冲压成型解析方法_3

文档序号:9437515阅读:来源:国知局
相结合地进行回弹解析,获取回弹后的形状、温度分布;形状解析步骤,基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布,使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成± 5 °C以内的冷却中以及冷却后的形状变化。
[0085]对于在实施方式一中的冲压成型解析方法的回弹解析步骤中不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递,实施方式二中的冲压成型解析方法是对其进行考虑的方法,其它点与实施方式一的冲压成型解析方法相同。
[0086]因此,以下,对实施方式二的考虑回弹解析步骤中的金属模和被冲压成型材料间的接触热传递进行说明。
[0087]在回弹解析步骤中,考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递的效果如下。
[0088]能够更加正确地考虑由脱模引起的温度变化,能够更加正确地求出回弹后的被成型材料的温度分布,其结果,能够更加正确地求出通过形状解析步骤求出的冷却后的成型品的形状。
[0089]但是,如实施方式一那样,在回弹解析步骤中不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递也有容易得到收敛的优点,在具体情况下区分使用两者即可。
[0090]作为在回弹解析步骤中考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递的解析的具体的方法,限制被冲压成型材料的一个或多个节点使被冲压成型材料不动,使金属模移动来模拟脱模。在该情况下,正确地考虑由与金属模的接触引起的排热、未与金属模接触的部分的空冷等进行温度解析。
[0091]应予说明,回弹解析步骤中的初始条件、回弹后的数据的承用与实施方式一相同。
[0092]如上所述,根据实施方式二,如上述那样,能够更加正确地考虑由脱模引起的温度变化,能够更加正确地求出回弹后的被成型材料的温度分布,其结果,得到能够更加正确地求出通过形状解析步骤求出的冷却后的成型品的形状这样的效果。
[0093]应予说明,在上述实施方式一以及二中,假设温热冲压成型,对解析将被冲压成型材料加热至600°C的温热冲压成型的方法进行了说明。但是,即使在对冷冲压成型进行解析的情况下,在考虑加工发热、摩擦发热等热量的影响的情况下,也能够应用本发明进行解析。
[0094]另外,通过将本发明与专利文献I那样的研究应力分布的影响的方法组合来使用,成为用于研究形状不良对策的、实用价值较高的冲压成型的解析手段。
[0095][实施方式三]
[0096]由于实施方式三所涉及的冲压成型解析方法通过执行程序处理的PC(个人计算机)等装置进行的,所以首先,基于图7所示的框图对装置(以下称为“冲压成型解析装置I”)的结构进行概说。
[0097]〔冲压成型解析装置〕
[0098]实施方式三所涉及的冲压成型解析装置I由PC(个人计算机)等构成,如图7所示,具有显示装置3、输入装置5、主存储装置7以及辅助存储装置9和运算处理部11。
[0099]另外,在运算处理部11连接显示装置3、输入装置5、以及主存储装置7和辅助存储装置9,通过运算处理部11的指令进行各功能。显示装置3用于计算结果的显示等,由液晶显示器等构成。
[0100]输入装置5用于来自操作人员的输入等,由键盘、鼠标等构成。
[0101]主存储装置7用于在运算处理部11中使用的数据的临时保存、计算等,由RAM等构成。辅助存储装置9用于数据的存储等,由硬盘等构成。
[0102]运算处理部11由PC等的CPU等构成,在运算处理部11内具有冲压成型解析单元13、回弹解析单元15、形状解析单元17、温度分布变更单元19、以及形状比较单元20。这些单元通过CPU等执行规定的程序来实现。以下对这些单元进行说明。
[0103]<冲压成型解析单元>
[0104]冲压成型解析单元13针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布,并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析,获取冲压成型后(脱模前)的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布。
[0105]]<回弹解析单元>
[0106]回弹解析单元15基于通过冲压成型解析单元13得到的信息,使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析,获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布。
[0107]]<形状解析单元>
[0108]形状解析单元17基于通过回弹解析单元15获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布,使温度解析和构造解析相结合地解析直至被冲压成型材料的温度分布变成± 5°C以内的冷却中以及冷却后的形状变化。
[0109]此外,如以下说明的那样,形状解析单元17进行第一形状解析步骤和第二形状解析步骤的双方步骤的处理。
[0110]<温度分布变更单元>
[0111]温度分布变更单元19是对通过回弹解析单元15获取的温度分布施加变更的单元。具体而言,根据操作人员的指示进行被成型材料的规定的部位的温度分布的变更。
[0112]<形状比较单元>
[0113]形状比较单元20是对通过形状解析单元17得到的多个冷却后的被冲压成型材料的形状进行比较的单元。具体而言,具有使冷却后的被冲压成型材料的形状以操作人员能够视觉比较的状态显示在显示装置3上的功能。
[0114]〔冲压成型解析方法〕
[0115]实施方式三中的冲压成型解析方法通过上述“冲压成型解析单元”、“回弹解析单元”、“形状解析单元”、“温度分布变更单元”、“形状比较单元”的各单元分别执行处理来完成,由以下所示的步骤构成。
[0116]S卩,实施方式三中的冲压成型解析方法具有:
[0117]冲压成型解析步骤,针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布,使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析,获取脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布;
[0118]回弹解析步骤,基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布,且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地,使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析,获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布;
[0119]第一形状解析步骤,基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布,使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5°C以内的冷却中以及冷却后的形状变化;
[0120]第二形状解析步骤,对在上述回弹解析步骤获取的温度分布施加变更,并基于变更后的温度分布以及在上述回弹解析步骤获取的形状信息、应力分布以及应变分布,使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成± 5°C以内的冷却中以及冷却后的形状变化;
[0121]形状比较步骤,比较通过该第二形状解析步骤和上述第一形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状。
[0122]实施方式三中的冲压成型解析方法是如上述那样在各解析步骤中使温度解析和构造解析相结合地进行解析的方法。所谓使温度解析和构造解析相结合的解析是指考虑空冷、金属模和被冲压成型材料间的接触热传递等解析(温度解析)被冲压成型材料的温度分布,并基于通过该解析得到的温度分布,使用与该温度对应的温度依赖数据(杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、屈服应力、应力-应变线图、比热容、热传导率等)进行应力状态等的解析(构造解析)的解析。
[0123]以下,基于图6的流程图对实施方式三的冲压成型解析方法中的上述各步骤详细地进行说明。应予说明,在以下的说明中列举模成型帽形剖面(hat-sect1n)形状的情况的例子。
[0124]<冲压成型解析步骤>
[0125]冲压成型解析步骤是对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布,并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析,获取冲压成型后(脱模前)的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布(步骤SI)。
[0126]以下对针对加热后的被冲压成型材料的初始温度分布的设定进行说明。
[0127]在实际的温热冲压成型中,在利用电炉将被冲压成型材料充分加热成均匀温度后,利用输送机器人输送至冲压机来进行冲压成型。因此,在冲压成型解析步骤中,假设实际的被冲压成型材料的加热,针对被冲压成型材料对被冲压成型材料整体进行均匀的温度(例如600°C)设定来作为初始温度。应予说明,为了期待更加正确,也可以考虑电炉加热后的输送途中的空冷来计算温度分布并作为初始温度分布。
[0128]由于冲压成型解析步骤是通过冲压成型解析单元13进行的处理,所以在冲压成型解析步骤中,冲压成型解析单元13输入必要的温度依赖数据(杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、屈服应力、应力-应变线图、比热容、热传导率等),赋予被冲压成型材料和金属模初始温度分布来进行。
[0129]另外,在实际的温热冲压成型中,通过将被冲压成型材料在冲压下止点状态下保持恒定时间并同时冷却,根据部件的形状的不同,有时会抑制脱模后回弹的产生,形状变得良好。因此,即使在本冲压成型解析步骤中,也可以将被冲压成型材料在金属模中保持恒定时间并冷却。但是,在实际的温热冲压成型中,使冷却时间较长导致生产效率的恶化,所以优选在本冲压成型解析步骤中设定冷却时间时考虑实际操作作业中的生产效率来进行设定。
[0130]在接下来的回弹解析步骤中承用在冲压成型解析步骤中计算出的、脱模紧前的被冲压成型材料和金属模的形状信息、温度分布、应力分布、应变分布等必要的数据。
[0131]<回弹解析步骤>
[0132]在回弹解析步骤中,基于在冲压成型解析步骤中得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布,且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地,使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析,获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布(步骤S3)。
[0133]在实施方式三的回弹步骤中,不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地进行解析。由此,在回弹步骤中,对于被冲压成型材料,不考虑与金属模的接触引起的温度降低,仅考虑由空冷引起的温度降低来进行计算。通过这样,计算变得简单,与考虑接触热传递进行解析的情况相比,也容易得到收敛。
[0134]在这样的、不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地进行回弹解析的具体的解析方法中,将在冲压成型解析步骤中得到的信息作为初始条件,限制被冲压成型材料的一个或多个的节点使被冲压成型材料不动,使应力从下止点的状态释放,进行计算。假定使应力解放的时间为恒定时间。
[0135]在接下来的
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