(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方又は下方が開放されコの字状断面に形成された縦壁部と横壁部とを有するダイと、当該ダイに対向してコの字状断面に形成された縦壁部と横壁部とを有するポンチと、当該ポンチの縦壁部に隣接して配置されダイ方向へ付勢されたしわ押え部材とを備え、絞り加工完了時には、素材板のフランジ先端部が前記ダイと前記ポンチとの縦壁部間に入り込むように絞り加工するプレス型であって、
前記ダイには、前記縦壁部の外側に延設されたしわ押え面が前記素材板の幅方向両端部を押圧する範囲に水平状に形成され、
前記しわ押え部材には、前記ダイのしわ押え面と協働して前記素材板の幅方向両端部を押圧するしわ押え面が水平状に形成され、
前記しわ押え部材のしわ押え面には、前記ポンチの縦壁部近傍で、前記ダイのしわ押え面と離間し前記ポンチの縦壁部へ向けて凹み状に形成された逃し部を備えたこと、
絞り加工の初期段階では前記ダイのしわ押え面と前記しわ押え部材のしわ押え面との間で狭圧されていた前記素材板のフランジ先端部が、絞り加工の途中段階から前記ダイのしわ押え面から離間して前記逃し部の凹み空間に移動すること、
前記逃し部は、前記フランジ先端部の外縁が干渉しないように、前記しわ押え部材のしわ押え面に対して階段状に凹むように形成されたことを特徴とするプレス型。
【請求項２】
請求項１に記載されたプレス型において、
前記逃し部は、前記ダイのしわ押え面とダイ肩Ｒ部との接点から少なくとも５ｍｍ以上型外側へ離れた位置から前記ダイのしわ押え面と離間するように形成されたことを特徴とするプレス型。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたプレス型において、
前記ポンチには、当該ポンチの縦壁部と交差し前記ダイのしわ押え面と対向する棚部を形成したことを特徴とするプレス型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コの字状断面を有するプレス部品を絞り加工によって形成するプレス型に関する。
【背景技術】
【０００２】
コの字状断面を有するプレス部品を絞り加工によって形成する絞り成形装置（プレス型）が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された絞り成形装置は、上下動可能な可動型と、可動型に設けられたダイと、可動型に対向して設けられた固定型と、ダイに対応して固定型上に設けられたポンチと、ポンチの周囲でダイに対応して設けられかつダイ方向に付勢されたしわ押え部材と、を備えた絞り成形装置において、ダイおよびしわ押え部材の少なくとも一方に、ダイとしわ押え部材との間の隙間がダイ中央方向に向かって増加する傾斜面を形成した絞り成形装置である。
【０００３】
上記絞り成形装置では、絞り成形が進行するにつれて、しわ押えフランジがダイの中央側に寄せられ、寄せられる量が大になる程、しわ押えフランジ厚さは増加する。しわ押えフランジ厚の増加に合わせて、ダイとしわ押え部材との間の隙間がダイ中央に向かって増加されているので、しわ押えフランジのダイ中央側への寄せられ量の如何を問わず、しわ押えフランジの外側端部とダイ、しわ押させ部材との間の隙間は常にほぼ一定の微小隙間に保たれる。これによって、しわ押えフランジは、ダイ、しわ押え部材によって、摺動性を維持しつつ、押えられるので、しわやワレの発生が抑制される。
しかし、上記絞り成形装置では、絞り加工完了時に、ダイとしわ押させ部材との間にしわ押えフランジが残留するので、後工程で、そのしわ押えフランジを製品形状に適合するように切断するか、又は、切断した上で曲げ加工する必要がある。そのため、素材歩留まりが低下するとともに、絞り加工後の加工工程が増加し、生産コストが増大する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２３７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この問題に対応するため、本発明者らは、図１３に示すように、下方が開放されコの字状断面に形成された縦壁部１１１と横壁部１１２とを有する上型ダイ１１０と、上型ダイ１１０に対向してコの字状断面に形成された縦壁部１２１と横壁部１２２とを有する下型ポンチ１２０と、下型ポンチ１２０の縦壁部１２１に隣接して配置され上型ダイ方向へ付勢されたしわ押え部材１３０とを備え、絞り加工完了時には、フランジ先端部Ｗ１が上型ダイ１１０と下型ポンチ１２０との縦壁部間に入り込むように絞り加工するプレス型１００を検討した。上記プレス型１００によれば、上型ダイ１１０としわ押え１３０とが素材板Ｗ０のフランジ先端部Ｗ１を挟圧した状態で（図１３（Ａ））、下型ポンチ１２０を素材板中央部に押し込み（図１３（Ｂ））、下死点で上型ダイ１１０の縦壁部１１１と下型ポンチ１２０の縦壁部１２１とによってフランジ先端部Ｗ１を押圧すること（図１３（Ｃ））によって、上型ダイ１１０としわ押え部材１３０との間にしわ押えフランジを残留させずに、コの字状断面を有するプレス部品Ｗを形成することができる。
【０００６】
しかしながら、上記プレス型１００では、図１４（Ａ）に示すように、絞り加工の途中で、フランジ先端部Ｗ１が上型ダイ１１０のダイ肩Ｒ部１１３によって湾曲状に曲げ加工された後に、図１４（Ｂ）に示すように、上型ダイ１１０の縦壁部１１１と下型ポンチ１２０の縦壁部１２１との隙間に入り込む。そのため、湾曲状に曲げ加工されたフランジ先端部Ｗ１を上型ダイ１１０の縦壁部１１１と下型ポンチ１２０の縦壁部１２１とによって押圧しても、フランジ先端部Ｗ１の湾曲形状が弾性域内で変形するに留まり、フランジ先端部Ｗ１を直線状に曲げ戻すことは困難であった。したがって、製品端末となるフランジ先端部Ｗ１に大きな曲げ癖（反り）が残ってしまい、製品精度が低下する問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コの字状断面を有するプレス部品をしわ押えフランジを残留させずに絞り加工によって形成でき、製品端末となるフランジ先端部に残留する曲げ癖（反り）を低減し、製品精度を向上させることができるプレス型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】
上記目的を達成するために、本発明に係るプレス型は、次のような構成を有している。
（１）上方又は下方が開放されコの字状断面に形成された縦壁部と横壁部とを有するダイと、当該ダイに対向してコの字状断面に形成された縦壁部と横壁部とを有するポンチと、当該ポンチの縦壁部に隣接して配置されダイ方向へ付勢されたしわ押え部材とを備え、絞り加工完了時には、素材板のフランジ先端部が前記ダイと前記ポンチとの縦壁部間に入り込むように絞り加工するプレス型であって、
前記しわ押え部材のしわ押え面には、前記ポンチの縦壁部近傍で、前記ダイのしわ押え面と離間し前記ポンチの縦壁部へ向けて凹み状に形成された逃し部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、しわ押え部材のしわ押え面には、ポンチの縦壁部近傍で、ダイのしわ押え面と離間しポンチの縦壁部へ向けて凹み状に形成された逃し部を備えたので、絞り加工の初期段階ではダイのしわ押え面としわ押え部材のしわ押え面との間で狭圧されていた素材板のフランジ先端部が、絞り加工の途中段階からダイのしわ押え面から離間して逃し部に入り込むことができる。そのため、フランジ先端部は、ダイ肩Ｒ部を支点にポンチの縦壁部に沿うように回転しながら、ダイとポンチとの縦壁部間に入り込むことができる。その結果、フランジ先端部は、ダイ肩Ｒ部によって湾曲状に曲げ加工されにくく、フランジ先端部をダイとポンチとの縦壁部間で狭圧したとき、フランジ先端部を直線状に曲げ戻しやすくなる。
また、フランジ先端部は、ダイ肩Ｒ部を支点にポンチの縦壁部に沿うように回転しながら、ダイとポンチとの縦壁部間に入り込むので、フランジ先端部には、ダイ肩Ｒ部による引張荷重が作用しにくく、絞り加工完了後に残留する引張応力を大幅に減少させることができる。その結果、フランジ先端部には、ダイ肩Ｒ部による曲げ癖（反り）を生じにくくさせることができる。
よって、本発明によれば、コの字状断面を有するプレス部品をしわ押えフランジを残留させずに絞り加工によって形成でき、製品端末となるフランジ先端部に残留する曲げ癖（反り）を低減し、製品精度を向上させることができるプレス型を提供することができる。
【００１０】
（２）（１）に記載されたプレス型において、
前記逃し部は、前記しわ押え部材のしわ押え面に対して階段状に凹むように形成されたことを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、逃し部は、しわ押え部材のしわ押え面に対して階段状に凹むように形成されたので、フランジ先端部がダイのしわ押え面から離間するとき、フランジ先端部の外縁と逃し部との干渉を回避しやすい。そのため、フランジ先端部は、逃し部との干渉に基づく反り変形をほとんど受けることなく、ダイ肩Ｒ部を支点にポンチの縦壁部に沿うように回転しながら、ダイとポンチとの縦壁部間に入り込むことができる。その結果、フランジ先端部は、ダイ肩Ｒ部及び逃し部によって湾曲状に曲げ加工されにくく、フランジ先端部をダイとポンチとの縦壁部間で狭圧したとき、フランジ先端部をより一層直線状に曲げ戻しやすくなる。
【００１２】
（３）（１）又は（２）に記載されたプレス型において、
前記逃し部は、前記ダイのしわ押え面とダイ肩Ｒ部との接点から少なくとも５ｍｍ以上型外側へ離れた位置から前記ダイのしわ押え面と離間するように形成されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、逃し部は、ダイのしわ押え面とダイ肩Ｒ部との接点から少なくとも５ｍｍ以上型外側へ離れた位置からダイのしわ押え面と離間するように形成されたので、フランジ先端部は、少なくとも５ｍｍ以上の直線状フランジを保持しつつ、ダイ肩Ｒ部を支点にポンチの縦壁部に沿うように回転しながら、ダイとポンチとの縦壁部間に入り込むことができる。そのため、フランジ先端部をダイとポンチとの縦壁部間で狭圧したとき、少なくとも５ｍｍ以上の直線状フランジが梃となり、フランジ先端部をより一層直線状に曲げ戻しやすくなる。その結果、フランジ先端部には、ダイ肩Ｒ部による曲げ癖（反り）をより一層生じにくくさせることができる。
【００１４】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載されたプレス型において、
前記ポンチには、当該ポンチの縦壁部と交差し前記ダイのしわ押え面と対向する棚部を形成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、ポンチには、当該ポンチの縦壁部と交差しダイのしわ押え面と対向する棚部を形成したので、絞り加工の途中段階からダイのしわ押え面から離間して逃し部に入り込んだフランジ先端部をダイのしわ押え面とポンチの棚部とによって押圧して、コの字状断面の外縁にハット状の鍔部を有するプレス部品として形成することができる。そのため、フランジ先端部は、外縁にハット状の鍔部が形成されることによって形状凍結させられ、フランジ先端部に残留する曲げ癖（反り）をより一層低減させることができる。その結果、製品精度を、より一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コの字状断面を有するプレス部品をしわ押えフランジを残留させずに絞り加工によって形成でき、製品端末となるフランジ先端部に残留する曲げ癖（反り）を低減し、製品精度を向上させることができるプレス型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るプレス型によって絞り加工されるプレス部品の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプレス型において、図１に示すプレス部品のＡ−Ａ断面に対応する断面図（下死点の状態）である。
【図３】図２に示すプレス型における逃し部の詳細断面図（絞り加工途中の状態）である。
【図４】図２に示すプレス型における絞り加工途中状態（加工初期）の断面図である。
【図５】図２に示すプレス型における絞り加工途中状態（加工中期）の断面図である。
【図６】図２に示すプレス型における絞り加工途中状態（加工終期）の断面図である。
【図７】図２に示すプレス型における応力解析結果（下死点より６０ｍｍ上昇）の説明図である。
【図８】図２に示すプレス型における応力解析結果（下死点より４０ｍｍ上昇）の説明図である。
【図９】図２に示すプレス型における応力解析結果（下死点より２５ｍｍ上昇）の説明図である。
【図１０】図２に示すプレス型における応力解析結果（下死点）の説明図である。
【図１１】離型後のプレス部品における側板の反り量解析結果の説明図である。
【図１２】図２に示すプレス型の変形例であって、（Ａ）は絞り加工途中状態（加工初期）を示し、（Ｂ）は絞り加工途中状態（加工中期）を示し、（Ｃ）は絞り加工完了状態を示す。
【図１３】本発明者らが検討したプレス型であって、（Ａ）は絞り加工途中状態（素材把持）を示し、（Ｂ）は絞り加工途中状態（加工中期）を示し、（Ｃ）は絞り加工完了状態を示す。
【図１４】図１３に示すプレス型において、ダイ肩Ｒ部によってフランジ先端部に曲げ癖（反り）が残留する現象を説明する断面図である。（Ａ）はフランジ先端部が上型ダイのダイ肩Ｒ部によって湾曲状に曲げ加工される状態を示し、（Ｂ）はフランジ先端部を上型ダイの縦壁部と下型ポンチの縦壁部とによって押圧しても、フランジ先端部の湾曲形状が弾性域内で変形する状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態に係るプレス型について、図面を参照して詳細に説明する。はじめに、本実施形態に係るプレス型によって絞り加工されるプレス部品の構造を説明し、その後、本プレス型の構造、及び、絞り加工途中の素材流入動作について説明する。次に、本プレス型によって絞り加工するプレス部品おける応力分布及び側板反り量のＣＡＥ解析結果を説明する。最後に、本実施形態に係るプレス型の変形例を説明する。
【００１９】
＜プレス部品の構造＞
まず、本実施形態に係るプレス型によって絞り加工されるプレス部品の構造を、図１を用いて説明する。図１に、本発明の実施形態に係るプレス型によって絞り加工されるプレス部品の斜視図を示す。
【００２０】
図１に示すように、本プレス部品Ｗは、水平状に形成された天板Ｗ２０と垂直状に形成された側板Ｗ１０とによって略コの字状断面を構成する長尺状の補強部品である。側板Ｗ１０と天板Ｗ２０とが交差する交差部Ｗ３０の内角は、９０〜９５°程度である。側板Ｗ１０は、交差部Ｗ３０からフランジ先端部Ｗ１１の外縁Ｗ１４まで略一定の幅寸法で形成されている。フランジ先端部Ｗ１１の外縁Ｗ１４は、仮想線Ｗ１４１で示す箇所を除き、製品端末を構成している。仮想線Ｗ１４１で示す箇所は、本プレス部品Ｗを絞り加工後に、寄せ抜き工程で切断する。側板Ｗ１０は、長手方向及び上下方向へ略直線状に形成されているが、その一部に上下方向に延設された凸状又は凹状の補強ビードＷ１３が適宜形成されている。
【００２１】
天板Ｗ２０は、長手方向及び幅方向へ略直線状に形成されているが、長手方向の中間位置で折れ線Ｗ２１が形成され、折れ線Ｗ２１を境に屈曲されている。天板Ｗ２０は、その一部に幅方向に延設された凸状又は凹状の補強ビードＷ２２が適宜形成されている。本プレス部品Ｗの素材板Ｗ０（図２を参照）は、板厚が１〜２ｍｍ程度の冷間圧延鋼板である。素材板Ｗ０の引張強度は、例えば、４９０〜５９０ＭＰａ程度である。なお、本プレス部品Ｗの側板Ｗ１０は、図示しない被補強部品と板合せされるので、特にフランジ先端部Ｗ１１における面位置精度の要求が高い。
【００２２】
＜プレス型の構造＞
次に、本プレス型の構造を、図２及び図３を用いて説明する。図２に、本発明の実施形態に係るプレス型において、図１に示すプレス部品のＡ−Ａ断面に対応する断面図（下死点の状態）を示す。図３に、図２に示すプレス型における逃し部の詳細断面図（絞り加工途中の状態）を示す。
【００２３】
図２、図３に示すように、本プレス型１０には、下方が開放されコの字状断面に形成された縦壁部１１と横壁部１２とを有する上型ダイ（ダイ）１と、当該上型ダイ１に対向してコの字状断面に形成された縦壁部２１と横壁部２２とを有する下型ポンチ（ポンチ）２と、当該下型ポンチ２の縦壁部２１に隣接して配置されダイ方向へ付勢されたしわ押え部材３とを備え、絞り加工完了時には、素材板Ｗ０のフランジ先端部Ｗ１１が上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間に入り込むように絞り加工するプレス型である。
【００２４】
上型ダイ１は、図示しないプレス機のラムに締結され、矢印Ｐの方向へ上下動する。上型ダイ１の下端には、縦壁部１１の外側に延設されたしわ押え面１３が水平状に形成されている。上型ダイ１のしわ押え面１３は、素材板Ｗ０の幅方向両端部を押圧する範囲に形成されている。上型ダイ１の縦壁部１１としわ押え面１３との交差部には、ダイ肩Ｒ部１４が形成されている。ダイ肩Ｒ部１４は、長手方向へ左右略平行に形成されている。ダイ肩Ｒ部１４の角Ｒ寸法は、３〜５ｍｍ程度である。
【００２５】
下型ポンチ２は、図示しないプレス機のボルスタに締結され、上型ダイ１のプレス荷重を受け止める。下型ポンチ２の縦壁部２１と横壁部２２との交差部には、ポンチ肩Ｒ部２３が形成されている。ポンチ肩Ｒ部２３は、下死点にて上型ダイ１の凹Ｒ部によって押圧されている。ポンチ肩Ｒ部２３の角Ｒ寸法は、５〜６ｍｍ程度である。下型ポンチ２には、矢印Ｑの方向へ移動するクッションピン５が挿通されるクッション孔２４が形成されている。クッションピン５は、しわ押え部材３を、少なくとも下型ポンチ２の横壁部２２の高さまで押し上げる。クッション孔２４は、下型ポンチ２の縦壁部２１に隣接し、長手方向に等間隔で複数個形成されている。
【００２６】
しわ押え部材３は、上型ダイ１のしわ押え面１３と協働して、素材板Ｗ０の幅方向両端部を押圧するしわ押え面３１が水平状に形成された略板状体である。しわ押え部材３のしわ押え面３１には、下型ポンチ２の縦壁部２１近傍で、上型ダイ１のしわ押え面１３から離間し下型ポンチ２の縦壁部２１へ向けて凹み状に形成された逃し部４を備えている。逃し部４は、しわ押え部材３のしわ押え面３１に対して階段状に凹むように形成されている。具体的には、逃し部４には、しわ押え部材３のしわ押え面３１に対して型内方へ３０〜６０°程度の傾斜角で形成された傾斜部４１と、しわ押え部材３のしわ押え面３１に対して略平行に形成された平行部４２とを備えている。平行部４２は、しわ押え部材３の下型ポンチ２の縦壁部２１に対向するプロファイル面３２まで形成されている。
【００２７】
より具体的には、逃し部４の断面寸法は、例えば、水平方向の距離Ｌ１が１５〜２０ｍｍ程度であり、垂直方向の距離Ｌ３が１０〜１５ｍｍ程度である。また、逃し部４は、上型ダイ１のしわ押え面１３とダイ肩Ｒ部１４との接点から少なくとも５ｍｍ以上外側へ離れた位置から、上型ダイ１のしわ押え面１３と離間するように形成されているのが好ましい。例えば、上型ダイ１のしわ押え面１３とダイ肩Ｒ部１４との接点と、逃し部４の傾斜部４１としわ押え部材３のしわ押え面３１との交点までの距離Ｌ２が、５ｍｍ以上になるように形成するとよい。
【００２８】
＜プレス型による絞り加工途中の素材流入動作＞
次に、プレス型による絞り加工途中における素材板の流入動作を、図４〜図６を用いて説明する。図４に、図２に示すプレス型における絞り加工途中状態（加工初期）の断面図を示す。図５に、図２に示すプレス型における絞り加工途中状態（加工中期）の断面図を示す。図６に、図２に示すプレス型における絞り加工途中状態（加工終期）の断面図を示す。
【００２９】
図４に示すように、上型ダイ１のしわ押え面１３としわ押え部材３のしわ押え面３１とが素材板の幅方向両端部を狭圧しながら、上型ダイ１を下降させると、絞り加工の初期段階では、素材板の幅方向中央部（天板Ｗ２０に相当）を下型ポンチ２の横壁部２２が上方へ押圧することによって、素材板の幅方向両端部（側板Ｗ１０に相当）が上型ダイ１の縦壁部１１と下型ポンチ２の縦壁部２１との隙間に流入する。このとき、素材板の幅方向外縁側に位置するフランジ先端部Ｗ１１には、上型ダイ１のしわ押え面１３としわ押え部材３のしわ押え面３１とによって狭圧され、素材板の幅方向外方への引張荷重が作用している。したがって、上型ダイ１の縦壁部１１と下型ポンチ２の縦壁部２１との隙間に流入する素材板Ｗ１２は、ダイ肩Ｒ部１４によって垂直方向から水平方向へ折り曲げ加工されている。
【００３０】
ところが、しわ押え部材３のしわ押え面３１には、下型ポンチ２の縦壁部２１近傍で、上型ダイ１のしわ押え面１３と離間し下型ポンチ２の縦壁部２１へ向けて凹み状に形成された逃し部４（４１、４２）が形成されている。そのため、ダイ肩Ｒ部１４を通過する素材板Ｗ１２は、上型ダイ１のしわ押え面１３から僅かに離間し、逃し部４の方向へ逃げ込みつつ上型ダイ１の縦壁部１１と下型ポンチ２の縦壁部２１との隙間に流入する。この場合、素材板Ｗ１２が上型ダイ１のしわ押え面１３から離間する距離Ｇは、素材板Ｗ１２の板厚以下（例えば、板厚の１０〜２０％）であるが、素材板Ｗ１２の曲げＲ寸法Ｒ２が、ダイ肩Ｒ部１４の角Ｒ寸法Ｒ１より大きくなり、しわ押え部材３のしわ押え面３１に逃し部４が形成されていることによって、ダイ肩Ｒ部１４を通過する素材板Ｗ１２が上型ダイ１の縦壁部１１と下型ポンチ２の縦壁部２１との隙間に流入しやすくなる。
【００３１】
次に、図５に示すように、上型ダイ１を更に下降させると、上型ダイ１のしわ押え面１３としわ押え部材３のしわ押え面３１とによって狭圧されていた素材板のフランジ先端部Ｗ１１が、上型ダイ１のしわ押え面１３から離間して逃し部４の凹み空間に移動する。逃し部４は、しわ押え部材３のしわ押え面３１に対して階段状に凹むように形成されているので、フランジ先端部Ｗ１１の外縁Ｗ１４は、逃し部４と干渉する恐れが少ない。
【００３２】
そのため、図６に示すように、フランジ先端部Ｗ１１は、逃し部４との干渉に基づく反り変形をほとんど受けることなく、ダイ肩Ｒ部１４を支点に下型ポンチ２の縦壁部２１に沿うように回転しながら、上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間に入り込むことができる。したがって、フランジ先端部Ｗ１１は、ダイ肩Ｒ部１４によって湾曲状に曲げ加工されにくい。その結果、フランジ先端部Ｗ１１を上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間で狭圧したとき、フランジ先端部Ｗ１１は、直線状に曲げ戻されやすい。
【００３３】
また、フランジ先端部Ｗ１１は、ダイ肩Ｒ部１４を支点に下型ポンチ２の縦壁部２１に沿うように回転しながら、上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間に入り込むので、フランジ先端部Ｗ１１には、ダイ肩Ｒ部１４による引張荷重が作用しにくく、絞り加工完了後に残留する引張応力を大幅に減少させることができる。
【００３４】
＜プレス部品おける応力分布と反り量の解析結果＞
次に、本プレス型によって絞り加工するプレス部品おける応力分布及び側板反り量のＣＡＥ解析結果を、図７〜図１１を用いて説明する。図７に、図２に示すプレス型における応力解析結果（下死点より６０ｍｍ上昇）の説明図を示す。図８に、図２に示すプレス型における応力解析結果（下死点より４０ｍｍ上昇）の説明図を示す。図９に、図２に示すプレス型における応力解析結果（下死点より２５ｍｍ上昇）の説明図を示す。図１０に、図２に示すプレス型における応力解析結果（下死点）の説明図を示す。図１１に、離型後のプレス部品における側板の反り量解析結果の説明図を示す。
【００３５】
図７〜図１０は、（Ａ）に図１３に示すプレス型１００によって絞り加工するプレス部品（以下、「比較例」という）におけるＣＡＥ応力解析結果を示し、（Ｂ）に本プレス型によって絞り加工するプレス部品（以下、「本実施例」という）おけるＣＡＥ応力解析結果を示している。各ＣＡＥ応力解析結果は、プレス部品上面（板外側）の応力分布を等高線で表し、ドット濃度の濃い方から薄い方まで６段階（Ｐ１〜Ｐ６）に分けて表示している。ドット濃度の濃いＰ１〜Ｐ３の領域には、引張応力が生じている。また、ドット濃度の薄いＰ４〜Ｐ６の領域には、圧縮応力が生じている。なお、プレス部品の天板と側板の幅寸法は、それぞれ約１００ｍｍであり、使用する素材板は、材質がＳＰＣ５９０であり、板厚が１．６ｍｍである。また、クッション圧は、５トン程度である。
【００３６】
（上型ダイが下死点より６０ｍｍ上昇）
図７（Ａ）に示すように、比較例の側板には、最も強い引張応力Ｐ１が略全域にわたって分布している。比較例の天板には、引張応力Ｐ１、Ｐ２と圧縮応力Ｐ５とが幅方向で繰り返し分布している。また、比較例のしわ押えフランジには、最も強い圧縮応力Ｐ６がダイ肩Ｒ部に沿って帯状に分布し、弱い引張応力Ｐ３がしわ押え面に沿って略均一に分布している。
【００３７】
これに対して、図７（Ｂ）に示すように、本実施例の側板には、ポンチ肩Ｒ部に近い上側に弱い引張応力Ｐ３が分布し、ダイ肩Ｒ部に近い下側に最も強い引張応力Ｐ１が分布している。本実施例の天板には、幅方向両端部の引張応力Ｐ１、Ｐ２が幅方向中央部に向けて弱い引張応力Ｐ３又は弱い圧縮応力Ｐ４になだらかに変化するように分布している。また、本実施例のしわ押えフランジには、最も強い圧縮応力Ｐ６が逃し部に沿って帯状に分布し、逃し部としわ押え面との境界線に沿って狭い範囲で最も強い引張応力Ｐ１が分布し、逃し部の外側のしわ押え面に沿って弱い圧縮応力Ｐ４が分布している。
【００３８】
以上の図７（Ａ）、図７（Ｂ）の応力解析結果から、比較例では、素材板がダイ肩Ｒ部によって折り曲げ加工されることによって、側板全体に強い引張応力が発生しているのに対して、本実施例では、素材板がダイ肩Ｒ部を通過する時、素材板が逃し部の方向へ湾曲することによって縦壁部へ流入しやすくなり、側板の引張応力が緩和されたものと考えられる。また、本実施例では、素材板が縦壁部へ流入しやすくなったので、比較例に比べて、天板の応力変化が緩和されている。
【００３９】
（上型ダイが下死点より４０ｍｍ上昇）
図８（Ａ）に示すように、比較例の側板には、最も強い引張応力Ｐ１が略全域にわたって分布している。比較例の天板には、幅方向で引張応力Ｐ１、Ｐ２と圧縮応力Ｐ５が繰り返し分布している。また、比較例のしわ押えフランジには、最も強い圧縮応力Ｐ６がダイ肩Ｒ部に沿って帯状に分布し、弱い引張応力Ｐ３がしわ押え面に沿って略均一に分布している。以上の点は、図７（Ａ）と略同様である。
【００４０】
これに対して、図８（Ｂ）に示すように、本実施例の側板には、ポンチ肩Ｒ部に近い上側に弱い引張応力Ｐ２、Ｐ３が分布し、ダイ肩Ｒ部に近い下側に最も強い引張応力Ｐ１が分布している。最も強い引張応力Ｐ１は、図７（Ｂ）に比較して、領域が減少している。本実施例の天板には、幅方向両端部の引張応力Ｐ１、Ｐ２が幅方向中央部に向けて弱い引張応力Ｐ３又は弱い圧縮応力Ｐ４になだらかに変化するように分布している。また、本実施例のしわ押えフランジには、最も強い圧縮応力Ｐ６が逃し部に沿って帯状に分布し、逃し部としわ押え面との境界線に沿って狭い範囲で最も強い引張応力Ｐ１が分布し、逃し部の外側のしわ押え面に沿って弱い圧縮応力Ｐ４が分布している。以上の点は、図７（Ｂ）と略同様である。
【００４１】
以上の図８（Ａ）、図８（Ｂ）の応力解析結果から、比較例では、素材板がダイ肩Ｒ部によって折り曲げ加工されることによって、依然として側板全体に強い引張応力が発生しているのに対して、本実施例では、素材板がダイ肩Ｒ部を通過する時、素材板が逃し部の方向へ湾曲することによって更に縦壁部へ流入しやすくなり、側板の引張応力が緩和されたものと考えられる。素材板が更に縦壁部へ流入しやすくなったのは、しわ押え面による押え領域が減少したからと思われる。
【００４２】
（上型ダイが下死点より２５ｍｍ上昇）
図９（Ａ）に示すように、比較例の側板には、依然として最も強い引張応力Ｐ１が略全域にわたって分布している。比較例の天板には、引張応力Ｐ１、Ｐ２と圧縮応力Ｐ５が幅方向で繰り返し分布している。また、比較例のしわ押えフランジには、最も強い圧縮応力Ｐ６がダイ肩Ｒ部に沿って帯状に分布し、弱い圧縮応力Ｐ４がしわ押え面に沿って帯状に分布している。しわ押え面による圧縮応力Ｐ４の領域は狭いのもかかわらず、側板の引張応力Ｐ１に変化が生じないのは、ダイ肩Ｒ部による引張荷重の影響が強いためであると考えられる。
【００４３】
これに対して、図９（Ｂ）に示すように、本実施例の側板には、ポンチ肩Ｒ部に近い上側に弱い引張応力Ｐ２、Ｐ３や弱い圧縮応力Ｐ４が分布し、ダイ肩Ｒ部に近い下側に最も強い引張応力Ｐ１が分布している。最も強い引張応力Ｐ１は、図８（Ｂ）に比較して、更に領域が減少している。本実施例の天板には、幅方向両端部の引張応力Ｐ１、Ｐ２が幅方向中央部に向けて弱い引張応力Ｐ３又は弱い圧縮応力Ｐ４になだらかに変化するように分布している。また、本実施例のしわ押えフランジは、上型ダイのしわ押え面から離間して逃し部へ逃げ込んだので、最も強い圧縮応力Ｐ６が中程度の圧縮応力Ｐ５に緩和されている。
【００４４】
以上の図９（Ａ）、図９（Ｂ）の応力解析結果から、比較例では、素材板がダイ肩Ｒ部によって折り曲げ加工されることによって、依然として側板全体に強い引張応力が発生しているのに対して、本実施例では、素材板が逃し部の方向へ逃げ込むことによって更に縦壁部へ流入しやすくなり、側板の引張応力が緩和されたものと考えられる。
【００４５】
（上型ダイが下死点）
図１０（Ａ）に示すように、比較例の側板には、長手方向端部付近で中程度の引張応力Ｐ２の領域が部分的に発生しているが、依然として最も強い引張応力Ｐ１が多くの領域で分布している。比較例の側板におけるフランジ先端部には、最も強い圧縮応力Ｐ６の領域が狭い帯状に分布し、その外縁側に最も強い引張応力Ｐ１の領域が狭い帯状に分布している。比較例の天板には、幅方向で圧縮応力Ｐ６、Ｐ５、Ｐ４が狭い間隔で分布している。
【００４６】
これに対して、図１０（Ｂ）に示すように、本実施例の側板には、ポンチ肩Ｒ部近傍にのみ最も強い引張応力Ｐ１が分布し、ポンチ肩Ｒ部近傍からフランジ先端部までの広い領域で圧縮応力Ｐ４、Ｐ５が分布している。本実施例の側板におけるフランジ先端部下側には、最も強い引張応力Ｐ１が帯状に分布し、その外縁側に弱い圧縮応力Ｐ４の領域が狭い帯状に分布している。本実施例の天板には、幅方向で圧縮応力Ｐ６、Ｐ５、Ｐ４が比較的広い間隔で分布している。
【００４７】
以上の図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）の応力解析結果から、比較例では、素材板がダイ肩Ｒ部によって折り曲げ加工されることによって、側板の大半の領域で強い引張応力が生じているのに対して、本実施例では、素材板が逃し部の方向へ逃げ込むことによって縦壁部へ流入しやすくなり、側板の圧縮応力が増加したものと考えられる。また、比較例では、フランジ先端部において強い引張応力が広く分布している中で強い圧縮応力が狭い帯状に分布しているのに対して、本実施例では、フランジ先端部において中程度又は弱い圧縮応力が広く分布している中で強い引張応力が帯状に分布している。
【００４８】
次に、図１１に示すように、離型後のプレス部品における側板の反り量解析結果を、仮想線で示す比較例（Ａ）と実線で示す本実施例（Ｂ）とによって比較する。ここでは、両者のフランジ先端部Ｗ１１におけるダイ肩Ｒ部による曲げ癖を比較するため、側板Ｗ１０の上側を一致させるように比較例（Ａ）の断面を反時計回りに回転させて表示している。
比較例（Ａ）では、側板Ｗ１０の下端を基準に高さＨ１の位置から接線に対して水平外方へ折れ曲がる曲げ癖Ｓ２が大きく生じている。これに対して、本実施例（Ｂ）では、この高さＨ１の位置から接線に対して水平外方へ折れ曲がる曲げ癖Ｓ１が僅かであって、比較例（Ａ）の曲げ癖Ｓ２の１／２倍以下である。
【００４９】
ここで、高さＨ１は、側板Ｗ１０の全高Ｈ０の約３０％であり、図１０に示すフランジ先端部における応力分布の変化位置に相当する。すなわち、図１０（Ａ）に示すように、比較例（Ａ）では、フランジ先端部の板外側において強い引張応力が広く分布している中で強い圧縮応力が狭い帯状に分布している。そのため、フランジ先端部の板外側では、狭い帯状の圧縮応力箇所を挟んで上下方向から引張応力に基づく収縮力が作用する。その結果、比較例（Ａ）では、高さＨ１の位置から接線に対して水平外方へ折れ曲がる曲げ癖Ｓ２が大きく生じているものと思われる。
【００５０】
これに対して、本実施例（Ｂ）では、図１０（Ｂ）に示すように、フランジ先端部の板外側において中程度又は弱い圧縮応力が広く分布している中で強い引張応力が帯状に分布している。そのため、フランジ先端部Ｗ１１の板外側では、帯状の強い引張応力箇所を挟んで上下方向から圧縮応力に基づく伸長力が作用する。その結果、本実施例（Ｂ）では、引張応力箇所の収縮力を上下方向から圧縮応力箇所の伸長力が打ち消すように作用し、水平外方へ折れ曲がる曲げ癖Ｓ２を大幅に低減できていると思われる。
【００５１】
以上のメカニズムによって、比較例（Ａ）では、フランジ先端部Ｗ１１において帯状の強い圧縮応力の領域でダイ肩Ｒ部１４による折り曲げ癖Ｓ２が大きく残留するのに対して、本実施例（Ｂ）では、フランジ先端部Ｗ１１において縦壁部へ流入する時のダイ肩Ｒ部１４による引張応力は残留するが、ダイ肩Ｒ部１４による折り曲げ癖Ｓ１はほとんど残留しないものと考えられる。
【００５２】
なお、本実施例（Ｂ）の側板Ｗ１０のスプリングバック量Ｓ３は、約１０ｍｍ程度であった。これに対して、比較例（Ａ）の側板Ｗ１０のスプリングバック量は、天板Ｗ２０の隙間Ｓ４を零となるように時計回りに回転させて計測すると、約１８ｍｍ程度であった。本実施例（Ｂ）では、側板Ｗ１０のスプリングバック量も大きく低減させることができている。側板Ｗ１０のスプリングバック量を大きく低減できた理由は、図４〜図６に示すように、絞り加工の初期段階から、素材板が逃し部の方向へ逃げ込むことによって上型ダイと下型ポンチとの縦壁部間へ流入しやすくなり、側板Ｗ１０の圧縮応力が増加したからと考えられる。
【００５３】
＜作用効果＞
以上のように、本実施形態のプレス型１０によれば、しわ押え部材３のしわ押え面３１には、下型ポンチ２の縦壁部２１近傍で、上型ダイ１のしわ押え面１３と離間し下型ポンチ２の縦壁部２１へ向けて凹み状に形成された逃し部４を備えたので、絞り加工の初期段階では上型ダイ１のしわ押え面１３としわ押え部材３のしわ押え面３１との間で狭圧されていた素材板Ｗ０のフランジ先端部Ｗ１１が、絞り加工の途中段階から上型ダイ１のしわ押え面１３から離間して逃し部４に入り込むことができる。そのため、フランジ先端部Ｗ１１は、ダイ肩Ｒ部１４を支点に下型ポンチ２の縦壁部２１に沿うように回転しながら、上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間に入り込むことができる。その結果、フランジ先端部Ｗ１１は、ダイ肩Ｒ部１４によって湾曲状に曲げ加工されにくく、フランジ先端部Ｗ１１を上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間で狭圧したとき、フランジ先端部Ｗ１１を直線状に曲げ戻しやすくなる。
【００５４】
また、フランジ先端部Ｗ１１は、ダイ肩Ｒ部１４を支点に下型ポンチ２の縦壁部２１に沿うように回転しながら、上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間に入り込むので、フランジ先端部Ｗ１１には、ダイ肩Ｒ部１４による引張荷重が作用しにくく、絞り加工完了後に残留する引張応力を大幅に減少させることができる。その結果、フランジ先端部Ｗ１１には、ダイ肩Ｒ部１４による曲げ癖（反り）Ｓ１を生じにくくさせることができる。
【００５５】
よって、本実施形態によれば、コの字状断面を有するプレス部品Ｗをしわ押えフランジを残留させずに絞り加工によって形成でき、製品端末となるフランジ先端部Ｗ１１に残留する曲げ癖（反り）Ｓ１を低減し、製品精度を向上させることができるプレス型１０を提供することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、逃し部４は、しわ押え部材３のしわ押え面３１に対して階段状に凹むように形成されたので、フランジ先端部Ｗ１１が上型ダイ１のしわ押え面１３から離間するとき、フランジ先端部Ｗ１１の外縁Ｗ１４と逃し部４との干渉を回避しやすい。そのため、フランジ先端部Ｗ１１は、逃し部４との干渉に基づく反り変形をほとんど受けることなく、ダイ肩Ｒ部１４を支点に下型ポンチ２の縦壁部２１に沿うように回転しながら、上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間に入り込むことができる。その結果、フランジ先端部Ｗ１１は、ダイ肩Ｒ部１４及び逃し部４によって湾曲状に曲げ加工されにくく、フランジ先端部Ｗ１１を上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間で狭圧したとき、フランジ先端部Ｗ１１をより一層直線状に曲げ戻しやすくなる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、逃し部４は、上型ダイ１のしわ押え面１３とダイ肩Ｒ部１４との接点から少なくとも５ｍｍ以上型外側へ離れた位置から上型ダイ１のしわ押え面１３と離間するように形成されたので、フランジ先端部Ｗ１１は、少なくとも５ｍｍ以上の直線状フランジを保持しつつ、ダイ肩Ｒ部１４を支点に下型ポンチ２の縦壁部２１に沿うように回転しながら、上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間に入り込むことができる。そのため、フランジ先端部Ｗ１１を上型ダイ１と下型ポンチ２との縦壁部１１、２１間で狭圧したとき、少なくとも５ｍｍ以上の直線状フランジが梃となり、フランジ先端部Ｗ１１をより一層直線状に曲げ戻しやすくなる。その結果、フランジ先端部Ｗ１１には、ダイ肩Ｒ部１４による曲げ癖（反り）Ｓ１をより一層生じにくくさせることができる。
【００５８】
＜変形例＞
上述した実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜変更することができる。
例えば、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、下型ポンチ２Ｂには、当該下型ポンチの縦壁部２１と交差し上型ダイ１のしわ押え面１３と対向する棚部２５を形成してもよい。このプレス型１０Ｂによれば、絞り加工の途中段階から上型ダイ１のしわ押え面１３から離間して逃し部４に入り込んだフランジ先端部Ｗ１１を上型ダイ１のしわ押え面１３と下型ポンチ２Ｂの棚部２５とによって押圧して、コの字状断面の外縁にハット状の鍔部Ｗ１１Ｔを有するプレス部品ＷＷとして形成することができる。そのため、フランジ先端部Ｗ１１は、外縁にハット状の鍔部Ｗ１１Ｔが形成されることによって形状凍結させられ、フランジ先端部Ｗ１１に残留する曲げ癖（反り）をより一層低減させることができる。その結果、製品精度を、より一層向上させることができる。なお、上記変形例のプレス型１０Ｂは、上記棚部２５以外は、本実施形態のプレス型１０と基本的に共通であるので、共通箇所には同一の符号を付して、その説明は割愛する。
【００５９】
また、例えば、本実施形態では、下型ポンチ２の縦壁部２１を直線状に形成したが、下型ポンチ２の縦壁部２１は、フランジ先端部Ｗ１１の曲げ癖（反り）量を見込んで、反りと反対方向へ折り曲げた形状に形成することができる。曲げ癖（反り）量を見込むことによって、フランジ先端部Ｗ１１の製品精度を、より一層向上させることができる。
また、本実施形態では、ダイを上型とし、ポンチを下型としたが、上下逆転してもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、コの字状断面を有するプレス部品を絞り加工によって形成するプレス型として利用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１                            上型ダイ（ダイ）
２、２Ｂ                      下型ポンチ（ポンチ）
３                            しわ押え部材
４                            逃し部
５                            クッションピン
１０、１０Ｂ                  プレス型
１１、２１                    縦壁部
１２、２２                    横壁部
１３、３１                    しわ押え面
１４                          ダイ肩Ｒ部
２３                          ポンチ肩Ｒ部
２５                          棚部
Ｓ１、Ｓ２                    曲げ癖（反り）
Ｗ、ＷＷ                      プレス部品
Ｗ０                          素材板
Ｗ１０                        側板
Ｗ２０                        天板
Ｗ１１                        フランジ先端部
【図１】
0006387866.tif 000002
【図２】
0006387866.tif 000003
【図３】
0006387866.tif 000004
【図４】
0006387866.tif 000005
【図５】
0006387866.tif 000006
【図６】
0006387866.tif 000007
【図７】
0006387866.tif 000008
【図８】
0006387866.tif 000009
【図９】
0006387866.tif 000010
【図１０】
0006387866.tif 000011
【図１１】
0006387866.tif 000012
【図１２】
0006387866.tif 000013
【図１３】
0006387866.tif 000014
【図１４】
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