成形模拟方法、 成形模拟装置、 成形模拟程序及其记录介质 技术领域 本发明涉及将薄钢板或铝薄板等的金属薄板成形时的成形模拟方法、 成形模拟装 置、 成形模拟程序及其记录介质。
本申请基于 2009 年 4 月 20 日在日本提出申请的特愿 2009-102123 号而主张优先 权， 这里引用其内容。
背景技术
以往， 在汽车零件及家电制品中， 较多采用将薄钢板或铝薄板等的金属薄板 ( 以 下称作坯料 ) 使用上下一对凹凸模具冲压加工为规定的形状的零件。近年来， 为了实现这 样的制品的轻量化， 积极进行使用更高强度的材料、 使材料的厚度减小的措施。另一方面， 在将高强度的材料冲压成形时， 成形反作用力增大， 所以有模具或冲压装置发生弹性变形、 不能将材料加工为规定的尺寸的情况。
如果更具体地说明， 则在成形工序中， 通过固定的下模 ( 阴模 ) 和受油压加压、 驱 动的防皱压板 ( 压边模具 ) 把持坯料， 接着， 使上模 ( 冲头模具 ) 下降到规定深度， 将坯料 拉深成形。在防皱压板压力 ( 坯料压边压力 ) 不足的情况下， 在坯料上发生褶皱， 此外在过 量的情况下发生裂纹。 因此， 施加适当的防皱压板压力在得到良好的制品方面是重要的， 为 了研究最优的防皱压板条件， 近年来积极采用通过有限元法的成形模拟。
在通常的成形模拟中， 假定模具为刚体、 坯料为变形体， 逐次判断坯料与模具的接 触状况。基于该判断， 一步步地计算坯料的变形过程。
另一方面， 在实际的成形中， 因为上下模具的安装 ( 接合面 ) 精度、 防皱压板的加 压点 ( 缓冲销位置 )、 压力机、 模具的刚性、 坯料的变形阻力及板厚变动等各种原因， 在模具 中发生弹性变形及上下接合面的平行度不良。 因而， 为了提高成形模拟的精度， 需要考虑模 具的弹性变形及上下接合面的平行度。
在非专利文献 1 中， 公开了将防皱压板模具作为变形体模型化、 将模具弹性变形 与被加工品成形复合分析的技术。
此外， 在专利文献 1 及专利文献 2 中， 公开了如下方法 ： 以从将模具假定为刚体的 成形模拟得到的节点反作用力为输入， 进行模具的弹性变形模拟， 使这里得到的挠曲分布 反映到上述成形模拟的模具形状中而进行再计算。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1 ： 日本特开 2005-138120 号公报
专利文献 2 ： 日本特开 2005-138119 号公报
非专利文献
非专利文献 1 ： 金型の弾性変形を考慮した静解析による板成形シミユレ一シヨ ン計算力学講演会講演論文集、 Vol.2003， No.16(20031122)pp.589-590 社団法人日本機械 学会 ISSN ： 1348026X 高村正人、 大浦賢一、 須長秀行、 牧野内昭武、 Cristian TEODOSIU( 通过考虑到模具的弹性变形的静态解析进行的板成形模拟， 计算力学讲演会讲演论文集， Vol.2003， No.16(20031122)pp.589-590， 社团法人日本机械学会 ISSN ： 1348026X 高村正 人、 大浦贤一、 须长秀行、 牧野内昭武、 Cristian TEODOSIU)
非专利文献 2 ： 有限要素法ハンドブツク ： 鷲津久一郎他編、 培風館 (1981)( 有限 元法手册 ： 鹫津久一郎等编， 培风馆 (1981)) 发明内容 发明要解决的技术问题
但是， 如在非专利文献 1 中公开那样的、 将模具作为弹性体模型化的成形模拟， 不 仅需要考虑模具， 还需要考虑到模具的支撑装置及压力机主体， 其计算规模很大， 并不现 实。
此外， 即使使用在专利文献 1 及专利文献 2 中公开那样的、 并行执行成形模拟和模 具变形模拟而逐次反映模具挠曲的方法， 计算规模也依然较大。 因此， 将具有滑动面的压力 机及模具构造严密地模型化为有限元是很困难的。
本发明是鉴于上述技术问题而做出的， 目的是提供一种能够很高效率地执行考虑 到冲压成形中的模具及冲压装置的变形的成形模拟的成形模拟方法、 成形模拟装置、 成形 模拟程序及其记录介质。
用于解决技术问题的技术方案
本发明为了解决上述技术问题而采用了以下的技术方案。
(1) 本发明的第 1 技术方案， 是使用有限元法对金属板进行冲压成形模拟的方法， 通过对无负荷状态下的模具的表面形状重叠至少一个固有模式， 来表现模具的变形状态。
(2) 在上述 (1) 所记载的冲压成形模拟方法中， 上述固有模式也可以是从刚体位 移模式、 刚体旋转模式、 一次挠曲变形模式及一次扭转变形模式中选择的固有模式。
(3) 在上述 (1) 所记载的冲压成形模拟方法中， 也可以将相对于上述固有模式的 权重系数对应于成形载荷逐次变更。
(4) 在上述 (1) 所记载的冲压成形模拟方法中， 也可以根据加载了规定的成形载 荷的冲压实验中的变形量， 预先设定相对于上述固有模式的权重系数。
(5) 本发明的第 2 技术方案， 是基于上述 (1) ～ (4) 的任一项中记载的冲压成形模 拟方法的冲压成形方法。
(6) 本发明的第 3 技术方案， 是基于上述 (1) ～ (4) 的任一项中记载的冲压成形模 拟方法而冲压成形的成形品。
(7) 本发明的第 4 技术方案， 是使用有限元法对金属板进行冲压成形模拟的装置， 通过对无负荷状态下的模具的表面形状重叠至少一个固有模式， 来表现模具的变形状态。
(8) 在上述 (7) 所记载的冲压成形模拟装置中， 上述固有模式也可以从刚体位移 模式、 刚体旋转模式、 一次挠曲变形模式及一次扭转变形模式中选择。
(9) 在上述 (7) 或 (8) 所记载的冲压成形模拟装置中， 也可以是， 相对于上述固有 模式的权重系数对应于成形载荷逐次变更。
(10) 在上述 (7) 或 (8) 所记载的冲压成形模拟装置中， 也可以根据加载了规定的 成形载荷的冲压实验中的变形量， 预先设定相对于上述固有模式的权重系数。
(11) 本发明的第 5 技术方案， 是使用有限元法对金属板进行冲压成形模拟的程 序， 通过对无负荷状态下的模具表面形状重叠至少一个固有模式， 来表现模具的变形状态。
(12) 在上述 (11) 所记载的冲压成形模拟程序中， 上述固有模式也可以从刚体位 移模式、 刚体旋转模式、 一次挠曲变形模式及一次扭转变形模式中选择。
(13) 在上述 (11) 所记载的冲压成形模拟程序中， 也可以将相对于固有模式的权 重系数对应于成形载荷逐次变更。
(14) 在上述 (11) 所记载的冲压成形模拟程序中， 也可以根据加载了规定的成形 载荷的冲压实验中的变形量， 预先设定相对于上述固有模式的权重系数。
(15) 本发明的第 6 技术方案， 是记录了在上述 (11) ～ (14) 任一项中记载的程序 的计算机可读取的记录介质。
发明效果
根据本发明， 能够很高效率地执行考虑到冲压成形中的模具及冲压装置的变形的 成形模拟。 附图说明 图 1 是表示作为本发明的成形模拟的对象的冲压零件的一例的概略立体图。
图 2 是表示用来将该冲压零件成形的、 模具及作为被加工件的金属薄板的结构的 一例的概略立体图。
图 3 是表示本实施方式的成形模拟装置的概略结构的框图。
图 4A 是作为模具变形的固有模式的一例而表示 Z 轴方向的刚体位移模式的概略 立体图。
图 4B 是作为模具变形的固有模式的一例而表示刚体旋转模式 ( 绕 Y 轴 ) 的概略 立体图。
图 4C 是作为模具变形的固有模式的一例而表示刚体旋转模式 ( 绕 X 轴 ) 的概略 立体图。
图 4D 是作为模具变形的固有模式的一例而表示 1 次挠曲变形模式 (X 轴方向 ) 的 概略立体图。
图 4E 是作为模具变形的固有模式的一例而表示 1 次挠曲变形模式 (Y 轴方向 ) 的 概略立体图。
图 4F 是作为模具变形的固有模式的一例而表示 1 次扭转变形模式的概略立体图。
图 4G 是作为模具变形的固有模式的一例而表示 2 次挠曲变形模式的概略立体图。
图 4H 是作为模具变形的固有模式的一例而表示 2 次挠曲变形模式的概略立体图。
图 4I 是作为模具变形的固有模式的一例而表示 2 次扭转变形模式的概略立体图。
图 4J 是作为模具变形的固有模式的一例而表示 2 次扭转变形模式的概略立体图。
图 5 是表示模具变形模式的一例的概略立体图。
图 6 是表示成形品的凸缘形状的形态的计算结果的立面图。
图 7 是表示凸缘流入量的图表。
图 8 是表示作为弹回预测的对象而使用的冲压零件的立体图。
图 9 是表示实测的扭转角度、 和实施例及比较例的扭转角度的图表。
图 10 是表示成形模拟装置的概略结构的框图。具体实施方式
本发明者们为了掌握与坯料接触的模具表面形状对应于接触反作用力及成形载 荷而变化的状况， 在模具上安装应变仪及位移计， 对各种成形零件、 成形条件进行了锐意调 查， 结果发现， 即使零件形状及模具构造不同， 与坯料接触的模具的宏观上的变形模式的变 化量也较小， 能够用低次的固有模式近似。
以下， 参照附图对基于上述发现的有关本发明的一实施方式的成形模拟方法进行 说明。
在图 1 中， 作为成形模拟的对象物的一例， 表示将坯料 1 冲压成形而得到的冲压零 件 1” 。该冲压零件 1” 例如如图 2 所示， 通过将冲头模具 2 对由阴模 3 和防皱压板模具 4 把 持的坯料 1( 金属薄板 ) 推压而得到。
图 3 表示有关本实施方式的成形模拟的一例。该成形模拟具有条件输入步骤、 初 始化步骤、 时间步骤、 工具移动量、 变形量计算步骤以及坯料变形量计算步骤。
首先， 作为条件输入步骤， 输入工具形状数据、 坯料形状数据、 坯料材机械特性数 据、 冲压加工条件数据、 时间增量等解析条件数据等。 作为工具形状数据， 使用表示没有变形的初始状态的表面形状的数据。该数据只 要是将冲头模具 2、 阴模 3、 防皱压板模具 4 的表面用有限元网格分割的数据、 或者用公式显 示的理论曲面表示的数据就可以。
作为坯料形状数据， 也可以使用将在成形前预先切断的金属薄板一般用壳 ( 板 壳 ) 单元离散化的网格分割数据。作为关于坯料材的机械特性数据， 可以举出厚度、 屈服应 力、 应力 - 应变关系式、 各向异性参数等。
作为冲压加工条件数据， 也可以将模具移动量、 模具移动速度、 加压条件等的数据 分别作为时间或成形行程的函数给出。此外， 也可以给出模具 - 坯料间的摩擦系数等。
作为解析条件数据， 可以举出将成形过程逐次进行时间增量解析时的时间刻度、 解析结束条件、 结果输出指示等。
接着， 在初始化步骤中， 将模具初始位置、 位移的设定、 坯料 1 的位移、 应力、 应变、 时间 (t) 等初始化 ( 清零 )。
接着， 在工具移动量、 变形量计算步骤中， 通过一边将时间步骤逐次更新、 一边对 基于作为时间及成形行程的函数给出的模具移动速度计算出的模具表面坐标， 加上对应于 防皱压板压力的变形量， 由此将变形后的模具表面坐标更新。即， 以冲压方向为 Z 轴， 设正 交坐标系中的模具表面坐标为 (x， y， z)， 将 z 坐标例如如以下的 ( 式 1) 那样近似。
… ( 式 1)这里， z0 是变形前的坐标， wi 是 i 次的固有模式， ai 是相对于各固有模式的权重系 数， n 是考虑的固有模式的最大次数。此外， 固有模式用代替坐标 (x， y) 而以模具重心为原 如 ζ ＝ 2x/Lx， η ＝ 2y/Ly 那样规格化的量纲 点、 设 Z 轴方向投影面尺寸为 Lx×Ly 的矩形、 为 1 的坐标 (ζ， η) 表示。
这里， 成形载荷也可以包括防皱压板载荷、 冲头载荷、 垫板载荷 ( 使用垫板的情况下 ) 等。此外， 关于对应于防皱压板载荷的模具的变形， 考虑防皱压板工具与阴模之间的间 隙。关于对应于冲头载荷的模具的变形， 考虑冲头模具与阴模之间的间隙。关于对应于垫 板载荷的模具的变形， 考虑垫板与冲头模具之间的间隙。在实际的计算中， 只要使相对的 1 对模具的某个变形就可以。
固有模式被大体分为低次的固有模式和高次的固有模式。 低次的固有模式包括图 4A 所示的刚体位移模式、 图 4B、 图 4C 所示的刚体旋转模式、 图 4D、 图 4E 所示的 1 次挠曲变 形模式、 图 4F 所示的 1 次扭转变形模式。此外， 高次的固有模式包括图 4G、 图 4H 所示的 2 次挠曲变形模式、 图 4I、 图 4J 所示的 2 次扭转变形模式。本发明者们用多个零件事例进行 评价， 结果发现， 在刚性较高的一般的冲压成形用模具中， 只要考虑低次的固有模式、 即至 少刚体位移模式和 1 次变形模式 (1 次扭转变形模式或 1 次挠曲变形模式 )， 就能够以实用 上足够的精度预测模具的变形状态。
这里， 低次的固有模式具体而言例如如以下这样定式化。
(0 次 ) 图 4A 所示的 Z 轴方向刚体位移模式可以用以下的 ( 式 2) 表示。
w0 ＝ 1 … ( 式 2)
(1 次 ) 图 4B 所示的绕 Y 轴的刚体旋转模式可以用以下的 ( 式 3) 表示。 w1 ＝ ζ … ( 式 3)
(2 次 ) 图 4C 所示的绕 X 轴的刚体旋转模式可以用以下的 ( 式 4) 表示。
w2 ＝ η … ( 式 4)
(3 次 ) 图 4D 所示的 X 轴方向 1 次挠曲变形模式可以用以下的 ( 式 5) 表示。
w3 ＝ ζ2 … ( 式 5)
(4 次 ) 图 4E 所示的 Y 轴方向 1 次挠曲变形模式可以用以下的 ( 式 6) 表示。
w4 ＝ η2 … ( 式 6)
(5 次 ) 图 4F 所示的 1 次扭转变形模式可以用以下的 ( 式 7) 表示。
w5 ＝ ζη … ( 式 7)
另外， 1 次挠曲变形模式及 1 次扭转变形模式可以如以下的 ( 式 8) ～ ( 式 10) 那 样用三角函数表示。
w3 ＝ 1-cos(πζ/2) … ( 式 8)
w4 ＝ 1-cos(πη/2) … ( 式 9)
w5 ＝ sinζsinη … ( 式 10)
此外， 1 次挠曲变形模式及 1 次扭转变形模式可以如以下的 ( 式 11) ～ ( 式 13) 那 样用双曲线函数表示。
w3 ＝ cosh(πζ)/cosh(π) … ( 式 11)
w4 ＝ cosh(πη)/cosh(π) … ( 式 12) 2
w5 ＝ sinhζsinhη/(sinhl) … ( 式 13)
这样， 固有模式能够在 -1 ≤ ζ， η ≤ 1 的条件下使用连续的任意的函数形式， 但 在使用 ( 式 2) 到 ( 式 7) 的情况下， 可以将模具的刚体位移及弹性变形用较少的计算量高精 度地近似。此外， 为了进一步提高精度， 可以考虑图 4G 到图 4J 所示那样的 2 次变形模式。
在有关本实施方式的成形模拟中， 可以通过预先测量压力机及模具的刚性来决定 相对于各固有模式的权重系数 ai。
例如， 实测相对于规定的成形载荷 Pmax 的模具的变形量， 设相对于 i 次的固有模式 的柔顺常数为 ci， 如下式这样给出相对于各固有模式的权重系数 ai。ci 在成形过程中也可 以设为一定值。
ai(P) ＝ ci·Pmax … ( 式 14)
此外， 也可以将相对于各固有模式的权重系数 ai 作为成形载荷 P 的函数给出。在 此情况下， 能够进一步提高精度。 例如， 在模具变形量和成形载荷的大小处于大致比例关系 的情况下， 设相对于 i 次的固有模式的柔顺常数为 ci， 如下式这样给出。
ai(P) ＝ ci·P … ( 式 15)
这里， 柔顺常数 ci 也可以通过一边用规定的压力机改变加压载荷一边将模具的变 形量用应变仪或塞尺测量来决定。即， 在考虑到 5 次的固有模式的情况下， 未知的权重系数 是 6 个， 在理论上只要测量至少模具表面 6 处的变形量就能够求出。通过进一步增加测量 部位， 能够决定使误差为最小的权重系数。
将通过 ( 式 1) 得到的模具的变形模式的一例在图 5 中表示。这里， 仅表示 ( 式 1) 的右边第 2 项， 为合成了刚体位移模式、 1 次挠曲变形模式和 1 次扭转变形模式的变形。
接着， 在坯料变形量计算步骤中， 判断在 ( 式 1) 中更新后的模具的形状与作为变 形体的坯料之间的接触状态， 并且在判断为接触的变形体区域的接触面法线方向上给出与 模具相同的速度， 此外在接触面的切线方向上给出摩擦力， 用基于通常的有限元法的应力 解析方法将坯料的变形量更新。例如， 在非专利文献 2 中表示通过有限元的应力解析方法。 重复上述工具移动量、 变形量计算步骤到坯料变形量计算步骤， 直到时间步骤成 为规定的时间 tmax。
通过使用上述计算方法， 能够在考虑到模具及压力机的弹性变形的基础上很高效 率地执行复合分析。
接着， 参照图 10 对有关本发明的一实施方式的成形模拟装置 100 进行说明。 图 10 是表示成形模拟装置 100 的概略结构的框图。
该成形模拟装置 100 包括条件输入部 101、 初始化部 102、 工具移动量、 变形量计算 部 103、 坯料变形量计算部 104、 表现部 105 和时间更新部 110。这里， 条件输入部 101、 初始 化部 102、 工具移动量、 变形量计算部 103、 坯料变形量计算部 104、 表现部 105 及时间更新部 110 例如作为计算机的中央处理装置 (CPU) 的各功能而实现。
在条件输入部 101 中， 输入工具形状数据、 坯料形状数据、 坯料材机械特性数据、 冲压加工条件数据、 时间增量等解析条件数据等。
在初始化部 102 中， 将模具初始位置、 位移的设定、 坯料的位移、 应力、 应变、 时间 (t) 等初始化 ( 清零 )。
在工具移动量、 变形量计算部 103 中， 通过对基于作为时间或成形行程的函数给 出的模具移动速度计算的模具表面坐标， 加上对应于防皱压板压力的变形量， 将变形后的 模具表面坐标更新。
在坯料变形量计算部 104 中， 判断更新后的模具的形状和与作为变形体的坯料之 间的接触状态， 并且在判断为接触的变形体区域的接触面法线方向上给出与模具相同的速 度， 此外在接触面的切线方向上给出摩擦力， 通过基于通常的有限元法的应力解析方法将 坯料的变形量更新。
此外， 基于时间更新部 110 重复上述的工具移动量、 变形量计算部及坯料变形量 计算部的功能， 直到从初始化起经过规定的时间 tmax。
表现部 105 表现通过固有模式的重叠带来的模具形状。
另外， 构成上述实施方式的成形模拟装置的各构成单元等的功能可以通过存储在 计算机的 RAM 或 ROM 等中的程序动作来实现。同样， 成形模拟方法的各步骤可以通过存储 在计算机的 RAM 或 ROM 等中的程序动作来实现。该程序及记录有该程序的计算机可读取的 存储介质包含在本发明中。
具体而言， 将上述程序记录在例如 CD-ROM 那样的记录介质中、 或者经由各种传送 介质提供给计算机。作为记录上述程序的记录介质， 除了 CD-ROM 以外， 还可以使用软磁盘、 硬盘、 磁带、 磁性光碟、 非易失性存储卡等。另一方面， 作为上述程序的传送介质， 可以使用 用来将程序信息作为输送波而传输供给的计算机网络系统中的通信介质。这里， 所谓计算 机网络， 是 LAN、 因特网等的 WAN、 无线通信网络等， 所谓通信介质， 是光纤等的有线线路或 无线线路等。
此外， 作为包含在本发明中的程序， 并不限定于通过计算机执行被供给的程序而 实现上述实施方式的功能那样的程序。 例如， 在该程序与在计算机中工作的 OS( 操作系统 ) 或其他应用软件等共同实现上述实施方式的功能的情况下， 该程序也包含在本发明中。此 外， 在被供给的程序的处理的全部或一部分由计算机的功能扩展板或功能扩展单元进行而 实现上述实施方式的功能的情况下， 该程序也包含在本发明中。
实施例
以下， 参照附图基于实施例更详细地说明本发明。
将进行了用于方形冲压成形零件的成形模拟以及比较验证的实验的结果表示在 图 1 及图 2 中。此外， 将在本调查中使用的材料、 冲压成形条件表示在以下的表 1 中。
[ 表 1]
预先将防皱压板载荷进行各种变更， 测量模具的变形量。 在本实施例中， 代替坯料 而将软质的钎焊在阴模与防皱压板模具之间把持、 压下许多后， 根据压扁的钎焊厚度推测 防皱压板加压时的模具的变形状态。结果可知， 在本模具、 压力机中， 通过模具、 压力机的 变形， 在防皱压板加压时， 在阴模与防皱压板模具之间产生间隙， 其大小可以通过将用 ( 式
3)、 ( 式 4) 表示的刚体旋转模式 (1 及 2 次基本模式 )、 用 ( 式 5)、 ( 式 6) 表示的 1 次挠曲 变形模式 (3 次及 4 次基本模式 )、 以及由 ( 式 7) 表示的 1 次扭转变形模式 (5 次基本模式 ) 合成来近似。此外， 在将防皱压板载荷 P 施加 20ton 的情况下， 通过数值计算求出相对于各 个固有模式的权重系数 a0 ～ a5 的值， 以使钎焊厚度的测量值与由 ( 式 1) 求出的模具位移 量的预测值的差为最小。
a0 ＝ -0.1(mm) … ( 式 16)
a1 ＝ a2 ＝ 0.02(mm) … ( 式 17)
a3 ＝ a4 ＝ 0.2(mm) … ( 式 18)
a5 ＝ 0.02(mm) … ( 式 19)
其中， 在 ( 式 3) 到 ( 式 7) 中，
ζ ＝ x/150， η ＝ y/150 … ( 式 20)
即， 如图 5 所示， 表示出在 X 轴方向及 Y 轴方向上倾斜、 并且中央部在 Z 轴方向上 挠曲、 发生了扭转变形的情况。
接 着， 基 于 上 述 模 具 变 形 量， 使 用 市 售 的 成 形 模 拟 程 序 (ESI 社 制， 商品名 PAM-STAMP) 执行成形模拟。
将有关本实施方式的成形模拟的主要解析条件在以下的表 2 中表示。 [ 表 2]作为计算结果的一例， 关于成形品的凸缘形状的形态， 在图 6 中将实验结果及作 为比较例而不考虑模具的变形的计算结果一起表示。此外， 在图 7 的实施例 1 中， 将图 6 的 (N)、 (E)、 (S)、 (W) 侧各自中央的凸缘流入量与实测结果一起表示。不考虑模具变形的比较 例的直边部的流入形态在周围相等， 相对于此， 在考虑到模具变形的本发明例中， 防皱压板 的拘束较强的 (E)、 (S) 侧与 (N)、 (W) 侧相比流入量较少， 可知也良好地对应于实测值。
作为另一实施例， 根据将防皱压板载荷 P 进行各种变更的结果， 假定相对于各变 形模式的权重系数 a 与防皱压板载荷 P 成比例， 将如以下这样设定的情况下的计算结果表 示在图 7 的实施例 2 中。
a0 ＝ -0.05(mm/ton)×P(ton) … ( 式 21)
a1 ＝ a2 ＝ 0.001(mm/ton)×P(ton) … ( 式 22)
a3 ＝ a4 ＝ 0.010(mm/ton)×P(ton) … ( 式 23)
a5 ＝ 0.001(mm/ton)×P(ton) … ( 式 24)
通过将权重系数 a 作为防皱压板载荷 P 的函数给出， 可知更接近于实测值。
此外， 作为另一实施例， 将弯曲形状零件 20 的弹回的预测结果表示在图 8 中。此 外， 也一起实施了用于比较验证的实验。将使用的材料、 冲压成形条件表示在以下的表 3 中， 此外将计算条件表示在表 4 中。
[ 表 3]
[ 表 4]这里， 在防皱压板载荷的最大值时测量了模具的变形量。 在本实施例中， 代替坯料 而将软质的钎焊在阴模与防皱压板模具之间把持、 压下许多后， 根据压扁的钎焊厚度推测 防皱压板加压时的模具的变形状态， 如以下这样求出由 ( 式 2) 到 ( 式 7) 表示的相对于固 有模式的权重系数 ai。这里， 假设权重系数 ai 与防皱压板载荷 P 成比例。
a0 ＝ -0.05(mm/ton)×P(ton) … ( 式 25)
a1 ＝ a2 ＝ 0.002(mm/ton)×P(ton) … ( 式 26)
a3 ＝ a4 ＝ 0.005(mm/ton)×P(ton) … ( 式 27)
a5 ＝ 0.001(mm/ton)×P(ton) … ( 式 28)
其中， 在 ( 式 3) 到 ( 式 7) 中，
ζ ＝ x/400， η ＝ y/300 … ( 式 29)
本零件在使用高强度材的情况下， 如图 8 所示那样凸缘端部弹起， 在部件长度方 向上发生弹回。此外， 即使零件形状 ( 在 X 轴方向上 ) 是对称的， 在因模具变形等而材料相 对于模具成为非对称的状态的情况下， 扭转也增大。
在图 9 中， 将考虑到模具的变形的扭转角度的计算结果 ( 本发明例 ) 和没有模具 的变形、 即在 X 轴方向对称的形状的比较例与实测结果一起表示。这里， 扭转角度为部件两 端面 ( 帽形状 ) 的从部件水平面的相对的扭转角度。在不考虑模具的变形的比较例中， 扭 转的大小比实测值小， 相对于此， 在本发明例中与实测值大致一致。
产业上的可利用性
根据本发明， 通过将与被加工件接触的模具的变形使用低位的固有模式模型化， 能够很高效率地执行考虑到冲压成形中的模具及冲压装置的变形的成形模拟。因此， 产业 上的可利用性较高。
标号说明 1 坯料 2 冲头模具 3 阴模 4 防皱压板模具 5 凸缘流入量 11 计算结果 12 冲压零件实测结果 13 比较例的冲压零件计算结果 14 冲压零件凸缘 20 弯曲形状零件 100 成形模拟装置 101 条件输入部 102 初始化部 103 工具移动量、 变形量计算部 104 坯料变形量计算部 105 表现部 110 时间更新部