JP2008132535A

JP2008132535A - 金属板のプレス成形方法、及び、それにより製造された車両用骨格部品

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Publication number: JP2008132535A
Application number: JP2007112990A
Authority: JP
Inventors: Yoshikiyo Tamai; 良清玉井; Yuji Yamazaki; 雄司山崎; Akihide Yoshitake; 明英吉武
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2027-04-23
Also published as: JP4962114B2

Abstract

【課題】ポンチやダイス等のプレス成形用金型の形状を修正したり、ブランクの形状や材質を特殊なものに変更したりすることなく、金属板に割れが発生する成形限界を向上でき、プレス成形機実機にも適用が容易で、しかも低コストな金属板のプレス成形方法を提供する。
【解決手段】ポンチ１０、ダイス２０およびしわ押さえ３０として、表面の粗さが算術平均粗さRaで7.5μｍ以下の金型を用い、潤滑剤５０として、動粘度500mm²/s以下（40℃）
の液体を、金属板１００としわ押さえ３０、金属板１００とポンチ１０、金属板１００とダイス２０の間に供給し、成形途中で金型と金属板１００を一旦離し、再度成形することにより成形性を向上させる。
【選択図】図１

Description

プレス成形とは、ポンチとダイス等の一対の型（多くの場合、金型）で金属板を挟圧して所望の形状に成形することをいう。本発明は、自動車等の車両の部品等を製造する際の金属板のプレス成形方法に関し、金型の形状修正（研削等）や、金属板の材質を特殊なものに変える、等の特別な手立てを講じなくとも、金属板に割れが発生する成形限界を向上できる金属板のプレス成形方法に関し、特に絞り成形と呼ばれるプレス成形方法に関する。またそのプレス成形方法を用いて製造した引張強度400MPa以上の金属材料を素材とした、骨格構造用の車両用骨格部品に関するものである。

プレス成形には、図９に示すように、（ａ）絞り成形（周囲から素材金属板（ブランクと称する）１００を金型（ダイス２０）内に流入させる）、（ｂ）張り出し成形（ビード４０を設けて周囲から素材金属板（ブランク）１００を金型（２０）内に流入させない）、等がある（非特許文献１）。ちなみに後出の限界絞り比ＬＤＲについて、同文献に記載の定義を図１０に示す。限界絞り比が大きいほど成形性に優れることを表す。図において、１０は、ダイス２０と共にプレス用金型を構成するポンチ、３０は、しわ押さえである。

図１１（ａ）に示す通り、従来から、一般的に、プレス成形は、素材金属板（ブランク）１００が、例えば、図中上側にあるダイス２０と、図中下側から上昇してくるポンチ１０で成形されるように、最終目標形状に至る（ポンチ１０が上死点に到達する）まで、成形が進行する方向に（成形高さが高くなる方向に）ポンチ１０が移動するか、ダイス２０が移動するようにして行われていた（ダイス２０が下側でポンチ１０が上側の場合もある。その場合は、ポンチ１０が下死点に到達して成形が完了する）。その間、ブランク１００の外縁にしわが発生するのを抑制する目的で、多くの場合、しわ押さえ３０を配し、ダイス２０との間で金属板（ブランク１００）を挟んだ状態でポンチ１０を移動させて成形を完了させるようにしていた。

しわ押さえ３０とダイス２０との間で金属板（ブランク１００）を挟む力は、ブランク１００の外縁にしわが発生するのを抑制するのに足りるだけで十分であり、過度に大きくする必要はない。図９（ａ）に示す絞り成形の例の通り、しわ押さえ３０とダイス２０との間で挟まれている金属板（ブランク１００）は、しわ押さえ３０とダイス２０それぞれと摺動しながらダイス２０の奥側に引き込まれていくため、しわ押さえ力を過度に大きくすると、却って摺動が妨げられ、プレス成形中の金属板（ブランク１００）に割れが発生しやすくなるからである。ちなみに図９（ｂ）に示す張り出し成形の例の場合は、ビード４０でむしろこの摺動を積極的に妨げ、金属板（ブランク１００）がダイス２０の奥側に引き込まれていくのを抑制する。

ところで、プレス成形には様々な種類の成形不良が発生しうるが、特に、プレス成形しようとする部品の形状が複雑であったり、素材金属板（ブランク）が高強度であったりすると、ブランクに割れが発生しやすくなる、という問題がある。

これを抑制するための一般的な方法としては、ポンチやダイス等のプレス成形用金型（単に金型とも称す）の形状を修正したり、ブランクの形状を最初から違う形に変更して成形したり、ブランクの材質を特殊なものに変える、等の方法が挙げられる。

しかし、金型の形状を修正したり、ブランクの形状や材質を変更する、等の方法をとるには、多大な時間、労力、それにコスト等を要することから、これらの方法をとることなく割れの発生を抑制できる方法が検討、開発されてきている。

発明者らは、特許文献１において、ポンチが金属板（ブランク）に最初に接触し、成形が開始された後、ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、金属板（ブランク）からポンチを一旦離し、ポンチとダイスを用いて、再度金属板（ブランク）を成形する方法を提案した。

また、特許文献２において、ポンチが金属板（ブランク）に最初に接触し、成形が開始された後、ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、金属板（ブランク）からしわ押さえを一旦離し、ポンチとダイスとしわ押さえを用いて、再度金属板（ブランク）を成形する方法を提案した。

特開２００５−１９９３１８号公報特開２００５−１９９３１９号公報日本鉄鋼協会編「第３版鉄鋼便覧VI」第２５２頁、第２５９頁日本塑性加工学会誌「塑性と加工」第39巻,第452号(1998-9),22〜26頁

特許文献１のような、ブランクからポンチを一旦離し、再度成形する方法では、ブランクからポンチが離れた瞬間に潤滑剤が再流入し、摺動特性が改善されることが成形性向上の作用をしているが、金型の表面性状や潤滑剤の種類（動粘度）に影響され、金型の表面粗さや使用する潤滑剤の動粘度によっては十分に効果が発揮されないことがあり、改善の余地を残していた。

特許文献２のような、ブランクからしわ押さえを一旦離し、再度成形する方法でも同様であり、ブランクとしわ押さえが離れた瞬間に潤滑油が再流入し、摺動特性が改善されることが成形性向上の作用をしているが、金型の表面性状や潤滑剤の種類（動粘度）に影響され、金型の表面粗さや使用する潤滑剤の動粘度によっては十分に効果が発揮されないことがあり、改善の余地を残していた。

本発明は、上記のような従来技術における問題を解決するべくなされたものであり、ポンチやダイス等のプレス成形用金型の形状を修正したり、ブランクの形状や材質を特殊なものに変更したりすることなく、プレス成形しようとする部品の形状が複雑な場合や、素材金属板が高強度な場合でも、金属板に割れが発生する成形限界を向上することができ、かつ、大型のプレス成形機実機にも適用が容易で、しかも低コストな方法を提供することを課題とする。

また本プレス方法により製造された、エネルギ吸収特性に優れた車両用骨格部品を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、（１）しわ押さえを配し、ポンチとダイスで金属板を挟圧するプレス成形方法において、前記しわ押さえと前記ダイスで前記金属板を挟んだ状態で前記ポンチが前記金属板に最初に接触し、成形が開始された後、前記ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、前記しわ押さえを前記金属板から一旦離し、前記ポンチと前記ダイスと前記しわ押さえを用いて、再度金属板を成形する、という動作を、少なくとも１回以上経るようにし、しかも、前記ポンチ、前記ダイスおよび前記しわ押さえとして、表面の粗さが算術平均粗さRaで7.5μｍ以下の金型を用い、潤滑剤として、動粘度500mm²/s以下（40℃）の液体を、金属板としわ押さえ、金属板とポンチ、金属板とダイスの間に供給することにより前記課題を解決したものである。

請求項２に記載の発明は、（２）しわ押さえを配し、ポンチとダイスで金属板を挟圧するプレス成形方法において、前記しわ押さえと前記ダイスで前記金属板を挟んだ状態で前記ポンチが前記金属板に最初に接触し成形が開始された後、前記ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、前記ポンチを前記金属板から一旦離し、前記ポンチと前記ダイスと前記しわ押さえを用いて、再度金属板を成形する、という動作を、少なくとも１回以上経るようにし、しかも、前記ポンチ、前記ダイスおよび前記しわ押さえとして、表面の粗さが算術平均粗さRaで7.5μｍ以下の金型を用い、潤滑剤として、動粘度500mm²/s以下（40℃）の液体を、金属板としわ押さえ、金属板とポンチ、金属板とダイス
の間に供給することにより前記課題を解決したものである。

請求項３に記載の発明は、（３）しわ押さえを配し、ポンチとダイスで金属板を挟圧するプレス成形方法において、前記しわ押さえと前記ダイスで前記金属板を挟んだ状態で前記ポンチが前記金属板に最初に接触し成形が開始された後、前記ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、前記ダイスを前記金属板から一旦離し、前記ポンチと前記ダイスと前記しわ押さえを用いて、再度金属板を成形する、という動作を、少なくとも１回以上経ることにより前記課題を解決したものである。

請求項４に記載の発明は、（４）しわ押さえを配し、ポンチとダイスで金属板を挟圧するプレス成形方法において、前記しわ押さえと前記ダイスで前記金属板を挟んだ状態で前記ポンチが前記金属板に最初に接触し、成形が開始された後、前記ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、前記しわ押さえを前記金属板から一旦離し、更に、治具を用いて前記ダイスから前記金属板を一旦離し、しかる後、前記ポンチと前記ダイスと前記しわ押さえを用いて、再度金属板を成形する、という動作を、少なくとも１回以上経ることにより前記課題を解決したものである。

請求項５に記載の発明は、（５）上記の（１）〜（４）のうちいずれか一つ以上の方法で、引張強さ400MPa以上の金属板をプレス成形することにより、上記課題を解決するものである。

請求項６に記載の発明は、（６）（５）の方法によってプレス成形されたことを特徴とする車両用骨格部品を提供するものである。

本発明によれば、ポンチやダイス等のプレス成形用金型の形状を修正したり、ブランクの形状や材質を特殊なものに変更したりすることなく、金属板に割れが発生する成形限界を向上でき、プレス成形機実機にも適用が容易で、しかも低コストな金属板のプレス成形方法を提供できる。また、本発明のプレス成形方法を用いることで、素材として引張強さ400MPa以上の金属板を使用したエネルギー吸収特性に優れた車両用骨格部品を提供することができる。

本発明の作用について、図１１に示した円筒カップ絞り成形の例を用いて説明する。円筒カップ絞り成形は、素材金属板（ブランク）の深絞り性を評価するための試験方法として広く用いられている。円形ブランクを所望の寸法の円筒カップに絞り成形するものであり、破断、割れもしくはしわを発生することなく成形可能な、プレス成形開始前の円形ブランクの最大寸法（直径）を、成形限界として評価する方法である。

図１１（ａ）に示したように、本発明以前の従来の方法によれば、ブランク１００は図中上側にあるダイス２０としわ押さえ３０の間で挟圧され、しわ押さえ力を付与された後、ポンチ１０がブランク１００に最初に接触すると同時に成形が開始され、ポンチがストローク終端に到達して金属板（ブランク１００）の成形が完了するまで、即ちポンチ１０が成形完了予定位置に達するまで、一方向にポンチ１０が移動し、しわ押さえ３０とブランク１００は、成形開始から完了まで、接触したままの状態で成形が完了する。

これに対し、図１１（ｂ）に示したように、特許文献２の方法によれば、ポンチ１０がブランク１００に最初に接触し、成形が開始された後、ポンチがストローク終端に到達して金属板（ブランク１００）の成形が完了するまでの間に、しわ押さえ３０を金属板（ブランク１００）から一旦離し、同じポンチ１０とダイス２０としわ押さえ３０を用いて再度金属板（ブランク１００）を成形する。

発明者らは、本発明の方法によれば、特許文献２の方法に匹敵するほど、深絞り性が向上し、成形限界を向上できるとともに、金型の表面性状や潤滑剤の動粘度を最適に設定することで、成形限界を確実に向上できることを見出した。

発明者らは、ブランクからしわ押さえを一旦離し、再度成形することで、深絞り性が向上する作用を以下のように推定した。成形途中の状態を思い浮かべると、しわ押さえ３０やダイス２０等の金型表面と、ブランク１００の表面とが、押圧されながら摺動する。このことで、成形開始時にしわ押さえ３０とブランク１００との間、あるいは、ダイス２０とブランク１００との間に存在していた潤滑剤５０の膜が、成形が進行していく過程で一時的に薄くなり、図１２の上段に示す如く、金属同士が部分的に直接接触する。

その結果、しわ押さえ３０やダイス２０等の金型と、ブランク１００との間の摩擦係数が一時的に上昇し、摺動性が低下してブランク１００に割れが発生したり、金型とブランク１００との間に凝着が起こって、型かじり等のトラブルが発生したりすることになる。概して、金型とブランク１００との間の摺動距離が長い成形の場合ほど、このような成形不良がよく発生する、という経験的な事実からしても、上記の推定は正しいものと思われる。

そこで、本発明では、ポンチがストローク終端に到達して金属板（ブランク１００）の成形が完了するまでの間に、ブランク１００としわ押さえ３０を一旦離す。こうすると、図１２の下段に示す如く、潤滑剤５０の膜厚が回復し、同じしわ押さえ３０を用いて再度金属板（ブランク１００）の成形を行う、という動作に入ったときに、摺動性が回復してブランク１００に割れが発生したり、型かじりが発生したりするのを抑制することができる。

上述の潤滑剤の膜厚回復は、金型の表面性状や流体である潤滑剤の動粘度に影響することが実験的な検討から明らかになってきており、ある条件では、その効果が十分に発揮されないことがわかってきている。

例えば、金型の表面粗さが算術平均粗さRaで7.5μｍを超えるような粗い状態の場合には、金型とブランクを離した際の摺動性改善効果は小さいことが実験的に判明した。

その原因として、金型の表面の凹凸が大きいため潤滑剤が凹部に保持されず、金型を離した際に膜厚が回復しないため、と推定している。同じように、潤滑剤の動粘度が500mm²/sを超えるような場合にも、金型とブランクを離した際の摺動性改善効果は小さいことが実験的に判明した。

これは、動粘度が大きい潤滑剤は流動性に劣るため、ポンチ、ダイス、しわ押さえのような金型を離した際に、凹部から潤滑剤が金属面に戻り難く、膜厚が回復しないため、と推定している。

いずれにしても、本発明の効果を十分に発揮するためには、ポンチ、ダイス、しわ押さえのような金型を離した際に発生する潤滑剤の膜厚の回復が確実に生じる条件を選定することが重要である。

そのためには、表面粗さが算術平均粗さRaで7.5μｍ以下の金型を、ポンチ、ダイス、しわ押さえとして使用し、動粘度が500mm²/s以下の潤滑剤を適用することが好ましい。

上記の効果は、しわ押さえをブランクから離す場合でも、図１３に示したポンチをブランクから離す場合（特許文献１）でも同じ効果が得られる。

ポンチ１０がブランク１００に最初に接触し、成形が開始された後、ポンチがストローク終端に到達して金属板（ブランク１００）の成形が完了するまでの間に、図７に示したように、ダイス２０を金属板（ブランク１００）から一旦離し、同じポンチ１０とダイス２０としわ押さえ３０を用いて再度金属板（ブランク１００）を成形する方法も成形性を向上するには効果的である。特に、絞り成形の場合、しわ押さえ３０とダイス２０によって挟まれたブランク１００は、ダイス肩部で曲げ曲げ戻し変形を受けたあと、ポンチとダイスの間（クリアランス）に進入していく。ダイス肩部は通常1mm〜30mm程度の曲率半径を有しており、ダイス肩部に巻きついたブランクに負荷される面圧は、一般にしわ押さえ部に比べて高くなる。そのため、金型とブランクとの間の潤滑剤の膜厚が薄くなり、金属同士の接触が発生しやすくなる。絞り成形時の型かじりがダイス肩部を起点にして発生しやすいのもこのためである。従って、ダイスとブランクとの間の潤滑剤の膜厚を回復させることは、絞り成形性を向上させるのに非常に効果的である。

ダイスをブランクから離す際に、加工された材料がスプリングバックし、ダイスに挟まり、ダイスから外れずに、本発明の効果が発揮されないことがある。

このような場合には、ダイスに図８に示すようなブランク押出し用治具７０を取り付け、ダイス２０を離す際に被加工材を押し出すようにしてやればよい。被加工材を押し出す力を発生させるための機構は、ばね式でも良いし、油圧や空気圧シリンダを用いてもよい。本発明の効果は、その機構を特に限定するものではなく、確実に被加工材をダイスから離すことができればよい。

これらの成形方法は、それぞれ単独で実施しても効果が得られるし、ポンチ、しわ押さえ、ダイスなどを順次ブランクから離すように組み合わせて成形しても良い。しわ押さえ面でブランクが摺動される絞り成形とポンチやダイスによる張り出し成形が混在するようなプレスパネルについては、ポンチ、しわ押さえ、ダイスをブランクから離す本発明による成形方法を組み合わせて適用することが望ましい。その組み合わせは、部品の形状やその成形方法などに応じて、部品毎に適宜選択してやればよい。量産開始前の事前のプレストライアルで各種成形方法の効果を確認した上で、適用する成形方法を選択すればより効率的である。

ところで、発明者らは、これらの成形方法によって、自動車車体を構成する骨格部品をプレス成形し、その衝突エネルギー吸収特性を評価したところ、従来のプレス方法により成形された部品に対し、衝撃吸収特性が優れることを見出した。

発明者らは、上記成形方法によって成形された骨格部品の衝撃エネルギー吸収能が向上する作用を以下のように考えた。

上記成形方法の成形性向上効果は、金型と被加工材間の摺動性の回復がその主要因である。摺動性が回復することにより、金属板の流入抵抗が低減され、プレス成形時の成形荷重が低減されるため、プレス成形時にパネルの縦壁部に作用する引張り力が減少し、通常の成形品に比べ縦壁部の板厚が厚くなる。一般に骨格構造部品の衝撃吸収エネルギー、即ち、変形時の吸収エネルギーＥと、部品の素材引張強さTSおよび板厚tとの間には、下記のような関係があることが知られている（非特許文献２）。

Ｅ∝ TS^a * t^b ・・・（１）
ここで、a,b:正の定数

従って、成形後の部材の板厚が厚いほど、衝撃吸収エネルギーは大きくなり、車体の衝突安全性能が向上することは明らかであり、成形途中の摺動性が著しく改善されることで、縦壁部の板厚が厚くなり、衝突エネルギーの吸収特性が向上したものと考えられる。また、板厚が厚くなることで、部品の曲げ剛性、ねじり剛性などの特性が向上することも期待される。

更に、本発明による骨格構造部品を成形する方法では、成形途中でしわ押さえ３０またはポンチ１０またはダイス２０を金属板（ブランク１００）から一旦離し、更に成形を再開するという動作を繰り返すため、絞り成形されたパネルの縦壁には、プレス成形時に生じる加工痕が成形を繰り返した回数分だけ発生することを発見した。

通常の成形の場合には、上記加工痕は、成形開始時のポンチ肩近傍のみにしか発生しないため、通常、縦壁部は平坦である。これに対し、本発明の成形方法によれば、上記繰り返し分だけ加工痕が発生し、その部位には微小な段差が生じる。

従って、本発明の骨格部品には、縦壁部に微小な段差（凹凸）があるため、通常の成形による平坦な縦壁に比べて、部品としての剛性が高くなるものと推定され、変形時のエネルギー吸収能を向上させる一つの要因になっているものと推定される。

自動車車体用の骨格部品は、車体軽量化、衝突安全特性の向上を図るため、引張強さ400MPa以上の金属板を用いて構成されているのが一般的である。従って、本発明の適用は、引張強さ400MPa以上の金属板を用いた自動車車体骨格部品に適用するのが好適といえる。なお、自動車以外の車両一般の骨格部品にも適用できる。

ポンチ、ダイス及びしわ押さえの表面粗さおよび潤滑剤の動粘度を各種変更して成形試験を実施した。供試材には、表１に示す記号Ｂの引張強さ440MPa級の冷延鋼板を用いて、円筒カップ絞り成形を実施した。ポンチ１０は、直径φ33mm、肩半径を3mmとした。ダイス２０の肩半径は5mmとした。円筒カップ絞り成形における成形限界の評価は、ＬＤＲ（限界絞り比）を用いた。

まず最初に、表面の算術平均粗さRaで1.0μｍの金型を用い、動粘度を変更した数種類の潤滑剤を用いて成形試験を実施した。成形途中でポンチを離す場合と、成形途中でしわ押さえを離す場合の限界絞り比の向上代（従来の通常成形に対するＬＤＲの増加量）を図１に示す。動粘度が500mm²/sを超えると、殆んど効果が無いことがわかった。

次に、動粘度20mm²/sの潤滑剤を用い、ポンチ、ダイスおよびしわ押さえの表面粗さを種々変更して成形試験を実施した。成形途中でポンチを離す場合と、成形途中でしわ押さえを離す場合の限界絞り比の向上代（従来の通常成形に対するLDRの増加量）を、図２に示す。金型表面粗さが、算術平均粗さRaで7.5μｍを超えると、成形性向上効果が殆んど得られないことがわかった。

なお、ここでいうRaは、JIS B 0601-2001、JIS B 0651-2001に準拠して測定したものであり、触針式表面粗さ測定器をサンプル表面に当てて、ポンチ、ダイスおよびしわ押さえに対してブランクが摺動する方向に移動させて測定した。粗さ曲線用の基準長さlr（λc）と断面曲線用の基準長さ、すなわち、評価長さlnなどの粗さパラメータはJIS B 0633-2001に準拠して設定し、算術平均粗さRaを測定した値を示している。（具体的には0.1＜Ra≦2μｍの場合は、lr=0.8mm、ln=4mmとし、2＜Ra≦10μｍの場合は、lr=2.5mm、ln=12.5mmとして測定している。）

表１に示す２種類の冷延鋼板Ｂ、Ｃを用いてプレス成形を実施した。供試材Ｂは、引張強さ440MPa級の冷延鋼板であり、供試材Ｃは、引張強さ980MPa級の冷延鋼板である。

対象部品は、図３に示す自動車用骨格部品の一つであるフロントサイドフレーム６０とした。このフロントサイドフレーム６０は、図３に示すように、自動車の前面衝突時のエネルギー（衝突荷重入力と表示）６２を吸収する役割を担う部材であり、当然のことながら、エネルギー吸収特性に優れることが重要な部品である。図において、６１はバンパーである。

絞り成形したプレス品の裏面に、あて板をスポット溶接して閉断面構造部品を製作し、部材の圧潰試験を実施した。試験片Ｂ１は、供試材Ｂを用いて従来の成形方法によって成形した部品、試験片Ｂ２は、供試材Ｂを用いて本発明に記載の成形方法によって成形した部品である。試験片Ｃ１は、供試材Ｃを用いて従来の成形方法によって成形した部品、試験片Ｃ２は、供試材Ｃを用いて本発明に記載の成形方法によって製作した部品である。供試材Ｂ、Ｃの機械特性値を表１に示す。

圧潰試験前に成形後のプレス品の板厚を調査した。図４に、各部品の縦壁部板厚を測定した結果を示す。測定箇所は図４に示すように成形品縦壁の中央とした。本発明を適用した、Ｂ２、Ｃ２の部品は、従来の方法によって成形された、Ｂ１、Ｃ１の部品に対して、板厚が10％程度厚くなっていた。

これら部材の軸方向の一端面に、錘を速さ50km/hで正面衝突させ、発生する荷重をロードセルで計測するとともに、衝突端の変位をレーザ変位計で計測して、荷重−変位曲線を求め、その曲線を用いて、0〜150mmの範囲の荷重を、変位で積分することにより、変形（軸方向の圧潰長さ）が150mmに達するまでに部材に吸収されたエネルギー量を算出した。

試験結果を図５に示す。従来の方法によって成形された試験片Ｂ１、Ｃ１に対して、本発明の方法によって成形された試験片Ｂ２、Ｃ２の方が、エネルギー吸収量が、それぞれ約20％向上することが検証された。

表１に示す３種類の冷延鋼板を用いて円筒カップ成形を実施した。

供試材Ａは、引張強さ（TS）が270MPa級の冷延鋼板であり、供試材Ｂは、引張強さ（TS）が440MPa級の冷延鋼板、供試材Ｃは、引張強さ（TS）が980MPa級の冷延鋼板である。

ポンチ１０は、直径φ33mm、肩半径を3mmとした。ダイス２０の肩半径は、5mmとした。円筒カップ絞り成形における成形限界の評価は、ＬＤＲ（限界絞り比）を用いた。

表面の算術平粗さRaで1.0μｍの金型を用い、動粘度20mm²/sの防錆油を潤滑剤として適用し、円筒カップ成形試験を行なった。従来の通常成形方法と、成形途中のブランクから一旦ポンチを離す成形方法、成形途中のブランクから一旦しわ押さえを離す成形方法、成形途中のブランクから一旦ダイスを離す成形方法、の３種類の本発明の成形方法により試験を実施した。

ブランクからポンチ、ダイスあるいはしわ押さえを離すタイミングは、いずれの方法においても下死点手前5mmの位置とした。図６に各供試材毎に、各成形方法によるＬＤＲを示した。本発明の適用により、限界絞り比が向上し、成形性が向上することが検証された。

また、ダイスをブランクから離す成形方法では、金属接触が発生しやすい高面圧のダイス肩部をブランクから離すため、比較的低面圧のポンチやしわ押さえを離す方法に比べ、成形性向上効果が顕著であることが確認された。

ポンチとダイスで金属板を挟圧するプレス成形方法において、ポンチやダイス等のプレス成形用金型の形状を修正したり、ブランクの形状や材質を特殊なものに変更する等の手立てを講じることなく、プレス成形しようとする部品の形状が複雑な場合や、素材金属板が高強度な場合でも、金属板に割れが発生する成形限界を向上することができ、かつ大型のプレス成形機実機にも適用が容易で、しかも低コストな方法を提供することができる。

また本成形方法により引張強さ400MPa以上の金属板を素材とした自動車用骨格構造部材を製作することにより、従来の部材に比べ衝突時のエネルギー吸収能に優れた部品を提供することができる。

本発明の原理を説明するための、潤滑剤の動粘度とＬＤＲ向上代の関係の例を示す図同じく、金型表面粗さとＬＤＲ向上代の関係の例を示す図本発明の適用対象の一例である自動車用骨格部品のフロントサイドフレームの例を示す斜視図従来法と本発明法による成形後のプレス品の板厚の測定例を比較して示す図図４と同じ例におけるエネルギー吸収比を比較して示す図各成形法によるＬＤＲを比較して示す図成形途中でダイスを離す本発明の方法を説明するための図本発明によるブランク押し出し機構を説明する図絞り成形と張り出し成形を説明する図限界絞り比を説明する図成形途中でしわ押さえを離す方法を説明するための図ポンチ、ダイス、しわ押さえを離した場合の作用を推定して説明するための図成形途中でポンチを離す方法を説明するための図

符号の説明

１０…ポンチ
２０…ダイス
３０…しわ押さえ
４０…ビード
５０…潤滑剤
６０…フロトサイドフレーム
６１…バンパー
６２…衝突荷重入力
７０…ブランク押出し用治具
１００…ブランク（素材金属板）

Claims

しわ押さえを配し、ポンチとダイスで金属板を挟圧するプレス成形方法において、
前記しわ押さえと前記ダイスで前記金属板を挟んだ状態で前記ポンチが前記金属板に最初に接触し、成形が開始された後、前記ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、前記しわ押さえを前記金属板から一旦離し、前記ポンチと前記ダイスと前記しわ押さえを用いて、再度金属板を成形する、という動作を、少なくとも１回以上経るようにし、
しかも、前記ポンチ、前記ダイスおよび前記しわ押さえとして、表面の粗さが算術平均粗さRaで7.5μｍ以下の金型を用い、
潤滑剤として、動粘度500mm²/s以下（40℃）の液体を、金属板としわ押さえ、金属板とポンチ、金属板とダイスの間に供給することを特徴とする金属板のプレス成形方法。
しわ押さえを配し、ポンチとダイスで金属板を挟圧するプレス成形方法において、
前記しわ押さえと前記ダイスで前記金属板を挟んだ状態で前記ポンチが前記金属板に最初に接触し、成形が開始された後、前記ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、前記ポンチを前記金属板から一旦離し、前記ポンチと前記ダイスと前記しわ押さえを用いて、再度金属板を成形する、という動作を、少なくとも１回以上経るようにし、
しかも、前記ポンチ、前記ダイスおよび前記しわ押さえとして、表面の粗さが算術平均粗さRaで7.5μｍ以下の金型を用い、
潤滑剤として、動粘度500mm²/s以下（40℃）の液体を、金属板としわ押さえ、金属板とポンチ、金属板とダイスの間に供給することを特徴とする金属板のプレス成形方法。
しわ押さえを配し、ポンチとダイスで金属板を挟圧するプレス成形方法において、
前記しわ押さえと前記ダイスで前記金属板を挟んだ状態で前記ポンチが前記金属板に最初に接触し、成形が開始された後、前記ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、前記ダイスを前記金属板から一旦離し、前記ポンチと前記ダイスと前記しわ押さえを用いて、再度金属板を成形する、という動作を、少なくとも１回以上経ることを特徴とする金属板のプレス成形方法。
しわ押さえを配し、ポンチとダイスで金属板を挟圧するプレス成形方法において、
前記しわ押さえと前記ダイスで前記金属板を挟んだ状態で前記ポンチが前記金属板に最初に接触し、成形が開始された後、前記ポンチがストローク終端に到達して成形が完了するまでの間に、前記しわ押さえを前記金属板から一旦離し、更に、治具を用いて前記ダイスから前記金属板を一旦離し、しかる後、前記ポンチと前記ダイスと前記しわ押さえを用いて、再度金属板を成形する、という動作を、少なくとも１回以上経ることを特徴とする金属板のプレス成形方法。
少なくとも請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法で、引張強さ400MPa以上の金属板をプレス成形することを特徴とする金属板のプレス成形方法。
請求項５に記載の方法によってプレス成形されたことを特徴とする車両用骨格部品。