JP2017127898A - プレス装置及びプレス成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溝形断面のプレス成形品の端部のスプリングバック量を低減できるプレス装置及び製造方法を提供する。【解決手段】プレス装置は、パンチ３１と、ブランクホルダ４１と、ダイ２１と、を備える。ブランクホルダ４１は、パンチ３１に隣接して配置される。ダイ２１は、ダイ肩２４及び板押さえ面２２を含む。ダイ肩２４の延在方向に沿ってダイ肩２４の一部の領域が凹形状に湾曲している。ダイ肩２４の凹形状に湾曲した領域２４ａ以外の領域におけるダイ肩境界線２６と、ブランクホルダ４１の縁４２と、の水平方向での距離は、ダイ肩２４の凹形状に湾曲した領域におけるダイ肩境界線２６と、ブランクホルダ４１の縁４２と、の水平方向での距離Ｌ１よりも広い。ダイ肩境界線２６は、ダイ肩２４の板押さえ面２２側のＲ止まりで定義される。【選択図】図５

Description

本発明は、金属板をプレス加工するプレス装置及び製造方法に関する。より詳しくは、少なくとも縮みフランジ成形部を有するプレス成形品を製造するプレス装置及び製造方法に関する。

自動車のフレーム部品等は、車体の安全性を確保するため高い強度が要求される。このような部品は、金属板をプレス加工し断面形状が溝形に成形されることがある。一方で、近年、自動車の燃費等を改善するため、車体の軽量化が推進されている。そのため、自動車の部品には、薄肉化が求められている。

フレーム部品等の強度を保ちつつ薄肉化を実現するためには、フレーム部品等の素材となる被加工材を高強度化する必要がある。しかし、プレス加工によって部品を製造する際、被加工材の高強度化を行うと、金型が離型した後のスプリングバック量が増大し、寸法精度の確保が難しくなる。スプリングバックは、過大な残留応力によって引き起こされる。

特に、高強度の被加工材を用いて、自動車のフレーム部品に代表されるような、溝形断面（具体的には、Ｕ字形状の断面）を有する部品を製造する場合、プレス成形工程において、溝形断面のプレス成形品の端部でスプリングバック量が大きくなり、所望の寸法精度の部品が得られないことがある。

特開２０１５−２７６９８号公報（特許文献１）には、スプリングバックを抑制するプレス装置が開示されている。特許文献１に記載されるプレス装置は、縦壁部と、天板部と、縦壁部につながるフランジ部とを備えるプレス成形品を製造する。このプレス成形品は、長手方向に沿って湾曲する。特許文献１には、プレス成形の際、プレス成形品の湾曲内側のフランジ部と湾曲外側のフランジ部の長手方向の線長を変化させることによって縦壁部のスプリングバック量を低減する、と記載されている。

特開２０１５−２７６９８号公報

しかし、特許文献１に記載されるプレス装置によって製造される部品は、縦壁部につながるフランジ部を備えるハット形断面のプレス成形品である。ハット形断面のプレス成形品において、縦壁部の端部のスプリングバック量は小さい。これに対し、溝形断面のプレス成形品の縦壁部にはフランジ部が無く、その縦壁部の端部のスプリングバック量は大きい。特許文献１に記載されるプレス装置は、ハット形断面のプレス成形品を製造対象とすることから、フランジ部の無い縦壁部の端部のスプリングバック量までも低減できるかどうか定かでない。

本発明は上記の実情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、溝形断面のプレス成形品の端部のスプリングバック量を低減できるプレス装置及び製造方法を提供することである。

本発明の実施形態によるプレス装置は、パンチと、ブランクホルダと、ダイと、を備える。ブランクホルダは、パンチに隣接して配置される。ダイは、ダイ肩及び板押さえ面を含む。ダイ肩の延在方向に沿ってダイ肩の一部の領域が凹形状に湾曲している（ダイ肩境界線がダイに向かって湾曲している）。ダイ肩の凹形状に湾曲した領域以外の領域におけるダイ肩境界線と、ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離は、ダイ肩の凹形状に湾曲した領域におけるダイ肩境界線と、ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離よりも広い。ダイ肩境界線は、ダイ肩の板押さえ面側のＲ止まりで定義される。

本発明の実施形態によるプレス成形品の製造方法は、プレス成形品の製造方法は、準備工程と、プレス工程と、を含む。準備工程では、金属板からなる被加工材を準備する。プレス工程では、プレス加工によって被加工材をプレス成形品に成形する。プレス成形品は、溝形断面を有する。プレス成形品は、天板部と、天板部につながる縦壁部と、を備える。プレス成形品は、一部に縮みフランジ部を有する。プレス工程では、パンチと、ブランクホルダと、ダイと、を用いる。ブランクホルダは、パンチに隣接して配置される。ダイは、ダイ肩及び板押さえ面を含む。ダイ肩の一部の領域にプレス成形品の縮みフランジ部の形状を反映する形状が形成されている。ダイ肩の縮みフランジ部の形状を反映する形状が形成された領域以外の領域におけるダイ肩境界線と、ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離は、ダイ肩の縮みフランジ部の形状を反映する形状が形成された領域における、ダイ肩境界線と、ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離よりも広い。ダイ肩境界線は、ダイ肩の板押さえ面側のＲ止まりで定義される。

本発明のプレス装置及びプレス成形品の製造方法は、溝形断面のプレス成形品の端部のスプリングバックを抑制できる。

図１Ａは、被加工材の斜視図である 図１Ｂは、図１Ａに示す被加工材から成形されたフレーム部品の斜視図である。 図２Ａは、従来のプレス装置による成形初期の状態を示す図である。 図２Ｂは、従来のプレス装置による成形中期の状態を示す図である。 図２Ｃは、従来のプレス装置による成形終了時の状態を示す図である。 図２Ｄは、従来のプレス装置によって成形されたフレーム部品を示す図である。 図３は、第１実施形態のプレス装置を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態のプレス装置による成形中期の状態を示す図であって、図３中のIV−IV断面を示す。 図５は、図４中のダイ肩近傍を拡大した断面図である。 図６は、第１実施形態のプレス装置による成形初期の状態を示す図であって、図３中のVI−VI断面を示す。 図７は、第１実施形態のプレス装置による成形中期の状態を示す図であって、図３中のVI−VI断面を示す。 図８は、第２実施形態のプレス装置によって製造されるフレーム部品の斜視図である。 図９は、第２実施形態のプレス装置による成形中期の状態を示す図であって、図８中のIX−IX断面を示す。

本実施形態によるプレス装置は、パンチと、ブランクホルダと、ダイと、を備える。ブランクホルダは、パンチに隣接して配置される。ダイは、ダイ肩及び板押さえ面を含む。ダイ肩の延在方向に沿ってダイ肩の一部の領域が凹形状に湾曲している（ダイ肩境界線がダイに向かって湾曲している）。ダイ肩の凹形状に湾曲した領域以外の領域におけるダイ肩境界線とブランクホルダの縁との水平方向での距離は、ダイ肩の凹形状に湾曲した領域におけるダイ肩境界線と、ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離よりも広い。ダイ肩境界線は、ダイ肩の板押さえ面側のＲ止まりで定義される。

例えば自動車のフレーム部品等のプレス成形品は、縦壁部につながるフランジ部を有さず、一部に縮みフランジ成形部を有する。本発明者が検討した結果、縮みフランジ成形部では端部のスプリングバックが生じにくいことが判明した。一方、縮みフランジ成形部以外の領域（例：直線成形部）では端部のスプリングバックが生じやすいことが判明した。そこで、本発明者は、縮みフランジ成形部を成形するための金型の領域と、縮みフランジ成形部以外を成形するための金型の領域に着目した。

本実施形態のプレス装置において、縮みフランジ成形部を成形する金型の領域では、ブランクホルダによって被加工材を挟む領域を確保する。シワの発生を抑制する必要があるためである。

一方、縮みフランジ成形部以外を成形する金型の領域では、ブランクホルダよって被加工材を挟む領域を軽減する。つまり、縮みフランジ成形部以外では、被加工材が、プレス加工中の早い段階でブランクホルダとダイとの間から抜ける。これにより、被加工材の端部の折り曲げ量と曲げ戻し量とが低減される。その結果、縦壁部の端部の残留応力が低減され、成形された縦壁部の端部のスプリングバック量が低減できる。

上記のプレス装置において、ダイ肩の凹形状に湾曲した領域において、ダイ肩境界線はブランクホルダの縁と水平方向での位置が一致するのが好ましい。

上記のプレス装置において、下記の構成を採用することができる。プレス装置は、パンチに対向するように配置されたパッドを備えてもよい。この場合、プレス加工中の被加工材が、パンチとパッドとによって挟まれる。これにより、被加工材がパンチの形状に沿いやすくなり、プレス成形品の寸法精度が向上する。

上記のプレス装置は、下記の構成を採用することが好ましい。ダイ肩の凹形状に湾曲した領域以外の領域において、ダイ肩境界線とブランクホルダの縁との水平方向での距離が１０ｍｍ以上である。この場合、高強度の被加工材においても、端部のスプリングバック量が有効に低減される。

上記のプレス装置は、下記の構成を採用することができる。ダイ肩はさらに、凸形状に湾曲した領域を有してもよい。この場合、プレス成形品は伸びフランジ成形部を有する。また、ブランクホルダは、パンチの両側に隣接して配置されてもよい。

上述のプレス装置を用いた本実施形態のプレス成形品の製造方法は、準備工程と、プレス工程と、を含む。準備工程では、金属板からなる被加工材を準備する。プレス工程では、プレス加工によって被加工材をプレス成形品に成形する。プレス成形品は、溝形断面を有する。プレス成形品は、天板部と、天板部につながる縦壁部と、を備える。プレス成形品は、一部に縮みフランジ部を有する。プレス工程では、パンチと、ブランクホルダと、ダイと、を用いる。ブランクホルダは、パンチに隣接して配置される。ダイは、ダイ肩及び板押さえ面を含む。ダイ肩の一部の領域にプレス成形品の縮みフランジ部の形状を反映する形状が形成されている。ダイ肩の縮みフランジ部の形状を反映する形状が形成された領域以外の領域におけるダイ肩境界線と、ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離は、ダイ肩の縮みフランジ部の形状を反映する形状が形成された領域における、ダイ肩境界線と、ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離よりも広い。ダイ肩境界線は、ダイ肩の板押さえ面側のＲ止まりで定義される。

上記の製造方法において、被加工材の引張強度は、４４０ＭＰａ以上であるのが好ましい。また、被加工材の板厚は、２．３ｍｍ以上であるのが好ましい。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。図中で同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。以下では、プレス成形品として溝形断面を有する自動車のフレーム部品を製造する場合を例示する。

図１Ａ〜図１Ｂは、フレーム部品の製造工程を段階的に示す図である。図１Ａは、フレーム部品の製造に用いられる被加工材の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示す被加工材から成形されたフレーム部品の斜視図である。

図１Ａに示すように、被加工材Ｓは、フレーム部品形状に準じた形状である。歩留りの低下が許容されるのであれば、被加工材Ｓは、最終品の形状に厳密に準じた形状でなくてもよい。後工程でトリム加工等が施されるからである。被加工材Ｓは、金属板からなる。金属板は、例えば、鋼板、アルミニウム板等である。

図１Ａに示す被加工材Ｓは、プレス加工により溝形断面を有するフレーム部品１に成形される。図１Ｂに示すように、フレーム部品１は、縦壁部２及び天板部３を備える。ただし、フレーム部品１は、縦壁部２につながるフランジ部を有しない。縦壁部２は、延在方向（長手方向）の一部に縮みフランジ成形部４を含む。また、縦壁部２は、延在方向の一部に伸びフランジ成形部５及び直線成形部６を含む。ここで、縮みフランジ成形部４は、フレーム部品１の湾曲した領域のうち、プレス加工の際、延在方向に圧縮力が作用する領域をいう。伸びフランジ成形部５は、フレーム部品１の湾曲した領域のうち、プレス加工の際、延在方向に張力が作用する領域をいう。直線成形部６は、縮みフランジ成形部及び伸びフランジ成形部以外の領域であり、プレス加工の際、延在方向に実質的に力が作用しない領域をいう。

上述したように、図１Ｂに示すフレーム部品１における縦壁部２の端部７のスプリングバック量が大きければ、例えば、アーク溶接等によって他の部品と接合して構造体を作る際に、溶接性の悪化を招く。この不都合を解消するためには、図１Ｂに示すフレーム部品１において、縦壁部２の端部７の残留応力を低減し、スプリングバック量を低減する必要がある。

［プレス成形品の縦壁部の端部がスプリングバックするメカニズム］
図２Ａ〜図２Ｃは、従来のプレス装置によって、被加工材を図１Ｂに示すフレーム部品に成形する状況を示す断面図である。これらの図のうち、図２Ａは、プレス成形の初期の状態を示す図である。図２Ｂは、プレス成形の中期の状態を示す図である。図２Ｃは、プレス成形終了時の状態を示す図である。また、図２Ｄは、プレス成形されたフレーム部品を示す図である。

図２Ａに示すように、従来のプレス装置１００は、上型としてパンチ１０１及びブランクホルダ１０２を備え、下型としてダイ１０３を備える。被加工材Ｓをプレス装置１００の所定の位置に配置する。その後、プレス装置１００のスライドが降下し、先ず、ブランクホルダ１０２とダイ１０３とによって被加工材Ｓを挟む。この状態で、スライドの更なる降下に伴ってパンチ１０１がダイ１０３に押し込まれる。その際、被加工材Ｓは、ダイ肩１０４に沿って折り曲げられる。つまり、図２Ａにおいては、被加工材Ｓはほぼ９０°の角度θ１（図２Ｂ参照）で過大に折り曲げられる。これにより、被加工材Ｓの折れ曲がり領域Ｘのうち、表側（パンチ１０１側）には張力が作用し、裏側（ダイ１０３側）には圧縮力が作用する。

図２Ｂに示すように、パンチ１０１がさらに押し込まれると、図２Ａに示す折れ曲がり領域Ｘはパンチ１０１の側面１０５とダイ１０３の内側面１０６との間を移動する。その際、パンチ１０１の側面１０５とダイ１０３の内側面１０６とによって、折れ曲がり領域Ｘは、直線状に矯正（以下、「曲げ戻し」ともいう）される。つまり、角度θ１の曲げ戻しが施される。この過大な曲げ戻しにより、張力が作用している領域Ｘの表側には圧縮力が負荷され、圧縮力が作用している領域Ｘの裏側には張力が負荷される。この応力の負荷状態がパンチ１０１による成形下死点の直前まで続く。

図２Ｃに示すように、パンチ１０１が成形下死点に到達するとフレーム部品の縦壁部２の全域が成形され、フレーム部品１が得られる。

図２Ｄに示すように、フレーム部品１がプレス装置から取り出されると、フレーム部品１の縦壁部２は、パンチ１０１の側面１０５とダイ１０３の内側面１０６とによる拘束が解かれるため、復元力により成形前の形状（図２Ｄ中の矢印方向）に戻ろうとする（以下、「スプリングバック」ともいう）。特に、被加工材Ｓが高強度又は被加工材Ｓの板厚が厚い場合、縦壁部２の端部７がスプリングバックしやすい。

図２Ａ〜図２Ｃに示すように、従来のプレス装置１００によれば、縦壁部２の端部７は、成形下死点の直前で、ブランクホルダ１０２とダイ１０３との間から抜ける。そのため、パンチ１０１とダイ１０３とによる過大な折り曲げ及び曲げ戻しは、縦壁部２の端部７の先端まで施される。そのため、縦壁部２の端部７の先端に、過大な折り曲げ及び曲げ戻しによる残留応力が生じる。したがって、フレーム部品１の縦壁部２の端部７はスプリングバックしやすい。

また、本発明者は、図１Ｂに示すフレーム部品１の領域ごとのスプリングバック量を調査した結果、次の知見を得た。フレーム部品１の縮みフランジ成形部４及び伸びフランジ成形部５では、縦壁部２の端部７のスプリングバック量が小さい。これに対し、直線成形部６では、縦壁部２の端部７のスプリングバック量が大きい。

本発明は上記理論及び知見に基づいて完成された。以下に本実施形態のプレス装置について詳述する。

［第１実施形態］
［プレス装置］
図３は、第１実施形態のプレス装置を示す斜視図である。第１実施形態のプレス装置１０は、下型としてダイ２１、上型としてパンチ３１とブランクホルダ４１とを備える。図３では、プレス装置１０がパッド２５を備える場合を示す。しかしながら、プレス装置１０はパッド２５を備えなくてもよい。フレーム部品１の天板部３に高い寸法精度が要求されない場合や、パッド２５が無くても天板部３の寸法精度が確保される場合等には、パッド２５は不必要だからである。

ダイ２１及びパッド２５は、図示しない下型ホルダに支持される。下型ホルダは、図示しないボルスタプレートに取り付けられる。一方、パンチ３１及びブランクホルダ４１は、図示しない上型ホルダに支持される。上型ホルダは、図示しないスライドに取り付けられる。パッド２５及びブランクホルダ４１は、図示しない加圧部材によって支持される。加圧部材は、油圧シリンダ、ガスシリンダ、ばね、ゴム等である。なお、ダイ２１、パンチ３１及びブランクホルダ４１の配置は、図３に示す場合に限定されない。これらの金型の配置は上下反転してもよい。要するに、ダイ２１に対してパンチ３１及びブランクホルダ４１が、相対的に移動する構成であればよい。

ダイ２１及びパッド２５は、パンチ３１及びブランクホルダ４１に対向する。特に、パッド２５は、パンチ３１に対向する。ダイ２１には、図１Ｂに示すフレーム部品１の形状が形成されている。パッド２５には、図１Ｂに示すフレーム部品１の天板部３の形状が形成されている。ダイ２１は、板押さえ面２２と、内壁２３と、ダイ肩２４とを有する。板押さえ面２２は、ブランクホルダ４１と対向する。ダイ２１の内壁２３同士の間には空間が設けられ、プレス加工の際、この空間にパンチ３１が押し込まれる。また、ダイ２１の内壁２３同士の間の空間にパッド２５が収容されている。

ダイ２１の内壁２３は、ダイ肩２４を介して板押さえ面２２とつながる。ダイ肩２４の断面の輪郭形状は、円弧形状である。ダイ２１の板押さえ面２２、内壁２３及びダイ肩２４は、成形されるフレーム部品１の長手方向に沿うように延在する。ダイ肩２４は、延在方向の一部に凹形状に湾曲する領域２４ａを含む。この凹形状に湾曲する領域２４ａは、図１Ｂに示すフレーム部品１の縮みフランジ成形部４に対応する領域に設けられる。また、ダイ肩２４は、凹形状に湾曲する領域２４ａ以外の領域に、直線領域２４ｂ及び凸形状に湾曲する領域２４ｃを含む。ダイ肩２４の直線領域２４ｂは、図１Ｂに示すフレーム部品１の直線成形部６に対応する領域に設けられる。ダイ肩２４の凸形状に湾曲する領域２４ｃは、図１Ｂに示すフレーム部品１の伸びフランジ成形部５に対応する領域に設けられる。

パンチ３１には、図１Ｂに示すフレーム部品１の天板部３の形状が形成されている。パンチ３１は、先端面３２、側面３３及びパンチ肩３４を有する。パンチ３１の先端面３２は、パンチ肩３４を介してパンチ３１の側面３３とつながる。パンチ肩３４の断面の輪郭形状は、円弧形状である。パンチ３１の先端面３２、側面３３及びパンチ肩３４は、成形されるフレーム部品１の長手方向に沿うように延在する。パンチ肩３４は、延在方向の一部に凸形状に湾曲する領域３４ａを含む。このパンチ肩３４の凸形状に湾曲する領域３４ａは、ダイ肩２４の凹形状に湾曲する領域２４ａに対応する位置に設けられる。また、パンチ肩３４は、凸形状に湾曲する領域３４ａ以外の領域に、直線領域３４ｂ及び凹形状に湾曲する領域３４ｃを含む。パンチ肩３４の直線領域３４ｂは、ダイ肩２４の直線領域２４ｂに対応する位置に設けられる。パンチ肩３４の凹形状に湾曲する領域３４ｃは、ダイ肩２４の凸形状に湾曲する領域２４ｃに対応する位置に設けられる。

ブランクホルダ４１は、フレーム部品１の長手方向に沿うように延在する。ブランクホルダ４１は、ダイ２１の板押さえ面２２に対応する形状である。プレス加工の際、ブランクホルダ４１とダイ２１とによって被加工材を挟む。ブランクホルダ４１は、ブランクホルダ４１の両端に縁を有する。以下では、ブランクホルダ４１の縁は、ブランクホルダ４１の両縁のうち、パンチ３１側の縁のことをいい、その符号は４２とする。

［縮みフランジ成形部］
図４は、第１実施形態のプレス装置による成形中期の状態を示す図であって、図３中のIV−IV断面を示す。すなわち、図４は、ダイ肩２４の凹形状に湾曲する領域２４ａ及びパンチ肩３４の凸形状に湾曲する領域３４ａの断面を示す。この領域は、図１Ｂに示すフレーム部品１の縮みフランジ成形部４を成形する領域である。この領域では、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６とブランクホルダ４１の縁４２との距離Ｌ１（ｍｍ）は、小さい方が好ましい。成形下死点の直前まで、ブランクホルダ４１とダイ２１とによって被加工材Ｓを挟み、シワの発生を抑制するためである。なお、距離Ｌ１はプレス装置の水平方向の距離をいう。後述する距離Ｌ２〜Ｌ４も同様である。

図５は、図４中のダイ肩近傍を拡大した断面図である。ダイ肩２４のダイ肩境界線２６は、ダイ肩２４の板押さえ面２２側のＲ止まり（Ｒ端）をダイ肩２４の延在方向に結んで定義される線であって、板押さえ面２２とダイ肩２４との境界をいう。後述する、直線成形部及び伸びフランジ成形部においても同様である。また、後述する第２実施形態においても同様である。

距離Ｌ１の好ましい下限は、０である。すなわち、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６とブランクホルダ４１の縁４２との水平方向での位置が一致する場合である。この場合、成形下死点の直前までダイ２１とブランクホルダ４１とによって被加工材Ｓは挟まれる。したがって、フレーム部品１の縮みフランジ成形部４に発生するシワを最も効果的に抑制できる。

また、ブランクホルダ４１の縁４２は、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６だけでなく、ダイ肩２４と対向してもよい。更には、パンチ３１と干渉しない限り、ブランクホルダ４１の縁４２がダイ２１の内壁２３よりも内側（パンチ３１側）に存在してもよい。この場合であっても、成形下死点の直前までダイ２１とブランクホルダ４１とによって被加工材Ｓは挟まれるからである。しかしながら、この場合、距離Ｌ１が０の場合と比べて、シワを抑制する効果は変わらない。ブランクホルダ４１の縁４２が、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６よりも内側（パンチ３１側）に存在しても、対向する板押さえ面２２が存在しないため被加工材Ｓを挟むことができないからである。

［直線成形部］
図６は、第１実施形態のプレス装置による成形初期の状態を示す図であって、図３中のVI−VI断面を示す。すなわち、図６は、ダイ肩２４の直線領域２４ｂ及びパンチ肩３４の直線領域３４ｂの断面を示す。この領域は、図１Ｂに示すフレーム部品１の直線成形部６を成形する領域である。この領域では、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６とブランクホルダ４１の縁４２との距離Ｌ２（ｍｍ）は、上記距離Ｌ１よりも広い。これにより、成形されたフレーム部品の縦壁部の端部のスプリングバック量が低減される。この点について、図７を参照して説明する。

図７は、第１実施形態のプレス装置による成形中期の状態を示す図であって、図３中のVI−VI断面を示す。図７に示すように、フレーム部品の縦壁部を成形する際、フレーム部品１の直線成形部６に成形される被加工材Ｓの端部Ｓ１は、図４に示す縮みフランジ成形部に成形される被加工材Ｓの端部に比べて、プレス加工の早い段階でブランクホルダ４１とダイ２１との間から抜ける。この場合、直線成形部６に成形される被加工材Ｓの端部Ｓ１は、プレス加工の早期に、図７中の矢印の方向に起き上がる。これにより、その後に被加工材Ｓの端部Ｓ１の折り曲げられる量は、図２Ｂに示す角度θ１より小さい角度θ２となる。その結果、パンチ３１の側面３３とダイ２１の内壁２３とによる被加工材Ｓの端部Ｓ１の曲げ戻し量が軽減される。したがって、成形されたフレーム部品の縦壁部の端部に生じる残留応力が低減される。その結果、縦壁部の端部のスプリングバック量が低減される。

なお、上述したように、成形されたフレーム部品１の直線成形部６及び伸びフランジ成形部５の加工では、周辺の領域から材料は集まらない。したがって、縮みフランジ成形部４以外の領域では、シワが発生しにくい。そのため、加工中にダイ２１とブランクホルダ４１とによって被加工材Ｓを挟む領域は小さくてもよい。シワの抑制の観点から、縮みフランジ成形部４以外の領域では、ブランクホルダ４１は無くてもよい。しかし、プレス加工の安定性の観点から、縮みフランジ成形部４以外の領域においてもブランクホルダ４１は設けられた方がよい。

引張強度が４４０ＭＰａ以上の高強度の被加工材をプレス加工すると、フレーム部品の縦壁部の端部の先端から１０ｍｍ以上の領域でスプリングバック量が大きくなりやすい。そのため、高強度の被加工材を加工する場合、ダイ肩２４の凹形状に湾曲する領域２４ａ以外の領域において、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６とブランクホルダ４１の縁４２との距離Ｌ２が１０ｍｍ以上であるのが好ましい。より好ましくは、１５ｍｍ以上である。距離Ｌ２が１０ｍｍ以上であると、被加工材の端部を加工しているとき、被加工材がブランクホルダとダイとの間から早期に抜ける。したがって、上述した理由により、フレーム部品の縦壁部の端部のスプリングバック量が低減される。

また、板厚が２．３ｍｍ以上の被加工材をプレス加工すると、フレーム部品の縦壁部の端部の先端から１０ｍｍ以上の領域でスプリングバック量が大きくなりやすい。この場合、上述と同様に、ダイ肩２４の凹形状に湾曲する領域２４ａ以外の領域において、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６とブランクホルダ４１の縁４２との距離Ｌ２が１０ｍｍ以上であるのが好ましい。板厚が２．３ｍｍ未満であると、フレーム部品の縦壁部全域がスプリングバックしやすいため、縦壁部の端部のスプリングバック量を低減しても、所望の寸法精度のフレーム部品は得られにくい。また、被加工材の板厚が６．０ｍｍよりも大きければ、被加工材の剛性が高いため、縦壁部の端部がスプリングバックしにくい。

［伸びフランジ成形部］
図３に示すダイ肩２４の凸形状に湾曲する領域２４ｃ及びパンチ肩３４の凹形状に湾曲する領域３４ｃの領域では、フレーム部品１の伸びフランジ成形部５を成形する。この領域では、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６とブランクホルダ４１の縁４２との距離は、特に限定されない。上述したように、この領域では、図１Ｂに示すフレーム部品１の端部７のスプリングバック量が小さく、さらに、シワも発生しにくいからである。しかし、例えば、ダイ肩２４の凸形状に湾曲する領域２４ｃの曲率半径が大きい場合、ダイ肩２４の直線領域２４ｂと同様に、フレーム部品１の端部７のスプリングバック量が大きくなる。このような場合、図６及び図７に示すように、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６とブランクホルダ４１の縁４２との距離Ｌ２を上記距離Ｌ１よりも広くする。一方、安定してプレス加工を実施するために、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６とブランクホルダ４１の縁４２との距離Ｌ２を小さくしてもよい。要するに、この領域では、ダイ肩２４のダイ肩境界線２６とブランクホルダ４１の縁４２との距離Ｌ２は、適宜設定される。

図３に示す第１実施形態のプレス装置１０では、ダイ肩２４が凹形状に湾曲する領域２４ａ、直線領域２４ｂ及び凸形状に湾曲する領域２４ｃを含む場合を示した。しかし、プレス装置１０のダイ肩２４は、図３に示す場合に限定されない。ダイ肩２４は、凹形状に湾曲する領域２４ａを有する限り、それ以外の領域に直線領域２４ｂ及び凸形状に湾曲する領域２４ｃのいずれか一方を有していていればよい。要するに、フレーム部品の形状に応じて、直線領域２４ｂ及び凸形状に湾曲する領域２４ｃをダイ肩２４に形成すればよい。

また、図３に示すプレス装置１０では、ブランクホルダ４１が、パンチ３１の両側に隣接して配置される場合を例示した。しかし、ブランクホルダ４１の配置は、図３に示す場合に限定されない。フレーム部品の片側の端部のみのスプリングバック量を低減する場合は、ブランクホルダ４１は、パンチ３１の片側にのみ配置されてもよい。要するに、ブランクホルダ４１の配置は、フレーム部品の形状に応じて選定すればよい。

［第２実施形態］
第１実施形態では、図１Ｂに示すように、鉛直方向に湾曲する縮みフランジ成形部４及び伸びフランジ成形部５を含むフレーム部品１をプレス加工するプレス装置を説明した。第２実施形態では、水平方向に湾曲する縮みフランジ成形部及び伸びフランジ成形部を含むフレーム部品をプレス加工するプレス装置について説明する。第２実施形態のプレス装置は、第１実施形態のプレス装置の構成を基本とする。以下では、第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。

［プレス成形品］
図８は、第２実施形態のプレス装置によって製造されるフレーム部品の斜視図である。図８に示すように、第２実施形態のフレーム部品５１は、溝形断面であって、縦壁部５２及び天板部５３を含む。フレーム部品５１は、一部に縮みフランジ成形部５４を有する。図８では、フレーム部品５１は、縮みフランジ成形部５４以外の領域において伸びフランジ成形部５５及び直線成形部５６を有する場合を例示する。フレーム部品５１は水平方向に湾曲しているため、湾曲している領域の片側は縮みフランジ成形部５４であり、他方は伸びフランジ成形部５５である。

第２実施形態のフレーム部品５１においても、スプリングバック量の大きい領域は第１実施形態と同様である。すなわち、フレーム部品５１の縮みフランジ成形部５４及び伸びフランジ成形部５５では、縦壁部５２の端部５７のスプリングバック量が小さく、直線成形部５６では、縦壁部５２の端部５７のスプリングバック量が大きい。以下に、このようなフレーム部品５１を被加工材から製造するプレス装置について説明する。

［プレス装置］
図９は、第２実施形態のプレス装置によるプレス成形の中期の状態を示す図であって、図８中のIX−IX断面を示す。この領域では、一方は縮みフランジ成形部５４を成形する領域（図９中の右側の領域）であり、他方は伸びフランジ成形部５５を成形する領域（図９中の左側の領域）である。図８に示すフレーム部品５１の縮みフランジ成形部５４を成形する領域では、ダイ肩６２のダイ肩境界線６３とブランクホルダ８１の縁８２との距離Ｌ３（ｍｍ）は、小さい方が好ましい。より好ましくは、ブランクホルダ８１の縁８２とダイ肩６２のダイ肩境界線６３との水平方向の位置は一致する。被加工材Ｓを加工中、ブランクホルダ８１とダイ６１とによって被加工材Ｓを挟み、シワの発生を抑制するためである。

一方、図８に示すフレーム部品５１の伸びフランジ成形部５５を成形する領域では、第１実施形態と同様に、ダイ肩６２のダイ肩境界線６３とブランクホルダ８１の縁８２との距離Ｌ４（ｍｍ）は、上述したように特に限定されない。要するに、ダイ肩６２のダイ肩境界線６３とブランクホルダ８１の縁８２との距離Ｌ４は、適宜設定される。

図８に示すフレーム部品５１の直線成形部５６を成形するときは、第１実施形態と同様に、ダイ肩６２のダイ肩境界線６３とブランクホルダ８１の縁８２との距離（ｍｍ）は、上記距離Ｌ３よりも広い（図９参照）。これにより、第２実施形態のフレーム部品５１を成形しても、縦壁部５２の端部５７のスプリングバック量は低減される。

上述の説明では、図８に示すようにフレーム部品の水平方向に湾曲する領域において片側は縮みフランジ成形部５４であり、他方は伸びフランジ成形部５５であるフレーム部品を製造するプレス装置について説明した。一方、本実施形態のプレス装置は、水平方向に湾曲する領域において両側とも同じ成形部であるフレーム部品を製造することも可能である。このような部品は、例えば、フレーム部品の湾曲する領域において両側とも縮みフランジ成形部であるようなフレーム部品である。要するに、上述したように各成形部に対応して、ダイ肩境界線とブランクホルダの縁との距離を設定すれば、成形された縦壁部の端部のスプリングバック量を低減できる。

以上、自動車用フレーム部品を製造するプレス装置について説明した。しかし、本実施形態のプレス装置は、フレーム部品以外の製造にも適用できる。要するに、本実施形態のプレス装置は、溝形断面であって、一部に縮みフランジ成形部を有するプレス成形品であれば適用できる。そのようなプレス成形品は、例えば、Ｒｒロアアームやアッパーアームのような足廻り部品等がある。

本発明のプレス装置は、溝形断面であって、一部に縮みフランジ成形部を有するプレス成形品の製造に有用である。特に、本発明のプレス装置は、自動車用フレーム部品や足廻り部品に成形されるプレス成形品の製造に有用である。

１、５１：フレーム部品（プレス成形品）、
２、５２：縦壁部、 ３、５３：天板部、
４、５４：縮みフランジ成形部、 ５、５５：伸びフランジ成形部、
６、５６：直線成形部、 ７、５７：縦壁部の端部、 １０：プレス装置、
２１、６１：ダイ、 ２２：板押さえ面、 ２３：ダイ内壁、 ２４、６２：ダイ肩、
２４ａ：ダイ肩の凹形状に湾曲する領域、 ２４ｂ：ダイ肩の直線領域、
２４ｃ：ダイ肩の凸形状に湾曲する領域、 ２５：パッド、
２６、６３：ダイ肩境界線、 ３１、７１：パンチ、
３２：パンチ先端面、 ３３：パンチ側面、 ３４、７２：パンチ肩、
３４ａ：パンチ肩の凸形状に湾曲する領域、 ３４ｂ：パンチ肩の直線領域、
３４ｃ：パンチ肩の凹形状に湾曲する領域、 ４１、８１：ブランクホルダ、
４２、８２：ブランクホルダの縁、 Ｓ：被加工材、
Ｓ１：被加工材の端部、 Ｌ１〜Ｌ４：パンチ肩とブランクホルダとの距離

Claims (9)

1. パンチと、
   前記パンチに隣接して配置されるブランクホルダと、
   ダイ肩及び板押さえ面を含むダイであって、前記ダイ肩の延在方向に沿って前記ダイ肩の一部の領域が凹形状に湾曲したダイと、を備え、
   前記ダイ肩の前記凹形状に湾曲した領域以外の領域における前記ダイ肩の前記板押さえ面側のＲ止まりで定義されるダイ肩境界線と、前記ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離は、前記ダイ肩の前記凹形状に湾曲した領域における前記ダイ肩境界線と、前記ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離よりも広い、プレス装置。
2. 請求項１に記載のプレス装置であって、
   前記ダイ肩の前記凹形状に湾曲した領域において、前記ダイ肩境界線は前記ブランクホルダの縁と水平方向での位置が一致する、プレス装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプレス装置であって、
   前記プレス装置は、前記パンチに対向するように配置されたパッドを備える、プレス装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプレス装置であって、
   前記ダイ肩の前記凹形状に湾曲した領域以外の領域において、前記ダイ肩境界線と、前記ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離が１０ｍｍ以上である、プレス装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプレス装置であって、
   前記ダイ肩はさらに、凸形状に湾曲した領域を有する、プレス装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプレス装置であって、
   前記ブランクホルダは、前記パンチの両側に隣接して配置される、プレス装置。
7. 天板部と、天板部につながる縦壁部と、を備え、一部に縮みフランジ部を有する溝形断面のプレス成形品を製造するための方法において、
   前記製造方法は、
   金属板からなる被加工材を準備する準備工程と、
   プレス加工によって前記被加工材を前記プレス成形品に成形するプレス工程と、を含み、
   前記プレス工程では、
   パンチと、前記パンチに隣接して配置されるブランクホルダと、ダイ肩及び板押さえ面を含むダイであって、前記ダイ肩の一部の領域に前記プレス成形品の前記縮みフランジ部の形状を反映する形状が形成されたダイと、を用い、
   前記ダイ肩の前記縮みフランジ部の形状を反映する形状が形成された領域以外の領域における前記ダイ肩の前記板押さえ面側のＲ止まりで定義されるダイ肩境界線と、前記ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離は、前記ダイ肩の前記縮みフランジ部の形状を反映する形状が形成された領域における、前記ダイ肩境界線と、前記ブランクホルダの縁と、の水平方向での距離よりも広い、プレス成形品の製造方法。
8. 請求項７に記載のプレス成形品の製造方法であって、
   前記被加工材の引張強度は、４４０ＭＰａ以上である、プレス成形品の製造方法。
9. 請求項７又は請求項８に記載のプレス成形品の製造方法であって、
   前記被加工材の板厚は、２．３ｍｍ以上である、プレス成形品の製造方法。

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