沖壓成形分析方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種沖壓成形分析方法，包括以下工序：(1)算出脫模前的沖壓成形品的形狀、殘余應(yīng)力分布的數(shù)據(jù)，算出脫模前的局部坐標(biāo)系下的應(yīng)力分布(a)，(2)根據(jù)上述脫模前的數(shù)據(jù)進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布，算出局部坐標(biāo)系下的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布(b)、和脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)(d)，(3)算出上述應(yīng)力分布(a)與(b)的差值(a-b)，將該差值作為回彈有效應(yīng)力(SB有效應(yīng)力)而算出整體坐標(biāo)系下的SB有效應(yīng)力分布，根據(jù)改變或去除該SB有效應(yīng)力分布中分析對(duì)象區(qū)域的SB有效應(yīng)力而得到的SB有效應(yīng)力進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)(c)，(4)算出上述形狀數(shù)據(jù)(c)與形狀數(shù)據(jù)(d)的差值(c-d)，判斷分析對(duì)象區(qū)域?qū)φw形狀的影響程度。
【專利說(shuō)明】沖壓成形分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沖壓成形分析方法，尤其涉及在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地分析沖壓成形品的哪個(gè)區(qū)域的應(yīng)力如何對(duì)回彈產(chǎn)生影響的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)汽車的輕質(zhì)化，推廣擴(kuò)大高強(qiáng)度鋼板向汽車部件的應(yīng)用。由于高強(qiáng)度鋼板的沖壓成形后的彈性恢復(fù)(以下稱作回彈。另外也簡(jiǎn)略記作SB)與軟鋼板相比較大，所以難以確保部件的尺寸精度。因此，在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸精度之前，需要進(jìn)行多次重復(fù)沖壓模具的形狀修正來(lái)調(diào)整模具的作業(yè)。
[0003]因此，為了減輕這樣的沖壓模具的修正作業(yè)，期望一種在模具設(shè)計(jì)階段對(duì)回彈量進(jìn)行預(yù)測(cè)的技術(shù)，從而開發(fā)出其分析系統(tǒng)。
[0004]這些分析方法包括下述兩個(gè)階段。
[0005](I)基于沖壓模具進(jìn)行的約束下的材料的變形、應(yīng)力、應(yīng)變的分析。
[0006](2)從基于沖壓模具進(jìn)行的約束釋放的狀態(tài)下的回彈的分析。
[0007]在此，通過有限元法對(duì)階段(I)進(jìn)行分析，通過回彈理論公式或有限元法對(duì)階段
(2)進(jìn)行分析。
[0008]公知這樣的回彈是由于在將成形對(duì)象物從沖壓模具脫模之前殘留于成形對(duì)象物中的殘余應(yīng)力的不均勻分布而導(dǎo)致的，一直以來(lái)，使用有限元法等數(shù)值分析方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。但是，難以預(yù)測(cè)成形對(duì)象物的殘余應(yīng)力中的哪個(gè)區(qū)域的應(yīng)力主導(dǎo)回彈。
[0009]以往，例如專利文獻(xiàn)I及專利文獻(xiàn)2對(duì)影響到該回彈的成形對(duì)象物的形狀及成形條件的影響進(jìn)行了研究。
[0010]在專利文獻(xiàn)I中公開有如下方法:通過改變沖壓成形對(duì)象物的某區(qū)域的殘余應(yīng)力分布，算出改變殘余應(yīng)力分布前后的與回彈相關(guān)的某定義量如何變化，從而預(yù)測(cè)對(duì)某區(qū)域的回彈的影響。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-229724號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]專利文獻(xiàn)I的應(yīng)力改變方法僅考慮沖壓成形對(duì)象物從模具脫模前的應(yīng)力，進(jìn)行應(yīng)力的去除及改變，在該狀態(tài)下進(jìn)行回彈分析并與不改變應(yīng)力的情況進(jìn)行比較，從而研究由應(yīng)力改變帶來(lái)的影響。
[0015]但是，在從沖壓模具脫模后，即在回彈后，在沖壓成形對(duì)象物(以下稱作沖壓成形品)中也殘留有應(yīng)力。因此，存在僅僅關(guān)注沖壓成形品從沖壓模具脫模前的應(yīng)力且即使驗(yàn)證其影響，也難以正確評(píng)價(jià)各區(qū)域的應(yīng)力影響的情況。
[0016]因此，本發(fā)明是為了解決上述問題而研發(fā)的，其技術(shù)課題在于，考慮沖壓成形品從沖壓模具脫模后的應(yīng)力(殘余應(yīng)力)分布，通過脫模前的應(yīng)力改變，明確哪個(gè)區(qū)域的應(yīng)力如何影響回彈。
[0017]本發(fā)明的要旨如下所述。
[0018]第一方案為一種沖壓成形分析方法，其特征在于，包括以下工序:
[0019](I)算出脫模前的沖壓成形品的形狀、殘余應(yīng)力分布的數(shù)據(jù)，根據(jù)上述脫模前的數(shù)據(jù)并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而算出脫模前的局部坐標(biāo)系下的應(yīng)力分布(a)，
[0020](2)根據(jù)上述脫模前的數(shù)據(jù)進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算出局部坐標(biāo)系下的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布(b)，并且算出脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)(d)，
[0021](3)算出上述應(yīng)力分布(a)與(b)的差值(a-b)，將該差值作為回彈有效應(yīng)力(SB有效應(yīng)力)并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而算出整體坐標(biāo)系下的SB有效應(yīng)力分布，改變或去除該SB有效應(yīng)力分布中分析對(duì)象區(qū)域的SB有效應(yīng)力，算出沖壓成形品的SB有效應(yīng)力分布，進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)(C)，
[0022](4)算出上述形狀數(shù)據(jù)(C)與形狀數(shù)據(jù)(d)的差值(c-d)，判斷分析對(duì)象區(qū)域?qū)φw形狀的影響程度。
[0023]第二方案為一種沖壓成形分析方法，其特征在于，包括以下工序:
[0024](I)算出脫模前的沖壓成形品的形狀、殘余應(yīng)力分布的數(shù)據(jù)，根據(jù)上述脫模前的數(shù)據(jù)并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而算出脫模前的局部坐標(biāo)系下的應(yīng)力分布(a)，
[0025](2)根據(jù)上述脫模前的數(shù)據(jù)進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算出局部坐標(biāo)系下的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布(b)，并且算出脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)(d)，
[0026](3)算出上述應(yīng)力分布(a)與(b)的差值(a-b)，將該差值作為回彈有效應(yīng)力(SB有效應(yīng)力)并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而算出整體坐標(biāo)系下的SB有效應(yīng)力分布，去除該SB有效應(yīng)力分布中分析對(duì)象區(qū)域的SB有效應(yīng)力，算出沖壓成形品的SB有效應(yīng)力分布(X)，
[0027](4)對(duì)脫模前的沖壓成形品的形狀賦予上述局部坐標(biāo)系下的殘余應(yīng)力分布(b)而算出局部坐標(biāo)系下的殘余應(yīng)力相應(yīng)量，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算出整體坐標(biāo)系下的沖壓成形品的殘余應(yīng)力相應(yīng)量(Y)，
[0028](5)算出對(duì)上述沖壓成形品的SB有效應(yīng)力分布(X)加上上述沖壓成形品的殘余應(yīng)力相應(yīng)量(Y)而得到的應(yīng)力分布并進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)
(C),
[0029](6)算出上述形狀數(shù)據(jù)(C)與形狀數(shù)據(jù)(d)的差值(c-d)，判斷分析對(duì)象區(qū)域?qū)φw形狀的影響程度。
[0030]發(fā)明效果
[0031]能夠不會(huì)過多或過少地評(píng)價(jià)實(shí)際有助于回彈的應(yīng)力地、正確地評(píng)價(jià)對(duì)象區(qū)域的應(yīng)力對(duì)回彈產(chǎn)生的影響。另外，通過設(shè)定局部坐標(biāo)系并去除特定的應(yīng)力成分，能夠僅對(duì)該特定應(yīng)力的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，有助于研究降低回彈的對(duì)策。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是表示進(jìn)行SB分析的前柱內(nèi)部件(front pillar inner)的概觀的圖。[0033]圖2是說(shuō)明前柱內(nèi)部件的SB分析對(duì)象區(qū)域的圖。
[0034]圖3是表示分析結(jié)果的圖。
[0035]圖4是第I實(shí)施方式的流程圖。
[0036]圖5是第2實(shí)施方式的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037](第I實(shí)施方式)
[0038]參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的第I實(shí)施方式。
[0039]圖4是表示本發(fā)明的沖壓成形分析方法的第I實(shí)施方式的沖壓成形分析方法的處理順序的流程圖。
[0040]第I實(shí)施方式為如下分析方法:僅關(guān)注回彈有效應(yīng)力，在改變或去除回彈分析對(duì)象區(qū)域的回彈有效應(yīng)力后進(jìn)行回彈分析，并比較脫模后的沖壓成形品的形狀，由此評(píng)價(jià)回彈分析對(duì)象區(qū)域的應(yīng)力的影響。
[0041]圖4所示的沖壓成形分析方法中的分析計(jì)算使用有限元法(FEM)分析系統(tǒng)而進(jìn)行。
[0042](I)
[0043]S1:首先，在步驟SI中求出脫模前的沖壓成形品的應(yīng)力分布。
[0044]S2:在步驟S2中，定義在脫模前后不發(fā)生變化的局部坐標(biāo)系，對(duì)在步驟SI中求出的以整體坐標(biāo)系表示的應(yīng)力進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而求出局部坐標(biāo)系下的應(yīng)力分布(a)。由于沖壓成形品在脫模后由于回彈而發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所以當(dāng)對(duì)以整體坐標(biāo)系表示的應(yīng)力進(jìn)行直接差值時(shí)，無(wú)法正確地求出有助于變形的應(yīng)力。因此，針對(duì)提供應(yīng)力分布的各有限元素，使用在有限元素分析內(nèi)普遍使用的手法，即在定義脫模前后不發(fā)生變化的局部坐標(biāo)系并對(duì)應(yīng)力進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，在脫模前后進(jìn)行應(yīng)力的差值。
[0045]當(dāng)使局部坐標(biāo)系的正交的三個(gè)軸的單位矢量分別為(11，ml, nl)、(12，m2, n2)、(13，m3，n3)時(shí)，通過式(I)給出應(yīng)力的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種沖壓成形分析方法，其特征在于，包括以下工序: (1)算出脫模前的沖壓成形品的形狀、殘余應(yīng)力分布的數(shù)據(jù)，根據(jù)所述脫模前的數(shù)據(jù)并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而算出脫模前的局部坐標(biāo)系下的應(yīng)力分布(a)， (2)根據(jù)所述脫模前的數(shù)據(jù)進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算出局部坐標(biāo)系下的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布(b)，并且算出脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)(d)， (3)算出所述應(yīng)力分布(a)與(b)的差值(a-b)，將該差值作為回彈有效應(yīng)力、即SB有效應(yīng)力，并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而算出整體坐標(biāo)系下的SB有效應(yīng)力分布，改變或去除該SB有效應(yīng)力分布中分析對(duì)象區(qū)域的SB有效應(yīng)力，算出沖壓成形品的SB有效應(yīng)力分布，進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)(C)， (4)算出所述形狀數(shù)據(jù)(c)與形狀數(shù)據(jù)(d)的差值(c-d)，判斷分析對(duì)象區(qū)域?qū)φw形狀的影響程度。
2.一種沖壓成形分析方法，其特征在于，包括以下工序: (1)算出脫模前的沖壓成形品的形狀、殘余應(yīng)力分布的數(shù)據(jù)，根據(jù)所述脫模前的數(shù)據(jù)并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而算出脫模前的局部坐標(biāo)系下的應(yīng)力分布(a)， (2)根據(jù)所述脫模前的數(shù)據(jù)進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算出局部坐標(biāo)系下的沖壓成形品的殘余應(yīng)力分布(b)，并且算出脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)(d)， (3)算出所述應(yīng)力分布(a)與(b)的差值(a-b)，將該差值作為回彈有效應(yīng)力、即SB有效應(yīng)力，并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而算出整體坐標(biāo)系下的SB有效應(yīng)力分布，去除該SB有效應(yīng)力分布中分析對(duì)象區(qū)域的SB有效應(yīng)力，算出沖壓成形品的SB有效應(yīng)力分布(X)， (4)對(duì)脫模前的沖壓成形品的形狀賦予所述局部坐標(biāo)系下的殘余應(yīng)力分布(b)而算出局部坐標(biāo)系下的殘余應(yīng)力相應(yīng)量，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算出整體坐標(biāo)系下的沖壓成形品的殘余應(yīng)力相應(yīng)量⑴， (5)算出對(duì)所述沖壓成形品的SB有效應(yīng)力分布(X)加上所述沖壓成形品的殘余應(yīng)力相應(yīng)量(Y)而得到的應(yīng)力分布并進(jìn)行回彈分析，算出脫模后的沖壓成形品的形狀數(shù)據(jù)(C)， (6)算出所述形狀數(shù)據(jù)(c)與形狀數(shù)據(jù)(d)的差值(c-d)，判斷分析對(duì)象區(qū)域?qū)φw形狀的影響程度。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103459058SQ201280016493
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】石渡亮伸, 狩野裕隆 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社