JP2014046349A - スプリングバック抑制対策部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリングバックを抑制するための手段を講じてなるスプリングバック抑制対策部品を得る。
【解決手段】本発明に係るスプリングバック抑制対策部品は、プレス成形品の解析モデル２３の各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定して形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位を検出し、この検出された部位に基づいてプレス成形品の特定部位に剛性向上のための手段を講じてなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属板をプレス成形加工して成形されるプレス成形品（例えば自動車等のプレス成形品）に、スプリングバックを抑制するための手段を講じてなるスプリングバック抑制対策部品及びその製造方法に関する。

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が進められており、車体に用いられる金属板素材の板厚を薄くしつつ、強度剛性を確保しなければならない。そのために、金属素材として高張力鋼板が採用されるようになっている。
しかし、高張力鋼板を使用した場合、その材料特性が高いために成形時に発生するスプリングバック現象が顕著になり、スプリングバック量が多い場合には形状不良と称され、接合等の組立てが出来ない事態となる。このためスプリングバック抑制対策は極めて重要な技術であり各種手法が検討されている。

スプリングバック抑制対策の一例として、例えば特許文献１には、しごき加工をすることなく金属素材をハット形状断面に加工する曲げ加工工程と、さらに、曲げ加工が完了した直後に金属板素材の縦壁部に圧縮力を付与する縦壁部圧縮工程を行うプレス型が開示されている。これらの曲げ加工工程と縦壁部圧縮工程によってプレス成形加工時の残留応力の発生を抑制してスプリングバックを抑制するようになっている。

特開２００５−２５４２７９号公報

しかし、特許文献１のようなプレス型を適用できる部品形状は、曲げ加工工程と縦壁部圧縮工程を適用可能な形状、例えばハット形状断面部品のように縦壁部とフランジ部を有している形状であることが条件であり、特許文献１のプレス型では製造可能な部品形状が極めて限定されるという問題がある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、部品形状に依らないスプリングバック抑制対策が講じられた種々多様な部品を提供することを目的としている。

発明者は、上述した従来のプレス成形加工時の残留応力の発生を抑制することでスプリングバックを抑制するという考え方ではなく、部品自体の剛性を高めることでスプリングバックを抑制するという考え方に基づいて鋭意検討した結果、本発明に至った。

本発明は、具体的には以下の構成からなるものである。

（１）本発明に係るスプリングバック抑制対策部品は、金属板をプレス成形加工して成形されるプレス成形品に、スプリングバックを抑制するための手段を講じてなるスプリングバック抑制対策部品であって、
前記プレス成形品の解析モデルの各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定して形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位を検出し、この検出された部位に基づいて前記プレス成形品の特定部位に剛性向上のための手段を講じてプレス成形加工してなることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記剛性向上のための手段として、ブランク材の特定部位に凸形状及び／又は凹形状を付与する金型を用いてプレス成形加工すること特徴とするものである。

（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記剛性向上のための手段として、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位の板厚を厚くすること特徴とするものである。

（４）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記剛性向上のための手段として、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位のヤング率を向上させること特徴とするものである。

（５）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記剛性向上のための手段として、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位に他の板を貼り付けること特徴とするものである。

（６）本発明に係るスプリングバック抑制対策部品製造方法は、上記（１）乃至（５）に記載のスプリングバック抑制対策部品を製造する方法であって、
平面要素及び／又は立体要素を用いて前記プレス成形品の解析モデルを生成する解析モデル生成工程と、該生成した解析モデルの各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定する応力状態設定工程と、該応力状態設定工程で応力状態を設定した前記解析モデルについて形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位を検出する剛性寄与部位検出工程と、該剛性寄与部位検出工程で検出された部位に基づいて特定部位に剛性向上のための手段を講じる剛性向上工程と、ブランク材をプレス成形加工するプレス成形加工工程を備えたことを特徴とするものである。

（７）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記剛性向上工程における剛性向上のための手段は、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位に凸形状及び／又は凹形状を付与する金型を製作することであること特徴とするものである。

（８）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記剛性向上工程は、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位を切除して、該切除した部位に板厚の厚い部材を嵌め込んで前記ブランク材と一体化することを特徴とするものである。

（９）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記剛性向上工程は、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位を切除して、該切除した部位にヤング率の高い部材を嵌め込んで前記ブランク材と一体化することを特徴とするものである。

（１０）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記剛性向上工程は、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位に他の板を貼り付けることを特徴とするものである。

本発明におけるスプリングバック抑制対策部品は、プレス成形品の解析モデルの各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定して形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位を検出し、この検出された部位に基づいてプレス成形品の特定部位に剛性向上のための手段を講じてプレス成形加工して成形されることで、スプリングバックを抑制することができる。
また、本発明におけるスプリングバック抑制対策部品製造方法は、該方法に基づいて、剛性向上のためにどのような手段を講じればよいかの知見が得られれば、その知見に基づいてプレス成形加工を行えばよい。従って、プレス成形加工方法はどのような方法でもよく、それ故、プレス成形加工方法によってプレス成形品の形状が限定されることがない。
また、スプリングバック抑制対策部品が自動車部品の場合には、部品ごとの剛性を向上させることにより、車体の剛性が向上するという効果もある。

本発明の実施の形態１に係るスプリングバック抑制対策部品を製造する方法の流れを説明するフローチャート図である。 図１のスプリングバック抑制対策部品製造方法で用いる解析装置について説明する説明図である。 図１のスプリングバック抑制対策部品製造方法の対策対象の部品について説明する説明図である。 図１のスプリングバック抑制対策部品製造方法における要素の使用例について説明する説明図である。 図１のスプリングバック抑制対策部品製造方法の応力状態設定工程を説明する説明図である（その１）。 図１のスプリングバック抑制対策部品製造方法の応力状態設定工程を説明する説明図である（その２）。 図１のスプリングバック抑制対策部品製造方法の剛性寄与部位検出工程の実施結果について説明する説明図である（その１）。 図１のスプリングバック抑制対策部品製造方法の剛性寄与部位検出工程の実施結果について説明する説明図である（その２）。 図１のスプリングバック抑制対策部品製造方法の剛性寄与部位検出工程の実施結果について説明する説明図である（その３）。 本発明の実施の形態２に係るスプリングバック抑制対策部品製造方法の剛性向上方法の一例を説明する説明図である。 図１０の剛性向上方法の他の例を説明する説明図である。 図１０、図１１の剛性向上方法の他の例を説明する説明図である。 本発明の実施の形態２に係るスプリングバック抑制対策部品製造方法のＡピラーについての剛性寄与部位検出工程の結果を説明する説明図である。 図１３に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その１）。 図１３に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その２）。 図１３に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その３）。 図１３に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その４）。 図１３に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その５）。 図１３に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その６）。 図１３に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その７）。 本発明の実施の形態２に係るスプリングバック抑制対策部品製造方法のＢピラーと、該Ｂピラーについての剛性寄与部位検出工程の結果を説明する説明図である。 図２１に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その１）。 図２１に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その２）。 図２１に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その３）。 図２１に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その４）。 図２１に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その５）。 図２１に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その６）。 本発明の実施の形態２に係るスプリングバック抑制対策部品製造方法のショックタワーＲＦと、該ショックタワーＲＦについての剛性寄与部位検出工程の結果を説明する説明図である。 図２８に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて、剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その１）。 図２８に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その２）。 図２８に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その３）。 図２８に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その４）。 図２８に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その５）。 図２８に示す剛性寄与部位検出工程の結果に基づいて剛性向上方法の一例を説明する説明図ある（その６）。 本発明の実施例１に係るスプリングバック抑制対策方法の剛性向上工程を説明する説明図である。 図３５の剛性向上工程による効果を確認するための比較対象について説明する図である。 本発明の実施例２に係るスプリングバック抑制対策について説明する説明図である。 図３７のスプリングバック抑制対策の効果を確認するために作成した金型を図示したものである。 図３８の金型について説明する説明図であって、図３７中のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。 図３７のスプリングバック抑制対策の実施結果を説明する説明図である（その１）。 図３７のスプリングバック抑制対策の実施結果の評価方法を説明する説明図である。 図３７のスプリングバック抑制対策の実施結果を説明する説明図である（その２）。 本発明の実施例３に係るスプリングバック抑制対策の効果を確認するための図であって、比較対象について説明する説明図である。 本発明の実施例３に係るスプリングバック抑制対策の効果を説明するための説明図である。 本発明の実施例４に係るスプリングバック抑制対策部品（Ｂピラー、ショックタワーＲＦ）を説明するための説明図である。 図４５に示すスプリングバック抑制対策部品の剛性向上率を確認する実験について説明する説明図であって、部品が組み込まれる車体について説明する説明図である。 図４５に示すＢピラーの剛性向上率を確認するための実験について説明する説明図である。 図４７を用いて説明した実験の実験結果について説明する説明図である（その１）。 図４７を用いて説明した実験の実験結果について説明する説明図である（その２）。 図４５に示すＢピラーの剛性向上率を確認するための、図４７を用いて説明した実験とは別の実験について説明する説明図である。 図４５に示すショックタワーＲＦの剛性向上率を確認する実験について説明する説明図である。 図５１を用いて説明した実験の実験結果について説明する説明図である（その１）。 図５１を用いて説明した実験の実験結果について説明する説明図である（その２）。 図４５に示すショックタワーＲＦの剛性向上率を確認するための、図５１を用いて説明した実験とは別の実験について説明する説明図である。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態に係るスプリングバック抑制対策部品は、プレス成形品の解析モデルの各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定して形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位（剛性寄与部位）を検出し、この検出された剛性寄与部位に基づいてプレス成形品の特定部位に剛性向上のための手段を講じて、プレス成形加工されて製造される。

スプリングバック抑制対策部品を製造する方法（スプリングバック抑制対策部品製造方法）を図１に示すフローチャート図に基づいて概説する。
まず、平面要素及び／又は立体要素を用いて前記プレス成形品の解析モデルを生成する解析モデル生成工程Ｓ１と、該生成した解析モデルの各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定する応力状態設定工程Ｓ３と、該応力状態設定工程Ｓ３で応力状態を設定した前記解析モデルについて形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位を検出する剛性寄与部位検出工程Ｓ５とを行う。
次に、剛性寄与部位検出工程Ｓ５で検出された部位に基づいて特定部位に剛性向上のための手段を講じる剛性向上工程Ｓ７を行う。
次に、ブランク材をプレス成形加工するプレス成形加工工程Ｓ９を行う。

上述した解析モデル生成工程Ｓ１、応力状態設定工程Ｓ３、剛性寄与部位検出工程Ｓ５は、有限要素法を用いた解析装置１によって行うので、まず解析装置１について図２〜図４に基づいて以下に詳細に説明する。

本実施の形態に係る解析装置１は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等によって構成され、図２に示すように、表示装置３と入力装置５と主記憶装置７と補助記憶装置９および演算処理部１１とを有している。
また、演算処理部１１には、表示装置３と入力装置５と主記憶装置７および補助記憶装置９が接続され、演算処理部１１の指令によって各機能を行う。表示装置３は計算結果の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。入力装置５はオペレータからの入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。主記憶装置７は演算処理部１１で使用するデータの一時保存や演算等に用いられ、ＲＡＭ等で構成される。補助記憶装置９は、データの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。

演算処理部１１はＰＣ等のＣＰＵ等によって構成され、演算処理部１１内には、解析モデル生成手段１３と、応力状態設定手段１５と、剛性寄与部位検出手段１７とを有する。これらの手段はＣＰＵ等が所定のプログラムを実行することによって実現される。以下にこれら手段について説明する。

＜解析モデル生成手段＞
解析モデル生成手段１３は、平面要素（シェル要素）、立体要素（ソリッド要素）、または、平面要素と立体要素の両方を使用して部品の解析モデルを生成する。図４に平面要素と立体要素の使用方法の例を示す。図４は平面形状について解析モデルを生成したものである。図４（ａ）は平面要素のみを使用して生成した解析モデルである。図４（ｂ）は立体要素のみを使用して生成した解析モデルである。図４（ｃ）は平面要素と立体要素の両方を使用して生成した解析モデルであり、平面要素の上面に立体要素を配置して生成される。
図４（ａ）と図４（ｂ）の使用方法で作成した解析モデルは、形状最適化解析（詳細は後述する）を実行することで不要な要素が削除されると、その部位には何も残らないが、図４（ｃ）の使用方法で作成した解析モデルは、形状最適化解析を行うと、平面要素の上面の立体要素だけが削除される。
なお、上記のいずれの使用方法を用いてもよい。

＜応力状態設定手段＞
応力状態設定手段１５は、解析モデル生成手段１３で生成した解析モデルの各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定する。
応力状態の設定方法としては、例えば、解析モデルの一部を拘束して、他の一部に曲げ荷重やねじり荷重、または曲げ荷重とねじり荷重の両方など、様々な荷重を与えることで解析モデルに応力状態を生じさせて、該応力状態を解析モデルの各要素に設定する方法や、別途得られる応力状態（例えば、プレス成形解析を行って下死点状態（離型前の状態）等の応力状態）を各要素に直接転写（マッピング）して設定する方法等がある。

＜剛性寄与部位検出手段＞
剛性寄与部位検出手段１７は、応力状態設定手段１５で応力状態を設定した解析モデルについて形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位を検出する。
形状最適化解析の手法としては、例えば、トポロジー最適化解析を行う。トポロジー最適化解析は、対象となる部品の解析モデルにおいて、与えられた解析条件（応力状態、荷重、拘束、体積率等）を満たすための必要最小限の要素を残す解析を行い、当該必要最小限の要素のみからなる部位を最適部位とするという解析手法である。解析条件を例えば、「ある荷重拘束条件を与えた場合の剛性が最も高い部位であって部位全体の体積率が初期形状の２０％」とすると、解析モデルにおいて、解析条件を満たすために必要のない要素が体積率２０％になるまで削除されて、最終的に必要最小限の要素のみで構成される部位が残存する。このようにして残存した部位が、剛性に寄与度の高い部位（剛性寄与部位）である。
なお、形状最適化解析の手法としてはトポロジー最適化解析以外に、トポグラフィ最適化解析、数値最適化解析等を用いてもよい。

次に、上記解析装置１を用いたスプリングバック抑制対策部品を製造する方法の工程の流れについて、図１に示すフローチャート図に基づいて、必要な図を適宜参照しながら説明する。
なお、以下の記載においては、解析対象となる部品の一例として、図３に示すような車体１６５（図４６参照）を構成する一部品であるＡピラー２１にスプリングバック抑制対策を行うことについて説明する。図３（ａ）はＡピラー２１の平面図であり、図３（ｂ）はＡピラー２１の斜視図である。Ａピラー２１は図３に示す通り、ハット断面形状を有している。

スプリングバックで生じる変形は主にハネ変形およびねじり変形である。そこで、本実施の形態においては、スプリングバックの例として、ハネ変形、ねじり変形、ハネとねじりの複合変形の３種類を想定した。従って、本実施の形態におけるスプリングバック抑制対策部品製造方法では、ハネ変形に対するスプリングバックと、ねじり変形に対するスプリングバックと、ハネとねじれの複合変形に対するスプリングバックとの３種類についてスプリングバック抑制対策部品を製造する。
以下に、前述したスプリングバック抑制対策方法の各工程（解析モデル生成工程Ｓ１、応力状態設定工程Ｓ３、剛性寄与部位検出工程Ｓ５、剛性向上工程Ｓ７、プレス成形加工工程Ｓ９）について図５〜図９に基づいて詳細に説明する。

＜解析モデル生成工程＞
まず、解析モデル生成工程Ｓ１において、解析モデル生成手段１３を用いて解析対象となる部品であるＡピラー２１（図３）の解析モデル２３を生成する（図５）。本実施の形態では、解析モデル２３は、例として上記の想定スプリングバックの種類毎に、さらに上記の図４で説明した３種類の要素の使用方法毎に、全部で９種類生成した。

＜応力状態設定工程＞
次いで、応力状態設定工程Ｓ３において、上記生成した解析モデル２３の各要素に応力状態設定手段１５を用いて応力状態を設定する。
応力状態の設定方法としては、例として、解析モデル２３の一部を拘束して、他の一部に曲げ荷重及び／又はねじり荷重を与えることで解析モデル２３の各要素に応力状態を生じさせて、該応力状態を解析モデル２３の各要素に設定する方法について説明する。

拘束条件は、いずれの解析モデル２３においても、図５に示すようにＡピラー２１の一端の上面（図５中の破線で囲む領域）を拘束するものとした。
荷重条件は、次のようにして設定する。部品をプレス成形加工によって成形すると、部品ごとにどの方向にどのようなスプリングバックが生じるかが決まっている。そこで、部品についてプレス成形解析およびスプリングバック解析を行い、どのようなスプリングバックが発生するかを予め確認しておき、該確認したスプリングバックが発生する方向に基づいて、荷重条件を設定する。本実施の形態においては、荷重条件は、ハネ変形の場合は、図６（ａ）に示すように、拘束した他端を上方に曲げる曲げ荷重を与えるものとした。ねじり変形の場合は、図６（ｂ）に示すように、拘束した他端にＡピラー２１の長手方向に捩じるようなねじり荷重を与えるものとした。ハネとねじりの複合変形の場合は、図６（ｃ）に示すように、図６（ａ）および図６（ｂ）の両方の荷重を複合させて与えるものとした。

なお、上記ではスプリングバックとしてハネ変形、ねじり変形、およびハネとねじりの複合変形を想定するという簡易的なものであったが、実際のスプリングバック変形を想定することも可能である。

また、上記では荷重条件として、曲げ荷重、ねじり荷重、および曲げとねじりの複合荷重を与えるものとしたが、別途プレス成形解析を行って、成形下死点の応力分布を部品形状の各要素にマッピングを行い境界条件にすることも可能である。さらに、上記の解析条件（拘束、荷重）を複合して用いることも可能である。

＜剛性寄与部位検出工程＞
次いで、剛性寄与部位検出工程Ｓ５において、応力状態設定工程Ｓ３で応力状態を設定した解析モデル２３について形状最適化解析を行い、剛性寄与部位を検出する。本実施の形態において残存させる体積率は、初期形状の２０％とした。

形状最適化解析の結果を図７〜図９に示す。
図７は平面要素のみを使用した解析モデル２３について解析を行った結果である。図７（ａ）はハネ変形（曲げ荷重）に対しての形状最適化解析結果、図７（ｂ）はねじり変形（ねじり荷重）に対しての形状最適化解析結果、図７（ｃ）はハネとねじりの複合変形（ハネとねじりの複合荷重）に対しての形状最適化解析結果である。最適化解析の結果残存している要素（剛性寄与部位）を薄い灰色で示す。
図７を見ると、いずれの荷重条件でも残存部（剛性寄与部位）は網目状になっている。図７（ａ）を見ると、図５を用いて説明した拘束箇所の近傍が多く残存していることが分かる。図７（ｂ）では、パンチ穴２３ｂの近傍に多く残存している。図７（ｃ）では図７（ａ）と図７（ｂ）に比較して剛性寄与部位が全体的に分布している。

図８は立体要素のみを使用した解析モデル２３について解析を行った結果である。図７と同様に、図８（ａ）はハネ変形（曲げ荷重）に対しての形状最適化解析結果、図８（ｂ）はねじり変形（ねじり荷重）に対しての形状最適化解析結果、図８（ｃ）はハネとねじりの複合変形（ハネとねじりの複合荷重）に対しての形状最適化解析結果の結果である。図８においては剛性寄与部位を濃い灰色で示す。

図９は平面要素と立体要素の両方を使用した解析モデル２３について解析を行った結果である。図７および図８と同様に、図９（ａ）はハネ変形（曲げ荷重）に対しての形状最適化解析結果、図９（ｂ）はねじり変形（ねじり荷重）に対しての形状最適化解析結果、図９（ｃ）はハネとねじりの複合変形（ハネとねじりの複合荷重）に対しての形状最適化解析結果である。図９では薄い灰色の部位は平面要素のみの部位を表し、濃い灰色の部位は剛性寄与部位を表す。剛性寄与部位は平面要素の上面に立体要素が残存している部分である。
図９を見ると、図７および図８の場合と比較して、剛性寄与部位は網目状にならずに残存していることが分かる。

＜剛性向上工程＞
次いで、剛性向上工程Ｓ７では、剛性寄与部位検出工程Ｓ５で検出された剛性寄与部位に基づいてＡピラー２１の剛性向上のための手段を講じる。
剛性向上のための手段としては、具体的には例えば、ブランク材の特定部位に凸形状及び／又は凹形状を付与する金型を用いる方法がある。
凸形状及び／又は凹形状は、剛性寄与部位の輪郭形状をそのまま用いてもよいし、輪郭形状そのままでは複雑すぎる場合は輪郭形状の大まかな形を用いてもよい。こうすることで、形状を付与した部位の剛性を向上させることができる。また、凸形状及び／又は凹形状を付与する場合において剛性寄与部位の範囲が広い場合は、剛性寄与部位の輪郭形状の内側に、荷重の方向に延びる波形状ビードを別途設けてもよい。

＜プレス成形加工工程＞
次いで、プレス成形加工工程Ｓ９では、剛性向上工程Ｓ７で講じた剛性向上手段に基づいて、例えば上記において説明した、ブランク材の特定部位に凸形状及び／又は凹形状を付与する金型を用いて、ブランク材をプレス成形加工してスプリングバック抑制対策部品を製造する。

以上のように、本発明の実施の形態１に係るスプリングバック抑制対策部品は、プレス成形品（Ａピラー２１）の解析モデル２３の各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定して形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位（剛性寄与部位）を検出し、この検出された剛性寄与部位に基づいてプレス成形品の特定部位に剛性向上のための手段を講じて、プレス成形加工されて製造されることにより、剛性寄与部位の剛性を向上させることが可能となり、Ａピラー２１のスプリングバックを抑制することができる。
また、Ａピラー２１の剛性が向上することから、構造体である車体にＡピラーを組み込むことで、車体の剛性を向上させることができる。

〔実施の形態２〕
なお、上記では剛性向上のための手段としてブランク材の特定部位に凸形状及び／又は凹形状を付与する金型を用いる方法について説明したが、この方法に限定されない。
他の方法としては、例えば、次のような考えに基づく方法であってもよい。
プレス成形品は、素材となる平板からプレス成形品の展開形状（ブランク形状）を部品取りして得られるブランク材をプレス成形加工して製造されることから、ブランク材における特定部位の剛性を向上させることで、プレス成形後のプレス成形品における当該特定部位の剛性を向上させることができる。

ブランク材の特定部位の剛性を向上させる方法としては、例えば、当該特定部位の板厚を厚くする、当該特定部位のヤング率を向上させる、あるいは当該特定部位に他の板を貼り付ける等の方法がある。これらの方法について以下に図１０〜図１２に基づいて、長方形の板材をブランク材４１として詳細に説明する。

ブランク材４１の特定部位４１ａの板厚を厚くする方法では、例えば、ブランク材４１の特定部位４１ａ（図１０（ａ）参照）をくりぬいてくりぬき穴４１ｂとし、代わりに他の厚板材の特定部位４１ａと同じ形状にした板材４３をブランク材４１のくりぬき穴４１ｂにはめ込んで（図１０（ｂ）参照）、レーザー溶接等で接合したいわゆるテーラードブランク材４５（図１０（ｃ）参照）を用いる。このように作成したテーラードブランク材４５を用いてプレス成形加工を行うとプレス成形品の特定部位４１ａの板厚を厚くすることができ、該特定部位４１ａの剛性を向上させることができる。

ブランク材４１の特定部位４１ａのヤング率を向上させる方法では、例えば、上記の板厚を厚くする場合と同様に、ブランク材４１の特定部位４１ａ（図１１（ａ）参照）をくりぬいてくりぬき穴４１ｂとし、代わりに他の高ヤング率の板材４７を特定部位４１ａと同じ形状にしたものをブランク材４１のくりぬき穴４１ｂにはめ込んで（図１１（ｂ）参照）、レーザー溶接等で接合したテーラードブランク材４９（図１１（ｃ）参照）を用いる。このように作成したテーラードブランク材４９を用いてプレス成形加工を行うとプレス成形品の特定部位４１ａのヤング率を高くすることができ、該特定部位４１ａの剛性を向上させることができる。

ブランク材４１の特定部位４１ａに他の板を貼り付ける方法では、ブランク材４１の特定部位４１ａ（図１２（ａ）参照）に、他の板材を加工して特定部位４１ａと同じ形状にした板材５１を、ブランク材４１の特定部位４１ａに溶接で接合したりまたは接着剤で接着したり等して（図１２(ｂ)参照）貼り付けた補強ブランク材５３（図１２(ｃ)参照）を用いる。このように作成した補強ブランク材５３を用いてプレス成形加工を行うと特定部位４１ａが補強されて剛性が向上したプレス成形品を得ることができる。

なお、上記のブランク材４１における特定部位４１ａの剛性を向上させる方法は、これらのうちいずれかを適宜複数選択して組み合わせて行ってもよい。例えば板厚が厚くかつ高ヤング率の板材を特定部位４１ａに貼り付けてもよいし、さらにこのようにして得られたブランク材（テーラードブランク材、補強ブランク材）の特定部位４１ａに凸形状及び／又は凹形状を付与する金型を用いてプレス成形加工してもよい。

以上のことから、プレス成形品の剛性寄与部位の剛性を向上させたい場合は、ブランク材における剛性寄与部位の剛性を向上させればよい。
プレス成形品の展開形状であるブランク形状は、プレス成形品を平板状態に展開するいわゆる逆成形解析によって求めることができる。また、逆成形解析では、解析前の形状のどの部位が、解析後の形状のどの部位に該当するかを求めることができる。つまり、プレス成形品を逆成形解析することによって、プレス成形品における剛性寄与部位が、ブランク材のどの部位に該当するかを求めることができる。
このようにして得られたブランク材における剛性寄与部位の剛性を向上させれば、プレス成形後のプレス成形品における剛性寄与部位の剛性を向上させることができる。

具体的な部品について、上記のブランク材における特定部位の剛性を向上させる方法を施した例をいくつか挙げて、図１３〜図３４に基づいて説明する。部品としては、上記実施の形態１で説明したＡピラー２１と、車体１６５（図５０および図５４を参照）を構成する他の部品の例として、Ｂピラー６１（図２１（ａ）参照）、ショックタワーＲＦ６３（図２８（ａ）参照）を例に挙げる。

まず、Ａピラー２１について平面要素と立体要素の両方を使用した解析モデル２３を作成し、該解析モデル２３についてハネとねじりの複合変形（ハネとねじりの複合荷重）に対しての形状最適化解析を行い、その結果取得された剛性寄与部位の剛性を向上させる場合について図１３〜図２０に基づいて説明する。
上記形状最適化解析結果を図１３に示す。図１３（ａ）は剛性寄与部位検出工程Ｓ５実施後の解析モデル２３の平面図であり（上記図９（ｃ）に図示したものと同一）、図１３（ｂ）は、図３（ｂ）のように斜め側方から見て、図１３（ａ）中の四角で囲んだ部分を拡大して図示したものである。剛性寄与部位は濃い灰色で示している。

解析モデル２３を逆成形解析して平板状態に展開した状態（ブランク材７１）を図１４に示す。ブランク材７１中の線で囲まれた部位は、ブランク材７１における剛性寄与部位７１ａである。なお、ブランク材７１における剛性寄与部位７１ａの形状は、解析モデル２３における剛性寄与部位の輪郭形状を示している。また、ブランク材７１の板厚は1.4mmである。

このようにして取得されたブランク材７１における剛性寄与部位７１ａについて、上記で説明した板厚を厚くする方法、ヤング率を向上させる方法、および他の板を貼り付ける方法で剛性を向上させる場合について以下に説明する。

板厚を厚くする方法の場合、図１５（ａ）に示すように、ブランク材７１における剛性寄与部位７１ａをくりぬいてできたくりぬき穴７１ｂに、剛性寄与部位７１ａと同形状でかつ板厚がブランク材７１の２倍の板厚（1.4mm×2＝2.8mm）の板材７３をはめ込んで溶接したテーラードブランク材７５を作成する（図１５（ｂ）参照）。
このように作成したテーラードブランク材７５をプレス成形した結果のプレス成形品７７を図１６に示す。図１６（ｃ）はプレス成形品７７の平面図、図１６（ｄ）はプレス成形品７７の底面図、図１６（ｅ）は図１６（ｃ）中の矢印に示す方向から見た斜視図である。プレス成形品７７は図１６（ｅ）に示すように、剛性寄与部位７１ａの輪郭形状に沿って、ブランク材７１と板材７３の板厚の違いによる段差が見られる。

ヤング率を向上させる方法の場合、図１７（ａ）に示すように、ブランク材７１のくりぬき穴７１ｂに、剛性寄与部位７１ａと同形状でかつ板厚がブランク材７１と等しい高ヤング率の板材８１をはめ込んで溶接したテーラードブランク材８３を作成する（図１７（ｂ）参照）。
このように作成したテーラードブランク材８３をプレス成形した結果のプレス成形品８５を図１８に示す。図１８（ｃ）はプレス成形品８５の平面図、図１８（ｄ）はプレス成形品８５の底面図、図１８（ｅ）は図１８（ｃ）中の矢印に示す方向から見た斜視図である。プレス成形品８５は図１８（ｅ）に示すように、ブランク材７１と板材８１の板厚が同じであるため、図１６（ｅ）に見られたような段差はない。

他の板を貼り付ける方法の場合、図１９（ａ）に示すように、ブランク材７１における剛性寄与部位７１ａに、該部位と同形状でかつブランク材７１と板厚、ヤング率ともに同じ板材９１を貼りつけた補強ブランク材９３を作成する（図１９（ｂ）参照）。
このように作成した補強ブランク材９３をプレス成形した結果のプレス成形品９５を図２０に示す。図２０（ｃ）はプレス成形品９５の平面図、図２０（ｄ）はプレス成形品９５の底面図、図２０（ｅ）は図２０（ｃ）中の矢印に示す方向から見た斜視図である。プレス成形品９５は図２０（ｅ）に示すように、ブランク材７１に板材９１を貼りつけたことによる段差が見られる。

次に、Ｂピラー６１およびショックタワーＲＦ６３についても上記Ａピラー２１の場合と同様に、平面要素と立体要素の両方を使用した解析モデル１０１、解析モデル１３１を作成し、該各解析モデルについて形状最適化解析を行い、その結果取得された剛性寄与部位の剛性を向上させる場合について説明する。

まず、Ｂピラー６１について図２１〜図２７に基づいて説明する。Ｂピラー６１の解析モデル１０１について形状最適化解析を行った結果を図２１（ｂ）および図２１（ｃ）に示す。図２１（ｂ）は剛性寄与部位検出工程Ｓ５実施後の解析モデル１０１の平面図であり、図２１（ｃ）は図２１（ｂ）の矢印に示す方向から見た斜視図である。剛性寄与部位は濃い灰色で示している。
次に、上記得られた解析モデル１０１を逆成形解析して平板状態に展開してブランク材１０３の形状に戻した。なお、ブランク材１０３の板厚は2.0mmである。

このようにして取得されたブランク材１０３における剛性寄与部位１０３ａについて、上記で説明した板厚を厚くする方法、ヤング率を向上させる方法、および他の板を貼り付ける方法で剛性を向上させる場合について以下に説明する。

板厚を厚くする方法の場合、上記のＡピラー２１の場合と同様に、ブランク材１０３の剛性寄与部位１０３ａをくりぬいてできたくりぬき穴１０３ｂに、剛性寄与部位１０３ａと同形状でかつ板厚がブランク材１０３の２倍の板厚（2.0mm×2＝4.0mm）の板材１０５をはめ込んで（図２２（ａ）参照）溶接したテーラードブランク材１０７を作成する（図２２（ｂ）参照）。
このように作成したテーラードブランク材１０７をプレス成形した結果のプレス成形品１０９を図２３に示す。図２３（ｃ）はプレス成形品１０９の平面図、図２３（ｄ）はプレス成形品１０９の底面図、図２３（ｅ）は図２３（ｃ）中の矢印に示す方向から見た斜視図である。

ヤング率を向上させる方法の場合、図２４（ａ）に示すように、ブランク材１０３のくりぬき穴１０３ｂに、剛性寄与部位１０３ａと同形状でかつ板厚がブランク材１０３と等しい高ヤング率の板材１１１をはめ込んで溶接したテーラードブランク材１１３を作成する（図２４（ｂ）参照）。
このように作成したテーラードブランク材１１３をプレス成形した結果のプレス成形品１１５を図２５に示す。図２５（ｃ）はプレス成形品１１５の平面図、図２５（ｄ）はプレス成形品１１５の底面図、図２５（ｅ）は図２５（ｃ）中の矢印に示す方向から見た斜視図である。

他の板を貼り付ける方法の場合、図２６（ａ）に示すように、ブランク材１０３における剛性寄与部位１０３ａに、該部位と同形状でかつブランク材１０３と板厚、ヤング率ともに同じ板材１２１を貼りつけた補強ブランク材１２３を作成する（図２６（ｂ）参照）。
このように作成した補強ブランク材１２３をプレス成形した結果のプレス成形品１２５を図２７に示す。図２７（ｃ）はプレス成形品１２５の平面図、図２７（ｄ）はプレス成形品１２５の底面図、図２７（ｅ）は図２７（ｃ）中の矢印に示す方向から見た斜視図である。

次に、ショックタワーＲＦ６３について図２８〜図３４に基づいて説明する。ショックタワーＲＦ６３の解析モデル１３１について形状最適化解析を行った結果を図２８（ｂ）および図２８（ｃ）に示す。図２８（ｂ）は剛性寄与部位検出工程Ｓ５実施後の解析モデル１３１の平面図であり、図２８（ｃ）は図２８（ｂ）の矢印に示す方向から見た斜視図である。剛性寄与部位は濃い灰色で示している。剛性寄与部位は、図２８（ｂ）および図２８（ｃ）に示す通り、複数の部分に残存している。このように本発明においては、剛性寄与部位が複数の部分に分散していても適用可能である。
次に、上記得られた解析モデル１３１を逆成形解析して平板状態に展開してブランク材１３３の形状に戻す。なお、ブランク材１３３の板厚は0.7mmである。

このようにして取得されたブランク材１３３における剛性寄与部位１３３ａについて、上記のＡピラー２１およびＢピラー６１の場合と同様に、板厚を厚くする方法、ヤング率を向上させる方法、および他の板を貼り付ける方法で剛性を向上させる場合について以下に説明する。

板厚を厚くする方法は、ブランク材１３３の剛性寄与部位１３３ａをくりぬいてできたくりぬき穴１３３ｂに、剛性寄与部位１３３ａと同形状でかつ板厚がブランク材１３３の２倍の板厚（0.7mm×2＝1.4mm）の板材１３５をはめ込んで（図２９（ａ）参照）溶接したテーラードブランク材１３７を作成する（図２９（ｂ）参照）。
なお、剛性寄与部位は閉じた形状でなくともよい。剛性寄与部位が閉じた形状でない場合、例えば、図２９（ａ）のブランク材１３３の図中左上部のくりぬき穴１３３ｂのように、ブランク材１３３の一部を切り離すようにくりぬけば（切除すれば）よい。このように剛性寄与部位は閉じた形状でなくても本発明は適用できる。
このように作成したテーラードブランク材１３７をプレス成形した結果のプレス成形品１３９を図３０に示す。図３０（ｃ）はプレス成形品１３９の平面図、図３０（ｄ）はプレス成形品１３９の底面図、図３０（ｅ）は図３０（ｃ）中の矢印に示す方向から見た斜視図である。

ヤング率を向上させる方法の場合、図３１（ａ）に示すように、ブランク材１３３のくりぬき穴１３３ｂに、剛性寄与部位１３３ａと同形状でかつ板厚がブランク材１３３と等しい高ヤング率の板材１４１をはめ込んで溶接したテーラードブランク材１４３を作成する（図３１（ｂ）参照）。
このように作成したテーラードブランク材１４３をプレス成形した結果のプレス成形品１４５を図３２に示す。図３２（ｃ）はプレス成形品１４５の平面図、図３２（ｄ）はプレス成形品１４５の底面図、図３２（ｅ）は図３２（ｃ）中の矢印に示す方向から見た斜視図である。

他の板を貼り付ける方法の場合、図３３（ａ）に示すように、ブランク材１３３における剛性寄与部位１３３ａに、該部位と同形状でかつブランク材１３３と板厚、ヤング率ともに同じ板材１５１を貼りつけた補強ブランク材１５３を作成する（図３３（ｂ）参照）。
このように作成した補強ブランク材１５３をプレス成形した結果のプレス成形品１５５を図３４に示す。図３４（ｃ）はプレス成形品１５５の平面図、図３４（ｄ）はプレス成形品１５５の底面図、図３４（ｅ）は図３４（ｃ）中の矢印に示す方向から見た斜視図である。

以上のように、本発明の実施の形態２に係るスプリングバック抑制対策部品（プレス成形品７７（図１６）、プレス成形品８５（図１８）、プレス成形品９５（図２０）、プレス成形品１０９（図２３）、プレス成形品１１５（図２５）、プレス成形品１２５（図２７）、プレス成形品１３９（図３０）、プレス成形品１４５（図３２）、プレス成形品１５５（図３４））は、ブランク材の特定部位として剛性寄与部位に板厚の厚い部材やヤング率の高い部材を嵌め込んだり、前記部位に他の板を貼り付けたりすることで、剛性寄与部位の剛性を向上させることが可能となり、成形後のスプリングバックを抑制することができる。
また、このようにして製造したスプリングバック抑制対策部品を、構造体である車体に組み込むことで、車体の剛性を向上させることができる。

本発明にかかるスプリングバック抑制対策部品のスプリングバック抑制効果を確認するための実験をコンピュータシミュレーション上で行ったので、その結果について説明する。
まず実験内容について説明する。本実施例においては、上記実施の形態１および実施の形態２で扱ったＡピラー２１を解析対象とし、図３５に示すように、Ａピラー２１の初期形状（図３５（ａ）参照）に対して、剛性寄与部位検出工程Ｓ５で検出された剛性寄与部位（図３５（ｂ）参照。図９（ｃ）に図示したものと同一）に基づいて、剛性向上のための手段を講じた。
剛性向上のための手段としては、実施の形態２で説明したように、剛性寄与部位の板厚が２倍になるようにしたテーラードブランク材を使用してスプリングバック抑制対策部品を製造する場合を想定して、図３５（ｃ）に示すように、板厚を２倍にしたＡピラー２１の解析モデル２３（発明例１）を作成した。

次に、コンピュータシミュレーション上で、図３５（ｃ）に示す剛性向上の対策後の解析モデル２３（発明例１）と、図３５（ａ）に示す剛性向上の対策前の解析モデル２３（比較例１）とについて、ハネとねじりの複合荷重を付与して、ハネとねじりの複合変形のスプリングバックを生じさせるようなスプリングバック解析を行った。
解析結果としてＺ方向の最大変位差（ｍｍ、最大変位と最小変位との差）を表１に示す。また、表１には、比較例２として、人間の勘に基づいて解析モデル２３の天井部２３ａの板厚を２倍にしたもの（図３６参照）についても同様に解析を行った結果を示している。

表１に示す通り、比較例１（剛性向上対策前、図３５（ａ）参照）の場合が17.4ｍｍ、発明例１（剛性向上対策後、図３５（ｃ）参照）の場合が8.2ｍｍ、比較例２（図３６参照）の場合が10.6ｍｍであった。対策を施した発明例１と比較例２との両方でねじれ量が低減されているが、発明例１のねじれ量が大きく低減している。

また、比較例１および発明例１について曲げ剛性解析を行ったところ、発明例１は比較例１と比較して17.3％曲げ剛性が向上した。また、同様に比較例１および発明例１についてねじり剛性解析を行ったところ、発明例１は比較例１と比較して7.8％ねじり剛性が向上した。以上のことから、Ａピラー２１の剛性が向上していることが分かる。従って、Ａピラー２１を車体に組み込むことで、車体の剛性を向上させることができる。

以上のように、本実施例においては、Ａピラー２１の解析モデル２３の剛性寄与部位を検出して、該剛性寄与部位に基づいてＡピラー２１の剛性向上を図ることができ、スプリングバックを抑制することができることが実証された。また、Ａピラー２１の剛性を向上させることにより、車体の剛性が向上する副次効果もある。

本発明にかかるスプリングバック抑制対策部品のスプリングバック抑制効果を確認するための上記実施例１とは別の実験を行ったので、その結果について説明する。
上記の実施例１においては、剛性向上の手段として剛性寄与部位検出工程Ｓ５で検出された剛性寄与部位部位に基づいてＡピラー２１の解析モデル２３の板厚を厚くする例を示したが、本実施例においては、剛性寄与部位部位に基づいてＡピラー２１の解析モデル２３に凹形状を付与することで剛性向上を図る例について説明する。
凹形状は、剛性寄与部位の輪郭形状を大まかにした形状を用いた。図３７（ｂ）に凹形状を付与する下金型２５（対策後）を示し、図３７（ａ）に比較のために凹形状を付与しない下金型２７（対策前）を示す。

なお、一般的には、凹形状を付与するよりも、凸形状を付与する方が部品の高さが高くなるため、より効果的に剛性向上を図ることができる。しかし、部品の形状によっては、凸形状を付与しようとすると部品の一部がふ角を有する場合があり、そのような場合プレス成形加工に適用できない。Ａピラー２１においても、凸形状を付与するとふ角の部分を有することになるため、本実施例においては、凹形状を付与する金型を採用した。

本実施例では、図３７（ｂ）に示すＡピラー２１をプレス成形加工するための下金型２５（図３８参照）および下金型２５に対応する上金型２６を実際に作成してプレス成形加工を行い、プレス成形品２９（図４０）を成形した。下金型２５の凹部の深さＨおよび凹部の縁Ｒの形状は、割れが発生しない範囲でスプリングバック量低減効果が最も多く得られるようにように、凹部の深さＨを4ｍｍで一定とし、凹部の縁Ｒは半径3ｍｍに設定した（図３９（ａ）参照）。また、図３９（ｂ）は、図３７のＢ−Ｂ矢視断面図におけるプレス成形加工時の下金型２５と、ブランク材２８と、上金型２６を示したものである。

図４０に実プレス成形加工を行った結果を示す。材料としては板厚1.4ｍｍの４４０ＭＰａ級鋼板を用いた。図４０は、スプリングバックの結果を示すために、プレス成形品を下金型２５に重ねて、図３（ａ）に示したＡピラー２１の紙面上左側の端部をＡピラー２１の左側から見たものを図示したものである。図４０（ａ）は、比較のために、対策前の下金型２７および下金型２７に対応する図示しない上金型を使用したプレス成形加工で得られたプレス成形品３１を図示したものであり（比較例３）、図４０（ｂ）は対策後の下金型２５および上金型２６を使用して得られたプレス成形品２９を図示したものである（発明例２）。図４１に示すように、仮に前記端部の上角を角Ａ、下角を角Ｂとすると、対策前の下金型２７および下金型２７に対応する上金型を使用したプレス成形品３１（比較例３）では角Ｂは、図４０（ａ）中の矢印で示す通り下金型２７から2ｍｍ乖離していたが（ハネ変形量2ｍｍ）、プレス成形品２９（発明例２）では図４０（ｂ）に示す通り、角Ｂが下金型２５に当接しており、角Ｂのハネ変形が発生していなかった。

また、上記の２種類の金型（下金型２５および上金型２６、下金型２７および下金型２７に対応する上金型）を用い材料をより高強度の９８０ＭＰａ級鋼板（板厚1.4ｍｍ）を用いて実プレス成形加工を行った結果を図４２に示す。図４２（ａ）が下金型２７および下金型２７に対応する上金型を使用して得られたプレス成形品３５（比較例４）を図示したものであり、図４２（ｂ）が下金型２５および上金型２６を使用して得られたプレス成形品３３（発明例３）を図示したものである。図４２は、図４０と同様にプレス成形品（プレス成形品３３、プレス成形品３５）を下金型（下金型２５、下金型２７）に重ねて、図４０と同様の視点からプレス成形品を見たものを図示したものである。

図４２（ａ）を見ると、プレス成形品３５（比較例４）では、角Ａおよび角Ｂ共に下金型２７から大きく乖離してハネ変形している。特に角Ｂではハネ変形量は19ｍｍであった。また、図４２（ａ）中の矢印に示す通り、角Ａにおけるハネ変形量と角Ｂにおけるハネ変形量とが一定ではないことから、ねじり変形も発生していることが分かる。一方、プレス成形品３３（発明例３）では、図４２（ｂ）に示す通り、角Ｂは下金型２５から乖離しているものの、その乖離量（ハネ変形量）は8ｍｍと小さく、比較例４の場合に比較してハネ変形が大きく低減されていることが分かる。また、図４２（ｂ）中の矢印に示す通り、角Ａにおけるハネ変形量と角Ｂにおけるハネ変形量はほぼ同じであることから、ねじり変形が発生していないことが分かる。

また、比較例４と発明例３についてスプリングバックのＣＡＥ解析をした。その結果として、表２に比較例４と発明例３における角Ａおよび角Ｂの金型（下金型２５、下金型２７）からのハネ変形量とねじり変形量をまとめたものを示す。ねじり変形量は角Ａを基準として角Ｂがどの程度ハネているかを表したものであり、角Ｂにおけるハネ変形量から角Ａにおけるハネ変形量を減じて求める。ねじり変形量は値が0に近ければねじり変形が少ないことを意味する。

表２に示す通り、ＣＡＥ解析結果も発明例３は比較例４と比較して、角Ｂのハネ変形も改善されており、また、発明例３ではねじり変形が発生しておらず、上記の実験結果と同様の結果を得ることができた。このことは本発明によるスプリングバック抑制対策方法がＣＡＥ解析においても正しい結果を得ることを意味している。

上記の実施例２では、Ａピラー２１の解析モデル２３に剛性向上の対策として、図３７（ｂ）に示すように、凹形状を付与した場合（発明例２および発明例３）と、図３７（ａ）に示すように剛性向上の対策を施さない場合（比較例３および比較例４）との比較結果を示した。
本実施例では、剛性寄与部位検出工程Ｓ５で検出された部位が適切であることを確認するために、人間の勘に基づいて剛性向上の対策を行ったものと比較した結果について説明する。
本発明による剛性向上の対策は、実施例２と同様に凹形状の付与を行った（発明例４）。勘に基づいた剛性向上の対策は、図４３（ａ）に示すように、解析モデル２３の天井部２３ａに直線状の凹形状の付与（比較例５）と、図４３（ｂ）に示すように、図４３（ａ）の凹形状を長手方向に６つの領域に分割した形状の付与（比較例６）の２種類を行った。

上記、発明例４、比較例５および比較例６についてスプリングバックのＣＡＥ解析を行った結果を図４４に示す。図４４は、発明例４、比較例５および比較例６毎に、前記角Ａおよび角ＢのＺ方向変位に基づいたねじり変形量をグラフ化したものである。また、図４４には、比較のために、比較例７として剛性向上の対策を施さない場合のＣＡＥ結果も合わせて記載している。

図４４に示す通り、対策を施さなかった比較例７では、ねじり変形量は10.5ｍｍであったのに対し、対策を施した比較例５ではねじり変形量が5.5ｍｍ、比較例６では2.0ｍｍと低減していたが、発明例４ではねじり変形が発生しておらず非常に良好な結果となることが分かる。

以上のように、本発明にかかるスプリングバック抑制対策方法によれば、部品の剛性寄与部位を検出して、剛性寄与部位に基づいて部品の剛性を高めることでスプリングバックを抑制可能であることが確かめられた。

上記実施例１、実施例２および実施例３では、Ａピラー２１について剛性向上手段を講じることについて検討した。本実施例では、上記実施の形態２で説明したＢピラー６１の解析モデル１０１およびショックタワーＲＦ６３の解析モデル１３１について上記取得した各剛性寄与部位（図２１（ｂ）、（ｃ）および図２８（ｂ）、（ｃ）参照）に基づいて剛性向上手段を講じる場合について、剛性向上手段を施さない場合と比較して剛性の変化を確認する実験を行った。

剛性向上工程Ｓ７においては、剛性向上のための手段として、Ｂピラー６１には剛性寄与部位に凸形状を付与する金型を用いる方法、ショックタワーＲＦ６３には、剛性寄与部位に凹形状を付与する金型を用いる方法とした。
Ｂピラー６１の上記剛性向上手段を講じてプレス成形加工した結果のプレス成形品１６１を図４５（ａ）−１に示す。図４５（ａ）−２は、図４５（ａ）−１中のＣ−Ｃ矢視断面図である。図４５（ａ）−２中の実線はプレス成形品１６１を示し、破線は比較のために対策を施さない場合のＢピラー６１の形状を図示したものである。

また、ショックタワーＲＦ６３の上記剛性向上手段を講じてプレス成形加工した結果のプレス成形品１６３を図４５（ｂ）に示す。なお、Ｂピラー６１には板厚が2.0mmの590ＭＰａ級鋼板を用い、ショックタワーＲＦ６３には板厚が0.7mmの270ＭＰａ級鋼板を用いた。
剛性の確認方法としては、部品（プレス成形品１６１、プレス成形品１６３）ごとの剛性解析を行い、剛性向上手段を講じない場合の剛性解析結果と比較して剛性向上率を求めた。

また、各部品（プレス成形品１６１、プレス成形品１６３）を車体１６５に組み込んだ状態（図５０および図５４参照）の車体全体の剛性向上率も部品ごとの剛性向上率と同様に求めた。
車体全体の剛性解析は、図４６に示すように、車体１６５の図中の４か所の三角印の箇所（車体１６５を支えるコイル支持部）に、４か所のうち３か所を拘束し、残りの１か所に荷重を付与するという車体ねじり荷重を、荷重を付与する箇所を変えて４通り行った。そして、取得された全剛性値を平均して剛性向上率の計算に用いた。

まず、Ｂピラー６１の場合について説明する。
プレス成形品１６１の剛性解析は、図４７(Ａ)中の矢印に示すねじり荷重を付与する解析と、図４７(Ｂ)に示す曲げ荷重条件を付与する解析の２種類を行った。ねじり剛性解析結果を図４８に、曲げ剛性解析結果を図４９に示す。また、比較例として、剛性向上手段を講じないプレス成形品１７１を作成して、同様にねじり剛性解析および曲げ剛性解析を行った。

図４８(ａ)は本発明の対策を講じたプレス成形品１６１についてのねじり剛性解析の結果であり、図４８(ｂ)は剛性向上手段を講じないプレス成形品１７１についてのねじり剛性解析の結果である。プレス成形品１６１は、プレス成形品１７１に比較して、剛性向上率が11.0％であった。
図４９(ａ)はプレス成形品１６１についての曲げ剛性解析の結果であり、図４９(ｂ)はプレス成形品１７１についての曲げ剛性解析の結果である。プレス成形品１６１は、プレス成形品１７１に比較して、剛性向上率が7.4％であった。

車体全体の剛性解析は、プレス成形品１６１、１７１を図５０に示すように車体１６５に組み込んだ状態で、上記図４６を用いて説明したように車体ねじり荷重についての剛性値の平均を求めた。車体全体の平均剛性値は、剛性向上手段を講じないプレス成形品１７１を組み込んだ場合が29.1kN*m/degであったのに対し、本発明の対策を講じたプレス成形品１６１を組み込んだ場合は、29.4kN*m/degであった。剛性向上率は0.9％と大きく向上した。

次に、ショックタワーＲＦ６３の場合について説明する。
プレス成形品１６３の剛性解析は、上記Ｂピラー６１の場合と同様に、図５１(Ａ)に示すねじり荷重を付与する解析と、図５１(Ｂ)に示す曲げ荷重条件を付与する解析の２種類を行った。ねじり剛性解析結果を図５２に、曲げ剛性解析結果を図５３に示す。また、比較例として、剛性向上手段を講じないプレス成形品１７３を作成して、同様にねじり剛性解析および曲げ剛性解析を行った。

図５２(ａ)は本発明の対策を講じたプレス成形品１６３についてのねじり剛性解析の結果であり、図５２(ｂ)は剛性向上手段を講じないプレス成形品１７３についてのねじり剛性解析の結果である。プレス成形品１６３は、プレス成形品１７３に比較して、剛性向上率は31.8％であった。
図５３(ａ)はプレス成形品１６３についての曲げ剛性解析の結果であり、図５３(ｂ)はプレス成形品１７３についての曲げ剛性解析の結果である。プレス成形品１６３は、プレス成形品１７３に比較して、剛性向上率は37.8％であった。

車体全体の剛性解析は、本発明の対策を講じたプレス成形品１６３を図５４に示すように車体１６５に組み込んだ状態で、上記図４６を用いて説明したように車体ねじり荷重についての剛性値の平均を求めた。また、比較例として、剛性向上手段を講じないプレス成形品１７３を同様に車体１６５に組み込んで剛性解析を行い、剛性値の平均を求めた。
車体全体の平均剛性値は、プレス成形品１７３を組み込んだ場合が29.1kN*m/degであったのに対し、プレス成形品１６３を組み込んだ場合は、30.0kN*m/degであった。剛性向上率は3.0％と非常に大きく向上した。

以上のように、本発明にかかるスプリングバック抑制対策方法によれば、部品（Ｂピラー６１、ショックタワーＲＦ６３）の剛性寄与部位を検出して、剛性寄与部位に基づいて部品（Ｂピラー６１、ショックタワーＲＦ６３）の剛性を大きく向上させることができた。上述したように部品の剛性が向上するということは、スプリングバックが抑制されることを意味する。

また、上記部品の剛性が向上したことによって、各部品が車体１６５に組み込まれた際に、車体全体の剛性を大きく向上させることが確かめられた。

Ａ、Ｂ 角
Ｈ 深さ
Ｒ 縁
１ 解析装置
３ 表示装置
５ 入力装置
７ 主記憶装置
９ 補助記憶装置
１１ 演算処理部
１３ 解析モデル生成手段
１５ 応力状態設定手段
１７ 剛性寄与部位検出手段
１９ 剛性向上手段
２１ Ａピラー
２３ 解析モデル
２３ａ 天井部
２３ｂ パンチ穴
２５ 下金型
２６ 上金型
２７ 下金型
２８ ブランク材
２９、３１、３３、３５ プレス成形品
４１ ブランク材
４１ａ 特定部位
４１ｂ くりぬき穴
４３ 板材
４５ テーラードブランク材
４７ 板材
４９ テーラードブランク材
５１ 板材
５３ 補強ブランク材
６１ Ｂピラー
６３ ショックタワーＲＦ
７１ ブランク材
７１ａ 剛性寄与部位
７１ｂ くりぬき穴
７３ 板材
７５ テーラードブランク材
７７ プレス成形品
８１ 板材
８３ テーラードブランク材
８５ プレス成形品
９１ 板材
９３ 補強ブランク材
９５ プレス成形品
１０１ 解析モデル
１０３ ブランク材
１０３ａ 剛性寄与部位
１０３ｂ くりぬき穴
１０５ 板材
１０７ テーラードブランク材
１０９ プレス成形品
１１１ 板材
１１３ テーラードブランク材
１１５ プレス成形品
１２１ 板材
１２３ 補強ブランク材
１２５ プレス成形品
１３１ 解析モデル
１３３ ブランク材
１３３ａ 剛性寄与部位
１３３ｂ くりぬき穴
１３５ 板材
１３７ テーラードブランク材
１３９ プレス成形品
１４１ 板材
１４３ テーラードブランク材
１４５ プレス成形品
１５１ 板材
１５３ 補強ブランク材
１５５ プレス成形品
１６１ 本発明の対策を講じたプレス成形品
１６３ 本発明の対策を講じたプレス成形品
１６５ 車体
１７１ 剛性向上手段を講じないプレス成形品
１７３ 剛性向上手段を講じないプレス成形品

Claims (10)

1. 金属板をプレス成形加工して成形されるプレス成形品に、スプリングバックを抑制するための手段を講じてなるスプリングバック抑制対策部品であって、
   前記プレス成形品の解析モデルの各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定して形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位を検出し、この検出された部位に基づいて前記プレス成形品の特定部位に剛性向上のための手段を講じてプレス成形加工してなることを特徴とするスプリングバック抑制対策部品。
2. 前記剛性向上のための手段として、ブランク材の特定部位に凸形状及び／又は凹形状を付与する金型を用いてプレス成形加工すること特徴とする請求項１記載のスプリングバック抑制対策部品。
3. 前記剛性向上のための手段として、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位の板厚を厚くすること特徴とする請求項１記載のスプリングバック抑制対策部品。
4. 前記剛性向上のための手段として、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位のヤング率を向上させること特徴とする請求項１記載のスプリングバック抑制対策部品。
5. 前記剛性向上のための手段として、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位に他の板を貼り付けること特徴とする請求項１記載のスプリングバック抑制対策部品。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のスプリングバック抑制対策部品を製造する方法であって、
   平面要素及び／又は立体要素を用いて前記プレス成形品の解析モデルを生成する解析モデル生成工程と、該生成した解析モデルの各要素にスプリングバックを生じさせる応力状態を設定する応力状態設定工程と、該応力状態設定工程で応力状態を設定した前記解析モデルについて形状最適化解析を行い剛性に寄与の高い部位を検出する剛性寄与部位検出工程と、該剛性寄与部位検出工程で検出された部位に基づいて特定部位に剛性向上のための手段を講じる剛性向上工程と、ブランク材をプレス成形加工するプレス成形加工工程を備えたことを特徴とするスプリングバック抑制対策部品製造方法。
7. 前記剛性向上工程における剛性向上のための手段は、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位に凸形状及び／又は凹形状を付与する金型を製作することであること特徴とする請求項６記載のスプリングバック抑制対策部品。
8. 前記剛性向上工程は、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位を切除して、該切除した部位に板厚の厚い部材を嵌め込んで前記ブランク材と一体化することを特徴とする請求項６記載のスプリングバック抑制対策部品製造方法。
9. 前記剛性向上工程は、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位を切除して、該切除した部位にヤング率の高い部材を嵌め込んで前記ブランク材と一体化することを特徴とする請求項６記載のスプリングバック抑制対策部品製造方法。
10. 前記剛性向上工程は、プレス成形品の材料であるブランク材の特定部位に他の板を貼り付けることを特徴とする請求項６記載のスプリングバック抑制対策部品製造方法。