金属板的成型方法、中间形状的设计方法、金属板的成型用模具、计算机程序以及记录介质技术

一种金属板的成型方法，在对金属板进行冲压成型而成型为成型形状时，将金属板成型为中间形状，接着，成型为成型形状，其中，在从金属板成型为中间形状时，与从金属板直接成型为成型形状的情况相比，在经由中间形状成型为成型形状的情况下，通过对包括从金属板的板厚减少率较大的部位的至少一部的第1区域进行成型，由此对中间形状进行成型。

Forming method of metal sheet, design method of intermediate shape, moulds for forming metal sheet, computer program and recording medium

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属板的成型方法、中间形状的设计方法、金属板的成型用模具、计算机程序以及记录介质
本专利技术涉及金属板的成型方法、中间形状的设计方法、金属板的成型用模具、计算机程序以及记录介质。
技术介绍
在金属板的冲压成型中，由于冲压而应变的部分的板厚减少不一定均匀，例如，当对金属板进行冲压成型而形成凸状的鼓出部时，在鼓出部的顶点部分板厚减少最大，有时会导致缩颈(局部的收缩)、破裂。因此，希望使板厚减少分散到部件整体而到材料的极限为止进行灵活运用(将材料完全利用)的技术。特别是，在超高强度钢(HighTensileStrengthSteel)中，即使产生稍微的板厚减少就会产生破裂，因此需要降低金属板中的板厚减少率的最大值。在日本专利第4879588号公报中记载有一种金属板冲压成型方法，在冲压成型部件具有产生较大的残留应力的棱线部的情况下，由于回弹较大，因此在冲压成型工序的前级工序即拉拔工序中，使模具的该部位的形状成为与该部位的最终形状相比曲率半径小1mm以上的形状，然后，在通过模锻工序成型为最终形状时，以将向外侧伸出的部分压回的方式进行成型，由此对棱线部的拉伸残留应力进行缓和。但是，在日本专利第4879588号公报的方法中，存在的问题为，棱线部的曲率半径、坯料即金属板(成型前的金属板)的抗拉强度具有限制，冲压成型部件的形状的自由度被限制。此外，在日本专利第4879588号公报中，对于由板厚减少导致的缩颈、破裂的产生，并未记载任何对策。此外，在日本特开2007-326112号公报中记载有一种冲压成型方法，通过冲模和坯料支架对坯料进行褶皱按压，在使可动冲头比模具突出先行的状态下将坯料拉出而进行预备成型，由此对于以往几乎不应变的制品的底面等区域，也带来由板厚减少导致的表面积增加，能够对成型板的较大范围赋予均匀的应变。但是，日本特开2007-326112号公报所记载的方法是适合于圆筒容器的冲压成型的方法，并未考虑对圆筒容器以外的形状的应用。此外，在日本特开2007-326112号公报所记载的方法中，通过一次冲压工序对成型品进行成型，因此模具的形状变得复杂。并且，使应变分散的区域被限于冲头肩部和纵壁部，因此与板厚减少相伴随的缩颈、破裂为根本性地解决。
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术是鉴于上述情况而进行的，其课题在于提供能够减小冲压成型后的板厚减少率的最大值的金属板的成型方法、中间形状的设计方法、金属板的成型用模具计算机程序以及记录介质。用于解决课题的手段关于本专利技术，公开以下的方式(1)～(32)。(1)一种金属板的成型方法，在对金属板进行冲压成型而成型为成型形状时，将上述金属板成型为与成型形状不同的中间形状，接着，经由上述中间形状直接成型为上述成型形状，在该金属板的成型方法中，在从上述金属板对上述中间形状进行成型时，与从上述金属板成型为上述成型形状的情况相比，在从上述中间形状成型为上述成型形状的情况下，对包括上述金属板的板厚减少率较大的第1部位的至少一部分的区域进行成型，由此对上述中间形状进行成型。(2)如(1)所述的金属板的成型方法，根据通过依次进行下述第1步骤和下述第2步骤而求出的有限要素法分析中的成型形状的金属板的要素数据(B)以及成型前的虚拟金属板的要素数据(D)，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)中、与上述第1区域对应的一部分要素，赋予变形为与上述一部分要素的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应变，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)中、与第2区域对应的剩余要素，赋予绝对值比变形为与上述剩余要素的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应变小的应变或者不赋予应变，上述第2区域包括与经由上述中间形状成型为上述成型形状的情况相比、在从上述金属板直接成型为上述成型形状的情况下的上述金属板的板厚减少率较大的部位的至少一部分，将使上述成型前的虚拟金属板变形后的情况下的变形后的虚拟金属板的要素数据(G)的形状设为上述中间形状，第1步骤：准备临时的金属板的要素数据(A)以及上述成型形状的金属板的要素数据(B)的步骤；第2步骤：以上述临时的金属板的要素数据(A)与上述成型形状的金属板的要素数据(B)的、相对应的各要素间的形状之差变小的方式，对上述临时的金属板的要素数据(A)进行修正而求出成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的步骤。(3)如(2)所述的金属板的成型方法，上述第1步骤为，通过基于有限要素法的成型分析，根据临时的金属板的要素数据(A)，求出上述成型形状的金属板的要素数据(B)。(4)如(2)所述的金属板的成型方法，上述第1步骤为，通过基于有限要素法的反向分析，根据上述成型形状的金属板的要素数据(B)，求出上述临时的金属板的要素数据(A)。(5)如(2)至(4)任一项所述的金属板的成型方法，其特征在于，在上述第2步骤中，依次进行下述第2-1步骤、下述第2-2步骤以及下述第2-3步骤，由此，以上述临时的金属板的要素数据(A)与上述成型形状的金属板的要素数据(B)的、相对应的各要素间的形状之差变小的方式，对上述临时的金属板的要素数据(A)进行修正而求出成型前的虚拟金属板的要素数据(D)。第2-1步骤：按照上述临时的金属板的要素数据(A)的每个要素，求出为了弹性变形为与上述临时的金属板的要素数据(A)的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状而需要的、对上述临时的金属板的要素数据(A)的各要素施加的应力(F1)的步骤。第2-2步骤：制作对于上述临时的金属板的要素数据(A)的各要素，赋予绝对值为在上述第2-1步骤中求出的上述应力(F1)以上的应力(F2)，并且，赋予了对各有限要素的节点向面外方向的位移进行限制的条件的有限要素模型(I)的步骤。第2-3步骤：根据在上述第2-2的步骤中制作出的有限要素模型(I)，进行基于有限要素法的弹性变形分析，求出弹性变形后的要素数据(H)，将上述临时的金属板的要素数据(A)的各有限要素的形状修正为成为弹性变形后的有限要素数据(H)的各有限要素的形状，将修正后的有限要素数据设为成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的步骤。(6)如(5)所述的金属板的成型方法，上述应力(F2)是绝对值大于上述应力(F1)且为上述应力(F1)的1.5倍以下的应力。(7)如(2)至(6)任一项所述的金属板的成型方法，其特征在于，按照上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的每个要素，求出弹性变形为与上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应力(F3)，制作对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的一部分要素赋予上述弹性变形所需要的应力(F3)，并且，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的剩余要素赋予绝对值小于上述弹性变形所需要的应力(F3)的应力或者不赋予应力的有限要素模型(J)，根据上述有限要素模型(J)，进行基于有限要素法的弹性变形分析，由此，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的一部分要素，赋予变形为与上述一部分要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应变，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属板的成型方法，在对金属板进行冲压成型而成型为成型形状时，将上述金属板成型为与成型形状不同的中间形状，接着，从上述中间形状成型为上述成型形状，其中，在从上述金属板成型上述中间形状时，与从上述金属板直接成型为上述成型形状的情况相比，在经由上述中间形状成型为上述成型形状的情况下，通过对包括上述金属板的板厚减少率大的部位的至少一部分在内的第1区域进行成型，由此对上述中间形状进行成型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.26 JP 2016-2518201.一种金属板的成型方法，在对金属板进行冲压成型而成型为成型形状时，将上述金属板成型为与成型形状不同的中间形状，接着，从上述中间形状成型为上述成型形状，其中，在从上述金属板成型上述中间形状时，与从上述金属板直接成型为上述成型形状的情况相比，在经由上述中间形状成型为上述成型形状的情况下，通过对包括上述金属板的板厚减少率大的部位的至少一部分在内的第1区域进行成型，由此对上述中间形状进行成型。2.如权利要求1所述的金属板的成型方法，其中，根据通过依次进行下述第1步骤和下述第2步骤而求出的有限要素法分析中的成型形状的金属板的要素数据(B)以及成型前的虚拟金属板的要素数据(D)，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)中、与上述第1区域对应的一部分要素，赋予变形为与上述一部分要素的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应变，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)中、与第2区域对应的剩余要素，赋予绝对值比变形为与上述剩余要素的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应变小的应变或者不赋予应变，上述第2区域包括与经由上述中间形状成型为上述成型形状的情况相比、在从上述金属板直接成型为上述成型形状的情况下的上述金属板的板厚减少率较大的部位的至少一部分，将使上述成型前的虚拟金属板变形后的情况下的变形后的虚拟金属板的要素数据(G)的形状设为上述中间形状，第1步骤：准备临时的金属板的要素数据(A)以及上述成型形状的金属板的要素数据(B)的步骤；第2步骤：以上述临时的金属板的要素数据(A)与上述成型形状的金属板的要素数据(B)的、相对应的各要素间的形状之差变小的方式，对上述临时的金属板的要素数据(A)进行修正而求出成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的步骤。3.如权利要求2所述的金属板的成型方法，其中，上述第1步骤为，通过基于有限要素法的成型分析，根据临时的金属板的要素数据(A)，求出上述成型形状的金属板的要素数据(B)。4.如权利要求2所述的金属板的成型方法，其中，上述第1步骤为，通过基于有限要素法的反向分析，根据上述成型形状的金属板的要素数据(B)，求出上述临时的金属板的要素数据(A)。5.如权利要求2至4任一项所述的金属板的成型方法，其特征在于，在上述第2步骤中，依次进行下述第2-1步骤、下述第2-2步骤以及下述第2-3步骤，由此，以上述临时的金属板的要素数据(A)与上述成型形状的金属板的要素数据(B)的、相对应的各要素间的形状之差变小的方式，对上述临时的金属板的要素数据(A)进行修正而求出成型前的虚拟金属板的要素数据(D)，第2-1步骤：按照上述临时的金属板的要素数据(A)的每个要素，求出为了弹性变形为与上述临时的金属板的要素数据(A)的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状而需要的、对上述临时的金属板的要素数据(A)的各要素施加的应力(F1)的步骤，第2-2步骤：制作有限要素模型(I)的步骤，该有限要素模型(I)对于上述临时的金属板的要素数据(A)的各要素，赋予绝对值为在上述第2-1步骤中求出的上述应力(F1)以上的应力(F2)，并且，赋予了对各有限要素的节点向面外方向的位移进行限制的条件，第2-3步骤：根据在上述第2-2的步骤中制作出的有限要素模型(I)，进行基于有限要素法的弹性变形分析，求出弹性变形后的要素数据(H)，将上述临时的金属板的要素数据(A)的各有限要素的形状修正为成为弹性变形后的有限要素数据(H)的各有限要素的形状，将修正后的有限要素数据设为成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的步骤。6.如权利要求5所述的金属板的成型方法，其中，上述应力(F2)是绝对值大于上述应力(F1)且为上述应力(F1)的1.5倍以下的应力。7.如权利要求2至6任一项所述的金属板的成型方法，其特征在于，按照上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的每个要素，求出弹性变形为与上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应力(F3)，制作有限要素模型(J)，该有限要素模型(J)对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的一部分要素赋予上述弹性变形所需要的应力(F3)，并且，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的剩余要素赋予绝对值小于上述弹性变形所需要的应力(F3)的应力或者不赋予应力，根据上述有限要素模型(J)，进行基于有限要素法的弹性变形分析，由此，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的一部分要素，赋予变形为与上述一部分要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应变，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的剩余要素，赋予绝对值小于变形为与上述剩余要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应变的应变或者不赋予应变，求出变形后的情况下的变形后的虚拟金属板的要素数据(G)。8.如权利要求7所述的金属板的成型方法，其中，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的剩余要素中、与上述一部分要素的边界附近的要素，赋予绝对值小于上述应力(F3)的应力，随着从上述边界附近的要素远离而对于上述剩余要素赋予绝对值逐渐变小的应力。9.如权利要求2至8任一项所述的金属板的成型方法，其特征在于，在将在上述第2步骤中得到的上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)与上述第1步骤中的上述临时的金属板的要素数据(A)进行置换之后，进行上述第1步骤以及上述第2步骤，或者，进行上述第2步骤而重新求出成型前的虚拟金属板的要素数据(D)。10.如权利要求2至9任一项所述的金属板的成型方法，其特征在于，在上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)与上述成型形状的金属板的要素数据(B)之间，设定对应的各要素的成型前后的状态变化量(ΔX)的上限的阈值、或者上限的阈值以及下限的阈值，在仅设定了上述状态变化量(ΔX)的上限的阈值的情况下，到状态变化量(ΔX)的最大值成为阈值以下的要素数据为止，在设定了上述状态变化量(ΔX)的上限以及下限的阈值的情况下，到成为状态变化量(ΔX)的最大值以及最小值为上限的阈值以下且为下限的阈值以上的要素数据为止，在将在上述第2步骤中得到的上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)与上述第1步骤的上述临时的金属板的要素数据(A)进行置换之后，进行上述第1步骤以及上述第2步骤或者上述第2步骤而重新求出成型前的虚拟金属板的要素数据(D)。11.一种金属板的成型方法，在对金属板进行冲压成型而成型为成型形状时，将上述金属板依次成型为与成型形状不同的多个中间形状，并从最后的中间形状成型为上述成型形状，其中，在得到上述多个中间形状的工序以及得到上述成型形状的工序中的全部或一部分工序中，将通过权利要求1～10中任一项所述的成型方法得到的形状设为在上述工序的前工序中进行成型的中间形状。12.一种中间形状的设计方法，是在对金属板进行冲压成型而成型为成型形状时，将上述金属板成型为与成型形状不同的中间形状，接着，从上述中间形状成型为上述成型形状的情况下的上述中间形状的设计方法，其中，在从上述金属板对上述中间形状进行成型时，与从上述金属板直接成型为上述成型形状的情况相比，在经由上述中间形状成型为上述成型形状的情况下，将对包括上述金属板的板厚减少率大的部位的至少一部分在内的第1区域进行了成型的情况下的形状，设为上述中间形状。13.如权利要求11所述的中间形状的设计方法，其中，根据通过依次进行下述第1步骤和下述第2步骤而求出的有限要素法分析中的成型形状的金属板的要素数据(B)以及成型前的虚拟金属板的要素数据(D)，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)中、与上述第1区域对应的一部分要素，赋予变形为与上述一部分要素的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应变，对于上述成型前的虚拟金属板的要素数据(D)中、与第2区域对应的剩余要素，赋予绝对值比变形为与上述剩余要素的各要素对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的应变小的应变或者不赋予应变，上述第2区域包括与经由上述中间形状成型为上述成型形状的情况相比、从上述金属板直接成型为上述成型形状的情况下的上述金属板的板厚减少率较大的部位的至少一部分，将使上述成型前的虚拟金属板变形后的情况下的变形后的虚拟金属板的要素数据(G)的形状设为上述中间形状，第1步骤：准备临时的金属板的要素数据(A)以及上述成型形状的金属板的要素数据(B)的步骤，第2步骤：以上述临时的金属板的要素数据(A)与上述成型形状的金属板的要素数据(B)的拓扑地对应的各要素间的形状之差变小的方式，对上述临时的金属板的要素数据(A)进行修正而求出成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的步骤。14.如权利要求13所述的中间形状的设计方法，其中，上述第1步骤为，通过基于有限要素法的成型分析，根据临时的金属板的要素数据(A)，求出上述成型形状的金属板的要素数据(B)。15.如权利要求13所述的中间形状的设计方法，其中，上述第1步骤为，通过基于有限要素法的反向分析，根据上述成型形状的金属板的要素数据(B)，求出上述临时的金属板的要素数据(A)。16.如权利要求13至15任一项所述的中间形状的设计方法，其中，在上述第2步骤中，通过依次进行下述第2-1步骤、下述第2-2步骤以及下述第2-3步骤，由此，以上述临时的金属板的要素数据(A)与上述成型形状的金属板的要素数据(B)的、相对应的各要素间的形状之差变小的方式，对上述临时的金属板的要素数据(A)进行修正而求出成型前的虚拟金属板的要素数据(D)，第2-1步骤：按照上述临时的金属板的要素数据(A)的每个要素，求出为了弹性变形为与上述临时的金属板的要素数据(A)的各要素拓扑地对应的上述成型形状的金属板的要素数据(B)的各要素的形状所需要的、对上述临时的金属板的要素数据(A)的各要素施加的应力(F1)的步骤；第2-2步骤：制作有限要素模型(I)的步骤，该有限要素模型(I)对于上述临时的金属板的要素数据(A)的各要素，赋予绝对值为在上述第2-1步骤中求出的上述应力(F1)以上的应力(F2)，并且，赋予了对各有限要素的节点向面外方向的位移进行限制的条件；第2-3步骤：根据在上述第2-2的步骤中制作出的有限要素模型(I)进行基于有限要素法的弹性变形分析，求出弹性变形后的要素数据(H)，将上述临时的金属板的要素数据(A)的各有限要素的形状修正为弹性变形后的有限要素数据(H)的各有限要素的形状，将修正后的有限要素数据设为成型前的虚拟金属板的要素数据(D)的步骤。17.如权利要求16所述的中间形状的设计方法，其中，上述应力(F2)为绝对值大于上述应力(F1)且为上述应力(F1)的1.5倍以下的应力。18.如权利要求13至17任一项所述的中间形状的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中康治，宫城隆司，小川操，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP