JP4884839B2 - How to create press mold correction shape data - Google Patents
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Description
本発明は、スプリングバックを矯正するプレス金型修正形状データの作成方法に関する。 The present invention relates to a method for creating press mold correction shape data for correcting spring back.
板材を、成形金型を用いてプレス成形したとき、プレス成形後に成形金型から取り出した成形部品は、プレス成形時に発生する残留応力が開放されることにより弾性変形(スプリングバック)する。このために、成形部品は成形金型と異なった形状になってしまい、部品図と同じ形状で作成した成形金型では正しい形状の成形部品を成形することはできない。このために、設計図と同一形状の成形部品を成形するためには、上記のスプリングバック量を考慮した形状を成形金型に織り込む必要がある。 When a plate material is press-molded using a molding die, a molded part taken out from the molding die after press molding is elastically deformed (springback) by releasing residual stress generated during press molding. For this reason, the molded part has a shape different from that of the molding die, and it is impossible to mold a molded part having the correct shape with a molding die created in the same shape as the part drawing. For this reason, in order to mold a molded part having the same shape as the design drawing, it is necessary to weave the shape in consideration of the spring back amount into the molding die.
成形金型を、スプリングバック量を織り込んだ形状に作成する方法として、例えば、過去の類似部品のスプリングバック量の測定データや、実験などにより求めた、スプリングバックの定量データに基づき、金型の見込み形状を作成する方法をとっている。 As a method of creating a molding die into a shape incorporating the springback amount, for example, based on the measurement data of the springback amount of similar parts in the past or the quantitative data of springback obtained by experiments etc. The method of creating the prospective shape is taken.
上記した従来の方法(成形金型を、スプリングバック量を織り込んだ形状に作成する方法)では、スプリングバックシミュレーションの形状から金型見込み形状を作成し、この形状の金型モデルを用いてスプリングバックのシミュレーションを行うと必ずしも正しい製品モデル形状にならない。 In the above-described conventional method (a method for creating a molding die into a shape incorporating a springback amount), a probable die shape is created from the shape of the springback simulation, and a springback is performed using a die model of this shape. When the simulation is performed, the product model shape is not always correct.
このために、正規の製品形状と比較し、板材モデルのスプリングバック後の形状と製品形状とが整合しない場合は、金型モデルのデータを修正する必要がある。この修正は、スプリングバック後の板材モデルの形状と製品モデルの形状とのずれ量の差を求め、この値に基づき金型モデルの修正量を求めるものである。 For this reason, when the shape after the spring back of the plate model does not match the product shape as compared with the regular product shape, it is necessary to correct the data of the mold model. In this correction, a difference in deviation between the shape of the plate model after the spring back and the shape of the product model is obtained, and the correction amount of the mold model is obtained based on this value.
しかし、反り、捩れ、開き等が複合したプレス部品(成形部品)の場合、経験値に基づく見込み金型形状の金型モデルを用いて、スプリングバックのシミュレーションを行うと、製品モデルの形状との誤差が大きな場合がある。この場合、スプリングバック後の板材モデルの形状と製品モデルの形状との形状差から金型見込み形状を作成するという作業を行う必要があるが、捩れ、反り、開きといった複合的な変形全体の修正量を求めるのは困難であり、また、この作業を人為的に行うと、人による判断の差やミスが発生し、正しい修正量を求めるのは困難である。 However, in the case of a pressed part (molded part) with a combination of warpage, twisting, opening, etc., if a spring back simulation is performed using a mold model with an expected mold shape based on experience values, the shape of the product model The error may be large. In this case, it is necessary to create a mold expected shape from the shape difference between the shape of the plate model after springback and the shape of the product model, but it is necessary to correct complex deformation such as twisting, warping, and opening. It is difficult to obtain the amount, and if this operation is performed manually, a difference in judgment or mistakes by humans occurs, and it is difficult to obtain a correct correction amount.
本発明は上記の課題を解決するものであり、その目的とするところは、自動計算で最適な金型見込み形状を求めることができるプレス金型修正形状データの作成方法を提供することである。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for creating press die correction shape data that can obtain an optimum die expected shape by automatic calculation.
上記の目的を達成するために、本発明に係るプレス金型修正せー他の作成方法は、板材モデルを金型モデルにより成形する過程において、弾塑性有限要素法を用いてコンピュータ上で解析する過程で、前記金型モデルを作成し、当該金型モデルを用いて成形シミュレーションして、前記板材モデルのスプリングバック形状を求め、このスプリングバック形状と製品モデル形状との形状差分の変形量を生じせしめる変形応力を成形シミュレーションにより求め、この変形応力を用いて前記金型モデルを修正するようにしたプレス金型修正形状データの作成方法であって、部品形状に基づいて作成された金型モデルのサーフェスデータを作成するサーフェスデータ作成工程と、このサーフェスデータ作成工程での前記金型モデルのサーフェスデータをメッシュデータに変換するメッシュデータ変換工程と、 このメッシュデータ変換工程でメッシュデータ変換された前記金型モデルを用いて平板の板材モデルを使用して成形シミュレーションを行う成形シミュレーション工程と、前記金型モデルを用いて平板の板材モデルを使用して成形シミュレーションを行う成形シミュレーション工程と、この成形シミュレーション工程での成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバックシミュレーションを行うスプリングバックシミュレーション工程と、 このスプリングバックシミュレーション工程でのスプリングバックシミュレーションの結果と製品モデル形状とが整合しているか否かをチェックするチェック工程と、このチェック工程で整合していないと判断されたときに、スプリングバックシミュレーションに使用した前記板材モデルのメッシュデータについて、スプリングバックした状態で応力を除去する第1の応力除去工程と、製品モデル形状の前記金型モデルを用いて、前記第1の応力除去工程で応力除去した前記板材モデルのメッシュデータの成形シミュレーションを下死点まで行う応力除去後の成形シミュレーション工程と、この成形シミュレーション工程における成形シミュレーション結果の下死点状態の前記板材モデルの各メッシュ上の応力値を出力する応力値出力工程と、前記成形シミュレーション工程で成形シミュレーションした前記板材モデルを下死点の状態で前記板材モデル内の応力を除去し出力する第2の応力除去工程と、この第2の応力除去工程で応力を除去した前記板材モデル上の各メッシュに、前記応力値出力工程で出力した前記板材モデル内の対応するメッシュの応力値をマッピングするマッピング工程と、このマッピング工程で求めた前記板材モデルの各メッシュ上の応力値を±反転しスプングフォワードシミュレーションを行うスプリングフォワードシミュレーション工程と、このスプリングフォワードシミュレーション工程でスプリングフォワードした前記板材モデルに基づき修正部品形状データを求め、この修正部品形状データに基づき修正金型モデル形状を作成する修正金型モデル形状作成工程と、前記チェック工程で整合していると判断されたときに、前記金型モデルの、修正された前記サーフェスデータを外部に出力する外部出力工程を有していて、前記修正金型モデル形状作成工程から前記サーフェスデータ作成工程に戻る閉ループを構成するようにしたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the press die correction according to the present invention is another method in which a plate material model is analyzed on a computer using an elasto-plastic finite element method in the process of forming a plate model with the die model. In the process, the mold model is created, a molding simulation is performed using the mold model, the spring back shape of the plate material model is obtained, and the deformation amount of the shape difference between the spring back shape and the product model shape is generated. A method of creating press mold correction shape data in which a deformation stress to be obtained is obtained by a molding simulation and the mold model is corrected using the deformation stress, wherein a mold model created based on a part shape Surface data creation process for creating surface data, and surface data of the mold model in this surface data creation process A mesh data conversion step of converting the mesh data, a forming simulation step for forming simulation using the plate model of the plate using the mold model converted mesh data in the mesh data conversion step, the mold A molding simulation process that performs a molding simulation using a flat plate model using a model, a springback simulation process that performs a springback simulation based on the result of the molding simulation in this molding simulation process, and a springback simulation process The check process for checking whether the result of the springback simulation of the product and the product model shape match, and when it is determined that the check process does not match, the spring A first stress removing step of removing stress in a spring-back state with respect to mesh data of the plate material model used in the simulation, and the first stress removing step using the mold model of a product model shape Forming simulation process after stress removal for performing molding simulation of mesh data of the plate material model with stress removed in step up to bottom dead center, and each mesh of the plate model in the bottom dead center state in the molding simulation result in this molding simulation step A stress value outputting step for outputting a stress value; a second stress removing step for removing and outputting the stress in the plate material model in a state of bottom dead center of the plate material model formed and simulated in the forming simulation step; For each mesh on the plate model from which the stress was removed in the stress removal step 2 A mapping step for mapping the stress value of the corresponding mesh in the plate model output in the stress value output step, and the stress value on each mesh of the plate model obtained in the mapping step is reversed ±± A corrected mold model shape for determining a corrected part shape data based on the spring forward simulation process for performing simulation and obtaining the corrected part shape data based on the plate material model spring-forwarded in the spring forward simulation process. An external output step of outputting the corrected surface data of the mold model to the outside when it is determined that the creation step and the check step are consistent with each other, and the corrected mold model Surface data creation from shape creation process It is obtained so as to form a closed loop back to the degree.
したがって、従来の技術である形状差から金型見込み形状を作成するという作業や、人の判断による作業を無くすことができ、人為的判断の差や、ミスを無くすことができる。また、スプリングバックによる製品モデル形状との差が発生する原因となる変形応力に基づき金型の見込み値を決めているために、反り、捩れ、開き等が複合したプレス部品の場合でも、容易に最適な金型見込み形状(最適な金型モデルの修正量)を求めるができる。 Therefore, it is possible to eliminate the work of creating the mold expected shape from the shape difference, which is a conventional technique, and the work by human judgment, and it is possible to eliminate the difference in human judgment and mistakes. In addition, because the expected value of the mold is determined based on the deformation stress that causes the difference from the product model shape due to the springback, even in the case of a pressed part with a combination of warpage, twisting, opening, etc. The optimal mold expected shape (the optimal correction amount of the mold model) can be obtained.
さらに、人の判断の必要が無く、形状変更とシミュレーションの閉ループを構成することができ、自動計算で最適な金型見込み形状を求めることができる。
Furthermore, there is no need for human judgment, a closed loop of shape change and simulation can be configured, and an optimum mold expected shape can be obtained by automatic calculation.
本発明に係るプレス金型修正形状データの作成方法によれば、従来の技術である形状差から金型見込み形状を作成するという作業や、人の判断による作業を無くすことができ、人為的判断の差や、ミスを無くすことができるし、また、反り、捩れ、開き等が複合したプレス部品の場合でも、人の判断の必要が無く、容易に最適な金型見込み形状(最適な金型モデルの修正量)を求めるができる。 According to the method for creating press die correction shape data according to the present invention, it is possible to eliminate the work of creating the expected shape of the die from the shape difference which is a conventional technique and the work by human judgment, and human judgment. Difference and errors can be eliminated, and even in the case of press parts that are combined with warpage, twisting, opening, etc., there is no need for human judgment and the optimal mold shape (easily the optimal mold) can be easily obtained. Model correction amount).
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明に係るプレス金型修正形状データの作成方法を実施するのに用いる支援システムの構成を示すブロック図、図2は図1のCPUの構成を描画したブロック図、図3は本発明に係るプレス金型修正形状データの作成方法における動作を示すフローチャート、図4は同プレス金型修正形状データの作成方法における動作順序の説明図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a support system used for carrying out the method for creating press die correction shape data according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram depicting the configuration of the CPU of FIG. 1, and FIG. The flowchart which shows the operation | movement in the preparation method of the press die correction shape data based on invention, FIG. 4 is explanatory drawing of the operation | movement order in the preparation method of the press die correction shape data.
本発明に係るプレス金型修正形状データの作成方法は、あらゆる機器のプレス部品等の塑性変形を伴う成形部品を成形する成形金型の修正形状データを作成する。この形状の成形部を有する成形金型データを用いて、平板のモデルデータを成形シミュレーションし、その結果得られた成形部品の形状データ(スプリングバックした状態の形状データ)と正規部品データとの形状差から修正形状を求める方法である。 The press die correction shape data creation method according to the present invention creates correction shape data of a molding die for molding a molded part accompanied by plastic deformation such as a press part of any equipment. Using the mold data having the molded part of this shape, the model data of the flat plate is molded and simulated, and the resulting shape data of the molded part (shape data in the springback state) and the regular part data This is a method for obtaining a corrected shape from the difference.
このとき、成形部品に用いられる材料は、高強度の鋼板やアルミ板など、スプリングバック量の大きい材料時に特に効果的である。但し、成形部品の材料は、上記のものに限定されない。 At this time, the material used for the molded part is particularly effective when the material has a large amount of springback, such as a high-strength steel plate or aluminum plate. However, the material of the molded part is not limited to the above.
ここで、スプリングバック特性とは、成形加工をした金属材料がもとの形に戻ることである。例えば、板状のブランク材をプレス加工した場合には、所定の角度に曲折された箇所は、離型したときにその角度よりも浅い角度にまで加工品がもどってしまうこととなる。特に、高強度の鋼材や、アルミ板などは、スプリングバック量(スプリングバック特性による変形量)が大きい。 Here, the springback characteristic means that the metal material that has been subjected to the forming process returns to its original shape. For example, when a plate-shaped blank is pressed, a part bent at a predetermined angle returns the processed product to an angle shallower than the angle when the mold is released. In particular, a high strength steel material, an aluminum plate, and the like have a large amount of springback (amount of deformation due to springback characteristics).
本発明に係るプレス金型修正形状データの作成方法を実施するのに用いる支援システムは、図1に示すように、所定の演算処理能力を有するCPU(演算部)11と、所定の記憶容量を有するハードディスク12を備えたコンピュータ1を用いている。
As shown in FIG. 1, a support system used to implement a method for creating press die correction shape data according to the present invention includes a CPU (arithmetic unit) 11 having a predetermined arithmetic processing capability, and a predetermined storage capacity. A computer 1 having a
コンピュータ1は、ワークステーションやサーバコンピュータ、パソコン等のコンピュータである。 The computer 1 is a computer such as a workstation, a server computer, or a personal computer.
そして、コンピュータ1には、上述したCPU11や、ハードディスク12、あるいは、処理対象となる所定のデータを一時的に保持するRAM13や、所定のデータをオペレータが入力するためのキーボード(入力装置)14、処理結果等をオペレータに表示するディスプレイ(出力装置)15など、一般的なコンピュータが備えている装備を有する。
The computer 1 includes a
従って、図示しないが、当該コンピュータ1にて頻繁に利用されるプログラムを記憶するROMや、他の記憶媒体(例えば、CD−ROM)から所定のデータを読み出すドライブ(例えば、CD−ROMドライブ)なども備えている。 Accordingly, although not shown, a ROM for storing a program frequently used in the computer 1, a drive for reading predetermined data from another storage medium (for example, CD-ROM) (for example, a CD-ROM drive), etc. It also has.
また、このコンピュータ1は、三次元形状測定機や、後述するようにFEMモデルを作成する他のコンピュータに接続されていてもよい。 The computer 1 may be connected to a three-dimensional shape measuring machine or another computer that creates an FEM model as will be described later.
上記したコンピュータ1のCPU11は、図2に示すように、金型モデル作成手段11aと、サーフェスデータ作成手段11bと、メッシュデータ変換手段11cと、成形シミュレーション手段11dと、スプリングバックシミュレーション手段11eと、チェック手段11fと、第1の応力除去手段11gと、応力除去後の成形シミュレーション手段11hと、応力値出力手段11iと、第2の応力除去手段11jと、マッピング手段11kと、スプリングフォワードシミュレーション手段(弾性回復量演算手段)11lと、修正金型モデル形状作成手段11mと、外部出力処理手段11nを有して構成してある。
As shown in FIG. 2, the
そして、サーフェスデータ作成手段11bによるサーフェスデータ作成工程と、メッシュデータ変換手段11cによるメッシュデータ変換工程と、成形シミュレーション手段11dによる成形シミュレーション工程と、スプリングバックシミュレーション手段11eによるスプリングバックシミュレーション工程と、チェック手段11fによるチェック工程と、第1の応力除去手段11gによる応力除去工程と、応力除去後の成形シミュレーション手段11hによる成形シミュレーション工程と、応力値出力手段11iによる応力値出力工程と、第2の応力除去手段11jによる応力除去工程と、マッピング手段11kによるマッピング工程と、スプリングフォワードシミュレーション手段11lによるスプリングフォワードシミュレーション工程と、修正金型モデル形状作成手段11mによる修正金型モデル形状作成工程とは、この修正金型モデル形状作成工程からサーフェスデータ作成工程に戻ることで閉ループを形成することができる。
Then, a surface data creation process by the surface data creation means 11b, a mesh data conversion process by the mesh data conversion means 11c, a molding simulation process by the molding simulation means 11d, a springback simulation process by the springback simulation means 11e, and a check means 11f, a stress removing step by the first stress removing means 11g, a forming simulation step by the forming simulation means 11h after the stress removal, a stress value outputting step by the stress value outputting means 11i, and a second stress removing Stress removal step by
金型モデル作成手段11aは部品形状に基づく金型モデルを作成する機能を有する。 The mold model creating means 11a has a function of creating a mold model based on the part shape.
サーフェスデータ作成手段11bは、金型モデル作成手段11aで作成した金型モデルのサーフェスデータを作成する機能を有する。
The surface
メッシュデータ変換手段11cは、上記の金型モデルのサーフェスデータをメッシュデータに変換する機能を有する。
The mesh
成形シミュレーション手段11dは、上記した金型モデルのメッシュデータを用いて、弾塑性有限要素法により平板の板材モデルを使用して成形シミュレーションを行う機能を有する。 The forming simulation means 11d has a function of performing a forming simulation using a flat plate material model by an elastic-plastic finite element method using the mesh data of the mold model described above.
スプリングバックシミュレーション手段11eは、成形シミュレーション手段11dによる成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバックシミュレーションを行う機能を有する。
The
チェック手段11fは、スプリングバックシミュレーション手段11eによるスプリングバックシミュレーションの結果と製品モデル形状とが整合しているか否かをチェックする機能を有する。 The check means 11f has a function of checking whether or not the result of the springback simulation by the springback simulation means 11e matches the product model shape.
第1の応力除去手段11gは、チェック手段11fで整合していないと判断されたときに、スプリングバックシミュレーションに使用した板材モデルのメッシュデータについて、スプリングバックした状態で応力を除去する機能を有する。
The first
応力除去後の成形シミュレーション11hは、製品モデル形状の金型モデルを用いて、第1の応力除去手段11gで応力除去した板材モデルのメッシュデータの成形シミュレーションを下死点まで行なう機能を有する。
The forming
応力値出力手段11iは、成形シミュレーション手段11hにおける成形シミュレーション結果の下死点状態の板材モデルの各メッシュ上の応力値を出力する機能を有する。 The stress value output means 11i has a function of outputting a stress value on each mesh of the bottom dead center plate model as a result of the forming simulation in the forming simulation means 11h.
第2の応力除去手段11jは、成形シミュレーション11dで成形シミュレーションした板材モデルを下死点の状態で板材モデル内の応力を除去し出力する機能を有する。
The second stress removing means 11j has a function of removing and outputting the stress in the plate material model in the state of bottom dead center from the plate material model formed by the forming
マッピング手段11kは、第2の応力除去手段11jで応力を除去した板材モデル上の各メッシュに、応力値出力手段11iで出力した板材モデル内の対応するメッシュの応力値をマッピングする機能を有する。
The
スプリングフォワードシミュレーション手段11lは、マッピング手段11kで求めた板材モデルの各メッシュ上の応力値を±反転し(即ち、応力値にk=−1.0を掛ける)スプリングフォワードシミュレーションを行う機能を有する。
The spring forward simulation unit 11l has a function of performing a spring forward simulation by inverting the stress value on each mesh of the plate material model obtained by the
修正金型モデル形状作成手段11mは、スプリングフォワードシミュレーション手段11lでスプリングフォワードした板材モデルに基づき修正部品形状データを求め、この修正部品形状データに基づき修正金型モデル形状を作成する機能を有する。 The corrected mold model shape creation means 11m has a function of obtaining corrected part shape data based on the plate material model spring-forwarded by the spring forward simulation means 11l and creating a corrected mold model shape based on the corrected part shape data.
外部出力処理手段11nは、金型モデルの、修正されたサーフェスデータを外部に出力する機能を有する。
The external
次に、本発明方法の動作を、図3に示すフローチャートと図4に示す動作順序の説明図に基づいて説明する。 Next, the operation of the method of the present invention will be described based on the flowchart shown in FIG. 3 and the explanatory diagram of the operation sequence shown in FIG.
本発明方法は、板材モデルを金型モデルにより成形する過程において、弾塑性有限要素法を用いてコンピュータ上で解析する過程で、部品形状に基づく金型モデルを作成し(この金型モデルのサーフェスデータを作成し、このサーフェスデータをメッシュデータに変換する)、この金型モデルのサーフェスデータを作成し、このサーフェスデータをメッシュデータに変換する工程(ステップS100からステップS102に至る工程)と、当該金型モデルを用いて成形シミュレーションして、板材モデルのスプリングバック形状を求め、このスプリングバック形状と製品モデル形状との形状差分の変形量を生じせしめる変形応力を成形シミュレーションにより求め、この変形応力を用いて修正部品形状データを求め、この修正部品形状データに基づく修正金型モデル形状を作成する工程(ステップS103からステップS113に至る工程)とに大略区別することができる。 The method of the present invention creates a mold model based on a part shape in the process of analyzing on a computer using an elastoplastic finite element method in the process of forming a sheet material model by a mold model (surface of this mold model). Creating data and converting the surface data into mesh data), creating surface data of the mold model and converting the surface data into mesh data (steps from step S100 to step S102), Mold simulation is performed using the mold model to obtain the spring back shape of the plate material model, the deformation stress that causes the deformation amount of the shape difference between this spring back shape and the product model shape is obtained by molding simulation, and this deformation stress is calculated. Use this to find the corrected part shape data. Fixed mold model shape based can be roughly distinguished as the step of creating a (steps leading from step S103 to step S113).
すなわち、処理が開始されると、コンピュータ1のCPU11は、まず、部品形状に基づく金型モデルを作成する(金型モデル作成手段11aによる金型モデル作成工程)(ステップS100)。
That is, when the process is started, the
次に、金型モデルのサーフェスデータを作成する(サーフェスデータ作成手段11bによるサーフェスデータ作成工程)(ステップS101)。 Next, surface data of the mold model is created (surface data creation step by the surface data creation means 11b) (step S101).
次に、金型モデルのサーフェスデータをメッシュデータに変換して(メッシュデータ変換手段11cによるメッシュデータ変換工程)(ステップS102)。 Next, the surface data of the mold model is converted into mesh data (mesh data conversion step by the mesh data conversion means 11c) (step S102).
次に、ステップS102の金型モデルを用いて平板の板材モデルを使用して成形シミュレーションを行う(成形シミュレーション手段11dによる成形シミュレーション工程)(ステップS103)。 Next, a molding simulation is performed using a flat plate model using the mold model in step S102 (a molding simulation step by the molding simulation means 11d) (step S103).
次に、この成形シミュレーションを通じて板材モデルの板厚方向に作用する応力分布に基づくスプリングバック量を演算、即ちスプリングバックシミュレーションを行なう(スプリングバックシミュレーション手段11eによるスプリングバックシミュレーション工程)(ステップS104)。 Next, a springback amount is calculated based on the stress distribution acting in the plate thickness direction of the plate material model through this forming simulation, that is, a springback simulation is performed (a springback simulation step by the springback simulation means 11e) (step S104).
次に、ステップS104のスプリングバックシミュレーションのスプリングバック後の板材モデルの形状が最終の製品モデル形状と整合しているか否かをチェックする(チェック手段11fによるチェック工程)(ステップS105)。 Next, it is checked whether or not the shape of the plate material model after the spring back in the spring back simulation in step S104 is consistent with the final product model shape (checking step by the checking means 11f) (step S105).
ステップS105で板材モデルのスプリングバック後の形状と製品形状とが整合している(許容範囲内にある)と判定されたときには、ステップS101で作成した金型モデルのサーフェスデータを、例えばNC加工用のデータとしてNC加工機のコントローラなどに出力して(外部出力処理手段11oによる外部出力工程)(ステップS106)、本ルーチンを終了する。 If it is determined in step S105 that the shape after the spring back of the plate model matches the product shape (within the allowable range), the surface data of the mold model created in step S101 is used for NC processing, for example. Is output to the controller of the NC processing machine (external output process by the external output processing means 11o) (step S106), and this routine is terminated.
ステップS105で板材モデルのスプリングバック後の形状と製品形状とが整合していない(許容範囲外にある)と判定されたときには(ステップS105の比較結果がNGの場合には)、以下の方法により金型モデルの修正を行う。 When it is determined in step S105 that the shape of the plate model after the spring back does not match the product shape (out of the allowable range) (when the comparison result in step S105 is NG), the following method is used. Modify the mold model.
ステップS104におけるスプリングバックシミュレーションに使用した板材モデルのメッシュデータについて、スプリングバックした状態で応力を除去する(第1の応力除去手段11gによる応力除去工程)(ステップS107)。 With respect to the mesh data of the plate material model used in the springback simulation in step S104, the stress is removed in the springback state (stress removal step by the first stress removal means 11g) (step S107).
次に、製品モデル形状の金型モデルを用いて、ステップS107で応力除去した板材モデルのメッシュデータの成形シミュレーションを下死点まで行なう(応力除去後の成形シミュレーション手段11hによる成形シミュレーション工程)(ステップS108)。この結果、板材モデルのメッシュデータには、スプリングバック形状と製品形状との形状差分の変形が与えられ、板材モデル上にはスプリングバックの起動力と同量の変形応力が付与される。 Next, using the mold model of the product model shape, the forming simulation of the mesh data of the plate material model in which the stress is removed in step S107 is performed to the bottom dead center (the forming simulation process by the forming simulation means 11h after the stress is removed) (step S108). As a result, deformation of the shape difference between the springback shape and the product shape is given to the mesh data of the plate material model, and the same amount of deformation stress as the starting force of the springback is given to the plate material model.
次に、ステップS108の成形シミュレーション結果の下死点状態の板材モデルの各メッシュ上の応力値を出力する(応力値出力手段11iによる応力値出力工程)(ステップS109)。 Next, the stress value on each mesh of the bottom dead center plate model as a result of the forming simulation in step S108 is output (stress value output step by the stress value output means 11i) (step S109).
一方、ステップS103で成形シミュレーションした板材モデルを下死点の状態で板材モデル内の応力を除去する(第2の応力除去手段11jによる応力除去工程)(ステップS110)。 On the other hand, the stress in the plate material model is removed in the state of the bottom dead center of the plate material model formed and simulated in step S103 (stress removal step by the second stress removal means 11j) (step S110).
次に、ステップS110で出力した板材モデル上の各メッシュにステップS109で作成した板材モデル内の対応するメッシュの応力をマッピングする(マッピング手段11kによるマッピング工程)(ステップS111)。
Next, the stress of the corresponding mesh in the plate model created in step S109 is mapped to each mesh on the plate model output in step S110 (mapping step by the
なお、ステップS109及びステップS110で使用した板材モデルは、共にステップS103で成形シミュレーションした板材モデルのメッシュデータであるために、各接点やメッシュ要素は、全て一対一に対応しているため、応力値を一対一でマッピングすることができる。 Since the plate material model used in step S109 and step S110 are both mesh data of the plate material model formed and simulated in step S103, each contact point and mesh element all correspond one-to-one. Can be mapped on a one-to-one basis.
次に、ステップS111で求めた板材モデルの各メッシュ上の応力値を±反転し(即ち、応力値にk=−1.0を掛ける)、スプリングフォワードシミュレーションを行う(スプリングフォワードシミュレーション手段11lによるスプリングフォワードシミュレーション工程)(ステップS112)。 Next, the stress value on each mesh of the plate material model obtained in step S111 is inverted ± (ie, the stress value is multiplied by k = −1.0), and a spring forward simulation is performed (spring by the spring forward simulation means 11l). Forward simulation step) (step S112).
このスプリングフォワードシミュレーションは、スプリングバックシミュレーションにより演算された板材モデルの板厚方向に作用する残留応力分布を±反転させ、この反転された残留応力分布が板材モデルに作用している場合のスプリングフォワード(弾性回復)の量を演算する処理である。 In this spring forward simulation, the residual stress distribution acting in the plate thickness direction of the plate model calculated by the spring back simulation is reversed ±, and the spring forward when the inverted residual stress distribution is acting on the plate model ( This is a process for calculating the amount of elastic recovery.
すなわち、このスプリングフォワードシミュレーションは、スプリングバックシミュレーションにより演算された板材モデル21の板材内に作用する残留応力分布を反転させる(図6参照)。すなわち、板材モデル21内の残留応力値を±反転させる(即ち、応力値にk=−1.0を掛ける)。この反転された応力分布が板材モデル21に作用している場合のスプリングフォワード(弾性回復)の量を演算する処理である。図7は、成形部品20のスプリングバック後の形状20−1とスプリングフォワード後の形状20−2を例示する図である。
That is, this spring forward simulation reverses the residual stress distribution acting on the plate material of the
スプリングバックは、板材の板厚方向に作用する残留応力の反発により生じるから、板材モデル21に作用する板厚方向の残留応力を反転させると、内側にスプリングフォワード(弾性回復)した形状が得られることになる。
Since the spring back is generated by repulsion of the residual stress acting in the plate thickness direction of the plate material, when the residual stress in the plate thickness direction acting on the
次に、ステップS112でスプリングフォワードした板材モデルに基づき修正部品形状データを求め、この修正部品形状データに基づき修正金型モデル形状を作成する(修正金型モデル形状作成手段11mによる修正金型モデル形状作成工程)(ステップS113)。 Next, corrected part shape data is obtained based on the plate material model spring-forwarded in step S112, and a corrected mold model shape is created based on the corrected part shape data (corrected mold model shape by the corrected mold model shape creating means 11m). Creation step) (step S113).
次に、以上の結果をステップS101に戻す。この閉ループを操り返すことにより板材モデルのスプリングバック量の形状が製品モデル形状と限りなく近づけることができ、最適な金型サーフェスデータの形状を出力できる。 Next, the above result is returned to step S101. By repeating this closed loop, the shape of the springback amount of the plate material model can be made as close as possible to the product model shape, and the optimum shape of the mold surface data can be output.
ステップS105で板材モデルのスプリングバック後の形状と製品形状とが整合している(許容範囲内にある)と判定されたときには、金型モデルの、修正されたサーフェスデータを、例えばNC加工用のデータとしてNC加工機のコントローラなどに出力して(外部出力処理手段11oによる外部出力工程)(ステップS106)、本ルーチンを終了する。 If it is determined in step S105 that the shape after the spring back of the plate model matches the product shape (within the allowable range), the modified surface data of the mold model is used for NC processing, for example. The data is output as data to the controller of the NC processing machine (external output process by the external output processing means 11o) (step S106), and this routine is terminated.
本発明の実施の形態によれば、板材モデルを金型モデルにより成形する過程において、弾塑性有限要素法を用いてコンピュータ上で解析する過程で、部品形状に基づく金型モデルを作成し,この金型モデルのサーフェスデータを作成し、このサーフェスデータをメッシュデータに変換し(ステップS100〜S102)、当該金型モデルを用いて成形シミュレーションして(ステップS103)、板材モデルのスプリングバック形状を求め(ステップS104)、このスプリングバック形状と製品モデル形状との形状差分の変形量を生じせしめる変形応力を成形シミュレーションにより求め(ステップS108)、この変形応力を用いて修正部品形状データを求め、この修正部品形状データに基づく金型モデルを修正するようにした(ステップS113)ことにより、従来の技術である形状差から金型見込み形状を作成するという作業や、人の判断による作業を無くすことができ、人為的判断の差や、ミスを無くすことができる。また、スプリングバックによる製品モデル形状との差が発生する原因となる変形応力に基づき金型の見込み値を決めているために、反り、捩れ、開き等が複合したプレス部品の場合でも、容易に最適な金型見込み形状(最適な金型モデルの修正量)を求めるができる。 According to the embodiment of the present invention, in the process of forming a plate material model by a mold model, a mold model based on the part shape is created in the process of analyzing on a computer using the elastoplastic finite element method, Surface data of the mold model is created, the surface data is converted into mesh data (steps S100 to S102), and a molding simulation is performed using the mold model (step S103), and the spring back shape of the plate material model is obtained. (Step S104), a deformation stress that causes a deformation amount of the shape difference between the springback shape and the product model shape is obtained by molding simulation (Step S108), and corrected part shape data is obtained using the deformation stress, and this correction is performed. Modified the mold model based on the part shape data. S113) by conventional work and of creating a mold estimated shape from the shape difference is a technique, it is possible to eliminate the work by judgment of the person, the difference or the human judgment can be eliminated mistakes. In addition, because the expected value of the mold is determined based on the deformation stress that causes the difference from the product model shape due to the springback, even in the case of a pressed part with a combination of warpage, twisting, opening, etc. The optimal mold expected shape (the optimal correction amount of the mold model) can be obtained.
また、金型モデルを修正する方法は、上記した修正金型モデル形状作成工程からサーフェスデータ作成工程に戻る閉ループを構成するようにしたことにより、人の判断の必要が無く、形状変更とシミュレーションの閉ループを構成することができ、自動計算で最適な金型見込み形状を求めることができる。 In addition, the method for correcting the mold model is configured as a closed loop that returns from the above-described corrected mold model shape creation process to the surface data creation process. A closed loop can be formed, and an optimum mold expected shape can be obtained by automatic calculation.
なお、上記した本発明の実施の形態の説明では、スプリングフォワード実施時に、便宜上、板材モデル内の残留応力値を±反転(即ち、応力値にk=−1.0を掛ける)すると説明したが、本発明では.スプリングフォワードの手法を用いて繰り返し計算しているために、スプリングフォワード計算時には,板材モデル内の残留応力値に掛ける数値は−1.0に限る必要は無い。0>k≧−1.0の範囲の係数を用いることにより、繰り返し計算で収束値を求めることができる。 In the above description of the embodiment of the present invention, it has been described that the residual stress value in the plate model is reversed ± (ie, the stress value is multiplied by k = −1.0) for the sake of convenience during the spring forward. In the present invention. Since the calculation is repeatedly performed using the spring forward method, the value multiplied by the residual stress value in the plate model need not be limited to -1.0 at the time of the spring forward calculation. By using a coefficient in the range of 0> k ≧ −1.0, the convergence value can be obtained by repeated calculation.
本発明は、従来の技術である形状差から金型見込み形状を作成するという作業、人の判断による作業を無くすことができ、人為的判断の差や、ミスを無くすことができるし、また、反り、捩れ、開き等が複合したプレス部品の場合でも、人の判断の必要が無く、容易に最適な金型見込み形状(最適な金型モデルの修正量)を求めるができるという効果を有しており、スプリングバックを矯正するプレス金型修正形状データの作成方法として有用である。 The present invention can eliminate the work of creating the mold expected shape from the shape difference that is a conventional technique, the work by human judgment, can eliminate the difference of human judgment and mistakes, Even in the case of pressed parts with a combination of warping, twisting, opening, etc., there is no need for human judgment, and it is possible to easily find the optimal mold expected shape (optimal mold model correction amount). Therefore, it is useful as a method of creating press mold correction shape data for correcting spring back.
1 コンピュータ
11 CPU(演算部)
11a 金型モデル作成手段、
11b サーフェスデータ作成手段
11c メッシュデータ変換手段
11d 成形シミュレーション手段
11e スプリングバックシミュレーション手段
11f チェック手段
11g 第1の応力除去手段
11h 応力除去後の成形シミュレーション手段
11i 応力値出力手段
11j 第2の応力除去手段
11k マッピング手段
11l スプリングフォワードシミュレーション手段
11m 再修正用の金型形状データ修正手段
11n 外部出力処理手段
12 ハードディスク
13 RAM
14 キーボード(入力装置)
15 ディスプレイ(出力装置)
1
11a Mold model creation means,
11b Surface data creation means 11c Mesh data conversion means 11d Molding simulation means 11e Springback simulation means 11f Check means 11g First stress removal means 11h Molding simulation means after
14 Keyboard (input device)
15 Display (output device)
Claims (1)
部品形状に基づいて作成された金型モデルのサーフェスデータを作成するサーフェスデータ作成工程と、
このサーフェスデータ作成工程での前記金型モデルのサーフェスデータをメッシュデータに変換するメッシュデータ変換工程と、
このメッシュデータ変換工程でメッシュデータ変換された前記金型モデルを用いて平板の板材モデルを使用して成形シミュレーションを行う成形シミュレーション工程と、
前記金型モデルを用いて平板の板材モデルを使用して成形シミュレーションを行う成形シミュレーション工程と、
この成形シミュレーション工程での成形シミュレーションの結果に基づきスプリングバックシミュレーションを行うスプリングバックシミュレーション工程と、
このスプリングバックシミュレーション工程でのスプリングバックシミュレーションの結果と製品モデル形状とが整合しているか否かをチェックするチェック工程と、
このチェック工程で整合していないと判断されたときに、スプリングバックシミュレーションに使用した前記板材モデルのメッシュデータについて、スプリングバックした状態で応力を除去する第1の応力除去工程と、
製品モデル形状の前記金型モデルを用いて、前記第1の応力除去工程で応力除去した前記板材モデルのメッシュデータの成形シミュレーションを下死点まで行う応力除去後の成形シミュレーション工程と、
この成形シミュレーション工程における成形シミュレーション結果の下死点状態の前記板材モデルの各メッシュ上の応力値を出力する応力値出力工程と、
前記成形シミュレーション工程で成形シミュレーションした前記板材モデルを下死点の状態で前記板材モデル内の応力を除去し出力する第2の応力除去工程と、
この第2の応力除去工程で応力を除去した前記板材モデル上の各メッシュに、前記応力値出力工程で出力した前記板材モデル内の対応するメッシュの応力値をマッピングするマッピング工程と、
このマッピング工程で求めた前記板材モデルの各メッシュ上の応力値を±反転しスプングフォワードシミュレーションを行うスプリングフォワードシミュレーション工程と、
このスプリングフォワードシミュレーション工程でスプリングフォワードした前記板材モデルに基づき修正部品形状データを求め、この修正部品形状データに基づき修正金型モデル形状を作成する修正金型モデル形状作成工程と、
前記チェック工程で整合していると判断されたときに、前記金型モデルの、修正された前記サーフェスデータを外部に出力する外部出力工程を有していて、
前記修正金型モデル形状作成工程から前記サーフェスデータ作成工程に戻る閉ループを構成するようにしたことを特徴とするプレス金型修正形状データの作成方法。 In the process of forming a plate material model with a mold model, the mold model is created in the process of analyzing on a computer using an elastoplastic finite element method, and a molding simulation is performed using the mold model. The spring back shape of the model was obtained, the deformation stress that caused the deformation amount of the shape difference between the spring back shape and the product model shape was obtained by molding simulation, and the mold model was corrected using this deformation stress. A method of creating press mold correction shape data ,
Surface data creation process to create the surface data of the mold model created based on the part shape,
A mesh data conversion step of converting the surface data of the mold model in the surface data creation step into mesh data;
A molding simulation process for performing a molding simulation using a flat plate material model using the mold model converted into the mesh data in the mesh data conversion process,
A molding simulation process for performing a molding simulation using a flat plate model using the mold model,
A springback simulation process for performing a springback simulation based on the result of the molding simulation in this molding simulation process;
A check process for checking whether or not the result of the springback simulation in this springback simulation process and the product model shape match,
A first stress removing step of removing stress in a spring-backed state for mesh data of the plate material model used in the spring-back simulation when it is determined that they are not matched in the checking step;
Using the mold model of the product model shape, a molding simulation process after stress removal that performs a molding simulation of the mesh data of the plate material model subjected to stress removal in the first stress relief process to the bottom dead center;
A stress value output step for outputting a stress value on each mesh of the plate model in the bottom dead center state of the molding simulation result in the molding simulation step;
A second stress removal step of removing and outputting the stress in the plate material model in a state of bottom dead center in the plate material model formed and simulated in the forming simulation step;
A mapping step of mapping the stress value of the corresponding mesh in the plate model output in the stress value output step to each mesh on the plate model from which the stress has been removed in the second stress removal step;
A spring forward simulation step of performing a spanning forward simulation by reversing the stress value on each mesh of the plate model obtained in this mapping step;
A corrected mold model shape creating step for obtaining corrected part shape data based on the plate material model spring-forwarded in the spring forward simulation process, and creating a corrected mold model shape based on the corrected part shape data;
An external output step of outputting the modified surface data of the mold model to the outside when it is determined that the check step is consistent;
A method for creating press die correction shape data, comprising a closed loop that returns from the correction die model shape creation step to the surface data creation step .
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