JP2013169578A - プレス部品の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲プレス部品をプレス成形する場合にも、フランジ部におけるシワやシワ重なり等の成形不良の発生を抑制することができるプレス部品の成形方法を提供する。
【解決手段】本発明によるプレス部品の成形方法は、天面部３、側壁部５およびフランジ部７から断面ハット状に形成される湾曲プレス部品をプレス成形するプレス部品の成形方法である。そして、平板状のブランク材の幅方向端部に長手方向に沿って延在する折曲部１１を成形する予備成形工程と、折曲部１１を残した状態で天面部３と側壁部５を成形する本成形工程と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、プレス部品の成形方法に関する。

従来から、天面部と該天面部の幅方向端縁から前記天面部に対して直交方向に屈曲して延在する側壁部と該側壁部の端縁から屈曲して前記天面部に沿って延在するフランジ部と、から断面ハット状に形成されるプレス部品をプレス成形する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、センターピラーを成形する例を示している。

特開２０１０−３６２１７号公報

しかしながら、プレス部品が、平面視または側面視において湾曲した湾曲プレス部品である場合は、湾曲形状に起因した肉余りによってフランジ部にシワ等の成形不良が発生しやすいという問題があった。

そこで、本発明は、湾曲プレス部品をプレス成形する場合にも、フランジ部におけるシワやシワ重なり等の成形不良の発生を抑制することができるプレス部品の成形方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明は、天面部と該天面部の幅方向端縁から前記天面部に対して交差する方向に屈曲して延在する側壁部と該側壁部の端縁から屈曲して延在するフランジ部とから断面ハット状に形成されると共に、前記天面部の幅方向端縁が長手方向に沿って湾曲して延在する形状の湾曲プレス部品をプレス成形するプレス部品の成形方法である。平板状のブランク材の幅方向端部に長手方向に沿って延在する高剛性部を成形する予備成形工程と、前記高剛性部を残した状態で前記天面部と側壁部を成形する本成形工程と、を有することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、長手方向に延在する高剛性部を残した状態で天面部と側壁部を成形するため、ブランク材の幅方向端部の剛性が高くなり、長手方向に縮む力に対して対抗力が大きくなる。従って、天面部と側壁部を成形する際に、湾曲形状に起因した肉余りによって長手方向に縮む力が作用しても、フランジ部におけるシワやシワ重なり等の成形不良の発生を抑制することができる。

本図のうち、（ａ）は本発明の第１実施形態による湾曲プレス部品を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の第１実施形態において予備成形工程を終了した状態のブランク材の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はフランジ部平坦化工程を終了した状態の断面図である。 実施例による湾曲プレス部品を成形するための金型を示す斜視図である。 本成形工程の途中の成形状態を示す、図３のＣ−Ｃ断面図である。 本成形工程の途中における実施例に係る湾曲プレス部品の斜視図である。 比較例による本成形工程の途中の成形状態を示す、図３のＣ−Ｃ断面図である。 本成形工程の途中の比較例に係る湾曲プレス部品の斜視図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の第２実施形態による湾曲プレス部品を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の第２実施形態において予備成形工程を終了した状態のブランク材の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図、（ｃ）はフランジ部平坦化工程を終了した状態の断面図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の第３実施形態による湾曲プレス部品を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の第３実施形態において予備成形工程を終了した状態のブランク材の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図、（ｃ）はフランジ部平坦化工程を終了した状態の断面図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の第４実施形態による湾曲プレス部品を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の第４実施形態において予備成形工程を終了した状態のブランク材の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図、（ｃ）はフランジ部平坦化工程を終了した状態の断面図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の他の実施形態によるブランク材を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ断面図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の他の実施形態による予備成形を終了した後のブランク材を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ断面図である。 本図のうち、（ａ）は本発明の他の実施形態によるフランジ部平坦化工程を終了した状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。なお、各図において、幅方向をＷ、長手方向をＬ、上方をＵＰＲ、下方をＬＷＲで示す。また、Ｗ方向から見た場合を側面視、ＵＰＲまたはＬＷＲの方向から見た場合を平面視、Ｌ方向から見た場合を正面視とする。

[第１実施形態]
図１に示すように、第１実施形態による湾曲プレス部品１は、上側に配置されて長手方向Ｌに延在する天面部３と、該天面部３の幅方向端縁３ａから斜め下方（天面部３に交差する方向）に向けて延在する左右一対の側壁部５，５と、これらの側壁部５，５の下端５ａ，５ａ（端縁）から屈曲して左右両側に向けて延在するフランジ部７，７と、から断面ハット状に形成されている。

そして、前記天面部３の幅方向端縁３ａは、長手方向Ｌに沿って、側面視で上側ＵＰＲに凸の弧状に湾曲して形成されている。

本実施形態によるプレス部品の成形方法は、予備成形工程、本成形工程、およびフランジ部平坦化工程を有する。

予備成形工程は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、平板状のブランク材（不図示）の幅方向端部の両側に長手方向Ｌに沿って延在する高剛性部９を成形する工程である。具体的には、高剛性部９は、ブランク材２のように幅方向端部を上側ＵＰＲ（表面側）に向けて斜めに折り曲げた折曲部１１である。この折曲部１１と本体部１３との成す角度θは、例えば１０°〜９０°が好ましい。また、予備成形でのシワ発生を防ぐため、折曲部１１は直線状に形成することが好ましい。なお、予備成形工程後で、かつ、本成形工程前にブランク材２を加熱する。

本成形工程は、加熱したブランク材２を詳細に後述する金型を用いて天面部３と側壁部５を成形する工程である。

フランジ部平坦化工程は、図２（ｃ）に示すように、予備成形工程で成形した折曲部１１（高剛性部９）を前記金型によって押し潰してフランジ部を平坦に成形する工程である。このように、本成形工程とフランジ部平坦化工程は、ブランク材２が加熱された状態のもとに熱間プレスにて行う。

このフランジ部平坦化工程が終了した後に急冷することによって、高強度化された図１に示す湾曲プレス部品１が完成する。

[実施例]
次いで、第１実施形態による湾曲プレス部品を金型を用いて成形する手順を比較例と対比して具体的に説明する。

図３に示すように、金型２１は、上型２３と下型２５とから構成される。上型２３は、取付板２７と該取付板２７の下側に設けられた上側成形型２９とからなる。上側成形型２９は、正面視コ字状に形成されており、左右一対に配置されて下方に延びる上側成形部３１，３１と、これらの上側成形部３１，３１同士を橋渡しする連結部３２と、を有する。また、下型２５は、取付板３３と該取付板３３の上側に設けられた下側成形型３５とからなる。下側成形型３５は正面視Ｔ字状に形成されており、左右方向両側のフランジ部成形部３６，３６と、左右方向中央部を上方に突出させた下側成形部３７とからなる。この下側成形部３７は、一対の上側成形部３１，３１の間に嵌合される。そして、前記フランジ部成形部３６の上面３６ａと下側成形部３７の上面３７ａは、側面視で上側ＵＰＲに凸の弧状に湾曲して形成されている。なお、上側成形部３１の下面３１ｂと連結部３２の下面３２ｂも下側成形型３５の上面３６ａ，３７ａに対応して湾曲している。このように、本実施形態による金型２１は、シワ抑え（ブランクホルダー）等を備えていない、構造が簡素な金型（フォーム成形型）である。

図４に示すように、加熱したブランク材は、本成形工程では、ブランク材の幅方向中央部が下側成形部３７の上面に当たって天面部３が成形され、幅方向両側の部位が下側成形部３７の側面３７ｂと上側成形部３１の内側面３１ａとで挟持されて側壁部５が成形される。ここで、ブランク材の幅方向端部は、長手方向に沿って折曲部１１が形成されて剛性が高くなっているため、長手方向に縮む方向の力に対して対抗力が高い。従って、湾曲形状に起因した肉余りによるシワが発生しにくくなり、図５に示すように、フランジ部７にシワ４０が発生しにくくなる。なお、図４の状態から上側成形部３１がさらに下降すると、上側成形部３１の下面３１ｂとフランジ部成形部３６の上面３６ａとで折曲部１１を押し潰すことによって、シワが少なく、シワ重なりのない平坦なフランジ部７が成形される。

一方、図６に示すように、比較例に係る湾曲プレス部品１０１においては、ブランク材の幅方向端部は、折曲部が形成されておらず剛性が低くなっているため、長手方向に縮む方向の力に対して対抗力が低い。従って、図７に示すように、湾曲形状に起因した肉余りによるシワが発生しやすくなり、フランジ部７にシワ４０が多く発生する。なお、図６の状態から上側成形部３１がさらに下降すると、上側成形部３１の下面３１ｂとフランジ部成形部３６の上面３６ａとでフランジ部が成形される際、シワ重なりが発生する。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態によるプレス部品の成形方法は、天面部３と、該天面部３の幅方向端縁３ａから前記天面部３に対して交差する方向に屈曲して延在する側壁部５と、該側壁部５の端縁５ａから屈曲して延在するフランジ部７と、から断面ハット状に形成されると共に、前記天面部３の幅方向端縁３ａが長手方向Ｌに沿って湾曲して延在する形状の湾曲プレス部品１をプレス成形するプレス部品の成形方法である。

そして、平板状のブランク材の幅方向端部に長手方向に沿って延在する折曲部１１（高剛性部９）を成形する予備成形工程と、前記高剛性部９を残した状態で前記天面部３と側壁部５を成形する本成形工程と、を有する。

このように、本実施形態によるプレス部品の成形方法では、長手方向に延在する折曲部１１を残した状態で天面部３と側壁部５を成形するため、ブランク材２の幅方向端部の剛性が高くなり、長手方向に縮む力に対して対抗力が大きくなる。従って、天面部３と側壁部５を成形する際に、湾曲形状に起因した肉余りによって長手方向に縮む力が作用しても、フランジ部７におけるシワやシワ重なり等の成形不良の発生を抑制することができる。

（２）前記高剛性部９は、ブランク材２の幅方向端部を表面側に向けて斜めに折り曲げた折曲部１１であるため、簡単な構造で、ブランク材２の幅方向端部の剛性を向上させることができる。
（３）本実施形態によるプレス部品の成形方法は、前記折曲部１１（高剛性部９）を押し潰して前記フランジ部７を平坦に成形するフランジ部平坦化工程をさらに有する。このため、フランジ部７におけるシワの発生を抑制して、平坦なフランジ部７を成形することができる。
（４）前記本成形工程および前記フランジ部平坦化工程を熱間プレスにて行うため、ブランク材２の幅方向端部に折曲部１１を形成して剛性を高める意義が更に増す。即ち、冷間プレスの場合は、熱間プレスよりもブランク材自体の剛性が高いため、長手方向に縮む方向に力がかかった場合やフランジ部を成形する際にフランジ部７にシワやシワ重なりが発生しにくい。一方、熱間プレスの場合は、冷間プレスよりもブランク材自体の剛性が低いため、長手方向に縮む方向に力がかかった場合やフランジ部を成形する際にフランジ部７にシワやシワ重なりが発生しやすい。従って、ブランク材２の幅方向端部に折曲部１１を形成して剛性を高めることによって、シワやシワ重なりの発生を効果的に抑制することができる。

[第２実施形態]
次いで、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同一構成部位には同一符号を付けて、その説明を省略する。

前記第１実施形態による湾曲プレス部品１は、天面部３の幅方向端縁３ａは、長手方向Ｌに沿って、側面視で上側ＵＰＲに凸の弧状に湾曲して形成されている。

しかし、第２実施形態による湾曲プレス部品５１は、図８（ａ）に示すように、天面部５３における湾曲内側の幅方向端縁５３ａおよび湾曲外側の幅方向端縁５３ｂが、長手方向Ｌに沿って、平面視で弧状に湾曲して形成されている。なお、図８（ｂ）に示す断面形状は、第１実施形態に係る図１（ｂ）と同様の形状であり、天面部５３、側壁部５５およびフランジ部５７とからハット状に形成されている。また、フランジ部５７のうち、湾曲内側のフランジ部を５７ａ、湾曲外側のフランジ部を５７ｂで示す。

本実施形態によるプレス部品の成形方法は、第１実施形態と同様に、予備成形工程、本成形工程、およびフランジ部平坦化工程を有する。

予備成形工程は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、平板状のブランク材（不図示）の幅方向端部の片側に長手方向に沿って延在する高剛性部９Ａを成形する工程である。具体的には、高剛性部９Ａは、ブランク材５２のように幅方向端部の左側を上側（表面側）に向けて斜めに折り曲げた折曲部５８である。この折曲部５８と本体部５９との成す角度θは、例えば１０°〜９０°が好ましい。また、折曲部５８は、湾曲プレス部品５１における平面視で湾曲外側の部位に設ける。また、予備成形工程でのシワ発生を防ぐために、折曲部５８は直線状に形成することが好ましい。

本成形工程およびフランジ部平坦化工程は、第１実施形態と同様である。なお、本成形工程とフランジ部平坦化工程は、前述した第１実施形態と同様にブランク材が加熱された状態のもとに熱間プレスにて行う。

本実施形態における作用効果は、第１実施形態と同様である。

特に、シワが発生しやすい湾曲外側のフランジ部５７ｂに相当する幅方向端部に折曲部５８を形成して剛性を向上させたため、湾曲外側のフランジ部５７ｂにおけるシワやシワ重なりの発生を効果的に抑制することができる。

[第３実施形態]
次いで、第３実施形態について説明するが、第１および第２実施形態と同一構成部位には同一符号を付けて、その説明を省略する。

図１０に示すように、第３実施形態による湾曲プレス部品６１は、前記第１実施形態による湾曲プレス部品１と同一形状をしている。即ち、天面部３、側壁部５およびフランジ部７から断面ハット状に形成されている。また、天面部３の幅方向端縁３ａは、長手方向Ｌに沿って、側面視で上側ＵＰＲに凸の弧状に湾曲して形成されている。

本実施形態によるプレス部品の成形方法は、第１および第２実施形態と同様に、予備成形工程、本成形工程、およびフランジ部平坦化工程を有する。

予備成形工程は、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、平板状のブランク材（不図示）の幅方向端部の両側に長手方向に沿って延在する高剛性部９Ｂである三角ビード６３，６３（ビード）を成形する工程である。具体的には、平板状のブランク材の幅方向端部の両側を上側（表面側）に向けて突出させることにより、ブランク材６２のように上側に突出する断面へ字状のビード６３，６３を成形する。また、予備成形工程でのシワ発生を防ぐため、ビード６３，６３は直線状に形成することが好ましい。

本成形工程およびフランジ部平坦化工程は、第１および第２実施形態と同様である。なお、本成形工程とフランジ部平坦化工程は、前述した第１、第２実施形態と同様にブランク材が加熱された状態のもとに熱間プレスにて行う。

本実施形態における作用効果は、第１および第２実施形態と同様である。

特に、ブランク材６２の幅方向端部に、三角ビード６３，６３を形成して剛性を向上させたため、簡単な構造の高剛性部９Ｂによってフランジ部７におけるシワやシワ重なりの発生を効果的に抑制することができる。

[第４実施形態]
次いで、第４実施形態について説明するが、第１〜第３実施形態と同一構成部位には同一符号を付けて、その説明を省略する。

第４実施形態による湾曲プレス部品７１は、第２実施形態による湾曲プレス部品５１と同一形状をしている。即ち、図１２（ａ）に示すように、天面部５３、側壁部５５およびフランジ部５７から断面ハット状に形成されている。また、フランジ部５７のうち、湾曲内側のフランジ部を５７ａ、湾曲外側のフランジ部を５７ｂで示す。天面部５３における湾曲内側の幅方向端縁５３ａおよび湾曲外側の幅方向端縁５３ｂが、長手方向Ｌに沿って、平面視で弧状に湾曲して形成されている。

本実施形態によるプレス部品の成形方法は、第１〜第３実施形態と同様に、予備成形工程、本成形工程、およびフランジ部平坦化工程を有する。

予備成形工程は、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、平板状のブランク材（不図示）の幅方向端部の片側に長手方向Ｌに沿って延在する高剛性部９Ｃである三角ビード７３（ビード）を成形する工程である。具体的には、平板状のブランク材の幅方向端部の片側を上側（表面側）に向けて突出させることにより、ブランク材７２のように上側ＵＰＲに突出する断面へ字状のビード７３を成形する。また、三角ビード７３は、湾曲プレス部品７１における平面視で湾曲外側の部位に設ける。また、予備成形工程でのシワ発生を防ぐため、ビード７３は直線状に形成することが好ましい。

本成形工程およびフランジ部平坦化工程は、第１〜第３実施形態と同様である。なお、本成形工程とフランジ部平坦化工程は、前述した第１〜第３実施形態と同様にブランク材が加熱された状態のもとに熱間プレスにて行う。

本実施形態における作用効果は、第１〜第３実施形態と同様である。

特に、ブランク材７２の幅方向端部に三角ビード７３を形成して剛性を向上させたため、簡単な構造の高剛性部９Ｃによって湾曲外側におけるフランジ部５７ｂのシワやシワ重なりの発生を効果的に抑制することができる。

[他の実施形態]
次に、本発明の他の実施形態について、センターピラーを例にとって、成形工程を順を追って説明する。

まず、平板状のブランク材９０は、図１４に示すように長尺状に延びる平板の鋼板であり、長手方向の中央部９３が幅広に形成されている。

次に、予備成形工程では、平板状のブランク材９０の長手方向の中央部９３における幅方向端部の両側を上側（表面側）に向けて斜めに折り曲げることによって折曲部９５（高剛性部９Ｄ）を成形し、図１５のブランク材９１となる。

そして、加熱したブランク材９１を、図１６に示すように本成形工程において、折曲部９５を残した状態で天面部９６と側壁部９７を成形したのち、フランジ部平坦化工程において、前記折曲部９５を押し潰してフランジ部９８を平坦に成形する。その後に急冷させて高強度化し、本実施形態によるセンターピラー９９が完成する。なお、本成形工程とフランジ部平坦化工程は、前述した第１〜第４実施形態と同様にブランク材が加熱された状態のもとに熱間プレスにて行う。

このように、本実施形態では、ブランク材９１における長手方向の一部に高剛性部９Ｄを形成した場合でも、フランジ部９８のシワやシワ重なりの発生を効果的に抑制することができる。

以上、本発明を、第１〜第４実施形態および他の実施形態で説明したが、本発明はこれらに限定されず、種々の変形および変更が可能である。

例えば、第１および第４実施形態並びに他の実施形態において、折曲部を上側（表面側）に向けて斜めに延在させたが、下側（裏面側）に向けて延在させても良い。

また、ビードについても、三角ビード以外にも適用が可能である。ただし、フランジ部平坦化工程においてビードを押し潰す際にビード同士が重ならないためには、三角ビード等のように稜線を有する形状のビードが好ましい。

さらに、前述した実施形態では、高剛性部９〜９Ｃを押し潰して平坦化させたが、高剛性部９〜９Ｃを残したまま製品としても良い。

また、本発明によるプレス成形は、ブランク材の加熱や成形後の急冷を必要としない冷間プレスでも良い。

１，５１，６１，７１…湾曲プレス部品
２，５２，６２，７２，９１…ブランク材
３，５３，９６…天面部
３ａ，５３ａ，５３ｂ…幅方向端縁
５，５５，９７…側壁部
５ａ…端縁
７，５７，９８…フランジ部
９〜９Ｃ…高剛性部
１１，５８，９５…折曲部（高剛性部）
６３，７３…三角ビード（ビード、高剛性部）

Claims (4)

1. 天面部と、該天面部の幅方向端縁から前記天面部に対して交差する方向に屈曲して延在する側壁部と、該側壁部の端縁から屈曲して延在するフランジ部と、から断面ハット状に形成されると共に、前記天面部の幅方向端縁が長手方向に沿って湾曲して延在する形状の湾曲プレス部品をプレス成形するプレス部品の成形方法であって、
   平板状のブランク材の幅方向端部に長手方向に沿って延在する高剛性部を成形する予備成形工程と、
   前記高剛性部を残した状態で前記天面部と側壁部を成形する本成形工程と、
   を有することを特徴とするプレス部品の成形方法。
2. 前記高剛性部は、ブランク材の表面側もしくは裏面側に向けて突出するビード、または、ブランク材の幅方向端部を表面側もしくは裏面側に向けて斜めに折り曲げた折曲部であることを特徴とする請求項１に記載のプレス部品の成形方法。
3. 前記高剛性部を押し潰して前記フランジ部を平坦に成形するフランジ部平坦化工程をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載のプレス部品の成形方法。
4. 前記本成形工程を熱間プレスにて行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス部品の成形方法。

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