形状矯正方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係るプレス成形品の形状矯正解析方法は、以下の工程をコンピュータが行うものであって、プレス成形解析によってプレス成形品の離型前の残留応力を求め、該残留応力のうちスプリングバックの要因となるものが、前記プレス成形品のどの領域に存在するかを特定するスプリングバック要因領域特定工程と、前記離型前の残留応力に基づいて得られるスプリングバック後の形状における前記スプリングバック要因領域特定工程によって特定された領域に対して、圧子の押し込み部位及び押し込み量を変化させて圧子を押し込んで変形を与えた後のスプリングバック解析を行う圧子押込解析工程と、該圧子押込解析工程で求めた圧子の押し込み後の形状と前記プレス成形品の目標形状とを比較することによって形状矯正に効果のある前記圧子の押し込み部位及び押し込み量を決定する形状矯正条件決定工程とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記スプリングバック要因領域特定工程は、前記プレス成形品の一部の領域の残留応力を０にするか、前記一部の領域の残留応力値を変更するか、前記一部の領域の離型前後の残留応力差を変更するか、のいずれかの処理を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
（３）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記圧子押込解析工程は、前記スプリングバック要因領域特定工程にて特定された領域に圧縮応力が残留している場合、前記領域内の部位を圧子で押し込み、前記スプリングバック要因領域特定工程にて特定された領域に引張応力が残留している場合、前記領域内の部位を圧子で押し込んだ後に、当該部位に対して前記押し込み面と反対側の面から圧子で前記押し込み方向と反対方向へ押し戻すことを特徴とするとするものである。
【００１２】
（４）本発明に係るプレス成形品の形状矯正方法は、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のプレス成形品の形状矯正解析方法を用いたプレス成形実部品の形状矯正方法であって、上記（１）乃至（３）のいずれかのプレス成形解析に用いた金型モデルに対応する金型を用いてプレス成形を行うことによってプレス成形実部品を成形するプレス成形工程と、離型後の前記プレス成形実部品に対して前記形状矯正条件決定工程で得られた前記圧子の押し込み部位及び押し込み量にて、前記圧子を押し込むことによって前記プレス成形実部品の形状を矯正する形状矯正工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
（５）本発明に係るプレス成形品の形状矯正解析装置は、プレス成形解析によってプレス成形品の離型前の残留応力を求め、該残留応力のうちスプリングバックの要因となるものが、前記プレス成形品のどの領域に存在するかを特定するスプリングバック要因領域特定手段と、前記離型前の残留応力に基づいて得られるスプリングバック後の形状における前記スプリングバック要因領域特定手段によって特定された領域に対して、圧子の押し込み部位及び押し込み量を変化させて圧子を押し込んで変形を与えた後のスプリングバック解析を行う圧子押込解析手段と、該圧子押込解析手段で求めた圧子の押し込み後の形状と前記プレス成形品の目標形状とを比較することによって形状矯正に効果のある前記圧子の押し込み部位及び押し込み量を決定する形状矯正条件決定手段とを有することを特徴とするものである。
【００１４】
（６）上記（５）に記載のものにおいて、前記スプリングバック要因領域特定手段は、前記プレス成形品の一部の領域の残留応力を０にするか、前記一部の領域の残留応力値を変更するか、前記一部の領域の離型前後の残留応力差を変更するか、のいずれかの処理を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
（７）上記（５）又は（６）に記載のものにおいて、前記圧子押込解析手段は、前記スプリングバック要因領域特定手段にて特定された領域に圧縮応力が残留している場合、前記領域内の部位を圧子で押し込み、前記スプリングバック要因領域特定手段にて特定された領域に引張応力が残留している場合、前記領域内の部位を圧子で押し込んだ後に、当該部位に対して前記押し込み面と反対側の面から圧子で前記押し込み方向と反対方向へ押し戻すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、プレス成形解析によってプレス成形品の離型前の残留応力を求め、該残留応力のうちスプリングバックの要因となるものが、前記プレス成形品のどの領域に存在するかを特定するスプリングバック要因領域特定工程と、前記離型前の残留応力に基づいて得られるスプリングバック後の形状における前記スプリングバック要因領域特定工程によって特定された領域に対して、圧子の押し込み部位及び押し込み量を変化させて圧子を押し込んで変形を与えた後のスプリングバック解析を行う圧子押込解析工程と、該圧子押込解析工程で求めた圧子の押し込み後の形状と前記プレス成形品の目標形状とを比較することによって形状矯正に効果のある前記圧子の押し込み部位及び押し込み量を決定する形状矯正条件決定工程とを有することにより、簡易な方法でプレス成形品の形状を容易に矯正することが可能となり、プレス成形品の量産品の形状安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプレス成形品の形状矯正解析装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態で対象としたプレス成形品の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るスプリングバック量の定義の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るプレス成形品のスプリングバックの要因となる部位の特定方法の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る圧子の押し込みによるプレス成形品の成形解析方法の説明図である（その１）。
【図６】本発明の実施の形態に係る圧子の押し込みによるプレス成形品の成形解析方法の説明図である（その２）。
【図７】本発明の実施の形態に係るプレス成形品の形状矯正解析装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係るプレス成形品のスプリングバックの要因として特定された領域の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態において、ねじれの要因となる部位に圧子を押し込んだ場合のスプリングバック量の変化を示す図である（その１）。
【図１０】本発明の実施の形態において、反りの要因となる部位に圧子を押し込んだ場合のスプリングバック量の変化を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態において、ねじれの要因となる部位に圧子を押し込んだ場合のスプリングバック量の変化を示す図である（その２）。
【図１２】本発明の実施の形態に係るプレス成形実部品の形状矯正方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［プレス成形品］
本発明の実施の形態１〜３で対象とするプレス成形品は、図２に示すように、自動車用フロントピラー補強部材を模擬したプレス成形品２１であり、プレス成形品２１のブランク材として980MPa級GA（Galvannealed）鋼板（板厚1.4mm）を使用している。プレス成形品２１は、断面ハット形状で長手方向に湾曲した形状であるため、プレス成形して離型後にねじれや反りなどのスプリングバックが発生し易く、形状凍結精度の観点から高強度材の適用が難しい。
【００１９】
プレス成形品２１をプレス成形するのに際して、離型後にスプリングバックによる形状凍結不良が生じた場合、スプリングバックの度合いを定量的に評価する必要がある。
そこで本発明の実施の形態においては、スプリングバックの度合いの定量的な評価値として、図３に示すねじれ角度及び先端はね量を用いる。
【００２０】
ねじれ角度は、図３（ａ）に示すように、プレス成形品２１の右側端部付近にある３点を固定点として、スプリングバック前後の左側端部にある2点の成す直線の交差角度とした。
一方、先端はね量は、図３（ｂ）に示すように、プレス成形品２１の右側端部付近にある３点を固定点として、スプリングバック前後の左側端部にある１点の変位量とした。
【００２１】
本発明の実施形態１〜３に係るプレス成形解析及びスプリングバック解析は、市販のＦＥＭ（有限要素法）解析システムを用いて行ってもよい。
【００２２】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係るプレス成形品の形状矯正解析装置（以下、単に「形状矯正解析装置」という）について図１〜図６に基づいて説明する。
【００２３】
＜形状矯正解析装置＞
形状矯正解析装置１は、図１に示すように、コンピュータによって構成され、表示装置３と入力装置５と主記憶装置７と補助記憶装置９及び演算処理部１１を有している。
表示装置３は、モニター等で構成され、解析結果の表示等に用いられる。入力装置５は、キーボードやマウス等で構成され、オペレータの条件入力などに用いられる。主記憶装置７は、ＲＡＭ等で構成され、演算処理部１１で使用するデータの一時保存や演算等に用いられる。補助記憶装置９は、ハードディスク等で構成され、ファイルの記憶等に用いられる。
演算処理部１１には、表示装置３と入力装置５と主記憶装置７及び補助記憶装置９が接続されている。
【００２４】
演算処理部１１はコンピュータのＣＰＵ（中央演算処理装置）によって構成され、以下に説明する各手段はＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。
演算処理部１１によって実現される手段として、スプリングバック要因領域特定手段１３と、圧子押込解析手段１５と、形状矯正条件決定手段１７とを備えている。
【００２５】
≪スプリングバック要因領域特定手段≫
スプリングバック要因領域特定手段１３は、プレス成形解析によってプレス成形品２１の離型前の残留応力を求め、該残留応力のうちスプリングバックの要因となるものが、プレス成形品２１のどの領域に存在するかを特定するためのものである。
【００２６】
スプリングバックの要因となる領域を特定する処理としては、例えば以下のものが挙げられる。
まず、図２に示すプレス成形品２１をプレス成形するプレス成形解析を行い、成形下死点、すなわち、プレス成形品２１の離型前のデータ（形状、応力分布及びひずみ分布等）を取得する。そして、図４に示すように、該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スプリングバック量xを算出する。
【００２７】
次に、スプリングバック寄与度を演算する。
まず、前記離型前のデータにおいて、離型前のプレス成形品２１の応力分布に対して一部領域Ｐにおける応力を消去した応力分布に基づいてスプリングバック解析を行い、スプリングバック量pを算出する。
【００２８】
ここで、応力を消去する方法として、プレス成形品２１における領域Ｐの応力値を0にする、又は、プレス成形品２１の離型前後の応力差を求め、領域Ｐについては前記応力差を0にする、などが挙げられる。本発明の実施の形態においては、いずれの方法を用いても構わない。
【００２９】
同様に、前記離型前のデータにおいて、離型前のプレス成形品２１の応力分布に対して領域Ｐとは異なる一部領域Ｑの応力を消去した応力分布に基づいてスプリングバック解析を行い、スプリングバック量qを算出する。
【００３０】
次に、プレス成形品２１における領域Ｐと領域Ｑのそれぞれに残留する応力のスプリングバックへの寄与の度合い（以下、スプリングバック寄与度という）を算出する。具体的には、前記離型前のデータに基づいて得られたスプリングバック量xと応力分布を変更して得られたスプリングバック量pあるいはqとの差(x-p)あるいは(x-q)をそれぞれ求め、(x-p)と(x-q)のスプリングバック量xに対する比率(x-p)/x及び(x-q)/xをスプリングバック寄与度として算出する。このようにして算出したスプリングバック寄与度の値が大きいほど、当該スプリングバック寄与度に係る領域の残留応力がスプリングバックに寄与する度合いが大きいことを表す。
【００３１】
以上の操作により算出したプレス成形品２１の一部領域におけるスプリングバック寄与度に基づいて、離型前のプレス成形品２１の領域Ｐと領域Ｑのどちらの領域に残留する応力がよりスプリングバックに寄与しているかによって、スプリングバックの要因となる残留応力が存在する領域が特定される。
【００３２】
上記の操作において、スプリングバック量としては、図３に示すねじれ角度又は先端はね量を用いる。該ねじれ角度又は先端はね量それぞれに対してスプリングバック寄与度を算出することにより、プレス成形品２１の離型後に生じるねじれ又は反りの要因となる残留応力が存在する領域がそれぞれ特定される。
【００３３】
なお、上記の説明では領域Ｐと領域Ｑの２つの領域に対するスプリングバック寄与度を求め、領域Ｐと領域Ｑのスプリングバック寄与度を比較する例を示したが、スプリングバック寄与度を求める領域の数は２つに限られず３つ以上としてもよく、該領域の数が多いほど、スプリングバックに寄与する残留応力が存在する領域をより正確に特定することができる。
【００３４】
さらに、最もスプリングバック寄与度の大きい残留応力を有する領域について、当該領域をさらに複数に分割し、分割した後の領域の中から、さらに最もスプリングバック寄与度の高い残留応力を有する領域を求めるようにしてもよい。こうすることでも、スプリングバックに寄与する領域をさらに正確かつ詳細に特定することができる。
【００３５】
≪圧子押込解析手段≫
圧子押込解析手段１５は、スプリングバック要因領域特定手段１３で特定されたスプリングバックの要因となる残留応力が存在する領域に圧子を押し込む過程の成形解析を行い、圧子の押し込みにより変形したプレス成形品２１の形状データ及び応力分布等に基づいてスプリングバック解析を行うものである。
【００３６】
まず、図５（ａ）に示すように、前記プレス成形解析によって得られた離型前のデータに基づいて行ったスプリングバック解析後のプレス成形品２１の外周に対し、拘束条件を与える。
【００３７】
スプリングバック要因領域特定手段１３において特定された前記領域に圧縮応力が残留している場合、前記領域における圧縮応力の値を目安として圧子の押し込み部位を設定し（図５（ｂ））、前記拘束条件の下で、例えば、該部位に対して球頭の圧子２３を押し込む過程の成形解析を行う。該成形解析において所定の押し込み量に達した時のプレス成形品２１の形状データ及び応力分布等を取得する（図５（ｃ））。
【００３８】
一方、スプリングバック要因領域特定手段１３にて特定された前記領域に引張応力が残留している場合、まずは前記領域における引張応力の値を目安として圧子２３の押し込み部位を設定し（図６（ａ））、前記拘束条件の下、該部位に対して圧子２３を押し込む過程の成形解析を行う。所定の押し込み量に達した後に、前記拘束条件の下、例えば、平坦面の圧子２５を前記部位に対して前記押し込み面と反対側の面から前記押し込み方向とは反対方向へ所定の押し戻し量に達するまで押し戻す過程の成形解析を行い（図６（ｂ））、平坦面の圧子２５により押し戻した後の押し戻したプレス成形品２１の形状データ及び応力分布等を取得する（図６（ｃ））。ここで、前記押し戻し量は圧子２３による押し込み量と同一とする。
【００３９】
圧子２３による押し込み及び圧子２５による押し戻し過程の成形解析は前記押し込み部位および押し込み量を変更して行い、押し込み部位及び押し込み量を変更した条件毎にスプリングバック解析によりスプリングバック後のプレス成形品２１の形状データを取得する。
【００４０】
≪形状矯正条件決定手段≫
形状矯正条件決定手段１７は、圧子押込解析手段１５において求めたスプリングバック後のプレス成形品２１の形状を矯正するのに適した条件を決定するためのものである。
【００４１】
具体的には、スプリングバック後のプレス成形品２１の形状データとプレス成形品２１の目標形状データとの偏差を算出し、該偏差を圧子の押し込みによる形状矯正量として取得する。圧子２３の押し込み部位及び押し込み量を変更した場合の形状矯正量を比較することにより、スプリングバック後のプレス成形品２１の形状を矯正するのに適した圧子２３の押し込み部位及び押し込み量を決定する。
【００４２】
プレス成形品２１のスプリングバック後の形状データと目標形状データとの偏差は、プレス成形品２１の目標形状データを基準とし、図３に示すように、スプリングバック後のプレス成形品２１のねじれ角度及び先端はね量を算出することにより求めることができる。
【００４３】
＜形状矯正解析方法＞
次に、上記のように構成された形状矯正解析装置１を用いた形状矯正解析方法を、プレス成形品２１の形状を矯正する場合を例に挙げて、形状矯正解析装置１の動作と共に説明する。
本発明の実施の形態１に係る形状矯正解析方法は、スプリングバック要因領域特定工程と、圧子押込解析工程と、形状矯正条件決定工程とを備えている。
以下、上記各工程を図７に基づいて詳細に説明する。
【００４４】
≪スプリングバック要因領域特定工程≫
スプリングバック要因領域特定工程Ｓ１は、スプリングバック要因領域特定手段１３によって、プレス成形品２１のプレス成形解析を行って離型前の残留応力を求め、該残留応力のうちスプリングバックの要因となるものがプレス成形品２１のどの領域に存在するかを特定する工程である。
【００４５】
スプリングバックによるプレス成形品２１の形状凍結不良としては、前記のとおり、ねじれ及び反りが挙げられる。そこで、まずはプレス成形解析を行い、プレス成形品２１の成形下死点、すなわち離型前におけるデータ（形状及び応力分布等）を求める。次に、離型前のデータに基づいてスプリングバック解析を行い、スプリングバック後のプレス成形品２１の形状データを取得する。スプリングバック前後の形状データから、図３に示すように、スプリングバックのうちねじれに関してはねじれ角度を、反りに関しては先端はね量を算出することによってスプリングバックによるねじれと反りを定量的に評価する。そして、算出した前記ねじれ角度及び先端はね量に基づいて、プレス成形品２１の離型後に生じるねじれ又は反りに寄与する残留応力が存在する領域を特定する。
【００４６】
図８にスプリングバック要因領域特定工程Ｓ１において特定されたねじれ又は反りの要因となる残留応力が存在する領域を示す。図８より、ねじれの要因として特定された領域Ａには主に圧縮応力が残留しているのに対し、反りの要因として特定された領域Ｂには主に引張応力が残留していることが分かる。
【００４７】
≪圧子押込解析工程≫
圧子押込解析工程Ｓ３は、圧子押込解析手段１５によって、スプリングバック要因領域特定工程Ｓ１で特定されたスプリングバックの要因となる領域において、例えば、球頭の圧子２３を押し込む過程の成形解析を行い、圧子を押し込んで変形した後のプレス成形品２１の形状データ及び応力分布等に基づいてスプリングバック解析を行う工程である。
【００４８】
前記領域に主に圧縮応力が残留している場合、前記領域における圧縮応力の値に基づいて圧子２３の押し込み部位を設定し、所定の押し込み量まで圧子２３を押し込む。
一方、前記領域に主に引張応力が残留している場合、前記領域における引張応力の値に基づいて圧子２３の押し込み部位を設定し、当該部位に対して圧子２３を所定の押し込み量に達するまで押し込む。続いて、前記部位に対して前記押し込み面の反対側の面から、例えば、平坦面の圧子２５により前記押し込み方向とは反対方向へ所定の押し戻し量に達するまで押し戻す。該押し戻し量は圧子２３による前記押し込み量と同じとするとよい。
【００４９】
≪形状矯正条件決定工程≫
形状矯正条件決定工程Ｓ５は、形状矯正条件決定手段１７によって、圧子押込解析工程Ｓ３において求めたスプリングバック後のプレス成形品２１の形状を矯正するのに適した条件を決定するためのものである。
【００５０】
具体的には、プレス成形品２１の目標形状データと圧子押込解析工程Ｓ３で得られたスプリングバック後の形状データとの偏差を計算し、該偏差を圧子２３の押し込みによる形状矯正量とする。圧子２３の押し込み部位及び押し込み量を変更した場合の形状矯正量を比較することにより、スプリングバック後のプレス成形品２１の形状を矯正するために適した圧子２３の押し込み部位と押し込み量を決定する。
【００５１】
図９に、プレス成形品２１のねじれの要因として特定された領域Ａのうち、残留圧縮応力の値が高い部位a1に圧子２３を押し込んで形状矯正を行った場合において、圧子２３の押し込み量を変更した時のねじれ角度及び先端はね量を示す。
【００５２】
圧子２３の押し込み量の増加に伴いねじれ角度は減少し、押し込み量が9mmにおいてねじれ角度はほぼ0°となる。押し込み量をさらに増加させると、ねじれ角度はさらに減少して負の値となり、矯正前のねじれとは逆方向のねじれがプレス成形品に生じる。
一方、先端はね量については、圧子２３の押し込み量の増加に伴って僅かに増加するものの、押し込み量6mm以上では先端はね量に変化は見られず、圧子２３を押し込むことによる反りの矯正効果は得られない。
【００５３】
図１０に、プレス成形品２１の反りの要因として特定された領域Ｂのうち、残留引張応力の値が高い部位bに圧子２３を押し込み、次いで部位bに対して前記押し込み面と反対側の面から圧子２５を前記押し込み方向とは反対方向へ前記押し込み量と同一量だけ押し戻すことで形状矯正を行った場合において、押し込み量を変更した時のねじれ角度及び先端はね量を示す。
【００５４】
押し込み量の増加に伴いねじれ角度は僅かに上昇しているが、その変化は小さく、圧子２３の押し込みによるねじれの矯正効果は得られない。
一方、先端はね量に関しては、押し込み量の増加に伴い減少し、押し込み量約8mmにおいて先端はね量はほぼ0mmとなった。押し込み量をさらに増加しても、先端はね量の変化はわずかであり、押し込み量8mm以上においては圧子２３の押し込みによるさらなる先端はね量の変化は得られにくい。
【００５５】
以上より、プレス成形解析とスプリングバック解析を行うことにより、離型後のプレス成形品に生じるスプリングバックによる形状凍結不良の要因となる領域を特定することができ、該領域において圧縮応力が残留している場合は圧子で押し込むことにより、又は、引張応力が残留している場合には圧子による押し込みと平坦面の圧子による押し戻しを行うことにより、スプリングバック後のプレス成形品の形状凍結不良を矯正することが可能となる。また、圧子の押し込み量を変更することで、形状矯正量を変化させることができる。
【００５６】
実際にプレス成形品の形状を矯正する場合においては、汎用性の観点から、ねじれと反りのどちらか一方を個別に矯正することが可能である方が好ましく、上記のようにねじれを矯正することができる部位（図８の領域Ａの部位a1）と反りを矯正することができる部位（図８の領域Ｂの部位b）を特定し、プレス成形品の形状を適切に矯正することができる圧子の押し込み部位と押し込み量を把握することが望ましい。
【００５７】
上記の説明においては、押し戻し過程においては平坦面の圧子を用いるものとしているが、当該押し戻し過程においては、プレス成形品の変形を押し戻すことができればよく、曲面の圧子を用いることを排除するものではない。
【００５８】
［実施の形態２］
上記の実施の形態１においては、ブランク材をプレス成形したプレス成形品２１において、離型後に発生したスプリングバックによる形状凍結不良を矯正するための形状矯正解析装置１及び形状矯正解析方法について述べた。実施の形態１においては、プレス成形品２１のねじれと反りそれぞれ個別に矯正することを対象としていたが、本実施の形態２は、ねじれと反りの両方を矯正する装置及び方法に関するものである。
以下、本実施の形態２について詳細に説明する。
【００５９】
図２に示すプレス成形品２１は、離型後にスプリングバックによりねじれ及び反りが生じ、ねじれ角度及び先端はね量はそれぞれ1.1°及び3.6mmであった。
そこで、実施の形態１にて示した形状矯正解析装置１あるいは形状矯正解析方法により、前記ねじれ角度及び先端はね量を矯正するために圧子２３の押し込み部位及び押し込み量を決定する。
【００６０】
図９（ａ）はプレス成形品２１の離型後にねじれの要因となる残留応力が存在する部位a1（図８）に圧子２３を押し込んだ場合の押し込み量とねじれ角度の関係を示すグラフであり、このグラフから、押し込み量9mmのとき、ねじれ角度はほぼ0°となることが分かる。
【００６１】
図１０（ｂ）はプレス成形品２１の離型後に反りの要因となる残留応力が存在する部位b（図８）に圧子２３を押し込んで同一量押し戻した場合の押し込み量と先端はね量の関係を示すグラフであり、このグラフから、押し込み量8mmのとき、先端はね量はほぼ0mmとなることが分かる。
【００６２】
そこで、プレス成形品２１に対し、まず、部位bに対して押し込み量8mmとして圧子を押し込んで同一量押し戻して反りを矯正し、次いで部位a1に対して押し込み量9mmとして圧子を押し込むことでねじれを矯正する、という順に加工を行った。
上記加工を行った時の先端はね量及びねじれ角度の結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
表１の結果より、当初のねじれ角度1.1°、先端はね量3.6mmであったのが、部位bを押し込んで同一量押し戻した後に部位a1を押し込むことにより、ねじれ角度0.1°、先端はね量0.3mmと大幅に形状が改善された。
なお、本実施の形態は、部位bを押し込んで同一量押し戻した後に部位a1を押し込むことにより、ねじれと反りの両方を矯正したものであるが、部位a1を押し込んだ後に部位bを押し込んで同一量押し戻すことにより矯正しても同等の効果は得られ、押し込み部位の順序による形状矯正の効果に差異はない。
【００６５】
上記においては、ねじれの要因として特定された領域のうち、図８に示す部位a1に対して圧子２３を押し込むことにより、ねじれの矯正を図った。部位a1は、前記領域において残留圧縮応力の値が高く、圧子２３の押し込みによる形状矯正効果が得られると期待された部位である。一方で、前記領域には、残留圧縮応力の値が高い部位a2が確認できる。
そこで、部位a1と同様に前記領域のうち残留圧縮応力の値が高く、異なる位置の部位a2（図８）に圧子２３を押し込んでねじりの矯正を試みた。
【００６６】
図１１に部位a2に対して圧子２３を押し込んだ場合において、圧子２３の押し込み量を変更した時のねじれ角度及び先端はね量を示す。
押し込み量の増加に伴ってねじれ角度及び先端はね量はともに減少し、押し込み量10mmにおいてねじれ角度及び先端はね量はそれぞれ約0°及び約0mmとなり、プレス成形品２１の形状凍結不良は十分に矯正される。押し込み量をさらに増加した場合、ねじれ角度と先端はね量はともにさらに減少して負の値となり、矯正前のねじれ及び反りとは逆方向に形状凍結不良が生じる。
【００６７】
図９及び図１１に示された結果から、離型後のプレス成形品２１のスプリングバックによるねじれと反りとを個別に矯正することができる部位と、ねじれと反りの両方を同時に矯正することができる部位があることがわかった。
【００６８】
［実施の形態３］
実施の形態３に係るプレス成形実部品の形状矯正方法は、実施の形態１又は２に記載のプレス成形品の形状矯正解析方法を用いたプレス成形実部品の形状矯正方法であって、プレス成形実部品をプレス成形するプレス成形工程Ｓ１１と、該プレス成形工程で製造されたプレス成形実部品の形状を測定するプレス成形実部品形状取得工程Ｓ１３と、該形状取得工程で得られた前記プレス成形実部品の形状データと前記プレス成形実部品の目標形状データとの偏差を求め、該偏差に基づいて、前記プレス成形実部品の形状を矯正する際の圧子の押し込み部位と押し込み量を決定する圧子押込条件決定工程Ｓ１５と、該圧子押込条件決定工程で決定された前記圧子の押し込み部位と押し込み量に基づいて前記プレス成形実部品に圧子を押し込むプレス成形実部品形状矯正工程Ｓ１７とを備えている。
以下、上記各工程について図１２に基づいて詳細に説明する。
【００６９】
＜プレス成形工程＞
プレス成形工程Ｓ１１は、実施の形態１及び２におけるプレス成形解析に用いた金型モデルに対応する金型を用いてプレス成形を行うことによってプレス成形実部品を成形する工程である。成形されたプレス成形実部品においては、加工条件のばらつきによって、スプリングバック量に差異が生じる。
【００７０】
＜プレス成形実部品形状取得工程＞
プレス成形実部品形状取得工程Ｓ１３は、プレス成形されたプレス成形実部品に対して、例えば３次元形状計測装置を用いて、当該プレス成形実部品の形状データを取得する工程である。
【００７１】
＜圧子押込条件決定工程＞
圧子押込条件決定工程Ｓ１５は、プレス成形実部品形状取得工程Ｓ１３で取得された前記プレス成形実部品の形状データと目標形状データとを比較することにより、ねじれ角度や先端はね量といった前記形状データと目標形状データとの偏差を算出し、該偏差と実施の形態１及び２で示した形状矯正解析装置１及び形状矯正解析方法によって得られたスプリングバックによる形状凍結不良を矯正するための圧子の押し込み部位及び押し込み（同一量押し戻し）量とスプリングバック量との関係に基づいて、前記プレス成形実部品における圧子の押し込み部位及び押し込み量を決定する工程である。
【００７２】
＜プレス成形実部品形状矯正工程＞
プレス成形実部品形状矯正工程Ｓ１７は、離型後のプレス成形実部品に対して圧子押込条件決定工程Ｓ１５で得られた圧子の押し込み部位及び押し込み（同一量押し戻し）量で圧子を押し込むことによりプレス成形実部品の形状を矯正する工程である。
【００７３】
プレス成形実部品は、加工条件等のわずかな違いによって、離型後のスプリングバック量にばらつきが生じる。例えば、同じプレス成形条件でプレス成形したプレス成形実部品を離型した後の形状データを取得し、目標形状データとの偏差を求めると、先端はね量の偏差は大きい値であるがねじれ角度の偏差はわずかなものや、逆に先端はね量の偏差は小さい値であるがねじれ角度の偏差が大きいものなど、プレス成形実部品毎に形状凍結不良が異なる。
【００７４】
そこで、本実施の形態３で示したプレス成形実部品の形状矯正方法を適用することにより、プレス成形実部品の形状データを実測して、個々のプレス成形実部品の形状凍結不良に併せて、形状矯正するための圧子の押し込み部位及び押し込み量を個別に決定することが可能となり、プレス成形実部品毎の形状ばらつきを低減することができる。
【００７５】
また、本発明は、プレス成形実部品毎の形状矯正だけではなく、生産ロット毎に、形状評価を行って圧子の押し込み部位及び押し込み量を設定するなど、形状矯正のための条件を設定する頻度を適宜選択しても、効果が期待できる。
【００７６】
プレス成形をして離型後のスプリングバックによる形状凍結不良が問題となるプレス成形品であれば、本発明で検証した形状矯正解析装置及び形状矯正解析方法ならびに形状矯正方法を適用することにより、プレス成形品の量産品の形状安定性を確保することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  形状矯正解析装置
３  表示装置
５  入力装置
７  主記憶装置
９  補助記憶装置
１１  演算処理部
１３  スプリングバック要因領域特定手段
１５  圧子押込解析手段
１７  形状矯正条件決定手段
２１  プレス成形品
２３  圧子（球頭）
２５  圧子（平坦面）
【図１】
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【図７】
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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８】
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