(57)【要約】【課題】プレス成形品の縦壁部の壁そりを防止するプレス成形方法を提供する。【解決手段】天井部１１、縦壁部１２、及び両側あるいは片側にフランジ部１３を有するハット型断面形状の金属製部材製品７をプレス成形する方法であって、  製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ１［ｍｍ］とした時に、０≦Ｌ１／Ｌ＜１．０となるポンチ３と、ダイ４及びパッド５からなる金型９を用いてプレス成形する。更にその後、ポンチのフランジ長さをＬ２［ｍｍ］とした時に１．０≦Ｌ２／Ｌとなるフランジ部を備えたポンチ、及びダイからなる金型を用いてリストライクを行うことが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井部、縦壁部、及び両側あるいは片側にフランジ部を有するハット型断面形状の金属製部材製品をプレス成形する方法であって、
製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ１［ｍｍ］とした時に、０≦Ｌ１／Ｌ＜１．０となるポンチと、ダイ及びパッドからなる金型を用いてプレス成形することを特徴とする形状凍結性に優れたプレス成形方法。
【請求項２】
天井部、縦壁部、及び両側あるいは片側にフランジ部を有するハット型断面形状の金属製部材製品を２工程でプレス成形する方法であって、
１工程目に、製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ１［ｍｍ］とした時に、０≦Ｌ１／Ｌ＜１．０となるポンチと、ダイ及びパッドからなる金型を用いて中間品をプレス成形し、
その後、２工程目に、製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ２［ｍｍ］とした時に、１．０≦Ｌ２／Ｌとなるフランジ部を備えたポンチ、及びダイからなる金型を用いてリストライクを行うことを特徴とする形状凍結性に優れたプレス成形方法。
【請求項３】
前記金属製部材製品は、天井部の幅が長手方向に異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の形状凍結性に優れたプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属板のプレス成形方法に関するものであって、特に高強度鋼板やアルミニウム合金板などの場合に生ずるスプリングバックを防止して良好な形状凍結性を確保するためのプレス成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車部品に高強度鋼板やアルミニウム合金板が多用されつつあるが、それらを自動車部品に成形する際に発生する形状凍結不良が問題になっている。すなわち、ハット型断面形状の金属製部材製品を曲げ加工用金型を用いて成形する場合には、スプリングバックと呼ばれる形状凍結不良が発生し、寸法精度が得られない問題である。この形状凍結不良は最終製品の外観品質を著しく損なうばかりでなく、成形後に行われる組立作業において溶接不良の原因となるため、特にメンバーやフレームなどの構造部材では形状凍結不良の防止が重要視されている。
【０００３】
曲げ加工で頻繁に観察される形状不良として知られているスプリングバックは、曲げ加工時に金属製部材製品に生じた残留応力が除荷時に弾性回復変形するために生ずる現象で、成形下死点での残留応力が板厚方向に不均一に分布することが原因である。一般に、プレス加工により曲げ成形した際に、型から開放すると金属製部材製品のスプリングバックにより、製品縦壁部にそりが発生する。
【０００４】
この問題を解決するため、特許文献１には、ポンチ、ダイ、及びしわ押えによるプレス成形のスプリングバック解決方法が開示されている。これは、成形下死点までプレス成形した後に、ポンチの上昇とともにポンチとダイ間で製品縦壁部を押し当てて残留応力を低減させるものである。しかし、高強度部品のような曲げ成形を主体とするプレス成形の場合には、しわ押えを用いないことが多く、特許文献１に開示された発明では縦壁部の壁そりを防止することはできない。
【０００５】
また、特許文献２には、ポンチ、ダイ、パッド、曲げ塑性ひずみ付与機構を有するプレス成形のスプリングバック解決方法が開示されている。この成形方法によれば、曲げ塑性ひずみ付与機構により、縦壁部のひずみ量をコントロールすることが可能であるが、プレス金型が複雑になり設備コストが課題となる。また、曲げ塑性ひずみ付与機構を用いることで曲げひずみ量が増加するため、スプリングバックの起点となる残留応力が高くなり、スプリングバックが大きくなることが予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５４８５９号公報
【特許文献２】特開２００４−１５４７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、曲げ成形を主体としたプレス成形において、製品縦壁部の壁そりを防止す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】
【０００８】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは下記の通りである。
（１）  天井部、縦壁部、及び両側あるいは片側にフランジ部を有するハット型断面形状の金属製部材製品をプレス成形する方法であって、製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ１［ｍｍ］とした時に、０≦Ｌ１／Ｌ＜１．０となるポンチと、ダイ及びパッドからなる金型を用いてプレス成形することを特徴とする形状凍結性に優れたプレス成形方法。
（２）  天井部、縦壁部、及び両側あるいは片側にフランジ部を有するハット型断面形状の金属製部材製品を２工程でプレス成形する方法であって、１工程目に、製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ１［ｍｍ］とした時に、０≦Ｌ１／Ｌ＜１．０となるポンチと、ダイ及びパッドからなる金型を用いて中間品をプレス成形し、その後、２工程目に、製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ２［ｍｍ］とした時に、１．０≦Ｌ２／Ｌとなるフランジ部を備えたポンチ、及びダイからなる金型を用いてリストライクを行うことを特徴とする形状凍結性に優れたプレス成形方法。
（３）  前記金属製部材製品は、天井部の幅が長手方向に異なることを特徴とする（１）又は（２）に記載の形状凍結性に優れたプレス成形方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、壁そりの発生を防止した寸法精度に優れる良好なハット型成形部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】壁そりを説明する模式図を示す。
【図２】従来の曲げ成形の成形過程（ａ）成形前、（ｂ）成形中、（ｃ）成形下死点の模式図を示す。
【図３】本発明を説明する成形過程（ａ）成形前、（ｂ）成形中、（ｃ）成形下死点の模式図を示す。
【図４】本発明を説明する製品及び金型の断面形状を示す。
【図５】本発明にかかる金属製部材製品の形状の例であり、（ａ）全体図、（ｂ）側面図、（ｃ）平面図を示す。
【図６】本発明にかかる金属製部材製品の断面形状の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
本発明者らは天井部、縦壁部、及び両側あるいは片側にフランジ部を有するハット型断面形状を有する金属製部材製品の壁そりを防止するプレス成形方法について検討し、それらの課題を、以下に述べる方法により解決できることを知見した。
【００１３】
一般に、曲げ成形を主体としたプレスの金型を設計する場合には、製品形状をもとにポンチとダイの形状が作られる。製品形状がシェルモデルの場合には、製品のシェルモデルに板厚を考慮した新たな面が作成される。このときの製品面がダイ形状となり、板厚を考慮した面がポンチ形状となる。本発明者らは、このようにして作られたポンチのフランジ長さを製品のフランジ長さより小さく、あるいはゼロにすることで、金属製部材製品のスプリングバック（壁そり）を大幅に低減できることを知見した。また、１工程目のポンチのフランジ長さを製品のフランジ長さより小さく、２工程目のポンチのフランジ長さを製品のフランジ長さより大きく設計することで、スプリングバックをさらに低減できることを知見した。
【００１４】
前記（１）の発明は、天井部、縦壁部、及び両側あるいは片側にフランジ部を有するハット型断面形状の金属製部材製品をプレス成形する方法であって、製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ１［ｍｍ］とした時に、０≦Ｌ１／Ｌ＜１．０となるポンチと、ダイ及びパッドからなる金型を用いてプレス成形することを特徴とする。
【００１５】
曲げ成形を主体とするプレス成形において、図１に示すように、天井部１１、縦壁部１２、フランジ部１３からなる製品１を成形する際、破線で示す理想形状２と比較して、製品１の縦壁部１２に壁そりが生じやすい。この発生メカニズムは、従来のポンチ３、ダイ４、パッド５からなる金型９による成形方法を示す図２のように、ダイ４の肩部１４で一旦曲げられた金属板６が、縦壁部１２で曲げ戻し変形をうけ、板厚方向に残留応力が発生することにある。これに対し、本発明のプレス成形では、図３のようにダイ４の肩部１４での曲げ戻し変形量を低減できるため、スプリングバックを大幅に低減することができる。
【００１６】
壁そりの原因となる縦壁部１２の残留応力を緩和するためには、ポンチ３のフランジ長さを最適に設計することが重要である。図４は、本発明のポンチ３と、ポンチ３、ダイ４、パッド５からなる金型９によりプレスされた製品７を説明する断面図である。製品７のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチ３のフランジ長さをＬ１［ｍｍ］とすると、Ｌ１／Ｌ＝０（Ｌ１＝０）の場合にはポンチ３のフランジ長さＬ１がゼロになるため、プレス変形時の曲げ戻し変形量を最小にすることができる。その結果、スプリングバックを大幅に低減することができる。一方、Ｌ１／Ｌ≧１．０の場合には、ダイ４の肩部１４による曲げ戻し変形量が大きくなるため、ポンチ３のフランジ長さＬ１は、０≦Ｌ１／Ｌ＜１．０の条件とすることが好ましい。なお、ポンチのフランジ長さＬ１は、図４に示すように、プレスされた製品７のフランジ部１３と平行な部分の長さであり、ポンチ３のフランジ基端側の曲面部分１５は含まない。曲面部分１５は、製品７の縦壁部１２からフランジ部１３への折り返しを形成するために形成され、断面の半径は、図４に示すように、ダイ４の肩半径Ｄｒに製品７の板厚ｔを加えたＤｒ＋ｔである。製品のフランジ長さＬは、縦壁部１２から突出した長さである。
【００１７】
前記（２）の発明は、天井部、縦壁部、及び両側あるいは片側にフランジ部を有するハット型断面形状の金属製部材製品を２工程でプレス成形する方法であって、１工程目に、製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ１［ｍｍ］とした時に、０≦Ｌ１／Ｌ＜１．０となるポンチと、ダイ及びパッドからなる金型を用いて中間品をプレス成形し、その後、２工程目に、製品のフランジ長さをＬ［ｍｍ］、ポンチのフランジ長さをＬ２［ｍｍ］とした時に、１．０≦Ｌ２／Ｌとなるフランジ部を備えたポンチ、及びダイからなる金型を用いてリストライクを行うことを特徴とする。
【００１８】
１工程によるプレス成形の場合は、上記の（１）の発明によりスプリングバック低減効果が得られるが、ポンチ肩部やダイ肩部の開きによる形状凍結不良を矯正する目的から、２工程目にリストライクによるプレス成形を行うことが、より望ましい。また、製品７のフランジ面に部品取り付け部のような部品形状が存在する場合には、上記の（１）の発明の１工程のプレス成形では製品フランジ面に部品形状を転写できない場合があるため、２工程目に、フランジ部を備えたポンチを用いて、リストライクによるプレス成形を行うことが望ましい。
【００１９】
前記（３）の発明は、前記金属製部材製品は、天井部の幅が長手方向に異なることを特徴とする。本発明の効果を得るためには、製品の一方又は両方にフランジ部１３があることが前提になるが、例えば図５に示すような、製品の断面形状の幅が一定ではなく、長手方向に異なる製品においても、同様に本発明の効果を得ることができる。
【実施例１】
【００２０】
本発明例として、板厚１．２ｍｍで、引張り強さ７８０ＭＰａ級の鋼板を用いたプレス成形を実施した。本発明の効果について検討するため、ポンチ３のフランジ長さＬ１が製品のフランジ長さＬより小さい場合（Ｌ１／Ｌ＝０．２５，０．５０の２種類）と、ゼロの場合（Ｌ１／Ｌ＝０）のプレス試験を実施した。また、Ｌ１／Ｌ＝０．２５となるポンチで１工程目のプレスを行った後に、製品のフランジ長さとポンチのフランジ長さが同じポンチ（Ｌ２／Ｌ＝１）とダイを用いたリストライク試験も実施した。比較例として、通常の金型（ポンチのフランジ長さＬ１が製品のフランジ長さＬと等しい場合；Ｌ１／Ｌ＝１．０）による１工程のプレス試験を実施した。
【００２１】
製品形状は、図５に示すように、長さが１０００ｍｍ、製品の幅が長手方向に異なるものとし、断面形状は図６のＳ１とし、ハット型断面の対向する縦壁部１２が平行な形状とした。プレス後の評価のために、製品の幅狭側の端部から３０ｍｍ離れた位置の断面の製品ダイ肩Ｒ止まりにおけるスプリングバック前後の変位量Ｗを測定した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2011218388.tif 000003
【実施例２】
【００２３】
実施例２として、実施例１と同一の鋼種を用い、図５に示すように製品の幅が長手方向に異なる製品形状に成形するための１工程のプレス成形を実施した。本発明の効果について検討するため、壁そりに及ぼす部品の断面形状の影響について検討した。比較例として、通常の金型（ポンチのフランジ長さＬ１が製品のフランジ長さＬと等しい場合；Ｌ１／Ｌ＝１．０）によるプレス試験を実施した。
【００２４】
製品の断面形状は図６のＳ２からＳ６とし、Ｓ２はＳ１の縦壁部１２の高さが左右で異なるもの、Ｓ３はＳ１の対向する縦壁部１２をハの字型にしたもの、Ｓ４はＳ１の天井部１１の一部をハの字型にしたもの、Ｓ５はＳ３の縦壁部１２の高さが左右で異なるもの、Ｓ６はＳ１のフランジ部１３の片側のみを有するもの、とした。いずれも、図６の断面右側が図５の製品縦壁部１２の湾曲側となるように製品を設計した。本発明例の、ポンチのフランジ長さＬ１と製品のフランジ長さＬとの比（Ｌ１／Ｌ）は０．２５とした。プレス後の評価については実施例１と同様とした。結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
2011218388.tif 000004
【００２６】
以上の実施例１、実施例２の結果、本発明により、比較例よりも寸法精度が向上し、良好な寸法精度に優れるハット型成形部品を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、高強度鋼板やアルミニウム合金板などの金属板のプレス成形方法に適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１    （壁そりが発生した）製品
２    理想形状
３    ポンチ
４    ダイ
５    パッド
６    金属板
７    （プレスされた）製品
９    金型
１１  天井部
１２  縦壁部
１３  フランジ部
Ｌ１  ポンチのフランジ長さ
Ｌ    製品のフランジ長さ
Ｄｒ  ダイ肩半径
ｔ    製品の板厚
【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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