(57)【要約】【課題】成形される成形品の形状自体でスプリングバック変形の要因である引張り残留応力を低減する形状凍結性に優れたプレス成形方法とプレス成形装置並びにプレス型の成形方法を提供する。【解決手段】長手方向に湾曲しハットチャンネル断面を有する成形品Ｓの成形終期に、成形品Ｓの円弧状湾曲部Ｓ２の頂点Ｐｍａｘを含む長手方向所定範囲Ｌを反膨出方向に向って加圧変形し、成形品成形時に生じた引張り残留応力σ１を低減する圧縮応力σ３を生じさせることを特徴とする。【選択図】図６
2010207906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に湾曲しハット断面を有する成形品を成形するプレス成形方法であって、成形の途中で、前記成形品の円弧状湾曲部を反膨出方向に向って加圧変形し、前記円弧状湾曲部の成形に伴って発生した引張り残留応力を低減する圧縮応力を生じさせることを特徴とするプレス成形方法。
【請求項２】
前記成形の途中とは、成形の完了の前であって、前記引張り残留応力のプレスストロークに対する増加量が減少し始めた後であることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
【請求項３】
前記成形の途中とは、成形の終期であることを特徴とする請求項２に記載のプレス成形方法。
【請求項４】
長手方向に湾曲しハット断面を有する成形品を成形するプレス成形装置であって、相対的に近接離間する一対の型に、成形の終期に、前記成形品の円弧状湾曲部を反膨出方向に向って加圧変形し、前記円弧状湾曲部の成形に伴って発生した引張り残留応力を低減する圧縮応力を生じさせる加圧変形部材を設けたことを特徴とするプレス成形装置。
【請求項５】
前記加圧変形部材は、ブランク材に円弧状の膨出部を形成する凸状部が設けられた一方の型の前記凸状部内に形成された凹部と、前記凸状部に対応する凹状部が設けられた他方の型の前記凹状部内に、前記凹部に対向するように形成された凸部と、から構成したことを特徴とする請求項４に記載のプレス成形装置。
【請求項６】
前記凸部は、端面が前記湾曲部の頂点に当接し、当該頂点部分を中心とする前記長手方向所定範囲を反膨出方向に向って加圧変形することを特徴とする請求項５に記載のプレス成形装置。
【請求項７】
前記加圧部材は、ブランク材に円弧状の湾曲部を形成する凸状部が設けられた一方の型の前記凸状部内に形成された凹部と、前記凸状部に対向し前記湾曲部を形成する凹状部が設けられた他方の型の前記凹状部に開設された通孔に、前記凹部に向って進退可能に設けられた突出部材と、から構成したことを特徴とする請求項４に記載のプレス成形装置。
【請求項８】
長手方向に湾曲しハット断面を有する成形品を成形する一対の型を有し、一方の型は、ブランク材に円弧状の湾曲部を形成する凸状部内に形成された凹部を有し、他方の型は、前記凸状部に対応する凹状部内に前記凹部に対向するように形成された凸部を備え、前記一方の型の凸状部と前記他方の型の凹状部が前記ブランク材に湾曲部を成形する成形の終期に、前記凹部と前記凸部により前記湾曲部を反膨出方向に向って加圧変形し、前記円弧状湾曲部の成形に伴って発生した引張り残留応力を低減する圧縮応力を生じさせる凹溝部を成形するプレス成形装置の製造方法であって、
前記凹部と凸部の形状を、
前記湾曲部が形成されたブランク材によりスプリングバック量のＦＥＭ解析を行い、引張り残留応力が発生している箇所を求める残留応力調査工程と、
当該残留応力調査工程で検出した引張り残留応力のピーク位置に形成した前記凹溝部の底部（深さ：Ｈ）における長手方向での幾何学的圧縮量（△Ｌc）を計算する圧縮量算出工程と、
前記湾曲部の形成に伴うブランク材の伸び量（△Ｌe）をＦＥＭ解析から求める引張応力成長量算出工程と、
前記幾何学的圧縮量（△Ｌc）から前記伸び量（△Ｌe）を減算し、前記凹溝部の底部に生じる正味圧縮量（△Ｌ=△Ｌc−△Ｌe）を求める正味圧縮量算出工程と、
前記正味圧縮量（△Ｌ）が最大となる前記凹溝部の深さ（Ｈopt）を決定する工程と、
から定め、
当該定められた前記凹溝部の深さを形成するような前記凹部と凸部を前記各型に成形することを特徴とするプレス成形装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形後の残留応力開放に伴う成形品の変形を低減する形状凍結性に優れたプレス成形方法とプレス成形装置並びに同プレス成形装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品の軽量化を図るために、高強度鋼板が多用されている。このような鋼板をプレス成形した後に徐荷すると、残留応力が開放されることにより成形品内部に曲げモーメントが発生し、いわゆるスプリングバック変形やキャンバー変形と称される成形品形状の変形が生じる。
【０００３】
このような変形を抑制するために、従来から下記特許文献１〜３に開示されている方法が行われている。下記特許文献１に開示されている方法は、引張り残留応力が発生する該当部位に最終形状に対し凸形状となるエンボス形状（最終成形品にない形状）を成形し、圧縮変形を発生させた後、この凸形状を圧下プレスし最終形状とするものであり、先に成形した圧縮変形により引張り残留応力を低減し、最終プレスによりこの圧縮変形をなくし、スプリングバック変形を抑制している。
【０００４】
下記特許文献２に開示されている方法は、予め問題となるキャンバー変形に対し過剰な見込み形状を織り込み、問題となる引張り残留応力部に形成する凸エンボスの高さや数量を調整することにより残留応力値を増減させ、目的形状となるようにしている。
【０００５】
下記特許文献３に開示されている方法は、ハットチャンネル型部材の縦壁に所定数、所定形状のビードを形成して形状剛性を高め、成形時の残留応力が開放される際の変形抵抗を増やし、スプリングバック変形を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２２２９０６号公報（段落番号「００１２」及び図３〜図６参照）
【特許文献２】特開平２００４−２５２７３号公報（段落番号「００２４」〜「００２９」及び図３など参照）
【特許文献３】特開平２００５−１０３６１３号公報（段落番号「００２１」「００２２」「００２９」及び図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の方法では、予めプレスにより凸形状を形成する工程と、この凸形状をプレスにより潰し成形する工程という２工程有するため、作業性が悪くなり、しかも、完全に製品形状にするには、非常に高い加工荷重と金型剛性が必要となる。実際上凸形状は予測通りには潰れず、この潰しによる応力除去も不十分で、スプリングバック低減の効果も十分得られない。また、凸形状をプレスにより潰し成形する大荷重が、該当部位以外にも加わるので、該当部位以外の部位にて変形が発生し、新たな変形対策として金型調整も必要となる。さらに、大荷重による金型の損耗によりスプリングバック低減効果が経時的に劣化し、金型維持にコストがかかる。
【０００８】
特許文献２の方法は、スプリングバック変形を、主として金型に見込み形状を織り込むことにより対策しており、エンボス形状の付与は、スプリングバック変形の要因となる残留応力の低減ではなく調整であるため、残留応力の絶対値は変わらず、しかもその値も大きいため、材料特性など生産条件が変動した際の残留応力変化量が大きくなり、条件変動による成形品の寸法バラツキが大きくなる。
【０００９】
特許文献３の方法は、ハットチャンネル型部材の縦壁にビードを形成すると、スプリングバック変形に対する抵抗の増大にはなるが、スプリングバック変形の要因である残留応力は低減されていないため、残留応力の絶対値は変わらず、しかもその値も大きく、材料特性など生産条件が変動した際の残留応力変化量も大きくなり、条件変動による成形品寸法のバラツキが大きくなる。また、ビードを凸形状にすると、成形品の剛性は向上するが、スプリングバック変形の要因である残留応力はむしろ増大することになり、凹形状では部品剛性が若干であるが低下するため、剛性向上による効果が少ない。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、１工程で成形品を成形でき、しかも成形される成形品の形状自体でスプリングバック変形の要因である引張り残留応力を低減する形状凍結性に優れたプレス成形方法とプレス成形装置並びに同プレス成形装置の製造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】
【００１１】
上記目的を達成する第１の発明に係るプレス成形方法は、長手方向に湾曲しハットチャンネル断面を有する成形品の成形終期に、前記成形品の円弧状湾曲部の頂点を含む長手方向所定範囲を反膨出方向に向って加圧変形し、前記成形品成形時に生じた引張り残留応力を低減する圧縮応力を生じさせることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成する第２の発明に係るプレス成形装置は、同様の成形品を成形するプレス成形装置であり、相対的に近接離間する一対の型に、成形の終期に、前記成形品の円弧状湾曲部の頂点から長手方向所定範囲を反膨出方向に向って加圧変形し、前記成形品成形時に生じた引張り残留応力を低減する圧縮応力を生じさせる加圧部材を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成する第３の発明に係るプレス成形装置の製造方法は、前記プレス成形装置に使用するプレス型の製法に関するもので、予め湾曲部が形成されたブランク材のスプリングバック量をＦＥＭ解析し、引張り残留応力が発生している箇所を求め、このピーク位置での前記凹溝部の底部における幾何学的圧縮量から、前記湾曲部の形成に伴って生じる引張応力の成長を減じるような前記凹溝部の深さ、つまりプレス型の形状を決定し、この求めた形状に基づいてプレス型を成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係るプレス成形方法及び第２の発明に係るプレス成形装置では、長手方向に湾曲したハットチャンネル断面を有する成形品をプレス成形し徐荷したときの、円弧状に膨出変形された湾曲部における応力状態が、長手方向では引張り残留応力が存在し、長手方向に直交する方向でも引張り残留応力が存在しているものの、このプレス成形の終期に、前記成形品の円弧状湾曲部の頂点を含む長手方向所定範囲を反膨出方向に向って加圧変形することとしているので、湾曲部はその頂点を中心として押しつぶされ、湾曲部における応力状態は、長手方向では前記引張りによる残留応力が除去され、むしろ圧縮による残留応力が生じることになり、しかも、長手方向に直交する方向でも前記引張りによる残留応力が除去され、圧縮による残留応力が生じることになる。この結果、１工程のプレス成形で成形品を成形できるのみでなく、成形される成形品の形状自体でスプリングバック変形の要因である残留応力を低減でき、形状凍結性に優れた成形品を得ることができる。
【００１５】
第３の発明に係るプレス成形装置の製造方法は、前記プレス成形装置のプレス型を製造するに当り、予めブランク材のスプリングバック量をＦＥＭ解析して、引張り残留応力が発生している箇所を求め、この位置に前記引張り残留応力を除去する圧縮応力を生じさせる凹溝部の最適深さを求め、この最適深さからプレス型を製造するようにしたので、形状凍結性に優れた成形品を得るためのプレス成形装置を確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】スプリングバック変形のメカニズムの説明図であり、（Ａ）は成形品を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。
【図２】一般的なスプリングバック変形の説明図であり、（Ａ）は成形品の湾曲部での変形状態を示す断面説明図、（Ｂ）は同長手方向の残留応力状態を仮想円で示す図、（Ｃ）は同長手方向に直交する面での変形状態を示す断面説明図、（Ｄ）は同長手方向に直交する方向の残留応力状態を仮想円で示す図である。
【図３】本発明に係るスプリングバック変形の解消原理の説明図であり、（Ａ）は成形品の湾曲部での変形状態を示す断面説明図、（Ｂ）は同長手方向の残留応力状態を仮想円で示す図、（Ｃ）は同長手方向に直交する面での変形状態を示す断面説明図、（Ｄ）は同長手方向に直交する方向の残留応力状態を仮想円で示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るプレス成形装置の概略断面図である。
【図５】図４の５−５線に沿う矢視概略断面図である。
【図６】残留応力を低減させる範囲の押し潰し量の説明図で、（Ａ）は長手方向断面の説明図、（Ｂ）は長手方向に直交する方向の説明図ある。
【図７】凹部と凸部を決定するフローチャートである。
【図８】ポンチの底部での残留応力とストロークとの関係を示すグラフである。
【図９】凹部深さと残留応力低減効果の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態２に係るプレス成形装置の断面図である。
【図１１】スプリングバック変形量を種々比較した棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜スプリングバック＞
まず、図１を参照して、スプリングバック変形のメカニズムを説明する。成形品Ｓは、例えば、図１（Ａ）に示す自動車のセンターピラーであり、長手方向断面では、図１（Ｂ）に示すように、略直状の平坦部Ｓ１と円弧状の湾曲部Ｓ２とを有し、軸直角断面は、図１（Ｃ）に示すようにハットチャンネル断面を有している。
【００１８】
このような成形品Ｓは、プレス成形したプレス型を離反させ、徐荷すると、湾曲部Ｓ２が、図１（Ｂ）に示すように、成形時に生じた引張り残留応力σ１（破線矢印）が開放されることにより成形品内部に曲げモーメントＭが発生し、破線で示す状態から実線で示す状態に変形する、いわゆるスプリングバック変形やキャンバー変形と称される成形品形状の変形が生じる。
【００１９】
このような成形品Ｓの湾曲部Ｓ２は、長手方向の変形状態は、図２（Ａ）に示すように、円弧状に成形されているのみである。ここにおいて、湾曲部Ｓ２の応力状態を解析すれば、下記のようになっている。仮に、この湾曲部Ｓ２の一部を抽出し、長手方向の応力状態を仮想円で示すと、図２（Ｂ）に矢印で示すように、長手方向では比較的大きな引張り残留応力σ１が生じており、長手方向に直交する方向では小さな引張り残留応力σ２となっている。
【００２０】
また、長手方向に直交する面の中央部での変形状態は、図２（Ｃ）に示すような平坦なものである。長手方向に直交する方向の残留応力状態を仮想円で示すと、図２（Ｄ）に矢印で示すように、長手方向では比較的大きな引張り残留応力σ１が生じており、長手方向に直交する方向では小さな引張り残留応力σ２となっている。
【００２１】
したがって、プレス成形した後にプレス型を離反させ、徐荷すると、比較的大きな長手方向の引張り残留応力σ１によりスプリングバック変形が生じる。
【００２２】
この変形は、湾曲部Ｓ２に生じる引張り残留応力σ１を低減すればかなり抑制できることから、本発明者らは、引張り残留応力σ１の逆作用となる圧縮応力を湾曲部Ｓ２に加えることに着目した。つまり、本発明に係る成形品Ｓは、図３（Ａ）に示すように、湾曲部Ｓ２を成形するとき生じる引張り残留応力σ１を、この成形時に解消する圧縮応力を生じさせるように、湾曲部Ｓ２の一部に、長手方向に所定長Ｌだけ伸延しかつ長手方向に直交する方向にはある程度の幅Ｗを有する凹溝部Ｏｍを形成することにより前記圧縮応力を生じさせることに着目した。
【００２３】
このような凹溝部Ｏｍを形成したときの底部に関して、前述と同様の長手方向の残留応力状態を仮想円で示せば、図３（Ｂ）に矢印で示すように、比較的大きな引張り残留応力σ１に対向する圧縮応力σ３が生じており、大きな引張り残留応力σ１が圧縮応力σ３により抑制されている。また、長手方向に直交する面の中央部での変形状態は、図３（Ｃ）に示すように、凹溝部Ｏｍの形成により凹形状となっている。長手方向に直交する方向の残留応力状態を仮想円で示すと、図３（Ｄ）に矢印で示すように、長手方向では比較的小さな引張り残留応力σ１が生じており、長手方向に直交する方向では大きな引張り残留応力σ２となっているが、ここでも引張り残留応力σ１に対向する圧縮応力σ３が生じており、引張り残留応力σ１が圧縮応力σ３により抑制されている。
【００２４】
したがって、湾曲部Ｓ２をプレス成形するとき、湾曲部Ｓ２の一部に長手方向に、所定長Ｌだけ伸延しかつ長手方向に直交する方向にはある程度の幅Ｗを有する凹溝部Ｏｍを形成すれば、離型し、徐荷した後であっても、引張り残留応力σ１が圧縮応力σ３により抑制され、スプリングバック変形が低減することになる。
【００２５】
＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
本実施形態のプレス成形装置は、図４及び図５に概略的に示すように、ポンチ１（下型）と、ポンチ１に対し近接離間するダイ２（上型）と、ダイ２との間でブランク材３の周縁部を挟持するブランクホルダ４とを有している。
【００２７】
特に、本実施形態では、両型１，２により高強度鋼板などのような比較的成形しにくいブランク材３をスプリングバック変形が低減するように成形するために、前述した引張り残留応力σ１を抑制する圧縮応力σ３を生じさせる加圧変形部材６が両型１，２に設けられている。なお、ここで成形する成形品Ｓは、例えば、図１（Ａ）に示す自動車のセンターピラーのような、長手方向に沿って略直状の平坦部Ｓ１と円弧状の湾曲部Ｓ２とを有し、軸直角断面がハットチャンネル断面を有するものであるが、これのみでなく、フロントピラー、各種メンバーなどでもよく、また、形成される湾曲部Ｓ２が一部のみでなく長手方向全体に渡るものであってもよい。このため、図１に示す型面は、単純な円弧状で表している。
【００２８】
さらに詳述する。ポンチ１は、ブランク材３を膨出成形し、円弧状の湾曲部Ｓ２を形成する凸状部５を有しているが、凸状部５の範囲内であってその頂部には、加圧変形部材６の一方である凹部６ａが形成されている。
【００２９】
ダイ２は、凸状部５に対応する凹状部７を有しているが、凹状部７の範囲内であってその頂部には、加圧変形部材６の他方である凸部６ｂが形成されている。
【００３０】
圧縮応力σ３を有効に生じさせる凹部６ａと凸部６ｂの形状を定める方法、つまりプレス成形装置の製造方法として使用することができるものであるが、下記の方法により行っている。
【００３１】
図６において、
Ｌ：ＦＥＭ解析より決定される、湾曲部Ｓ２に生じる引張り残留応力σ１を低減する部分（応力低減部）の円弧状長さ（成形予定品から定められる値で既知である）
Ｐｍａｘ：引張り残留応力σ１のピーク位置（同様に既知の値である）
ρ０：応力低減部の曲率半径（同様に既知の値である）
θ０：応力低減部の中心角（同様に既知の値である）
Ｈ：引張り残留応力σ１のピーク位置Ｐｍａｘでの凹溝部Ｏｍの深さ
とする。
【００３２】
成形品Ｓの湾曲部Ｓ２の形状及び凹溝部Ｏｍの底面形状が円弧で近似できると仮定すれば、凹部６ａと凸部６ｂにより成形された凹溝部Ｏｍの底部での圧縮量（△Ｌ）は、凹溝部Ｏｍの形成による長手方向での幾何学的圧縮量（△Ｌc）から湾曲部Ｓ２の形成に伴いブランク材３が引張り応力により成長する伸び量（△Ｌe）を引いたものである。
【００３３】
したがって、
【００３４】
【数１】
2010207906.tif 000003
【００３５】
で表される。△Ｌcは、図６（Ａ）から幾何学的に求められ、△Ｌeは中心線Ｏ−Ｏが凹溝部Ｏｍの底面部分と交差する点からＰｍａｘと交差する点まで（深さＨ）の△Ｌの積分値から求められる。
【００３６】
△Ｌeを、図６（Ａ）から求めると、
【００３７】
【数２】
2010207906.tif 000004
【００３８】
【数３】
2010207906.tif 000005
【００３９】
この式１、式２及び式３から凹溝部Ｏｍの底部での圧縮量（△Ｌ）を最大とする凹溝部Ｏｍの深さＨを求めると、この深さＨと実際に形成すべき成形品Ｓの形状から最も好ましい引張り残留応力σ１を解消できる凹部６ａと凸部６ｂの形状を特定できることになる。
【００４０】
具体的に凹部６ａと凸部６ｂの形状を定める方法を、図７に示すフローチャートに基づき説明する。まず、湾曲部Ｓ２のみが形成され、前述した凹溝部Ｏｍが形成されていないブランク材から、スプリングバック量のＦＥＭ解析を行う。
【００４１】
ＦＥＭ解析結果から、湾曲部Ｓ２の応力低減部の円弧状長さ（Ｌ）と、引張り残留応力σ１のピーク位置（Ｐｍａｘ）を決定する（ステップ１）。次に、応力低減部の曲率半径（ρ０）と中心角（２θ０）を測定する（ステップ２）。
【００４２】
これらデータから数式２に基づき、凹溝部Ｏｍの深さ（Ｈ）での長手方向の幾何学的圧縮量（△Ｌc）を計算する（ステップ３）。
【００４３】
一方、湾曲部Ｓ２が形成されたブランク材３のＦＥＭ解析から、プレス成形時の湾曲部Ｓ２の形成に伴うブランク材３の引張り応力成長量（伸び量）（△Ｌe）を求める（ステップ４）。
【００４４】
幾何学的圧縮量（△Ｌc）から引張り応力成長量（伸び量）（△Ｌe）を減算し、凹溝部Ｏｍの底部に生じる正味圧縮量（△Ｌ＝△Ｌc−△Ｌe）の最大値を求める（ステップ５）。最大値でなければ、ステップ４に戻り、再度幾何学的圧縮量（△Ｌc）と引張り応力成長量（伸び量）（△Ｌe）を求める。最大値に達すると、この最大値に対応する深さ（Ｈ）の値を凹溝部Ｏｍの底部深さ（Ｈ）とする。
【００４５】
凹溝部Ｏｍの底部深さ（Ｈ）に基づき、成形品Ｓの形状を考慮しつつポンチ１側の凹部５とダイ２側の凸部７の形状を決定する（ステップ６）。
【００４６】
ここにおいて、凹溝部Ｏｍの底部深さ（Ｈ）に関しては、湾曲部Ｓ２の弦に相当する直線Ｔ（図６（Ａ）参照）の状態が理論的には最も圧縮効果が高いが、底部深さ（Ｈ）が深いと、凸部６ｂの下端が湾曲部Ｓ２の上面に接する時点、つまり、凹溝部Ｏｍの成形を開始する時期が早くなるため、ポンチ１の凸状部５がブランク材３を膨出成形するときの引張り残留応力σ１の成長が著しい成形中盤では、凹溝部Ｏｍの形成による圧縮効果が相殺されることになる。
【００４７】
この点に関し、ポンチ１とブランク材３が当接するポンチ１の底部において生じる引張り残留応力σ１とプレスのストロークの関係を示す図８を参照して説明する。図８における実線ａは、圧縮応力を加えることのない一般的な成形における湾曲部Ｓ２が形成されるポンチ１の底部の引張り残留応力σ１を示すもので、次第に成長するのみであり、引張り残留応力σ１を低減させるものはない。
【００４８】
これに対し、凹溝部Ｏｍを形成する場合には、プレス成形装置による加圧が下死点に近い位置（凹溝部Ｏｍの深さが深い位置）、つまりプレス加工の終期（プレスのストロークを示す横軸における点Ｂの位置（プレスのストロークに対する引張り残留応力の増加量が減少開始後、著しく減少し始める位置）になると、一点鎖線ｂで示すように引張り残留応力σ１は、凹溝部Ｏｍの形成に伴って生じる圧縮応力により次第に打ち消されて減少し、凹溝部Ｏｍによる圧縮効果が向上する。
【００４９】
ところが、プレス成形装置による加圧が下死点より離れた位置（凹溝部Ｏｍの深さが浅い位置）、つまりプレス加工の早い段階（プレスのストロークの点Ｃの位置）で凹溝部Ｏｍを形成すると、一点鎖線ｃで示すように引張り残留応力σ１は次第に増加することになる。急激に増大する引張り残留応力σ１に圧縮応力が吸収されることになるからである。そして、最終的には、前述の加工の終期（プレスのストロークの点Ｂ）の場合よりも引張り残留応力σ１は次第に増大し、途中で交差（交点Ｘ）することになり、凹溝部Ｏｍの形成による圧縮効果が有効に作用しないことになる。
【００５０】
したがって、本実施形態では、プレス成形装置の下死点に近い、加工の終期（プレスのストロークの点Ｂ）で、凹溝部Ｏｍの形成を開始することとしている。
【００５１】
最後に、この形状でのスプリングバック量のＦＥＭ解析を行い（ステップ７）、最大効果であることを確認する（ステップ８）。
【００５２】
効果の確認に当っては、凹溝部Ｏｍの底部深さ（Ｈ）が深いほど成形品Ｓの剛性は低下する傾向となるため、剛性低下分の影響を確認する点と、ＦＥＭ解析の結果から求めた引張り残留応力成長量から、圧縮効果が最も高くなるような凹溝部Ｏｍの底部深さ（Ｈ）の値かを確認する。
【００５３】
本実施形態に関する引張り残留応力の低減効果と凹溝部Ｏｍの底部深さ（Ｈ）との関係を調べた実験結果を図９に示す。この実験結果からすれば、凹溝部Ｏｍが形成されていない一般的なものの場合は、引張り残留応力値が「ｅ」という高い値を示し、凹溝部Ｏｍの底部深さ（Ｈ）が、次第に深くなるほど引張り残留応力が低減する。しかし、凹溝部Ｏｍの底部深さ（Ｈ）が、１４ｍｍを超えると、再度引張り残留応力値が高くなることが判明している。したがって、凹溝部Ｏｍの底部深さ（Ｈ）は、７ｍｍ〜１３ｍｍの範囲が好ましい。
【００５４】
次に、プレス成形方法を説明する。
【００５５】
図４に示すように、ポンチ１とダイ２の間にブランク材３をセットし、ダイ２を下降すると、まず、ブランクホルダ４がブランク材３の周縁部を挟持する。そして、さらにダイ２が下降すると、ポンチ１との間でブランク材３に対し略直状の平坦部Ｓ１と円弧状の湾曲部Ｓ２を成形する加工を行う。この成形加工において、加工初期から中期までは、ダイ２の凹状部７がポンチ１の凸状部５と共にブランク材３に作用し、成形品Ｓを形成する。特に、加工中期では、引張り残留応力σ１の成長が著しく、ブランク材３は激しく引き伸ばされて成形され、湾曲部Ｓ２も成形される。なお、この時点では、まだ、凸部６ｂは、ブランク材３に接しておらず、凹溝部Ｏｍは形成されておらず、湾曲部Ｓ２では引っ張り応力が生じている。
【００５６】
そして、ダイ２とポンチ１による成形が終期になると、ダイ２の凸部６ｂが湾曲部Ｓ２を加圧し、凹溝部Ｏｍの形成を開始する。これにより湾曲部Ｓ２が圧縮され、引張り残留応力σ１が徐々に低減され、ダイ２の凸部６ｂがポンチ１の凹部６ａに入り込み、凹溝部Ｏｍが形成されると、引張り残留応力σ１を最大限低減することになり、凹溝部Ｏｍを有する成形品が１ストロークで成形されることになる。
【００５７】
この結果、ダイ２を上昇してポンチ１から外し、成形品Ｓから徐荷しても、引張り残留応力が低減されているので、スプリングバック変形が生じることはなく、所望の精度を有する所定形状を持った、形状凍結性に優れた成形品となる。
【００５８】
＜実施の形態２＞
前述したプレス成形装置の加圧変形部材６は、ポンチ１とダイ２に直接凹部６ａと凸部６ｂを形成したものであるが、本発明は、これのみでなく、図１０に示すように、凸部６ｂに相当するものをダイ２とは別体に形成してもよい。本実施形態の加圧部材６は、ダイ２上にばね２０を介して載置された本体２１と、本体２１からダイ２に開設された通孔２２を挿通して垂下された突出部材６ｃとから構成されている。
【００５９】
このようにすれば、凹溝部Ｏｍの形成を加工終期に行う場合に、突出部材６ｃを独立して動作すればよく、タイミングを取り易く、より精度のよい凹溝部Ｏｍを形成することができる。
【００６０】
上述した実施形態は、下記のような効果を奏する。
【００６１】
・本実施形態のプレス成形方法とプレス成形装置では、プレス成形の終期に、成形品の円弧状湾曲部を反膨出方向に向って加圧変形し凹溝部を形成するので、長手方向に湾曲したハットチャンネル断面を有する成形品をプレス成形し徐荷したとき、円弧状に膨出変形された湾曲部はその頂点を中心として押しつぶされる結果、この湾曲部における長手方向の応力状態は、引張り残留応力が除去され、圧縮による残留応力が生じ、また、長手方向に直交する方向の応力状態も引張り残留応力が解消される。したがって、成形される成形品の形状自体でスプリングバック変形の要因である残留応力を低減し、形状凍結性に優れた成形品となる。
【００６２】
図１１は、凹溝部を形成していない成形品、従来のビードを形成した成形品、実施形態１に係る成形品、実施形態２に係る成形品のおける各スプリングバック変形量を比較した棒グラフである。このグラフより明らかなように、本発明に係る成形品では、スプリングバック量（ｍｍ）が４割〜５割低減することが判明しており、大幅に改善されていることが分かる。
【００６３】
・本実施形態のプレス成形装置では、湾曲部を反膨出方向に向って加圧変形する加圧変形部材を、一方の型の凸状部内に形成された凹部と、他方の型の凹状部内に形成された凸部とから構成したので、１工程のプレス成形で成形品を成形でき、作業性のよいものとなる。
【００６４】
・前記凸部の端面が前記湾曲部の頂点部分を中心とする前記長手方向所定範囲を加圧変形し凹溝部を形成すれば、加圧変形の開始時点の設定が容易になり、さらに作業性が向上する。
【００６５】
・前記加圧変形部材を、前記一方の型に形成された凹部と、他方の型の前記凹状部に開設された通孔に進退可能に設けられた突出部材と、から構成すれば、凹溝部を形成するタイミングが取り易く、より精度のよい凹溝部を形成することができる。
【００６６】
・実施形態のプレス成形装置の製造方法では、前記凹部と凸部の形状を、湾曲部が形成されたブランク材によりスプリングバック量のＦＥＭ解析を行い、引張り残留応力が発生している箇所を求め、引張り残留応力のピーク位置に形成した前記凹溝部の底部（深さ：Ｈ）における長手方向での幾何学的圧縮量（△Ｌc）を計算すると共に、前記湾曲部の形成に伴うブランク材の伸び量（△Ｌe）をＦＥＭ解析から求め、前記△Ｌcから△Ｌeを減算することにより正味圧縮量を算出し、この正味圧縮量（△Ｌ）が最大となる前記凹溝部の深さ（Ｈopt）を決定することから定めるようにしたので、形状凍結性に優れた成形品を得るためのプレス型を確実に成形することができる。
【００６７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述した実施形態の型は、上下方向に相対的に移動するダイとポンチであるが、これのみに限定されるものではなく、相対的に移動する一対の型であればどのようなものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、プレス成形の終期に円弧状湾曲部を加圧変形し凹溝部を形成するのみで形状凍結性に優れた成形品が得られる。
【符号の説明】
【００６９】
１…ポンチ（他方の型）、
２…ダイ（一方の型）、
５…凸状部、
６…加圧部材、
６ａ…凹部、
６ｂ…凸部、
６ｃ…突出部材、
７…凹状部、
２２…通孔、
Ｈ…凹溝部の底部深さ、
Ｌ…頂点部分を中心とする前記長手方向所定範囲、
△Ｌc…長手方向での幾何学的圧縮量、
△Ｌe…ブランク材の伸び量、
△Ｌ…正味圧縮量、
Ｏｍ…凹溝部、
Ｐｍａｘ…湾曲部の頂点、
Ｓ…成形品、
Ｓ２…湾曲部、
σ１…引張り残留応力、
σ３…圧縮応力。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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