JP2011218389A - Method of evaluating installation position of detection sensor for detecting breaking of blank - Google Patents
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Abstract
【課題】プレス成形時にブランク材が破損してしまう成形異常を確実に検知することができるように、ブランク材破損検知センサの設置位置を評価することができる方法を提供する。
【解決手段】ブランク材要素ごとに算出された、プレス成形用工具が成形下死点に到達したときの成形下死点到達時接触面圧P0のうち、所定の閾値以上の成形下死点到達時接触面圧P0を示したブランク材要素とその周辺のブランク材要素を抽出し、その抽出したブランク材要素のうち、相互に隣接するブランク材要素の結合を分離して、再度、有限要素法を適用して、ブランク材要素ごとに、参照用成形下死点到達時接触面圧Piを算出し、P0とPiの差の絶対値|P0−Pi|であるΔPiを、ブランク材要素に対応するプレス成形用工具要素ごとに検討・評価する。
【選択図】図1The present invention provides a method capable of evaluating the installation position of a blank material breakage detection sensor so as to reliably detect a molding abnormality in which a blank material is broken during press molding.
A molding bottom dead center that is equal to or greater than a predetermined threshold value among contact surface pressures P 0 when reaching a molding bottom dead center when a press molding tool reaches a molding bottom dead center, calculated for each blank material element. extract the blank elements of the blank element and its surroundings showing an arrival time of the contact surface pressure P 0, among the extracted blank element separates the binding of the blank element adjacent to one another, again, a finite By applying the element method, the contact surface pressure P i when reaching the bottom dead center for reference is calculated for each blank element, and ΔP that is the absolute value | P 0 −P i | of the difference between P 0 and P i i is examined and evaluated for each press-forming tool element corresponding to the blank material element.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、プレス成形中のブランク材に破損が生じたことを検知するセンサの設位置を評価する方法に関する。詳しくは、有限要素法を用いた、ブランク材破損検知センサ設置位置評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating the position of a sensor that detects that a blank has been damaged during press molding. Specifically, the present invention relates to a blank material breakage detection sensor installation position evaluation method using a finite element method.
ポンチやダイス、しわ押さえ金型などで構成されるプレス成形用工具を用いて、ブランク材をプレス成形する場合、プレス成形用工具の表面(成形面)に造型された湾曲凸形状、特に、小さな曲率半径を有するビードや突起などをブランク材に転写する際、割れやしわ、ブランク材の特定断面に塑性変形が集中してくびれを生じるネッキングなどが発生し、ブランク材が破損してしまう成形異常が問題になる。 When a blank material is press-molded using a press-molding tool composed of punches, dies, wrinkle holding molds, etc., the curved convex shape formed on the surface (molding surface) of the press-molding tool, especially small When transferring beads or protrusions with a radius of curvature to the blank material, cracks, wrinkles, and necking that causes plastic deformation on the specific cross-section of the blank material to cause necking, etc., will cause the blank material to break. Becomes a problem.
このような、割れやしわ、ネッキングなどは、その大きさが微小で、発生頻度もそれ程高くないため、製造工程でこれらの成形異常を発見することは難しい。 Such cracks, wrinkles, necking, etc. are small in size and not so high in frequency, so it is difficult to find these molding abnormalities in the manufacturing process.
ブランク材の破損は、プレス成形時における、ブランク材とプレス成形用工具との間の摩擦力によって発生する接触面圧が増大することが原因である。 The breakage of the blank material is caused by an increase in contact surface pressure generated by the frictional force between the blank material and the press molding tool during press molding.
本発明者らの一部は、特許文献1及び非特許文献1で、このような接触面圧の増大を、プレス成形用工具の内部に設置した圧電センサで検知することを提案した。
Some of the present inventors have proposed in
これは、接触面圧の増大により、プレス成形用工具が、僅かに弾性変形することを、圧電センサで検知することを原理とするものである。 This is based on the principle that a piezoelectric sensor detects that the press molding tool slightly elastically deforms due to an increase in contact surface pressure.
特許文献1及び非特許文献1に記載された、プレス成形用工具の内部に圧電センサを設置する方法は、プレス成形中のブランク材に、割れやしわ、ネッキングなど、ブランク材が破損してしまう成形異常が発生した際、圧電センサの設置箇所が適切であれば、ブランク材の僅かな破損であっても、成形異常を検知することができる。
The method described in
したがって、プレス成形用工具の内部に設置した圧電センサは、プレス成形時のブランク材破損検知センサとして使用することができる。 Therefore, the piezoelectric sensor installed inside the press molding tool can be used as a blank material breakage detection sensor during press molding.
しかしながら、ブランク材破損検知センサの設置場所の決定は、プレス成形品や、プレス成形用工具の設計者の経験や知見に依存していることが多かった。 However, the determination of the installation location of the blank material breakage detection sensor often depends on the experience and knowledge of the designer of the press-formed product and the press-forming tool.
また、近年では、特に自動車用を中心として、プレス成形品の形状が複雑化する傾向にあり、ブランク材破損検知センサの設置位置を、設計者の経験や知見だけで的確に決定することが難しくなってきている。 In recent years, especially in automobiles, the shape of press-molded products tends to become complicated, and it is difficult to accurately determine the installation position of the blank material breakage detection sensor only with the experience and knowledge of the designer. It has become to.
本発明は、上記の実情に鑑み、プレス成形時にブランク材が破損してしまう成形異常を検知するためのブランク材破損検知センサを、プレス成形用工具の内部に設置するに際し、成形異常を確実に検知することができるように、ブランク材破損検知センサの設置位置を検討・評価することができる、ブランク材破損検知センサ設置位置評価方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention ensures that a molding abnormality is detected when a blank material breakage detection sensor for detecting a molding abnormality in which a blank material is damaged during press molding is installed inside a press molding tool. It aims at providing the blank material breakage detection sensor installation position evaluation method which can examine and evaluate the installation position of a blank material breakage detection sensor so that it can detect.
上記の目的を達成するため、本発明者らは、プレス成形用工具を定義したプレス成形用工具要素と、ブランク材を定義したブランク材要素とを有する解析用モデルに有限要素法を適用し、種々の解析を行い、検討を重ねた。 In order to achieve the above object, the present inventors applied a finite element method to an analytical model having a press forming tool element defining a press forming tool and a blank material element defining a blank material, Various analyzes were conducted and studies were repeated.
その結果、着プレス成形用工具を定義したプレス成形用工具要素と、ブランク材を定義したブランク材要素とを有するモデルを用いて、前記プレス成形用工具が、前記ブランク材に接触してから成形下死点に到達するまでのプレス成形加工に有限要素法を適用し、前記プレス成形用工具の成形下死点手前所定位置到達時に、前記プレス成形用工具と前記ブランク材との間で発生する成形下死点手前所定位置到達時接触面圧を算出し、該成形下死点手前所定位置到達時接触面圧が所定の閾値以上となる前記ブランク材の部位を抽出し、該部位の前記ブランク材要素のうち、相互に隣接する前記ブランク材要素間での有限要素法における数値の交換を制限する変更モデルを作成し、該変更モデルに再度、有限要素法を適用して参照用成形下死点手前所定位置到達時接触面圧を算出し、前記成形下死点手前所定位置到達時接触面圧と前記参照用成形下死点手前所定位置到達時接触面圧との差が所定値より大きくなる部位で前記ブランク材が破損すると予測して、前記ブランク材破損検知センサの前記プレス成形用工具への設置位置を決定することを着想した。 As a result, using a model having a press forming tool element that defines a tool for press forming and a blank material element that defines a blank material, the press forming tool is formed after contacting the blank material. The finite element method is applied to press forming until reaching the bottom dead center, and occurs between the press forming tool and the blank when the press forming tool reaches a predetermined position before the bottom dead center. The contact surface pressure when reaching a predetermined position before forming the bottom dead center is calculated, and the portion of the blank material where the contact surface pressure when reaching the predetermined position before forming bottom dead center is a predetermined threshold or more is extracted, and the blank of the portion A modified model that restricts the exchange of numerical values in the finite element method between the blank material elements adjacent to each other among the material elements is created, and the finite element method is applied again to the modified model to make the reference molding dead Pointed hand The contact surface pressure when reaching a predetermined position is calculated, and the difference between the contact surface pressure when reaching a predetermined position before the molding bottom dead center and the contact surface pressure when reaching a predetermined position before the molding bottom dead center for reference is greater than a predetermined value It was predicted that the blank material would be damaged, and the idea was to determine the installation position of the blank material breakage detection sensor on the press-forming tool.
そして、ブランク材要素ごとに算出された、プレス成形用工具が成形下死点に到達したときの成形下死点到達時接触面圧P0のうち、所定の閾値以上の成形下死点到達時接触面圧P0を示したブランク材要素とその周辺のブランク材要素を抽出し、その抽出したブランク材要素のうち、相互に隣接するブランク材要素の結合を分離して、再度、有限要素法を適用して、ブランク材要素ごとに、参照用成形下死点到達時接触面圧Piを算出し、P0とPiの差の絶対値|P0−Pi|であるΔPiを、ブランク材要素に対応するプレス成形用工具要素ごとに検討することで、ブランク材の破損を検知するセンサの最適設置位置を選定することができることを見出した。 And, when the forming bottom dead center is reached at a predetermined threshold value or more of the contact surface pressure P 0 when reaching the forming bottom dead center when the press forming tool reaches the forming bottom dead center, calculated for each blank material element The blank material element indicating the contact surface pressure P 0 and the surrounding blank material elements are extracted, and among the extracted blank material elements, the adjacent blank material elements are separated from each other, and the finite element method is performed again. Is applied to calculate the contact surface pressure P i when reaching the reference forming bottom dead center for each blank element, and ΔP i which is the absolute value | P 0 −P i | of the difference between P 0 and P i is calculated. The present inventors have found that the optimum installation position of the sensor for detecting breakage of the blank material can be selected by examining each press forming tool element corresponding to the blank material element.
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。 The present invention has been completed with further improvements based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
(1)プレス成形用工具を定義したプレス成形用工具要素と、ブランク材を定義したブランク材要素とを有するモデルを用いて、前記プレス成形用工具が、前記ブランク材に接触してから成形下死点に到達するまでのプレス成形加工に有限要素法を適用し、前記プレス成形用工具の成形下死点手前所定位置到達時に、前記プレス成形用工具と前記ブランク材との間で発生する成形下死点手前所定位置到達時接触面圧を算出し、該成形下死点手前所定位置到達時接触面圧が所定の閾値以上となる前記ブランク材の部位を抽出し、該部位の前記ブランク材要素のうち、相互に隣接する前記ブランク材要素間での有限要素法における数値の交換を制限する変更モデルを作成し、該変更モデルに再度、有限要素法を適用して参照用成形下死点手前所定位置到達時接触面圧を算出し、前記成形下死点手前所定位置到達時接触面圧と前記参照用成形下死点手前所定位置到達時接触面圧との差が所定値より大きくなる部位で前記ブランク材が破損すると予測して、前記ブランク材破損検知センサの前記プレス成形用工具への設置位置を決定することを特徴とする、ブランク材破損検知センサ設置位置評価方法。 (1) Using a model having a press forming tool element that defines a press forming tool and a blank material element that defines a blank material, the press forming tool comes into contact with the blank material and then is molded. Forming that occurs between the press-forming tool and the blank material when the finite element method is applied to the press-forming process until reaching the dead point and the predetermined position before the bottom dead center of the press-forming tool is reached The contact surface pressure when reaching a predetermined position before the bottom dead center is calculated, and the portion of the blank material where the contact surface pressure when reaching the predetermined position before the formed bottom dead center is a predetermined threshold or more is extracted, and the blank material of the portion Among the elements, create a modified model that restricts the exchange of numerical values in the finite element method between the blank material elements adjacent to each other, and apply the finite element method to the modified model again to form the reference bottom dead center for reference. Pre-specified The contact surface pressure when reaching the position is calculated, and the difference between the contact surface pressure when reaching the predetermined position before the molding bottom dead center and the contact surface pressure when reaching the predetermined position before the molding bottom dead center for reference is greater than a predetermined value. The blank material breakage detection sensor installation position evaluation method, wherein the blank material breakage detection sensor is predicted to be broken, and the installation position of the blank material breakage detection sensor on the press forming tool is determined.
(2)プレス成形用工具を定義したプレス成形用工具要素と、ブランク材を定義したブランク材要素とを有する有限要素法用の第1次解析モデルを作成する、第1次解析モデル作成ステップと、
前記プレス成形用工具が、前記ブランク材に接触してから成形下死点に到達するまでのプレス成形加工に、前記第1次解析モデルを用いる有限要素法を適用し、前記プレス成形用工具の成形下死点手前所定位置到達時に、前記プレス成形用工具と前記ブランク材との間で発生する成形下死点手前所定位置到達時接触面圧Pfと、前記プレス成形用工具の成形下死点到達時に、前記ブランク材と前記プレス成形用工具との間で発生する成形下死点到達時接触面圧P0とを、前記プレス成形用工具要素ごと及び前記ブランク材要素ごとに算出する、第1次解析ステップと、
前記成形下死点到達時接触面圧P0が算出された前記ブランク材要素のうち、所定の閾値以上の前記成形下死点到達時接触面圧P0が算出された前記ブランク材要素を、高P0ブランク材要素として抽出する、高P0ブランク材要素抽出ステップと、
前記高P0ブランク材要素から所定の範囲内に存在する前記ブランク材要素を、周辺ブランク材要素として抽出する、周辺ブランク材要素抽出ステップと、
前記高P0ブランク材要素及び前記周辺ブランク材要素からなる抽出ブランク材要素を、相互に隣接する2つの前記抽出ブランク材要素で構成されるi組(ただし、iは1〜nの整数)のブランク材要素組Aiとする、ブランク材要素組Ai生成ステップと、
前記ブランク材要素組Aiを構成する抽出ブランク材要素SAi,1と抽出ブランク材要素SAi,2とが共有する節点Ni,1及びNi,2について、Ni,1をNi,1aとNi,1bとに、Ni,2をNi,2aとNi,2bとに分離し、前記ブランク材要素組Aiを、抽出ブランク材要素SBi,1と抽出ブランク材要素SBi,2とで構成されるブランク材要素組Biに変換する、ブランク材要素組Ai→Bi変換ステップと、
前記第1次解析用モデルの前記ブランク材要素組Aiを、前記ブランク材要素組Biに置換して第(i+1)次解析用モデルを作成する、第(i+1)次解析用モデル作成ステップと、
前記成形下死点手前所定位置到達時接触面圧Pfに基づき、前記プレス成形用工具が、前記ブランク材に接触してから成形下成形下死点に到達するまでのプレス成形加工に、前記第(i+1)次解析用モデルを用いる有限要素法を適用し、前記成形下死点到達時接触面圧P0に対する、参照用成形下死点到達時接触面圧Piを、前記プレス成形用工具要素ごと、及び、前記ブランク材要素組Aiを前記ブランク材要素組Biに変換した後のブランク材要素ごとに算出する、第(i+1)次解析ステップと、
前記成形下死点到達時接触面圧P0と前記参照用成形下死点接触面圧Piとの差の絶対値|P0−Pi|であるΔPiを、前記プレス用成形工具要素ごと、及び、前記ブランク材要素組Aiを前記ブランク材要素組Biに変換した後のブランク材要素ごとに算出する、ΔPi算出ステップと、
1〜nの整数iについて、前記ブランク材要素組Ai→Bi変換ステップ、前記第(i+1)次解析用モデル作成ステップ、前記第(i+1)次解析ステップ、及び前記ΔPi算出ステップを繰り返し実行し、前記プレス成形用工具要素ごとに、ΔPiを下記(1)式に基づき合計する、ΔPi合計値算出ステップと、
前記ΔPi合計値のうち、前記プレス成形用工具の成形面を定義したプレス成形用工具要素それぞれのΔPi合計値を、プレス成形用工具成形面ひずみ指数として出力する、プレス成形用工具成形面ひずみ指数出力ステップと、
プレス成形時の前記ブランク材の破損を検知するセンサの設置位置は、前記プレス成形用工具成形面ひずみ指数が所定数値以上である前記プレス成形用工具要素から、所定深さ以内であると判定する、ブランク材破損検知センサ設置位置判定ステップと、
を有することを特徴とする、上記(1)に記載のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法。
(2) a primary analysis model creation step for creating a primary analysis model for a finite element method having a press molding tool element defining a press molding tool and a blank material element defining a blank material; ,
The finite element method using the first analysis model is applied to the press molding process from when the press molding tool contacts the blank material until reaching the molding bottom dead center, and the press molding tool When the predetermined position before the bottom dead center is reached, the contact surface pressure P f when the predetermined position before the bottom bottom point is generated between the press molding tool and the blank, and the bottom dead center of the press molding tool is formed. When reaching a point, the contact surface pressure P 0 at the time of forming bottom dead center arrival generated between the blank material and the press molding tool is calculated for each press molding tool element and for each blank material element, A first analysis step;
Wherein one of the molding bottom dead center reaches when the contact surface pressure P 0 is calculated the blank elements, the blank elements when the contact surface pressure predetermined threshold or more of the forming bottom dead center reaches P 0 is calculated, extracting a high P 0 blank elements, and the high P 0 blank element extracting step,
The blank elements existing within a predetermined range from the high P 0 blank element is extracted as the peripheral blank elements, and a peripheral blank element extracting step,
The extraction blank element made of the high P 0 blank element and the peripheral blank elements, two of the extraction blank elements configured i set adjacent to each other (where, i is the 1~n integer) of and the blank element sets a i, and the blank element sets a i generation step,
For nodes N i, 1 and N i, 2 shared by the extraction blank material element S Ai, 1 and the extraction blank material element S Ai, 2 constituting the blank material element group A i , N i, 1 is represented by N i. , 1a and Ni, 1b, Ni , 2 are separated into Ni , 2a and Ni, 2b, and the blank material element group Ai is extracted with the extracted blank material element S Bi, 1 and the extracted blank material. A blank material element set A i → B i conversion step for converting into a blank material element set B i composed of the elements S Bi, 2 ;
The blank element sets A i of the first-order analysis model, the (i + 1) is replaced with the blank element sets B i to create a model for the next analysis, the (i + 1) th model creation step for the next analysis When,
Based on the contact surface pressure P f when reaching a predetermined position before the molding bottom dead center, the press molding process until the press molding tool reaches the bottom molding bottom dead center after contacting the blank material, A finite element method using the (i + 1) th order analysis model is applied, and the contact surface pressure P i when reaching the reference bottom dead center relative to the contact surface pressure P 0 when reaching the bottom bottom dead center is determined as the value for the press molding. (I + 1) order analysis step for calculating each tool element and each blank material element after converting the blank material element set A i to the blank material element set B i ;
ΔP i which is an absolute value | P 0 −P i | of the difference between the contact surface pressure P 0 when reaching the forming bottom dead center and the reference forming bottom dead center contact surface pressure P i is the forming tool element for pressing. And ΔP i calculating step for calculating each blank material element after converting the blank material element set A i to the blank material element set B i ;
For the integer i of 1 to n, the blank material element group A i → B i conversion step, the (i + 1) th order analysis model creation step, the (i + 1) th order analysis step, and the ΔP i calculation step are repeated. run, for each of the press-molding tool element, summing basis of [Delta] P i in the following equation (1), and [Delta] P i sum calculation step,
Wherein among the [Delta] P i sum, the press-molding tool elements each [Delta] P i sum which defines the molding surface of the press-molding tool, and outputs the index strain press molding tool molding surface, press molding tool molding surface A strain index output step;
The installation position of the sensor for detecting breakage of the blank material during press forming is determined to be within a predetermined depth from the press forming tool element having a press forming tool forming surface strain index of a predetermined value or more. , Blank material breakage detection sensor installation position determination step,
The blank material breakage detection sensor installation position evaluation method according to (1) above, characterized by comprising:
(3)前記成形下死点手前所定位置が、成形下死点手前5mmであることを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法。 (3) The blank material breakage detection sensor installation position evaluation method according to (1) or (2) above, wherein the predetermined position before the molding bottom dead center is 5 mm before the molding bottom dead center.
(4)前記プレス成形用工具要素がリジット要素、前記ブランク材要素が弾塑性変形可能なシェル要素であることを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかに記載のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法。 (4) The blank material breakage according to any one of the above (1) to (3), wherein the press molding tool element is a rigid element, and the blank material element is an elastic-plastic deformable shell element. Detection sensor installation position evaluation method.
(5)前記プレス成形用工具成形面ひずみ指数を、前記プレス成形用工具成形面の等高線図(コンタ図)として出力することを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載のブランク材破損センサ設置位置評価方法。 (5) The press-forming tool forming surface strain index is output as a contour map (contour diagram) of the press-forming tool forming surface, according to any one of (1) to (4) above. Blank material breakage sensor installation position evaluation method.
(6)前記ブランク材破損検知センサが、圧電センサであることを特徴とする、上記(1)〜(5)のいずれかに記載のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法。 (6) The blank material breakage detection sensor installation position evaluation method according to any one of (1) to (5), wherein the blank material breakage detection sensor is a piezoelectric sensor.
(7)前記所定深さが、15mmであることを特徴とする、上記(1)〜(6)のいずれかに記載のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法。 (7) The blank material breakage detection sensor installation position evaluation method according to any one of (1) to (6), wherein the predetermined depth is 15 mm.
本発明によれば、プレス成形時にブランク材が破損してしまう成形異常を検知するセンサの設置位置を、3次元的に複雑な形状を有するプレス成形用工具であっても、プレス成形用工具の製作前の設計段階で、数値解析により事前に検討・評価し、決定することができ、そして、成形異常が発生したプレス成形品を、容易に発見することができる。 According to the present invention, even if the press molding tool has a three-dimensionally complicated shape, the installation position of the sensor that detects the molding abnormality that causes the blank material to be damaged during press molding can be determined. In the design stage before production, it is possible to examine, evaluate and determine in advance by numerical analysis, and it is possible to easily find a press-formed product in which a forming abnormality has occurred.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の一例について説明する。図1は、本発明のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法を説明するフローチャートである。以下、図1に示したステップごとに説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart illustrating a blank material breakage detection sensor installation position evaluation method according to the present invention. Hereinafter, each step shown in FIG. 1 will be described.
(ステップS1)
まず、有限要素法を適用するためのモデルを作成する。作成された有限要素法用モデルは、ポンチ、ダイス及びしわ押さえ金型などのプレス成形用工具を定義したプレス成形用工具要素と、ブランク材を定義したブランク材要素を有し、後述する次のステップS2で実行する第1次解析に供されるもので、第1次解析モデルと呼ぶことにする。
(Step S1)
First, a model for applying the finite element method is created. The created model for the finite element method has a press forming tool element that defines a press forming tool such as a punch, a die, and a wrinkle holding die, and a blank material element that defines a blank material. This is used for the primary analysis executed in step S2, and is referred to as a primary analysis model.
実際のプレス成形中には、プレス成形用工具も僅かに弾性変形するが、ブランク材の弾塑性変形量と比較すると、プレス成形用工具の弾性変形量は遥かに小さいため、第1次解析モデルにおいて、プレス成形用工具は、弾性変形を考慮しないリジット要素で定義することが好ましい。 During actual press forming, the press forming tool is also slightly elastically deformed. However, the amount of elastic deformation of the press forming tool is much smaller than the amount of elastic plastic deformation of the blank material. The press forming tool is preferably defined by a rigid element that does not consider elastic deformation.
プレス成形中は、作用・反作用の法則により、プレス成形用工具とブランク材の双方に同一の力が作用するが、プレス成形用工具をリジット要素で定義することにより、有限要素法で算出される、プレス成形用工具に作用する力の、プレス成形用工具の部位による差異が明確になり都合がよい。 During press forming, the same force is applied to both the press forming tool and the blank due to the law of action and reaction, but it is calculated by the finite element method by defining the press forming tool as a rigid element. The difference in the force acting on the press molding tool depending on the part of the press molding tool becomes clear and convenient.
ブランク材は、通常、1.5〜5.0mmの薄板であることから、ブランク材要素はシェル要素で定義することが好ましい。また、プレス成形により、ブランク材は、弾性変形することはもちろんのこと、大きく塑性変形するため、ブランク材要素を弾塑性変形可能なシェル要素で定義することが好ましい。 Since the blank material is usually a thin plate having a thickness of 1.5 to 5.0 mm, the blank material element is preferably defined as a shell element. Further, since the blank material is not only elastically deformed by press molding, but also greatly plastically deformed, it is preferable to define the blank material element as a shell element that can be elastically plastically deformed.
(ステップS2)
第1次解析では、プレス成形用工具がブランク材に接触したときを解析開始とし、プレス成形用工具が成形下死点に到達したときを解析終了とする。なお、解析には、市販の弾塑性解析ソルバーを使用することができる。
(Step S2)
In the first analysis, the analysis starts when the press-forming tool comes into contact with the blank material, and the analysis ends when the press-forming tool reaches the forming bottom dead center. For the analysis, a commercially available elastic-plastic analysis solver can be used.
第1次解析の結果として算出されるデータは、ブランク材とプレス成形用工具との間で発生する接触面圧で、プレス成形用工具要素ごと、及びブランク材要素ごとに出力される。なお、以下の説明で、単に「接触面圧」と表記した場合には、特に断りのない限り、「ブランク材とプレス成形用工具との間で発生する接触面圧」を意味するものとする。 Data calculated as a result of the primary analysis is a contact surface pressure generated between the blank material and the press molding tool, and is output for each press molding tool element and each blank material element. In the following description, when simply referred to as “contact surface pressure”, it means “contact surface pressure generated between the blank material and the press molding tool” unless otherwise specified. .
接触面圧は、第1次解析を開始する前に設定したタイムステップごとに出力されるが、プレス成形用工具が成形下死点手前所定位置に到達したときの接触面圧を、成形下死点手前所定位置到達時接触面圧Pfとして有限要素法の出力ファイルに保存する。同様に、プレス成形用工具が成形下死点に到達したときの接触面圧を、成形下死点到達時接触面圧P0として有限要素法の出力ファイルに保存する。 The contact surface pressure is output at each time step set before starting the first analysis, but the contact surface pressure when the press molding tool reaches a predetermined position before the molding bottom dead center is determined by the molding bottom dead center. It is stored in the output file of the finite element method as the contact surface pressure P f when reaching a predetermined position before the dot. Similarly, the contact surface pressure when the press forming tool reaches the forming bottom dead center is stored in the output file of the finite element method as the contact surface pressure P 0 when the forming bottom dead center is reached.
(ステップS3)
成形下死点到達時接触面圧P0は、すべてのプレス成形用工具要素及びブランク材要素に対して出力されるが、それらのうち、所定の閾値以上の成形下死点到達時接触面圧P0が出力されたブランク材要素を抽出する。抽出されたブランク材要素は、高P0ブランク材要素と呼ぶことにする。
(Step S3)
The contact surface pressure P 0 when reaching the forming bottom dead center is output to all the press forming tool elements and the blank material elements, and among them, the contact surface pressure when reaching the forming bottom dead center equal to or more than a predetermined threshold value. The blank material element for which P 0 is output is extracted. Extracted blank element is referred to as a high P 0 blank elements.
所定の閾値は、解析開始前に、有限要素法の入力ファイルに記述しておくか、あるいは、成形下死点到達時接触面圧P0を、プレス成形用工具の成形面上でコンタ図(等高線図)などで出力し、成形下死点到達時接触面圧P0の分布を確認してから閾値を決めてもよい。 The predetermined threshold value is described in the input file of the finite element method before the analysis is started, or the contact surface pressure P 0 when reaching the forming bottom dead center is a contour diagram on the forming surface of the press forming tool ( The threshold value may be determined after confirming the distribution of the contact surface pressure P 0 when reaching the forming bottom dead center.
成形下死点到達時接触面圧P0とブランク材に作用する張力には相関があり、一般に成形下死点到達時接触面圧P0が高くなると、ブランク材に作用する張力も高くなり、ブランク材が破損することを意味する。 There is a correlation between the contact surface pressure P 0 when reaching the molding bottom dead center and the tension acting on the blank material. Generally, when the contact surface pressure P 0 when reaching the molding bottom dead center increases, the tension acting on the blank material also increases, This means that the blank is damaged.
成形下死点到達時接触面圧P0が所定の閾値を超えたことにより、ブランク材に作用する張力が引張強さを大きく超える場合には、プレス成形時に大きな破損が生じ、その発生頻度も非常に高い。 When the contact surface pressure P 0 when reaching the bottom dead center of the molding exceeds a predetermined threshold value, if the tension acting on the blank material greatly exceeds the tensile strength, a large breakage occurs during press molding, and the frequency of occurrence is also Very expensive.
本発明のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法は、プレス成形時に発生するブランク材の微小な破損による成形異常であって、その発生頻度がそれ程高くないものを検知することを対象としている。 The blank material breakage detection sensor installation position evaluation method of the present invention is intended to detect a forming abnormality caused by a minute breakage of a blank material that occurs during press forming, and the occurrence frequency is not so high.
したがって、所定の閾値を大きく超える成形下死点到達時接触面圧P0を示すブランク材要素が認められる場合には、プレス成形品の形状(プレス成形用工具の形状)や成形条件を変更し、再度、第1次解析を行ってから閾値を決定する。 Therefore, when a blank material element showing the contact surface pressure P 0 at the time of reaching the forming bottom dead center greatly exceeding a predetermined threshold is recognized, the shape of the press-formed product (the shape of the press-forming tool) and the forming conditions are changed. The threshold value is determined after performing the primary analysis again.
閾値は、ブランク材の引張強さを基準に、プレス成形品の形状や、成形圧力、成形速度、潤滑剤(潤滑油)の種類などの成形条件等を考慮して決定され、具体的には下記の(2)式より算出される接触面圧Pの10%とすることが好ましい。 The threshold is determined based on the tensile strength of the blank material, taking into account the molding conditions such as the shape of the press-molded product, molding pressure, molding speed, type of lubricant (lubricating oil), etc. It is preferable to set it as 10% of the contact surface pressure P calculated from the following formula (2).
例えば、t=0.7mm、TB=280MPa、r=10mmのとき、接触面圧P=17.6MPaと算出されるので、その10%である1.76MPaを閾値とする。 For example, when t = 0.7 mm, T B = 280 MPa, and r = 10 mm, the contact surface pressure P = 17.6 MPa is calculated, so 1.76 MPa, which is 10%, is set as the threshold value.
なお、プレス成形品に複数のr(ブランク材とプレス成形用工具との接触部の曲率半径)が存在する場合は、それらのうち、最も小さい値を、rとして採用する。 In addition, when several r (the curvature radius of the contact part of a blank material and the tool for press molding) exists in a press molded product, the smallest value is employ | adopted as r among them.
rが小さいほど接触面圧Pが高くなり、ブランク材は破損し易くなるため、複数のrのうち、最も小さい値をrとして採用することで、ブランク材全体で最も破損しやすい部位で閾値を決定したことになる。 The smaller the r, the higher the contact surface pressure P and the more easily the blank material breaks. Therefore, by adopting the smallest value among r as the r, the threshold value is set at the most easily damaged portion of the entire blank material. It will be decided.
(ステップS4)
ブランク材の高P0ブランク材要素に相当する部位の周辺は、実際のプレス成形においては、成形下死点到達時接触面圧P0が閾値未満であっても、成形条件のばらつき等で、破損することが少なくない。したがって、高P0ブランク材要素から所定の範囲内に存在するブランク材要素を、周辺ブランク材要素として抽出し、高P0ブランク材要素と同様の取り扱いをする。
(Step S4)
In the actual press molding, the periphery of the portion corresponding to the high P 0 blank material element of the blank material is due to variations in molding conditions, etc., even if the contact surface pressure P 0 when reaching the bottom dead center of molding is less than the threshold It is often damaged. Therefore, a blank material element existing within a predetermined range from the high P 0 blank material element is extracted as a peripheral blank material element and handled in the same manner as the high P 0 blank material element.
ここで、所定の範囲としては、例えば、「高P0ブランク材要素から周囲10ブランク材要素以内、又は、高P0ブランク材要素から周囲20ブランク材要素以内に、プレス成形品の形状で隅R5以下又は角R5以下(プレス成形用工具の形状で角R5以下又は隅R5以下)の深絞り形状が存在する場合には、高P0ブランク材要素から深絞り形状が存在する部位に相当するブランク材要素までのブランク材要素のうち、高P0ブランク材要素を除いたブランク材要素を、周辺ブランク材要素とする。」と設定することができる。 Here, the predetermined range may be, for example, “within the shape of the press-formed product within the range from the high P 0 blank material element to the surrounding 10 blank material element or from the high P 0 blank material element to the surrounding 20 blank material element. When there is a deep drawing shape of R5 or less or corner R5 or less (angle R5 or less or corner R5 or less in the shape of the press forming tool), it corresponds to a portion where the deep drawing shape exists from the high P 0 blank material element. of blank element to the blank elements, the blank element except high P 0 blank element can be set to. "said peripheral blank elements.
所定の範囲は、解析開始前に、有限要素法の入力ファイルに記述しておくか、あるいは、成形下死点到達時接触面圧P0を、プレス成形用工具の成形面上でのコンタ図などで出力し、成形下死点到達時接触面圧P0の分布を確認してから所定の範囲を決めてもよい。 The predetermined range is described in the input file of the finite element method before the analysis is started, or the contact surface pressure P 0 when reaching the forming bottom dead center is expressed on a contour diagram on the forming surface of the press forming tool. For example, the predetermined range may be determined after confirming the distribution of the contact surface pressure P 0 when the molded bottom dead center is reached.
(ステップS5)
ステップS3で抽出した高P0ブランク材要素と、ステップS4で抽出した周辺ブランク材要素を便宜上、抽出ブランク材要素と呼ぶことにする。抽出ブランク材要素のうち、相互に隣接する2つの抽出ブランク材要素を組み合わせ、ブランク材要素組Aiを生成する。
(Step S5)
And high P 0 blank elements extracted in step S3, the peripheral blank elements extracted in step S4 convenience, will be referred to as extraction blank elements. Of the extracted blank material elements, two adjacent extracted blank material elements are combined to generate a blank material element set A i .
ブランク材要素組Aiの数は、ステップS3での閾値の設定や、高P0ブランク材要素の分布により異なる。例えば、相互に隣接する2つの抽出ブランク材要素の組合せが、100組できる場合(相互に隣接する2つの抽出ブランク材要素が100組存在する場合)、ブランク材要素組A1、A2、・・・・A100を生成する。この場合、ブランク材要素組Ai(i=1〜100)と記述するものとする。 The number of blank material element groups A i differs depending on the threshold value setting in step S3 and the distribution of high P 0 blank material elements. For example, when 100 combinations of two extraction blank material elements adjacent to each other are possible (when there are 100 sets of two extraction blank material elements adjacent to each other), the blank material element groups A 1 , A 2 ,. ... A100 is generated. In this case, the blank material element group A i (i = 1 to 100) is described.
(ステップS6)
ステップS5で、相互に隣接する2つのブランク材要素を組み合わせたブランク材要素組Aiは、以下に説明するようにブランク材要素組Biに変換される。
(Step S6)
In step S5, the blank material element group A i obtained by combining two blank material elements adjacent to each other is converted into a blank material element group B i as described below.
図2は、ブランク材要素組Aiをブランク材要素組Biに変換する、ブランク材要素組Ai→Bi変換ステップを説明する図であり、(a)は変換前のブランク材要素組Aiの節点構成を、(b)は変換後のブランク材要素組Biの節点構成を示す。 FIG. 2 is a diagram illustrating a blank material element group A i → B i conversion step for converting the blank material element group A i into a blank material element group B i , and (a) is a blank material element group before conversion. A node configuration of A i , (b) shows a node configuration of the blank material element group B i after conversion.
ブランク材要素組Aiは、2つの隣接するブランク材要素SAi,1、SAi,2で構成される。ブランク材要素SAi,1は、節点Ni,1、Ni,2、Ni,3、Ni,4からなる。ブランク材要素SAi,2は、節点Ni,1、Ni,2、Ni,5、Ni,6からなる。 The blank material element set A i is composed of two adjacent blank material elements S Ai, 1 and S Ai, 2 . The blank material element S Ai, 1 is composed of nodes N i, 1 , N i, 2 , N i, 3 , N i, 4 . The blank material element S Ai, 2 is composed of nodes N i, 1 , N i, 2 , N i, 5 , N i, 6 .
節点Ni,1、Ni,2は、ブランク材要素SAi,1とブランク材要素SAi,2とで共有されており、ブランク材要素SAi,1とブランク材要素SAi,2とが拘束されている。
ステップS6では、共有節点であるNi,1及びNi,2について、Ni,1をNi,1aとNi,1bに、Ni,2をNi,2aとNi,2bに分離し、ブランク材要素SAi,1とブランク材要素SAi,2との拘束を解除する。 In step S6, for N i, 1 and N i, 2 which are shared nodes, N i, 1 is changed to N i, 1a and N i, 1b and N i, 2 is changed to N i, 2a and N i, 2b . Separate and release the restraint between the blank material element S Ai, 1 and the blank material element S Ai, 2 .
そして、ブランク材要素SAi,1は、節点Ni,1a、Ni,2a、Ni,3、Ni,4からなるブランク材要素SBi,1に変換され、ブランク材要素SAi,2は、節点Ni,1b、Ni,2b、Ni,5、Ni,6からなるブランク材要素SBi,2に変換される。 Then, the blank material element S Ai, 1 is converted into a blank material element S Bi, 1 consisting of nodes N i, 1a , N i, 2a , N i, 3 , N i, 4 , and blank material element S Ai, 1 2 is converted into a blank material element S Bi, 2 composed of nodes N i, 1b , N i, 2b , N i, 5 , N i, 6 .
このように、2つの拘束されたブランク材要素SAi,1、SAi,2で構成されるブランク材要素組Aiは、2つの拘束を解除されたブランク材要素SBi,1、SBi,2で構成されるブランク材要素組Biに変換される。 In this way, the blank material element group A i composed of the two constrained blank material elements S Ai, 1 and S Ai, 2 is the blank material element S Bi, 1 , S Bi whose two constraints are released. It is converted to the blank element group B i consists of 2.
2つのブランク材要素の拘束が解除されると、2つのブランク材要素間では応力が伝達されなくなり、拘束が解除される以前に2つのブランク材要素が分担していた応力を、2つのブランク材要素の周辺に存在するブランク材要素が代わりに分担することになるため、ブランク材に微小な破損が生じた状態を数値解析で表現することが可能となる。 When the restraint of the two blank elements is released, the stress is not transmitted between the two blank elements, and the stress that the two blank elements share before the restraint is released Since blank material elements existing around the elements are shared instead, it is possible to express a state in which minute damage has occurred in the blank material by numerical analysis.
なお、ブランク材要素組Aiを構成する、2つのブランク材要素SAi,1、SAi,2のうち、一方又は両方のブランク材要素が、3つの節点からなる場合も同様に変換される。 Note that one or both of the blank material elements S Ai, 1 and S Ai, 2 constituting the blank material element set A i are also converted in the same manner when they are composed of three nodes. .
例えば、図3は、ブランク材要素SAi,2が3つの節点からなる場合における、ブランク材要素組Aiをブランク材要素組Biに変換する、ブランク材要素組Ai→Bi変換ステップを説明する図であり、(a)は変換前のブランク材要素組Aiの節点構成を、(b)は変換後のブランク材要素組Biの節点構成を示す。 For example, FIG. 3, when the blank element S Ai, 2 is composed of three nodes, to convert the blank element sets A i in the blank element group B i, the blank element sets A i → B i conversion step (A) shows the node configuration of the blank material element set A i before conversion, and (b) shows the node configuration of the blank material element set B i after conversion.
図3に示すように、ブランク材要素SAi,1は、節点Ni,1、Ni,2、Ni,3、Ni,4からなる。ブランク材要素SAi,2は、節点Ni,1、Ni,2、Ni,5からなる。節点Ni,1、Ni,2は、ブランク材要素SAi,1とブランク材要素SAi,2とで共有されており、ブランク材要素SAi,1とブランク材要素SAi,2とが拘束されている。
As shown in FIG. 3, the blank material element S Ai, 1 is composed of nodes N i, 1 , N i, 2 , N i, 3 , N i, 4 . The blank material element S Ai, 2 is composed of nodes N i, 1 , N i, 2 and N i, 5 .
ステップS6では、共有節点であるNi,1及びNi,2について、Ni,1をNi,1aとNi,1bに、Ni,2をNi,2aとNi,2bに分離し、ブランク材要素SAi,1とブランク材要素SAi,2との拘束を解除する。 In step S6, for N i, 1 and N i, 2 which are shared nodes, N i, 1 is changed to N i, 1a and N i, 1b and N i, 2 is changed to N i, 2a and N i, 2b . Separate and release the restraint between the blank material element S Ai, 1 and the blank material element S Ai, 2 .
そして、ブランク材要素SAi,1は、節点Ni,1、Ni,2、Ni,3a、Ni,4aからなるブランク材要素SBi,1に変換され、ブランク材要素SAi,2は、節点Ni,1b、Ni,2b、Ni,5からなるブランク材要素SBi,2に変換される。 The blank material element S Ai, 1 is converted into a blank material element S Bi, 1 composed of nodes N i, 1 , N i, 2 , N i, 3a , N i, 4a , and blank material element S Ai, 1 2 is converted into a blank material element S Bi, 2 composed of nodes N i, 1b , N i, 2b , N i, 5 .
なお、図3では、ブランク材要素SAi,2が3つの節点からなる場合を示したが、ブランク材要素SAi,1が3つの節点からなる場合、ブランク材要素SAi,1とブランク材要素SAi,2の両方が3つの節点からなる場合も同様に変換される。 FIG. 3 shows the case where the blank material element S Ai, 2 is composed of three nodes. However, when the blank material element S Ai, 1 is composed of three nodes, the blank material element S Ai, 1 and the blank material are illustrated. The same conversion is performed when both of the elements S Ai, 2 are composed of three nodes.
(ステップS7)
ステップS1で作成した第1次解析用モデルにおいて、ブランク材要素組Aiの部分のみをブランク材要素Biに置換して、第(i+1)次解析用モデルを作成する。
(Step S7)
In the primary analysis model created in step S1, only a portion of the blank element sets A i is replaced with the blank element B i, (i + 1) th to create a model for the next analysis.
例えば、i=1のとき、第1次解析用モデルにおいて、ブランク材要素組A1の部分のみをブランク材要素B1に置換して、第2次解析用モデルを作成する。後述するように、次のステップS8で、第(i+1)次解析を実行するが、ステップS1で、既に1回解析を実行(第1次解析)しているので、ステップS8では、第(i+1)次解析の実行となり、その第(i+1)次解析用モデルを作成するのが、このステップS7である。 For example, when i = 1, the primary analysis model, to replace only part of the blank element sets A 1 to blank elements B 1, creating a second-order analysis model. As will be described later, in the next step S8, the (i + 1) th analysis is executed, but since the analysis has already been executed once (primary analysis) in step S1, the (i + 1) th analysis is performed in step S8. ) Next analysis is executed, and the (i + 1) th order analysis model is created in step S7.
なお、すべての第(i+1)次解析用モデル(ただし、i=1〜n(nは1以上の整数))も、置換前のモデルは第1次解析用モデルである。例えば、第5次解析用モデルは、第1次解析用モデルにおいて、ブランク材要素組A4の部分のみをブランク材要素B4に置換したモデルであり、第13次解析用モデルは、第1次解析用モデルにおいて、ブランク材要素組A12の部分のみをブランク材要素B12に置換したモデルである。 Note that all the models for the (i + 1) th order analysis (where i = 1 to n (n is an integer of 1 or more)) are the models for the first order analysis. For example, the fifth-order analysis model, the first-order analysis model is a model obtained by replacing only the part of the blank element group A 4 in the blank element B 4, the model for the 13th order analysis is first in the model for the next analysis is a model obtained by replacing only the part of the blank element group a 12 in the blank element B 12.
(ステップS8)
ステップS7で作成した第(i+1)次解析用モデルを用いて、第(i+1)次解析を実行する。第(i+1)次解析でも、プレス成形用工具がブランク材に接触したときを解析開始とし、プレス成形用工具が成形下死点に到達したときを解析終了とするが、プレス成形用工具がブランク材に接触したときから、プレス成形用工具が成形下死点手前所定位置に到達するまでは、ステップS2で有限要素法の出力ファイルに保存された成形下死点手前所定位置到達時接触面圧Pfのデータを使用して数値解析する。
(Step S8)
The (i + 1) th order analysis is executed using the (i + 1) th order analysis model created in step S7. In the (i + 1) th order analysis, the analysis starts when the press forming tool comes into contact with the blank, and the analysis ends when the press forming tool reaches the bottom dead center. However, the press forming tool is blank. The contact surface pressure when reaching the predetermined position before the forming bottom dead center stored in the output file of the finite element method in step S2 until the press forming tool reaches the predetermined position before the forming bottom dead center after the contact with the material. Numerical analysis is performed using P f data.
つまり、プレス成形用工具がブランク材に接触したときから、プレス成形用工具が成形下死点手前所定位置に到達するまでについては、第1次解析用モデルを使用して数値解析していることになる。 In other words, from the time when the press-forming tool contacts the blank material until the press-forming tool reaches a predetermined position before the forming bottom dead center, numerical analysis is performed using the primary analysis model. become.
これは、プレス成形中に発生するブランク材の破損、特に、微小な破損については、プレス成形用工具が成形下死点手前所定位置に到達した後の接触面圧が重要であるため、プレス成形用工具がブランク材に接触したときから、プレス成形用工具が成形下死点手前所定位置に到達するまでについては、第1次解析で1度解析すれば十分で、繰り返し解析する必要がないからである。 This is because the contact surface pressure after the press molding tool reaches the predetermined position before the bottom dead center of molding is important for breakage of the blank material, especially minute breakage, which occurs during press molding. From the time when the working tool comes into contact with the blank material until the press forming tool reaches a predetermined position before the bottom dead center of forming, it is sufficient to perform the analysis once in the first analysis, and it is not necessary to repeat the analysis. It is.
このように、成形下死点手前所定位置到達時接触面圧Pfを使用することで、第(i+1)次解析の解析時間を大幅に短縮することができる。 In this way, by using the contact surface pressure P f when reaching the predetermined position before the bottom dead center, the analysis time of the (i + 1) th order analysis can be greatly shortened.
算出された接触面圧は、第(i+1)次解析を開始する前に設定したタイムステップごとに出力されるが、プレス成形用工具が成形下死点に到達したときの接触面圧を、参照用成形下死点到達時接触面圧Piとして有限要素法の出力ファイルに保存する。このステップS8で算出された参照用成形下死点到達時接触面圧Piは、次のステップS9で、ステップS2で算出された成形下死点到達時接触面圧P0と比較する演算を実行するので、「参照用」とした。 The calculated contact surface pressure is output at each time step set before starting the (i + 1) th analysis, but refer to the contact surface pressure when the press forming tool reaches the bottom dead center for forming. Is stored in the output file of the finite element method as the contact surface pressure P i at the time of reaching the molding bottom dead center. The contact surface pressure P i at the time of arrival of the molding bottom dead center for reference calculated in step S8 is compared with the contact surface pressure P 0 at the time of arrival of molding bottom dead center calculated in step S2 in the next step S9. Since it is executed, it is set as “For reference”
なお、参照用成形下死点到達時接触面圧Piは、すべてのプレス成形用工具要素及びブランク材要素に対して出力されるが、ブランク材要素については、ステップS6でブランク材要素組Aiをブランク材要素組Biに変換した後のブランク材要素すべてに対して出力される。 Incidentally, when the reference molding bottom dead center reaches the contact surface pressure P i is outputted to all the press-molding tool elements and the blank elements, for blank elements, the blank element set A at step S6 This is output for all blank material elements after i is converted to the blank material element group B i .
また、成形下死点手前所定位置、即ち、ブランク材の微小破損を数値解析で再現するために繰り返し解析を開始する位置は、プレス成形品の形状により異なるが、成形下死点手前5mmとすることが好ましい。 In addition, the predetermined position before the bottom dead center of the molding, that is, the position at which the repeated analysis is started in order to reproduce the minute breakage of the blank material by numerical analysis is different depending on the shape of the press molded product, but is 5 mm before the bottom dead center of the molding. It is preferable.
成形下死点手前5mmよりも離れた位置、例えば、成形下死点手前8mmから繰り返し解析を行うと、ブランク材の微小破損とは関係ないタイムステップの解析時間が多くなる。 If the analysis is repeatedly performed from a position distant from 5 mm before the molding bottom dead center, for example, 8 mm before the molding bottom dead center, the time step analysis time that is not related to the minute breakage of the blank material increases.
一方、成形下死点手前5mmよりも成形下死点に近い位置、例えば、成形下死点手前3mmから繰り返し解析を行うと、ブランク材の微小破損が発生し易いタイムステップ、例えば、成形下死点手前5〜3mmの間について、精密な解析、即ち、繰り返し解析を行わないことにより、ブランク材の微小破損を数値解析で再現することが難しくなる。 On the other hand, if the analysis is repeatedly performed from a position closer to the molding bottom dead center than 5 mm before the molding bottom dead center, for example, 3 mm before the molding bottom dead center, a time step where the micro breakage of the blank material is likely to occur, for example, molding bottom dead center. It is difficult to reproduce the minute breakage of the blank material by numerical analysis by not performing precise analysis, that is, repeated analysis, between 5 mm and 3 mm before the point.
したがって、実際のプレス成形において経験的に知られている、ブランク材の微小破損が発生し易い、成形下死点手前5mmから成形下死点までについて繰り返し解析する、即ち、成形下死点手前5mmを成形下死点手前所定位置とすることが好ましい。 Therefore, it is empirically known in actual press molding, and the blank material is likely to be damaged very little, and it is repeatedly analyzed from 5 mm before the molding bottom dead center to the molding bottom dead center, that is, 5 mm before the molding bottom dead center. Is preferably a predetermined position before molding bottom dead center.
(ステップS9)
ステップS2で算出した成形下死点到達時接触面圧P0と、ステップS8で算出した参照用成形下死点到達時接触面圧Piとの差の絶対値|P0−Pi|であるΔPiを算出する。
(Step S9)
The absolute value | P 0 −P i | of the difference between the contact surface pressure P 0 when reaching the molding bottom dead center calculated in step S2 and the contact surface pressure P i when reaching the molding bottom dead center for reference calculated in step S8. A certain ΔP i is calculated.
なお、ΔPiは、すべてのプレス成形用工具要素及びブランク材要素に対して出力されるが、ブランク材要素については、ステップS6でブランク材要素組Aiをブランク材要素組Biに変換した後のブランク材要素すべてに対して出力する。 Incidentally, [Delta] P i is outputted to all the press-molding tool elements and the blank elements, for blank elements, and converts the blank element sets A i in the blank element group B i in step S6 Output for all subsequent blank elements.
ここで、ΔPiが大きいことは、ブランク材要素組Ai(拘束された相互に隣接する2つのブランク材要素)でモデル化された第1次解析モデルで得られた成形下死点到達時接触面圧P0と、ブランク材要素組Bi(拘束が解除された相互に隣接する2つのブランク材要素)でモデル化された第(i+1)次解析モデルで得られた参照用成形下死点到達時接触面圧Piとの差が大きいことを表している。 Here, ΔP i is large when forming bottom dead center obtained by the first analysis model modeled by the blank material element group A i (two constrained adjacent blank material elements). Molding for reference for reference obtained by the (i + 1) th-order analysis model modeled by the contact surface pressure P 0 and the blank material element group B i (two blank material elements adjacent to each other with the constraint released). the difference between the time of the contact surface pressure P i the point reached represents a greater.
ブランク材の微小破損発生を数値解析で表現した前後で、成形下死点到達時接触面圧の差が大きく異なることは、ブランク材の微小破損発生を数値解析で表現する際には、相互に隣接する2つのブランク材要素の拘束の影響が大きいことを意味する。 The difference in contact surface pressure when reaching the bottom dead center of molding is greatly different between before and after expressing the occurrence of micro-breakage of the blank material by numerical analysis. This means that the influence of restraint between two adjacent blank material elements is great.
相互に隣接する2つのブランク材要素の拘束が解除されると、2つのブランク材要素間では応力が伝達されなくなる。そして、拘束が解除される以前に、2つのブランク材要素が分担していた応力は、2つのブランク材要素の周辺に存在する要素に分散されることにより応力の分布が変化する。したがって、相互に隣接する2つのブランク材要素の拘束が解除されたとき、接触面圧の増減する箇所(すなわち、ΔPiが大きい箇所)が発生する。 When the restraint between two blank material elements adjacent to each other is released, stress is not transmitted between the two blank material elements. And before the restraint is released, the stress shared by the two blank material elements is distributed to the elements existing around the two blank material elements, thereby changing the stress distribution. Therefore, when the restriction between two blank material elements adjacent to each other is released, a portion where the contact surface pressure increases or decreases (that is, a portion where ΔP i is large) occurs.
大きいΔPiを示す部位は、相互に隣接する2つのブランク材要素の拘束が解除されることによる影響が大きい。このことは実際のプレス成形では、ブランク材の微小破損が発生したときに、その現象を接触面圧の変化により検知しやすいことを意味する。したがって、大きいΔPiを示す部位にブランク材破損検知センサを設置すればよい。 The portion showing a large ΔP i is greatly affected by the release of the restraint between two blank material elements adjacent to each other. This means that in actual press molding, when a micro breakage of a blank material occurs, the phenomenon is easily detected by a change in contact surface pressure. Therefore, a blank material breakage detection sensor may be installed at a portion showing a large ΔP i .
(ステップS10)
ΔPiの分布を求めるために、ステップS6〜ステップS9を、1〜nの整数iについて繰り返し実行し、プレス成形用工具要素ごとに、下記の(1)式に基づいて合計し、ΔPi合計値を算出する。
(Step S10)
In order to obtain the distribution of ΔP i , Steps S6 to S9 are repeatedly executed with respect to the integer i of 1 to n, and are totaled for each press forming tool element based on the following equation (1), and ΔP i total Calculate the value.
つまり、ブランク材要素組Ai→Bi変換(ステップS6)が、すべてのブランク材要素組Aiについて実行される。例えば、ブランク材要素組Ai(i=1〜100)の場合、100組のAiについて実行される。 That is, the blank material element group A i → B i conversion (step S6) is executed for all the blank material element groups A i . For example, in the case of the blank material element set A i (i = 1 to 100), the process is executed for 100 sets of A i .
ブランク材要素組Ai(i=1〜100)のうち、例えば、ブランク材要素組A43の場合、節点N43,1、N43,2、N43,3、N43,4からなるブランク材要素SA43,1と、節点N43,1、N43,2、N43,5、N43,6からなるブランク材要素SA43,2とを、N43,1a、N43,2a、N43,3、N43,4からなるブランク材要素SB43,1と、節点N43,1b、N43,2b、N43,5、N43,6からなるブランク材要素SB43,2とで構成されるブランク材要素組B43に変換される。 Blank of the blank element sets A i (i = 1~100), for example, the case of the blank element set A 43, the node N 43,1, N 43,2, N 43,3 , consisting of N 43,4 a wood element S A43,1, node N 43,1, N 43,2, N 43,5 , a blank element S A43,2 consisting N 43,6, N 43,1a, N 43,2a , N 43,3, a blank element S B43,1 consisting N 43,4, node N 43,1b, N 43,2b, N 43,5 , a blank element S B43,2 consisting N 43,6 It is converted into a blank material element set B 43 composed of
そして、すべてのi(i=1〜100)について、ブランク材要素組の変換が行われた第(i+1)次解析用モデルについて第(i+1)次解析とΔPi算出が実行される(ステップS6〜ステップS9を、1〜nの整数iについて繰り返し実行する)ことで、ステップS5で生成された、すべてのブランク材要素組で作成された第(i+1)次解析モデルについて、プレス成形工具が成形下死点手前所定位置から成形下死点に到達するまでの解析を行ったことになる。
Then, for all i (i = 1 to 100), the (i + 1) The following analysis and [Delta] P i calculated is executed for the (i + 1) following the analysis model blank element sets of conversion has been performed (step S6 Step S9 is repeatedly executed for
(ステップS11)
ステップS10で、プレス成形用工具要素ごとに合計されたΔPi合計値のうち、プレス成形用工具の成形面を定義したプレス成形用工具要素それぞれのΔPi合計値を、プレス成形用工具成形面ひずみ指数として出力する。
(Step S11)
In step S10, among the summed [Delta] P i sum for each tool for press molding element, the press-molding tool elements each [Delta] P i sum which defines the molding surface of the press-molding tool, the tool molding surface for press molding Output as strain index.
ΔPi合計値は、接触面圧の変化量であることから、ΔPi合計値の大小は、接触面圧によって発生する、プレス成形用工具に発生するひずみの大小を表す指数とすることができる。 Since the ΔP i total value is the amount of change in the contact surface pressure, the magnitude of the ΔP i total value can be an index representing the size of the strain generated in the press forming tool generated by the contact surface pressure. .
そして、プレス成形用工具要素それぞれのΔPi合計値のうち、プレス成形用工具の成形面を定義したプレス成形用工具要素それぞれのΔPi合計値は、プレス成形用工具成形面ひずみ指数として、プレス成形用工具の成形面に発生した、ひずみの大小の分布を示す指数とすることができる。 Of the total ΔP i values of the press forming tool elements, the total ΔP i value of each press forming tool element that defines the forming surface of the press forming tool is expressed as a press forming tool forming surface strain index. It can be an index indicating the distribution of strain generated on the molding surface of the molding tool.
(ステップS12)
ステップS11で出力したプレス成形用工具成形面ひずみ指数が、所定数値以上である場合には、その所定数値以上を示すプレス成形用工具要素から、所定深さ以内に、ブランク材破損検知センサを設置することがよいと判断する。
(Step S12)
If the press-forming tool forming surface strain index output in step S11 is greater than or equal to a predetermined value, a blank material breakage detection sensor is installed within a predetermined depth from the press-forming tool element indicating the predetermined value or more. Judge that it is good to do.
プレス成形用工具成形面ひずみ指数を、プレス成形工具の成形面での等高線図(コンタ図)として出力すると、プレス成形用工具成形面ひずみ指数の、プレス成形用工具の成形面での分布が明確に分かるため、プレス成形用工具のどこにブランク材破損検知センサを設置するかを簡単に評価することができる。 When the tool forming surface strain index for press forming is output as a contour map (contour diagram) on the forming surface of the press forming tool, the distribution of the press forming tool forming surface strain index on the forming surface of the press forming tool is clear. Therefore, it is possible to easily evaluate where the blank material breakage detection sensor is installed in the press molding tool.
ブランク材破損検知センサは、プレス成形用工具の成形面から深い場所(成形面から離れた場所)に設置するほど、検知感度が低下する。したがって、プレス成形用工具成形面ひずみ指数の所定数値は、ブランク材破損検知センサを設置する、プレス成形用工具の成形面からの深さを勘案して決定すればよい。 As the blank material breakage detection sensor is installed in a deeper place (a place away from the forming surface) from the forming surface of the press forming tool, the detection sensitivity decreases. Therefore, the predetermined numerical value of the press forming tool forming surface strain index may be determined in consideration of the depth from the forming surface of the press forming tool in which the blank material breakage detection sensor is installed.
ただし、ブランク材破損検知センサの設置深さが、成形面からの深さで15mmを超えると、極端に検知感度が低下する。したがって、ブランク材破損検知センサのプレス成形用工具の成形面からの設置深さは、15mm以下とすることが好ましい。 However, if the installation depth of the blank material breakage detection sensor exceeds 15 mm in depth from the molding surface, the detection sensitivity is extremely lowered. Therefore, it is preferable that the installation depth of the blank material breakage detection sensor from the molding surface of the press molding tool is 15 mm or less.
また、プレス成形用工具成形面ひずみ指数は、プレス成形時に、プレス成形用工具とブランク材との間の摩擦力に起因する接触面圧によって発生するひずみの、プレス成形用工具成形面における相対的分布を示すものであることから、成形下死点到達時接触面圧P0の10%以上とすることが好ましい。 The press forming tool surface distortion index is a relative value of the strain generated by the contact surface pressure caused by the frictional force between the press forming tool and the blank material during the press forming. Since it shows a distribution, it is preferable to set it to 10% or more of the contact surface pressure P 0 when reaching the molding bottom dead center.
これは、プレス成形用工具成形面ひずみ指数が成形下死点到達時接触面圧P0の10%以上である場合、成形下死点到達時接触面圧P0の10%以上を示す部位、もしくはその周辺部位において、ブランク材に過度の引張応力が作用してブランク材が破損したときに、その現象を成形下死点到達時接触面圧P0の10%以上を示す部位に設置されたブランク材破損検知センサによって検出することができるからである。 Site This showing more than 10% of the press when the molding tool forming surface strain index is at least 10% of the contact surface pressure P 0 molding bottom dead center reaches the molding bottom dead center reaches when the contact surface pressure P 0, Alternatively, when the blank material is damaged due to an excessive tensile stress acting on the blank material in the surrounding area, the phenomenon is installed at a site showing 10% or more of the contact surface pressure P 0 when reaching the bottom dead center. This is because it can be detected by the blank material breakage detection sensor.
また、ブランク材破損検知センサとしては、プレス成形用工具のひずみを検知できるものであれば、いずれも使用することができ、例えば、ひずみゲージや圧電センサがある。ひずみの検知感度がよいことから、ブランク材破損検知センサとしては、圧電センサが好ましい。 Moreover, as a blank material breakage detection sensor, as long as it can detect the distortion | strain of the tool for press molding, all can be used, For example, there exist a strain gauge and a piezoelectric sensor. A piezoelectric material sensor is preferable as the blank material breakage detection sensor because the strain detection sensitivity is good.
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。 Next, the present invention will be further described with reference to examples. Conditions in the examples are one example of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is examples of these one condition. It is not limited to. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.
図4は、本発明のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法を適用する、自動車用車体部材の外観を示す。図4中、符号10は、自動車用車体部材を示す。
FIG. 4 shows the appearance of an automobile body member to which the blank material breakage detection sensor installation position evaluation method of the present invention is applied. In FIG. 4, the code |
自動車用車体部材10に有限要素法を適用して、図1に示したステップS1〜ステップS12を実行した。なお、プレス成形工具はリジット要素で定義し、ブランク材は弾塑性変形可能なシェル要素で定義した。また、成形下死点手前所定位置は、成形下死点手前5mmとした。
The finite element method was applied to the
図5は、ステップS3及びステップS4終了時における、抽出された高P0ブランク材要素及び周辺ブランク材要素の分布を示す。図5中、符号20(斜線部)は高P0ブランク材要素を、符号30(縦線部)は周辺ブランク材要素を示す。 Figure 5 shows at the end of steps S3 and S4, the distribution of the extracted high P 0 blank elements and peripheral blank elements. In FIG. 5, reference numeral 20 (hatched portion) is a high P 0 blank element, reference numeral 30 (the vertical line portion) shows the peripheral blank elements.
なお、高P0ブランク材は、前述の式1より算出される接触面圧Pの10%以上の成形下死点到達時接触面圧P0を示すブランク材要素である。
The high P 0 blank material is a blank material element that exhibits a contact surface pressure P 0 at the time of reaching the forming bottom dead center that is 10% or more of the contact surface pressure P calculated by the above-described
自動車用車体部材10のブランク材の板厚及び材質は、次の通りである。
t(ブランク材の板厚):2.0mm
SB(ブランク材の引張強さ):780MPa
The plate | board thickness and material of the blank material of the
t (blank thickness): 2.0 mm
S B (Blank material tensile strength): 780 MPa
また、自動車用車体部材10をプレス成形する際に使用するポンチ及びダイにおいて、ポンチ肩R=8mm、ダイ肩R=10mm、軸長方向の曲率半径=100mmであることから、最も小さいポンチ肩R=8mmを、ブランク材とプレス成形用工具との接触部の曲率半径rとして採用した。このとき、前述の式1より接触面圧P=175.6MPaと算出されるので、その10%である17.56MPaを閾値とした。
Further, in the punch and die used when press-molding the
また、周辺ブランク材要素は、「高P0ブランク材要素から周囲10ブランク材要素以内、又は、高P0ブランク材要素から周囲20ブランク材要素以内に、プレス成形品の形状で隅R5以下又は角R5以下(プレス成形用工具の形状で角R5以下又は隅R5以下)の深絞り形状が存在する場合には、高P0ブランク材要素から深絞り形状が存在する部位に相当するブランク材要素までのブランク材要素のうち、高P0ブランク材要素を除いたブランク材要素を、周辺ブランク材要素とする。」という条件を設定して抽出した。 Further, the peripheral blank material element is “within the shape of the press molded product within the corner R5 or less within the range from the high P 0 blank material element to the surrounding 10 blank material element or from the high P 0 blank material element to the surrounding 20 blank material element. When there is a deep drawing shape with an angle R5 or less (the shape of the press molding tool is an angle R5 or less or a corner R5 or less), a blank material element corresponding to a portion where a deep drawing shape exists from a high P 0 blank material element of blank element to the blank element except high P 0 blank elements, and extracted by setting the condition that. "said peripheral blank elements.
図6は、プレス成形用工具成形面ひずみ指数が成形下死点到達時接触面圧P0の5%以上10%未満である、プレス成形用工具の成形面を定義したプレス成形用工具要素の分布を示す。 FIG. 6 shows a press forming tool element defining a forming surface of a press forming tool whose press forming tool surface distortion index is 5% or more and less than 10% of the contact surface pressure P 0 when the forming bottom dead center is reached. Show the distribution.
図7は、プレス成形用工具成形面ひずみ指数が成形下死点到達時接触面圧P0の10%以上である、プレス成形用工具の成形面を定義したプレス成形用工具要素の分布を示す。 FIG. 7 shows the distribution of press forming tool elements defining the forming surface of the press forming tool, wherein the press forming tool forming surface strain index is 10% or more of the contact surface pressure P 0 when the forming bottom dead center is reached. .
図7に示した、プレス成形用工具成形面ひずみ指数が成形下死点到達時接触面圧P0の10%以上を示す部位の成形面から、12mmの深さ位置に圧電センサを設置し、実際にプレス成形したところ、割れやしわ、ネッキングなどでブランク材が破損してしまう成形異常を、確実に検知することができることを確認した。 A piezoelectric sensor is installed at a depth position of 12 mm from the molding surface of the part shown in FIG. 7 where the press molding tool molding surface strain index is 10% or more of the contact surface pressure P 0 when the molding bottom dead center is reached, As a result of actual press molding, it was confirmed that molding abnormalities in which the blank material was damaged due to cracks, wrinkles, necking, etc. could be detected reliably.
図7により決定した圧電センサの設置位置は、図5の符号20及び符号30で示した部位をさらに絞り込むものであることから、本発明のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法は、圧電センサ(ブランク材破損検知センサ)の設置位置を正確に決定するものであることを確認した。
Since the installation position of the piezoelectric sensor determined according to FIG. 7 further narrows down the parts indicated by
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。 In addition, the place mentioned above is only what illustrated embodiment of this invention, and this invention can add a various change within the description range of a claim.
前述したように、本発明によれば、プレス成形時にブランク材が破損してしまう成形異常を検知するセンサの設置位置を、3次元的に複雑な形状を有するプレス成形用工具であっても、プレス成形用工具の製作前の設計段階で、数値解析により事前に検討・評価し、決定することができ、そして、成形異常が発生したプレス成形品を、容易に発見することができる。本発明は、工業上、利用価値の高いものである。 As described above, according to the present invention, even when the press molding tool has a three-dimensionally complicated shape, the installation position of the sensor that detects the molding abnormality that causes the blank material to be damaged during press molding, In the design stage before the production of the press forming tool, it is possible to examine, evaluate and determine in advance by numerical analysis, and it is possible to easily find a press formed product in which a forming abnormality has occurred. The present invention has high utility value industrially.
10 自動車用車体部材
20 高P0ブランク材要素
30 周辺ブランク材要素
Ai 変換前のブランク材要素組
Bi 変換後のブランク材要素組
SAi,1、SAi,2 相互に隣接する2つの抽出ブランク材要素(変換前)
SBi,1、SBi,2 相互に隣接する2つの抽出ブランク材要素(変換後)
Ni,1、Ni,2、Ni,3、Ni,4 SAi,1を構成する節点
Ni,1、Ni,2、Ni,5、(Ni,6) SAi,2を構成する節点
Ni,1、Ni,2 SAi,1とSAi,2とが共有する節点
Ni,1a、Ni,1b Ni,1を分離した節点
Ni,2a、Ni,2b Ni,2を分離した節点
10 body member for an
Two extracted blank elements adjacent to S Bi, 1 and S Bi, 2 (after conversion)
N i, 1 , N i, 2 , N i, 3 , N i, 4 S Ai, 1 Nodes N i, 1 , N i, 2 , N i, 5 , (N i, 6 ) S Ai , 2 nodes N i, 1 , N i, 2 S Ai, 1 and S Ai, 2 share nodes N i, 1a , N i, 1b N i, 1 separated nodes N i, 2a , N i, 2b N i, 2 separated nodes
Claims (7)
前記プレス成形用工具が、前記ブランク材に接触してから成形下死点に到達するまでのプレス成形加工に、前記第1次解析モデルを用いる有限要素法を適用し、前記プレス成形用工具の成形下死点手前所定位置到達時に、前記プレス成形用工具と前記ブランク材との間で発生する成形下死点手前所定位置到達時接触面圧Pfと、前記プレス成形用工具の成形下死点到達時に、前記ブランク材と前記プレス成形用工具との間で発生する成形下死点到達時接触面圧P0とを、前記プレス成形用工具要素ごと及び前記ブランク材要素ごとに算出する、第1次解析ステップと、
前記成形下死点到達時接触面圧P0が算出された前記ブランク材要素のうち、所定の閾値以上の前記成形下死点到達時接触面圧P0が算出された前記ブランク材要素を、高P0ブランク材要素として抽出する、高P0ブランク材要素抽出ステップと、
前記高P0ブランク材要素から所定の範囲内に存在する前記ブランク材要素を、周辺ブランク材要素として抽出する、周辺ブランク材要素抽出ステップと、
前記高P0ブランク材要素及び前記周辺ブランク材要素からなる抽出ブランク材要素を、相互に隣接する2つの前記抽出ブランク材要素で構成されるi組(ただし、iは1〜nの整数)のブランク材要素組Aiとする、ブランク材要素組Ai生成ステップと、
前記ブランク材要素組Aiを構成する抽出ブランク材要素SAi,1と抽出ブランク材要素SAi,2とが共有する節点Ni,1及びNi,2について、Ni,1をNi,1aとNi,1bとに、Ni,2をNi,2aとNi,2bとに分離し、前記ブランク材要素組Aiを、抽出ブランク材要素SBi,1と抽出ブランク材要素SBi,2とで構成されるブランク材要素組Biに変換する、ブランク材要素組Ai→Bi変換ステップと、
前記第1次解析用モデルの前記ブランク材要素組Aiを、前記ブランク材要素組Biに置換して第(i+1)次解析用モデルを作成する、第(i+1)次解析用モデル作成ステップと、
前記成形下死点手前所定位置到達時接触面圧Pfに基づき、前記プレス成形用工具が、前記ブランク材に接触してから成形下成形下死点に到達するまでのプレス成形加工に、前記第(i+1)次解析用モデルを用いる有限要素法を適用し、前記成形下死点到達時接触面圧P0に対する、参照用成形下死点到達時接触面圧Piを、前記プレス成形用工具要素ごと、及び、前記ブランク材要素組Aiを前記ブランク材要素組Biに変換した後のブランク材要素ごとに算出する、第(i+1)次解析ステップと、
前記成形下死点到達時接触面圧P0と前記参照用成形下死点接触面圧Piとの差の絶対値|P0−Pi|であるΔPiを、前記プレス用成形工具要素ごと、及び、前記ブランク材要素組Aiを前記ブランク材要素組Biに変換した後のブランク材要素ごとに算出する、ΔPi算出ステップと、
1〜nの整数iについて、前記ブランク材要素組Ai→Bi変換ステップ、前記第(i+1)次解析用モデル作成ステップ、前記第(i+1)次解析ステップ、及び前記ΔPi算出ステップを繰り返し実行し、前記プレス成形用工具要素ごとに、ΔPiを下記(1)式に基づき合計する、ΔPi合計値算出ステップと、
前記ΔPi合計値のうち、前記プレス成形用工具の成形面を定義したプレス成形用工具要素それぞれのΔPi合計値を、プレス成形用工具成形面ひずみ指数として出力する、プレス成形用工具成形面ひずみ指数出力ステップと、
プレス成形時の前記ブランク材の破損を検知するセンサの設置位置は、前記プレス成形用工具成形面ひずみ指数が所定数値以上である前記プレス成形用工具要素から、所定深さ以内であると判定する、ブランク材破損検知センサ設置位置判定ステップと、
を有することを特徴とする、請求項1に記載のブランク材破損検知センサ設置位置評価方法。
The finite element method using the first analysis model is applied to the press molding process from when the press molding tool contacts the blank material until reaching the molding bottom dead center, and the press molding tool When the predetermined position before the bottom dead center is reached, the contact surface pressure P f when the predetermined position before the bottom bottom point is generated between the press molding tool and the blank, and the bottom dead center of the press molding tool is formed. When reaching a point, the contact surface pressure P 0 at the time of forming bottom dead center arrival generated between the blank material and the press molding tool is calculated for each press molding tool element and for each blank material element, A first analysis step;
Wherein one of the molding bottom dead center reaches when the contact surface pressure P 0 is calculated the blank elements, the blank elements when the contact surface pressure predetermined threshold or more of the forming bottom dead center reaches P 0 is calculated, extracting a high P 0 blank elements, and the high P 0 blank element extracting step,
The blank elements existing within a predetermined range from the high P 0 blank element is extracted as the peripheral blank elements, and a peripheral blank element extracting step,
The extraction blank element made of the high P 0 blank element and the peripheral blank elements, two of the extraction blank elements configured i set adjacent to each other (where, i is the 1~n integer) of and the blank element sets a i, and the blank element sets a i generation step,
For nodes N i, 1 and N i, 2 shared by the extraction blank material element S Ai, 1 and the extraction blank material element S Ai, 2 constituting the blank material element group A i , N i, 1 is represented by N i. , 1a and Ni, 1b, Ni , 2 are separated into Ni , 2a and Ni, 2b, and the blank material element group Ai is extracted with the extracted blank material element S Bi, 1 and the extracted blank material. A blank material element set A i → B i conversion step for converting into a blank material element set B i composed of the elements S Bi, 2 ;
The blank element sets A i of the first-order analysis model, the (i + 1) is replaced with the blank element sets B i to create a model for the next analysis, the (i + 1) th model creation step for the next analysis When,
Based on the contact surface pressure P f when reaching a predetermined position before the molding bottom dead center, the press molding process until the press molding tool reaches the bottom molding bottom dead center after contacting the blank material, A finite element method using the (i + 1) th order analysis model is applied, and the contact surface pressure P i when reaching the reference bottom dead center relative to the contact surface pressure P 0 when reaching the bottom bottom dead center is determined as the value for the press molding. (I + 1) order analysis step for calculating each tool element and each blank material element after converting the blank material element set A i to the blank material element set B i ;
ΔP i which is an absolute value | P 0 −P i | of the difference between the contact surface pressure P 0 when reaching the forming bottom dead center and the reference forming bottom dead center contact surface pressure P i is the forming tool element for pressing. And ΔP i calculating step for calculating each blank material element after converting the blank material element set A i to the blank material element set B i ;
For the integer i of 1 to n, the blank material element group A i → B i conversion step, the (i + 1) th order analysis model creation step, the (i + 1) th order analysis step, and the ΔP i calculation step are repeated. run, for each of the press-molding tool element, summing basis of [Delta] P i in the following equation (1), and [Delta] P i sum calculation step,
Wherein among the [Delta] P i sum, the press-molding tool elements each [Delta] P i sum which defines the molding surface of the press-molding tool, and outputs the index strain press molding tool molding surface, press molding tool molding surface A strain index output step;
The installation position of the sensor for detecting breakage of the blank material during press forming is determined to be within a predetermined depth from the press forming tool element having a press forming tool forming surface strain index of a predetermined value or more. , Blank material breakage detection sensor installation position determination step,
The blank material breakage detection sensor installation position evaluation method according to claim 1, wherein:
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