(57)【要約】【課題】ハット型断面形状のプレス成形品を成形するに際し、金属板の材料強度の違いに起因して生じる形状のばらつきを低減するプレス成形方法を提供する。【解決手段】本発明に係るプレス成形方法は、材料強度の異なる複数の金属板２７のそれぞれをハット型断面形状のプレス成形品１に成形するものであって、複数の金属板２７のそれぞれを、プレス成形品１の目標形状と同じ形状の天板部３及びフランジ部７と、目標形状の縦壁部５に比べて外側に突出した段差部１３が形成された段差部付き縦壁部１５と、を有する中間成形品１１に成形する第１成形工程と、中間成形品１１を目標形状のプレス成形品１に成形する第２成形工程と、を備え、段差部１３は、その天板部側の端部に凹状Ｒ部１３ａを有し、フランジ部側の端部に凸状Ｒ部１３ｂを有し、金属板２７の材料強度が高いものほど凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rを大きく設定することを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料強度の異なる複数の金属板のそれぞれを、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部とを有するハット型断面形状のプレス成形品に成形するプレス成形方法であって、
第１の金型を用いて、前記複数の金属板のそれぞれを、前記プレス成形品の目標形状と同じ形状の天板部及びフランジ部と、目標形状の前記縦壁部に比べて外側に突出した段差部が形成された段差部付き縦壁部と、を有する中間成形品に成形する第１成形工程と、
第２の金型を用いて、前記中間成形品を前記目標形状のプレス成形品に成形する第２成形工程と、を備え、
前記段差部は、その天板部側の端部には凹状に屈曲した凹状Ｒ部を有し、フランジ部側の端部に凸状に屈曲した凸状Ｒ部を有し、前記金属板の材料強度が高いものほど前記凸状Ｒ部の曲率半径を大きく設定することを特徴とするプレス成形方法。
【請求項２】
前記第１の金型は、前記凸状Ｒ部を成形するとともに該凸状Ｒ部の曲率半径に応じて交換可能な凸状Ｒ部成形部を有し、
前記第１成形工程は、前記金属板の材料強度に基づいて曲率半径が設定された前記凸状Ｒ部を成形する前記凸状Ｒ部成形部を選択し、該選択した凸状Ｒ部成形部が取り付けられた前記第１の金型を用いることを特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハット型断面形状のプレス成形品のプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス成形品をプレス成形により製作した場合、プレス成形後の弾性回復（スプリングバック）により形状不良が生じ、目標形状のプレス成形品を得ることが困難になる場合がある。そのため、スプリングバックを抑制するプレス成形方法の開発が望まれている。
【０００３】
これまでに、天板部と縦壁部とフランジ部とを有するハット型断面形状のプレス成形品のスプリングバックによる壁反りを抑制するプレス成形方法がいくつか報告されている。
例えば、特許文献１には、成形目標形状における縦壁部の横壁部側の端部同士の間隔が成形部材の成形目標形状の縦壁部の横壁部側の端部同士の間隔に対して短く形成された仮成形体を絞り成形し、その後、成形目標形状にて縦壁部を押し広げる技術が開示されている。そして、この技術によれば、仮成形体の縦壁部を逆曲げ、曲げ戻しすることができ、仮成形体の縦壁部に存在した壁反りの原因となる応力が解消され、成形金型から離型した後の壁反りを低減することで、離型後の壁開きを抑制できるとされている。
【０００４】
また、特許文献２では、特許文献１と同様、成形目標形状よりもパンチ底部が小さくなるような中間成形品を成形し、次工程にて目標形状に成形することで、離型後のスプリングバックによる壁反りを相殺する変形を残留させる技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、プレス成形に供する金属板の材料強度が変わるとプレス成形品の離型後におけるスプリングバック挙動も異なるため、上記の技術は、金属板の材料強度に応じて金型形状の変更を要し、新しく金型を製作したり、金型を補修するなど金型コストの増加を招くものであった。
【０００６】
そこで、材料強度が変わった場合でもスプリングバック挙動が同じとなるようにプレス成形する方法として、特許文献３には、パンチとダイとパッドを用いて金属薄板をハット断面形状にプレス成形する際に、前記金属板を押しつけるパッドの押し付け力を該金属板の材料強度に応じて変化することで、スプリングバックによる壁開き量を低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３０７５５７号公報
【特許文献２】特許４６８１４２０号公報
【特許文献３】特許５８９０６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３に開示されている技術では、金属薄板の材料強度が増加するにつれてパッドの押し付け力を低下させる必要があり、プレス成形時の不安定要素が増長してしまう。そのため、材料強度の異なる金属板をプレス成形したプレス成形品は、離型後に形状のばらつきが生じるため、必ずしもプレス成形後に所望の形状を得ることができない場合があるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、材料強度が異なる金属板を用いてプレス成形したプレス成形品の離型後において、スプリングバックによる形状のばらつきを低減できるプレス成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係るプレス成形方法は、材料強度の異なる複数の金属板のそれぞれを、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部とを有するハット型断面形状のプレス成形品に成形するものであって、第１の金型を用いて、前記複数の金属板のそれぞれを、前記プレス成形品の目標形状と同じ形状の天板部及びフランジ部と、目標形状の前記縦壁部に比べて外側に突出した段差部が形成された段差部付き縦壁部と、を有する中間成形品に成形する第１成形工程と、第２の金型を用いて、前記中間成形品を前記目標形状のプレス成形品に成形する第２成形工程と、を備え、前記段差部は、その天板部側の端部に凹状に屈曲した凹状Ｒ部を有し、フランジ部側の端部に凸状に屈曲した凸状Ｒ部を有し、前記金属板の材料強度が高いものほど前記凸状Ｒ部の曲率半径を大きく設定することを特徴とするものである。
【００１１】
（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記第１の金型は、前記凸状Ｒ部を成形するとともに該凸状Ｒ部の曲率半径に応じて交換可能な凸状Ｒ部成形部を有し、前記第１成形工程は、前記金属板の材料強度に基づいて曲率半径が設定された前記凸状Ｒ部を成形する前記凸状Ｒ部成形部を選択し、該選択した凸状Ｒ部成形部が取り付けられた前記第１の金型を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハット型断面形状のプレス成形品をプレス成形するに際し、金属板の材料強度の違いに起因する前記プレス成形品の形状のばらつきを低減することができる。
さらに、本発明によれば、前記プレス成形品のプレス成形に用いる金型の一部だけを交換することで、異なる材料強度の金属板を打ち分けることができ、金型コストを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法において、（ａ）第１成形工程で成形する中間成形品、及び、（ｂ）目標形状のプレス成形品、の長手方向直交断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法において、（ａ）中間成形品の成形に用いる第１の金型、及び、（ｂ）目標形状のプレス成形品の成形に用いる第２の金型、の一例を示す断面図である。
【図３】ハット型断面形状のプレス成形品の離型後におけるスプリングバック（縦壁部の壁反り、フランジ部のはね）を説明する図である。
【図４】本実施の形態に係るプレス成形方法において、中間成形品を目標形状のプレス成形品に成形する過程において段差部付き縦壁部に生じるモーメントを示す図である。
【図５】本実施の形態に係るプレス成形方法に用いる第１の金型と第２の金型の具体的な形状及び寸法を示す図である。
【図６】本実施の形態において、離型後におけるプレス成形品のフランジ部のはね量を説明する図である。
【図７】本実施の形態において、引張強度440MPa級の鋼板を用いて成形したプレス成形品の離型後の形状とフランジ部のはね量の解析結果である（（ａ）従来方法、（ｂ）本発明）。
【図８】本実施の形態において、引張強度980MPa級の鋼板を用いて成形したプレス成形品の離型後の形状とフランジ部のはね量の解析結果である（（ａ）従来方法、（ｂ）本発明（R＝4mm）、（ｃ）本発明（R＝10mm））。
【図９】本実施の形態において、引張強度440MPa級と980MPa級の鋼板を用いて成形したプレス成形品の離型後の形状を比較した図である。
【図１０】本発明に係るプレス成形方法において、中間成形品における段差部付き縦壁部の段差部の形状を説明する図である。
【図１１】実施例において、中間成形品及び目標形状のプレス成形品の成形に用いた金型の形状及び寸法を示す図である（段差部の高さh＝H/2）。
【図１２】実施例において、中間成形品及び目標形状のプレス成形品の成形に用いた金型の形状及び寸法を示す図である（段差部の高さh＝2H/3）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係るプレス成形方法は、材料強度の異なる複数の金属板のそれぞれを、図１（ｂ）に例示するような、天板部３と、天板部３から連続する縦壁部５と、縦壁部５から連続するフランジ部７とを有するハット型断面形状のプレス成形品１を成形するものであって、図１（ａ）に示すような中間成形品１１に成形する第１成形工程と、中間成形品１１を目標形状のプレス成形品１に成形する第２成形工程と、を備えたものである。以下、上記の各工程について説明する。
【００１５】
＜第１成形工程＞
第１成形工程は、図２（ａ）に例示するように、ダイ２３とパンチ２５とを備えた第１の金型２１を用いて、材料強度の異なる複数の金属板２７のそれぞれを、プレス成形品１（図１（ｂ））の目標形状と同形状の天板部３及びフランジ部７と、目標形状の縦壁部５に比べて外側に突出した段差部１３が形成された段差部付き縦壁部１５と、を有する中間成形品１１（図１（ａ））を成形する工程である。
【００１６】
段差部１３は、その天板部側の端部に外側に向かって凹状に屈曲する凹状Ｒ部１３ａと、フランジ部側の端部に外側に向かって凸状に屈曲する凸状Ｒ部１３ｂと、凹状Ｒ部１３ａと凸状Ｒ部１３ｂとの間に設けられてそれぞれのＲ止まりと接続する接続面部１３ｃと、を有する。
【００１７】
凹状Ｒ部１３ａは、Ｒ止まりにて天板部３から連続する天板側縦壁部１５ａに接続している。一方、凸状Ｒ部１３ｂは、Ｒ止まりにてフランジ部７から連続するフランジ側縦壁部１５ｂに接続している。
これにより、段差部１３が形成された段差部付き縦壁部１５は、天板側縦壁部１５ａに比べてフランジ側縦壁部１５ｂが外側に突出した段差となる形状である。
【００１８】
そして、複数の金属板２７のうち材料強度が高いものほど凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rを大きく設定する。
このように、金属板２７の材料強度に応じて凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rを容易に変更可能とするため、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、第１の金型２１は、凸状Ｒ部１３ｂを成形するとともに凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rに応じて交換可能な凸状Ｒ部成形部として、一組のダイ側凸状Ｒ部成形部２３ａとパンチ側凸状Ｒ部成形部２５ａを有するものする。ダイ側凸状Ｒ部成形部２３ａとパンチ側凸状Ｒ部成形部２５ａは、凸状Ｒ部１３ｂの異なる曲率半径に対応し、各曲率半径ごとのダイ側凸状Ｒ部成形部２３ａとパンチ側凸状Ｒ部成形部２５ａを一組として成形するものが複数組用意されているものとする。
【００１９】
そして、金属板２７の材料強度に基づいて曲率半径Rが設定されたダイ側凸状Ｒ部成形部２３ａ及びパンチ側凸状Ｒ部成形部２５ａを選択し、該選択したダイ側凸状Ｒ部成形部２３ａ及びパンチ側凸状Ｒ部成形部２５ａが取り付けられた第１の金型２１を用いて、中間成形品１１を成形する。
【００２０】
＜第２成形工程＞
第２成形工程は、図２（ｂ）に例示するように、ダイ３３とパンチ３５とパッド３７を備えた第２の金型３１を用いて、中間成形品１１を目標形状のプレス成形品１に成形する工程である。ここで、パッド３７は、パンチ３５のパンチ底部３５ａと協働して中間成形品１１の天板部３を押さえるものである。
【００２１】
次に、本実施の形態に係るプレス成形方法により、中間成形品１１に形成する凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rを変更することで、金属板２７の材料強度の違いに起因して生じるプレス成形品１の離型後におけるスプリングバックのばらつきを抑制することができる理由を以下に説明する。
【００２２】
図２（ｂ）に示すような第２の金型３１を用いて、１工程で金属板を目標形状のプレス成形品１に成形すると、離型後においては、図３に示すように、パンチ肩Ｒ部４の開き（天板部３と縦壁部５の開き角度の増加）と縦壁部５の壁反りの双方のスプリングバックが複合することにより、左右の縦壁部５の開口幅が目標形状（成形下死点形状）の開口幅よりも開く。
【００２３】
プレス成形品１のフランジ部７を他の部品と接合（例えば、スポット溶接）させるためには、他の部品の接合面（例えば、当該他の部品のフランジ部）に対するフランジ部７の位置を合せる必要がある。しかしながら、図３に示すようにスプリングバックによるパンチ肩Ｒ部の開きと壁反りが生じると、フランジ部７の位置が変化、すなわちフランジ部７のはねが生じ、他の部品と接合できない場合があった。特に、このようなフランジ部７のはねは、金属板の材料強度が高くなると顕著であり、目標形状から大幅に乖離する。
【００２４】
本発明に係るプレス成形方法は、上述のとおり、段差部付き縦壁部１５が形成された中間成形品１１を第２成形工程で目標形状のプレス成形品１に成形する過程において、図４に示すように、パンチ肩Ｒ部１７、段差部付き縦壁部１５の凹状Ｒ部１３ａ及びダイ肩Ｒ部１９におけるモーメントと逆向きのモーメントが凸状Ｒ部１３ｂに付与される。
【００２５】
そして、パンチ肩Ｒ部１７、凹状Ｒ部１３ａ及びダイ肩Ｒ部１９に付与されたモーメントは、離型後におけるパンチ肩Ｒ部の開きと壁反りのスプリングバック（はねが増大する）成分となるのに対し、凸状Ｒ部１３ｂに付与されたモーメントはスプリングゴー（はねが低減する）成分となる。
【００２６】
そのため、第２成形工程で成形したプレス成形品１の離型後においては、パンチ肩Ｒ部１７、凹状Ｒ部１３ａ及びダイ肩Ｒ部１９におけるスプリングバック成分と凸状Ｒ部１３ｂにおけるスプリングゴー成分とが打ち消し合い、縦壁部５のスプリングバックが抑制される。その結果、プレス成形品１の離型後におけるフランジ部７の位置の変化を低減することができる。
【００２７】
さらに、本発明に係るプレス成形方法は、複数の金属板のそれぞれを用いて成形する場合、第１成形工程では、金属板の材料強度が高いものほど中間成形品１１に形成する凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rを大きく設定する。材料強度が増加して第１成形工程で凸状Ｒ部の曲率半径Rを小さいままとすると、第１成形工程後のズプリングバックが大きくなり、第２成形工程後の形状に影響するので、当該スプリングバックを抑制するために凸状Ｒ部の曲率半径Rを大きくする。
【００２８】
このように、材料強度の異なる金属板のそれぞれを成形したプレス成形品の離型後におけるスプリングバックを同程度とし、該プレス成形品の形状のばらつきを低減することができることについて、材料強度の異なる金属板ごとにプレス成形品を成形するプレス成形解析と、該プレス成形解析により求めたプレス成形品のスプリングバック解析をした結果を説明する。
【００２９】
まず、材料強度の異なる金属板を引張強度440MPa級と980MPa級の鋼板とし、各鋼板について、図５（ａ）に示す第１の金型２１による中間成形品１１と、図５（ｂ）に示す第２の金型３１によるプレス成形品１のプレス成形解析を行った。
【００３０】
次いで、該プレス成形解析により求めたプレス成形品１の離型後におけるスプリングバック解析を行った。そして、図６に示すように、スプリングバック解析で求めたプレス成形品１の離型後における形状から、フランジ部７のはね量を求めた。フランジ部７のはね量は、目標形状のフランジ部を基準面とし、離型後のフランジ部７中央の評価点（図６中の黒丸）の成形方向の高さにより算出した。
【００３１】
なお、第１の金型２１におけるダイ側凸状Ｒ部成形部２３ａとパンチ側凸状Ｒ部成形部２５ａの曲率半径Rxは、中間成形品１１に形成される凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rに対応するように設定されている。
【００３２】
図７に、引張強度440MPa級の鋼板を用いて成形したプレス成形品１の離型後における形状の解析結果と、該解析結果より求めたフランジ部７のはね量を示す。ここで、図７（ａ）は、比較対象として、第２の金型３１（図２（ｂ））を用いて１工程でプレス成形品１を成形する従来方法の結果であり、図７（ｂ）は、本発明に係るプレス成形方法において、第１成形工程で凸状Ｒ部１３ｂ（図４）の曲率半径をR＝4mmに設定した場合の結果である。
【００３３】
図７より、１工程で成形する従来方法では、フランジ部７のはね量は2.0mmであったのに対し、本発明に係るプレス成形方法では、フランジ部７のはね量は1.6mmとなり、従来方法に比べてフランジ部７のはね量が低減した。
【００３４】
図８に、引張強度980MPa級の鋼板を用いて成形したプレス成形品１の離型後における形状の解析結果と、該解析結果より求めたフランジ部７のはね量を示す。また、図８（ａ）は、比較対象として、第２の金型３１を用いて１工程でプレス成形品１を成形する従来方法の結果である。さらに、図８（ｂ）及び図８（ｃ）はいずれも本発明に係るプレス成形方法で成形した結果であり、第１成形工程において凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径をR＝4mm及びR＝10mmに設定した場合のものである。
【００３５】
凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径を440MPa級の鋼板と同じR＝4mmに設定した場合(図８（ｂ）)、フランジ部７のはね量は4.2mmであり、従来方法におけるフランジ部７のはね量(図８（ｃ）、6.2mm)より低減したが、440MPa級の鋼板を用いた場合のはね量（図７（ｂ）、1.6mm）との乖離が大きい。
これに対し、440MPa級の鋼板を用いた場合よりも凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径を大きくしてR＝10mmに設定した場合（図８（ｃ））、フランジ部７のはね量は2.0mmとなり、440MPa級の鋼板を用いた場合との乖離が小さくなった。
【００３６】
図９に、引張強度440MPa級の鋼板と980MPa級の鋼板を用いた場合のプレス成形品１の離型後における形状を比較した図を示す。
980MPa級の鋼板を用いた場合において、第１成形工程で形成した段差部１３の形状が離型後におけるプレス成形品１の縦壁部５に若干残っているものの、440MPa級の鋼板を用いた場合のプレス成形品１と概ね同じ形状であった。そして、引張強度440MPa級鋼板の場合と980MPa級鋼板の場合のフランジ部７のはね量の差が0.4mmであり、ほぼ同じ結果が得られた。
【００３７】
以上、本実施の形態に係るプレス成形方法によれば、材料強度の異なる複数の金属板のそれぞれをハット型断面形状のプレス成形品に成形するに際し、目標形状の前記プレス成形品の縦壁部よりも外側に突出した段差部が形成された中間成形品を成形し、該中間成形品を前記プレス成形品に成形するとともに、金属板の材料強度が高いものほど前記段差部における凸状Ｒ部の曲率半径を大きく設定することで、前記金属板の材料強度の違いに起因して離型後における前記プレス成形品のスプリングバックのばらつきを低減することができる。
【００３８】
さらに、本実施の形態に係るプレス成形方法によれば、中間成形品を成形する第１の金型を、凸状Ｒ部の曲率半径に応じて交換可能な凸状Ｒ部成形部を有するものとし、金属板の材料強度に基づいて曲率半径が設定された凸状Ｒ部を成形する凸状Ｒ部成形部の金型を選択して取り付けるだけで、すなわち、第１の金型の一部を適宜交換するだけで、材料強度の異なる金属板であってもスプリングバックによる形状のばらつきを低減して容易に打ち分けることができ、かつ金型コストを抑えることが可能となる。
【００３９】
なお、上記の説明では、第１成形工程で成形する中間成形品１１の段差部１３の形状を規定するパラメータとして、凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rの他、図１０に示すように段差部１３の高さhや幅Wがある。
段差部１３の高さhは、例えば図１０（ｂ）に示すように、フランジ部７から凸状Ｒ部１３ｂのＲ止まり（凸状Ｒ部１３ｂと接続面部１３ｃとの境界）までの高さとすることができる。
また、段差部１３の幅Wは、例えば図１０（ｂ）に示すように、段差部１３における凹状Ｒ部１３ａのＲ止まりと凸状Ｒ部１３ｂのＲ止まりとの間の距離、すなわち、接続面部１３ｃの幅とすることができる。
【００４０】
さらに、中間成形品１１の目標成形高さHは、目標形状のプレス成形品１を成形高さH0としたとき、以下に示す式により決定してもよい。
H0≦H＋W＋RP＋Ra＋Rb＋Rd
ここで、Wは段差部１３の幅、Rpはパンチ肩Ｒ部の曲率半径、Raは凹状Ｒ部の曲率半径、Rbは凸状Ｒ部の曲率半径、Rdはダイ肩Ｒ部の曲率半径である（図５参照）。
【００４１】
また、図１（ａ）に示す中間成形品１１は、中間成形品１１の長手方向直交断面において天板側縦壁部１５ａとフランジ側縦壁部１５ｂとが平行のものであったが、本発明は、天板側縦壁部１５ａとフランジ側縦壁部１５ｂとが平行でないものであってもよい。
【００４２】
さらに、図１（ａ）に示す中間成形品１１は、接続面部１３ｃが平面形状であって天板部３と平行のものであったが、本発明は、接続面部１３ｃと天板部３とが平行でないものであってもよい。
【００４３】
上記の説明において、第１成形工程（図２（ａ）参照）及び第２成形工程（図２（ｂ）参照）は、いずれもフォーム成形で中間成形品１１及びプレス成形品１に成形するものであったが、本発明は、第１成形工程及び第２成形工程のいずれも成形工法をフォーム成形に限定するものではない。
【００４４】
また、上記の説明では、第１成形工程では、図２（ａ）に示すように、金属板２７をダイ２３とパンチ２５により成形するものであったが、パッド（図示なし）により金属板２７を押さえて成形してもよい。また、第２成形工程では、パッド３７を用いずに成形してもよい。
【実施例】
【００４５】
本発明に係るプレス成形方法の作用効果について確認するため、プレス成形とスプリングバックのＣＡＥ解析を行ったので、その結果について以下に説明する。
【００４６】
本実施例では、図１（ｂ）に示すような、天板部３と縦壁部５とフランジ部７とを有するハット型断面形状のプレス成形品１を、本発明に係る第１成形工程と第２成形工程の２工程で成形するプレス成形解析を行った。そして、該プレス成形解析により第２成形工程での成形下死点まで成形されたプレス成形品１の離型後におけるスプリングバック解析を行った。
【００４７】
解析対象としたプレス成形品１の目標形状の寸法は、天板部３の長さLを30mm、成形高さH0を41mm、フランジ部７の幅を20mmとした。また、パンチ肩Ｒ部４の曲率半径を3mm、ダイ肩Ｒ部６の曲率半径を4mmとした。
【００４８】
プレス成形解析において、まず第１成形工程では、図１１（ａ）又は図１２（ａ）に示す形状及び寸法の第１の金型２１を用いて、図１０に示す金属板２７をプレス成形品１の目標形状と同じ形状の天板部３及びフランジ部７と、目標形状の縦壁部５に比べて外側に突出した段差部１３が形成された段差部付き縦壁部１５とを有する中間成形品１１に成形する。
【００４９】
第１成形工程で成形される中間成形品１１は、その天板部３及びフランジ部７が目標形状のプレス成形品１の天板部３及びフランジ部７と同じ形状となるよう、天板部３の長さLを30mm、フランジ部７の幅を20mm、パンチ肩Ｒ部１７の曲率半径を3mm、ダイ肩Ｒ部１９の曲率半径を4mmとした。また、中間成形品１１の目標成形高さHは35mmとした。
【００５０】
中間成形品１１の段差部付き縦壁部１５に形成された段差部１３は、天板部側の端部に凹状Ｒ部１３ａを有するとともにフランジ部側の端部に凸状Ｒ部１３ｂを有する形状とし、凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rは、後述するように、成形に用いる金属板２７の材料強度に応じて変更した。
【００５１】
さらに、段差部１３の高さhはH/2又は2H/3とし、段差部１３の幅Wは6mmとした。ここで、段差部１３の高さhは、フランジ部７から凸状Ｒ部１３ｂのＲ止まり（凸状Ｒ部１３ｂと接続面部１３ｃとの境界）までの高さ、段差部１３の幅Wは、段差部１３における凹状Ｒ部１３ａのＲ止まりと凸状Ｒ部１３ｂのＲ止まりとの間の距離、すなわち、接続面部１３ｃの幅とした。
【００５２】
段差部１３の高さhをH/2に設定した場合には、図１１（ａ）に示す形状及び寸法の第１の金型２１を用い、段差部１３の高さhを2H/3に設定した場合には、図１２（ａ）に示す形状及び寸法の第１の金型２１を用いた。そして、第１の金型２１におけるダイ側凸状Ｒ部成形部２３ａとパンチ側凸状Ｒ部成形部２５ａの曲率半径Rxは、中間成形品１１の凸状Ｒ部１３ｂに設定する曲率半径Rに応じて適宜設定した。
【００５３】
第１成形工程で成形された中間成形品１１は、続く第２成形工程において、図１１（ｂ）又は図１２（ｂ）に示す形状及び寸法の第２の金型３１を用いて目標形状のプレス成形品１（図１（ｂ））に成形した。
【００５４】
さらに、第２成形工程において成形下死点まで成形されたプレス成形品１の離型後におけるスプリングバック解析を行い、離型後におけるプレス成形品１の形状を求めた。
【００５５】
本実施例では、金属板２７の材料強度と、第１成形工程で成形する中間成形品１１の凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rをそれぞれ変更し、材料強度の違いに起因するスプリングバックのばらつきを評価した。ここで、金属板２７には、引張強度が440MPa級、780MPa級、980MPa級、1180MPa級及び1470MPa級の鋼板を用いた。また、凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rは、第１の金型２１におけるダイ側凸状Ｒ部成形部２３ａとパンチ側凸状Ｒ部成形部２５ａそれぞれの曲率半径Rxを適宜設定することにより変更した。
【００５６】
鋼板の引張強度と凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rを変更したプレス成形品１の離型後における形状のばらつきは、以下のように評価した。
まず、鋼板の引張強度と凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rをそれぞれ変更したプレス成形解析と、該プレス成形解析により求めた成形下死点におけるプレス成形品１のスプリングバック解析を行い、プレス成形品１の離型後における形状を求める。
【００５７】
そして、引張強度440MPa級の鋼板を用いて凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径をR＝3mmとしたときのプレス成形品１の離型後におけるフランジ部７を基準とし、鋼板の引張強度及び凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rをそれぞれ変更して求めたプレス成形品１の離型後におけるフランジ部７の成形方向の高さの差である乖離量を測定する。乖離量の測定においては、プレス成形品１の天板部３の位置を合わせ、フランジ部７中央の成形方向の高さの差を求めた。
【００５８】
さらに、比較対象として、引張強度440MPa級、780MPa級、980MPa級、1180MPa級及び1470MPa級の鋼板について、第２の金型３１を用いて１工程でプレス成形品１を成形し、その離型後におけるフランジ部７と前述した基準のフランジ部７との乖離量を測定し、鋼板の引張強度の違いに起因するプレス成形品１のフランジ部のはね量（図６参照）のばらつきを評価した。
【００５９】
表１及び表２に、鋼板の引張強度と凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rをそれぞれ変更したときの、離型後におけるプレス成形品１のフランジ部７の乖離量を評価した結果を示す。ここで、表１は、段差部１３の高さhをH/2と設定した場合、表２は、段差部１３の高さhを2H/3と設定した場合の結果である。
【００６０】
【表１】
2020124717.tif 000003
【００６１】
【表２】
2020124717.tif 000004
【００６２】
表１及び表２において、フランジ部７の乖離量が“○”と評価されたものは、測定した乖離量が±0.5mm以内のもの、“△”と評価されたものは、乖離量が±0.5mm超であったものの同じ引張強度の鋼板を１工程で成形したプレス成形品１について測定したフランジ部７の乖離量よりも小さかったものである。
【００６３】
表１及び表２より、いずれの金属板２７の引張強度TS及び凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rにおいても、１工程で成形したプレス成形品１に比べてフランジ部７の乖離量は減少し、スプリングバックによるフランジ部７のはね量のばらつきが低減する結果であった。
さらに、鋼板の引張強度が780MPa級の場合、凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径R＝5.3mm及び6mmにおいて、440MPa級の鋼板を用いたときとのフランジ部７の乖離量が±0.5mm以内であり、スプリングバックによるフランジ部７のはね量のばらつきが十分に小さいことがわかる。
【００６４】
同様に、鋼板の引張強度が980MPa級の場合では、凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径R＝6mm、6.6mm及び7mmにおいて、1180MPa級の場合では、R＝7mm、8mm及び9mmにおいて、1470MPa級の場合では、R＝9mm、10mm及び11mmにおいて、440MPa級の鋼板を用いたときのフランジ部７との乖離量が±0.5mm以内であり、スプリングバックによるフランジ部７のはね量のばらつきが十分に小さいことがわかる。
【００６５】
これらの結果から、鋼板の引張強度が増加するに従って凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rを大きく設定することにより、引張強度の違いに起因するフランジ部７のはね量のばらつきを低減できることが分かる。
なお、本実施例では、フランジ部７のはね量のばらつきを低減することができる凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rの範囲に関しては、段差部１３の高さhの違いは見られなかった。
【００６６】
さらに、少なくとも本実施例で設定した鋼板の引張強度及び凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rの範囲では、本発明に係るプレス成形方法によりプレス成形品１を２工程で成形し、かつ鋼板の引張強度が高いものほど凸状Ｒ部１３ｂの曲率半径Rを大きく設定することで、１工程でプレス成形品１を成形する場合に比べてフランジ部７のはね量のばらつきを低減できる結果であった。
【００６７】
以上、本発明に係るプレス成形方法において、金属板の材料強度が高いものほど中間成形品における段差部の凸状Ｒ部の曲率半径を大きく設定することで、前記金属板の材料強度の違いに起因するプレス成形品の形状のばらつきを低減できることが示された。
【符号の説明】
【００６８】
１  プレス成形品（目標形状）
３  天板部
４  パンチ肩Ｒ部
５  縦壁部
６  ダイ肩Ｒ部
７  フランジ部
１１  中間成形品
１３  段差部
１３ａ  凹状Ｒ部
１３ｂ  凸状Ｒ部
１３ｃ  接続面部
１５  段差部付き縦壁部
１５ａ  天板側縦壁部
１５ｂ  フランジ側縦壁部
１７  パンチ肩Ｒ部
１９  ダイ肩Ｒ部
２１  第１の金型（第１成形工程）
２３  ダイ
２３ａ  ダイ側凸状Ｒ部成形部
２５  パンチ
２５ａ  パンチ側凸状Ｒ部成形部
２５ｂ  パンチ底部
２７  金属板
３１  第２の金型（第２成形工程、従来技術）
３３  ダイ
３５  パンチ
３５ａ  パンチ底部
３７  パッド
【図１】
2020124717.tif 000005
【図２】
2020124717.tif 000006
【図３】
2020124717.tif 000007
【図４】
2020124717.tif 000008
【図５】
2020124717.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2020124717.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2020124717.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
2020124717.tif 000016