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面ひずみの分析

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自動車メーカーは、自動車の新型モデルの開発において、業務工程の時間短縮と計画の精度向上を可能にする最先端のテクノロジーを活用しています。そのようなテクノロジーを採用することで、設計のフリーズからSOPまでの期間を最適に短縮することができます。

製品開発工程の中でも膨大な時間を要するのが、面ひずみ、特にトライアウト中のサーフェスへこみの最適化です。サーフェスへこみとは、意図しない曲率の変化であり、つまりは実際の形状と目標形状の偏差です。

トライアウトの段階では、サーフェスへこみの検出と対策は、ストーニングまたは光学的測定によって行います。熟達した専門家が話し合い、金型の再切削などの調整に関する対策について検討します。これらの対策がサーフェスへこみ等の不具合改善につながるかは、対策を実行するまでわかりません。満足できる結果を得るまで、通常は複数の最適化ループが必要となります。これらのループには時間やコストを要するだけでなく、計画の作成すらも煩雑な作業です。そのため自動車メーカーは、特に中間から上級クラスのセグメントを量産する場合、適切な対策にあてる相当量の時間を確保しなければなりません。

時間を作り出し、コストを省き、そして特に計画の精度を向上するには、いわゆる美的欠陥の最適化を、トライアウトから早期の仮想的な工程検証段階に移動させる必要があります。弊社はこの課題をもとに、面ひずみの検出と対策、特にAutoFormソフトウェアを使ってサーフェスへこみを精度よく検出し、対策を講じる方法について、集中的に検討しました。またサーフェスへこみが発生する原理についても調査を行いました。これらをもとに適切な面ひずみ変数を開発し、仮想面ひずみの検出と最適化に関するワークフローを定義しました。

AutoFormワークフローにもとづく面ひずみの分析

近年、面ひずみの分析および最適化の手順が続けて改善され、以下のようになりました。サーフェスへこみの査定について、推奨されるワークフローは以下の通りです。

AutoForm推奨のシミュレーション設定

サーフェスへこみの解析には、高いシミュレーション精度と工程全体の定義が必要です。そのため、ワークピースの挿入や金型を閉じる動作などを含む実際の工程をもとに、金型機能を定義しなければなりません。さらには影響のある金型をスケールし、金型が閉じる際に意図しない塑性変形を避ける必要があります。

部品のフィージビリティおよび部品品質

次のステップは、部品のフィージビリティと部品品質を「クラスA」サーフェス要件に適合させることです。特に曲げ半径を交差する材料の移動については、注意深く確認する必要があります。

目標形状の解析

続いて参照形状の分析を行います。こうして工程計画の策定者は、部品の曲率に関する部品設計者の意図を、明確に理解することができます。

シミュレーション結果と参照部品の比較

目標形状とシミュレーション結果を比較することで、曲率の偏差が明白になります。この作業についてAutoFormでは、直接曲率解析、つまり3点ゲージの変数を提供します。より洗練された参照変数、例えばサーフェスへこみの「ストーニング」を使うことで、サーフェスへこみの範囲について詳細を把握できます。下の図は推奨のワークフローを使ってサーフェスへこみ解析を実行した結果です。

改善対策の特定および実行

特定した面ひずみをもとに、不具合を解決するには、成形工程をどのように調整すべきかを決定します。またこれらの対策を、シミュレーション設定へ適切に組み込むことが重要です。

対策が機能しているか確認

最後のステップでは、シミュレーションを実行し、実施した対策の効果を解析および確認します。

「サーフェスへこみの評価と最適化」の工程は、トライアウトから工程設計へ、かなりの部分を移動できます。それにより、トライアウトの時間およびコストの節減と、計画の予測可能性の大幅な増加が可能となります。