プレス金型修正形状データの作成方法
【課題】最適な金型見込み形状を求めるようにする。
【解決手段】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、金型モデルを作成し（ステップＳ１００〜ステップ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）、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き金型モデルを修正する（ステップＳ１１３）。
【解決手段】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、金型モデルを作成し（ステップＳ１００〜ステップ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）、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き金型モデルを修正する（ステップＳ１１３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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形状データの作成方法は、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、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、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金型モデルを修正するようにしたものである。
【０００９】
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。
【００１０】
また、本発明に係るプレス金型修正形状データの作成方法は、上記した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いて、金型モデルを修正する方法は、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、製品モデル形状の金型モデルを用いて、第１の応力除去工程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、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板材モデル上の各メッシュに、応力値出力工程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マッピング工程と、このマッピング工程で求めた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、チェック工程で整合していると判断されたときに、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外部出力工程を有していて、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ものである。
【００１１】
したがって、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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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）。
【００４２】
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）。
【００４３】
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）。
【００４４】
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）。
【００４５】
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）。
【００４６】
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）。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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）。
【００５０】
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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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）。
【００５３】
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）。
【００５４】
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。
【００５５】
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）。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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）。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】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である。
【図２】図１のＣＰＵの構成を示すブロック図である。
【図３】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である。
【図４】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。
【図５】成形部品の斜視図である。
【図６】板材モデルの板厚方向に作用する応力分布を反転する過程を説明する説明図である。
【図７】成形部品のスプリングバック後の形状とスプリングフォワード後の形状を例示する図である。
【符号の説明】
【００６７】
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）
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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形状データの作成方法は、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、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、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金型モデルを修正するようにしたものである。
【０００９】
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。
【００１０】
また、本発明に係るプレス金型修正形状データの作成方法は、上記した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いて、金型モデルを修正する方法は、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、製品モデル形状の金型モデルを用いて、第１の応力除去工程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、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板材モデル上の各メッシュに、応力値出力工程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マッピング工程と、このマッピング工程で求めた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、チェック工程で整合していると判断されたときに、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外部出力工程を有していて、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ものである。
【００１１】
したがって、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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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）。
【００４２】
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）。
【００４３】
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）。
【００４４】
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）。
【００４５】
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）。
【００４６】
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）。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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）。
【００５０】
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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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）。
【００５３】
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）。
【００５４】
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。
【００５５】
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）。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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）。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】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である。
【図２】図１のＣＰＵの構成を示すブロック図である。
【図３】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である。
【図４】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。
【図５】成形部品の斜視図である。
【図６】板材モデルの板厚方向に作用する応力分布を反転する過程を説明する説明図である。
【図７】成形部品のスプリングバック後の形状とスプリングフォワード後の形状を例示する図である。
【符号の説明】
【００６７】
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）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記金型モデルを修正する方法は、
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請求項１に記載のプレス金型修正形状データの作成方法。
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記金型モデルを修正する方法は、
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請求項１に記載のプレス金型修正形状データの作成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−３１３５３３（Ｐ２００７−３１３５３３Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４４９７４（Ｐ２００６−１４４９７４）
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００１７８８０４）ユニプレス株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００１７８８０４）ユニプレス株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
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