沖壓成型解析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沖壓成型解析方法(method of analyzing press forming)，尤其涉及預(yù)測(cè)沖壓成型加熱后的被沖壓成型材料的情況下的冷卻后的形狀的沖壓成型解析方法。應(yīng)予說明，本申請(qǐng)說明書中的沖壓成型解析方法包括解析成型被沖壓成型材料直至脫模前的狀態(tài)的沖壓成型解析、解析脫模后的回彈(springback)的回彈解析、以及解析回彈后的由溫度變化引起的形狀變化的形狀解析。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂沖壓成型是通過向作為其對(duì)象物的被沖壓成型材料(金屬材料)推壓金屬模(die)來將金屬模的形狀轉(zhuǎn)印至被沖壓成型材料進(jìn)行加工的方法。在該沖壓成型中，屢次發(fā)生在從金屬模取出沖壓成型品后(脫模后)，該沖壓成型品發(fā)生回彈(彈性變形)，與所希望的形狀不同的問題。
[0003]已知產(chǎn)生這樣的回彈是因?yàn)槊撃Ｇ暗某尚蛯?duì)象物的殘留應(yīng)力(residualstress)，以往，通過使用有限元素法(finite element method)等數(shù)值解析方法進(jìn)行解析來進(jìn)行回彈后的形狀的預(yù)測(cè)、其原因的解析等。
[0004]作為與回彈的重要因素分析相關(guān)的以往例，有在專利文獻(xiàn)I中公開的“沖壓成型解析方法”。在專利文獻(xiàn)I中公開的“沖壓成型解析方法”由以下三個(gè)處理構(gòu)成。
[0005].處理1:基于計(jì)算脫模前的成型品的形狀等數(shù)據(jù)的處理、脫模前的數(shù)據(jù)計(jì)算脫模后的成型品的形狀等數(shù)據(jù)，計(jì)算與回彈相關(guān)的某定義的量。
[0006].處理2:變更脫模前的成型品中的某區(qū)域的殘留應(yīng)力分布，基于該變更后的數(shù)據(jù)計(jì)算脫模后的成型品的形狀等數(shù)據(jù)，計(jì)算與針對(duì)某區(qū)域殘留應(yīng)力分布變更后的回彈相關(guān)的某定義的量。
[0007].處理3:計(jì)算在變更某區(qū)域的殘留應(yīng)力分布的前后，某定義的量如何變化。
[0008]專利文獻(xiàn)I的“沖壓成型解析方法”在短時(shí)間內(nèi)正確地預(yù)測(cè)沖壓成型后(脫模前)的成型品中的哪個(gè)區(qū)域的殘留應(yīng)力對(duì)回彈造成何種影響，進(jìn)行回彈對(duì)策的研究。
[0009]以往的回彈解析方法如上述的專利文獻(xiàn)I所代表的那樣，作為對(duì)象的沖壓成型是不加熱被沖壓成型材料而進(jìn)行沖壓成型的冷沖壓成型。
[0010]最近，為了實(shí)現(xiàn)燃油效率提高和碰撞安全性能的同時(shí)成立，作為用于汽車部件的鋼板，高張力鋼板(high strength steel sheet)的比率升高。
[0011]由于高張力鋼板的變形阻力較大，所以在高張力鋼板的冷沖壓成型中存在金屬模壽命降低這樣的問題、成型被限制于深拉深成型、高拉伸翻邊成型這樣的不受強(qiáng)加工的加工這樣的問題。
[0012]因此，為了避免這樣的問題，將被沖壓成型材料加熱至規(guī)定溫度后進(jìn)行沖壓成型的所謂的溫?zé)釠_壓成型(warm press forming)被應(yīng)用于高張力鋼板。溫?zé)釠_壓成型是通過以比冷沖壓成型高的溫度成型來使高張力鋼板的變形阻力降低，使變形能提高，從而防止沖壓破裂等不良情況的技術(shù)。例如在專利文獻(xiàn)2中公開有這樣的溫?zé)釠_壓成型技術(shù)。
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-229724號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)2:日本特開2001-314923號(hào)公報(bào)
[0015]發(fā)明人們?yōu)榱搜芯扛邚埩︿摰臏責(zé)釠_壓成型后的形狀不良，通過有限元素法實(shí)施脫模后的回彈解析。將通過回彈解析得到的形狀與實(shí)際進(jìn)行溫?zé)釠_壓成型得到的成型品的形狀進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)較大的不同。
[0016]由此可知，在溫?zé)釠_壓成型中剛脫模之后的成型品溫度較高，若不考慮冷卻中的熱收縮，則不能夠解析最終形狀成為何種形狀，或者其原因在哪里。
[0017]然而，在通過沖壓成型解析以及回彈解析研究形狀不良對(duì)策的以往技術(shù)中，由于以冷沖壓成型為前提，所以不考慮在被沖壓成型材料中產(chǎn)生的溫度分布，不能夠解析溫?zé)釠_壓成型中的形狀不良對(duì)策。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明是為了解決所涉及的課題而完成的，目的在于提供一種能夠預(yù)測(cè)溫?zé)釠_壓成型(warm press forming)中的冷卻后的形狀的沖壓成型解析方法。
[0019]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在溫?zé)釠_壓成型中剛脫模之后的成型品溫度較高，對(duì)于在溫?zé)釠_壓成型中產(chǎn)生的形狀不良，不僅下止點(diǎn)(bottom dead point)中的殘留應(yīng)力對(duì)其造成影響，溫度分布也對(duì)其造成影響，需要進(jìn)一步考慮基于該溫度分布的冷卻中的熱收縮。以該發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)一步考察的結(jié)果，考慮沖壓成型加熱后的被沖壓成型材料，并且獲取回彈時(shí)的溫度分布，并以該溫度分布為基礎(chǔ)解析由冷卻中的熱收縮引起的變形，由此解決上述課題。
[0020]本發(fā)明是基于這樣的想法的發(fā)明，具體由以下步驟構(gòu)成形成。
[0021](I) 一種沖壓成型解析方法，具有:沖壓成型解析步驟，針對(duì)加熱后的被沖壓成型材料設(shè)定初始溫度分布，并使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地進(jìn)行沖壓成型解析，獲取沖壓成型后脫模前的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布；回彈解析步驟，基于在該沖壓成型解析步驟得到的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，且不考慮金屬模和被沖壓成型材料間的接觸熱傳遞地，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地進(jìn)行回彈解析，獲取回彈后的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布；形狀解析步驟，基于在該回彈解析步驟獲取的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地解析直至上述被沖壓成型材料的溫度分布變成±5°C以內(nèi)的冷卻中以及冷卻后的形狀變化。
[0022](2) 一種沖壓成型解析方法，具有:沖壓成型解析步驟，針對(duì)加熱后的被沖壓成型材料設(shè)定初始溫度分布，并使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地進(jìn)行沖壓成型解析，獲取沖壓成型后脫模前的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布；回彈解析步驟，基于在該沖壓成型解析步驟得到的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，且考慮金屬模和被沖壓成型材料間的接觸熱傳遞地，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地進(jìn)行回彈解析，獲取回彈后的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布；形狀解析步驟，基于在該回彈解析步驟獲取的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地解析直至上述被沖壓成型材料的溫度分布變成±5°C以內(nèi)的冷卻中以及冷卻后的形狀變化。
[0023](3)根據(jù)⑴或者⑵所述的沖壓成型解析方法，上述形狀解析步驟中的構(gòu)造解析由通過靜態(tài)隱式法進(jìn)行其構(gòu)造解析的最終步驟的構(gòu)造解析構(gòu)成。
[0024](4) 一種沖壓成型解析方法，具有:沖壓成型解析步驟，針對(duì)加熱后的被沖壓成型材料設(shè)定初始溫度分布，并使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地進(jìn)行沖壓成型解析，獲取脫模前的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布；回彈解析步驟，基于在該沖壓成型解析步驟得到的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，且不考慮金屬模和被沖壓成型材料間的接觸熱傳遞地，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地進(jìn)行回彈解析，獲取回彈后的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布；第一形狀解析步驟，基于在該回彈解析步驟獲取的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地解析直至上述被沖壓成型材料的溫度分布變成±5°C以內(nèi)的冷卻中以及冷卻后的形狀變化；第二形狀解析步驟，對(duì)在上述回彈解析步驟獲取的溫度分布施加變更，并基于變更后的溫度分布以及在上述回彈解析步驟獲取的形狀信息、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地解析直至上述被沖壓成型材料的溫度分布變成± 5°C以內(nèi)的冷卻中以及冷卻后的形狀變化；形狀比較步驟，比較通過該第二形狀解析步驟和上述第一形狀解析步驟的解析得到的冷卻后的被沖壓成型材料的形狀。
[0025](5) 一種沖壓成型解析方法，具有:沖壓成型解析步驟，針對(duì)加熱后的被沖壓成型材料設(shè)定初始溫度分布，并使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地進(jìn)行沖壓成型解析，獲取脫模前的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布；回彈解析步驟，基于在該沖壓成型解析步驟得到的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，且考慮金屬模和被沖壓成型材料間的接觸熱傳遞地，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地進(jìn)行回彈解析，獲取回彈后的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布；第一形狀解析步驟，基于在該回彈解析步驟獲取的形狀信息、溫度分布、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地解析直至上述被沖壓成型材料的溫度分布變成±5°C以內(nèi)的冷卻中以及冷卻后的形狀變化；第二形狀解析步驟，對(duì)在上述回彈解析步驟獲取的溫度分布施加變更，并基于變更后的溫度分布以及在上述回彈解析步驟獲取的形狀信息、應(yīng)力分布以及應(yīng)變分布，使溫度解析和構(gòu)造解析相結(jié)合地解析直至上述被沖壓成型材料的溫度分布變成±5°C以內(nèi)的冷卻中以及冷卻后的形狀變化；形狀比較步驟，比較通過該第二形狀解析步驟和上述第一形狀解析步驟的解析得到的冷卻后的被沖壓成型材料的形狀。
[0026](6)根據(jù)(4)或者(5)所述的沖壓成型解析方法，上述第一形狀解析步驟以及上述第二形狀解析步驟中的構(gòu)造解析由通過靜態(tài)隱式法進(jìn)行其構(gòu)造解析的最終步驟的構(gòu)造解析構(gòu)成。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，由于能夠預(yù)測(cè)溫?zé)釠_壓成型中的冷卻后的形狀，所以溫?zé)釠_壓成型中的形狀不良對(duì)策變?yōu)榭赡埽軌蚱诖跊_壓成型品的設(shè)計(jì)階段的測(cè)試工時(shí)、費(fèi)用的削減等效果。
【附圖說明】
[0028]圖1是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的處理的流程的流程圖。
[0029]圖2是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的裝置結(jié)構(gòu)的框圖。
[0030]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)際沖壓品的概要圖。
[0031]圖4是表示在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的金屬模的剖面形狀的圖。
[0032]圖5是比較本發(fā)明的實(shí)施例中的金屬模、實(shí)際沖壓品、解析結(jié)果的形狀的圖。
[0033]圖6是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的處理的流程的流程圖。
[0034]圖7是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的裝置結(jié)構(gòu)的框圖。
[0035]圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的帽形(hat)剖面形狀的褶皺剖面的溫度分布的圖。
[0036]圖9是僅將本發(fā)明的實(shí)施方式中的作為其他例子的帽形剖面形狀整體的溫度分布表不一半的圖。
[0037]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)際沖壓品的概要圖。
[0038]圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)際沖壓品的溫度分布的圖。
[0039]圖12是表示在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的金屬模的剖面形狀的圖。
[0040]圖13是對(duì)在本發(fā)明的實(shí)施例中的第一形狀解析步驟中得到的形狀進(jìn)行說明的圖。
[0041]圖14是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例中的形狀比較步驟進(jìn)行說明的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042][實(shí)施方式一]
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