JP2006015404A - 曲げ成形方法およびその成形方法に用いる成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｚ形あるいはハットチャンネル形部材の曲げ部の角度変化不良、平坦部の反りを防止することができる曲げ成形方法およびその成形金型を提供する。
【解決手段】 第１成形工程により、第１成形型部１７の仮横平坦成形部１１に載置保持された金属板Ｐを前記第１成形型部１７の仮曲げ成形部１２に沿って曲げ、第２成形型部１８の仮縦平坦成形部１３Ａと第１成形型部１７の仮縦平坦成形部１３とに凸側表面が各々当接する、凸部が反対向きの２つのアーチ部Ａ１，Ａ２が連成されるように曲げ成形して、仮横平坦部から仮曲げ部２Ａを介して反りのない仮縦平坦部を有し、この仮縦平坦部に目標角度をなして連成されたフランジ部を有する仮成形部材を得る。次に、第２成形工程により、前記仮横平坦部を曲げ成形すると共に仮曲げ部を曲げ戻し変形させて目標形状に成形する第２成形工程を有する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、自動車部品等の成形部材の曲げ成形方法に係り、成形金型から離型した後に生じる、弾性回復に起因する形状不良の防止に関するものである。

近年、燃費の向上、環境への配慮、安全性の向上などを企図して、自動車の車体や部品の強化と軽量化が推し進められており、その手段の一つとして車体構成部品の大半を占める金属板のプレス成形部材に対して鋼板の高強度化（ハイテン化）やアルミニウム合金板等の軽量材への転換が進められている。

前記プレス成形部材として、例えば、図１（Ａ）は横平坦部１の一端に第１曲げ部２を介して縦平坦部３が下方に延設され、その他端に前記横平坦部１に平行にフランジ部５が第２曲げ部４を介して連成されたＺ形部材を示し、同図（Ｂ）は前記Ｚ形部材が左右対称に配置されたハットチャンネル形部材を示す。

高強度鋼板等の金属板を用いてプレス成形すると、離型後の弾性回復（スプリングバック）が大きいため、成形部材の寸法精度が悪くなる。ハットチャンネル形部材を例として図２に示す。図において、離型前の部材形状（目標形状）を２点鎖線で、離型後の部材形状を実線で示すが、第１曲げ部２については離型後に角度変化不良Δθｐ（第１曲げ部の縦平坦部側の曲げ止まりにおける接線と目標成形形状の縦平坦部とのなす角）、曲げ曲げ戻しを受ける縦平坦部３には外側に湾曲した反り（縦平坦部の両端の曲げ止まりを結ぶ線分と反りの最大離間距離をδで示す。）が生じる。曲げ曲げ戻しとは、板材が一旦曲げ成形された後、その曲げ部が当初とは反対方向に曲げ成形（曲げ戻し）を受けることをいい、曲げ戻しされた部分は当初の曲げ方向に弾性回復して変形する。前記角度変化不良および反りによって、ハットチャンネル形部材の縦平坦部の下端には、口開き量ΔＤ（離型後の成形形状と目標成形形状における縦平坦部の下端間の水平距離）の口開きが生じる。なお、ハットチャンネル形部材（Ｚ形部材も同様）の縦平坦部の下端とは、縦平坦部の内面とフランジ部の下面とを延長した交線部を意味する。

前記成形部材の形状変化不良を防止する方法として、例えば、曲げ部の稜線に沿って成形曲げ方向と逆向きの逆曲げアール部を成形する方法、曲げ部の板厚方向に圧縮応力を付加し、残留応力を低減する方法が提案されている。これらの方法は、本来不要な形状を付与したり、特殊な設備を必要とするなどの問題がある。一方、これらの問題がなく、形状不良を改善する成形方法が、特開２００３−１０３３０６号公報（特許文献１）や第５３回塑性加工連合講演会論文集２５１−２５２頁（非特許文献１）に提案されている。この方法は、図３に示すように、曲げ刃５２が成形パンチ５１側に下降して金属板Ｐを曲げ成形する際、前記金属板Ｐが前記成形パンチ５１の曲げ成形部５５に沿ってアーチ状に曲げられ、さらに曲げ刃５２が下降するに従って前記曲げ刃５２の傾斜平坦成形部５８と前記成形パンチ５１の傾斜平坦成形部５６とに凸側表面が当接する、凸部が反対向きのアーチ部Ａ１，Ａ２が連成形成される変形を生じるように成形することで、Ｚ形部材やハットチャンネル形部材の第１曲げ部２での角度変化不良Δθｐや縦平坦部３の反りδを抑制するものである。なお、上記のように凸部が反対向きの二つのアーチ部Ａ１，Ａ２が連成される変形挙動は「踊り」と呼ばれる。
特開２００３−１０３３０６号公報 第５３回塑性加工連合講演会論文集２５１−２５２頁「踊り制御による寸法精度不良対策技術の検討」、２００２年

上記踊りを利用した成形方法により、Ｚ形部材やハットチャンネル形部材の第１曲げ部２の角度変形不良Δθｐや縦平坦部３の反りδが抑制されるようになった。しかし、それらの変形を抑制するには、成形パンチ１の曲げ成形部５５の曲げ角θｐを鈍角に形成する必要があり、成形形状が、縦平坦部３が横平坦部１に対して傾斜した特定形状にならざるを得ないという問題がある。また、縦平坦部３とフランジ部５とのなす角度θｄについても、θｄが直角に近づくほど角度不良Δθｄが大きく現れるようになるという問題がある。
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、フランジ部を有するＺ形部材やハットチャンネル形部材の成形に際し、横平坦部と縦平坦部、縦平坦部とフランジ部とのなす角が直角の場合でも角度不良や反りを生じることなく容易に曲げ成形することができる方法およびその方法に用いる成形金型を提供することを目的とする。

本発明者は、Ｚ形部材やハットチャンネル形部材を曲げ成形する場合、一段で目標形状に成形することは困難であるが、まず仮に成形した仮縦平坦部と、この仮縦平坦部に連成するフランジ部とは仮縦平坦部を成形する際に踊りを利用して成形することによって、仮縦平坦部に反りを生じさせることなく、また仮縦平坦部とフランジ部とのなす角θｄについても角度不良を発生させることなく成形可能であることを知見した。そして、次に前記仮縦平坦部の一端に連成された仮横平坦部を曲げ成形する際、仮横平坦部と前記仮縦平坦部との間に形成された仮曲げ部を曲げ戻しするように成形することで、成形後の横平坦部と縦平坦部とのなす角θｐに角度不良を生じさせることなく目標形状の部材を成形することができることを見出した。本発明は、かかる知見を基になされたものである。

すなわち、本発明の曲げ成形方法は、横平坦部の一端から第１曲げ部を介して縦平坦部が連成され、前記縦平坦部の他端から第２曲げ部を介してフランジ部が連成されたＺ形部材あるいはハットチャンネル形部材を金属板から曲げ成形する曲げ成形方法であって、前記金属板を曲げ成形して、仮横平坦部の一端から仮曲げ部を介して仮縦平坦部が連成され、前記仮縦平坦部の他端から前記第２曲げ部を介してフランジ部が連成された仮成形部材を成形する第１成形工程と、前記仮成形部材の仮平坦部、仮曲げ部および仮縦平坦部から前記横平坦部、第１曲げ部および縦平坦部を連成する第２成形工程とを備える。前記第１成形工程は、前記仮縦平坦部を成形する際に、当該仮縦平坦部を成形する一対の成形型部の仮縦平坦成形部の間で凸部が反対向きの二つのアーチ部が形成されるように変形させて成形し、前記第２成形工程は、前記仮成形部材の仮横平坦部を曲げ成形すると共に前記仮曲げ部を曲げ戻し成形する。

前記曲げ成形方法は、下記の二つの金型を用いることによって、容易に実施することができる。まず、仮横平坦成形部と仮縦平坦成形部とが仮曲げ成形部を介して連成され、前記仮縦平坦成形部にフランジ成形部が連成された第１成形型部と、前記第１成形型部の仮縦平坦成形部およびフランジ成形部と各々協働して金属板を曲げ成形する仮縦平坦成形部とフランジ成形部を有する第２成形型部を備えた第１成形金型と、横平坦成形部と縦平坦成形部とが曲げ成形部を介して連成された第１成形型部と、前記第１成形型部の縦平坦成形部と協働して前記仮成形部材の仮横平坦部を前記曲げ成形部に沿って曲げ成形する縦平坦成形部を有する第２成形型部を備えた第２成形金型を準備する。そして、前記第１成形工程において、前記第１成形金型の第２成形型部を第１成形金型の第１成形型部に相対移動させることによって、前記第１成形型部の仮横平坦成形部に載置保持された金属板を前記第１成形型部の仮曲げ成形部に沿って第２成形型部の仮縦平坦成形部に凸側表面が当接するようにアーチ状に曲げ、さらに第２成形型部の仮縦平坦成形部および第１成形型部の仮縦平坦成形部の各々に凸側表面が当接し、凸部が反対向きの第１アーチ部および第２アーチ部を連成するように変形させて仮横平坦部の一端から仮曲げ部を介して仮縦平坦部が連成され、前記仮縦平坦部の他端から前記第２曲げ部を介してフランジ部が連成された仮成形部材を成形する。また、前記第２成形工程において、前記第２成形金型の第２成形型部を第２成形金型の第１成形型部に相対移動させることによって、前記仮成形部材の仮横平坦部を曲げ成形すると共に前記仮曲げ部を曲げ戻し成形する。

前記第１成形金型の第１成形型部における仮横平坦成形部と仮縦平坦成形部とのなす角θp1を、好ましくは鈍角、より好ましくは１０５°〜１５０°程度に形成することによって、仮縦平坦部を成形する際に、この部分に容易に踊りを発生させることができる。
また、前記第２成形工程において、前記仮成形部材の仮曲げ部の仮横平坦側の曲げ止まり部を第２成形金型の第１成形型部の曲げ成形部の横平坦成形部側の曲げ止まり部から外側へずらして仮成形部材の仮横平坦部を第２成形金型の第１成形型部の横平坦成形部に載置し、前記仮成形部材の仮曲げ部の一部が第２成形金型の第１成形型部の曲げ成形部にかかるように曲げ戻し成形することが好ましく、これによって効果的に第１曲げ部の角度不良を防止して、目標角度に成形することができる。
さらに、前記第２成形工程において、前記第１成形金型の第１成形型部の仮曲げ成形部の曲率半径をｒｐ１（mm）、前記第２成形金型の第１成形型部の曲げ成形部の曲率半径をｒｐ２（mm）、前記仮成形部材のずらし量をΔＷ（mm）とし、Ｌを下記式(1) で表すとき、下記式(2) を満足するようにΔＷを付与することが好ましい。
Ｌ＝ΔW＋π×rp1×(180-θp1)／180−π×rp2／2 ……(1)
Ｌ０−ΔＬ≦Ｌ≦Ｌ０＋ΔＬ ……(2)
但し、Ｌ０＝π×rp1×(180-θp1)／180＋0.0435θp1−6.253
ΔＬ＝−9.96×10^-5×ｅ^k＋２．６６、ｋ＝0.163×(θp1−90)
また、本発明により提供される成形金型は、前記第１成形金型および第２成形金型を備えたものであり、本発明の曲げ成形方法の実施に好適に用いられる。

本発明の曲げ成形方法によれば、第１成形工程により、踊りを利用して、反りが防止された仮縦部材と、この仮縦部材と目標角度をなすフランジ部を同時に成形することができ、さらに第２成形工程により横平坦部と縦平坦部とのなす角に対して角度変化不良を防止して目的とするＺ形部材やハットチャンネル形部材を曲げ成形することができる。また、本発明の成形金型を用いれば、通常のプレス成形装置により簡単に実施することができるため、生産性に優れる。

以下、図面を参照して本発明の曲げ成形方法について詳細に説明する。この実施形態では、角度変化不良、縦平坦部の反りが生じやすい、第１曲げ部２，第２曲げ部４の曲げ角θｐ，θｄが直角のＺ形部材（図１（Ａ）参照）の曲げ成形について説明する。なお、ハットチャンネル形部材は、左右対称のＺ形部材を連成したものであるので、以下説明するＺ形部材と同様に考えることができる。

前記Ｚ形部材を成形するには、まず第１成形工程にて、図４に示すように、仮横平坦部１Ａから仮曲げ部２Ａを介して連成された、反りのない仮縦平坦部３Ａを有し、この仮縦平坦部３Ａに目標とする曲げ角θｄをなすように第２曲げ部４を介して連成されたフランジ部５を有する仮成形部材７を曲げ成形する。次いで、第２成形工程にて、前記仮成形部材７から目標形状のＺ形部材（図１（Ａ）参照）を成形する。なお、図４では、前記仮成形部材７の仮横平坦部１Ａと仮縦平坦部３Ａとのなす角をθｐ１（後述する第１成形金型の仮横平坦成形部と仮縦平坦成形部とのなす角度（成形目標角度））として示すが、実際はθｐ１に角度変化Δθｐ１が付加された角度となる。

ここで、前記第１成形工程において使用する第１成形金型について説明する。
この第１成形金型は、図５に示すように、仮横平坦成形部１１と仮縦平坦成形部１３とが仮曲げ成形部１２を介して連成され、前記仮縦平坦成形部１３にフランジ成形部１５が連成された第１成形型部（成形パンチ）１７と、前記第１成形型部１７の仮縦平坦成形部１３およびフランジ成形部１５と各々協働して金属板Ｐを曲げ成形する仮縦平坦成形部１３Ａと曲げ成形部１４Ａを介して形成されたフランジ成形部１５Ａを有する第２成形型部（曲げ刃）１８を備える。また、前記仮横平坦成形部１１に載置された金属板Ｐを同成形部１１との間で挟持する押さえ部材１９が設けらている。なお、ハットチャンネル形部材を成形する場合は、仮横平坦部１１で金属板Ｐを完全に固定する必要はなく、前記押さえ部材１９を省略することができる。後述する第２成形金型についても同様である。
同図において、θｐ１は仮曲げ成形部１２の曲げ角（仮横平坦成形部１１と仮縦平坦成形部１３とのなす角）、ｒｐ１は仮曲げ部１２の曲率半径、Ｈｐは前記仮縦平坦成形部１３とフランジ成形部１５との交叉部から仮横平坦成形部１１の上面（板押さえ面）までの高さ、Ｈｆは前記交叉部からフランジ成形部１５の上面までの高さ、ｒｄ１は前記第２成形部１８の曲げ成形部１４Ａの曲率半径を示す。前記θｐ１は、仮縦平坦部３Ａの成形の際に踊りが生じるように鈍角、好ましくは１０５°〜１５０°に形成される。

一方、前記第２成形工程において使用する第２成形金型は、図７に示すように、横平坦成形部２１と縦平坦成形部２３とが曲げ成形部２２を介して連成された第１成形型部（成形パンチ）２５と、前記第１成形型部２５の縦平坦成形部２３と協働して、仮成形部材７の仮横平坦部１Ａを前記曲げ成形部２２に沿って縦平坦成形部２３側に曲げ成形する縦平坦成形部２３Ａを有する第２成形型部（曲げ刃）２６を備える。また、前記横平坦成形部２１に載置された仮成形部材７の仮横平坦部１Ａを同成形部２１との間で挟持する押さえ部材２７が設けらている。
同図において、θｐ２は曲げ成形部２２の曲げ角（横平坦成形部２１と縦平坦成形部２３とのなす角、この例ではθｐ２＝θｐ＝９０°）、ｒｐ２は曲げ部２２の曲率半径を示し、ΔＷは仮成形部材７の仮曲げ部２Ａの仮横平坦部１Ａ側の曲げ止まり部（曲げ終端部）と第１成形型部２５の曲げ成形部２２の横平坦成形部２１側の曲げ止まり部（曲げ終端部）との間隔、すなわち仮成形部材７のずらし量を示す。

第１成形工程を図５を参照して説明する。まず、高張力鋼板などの金属板Ｐを第１成形金型の第１成形型部１７の仮横平坦成形部１１に載置保持し、第２成形型部１８を上死点から下降させて、金属板Ｐを仮曲げ成形部１２に沿って斜め下方へアーチ状に曲げ成形する。この際、アーチ部の凸部は第２成形型部１８の仮縦平坦成形部１３Ａの成形面に当接する。さらに第２成形型部１８を下降させると、図６に示すように、第２成形型部１８の仮縦平坦成形部１３Ａと第１成形型部１７の仮縦平坦成形部１３とに凸側表面が当接する、凸部が反対向きの第１アーチ部Ａ１、第２アーチ部Ａ２が形成される。すなわち踊りが生じるように曲げ成形される。この場合、第１成形型部１７のθｐ１（但し、θｐ１＞９０°）、Ｈｐ、Ｈｆ、ｒｐ１、ｒｄ１を適正に設定することにより、踊りの形態を制御することができ、これにより仮成形部材７の仮縦平坦部３Ａに反りを生じさせることなく、しかも仮縦平坦部３Ａとフランジ部５とのなす角θｄに角度変化不良Δθｄを発生させることなく、目標角度θｄ（＝９０°）に成形することができる。なお、図５中のＬｆは、フランジ長さであり、縦平坦部３（あるいは仮縦平坦部３Ａ）の内面からフランジ部５の先端までの長さを示す。

図６におけるＭ１〜Ｍ５は、踊りを発生させた状態で、第２成形型部１８を下死点まで下降させ、成形部材を第１成形型部、第２成形型部の成形面によって拘束した際に、部材に発生する曲げモーメントを示す。前記第１アーチ部Ａ１に対応した部位には、Ｚ形部材の縦平坦部に生じる反りδを打ち消す向きに作用する曲げモーメントＭ２が生じる。一方、前記第２アーチ部Ａ２およびフランジ部に対応した部位にはＭ３およびＭ５が生じ、これらの曲げモーメントはＺ形部材の第２曲げ部に対応した部位に生じたＭ４（第２曲げ部に角度変化不良Δθｄを生じさせるスプリングバック成分）とは向きが反対であり、第２曲げ部のスプリングバックを解消するスプリングゴー成分として作用する。このため、第２成形型部１８を上昇させて解放すると、図４に示すように、仮縦平坦部３Ａに反りδを発生させることなく、第２曲げ部４が所定の曲げ角θｄとされた仮成形部材７が得られる。

次に、前記仮成形部材７は第２成形工程にて目的形状に成形される。図７に示すように、第２成形金型の第１成形型部２５の横平坦成形部２１に仮成形部材７の仮横平坦部１Ａを載置保持する。この際、好ましくは仮曲げ部２Ａの一部が曲げ成形部２２にかかるように、仮横平坦部１ＡをΔＷだけずらして載置する。そして、第２成形型部２６を下降すると、仮成形部材７の仮曲げ部２Ａが第２成形型部２６の縦平坦成形部２３Ａに沿って曲げ戻されて伸ばされる。この曲げ戻しを受けた部位には、図８（拘束状態を示す。）に示すように、第２成形型部２６を解放した状態で第１成形型部２５側に弾性回復する曲げモーメント（Ｍ２：スプリングゴー成分）が生じる。この際、第１成形金型の第１成形型部１７のｒｐ１に応じて、ｒｐ２、ΔＷを適正に設定することにより、拘束時に第１曲げ部２に生じた曲げモーメント（Ｍ１：スプリングバック成分）に基づく解放時の弾性回復による変形と、前記Ｍ２に基づく解放時の弾性回復による変形とが相殺されて、第１曲げ部２での曲げ角θｐの角度変形不良の発生を防止することができる。このため、第２成形工程後に、第１、第２曲げ部２，４における曲げ角度θｐ、θｄが９０°で、縦平坦部３で反りのないＺ形部材を得ることができる。

ここで、仮曲げ部２Ａの一部が曲げ成形部２２にかかるようにするためのΔＷ（仮成形部材７のずらし量）について、図９を参照して説明する。図９は、第２成形工程の成形完了時におけるＺ形部材の要部を示している。図中、Ｐ２１，Ｐ２２は、それぞれ第２成形金型の第１成形型部２５の曲げ成形部２２の横平坦成形部２１側の曲げ止まり部、及び縦平坦成形部２３側の曲げ止まり部に対応する位置であり、Ｐ１１，Ｐ１２は、それぞれ第１成形金型の第１成形型部１７の仮曲げ成形部１２の仮横平坦成形部１１側の曲げ止まり部、及び仮縦平坦成形部１３側の曲げ止まり部に対応する位置である。また、Ｌ１は第１成形工程の成形完了時における仮曲げ成形部１２に沿って曲げ成形された部分の長さ（Ｐ１１からＰ１２に沿った長さ）、Ｌ２は第２成形工程の成形完了時における曲げ成形部２２に沿って曲げ成形された部分の長さ（Ｐ２１からＰ２２に沿った長さ）である。ＬはＰ２２からＰ１２に渡る長さを示しており、下記式(1) （単位：θｐ１は度、ｒｐ１，ｒｐ２はｍｍ）によって表される。同図から明らかなように、仮曲げ部２Ａの一部が曲げ成形部２２にかかる条件は、ΔＷ≦Ｌ２であるが、仮曲げ部の一部が曲げ戻し変形を受けるには、Ｌ＞０とすることが必要である。もっとも、Δθｐを抑制するには、仮曲げ部２Ａの全部が曲げ戻し変形を受けてもよいので、少なくともＬ＞０となるようにΔＷを設定すればよい。
Ｌ＝ΔＷ＋Ｌ１−Ｌ２
Ｌ１＝π×rp1×(180−θp1)／180、Ｌ２＝π×rp2／2であるから、
Ｌ＝ΔW＋π×rp1×(180-θp1)／180−π×rp2／2 ……(1)

さらに、Δθｐの小さいＺ形部材を成形するには、下記式(2) を満足するようにΔＷを設定すればよい。式(3) のＬ０は、後述するように３４０〜１４７０ＭＰａの種々の引張強さの鋼板を用いて、１０５°〜１５０°のθｐ１に対して、ΔＷを種々変えて曲げ成形した際のΔθｐを求め、その最大値をΔθpmaxとするとき、Δθpmaxに対するΔθｐの比（Δθｐ／Δθpmax)を調べ、その比が最小値を取る際のＬの値である。一方、式(4) のΔＬは、Δθｐ／Δθpmaxが０．５程度以下、すなわちΔθｐがΔθpmaxの１／２程度以下になるＬ／２の範囲である。これらの式の各係数は、いずれも後述の実施例２による曲げ成形結果を基に回帰分析によって求められた。なお、前記Δθpmaxは、実施例２から明らかなように、いずれの鋼板についても、仮曲げ部２Ａが曲げ戻し変形を受けない範囲（Ｌ＜０）で生じた。
Ｌ０−ΔＬ≦Ｌ≦Ｌ０＋ΔＬ ……(2)
但し、Ｌ０＝π×rp1×(180-θp1)／180＋0.0435θp1−6.253 ……(3)
ΔＬ＝−9.96×10^-5×ｅ^k＋２．６６、ｋ＝0.163×(θp1−90) ……(4)

以上、Ｚ形部材について本発明の曲げ成形方法を説明したが、Ｚ形部材が左右対称に配置されたハットチャンネル形部材の曲げ成形においても同様に考えることができる。また、本発明の成形対象とする金属板は、鋼板に限らずアルミニウム合金板でもよい。また、本発明を実施するためのプレス装置には特に制限はなく、油圧プレスやメカニカルプレス、更には対向液圧プレス等のどのような形式のプレスでも使用可能である。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定的に解釈されるものではない。

厚さ１．２mmの７８０ＭＰａ級、１１８０ＭＰａ級の高張力冷延鋼板（幅４０mm）を用いて、鋼板の長さ方向の各部を曲げ成形して曲げ部の角度θｐ、θｄが共に９０°のＺ形部材の曲げ成形例を具体的に示す。
寸法条件として、θｐ１＝１３５°、Ｈｐ＝３７mm、Ｈｆ＝３７mm、ｒｐ１＝５mm、ｒｄ１＝５mmの第１成形金型を用いて第１成形工程を実施したところ、仮成形部材７の寸法変化は、７８０ＭＰａ級材の場合、仮曲げ部２ＡでのΔθｐ１＝２．２°、仮縦平坦部３Ａでのδ＝−０．１mm、第２曲げ部４でのΔθｄ＝０．５°であった。また、１１８０ＭＰａ級材の場合、Δθｐ１＝７°、δ＝０．０mm、Δθｄ＝１．０°であった。これより、仮曲げ部２ＡでのΔθｐ１は強度の上昇に応じて急激に変化することが認められるものの、仮成形部材７は、材料強度によらず、縦平坦部３Ａにおける反りδおよび第２曲げ部４でのΔθｄはほとんど無視できる程度であることが確認された。

次に、寸法条件がｒｐ２＝３mmの第２成形金型を用いて、ΔＷ＝４mmとして前記仮成形部材７に第２成形工程を実施したところ、７８０ＭＰａ級材の場合Δθｐ＝−０．５°、１１８０ＭＰａ級材の場合、Δθｐ＝０．６°であり、Δθｐは材料強度に依存せず、無視できる程度であった。なお、第２成形工程で得られたＺ形部材の縦平坦部３の反り、第２曲げ部４でのΔθｄは第２成形工程の実施前と同様、無視できる程度であり、第２成形工程によって影響されないことが確認された。

厚さ１．２mmで、３４０ＭＰａ級、４４０ＭＰａ級、５９０ＭＰａ級、７８０ＭＰａ級、９８０ＭＰａ級、１１８０ＭＰａ級、１４７０ＭＰａ級の７種の強度レベルの高張力冷延鋼板（板幅４０mm）を用いて、鋼板の長さ方向の各部を曲げ成形して曲げ部の角度θｐ、θｄが共に９０°で、縦平坦部の長さが５０mm、フランジ長Ｌｆが１６mm、２６mmの２種のＺ形部材を曲げ成形した。

寸法条件として、θｐ１が９０°，１０５°，１２０°，１３５°，１５０°の４種、Ｈｐ＝３７mm、Ｈｆ＝３７mm、ｒｐ１＝５mm、ｒｄ１＝５mmの第１成形金型を用いて第１成形工程を実施した。その結果の一例を図１０及び図１１に示す。同図中、各データ系列の第１番目の数字は強度レベル（ＭＰａ）、第２番目の数字はフランジ長Ｌｆ（mm）を示す。例えば「３４０−１６」は、３４０ＭＰａ級材で、Ｌｆが１６mmのものを示す。また、図１０の縦軸は、仮成形部材の仮縦平坦部の反りの曲率ρ（曲率半径をＲとしたとき、ρ＝１／Ｒ）であり、これにより反りの程度を示した。前記曲率半径Ｒは以下の要領で求めた。仮成形部材の仮縦平坦成形部３Ａの両端曲げ止まり部の間の中心位置で、板幅方向の中央にダイヤルゲージの測定端子を当て、仮縦平坦成形部の長さ方向に測定スパン（２３mm）を取り、測定スパン間における最大撓み量ΔＲを測定し、下記式（三平方の定理）によりＲを求めた。
Ｒ² ＝(Ｒ−ΔＲ)² ＋(測定スパン／２)²
同図より、θｐ１＝９０°の通常金型を用いた場合に比して、θｐ１を１０５°〜１５０°とした場合、同等かそれ以上の反りの曲率ρ、Δθｄの抑制効果が認められた。特に、５９０ＭＰａ級以上の高強度鋼板ほど、その効果が著しいことが確認された。

次に、上記のように一次成形した仮成形部材を用いて、寸法条件がｒｐ２＝５mmの第２成形金型を用いて、種々のΔＷを設定して第２成形工程を実施した。その結果の一例（Ｌｆ＝２６mmのもの）を図１２〜１５に示す。また、ｒｐ２＝３mmの第２成形金型を用いて、種々のΔＷを設定して第２成形工程を実施した結果の一例（Ｌｆ＝２６mm）を図１６に示す。各図の横軸は、前記式(1) で規定したＬ（mm）を表しており、点線の間の範囲は前記式(2) で示したＬ０−ΔＬ≦Ｌ≦Ｌ０＋ΔＬの範囲を示している。また、縦軸は、前記Δθｐ／Δθpmaxの比を示している。
同図より、ＬがＬ０±ΔＬの範囲に入るようにΔＷを設定することで、Δθpmaxに比してΔθｐが概ね５０％程度低減しており、Δθｐに対して大きな低減効果が得られることがわかる。

Ｚ形部材、ハットチャンネル形部材の断面模式図である。 ハットチャンネル形部材の形状変化不良を示す説明図である。 スプリングゴー成分を発生させる変形挙動（踊り）を示す説明図である。 第１成形工程によって成形された仮成形部材の断面模式図である。 第１成形工程で使用する第１成形金型の断面説明図である。 第１成形工程において仮縦平坦部に踊りが発生した成形状態を示す説明図である。 第２成形工程で使用する第２成形金型の断面説明図である。 第２成形工程における第２成形金型によって拘束されたＺ形部材に生じる曲げモーメント発生状態を示す説明図である。 第２成形工程の成形完了時におけるＺ形部材の要部を示す。 実施例２の第１成形工程における種々の引張強さの鋼板に対するθｐ１と反りの曲率ρとの関係を示すグラフである。 実施例２の第１成形工程における種々の引張強さの鋼板に対するθｐ１とΔθｄとの関係を示すグラフである。 実施例２の第２成形工程における、ｒｐ２＝５mm、θｐ１＝１０５°の場合のＬとΔθｐ／Δθpmaxとの関係を示すグラフである。 実施例２の第２成形工程における、ｒｐ２＝５mm、θｐ１＝１２０°の場合のＬとΔθｐ／Δθpmaxとの関係を示すグラフである。 実施例２の第２成形工程における、ｒｐ２＝５mm、θｐ１＝１３５°の場合のＬとΔθｐ／Δθpmaxとの関係を示すグラフである。 実施例２の第２成形工程における、ｒｐ２＝５mm、θｐ１＝１５０°の場合のＬとΔθｐ／Δθpmaxとの関係を示すグラフである。 実施例２の第２成形工程における、ｒｐ２＝３mm、θｐ１＝１３５°の場合のＬとΔθｐ／Δθpmaxとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 横平坦部
１Ａ 仮横平坦部
２ 第１曲げ部
２Ａ 仮曲げ部
３ 縦平坦部
３Ａ 仮縦平坦部
４ 第２曲げ部
５ フランジ部
７ 仮成形部材

Claims (7)

1. 横平坦部の一端から第１曲げ部を介して縦平坦部が連成され、前記縦平坦部の他端から第２曲げ部を介してフランジ部が連成されたＺ形部材あるいはハットチャンネル形部材を金属板から曲げ成形する曲げ成形方法であって、
   前記金属板を曲げ成形して、仮横平坦部の一端から仮曲げ部を介して仮縦平坦部が連成され、前記仮縦平坦部の他端から前記第２曲げ部を介してフランジ部が連成された仮成形部材を成形する第１成形工程と、前記仮成形部材の仮平坦部、仮曲げ部および仮縦平坦部から前記横平坦部、第１曲げ部および縦平坦部を連成する第２成形工程とを備え、
   前記第１成形工程は、前記仮縦平坦部を成形する際に、当該仮縦平坦部を成形する一対の仮縦平坦成形部の間で凸部が反対向きの二つのアーチ部が形成されるように変形させて成形し、
   前記第２成形工程は、前記仮成形部材の仮横平坦部を曲げ成形すると共に前記仮曲げ部を曲げ戻し成形する、曲げ成形方法。
2. 請求項１に記載した曲げ成形方法であって、
   仮横平坦成形部と仮縦平坦成形部とが仮曲げ成形部を介して連成され、前記仮縦平坦成形部にフランジ成形部が連成された第１成形型部と、前記第１成形型部の仮縦平坦成形部およびフランジ成形部と各々協働して金属板を曲げ成形する仮縦平坦成形部とフランジ成形部を有する第２成形型部を備えた第１成形金型と、
   横平坦成形部と縦平坦成形部とが曲げ成形部を介して連成された第１成形型部と、前記第１成形型部の縦平坦成形部と協働して前記仮成形部材の仮横平坦部を前記曲げ成形部に沿って曲げ成形する縦平坦成形部を有する第２成形型部を備えた第２成形金型を準備し、
   前記第１成形工程は、前記第１成形金型の第２成形型部を第１成形金型の第１成形型部に相対移動させることによって、前記第１成形型部の仮横平坦成形部に載置保持された金属板を前記第１成形型部の仮曲げ成形部に沿って第２成形型部の仮縦平坦成形部に凸側表面が当接するようにアーチ状に曲げ、さらに第２成形型部の仮縦平坦成形部および第１成形型部の仮縦平坦成形部の各々に凸側表面が当接し、凸部が反対向きの第１アーチ部および第２アーチ部を連成するように変形させて仮横平坦部の一端から仮曲げ部を介して仮縦平坦部が連成され、前記仮縦平坦部の他端から前記第２曲げ部を介してフランジ部が連成された仮成形部材を成形し、
   前記第２成形工程は、前記第２成形金型の第２成形型部を第２成形金型の第１成形型部に相対移動させることによって、前記仮成形部材の仮横平坦部を曲げ成形すると共に前記仮曲げ部を曲げ戻し成形する、曲げ成形方法。
3. 前記第１成形金型の第１成形型部における仮横平坦成形部と仮縦平坦成形部とのなす角θp1が鈍角に形成された請求項２に記載した曲げ成形方法。
4. 前記θp1が１０５°〜１５０°とされた請求項３に記載した曲げ成形方法。
5. 前記第２成形工程において、前記仮成形部材の仮曲げ部の仮横平坦側の曲げ止まり部を第２成形金型の第１成形型部の曲げ成形部の横平坦成形部側の曲げ止まり部から外側へずらして仮成形部材の仮横平坦部を第２成形金型の第１成形型部の横平坦成形部に載置し、前記仮成形部材の仮曲げ部の一部が第２成形金型の第１成形型部の曲げ成形部にかかるように曲げ戻し成形する請求項３又は４に記載した曲げ成形方法。
6. 前記第１成形金型の第１成形型部の仮曲げ成形部の曲率半径をｒｐ１（mm）、前記第２成形金型の第１成形型部の曲げ成形部の曲率半径をｒｐ２（mm）、前記仮成形部材のずらし量をΔＷ（mm）とし、Ｌを下記式(1) で表すとき、下記式(2) を満足するようにΔＷを付与する請求項３又は４に記載した曲げ成形方法。
   Ｌ＝ΔW＋π×rp1×(180-θp1)／180−π×rp2／2 ……(1)
   Ｌ０−ΔＬ≦Ｌ≦Ｌ０＋ΔＬ ……(2)
   但し、Ｌ０＝π×rp1×(180-θp1)／180＋0.0435θp1−6.253
   ΔＬ＝−9.96×10^-5×ｅ^k＋２．６６、ｋ＝0.163×(θp1−90)
7. 請求項２から６のいずれか１項に記載した曲げ成形方法を実施するための成形金型であって、前記第１成形金型および第２成形金型を備えた、成形金型。
   

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