形状不良因素确定方法、装置以及程序的制作方法

专利名称：形状不良因素确定方法、装置以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在锻造、压延、挤压加工、拉拔加工、或者冲压加 工等塑性加工中，确定由变形的弹性回复引起的加工品的尺寸精度不良 (形状不良)的因素的技术。
背景技术：
，
以往，已知如下问题，即在进行塑性加工时，从加工品解除对被 加工材料施加变形的模具等的成型工具所带来的约束时呈现的变形的 弹性回复(回弹)，会导致该加工品的尺寸精度降低。
多数汽车零件形成截面形状在中途改变或者弯曲等复杂的形状，因 此确定变形的弹性回复的原因困难，需要花时间来研究。此外，变形的 弹性回复的原因根据加工品形状和材质而不同，因此除了确定变形的弹 性回复的原因之外，也;f艮难在短时间内针对每个加工品实施相对变形的 弹性回复的适当的对策。
因此，为了降低由变形的弹性回复引起的加工品的形状不良，不是 要排除降低尺寸精度的变形的弹性回复的原因，而要将给加工品施加的 变形在弹性回复的状态下成为设计尺寸那样地设计模具等成型工具的 形状。
例如，在专利文献l ( JP特开2003-33828号公报)所述的技术中， 提出有如下模拟技术，即在通过模具(成型工具)对板材(被加工材 料)进行成型的冲压成型加工中，使用弹塑性有限元素法，计算板材被 冲压到模具的成型下死点为止的状态的应力分布，基于该应力分布来计
算板材的弹性回复量，与弹性回复后的板材的形状匹配地修正模具。
但是，近年来，多用于汽车构成零件的高强度钢板，由塑性加工引 起的变形的弹性回复量大，从而，对于降低尺寸精度不良，更好地解决 的要求日益高涨。此外，近年来，汽车的开发期间有缩短化的倾向，需 要开发能够迅速并可靠地降低尺寸精度不良的塑性加工技术。如上所述，将弹性回复后的加工品形状与设计形状匹配地决定成型 工具的形状的模拟技术对于高强度钢板也有效，但是，高强度钢板在成 型加工时的变形弹性回复量比通常的钢板大，也会产生很难预见变形的 弹性回复来制作成型工具的情况。因此，有必要不断开发在明确成型加 工时的变形的弹性回复的原因的同时，除去该原因，而消除尺寸精度降 低，抑制形状不良发生用的技术。

发明内容
本发明中提出一种使用数值模拟技术，来迅速、可靠且容易地确定 在进行成型加工时由变形的弹性回复引起的加工品的形状不良的因素， 并实现消除尺寸精度降低的技术。
本发明是一种形状不良因素确定程序，其特征在于，使计算机执行如
下处理取得以下变形量，即对弹性回复前的加工品形状施加作用于弹 性回复前的加工品上的应力分布时的、弹性回复前后的某评价点的基于弹 性回复的变形量、以及将加工品形状分割成预先设定的多个区域，对弹性 回复前的加工品形状按上述区域施加应力分布时的、弹性回复前后的上述 评价点的基于弹性回复的按区域施加应力变形量，比较上述变形量与上述 按区域施加应力变形量，并将它们之差最小的区域确定为主影响区域，该 主影响区域是指与弹性回复前后的上述评价点的形状不良最相关的应力 分布区域。
在本发明中，在上述形状不良因素确定程序中，进而使计算机执行如 下处理，取得对于弹性回复前的加工品形状，施加将作用于上述主影响区 域的应力分布分解成直角坐标系的各方向成分的应力分布时的、弹性回复 前后的上述评价点的基于弹性回复的按成分施加应力变形量，比较施加上 述主影响区域的应力分布时的按区域施加应力变形量与上述按成分施 加应力变形量，将它们之差最小的方向的应力成分确定为主影响应力成 分，该主影响应力成分是指与弹性回复前后的上述评价点的形状不良最 相关的应力成分。
在本发明中，在上述形状不良因素确定程序中，进而使计算机执行如 下处理，取得对于弹性回复前的加工品形状，施加将作用于上述主影响区 域的板厚方向大致中央处的主影响应力成分在主影响区域的板厚方向整 个区域上均匀地分布的应力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性回复的变形量，比较该变形量和对上述主影响区域施加主影响应力成 分时的按成分施加应力变形量，判断上述主影响应力成分的板厚表里的应 力差给弹性回复前后的上述评价点的形状不良带来的影响有无。
本发明是一种形状不良因素确定装置，其具备应力分布运算部，其
计算作用于弹性回复前的加工品上的应力分布；弹性回复量运算部，其计
算对弹性回复前的加工品形状施加上述应力分布时的、弹性回复前后的某
评价点的基于弹性回复的变形量；弹性回复量运算部，其计算将上述加工
品形状分割成预先设定的多个区域，对弹性回复前的加工品形状按上述区 域施加上述应力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性回复的
按区域施加应力变形量；比较运算部，其比较上述变形量与上述按区域施 加应力变形量，并将它们之差最小的区域确定为主影响区域，该主影响区 域是指与弹性回复前后的上述评价点的形状不良最相关的应力分布区域。
在本发明中，上述形状不良因素确定装置还具备弹性回复量运算部， 其计算对于弹性回复前的加工品形状，施加将作用于上述主影响区域上的 应力分布分解成直角坐标系的各方向成分的应力分布时的、弹性回复前后 的上述评价点的基于弹性回复的按成分施加应力变形量；比i^运算部，其 比较施加上述主影响区域的应力分布时的按区域施加应力变形量与上述 按成分施加应力变形量，将它们之差最小的方向的应力成分确定为主影响 应力成分，该主影响应力成分是指与弹性回复前后的上述评价点的形状不 良最相关的应力成分。
在本发明中，上述形状不良因素确定装置还具备弹性回复量运算部， 其计算对于弹性回复前的加工品形状，施加将作用于上述主影响区域的板 厚方向大致中央处的主影响应力成分在主影响区域的板厚方向整个区域 上均匀地分布的应力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性回 复的变形量；运算处理部，其比较该变形量和在上述主影响区域施加主影 响应力成分时的按成分施加应力变形量，判断上述主影响应力成分的M 表里的应力差给弹性回复前后的上述评价点的形状不良带来的影响有无。
本发明是一种形状不良因素确定方法，其包括应力分布运算步骤， 其计算作用于弹性回复前的加工品上的应力分布；计算对弹'li回复前的
加工品形状施加上述应力分布时的、弹性回复前后的某评价点的基于弹
性回复的变形量的弹性回复量运算步骤；计算将上述加工品形状分割成
预先设定的多个区域，对弹性回复前的加工品形状按上述区域施加上力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性回复的按区域施加应
力变形量的弹性回复量运算步骤；比较运算步骤，其比较上述变形量与上 述按区域施加应力变形量，并将它们之差最小的区域确定为主影响区域， 该主影响区域是指与弹性回复前后的上述评价点的形状不良最相关的应 力分布区域。
在本发明中，上述形状不良因素确定方法还包括弹性回复量运算步 骤，其计算对于弹性回复前的加工品形状，施加将作用于上述主影响区域 上的应力分布分解成直角坐标系的各方向成分的应力分布时的、弹性回复 前后的上述评价点的基于弹性回复的按成分施加应力变形量；比较运算步 骤，其比较施加上述主影响区域的应力分布时的按区域施加应力变形量与 上述按成分施加应力变形量，将它们之差最小的方向的应力成分确定为主 影响应力成分，该主影响应力成分是指与弹性回复前后的上述评价点的形 状不良最相关的应力成分。
在本发明中，上述形状不良因素确定方法还包括弹性回复量运算步 骤，计算对于弹性回复前的加工品形状，施加将作用于上述主影响区域的 板厚方向大致中央处的主影响应力成分在主影响区域的板厚方向整个区 域上均匀地分布的应力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性 回复的变形量；运算处理步骤，其比较该变形量和对上述主影响区域施加 主影响应力成分时的按成分施加应力变形量，判断上述主影响应力成分的 板厚表里的应力差给弹性回复前后的上述评价点的形状不良带来的影响 有无。
根据本发明，能够确定在成型加工时，在加工品某评价点上产生弹 性回复前后的变形的因素，也就是能够确定具有最有影响的应力分布的 部位。由此，能够确定由成型加工时的变形的弹性回复引起的加工品的 形状不良的因素。


图l是表示本发明的实施例中的加工品的图。 图2是表示加工品的弹性回复后的位移量的图。 图3是图2的F-F剖视图。
8图4是表示形状不良因素确定装置的构成的图。
图5是确定主影响区域的处理的流程图。
图6是确定主影响应力成分的处理的流程图。
图7是判断应力的板厚方向分布的影响的处理的流程图。
图8是形状不良因素确定程序的处理的流程图。
图9是表示加工品的长度方向区域分割的例子的图。
图IO是说明加工品的宽度方向区域分割的方法的图。
图11是表示加工品的宽度方向区域分割的例子的图。
图12是^L明加工品的区域分割的例子的图。
图13是表示根据成分类别赋予应力的情况的评价点的位移量的图。
图14是i^明在板厚方向变化的应力分布的影响的图。
图15是说明对加工品在板厚方向变化的应力分布的影响进行判断 的流程的图。
具体实施例方式
接着，说明发明的实施方式。
图l是表示本发明的实施例中的加工品的图。图2是表示加工品的 弹性回复后的位移量的图。图3是图2的F-F剖视图。
图4是表示形状不良因素确定装置的构成的图，图5是确定主影响 区域的处理的流程图，图6是确定主影响应力成分的处理的流程图，图 7是判断应力的板厚方向分布的影响的处理的流程图，图8是形状不良 因素确定程序的处理的流程图。
图9是表示加工品的长度方向区域分割的例子的图，图IO是说明 加工品的宽度方向区域分割的方法的图，图11是表示加工品的宽度方 向区域分割的例子的图，图12是^L明加工品的区域分割的例子的图， 图13是表示根据成分类别赋予应力的情况的评价点的位移量的图，图
914是说明在板厚方向变化的应力分布的影响的图，图15是说明对加工 品在板厚方向变化的应力分布的影响进行判断的流程的图。
本发明中，使用数值模拟技术，能够迅速、可靠且容易地确定在与 成型加工品的尺寸精度降低相关的变形的弹性回复是由什么因素(主要 的原因)产生的。
由此，在设计阶段中，进行排除或者考虑了由成型加工时的变形的 弹性回复引起的形状不良的因素的设计，且能够使成型加工品的尺寸精 度稳定。
本实施例中，说明确定用由冲头和冲模构成的成型工具进行板状的 被加工材料的沖压成型加工时的、变形的弹性回复的因素的技术。
其中，本发明可适用的成型加工不限于冲压成型加工，也可以广泛 适用于锻造、压延、挤出加工、拉拔加工等、通过成型工具使被加工材 料塑性变形而获得成型加工品的塑性成型加工。
此外，本实施例涉及的加工品是图l所示的形状的汽车零件。
在成型加工时一边对被加工材料施加变形一边移动到成型下死点 为止的成型工具，结束对该被加工材料施加成型加压(成型负荷)，并 将由该成型工具对加工品进行限制的状态设为"弹性回复前"的状态。
并且，如图l所示，将用三点对弹性回复前的加工品进行限制并解 除由成型工具进行的限制，从而对加工品施加的变形弹性回复之后的状 态设为"弹性回复后，，的状态。
在图2中，在XYZ方向上分别表示弹性回复后的加工品的位移量， 加工品的该图左下部，与其他相比在Z方向上位移较大。因此，将位于 与其他相比在Z方向上位移较大的部位的点设为本实施例的评价点A。
进而，如图2以及图3所示，上述评价点A，在弹性回复前后，在 该图所示的Z方向上位移-3.86mm。因此，在本实施例中，将在上述评 价点A中位移最大的Z方向的弹性回复前后的位移量设为"位移量30"， 即成为用于确定形状不良的因素的指标的位移量。
在本实施例中，确定对如上所述地决定的评价点A的弹性回复所引起的位移量so带来影响的因素。
其中，上述"位移量30"是用于评价加工品的形状不良的指标，但该 变形量不限于评价点A的位移量，也可以是加工品的或者部位的角度变
化e、螺旋角(p、弯曲的曲率i/p。
另外，上述评价点A可以在加工品上任意地决定。
由此，通过在多个评价点确定形状不良的因素，或者如上所述地将 变形量特别大的部位作为评价点来确定形状不良的因素，能够确定加工 品 的形状不良的因素。
此外，在本实施例中，变形量50为评价点A的Z方向的位移量， 但是变形量80也可以为评价点A的移动量或者其他方向的位移量。进 而，在本实施例中，评价点A为一个点，但是也可以取多个点作为评价 点，且将这些评价点的合计位移量作为变形量SO。
接着，说明发明的实施例涉及的形状不良因素确定装置的构成。
如图4所示，上述形状不良因素确定装置10具有进行运算处理 的运算机构40、存储信息的存储机构30、进行信息的输入的输入机构 21、显示或者打字输出运算处理结果的输出机构22、控制这些各机构 40、 30、 21、 22的控制机构20等。在本实施例中，形状不良因素确定 装置10由单个或者多个计算机构成。
上述存储机构30具备成型工具数据存储部31、加工品数据存储部 32和程序存储部33。
在上述成型工具数据存储部31中保存有通过CAD等制作而成的模 具等的成型工具的形状数据。
另外，本实施例涉及的成型加工是冲压成型加工，因此上述成型工 具是指冲模和沖头。其中，上述成型工具因成型加工的种类而不同，例 如在塑性加工是锻造时，上述成型工具为铸型，在塑性加工是拉拔加工 或者挤出加工时，上述成型工具为沖模或者容器。
此外，在加工品数据存储部32中保存有成为加工品的被加工材料 的材料特性参数、加工品(也包含后述的区域)的形状数据以及目标加工形状等。
另外，作为加工品形状数据，如后述那样，保存有通过使用有限元 素法等的数值模拟来预测的弹性回复前的加工品形状数据和通过回弹 模拟来预测的弹性回复后的加工品形状数据。
在上述程序存储部33中保存有在形状不良因素确定装置10中执行 的应用程序。在该应用程序中具备成型模拟程序、回弹模拟程序和形状 不良因素确定程序等。
在上述运算装置40中具备应力分布等运算部41、第一弹性回复 量运算部42、第二弹性回复量运算部44、第一比较运算部45、第三弹 性回复量运算部46、第二比较运算部47、第四弹性回复量运算部48、 第三比较运算部49。
接着，使用图6~图9，说明在形状不良因素确定装置10中用于确 定由变形的弹性回复引起的加工品的形状不良的因素的处理流程。沿该 处理流程， 一起说明在上述运算机构40中所具备的各运算部的功能。
另外，在形状不良因素确定装置10中，通过执行形状不良因素确 定程序，来进行用于确定由变形的弹性回复引起的加工品的形状不良的 因素的处理。
应力分布等的计算步骤Sl
当由形状不良因素确定装置10执行形状不良因素确定程序时，首 先，取得作用于弹性回复前的加工品上的应力分布以及变形分布(S31 )。
以下，将应力分布以及变形分布记载为"应力分布等"。
为了取得作用于弹性回复前的加工品整体上的应力分布等，而在上 述运算机构40的应力分布等运算部41中执行成型模拟程序，进行计算 作用于弹性回复前的加工品整体上的应力分布等的运算处理。
在应力分布等运算部41中，基于所给予的塑性加工条件，进行由 成型工具使被加工材料塑性变形而获得加工品的数值模拟(成型模拟)。
在该成型模拟中，可以使用有限元素法等一般的数值解析方法，塑 性加工条件可以基于在成型工具数据存储部31以及加工品数据存储部32中保存的信息等来决定。
并且，通过上述成型模拟，计算出弹性回复前的加工品形状和作用 于该加工品整体上的应力分布等。
施加全部应力弹性回复量的计算步骤S2
接着上述应力分布等的计算步骤S1，在运算机构40中，取得对弹 性回复前的加工品形状施加了作用于弹性回复前的加工品上的应力分 布等的情况下的、弹性回复前后的评价点A的变形量80 (S32)。
因此，在上述运算机构40的第一弹性回复量运算部42中，执行回 弹模拟程序，且执行计算出对弹性回复前的加工品形状施加了作用于弹 性回复前的加工品整体上的应力分布等的情况下的、弹性回复前后的评 价点A的变形量30的运算处理。
在第一弹性回复量运算部42中，将弹性回复前的加工品上的应力 分布等施加给弹性回复前的加工品形状，并进行从弹性回复前到弹性回 复后为止的加工品形状的数值模拟(回弹模拟)。通过该回弹模拟，计 算出弹性回复后的加工品形状，且获得基于变形的弹性回复的评价点A 的变形量60。
另外，关于回弹模拟，例如可以采用JP特开2000-312933号>^|艮和 JP特开2003-340529号公报所述的爿>知的解析方法。
按区域施加应力弹性回复量的计算步骤S3
在上述那样取得基于变形的弹性回复的评价点A的变形量50的运 算机构40中，将作用于弹性回复前的加工品整体上的应力分布等分割 为预先设定的多个区域，并取得对弹性回复前的加工品形状施加了的情 况下的、弹性回复前后的评价点A的位移量〈按区域施加应力位移量〉 Sn(n=l~ne、 ne;区域的数量)(S33)。
因此，在第二弹性回复量运算部44中，执行回弹模拟程序，进行 如下运算处理，即按照预先设定的多个区域分割作用于弹性回复前的 加工品整体上的应力分布等，并计算对弹性回复前的加工品形状施加了 的情况下的、基于变形的弹性回复的评价点A的弹性回复前后的变形量 8n ( n=l ne )。按区域施加应力的情况下的评价点A的弹性回复前后的变形量Sn (n=l~ne)，是针对各区域n (n=l~ne)分别计算出来的。
上述"区域，，是将弹性回复前的加工品形状假想地分割成多个(分割 数量ne)区域而成的，且预先被设定在形状不良因素确定装置10中。
并且，为了计算出按区域施加应力的情况下的评价点A的变形量 (n=l~ne)，被施加给弹性回复前的加工品形状上的应力分布等，是将 上述应力分布等计算步骤SI中取得的作用于加工品整体上的应力分布 等按上述区域进行分割而成的。
从而，为了获得按区域n施加应力的情况下的评价点A的变形量Sn， 在第二弹性回复量运算部44中进行如下处理，即进行将区域n的应 力分布等施加给弹性回复前的加工品形状(加工品的整体形状)，进并 行数值模拟(回弹模拟)，计算出弹性回复后的加工品形状，从而计算 出评价点A的变形量8n。通过将该运算处理针对各区域n (n=l ne) 进行，而能够获得评价点A的变形量8n ( n=l~ne)。
另外，上述区域预先相应于加工品的形状来被决定。此时，优选为 当以与塑性加工时的被加工材料的变形动作匹配地分割加工品形状的 方式进行决定时，能够决定本质上接近的主影响部位。例如，能够进行 根据塑性加工中的被加工材料的流入量的分割、根据塑性加工的各阶段 的分割、或者根据加工品形状的分割来进行决定。
如图9所示那样，本实施例涉及的加工品时，加工品形状在长度方 向上被分割为4个区域。进而，如图11所示那样，加工品形状在宽度 方向上被分割为5个区域，本实施例涉及的加工品一共被分割为20个 区域。
另外，如图10所示，在加工品的宽度方向的截面形状是向一侧膨 胀的凸形状时，原则上是在弯折部位的前或者后进行分割，这样容易捕 捉各区域的变形动作，因此优选。
此外，优选为各区域的面积Sn (n=l~ne)也大致相同。
主影响区域确定步骤S4
接着按区域施加应力弹性回复量计算步骤S3，在第一比较运算45中，进行评价点A的变形量洲与按区域施加应力的情况下的评价点 A的变形量Sn (n=l~ne)的比较运算(S34 )。
进而，在第一比较运算部45中，变形量60与变形量3n (n=l~ne) 之差(差的绝对值)变得最小的区域N被确定为"主影响区域N"，该主 影响区域N是具有与弹性回复前后的评价点A的变形量30最相关的应 力分布等的区域(S35)。
也就是说，在按区域施加应力弹性回复量计算步骤S3中取得的评 价点A的变形量Sn (n=l~ne)之中、在施加了主影响区域N的应力分 布<tN以及变形分布sN的情况下的评价点A的变形量3N，成为最接近 于评价点A的变形量SO的数值。
在本实施例涉及的加工品的情况下，如图12所示，评价点A的变 形量30是-3.86mm，因此，按区域施加应力的情况下的评价点A的变 形量8n (n=l~20)之中、与区域9的变形量S9= - 2.34mm之差的绝对 值最小，区域9被确定为主影响区域N。
另外，在各区域的面积Sn( n=l~ne )较大地不同时，例如，如{Sn.Sn/SO (n=l~ne) }，也可以取4戈变形量3n (n=l~ne)而4吏用{多正面积后的评 价指标。其中，上述SO表示成型品整体的面积。
如上所述，在形状不良因素确定装置10中，通过执行S1 S4各步 骤，能够确定包含与弹性回复前后的评价点A的位移最相关的原因且施 加应力分布oN以及变形分布￡N的主影响区域N。
按成分施加应力弹性回复量计算步骤S5
在运算机构40中，除了确定主影响区域N之外，还取得如下位移 量3Nk，即将变形分布sN和将作用于该主影响区域N的应力分布oN 分解为直角坐标系(在本实施例中，为XYZ坐标系)的各方向成刺oNx， oNy， oNz)的应力分布，施加给弹性回复前的加工品形状上的情况下的、 评价点A的弹性回复前后的位移量〈按成分施加应力位移量〉6Nk( k=x， y， z) (S36)。
为此，在第三弹性回复量运算部46中，执行回弹程序，且进行如 下模拟，即在弹性回复前将主影响区域N的应力分布oN在直角坐标系的XYZ方向上分解而得到oNx, oNy, oNz，将这种分解成oNx， dNy， oNz的应力分布分别独立施加给弹性回复前的加工品形状，并进行从弹 性回复前到弹性回复后为止的加工品形状的数值模拟(回弹模拟)。
遘过该回弹模拟，计算出弹性回复后的加工品形状，计算出基于变 形的弹性回复的评价点A的弹性回复前后的变形量oNk (k=x， y, z)。
主影响应力成分确定步骤S6
接着，在第二比较运算部47中，对于对主影响区域N施加应力分 布oN时的评价点A的变形量和将主影响区域N的应力分布oN按 成分施加时的评价点A的变形量SNk(k-x， y, z)进行比较运算(S37)。
进而，它们的差(差的绝对值)变得最小的方向的应力成分(TNk( k=x
or y or z)被确定为"主影响应力成分oNk"，即与弹性回复前后的评价 点A的变形量SO最相关的应力成分(S38 )。
在本实施例涉及的加工品的情况下，如图12以及图13所示，区域 9是主影响区域N，在该主影响区域N施加应力分布oN时的评价点A 的变形量31\是39= - 2.34mm。并且，将主影响区域N的应力分布oN 按成分进行施加时的评价点A的变形量SNk (k=x， y， z)之中、X方 向的变形量39x= - 2.68mm与上述变形量SN之差最小，因此区域9的 X方向的应力分布59x被确定为主影响应力成分<7Nk。
如上所述，在形状不良因素确定装置10中，除了在上述S1 S4的 各步骤中确定主影响区域N之外，还通过进行上述S5 S6的各步骤， 能够确定对弹性回复前后的评价点A的变形量SO带来影响最大的、主 影响区域N的应力分布中的主影响应力成分oNk。
板厚方向应力均匀分布回复量的计算步骤S7
在上述主影响区域N中，主影响应力成分oNk在加工品的板厚方向 上变化。
例如，成型模拟的结果，如图14 (a)所示，在加工品截面上产生 如下应力分布时，即在表里一侧产生拉伸应力，在表里另一侧产生压缩 应力，以及在板厚方向大致中央处产生拉伸应力时，作为该加工品上产 生形状不良的机理，可以估计有如图14 (b)所示的〈不良机理I 〉，
16〉这两种，通过合成该〈不良机理 i 〉和〈不良机构n〉，可认为在加工品上产生形状不良。
在上述〈不良机理i〉中，通过在弹性回复前作用在板厚方向的大 部分上的拉伸应力或者压缩应力中的任一应力，在弹性回复后主影响区 域在面内方向上收缩或者伸长那样地变形，由此发生形状不良。
另一方面，在〈不良机理n〉中，在弹性回复前在板厚表里产生不 同符号(方向相反)的应力，由此在弹性回复后对主影响区域作用弯矩 以緩和在板厚方向表里的应力差，从而产生形状不良。
上述〈不良机理i〉和〈不良机理n >中，为了防止形状不良的发 生应该采用的对策不同。例如，在符合〈不良机理i 〉时，采用使板厚 方向整体的、压缩应力或者拉伸应力緩和的对策，并且在符合〈不良机 理n〉时采用缩小板厚表里的应力差的对策。
如上所述，由于为了防止形状不良的发生而应该采用的对策不同，
所以除了确定主影响区域N的应力分布中的主影响应力成分oNk之外，
进而对引起形状不良的机理中的哪一个机理优先起作用进行正确判断 变得非常有效。
在此，如以下所示，调查主影响应力成分的板厚表里的应力差对于 弹性回复前后的上述评价点a的形状不良带来的影响的有无(优劣)。
在运算机构40中，除了如上述那样确定主影响区域N与主影响应 力成分oNk之外，还取得如下的变形量5Nke，即将使该主影响区域N 的板厚方向的平均应力值，仅在主影响区域N的板厚方向的k方向上均 匀地分布的应力分布，对弹性回复前的加工品形状施加时的、基于变形 的弹性回复的评价点A的弹性恢复前后的变形量SNke ( S39 )。
另外，上述"主影响区域N的板厚方向的平均应力值"是指在主影响 区域N的板厚方向大致中央处作用的主影响应力成分oNk。
为此，在第四弹性回复量运算部48中，执行回弹模拟程序，且进 行如下模拟，即将使作用于主影响区域N的板厚方向大致中央处的主 影响应力成分(iNk在该主影响区域N的板厚方向上均匀地分布的应力 分布，施加给弹性回复前的加工品形状，并进行从弹性回复前到弹性回复后为止的加工品形状的数值模拟(回弹模拟)。
进而，在第四弹性回复量运算部48中，通过该模拟，计算出弹性 回复后的加工品形状，基于此，计算出弹性回复前后的评价点A的变形 量5Nkc(k=x or y or z)。
板厚方向应力分布影响判断步骤S8
接着，在第三比较运算部49中，对如上取得的评价点A的变形量 3Nke(k=x or y or z)和施加主影响区域N的主影响应力成分oNk时的评价 点A的变形量8Nk(k=x or y or z)进行比较运算(S40 )。
进而，在第三比较运算部49中，除了判断主影响区域N的主影响 应力成分(TNk的值在厚度方向上变化，即，判断板厚表里的应力差是否 与弹性回复前后的评价点A的变形量SO相关之外(S41)，还确定评价 点A上的形状不良的发生机理(S42 )。
另外，在确定主影响区域N的主影响应力成分<rNk的值在厚度方向 上变化，即，确定板厚表里的应力差是否与弹性回复前后的评价点A的 变形量80相关时，在第三比较运算部49中，判断变形量SNk与变形量
8Nke的倾向是否一致。
另外，上述"倾向一致，，定义为变形量SNk与变形量SNkc的正负 一致， 并且，变形量3Nk与变形量8Nke满足以下所示的数学式"数l"的情况。
0.5 x I 5Nk I < I 3Nkc I <1.5 x |SNk I
在变形量SNk与变形量3Nkc的两者倾向一致时，如图14所示的〈不 良机理I >被确定为对于评价点A的形状不良优先起作用的发生机理， 且被判断为作用于主影响应力成分oNk的板厚方向的大部分上的拉伸 应力或者压缩应力的任一个应力值给形状不良带来影响。也就是说，主 影响应力成分的板厚表里的应力差被判断为几乎不给弹性回复前后的 评价点A的形状不良带来影响。
此外，在两者的倾向不一致时，如图14所示的〈不良机构II〉被 确定为对于评价点A的形状不良优先起作用的发生机理，且被判断为主影响应力成分oNk的板厚表里(板厚方向)的应力差给弹性回复前后的 评价点A的形状不良带来影响。
以下，利用图15，将上述板厚方向应力分布影响判断步骤S8适用 于本实施例涉及的加工品上来进行说明。
将主影响区域9的主影响应力成分cr9x施加给加工品时的评价点A 的变形量为89x = -2.68mm。在该主影响区域9中，作用于主影响应力 成分09x的板厚方向的大部分上的拉伸应力或者压缩应力的任一个应力 值(图14的〈不良机理I >的情况)和主影响应力成分o9x的板厚表里 的应力差(图14的〈不良机理II〉的情况)之中的、哪一个对评价点 A的变形量S9x这样的形状不良优先施加影响是不明确的。
因此，在主影响区域9中，假设作用于主影响应力成分(t9x的板厚 方向的大部分上的拉伸应力或者压缩应力中的任一个应力值引起形状 不良(图14的〈不良机理I 〉的情况)，且将作用于主影响应力成分o9x 的板厚方向大致中央处的主影响应力成分设为"主影响区域9的板厚方 向的平均应力值"，来计算出在板厚方向上均匀地分布时的变形量39xc (S9XC= - 2.89mm )。
接着，判断变形量39x (39xe= - 2.68mm)和变形量S9xe ( 39xc=-2.89mm)的关系是否满足上述"数1"。
由于变形量糾x和变形量S9xe满足上述"数1"，所以判断为变形量89x 和变形量S9xe倾向一致，并认为上述假设正确。也就是说，在本实施例 涉及的加工品的情况下，如图14的〈不良机理I 〉所示，判断为在区 域9中，作用于板厚方向的大部分上的X方向的拉伸应力的应力值是评 价点A的形状不良的因素，主影响应力成分cr9x的板厚表里的应力差几 乎不给弹性回复前后的上述评价点A的形状不良带来影响。
另外，在变形量明x和变形量S9xc的关系不满足上述"数l"时，判 断为上述假设是错误的，且如图14的〈不良机理II〉所示，主影响应 力成分cy9x的板后表里的应力差给弹性回复前后的上述评价点A的形状 不良带来影响。
如上所述，可以在上述S1 S4的各步骤中确定主影响区域N，在上 述S5 S6的各步骤中确定主影响区域N中的主影响应力成分oNk，进而，在上述S7 S8的各步骤中，确定形状不良的发生机理。
如上所述，使用形状不良因素确定装置IO，来确定由变形的弹性回 复引起的评价点A的形状不良的因素，由此能够推定与加工品的尺寸精 度降低相关的形状或者加工条件等。
从而，为了除去由变形的弹性回复引起的评价点A的形状不良的因 素，通过变更加工品形状或者塑性加工条件，能够可靠且高效地降低尺 寸精度不良，并实施精度的提高。
工业实用性
本发明可以利用于在锻造、压延、挤出加工、拉拔加工、或者沖压 加工等塑性加工中，确定由变形的弹性回复引起的加工品的尺寸精度不 良(形状不良)的因素的技术。
权利要求
1.一种形状不良因素确定程序，其特征在于，使计算机执行如下处理取得以下变形量，即对弹性回复前的加工品形状施加作用于弹性回复前的加工品上的应力分布时的、弹性回复前后的某评价点的基于弹性回复的变形量、以及将加工品形状分割成预先设定的多个区域，对弹性回复前的加工品形状按上述区域施加应力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性回复的按区域施加应力变形量，比较上述变形量与上述按区域施加应力变形量，并将它们之差最小的区域确定为主影响区域，该主影响区域是指与弹性回复前后的上述评价点的形状不良最相关的应力分布区域。
2. 根据权利要求l所述的形状不良因素确定程序，其特征在于，进而使计算机执行如下处理取得对于弹性回复前的加工品形状，施加将作用于上述主影响区域的应力分布分解成直角坐标系的各方向成分的应力分布时的、弹性回复 前后的上述评价点的基于弹性回复的按成分施加应力变形量，比较施加上述主影响区域的应力分布时的按区域施加应力变形量 与上述按成分施加应力变形量，将它们之差最小的方向的应力成分确定 为主影响应力成分，该主影响应力成分是指与弹性回复前后的上述评价 点的形状不良最相关的应力成分。
3. 根据权利要求2所述的形状不良因素确定程序，其特征在于，进而使计算机执行如下处理取得对于弹性回复前的加工品形状，施加将作用于上述主影响区域的板厚方向大致中央处的主影响应力成分在主影响区域的板厚方向整 个区域上均匀地分布的应力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基 于弹性回复的变形量，比较该变形量和对上述主影响区域施加主影响应力成分时的按成 分施加应力变形量，判断上述主影响应力成分的板厚表里的应力差给弹 性回复前后的上述评价点的形状不良带来的影响有无。
4. 一种形状不良因素确定装置，其特征在于，具备 应力分布运算部，其计算作用于弹性回复前的加工品上的应力分布；弹性回复量运算部，其计算对弹性回复前的加工品形状施加上述应 力分布时的、弹性回复前后的某评价点的基于弹性回复的变形量；弹性回复量运算部，其计算将上述加工品形状分割成预先设定的多 个区域，对弹性回复前的加工品形状按上述区域施加上述应力分布时 的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性回复的按区域施加应力变形 量；比较运算部，其比较上述变形量与上述按区域施加应力变形量，并 将它们之差最小的区域确定为主影响区域，该主影响区域是指与弹性回 复前后的上述评价点的形状不良最相关的应力分布区域。
5. 根据权利要求4所述的形状不良因素确定装置，其特征在于，还具备弹性回复量运算部，其计算对于弹性回复前的加工品形状，施加将 作用于上述主影响区域上的应力分布分解成直角坐标系的各方向成分 的应力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性回复的按成分 施加应力变形量；比较运算部，其比较施加上述主影响区域的应力分布时的按区域施 加应力变形量与上述按成分施加应力变形量，将它们之差最小的方向的 应力成分确定为主影响应力成分，该主影响应力成分是指与弹性回复前 后的上述评价点的形状不良最相关的应力成分.
6. 根据权利要求5所述的形状不良因素确定装置，其特征在于， 还具备弹性回复量运算部，其计算对于弹性回复前的加工品形状，施加将 作用于上述主影响区域的板厚方向大致中央处的主影响应力成分在主 影响区域的板厚方向整个区域上均匀地分布的应力分布时的、弹性回复 前后的上述评价点的基于弹性回复的变形量；运算处理部，其比较该变形量和在上述主影响区域施加主影响应力 成分时的按成分施加应力变形量，判断上述主影响应力成分的板厚表里 的应力差给弹性回复前后的上述评价点的形状不良带来的影响有无。
7. —种形状不良因素确定方法，其特征在于，包括 应力分布运算步骤，其计算作用于弹性回复前的加工品上的应力分布；计算对弹性回复前的加工品形状施加上述应力分布时的、弹性回复前后的某评价点的基于弹性回复的变形量的弹性回复量运算步骤；计算将上述加工品形状分割成预先设定的多个区域，对弹性回复前 的加工品形状按上述区域施加上述应力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性回复的按区域施加应力变形量的弹性回复量运算步，比较运算步骤，其比较上述变形量与上述按区域施加应力变形量， 并将它们之差最小的区域确定为主影响区域，该主影响区域是指与弹性 回复前后的上述评价点的形状不良最相关的应力分布区域。
8. 根据权利要求7所述的形状不良因素确定方法，其特征在于， 还包括弹性回复量运算步骤，其计算对于弹性回复前的加工品形状，施加 将作用于上述主影响区域上的应力分布分解成直角坐标系的各方向成 分的应力分布时的、弹性回复前后的上述评价点的基于弹性回复的按成 分施加应力变形量，比较运算步驟，其比较施加上述主影响区域的应力分布时的按区域 施加应力变形量与上述按成分施加应力变形量，将它们之差最小的方向 的应力成分确定为主影响应力成分，该主影响应力成分是指与弹性回复 前后的上述评价点的形状不良最相关的应力成分。
9. 根据权利要求8所述的形状不良因素确定方法，其特征在于， 还包括弹性回复量运算步骤，计算对于弹性回复前的加工品形状，施加将 作用于上述主影响区域的板厚方向大致中央处的主影响应力成分在主 影响区域的板厚方向整个区域上均勻地分布的应力分布时的、弹性回复 前后的上述评价点的基于弹性回复的变形量；运算处理步骤，其比较该变形量和对上述主影响区域施加主影响应 力成分时的按成分施加应力变形量，判断上述主影响应力成分的板厚表 里的应力差给弹性回复前后的上述评价点的形状不良带来的影响有无。
全文摘要
本发明目的在于使用数值模拟技术，迅速、可靠且容易地确定在进行成型加工时由变形的弹性回复引起的加工品的形状不良的因素，并实现消除尺寸精度降低，其中，计算作用于弹性回复前的加工品上的应力分布以及变形分布(S1)，计算对弹性回复前的加工品形状施加上述应力分布时的、评价点A的基于弹性回复的变形量δ0(S2)，将加工品形状分割成多个区域，对于弹性回复前的加工品形状按上述区域施加上述应力分布时的、评价点A的基于弹性回复的变形量δn(S3)，比较上述变形量δ0和变形量δn，并将它们之差最小的区域确定为主影响区域N，该主影响区域是指与弹性回复前后的上述评价点的形状不良最相关的应力分布区域(S4)。
文档编号G06F17/50GK101495251SQ20078002786
公开日2009年7月29日 申请日期2007年8月24日 优先权日2006年8月28日
发明者山野隆行, 岩谷二郎, 野野村洁 申请人:丰田自动车株式会社