(57)【要約】【課題】コの字断面部品のスプリングバックを低減し寸法精度を向上させることを目的とする。【解決手段】本発明に係るプレス成形方法は、金属素材３の下面をパンチ５で支持すると共に金属素材３の上面をパッド７で押圧した状態で、ダイ９を下降させて金属素材３を曲げ成形する押し曲げ工程と、該押し曲げ工程の後、ダイ９を斜め下方でパンチ５に近づく方向に移動して金属素材３を曲げ成形する寄せ曲げ工程とを備え、該寄せ曲げ工程は、金属素材３の幅方向先端をダイ９の縦壁９ａと接触させながら行うようにしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の金属素材をコの字断面形状に曲げ加工するプレス成形方法であって、
前記金属素材の下面をパンチで支持すると共に前記金属素材の上面をパッドで押圧した状態で、ダイを下降させて前記金属素材を曲げ成形する押し曲げ工程と、該押し曲げ工程の後、前記ダイを斜め下方で前記パンチに近づく方向に移動して前記金属素材を曲げ成形する寄せ曲げ工程とを備え、
該ダイ下降後の斜め下方移動時の寄せ曲げ工程は、前記金属素材の幅方向先端を前記ダイの縦壁と接触させながら行うようにしたことを特徴とするプレス成形方法。
【請求項２】
前記寄せ曲げ工程は、前記ダイの縦壁を前記金属素材の幅方向先端に対して、相対的に上方向に移動させながら行う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】
前記寄せ曲げ工程は、前記ダイの縦壁が前記金属素材の幅方向先端に対して、相対的に移動させないか、あるいは上下方向に２ｍｍ以内の範囲で相対移動させながら行うことを特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。
【請求項４】
上記請求項１乃至３のいずれかに記載のプレス成形方法によって成形されたことを特徴とするプレス成形品。
【請求項５】
平板状の金属素材をコの字断面形状に曲げ加工するプレス成形装置であって、
前記金属素材の下面を支持するパンチと、該パンチで支持された前記金属素材の上面を押圧するパッドと、前記パンチと前記パッドで挟持された前記金属素材に当接して曲げ加工を行うダイと、該ダイの移動方向を、斜め下方で前記パンチに近づく方向に変換するカムとを備え、
前記ダイは上方から下方に移動すると共に、前記カムに当接した後は斜め下方で前記パンチに近づく方向に移動し、
前記ダイが前記カムに当接した後、下死点まで移動するときに、前記金属素材の幅方向先端が前記ダイの縦壁に当接しているように、前記カムの傾斜角度と、プレス開始時と下死点における前記ダイの水平距離を設定したことを特徴とするプレス成形装置。
【請求項６】
前記ダイが前記カムに当接した後、下死点まで移動するときに、前記ダイの縦壁が前記金属素材の幅方向先端に対して、相対的に上方向に移動するように、前記カムの傾斜角度と、プレス開始時と下死点における前記ダイの水平距離を設定したことを特徴とする請求項５記載のプレス成形装置。
【請求項７】
前記ダイが前記カムに当接した後、下死点まで移動するときに、前記ダイの縦壁が前記金属素材の幅方向先端に対して、相対的に移動しないか、あるいは上下方向に２ｍｍ以内の範囲で相対移動するように、前記カムの傾斜角度と、プレス開始時と下死点における前記ダイの水平距離を設定したことを特徴とする請求項５記載のプレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板状の金属素材をコの字断面形状に曲げ加工するプレス成形方法および装置に関し、特に、スプリングバック後の形状の寸法精度を向上させるプレス成形方法及びプレス成形装置、さらに前記プレス成形方法及び装置によってプレス成形されたプレス成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の床板下面に設けられるフレームは、エンジンやサスペンション等を支持するための十分な強度を必要とする。さらに、衝突安全性の観点から、前記フレームは、衝突エネルギーを吸収する部位と乗員保護のために高い剛性が要求される部位といった強度や剛性を変化させる必要もある。
このように部分的に強度剛性を変化させるために、例えば、ハット断面形状のフレーム（ハット断面部品）においては、その内部に、所要長さに亘って、その内面に沿ってコの字断面形状の補強材（コの字断面部品）を溶接して強度を増加させることが行われる。そのためハット断面部品及びコの字断面部品は、部品同士を密着させるために高い断面精度が要求される。
【０００３】
上記のようなハット断面部品やコの字断面部品は、平板状の金属素材の幅方向中央部を下方からパンチにより支持し、上方からパッドによりパンチに押さえつけ、ダイの下降により前記金属素材の幅方向両側部を下方へ押圧して折り曲げつつ、前記金属素材の幅方向両側部を前記パンチの側面に圧接して成形するというプレス成形によって製造される。
しかし、上記のようなプレス成形方法では、ダイの肩Ｒ部が金属板素材の表面を滑りながら成形するため、摩擦などからなる通過抵抗が発生する所謂「しごき」加工となり、成形された部品をプレス型から取り出すと、その縦壁部に反りが生じて僅かに外側に拡がる所謂スプリングバックが発生し、断面精度が得られにくいという問題がある。
【０００４】
特に、近年、自動車の軽量化が望まれ、フレームに用いられる金属板素材の板厚を薄くしつつ、強度剛性を確保しなければならない。そのために、金属素材として高張力鋼板が採用されるようになり、前記スプリングバックがさらに大きくなる傾向にある。
【０００５】
そこで、上記のような高張力鋼板を用いたプレス成形において、スプリングバックを防止する技術として、特許文献１に「プレス型」に関する発明が開示されている。特許文献１に記載された「プレス型」は、曲げ加工中に吊りカムに設けた上曲げ刃（ダイ肩部先端）を金属素板に当接させたまま、カムドライバによりパンチに向かう傾斜方向に案内して金属板素材を折り曲げて、さらに下半部に押圧することにより、しごき加工をすることなく金属板素材をハット断面形状に曲げ加工できるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２５４２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術は、ダイがカムドライバのガイド面に当接して下死点に向かって斜め方向に移動して金属板素材を折り曲げる際に、吊りカムに設けた上曲げ刃（ダイ肩部先端）のみと金属板素材が加工終了まで常に当接し、かつ、ほとんど滑ることがなく曲げ加工を行い、しかも、曲げ加工終了後に金属板素材の縦壁部に下向きの圧縮力を付与して押圧することによりスプリングバックを防止することを特徴とするものであり、ダイ肩部先端と金属板素材が常に当接できて、縦壁部を下向きに押圧できること、すなわち、金属板素材に縦壁だけでなくフランジ部が存在するハット断面部品に特化したものである。
そのため、本発明が対象とするフランジ部の無いコの字断面部品では、ダイ肩部先端と金属板素材を当接させたままの曲げ加工ができず、かつ、曲げ加工後に下向きの押圧ができず、スプリングバックを防止できないため、コの字断面部品に適用可能な技術の開発が望まれていた。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、コの字断面部品のスプリングバックを低減し寸法精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係るプレス成形方法は、平板状の金属素材をコの字断面形状に曲げ加工するプレス成形方法であって、
前記金属素材の下面をパンチで支持すると共に前記金属素材の上面をパッドで押圧した状態で、ダイを下降させて前記金属素材を曲げ成形する押し曲げ工程と、該押し曲げ工程の後、前記ダイを斜め下方で前記パンチに近づく方向に移動して前記金属素材を曲げ成形する寄せ曲げ工程とを備え、
該ダイ下降後の斜め下方移動時の寄せ曲げ工程は、前記金属素材の幅方向先端を前記ダイの縦壁と接触させながら行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記寄せ曲げ工程は、前記ダイの縦壁を前記金属素材の幅方向先端に対して、相対的に上方向に移動させながら行うことを特徴とするものである。
【００１１】
（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記寄せ曲げ工程は、前記ダイの縦壁が前記金属素材の幅方向先端に対して、相対的に移動させないか、あるいは上下方向に２ｍｍ以内の範囲で相対移動させながら行うことを特徴とするものである。
【００１２】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のプレス成形方法によって成形されたことを特徴とするプレス成形品である。
【００１３】
（５）本発明に係るプレス成形装置は、平板状の金属素材をコの字断面形状に曲げ加工するプレス成形装置であって、
前記金属素材の下面を支持するパンチと、該パンチで支持された前記金属素材の上面を押圧するパッドと、前記パンチと前記パッドで挟持された前記金属素材に当接して曲げ加工を行うダイと、該ダイの移動方向を、斜め下方で前記パンチに近づく方向に変換するカムとを備え、
前記ダイは上方から下方に移動すると共に、前記カムに当接した後は斜め下方で前記パンチに近づく方向に移動し、
前記ダイが前記カムに当接した後、下死点まで移動するときに、前記金属素材の幅方向先端が前記ダイの縦壁に当接しているように、前記カムの傾斜角度と、プレス開始時と下死点における前記ダイの水平距離を設定したことを特徴とするものである。
【００１４】
（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、前記ダイが前記カムに当接した後、下死点まで移動するときに、前記ダイの縦壁が前記金属素材の幅方向先端に対して、相対的に上方向に移動するように、前記カムの傾斜角度と、プレス開始時と下死点における前記ダイの水平距離を設定したことを特徴とするものである。
【００１５】
（７）また、上記（５）に記載のものにおいて、前記ダイが前記カムに当接した後、下死点まで移動するときに、前記ダイの縦壁が前記金属素材の幅方向先端に対して、相対的に移動しないか、あるいは上下方向に２ｍｍ以内の範囲で相対移動するように、前記カムの傾斜角度と、プレス開始時と下死点における前記ダイの水平距離を設定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、金属素材の下面をパンチで支持すると共に前記金属素材の上面をパッドで押圧した状態で、ダイを下降させて前記金属素材を曲げ成形する押し曲げ工程と、該押し曲げ工程の後、前記ダイを斜め下方で前記パンチに近づく方向に移動して前記金属素材を曲げ成形する寄せ曲げ工程とを備え、該ダイ下降後の斜め下方移動時の寄せ曲げ工程は、前記金属素材の幅方向先端を前記ダイの縦壁と接触させながら行うようにしたことにより、スプリングバックを低減させ、コの字断面部品の寸法精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るプレス成形装置の立面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るプレス成形装置を説明する説明図であって、ダイの動作を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法を説明する説明図であって、プレス成形開始前の状態を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法を説明する説明図であって、プレス成形途中の状態を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法を説明する説明図であって、プレス下死点の状態を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法におけるスプリングバック量の定義を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法でプレス成形をした一例の結果を説明する説明図であって、スプリングバック量の数値解析結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法でプレス成形をした際のスプリングバック前後の曲率変化の数値解析結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるスプリングバックとスプリングゴーを説明する説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法における、成形中のダイの縦壁と金属素材幅方向先端の位置関係を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法における、寄せ曲げ開始（９ｄが図２のＰｂ位置に到達）時のダイの縦壁と金属素材先端の位置関係（図１１（ａ））、及び、下死点（９ｄが図２のＰｃ位置に到達した点）におけるダイの縦壁と金属素材先端の位置関係（図１１（ｂ））を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法における、ダイ肩先端と金属素材幅方向先端との距離の時間変化を説明する説明図である（寄せ上げ条件）。
【図１３】本発明の実施の形態に係るプレス成形方法における、ダイ肩先端と金属素材幅方向先端との距離の時間変化を説明する説明図である（寄せ下げ条件）
【図１４】本発明の実施例を説明する説明図であって、プレス成形の結果を説明する説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係るプレス成形装置におけるダイと金属素材との配置関係の他の態様の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施の形態に係るプレス成形装置を、成形途中の状態を示す図１に基づいて説明する。プレス成形装置１は、図１に示すように、平板状の金属素材３の下面を支持するパンチ５と、パンチ５で支持された金属素材３の上面を押圧するパッド７と、パンチ５とパッド７で挟持された金属素材３に縦壁部が当接して寄せ曲げ加工を行うダイ９と、ダイ９の移動方向を、パンチ５に近づく斜め下方に変換するカム１１とを備えている。
【００１９】
＜パンチ＞
パンチ５は、上端面５ａが平坦面で、長手方向直交断面が台形状をしている。パンチ５は、上端面５ａで金属素材３の下面を支持する。
【００２０】
＜パッド＞
パッド７は、パンチ５の上端面５ａに対向するように配置され、昇降可能になっている。金属素材３を、パンチ５の上端面５ａに載置した状態でパッド７を下降させて押圧すれば、金属素材３を挟持することができる。
【００２１】
＜カム＞
カム１１は、パンチ５の両側に設けられている。カム１１の上面はパンチ５側に向かって下向きに傾斜する傾斜面１１ａとなっている。傾斜面１１ａの傾斜角度θは図２に示す待機距離Ｄとの相関関係を考慮して所定の角度に設定されている。すなわち、傾斜角度θと後述する待機距離Ｄとの相関関係によって、金属素材３の幅方向先端３ａとダイ９の縦壁９ａとのプレス成形過程における相対位置関係が決定されるので、ダイが下降後に斜め方向に移動して寄せ曲げする際に、金属素材３の幅方向先端３ａがダイ９の縦壁９ａに接触して加工するためにはこの相対位置関係をいかにするかを考慮して傾斜角度θが設定されている。なお、詳細は後述する。
【００２２】
＜ダイ＞
ダイ９は、左右のカム１１の上方にそれぞれ設けられ、昇降可能かつ図１の左右方向に移動可能になっている。ダイ９は、縦壁９ａと、縦壁９ａの下端側から水平方向に連続する水平部９ｂと、水平部９ｂに連続して斜め上方に向かって傾斜する傾斜部９ｃを有しており、縦壁９ａと水平部９ｂの境界にある角部がダイ肩部９ｄとなっている。
プレス成形時にダイ９が下降すると、ダイ９の傾斜部９ｃはカム１１の傾斜面１１ａに当接して摺動するようになっており、ダイ９の移動方向が、カム１１によって、鉛直方向から斜め下方でパンチ５に近づく方向に変換される。
【００２３】
図２はプレス成形開始時からプレス下死点までの、右側のダイ９におけるダイ肩部９ｄの移動軌跡を図示したものである。
図２に示すように、プレス成形開始時には、ダイ肩部９ｄはパンチ５から所定の距離（ダイ肩部９ｄのプレス成形開始時における位置Ｐａと下死点における位置Ｐｃとの間の水平距離。以降の説明で、この距離を「待機距離Ｄ」と称する。）だけ離れた位置に配置されている（図２中の位置Ｐａ参照）。プレス成形を開始してダイ９を下降させると、鉛直方向に所定の距離だけ下降する（図２中の位置Ｐｂ参照）。その後、ダイ９がカム１１の傾斜面１１ａを摺動し始めると、ダイ肩部９ｄは斜め下方に直線状に移動し、パンチ５に近づく。この直線の傾きはカム１１の傾斜角度θと同一である。その後、ダイ９が下死点に到達してダイ肩部９ｄは最下位置に到達する（図２中の位置Ｐｃ参照）。
【００２４】
上記のように構成されたプレス成形装置１を用いて矩形状の金属素材をコの字断面形状にプレス成形する方法を図３〜図５に基づいて説明する。
金属素材３は、紙面直交方向に伸びる平板状をしており、図３に示すように、図中の左右を金属素材３の幅方向としてパンチ５の上端面５ａとパッド７によって挟持されている。このとき、ダイ９は金属素材３の上方に、所定の待機距離Ｄ（図２参照）となるように位置している。
この状態でダイ９を鉛直方向（図３中の矢印参照）に下降させると、ダイ９がそのまま鉛直方向に下降を続け、ダイ９の下方にあった金属素材３の幅方向先端３ａはダイ９の縦壁９ａと接触し、金属素材３はパンチ肩部５ｂによって押し曲げ成形される（押し曲げ工程）。なお、金属素材３の幅方向先端３ａは、ダイ９が鉛直方向下降中は必ずしもダイ９の縦壁９ａに接触する必要はないが、図４に示す通り、ダイ９が鉛直方向下降後は、ダイ９の縦壁部９ａに接触させることが必須である。
【００２５】
押し曲げ工程の後、図４に示すように、カム１１の傾斜面１１ａとダイ９の傾斜部９ｃとが当接すると、ダイ９はパンチ５に近づく方向（図４中の矢印参照）に移動して、金属素材３をさらに曲げ成形する（寄せ曲げ工程）。寄せ曲げ工程中は、金属素材３の幅方向先端３ａがダイ９の縦壁９ａと常に接触しており、それ故、金属素材３はダイ９の縦壁９ａによって幅方向に押圧されて、図４中の実線丸で囲んだ部分に外方に僅かに膨らむようなたわみ部１３が形成される。たわみ部１３は寄せ曲げ中においてはパンチ５外方に膨らんだ形状であるが、このときたわみ部１３にスプリングバック成分を打ち消す方向に作用するスプリングゴー成分が残留応力として蓄積される。
なお、上記のように寄せ曲げ工程において金属素材３の幅方向先端３ａがダイ９の縦壁９ａに接触しているように、カム１１の傾斜角度θとダイ９の待機距離Ｄが設定されている。
【００２６】
その後、図５に示すようにダイ９が下死点に到達して、寄せ曲げ工程が終了する。押し曲げ工程、及び寄せ曲げ工程を通じて、図４および図５の破線の丸で囲んだ部位にはスプリングバック成分が残留応力として蓄積される。
このように、金属素材３には、プレス成形過程において、スプリングバックを発生させるスプリングバック成分と、スプリングゴーを発生させるスプリングゴー成分の２種類の成分からなる残留応力が蓄積される。
そして、離型することで、この残留応力が開放されて、形状変形が生じて成形品の形状が決定する。
【００２７】
上記のようなプレス成形方法によって金属素材をコの字断面形状にプレス成形したときの離型後のコの字断面部品１５の形状について、待機距離Ｄを45mm、傾斜角度θを20度としてプレス成形を行った場合を例に挙げて説明する。
図６〜図８はコの字断面部品１５の形状を説明する説明図である。
コの字断面部品１５は、図６に示すように（太い実線を参照）、天井部１５ａと辺部１５ｂおよび、天井部１５ａと辺部１５ｂとでなす角部である肩部１５ｃを有している。なお、コの字断面部品１５は左右対称であるため、図６には中心線より右側を図示している。
図６に示すように、コの字断面部品１５の天井部１５ａ下面からの鉛直方向距離をＬとし、鉛直方向距離Ｌにおけるスプリングバック量をＳとして、鉛直方向距離Ｌとスプリングバック量Ｓとの関係をグラフ表示したものを図７に示す。
なお、スプリングバック量Ｓとは、図６に示すように、鉛直方向距離Ｌにおいて、下死点におけるコの字断面部品１５（図６中に二点鎖線で図示）のパンチ５側の面と、スプリングバック後におけるコの字断面部品１５（図６中に太い実線で図示）のパンチ５側の面との水平方向距離と定義する。
【００２８】
図７から分かるように、鉛直方向距離Ｌが約5mmまではグラフの傾きが急に増加するが、約5mm以降からグラフの傾きが緩やかに変わり、約30mm以降はスプリングバック量Ｓが減少している。
スプリングバック量Ｓを２回微分すると、スプリングバック前後の曲率変化を求めることができる。図７で示したスプリングバック量Ｓから曲率変化を求め、グラフ化したものを図８に示す。図８において横軸はコの字断面部品１５の天井部１５ａ下面からの鉛直方向距離Ｌ(mm)であり、縦軸はスプリングバック前後の曲率変化（1/mm）である。
曲率変化が正の値では、スプリングバックが生じていることを示しており、曲率変化が負の値では、スプリングバックとは逆の現象、すなわちスプリングゴーが生じていることを示している。
【００２９】
図８を見ると分かるように、測定位置が天井部１５ａからパンチ肩部５ｂ下端までの位置（図４の点線丸部分に相当）ではスプリングバックが生じ、それ以降30mmまでの位置（図４の実線丸部分に相当）ではスプリングゴーが生じている。
このように本実施の形態のプレス成形方法で成形されたプレス成形品には、プレス成形によってスプリングバック成分とスプリングゴー成分が発生し、スプリングバックをスプリングゴーで打ち消すことで、スプリングバックを抑制している。
【００３０】
ここで、スプリングバックをスプリングゴーによって打ち消すことの意味を図９に基づいて詳細に説明する。
図９はスプリングバックやスプリングゴーが生じる場合における離型前後のコの字断面部品１５の形状変化を説明する図であり、図中左側が離型前の状態を示し、図中右側が離型後の状態を示している。
【００３１】
図９（ａ）左図に示すように、離型前において、肩部１５ｃの近傍の点線丸で囲む部分にスプリングバック成分が存在していた場合、離型後においては、図９（ａ）右図に示すように、コの字断面部品１５の開口部を開く方向に形状変化する（スプリングバック）。
他方、図９（ｂ）左図に示すように、離型前において、辺部１５ｂの上部（実線丸で囲む部分）にスプリングゴー成分が存在していた場合、離型後においては、図９（ｂ）右図に示すように、コの字断面部品１５の開口部を閉じる方向に形状変化する（スプリングゴー）。
このように、スプリングバックとスプリングゴーは逆方向の変形であり、また、スプリングバック成分とスプリングゴー成分は互いを打ち消し合う成分である。
したがって、図９（ｃ）左図に示すように、離型前において、スプリングバック成分（点線丸で囲む部分）とスプリングゴー成分（実線丸で囲む部分）が両方存在しており、大きさがほぼ同一である場合、離型後において、これらの成分は互いに打ち消し合い、図９（ｃ）に示すように、形状変化が小さくなる。
【００３２】
次に、スプリングバック成分をスプリングゴー成分で打ち消すことに関し、いかなる条件でプレス成形を行うことが有効であるかについて説明する。
なお、スプリングバック成分よりもスプリングゴー成分を制御する方が容易であることから、スプリングゴー成分を制御するための条件について説明する。
そして、スプリングゴー成分は、図４に示す金属素材３に生ずるたわみ部１３に蓄積され、このたわみ部１３の形成に影響を与える条件は、プレス成形過程における金属素材３の幅方向先端３ａの位置とダイ９の縦壁９ａの相対位置であるので、これについて説明する。
【００３３】
図１０は、ダイ９の（斜め下方へ）下降中における金属素材３の幅方向先端３ａの近傍を拡大して図示したものである。図１０に示すように、金属素材３の幅方向先端３ａからダイ肩部９ｄまでのダイ９の縦壁９ａに沿う方向の距離をＸとする。Ｘはプレス加工中に変化するが、寄せ曲げ開始時（図１１（ａ）参照、図２においてダイ肩部９ｄが位置Ｐｂに下降した時点）のＸをＸ０とし、寄せ曲げ終了時（図１１（ｂ）参照、図２においてダイ肩部９ｄが最下位置Ｐｃに到達した時点）のＸをＸ１とする。
【００３４】
距離Ｘは、プレス成形途中に変化するが、その変化の態様は図２に示す待機距離Ｄと傾斜角度θに応じて決定される。
例えば、待機距離Ｄを45mm、傾斜角度θを20度とした場合の距離Ｘの変化の状態を図１２に示す。図１２において縦軸はダイ肩部先端と金属素材先端との距離Ｘ（mm）を示し、横軸は寄せ曲げ開始から寄せ曲げ終了までの時間を示している。
距離Ｘは、Ｘ０（約31.3mm）からＸ１（約23.8mm）まで、図１２に示す曲線に沿って変化している。このとき、Ｘ０−Ｘ１＝7.5mm＞0であり、金属素材３の幅方向先端３ａから見て、ダイ９が相対的に上方向（金属素材３の幅方向先端３ａとダイ肩部９ｄが近づく方向）に移動している。
ここで、Ｘ０−Ｘ１＞0、すなわちＸ０＞Ｘ１の場合、金属素材３の幅方向先端３ａから見て、ダイ９が相対的に上方向（金属素材３の幅方向先端３ａとダイ肩部９ｄが近づく方向）に移動することになる。この条件を「寄せ上げ条件」と称する。
寄せ上げ条件の場合、金属素材３の幅方向先端３ａから見て、ダイ９が相対的に上方向に移動することによって、金属素材３の幅方向先端３ａを上方向に擦り上げる。この時、金属素材３の幅方向先端３ａとダイ９の縦壁９ａ間において発生する摩擦力は、金属素材３をパンチ肩部５ｂ方向に押し上げる方向に作用するため、金属素材３のたわみ部１３に発生するたわみ量はより大きくなり、金属素材３にスプリングゴー成分を発生させる。
【００３５】
また、他の例として、待機距離Ｄを15mm、傾斜角度θを50度とした場合の距離Ｘの変化状態を図１３に示す。
この場合、距離Ｘは、Ｘ０（約10.4mm）からＸ１（約23.5mm）まで、図１３に示す曲線に沿って変化している。このとき、Ｘ０−Ｘ１＝−13.1mm＜0であり、金属素材３の幅方向先端３ａから見て、ダイ９が相対的に下方向（金属素材３の幅方向先端３ａとダイ肩部９ｄが離れる方向）に移動している。
【００３６】
ここで、Ｘ０−Ｘ１＜0、すなわちＸ０＜Ｘ１のとき、金属素材３の幅方向先端３ａから見て、ダイ９が相対的に下方向（金属素材３の幅方向先端３ａはダイ肩部９ｄから離れる方向）に移動することになる。この条件を「寄せ下げ条件」と称する。
寄せ下げ条件の場合、金属素材３の幅方向先端３ａから見て、ダイ９が相対的に下方向に移動することによって、金属素材３の幅方向先端３ａを下方向に擦り下げる。このとき、寄せ上げ条件の場合と同様にたわみ部１３を形成するが、たわみ量は寄せ上げ条件の場合よりは小さい。
【００３７】
なお、プレス成形の操業では、滑りによる金属素材３の削り滓がプレス型に付着する「型かじり」が発生することがある。この点、寄せ曲げ中に金属素材３の幅方向先端３ａの位置とダイ９の縦壁９ａの相対位置の変化が少なければ、「型かじり」を抑制できる。
このような観点からは、Ｘ０−Ｘ１が所定の値の範囲になるような条件（本明細書でこの条件を「中立条件」と称する。）、具体例として-2mm≦Ｘ０−Ｘ１≦2mmとなる条件でのプレス成形を行えばよい。
【００３８】
このように、待機距離Ｄと傾斜角度θを適宜設定することで条件を選択することができ、最適な条件でプレス成形をすることができる。例えば、よりスプリングゴー成分を大きくしたい場合は、寄せ上げ条件となるように設定すればよいし、型かじりの発生を防止したい場合は、中立条件となるように設定すればよい。
【００３９】
以上のように、本実施の形態においては、金属素材３の下面をパンチ５で支持すると共に金属素材３の上面をパッド７で押圧した状態で、ダイ９を下降させて金属素材３を曲げ成形する押し曲げ工程と、該押し曲げ工程の後、ダイ９を斜め下方でパンチ５に近づく方向に移動して金属素材３を曲げ成形する寄せ曲げ工程とを備え、該ダイ９が下降後に斜め下方に移動する寄せ曲げ工程は、金属素材３の幅方向先端３ａをダイ９の縦壁９ａと接触させながら行うことにより、金属素材３をたわませてスプリングゴー成分を発生させ、このスプリングゴー成分によりスプリングバック成分を軽減させることができ、これによって、コの字断面部品１５の寸法精度を向上させることができる。
【００４０】
また、待機距離Ｄと傾斜角度θを所定の値に設定して寄せ上げ条件とすることで、たわみ部１３のたわみ量を大きくして、スプリングゴー成分をより大きくすることができ、これによってスプリングバックをより低減させることができる。
また、中立条件とすれば、型かじりの発生を防止することができ操業上好ましい。
【実施例】
【００４１】
本発明のプレス成形方法の作用効果について確認するため、コの字断面部品１５のプレス成形について数値解析と実機によるプレス成形を行い、その結果に基づいてスプリングバックの評価を行った。
本実施例においては、金属素材３として引張強度980MPaの高張力鋼板を用いた。金属素材３の初期形状は長さ400mm、幅220mm、板厚2.0mmとした。数値解析では、平面歪条件を仮定して２次元解析を行った。
【００４２】
評価に用いるスプリングバック量Ｓは、図６の場合と同様に定義した。ここで、プレス成形後の金属素材３の幅方向先端３ａに近い鉛直方向距離Ｌ：70mmにおけるスプリングバック量Ｓを「先端のスプリングバック量Ｓ」と定義する。
待機距離Ｄは15、25、35、45mmとし、傾斜角度θは20、30、40、50度として、これらの全ての組み合わせの条件について数値解析を行った。さらにそのいくつかの条件について実機によるプレス成形を行った。スプリングバック量Ｓについて、実機によるプレス成形の結果と数値計算の結果は定性的に良く一致した。結果を表１示す。
【００４３】
【表１】
2014004618.tif 000003
【００４４】
表１の各列は、最左列から順に、No.（番号）、待機距離Ｄ、傾斜角度θ、寄せ曲げ開始時のＸ０と寄せ曲げ終了時のＸ１との差であるＸ０−Ｘ１、先端のスプリングバック量Ｓ、備考を示している。
また、従来例として、カム１１を用いずにダイ９を鉛直方向に下降させてプレス成形する単純曲げを行った結果をNo.１０として記載している。この場合、待機距離Ｄは0mmに相当する。
表１をみるとNo.３およびNo.４は、Ｘ０−Ｘ１＞0となっており寄せ上げ条件である。また、No.１、２、５〜９は、Ｘ０−Ｘ１＜0となっており寄せ下げ条件である。また、No.１、No.２およびNo.５は−2mm≦Ｘ０−Ｘ１≦2mmの範囲であり中立条件である。
なお、上記で図１２に基づいて説明した条件（待機距離Ｄ：45mm、傾斜角度θ：20度）はNo.４に該当する。また、図１３に基づいて説明した条件（待機距離Ｄ：15mm、傾斜角度θ：50度）はNo.６に該当する。
【００４５】
図１４は、表１のNo.１〜No.９毎にＸ０−Ｘ１と先端のスプリングバック量Ｓの関係をプロットしたものである。図１４において横軸はＸ０−Ｘ１（mm）を表し、縦軸は先端のスプリングバック量Ｓ（mm）を表している。また、各プロットには表１に対応する番号を付している。
表１に示す通り、単純曲げを行ったNo.１０ではパンチ肩部の曲げによるスプリングバックに加えて、縦壁部をダイがしごく歪による大きなスプリングバックが加わって、先端のスプリングバック量Ｓは3.5mmとなった。一方、本発明による曲げを行ったNo.１〜No.９では、先端のスプリングバック量はNo.１０と比較してしごき歪が発生しないので、いずれも大幅に改善しており、中でもNo.３、４が縦壁を圧縮するスプリングゴーが加わって最もスプリングバックの低減に効果があった。
以上のことから、本発明がスプリングバックの低減に効果があることが実証された。
【００４６】
また、図１４に示す通り、寄せ上げ条件（No.３およびNo.４）においては他の条件と比較的して、先端のスプリングバック量Ｓは大幅に小さくなっている。中立条件（No.１、No.２およびNo.５）においても、先端のスプリングバック量Ｓは低減されており、本実施例においてスプリングバックおよび型かじりの双方を防止したい場合にはNo.５の条件でプレス成形を行えばよいことが分かる。
【００４７】
なお、上記の実施の形態の説明では、図３に示すように、成形前の状態において金属素材３の幅方向先端３ａがダイ肩部９ｄの外側に張り出す場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、図１５に示すように、成形前の状態において金属素材３の幅方向先端３ａがダイ肩部９ｄよりも内側になる場合であってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
Ｘ、Ｘ０、Ｘ１  金属素材３の幅方向先端３ａからダイ肩部９ｄまでのダイ９の縦壁９ａに添う方向の距離
θ  傾斜角度
Ｄ  待機距離
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ  位置
Ｌ  鉛直方向距離
Ｓ  スプリングバック量
１  プレス成形装置
３  金属素材
３ａ  幅方向先端
５  パンチ
５ａ  パンチ上端面
５ｂ  パンチ肩部
７  パッド
９  ダイ
９ａ  縦壁
９ｂ  水平部
９ｃ  傾斜部
９ｄ  ダイ肩部
１１  カム
１１ａ  傾斜面
１３  たわみ部
１５  コの字断面部品
１５ａ  天井部
１５ｂ  辺部
１５ｃ  肩部
【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】
2014004618.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
2014004618.tif 000015
【図１３】
2014004618.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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