(57)【要約】      （修正有）【課題】板材曲げ角度を高精度に制御できる金属板材曲げ成形制御方法を提供する。【解決手段】（１）材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間のリレーショナルデータベースの確立の工程と、（２）ブランキング、材料パラメータのリバースエンジニアリングの工程と、（３）前記リレーショナルデータベースにおける材料パラメータとリバースエンジニアリングして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータの比較の工程と、（４）曲げ成形操作の工程とを含む。【選択図】図１
2016193455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板材曲げ成形制御方法であって、
（１）曲げ成形に用いられた金型の構造パラメータに基づき、曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルを確立し、前記曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルに前記シミュレーション用の金属板材の材料パラメータを入力して、前記シミュレーション用の金属板材の前記曲げ成形過程をシミュレーションして、成形角度に対応するシミュレーションスプリングバック量の大きさを取得し、前記シミュレーションスプリングバック量をリレーショナルデータベースに加えるスプリングバック量とすることと、
異なる金属板材の材料パラメータを測定した後に、得られた前記曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルに基づいて前記異なる金属板材の前記曲げ成形の過程をそれぞれシミュレーションし、前記異なる金属板材の各金属板材に対して材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、金型の上型押圧量の間の前記リレーショナルデータベースを確立することと、
を含む、材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間のリレーショナルデータベースの確立の工程と、
（２）被加工の金属板材をブランキング加工して、ブランクを得ることと、
測定によって前記被加工の金属板材のブランキング実験中での実験負荷-ストローク曲線を取得し、板材の実際の物理パラメータをリバースエンジニアリングする方法によって有限要素シミュレーションモデルを確立し、ブランキングシミュレーションを行い、前記被加工の金属板材の材料パラメータを反復してリバースエンジニアリングすることと、
を含む、ブランキング、材料パラメータのリバースエンジニアリングの工程と、
（３）前記リレーショナルデータベースにおける材料パラメータと前記被加工の金属板材の材料パラメータを比較することと、
前記リレーショナルデータベースに前記被加工の金属板材の材料パラメータとの間の誤差が第２閾値より小さい参照材料パラメータが存在すると、曲げ成形操作を実行することと、
前記リレーショナルデータベースに前記被加工の金属板材の材料パラメータとの間の誤差が第２閾値より小さい参照材料パラメータが存在しないと、前記リバースエンジニアリングして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータを使用して前記リレーショナルデータベースを確立する工程と同様に曲げ成形過程をシミュレーションして、シミュレーションして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間の関係を前記リレーショナルデータベースに加えて、前記リバースエンジニアリングして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータは前記リレーショナルデータベースにおける前記被加工の金属板材の参照材料パラメータであり、次に、曲げ成形操作を実行することと、
を含む、前記リレーショナルデータベースにおける材料パラメータとリバースエンジニアリングして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータの比較の工程と、
（４）曲げ角度を入力することと、
参照材料パラメータに対応する成形角度と曲げ成形操作を実行する曲げ成形機の前記金型の上型押圧量との関係式に基づき、所要の上型押圧量を計算して、前記所要の上型押圧量を前記曲げ成形機に送信して、前記曲げ成形機が前記ブランクを曲げ成形するように制御することと、を含む曲げ成形操作の工程と、
を含むことを特徴とする金属板材曲げ成形制御方法。
【請求項２】
曲げ成形に用いられた前記金型の前記構造パラメータは前記金型の上型絞り角半径、下型開口を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属板材曲げ成形制御方法。
【請求項３】
曲げ成形有限要素モデルを確立する際に、前記曲げ試験を行って前記シミュレーション用の金属板材の実際のスプリングバック量の大きさを取得し、且つ前記実際のスプリングバック量の大きさと前記シミュレーションスプリングバック量の大きさとの間の差を計算し、前記差が第１閾値を超えると、前記有限要素シミュレーションモデルのグリッドサイズを微細化して、前記差が前記第１閾値より小さいまで再度シミュレーションすることを特徴とする請求項１に記載の金属板材曲げ成形制御方法。
【請求項４】
材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間のリレーショナルデータベースを確立する際に、用いられた前記材料パラメータは材料を検出する際の引張試験で測定した材料の性能パラメータと流動応力曲線であることを特徴とする請求項１に記載の金属板材曲げ成形制御方法。
【請求項５】
前記第１閾値が２％であることを特徴とする請求項１に記載の金属板材曲げ成形制御方法。
【請求項６】
前記曲げ成形の過程をシミュレーションして、異なる曲げ角度θ′と押圧量ΔＨとの間の関係を記録し、次に前記有限要素シミュレーションモデルを利用して異なる曲げ角度θ′に対応するスプリングバック量Δθの大きさを予測することによって、異なる曲げ角度θ′とスプリングバック量Δθとの間の関係を取得し、成形角度θ、曲げ角度θ′及びスプリングバック量Δθの間の関係θ=θ′+Δθに基づき、成形角度θと押圧量ΔＨとの間の関係を取得することを特徴とする請求項１に記載の金属板材曲げ成形制御方法。
【請求項７】
前記第２閾値が１％であることを特徴とする請求項１に記載の金属板材曲げ成形制御方法。
【請求項８】
前記リレーショナルデータベースに前記被加工の金属板材の材料パラメータとの間の誤差が前記第２閾値より小さい前記参照材料パラメータが存在しないと、前記リバースエンジニアリングして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータを前記有限要素シミュレーションモデルに入力し、前記曲げ成形の過程をシミュレーションすることによって、前記被加工の金属板材の成形角度θと押圧量ΔＨとの間の関係を取得し、且つ前記被加工の金属板材の成形角度θと押圧量ΔＨとの間の関係を前記リレーショナルデータベースに送信することを特徴とする請求項７に記載の金属板材曲げ成形制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本方法は金属板材加工技術に関し、具体的に金属板材の曲げ成形精度を向上させる方法である。
【背景技術】
【０００２】
曲げ成形は工業生産には重要な板金の生産方法の一つである。板金部材の生産加工過程において、金属材料のそのものの弾性変形の回復によって、板金の角度が大きくなる。且つ異なるメーカー、異なる仕様の原材料の性能上での波動が大きく、材料の曲げ変形後のスプリングバック量が異なり、構造部材の成形精度が不安定になってしまう。このため、成形加工時に、スプリングバックを効果的に避け、成形精度を向上させるのは非常に重要なものである。
【０００３】
これに対して、特許文献１では、新しいＶ形の部品曲げ金型を設計することによってスプリングバックを減少して、スタンピング部品の成形精度を向上させるが、このような方法は大きな制限があり、１種の成形角度の曲げ加工だけに対応し、且つ成形品のサイズが一定である。成形品の成形角度が変化して、或いは成形品のサイズが増大する際に、該金型を使用できず、１セットの対応する角度とサイズの金型を再加工する必要がある。これにより、生産周期が長く過ぎて、コストが非常に高い。
【０００４】
特許文献２では、曲げスプリングバック量が調整可能で角度補償を行うことができるＶ形の９０°自己支持型曲げスプリングバック角度が調整可能な金型であって、パンチ及びダイを備え、前記パンチは上部金型ベースを含み、上部金型ベースの両端にパンチの下端のスタンピング角度を調整できる調整角側板が接続され、前記調整角側板は曲げ半径によってシャフトカップリングされ、前記ダイは下部金型ベースを含み、下部金型ベースの上端に左右自己支持板がヒンジで接続される。
【０００５】
該特許は成形した角度を調整して補償するが、角度の調整過程を繰り返して曲げ実験を行い、成形角度をテストし、スプリングバック量を推定して、次に、金型角度を調整して補償する必要もある。該方法は所要の手動操作が多く過ぎて、自動化制御を実現できない。また、このような方法に使用された金型が複雑であり、長時間に使用すると、金型が変形してしまい、それと同時に、大型曲げ部材を曲げると、大きな金型を必要とし、このように設計した金型の剛性を保証できず、成形過程に金型そのものに撓み又は変形が発生し、成形品質に影響を及ぼす可能性がある。
【０００６】
そのため、本発明はスプリングバック量の大きさを直接制御せず、材料の自身特性によって曲げスプリングバック量が異なる原理に基づいて、ＣＡＥシミュレーション技術によって曲げ過程をシミュレーションすることによって金属板材のスプリングバック量および曲げ角度、材料性能、板材厚さの間のリレーショナルデータベースを得る。実際の曲げの前に材料のスプリングバック量を分かることができ、且つ事前に補償し、曲げ部材を一次成形することによって精度要求を満たすことができる。成形角度を自動的に制御することを実現し、手動で測定して研削装置を調整する必要がない。自動化程度が高くて、成形精度が高い。本方法は異なる材料性能、異なる板厚さ、異なる成形角度の成形需要を満たすことができ、精度要求に合わせる製品を加工することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＣＮ２０３１４０５８５Ｕ
【特許文献２】ＣＮ２０１０２０１０２６１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、板材曲げ角度を高精度に制御できる金属板材曲げ成形制御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】
【０００９】
本発明は金属板材曲げ成形制御方法を提供し、
（１）曲げ成形に用いられた金型の構造パラメータに基づき、曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルを確立し、前記曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルに前記シミュレーション用の金属板材の材料パラメータを入力して、前記シミュレーション用の金属板材の前記曲げ成形過程をシミュレーションして、成形角度に対応するシミュレーションスプリングバック量の大きさを取得し、前記シミュレーションスプリングバック量をリレーショナルデータベースに加えるスプリングバック量とすることと、
異なる金属板材の材料パラメータを測定した後に、得られた前記曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルに基づいて前記異なる金属板材の前記曲げ成形の過程をそれぞれシミュレーションし、前記異なる金属板材の各金属板材に対して材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、金型の上型押圧量の間の前記リレーショナルデータベースを確立することと、
を含む、材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間のリレーショナルデータベースの確立の工程と、
（２）被加工の金属板材をブランキング加工して、ブランクを得ることと、
測定によって前記被加工の金属板材のブランキング実験中での実験負荷-ストローク曲線を取得し、板材の実際の物理パラメータをリバースエンジニアリングする方法によって有限要素シミュレーションモデルを確立し、ブランキングシミュレーションを行い、前記被加工の金属板材の材料パラメータを反復してリバースエンジニアリングすることと、を含む、
ブランキング、材料パラメータのリバースエンジニアリングの工程と、
（３）前記リレーショナルデータベースにおける材料パラメータと前記被加工の金属板材の材料パラメータを比較することと、
前記リレーショナルデータベースに前記被加工の金属板材の材料パラメータとの間の誤差が第２閾値より小さい参照材料パラメータが存在すると、曲げ成形操作を実行し、
前記リレーショナルデータベースに前記被加工の金属板材の材料パラメータとの間の誤差が第２閾値より小さい参照材料パラメータが存在しないと、前記リバースエンジニアリングして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータを使用して前記リレーショナルデータベースを確立する工程と同様に曲げ成形過程をシミュレーションして、シミュレーションして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間の関係を前記リレーショナルデータベースに加えて、前記リバースエンジニアリングして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータは前記リレーショナルデータベースにおける前記被加工の金属板材の参照材料パラメータであり、次に、曲げ成形操作を実行することと、
を含む、前記リレーショナルデータベースにおける材料パラメータとリバースエンジニアリングして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータの比較の工程と、
（４）曲げ角度を入力することと、
参照材料パラメータに対応する成形角度と曲げ成形操作を実行する曲げ成形機の前記金型の上型押圧量との関係式に基づき、所要の上型押圧量を計算して、且つ前記所要の上型押圧量を前記曲げ成形機に送信して、前記曲げ成形機が前記ブランクを曲げ成形するように制御することと、
を含む曲げ成形操作の工程と、を含む。
【００１０】
上記方法を使用して、本発明はスプリングバック量の大きさを直接制御せず、材料の自身特性によって曲げスプリングバック量が異なる原理に基づいて、ＣＡＥシミュレーション技術によって曲げ過程をシミュレーションすることによって金属板材のスプリングバック量および曲げ角度、材料性能、板材厚さの間のリレーショナルデータベースを得る。実際の曲げの前に材料のスプリングバック量を分かることができ、且つ事前に補償し、曲げ部材を一次成形することによって精度要求を満たすことができる。成形角度を自動的に制御することを実現し、手動で測定して研削装置を調整する必要がない。自動化程度が高くて、成形精度が高い。本方法は異なる材料性能、異なる板厚さ、異なる成形角度の成形需要を満たすことができ、精度要求に合わせる製品を加工することができる。
【００１１】
本発明は金属板材曲げ成形制御方法を提供し、曲げ成形に用いられた前記金型の前記構造パラメータは前記金型の上型絞り角半径、下型開口を含む。
【００１２】
金型の上型絞り角半径、下型開口を金型の構造パラメータとして曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルを確立し、少ないパラメータによって実際の曲げ成形条件を高度にシミュレーションする有限要素シミュレーションモデルを取得でき、有限要素シミュレーションモデルを確立する効率を向上させる。
【００１３】
本発明は金属板材曲げ成形制御方法を提供し、曲げ成形有限要素モデルを確立する際に、前記曲げ試験を行って前記シミュレーション用の金属板材の実際のスプリングバック量の大きさを取得し、且つ前記実際のスプリングバック量の大きさと前記シミュレーションスプリングバック量の大きさとの間の差を計算し、前記差が第１閾値を超えると、前記有限要素シミュレーションモデルのグリッドサイズを微細化して、前記差が前記第１閾値より小さいまで再度シミュレーションする。
【００１４】
上記方法を使用して、ＣＡＥシミュレーション技術によって曲げ過程をシミュレーションする精度が９８％に達でき、且つ予測値が実際値にほぼ等しい。それにより、更に曲げ部材を一次成形することによって精度要求を満たすことができることを保証する。成形角度を自動的に制御することを実現し、手動で測定して研削装置を調整する必要がない。自動化程度がより高く、成形精度がより高い。
【００１５】
本発明は金属板材曲げ成形制御方法を提供し、材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間のリレーショナルデータベースを確立する際に、用いられた前記材料パラメータは材料を検出する際の引張試験で測定した材料の性能パラメータと流動応力曲線である。
【００１６】
流動応力曲線を材料パラメータとして曲げ成形して有限要素シミュレーションを行うと高いシミュレーション精度と効率を取得することができる。
【００１７】
本発明は金属板材曲げ成形制御方法を提供し、前記第１閾値が２％である。
【００１８】
本発明は金属板材曲げ成形制御方法を提供し、前記曲げ成形の過程をシミュレーションして、異なる曲げ角度θ′と押圧量ΔＨとの間の関係を記録し、次に前記有限要素シミュレーションモデルを利用して異なる曲げ角度θ′に対応するスプリングバック量Δθの大きさを予測することによって、異なる曲げ角度θ′とスプリングバック量Δθとの間の関係を取得し、成形角度θ、曲げ角度θ′及びスプリングバック量Δθの間の関係θ=θ′+Δθに基づき、成形角度θと押圧量ΔＨとの間の関係を取得する。
【００１９】
本発明は金属板材曲げ成形制御方法を提供し、前記第２閾値が１％である。
【００２０】
本発明は金属板材曲げ成形制御方法を提供し、前記リレーショナルデータベースに前記被加工の金属板材の材料パラメータとの間の誤差が前記第２閾値より小さい前記参照材料パラメータが存在しないと、前記リバースエンジニアリングして得られた前記被加工の金属板材の材料パラメータを前記有限要素シミュレーションモデルに入力し、且つ前記曲げ成形の過程をシミュレーションすることによって、前記被加工の金属板材の成形角度θと押圧量ΔＨとの間の関係を取得し、且つ前記被加工の金属板材の成形角度θと押圧量ΔＨとの間の関係を前記リレーショナルデータベースに送信する。
【発明の効果】
【００２１】
工程（１）を曲げ加工の前に実行して、異なるメーカー、異なる仕様、異なるバッチ、異なる厚さの材料をテストして、シミュレーションすることができる。データベースにおける材料の種類、使用、バッチがより完全であると、曲げ加工時にデータベースから対応する材料の成形角度と押圧量との関係を直接的に調べることができ、高速且つ、高精度に制御することを実現する。データベースが豊かではないと、被加工材に類似する材料を見つけることができない可能性があり、最初の曲げは被加工材に曲げシミュレーションを行う必要があり、次に成形角度と押圧量との関係を取得し、このように、一回の付加的な曲げシミュレーション時間を必要とする。
【００２２】
以下で、本発明の上記内容をより分かりやすくするために、特に好ましい実施例を例示し、図面を参照して、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。
【図１】本発明のデータベース確立を示すフローチャートである。
【図２】本発明のブランキングと曲げ成形を示すフローチャートである。
【図３】一般的な冷間圧延鋼板の流動応力曲線である。
【図４】曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルである。
【図５】曲げシミュレーション模式図である。
【図６】シミュレーションスプリングバック量と実験スプリングバック量の比較である。
【図７】曲げ時の上型押圧量と曲げ角度との関係模式図である。
【図８】曲げ加工をシミュレーションする際に、得られた曲げ角度と上型押圧量との関係(８６o-９６o程度)である。
【図９】曲げ加工をシミュレーションする際に、得られた曲げ角度とスプリングバック量との関係 (８６o-９６o程度)である。
【図１０】材料Ａ、Ｂの成形角度と上型押圧量との関係(８６o-９８o程度)である。
【図１１】材料Ｘの成形角度と上型押圧量との関係(８４o-９８o程度)である。
【図１２】曲げ金型の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施するための形態を説明する。
【００２５】
（データベースの確立）
本発明は金属板材曲げ成形制御方法を提供し、
（１）曲げ成形に用いられた金型の構造パラメータに基づき、曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルを確立し、曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルに前記シミュレーション用の金属板材の材料パラメータを入力して、シミュレーション用の金属板材の曲げ成形過程をシミュレーションして、成形角度に対応するシミュレーションスプリングバック量の大きさを取得し、シミュレーションスプリングバック量をリレーショナルデータベースに加えるスプリングバック量とすることと、
異なる金属板材の材料パラメータを測定した後に、得られた曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルに基づいて異なる金属板材の曲げ成形の過程をそれぞれシミュレーションし、異なる金属板材の各金属板材に対して材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、金型の上型押圧量の間のリレーショナルデータベースを確立することと、
を含む、材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間のリレーショナルデータベースの確立の工程と、
（２）被加工の金属板材をブランキング加工して、ブランクを得ることと、
測定して被加工の金属板材のブランキング実験中での実験負荷-ストローク曲線を取得し、板材の実際の物理パラメータをリバースエンジニアリングする方法によって有限要素シミュレーションモデルを確立し、ブランキングシミュレーションを行い、被加工の金属板材の材料パラメータを反復してリバースエンジニアリングすることと、
を含む、ブランキング、材料パラメータのリバースエンジニアリングの工程と、
（３）リレーショナルデータベースにおける材料パラメータと被加工の金属板材の材料パラメータを比較することと、
リレーショナルデータベースに被加工の金属板材の材料パラメータとの間の誤差が第２閾値より小さい参照材料パラメータが存在すると、曲げ成形操作を実行し、
リレーショナルデータベースに被加工の金属板材の材料パラメータとの間の誤差が第２閾値より小さい参照材料パラメータが存在しないと、リバースエンジニアリングして得られた被加工の金属板材の材料パラメータを使用してリレーショナルデータベースを確立する工程と同様に曲げ成形過程をシミュレーションして、シミュレーションして得られた被加工の金属板材の材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間の関係をリレーショナルデータベースに加えて、リバースエンジニアリングして得られた被加工の金属板材の材料パラメータはリレーショナルデータベースにおける被加工の金属板材の参照材料パラメータであり、次に、曲げ成形操作を実行することと、
を含む、リレーショナルデータベースにおける材料パラメータとリバースエンジニアリングして得られた被加工の金属板材の材料パラメータの比較の工程と、
（４）曲げ角度を入力することと、
参照材料パラメータに対応する成形角度と曲げ成形操作を実行する曲げ成形機の金型の上型押圧量との関係式に基づき、所要の上型押圧量を計算して、且つ所要の上型押圧量を曲げ成形機に送信して、曲げ成形機がブランクを曲げ成形するように制御することと、を含む、曲げ成形操作の工程と、を含む。
【００２６】
曲げ成形に用いられた金型の構造パラメータは金型の上型絞り角半径、下型開口を含む。
【００２７】
曲げ成形有限要素モデルを確立する際に、曲げ試験を行ってシミュレーション用の金属板材の実際のスプリングバック量の大きさを取得し、且つ実際のスプリングバック量の大きさとシミュレーションスプリングバック量の大きさとの間の差を計算し、差が第１閾値を超えると、有限要素シミュレーションモデルのグリッドサイズを微細化して、差が第１閾値より小さいまで再度シミュレーションする。
【００２８】
材料パラメータ、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間のリレーショナルデータベースを確立する際に、用いられた材料パラメータは材料を検出する際の引張試験で測定した材料の性能パラメータと流動応力曲線である。
【００２９】
曲げ成形の過程をシミュレーションして、異なる曲げ角度θ′と押圧量ΔＨとの間の関係を記録し、次に前記有限要素シミュレーションモデルを利用して異なる曲げ角度θ′に対応するスプリングバック量Δθの大きさを予測することによって、異なる曲げ角度θ′とスプリングバック量Δθとの間の関係を取得し、成形角度θ、曲げ角度θ′及びスプリングバック量Δθの間の関係θ=θ′+Δθに基づき、成形角度θと押圧量ΔＨとの間の関係を取得する。
【００３０】
リレーショナルデータベースに被加工の金属板材の材料パラメータとの間の誤差が第２閾値より小さい参照材料パラメータが存在しないと、リバースエンジニアリングして得られた被加工の金属板材の材料パラメータを有限要素シミュレーションモデルに入力し、曲げ成形の過程をシミュレーションすることによって、被加工の金属板材の成形角度θと押圧量ΔＨとの間の関係を取得し、且つ被加工の金属板材の成形角度θと押圧量ΔＨとの間の関係をリレーショナルデータベースに送信する。
【００３１】
以下、具体的な数値を参照して本発明の実施例を説明する。本実施例において、板厚さが１．２ｍｍの２つの異なるメーカーの同様な低炭素鋼板を研究対象とし、それぞれの番号がＡ、Ｂである。ＳＨＩＭＡＤＺＵ万能引張試験機を利用してＡ、Ｂという２種の材料を室温で引張試験して、Ａ、Ｂという２種の材料の荷重変位曲線を取得し、且つ理論式に基づき２種の材料に対応する流動応力曲線と力学性能パラメータを計算し、曲げ成形をシミュレーションする際に材料の力学特性を特性評価する入力パラメータとする。得られた流動応力曲線を図２に示す。異なるメーカーが生産する同様な材料流動応力曲線の違いは非常に大きく、材料の性能の違いが大きいことを説明する。材料の性能の違いが大きい状況を示す。
【００３２】
実際の工業生産では、９０度の曲げ加工が最も一般的な加工方式であると考えるため、本実施例は９０度の曲げ加工を例として説明する。曲げ対象の厚さの違いによって、所要の曲げ金型の上型絞り角半径、下型開口などのパラメータは厚さに従って変わって、薄板は小さい上型絞り角半径と下型開口を選択し、厚い板は大きい上型絞り角半径と下型開口を選択する。本実施例では曲げ厚さが１．２ｍｍの板材を例として説明するため、金型は厚さが１．２ｍｍの板材の曲げに適合する一般的なパラメータを選択し、図１２に示すように、それぞれ上型夾角を８６度とし、絞り角半径を１．２ｍｍとし、下型開口を８ｍｍとする。図４に示すように、実際の曲げ金型のパラメータ、即ち上型夾角８６度、絞り角半径１．２ｍｍ、下型開口８ｍｍに基づき、有限要素シミュレーションソフトウェア-ＬＳ−ＤＹＮＡを利用して簡素化した曲げ成形有限要素シミュレーションモデルを確立する。有限要素シミュレーションモデルにおいて金型を剛体に定義し、即ち変形不可能なもので、且つ引張実験で測定した流動応力曲線を有限要素シミュレーションモデルの入力データとする。板材の曲げ成形過程に有限要素シミュレーションを行い、図５に示すように、９０度に曲げた後の板材をシミュレーションして、次に有限要素方法を再利用して曲げ角度に対応するシミュレーションスプリングバック量の大きさをシミュレーションして予測する。本実施例において、９０度の曲げ加工、厚さが１．２ｍｍの板材曲げ、上型夾角８６度、絞り角半径１．２ｍｍ、下型開口８ｍｍのものを例とするが、該具体的な数値が本発明を説明するためのものだけであり、本発明は以上の具体的な数値に制限せず、実際の必要に応じて任意の数値である。
【００３３】
確立した有限要素シミュレーションモデルの精度を検証するために、本発明は材料Ａ、Ｂが実際の生産状態に応じて図１２に示す金型を使用して曲げ成形し、曲げた後にまずスプリングバック前の角度θ′を測定し、次に上型を取り外し、更にスプリングバック後の角度θを測定し、両者を引き算し、実際のスプリングバック量Δθを計算する。実際のスプリングバック量とシミュレーションスプリングバック量を比較して、両者の誤差が第１閾値、例えば２％より小さいと、確立した曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルの精度が確実できる。両者の誤差が２％より大きいと、シミュレーション計算精度を向上させるように、シミュレーションスプリングバック量と実験スプリングバック量との誤差が２％より小さいまで、有限要素シミュレーションモデルのグリッドサイズを合理的に微細化する。本実施例において、有限要素シミュレーションモデルを微細化し、板材の厚さ方向における有限要素グリッドサイズのシミュレーション精度への影響が最も大きく、厚さ方向のグリッドが細いほど、精度が高くなり、厚さ方向におけるグリッドを板材厚さの１／７まで微細化する際に、サイズを微細化し続け、精度の向上を制限するが、シミュレーション時間はグリッドが細く過ぎることで非常に長くなる。したがって、本例で最適な厚さ方向のグリッドサイズが板材厚さの１／７である。本例でＡ、Ｂという２種の材料のシミュレーション結果と実験結果の比較を図６に示し、Ａ、Ｂという２種の材料のスプリングバックシミュレーション誤差はそれぞれ１％と１．５％であり、シミュレーション精度は誤差が２％より小さい要求を満たすため、該曲げ成形有限要素シミュレーションモデルを後続のその他の材料のシミュレーション予測の普遍的モデルとする。本発明では第１閾値が２％であるが、第１閾値が該具体的な数値に制限せず、実際の必要に応じて任意に変えることができる。
【００３４】
曲げ過程において、曲げ角度と上型押圧量との間に関係が存在するため、図７に示すように、サーボ曲げ機の上型押圧量を制御することによって金属板材の曲げ角度の大きさを制御することができる。前に確立した曲げ有限要素シミュレーションモデルに基づいて、材料Ａの曲げ過程全体をシミュレーションし、且つドリフトの異なる上型押圧量とそれに対応する曲げ角度を記録することによって、異なる曲げ角度と上型押圧量との間の関係を取得できる。本実施例における曲げ目標が９０度であるため、９０度程度の曲げ状況を重点とし、得られた曲げ角度と上型押圧量との関係(８６o-９６o程度)、角度曲げ時のスプリングバック量の大きさを図８に示し、それにより異なる曲げ角度とスプリングバック量との間の関係を取得し、図９に示す(８６o-９６o程度)。
【００３５】
成形角度θ、曲げ角度θ′及びスプリングバック量Δθの間の関係、θ=θ′+Δθに基づき、成形角度と上型押圧量との間の関係を取得でき、線形分析を行った後に、材料Ａの成形角度θと上型押圧量ΔＨとの関係がθ=-３６．７１９×ΔＨ+１６９．０２に合わせ、図１０におけるＡ線に示す。同様に、材料Ｂに対しても曲げ成形の有限要素シミュレーションシミュレーションを行い、材料Ｂの成形角度θと上型押圧量ΔＨとの関係θ=-３６．６５６×ΔＨ+１７０．０３を取得し、図１０におけるＢ線に示す。
【００３６】
この方法にしたがって、異なるメーカー、異なる仕様、異なるバッチの材料をテストして、材料性能、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間のリレーショナルデータベースを確立することができる。異なる厚さの材料に対して、曲げ対象の厚さに対応する上型絞り角半径と下型開口の曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルを確立でき、材料性能、成形角度、スプリングバック量、上型押圧量の間のリレーショナルデータベースを確立する。このように、データベースは異なるメーカー、異なる仕様、異なるバッチ、異なる厚さの材料の曲げ成形問題を含むことができる。
【００３７】
（ブランキング）
金属薄板Ｘをブランキング加工して、ブランキング加工過程おいて板材が受けるブランキング金型の力とブランキングされた部分の変位を測定して記録し、前記板材を実際にブランキングする時の負荷-ストローク曲線と曲げ成形前のブランクを取得する。従来の特許（出願番号２０１３１０６８０７１８．５の出願）に記載の方法によってブランキング過程の有限要素シミュレーションモデルを確立して、ブランキング板材に材料力学性能パラメータを予め設定し、ブランキング過程に対して有限要素シミュレーションシミュレーションを行う。実際のブランキングの負荷-ストローク曲線に基づいて、確立したブランキング有限要素シミュレーションを組み合わせ、板材Ｘの力学性能パラメータを工程ごとに反復してリバースエンジニアリングして分析する。約３０個の工程の反復結果として、負荷-ストローク曲線シミュレーション値は実際のブランキング時の負荷-ストローク曲線に基本的に重なり合い、両者間の誤差が１％より小さく、次に、リバースエンジニアリングして得られた材料力学性能を出力し、且つ対応する流動応力曲線を描く。詳しい材料性能のリバースエンジニアリング方法を先の出願、出願番号２０１３１０６８０７１８．５に参照する。
【００３８】
（曲げ成形例１）
リバースエンジニアリングして得られた材料Ｃの性能パラメータを曲げ成形機の制御ユニットに送信する。制御ユニットは被加工材の力学パラメータに基づき流動応力曲線を描き、且つデータベースにおける材料の流動応力曲線と比較し、材料Ａと材料Ｃとの流動応力曲線が基本的に合わせると、両者の誤差が第２閾値、例えば１％より小さく、データベースにおける材料Ａが材料Ｃに類似すると説明し、材料Ａの材料パラメータが材料Ｃの参照材料パラメータである。材料の曲げ加工性能が材料の力学性能に依存するために、Ｃ材料の曲げ加工性能もＡ材料の曲げ加工性能に類似すべきである。本発明では第２閾値が１％であるが、第２閾値が該具体的な数値に制限せず、実際の必要に応じて任意に変えることができる。
【００３９】
そして、材料Ａの成形角度と上型押圧量との間の関係、θ=-３６．７１９×ΔＨ+１６９．０２によって材料Ｃの加工条件を確定できる。成形角度要求を入力し、本例で成形角度が９０度であり、角度を関係式に代入して、所要の上型押圧量ΔＨ=（１６９．０２-９０）／３６．７１９=２．１５ｍｍを計算することができる。
【００４０】
次に、上型押圧量=２．１５ｍｍの指令を曲げ成形機に送信し、曲げ成形機がブランキングを完成した材料Ｃのブランクに曲げ加工を行い、スプリングバック後の成形角度が９０．０４度であると測定する。該成形精度は成形品の加工精度９０±０．５度の工業要求よりはるかに高い。
【００４１】
データベースに誤差要求に合わせる材料を見つけない場合で、曲げ成形例２を参照する。
【００４２】
（曲げ成形例２）
リバースエンジニアリングして得られた材料Ｘの性能パラメータを曲げ成形機の制御ユニットに送信する。制御ユニットは被加工材の力学パラメータに基づいて流動応力曲線を描き、データベースにおける材料の流動応力曲線と比較し、データベースに誤差要求に合わせる材料を見つけないと、即ちリレーショナルデータベースに被加工の金属板材Ｘの材料パラメータとの間の誤差が第２閾値より小さい参照材料パラメータが存在しないと、リレーショナルデータベースにおける材料と被加工材料Ｘとの性能の違いが非常に大きいと説明し、被加工材料Ｘの曲げプロセスは曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルを再利用してシミュレーションする必要がある。
【００４３】
リバースエンジニアリングして得られた被加工材料Ｘの流動応力曲線を曲げ成形の有限要素シミュレーションモデルに送信し、曲げ成形をシミュレーションして、被加工材料Ｘの成形角度と上型押圧量との関係を取得し、図１１に示す。且つ被加工材料の性能及びそれに対応する成形角度と上型押圧量との関係をデータベースに送信し、リレーショナルデータベースの内容を完備する。それにより、被加工の金属板材Ｍの流動応力曲線が材料Ｘの流動応力曲線に基本的に合わせる場合で、該リバースエンジニアリングして得られた被加工の金属板材Ｘの材料パラメータはリレーショナルデータベースにおける被加工の金属板材Ｍの参照材料パラメータである。次に、制御ユニットはリレーショナルデータベースにおける被加工材Ｘに対応する成形角度と上型押圧量との関係に基づき、適切な加工条件を確定する。更に、板材Ｘに曲げ加工を行う際に、制御ユニットがリレーショナルデータベースからＸ材料を直接的に見つけて、それに対応する成形角度と上型押圧量との関係によって加工条件を確定することができ、方法が曲げ成形例１を参照する。
【００４４】
それにより、リレーショナルデータベースの材料が豊かであるほど、リレーショナルデータベースから被加工材料の性能との適合度が非常に高い材料をより容易に見つけることによって、リレーショナルデータベースにおける材料の成形角度と上型押圧量との関係は被加工材により適合し、加工された曲げ成形品の精度が高くなり、且つ曲げ加工時に有限要素シミュレーション計算を行う必要がなく、制御速度がより速い。材料データベースから性能が一致する材料を見つけることがなくても、該制御システムはブランキング時にリバースエンジニアリングした材料パラメータを利用して曲げ成形シミュレーションを行い、被加工材の成形角度と上型押圧量との関係を予測して、リレーショナルデータベースを完備でき、次回で同様な材料を曲げる際にリレーショナルデータベースにおけるデータを直接利用して、シミュレーションする必要がない。
【００４５】
上記実施例は本発明の原理及びその効果を例示的に説明するものだけであり、本発明を制限するものではない。当業者にとって、本発明の精神及び範囲を逸脱しない場合で、上記実施例を修飾又は変更することができる。このため、当業者が本発明に開示した精神及び技術思想を逸脱しない限り完成したすべての同等の修飾又は変更は、本発明の請求項に含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１２】
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