JP6098664B2

JP6098664B2 - せん断縁の成形可否評価方法

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Publication number: JP6098664B2
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Inventors: 栄治飯塚; 雄司山▲崎▼; 和彦樋貝
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Description

本発明は、一次成形後にせん断される材料縁の成形可否の評価技術に関する。例えば、自動車用プレス品等のせん断縁におけるＦＥＭシミュレーションでの成形可否を評価する技術に関する。

プレス品のせん断縁における変形限界への影響度が大きいせん断縁近傍の変形状態を踏まえた成形可否を評価する方法としては、例えば特許文献１〜３に記載の判定方法がある。
しかしながら、上記のプレス品のせん断縁における成形可否判定方法は、いずれも予変形（一次成形）を受けずにせん断された材料縁を評価するものであって、予変形を受けた後にせん断された材料縁への適用については何ら考慮されていない。
このように、一次変形を受けた後のせん断縁における成形可否の判定精度については従来から問題があり、金型作製後でないと成形可否が不明確であるとの課題があった。

特許第４９３５７１３号公報特許第５５６１２０３号公報特許第５４７２５１８号公報

本発明は、上記のような点に着目したもので、予成形後にせん断される材料縁の成形可否をより精度良く評価する技術の提供を目的としている。

課題を解決するために、本発明の一態様は、予成形によって予変形を加えた金属板に対するプレス成形によるせん断縁の成形可否を評価する評価方法であって、予成形後の金属板に対する穴広げ試験によってせん断縁での変形限界を求め、求めたせん断縁での変形限界量を変形限界相当ひずみ量で表現して、せん断縁での径方向のひずみ勾配に対する上記穴広げ試験によって求めた変形限界相当ひずみ量からなるデータとして、ひずみ勾配が異なる複数のデータを取得し、上記予成形で上記金属板に加えられる相当ひずみ量を予変形相当ひずみ量と定義し、その予変形相当ひずみ量と上記予成形後の金属板での変形限界相当ひずみ量との和を伸びフランジ変形限界相当ひずみと定義し、上記予変形相当ひずみ量と上記複数のデータとに基づき、ひずみ勾配に対する伸びフランジ変形限界相当ひずみの関係を求め、上記求めた関係からせん断縁の成形可能領域を特定して、予成形によって予変形を加えた金属板に対するせん断縁の成形可否を評価することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、一次成形（予成形）及び二次成形を経て形成される成形品における、予成形後にせん断される金属板の材料縁の成形可否を、より簡便により精度良く評価することが出来るようになる。
すなわち、金型を何度も作成することなく、二次成形における伸びフランジ部での成形可否や成形余裕度などの評価が精度よく予測できる結果、割れ発生による不良を早期に予防することが出来る。

実験１における、ひずみ勾配が大きい場合における予変形相当ひずみと二次変形限界ひずみとの関係を示す図である。実験１における、ひずみ勾配が大きい場合における予変形相当ひずみとトータル変形量との関係を示す図である。実験１における、ひずみ勾配が小さい場合における予変形相当ひずみと二次変形限界ひずみとの関係を示す図である。実験１における、ひずみ勾配が小さい場合における予変形相当ひずみとトータル変形量との関係を示す図である。実験２における、ひずみ勾配が大きい場合における予変形相当ひずみと二次変形限界ひずみとの関係を示す図である。実験２における、ひずみ勾配が大きい場合における予変形相当ひずみとトータル変形量との関係を示す図である。実験２における、ひずみ勾配が小さい場合における予変形相当ひずみと二次変形限界ひずみとの関係を示す図である。実験２における、ひずみ勾配が小さい場合における予変形相当ひずみとトータル変形量との関係を示す図である。実験３における、ひずみ勾配が大きい場合における予変形相当ひずみと二次変形限界ひずみとの関係を示す図である。実験３における、ひずみ勾配が大きい場合における予変形相当ひずみとトータル変形量との関係を示す図である。実験３における、ひずみ勾配が小さい場合における予変形相当ひずみと二次変形限界ひずみとの関係を示す図である。実験３における、ひずみ勾配が小さい場合における予変形相当ひずみとトータル変形量との関係を示す図である。本発明に基づく第１実施形態に係る処理工程を説明する図である。本発明に基づく第１実施形態に係る成形限界線と成形可能領域を説明する図である。本発明に基づく変形例に係る成形限界線と成形可能領域を説明する図である。本発明に基づく第２実施形態に係る処理工程を説明する図である。本発明に基づく第２実施形態に係る成形限界線と成形可能領域を説明する図である。

（本発明に到る知見）
上記の従来技術による、加工によるせん断縁の成形可否の判定方法の評価は、いずれも予変形（一次成形）を受けていない状態からのせん断縁に関する変形限界だけの評価を想定したものである。このため、上記の従来技術の評価方法が、一次変形を受けた後のせん断縁に関する成形可否の判定にも直接展開できるかどうかは不明であった。なぜなら、せん断によるダメージが、予成形によって生じる一次変形量に依存しないとは言い切れないためである。

そして、発明者は、二次成形時の変形限界に及ぼす、予変形量（一次変形量）の影響を定量的に解明するための詳細調査を実施した。
以下、その内容について説明する。
ここで、表１に示す供試材Ａ〜Ｅを使用して、一次成形（予変形）を付与した金属板に対して、各種の穴広げ試験を実施した。穴広げ試験としては、円錐形状のポンチを使用した円錐穴広げ試験と、円筒形状のポンチを使用した円筒穴広げ試験とを実施した。

上記の穴広げ試験は、対象とする金属板を円錐台形状に一次成形を加えた後に、円錐台の上面を中心に試料とする部分を切り出し、その切り出した試料を平坦化する。その後、試料の中心に抜き穴を形成し、ポンチによって抜き穴の穴広げを行う試験である。使用した円錐形状のポンチは、６０度円錐ポンチであり、円筒形状のポンチは直径５０ｍｍの円筒ポンチである。
なお、半径方向のひずみ勾配は、使用するポンチの形状や予成形後の抜き穴径を変更することで調整可能である。

〈実験１〉
供試材Ａからなる金属板に対して、円錐穴広げ試験を行った。
そして、予成形による予変形相当ひずみに対する、予成形後の金属板における二次変形限界ひずみで纏めたところ、図１に示す結果を得た。また、予成形による予変形相当ひずみに対する、予変形相当ひずみと二次変形限界ひずみとの和であるトータル変形量で纏めたところ、図２に示す結果を得た。

次に、供試材Ａからなる金属板に対して、円筒穴広げ試験を行った。
そして、予成形による予変形相当ひずみに対する、予成形後の金属板における二次変形限界ひずみで纏めたところ、図３に示す結果を得た。また、予成形による予変形相当ひずみに対する、予変形相当ひずみと二次変形限界ひずみとの和であるトータル変形量で纏めたところ、図４に示す結果を得た。

ここで、各図において、
●：等二軸によるひずみ
■：不等二軸によるひずみ
▲：平面ひずみによるひずみ
である。

円錐穴広げを行った場合は、円筒穴広げを行う場合に比べ、せん断縁でのひずみ勾配が大きくなる。
したがって、供試材Ａでは、ひずみ勾配が大きい場合には、図１から分かるように、二次変形限界ひずみは、予変形相当ひずみ量が増えるほど小さくなるが、図２から分かるように、トータル変形量では、予変形相当ひずみ量が増加するほど、増加する傾向にある。

一方、せん断縁でのひずみ勾配が小さい場合には、図３から分かるように、二次変形限界ひずみは、予変形相当ひずみ量が増えるほど小さくなるが、図４から分かるように、トータル変形量では、予変形相当ひずみ量にあまり依存せず、予変形相当ひずみ量との相関が低い。
また、図１〜図４から分かるように、二次変形限界ひずみに及ぼす予変形相当ひずみ量（予変形量、一次変形量）の影響は、予変形の変形形態にあまり依存しない。このため二次変形限界ひずみは相当ひずみで整理できることをつきとめた。

〈実験２〉
供試材Ｄについて、実験１と同様な実験を行った。その結果を図５〜図８に示す。
この供試材Ｄにおいても、図５〜図８から分かるように、供試材Ａと同様な傾向があることが分かる。
〈実験３〉
供試材Ｅについて、実験１と同様な実験を行った。その結果を図９〜図１２に示す。
供試材Ｅにおいても、図９〜図１２から分かるように、供試材Ａと似た傾向はあるものの、次のような傾向もあることが分かる。
即ち、ひずみ勾配が大きい場合、所定の変形領域では、予変形量によって二次変形限界はほとんど低下しない。一方、ひずみ勾配が小さい場合、トータル変形量が、予変形量に依存性があり、予変形量の増加に伴い減少する。つまり、予変形を付与することが逆効果となる。

〈実験結果のまとめ〉
供試材Ｂ、Ｃについても実験１と同様な実験を行った。
そして、上記の結果を、予変形量（予変形相当ひずみ量）に対する（二次成形での変形限界量の低下量）の比で纏めると、表２に示す結果となった。

表２から分かるように、ひずみ勾配が小さい場合に比べて、ひずみ勾配が大きい場合には、予成形後の金属板に対する成形余裕量が過少に見積もられる可能性があることが分かる。そして、過少に見積もられた場合には、無駄な型修正が発生する危惧があることが分かる。

〈知見〉
以上の実験から、発明者は、以下のような知見を得た。
（１）せん断後の変形限界ひずみに対する一次変形量の影響度は、せん断後の変形限界ひずみの変形形態（等二軸、不等二軸、平面ひずみ）にあまり依存せず、相当ひずみで整理できる。
このため、本発明では、相当ひずみで評価している。

（２）ひずみ勾配が大きい場合、二次変形のみの変形限界ひずみにおよぼす一次変形による影響は小さい。そのため、一次変形でのひずみを含めた最終的な材料縁の変形限界は、一次変形量の増加に伴い増加する。一方、ひずみ勾配が小さい場合、上記最終的な材料縁の変形限界は、一次変形量の増加に伴い二次変形のみの変形限界ひずみは変わらないか大きく減少する。

すなわち、予変形も含めた二次成形による伸びフランジ部の最終的な変形限界ひずみは、一次変形量とひずみ勾配との両方に依存する。
また、一次変形の依存性は、ひずみ勾配が大きい場合と小さい場合とで異なる。すなわち、所定のひずみ勾配に対し、ひずみ勾配が小さい場合と大きい場合とに別けて、せん断縁を評価する方が、評価の精度が向上する。なお、この傾向は厚さには依存性がない。
本発明は、以上のような新たな知見に基づきなされたものである。
以下に、この知見に基づく各実施形態について説明する。

（第１実施形態）
次に、本実施形態のせん断縁の成形可否評価方法について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態のせん断縁の成形可否評価方法は、一次成形（予成形）された金属板に対するせん断縁の成形可否を評価する技術である。

〈構成〉
本実施形態の成形可否評価方法は、図１３に示すように、実験データ取得工程１、予変形相当ひずみ量設定工程２、成形可能領域特定工程３、成形仕様データ取得工程４、及び可否判定工程５を備える。
実験データ取得工程１は、予め設定した予成形を施した金属板に対して穴広げ試験を実施する。穴広げ試験では、使用するポンチ形状あるいは拡径前の抜き穴の径を変えることで、せん断縁での径方向のひずみ勾配が異なる２種類以上の穴広げ試験を実施する。

データを取得するために金属板に施す予成形、及び予成形を施した金属板に対する穴広げ試験は、上記の実験１で説明したような方法で行えばよい。この場合、穴広げを行う場所に加えられた、予成形による相当ひずみ量は一定の値となるように一次成形すると簡便である。
ここで、各穴広げ試験によって拡径した後の穴のひずみ勾配は、その試験による成形品の分析あるいは別途実施した成形分析（ＦＥＭ解析計算）によって特定する。また、各穴広げ試験による穴広げ率から、二次成形による、各穴のせん断縁に発生した変形限界ひずみ量を求める。本実施形態では取得する変形限界ひずみ量として変形限界相当ひずみ量を採用する。

穴広げ率λは、抜き穴径をｄ０、拡径後の穴径をｄとした場合、下記式で表すことが出来る。
λ＝（（ｄ−ｄ０）／ｄ０）×１００
本実施形態では、ひずみ勾配を、穴の縁からの半径方向に沿った所定区間（例えば縁から５ｍｍまでの区間）での最大主ひずみの平均勾配で表現する。なお、本実施形態では、ひずみ勾配の値は絶対値で表現する。

以上の処理によって、実験データ取得工程１は、せん断縁での径方向のひずみ勾配と上記予成形後の金属板での変形限界相当ひずみ量からなるデータとして、ひずみ勾配が異なる複数のデータを取得する。取得する位置は使用者が特定する。
予変形相当ひずみ量設定工程２は、予成形した成形品又は別途実施した成形分析（ＦＥＭ解析計算）によって、上記の穴広げ試験の穴広げを行う部分における、予成形で金属板に加えられた相当ひずみ量を予変形相当ひずみ量として取得する。予変形相当ひずみ量は、上記穴広げ試験の際に取得若しくは一次加工条件を設定すればよい。

成形可能領域特定工程３は、実験データ取得工程１が取得したひずみ勾配が異なる複数のデータと、予変形相当ひずみ量設定工程２が取得した予変形相当ひずみ量とから、ひずみ勾配に対する伸びフランジ変形限界相当ひずみの関係を求める。
ここで、伸びフランジ変形限界相当ひずみは、変形限界相当ひずみ量と予変形相当ひずみ量との和である。すなわち、実験データ取得工程１で取得した変形限界相当ひずみ量に、予変形相当ひずみ量設定工程２で取得した予変形相当ひずみ量を加算して、伸びフランジ変形限界相当ひずみとする。

これによって、ひずみ勾配と伸びフランジ変形限界相当ひずみとの２つをパラメータ（変数）とした２以上のデータを関係生成用のデータとして求めることが出来る。
そして、図１４のように横軸にひずみ勾配をとり、縦軸に伸びフランジ変形限界相当ひずみをとって、求めた複数の（ひずみ勾配、伸びフランジ変形限界相当ひずみ）のデータをプロットし、そのプロットした点を結んだ線を成形限界線Ｌとする。そして成形限界線Ｌを境界として、その下側の領域を成形可能領域Ｒとして特定する。

ここで、取得するデータが２データであれば、図１４のように、その２点を通過する直線を成形限界線Ｌとする。この場合、例えば、一方のデータはひずみ勾配が０．０３未満とし、他方のデータはひずみ勾配が０．０６以上であることが好ましい。または、二次成形で発生する可能性のあるひずみ勾配の範囲が決まっているようであれば、その範囲のひずみ勾配がある２つのデータを採用してもよい。いずれの場合でも２点のひずみ勾配間が０．０３以上離れている事が好ましい。

取得するデータは３データ以上であることが好ましい。この場合、ひずみ勾配が０．０３以下のデータ、ひずみ勾配が０．０６以上のデータ、０．０３より大きく且つ０．０６未満のデータの３データを含む事が好ましい。このようにすると、ひずみ勾配が大きい場合と小さい場合の傾向の違いを加味して成形限界線Ｌを求めることが可能となる。
また、プロットするデータが３点以上の場合には、隣り合う各点を直線で結んだ線を成形限界線Ｌとしたり、その複数のデータを通過する曲線を成形限界線Ｌとする。

ここで、成形可能領域特定工程３で求める成形限界線Ｌを、（ひずみ勾配、伸びフランジ変形限界相当ひずみ）をパラメータとした関係式として求めても良い。
上記成形可能領域特定工程３は、実験データ取得工程１が取得したひずみ勾配が異なる複数のデータのデータと、予変形相当ひずみ量設定工程２が取得した予変形相当ひずみ量のデータとを入力し、上記処理の演算をコンピュータで実行して上記成形限界線Ｌ及び成形可能領域Ｒの少なくとも一方の情報をアウトプットして生成するように構成しておくと良い。成形限界線Ｌは式として、その式の係数を記憶しておいても良い。

ここで、実験データ取得工程１の穴広げ試験以外の演算処理部分は、ＦＥＭ解析計算などのプログラムを使用してコンピュータで実行させるようにしても良い。
以上の処理によって、予成形によって予変形を加えた金属板に対するプレス成形によるせん断縁の成形可否を評価するための基礎情報の取得が終了する。
成形仕様データ取得工程４では、一次成形及び二次成形の少なくとも２工程で作成される成形品の成形仕様を暫定し、この暫定した成形仕様についてＦＥＭ解析計算を行って、予成形後の金属板に対する成形完了後のせん断縁の変形量及びひずみ勾配を求めると共に、予成形によって、上記のせん断縁近傍に発生する相当ひずみ量を予変形相当ひずみ量として演算する。この成形仕様データ取得工程４において、ＦＥＭ解析計算に加え、必要に応じて適宜実験を行ってデータを取得するようにしても良い。

ここで、成形品の成形仕様においては、予変形相当ひずみの大きさは、予成形に付与する形状によって異なり、伸びフランジの各位置によって異なることが多いことから、設定したせん断縁毎に個別に演算することが好ましい。予成形時における各せん断縁に発生する予変形相当ひずみの幅が狭い場合には、その代表値を採用してもよい。
可否判定工程５では、成形仕様データ取得工程４で求めた、成形完了後のせん断縁でのトータルの変形量を成形可否判定対象部位での相当ひずみ量として出力する。そして、そのトータルの変形量とひずみ勾配とのデータ組が、成形可能領域特定工程３の出力情報で特定される成形可能領域Ｒ内に存在するか判定する。成形可能領域Ｒ内に存在する場合には、成形可と評価し、そうでない場合には、成形否と評価する。この評価はコンピュータで自動演算させても構わない。そして、その評価を表示部６に表示する。

ここで、暫定した成形仕様におけるせん断縁評価のための取得データは１箇所に限定されず、複数箇所のせん断縁で取得して、それぞれ上記の成形の可否の評価を行うようにしても良い。
そして、成形否のせん断縁が存在している場合には、その成形否のせん断縁近傍の仕様を変更した暫定した成形仕様（予成形の仕様と予成形後の仕様）を策定し直して、上記の成形仕様データ取得工程４及び可否判定工程５を繰り返す。そして、設定した全てのせん断縁箇所で成形可となった暫定の成形仕様から、予成形した金属板に対する最終の成形仕様を決定する。
ここで、使用する金属板の鋼種毎に成形限界線Ｌを求めて、使用するようにすればよい。
また上記の成形評価では、可否判定を例示したが、どの程度、余裕が有るか、どの程度変形量がオーバーしているかで評価しても良い。

〈本実施形態の効果〉
本実施形態では、次のような効果を奏する。
（１）せん断縁でのひずみ勾配に対する予成形後の金属板での変形限界相当ひずみ量のデータを複数取得し、その複数のデータに基づき、ひずみ勾配に対する伸びフランジ変形限界相当ひずみの関係を求め、求めた関係から成形限界線Ｌを特定することで、せん断縁の成形可能領域Ｒを特定する。そして、特定した成形限界線Ｌや成形可能領域Ｒに基づき、暫定した成形仕様から求められるせん断縁でのひずみ勾配に対するトータルの変形量に対し、成形可否を評価する。

この構成によれば、一次成形（予成形）及び二次成形を経て形成される成形品における、予成形後にせん断される金属板の材料縁の成形可否を、より簡便により精度良く評価することが出来るようになる。
すなわち、金型を何度も作成することなく、二次成形における伸びフランジ部での成形可否や成形余裕度などの評価が精度よく予測できる結果、割れ発生による不良を早期に予防することが出来る。
また相当ひずみで評価することで、ひずみ形態の違いを考慮する必要もない。

〈変形例〉
ここで、上記の実施形態では、一つの連続した成形限界線Ｌを求める場合で説明している。これに対し、本変形例では、ひずみ勾配が０．０３以上０．０６以下の基準ひずみ勾配範囲内で設定した、基準のひずみ勾配を境に２つの領域に区分し、区分毎に成形限界線Ｌ１，Ｌ２を求める。

ここで、発明者が確認したところでは、変形限界相当ひずみ量と予変形相当ひずみ量との和である伸びフランジ変形限界相当ひずみは、ひずみ勾配が小さい場合には、予変形相当ひずみ量の大きさにさほど依存しない。一方、ひずみ勾配が大きい場合には、伸びフランジ変形限界相当ひずみは、予変形相当ひずみ量の増加に伴い増加する傾向にある。発明者が、その２つのひずみ勾配の境界について確認したところ、０．０３〜０．０６の間に存在することを確認したため、基準ひずみ勾配範囲を０．０３以上０．０６以下とした。好ましくは、０．０４以上０．０５以下である。

例えば、種々の自動車用プレス品で二次成形での伸びフランジ成形可否判定が問題となる部位のひずみ勾配を調べたところ、０．０３未満か、０．０６以上に大別された。
また、穴径にもよるが、多くのケースで、円錐穴広げ試験ではひずみ勾配が０．０６以上に、円筒穴広げ試験ではひずみ勾配が０．０３未満になる。
以上のことから、境界となる基準のひずみ勾配を上記範囲とした。

本変形例での評価方法について、詳細に説明する。
まず０．０３以上０．０６以下の基準ひずみ勾配範囲から基準のひずみ勾配を選択する。本実施形態では、例えば基準のひずみ勾配として０．０５を設定する。
そして、ひずみ勾配が基準のひずみ勾配未満の第１の領域と、ひずみ勾配が基準のひずみ勾配以上の第２の領域との２つに区分する。

実験データ取得工程１では、上記と同様に、せん断縁での径方向のひずみ勾配と上記予成形後の金属板に対する変形限界相当ひずみ量とをパラメータとした、ひずみ勾配が異なる複数のデータを取得する。但し、複数のデータとして、基準のひずみ勾配より小さいひずみ勾配からなる２以上の第１のデータと、上記基準となるひずみ勾配よりも大きなひずみ勾配からなる２以上の第２のデータとを個別に取得する。

そして、第１のデータ及び第２のデータ毎に、予変形相当ひずみ量設定工程２、及び成形可能領域特定工程３を実施する。
これによって、成形可能領域特定工程３のアウトプットとして、ひずみ勾配が基準のひずみ勾配未満の第１の領域を対象とする第１の成形限界線Ｌ１及び第１の成形可能領域Ｒ１の少なくとも一方からなる第１の情報と、ひずみ勾配が基準のひずみ勾配以上の第２の領域を対象とする第２の成形限界線Ｌ２及び第２の成形可能領域Ｒ２の少なくとも一方からなる第２の情報を得る（図１５参照）。

そして、成形仕様データ取得工程４では、上記と同様に、一次成形及び二次成形が行われて作成される成形品の成形仕様を暫定し、この暫定した成形仕様についてＦＥＭ解析計算を行って、予成形後の金属板に対する成形完了後のせん断縁の変形量及びひずみ勾配を求めると共に、予成形によって、上記のせん断縁近傍に発生する相当ひずみ量を予変形相当ひずみ量として演算する。すなわち、プレス成形によって対象とするせん断縁に発生するひずみ勾配を成形品あるいは成形分析により推定する。

そして、可否判定工程５では、成形仕様データ取得工程４で求めた、成形完了後のせん断縁の変形量を成形可否判定部位での相当ひずみ量として求め、その求めた変形量とひずみ勾配とのデータ組が、成形可能領域特定工程３の出力情報で特定される成形可能領域内に存在するか判定する。このとき、対象とするひずみ勾配が第１の領域の場合には、第１の情報を使用して可否判定を行い、対象とするひずみ勾配が第２の領域の場合には、第２の情報を使用して可否判定を行う。

その他の構成や処理などは上記第１実施形態と同様である。
本変形例の評価方法の効果は、第１実施形態と同様であるが、ひずみ勾配に応じて２つの領域に分けて評価している。このため、ひずみ勾配が大きい場合と小さい場合との傾向違いを考慮して評価することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図面を参照して説明する。第１実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
本実施形態の成形可否評価方法は、図１６に示すように、予成形無しでの実験データ取得工程７、予成形無しでの成形可能領域特定行程８、予成形後への変換工程９、成形仕様データ取得工程４、及び可否判定工程５を備える。

予成形無しでの実験データ取得工程７では、予成形無しでの金属板（予成形前の金属板）に対して穴広げ試験を行って、せん断縁での径方向のひずみ勾配と上記金属板に対する変形限界相当ひずみ量とをパラメータとしたひずみ勾配が異なる複数のデータを求める。
予成形無しでの成形可能領域特定行程８は、予成形無しでの実験データ取得工程７が求めた複数のデータから、予成形無しでの金属板に対する、ひずみ勾配に対する変形限界相当ひずみ量の関係を求める。

例えば、複数のデータに基づき、図１７のように横軸にひずみ勾配をとり、縦軸に変形限界相当ひずみをとって、求めた複数の（ひずみ勾配、変形限界相当ひずみ）のデータをプロットし、そのプロットした点を結んだ線を、予成形無しでの成形限界線Ｌ０とする。
この予成形無しでの成形限界線Ｌ０は、特許第４９３５７１３号公報に記載の方法によって求めても構わない。この予成形無しでの成形限界線Ｌ０によって、予成形無しでの成形可能領域が特定される。

予成形後への変換工程９では、ひずみ勾配をパラメータとした、上記予成形無しでの成形限界線Ｌ０に対して、予成形無しでの変形限界相当ひずみを伸びフランジ変形限界相当ひずみ相当に変換するための換算値ｋ１，ｋ２を各領域毎に加算して、予成形後の金属板における、せん断縁でのひずみ勾配に対する伸びフランジ変形限界相当ひずみに対応する、予成形有りでの成形限界線Ｌｘを求める。

ここで、第１実施形態と同様に、予成形で金属板に加えられた相当ひずみ量を予変形相当ひずみ量と定義し、その予変形相当ひずみ量と予成形後の金属板での変形限界相当ひずみ量との和を伸びフランジ変形限界相当ひずみと定義する。
そして、予成形後への変換工程９で求めた、予変形有りでの成形限界線Ｌｘ以下の領域を成形可能領域Ｒとする。

上記の換算値ｋ１，ｋ２は、ひずみ勾配を変数とした値であり、基準のひずみ勾配以上のひずみ勾配のときの換算値ｋ２が、基準のひずみ勾配未満のひずみ勾配のときの換算値ｋ１よりも大きくなるように設定する。
これは、上記の知見に基づき、ひずみ勾配が大きい場合、ひずみ勾配が小さい場合よりも予成形の増加によって増加する傾向があることを考慮したものである。

基準のひずみ勾配は、上述と同様に、０．０３以上０．０６以下の基準ひずみ勾配範囲内から選択する。本実施形態では、例えば基準のひずみ勾配として０．０５を設定する。
成形仕様データ取得工程４では、一次成形及び二次成形が行われて作成される成形品の成形仕様を暫定し、この暫定した成形仕様についてＦＥＭ解析計算を行って、予成成形後の金属板に対する成形完了後のせん断縁の変形量及びひずみ勾配を求めると共に、予成形によって、上記のせん断縁近傍に発生する変形相当ひずみ量を予変形相当ひずみ量として演算する。

可否判定工程５では、成形仕様データ取得工程４で求めた、成形完了後のせん断縁の変形量を成形可否判定部位での相当ひずみ量として求め、その求めた変形量とひずみ勾配とのデータ組が、予成形後への変換工程９の出力情報で特定される成形可能領域Ｒ内に存在するか判定する。成形可能領域Ｒ内に存在する場合には、成形可と評価し、そうでない場合には、成形否と評価する。
ここで、成形仕様データ取得工程４及び可否判定工程５の処理は、第１実施形態と同様な処理で構わない。

〈換算値について〉
この換算値ｋ１，ｋ２は、基準のひずみ勾配を境界とした各ひずみ勾配の領域内から代表点を任意に設定し、その代表点において、それぞれの予変形無しでの成形限界値と予成形有りでの成形限界値とを実験などで求めて、その差を、各領域での各換算値ｋ１，ｋ２としてもよい。

次に、別の換算値の決定方法の例を説明する。
成形仕様データ取得工程４から、評価するせん断縁位置での予成形による変形相当ひずみ量を取得すると共に、そのせん断縁のひずみ勾配を取得する。
そして、取得したひずみ勾配が基準ひずみ勾配未満の場合には、取得した変形相当ひずみ量に対してα＝−０．５〜０．５の範囲から選択した係数を乗算して換算値とする。また、取得したひずみ勾配が基準ひずみ勾配以上の場合には、取得した変形相当ひずみ量に対してβ＝０．５〜１．０の範囲から選択した係数を乗算して換算値とする。

すなわち、
ｋ１＝α×ε_eq1
ｋ２＝β×ε_eq1
となる。
但し、ε_eq1は予変形相当ひずみ量である。

そして、可否判定工程５は、評価するひずみ勾配について、求めた換算値を使用して予成形有りでの成形限界値を特定して、成形可能領域Ｒ内に存在するか判定する。
ここで、成形品作成時における、予成形時の変形相当ひずみ量が一定である場合には、その一定の予成形時の変形相当ひずみ量に対して、α＝−０．５〜０．５の範囲から選択した係数を乗算して、基準ひずみ勾配未満のひずみ勾配に対する換算値とし、一定の予成形時の変形相当ひずみ量に対して、β＝０．５〜１．０の範囲から選択した係数を乗算して、基準ひずみ勾配以上のひずみ勾配に対する換算値として、予め決定する。

本実施形態は、簡易な評価方法であるので、上記範囲内から任意の値を選択して使用しても良いが、より精度を上げるには次のようにして係数α、βの決定を行う。
ここで、α、βは次式で決定するのがよい。
α＝１−Ｒ
β＝１−Ｒ
例えば、表２に示したような「二次成形での変形限界低下量／予変形量」＝Ｒの比によって上記の乗算する係数を決定すればよい。表２では、例えば、「ひずみ勾配小」の場合が、取得したひずみ勾配が基準ひずみ勾配未満の場合に相当し、「ひずみ勾配大」の場合が、取得したひずみ勾配が基準ひずみ勾配以上の場合に相当する。

本実施形態では、予成形なしで取得した実験データから簡易にせん断縁の成形可否を評価することが可能となる。
この場合、成形限界線の精度が第１実施形態よりも低いおそれがある。
ここで、全実施形態において、予成形の際の予変形相当ひずみ量を成形仕様で変更可能である場合には、予変形相当ひずみ量側も変更することで、最終的な成形仕様を求めることも可能である。

１実験データ取得工程
２予変形相当ひずみ量設定工程
３成形可能領域特定工程
４成形仕様データ取得工程
５可否判定工程
６表示部
７予成形無しでの実験データ取得工程
８予成形無しでの成形可能領域特定行程
９予成形後への変換工程
ｋ１，ｋ２換算値
Ｌ成形限界線
Ｌ０予成形無しでの成形限界線
Ｌ１，Ｌ２成形限界線
Ｌｘ成形限界線
Ｒ成形可能領域
Ｒ１成形可能領域
Ｒ２成形可能領域

Claims

予成形によって予変形を加えた金属板に対するプレス成形によるせん断縁の成形可否を評価する評価方法であって、
予成形後の金属板に対する穴広げ試験によってせん断縁での変形限界を求め、求めたせん断縁での変形限界量を変形限界相当ひずみ量で表現して、せん断縁での径方向のひずみ勾配に対する上記穴広げ試験によって求めた変形限界相当ひずみ量からなるデータとして、ひずみ勾配が異なる複数のデータを取得し、
上記予成形で上記金属板に加えられる相当ひずみ量を予変形相当ひずみ量と定義し、その予変形相当ひずみ量と上記予成形後の金属板での変形限界相当ひずみ量との和を伸びフランジ変形限界相当ひずみと定義し、
上記予変形相当ひずみ量と上記複数のデータとに基づき、ひずみ勾配に対する伸びフランジ変形限界相当ひずみの関係を求め、
上記求めた関係からせん断縁の成形可能領域を特定して、予成形によって予変形を加えた金属板に対するせん断縁の成形可否を評価することを特徴とするせん断縁の成形可否評価方法。
予成形によって予変形を加えた金属板に対するプレス成形によるせん断縁の成形可否を評価する評価方法であって、
予成形後の金属板に対する穴広げ試験によってせん断縁での変形限界を求め、求めたせん断縁での変形限界量を変形限界相当ひずみ量で表現して、せん断縁での径方向のひずみ勾配に対する上記穴広げ試験によって求めた変形限界相当ひずみ量からなる複数のデータを取得し、
上記複数のデータは、予め設定した基準のひずみ勾配より小さいひずみ勾配からなる２以上の第１のデータと、上記基準となるひずみ勾配よりも大きなひずみ勾配からなる２以上の第２のデータとを有し、
上記予成形で上記金属板に加えられる相当ひずみ量を予変形相当ひずみ量と定義し、その予変形相当ひずみ量と上記予成形後の金属板での変形限界相当ひずみ量との和を伸びフランジ変形限界相当ひずみと定義し、
上記予変形相当ひずみ量と上記２以上の第１のデータに基づき、ひずみ勾配に対する伸びフランジ変形限界相当ひずみの関係である第１の関係を求め、
上記予変形相当ひずみ量と上記２以上の第２のデータに基づき、ひずみ勾配に対する伸びフランジ変形限界相当ひずみの関係である第２の関係を求め、
上記プレス成形によって対象とするせん断縁に発生するひずみ勾配を推定し、
上記推定したひずみ勾配が、上記基準のひずみ勾配未満の場合には、上記第１の関係によってせん断縁の第１の成形可能領域を特定してプレス成形によるせん断縁の成形可否を評価し、上記推定したひずみ勾配が、上記基準のひずみ勾配以上の場合には、上記第２の関係によってせん断縁の第２の成形可能領域を特定してプレス成形によるせん断縁の成形可否を評価することを特徴とするせん断縁の成形可否評価方法。
上記基準のひずみ勾配は、０．０３以上０．０６以下の範囲から選択することを特徴とする請求項２に記載したせん断縁の成形可否評価方法。
予成形によって予変形を加えた金属板に対するプレス成形によるせん断縁の成形可否を評価する評価方法であって、
予成形無しでの金属板に対する穴広げ試験によってせん断縁での変形限界を求め、求めたせん断縁での変形限界量を変形限界相当ひずみ量で表現して、上記予成形無しでの金属板における、せん断縁での径方向のひずみ勾配に対する上記穴広げ試験によって求めた変形限界相当ひずみ量からなるデータであって、ひずみ勾配が異なる複数のデータを取得し、
上記複数のデータから、上記予成形無しでの金属板における、ひずみ勾配に対する予成形無しでの変形限界相当ひずみ量の関係である予成形無しでの関係を求め、
予成形で上記金属板に加えられる相当ひずみ量を予変形相当ひずみ量と定義し、その予変形相当ひずみ量と上記予成形後の金属板での変形限界相当ひずみ量との和を伸びフランジ変形限界相当ひずみと定義し、
上記求めた予成形無しでの関係における変形限界相当ひずみ量を上記伸びフランジ変形限界相当ひずみ相当に変換するための換算値を、当該変形限界相当ひずみ量に加算して、ひずみ勾配に対する伸びフランジ変形限界相当ひずみの関係である予成形有りでの関係を求め、
上記求めた予成形有りでの関係からせん断縁の成形可能領域を特定して、予成形によって予変形を加えた金属板に対するせん断縁の成形可否を評価することを特徴とするせん断縁の成形可否評価方法。
上記換算値として、予め設定した基準のひずみ勾配以上の場合の換算値を、上記基準のひずみ勾配未満の場合の換算値よりも大きい値に設定することを特徴とする請求項４に記載したせん断縁の成形可否評価方法。
上記換算値は、予め設定した基準のひずみ勾配未満の場合、評価するせん断縁での上記予変形相当ひずみ量の−０．５倍以上０．５倍以下の範囲から選択した値を換算値とし、上記基準のひずみ勾配以上の場合、評価するせん断縁での上記予変形相当ひずみ量の０．５倍以上１．０倍以下の範囲から選択した値を換算値とすることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載したせん断縁の成形可否評価方法。