スプリングバック安定性評価方法
【課題】プレス成形品のスプリングバックの安定性を評価する方法を提供する。
【解決手段】プレス成形品の成形データを得る成形解析ステップ（Ｓ１）と、前記プレス成形品の一部の領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも１つを制御因子として選定し、前記制御因子に対して演算処理を行うステップ（Ｓ２）と、前記成形データと前記演算処理後の成形データとに基づいて、スプリングバック量を算出するステップ（Ｓ３）と、選定したすべての制御因子に対して、Ｓ２及びＳ３を繰り返し計算するステップ（Ｓ４）と、前記成形条件とは異なる成形条件に対してＳ１〜Ｓ４を実行し、算出されたすべての前記スプリングバック量について、前記成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出するステップ（Ｓ５）と、算出された前記ＳＮ比に基づきスプリングバックの安定性を判断するステップ（Ｓ６）によりスプリングバックの安定性を評価する。
【解決手段】プレス成形品の成形データを得る成形解析ステップ（Ｓ１）と、前記プレス成形品の一部の領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも１つを制御因子として選定し、前記制御因子に対して演算処理を行うステップ（Ｓ２）と、前記成形データと前記演算処理後の成形データとに基づいて、スプリングバック量を算出するステップ（Ｓ３）と、選定したすべての制御因子に対して、Ｓ２及びＳ３を繰り返し計算するステップ（Ｓ４）と、前記成形条件とは異なる成形条件に対してＳ１〜Ｓ４を実行し、算出されたすべての前記スプリングバック量について、前記成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出するステップ（Ｓ５）と、算出された前記ＳＮ比に基づきスプリングバックの安定性を判断するステップ（Ｓ６）によりスプリングバックの安定性を評価する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用部材等を、鋼板や棒鋼などからプレス成形した際にプレス成形品に発生するスプリングバックの安定性を評価する方法に関する。詳しくは、数値解析を用いた、スプリングバック量のばらつきを評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドアや足回り、車体部品などの多くの自動車用部材、家電部材、建材等は、鋼板や棒鋼をプレス成形することにより製造されている。近年、これらの部材に対する軽量化要求に応えるため、高強度の鋼板や棒鋼をプレス成形の素材とすることにより、プレス成形品の薄肉化が進められている。
【０００３】
しかしながら、鋼板や棒鋼の高強度化に伴い、プレス成形後のプレス成形品中に存在する残留応力に起因して、鋼板や棒鋼の弾性変形分が弾性回復することによるスプリングバックが発生し易くなっている。
【０００４】
一方、プレス成形品、特に自動車に使用されるプレス成形品については、設計・開発に要するコストと期間を削減するために、コンピュータを用いたＣＡＥ（Computer Aided Engineering）が積極的に活用されている。
【０００５】
また、プレス成形品の設計・開発の初期段階から、製造時の品質ばらつきを考慮するコンカレントエンジニアリングが一般的になっている。
【０００６】
特許文献１には、プレス成形品のスプリングバック発生の原因として解析対象となる特定部位を変更し、かつ、その特定部位の物性値・物理量を数値演算しながら、スプリングバック量を最小化することにより、スプリングバック発生の原因部位を特定し、かつ、その原因部位の物性値・物理量を正確に導き出す方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５５４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、スプリングバック量を最小にすることができる、プレス成形品の形状やプレス成形方法を探索することを目的としているため、実際にプレス成形品を製造したときのスプリングバック量のばらつきを検討することは、プレス成形品の設計・開発の初期段階において、十分ではなかった。
【０００９】
実際にプレス成形品を製造する際には、トリムラインの形状や、プレス成形の方法などがばらつくため、これらのばらつきについて管理範囲を設定して製造するが、この管理範囲内でのばらつきのうち、プレス成形品のスプリングバックに大きな影響を与える因子となるものがある。
【００１０】
プレス成形品のスプリングバックに大きな影響を与える因子は、対象とするプレス成形品を成形する金型が完成してから、テスト成形をすることにより調査され、トリムラインの形状を変更するためにプレス金型の形状を修正したり、プレス成形の方法を変更したりして、スプリングバック量のばらつきを低減して、製造時におけるプレス成形品の合格率を改善することが一般的であった。
【００１１】
したがって、上記のコンカレントエンジニアリングの達成には、プレス成形品の設計・開発の初期段階においても、製造時におけるプレス成形品のスプリングバック量のばらつきを低減する検討を行うことが望まれていたが、その検討方法は確立されていなかった。
【００１２】
本発明は、プレス成形品の設計・開発の初期段階においても、製造時におけるプレス成形品のスプリングバック量のばらつきを低減し、スプリングバックの安定性を検討することができる、プレス成形品のスプリングバック安定性評価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】
【００１３】
上記の実情に鑑み、本発明者らは、プレス成形品のスプリングバック量を数値解析で算出するにあたり、トリムライン形状や、成形方法などの成形条件ごとに算出されるスプリングバック量について、品質工学で用いられるスプリングバック量のＳＮ比を算出することを検討した。
【００１４】
その結果、プレス成形後のプレス成形品に発生するひずみや応力は、プレス成形品全体について数値解析（成形解析）し、プレス成形品のうち、スプリングバックの原因となることが予想される一部の領域については、その一部領域における物性値及び物理量のデータのうちの少なくとも１つを制御因子として、その制御因子について演算処理し、かつ、その演算処理結果に基づいて算出されたスプリングバック量すべてについて、成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出・評価することが、正確かつ短期間でスプリングバックの安定性を評価する方法として良いことを知見した。
【００１５】
本発明は、上記の知見に基づき、さらに改良を加えて完成されたもので、その要旨は次の通りである。
【００１６】
（１）プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得る成形解析ステップと、
前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品の一部の領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも１つを制御因子として選定し、前記制御因子に対して演算処理を行う演算処理ステップと、
前記成形データと、前記プレス成形品の一部の領域については、前記演算処理後の成形データとに基づいて、スプリングバック量を算出するスプリングバック量算出ステップと、
選定したすべての制御因子に対して、前記演算処理ステップ及び前記スプリングバック量算出ステップを実行するまで、前記演算処理ステップ及び前記スプリングバック量算出ステップを繰り返し実行する、繰り返し計算ステップと、
前記成形条件とは異なる１又は２以上の成形条件それぞれに対して、前記プレス成形解析ステップ、前記演算処理ステップ、前記スプリングバック量算出ステップ及び前記繰り返し計算ステップを実行し、算出されたすべての前記スプリングバック量について、前記成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出するＳＮ比算出ステップと、
算出された前記ＳＮ比の大きさに基づき、スプリングバックの安定性を判断するスプリングバック安定性判断ステップと、
を有することを特徴とする、スプリングバック安定性評価方法。
【００１７】
（２）実験計画法の直交表が有する列数と同じ数の前記制御因子を選定し、前記直交表の列に割り付けられた前記制御因子に対して、前記演算処理ステップを行わない水準１と、前記演算処理ステップを行う水準２との組合せを割り付けられた前記直交表の各行の条件に従って、前記演算処理ステップを実行することを特徴とする、上記（１）記載のスプリングバック安定性評価方法。
【００１８】
（３）直交表としてＬ１２の混合型直交表を用いることを特徴とする、上記（２）記載のスプリングバック安定性評価方法。
【００１９】
（４）前記成形解析ステップを陽解法で、前記スプリングバック量算出ステップを陰解法で数値解析することを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のスプリングバック安定性評価方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、通常の鋼板や棒鋼をプレス成形する場合はもちろんのこと、高張力鋼のような高強度の鋼板や棒鋼をプレス成形する場合であっても、鋼板や棒鋼をプレス成形した際に発生するスプリングバック量のばらつきを、プレス成形品の設計・開発段階で検討・評価することができ、製造時におけるプレス成形品のスプリングバック量のばらつきを低減することができる。
【００２１】
本発明によれば、ＳＮ比を算出するために、繰り返し計算を実行しなければならないスプリングバック量算出ステップを陰解法で数値解析し、数値解析に長時間を要する、成形データを得る成形解析ステップのみを陽解法で数値解析することにより、より短期間でプレス成形品のスプリングバックの安定性を評価することができ、プレス成形品の設計・開発工数をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が対象とするプレス成形品の一例を示す。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は正面図である。
【図２】本発明のスプリングバック安定性評価方法を説明するフローチャートである。
【図３】プレス成形品のトリムラインを示し、図３（ａ）は通常型トリムライン、図３（ｂ）は拡大型トリムラインを示す斜視図である。
【図４】実施例１の制御因子である残留応力除去部位を示す。図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は正面図である。
【図５】実施例２の制御因子である残留応力除去部位を示す。図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明が対象とするプレス成形品の一例を示す。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は正面図である。図１中、符号１０は、プレス成形品を示す。
【００２４】
プレス成形品１０は、キャンバー部１２、ハット部１３、フランジ部１４、縦壁部１６、トリムライン１８を有する。プレス成形品１０は、プレス成形時に、スプリングバックによって、図１（ａ）中のＡ−Ａ線を境に、キャンバー部１３側が矢印の方向に反りΔＺを生じる。なお、図１（ｂ）中、符号２０はスプリングバック前のプレス成形品１０を、符号２１はスプリングバック後のプレス成形品を示す。
【００２５】
図２は、本発明のスプリングバック安定性評価方法を説明するフローチャートである。以下、本発明のスプリングバック安定性評価方法を、プレス成形品１０に適用した場合を例に、図２に示したステップごとに説明する。なお、上記実施形態において、図２中のスプリングバック量は、上記のΔＺとする。
【００２６】
プレス成形品１０は、高張力鋼板のブランク材をプレス成形したものであるが、本発明のスプリングバック安定性評価方法の適用に関し、ブランク材は、高張力鋼板に限られず、通常の鋼板はもちろんのこと、鉄鋼材料以外の金属板でも良い。
【００２７】
（ステップＳ１）
ステップＳ１は、有限要素法を用いて、プレス成形品１０の形状データ（板厚、長さ、幅、トリムラインなど）及び、使用するブランク材（金属板）の性状（強度、伸びなどの材質、板厚などの形状等）を成形条件として設定して数値解析し、プレス成形品１０の成形データを得る成形解析を行うステップである。
【００２８】
ここでいう、成形データとは、プレス成形後における、プレス成形品１０の変位、応力（残留応力）、ひずみなどの数値データを意味するものとする。
【００２９】
また、必要に応じて、成形条件として、金型形状（ダイの形状、ポンチの幅、曲率、径などの形状、ダイとポンチのクリアランス）、プレス圧力、プレス時のブランク材の温度や潤滑条件などを設定しても良い。
【００３０】
これらの成形条件は、有限要素法のソフトウェアの入力ファイル中に記述しておいても良いし、ステップＳ１の前に、これらの成形条件を入力するステップを別途設けても良い。
【００３１】
なお、有限要素法のソフトウェアは、市販のソルバーを使用することができ、ソルバーの仕様に応じて、成形プレス品１０の有限要素法モデルは、シェル要素で定義しても良いし、ソリッド要素で定義しても良い。
【００３２】
（ステップＳ２）
ステップＳ１で得られた成形データのうち、プレス成形品の一部の領域の物性値及び物理量のうちから、少なくとも１つを制御因子として選定し、選定した制御因子に対して演算処理を行う。
【００３３】
ここでいう物性値とは、成形プレス品１０を成形する前のブランク材の板厚、弾性係数、塑性係数などを意味するものとする。また、ここでいう物理量とは、ステップＳ１で得られた、ブランク材を成形した後の成形プレス品１０の変位、応力（残留応力）、ひずみの数値データ（成形データ）と、これらのｘ、ｙ、ｚの各方向成分または剪断方向成分などを意味するものとする。
【００３４】
上記実施形態において、物理量は、例えば、ステップＳ１で得られたプレス成形後のプレス成形品の応力、即ち、プレス成形品１０の残留応力である。
【００３５】
そして、ステップＳ２における演算処理は、プレス成形品１０の一部の領域、例えば、フランジ部１４における上記の物性値及び物理量を係数倍すること、ゼロを含む一定値にすること、四則演算をすること、関数に基づいて計算をすること、一定ではない任意の値にすることをいう。
【００３６】
上記実施形態において、演算処理は、例えば、プレス成形品１０のフランジ部１４に発生した残留応力を０にする処理である。なお、フランジ部１４の残留応力を０にすることは、実製品では、フランジ部１４に切り欠き部又は貫通穴を設ける対策等に相当する。
【００３７】
（ステップＳ３）
ステップＳ１で得られた成形データと、プレス成形品１０の一部の領域については、演算処理後の成形データに基づいて、有限要素法を用いてスプリングバック量を算出する。なお、スプリングバック量は、有限弾塑性変形の基礎式や離散化手法に沿って計算され、短時間にスプリングバック量を算出することができる。
【００３８】
（ステップＳ４）
ステップＳ２において、少なくとも１つの制御因子を選定しているが、制御因子を２以上選定している場合には、それらすべての制御因子に対して、ステップＳ２及びステップＳ３を実行する必要がある。
【００３９】
上記実施形態のプレス成形品１０の場合、制御因子として、例えば、フランジ部１４の残留応力と、縦壁部１８の残留応力との２つである。これら２つの制御因子に対して、ステップＳ２及びステップＳ３を実行する。
【００４０】
したがって、図２に示すように、１回目のステップＳ２及びステップＳ３の実行が完了した時点で、ステップＳ２及びステップＳ２を実行していない制御因子の有無を判断する。
【００４１】
ステップＳ２及びステップＳ３を実行していない制御因子が有る場合には、ステップＳ２に戻り、一方、ステップＳ２及びステップＳ３を実行していない制御因子が無い場合（すべての制御因子に対してステップＳ２及びステップＳ３の実行が完了した場合）には、ステップＳ５へ進む。
【００４２】
（ステップＳ５）
本発明のスプリングバック安定性評価方法は、成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比で、スプリングバックの安定性を評価する。成形条件は、異なる２以上の条件を選定する必要があり、かつ、それら２以上の成形条件をそれぞれに対して、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４を実行し、それぞれの成形条件と、それぞれの制御因子とについてスプリングバック量を算出し、これらのスプリングバック量すべてについて、成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出する。
【００４３】
したがって、ステップＳ４の実行が完了して、ステップＳ５に進んだ際、図２に示されるように、選定されたすべての成形条件について、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４が実行されたかを判断する。
【００４４】
選定されたすべての成形条件についてステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４が実行されていない場合、ステップＳ１に戻り、一方、選定されたすべての成形条件についてステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４が実行されている場合には、それまでに算出されたすべてのスプリングバック量に基づき、成形条件の差異によるＳＮ比を算出する。
【００４５】
上記実施形態のプレス成形品１０において、成形条件として、例えば、トリムライン１８の形状を、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの２条件を設定した場合について説明する。
【００４６】
図３は、プレス成形品１０のトリムライン１８を示し、図３（ａ）は通常型トリムライン１８ａ、図３（ｂ）は拡大型トリムライン１８ｂを示す斜視図である。
【００４７】
図３（ｂ）の拡大型トリムライン１８ｂは、図３（ａ）の通常型トリムラインと比較して、プレス成形品１０の長手方向に、斜線で示した拡大部１９だけ拡大されたトリムラインである。
【００４８】
トリムラインの形状、特に、図３で示した長手方向の長さは、プレス成形品１０の製造時に、ばらつきを生じやすい。このトリムラインが、プレス成形品１０の設計図通りの形状、即ち、通常型トリムライン１８ａの形状に対して、斜線で示された拡大部１９だけ拡大されて成形されたとき、即ち、拡大型トリムライン１８ｂを有するプレス成形品１０となって成形されたとき、トリムラインの形状の差異（通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの形状の差異）が、プレス成形品１０のスプリングバック量のばらつきに与える影響を調査するために、拡大型トリムライン１８ｂとなる場合の成形条件を設定した。
【００４９】
成形条件を、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂとした２条件それぞれについて、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ５を実行し、トリムラインの形状が、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂとで異なることに対する、スプリングバック量のＳＮ比を算出する。
【００５０】
（ステップＳ６）
ステップＳ５で算出されたＳＮ比に基づき、プレス成形品のスプリングバックの安定性を判断する。算出されたＳＮ比が大きいほど、製造時におけるプレス成形品１０のスプリングバック量のばらつきは小さく、スプリングバックの安定性は高いと判断することができる。
【００５１】
次に、制御因子の選定及び選定された制御因子に対する水準について説明する。制御因子は、実験計画法の直交表の列に割り付けられるもので、直交表の列数と同じ数の制御因子を選定する。
【００５２】
本発明のスプリングバック安定性評価方法では、ステップＳ２において、制御因子に対する水準を設定することができる。
【００５３】
上記実施形態のプレス成形品１０において、制御因子として、フランジ部１４の残留応力を設定し、水準１として残留応力除去処理なし、水準２として残留応力除去処理ありとした場合、水準１については、ステップＳ２を実行せず、ステップＳ１で算出された応力（残留応力）の成形データに基づきステップＳ３を実行してスプリングバックを算出し、水準２については、ステップＳ２を実行して、プレス成形品１０の一部の領域であるフランジ部１４について、ステップＳ１で算出された応力（残留応力）をゼロとする演算処理を行い、この演算処理後の成形データに基づきスプリングバック量を算出する。
【００５４】
なお、制御因子に対する水準を２水準とした場合、直交表は、Ｌ１２などの混合系直交表を用いることが、交互作用を排除する観点から好ましい。
【００５５】
また、制御因子に対する水準は、例えば、水準１を残留応力除去処理なし、水準２を残留応力除去処理あり、水準３を残留応力除去処理一部あり、として、水準２の場合は、ステップＳ１で算出された応力（残留応力）をゼロにする演算処理を行い、完全残留応力除去処理とし、水準３の場合は、ステップＳ１で算出された応力（残留応力）を、例えば、１／３にする演算処理を行い、一部残留応力除去処理とすることもできる。
【００５６】
なお、制御因子に対する水準を３水準とした場合、直交表は、Ｌ１８などの混合系直交表を用いることが、交互作用を排除する観点から好ましい。
【００５７】
そして、実際のプレス成形品１０では、完全残留応力除去は、例えば、貫通穴付与、一部残留応力除去は、非貫通穴付与などである。
【００５８】
次に、本発明のスプリングバック安定性評価方法において、数値解析を行うステップに要する解析時間について説明する。
【００５９】
ステップＳ１で行うプレス成形の成形条件の数値解析は、ブランク材をプレス成形する際に、時間経過とともにプレス成形が進み、ブランク材が変形していく現象を数値解析するものであるから、現在の時刻tにおける値を基にして時刻ｔ＋Δｔの値を代数的に求め、それを繰り返していく陽解法とすることが好ましい。
【００６０】
一方、ステップＳ３で行うスプリングバック量の算出は、有限弾塑性変形の基礎式や、離散化手法に沿った内容で算出するので、陰解法で十分な解析精度が得られる。
【００６１】
ステップＳ１で行うプレス成形の成形条件の数値解析に要する時間は、長時間となることが多いが、１つの成形条件に対して１回行えば良いので、計算時間が長くても、それ程問題とならない。例えば、上記実施形態においては、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの２条件について、それぞれ１回行えば良い。
【００６２】
これに対し、ステップＳ３で行うスプリングバック量の算出は、制御因子の水準の組合せ数、例えば、Ｌ１２直交表に基づいて本発明のスプリングバック安定性評価方法を行う場合には、１つの成形条件について１２回実行する。そして、上記実施形態においては、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの２条件それぞれについてステップＳ３を１２回実行するため、本発明のスプリングバック安定性評価方法を行うためには、ステップＳ３を２４回実行する必要がある。
【００６３】
したがって、繰り返し回数の多いステップＳ３は、１回の実行時間を短時間で完了することができる陰解法とすることが好ましい。そして、上述したように、スプリングバック量の算出を陰解法としても、スプリングバック量の解析精度が低下することはない。
【００６４】
よって、本発明のスプリングバック安定性評価方法では、ステップＳ１は陽解法で、ステップＳ３は陰解法で数値解析することにより、長時間の解析時間を要するステップＳ１のみが陽解法であるため、高い解析精度を維持したまま、より短時間でスプリングバックの安定性を評価することができる。
【実施例】
【００６５】
次に、本発明を実施例でさらに説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００６６】
（実施例１）
図１に示したプレス成形品１０に、本発明のスプリングバック安定性評価方法を適用し、プレス成形時のスプリングバック量のばらつきを数値解析によって評価した。
【００６７】
成形条件は、図３（ａ）及び（ｂ）に示した、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの２条件とした。
【００６８】
制御因子は、図４に示したフランジ部１４の応力（残留応力）除去と、縦壁部１６の応力（残留応力）除去とし、水準１は応力（残留応力）除去なし、水準２は応力（残留応力）除去ありとした。
【００６９】
表１に（実施例１）の制御因子と水準を示す。また、表２に（実施例１）の直交表を示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
表２の直交表に基づき、図２に示したフローチャートに沿って、プレス成形品１０に本発明のスプリングバック安定性評価方法を適用した。
【００７３】
表３に、成形条件ごと、即ち、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂごとのスプリングバック量を示す。また、表３に、成形条件の差異、即ち、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの差異に対するＳＮ比を併記した。
【００７４】
【表３】
【００７５】
表３から明らかなように、スプリングバック量を最小にしたい場合には、通常型トリムライン１８ａ及び拡大型トリムライン１８ａのいずれにおいても、Ｎｏ．２の組合せ、即ち、フランジ部１４は応力（残留応力）除去処理をせず、縦壁部１６のみを応力（残留応力）除去することが最も良い。
【００７６】
これに対して、スプリングバック量のばらつきを小さくしたい場合には、通常型トリムライン１８ａ及び拡大型トリムライン１８ａの差異に対するＳＮ比が最も大きいＮｏ．４の組合せ、即ち、フランジ部１４及び縦壁部１６のいずれについても応力（残留応力）除去処理をしないことが最も良い。
【００７７】
つまり、トリムライン１８が、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの範囲でばらつきが生じた場合には、フランジ部１４及び縦壁部１６のいずれについても応力（残留応力）除去処理をしないときに、スプリングバック量のばらつきがＮｏ．１〜Ｎｏ．４の組合せの中では最も小さくなる。
【００７８】
このことは、即ち、スプリングバック量を最小にするには、縦壁部１６のみ、残留応力が存在しないようにする対策、例えば、縦壁部１６のみについて切り欠きを設ける形状とすることが良いが、一方で、スプリングバック量のばらつきは、大きくなることを意味する。つまり、プレス成形品１０の製造時において、プレス成形品１０の寸法が、寸法公差内に入らないことが多い（不良品が発生することが多い）ことを意味する。
【００７９】
これに対し、フランジ部１４及び縦壁部１６のいずれについても応力（残留応力）除去処理を行わない、即ち、フランジ部１４及び縦壁部１６のいずれについても、切り欠きや貫通穴を設けない形状とすることが、スプリングバック量のばらつきを小さくする。このことは、プレス成形品１０の製造時において、プレス成形品１０が寸法公差内に入ることが多い（不良品が発生することが少ない）ことを意味する。
【００８０】
このように、成形プレス品１０に本発明を適用して、プレス成形品１０のスプリングバックの安定性を評価することができることを確認した。
【００８１】
（実施例２）
Ｌ１２の混合型直交表を用いること以外は、（実施例１）と同様に、プレス成形品１０のスプリングバック安定性を評価した。
【００８２】
表４に（実施例２）の制御因子と水準を示す。また、表５に（実施例２）の直交表を示す。なお、（実施例２）では、制御因子となる残留応力除去部位を、フランジ部１４について、フランジ部１４−１〜１４−５まで５分割し、縦壁部１６について、縦壁部１６−１〜１６−６まで６分割した。
【００８３】
【表４】
【００８４】
【表５】
【００８５】
表６に結果を示す。
【００８６】
【表６】
【００８７】
表６から明らかなように、スプリングバック量を最小にしたい場合には、通常型トリムライン１８ａ及び拡大型トリムライン１８ａのいずれにおいても、Ｎｏ．２の組合せが最も良い。これに対して、スプリングバック量のばらつきを小さくしたい場合には、通常型トリムライン１８ａ及び拡大型トリムライン１８ａの差異に対するＳＮ比が最も大きいＮｏ．１０の組合せが最も良い。このように、Ｌ１２の混合型直交表を用いた場合においても、プレス成形品１０のスプリングバックの安定性を評価することができることを確認した。
【００８８】
なお、上述したところは、本発明の実施形態を例示したものにすぎず、本発明は、特許請求の範囲の記載範囲内において種々変更を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
前述したように、本発明によれば、通常の鋼板や棒鋼をプレス成形する場合はもちろんのこと、高張力鋼のような高強度の鋼板や棒鋼をプレス成形する場合であっても、鋼板や棒鋼をプレス成形した際に発生するスプリングバック量のばらつきを、プレス成形品の設計・開発段階で検討・評価することができ、製造時におけるプレス成形品のスプリングバック量のばらつきを低減することができる。本発明は、工業上、利用価値の高いものである。
【００９０】
また、本発明によればＳＮ比を算出するために、繰り返し計算を実行しなければならないスプリングバック量算出ステップを陰解法で数値解析し、数値解析に長時間を要する、成形データを得る成形解析ステップのみを陽解法で数値解析することにより、より短期間でプレス成形品のスプリングバックの安定性を評価することで、プレス成形品の設計・開発工数をさらに低減することができ、工業上、顕著な効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００９１】
１０ プレス成形品
１２ キャンバー部
１４、１４−１、１４−２、１４−３、１４−４、１４−５ フランジ部
１６、１６−１、１６−２、１６−３、１６−４、１６−５、１６−６ 縦壁部
１８ トリムライン
１８ａ 通常型トリムライン
１８ｂ 拡大型トリムライン
１９ 拡大部
２０ スプリングバック前のプレス成形品
２１ スプリングバック後のプレス成形品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用部材等を、鋼板や棒鋼などからプレス成形した際にプレス成形品に発生するスプリングバックの安定性を評価する方法に関する。詳しくは、数値解析を用いた、スプリングバック量のばらつきを評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドアや足回り、車体部品などの多くの自動車用部材、家電部材、建材等は、鋼板や棒鋼をプレス成形することにより製造されている。近年、これらの部材に対する軽量化要求に応えるため、高強度の鋼板や棒鋼をプレス成形の素材とすることにより、プレス成形品の薄肉化が進められている。
【０００３】
しかしながら、鋼板や棒鋼の高強度化に伴い、プレス成形後のプレス成形品中に存在する残留応力に起因して、鋼板や棒鋼の弾性変形分が弾性回復することによるスプリングバックが発生し易くなっている。
【０００４】
一方、プレス成形品、特に自動車に使用されるプレス成形品については、設計・開発に要するコストと期間を削減するために、コンピュータを用いたＣＡＥ（Computer Aided Engineering）が積極的に活用されている。
【０００５】
また、プレス成形品の設計・開発の初期段階から、製造時の品質ばらつきを考慮するコンカレントエンジニアリングが一般的になっている。
【０００６】
特許文献１には、プレス成形品のスプリングバック発生の原因として解析対象となる特定部位を変更し、かつ、その特定部位の物性値・物理量を数値演算しながら、スプリングバック量を最小化することにより、スプリングバック発生の原因部位を特定し、かつ、その原因部位の物性値・物理量を正確に導き出す方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５５４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、スプリングバック量を最小にすることができる、プレス成形品の形状やプレス成形方法を探索することを目的としているため、実際にプレス成形品を製造したときのスプリングバック量のばらつきを検討することは、プレス成形品の設計・開発の初期段階において、十分ではなかった。
【０００９】
実際にプレス成形品を製造する際には、トリムラインの形状や、プレス成形の方法などがばらつくため、これらのばらつきについて管理範囲を設定して製造するが、この管理範囲内でのばらつきのうち、プレス成形品のスプリングバックに大きな影響を与える因子となるものがある。
【００１０】
プレス成形品のスプリングバックに大きな影響を与える因子は、対象とするプレス成形品を成形する金型が完成してから、テスト成形をすることにより調査され、トリムラインの形状を変更するためにプレス金型の形状を修正したり、プレス成形の方法を変更したりして、スプリングバック量のばらつきを低減して、製造時におけるプレス成形品の合格率を改善することが一般的であった。
【００１１】
したがって、上記のコンカレントエンジニアリングの達成には、プレス成形品の設計・開発の初期段階においても、製造時におけるプレス成形品のスプリングバック量のばらつきを低減する検討を行うことが望まれていたが、その検討方法は確立されていなかった。
【００１２】
本発明は、プレス成形品の設計・開発の初期段階においても、製造時におけるプレス成形品のスプリングバック量のばらつきを低減し、スプリングバックの安定性を検討することができる、プレス成形品のスプリングバック安定性評価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】
【００１３】
上記の実情に鑑み、本発明者らは、プレス成形品のスプリングバック量を数値解析で算出するにあたり、トリムライン形状や、成形方法などの成形条件ごとに算出されるスプリングバック量について、品質工学で用いられるスプリングバック量のＳＮ比を算出することを検討した。
【００１４】
その結果、プレス成形後のプレス成形品に発生するひずみや応力は、プレス成形品全体について数値解析（成形解析）し、プレス成形品のうち、スプリングバックの原因となることが予想される一部の領域については、その一部領域における物性値及び物理量のデータのうちの少なくとも１つを制御因子として、その制御因子について演算処理し、かつ、その演算処理結果に基づいて算出されたスプリングバック量すべてについて、成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出・評価することが、正確かつ短期間でスプリングバックの安定性を評価する方法として良いことを知見した。
【００１５】
本発明は、上記の知見に基づき、さらに改良を加えて完成されたもので、その要旨は次の通りである。
【００１６】
（１）プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得る成形解析ステップと、
前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品の一部の領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも１つを制御因子として選定し、前記制御因子に対して演算処理を行う演算処理ステップと、
前記成形データと、前記プレス成形品の一部の領域については、前記演算処理後の成形データとに基づいて、スプリングバック量を算出するスプリングバック量算出ステップと、
選定したすべての制御因子に対して、前記演算処理ステップ及び前記スプリングバック量算出ステップを実行するまで、前記演算処理ステップ及び前記スプリングバック量算出ステップを繰り返し実行する、繰り返し計算ステップと、
前記成形条件とは異なる１又は２以上の成形条件それぞれに対して、前記プレス成形解析ステップ、前記演算処理ステップ、前記スプリングバック量算出ステップ及び前記繰り返し計算ステップを実行し、算出されたすべての前記スプリングバック量について、前記成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出するＳＮ比算出ステップと、
算出された前記ＳＮ比の大きさに基づき、スプリングバックの安定性を判断するスプリングバック安定性判断ステップと、
を有することを特徴とする、スプリングバック安定性評価方法。
【００１７】
（２）実験計画法の直交表が有する列数と同じ数の前記制御因子を選定し、前記直交表の列に割り付けられた前記制御因子に対して、前記演算処理ステップを行わない水準１と、前記演算処理ステップを行う水準２との組合せを割り付けられた前記直交表の各行の条件に従って、前記演算処理ステップを実行することを特徴とする、上記（１）記載のスプリングバック安定性評価方法。
【００１８】
（３）直交表としてＬ１２の混合型直交表を用いることを特徴とする、上記（２）記載のスプリングバック安定性評価方法。
【００１９】
（４）前記成形解析ステップを陽解法で、前記スプリングバック量算出ステップを陰解法で数値解析することを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のスプリングバック安定性評価方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、通常の鋼板や棒鋼をプレス成形する場合はもちろんのこと、高張力鋼のような高強度の鋼板や棒鋼をプレス成形する場合であっても、鋼板や棒鋼をプレス成形した際に発生するスプリングバック量のばらつきを、プレス成形品の設計・開発段階で検討・評価することができ、製造時におけるプレス成形品のスプリングバック量のばらつきを低減することができる。
【００２１】
本発明によれば、ＳＮ比を算出するために、繰り返し計算を実行しなければならないスプリングバック量算出ステップを陰解法で数値解析し、数値解析に長時間を要する、成形データを得る成形解析ステップのみを陽解法で数値解析することにより、より短期間でプレス成形品のスプリングバックの安定性を評価することができ、プレス成形品の設計・開発工数をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が対象とするプレス成形品の一例を示す。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は正面図である。
【図２】本発明のスプリングバック安定性評価方法を説明するフローチャートである。
【図３】プレス成形品のトリムラインを示し、図３（ａ）は通常型トリムライン、図３（ｂ）は拡大型トリムラインを示す斜視図である。
【図４】実施例１の制御因子である残留応力除去部位を示す。図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は正面図である。
【図５】実施例２の制御因子である残留応力除去部位を示す。図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明が対象とするプレス成形品の一例を示す。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は正面図である。図１中、符号１０は、プレス成形品を示す。
【００２４】
プレス成形品１０は、キャンバー部１２、ハット部１３、フランジ部１４、縦壁部１６、トリムライン１８を有する。プレス成形品１０は、プレス成形時に、スプリングバックによって、図１（ａ）中のＡ−Ａ線を境に、キャンバー部１３側が矢印の方向に反りΔＺを生じる。なお、図１（ｂ）中、符号２０はスプリングバック前のプレス成形品１０を、符号２１はスプリングバック後のプレス成形品を示す。
【００２５】
図２は、本発明のスプリングバック安定性評価方法を説明するフローチャートである。以下、本発明のスプリングバック安定性評価方法を、プレス成形品１０に適用した場合を例に、図２に示したステップごとに説明する。なお、上記実施形態において、図２中のスプリングバック量は、上記のΔＺとする。
【００２６】
プレス成形品１０は、高張力鋼板のブランク材をプレス成形したものであるが、本発明のスプリングバック安定性評価方法の適用に関し、ブランク材は、高張力鋼板に限られず、通常の鋼板はもちろんのこと、鉄鋼材料以外の金属板でも良い。
【００２７】
（ステップＳ１）
ステップＳ１は、有限要素法を用いて、プレス成形品１０の形状データ（板厚、長さ、幅、トリムラインなど）及び、使用するブランク材（金属板）の性状（強度、伸びなどの材質、板厚などの形状等）を成形条件として設定して数値解析し、プレス成形品１０の成形データを得る成形解析を行うステップである。
【００２８】
ここでいう、成形データとは、プレス成形後における、プレス成形品１０の変位、応力（残留応力）、ひずみなどの数値データを意味するものとする。
【００２９】
また、必要に応じて、成形条件として、金型形状（ダイの形状、ポンチの幅、曲率、径などの形状、ダイとポンチのクリアランス）、プレス圧力、プレス時のブランク材の温度や潤滑条件などを設定しても良い。
【００３０】
これらの成形条件は、有限要素法のソフトウェアの入力ファイル中に記述しておいても良いし、ステップＳ１の前に、これらの成形条件を入力するステップを別途設けても良い。
【００３１】
なお、有限要素法のソフトウェアは、市販のソルバーを使用することができ、ソルバーの仕様に応じて、成形プレス品１０の有限要素法モデルは、シェル要素で定義しても良いし、ソリッド要素で定義しても良い。
【００３２】
（ステップＳ２）
ステップＳ１で得られた成形データのうち、プレス成形品の一部の領域の物性値及び物理量のうちから、少なくとも１つを制御因子として選定し、選定した制御因子に対して演算処理を行う。
【００３３】
ここでいう物性値とは、成形プレス品１０を成形する前のブランク材の板厚、弾性係数、塑性係数などを意味するものとする。また、ここでいう物理量とは、ステップＳ１で得られた、ブランク材を成形した後の成形プレス品１０の変位、応力（残留応力）、ひずみの数値データ（成形データ）と、これらのｘ、ｙ、ｚの各方向成分または剪断方向成分などを意味するものとする。
【００３４】
上記実施形態において、物理量は、例えば、ステップＳ１で得られたプレス成形後のプレス成形品の応力、即ち、プレス成形品１０の残留応力である。
【００３５】
そして、ステップＳ２における演算処理は、プレス成形品１０の一部の領域、例えば、フランジ部１４における上記の物性値及び物理量を係数倍すること、ゼロを含む一定値にすること、四則演算をすること、関数に基づいて計算をすること、一定ではない任意の値にすることをいう。
【００３６】
上記実施形態において、演算処理は、例えば、プレス成形品１０のフランジ部１４に発生した残留応力を０にする処理である。なお、フランジ部１４の残留応力を０にすることは、実製品では、フランジ部１４に切り欠き部又は貫通穴を設ける対策等に相当する。
【００３７】
（ステップＳ３）
ステップＳ１で得られた成形データと、プレス成形品１０の一部の領域については、演算処理後の成形データに基づいて、有限要素法を用いてスプリングバック量を算出する。なお、スプリングバック量は、有限弾塑性変形の基礎式や離散化手法に沿って計算され、短時間にスプリングバック量を算出することができる。
【００３８】
（ステップＳ４）
ステップＳ２において、少なくとも１つの制御因子を選定しているが、制御因子を２以上選定している場合には、それらすべての制御因子に対して、ステップＳ２及びステップＳ３を実行する必要がある。
【００３９】
上記実施形態のプレス成形品１０の場合、制御因子として、例えば、フランジ部１４の残留応力と、縦壁部１８の残留応力との２つである。これら２つの制御因子に対して、ステップＳ２及びステップＳ３を実行する。
【００４０】
したがって、図２に示すように、１回目のステップＳ２及びステップＳ３の実行が完了した時点で、ステップＳ２及びステップＳ２を実行していない制御因子の有無を判断する。
【００４１】
ステップＳ２及びステップＳ３を実行していない制御因子が有る場合には、ステップＳ２に戻り、一方、ステップＳ２及びステップＳ３を実行していない制御因子が無い場合（すべての制御因子に対してステップＳ２及びステップＳ３の実行が完了した場合）には、ステップＳ５へ進む。
【００４２】
（ステップＳ５）
本発明のスプリングバック安定性評価方法は、成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比で、スプリングバックの安定性を評価する。成形条件は、異なる２以上の条件を選定する必要があり、かつ、それら２以上の成形条件をそれぞれに対して、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４を実行し、それぞれの成形条件と、それぞれの制御因子とについてスプリングバック量を算出し、これらのスプリングバック量すべてについて、成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出する。
【００４３】
したがって、ステップＳ４の実行が完了して、ステップＳ５に進んだ際、図２に示されるように、選定されたすべての成形条件について、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４が実行されたかを判断する。
【００４４】
選定されたすべての成形条件についてステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４が実行されていない場合、ステップＳ１に戻り、一方、選定されたすべての成形条件についてステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４が実行されている場合には、それまでに算出されたすべてのスプリングバック量に基づき、成形条件の差異によるＳＮ比を算出する。
【００４５】
上記実施形態のプレス成形品１０において、成形条件として、例えば、トリムライン１８の形状を、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの２条件を設定した場合について説明する。
【００４６】
図３は、プレス成形品１０のトリムライン１８を示し、図３（ａ）は通常型トリムライン１８ａ、図３（ｂ）は拡大型トリムライン１８ｂを示す斜視図である。
【００４７】
図３（ｂ）の拡大型トリムライン１８ｂは、図３（ａ）の通常型トリムラインと比較して、プレス成形品１０の長手方向に、斜線で示した拡大部１９だけ拡大されたトリムラインである。
【００４８】
トリムラインの形状、特に、図３で示した長手方向の長さは、プレス成形品１０の製造時に、ばらつきを生じやすい。このトリムラインが、プレス成形品１０の設計図通りの形状、即ち、通常型トリムライン１８ａの形状に対して、斜線で示された拡大部１９だけ拡大されて成形されたとき、即ち、拡大型トリムライン１８ｂを有するプレス成形品１０となって成形されたとき、トリムラインの形状の差異（通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの形状の差異）が、プレス成形品１０のスプリングバック量のばらつきに与える影響を調査するために、拡大型トリムライン１８ｂとなる場合の成形条件を設定した。
【００４９】
成形条件を、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂとした２条件それぞれについて、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ５を実行し、トリムラインの形状が、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂとで異なることに対する、スプリングバック量のＳＮ比を算出する。
【００５０】
（ステップＳ６）
ステップＳ５で算出されたＳＮ比に基づき、プレス成形品のスプリングバックの安定性を判断する。算出されたＳＮ比が大きいほど、製造時におけるプレス成形品１０のスプリングバック量のばらつきは小さく、スプリングバックの安定性は高いと判断することができる。
【００５１】
次に、制御因子の選定及び選定された制御因子に対する水準について説明する。制御因子は、実験計画法の直交表の列に割り付けられるもので、直交表の列数と同じ数の制御因子を選定する。
【００５２】
本発明のスプリングバック安定性評価方法では、ステップＳ２において、制御因子に対する水準を設定することができる。
【００５３】
上記実施形態のプレス成形品１０において、制御因子として、フランジ部１４の残留応力を設定し、水準１として残留応力除去処理なし、水準２として残留応力除去処理ありとした場合、水準１については、ステップＳ２を実行せず、ステップＳ１で算出された応力（残留応力）の成形データに基づきステップＳ３を実行してスプリングバックを算出し、水準２については、ステップＳ２を実行して、プレス成形品１０の一部の領域であるフランジ部１４について、ステップＳ１で算出された応力（残留応力）をゼロとする演算処理を行い、この演算処理後の成形データに基づきスプリングバック量を算出する。
【００５４】
なお、制御因子に対する水準を２水準とした場合、直交表は、Ｌ１２などの混合系直交表を用いることが、交互作用を排除する観点から好ましい。
【００５５】
また、制御因子に対する水準は、例えば、水準１を残留応力除去処理なし、水準２を残留応力除去処理あり、水準３を残留応力除去処理一部あり、として、水準２の場合は、ステップＳ１で算出された応力（残留応力）をゼロにする演算処理を行い、完全残留応力除去処理とし、水準３の場合は、ステップＳ１で算出された応力（残留応力）を、例えば、１／３にする演算処理を行い、一部残留応力除去処理とすることもできる。
【００５６】
なお、制御因子に対する水準を３水準とした場合、直交表は、Ｌ１８などの混合系直交表を用いることが、交互作用を排除する観点から好ましい。
【００５７】
そして、実際のプレス成形品１０では、完全残留応力除去は、例えば、貫通穴付与、一部残留応力除去は、非貫通穴付与などである。
【００５８】
次に、本発明のスプリングバック安定性評価方法において、数値解析を行うステップに要する解析時間について説明する。
【００５９】
ステップＳ１で行うプレス成形の成形条件の数値解析は、ブランク材をプレス成形する際に、時間経過とともにプレス成形が進み、ブランク材が変形していく現象を数値解析するものであるから、現在の時刻tにおける値を基にして時刻ｔ＋Δｔの値を代数的に求め、それを繰り返していく陽解法とすることが好ましい。
【００６０】
一方、ステップＳ３で行うスプリングバック量の算出は、有限弾塑性変形の基礎式や、離散化手法に沿った内容で算出するので、陰解法で十分な解析精度が得られる。
【００６１】
ステップＳ１で行うプレス成形の成形条件の数値解析に要する時間は、長時間となることが多いが、１つの成形条件に対して１回行えば良いので、計算時間が長くても、それ程問題とならない。例えば、上記実施形態においては、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの２条件について、それぞれ１回行えば良い。
【００６２】
これに対し、ステップＳ３で行うスプリングバック量の算出は、制御因子の水準の組合せ数、例えば、Ｌ１２直交表に基づいて本発明のスプリングバック安定性評価方法を行う場合には、１つの成形条件について１２回実行する。そして、上記実施形態においては、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの２条件それぞれについてステップＳ３を１２回実行するため、本発明のスプリングバック安定性評価方法を行うためには、ステップＳ３を２４回実行する必要がある。
【００６３】
したがって、繰り返し回数の多いステップＳ３は、１回の実行時間を短時間で完了することができる陰解法とすることが好ましい。そして、上述したように、スプリングバック量の算出を陰解法としても、スプリングバック量の解析精度が低下することはない。
【００６４】
よって、本発明のスプリングバック安定性評価方法では、ステップＳ１は陽解法で、ステップＳ３は陰解法で数値解析することにより、長時間の解析時間を要するステップＳ１のみが陽解法であるため、高い解析精度を維持したまま、より短時間でスプリングバックの安定性を評価することができる。
【実施例】
【００６５】
次に、本発明を実施例でさらに説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００６６】
（実施例１）
図１に示したプレス成形品１０に、本発明のスプリングバック安定性評価方法を適用し、プレス成形時のスプリングバック量のばらつきを数値解析によって評価した。
【００６７】
成形条件は、図３（ａ）及び（ｂ）に示した、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの２条件とした。
【００６８】
制御因子は、図４に示したフランジ部１４の応力（残留応力）除去と、縦壁部１６の応力（残留応力）除去とし、水準１は応力（残留応力）除去なし、水準２は応力（残留応力）除去ありとした。
【００６９】
表１に（実施例１）の制御因子と水準を示す。また、表２に（実施例１）の直交表を示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
表２の直交表に基づき、図２に示したフローチャートに沿って、プレス成形品１０に本発明のスプリングバック安定性評価方法を適用した。
【００７３】
表３に、成形条件ごと、即ち、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂごとのスプリングバック量を示す。また、表３に、成形条件の差異、即ち、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの差異に対するＳＮ比を併記した。
【００７４】
【表３】
【００７５】
表３から明らかなように、スプリングバック量を最小にしたい場合には、通常型トリムライン１８ａ及び拡大型トリムライン１８ａのいずれにおいても、Ｎｏ．２の組合せ、即ち、フランジ部１４は応力（残留応力）除去処理をせず、縦壁部１６のみを応力（残留応力）除去することが最も良い。
【００７６】
これに対して、スプリングバック量のばらつきを小さくしたい場合には、通常型トリムライン１８ａ及び拡大型トリムライン１８ａの差異に対するＳＮ比が最も大きいＮｏ．４の組合せ、即ち、フランジ部１４及び縦壁部１６のいずれについても応力（残留応力）除去処理をしないことが最も良い。
【００７７】
つまり、トリムライン１８が、通常型トリムライン１８ａと拡大型トリムライン１８ｂの範囲でばらつきが生じた場合には、フランジ部１４及び縦壁部１６のいずれについても応力（残留応力）除去処理をしないときに、スプリングバック量のばらつきがＮｏ．１〜Ｎｏ．４の組合せの中では最も小さくなる。
【００７８】
このことは、即ち、スプリングバック量を最小にするには、縦壁部１６のみ、残留応力が存在しないようにする対策、例えば、縦壁部１６のみについて切り欠きを設ける形状とすることが良いが、一方で、スプリングバック量のばらつきは、大きくなることを意味する。つまり、プレス成形品１０の製造時において、プレス成形品１０の寸法が、寸法公差内に入らないことが多い（不良品が発生することが多い）ことを意味する。
【００７９】
これに対し、フランジ部１４及び縦壁部１６のいずれについても応力（残留応力）除去処理を行わない、即ち、フランジ部１４及び縦壁部１６のいずれについても、切り欠きや貫通穴を設けない形状とすることが、スプリングバック量のばらつきを小さくする。このことは、プレス成形品１０の製造時において、プレス成形品１０が寸法公差内に入ることが多い（不良品が発生することが少ない）ことを意味する。
【００８０】
このように、成形プレス品１０に本発明を適用して、プレス成形品１０のスプリングバックの安定性を評価することができることを確認した。
【００８１】
（実施例２）
Ｌ１２の混合型直交表を用いること以外は、（実施例１）と同様に、プレス成形品１０のスプリングバック安定性を評価した。
【００８２】
表４に（実施例２）の制御因子と水準を示す。また、表５に（実施例２）の直交表を示す。なお、（実施例２）では、制御因子となる残留応力除去部位を、フランジ部１４について、フランジ部１４−１〜１４−５まで５分割し、縦壁部１６について、縦壁部１６−１〜１６−６まで６分割した。
【００８３】
【表４】
【００８４】
【表５】
【００８５】
表６に結果を示す。
【００８６】
【表６】
【００８７】
表６から明らかなように、スプリングバック量を最小にしたい場合には、通常型トリムライン１８ａ及び拡大型トリムライン１８ａのいずれにおいても、Ｎｏ．２の組合せが最も良い。これに対して、スプリングバック量のばらつきを小さくしたい場合には、通常型トリムライン１８ａ及び拡大型トリムライン１８ａの差異に対するＳＮ比が最も大きいＮｏ．１０の組合せが最も良い。このように、Ｌ１２の混合型直交表を用いた場合においても、プレス成形品１０のスプリングバックの安定性を評価することができることを確認した。
【００８８】
なお、上述したところは、本発明の実施形態を例示したものにすぎず、本発明は、特許請求の範囲の記載範囲内において種々変更を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
前述したように、本発明によれば、通常の鋼板や棒鋼をプレス成形する場合はもちろんのこと、高張力鋼のような高強度の鋼板や棒鋼をプレス成形する場合であっても、鋼板や棒鋼をプレス成形した際に発生するスプリングバック量のばらつきを、プレス成形品の設計・開発段階で検討・評価することができ、製造時におけるプレス成形品のスプリングバック量のばらつきを低減することができる。本発明は、工業上、利用価値の高いものである。
【００９０】
また、本発明によればＳＮ比を算出するために、繰り返し計算を実行しなければならないスプリングバック量算出ステップを陰解法で数値解析し、数値解析に長時間を要する、成形データを得る成形解析ステップのみを陽解法で数値解析することにより、より短期間でプレス成形品のスプリングバックの安定性を評価することで、プレス成形品の設計・開発工数をさらに低減することができ、工業上、顕著な効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００９１】
１０ プレス成形品
１２ キャンバー部
１４、１４−１、１４−２、１４−３、１４−４、１４−５ フランジ部
１６、１６−１、１６−２、１６−３、１６−４、１６−５、１６−６ 縦壁部
１８ トリムライン
１８ａ 通常型トリムライン
１８ｂ 拡大型トリムライン
１９ 拡大部
２０ スプリングバック前のプレス成形品
２１ スプリングバック後のプレス成形品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得る成形解析ステップと、
前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品の一部の領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも１つを制御因子として選定し、前記制御因子に対して演算処理を行う演算処理ステップと、
前記成形データと、前記プレス成形品の一部の領域については、前記演算処理後の成形データとに基づいて、スプリングバック量を算出するスプリングバック量算出ステップと、
選定したすべての制御因子に対して、前記演算処理ステップ及び前記スプリングバック量算出ステップを実行するまで、前記演算処理ステップ及び前記スプリングバック量算出ステップを繰り返し実行する、繰り返し計算ステップと、
前記成形条件とは異なる１又は２以上の成形条件それぞれに対して、前記プレス成形解析ステップ、前記演算処理ステップ、前記スプリングバック量算出ステップ及び前記繰り返し計算ステップを実行し、算出されたすべての前記スプリングバック量について、前記成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出するＳＮ比算出ステップと、
算出された前記ＳＮ比の大きさに基づき、スプリングバックの安定性を判断するスプリングバック安定性判断ステップと、
を有することを特徴とする、スプリングバック安定性評価方法。
【請求項２】
実験計画法の直交表が有する列数と同じ数の前記制御因子を選定し、前記直交表の列に割り付けられた前記制御因子に対して、前記演算処理ステップを行わない水準１と、前記演算処理ステップを行う水準２との組合せを割り付けられた前記直交表の各行の条件に従って、前記演算処理ステップを実行することを特徴とする、請求項１記載のスプリングバック安定性評価方法。
【請求項３】
直交表としてＬ１２の混合型直交表を用いることを特徴とする、請求項２記載のスプリングバック安定性評価方法。
【請求項４】
前記成形解析ステップを陽解法で、前記スプリングバック量算出ステップを陰解法で数値解析することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスプリングバック安定性評価方法。
【請求項１】
プレス成形の成形条件を数値解析して、プレス成形品の成形データを得る成形解析ステップと、
前記プレス成形品の成形データのうち、前記プレス成形品の一部の領域の物性値及び物理量のデータの少なくとも１つを制御因子として選定し、前記制御因子に対して演算処理を行う演算処理ステップと、
前記成形データと、前記プレス成形品の一部の領域については、前記演算処理後の成形データとに基づいて、スプリングバック量を算出するスプリングバック量算出ステップと、
選定したすべての制御因子に対して、前記演算処理ステップ及び前記スプリングバック量算出ステップを実行するまで、前記演算処理ステップ及び前記スプリングバック量算出ステップを繰り返し実行する、繰り返し計算ステップと、
前記成形条件とは異なる１又は２以上の成形条件それぞれに対して、前記プレス成形解析ステップ、前記演算処理ステップ、前記スプリングバック量算出ステップ及び前記繰り返し計算ステップを実行し、算出されたすべての前記スプリングバック量について、前記成形条件の差異に対するスプリングバック量のＳＮ比を算出するＳＮ比算出ステップと、
算出された前記ＳＮ比の大きさに基づき、スプリングバックの安定性を判断するスプリングバック安定性判断ステップと、
を有することを特徴とする、スプリングバック安定性評価方法。
【請求項２】
実験計画法の直交表が有する列数と同じ数の前記制御因子を選定し、前記直交表の列に割り付けられた前記制御因子に対して、前記演算処理ステップを行わない水準１と、前記演算処理ステップを行う水準２との組合せを割り付けられた前記直交表の各行の条件に従って、前記演算処理ステップを実行することを特徴とする、請求項１記載のスプリングバック安定性評価方法。
【請求項３】
直交表としてＬ１２の混合型直交表を用いることを特徴とする、請求項２記載のスプリングバック安定性評価方法。
【請求項４】
前記成形解析ステップを陽解法で、前記スプリングバック量算出ステップを陰解法で数値解析することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスプリングバック安定性評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１８３４１７（Ｐ２０１１−１８３４１７Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９４６７（Ｐ２０１０−４９４６７）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
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