JP2016002583A - プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品形状を変えることなく、ねじれや曲がりといった３次元的なスプリングバックを低減するプレス成形方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るプレス成形方法は、長手方向に延びる溝形状部１３を有し、該溝形状部１３を形成する一対の縦壁部１３ｂの両方に長手方向に沿って湾曲するフランジ部を有する製品形状の成形品１１を、溝形状部１３を成形するパンチ３と、パンチ３の両側部に移動可能に設けられたフランジ成形ダイ５と、溝形状成形部７ａとフランジ成形部７ｂを有するダイ７とを用いてプレス成形するプレス成形方法であって、成形途中におけるダイ７の下死点からの距離をＨ、成形途中におけるフランジ成形ダイ５の上死点からの距離をＤとしたときに、成形途中においてはＨ＞０、Ｄ＞０であり、製品形状に成形する時点で、Ｈ＝Ｄ＝０となるようにして成形することを特徴とするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、長手方向に延びる溝形状部を有し、該溝形状部を形成する一対の縦壁部の少なくとも一方に長手方向に沿って湾曲するフランジ部を有する製品形状の成形品を成形するプレス成形方法に関する。

プレス成形とは、その対象物である材料（ブランク）に金型を押し付けることにより、金型の形状をブランクに転写して加工を行う方法のことである。プレス成形においては、プレス成形品を金型から取り出した後に、そのプレス成形品内の残留応力が弾性回復することによって起こる形状不良、いわゆるスプリングバックが発生し、所望の形状とは異なってしまう問題がしばしば発生する。

スプリングバックがどの程度生じるかについては、主に材料の強度に大きく影響される。昨今では、特に自動車業界を中心に、自動車車体の軽量化の観点から車体部品に高強度な鋼板を使用する傾向が強くなっており、このような材料の高強度化に伴いスプリングバックの生じる程度が大きくなっている。
このため、スプリングバック後の形状を設計形状に近づけるために、生産現場では熟練者によって金型を幾度も修正して、トライアル＆エラーを重ねなければならず、その結果、生産期間が長期化してしまう。
したがって、スプリングバックを効果的に低減できる方法を開発することは、自動車の開発期間やコストを削減する上でもますます重要な課題であると言える。

スプリングバックの低減には、その発生原因である応力のコントロールが必要不可欠である。
応力をコントロールしてスプリングバックを低減するものとして、例えば特許文献1に記載の「薄鋼板のプレス成形用金型装置」がある。特許文献１は、ハット断面部品をフォーム成形する際に、フランジ部に凸ビードを設けた金型でプレス成形する方法である。この方法は、下死点直前でブランクが凸ビードにロックされてブランクの縦壁部に引張変形が付与され、縦壁部の反りの原因であった板厚方向の応力差が解消されるというものである。

また、他の例として、パンチの外周に設置されたブランクホルダに窪みを設けた金型で成形する方法が特許文献２に提案されている。この方法は、成形中、ブランクホルダの窪みにブランク端部が入り込み、さらに成形が進むとブランク端部が窪み内壁に引っ掛かって拘束された状態となる。このため、ブランクが外へ流出しなくなるので、下死点直前でブランクの縦壁部に面内圧縮応力を付与することができ、板厚方向の応力差が解消されるというものである。

特許第4090028号公報 特開2010-99700号公報

特許文献１の方法では、成形された部品のフランジ部にビード形状が残ってしまうため、組立工程において他部品との溶接時に不具合が生じる可能性がある。そのため、ビード形状が残存する部分をカットするか、あるいは製品内にビード形状が入らないようにブランク長さを長くとる必要がある。

また、特許文献１、２は、スプリングバックによってある断面に生じる形状変化に対する対策である。しかし、実際の部品ではねじれや曲がりといった部品全体に生ずる３次元的なスプリングバックが問題となる場合も多く、特許文献１、２はこのような問題に対する充分な対策とはなり得ない。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、製品形状を変えることなく、ねじれや曲がりといった３次元的なスプリングバックを低減するプレス成形方法を提供することを目的としている。

発明者は上記課題を解決するため、図１８に示すような溝底部１３ａ、縦壁部１３ｂからなる溝形状部１３及びフランジ部（内側フランジ部１５及び外側フランジ部１７）で形成され、かつ長手方向に沿って湾曲するフランジを有する成形品１１をフォーム成形した際に成形品１１に生じるスプリングバックの形態について検討した。

従来のフォーム成形では図１９の斜視図、図２０の断面図に示すようにダイ８３とパンチ８５でブランク１９を挟み込むことで成形を行う。図２１は成形前後のブランク外形線を示した図である。湾曲曲率の大きい側のフランジ（以下、内側フランジ部１５）に該当する外形線は成形によりブランクが流入することで曲率は小さくなり（曲率半径は大きくなり）線長が長くなる（A₀B₀→A₁B₁）。つまり、内側フランジ部１５には引張りひずみが生じ、伸びフランジ変形となり下死点では長手方向に引張応力が残存する。

一方、湾曲曲率の小さい側のフランジ（以下、外側フランジ部１７）ではその逆で、外形線は成形によりブランクが流入することで曲率は大きくなり（曲率半径は小さくなり）線長が短くなる（C₀D₀→C₁D₁）。つまり、外側フランジ部１７は縮みフランジ変形となり下死点では長手方向に圧縮応力が残留する。

これらの残留応力は離型時に弾性回復し、内側フランジ部１５では縮み変形、外側フランジ部１７は伸び変形となり、その結果、図２２に示すように成形品１１は湾曲曲率が大きく（曲率半径が小さく）なるような曲がり変形となるスプリングバックが生ずる。なお図２２において、破線がスプリングバック前の形状を示しており、実線がスプリングバック後の形状を示している。

以上のように、長手方向に湾曲したフランジ部を有する成形部品ではフランジ部における残留応力が離型時に解放されるため、部品全体に曲がり変形を与えるスプリングバックを生じさせている。このことから、このような部品では、フランジ部の残留応力の低減が部品のスプリングバック低減に非常に重要であると言える。

発明者は、プレス成形過程における、ストロークとひずみの関係を検討した。図２３は、上述した従来のフォーム成形のシミュレーションにおいて、伸びフランジ変形となるブランク内側端部のひずみ履歴を表したグラフであり、縦軸が真ひずみを示し、横軸がストロークを示している。
従来のフォーム成形の場合、図２３に示すように、プレス成形開始からストロークが約4.7mmまでの間は、図２０（ｂ）中の太矢印に示す方向にブランク１９が流入して、これによってブランク内側部は引張りひずみが生ずる。このプレス成形開始からストロークが約4.7mmまでの間は、ブランク内側端部はパンチ８５と接触していないので、ストロークに対するひずみ量が大きくなったものと考えられる。

ストロークが約4.7mmを超えた時点から10mmまでは、引張りひずみが徐々に低減している。この間は、ブランク内側端部がパンチ８５の平坦部に大きな角度を持って接触し、ブランク内側端部が拘束されるため引張りひずみの増加が押えられ、その一方でブランク内側端部よりも内側（溝底部１３ａ側）の部位は引張りひずみが生ずるため、ブランク内側端部にはわずかに圧縮力が作用し、引張りひずみが徐々に低減したものと考えられる。
そして、ストロークが10mmを超えた時点から下死点である15mmまでは、引張りひずみが増加し、特にストロークが12mmを超えた時点以降は引張りひずみが急激に増加している。
これは、ストロークが10mmを超えた時点からブランク内側端部のパンチ８５の平坦部８６に対する傾斜角度が小さくなり、つまりブランク内側端部とパンチ８５の平坦部８６が成す角度が小さくなり、ブランク内側端部のパンチ８５の平坦部８６による拘束力が小さくなったため、それまで伸びようとしても伸びられなかったのが開放されことで急激に引張りひずみが生じたものと考えられる。

以上の考察から、ブランク内側端部に大きな引張りひずみが生ずるのは、プレス成形過程の最終段階で、ブランク内側端部のパンチ８５の平坦部８６による拘束がなくなることによると考えられる。
とすれば、引張りひずみを小さくするには、プレス成形過程において、フランジ端部のパンチ８５の平坦部８６による拘束をできるだけ長くする、つまりプレス成形の下死点直前までフランジ端部とパンチ８５の平坦部８６との成す角度が大きくなるような成形をすればよい。
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。

（１）本発明に係るプレス成形方法は、長手方向に延びる溝形状部を有し、該溝形状部を形成する一対の縦壁部の少なくとも一方に長手方向に沿って湾曲するフランジ部を有する製品形状の成形品を、前記溝形状部を成形するパンチと、該パンチの少なくとも一方の側部に移動可能に設けられたフランジ成形ダイと、前記パンチと協働して溝形状部を成形する溝形状成形部と前記フランジ成形ダイと協働してフランジ部を成形するフランジ成形部を有するダイと、を用いてプレス成形するプレス成形方法であって、
成形途中における前記ダイの下死点からの距離をＨ、成形途中における前記フランジ成形ダイの上死点からの距離をＤとしたときに、
成形途中においてはＨ＞０、Ｄ＞０であり、製品形状に成形する時点で、Ｈ＝Ｄ＝０となるようにして成形す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、フランジ成形ダイの移動開始時におけるＨとＤの関係が、Ｄ＞Ｈであることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記パンチのいずれか一方の側部に移動可能に設けられたフランジ成形ダイを用いてプレス成形することを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記パンチの両方の側部に移動可能に設けられたフランジ成形ダイを用いてプレス成形することを特徴とするものである。

本発明においては、成形途中におけるダイの下死点からの距離をＨ、成形途中におけるフランジ成形ダイの上死点からの距離をＤとしたときに、成形途中においてはＨ＞０、Ｄ＞０であり、製品形状に成形する時点で、Ｈ＝Ｄ＝０となるようにして成形するようにしたので、フランジ端部に蓄積されるひずみ量が低減され、その結果、残留応力が低減され、これによってスプリングバックを緩和させることができる。

本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図である。 本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法で用いるプレス成形装置の要部の説明図である。 本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法で用いるプレス成形装置の要部の縦断面図である。 本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図であって、プレス成形中のブランクの動きの説明図である。 本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の効果の説明図である（その１）。 本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の効果の説明図である（その２）。 本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の効果を説明するにあたって、比較のために従来方法でプレス成形をした結果について説明する図である。 本発明の他の実施の形態に係るプレス成形方法で用いるプレス成形装置の要部の説明図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係るプレス成形方法で用いるプレス成形装置の要部の説明図である。 図１〜図３に示すプレス成形装置の変形例の説明図である。 本発明を適用可能な成形品の断面形状の態様を説明する説明図である。 本発明を適用可能な製品形状の一例である（その１）。 本発明を適用可能な製品形状の一例である（その２）。 本発明を適用可能な製品形状の一例である（その３）。 本発明の実施例１に係る成形品の製品形状の説明図である（その１）。 本発明の実施例１に係る成形品の製品形状の説明図である（その２）。 本発明の実施例１に係るスプリングバック量の評価方法の説明図である。 本発明の課題の説明図であって、プレス成形方法で成形されるプレス成形品の斜視図である。 本発明の課題の説明図であって、従来のプレス成形装置の金型の斜視図である。 本発明の課題の説明図であって、従来のプレス成形方法の説明図である。 本発明の課題の説明図であって、従来のプレス成形方法によって成形された成形品におけるスプリングバックの発生メカニズムの説明図である。 本発明の課題の説明図であって、従来のプレス成形方法によって成形された成形品におけるスプリングバックの説明図である。 本発明の課題の説明図であって、従来のプレス成形方法によって成形された成形品に生ずる真ひずみとストロークとの関係を示すグラフである。

［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法は、図１８に示す製品形状の成形品１１（図１８参照）を、図１〜図３に示すプレス成形装置１を用いてプレス成形するものであるので、本プレス成形方法について詳細に説明するのに先立って、上記の成形品１１及びプレス成形装置１について図１〜図３、図１８に基づいて概説する。

〔成形品〕
成形品１１は、図１８に示すように、溝底部１３ａ及び縦壁部１３ｂからなる溝形状部１３と、内側フランジ部１５及び外側フランジ部１７を有しており、全体形状が長手方向に沿って湾曲している。
内側フランジ部１５は湾曲曲率が大きくなっており（曲率半径が小さくなっており）、外側フランジ部１７は湾曲曲率が小さくなっている（曲率半径が大きくなっている）。従って、従来のフォーム成形において、内側フランジ部１５が伸びフランジ変形を受けるフランジ部であり、外側フランジ部１７がプレス成形時に縮みフランジ変形を受けるフランジ部である。

〔プレス成形装置〕
プレス成形装置１は、図３に例を示すように、溝形状部１３を成形するパンチ３と、パンチ３の両方の側部に移動可能に設けられたフランジ成形ダイ５と、パンチ３及びフランジ成形ダイ５と協働して溝形状部１３及びフランジ部を成形するダイ７と、フランジ成形ダイ５を移動可能に支持する支持機構としての油圧支持機構９を有している。
以下、各構成について説明する。

＜パンチ＞
パンチ３は、長手方向に沿って湾曲する凸条からなり、上端が溝形状部１３の溝底部１３ａを成形する溝底成形部３ａになっており、溝底成形部３ａの両側が縦壁部１３ｂを成形する縦壁成形部３ｂになっている。

＜フランジ成形ダイ＞
フランジ成形ダイ５は、ダイ７と協働してフランジ部を成形するためのものであり、ダイ７に対向するフランジ成形面５ａを有し、パンチ３の両側に配置されて油圧支持機構９によって移動可能に支持されている。

＜ダイ＞
ダイ７は、長手方向に沿って湾曲する溝形からなり、パンチ３と協働して溝形状部１３を成形する溝形状成形部７ａと、溝形状成形部７ａの両側に設けられフランジ成形ダイ５と協働してフランジ部を成形するフランジ成形部７ｂとを有している。

＜油圧支持機構＞
油圧支持機構９は、フランジ成形ダイ５を支持して移動させる支持機構の一例であり、図３に示すように、ダイ７のプレス成形時の移動方向（図中では下方向）に凸となるようにダイ７に設けられた凸部７ｃと、ダイ７の凸部７ｃによって押圧されることでダイ７の成形荷重を受ける第１油圧ピストン２１と、作動油２３が充填された油圧配管２５と、油圧配管２５における第１油圧ピストン２１が設置された端部と反対側の端部に設置された第２油圧ピストン２７とを備えており、成形時におけるダイ７の成形荷重をフランジ成形ダイ５がダイ７に近づく方向に移動させる駆動力に変換して、該駆動力によってフランジ成形ダイ５を移動させるようになっている。
以下に、油圧支持機構９の各構成を詳細に説明する。

第１油圧ピストン２１は油圧配管２５の一端に上下動可能に配置されており、凸部７ｃによって押し下げられる。
ダイ７の凸部７ｃの高さと第１油圧ピストン２１の高さは、プレス成形時においてダイ７が移動して所定の位置に到達したときに、凸部７ｃが第１油圧ピストン２１に当接して押し下げを開始するように設定されている。
作動油２３は、第１油圧ピストン２１がダイ７の凸部７ｃから受けた荷重を、他端側に設置された第２油圧ピストン２７に伝達するための機能を有している。
第２油圧ピストン２７は、油圧配管２５の一端に上下動可能に配置されており、第２油圧ピストン２７によって押圧板２９を介してフランジ成形ダイ５を支持している。

油圧配管２５における第１油圧ピストン２１が設置されているシリンダ部の断面積と、第２油圧ピストン２７が設置されているシリンダ部の断面積は、ダイ７の移動量とフランジ成形ダイ５の移動量とが同期するように設定されている。すなわち、ダイ７が下死点に到達する時点とフランジ成形ダイ５が上死点に到達する時点が同時になるように設定されている。

油圧支持機構９は以上のように構成されているので、プレス成形時においてダイ７が移動して所定の位置に到達したときに、フランジ成形ダイ５が図３中の白抜き矢印の方向に移動を開始するようになっている。

以上のように構成されたプレス成形装置１を用いた本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法について、以下にプレス成形装置１の動作と共に図１、図４〜図７に基づいて説明する。
〔プレス成形方法〕
図１（ａ）はプレス成形の初期状態を示す図である。以下の説明において、成形途中におけるダイ７の下死点からの距離をＨ、成形途中におけるフランジ成形ダイ５の上死点からの距離をＤとし、ブランク１９の厚みをｔとする。
図１（ａ）に示すように、フランジ成形ダイ５はＤ＝Ｄ₀となるように、フランジ成形ダイ５の上死点から下がった位置で油圧支持機構９によって支持しておく。ブランク１９はパンチ３の上面に載置する。

図１（ａ）に示す状態からダイ７を移動させると、ブランク１９はパンチ３とダイ７によって曲げ加工され、これによってフランジ端部はフランジ成形ダイ５に近づくように移動し、やがて当接する（図１（ｂ）参照）。

フランジ端部がフランジ成形ダイ５に当接するまでは、フランジ成形ダイ５による拘束がないので、ブランク１９は製品形状特性上、全体が図４中の矢印Ａ１の方向に動きやすい。そのため、ブランク１９は図１及び図４に示す矢印Ａ２の方向へ入りやすく、結果として内側端１９ａは引張変形（図４中の矢印Ａ３参照）を受け、外側端１９ｂは圧縮変形を受ける。

図５は、伸びフランジ変形となるブランク内側端部のひずみ履歴を表したグラフであり、実線が本発明方法、点線が従来方法の一例を示す。
例えば、内側端１９ａは、図５の実線に示すように、成形開始からストロークが約5.8mmまでの間フランジ成形ダイ５に当接せず、その間、引張ひずみが蓄積される。
なお、従来方法の場合、図５の点線に示すように、プレス成形開始からストロークが約4.7mmまでの間は、内側端１９ａがフランジ成形ダイ５に当接しなかったため、本発明方法の場合と同様に、引張ひずみが蓄積された。

ダイ７が移動してＨ＝Ｈ₁になって、フランジ端部がフランジ成形ダイ５に当接した後に（図１（ｂ）参照）フランジ成形ダイ５の移動を開始させる。
フランジ端部がフランジ成形ダイ５に当接すると、フランジ端部に拘束力が発生する。このような拘束力はフランジ端部がフランジ成形ダイ５に対してなす角度（以下、「当接角度θ」という）に応じて変化し、当接角度θが急であるほど大きくなり、逆に当接角度θが0°（フランジ部とフランジ成形ダイ５のフランジ成形面５ａとがほぼ平行）に近いほど小さくなる。

このようにフランジ端部が拘束されると、ひずみの増加が抑えられ、その一方でフランジ端部よりもパンチ３に近い部位は拘束を受けていないので、プレス成形が進行するにしたがって当該部位のひずみが増加する。このように、フランジ端部のひずみの増加が抑えられフランジ端部よりもパンチ３に近い部位のひずみが増加することで、フランジ端部にはフランジ端部が拘束される前とは逆方向の内部応力が発生する。
例えば内側端１９ａの場合、フランジ成形ダイ５に当接した後は、発生した拘束力によって内側端１９ａの動きが制限され、ブランク１９全体は矢印Ａ１（図４参照）に示す方向への動きができず、内側端１９ａも矢印Ａ３（図４参照）に示すような引張りひずみが生じない。その一方で、内側端１９ａよりもパンチ３に近い部位は、プレス成形が進行するにしたがって引張りひずみが増加し、そのため、図５の実線に示すように、ストロークが約5.8mmを超えたあたりから引張ひずみが徐々に減少する。

特に、本発明方法の場合、成形途中において、Ｈ＞0mm、Ｄ＞0mmになるようにしているので従来方法の場合よりも当接角度θが大きい状態を長く保つことができ、ストロークが全体の約95％（約14.2mm）に至るまで拘束力が保持され、引張ひずみを増加させることがない。
また、フランジ成形ダイ５がＤ＞０の状態を維持していることにより、従来方法に比較して、フランジ端部の傾斜角度がより大きい状態でフランジ成形ダイ５に当接するため、フランジ端部の当接角度θを大きくすることができる。

成形下死点直前では、当接角度θが0°に近づくため、フランジ端部の拘束力が弱まり、例えば内側端１９ａでは、図５の実線に示すように、ストロークが約14.2mmの時点以降では、拘束力がなくなり引張力が作用して、下死点ではひずみ量が0に近づく。
これに対して、従来方法では、ストロークが約10.2mmを超えたあたりから、引張ひずみが増加し、その後急激に増加している。これは、フランジ部の当接角度θがストークの早い段階で0°に近くなるため、内側端１９ａの拘束力が弱まり、内側端１９ａが伸びフランジ成形となったためである。

図６（ａ）は、本発明例におけるプレス成形完了前（Ｈ＝3mm）のブランク長手方向の応力状態をコンター図で示したものであり、図６（ｂ）は本発明例におけるプレス成形完了時のブランク長手方向の応力状態をコンター図表示したものである。本発明方法の場合、図６に示すように、内側端１９ａの図６中の矢印Ａ４で示す箇所においては、残留応力は殆ど蓄積されていない状態のまま変化することなく成形できている。
他方、従来方法の場合の同様の応力状態を示した図７を見ると分かるように、従来方法では、プレス成形完了前である内側端１９ａの図７（ａ）中の矢印Ａ４で示す箇所においては、残留応力が殆ど蓄積されていない状態であったが、プレス成形完了時の図７（ｂ）の下死点の状態では、引張方向の残留応力が蓄積されている。

なお、製品形状に成形する時点（図１（ｄ）参照）では、ダイ７が下死点に到達し（Ｈ＝0mm）、フランジ成形ダイ５が上死点に到達し（Ｄ＝0mm）、パンチ３とダイ７とで溝形状部１３が形成され、ダイ７とフランジ成形ダイ５とで内側フランジ部１５と外側フランジ部１７が成形される（符号は図１８参照）。

以上のように、本発明方法の場合、成形途中において、Ｈ＞0mm、Ｄ＞0mmになるようにしているので、フランジ端部がフランジ成形ダイ５に当接した以降、成形下死点直前まで、従来方法と比較してフランジ端部がフランジ成形金型に対して当接角度θが急な状態を長く保持でき、フランジ端部がより長い間拘束を受けフランジ端部のひずみ量を小さくすることができる。
このように、本発明方法ではフランジ端部に蓄積されるひずみ量すなわち残留応力を低減させ、これによってスプリングバックを緩和させることができるので、金型形状を修正することでトライアル＆エラーによってスプリングバックを緩和していた従来の方法に比べ、はるかに安価でなおかつ短期間でスプリングバックを緩和できる。

なお、ひずみ量のコントロールは、Ｈ₁とＤ₀を調整することで行う。Ｈ₁が小さくＤ₀が大きいほどフランジ部の当接角度θを急勾配にできるストロークを長く確保でき、すなわち純粋な伸びフランジ成形の形態になるストロークが短く、残留応力の低減効果は大きい。そのため、Ｄ₀＞Ｈ₁（フランジ成形ダイ５の上昇開始時においてＤ＞Ｈ）となるように設定することが望ましい。

［実施の形態２］
実施の形態１では、内側フランジ部１５及び外側フランジ部１７の両方において、フランジ端部に生ずる残留応力を低減させ、これによってスプリングバックを緩和させた例を説明したが、内側フランジ部１５と外側フランジ部１７とで残留応力のバランスをとることによって成形品１１全体としてスプリングバックが緩和されればよく、内側フランジ部１５または外側フランジ部１７の一方についてのみ、残留応力を低減させるような成形を行うようにしてもよい。
例えば、内側フランジ部１５のみで残留応力を低減させる場合、図８に示すように、外側フランジ成形部３３ｂを有するパンチ３３と、内側フランジ部１５を成形するためのフランジ成形ダイ５を備えたプレス成形装置３１を用いてプレス成形を行う。

パンチ３３は、ダイ７と共に図１８に示す溝底部１３ａと縦壁部１３ｂと外側フランジ部１７を成形する。
プレス成形装置３１の他の構成は図１〜図３のプレス成形装置１と同様であるので、図８において、図１〜図３と同一のものには同一の符号を付している。

以上のように構成されたプレス成形装置３１を用いてプレス成形を行うことで、内側端１９ａでは残留応力が殆ど生じず、外側端１９ｂでは圧縮による残留応力が蓄積される。このように、内側フランジ部１５と外側フランジ部１７とで残留応力を異ならせることで、全体としてバランスを取ることが可能になり、成形品１１全体としてスプリングバックを抑制することができる。

［実施の形態３］
実施の形態２で説明したものとは逆に、外側フランジ部１７のみ残留応力を低減させるようにしてもよく、この場合、図９に示すように、内側フランジ成形部４３ａを有するパンチ４３と、外側フランジ部１７を成形するためのフランジ成形ダイ５を備えたプレス成形装置４１を用いる。
パンチ４３は、ダイ７と共に図１８に示す溝底部１３ａと縦壁部１３ｂと内側フランジ部１５を成形する。
プレス成形装置４１の他の構成はプレス成形装置１及びプレス成形装置３１と同様であるので、図９において、図１〜図３及び図８と同一のものには同一の符号を付している。

以上のように構成されたプレス成形装置４１を用いてプレス成形を行うことで、内側端１９ａでは引張による残留応力が蓄積され、外側端１９ｂでは残留応力が殆ど生じない。このようにして、内側フランジ部１５と外側フランジ部１７とで残留応力を異ならせることで、全体としてバランスを取ることが可能になり、成形品１１全体としてスプリングバックを緩和することができる。

なお上記実施の形態１〜実施の形態３では、パンチ３とフランジ成形ダイ５とダイ７とを有しているものを例に挙げて説明したが、これらに加えてパッドを設けてブランク１９がずれないようにしてもよい。
このようなものの一例を図１０に示す。図１０に示すプレス成形装置５１は、図１〜図３のプレス成形装置１の変形例であり、ブランク１９の溝底部１３ａに相当する部位をパンチ３と協働して挟持するパッド５３を設けて、ダイ７の移動前からブランク１９を挟持するようにしてもよい。こうすることで、プレス成形中にブランク１９がずれてしまうことを確実に防止できる。なお、図１０のプレス成形装置５１において、図１〜図３のプレス成形装置１と同一のものには同一の符号を付している。

上記実施の形態１〜実施の形態３では、フランジ成形ダイ５が下側に、ダイ７が上側にそれぞれ配置され、フランジ成形ダイ５が初期位置（Ｄ＝Ｄ₀）から移動最終点である上死点まで移動し、ダイ７が初期位置（Ｈ＝Ｈ₀）から移動最終点である下死点まで移動するものを例に挙げて説明した。
しかし、上記説明の「上死点」、「下死点」における「上」、「下」には、一般的な上下（うえした）の意味はなく、対向配置されたフランジ成形ダイ５とダイ７が対向する相手側に向かって移動するという移動の方向を示すものであり、「上死点」、「下死点」とはフランジ成形ダイ５とダイ７がそれぞれ対向する相手側に向かって移動したときの移動最終点の意味である。つまり「上死点」、「下死点」という文言によってフランジ成形ダイ５とダイ７の配置が限定されるものではく、例えばフランジ成形ダイ５とダイ７が上下逆に配置された場合も含まれる。

また、本発明で効果が得られる成形品１１の製品形状としては長手方向に沿って湾曲するフランジ部を有し、かつ溝形状部１３を形成する一対の縦壁の少なくとも一方にフランジ部を有する形状であればよい。図１１に、本発明を適用可能な成形品１１の製品形状の断面の例を複数示し、各断面について以下に説明する。
図１１（ａ）〜図１１（ｆ）は、内側及び外側の両方に湾曲したフランジ部を有するものである。図１１（ａ）、（ｄ）は縦壁が垂直になっているものである。図１１（ｂ）、（ｅ）は上述した成形品１１の断面と同様であり、縦壁が傾斜しているものである。図１１（ｃ）、（ｆ）は両縦壁部が傾斜して三角形を形成しているものである。図１１（ｃ）、（ｆ）の断面を成形するには、先端がＲになっているパンチを使用するとよい。
また、図１１（ｇ）〜図１１（ｉ）に示すように、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の内側または外側のいずれか一方のみの湾曲したフランジ部を有するものであってもよい。
フランジ部の長さ、高さ位置や角度について制限はない。
また、図１２（ａ）の成形品６１及び図１２（ｂ）の成形品６３に示すように、内側または外側のいずれか一方に湾曲したフランジ部を有し、他方は湾曲しないフランジ部を有するものであってもよく、成形品の製品形状全体が湾曲していなくともよい。

また、成形品の長手方向をｘ方向、幅方向をｙ方向、高さ方向をｚ方向（図１２参照）とすると、上記の実施の形態１〜３及び図１２の説明では、成形品はｘｙ平面内における湾曲であったが、本発明の対象とする成形品はこのような湾曲にのみ限られず、図１３及び図１４に示すように、フランジ部がｚ方向に湾曲するものも含む。
図１３（ａ）は、成形品全体が長手方向中央で上に凸となるように湾曲した形状の一例(成形品６５)を図示したものであり、図１３（ｂ）は長手方向中央で下に凸となるように湾曲した形状の一例(成形品６７)を図示したものである。
図１４（ａ）は、成形品のフランジ部のみが長手方向中央で上に凸となるように湾曲した形状の一例(成形品６９)を図示したものであり、図１４（ｂ）は成形品のフランジ部のみが長手方向中央で下に凸となるように湾曲した形状の一例(成形品７１)を図示したものである。

本発明のプレス成形方法による作用効果について具体的な実験を行ったので、その結果について図１５〜図１７に基づいて、他の図を適宜参照して以下に説明をする。
まず、実験方法について概説する。実験は、Ｈ₁及びＤ₀のスプリングバックへ量の影響を確認するために、プレス成形装置１を用いてＨ₁及びＤ₀を変えて成形を行い、成形された成形品１１のスプリングバック量を比較するというものである。

成形対象となる成形品１１は、図１５及び図１６に示すように、長さが1000mm、断面の高さが40mm、溝底部１３ａの幅が30mm、内側フランジ部１５及び外側フランジ部１７の幅がともに15mm、部品幅中央の長手方向湾曲曲率半径が1000mmである。ブランク１９は厚さ1.2mmの980MPa級鋼板を使用した。プレス機には1000tonf油圧プレス機を用いた。

本発明例１〜本発明例４は、図１〜図３に示すプレス成形装置１を用い、Ｈ₁及びＤ₀はそれぞれ5、10、15mmの3水準とした。
比較例１としてプレス成形金型８１（図１９参照）を用いて、溝底部１３ａと縦壁部１３ｂとフランジ部（内側フランジ部１５及び外側フランジ部１７）を成形する通常のパンチ８５（Ｈ₁＝0mm、Ｄ₀＝0mm）を用いて従来のフォーム成形（図２０参照）を行った。

また、パッドで溝底部１３ａを押さえる場合の効果を確認するために、本発明例５としてプレス成形装置５１（図１０参照）を用いたパッド付きのフォーム成形（Ｈ₁＝10mm、Ｄ₀＝15mm）と、比較例２として通常のパンチ及びパッド付きダイを用いたフォーム成形（Ｈ₁＝0mm、Ｄ₀＝0mm）を実施した。パッド圧は50tonfとした。

成形された成形品の形状は３次元形状測定で測定した。その後、CADソフトウェア上で長手方向中央の湾曲部が設計形状と合うように測定データの位置合わせを行い、部品端における測定形状データと設計形状データのY座標差異（曲がり量Δy、図１７参照）を算出し、この曲がり量Δyをスプリングバックによる曲がり変形の指標とした。
曲がり量Δyは、正ならば部品の湾曲曲率が大きくなる（曲率半径が小さくなる）方向に曲がり変形したことを、負ならば湾曲曲率が小さくなる（曲率半径が大きくなる）方向に曲がり変形したことを意味する。そして、絶対値が小さければスプリングバック量が少ないことを意味する。
表１に各プレス成形条件｛Ｈ₁（mm）、Ｄ₀（mm）、パッドの有無｝と各プレス条件で成形された成形品１１の曲がり量Δy（mm）をまとめたものを示す。

本発明例１〜本発明例４では、表１に示すように、比較例１と比較して曲がり量Δyが改善された。特に発明例４の曲がり量Δyは0.5mmであり、比較例１の7.4mmに比べて大幅にスプリングバックが改善された。
また、比較例２及び本発明例５から分かる通り、パッドを用いた場合でもスプリングバックが大幅に改善された。

１ プレス成形装置（実施の形態１）
３ パンチ
３ａ 溝底成形部
３ｂ 縦壁成形部
５ フランジ成形ダイ
５ａ フランジ成形面
７ ダイ
７ａ 溝形状成形部
７ｂ フランジ成形部
７ｃ 凸部
９ 油圧支持機構
１１ 成形品
１３ 溝形状部
１３ａ 溝底部
１３ｂ 縦壁部
１５ 内側フランジ部
１７ 外側フランジ部
１９ ブランク
１９ａ 内側端
１９ｂ 外側端
２１ 第１油圧ピストン
２３ 作動油
２５ 油圧配管
２７ 第２油圧ピストン
２９ 押圧板
３１ プレス成形装置（実施の形態２）
３３ パンチ
３３ｂ 外側フランジ成形部
４１ プレス成形装置（実施の形態３）
４３ パンチ
４３ａ 内側フランジ成形部
５１ プレス成形装置（他の態様）
５３ パッド
６１ 内側に湾曲フランジを有する成形品
６３ 外側に湾曲フランジを有する成形品
６５ 上に凸となる湾曲形状の成形品
６７ 下に凸となる湾曲形状の成形品
６９ フランジ部のみが上に凸となる湾曲形状の成形品
７１ フランジ部のみが下に凸となる湾曲形状の成形品
８１ プレス成形金型（従来例）
８３ ダイ
８５ パンチ
８６ パンチの平坦部

Claims (4)

1. 長手方向に延びる溝形状部を有し、該溝形状部を形成する一対の縦壁部の少なくとも一方に長手方向に沿って湾曲するフランジ部を有する製品形状の成形品を、前記溝形状部を成形するパンチと、該パンチの少なくとも一方の側部に移動可能に設けられたフランジ成形ダイと、前記パンチと協働して溝形状部を成形する溝形状成形部と前記フランジ成形ダイと協働してフランジ部を成形するフランジ成形部を有するダイと、を用いてプレス成形するプレス成形方法であって、
   成形途中における前記ダイの下死点からの距離をＨ、成形途中における前記フランジ成形ダイの上死点からの距離をＤとしたときに、
   成形途中においてはＨ＞０、Ｄ＞０であり、製品形状に成形する時点で、Ｈ＝Ｄ＝０となるようにして成形することを特徴とするプレス成形方法。
2. フランジ成形ダイの移動開始時におけるＨとＤの関係が、Ｄ＞Ｈであることを特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。
3. 前記パンチのいずれか一方の側部に移動可能に設けられたフランジ成形ダイを用いてプレス成形することを特徴とする請求項１又は２記載のプレス成形方法。
4. 前記パンチの両方の側部に移動可能に設けられたフランジ成形ダイを用いてプレス成形することを特徴とする請求項１又は２記載のプレス成形方法。