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JPH11191098A - Method for predicting molding defect in spinning machining - Google Patents

Method for predicting molding defect in spinning machining

Info

Publication number
JPH11191098A
JPH11191098A JP35942297A JP35942297A JPH11191098A JP H11191098 A JPH11191098 A JP H11191098A JP 35942297 A JP35942297 A JP 35942297A JP 35942297 A JP35942297 A JP 35942297A JP H11191098 A JPH11191098 A JP H11191098A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spinning
molding
shape
value
analysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP35942297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kosuke Terada
耕輔 寺田
Naoto Taguchi
直人 田口
Susumu Takahashi
進 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP35942297A priority Critical patent/JPH11191098A/en
Publication of JPH11191098A publication Critical patent/JPH11191098A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30Computing systems specially adapted for manufacturing

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a spinning-machined product in a short development period at small development cost by calculating and predicting molding defects in spinning molding. SOLUTION: Meshes for FEM analysis representing a base material shape and a metal mold shape are prepared (11) and used, molding conditions are set, and drawing simulation of spinning machining by the FEM analysis by a dynamic explicit solution method is performed (13); and hydrostatic stress, equivalent stress, and equivalent strain for every unit time in a molding process are found (14), the value I of a decision parameter is found from the found hydrostatic stress, equivalent stress, and equivalent strain for every unit time by using an Oyane's theoretical crack decision expression (15), and on the basis of the found theoretical crack decision parameter value I, the occurrence of a molding defect is predicted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、スピニング加工
における成形不良の発生を予測する方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for predicting the occurrence of molding defects in spinning.

【0002】[0002]

【従来の技術】スピニング加工とは、円盤状の素材をス
ピニング加工機の主軸先端部のマンドレルに装着してそ
の主軸により回転させながら、素材表面にその主軸と平
行な軸線周りに回転するローラ状の金型を押し付け、そ
の金型を主軸の軸線の延在方向に前進させてゆくこと
で、素材にマンドレル形状に沿った絞り成形およびしご
き成形を施して、例えば車両用自動変速機のクラッチハ
ウジング等のカップ状の製品を形成するものであり、か
かるスピニング加工においては、特にその絞り成形過程
において素材に割れや皺等の成形不良が発生する場合が
ある。
2. Description of the Related Art Spinning is a process in which a disk-shaped material is mounted on a mandrel at the tip of a main shaft of a spinning machine and rotated by the main shaft, while the surface of the material rotates around an axis parallel to the main shaft. By pressing the mold and moving the mold forward in the direction in which the axis of the main shaft extends, the material is subjected to drawing and ironing along the mandrel shape, for example, a clutch housing of an automatic transmission for a vehicle. In the spinning process, there is a case where a molding defect such as a crack or a wrinkle is generated in the material during the drawing process.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで上記成形不良対
策として、通常は、素材径、素材板厚、主軸回転数、金
型前進速度、金型断面形状等の成形条件を試行錯誤的に
変更して製品の開発を進めているが、このような試行錯
誤的な方法では、開発期間が長期間に亘り、また開発費
が増大するという問題があった。しかしながら、スピニ
ング加工における絞り成形過程での成形不良を精度良く
予測し得る手法は、従来は存在していなかった。
Therefore, as a countermeasure against the above-mentioned molding failure, molding conditions such as a material diameter, a material plate thickness, a spindle rotation speed, a mold advance speed, and a mold sectional shape are usually changed by trial and error. However, such a trial and error method has a problem that the development period is long and the development cost is increased. However, there has hitherto not been any method capable of accurately predicting a molding defect in a drawing process in spinning.

【0004】すなわち、解析によって素材の割れを予測
する方法としては従来、板成形の有限要素法(FEM)
での解析による予測方法が知られており、この方法では
板厚の減少率から割れを予測している。しかしながら、
スピニング成形品の割れ現象は、肉厚分布に応じて生ず
るという特徴がないので、上記のような板厚減少率から
判断する手法は適用できない。一方、スピニング加工以
外の塑性加工の分野である鍛造や深絞り加工において
は、FEMでの成形解析による素材割れ予測のために理
論割れ判定式として「大矢根の式」を用いた研究報告が
多数あり、予測精度も高いことが知られている。大矢根
の式は、次の〔数1〕の通りである。
[0004] That is, as a method of predicting a crack in a material by analysis, a finite element method (FEM) of sheet forming has conventionally been used.
A prediction method based on the analysis described in (1) is known. In this method, cracks are predicted from the reduction rate of the sheet thickness. However,
Since there is no feature that the cracking phenomenon of the spinning molded product occurs in accordance with the thickness distribution, the above-described method of judging from the thickness reduction rate cannot be applied. On the other hand, in the forging and deep-drawing processes, which are the fields of plastic working other than spinning, there are many research reports that use "Oyane's formula" as a theoretical crack judgment formula to predict material cracking by forming analysis with FEM. It is also known that prediction accuracy is high. The formula of Oyane is as follows [Equation 1].

【数1】 (Equation 1)

【0005】この大矢根の判定式の基本的な考え方は、
正の静水圧応力下において、変形中の素材内のボイドが
成長して一定以上の大きさになると、クラック(割れ)
が発生するというものであり、理論割れ判定パラメータ
Iの値が1を超えた場合が、そのクラックが発生する状
態に相当する。
[0005] The basic concept of the Oyane decision formula is as follows.
Under positive hydrostatic stress, cracks (cracks) occur when voids in the deforming material grow to a certain size or more.
The case where the value of the theoretical crack determination parameter I exceeds 1 corresponds to a state where the crack occurs.

【0006】しかしながら、これまでこの判定式は、素
材が大きく変形しない領域で加工が行われる場合や、加
工過程において相当応力および相当歪みが時間毎に大き
く変動しない場合等の、静的な仮定が成り立つ場合にの
み適用されており(日本機械学会誌 75-639(1972),596
の大矢根守哉著の論文および、「塑性と加工」36-416(1
995),985の宅田裕彦著の論文参照)、それゆえその場合
においては、静的陰解法(有限要素法における運動方程
式の解法の一種で、時刻t+Δtでの平衡を満足するよ
う時刻t+Δtにおける運動方程式の大規模な連立一次
方程式の求解操作を行う手法)によるFEM解析手法が
適用されていた。この一方、スピニング加工は、素材が
例えば300rpm程度の回転数で高速回転し、金型と
素材とが短時間の間に接触と分離とを激しく繰り返す上
に、素材が大変形する加工方法であり、このような全く
変形挙動の異なる加工法における上記判定式での割れの
予測は、これまでは行われていなかった。
However, until now, this determination formula has a static assumption, such as when machining is performed in a region where the material is not significantly deformed, or when the equivalent stress and equivalent strain do not greatly vary with time in the machining process. It is applied only when it holds (Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers 75-639 (1972), 596
Of Moriya Oyane and "Plasticity and Processing", 36-416 (1
995), 985), and in that case, the static implicit method (a kind of solution of the equation of motion in the finite element method) is used at time t + Δt to satisfy the equilibrium at time t + Δt. A technique of performing a solution operation of a large-scale simultaneous linear equation of a motion equation) has been applied. On the other hand, spinning is a processing method in which the material rotates at a high speed of, for example, about 300 rpm, the mold and the material repeatedly contact and separate violently in a short time, and the material is largely deformed. However, the prediction of cracking by the above-mentioned determination formula in such processing methods having completely different deformation behaviors has not been performed so far.

【0007】また同様に静的な仮定が成り立つ場合にの
み適用されてきた理論割れ判定式として、以下の〔数
2〕に示すコッククロフト(Cockcroft )らの式や〔数
3〕に示すブロッツオ(Brozzo)らの式、そして〔数
4〕に示すクリフト(Clift )らの式も知られている
が、これらの式でのスピニング加工における割れ予測
も、これまでは行われていなかった。コッククロフトら
の式は、
Similarly, as a theoretical crack judgment formula which has been applied only when a static assumption is satisfied, the formula of Cockcroft et al. Shown in the following [Equation 2] and the Brozzoo shown in [Equation 3] are shown below. ), And the formula of Clift et al. Shown in [Equation 4] are known, but the prediction of cracking in spinning by these formulas has not been performed so far. Cockcroft's formula is

【数2】 であり、ここに、Iは理論割れ判定パラメータ、σmax
は最大垂直応力、εは相当歪み、Cは定数である。ブロ
ッツオらの式は、
(Equation 2) Where I is a theoretical crack determination parameter, σmax
Is the maximum normal stress, ε is the considerable strain, and C is a constant. The equation of Brozzo is

【数3】 であり、ここに、Iは理論割れ判定パラメータ、σh は
静水圧応力、σmax は最大垂直応力、εは相当歪み、C
は定数である。クリフトらの式は、
(Equation 3) Where I is the theoretical crack determination parameter, σh is the hydrostatic stress, σmax is the maximum normal stress, ε is the equivalent strain, C
Is a constant. Clift's formula is

【数4】 であり、ここに、Iは理論割れ判定パラメータ、σは相
当応力、εは相当歪み、Cは定数である。
(Equation 4) Where I is a theoretical crack determination parameter, σ is equivalent stress, ε is equivalent strain, and C is a constant.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】こ
の発明は、前記理論割れ判定式に鑑みて、スピニング加
工における前記従来技術の課題を解決した成形不良予測
方法を提供せんとするものであり、この発明のスピニン
グ加工における成形不良発生予測方法は、基材形状およ
び金型形状を表すFEM解析用メッシュを作成し、それ
らのFEM解析用メッシュを用いるとともに成形条件を
設定して動的陽解法でのFEM解析によるスピニング加
工の絞り成形シミュレーションを行い、その解析結果か
ら成形過程中の単位時間毎の応力と歪みとを求め、それ
ら求めた単位時間毎の応力と歪みとから理論割れ判定式
を用いて理論割れ判定パラメータの値を求め、その求め
た理論割れ判定パラメータの値に基づいて成形不良の発
生を予測することを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for predicting a molding defect that solves the problems of the prior art in spinning in view of the theoretical crack determination formula. According to the method for predicting the occurrence of molding defects in spinning according to the present invention, a mesh for FEM analysis representing a base material shape and a die shape is created, and the meshes for FEM analysis are used and the molding conditions are set to obtain a dynamic explicit method. Simulation of draw forming of spinning by FEM analysis, and the stress and strain per unit time during the forming process are obtained from the analysis results, and the theoretical crack judgment formula is used from the obtained stress and strain per unit time. To determine the value of the theoretical crack determination parameter, and predict the occurrence of molding defects based on the calculated value of the theoretical crack determination parameter It is an feature.

【0009】すなわち、本願発明者は、静的な仮定が成
り立つ場合にのみ適用されてきた前記理論割れ判定式に
着目し、その一方でスピニング加工の解析が動的陽解法
(有限要素法における運動方程式の解法の一種で、連立
方程式の求解操作は行わず、運動方程式をそのまま解い
て、時刻tにおける運動方程式を基に時刻t+Δtにお
ける運動方程式の解を近似的に求める手法)を用いたF
EM解析による成形シミュレーションで行い得ることに
想到し、素材がその要素毎に金型から受ける衝撃や負荷
による素材のダメージを、前記理論割れ判定式で求まる
理論割れ判定パラメータ値で定量的に評価することとし
て、基材形状および金型形状を表すFEM解析用メッシ
ュを作成し、それらのFEM解析用メッシュを用いると
ともに成形条件を設定して動的陽解法でのFEM解析に
よるスピニング加工の絞り成形シミュレーションを行
い、その解析結果から成形過程中の単位時間毎の応力と
歪みとを求め、それら求めた単位時間毎の応力と歪みと
から前記理論割れ判定式を用いて理論割れ判定パラメー
タの値を求め、その求めた理論割れ判定パラメータの値
に基づいて成形不良の発生の予測を行った。そして、そ
の予測精度が実際に高いことを、検証によって確認し
た。
That is, the inventor of the present application pays attention to the above-mentioned theoretical crack judgment formula which has been applied only when the static assumption is satisfied, while the analysis of spinning processing is performed by a dynamic explicit method (a motion equation in the finite element method). Is a method of solving the equation of motion without performing the solution operation of the simultaneous equations, and solving the equation of motion as it is, and approximately obtaining the solution of the equation of motion at time t + Δt based on the equation of motion at time t).
Having arrived at what can be performed by a molding simulation based on EM analysis, the material is quantitatively evaluated for the damage of the material due to the impact or load received from the mold for each element by the theoretical crack determination parameter value obtained by the theoretical crack determination formula. In other words, a mesh for FEM analysis that represents the shape of the base material and the shape of the mold was created, and the mesh for the FEM analysis was used. The forming conditions were set, and the drawing forming simulation of spinning by FEM analysis using the dynamic explicit method was performed. Performed, the stress and strain per unit time during the molding process are determined from the analysis result, and the value of the theoretical crack determination parameter is determined using the theoretical crack determination formula from the obtained stress and strain per unit time, The occurrence of molding failure was predicted based on the obtained values of the theoretical crack determination parameters. Verification confirmed that the prediction accuracy was actually high.

【0010】従ってこの発明の成形不良発生予測方法に
よれば、机上の検討において短時間で、成形不良(割れ
および皺)の発生を高精度に予測することができるの
で、成形可能条件(素材径、素材板厚、主軸回転数、金
型形状、金型個数等)を試行錯誤的な成形性試験なしで
あらかじめ割り出すことができ、それゆえ無駄な成形性
試験を省き得て、良好な品質のスピニング加工製品を従
来よりも短い開発期間および少ない開発費で開発するこ
とができる。
Therefore, according to the method of predicting the occurrence of molding defects according to the present invention, the occurrence of molding defects (cracks and wrinkles) can be predicted with high accuracy in a short time in a desk study, and the molding conditions (material diameter) , Material thickness, spindle speed, mold shape, number of molds, etc.) can be determined in advance without trial-and-error moldability tests. Therefore, unnecessary moldability tests can be omitted, and good quality can be obtained. Spinning products can be developed with shorter development time and lower development costs than before.

【0011】なお、この発明においては、前記動的陽解
法でのFEM解析によるスピニング加工の絞り成形シミ
ュレーションを行うに際し、速度境界条件を実際の成形
速度域の20〜30倍程度の速い速度域にスライドさせ
てその絞り成形シミュレーションを行っても良く、この
ように成形速度域を高速化すれば、解析計算に要する時
間を実際の速度域で解く場合よりも1/20〜1/30
程度に短縮することができるので、(商品名)CRAY
−T90等のいわゆるスーパーコンピュータを用いるこ
とにより、1時間以内で成形シミュレーションを行うこ
とができる。ちなみに、かかる成形速度域を高速化を行
わない場合には、上記の如きスーパーコンピュータをも
ってしても、成形シミュレーションのための計算が数時
間から数十時間に及ぶものとなる。
In the present invention, when performing the drawing forming simulation of the spinning process by the FEM analysis in the dynamic explicit method, the speed boundary condition is slid to a speed range approximately 20 to 30 times as high as the actual forming speed range. The drawing forming simulation may be performed in such a manner. When the forming speed range is increased in this way, the time required for the analysis calculation is 1/20 to 1/30 as compared with the case of solving in the actual speed range.
(Product name) CRAY
A molding simulation can be performed within one hour by using a so-called supercomputer such as T90. By the way, if the molding speed range is not increased, the calculation for the molding simulation will take several hours to several tens of hours even with the above-mentioned supercomputer.

【0012】しかも、本願発明者が検証した結果、速度
境界条件を実際の成形速度の40倍まで速めると、判定
結果の良不良が混在する判定不能領域が広くなり過ぎて
予測精度が低下し過ぎることになるが、実際の成形速度
の30倍程度までであれば、速度境界条件を速い速度域
にスライドさせて成形シミュレーションを行っても、判
定不能領域がさほど広くならないため予測精度が低下し
過ぎることがないということが判明した。
Moreover, as a result of verification by the present inventor, if the speed boundary condition is increased to 40 times the actual molding speed, the undeterminable region in which good and bad judgment results are mixed becomes too wide, and the prediction accuracy is too low. That is, if the molding speed is up to about 30 times the actual molding speed, even if the molding simulation is performed by sliding the speed boundary condition to a high speed region, the prediction accuracy is excessively reduced because the undetermined region is not so wide. It turned out that there was no.

【0013】また、この発明においては、前記理論割れ
判定パラメータ値を求めるに際し、先に求めた前記理論
割れ判定パラメータの値に基づく予測結果を実験結果と
比較し、その結果に基づき、前記理論割れ判定式中の応
力に関する時間関数を求める単位時間を複数に細分化し
て、前記細分化した時間毎に前記時間関数を求め、それ
ら求めた時間関数の最大値、最小値もしくは平均値を前
記単位時間毎の時間関数として前記理論割れ判定式に適
用することとしても良く、このようにすれば、理論割れ
判定パラメータ値を素材の相違等に応じて微調整し得
て、計算精度をより高めることができる。
Further, in the present invention, when calculating the theoretical crack determination parameter value, a prediction result based on the previously determined value of the theoretical crack determination parameter is compared with an experimental result, and based on the result, the theoretical crack determination parameter is determined. The unit time for obtaining the time function related to the stress in the judgment formula is subdivided into a plurality of units, the time function is obtained for each of the subdivided times, and the maximum value, minimum value or average value of the obtained time functions is calculated as the unit time. It may be applied to the theoretical crack determination formula as a time function for each time, in this case, the theoretical crack determination parameter value can be fine-tuned according to the difference of the material, and the calculation accuracy can be further improved. it can.

【0014】さらに、この発明においては、前記基材形
状を表すFEM解析用メッシュを作成するに際し、前記
素材形状を板厚方向に2層もしくは3層、より好ましく
は2層構造のソリッド要素で表すことととしても良く、
また、前記素材形状を半径方向に7〜9分割、より好ま
しくは9分割し、最内周の要素をマンドレルで拘束され
る範囲に設定してソリッドの剛体要素で表すこととして
も良く、そして、前記素材形状を周方向に概略60分割
することとしても良い。
Further, in the present invention, when creating an FEM analysis mesh representing the base material shape, the material shape is represented by two or three layers, more preferably a two-layer solid element, in the thickness direction. It may be good,
Further, the material shape may be radially divided into 7 to 9 parts, more preferably 9 parts, and the innermost element may be set to a range constrained by a mandrel and represented by a solid rigid element, and The material shape may be roughly divided into 60 in the circumferential direction.

【0015】本願発明者による検証の結果、素材形状を
1層のソリッド要素で表すとFEM解析において計算結
果が発散し易く、4層以上とすると計算時間がかかり過
ぎ、また素材形状を半径方向に6以下に分割すると計算
結果が発散し易く、10以上に分割すると要素の指定に
2桁の数字が必要となって計算時間がかかり過ぎ、そし
て素材形状を周方向に60±10程度に分割すると計算
時間が長くなり過ぎることなく高精度の解析を行うこと
ができるということが判明した。従って、上記のように
素材形状を要素分割すれば、解析精度を高く維持しつ
つ、計算時間を短縮することができる。
As a result of verification by the inventor of the present application, when the material shape is represented by one layer of solid elements, the calculation result is easily diverged in FEM analysis. When the material shape is four or more layers, the calculation time is too long, and the material shape is changed in the radial direction. If it is divided into 6 or less, the calculation result tends to diverge. If it is divided into 10 or more, it takes two digits to specify the elements, it takes too much calculation time, and if you divide the material shape into about 60 ± 10 in the circumferential direction, It has been found that high-precision analysis can be performed without too long calculation time. Therefore, if the material shape is divided into elements as described above, it is possible to shorten the calculation time while maintaining high analysis accuracy.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここ
に、図1は、この発明のスピニング加工における成形不
良発生予測方法の一実施例を示す工程図であり、この実
施例の方法では、先ずステップ11で、有限要素法(FE
M)での解析に用いるメッシュ(MESH)、すなわち
多数の四角形要素に分割した網目状の基本形状モデル
(素材形状と金型形状とマンドレル形状とをそれぞれ表
す)のユニバーサルファイルを作成する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a process chart showing an embodiment of a method for predicting the occurrence of forming defects in spinning according to the present invention. In the method of this embodiment, first, in step 11, the finite element method (FE) is used.
A universal file of a mesh (MESH) used for the analysis in M), that is, a mesh-like basic shape model (representing a material shape, a mold shape, and a mandrel shape) divided into a number of square elements is created.

【0017】図2は、上記実施例における基本形状モデ
ルの要素分割の方法を示す説明図であり、この実施例の
方法では図示のように、中心部に孔が空いた円板状のス
ピニング加工素材1をソリッド要素で表し、素材1の板
厚方向を2層構造とし、素材1の半径方向を9分割し、
素材1の円周方向を約6°ピッチで概略60分割し、ス
ピニング加工機のマンドレル2で拘束される素材1の最
内周の要素を、変形に関係しない部分であることからソ
リッドの剛体要素で表現し、そしてスピニング加工に用
いるローラ状の金型3をシェルの剛体要素で表してい
る。
FIG. 2 is an explanatory view showing a method of dividing an element of a basic shape model in the above embodiment. In this embodiment, as shown, a disk-shaped spinning process having a hole at the center is shown. Material 1 is represented by a solid element, the thickness direction of material 1 has a two-layer structure, and the radial direction of material 1 is divided into nine parts.
The circumferential direction of the material 1 is roughly divided into 60 at a pitch of about 6 °, and the innermost element of the material 1 constrained by the mandrel 2 of the spinning machine is a solid rigid element because it is a part that is not related to deformation. And the roller-shaped mold 3 used for spinning is represented by a rigid element of the shell.

【0018】次にここでは、図1のステップ12で、成形
条件(スピニング加工機の主軸回転数、主軸の軸線延在
方向への金型3の前進速度、素材1の材料データ等)を
入力して、動的陽解法を実行するためのFEMデータを
作成する。なお、上記入力する素材1の材料データを求
める際、この実施例では、前記理論割れ判定式(1)中
の材料定数a,bの計算にも用いるため、素材の応力−
歪み関係を塑性変形の式σ=Fεn に定式化すべく、J
IS規格に基づき素材1の材料の引っ張り試験を行って
F値、n値(加工硬化指数)およびr値(ランクフォー
ド値)をそれぞれ測定し、また一軸引っ張り試験と平面
歪み試験との二種類の材料試験を行って各場合の破断歪
みε1 を測定する。〔表1〕は、SP221とSCR4
20とS35Cとの三種類の材料についての上記の値の
測定例を示す。
Next, here, in step 12 of FIG. 1, the molding conditions (the number of revolutions of the main shaft of the spinning machine, the advance speed of the mold 3 in the direction in which the main shaft extends, the material data of the raw material 1, etc.) are input. Then, FEM data for executing the dynamic explicit method is created. In addition, when the material data of the input material 1 is obtained, in this embodiment, since the material constants a and b in the theoretical crack determination formula (1) are also used, the stress of the material is calculated as follows.
To formulate the strain relationship into the plastic deformation equation σ = Fε n ,
F-value, n-value (work hardening index) and r-value (Rankford value) were measured by performing a tensile test of the material 1 based on the IS standard, and two types of a uniaxial tensile test and a plane strain test were performed. performing material tests measuring the fracture strain epsilon 1 in each case. [Table 1] shows SP221 and SCR4
The measurement example of the above-mentioned value about three kinds of materials of 20 and S35C is shown.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】しかしてこの実施例では、先に述べた大矢
根の理論割れ判定式(1)に上記各引っ張り試験法での
測定結果を代入するとともに、I≧1で破断が生ずるこ
とからそのI値を代入して連立方程式を解くことによ
り、上記材料定数a,bを求める。〔表2〕は、SP2
21とSCR420とS35Cとの三種類の材料につい
ての〔表1〕の測定結果に基づく上記材料定数a,bの
値の計算結果を示す。
In this embodiment, the measurement results of the above-described tensile test methods are substituted into the above-mentioned equation (1) of the theoretical crack determination of Oyane. To solve the simultaneous equations to obtain the material constants a and b. [Table 2] shows SP2
The calculation results of the above-mentioned material constants a and b based on the measurement results of [Table 1] for three kinds of materials 21, SCR420 and S35C are shown.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】次にここでは、図1のステップ13で、前述
した如きスーパーコンピュータを用いて、上記FEM解
析用メッシュおよび上記成形条件に基づき、動的陽解法
でのFEM解析によるスピニング加工の絞り成形シミュ
レーションを行う。図3および図4は、素材材質SP2
21、素材直径240mm、素材板厚6.0mm、絞り率7
0%、主軸回転数366rpm、金型前進速度300mm
/minでの絞り成形シミュレーションの結果をそれぞれ示
し、ここで、図3は、金型3を3個使用した場合、また
図4は、金型3を1個使用した場合の絞り成形シミュレ
ーションの結果を示している。なお、各図中、左側が成
形前、右側が成形後の状態であり、符号4は成形品を示
す。
Next, here, in step 13 of FIG. 1, the drawing forming simulation of the spinning process by the FEM analysis by the dynamic explicit method is performed based on the mesh for FEM analysis and the forming conditions by using the super computer as described above. I do. 3 and 4 show the material SP2.
21, material diameter 240mm, material thickness 6.0mm, drawing ratio 7
0%, spindle speed 366rpm, die advance speed 300mm
3 shows the results of the draw forming simulation at / min. FIG. 3 shows the results of the draw forming simulation when three molds 3 were used, and FIG. 4 shows the results of the draw forming simulation when one mold 3 was used. Is shown. In each figure, the left side shows a state before molding and the right side shows a state after molding, and reference numeral 4 denotes a molded product.

【0023】次にここでは、図1のステップ14で、上記
動的陽解法でのFEM解析の結果のうち、成形過程中の
時間増分(単位時間)Δt毎の〔表3〕に示す三種類の
データをそれぞれ求めてファイルに出力する。
Next, in step 14 of FIG. 1, among the results of the FEM analysis by the dynamic explicit method, there are three types shown in [Table 3] for each time increment (unit time) Δt during the molding process. Obtains data and outputs it to a file.

【0024】[0024]

【表3】 [Table 3]

【0025】次にここでは、図1のステップ15で、上記
〔表3〕に示す三種類のデータをそれぞれファイルから
読み込んで、これらのデータから以下の〔数5〕の
(2)〜(4)式により時間関数y1 ,y2 ,Δy2
求めるとともに(5)式により累積時間tn を求め、そ
してそれらおよび先に求めた材料定数a,bの値から、
大矢根の理論割れ判定式(1)の変形である(6)式に
よりI値(理論割れ判定パラメータ値)を数値計算す
る。但し、y1 <0の場合はI値計算に含めない。
Next, here, in step 15 of FIG. 1, the three types of data shown in Table 3 above are read from the file, respectively, and based on these data, (2) to (4) of the following [Equation 5] are obtained. ), The time functions y 1 , y 2 , Δy 2 are determined, the accumulated time t n is determined by the equation (5), and from these and the values of the material constants a and b determined earlier,
The I value (theoretical crack determination parameter value) is numerically calculated by the equation (6) which is a modification of the Ohane theoretical crack determination equation (1). However, the case of y 1 <0 is not included in the I value calculation.

【数5】 (Equation 5)

【0026】上記の式(2),(3)により求めた時間
関数y1 ,y2 の変化状態の例を、図5および図6の関
係線図にそれぞれ示す。ここで、相当歪みに関する時間
関数y2 は図6に示すように比較的安定して増加する
が、静水圧応力と相当応力とに関する時間関数y1 は図
5に示すように大きく変動する傾向がある。この傾向を
用いて、この実施例の方法では、後述の如き予測精度向
上のためのチューニング策を行っている。
Examples of changes in the time functions y 1 and y 2 obtained by the above equations (2) and (3) are shown in the relationship diagrams of FIGS. 5 and 6, respectively. Here, considerable time function y 2 regarding distortion increases relatively stable, as shown in FIG. 6, but the time function y 1 about the normal stress and the equivalent stress is tend to vary greatly as shown in FIG. 5 is there. Using this tendency, the method of this embodiment performs a tuning measure for improving prediction accuracy as described later.

【0027】最後にここでは、図1のステップ16で、上
記の式(6)によって求めたI値に基づき成形性の評価
を行う。すなわち、I≧1の場合には理論的に割れまた
は皺が発生することになる。図7は、上述した計算によ
って求めた、成形品における半径方向のI値の分布状態
を示す関係線図およびその解析結果を説明する表であ
り、この解析結果では、金型3を3個使用する場合には
I≧1(割れ)となる領域が成形品の外側に存在する
が、金型3を1個使用する場合にはI≧1(割れ)とな
る領域が存在しないということが判明した。
Finally, in step 16 in FIG. 1, the formability is evaluated based on the I value obtained by the above equation (6). That is, when I ≧ 1, cracks or wrinkles are theoretically generated. FIG. 7 is a relational diagram showing the distribution of the I value in the radial direction in the molded product, obtained by the above-described calculation, and a table explaining the analysis results. In this analysis result, three molds 3 are used. In this case, the region where I ≧ 1 (crack) exists outside the molded product, but when one mold 3 is used, the region where I ≧ 1 (crack) does not exist. did.

【0028】図8(a)は、図7に結果を示す成形不良
発生予測計算と同一条件で、3個の金型により実際にス
ピニング成形を行った結果の絞り成形品全体を示す斜視
図、図8(b)は、その図8(a)に示す絞り成形品の
外周部を拡大して示す斜視図であり、また図9(a)
は、図7に結果を示す成形不良発生予測計算と同一条件
で、1個の金型により実際にスピニング成形を行った結
果の絞り成形品全体を示す斜視図、図9(b)は、その
図9(a)に示す絞り成形品の外周部を拡大して示す斜
視図である。
FIG. 8A is a perspective view showing the whole drawn product as a result of actually performing spinning molding using three dies under the same conditions as the calculation of the occurrence of molding failure shown in FIG. FIG. 8B is an enlarged perspective view showing the outer peripheral portion of the drawn product shown in FIG. 8A, and FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing the whole drawn molded product as a result of actually performing spinning molding with one mold under the same conditions as the molding defect occurrence prediction calculation shown in FIG. 7, and FIG. It is a perspective view which expands and shows the outer peripheral part of the draw-formed product shown to Fig.9 (a).

【0029】これら図8および図9と、それら実際の成
形結果をまとめた図7の右側の表とに示すように、金型
3を3個使用する場合には図8(b)に示す如く成形品
の外周部に割れが発生したが、金型3を1個使用する場
合には図9(b)に示す如く成形品には割れが発生せ
ず、これによって上記判定結果が正しいことが裏付けら
れた。
As shown in FIGS. 8 and 9 and the table on the right side of FIG. 7 which summarizes the actual molding results, when three dies 3 are used, as shown in FIG. Although a crack occurred in the outer peripheral portion of the molded product, when one mold 3 was used, no crack occurred in the molded product as shown in FIG. 9 (b). Supported.

【0030】また、スピニング成形での絞り成形の過程
で素材に皺が発生する場合もあり、かかる場合にも上記
I値は1以上となるが、上述したステップ3における成
形シミュレーションの結果でも、図10に示すように、皺
の発生が明確に予測できる。なお、図10中、上側が成形
前、下側が成形後の状態であり、符号4は成形品を示
す。図11は、図10に示す成形シミュレーションと同一条
件で実際にスピニング成形を行った結果の絞り成形品全
体を示す斜視図であり、この図11から明らかなように、
上記成形シミュレーションおよびそれに基づく成形不良
発生予測結果は、実際の皺発生現象と良く一致してい
る。
Also, wrinkles may occur in the material in the process of drawing in spinning. In such a case, the above-mentioned I value is 1 or more. As shown in 10, the occurrence of wrinkles can be clearly predicted. In FIG. 10, the upper side is a state before molding and the lower side is a state after molding, and reference numeral 4 indicates a molded product. FIG. 11 is a perspective view showing the entire drawn molded product as a result of actually performing spinning molding under the same conditions as the molding simulation shown in FIG. 10, and as is clear from FIG.
The above-described molding simulation and the result of the prediction of the occurrence of molding failure based on the simulation are in good agreement with the actual wrinkle generation phenomenon.

【0031】ところで、上述した解析を実際の金型前進
速度域で行うと、計算所要時間が前出したようにスーパ
ーコンピュータをもってしても数時間から数十時間に及
ぶものとなり、このような莫大な計算時間を要するよう
では、予測手法として使用するのは実際上不都合であ
る。そこで、本願出願人は、上述した動的陽解法でのF
EM解析によるスピニング加工の絞り成形シミュレーシ
ョンを行うに際し、表4に示すように、実際の速度域が
300mm/min程度である金型前進速度Vz の速度境界条
件を、その実際の成形速度域の20倍(速度境界条件
A)、30倍(速度境界条件B)および40倍(速度境
界条件C)の三種類の速い速度域にスライドさせてそれ
ぞれ絞り成形シミュレーションを行った。
By the way, if the above-described analysis is performed in the actual mold forward speed range, the calculation time can be from several hours to several tens of hours even with a supercomputer, as described above. If a long calculation time is required, it is practically inconvenient to use it as a prediction method. Therefore, the applicant of the present application proposes that the F
In performing the drawing forming simulation of the spinning process by the EM analysis, as shown in Table 4, the speed boundary condition of the mold advance speed Vz where the actual speed range is about 300 mm / min is set to 20 times the actual forming speed range. The draw forming simulation was performed by sliding the slide into three different speed ranges, ie, a double speed (speed boundary condition A), 30 times (speed boundary condition B) and 40 times (speed boundary condition C).

【0032】[0032]

【表4】 [Table 4]

【0033】このように成形速度域を高速化すれば、2
0倍〜30倍程度の高速化でも、解析計算に要する時間
を実際の速度域で解く場合よりも1/20〜1/30程
度に短縮することができるので、スーパーコンピュータ
を用いることにより、1時間以内で成形シミュレーショ
ンを行うことができる。
If the molding speed range is increased as described above, 2
Even when the speed is increased about 0 to 30 times, the time required for the analysis calculation can be reduced to about 1/20 to 1/30 as compared with the case of solving in the actual speed range. The molding simulation can be performed within the time.

【0034】図12,図13および図14は、〔表5〕
に示す15種類の成形条件について上記速度境界条件A
(20倍)、速度境界条件B(30倍)および速度境界
条件C(40倍)の三種類の速度境界条件でそれぞれ絞
り成形シミュレーションに基づくI値の計算と実際の成
形とを行った結果を示しており、ここでの成形条件の設
定範囲は、素材材質SP221、素材直径220〜27
0mm、素材板厚3.2〜6.0mm、絞り率70〜80
%、主軸回転数Vθ264〜486rpm、金型前進速
度Vz 240〜360mm/minとしてある。なお、図中の
各成形結果の下に付した数字は、表5中の条件No. を示
す。
FIGS. 12, 13 and 14 show [Table 5]
The velocity boundary condition A for the 15 types of molding conditions shown in
(20 times), speed boundary condition B (30 times), and speed boundary condition C (40 times). The results of the calculation of the I value based on the draw forming simulation and the actual forming were performed under three types of speed boundary conditions. Here, the setting range of the molding conditions is as follows: material material SP221, material diameter 220 to 27
0mm, material thickness 3.2-6.0mm, drawing ratio 70-80
%, Spindle rotation speed Vθ264 to 486 rpm, and mold forward speed Vz 240 to 360 mm / min. The numbers given below each molding result in the figure indicate the condition No. in Table 5.

【0035】[0035]

【表5】 [Table 5]

【0036】これら図12〜図14に記したAの値は、
成形不良の予測精度を定量的に評価するためのものであ
り、成形OKの判定結果と成形NG(不良)の判定結果
とが混在する判定不能領域の幅を示している。すなわち
A=IMax.−IMin.であり、図12〜図14中右側の記
号表に記したように、IMax.はOKとなったIの最大
値、IMin.はNGとなったIの最小値である。
The value of A shown in FIGS. 12 to 14 is
This is for quantitatively evaluating the prediction accuracy of molding failure, and indicates the width of a non-determinable region in which the determination result of molding OK and the determination result of molding NG (defective) are mixed. That is, A = IMax.−IMin., And as shown in the symbol table on the right side in FIGS. 12 to 14, IMax. Is the maximum value of I that is OK, and Imin. Is the minimum value of I that is NG. It is.

【0037】図12に示す速度境界条件A(20倍)で
は、A=0.10であり、I値誤差は±5%以内という
ことになる。従ってこの場合は、予測精度が充分高いと
いえる。また、図13に示す速度境界条件B(30倍)
では、A=0.13であり、I値誤差は+0%〜−13
%ということになる。従ってこの場合も、予測精度が高
いといえる。しかしながら、図14に示す速度境界条件
C(40倍)では、A=0.32であり、I値誤差は−
4%〜−36%ということになる。従ってこの場合に
は、計算時間は非常に短縮化できるものの、予測精度は
一般には高いとはいえなくなる。それゆえ、上記実施例
の方法においては、実際の速度域の20倍〜30倍程度
の速度域で解析を行うものとする。
Under the speed boundary condition A (20 times) shown in FIG. 12, A = 0.10, and the I value error is within ± 5%. Therefore, in this case, it can be said that the prediction accuracy is sufficiently high. Also, the speed boundary condition B shown in FIG. 13 (30 times)
In this case, A = 0.13, and the I value error is + 0% to −13.
%It turns out that. Therefore, also in this case, it can be said that the prediction accuracy is high. However, under the velocity boundary condition C (40 times) shown in FIG. 14, A = 0.32, and the I value error is −
4% to -36%. Therefore, in this case, although the calculation time can be greatly reduced, the prediction accuracy is generally not high. Therefore, in the method of the above embodiment, analysis is performed in a speed range of about 20 to 30 times the actual speed range.

【0038】また、動的陽解法の特徴として、上記静水
圧応力と相当応力とに関する時間関数y1 は、図5およ
び、その傾向を拡大した図15に示すように、微細な時
間範囲Δtにおいて比較的大きく変動する傾向がある。
この傾向を用いて上記実施例の方法では、素材の材質の
相違等により予測に誤差が生じた場合の予測精度向上の
ため、I値の計算において次のようなチューニング策を
行っている。
As a feature of the dynamic explicit method, the time function y 1 relating to the hydrostatic stress and the equivalent stress is compared in a fine time range Δt as shown in FIG. 5 and FIG. Tend to fluctuate significantly.
Using this tendency, in the method of the above-described embodiment, the following tuning is performed in the calculation of the I value in order to improve the prediction accuracy when a prediction error occurs due to a difference in the material of the material.

【0039】すなわちここでは、I値の計算におけるΔ
tをさらに細分化して、それら細分化したΔt1 の各々
につき上記時間関数y1 の値を計算し、実験結果と比較
してI値が低めの場合には、上記Δt1 をK回前進させ
る(Δt1 がK回経過する)間の上記時間関数y1 の値
のうちの最大値を(1)式の計算に用いるようにする一
方、実験結果と比較してI値が高めの場合には、前記Δ
1 をK回前進させた(Δt1 がK回経過した)間の上
記時間関数y1 の値のうちの最小値または平均値を
(1)式の計算に用いるようにする。ここで、Kは任意
の整数であり、例えば図15ではK=4としている。こ
のように時間関数y1 を実験結果に応じて変更すること
により、割れが発生する場合のI値を1.0付近に位置
させて、予測精度を向上させることができる。なお、K
やΔt1 を適宜設定することによっても、I値の計算を
適正ならしめることができる。
That is, here, Δ in the calculation of the I value
t is further subdivided, and the value of the time function y 1 is calculated for each of the subdivided Δt 1. If the I value is lower than the experimental result, the above Δt 1 is advanced K times. The maximum value of the time function y 1 during (Δt 1 elapses K times) is used for the calculation of the expression (1), while the I value is higher than the experimental result. Is the Δ
The minimum value or the average value of the values of the time function y 1 during the advance of t 1 K times (when Δt 1 has elapsed K times) is used for the calculation of the equation (1). Here, K is an arbitrary integer. For example, in FIG. 15, K = 4. By such change in accordance with time function y 1 experimental results, it is possible to the I value is positioned in the vicinity of 1.0 to cracking occurs, improving the prediction accuracy. Note that K
The calculation of the I value can also be made appropriate by appropriately setting and Δt 1 .

【0040】予測精度向上のために、上記実施例の方法
ではまた、素材内の円周方向および半径方向のI値の分
布の処理法として、図16に示すように、素材の同一半
径の円周上でその円周方向のI値の分布にばらつきがあ
る場合に、円周方向に平均値を求め、そのI値の平均値
を評価しても良い。すなわち例えば、ここでは円周方向
に60°ピッチで6箇所のI値を求め、その平均値を求
めて評価する。また半径方向については、要素分割を9
分割として最内周は剛体要素としているので、8つの要
素グループのI値を求め、それらのうちの最大のI値で
成形性を評価しても良い。
In order to improve the prediction accuracy, in the method of the above embodiment, as a method of processing the distribution of the I value in the circumferential direction and the radial direction in the material, as shown in FIG. When the distribution of the I value in the circumferential direction varies on the circumference, an average value may be obtained in the circumferential direction, and the average value of the I value may be evaluated. That is, for example, here, I values are obtained at six locations at a pitch of 60 ° in the circumferential direction, and the average value is obtained and evaluated. In the radial direction, element division is 9
Since the innermost circumference is a rigid element as a division, the I values of the eight element groups may be obtained, and the formability may be evaluated using the maximum I value among them.

【0041】かくして上記実施例の方法によれば、机上
の検討において短時間で、成形不良(割れおよび皺)の
発生を高精度に予測することができるので、成形可能条
件を試行錯誤的な成形性試験なしであらかじめ割り出す
ことができ、それゆえ無駄な成形性試験を省き得て、良
好な品質のスピニング加工製品を従来よりも短い開発期
間および少ない開発費で開発することができる。
Thus, according to the method of the above embodiment, the occurrence of molding defects (cracks and wrinkles) can be predicted with high accuracy in a short time in a desk study, and the molding conditions are determined by trial and error. It can be pre-indexed without a performance test, thus eliminating wasteful formability testing and developing a better quality spinning product with a shorter development time and lower development costs.

【0042】しかも上記実施例の方法によれば、動的陽
解法でのFEM解析によるスピニング加工の絞り成形シ
ミュレーションを行うに際し、速度境界条件を実際の成
形速度域の20倍〜30倍の速い速度域にスライドさせ
てその絞り成形シミュレーションを行うので、解析計算
に要する時間を、実際の速度域で解く場合よりも1/2
0〜1/30程度に短縮し得て、通常のスーパーコンピ
ュータをもってすれば充分実用に足る1時間以内で成形
シミュレーションを行うことができ、しかも、上記の範
囲内であれば判定不能領域がさほど広くならないので、
予測精度を高く維持することができる。
Further, according to the method of the above embodiment, when performing the drawing forming simulation of the spinning process by the FEM analysis in the dynamic explicit method, the speed boundary condition is set to a speed range of 20 to 30 times as fast as the actual forming speed range. , And the draw forming simulation is performed, so that the time required for the analysis calculation is reduced by half compared to the case of solving in the actual speed range.
The molding simulation can be performed within one hour, which is sufficiently practical if a normal supercomputer can be used, and if it is within the above range, the undetermined area is very wide. Because
The prediction accuracy can be kept high.

【0043】さらに上記実施例の方法によれば、先に求
めた理論割れ判定パラメータ値Iに基づく予測結果を実
験結果と比較して、その結果に基づき、理論割れ判定式
中の静水圧応力と相当応力とに関する時間関数y1 を求
める単位時間を複数に細分化して、前記細分化した時間
Δt1 毎にその時間関数y1 を求め、それら求めた時間
関数y1 の最大値、最小値あるいは平均値を単位時間Δ
t毎の時間関数として理論割れ判定式(6)に適用する
ので、理論割れ判定パラメータ値Iを素材の相違等に応
じて微調整し得て、計算精度をより高めることができ
る。
Further, according to the method of the above embodiment, the prediction result based on the theoretical crack determination parameter value I obtained above is compared with the experimental result, and based on the result, the hydrostatic stress in the theoretical crack determination formula is calculated. subdividing the unit time for determining the time function y 1 and to a corresponding stress in a plurality, the calculated the time function y 1 for each subdivided time Delta] t 1, the maximum value thereof determined time function y 1, the minimum value or Average value per unit time Δ
Since the theoretical crack determination parameter (I) is applied to the theoretical crack determination formula (6) as a time function for each t, the theoretical crack determination parameter value I can be fine-tuned according to the difference between the materials, and the calculation accuracy can be further improved.

【0044】さらに上記実施例の方法によれば、基材形
状を表すFEM解析用メッシュを作成するに際し、素材
1の形状を、板厚方向に2層構造のソリッド要素で表す
とともに、半径方向に9分割し、最内周の要素をマンド
レルで拘束される範囲に設定してソリッドの剛体要素で
表し、そして周方向には概略60分割して表しているの
で、解析精度を高く維持しつつ、計算時間を短縮するこ
とができる。
Further, according to the method of the above-described embodiment, when creating a mesh for FEM analysis representing the shape of the base material, the shape of the material 1 is represented by a solid element having a two-layer structure in the thickness direction and in the radial direction. It is divided into 9 parts, the innermost element is set in the range constrained by the mandrel and is represented by a solid rigid element, and it is divided into about 60 parts in the circumferential direction, so while maintaining high analysis accuracy, Calculation time can be reduced.

【0045】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、この発
明における理論割れ判定式には、上記大矢根の式(1)
の代わりに、先に述べたコッククロフトらの式や、ブロ
ッツオらの式、そしてクリフトらの式等の、他の理論割
れ判定式を用いることもでき、それらの場合にも、上記
実施例と同様にして成形不良発生の予測を行うことがで
きる。また、素材形状の要素分割の方法を、解析上の必
要性等に応じて上記実施例の分割方法以外に適宜変更す
ることができ、さらに成形形状も、上記実施例のカップ
状に限られず適宜変更することができる。
Although the present invention has been described based on the illustrated example, the present invention is not limited to the above-described example.
Instead of the above-mentioned formulas of Cockcroft et al., The formulas of Blozzo et al., And the formulas of Clift et al., It is also possible to use other theoretical crack judgment formulas. Thus, occurrence of molding failure can be predicted. Further, the method of dividing the element of the material shape can be appropriately changed according to the necessity for analysis, etc., other than the dividing method of the above embodiment, and the molding shape is not limited to the cup shape of the above embodiment, but may be appropriately Can be changed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明のスピニング加工における成形不良発
生予測方法の一実施例を示す工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing one embodiment of a method for predicting the occurrence of molding defects in spinning according to the present invention.

【図2】上記実施例における基本形状モデルの要素分割
の方法を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of element division of a basic shape model in the embodiment.

【図3】上記実施例における、金型を3個使用した場合
の絞り成形シミュレーションの結果を示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a result of a drawing forming simulation in a case where three dies are used in the embodiment.

【図4】上記実施例における、金型を1個使用した場合
の絞り成形シミュレーションの結果を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a result of a drawing forming simulation when one mold is used in the embodiment.

【図5】上記実施例において絞り成形シミュレーション
の結果から求めた静水圧応力と相当応力とに関する時間
関数の変化状態を示す関係線図である。
FIG. 5 is a relationship diagram showing a change state of a time function with respect to hydrostatic stress and equivalent stress obtained from the result of the drawing forming simulation in the embodiment.

【図6】上記実施例において絞り成形シミュレーション
の結果から求めた相当歪みに関する時間関数の変化状態
を示す関係線図である。
FIG. 6 is a relationship diagram showing a change state of a time function with respect to an equivalent distortion obtained from a result of a drawing forming simulation in the embodiment.

【図7】上記実施例において計算によって求めた、成形
品における半径方向のI値の分布状態を示す関係線図お
よび、その解析結果を説明する表である。
FIG. 7 is a relation diagram showing a distribution state of I values in a radial direction in a molded product, obtained by calculation in the above embodiment, and a table for explaining the analysis result.

【図8】(a)は、図7に結果を示す成形不良発生予測
計算と同一条件で3個の金型により実際にスピニング成
形を行った結果の絞り成形品全体を示す斜視図であり、
(b)は、(a)に示す絞り成形品の外周部を拡大して
示す斜視図である。
8 (a) is a perspective view showing the entire drawn molded product as a result of actually performing spinning molding with three dies under the same conditions as the molding defect occurrence prediction calculation shown in FIG. 7;
(B) is an enlarged perspective view showing an outer peripheral portion of the drawn product shown in (a).

【図9】(a)は、図7に結果を示す成形不良発生予測
計算と同一条件で1個の金型により実際にスピニング成
形を行った結果の絞り成形品全体を示す斜視図であり、
(b)は、(a)に示す絞り成形品の外周部を拡大して
示す斜視図である。
9 (a) is a perspective view showing the entire drawn molded product as a result of actually performing spinning molding with one mold under the same conditions as the molding defect occurrence prediction calculation shown in FIG. 7;
(B) is an enlarged perspective view showing an outer peripheral portion of the drawn product shown in (a).

【図10】スピニング成形での絞り成形の過程で素材に
皺が発生する場合の成形シミュレーションの結果を示す
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a result of a forming simulation when wrinkles occur in a material in the process of drawing in spinning forming.

【図11】図10に示す成形シミュレーションと同一条件
で実際にスピニング成形を行った結果の、皺が発生した
絞り成形品全体を示す斜視図である。
11 is a perspective view showing the entire drawn molded product having wrinkles as a result of actually performing spinning molding under the same conditions as the molding simulation shown in FIG.

【図12】速度境界条件A(20倍)での絞り成形シミ
ュレーションに基づくI値の計算と実際の成形とを行っ
た結果を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a result of calculation of an I value based on a drawing forming simulation under a speed boundary condition A (20 times) and actual forming.

【図13】速度境界条件B(30倍)での絞り成形シミ
ュレーションに基づくI値の計算と実際の成形とを行っ
た結果を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a result of calculation of an I value based on a drawing forming simulation and an actual forming under a speed boundary condition B (30 times).

【図14】速度境界条件C(40倍)での絞り成形シミ
ュレーションに基づくI値の計算と実際の成形とを行っ
た結果を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a result of calculation of an I value based on a drawing forming simulation under a speed boundary condition C (40 times) and actual forming.

【図15】予測精度向上のためのチューニング策の一つ
を例示する説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating one of tuning methods for improving prediction accuracy.

【図16】予測精度向上のためのチューニング策の他の
一つを例示する説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating another tuning strategy for improving prediction accuracy.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 素材 2 マンドレル 3 金型 4 成形品 1 Material 2 Mandrel 3 Mold 4 Molded product

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材形状および金型形状を表すFEM解
析用メッシュを作成し、 それらのFEM解析用メッシュを用いるとともに成形条
件を設定して動的陽解法でのFEM解析によるスピニン
グ加工の絞り成形シミュレーションを行い、 その解析結果から成形過程中の単位時間毎の応力と歪み
とを求め、 それら求めた単位時間毎の応力と歪みとから理論割れ判
定式を用いて理論割れ判定パラメータの値を求め、 その求めた理論割れ判定パラメータの値に基づいて成形
不良の発生を予測することを特徴とする、スピニング加
工における成形不良発生予測方法。
1. An FEM analysis mesh representing the shape of a base material and a mold is created, and the meshes for the FEM analysis are used and the molding conditions are set to form a draw by spinning by FEM analysis using a dynamic explicit method. A simulation is performed, and the stress and strain per unit time during the forming process are obtained from the analysis results, and the values of the theoretical crack judgment parameters are obtained from the obtained stress and strain per unit time using a theoretical crack judgment formula. A method for predicting the occurrence of a molding defect in spinning, comprising predicting the occurrence of a molding defect based on the value of the theoretical crack determination parameter obtained.
【請求項2】 前記動的陽解法でのFEM解析によるス
ピニング加工の絞り成形シミュレーションを行うに際
し、 速度境界条件を実際の成形速度域の概略30倍以下の速
い速度域にスライドさせてその絞り成形シミュレーショ
ンを行うことを特徴とする、請求項1記載のスピニング
加工における成形不良発生予測方法。
2. A drawing forming simulation by spinning a speed boundary condition to a speed range approximately 30 times or less of an actual forming speed range when performing a drawing forming simulation of spinning processing by FEM analysis in the dynamic explicit method. The method for predicting the occurrence of molding defects in spinning according to claim 1, wherein the method is performed.
【請求項3】 前記理論割れ判定パラメータ値を求める
に際し、 先に求めた前記理論割れ判定パラメータの値に基づく予
測結果を実験結果と比較し、 その結果に基づき、前記理論割れ判定式中の応力に関す
る時間関数を求める単位時間を複数に細分化して、前記
細分化した時間毎に前記時間関数を求め、 それら求めた時間関数の最大値、最小値もしくは平均値
を前記単位時間毎の時間関数として前記理論割れ判定式
に適用することを特徴とする、請求項1または2記載の
スピニング加工における成形不良発生予測方法。
3. A method for calculating a theoretical crack determination parameter value, comprising: comparing a prediction result based on the value of the theoretical crack determination parameter obtained earlier with an experimental result; The unit time for calculating the time function is subdivided into a plurality of units, the time function is obtained for each of the subdivided times, and the maximum value, minimum value or average value of the obtained time functions is used as the time function for each unit time. 3. The method according to claim 1, wherein the method is applied to the theoretical crack determination formula.
【請求項4】 前記基材形状および金型形状を表すFE
M解析用メッシュを作成するに際し、 前記素材形状を板厚方向に2層もしくは3層構造のソリ
ッド要素で表すことを特徴とする、請求項1から3まで
の何れか記載のスピニング加工における成形不良発生予
測方法。
4. An FE representing the shape of the substrate and the shape of the mold.
The forming defect in the spinning process according to any one of claims 1 to 3, wherein, when creating the mesh for M analysis, the material shape is represented by a solid element having a two-layer or three-layer structure in a thickness direction. Occurrence prediction method.
【請求項5】 前記基材形状および金型形状を表すFE
M解析用メッシュを作成するに際し、 前記素材形状を半径方向に7〜9分割し、最内周の要素
をマンドレルで拘束される範囲に設定してソリッドの剛
体要素で表すことを特徴とする、請求項1から4までの
何れか記載のスピニング加工における成形不良発生予測
方法。
5. An FE representing the shape of the substrate and the shape of the mold.
When creating a mesh for M analysis, the material shape is divided into 7 to 9 in the radial direction, the innermost element is set in a range constrained by a mandrel, and is represented by a solid rigid element. A method for predicting the occurrence of molding defects in spinning according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記基材形状および金型形状を表すFE
M解析用メッシュを作成するに際し、 前記素材形状を周方向に概略60分割することを特徴と
する、請求項1から5までの何れか記載のスピニング加
工における成形不良発生予測方法。
6. An FE representing the shape of the substrate and the shape of the mold.
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein when forming the M analysis mesh, the material shape is roughly divided into 60 in the circumferential direction.
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