JP4631335B2 - プレス成形用金型の形状決定方法 - Google Patents
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Description
そのため、この弾性変形分を補償するようなプレス成形用金型で被成形材をプレス成形しようというアイデアが以前からあった。
この問題を解決しようと、例えば特許文献1に示すような、プレス成形用金型の形状を、コンピュータで3次元有限要素法による計算を行なって決定しようとする方法が検討される等している。
本発明の課題は、これを克服し、従来に比べ、短時間でプレス成形用金型の形状を決定できる方法を提供することにある。
また、第二の本発明は、前記2次元計算は、2次元有限要素法によることを特徴とする。
図1ないし図3は、本発明の一つの実施の形態を説明する図である。
本実施の形態は、図1に示すように、PC(パーソナルコンピュータ)100を用い、本発明に係るプレス成形用金型の形状決定方法により、プレス成形用金型の形状を決定する場合についてのものである。
PC100は、制御プログラムに基づいて演算およびシステム全体を制御するCPU30と、CPU30の制御プログラム等を格納するROM32と、ROM32等から読み出したデータやCPU30の演算結果を一時的に格納するRAM34と、外部装置に対してデータの入出力を媒介するインターフェース(I/F)38等で構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバス39で相互にデータ授受可能に接続されている。
CPU30は、ROM32に格納されているプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図2のフローチャートに内容を示す本実施の形態のプレス成形用金型の形状決定のための一連の処理を実行できるしくみになっている。なお、以下説明するその処理の内容について、先述した従来からある一般的な処理と同じものは、理解を容易にするために、同一の符号を附して説明する。
この一連の処理は、実行されると、同図に示すように、まず、ステップS1に移行する。
ステップS1では、初期金型形状が仮設定される。この初期金型形状としては、例えば、3次元CAD等によって設計された被成形材の所望の形状に関するデータにより、例えばその被成形材のある代表部分の寸法や角度についても仮設定することができる。
そして、このプレス成形後の被成形材の当該仮想断面内でのスプリングバック量を、プレス成形後の被成形材の当該仮想断面内でのある代表部分の寸法や角度について求め、さらに、ステップS4に移行して、それらについて、所望の形状のものとの誤差を求める。このような、被成形材の代表部分の寸法や角度として、どこを取るかについては、後出の図3の例の他にも種々考えられるが、これらの誤差のうち一つでも許容値以上であれば(No)として、ステップS5に移行し、全ての誤差が許容値未満であれば(Yes)として、ステップS6に移行する。
そして、ステップS6では、全仮想断面について以上のような計算が行なわれたか否かが判断されて、未計算の仮想断面がある場合(No)には処理をステップS2に戻すが、未計算の仮想断面がない場合には(Yes)、ステップS7に移行する。
ステップS8では、2次元計算により得られた仮金型形状で、3次元有限要素法による計算を行なって、プレス成形後(金型から離脱後)の被成形材の形状を被成形材全体にわたり予測して求める。そして、このプレス成形後の被成形材のスプリングバック量を、プレス成形後の被成形材の代表部分の寸法や角度について求め、さらに、ステップS9に移行する。
ステップS10では、それらの誤差を許容値未満とするべく金型形状をコンピュータ上で修正し、処理をステップS8に戻す。
そして、ステップS11では、そのときの金型形状を、所望の形状に被成形材をプレス成形できる金型形状として最終的に決定して、処理を終了する。
本発明のプレス成形用金型の形状決定方法では、上述したように、まず、PC100上で初期金型形状が仮設定される(ステップS1)。この初期金型形状は、先述の従来からある一般的な処理の流れに従った場合と同様に、被成形材の形状を、例えば図3(a)のようなハット形にプレス成形する場合には、所望の形状を初期金型形状として仮設定してよい。
次いで、この仮想断面内で、図3(b)にメッシュを示すような、2次元有限要素法による計算を行なう。これにより、被成形材の当該仮想断面内でのプレス成形後の被成形材の形状として、例えば図3(c)のようにスプリングバックが生じているものが計算で予測して求められる(ステップS3)。
そして、上記2次元有限要素法による計算結果に基づいて、図3(e)に示したような、3次元の仮金型形状を仮設定し(ステップS7)、その仮金型形状での被成形材のプレス成形後のスプリングバック量を3次元有限要素法による計算で予測して求める(ステップS8)。
次いで、プレス成形後の被成形材の形状と、所望の形状との誤差を求める(ステップS9)。
このような誤差の求め方としては種々考えられるが、例えば、上記2次元計算と同様に、製品の機能上重要な部分を代表部分として取り、例えば図3(a)の例のように、所望の形状について、幅寸法D、第一の角度Θ、第二の角度Ψ等を目標値として設定しておき、プレス成形後の被成形材の形状として計算で予測して求めた結果と比較する。
なお、本発明のプレス成形用金型の形状決定方法、および被成形材のプレス成形方法は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
あるいは、図1中で制御プログラム等を格納するとして説明したROMは、例えばハードディスクその他の記憶媒体で代用してもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、2次元計算として、2次元有限要素法による計算を行なってプレス成形後の被成形材の仮想断面内でのスプリングバック量を求める例で説明したが、本発明はこれに限定されず、2次元計算は、例えば、初等解析による弾塑性引っ張り曲げ−曲げ戻し−除荷計算等を用いることもできる。
本発明のプレス成形用金型の形状決定方法(以下、「本発明の方法」という)と、従来からある3次元有限要素法による計算を行なって、これを誤差が許容値未満になるまで何度も繰り返す方法(以下、「従来の方法」という)との比較を、常温での引張強さが440MPaの高強度冷延鋼板について行った。なお、3次元有限要素法による計算には市販の有限要素法解析システムを使用した。
同図に示すように、本発明の方法は、従来の方法と比較して、形状1および形状2では飛躍的に短時間でプレス成形用金型の形状を決定できることが確認された。また、形状3では従来の方法では計算が収束せず発散して完了することができなかったが、本発明の方法では、問題なく完了することができた。
32 ROM
34 RAM
38 I/F
39 バス
40 操作パネル
42 記憶装置
44 ディスプレー
100 PC(パーソナルコンピュータ)
Claims (2)
- プレス成形用金型の形状を決定するに際して用いられて、コンピュータを用いて構築されたプレス成形用金型の形状決定方法であって、前記コンピュータは、プレス成形用金型の仮想断面内でのスプリングバック量を予測する第一および第二の予測手段を備え、
前記第一の予測手段は、予め仮設定された初期金型形状にて一つ以上選択された仮想断面の入力を受け付けるステップと、その入力された仮想断面で2次元計算を行なってプレス成形後の被成形材の当該仮想断面内でのスプリングバック量を予測するステップとを含み、
前記第二の予測手段は、前記第一の予測手段での予測に基づく仮想断面内でのスプリングバック量を補償するよう仮設定された仮金型形状の入力を受け付けるステップと、その入力された仮金型形状で3次元有限要素法による計算を行なってプレス成形後の前記被成形材のスプリングバック量を予測するステップと、当該予測されたスプリングバック量を補償するよう前記仮金型形状を修正するステップとを含むことを特徴とするプレス成形用金型の形状決定方法。 - 前記2次元計算は、2次元有限要素法によることを特徴とする請求項1に記載のプレス成形用金型の形状決定方法。
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