(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コの字型断面形状またはＶの字型断面形状を有するプレス成形部品のプレス成形方法であって、１工程のプレス成形工程によってプレス成形部品にプレス成形する際に、コの字またはＶの字を形成する面部と面部の間を繋ぐ繋ぎ部が２つ以上の曲線と１つ以上の直線からなる断面形状を有するプレス成形用金型であるパンチおよびダイを用いて、金属板を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部品のプレス成形方法。
【請求項２】
コの字型断面形状またはＶの字型断面形状を有するプレス成形部品のプレス成形方法であって、２工程のプレス成形工程によってプレス成形部品にプレス成形する際に、第１プレス成形工程で、コの字またはＶの字を形成する面部と面部の間を繋ぐ繋ぎ部が１つの曲線からなる断面形状を有するプレス成形用金型であるパンチおよびダイを用いて、金属板に最初のプレス成形を行い、引き続き、第２プレス成形工程で、コの字またはＶの字を形成する面部と面部の間を繋ぐ繋ぎ部が２つ以上の曲線と１つ以上の直線からなる断面形状を有するプレス成形用金型であるパンチおよびダイを用いて、金属板に最終のプレス成形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部品のプレス成形方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の形状凍結性に優れたプレス成形部品のプレス成形方法により、コの字型断面形状またはＶの字型断面形状を有し、コの字またはＶの字を形成する面部と面部を繋ぐ繋ぎ部が２つ以上の曲線と１つ以上の直線からなる断面形状を有するプレス成形部品を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部品のプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車部品等に用いられるプレス成形部品（特に、コの字型断面形状あるいはＶの字型断面形状のプレス成形部品）のプレス成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に自動車産業においては環境問題に起因した車体の軽量化により、部品に用いる材料（金属板）の薄肉化と高強度化が進められている。このような部品の製作には、製作コストに優れたプレス成形が用いられることが多いが、薄肉化や高強度化された材料を用いるプレス成形では、プレス成形後のスプリングバックによって寸法精度が大幅に低下し、部品として組み立てる際の問題となる。
【０００３】
このような問題に対応するために、特許文献１〜４には、プレス成形後のスプリングバックを抑制し、形状凍結性に優れたプレス成形方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１７７７９０号公報
【特許文献２】特開２００１−３１４９１８号公報
【特許文献３】特開昭６１−０８２９２９号公報
【特許文献４】特開２００４−３１４１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１〜４に開示されているような従来のプレス成形方法では、複雑な工程を経るものや、不必要な形状をつけるものが多く、十分に問題を解決しているとはいえない。
【０００５】
例えば、特許文献１では、２工程によりパンチＲ部のそりを低減しているが、パッドを用いる工程が必要で複雑となり、安定して寸法精度のよい部品を作れない。
【０００６】
また、特許文献２では、複雑な金型の動きと、ダイＲを二重化することにより、スプリングバックを抑制しているが、工程が複雑となり、安定して寸法精度のよい部品を作れない。
【０００７】
また、特許文献３では、パンチＲにおいて、小さいＲで成形後、大きいＲで成形することにより、スプリングバックを矯正しているが、初期のＲが張り出しているため、十分につぶせない場合、大きなばらつきを生じる。
【０００８】
また、特許文献４では、たて壁に段差形状を設けることにより、形状凍結性に優れた部品をプレス成形しているが、形状凍結性の要因の一つであるＲ部分に対策を施していないため、形状凍結性が不十分である。また、たて壁に段差形状を設けるため、自動車の他の組み付け部品との整合性を取るのが難しい。
【０００９】
このように、従来技術では、自動車産業等に用いるプレス成形部品の量産プレスを行う際に、複雑な工程を使わずに、寸法精度を満たすプレス成形部品を作る技術は見当たらない。
【００１０】
本発明は、上記のようなの事情に鑑みてなされたものであり、複雑な工程を使わずに、プレス成形後のスプリングバックを的確に抑制して、寸法精度の良好なプレス成形部品を安定して量産することができる形状凍結性に優れたプレス成形部品のプレス成形方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１２】
［１］コの字型断面形状またはＶの字型断面形状を有するプレス成形部品のプレス成形方法であって、１工程のプレス成形工程によってプレス成形部品にプレス成形する際に、コの字またはＶの字を形成する面部と面部の間を繋ぐ繋ぎ部が２つ以上の曲線と１つ以上の直線からなる断面形状を有するプレス成形用金型であるパンチおよびダイを用いて、金属板を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部品のプレス成形方法。
【００１３】
［２］コの字型断面形状またはＶの字型断面形状を有するプレス成形部品のプレス成形方法であって、２工程のプレス成形工程によってプレス成形部品にプレス成形する際に、第１プレス成形工程で、コの字またはＶの字を形成する面部と面部の間を繋ぐ繋ぎ部が１つの曲線からなる断面形状を有するプレス成形用金型であるパンチおよびダイを用いて、金属板に最初のプレス成形を行い、引き続き、第２プレス成形工程で、コの字またはＶの字を形成する面部と面部の間を繋ぐ繋ぎ部が２つ以上の曲線と１つ以上の直線からなる断面形状を有するプレス成形用金型であるパンチおよびダイを用いて、金属板に最終のプレス成形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部品のプレス成形方法。
【００１５】
［３］［１］または［２］に記載の形状凍結性に優れたプレス成形部品のプレス成形方法により、コの字型断面形状またはＶの字型断面形状を有し、コの字またはＶの字を形成する面部と面部を繋ぐ繋ぎ部が２つ以上の曲線と１つ以上の直線からなる断面形状を有するプレス成形部品を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部品のプレス成形方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、コの字型断面形状あるいはＶの字型断面形状を有するプレス成形部品を製造するに際して、複雑な工程を使わずに、プレス成形後のスプリングバックを的確に抑制して、寸法精度の良好なプレス成形部品を安定して量産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
まず、本発明は、コの字型断面形状またはＶの字型断面形状を有するプレス成形部品を対象としており、例として図１〜４にその斜視形状と断面形状を示す。図１に示すものは、コの字型断面形状を有するプレス成形部品１、図２（ａ）、（ｂ）に示すものは、鍔部を備えたコの字型断面形状を有するプレス成形部品２、図３に示すものは、Ｖの字型断面形状を有するプレス成形部品３、図４に示すものは、鍔部を備えたＶの字型断面形状を有するプレス成形部品４である。なお、これらの図は例であって、図１〜図４の形状が部品の一部に使われているものも含まれる。
【００１９】
そして、本発明は、上記のコの字型断面形状またはＶの字型断面形状を有するプレス成形部品１〜４（まとめて、プレス成形部品１０）において、図５に示すように、コの字またはＶの字を形成する面部１１と面部１１との間を繋ぐ部位（繋ぎ部）１２の断面形状を規定したものである。すなわち、繋ぎ部１２の断面形状については、従来は、一つの円弧からなる断面形状であるのが一般的であったのに対して、本発明では、２つ以上の曲線と１つ以上の直線からなる断面形状としている。
【００２０】
図６に、本発明の一実施形態におけるの繋ぎ部１２の断面形状を示す。この実施形態においては、プレス成形部品１０の繋ぎ部１２の断面形状が２つの曲線と１つの直線からなっており、繋ぎ部１２の開始点Ｍから第１中間点Ａまでの間が曲率半径Ｒを備えた曲線部（円弧部）１２ａ、第１中間点Ａから第２中間点Ｂまでの間が直線部１２ｂ、第２中間点Ｂから繋ぎ部１２の終了点Ｎまでの間が曲率半径Ｒを備えた曲線部（円弧部）１２ａによって形成されている。
【００２１】
そして、上記に対応して、図７に示すように、用いるプレス成形用金型（パンチ２０とダイ３０）も、同様の断面形状を有している。すなわち、パンチ２０については、コの字またはＶの字を形成する面部２１と面部２１との間を繋ぐ部位（繋ぎ部）２２の断面形状が、曲率半径Ｒを備えた曲線部（円弧部）２２ａと、直線部２２ｂと、曲率半径Ｒを備えた曲線部（円弧部）２２ａによって形成されており、ダイ３０については、コの字またはＶの字を形成する面部３１と面部３１との間を繋ぐ部位（繋ぎ部）３２の断面形状が、曲率半径Ｒを備えた曲線部（円弧部）３２ａと、直線部３２ｂと、曲率半径Ｒを備えた曲線部（円弧部）３２ａによって形成されている。
【００２２】
なお、図７においては、パンチ２０とダイ３０の両方とも上記のような断面形状を有する例を示しているが、パンチ２０のみが、コの字またはＶの字を形成する面部と面部の間を繋ぐ繋ぎ部が２つ以上の曲線と１つ以上の直線からなる断面形状を有するようにし、ダイ３０は、従来と同様に一つの円弧からなる断面形状としてもよい。
【００２３】
このようにして、この実施形態においては、以下に示すメカニズムによって、プレス成形後のスプリングバックが抑制され、寸法精度の良好なプレス成形部品を安定して量産することができるようになる。
【００２４】
すなわち、図８に、プレス成形後の繋ぎ部１２における板厚表層の応力分布模式図を示すように、
（１）開始点Ｍ側の曲線部１２ａと終了点Ｎ側の曲線部１２ａの間において、プレス成形用金型に対する金属板のなじみのため、プレス成形用金型との線長差が発生して逆曲げを誘発し、直線部１２ｂのプレス成形後（除荷後）にスプリングバックを起こす応力を減少せしめ、スプリングゴーの要因となる応力分布となり、形状凍結性が確保されて、寸法精度が向上する。これが最大の要因である。
（２）また、繋ぎ部１２を２つの曲線部１２ａと１つの直線部１２ｂによって形成することによって、曲線部１２ａの曲率半径Ｒと曲線部１２ａの範囲（Ｒの角度）を小さくすることができ、曲線部１２ａを形成している範囲のスプリングバック起因モーメントが減少し、形状凍結性が向上する。
（３）さらに、繋ぎ部１２のたて壁側に材料（金属板）が押し出されることによって、曲げ癖を活用したスプリングゴーにより、寸法精度が向上する。
【００２５】
ここで、上記のプレス成形においては、ブランク（金属板）から１工程でプレス成形部品１０を成形することも可能であるが、２工程以上のプレス成形工程にわけ、途中のプレス成形工程または最終のプレス成形工程において、図７に示したようなプレス成形用金型（パンチ２０とダイ３０）を用いることによって、さらに寸法精度を向上させることができる。
【００２６】
例えば、図９に示すように、２工程のプレス成形工程にわけ、まず、図９（ａ）に示すように、第１プレス成形工程で、従来のように、繋ぎ部２２が曲線部（円弧部）２２ａのみからなるパンチ２５と、繋ぎ部３２が曲線部（円弧部）３２ａのみからなるダイ３５とを用いてブランク（金属板）９に最初のプレス成形を行い、引き続き、図９（ｂ）に示すように、第２プレス成形工程で、繋ぎ部２２が２つの曲線部２２ａと１つ直線部２２ｂからなるパンチ２０と、繋ぎ部３２が２つの曲線部３２ａと１つ直線部３２ｂからなるダイ３０とを用いて最終のプレス成形を行うようにする。
【００２７】
以下では、プレス成形部品１０の繋ぎ部１２の断面形状を例にして説明するが、プレス成形用金型（パンチ２０、ダイ３０）の繋ぎ部（２２、３２）の断面形状についても同様である。
【００２８】
前述の図７、図９に示した実施形態では、プレス成形部品１０の繋ぎ部１２の断面形状が２つの曲線部１２ａと１つ直線部１２ｂ（曲線部１２ａ−直線部１２ｂ−曲線部１２ａ）で形成されているが、図１０に示すように、３つの曲線部１２ａと２つの直線部１２ｂ（曲線部１２ａ−直線部１２ｂ−曲線部１２ａ−直線部１２ｂ−曲線部１２ａ）で形成されるようにしてもよい。
【００２９】
なお、上記のように、２つ以上の曲線部１２ａと１つ以上の直線部１２ｂを組み合わせた断面形状とする際に、曲線部１２ａで開始され、曲線部１２ａで終了するようにするのが好ましい。
【００３０】
これは、面部１１と直線部１２ｂを繋ぐ位置に曲線部１２ａ（Ｒ形状）を配置することにより、割れが発生するのを抑制できるためであり、また前述のように、曲線部１２ａと曲線部１２ａで挟まれた直線部１２ｂにより効果的に逆モーメントを発生させることができるためである。
【００３１】
さらに、プレス成形用金型、プレス成形部品の繋ぎ部の断面形状において、曲線部（１２ａ、２２ａ）の曲率半径Ｒと金属板９の板厚ｔの比Ｒ／ｔが０．１以上８０．０以下であることが好ましく、繋ぎ部（１２、２２）の開始点Ｍから終了点Ｎまでの距離Ｌと金属板９の板厚ｔの比Ｌ／ｔが１００以下であることが好ましい。
【００３２】
これは、Ｒ／ｔが０．１未満になると、割れ発生の危険性が高まり、Ｒ／ｔが８０を越えると、スプリングバックが大きくなり効果がない。また、Ｌ／ｔを１００を越えて大きくすることは、断面での曲線部と直線部の数をいたずらに増やすことになり、形状凍結性の効果の低下をもたらす。
【００３３】
なお、図２や図４に示したような、鍔部を備えたプレス成形部品２、４においては、必要に応じて、鍔部１１ａを面部１１と同等に扱ってよく、鍔部１１ａと面部１１の繋ぎ部に本発明を適用することも同様の効果がある。
【実施例１】
【００３４】
本発明の実施例１として、図１１（ａ）に斜視形状、図１１（ｂ）に断面形状を示すような、鍔部を備えたコの字型断面形状を有するプレス成形部品（すなわち、図２（ａ）に示したプレス成形部品２）のプレス成形を行った。プレス成形に供した材料は、一般に自動車の構造部材に用いられる５９０ＭＰａ級鋼板および７８０ＭＰａ級鋼板であり、その材料特性は表１に示すようなものである。
【００３５】
【表１】
0004992048.tif 000002
【００３６】
そして、この実施例１では、１工程のプレス成形によって、上記のプレス成形部品の成形を行った（比較例１、本発明例１〜３）。
【００３７】
その際に、表２と図１２に示すような繋ぎ部の断面形状を有するパンチを用いて成形した（図１２はプレス成形部品の繋ぎ部の断面形状を示す図であるが、パンチの繋ぎ部の断面形状も図１２と同様である）。比較例１は、繋ぎ部の断面形状が曲率半径９ｍｍの曲線部（Ｒ９）のみであり、本発明例１は、繋ぎ部の断面形状が曲率半径３ｍｍの曲線部と直線部と曲率半径３ｍｍの曲線部（Ｒ３−直線部−Ｒ３）であり、本発明例２も、繋ぎ部の断面形状が曲率半径３ｍｍの曲線部と直線部と曲率半径３ｍｍの曲線部（Ｒ３−直線部−Ｒ３）であり、本発明例３は、繋ぎ部の断面形状が曲率半径３ｍｍの曲線部と直線部と曲率半径３ｍｍの曲線部と直線部と曲率半径３ｍｍの曲線部（Ｒ３−直線部−Ｒ３−直線部−Ｒ３）である。なお、ダイは、繋ぎ部の断面形状が曲率半径１０ｍｍの曲線部（Ｒ１０）のみの形状（ダイＲが１０）とした。
【００３８】
このような比較例１および本発明例１〜３について、プレス成形後にプレス用金型から抜き出した際の変形量（スプリングバック量）を測定した。測定個所は、図１１（ｂ）に示すように、繋ぎ部における面部と面部の角度θと開口部の幅Ｗであり、その角度変化量Δθと幅変形量ΔＷを算出した。なお、角度変化量Δθと幅変形量ΔＷは、スプリングバックする方向を正、スプリングゴウする方向を負とした。
【００３９】
その結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
0004992048.tif 000003
【００４１】
表２に示すように、本発明例１〜３では、比較例１に比べて、角度変化量Δθと幅変形量ΔＷが小さく、形状凍結性に優れており、寸法精度の良好なプレス成形部品を作成することができた。
【実施例２】
【００４２】
本発明の実施例２として、実施例１と同様に、図１１（ａ）に斜視形状、図１１（ｂ）に断面形状を示すような、鍔部を備えたコの字型断面形状を有するプレス成形部品のプレス成形を行った。プレス成形に供した材料も、実施例１と同様に、一般に自動車の構造部材に用いられる５９０ＭＰａ級鋼板および７８０ＭＰａ級鋼板であり、その材料特性は表１に示したものである。
【００４３】
そして、この実施例２では、図９に示したような、２工程のプレス成形によって、上記のプレス成形部品の成形を行った（比較例２、本発明例４〜６）。
【００４４】
ちなみに、ここでは、第１プレス成形工程において、図１３（ａ）に示す断面形状に成形し、第２プレス成形工程において、図１３（ｂ）に示す断面形状（すなわち、図１１（ｂ）の断面形状）に成形した。
【００４５】
その際に、第１プレス成形工程では、比較例２および本発明例４〜６とも、同じプレス用金型（繋ぎ部の断面形状が曲率半径９ｍｍ（パンチ）、１０ｍｍ（ダイ）の曲線部（Ｒ９、Ｒ１０）のみの形状の金型（パンチＲは９、ダイＲは１０））を用いて成形した後、第２プレス成形工程において、実施例１と同様に、繋ぎ部の断面形状が異なるプレス用金型を用いて成形した。
【００４６】
すなわち、表３に示すように、パンチの繋ぎ部の断面形状は、比較例２は、繋ぎ部の断面形状が曲率半径９ｍｍの曲線部（Ｒ９）のみであり、本発明例４は、繋ぎ部の断面形状が曲率半径３ｍｍの曲線部と直線部と曲率半径３ｍｍの曲線部（Ｒ３−直線部−Ｒ３）であり、本発明例５も、繋ぎ部の断面形状が曲率半径３ｍｍの曲線部と直線部と曲率半径３ｍｍの曲線部（Ｒ３−直線部−Ｒ３）であり、本発明例６は、繋ぎ部の断面形状が曲率半径３ｍｍの曲線部と直線部と曲率半径３ｍｍの曲線部と直線部と曲率半径３ｍｍの曲線部（Ｒ３−直線部−Ｒ３−直線部−Ｒ３）である。なお、ダイは、繋ぎ部の断面形状が曲率半径１０ｍｍの曲線部（Ｒ１０）のみの形状（ダイＲが１０）とした。
【００４７】
このような比較例２および本発明例４〜６について、プレス成形後にプレス用金型から抜き出した際の変形量（スプリングバック量）を測定した。測定個所は、実施例１と同様、図１３（ｂ）に示すように、繋ぎ部における面部と面部の角度θと開口部の幅Ｗであり、その角度変化量Δθと幅変形量ΔＷを算出した。なお、角度変化量Δθと幅変形量ΔＷは、スプリングバックする方向を正、スプリングゴウする方向を負とした。
【００４８】
その結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
0004992048.tif 000004
【００５０】
表３に示すように、本発明例４〜６では、比較例２に比べて、角度変化量Δθと幅変形量ΔＷが小さく、形状凍結性に優れており、寸法精度の良好なプレス成形部品を作成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】コの字型断面形状を有するプレス成形部品を示す図である。
【図２】鍔部を備えたコの字型断面形状を有するプレス成形部品を示す図である。
【図３】Ｖの字型断面形状を有するプレス成形部品を示す図である。
【図４】鍔部を備えたＶの字型断面形状を有するプレス成形部品を示す図である。
【図５】プレス成形部品の繋ぎ部の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるプレス成形部品の繋ぎ部の断面形状を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるプレス成形用金型の繋ぎ部の断面形状を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における形状凍結メカニズムを説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態において、２工程のプレス成形工程で実施する場合をしました図である。
【図１０】本発明の一実施形態におけるプレス成形部品の繋ぎ部の他の断面形状を示す図である。
【図１１】本発明の実施例１におけるプレス成形部品を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１におけるプレス成形部品の繋ぎ部の断面形状を示す図である。
【図１３】本発明の実施例２におけるプレス成形部品を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  コの字型断面形状を有するプレス成形部品
２  鍔部を備えたコの字型断面形状を有するプレス成形部品
３  Ｖの字型断面形状を有するプレス成形部品
４  鍔部を備えたＶの字型断面形状を有するプレス成形部品
９  金属板（ブランク）
１０  プレス成形部品
１１  面部
１１ａ  鍔部
１２  繋ぎ部
１２ａ  曲線部
１２ｂ  直線部
２０  パンチ
２１  面部
２２  繋ぎ部
２２ａ  曲線部
２２ｂ  直線部
２５  パンチ
３０  ダイ
３１  面部
３２  繋ぎ部
３２ａ  曲線部
３２ｂ  直線部
３５  ダイ
【図１】
0004992048.tif 000005
【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】
0004992048.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図８】
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