(57)【要約】【課題】ハイテン材を使用した場合でも、スプリングバックを精度良く低減することができるプレス成形品の製造方法を提供する。【解決手段】長手方向に沿って天板部側に湾曲したハット形断面を有する製品形状に、金属板をプレス成形して製造する際に、長手方向に沿った湾曲を製品形状での曲率半径よりも小さい第２の曲率半径のハット形断面を有する部品形状に第１の金型でプレス成形して中間部品を製造する第１の工程と、中間部品を製品形状に第２の金型でプレス成形する第２の工程とを有する。同一の上記金型を使用してプレス成形すると想定される複数枚の上記金属板における、材料強度が最も高いと想定される金属板を代表の金属板の金属材料を基に第１の金型の構成を設定する。【選択図】        図１
2018020351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板部とフランジ部とが側壁部を介して幅方向で連続していると共に、上記天板部及び上記フランジ部が長手方向に沿って上記天板部側に凸や凹に湾曲したハット形断面を有する製品形状に、金属板をプレス成形して製造する際に、
上記天板部及びフランジ部について、それぞれ長手方向に沿った湾曲を上記製品形状での曲率半径よりも小さい第２の曲率半径のハット形断面を有する部品形状に第１の金型でプレス成形して中間部品を製造する第１の工程と、上記中間部品を上記製品形状に第２の金型でプレス成形する第２の工程とを有し、
同一の金型を使用してプレス成形すると想定される複数枚の上記金属板における、材料強度が最も高いと想定される金属板を代表の金属板とし、その代表の金属板の材料条件で上記第１の工程及び上記第２の工程のプレス成形を実施し上記第２の金型から外した後のスプリングバック発生後の部品形状が上記製品形状に近づくようにシミュレーション解析を実施して上記第１の金型の構成を設定することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
【請求項２】
上記設定する第１の金型の構成は、少なくとも上記天板部及びフランジ部における上記湾曲の部分をプレスする面における部品長手方向の湾曲の曲率半径を上記第２の曲率半径以下に構成することを特徴とする請求項１に記載したプレス成形品の製造方法。
【請求項３】
上記製品形状における天板部の長手方向に沿った曲率半径をＲ１ｏと定義した場合、上記中間部品におけるスプリングバック後の天板部の長手方向に沿った曲率半径Ｒ１’が下記（１）式を満たす値となるように、上記天板部での上記第２の曲率半径の値を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２の記載したプレス成形品の製造方法。
０．７０  ≦  （Ｒ１’／Ｒ１ｏ）  ＜  １．００・・・・（１）
【請求項４】
上記製品形状におけるフランジ部の長手方向に沿った曲率半径をＲ２ｏと定義した場合、上記中間部品におけるスプリングバック後のフランジ部の長手方向に沿った曲率半径Ｒ２’が下記（２）式を満たす値となるように、上記フランジ部での上記第２の曲率半径の値を設定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載したプレス成形品の製造方法。
０．７０  ≦  （Ｒ２’／Ｒ２ｏ）  ＜  １．００・・・・（２）
【請求項５】
上記第１の工程ではドロー成形またはフォーム成形を適用し、上記第２の工程では製品形状に成形するリストライク工程であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載したプレス成形品の製造方法。
【請求項６】
金属板の材料強度が５９０ＭＰａ以上の鋼板とすることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載したプレス成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板を、長手方向に所定の曲率半径で湾曲した天板部およびフランジ部と天板部とフランジ部をつなぐ縦壁面とを有するハット形断面部品にプレス成形して製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車車体の衝突安全性向上と軽量化を両立させるために、車体構造部品へのハイテン材適用が進んでいる。ハイテン材は降伏強度、引張強度が高いため、プレス成形を行う上で、スプリングバックなどの成形不良が課題となる。
車体構造部品に用いられるプレス成形品の一つとして、例えばＢピラーアウターのような長手方向に所定の曲率半径で湾曲した天板部およびフランジ部と、天板部とフランジ部をつなぐ縦壁面とを有するハット形断面部品が挙げられる。このような部品をプレス成形した場合、成形下死点の天板部に引張応力、フランジ部に圧縮応力が発生し、これらの応力差により部品長手方向でのスプリングバック（キャンバーバック）が発生する。このような部品に対して、ハイテン材を適用した場合、前述の下死点での応力差が大きくなり、スプリングバックが増加するといった課題が発生する。さらに、ハイテン材では材料強度のバラツキが大きくなるため、寸法精度のバラツキも大きくなる。つまり材料強度感受性が増加する。
【０００３】
上記の課題に対する技術として特許文献１〜３に記載される技術がある。
特許文献１に記載のプレス成形品の製造方法では、長手方向に湾曲した天板部と、天板部の長手方向に沿った両端から湾曲内側に向かって延在する二つの側壁面とを有する成形品に対して、前工程の天板部の曲率と、天板部と前記側面部とがなす角度を変更することにより、後工程で発生する応力を低減して、スプリングバックを抑制する。
【０００４】
特許文献２に記載のプレス成形品の製造方法では、複数回のプレス成形工程を経て最終プレス成形品形状に至る金属板プレス成形工程において、成形後の形状で所定の曲率を持つ稜線付近で残留引張応力が発生する部位を、前工程で最終形状よりも小さい曲率半径で成形し、残留圧縮応力が発生する部位を、前工程で最終形状よりも大きい曲率半径で成形することにより、残留応力を打ち消し、スプリングバックを低減する。
特許文献３に記載のプレス成形品の製造方法では、プレス成形時に発生する反りを見込んだ金型を生成する方法であり、この見込み形状を用いてプレス成形することによりスプリングバックを低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０６７８９号公報
【特許文献２】特開２００７−１９０５８８号公報
【特許文献３】特開２００７−２８６８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のプレス成形品の製造方法では、側面視において天板部の曲率半径のみを変更しているため、フランジ部に発生する応力が改善されない。このため、スプリングバック量が大きい超ハイテン材に対しては、十分にスプリングバックが抑制されず、材料強度感受性を低減することはできない。
特許文献２に記載のプレス成形品の製造方法では、圧縮応力もしくは引張応力が発生する領域により、変更する曲率の大小傾向が変化するため、金型の設計が複雑になる。
【０００７】
特許文献３に記載のプレス成形品の製造方法は、プレス下死点での残留応力を０（ゼロ）にすることはできないため、材料強度感受性は低減されない。
本発明は、上記従来の問題点を解消することにあり、ハイテン材を使用した場合でも、スプリングバックを精度良く低減することができ、目標の部品形状に近い高精度なハット形断面湾曲形状の部品を得ることができる形状凍結性および材料強度感受性に優れたプレス成形品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】
【０００８】
課題を解決するために、本発明の一態様のプレス成形品の製造方法によれば、天板部とフランジ部とが側壁部を介して幅方向で連続していると共に、上記天板部及び上記フランジ部が長手方向に沿って上記天板部側に凸や凹に湾曲したハット形断面を有する製品形状に、金属板をプレス成形して製造する際に、上記天板部及びフランジ部について、それぞれ長手方向に沿った湾曲を上記製品形状での曲率半径よりも小さい第２の曲率半径のハット形断面を有する部品形状に第１の金型でプレス成形して中間部品を製造する第１の工程と、上記中間部品を上記製品形状に第２の金型でプレス成形する第２の工程とを有し、同一の金型を使用してプレス成形すると想定される複数枚の上記金属板における、材料強度が最も高いと想定される金属板を代表の金属板とし、その代表の金属板の材料条件で上記第１の工程及び上記第２の工程のプレス成形を実施し上記第２の金型から外した後のスプリングバック発生後の部品形状が上記製品形状に近づくようにシミュレーション解析を実施して上記第１の金型の構成を設定することを特徴とする。
シミュレーション解析としては、有限要素法その他の公知の解析手法を適用すればよい。
【発明の効果】
【０００９】
ここに、所定範囲のバラツキを許容して金属板は製造されるため、プレスする金属板の材料強度にバラツキが存在する。
これに対し、本発明の態様によれば、同一の金型でプレス成形すると想定される金属板の条件のうち、材料強度が最も高いと想定される金属板の条件で、第１の金型の設計を最適化する。
【００１０】
この結果、同一金型で加工される複数の金属板の材料強度が振れた場合でも、寸法精度の高い部品が得られ、歩留りの向上に繋がる。さらに、ハット形断面形状の部品を用いて車体構造部品とする際に、部品の組立てを容易に行うことが可能となる。
ここで、製品形状での曲率半径よりも小さい第２の曲率半径のハット形断面を有する部品形状に第１の金型でプレス成形して中間部品を製造することで、少なくとも部品長手方向のスプリングバックを抑制することが可能となる。部品断面方向のスプリングバックも抑制するように設計して第１の金型を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】製品形状の一例を示す模式図であり、（ａ）が斜視図で、（ｂ）が側面図である。
【図２】ハット形断面部品におけるスプリングバックを説明する概略図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係るプレス成形品の製造方法の工程を示す図である。
【図４】金型の一例を示す模式図であり（ａ）は第１の金型を、（ｂ）は第２の金型を示す図である。
【図５】実施例での長手方向に湾曲したハット形断面部品を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態が目的とするプレス成形による製品形状の例を図１に示す。この例では、本体部４が、天板部１とフランジ部２とが側壁部３を介して幅方向で連続してハット形断面の部品となっていると共に、天板部１及びフランジ部２が長手方向に沿って天板部１側に凸となるように湾曲した形状となっている。図１では、湾曲部分が左側に偏って形成されている。天板部１及びフランジ部２にそれぞれ形成される、長手方向に沿った湾曲の曲率は同じでも良いが、本実施形態では異なっているとする。
【００１３】
また、本実施形態の製品形状は、天板部１の長手方向両端部に、それぞれ張出部５が連続している。各張出部５の幅は、天板部１の幅よりも幅方向の寸法が大きいことから、上面視において製品形状の長手方向端部側の天板部が、Ｌ字形状若しくはＴ字形状となっている。図１では、Ｔ字形状を例示している。更にフランジ部２の長手方向端部に縦壁部６の下端部が連続している。該縦壁部６は、天板部１側に立ち上がり、その上端が上記張出部５に連続する。上記形状によって、縦壁部６に対し、湾曲端部分を有する本体部４が垂直方向側に延在する。すなわち、本体部４の長手方向に対向するように縦壁部６が立ち上がった形状となっている。長手方向片側のみに縦壁部６が存在する形状であっても良い。
【００１４】
但し、本発明に基づくプレス成形品の製造方法では、張出部５及び縦壁部６が無い製品形状であっても適用可能である。また、天板部１及びフランジ部２が長手方向に沿って天板部１側に凹の湾曲形状であっても適用できる。また、長手方向の湾曲が、部品長手方向全長の一部に形成される場合であっても適用可能である。
さらに、天板部１に対し、補強その他を目的とした凹や凸の形状が形成される場合であっても適用できる。この場合、天板部１と対向する金型のプレス面部分にその凹や凸の形状を形成しておけばよい。
金属板としては、５９０ＭＰａ以上の超ハイテン材を対象とするが、鋼板やアルミニウム板などを用いてもよい。また、中間部品及び製品形状において、天板部１とフランジ部２の曲率半径の大きさは異なっていてもよい。
【００１５】
ここで、天板部１の幅方向両側が側壁部３を介してフランジ部２に連続しているハット形断面部品であって、長手方向に沿って天板部１側に凸となるように湾曲したハット形断面部品に、ブランク材からなる金属板を１回のプレスで成形すると、図２（ａ）に示すように、湾曲部分の天板部１において引張残留応力が発生すると共に、フランジ部２において圧縮残留応力が発生する。そして、プレス金型から部品を外して、これらの応力が開放されることによって、図２（ｂ）に示すような、部品長手方向に沿ったスプリングバック（キャンバーバック）が発生する。また同時に、図２（ｃ）に示すように、部品断面方向のスプリングバックも同時に発生する。このとき、金属板の材料強度の増加に伴い、この残留応力が増加して、これらスプリングバック量が大きくなる傾向がある。すなわち材料強度によってスプリングバック量が異なり、特に５９０ＭＰａ以上のハイテン材を採用するとスプリングバックが大きくなる。このため、５９０ＭＰａ以上のハイテン材では、材料強度のバラツキが大きいほど、製品の寸法精度のバラツキが大きくなるおそれがある。
【００１６】
これに対し、本実施形態のプレス成形品の製造方法では、平板状の金属板を上記の製品形状に成形するためのプレス加工として、図３に示すように、第１の工程と第２の工程とを有する。成形品の製造のためのプレス工程を２段階の多工程とすることで、製品のスプリングバック抑制などの寸法精度を向上させることができる。
ここで、フランジ外周をトリムするトリム加工（不図示）を有する。トリム加工は、第１の工程の前に実施しても良いし、第１の工程と第２の工程の間で実施しても良いし、第２の工程の後に実施しても良い。本実施形態では、トリム加工を第１の工程でのプレス加工の後に実施する場合で説明する。この場合、中間部品は、フランジ外周のトリム加工が行われた状態の部品となる。
【００１７】
第１の工程は、図４（ａ）に示すような第１の金型を使用して、金属板１０（ブランク材）をハット形断面の中間部品にプレス成形する工程である。符号１１はパンチ、符号１２は下型、符号１３はシワ押さえ部材である。
第２の工程は、第１の工程で作製した中間部品２０を、図４（ｂ）に示すような第２の金型で使用して、製品形状にプレス成形する工程である。符号２１はパンチ、符号２２は下型、符号２３はシワ押さえ部材である。
【００１８】
製品形状は、少なくとも天板部１とフランジ部２とが側壁部３を介して幅方向で連続していると共に天板部１及びフランジ部２が長手方向に沿って上記天板部１側に所定の曲率で湾曲したハット形断面の形状となっている。
本実施形態では、第１の金型を、金属板１０を第１の工程を行うことなく製品形状にプレス成形する場合に発生する部品断面方向のスプリングバック及び部品長手方向のスプリングバックの両方を抑制可能な形状の中間部品２０に成形するための金型形状に設計する。
【００１９】
本実施形態における金型形状の設計は、部品断面方向のスプリングバックを抑制可能な金型形状を決定する第１の設計と、部品長手方向のスプリングバックを抑制可能な形状に第１の設計で決定した金型形状を修正する第２の設計の２段階を経て行われ、第１の金型の最終の金型形状（金型の構成）が決定される。
第１の設計は、例えば次のように実施する。
【００２０】
第１の設計では、対象とする製品形状における長手方向に沿った湾曲がない長手方向に沿ってストレートなハット形断面形状を対象として、部品断面方向のスプリングバックを抑制可能な金型形状を決定する。
部品長手方向に沿って湾曲のないストレート形状のハット形断面の部品形状を想定することで、部品長手方向のスプリングバックによる壁開き（部品断面方向のスプリングバック）の影響を無視して、壁開きのみの影響を条件で設定することができる。そして、ストレート形状で壁開きを抑制すれば、長手方向に沿って湾曲形状であっても、壁開きを抑制することが可能となる。
【００２１】
ここで、部品断面方向のスプリングバックを抑制可能な金型形状の設定は、従来提案されている方法を採用して決定すればよい。壁開きは、パンチ肩角度変化（天板部１と側壁部３との接続部の角度変化）と壁反りによって発生する。この壁開き抑制するための金型の設計としては、次のような方法が例示出来る。
すなわち、パンチ肩角度変化を利用して部品断面方向のスプリングバックを抑制する方法としては、例えばパンチ肩１１ａをＣ面取りして角度変化を抑制するように金型形状を決定する方法や、曲げ半径の異なる形状で２回曲げするように金型形状を設定する方法がある。これらの方法は、パンチ肩１１ａで発生するスプリングバック成分とスプリングゴー成分の相殺により角度変化を低減するように金型形状を決定するものである。
【００２２】
また、壁反りを低減して部品断面方向のスプリングバックを抑制する方法としては、シワ押さえ力を制御するように金型形状を設定する方法がある。シワ押さえが低い領域では縦壁で逆曲げが発生し壁そりが低減するが、低くしすぎるとフランジ部にシワが発生する恐れがある。一方、シワ押さえ力を高くした場合でも張力が付与されるために壁反りが低減するが、高いシワ押さえ力を付加し続けるとワレ発生の恐れがある。
【００２３】
第１の設計では、部品断面方向のスプリングバックを抑制する方法として、パンチ肩角度変化と壁反りの両方を抑えるような金型形状に設計しても良い。
また、第２の設計では、第１の設計で決定した金型形状を、部品長手方向のスプリングバックを抑制可能な形状に修正する。
すなわち、上記により部品断面のスプリングバック抑制条件を見出した後、キャンバーバック対策を実施する。
【００２４】
このキャンバーバック（部品長手方向のスプリングバック）を低減するために、本実施形態では、第１の設計で、部品長手方向に沿ってストレートに設定した、中間部品２０での天板部１及びフランジ部２をプレスする面の部品長手方向に沿った湾曲の曲率半径を、第２の設計で、製品形状での部品長手方向に沿った湾曲の曲率半径よりも小さな曲率半径に修正する。
【００２５】
ここで、上記のように設計した第１の金型を使用して、第１の工程でプレス成形し、第１の金型から開放した後の中間部品２０の天板部１およびフランジ部２の部品長手方向に沿った曲率半径は、例えばスプリングバックによって第１の金型に設定した曲率半径よりも若干大きくなっている。従って、この第１の工程後のスプリングバックで発生する天板部１およびフランジ部２の曲率半径（第２の曲率半径）が、製品形状である成形品の曲率半径よりも小さくなるように、第１の金型の部品長手方向に沿った曲率半径を設計する。
【００２６】
上述のような第１の金型の設計は、有限要素法その他のシミュレーション解析を実施して上記第１の金型の構成を設定する。
このとき、本実施形態にあっては、解析の条件として設定する金属板の材料条件は、次のようにして決定する。すなわち、同一の金型を使用してプレス成形すると想定される複数枚の金属板１０における、材料強度が最も高いと想定される金属板を代表の金属板とし、その代表の金属板の材料条件を解析に適用する材料条件とする。
【００２７】
上記のシミュレーション解析にあっては、代表の金属板に対して第１の工程及び第２の工程のプレス成形を実施し第２の金型から外した後の少なくとも長手方向に沿ったスプリングバック発生後の部品形状が上記製品形状となるように若しくは上記製品形状に近づくように解析を実施して、第１の金型の構成を設定する。材料強度によってスプリングバック量が変化するが、その材料強度も加味した金型から取り出した際に発生するスプリングバック分を考慮して、少なくとも天板部１及びフランジ部２における上記湾曲をプレスする面の部品長手方向での湾曲の曲率半径を、製品形状での部品長手方向の湾曲の曲率半径よりも小さく設定するなどのように設計することによって、第１の金型の構成を設定する。代表の金属板の材料条件を使用して解析を実施して、部品断面方向のスプリングバックも抑制するように第１の金型の構成を設定することが好ましい。
【００２８】
ここに、所定の公差のバラツキを許容して金属板１０は製造されるため、プレスする金属板１０の材料強度にバラツキが存在する。
上記の代表とする金属板の材料強度は、実際にプレス成形する複数の金属板１０における材料強度が最も高い金属板を採用しても良い。なお、バラツキはほぼ正規分布でばらついていると推定される。また、金属板１０を製造する際に設定されている材料強度の上限許容強度を、代表の金属板の材料強度として設定しても良い。
【００２９】
ここで、各強度レベルＴＳにおけるバラツキの上限値は、例えば各強度の１０％を足した値（ＴＳ＋０．１×ＴＳ）＝１．１ＴＳで表現でき、その上限値の範囲は、例えば１．１ＴＳの±３％の範囲で設定される。このため、上記のようにして求めた代表の金属板の材料強度を基準に、その±３％の範囲内から選択した材料強度を、解析で使用する代表の金属板の材料強度として採用しても良い。
【００３０】
第１の工程後において、スプリングバック後の中間部品２０の天板部１とフランジ部２の曲率半径を、製品形状での曲率半径以下になるように成形することより、第２の工程目でのリストライク成形においてバウシンガー効果により天板部１に小さい圧縮応力、フランジ部２に小さい引張応力を発生させる。これにより天板部１とフランジ部２の応力差が低減し、スプリングバック量が低減すると共に、材料強度が振れた場合において、材料強度の感受性を向上させることが可能となる。
【００３１】
上記の部品断面方向のスプリングバックとキャンバーバック（部品長手方向のスプリングバック）とは連動しているが、本実施形態では、先に部品断面方向のスプリングバックを低減するように金型を設計することで、キャンバーバック対策を実施した場合の壁開きの変動を最小にするような金型を製造することができる。もし先にキャンバーバック対策を実施した場合には、次に、部品断面のスプリングバック対策を実施した際に、再度キャンバーバックが発生するため、プレス工程が増加し、金型設計が複雑になる。
【００３２】
もっとも、製品形状に対する中間部品２０の曲率変更量を決定するに際し、第１の工程において、製品形状での曲率半径で湾曲したハット形断面部品のスプリングバック計算を実施し、スプリングバック後の天板部１の曲率半径をＲ１’としたときに、製品形状での天板部１の曲率半径Ｒ１ｏとの比を０．７０  ≦  （Ｒ１’／Ｒ１ｏ）  ＜  １．００  の範囲内に設定することが好ましい。
【００３３】
同様に、製品形状に対する中間部品２０のフランジ部２曲率半径をＲ２’としたときに、製品でのフランジ部２の曲率半径Ｒ２ｏとの比を０．７０  ≦  （Ｒ２’／Ｒ２ｏ）  ＜  １．００  の範囲内に設定することが好ましい。
ここで、（Ｒ１’／Ｒ１ｏ）および（Ｒ２’／Ｒ２ｏ）が０．７よりも小さい場合、第２の工程での金型下死点において天板部１に過度の圧縮応力が、フランジ部２に過度の引張応力が発生し、成形品にスプリングゴーが発生するおそれがある。逆に、（Ｒ１’／Ｒ１ｏ）および（Ｒ２’／Ｒ２ｏ）が１よりも大きい場合、第２の工程の金型下死点において天板部１に引張応力が、フランジ部２に圧縮応力が残り、スプリングバックが十分抑制されない可能性がある。
【００３４】
また、第１の工程で製造される、中間部品２０における天板部１およびフランジ部２の長手方向の線長がそれぞれ、製品形状における天板部１およびフランジ部２の長手方向の線長と同じ値となるようにする第１の金型形状に設定することが好ましい。
同じ線長とするには、例えばフランジ部２と張出部５を接続する縦壁部６の線長を変更するように調整することで可能である。
【００３５】
また本実施形態では、第１の工程での上記プレス成形後に、フランジ外周のトリム加工を施す。トリム加工には、せん断加工やレーザ切断加工などの公知の加工方法を採用すれば良い。
また、第２の工程に使用する第２の金型は、製品形状若しくはそれに近似する形状を有する金型形状に設定する。
【００３６】
ここで、第１の工程ではドローまたはフォーム成形を適用し、第２の工程では製品形状に成形するリストライク工程とすることが好ましい。
また、上記の各中間部品２０に発生するスプリングバック後の各曲率半径は、ＣＡＥ解析その他のシミュレーション解析をコンピュータで行うことで計算によって求めても良いし、実際に試験品を作製して実測によって求めても良い。
【００３７】
（動作その他）
第１の工程で、上記のように設計した第１の金型を用いて、金属板１０を中間部品２０にプレス成形する。
次に、第２の工程で、上記の第２の金型を用いて、中間部品２０をプレス成形して製品形状の部品を製造する。
【００３８】
本実施形態にあっては、先に部品断面方向のスプリングバックを抑制した形状を決定した後に、部品長手方向のスプリングバック（キャンバーバック）を抑制するように修正を加えた第１の金型で中間部品２０を作製する。
ここで、本実施形態では、金型を設計する場合には、スプリングバックが抑制されるように設計するが、そのときの解析には、対象とする金属板の材料条件も設定して行われる。しかし、実際にプレス成形される金属板の材料強度はバラツキがあるため、その材料設定条件によっては、同じ金型でプレス成形して製造した全て製品にわたって寸法精度が良いとは限らない。
【００３９】
発明者らが、その点について検討したところ、材料強度が高いほど、製品における寸法精度のバラツキが大きくなる傾向にあるという知見を持った。この知見に基づき、同じ金型でプレス成形する複数の金属板のうちの材料強度が最も高いと想定される材料強度を金属板の材料条件として、金型の構成を設計する。これによって、本実施形態では、同じ金型でプレス成形した製品全体におけるスプリングバック抑制の寸法精度が向上する。
【００４０】
以上のことから、本実施形態にあっては、材料強度にバラツキがあり、超ハイテン材を使用した場合でも、精度良くスプリングバックを低減することができ、さらに材料強度感受性に優れた高精度なハット形断面湾曲形状の部品を得ることができる。すなわち、加工する金属板１０によって材料強度がばらついた場合でも、寸法精度の高い部品が得られ、歩留りの向上に繋がる。さらに、ハット形断面形状の部品を用いて車体構造部品とする際に、部品の組立てを容易に行うことが可能となる。
【実施例】
【００４１】
本発明に係るプレス成形品の製造方法によるスプリングバック低減効果を確認するため、有限要素法（ＦＥＭ）によるプレス成形解析およびスプリングバック解析を行ったので、その結果について以下に説明する。
本実施例では、図５に示す長手方向に湾曲したハット形断面部品をプレス成形する場合を対象として、第１の工程で使用する第１の金型と第２の工程で使用する第２の金型との長手方向に沿った曲率半径の比を変更して複数の解析を実施した。なお、プレス成形に使用する金属板１０は、板厚ｔ＝１．４ｍｍであって、引張強度が５９０ＭＰａ級〜１４７０ＭＰａ級の鋼板とし、第１の工程の成型をフォーム成形で成形した場合とした。
【００４２】
上記のように設計した第１の工程の金型モデルを用いてプレス成形解析を実施し、成形下死点まで成形されたプレス成形品の離型後におけるスプリングバック解析を行った。その後、スプリングバック後の成形品を第２の工程でリストライク成形する成形解析を実施し、成形下死点まで成形されたプレス成形品の離型後におけるスプリングバック解析を行った。
【００４３】
表１にプレス条件および評価結果をまとめて示す。
ここで、部品長手方向両端における製品との乖離量を平均化した値によって評価した。部品長手方向のスプリングバックであるキャンバーバック（製品との乖離量）は製品に対して±１．０ｍｍの範囲、材料強度感受性は５９０−１４７０ＭＰａ材間で１．０ｍｍの範囲で、本実施例では合格の基準として説明する。
【００４４】
【表１】
2018020351.tif 000003
【００４５】
表１のＮｏ．１〜４は、第１の工程を行うこと無く、すなわち、１工程目の曲率半径を変更せずにプレス成形して、スプリングバック解析を実施した場合である。このＮｏ．１〜４では、製品との最大乖離量は１４７０ＭＰａ材で３．２ｍｍ発生する。５９０ＭＰａ材と１４７０ＭＰａ材の差を比較すると２．３ｍｍの差が生じていることが分かる。
また表１のＮｏ．５〜８は、材料強度条件を１４７０ＭＰａ材とし、（Ｒ１’／Ｒ１ｏ）および（Ｒ２’／Ｒ２ｏ）が１．１になるように第１の金型を設定して成形にした場合の解析結果である。ここで、（Ｒ１’／Ｒ１ｏ）および（Ｒ２’／Ｒ２ｏ）を１．１と設定したのは、５９０ＭＰａ材で第１及び第２の工程後のキャンバーバック（製品との乖離量）を０．０ｍｍとするためである。
【００４６】
Ｎｏ．５〜８の場合、キャンバーバックは最も強度が低い５９０ＭＰａ材で０．０ｍｍとほぼ製品形状になったが、１４７０ＭＰａ材で１．５ｍｍ発生しており、基準よりも大きくなっている。また、５９０ＭＰａ材と１４７０ＭＰａ材の差は１．５ｍｍとなり、従来法に比べて材料強度感受性は低減しているものの、基準よりも大きい値になった。
【００４７】
これに対し、表１のＮｏ．９〜１２は、材料強度条件を１４７０ＭＰａ材とし、（Ｒ１’／Ｒ１ｏ）および（Ｒ２’／Ｒ２ｏ）を０．９にした解析結果である。キャンバーバックは最も材料強度が低い５９０ＭＰａ材で−０．８ｍｍとスプリングゴー側へ変位するが、１４７０ＭＰａ材で０．０ｍｍと発生しておらず、全強度で基準内になった。また、５９０ＭＰａ材と１４７０ＭＰａ材の差は０．８ｍｍとなり、従来法および比較例に比べて材料強度感受性が低減し、基準内の寸法精度になった。これは最も材料強度が高い１４７０ＭＰａ材以外の材料において、第２の工程での下死点で応力反転し、バウシンガー効果により応力差が低減したためである。
以上のように、本発明に基づき金型を設計することで、同じ金型で加工した製品全体のスプリングバック抑制効果が向上することが分かる。
【符号の説明】
【００４８】
１     天板部
２     フランジ部
３     側壁部
１０   金属板
２０   中間部品
【図１】
2018020351.tif 000004
【図２】
2018020351.tif 000005
【図３】
2018020351.tif 000006
【図４】
2018020351.tif 000007
【図５】
2018020351.tif 000008