JP2017196646A - プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】断面ハット形状のプレス成形部品をプレス成形するにあたり、スプリングバックによるプレス成形部品の壁開きを抑制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、天板部７１と縦壁部７５とフランジ部７９を有する断面ハット形状のプレス成形部品７０を成形するものであって、天板成形部１１及び２１と縦壁成形部１３及び２３とフランジ成形部１５及び２５を有し、縦壁成形部１３及び２３はプレス成形部品７０の目標形状と比較して成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部６５を成形する第１の金型１を用いて、金属素板５０を仮成形部品６０に成形する第１成形工程と、プレス成形部品７０の目標形状と同形状の天板成形部３１及び４３と縦壁成形部３３及び４３とフランジ成形部３５及び４５を有する第２の金型３を用いて、仮成形部品６０を成形する第２成形工程を有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、断面ハット形状のプレス成形部品のプレス成形方法に関し、特に、スプリングバックを抑制する形状凍結性に優れたプレス成形方法に関する。

近年、環境問題に起因した自動車車体の軽量化のため、自動車部品に高強度鋼板が多用されつつある。自動車部品の製作には、製作コストに優れたプレス成形が用いられることが多い。しかし、高強度鋼板は低強度な鋼板と比較してプレス成形後の弾性回復（スプリングバック）が大きく、目標形状の部品をプレス成形によって得ることを困難にしている。また、車体軽量化を目的とした使用鋼板の高強度化は薄肉化と同義であるが、板厚の薄い鋼板ほどスプリングバックが大きいことも上記の問題に拍車をかける。

したがって、スプリングバックを抑制するためのプレス成形の工法の開発には強い要求がある。とりわけ、高強度鋼板が適用される自動車骨格部品に多く見られる断面ハット形状のプレス成形部品においては、スプリングバックによってプレス成形部品の縦壁部の開口幅が目標形状の開口幅よりも開くように変形する壁開きが発生することが多く、スプリングバックによる壁開きの抑制には大きな意味がある。

これまでに、断面ハット形状のプレス成形部品のスプリングバックによる壁開きを抑制するプレス成形方法がいくつか開示されている。

特許文献１では、成形目標形状における縦壁部の横壁部側端部同士の間隔が成形部材の成形目標形状の縦壁部の横壁部側端部同士の間隔に対して短く形成された仮成形体を絞り成形し、その後、成形目標形状にて縦壁部を押し広げる技術が開示されている。そして、この技術によれば、仮成形体の縦壁部を逆曲げ、曲げ戻しすることができ、仮成形体の縦壁部に存在した壁反りの原因となる応力が解消され、成形金型から離型した後の壁反りを低減することで壁開きを抑制できるとされている。

また、特許文献２では、特許文献１と同様、成形目標形状よりもパンチ底部が小さくなるような中間成形品を成形し、次工程にて目標形状に成形することで、離型後のスプリングバックによる壁開きを相殺する変形を残留させる技術が開示されている。

特開２００８−３０７５５７号公報 特許第４６８１４２０号公報

断面ハット形状のプレス成形部品の壁開きを抑制するためには、例えばドロー成形において曲げ曲げ戻し変形される縦壁部に付与される反りによって生じる応力を如何にして緩和、若しくは相殺するような応力や変形を適切な部位に付与することが重要である。

特許文献１や特許文献２に開示されているプレス成形方法は、第１成形工程にて中間体を成形し、第２成形工程にて、縦壁部を張り出すことにより、第１成形工程の中間成形体の縦壁部の内側に加わる圧縮応力、外側に加わる引張応力が作用しないように壁開きの駆動応力を相殺する応力や変形が付与された中間成形体を成形した後に、さらに第２成形工程で縦壁部を張り出して目標形状の断面ハット形状のプレス成形部品を成形するものであるが、第２成形工程にて縦壁部の張り出しにおける内側の圧縮応力、外側の引張応力が加わって、壁反りを解消できず、しかも、成形されたプレス成形部品のフランジ部と縦壁部の目標形状に対する角度変化については考慮されていないため、該フランジ部を介して他の部品と接合するに際して問題が生じる場合があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、断面ハット形状の部品を成形した場合において、スプリングバックによる壁開きを抑制するとともに、他の部品と接合されるフランジ部の角度変化を抑制することができるプレス成形方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るプレス成形方法は、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部を有する断面ハット形状のプレス成形部品を成形するものであって、天板成形部と縦壁成形部とフランジ成形部を有し、前記天板成形部と前記フランジ成形部は、前記プレス成形部品の目標形状と同形状の天板部とフランジ部を成形し、前記縦壁成形部は、前記プレス成形部品の目標形状と比較して成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部を成形する第１の金型を用いて、金属素板を仮成形部品に成形する第１成形工程と、前記プレス成形部品の目標形状と同形状の天板部と縦壁部とフランジ部を成形する天板成形部と縦壁成形部とフランジ成形部を有する第２の金型を用いて、前記仮成形部品をフォーム成形する第２成形工程とを有することを特徴とするものである。

（２）上記（１）に記載されたものにおいて、前記プレス成形部品は、長手方向に直線状に成形されたものであることを特徴とするものである。

（３）上記（１）又は（２）に記載されたものにおいて、前記第１成形工程は、フォーム成形により成形することを特徴とするものである。

（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記第１成形工程で成形される前記仮成形部品におけるパンチ肩部からダイ肩部に至る稜線の長さを、前記第２成形工程で成形されるプレス成形部品におけるパンチ肩部からダイ肩部に至る稜線の長さと同じくすることを特徴とするものである。

本発明においては、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部を有する断面ハット形状のプレス成形部品を成形するものであって、天板成形部と縦壁成形部とフランジ成形部を有し、前記天板成形部と前記フランジ成形部は前記プレス成形部品の目標形状と同形状であり、前記縦壁成形部は前記プレス成形部品の目標形状と比較して断面が外側に凸の山形状の縦壁部を成形する第１の金型を用いて仮成形部品を成形する第１成形工程と、前記プレス成形部品の目標形状と同形状の天板成形部、縦壁成形部及びフランジ成形部を有する第２の金型を用いて、前記仮成形部品を成形する第２成形工程とを有することにより、縦壁部に逆曲げを付与した前記仮成形部品を目標形状にフォーム成形することで、前記プレス成形部品の離型後における前記縦壁部の変形と前記天板部と前記縦壁部を接続するパンチ肩部の角度変化が相殺されるとともに、前記離型後の縦壁部の変形と前記縦壁部と前記フランジ部を接続するダイ肩部の角度変化が協働することにより、仮成形部品に付与された山形状の屈曲部の位置及び曲率半径を変更することによりプレス成形部品の壁開き及びフランジ部の角度を調節できて、スプリングバックによる壁開きとフランジ部の角度変化が抑制されて形状凍結性に優れたプレス成形部品を得ることができる。

本発明の実施の形態に係るプレス成形方法を説明する図であり、（ａ）は第１成形工程、（ｂ）は第２成形工程を示す図である。 本発明の実施の形態で成形対象とするプレス成形部品の外観図である。 従来のプレス成形に用いられる金型を説明する図であり、（ａ）はドロー成形に用いられる金型、（ｂ）はフォーム成形に用いられる金型を示す図である。 従来のプレス成形方法で成形されたプレス成形部品に生じるスプリングバックを説明する説明図である。 本実施の形態に係るプレス成形方法において成形される仮成形部品を説明す図である。 本実施の形態に係るプレス成形方法の第１成形工程で用いられる金型の説明図である。 本実施例で成形対象とするプレス成形部品の形状を説明する図である。 本発明に係るプレス成形方法により成形されたプレス成形部品の断面形状を示す図である。

本発明の実施の形態に係るプレス成形方法は、図２に示すような、天板部７１と、天板部７１から連続する縦壁部７５と、縦壁部７５から連続するフランジ部７９を有する断面ハット形状のプレス成形部品７０を成形するものであって、図１に示すように、ダイ１０とパンチ２０を有する第１の金型１を用いて、金属素板５０を仮成形部品６０に成形する第１成形工程と、ダイ３０とパンチ４０を有する第２の金型３を用いて仮成形部品６０をプレス成形部品７０に成形する第２成形工程とを有する。

以下、本実施の形態において成形対象とするプレス成形部品７０について説明した後に、本実施の形態に係るプレス成形方法の各工程を詳細に説明する。

＜プレス成形部品＞
プレス成形部品７０は、図２に示すように、天板部７１と、天板部７１からパンチ肩部７３を介して連続する縦壁部７５と、縦壁部７５からダイ肩部７７を介して連続するフランジ部７９を有する断面ハット形状であり、長手方向に直線状に成形されたものである。

従来、図２に示すようなプレス成形部品７０は、図３（ａ）に示す金型８０を用いたドロー成形（絞り成形）、又は、図３（ｂ）に示す金型９０を用いたフォーム成形（曲げ成形）により成形されていた。

ドロー成形の場合、金型８０はダイ８１、パンチ８３及びブランクホルタ―８５から構成され、まずダイ８１とブランクホルダー８５で金属素板（ブランク）を挟んでホールドし、後からパンチ８３をダイ８１に対して相対移動させることで絞り成形する。

一方、フォーム成形の場合、金型９０はダイ９１とパンチ９３から構成され、ダイ９１とパンチ９３の相対移動により金属素板を挟みこんで曲げ成形する。

いずれの成形方法においても、成形されたプレス成形部品７０は、パンチ肩部７３の開き（天板部７１と縦壁部７５の開き角度の増加）と縦壁部７５の壁反り双方のスプリングバックが複合することにより、左右の縦壁部７５の開口幅が目標形状の開口幅よりも開くように変形する壁開きが生じる。

特に、使用する金属素板が高強度鋼板であったり、板厚が薄い場合には、上記の壁開きが顕著であり、プレス成形部品７０は目標形状から大幅に乖離する。

さらに、断面ハット形状のプレス成形部品７０を他の部品とスポット溶接により接合するためには、他の部品の接合面（フランジ部）に対するフランジ部７９の位置及び角度を合せる必要があるが、図４に示すようなスプリングバックによる壁開きが生じたプレス成形部品７０においては、フランジ部７９の位置が変化してしまうことに加えて接合面に対する角度が変化しているため、他の部品と接合できない場合があった。

そのため、プレス成形部品７０においては、壁開きに加えてフランジ部７９の角度変化を抑制したプレス成形が要求される。

＜第１成形工程＞
第１成形工程は、図１（ａ）に示すように、ダイ１０とパンチ２０を有する第１の金型１を用いて、例えばパッド１７により金属素板５０を押えて、仮成形部品６０に成形する工程であり、ダイ１０及びパンチ２０は、天板成形部１１及び２１と縦壁成形部１３及び２３とフランジ成形部１５及び２５をそれぞれ有する。

天板成形部１１及び２１とフランジ成形部１５及び２５は、プレス成形部品７０の目標形状と同形状の天板部６１及びフランジ部６９を成形するものである（図５）。

これに対し、縦壁成形部１３及び２３は、目標形状のプレス成形部品７０と比較して、成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部６５を成形するものである（図５参照）。

本実施の形態において、縦壁部６５は、天板部６１からパンチ肩部６３を介して連続する上側平面部６５ａと、上側平面部６５ａから連続する屈曲部６５ｂと、屈曲部６５ｂとダイ肩部６７を接続する下側平面部６５ｃとからなるものであるため、第１の金型１は、図６に示すように、上側平面部６５ａを成形する上側平面成形部１３ａ及び２３ａ、屈曲部６５ｂを成形する屈曲成形部１３ｂ及び２３ｂ、下側平面部６５ｃを成形する下側平面成形部１３ｃ及び２３ｃを有する。

縦壁成形部１３及び２３により成形された縦壁部６５は、従来のプレス成形方法により成形した際に見られたスプリングバックによる壁反りとは逆向きの曲げが付与されたものである。
また、図５に示すように、パンチ肩部６３の角度αは、目標形状のパンチ肩部よりも開いており、ダイ肩部６７の角度βは、目標形状のダイ肩部よりも閉じている。

＜第２成形工程＞
第２成形工程は、図１（ｂ）に示すようなダイ３０とパンチ４０とを有する第２の金型３を用いて、パッド３７により仮成形部品６０を押さえてプレス成形部品７０に成形（リストライク）する工程であり、ダイ３０及びパンチ４０は、天板成形部３１及び４１、縦壁成形部３３及び４３とフランジ成形部３５及び４５をそれぞれ有する。

天板成形部３１及び４１、縦壁成形部３３及び４３とフランジ成形部３５及び４５は、いずれもプレス成形部品７０の目標形状と同形状であり、第１成形工程で成形された仮成形部品６０は、目標形状と同形状の天板部７１、縦壁部７５及びフランジ部７９を有するプレス成形部品７０に成形される。

本実施の形態に係るプレス成形方法により、スプリングバックによるプレス成形部品７０の壁開き及びフランジ部７９の角度変化を抑制することができる理由を以下に説明する。

前述のとおり、図３に示すような従来形状の金型８０又は９０を用いて成形すると、図４に示すように、離型後のスプリングバックにより、縦壁部７５における壁反りとパンチ肩部７３における角度変化の双方に起因する壁開きが生じる。

このスプリングバックは、ドロー成形又はフォーム成形のいずれにおいても、成形過程において縦壁部７５の内側と外側に発生する残留応力差（内側：圧縮応力、外側：引張応力）に起因する。

そこで、縦壁部７５における壁反りに対しては、第１成形工程において縦壁部６５に壁反りと逆方向に曲げ癖（逆曲げ）を付与して仮成形部品６０を成形し、続く第２成形工程において仮成形部品６０の縦壁部６５を目標形状の縦壁部７５に成形することで、プレス成形部品７０の縦壁部７５の内側と外側に生じる残留応力の向きを反転させる（内側：引張応力、外側：圧縮応力）。これにより、離型後において縦壁部７５は、従来の壁反りとは逆向きに変形し、壁開きの減少に寄与する。

一方、パンチ肩部７３は、第１成形工程で成形されたパンチ肩部６３が第２成形工程において閉じる（図５に示すパンチ肩部６３の角度αが減少する）方向にさらに曲げられたものであるため、第２成形工程において仮成形部品６０を目標形状のプレス成形部品７０に成形すると、スプリングバックによってパンチ肩部７３は開く（角度が増加する）方向に変形する。

このパンチ肩部７３の角度の増加は、第２成形工程の縦壁部７５における第１成形工程の縦壁部６５に相当する部分の壁開きの増加に寄与するものの、縦壁部６５に相当する部分の変形は壁開きの減少に寄与するため、これらが相殺されることによってプレス成形部品７０の壁開きが抑制され、フランジ部７９の位置の目標形状との差を低減できる。

また、第１成形工程で成形されたダイ肩部６７は、下側平面部６５ｃを第２成形工程において縦壁部７５に成形するため、開く（図５に示すダイ肩部６７の角度βが増加する）方向に成形され、第２成形工程において仮成形部品６０を目標形状のプレス成形部品７０に成形すると、スプリングバックによって第２成形工程のダイ肩部７７は閉じる（角度が小さくなる）方向に変形する。

このようなダイ肩部７７における角度の減少は、フランジ部７９の接合面からの角度の増加に影響するものの、前述の縦壁部７５とフランジ部７９の成形により、フランジ部７９の接合面に対する角度を減少させる。したがって、ダイ肩部７７における角度の減少と縦壁部７５における変形が協働することにより、フランジ部７９の接合面に対する角度の増加が抑制される。

すなわち、本発明は、プレス成形部品７０の縦壁部７５に逆曲げを付与することで、プレス成形部品７０を離型した後の縦壁部７５におけるスプリングバックが壁開き（フランジ部７９の位置）とフランジ部７９の角度の増加の両者を抑制するものである。

ここで、本実施の形態において第１成形工程で用いられる第１の金型１は、上側平面成形部１３ａ及び２３ａ、屈曲成形部１３ｂ及び２３ｂ、下側平面成形部１３ｃ及び２３ｃからなる縦壁成形部１３及び２３を有するため、仮成形部品６０は、図５に示すように、縦壁部６５の上側平面部６５ａと下側平面部６５ｃとが屈曲部６５ｂで接続されて外側に凸の山形状としたものである。

そして、プレス成形部品７０の屈曲部６５ｂの相当部分における離型後の変形量が同じである場合、屈曲部６５ｂのフランジ部６９から天板部６１方向への成形高さ方向における位置が高いほど、第２成形工程の離型後の変形による縦壁部７５下端（縦壁部７５のフランジ部７９近傍）の位置変化が大きくなるため、第１成形工程において付与される屈曲部６５ｂは、その位置が高いほど壁開きの抑制には有利であると考えられる。

また、屈曲部６５ｂの曲率半径R（フィレット径）が大きいほど、第２成形工程で逆曲げを受ける縦壁部６５の範囲が広くなるため、プレス成形部品７０の壁開きの抑制には効果が高いと考えられる。これに対し、屈曲部６５ｂの曲率半径Rが小さすぎると、プレス成形部品７０の縦壁部７５に折り目が残ってしまうため好ましくない。

したがって、屈曲部６５ｂにおけるフランジ部６９から天板部６１方向への成形高さ方向の位置H及び曲率半径Rを適宜変更することで、第２成形工程において仮成形部品６０を成形したプレス成形部品７０のスプリングバックによる壁開きとフランジ部７９の角度変化を調整することができる。

屈曲部６５ｂの位置H及び曲率半径Rを変更することによる壁開き及びフランジ部６９の角度変化の抑制に対する効果に関しては、後述する実施例において実証する。

なお、本発明に係るプレス成形方法の第１成形工程において成形される仮成形部品６０は、パンチ肩部６３とダイ肩部６７を結ぶ仮線より内側に凹んだ形状に成形されるものでなければ、上側平面部６５ａや下側平面部６５ｃのような平面部がなく、縦壁部６５全体が外側に凸の山形状に湾曲したものであっても良い。

また、上記の説明で成形対象としたプレス成形部品７０は、その長手方向に直線状に成形されたものであり、仮成形部品６０の縦壁部６５においてはその長手方向に亘って外側に凸の山形状に形成されているが、本発明は、平面視で長手方向に湾曲した形状に成形するものや、第１成形工程において仮成形部品の縦壁部の一部のみを外側に凸の山形状に成形するものを排除するものではない。

さらに、本実施の形態に係るプレス成形方法は、第１成形工程をフォーム成形により成形するものであったが、第１成形工程をドロー成形で行っても良い。

第１成形工程においてフォーム成形又はドロー成形により成形したときの差異については、後述する実施例において説明する。

なお、上記の説明は、第１成形工程では金属素板５０をパッド１７により押えて成形し（図６）、第２成形工程では仮成形部品６０をパッド３７により押えて成形するものであるが、本発明に係るプレス成形方法は、パッド１７及び３７を用いずに第１成形工程及び第２成形工程を行うものであっても良い。

さらに、上記の説明において、第１成形工程で成形される仮成形部品６０の成形高さは、図５に示すように、第２成形工程で成形される目標形状のプレス成形部品７０の成形高さと同じに設定されたものであり、この場合、仮成形部品６０におけるパンチ肩部６３からダイ肩部６７（図５参照）に至る稜線の長さは、プレス成形部品７０におけるパンチ肩部７３からダイ肩部７７（図７参照）に至る稜線の長さよりも長い。

しかしながら、本発明に係るプレス成形方法は、仮成形部品の成形高さと目標形状のプレス成形部品の成形高さを同じにするものに限るものではなく、第１成形工程で成形される仮成形部品におけるパンチ肩部からダイ肩部に至る稜線の長さを、第２成形工程で成形されるプレス成形部品の目標形状におけるパンチ肩部からダイ肩部に至る稜線の長さと等しくなるように、仮成形部品の成形高さをプレス成形部品の成形高さよりも低く設定して成形（ドロー成形又はフォーム成形）するものであっても良い。

そして、仮成形部品におけるパンチ肩部からダイ肩部に至る稜線の長さとプレス成形部品におけるパンチ肩部からダイ肩部に至る稜線の長さとを同じに設定することにより、第１成形工程で成形される仮成形部品のフランジ部と第２成形工程で成形されるプレス成形部品のフランジ部の成形位置（部位）とが一致するため、目標とするフランジ部の角度により近づけた成形が可能になって良い。

本発明に係るプレス成形方法の作用効果について確認するため、プレス成形とスプリングバックのCAE解析を行ったので、その結果について以下に説明する。

本実施例では、図７に示す断面ハット形状のプレス成形部品７０を成形目標形状とし、図１（ａ）に示すように第１の金型１を用いて金属素板５０を仮成形部品６０に成形する第１成形工程と、図１（ｂ）に示すように第２の金型３を用いて仮成形部品６０をプレス成形部品７０に成形する第２成形工程のプレス成形解析を行った。

そして、第２成形工程において成形下死点まで成形されたプレス成形部品７０の離型後におけるスプリングバック解析を行った。

プレス成形部品７０の目標形状の寸法は、図７に示すように、天板部７１の幅を60mm、成形高さをD＝60mm、縦壁角度を70°、パンチ肩部７３の曲率半径をR＝5mmとした。

なお、プレス成形部品７０の成形に使用する金属素板５０は、板厚t＝1.2mm、引張強度1180MPa級の鋼板とした。

本実施例のプレス成形解析では、第１成形工程をフォーム成形又はドロー成形により成形するものとした。また、第１成形工程で成形される仮成形部品６０の縦壁部６５は、図５に示すように、上側平面部６５ａ、屈曲部６５ｂ及び下側平面部６５ｃからなる外側に凸の山形状とした。そして、仮成形部品６０の寸法は、ダイ肩部６７の角度をβ＝90°、成形高さD＝60mmとし、屈曲部６５ｂの高さ方向位置H及び曲率半径R（フィレット径）を変更して解析を行った（図５参照）。

本実施例では、プレス成形部品７０のスプリングバックによる壁開きとフランジ部７９の角度を求めた。
プレス成形部品７０の壁開きは、天板部７１から成形高さの下方向に55mmの位置における左右の縦壁部７５間の距離Woの変化量（壁開き量ΔW）により評価した（図４、図７参照）。
また、フランジ部７９の角度は、目標形状のフランジ部７９の接合面を基準としたフランジ角度θにより評価した（図４参照）。

図８に、第１成形工程をフォーム成形としてプレス成形解析により成形されたプレス成形部品７０のスプリングバック解析により得られた断面形状を示す。

図８は、第１成形工程において成形される仮成形部品６０の屈曲部６５ｂの成形高さ方向の位置をH＝30mm、屈曲部６５ｂの曲率半径をR＝30mmとした場合におけるプレス成形部品７０の断面形状の解析結果である。
プレス成形部品７０の目標形状と比較すると、縦壁部７５においては第１成形工程で成形された山形状がわずかに残っているものの、フランジ部７９の位置及び角度は目標形状と概ね一致する結果が得られた。

表１に、第１成形工程をフォーム成形とし、仮成形部品６０の屈曲部６５ｂの成形高さ方向の位置H及び曲率半径Rを変更してプレス成形解析を行い、該プレス成形解析により得られたプレス成形部品７０のスプリングバック解析により求めた壁開き量ΔW及びフランジ角度θの結果を示す。

表１において、対策なしは従来のプレス成形方法（従来例、図３（ｂ）参照）を用いた結果であり、条件ａ〜ｈは本発明に係るプレス成形方法（発明例）を用いた結果である。
従来例に比べて、発明例は明らかに壁開き量ΔW及びフランジ角度θ（図４参照）が低減しており、良好であった。

発明例において、壁開き量ΔWへの屈曲部６５ｂの高さ方向の位置Hの違いの影響について、曲率半径R＝30mmにおけるH＝15mm（成形高さDに対する相対位置H/D＝0.25）の条件ｄ、H＝30mm（相対位置H/D＝0.50）の条件ｇ、H＝45mm（相対位置H/D＝0.50）の条件ｈを比較すると、屈曲部６５ｂの位置H（相対位置H/D）の増加に伴い、壁開き量ΔWは低下することが分かる。

また、屈曲部７５ｂの曲率半径Rの違いについて、R＝5mmの条件ａ、R＝10mmの条件ｂ、R＝20mmの条件ｃ、R＝30mmの条件ｄを比較すると、曲率半径Rが大きくなると、壁開き量ΔWとフランジ角度θの双方とも低下し、目標形状に近づくことが分かる。また、R＝10mmの条件ｅ、R＝20mmの条件ｆ、R＝30mmの条件ｇを比較しても同様である。

これらの結果から、表１に示す屈曲部６５ｂの位置H及び曲率半径Rの範囲内では、屈曲部６５ｂの位置H＝30mm（相対位置H/D＝0.5）、曲率半径R＝30mmとした条件ｇが、壁開き量ΔW及びフランジ角度θともに目標形状と最も良好に一致する結果となった。

表２に、第１成形工程をドロー成形とし、仮成形部品６０の屈曲部６５ｂの成形高さ方向の位置H及び曲率半径Rを変更してプレス成形解析を行い、該プレス成形解析により得られたプレス成形部品７０のスプリングバック解析により求めた壁開き量ΔW及びフランジ角度θの結果を示す。

表２において、対策なしは従来のプレス成形方法（従来例、図３（ａ）参照）を用いた結果であり、条件ｉ〜ｔは本発明に係るプレス成形方法（発明例）を用いた結果である。
表２より、従来例に比べて、発明例は明らかに壁開き量ΔW及びフランジ角度θが低減しており、良好な結果であることが分かる。

発明例において、壁開き量ΔWへの屈曲部６５ｂの高さ方向の位置Hの違いの影響について、曲率半径R＝30mmにおけるH＝15mm（成形高さ方向における相対位置H/D＝0.25）の条件ｌ、H＝30mm（相対位置H/D＝0.50）の条件ｏ、H＝45mm（相対位置H/D＝0.50）の条件ｒを比較すると、屈曲部６５ｂの位置H（相対位置H/D）の増加に伴って壁開き量ΔWは低下することが分かる。

また、屈曲部６５ｂの曲率半径Rの違いについて、R＝5mmの条件ｉ、R＝10mmの条件ｊ、R＝20mmの条件ｋ、R＝30mmの条件ｌを比較すると、曲率半径Rが大きくなると、壁開き量ΔWとフランジ角度θの双方とも低下し、目標形状に近づくことが分かる。また、R＝10mmの条件ｍ、R＝20mmの条件ｎ、R＝30mmの条件ｏの比較、R＝10mmの条件ｐ、R＝20mmの条件ｑ、R＝30mmの条件ｒの比較においても同様である。

これらの結果から、表２に示す屈曲部６５ｂの位置H及び曲率半径Rの範囲内では、屈曲部６５ｂの位置H＝30mm、曲率半径R＝30mmとした条件ｏが、壁開き量ΔW及びフランジ角度θともに目標形状と最も良好に一致する結果となった。

さらに、第１成形工程をフォーム成形とした場合（表１）とドロー成形した場合（表２）について比較すると、屈曲部６５ｂの位置H及び曲率半径Rが等しい条件においては、フォーム成形の方がフランジ角度θ及び壁開き量ΔWともにドロー成形の場合よりも良好な結果となった。

以上より、本発明に係るプレス成形方法において、目標形状よりも外側に凸となる山形状の仮成形部品を成形し、次いで目標形状のプレス成形部品に成形することで、スプリングバックによる壁開き及びフランジ部の角度変化を低減することとができるとともに、仮成形部品に付与された屈曲部の位置及び曲率半径を適宜変更することにより、壁開き及びプレス成形部品のフランジ部の角度を調整できることが示された。また、第１成形工程をフォーム成形により成形することで、スプリングバックをより効果的に抑制できることが実証された。

さらに、第１成形工程をフォーム成形として、仮成形部品６０（図５参照）を成形し、第２成形工程において、前記仮成形部品６０のパンチ肩部６３からダイ肩部６７に至る稜線の長さと第２成形工程で成形されるプレス成形部品７０（図７参照）のパンチ肩部７３からダイ肩部７７に至る稜線の長さとが異なる場合と同じ場合について、第２の金型を変更してプレス成形した。
なお、仮成形部品６０の屈曲部６５ｂの位置はH＝30mm、曲率半径はR＝20mmとした。

その結果、第１成形工程で成形される仮成形部品６０におけるパンチ肩部６３からダイ肩部６７に至る稜線の長さと、第２成形工程で成形されるプレス成形部品７０におけるパンチ肩部７３からダイ肩部７７に至る稜線の長さがΔ5mmの差を有する場合、プレス成形部品７０のフランジ角度は3.6°、壁開きΔWは1.6mmであったのに対し、前記稜線の長さを同じにした（Δ0mmの差）の場合、フランジ角度は3.0°、壁開きは1.2mmであった。

したがって、第１成形工程で成形される仮成形部品６０における前記稜線の長さと第２成形工程で成形されるプレス成形部品７０の前記稜線の長さを同じくすることにより、壁開き及びフランジ角度ともに良好な結果となり、スプリングバックをさらに効果的に抑制できることが実証された。

１ 第１の金型
３ 第２の金型
１０ ダイ
１１ 天板成形部
１３ 縦壁成形部
１３ａ 上側平面成形部
１３ｂ 屈曲成形部
１３ｃ 下側平面成形部
１５ フランジ成形部
１７ パッド
２０ パンチ
２１ 天板成形部
２３ 縦壁成形部
２３ａ 上側平面成形部
２３ｂ 屈曲成形部
２３ｃ 下側平面成形部
２５ フランジ成形部
３０ ダイ
３１ 天板成形部
３３ 縦壁成形部
３５ フランジ成形部
３７ パッド
４０ パンチ
４１ 天板成形部
４３ 縦壁成形部
４５ フランジ成形部
５０ 金属素板
６０ 仮成形部品
６１ 天板部
６３ パンチ肩部
６５ 縦壁部
６５ａ 上側平面部
６５ｂ 屈曲部
６５ｃ 下側平面部
６７ ダイ肩部
６９ フランジ部
７０ プレス成形部品
７１ 天板部
７３ パンチ肩部
７５ 縦壁部
７７ ダイ肩部
７９ フランジ部
８０ 金型（従来技術）
８１ ダイ
８３ パンチ
８５ ブランクホルダー
９０ 金型（従来技術）
９１ ダイ
９３ パンチ

Claims (4)

1. 天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部を有する断面ハット形状のプレス成形部品を成形するプレス成形方法であって、
   天板成形部と縦壁成形部とフランジ成形部を有し、前記天板成形部と前記フランジ成形部は、前記プレス成形部品の目標形状と同形状の天板部とフランジ部を成形し、前記縦壁成形部は、前記プレス成形部品の目標形状と比較して成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部を成形する第１の金型を用いて、金属素板を仮成形部品に成形する第１成形工程と、
   前記プレス成形部品の目標形状と同形状の天板部と縦壁部とフランジ部を成形する天板成形部と縦壁成形部とフランジ成形部を有する第２の金型を用いて、前記仮成形部品をフォーム成形する第２成形工程とを有することを特徴とするプレス成形方法。
2. 前記プレス成形部品は、長手方向に直線状に成形されたもの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. 前記第１成形工程は、フォーム成形により成形することを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス成形方法。
4. 前記第１成形工程で成形される前記仮成形部品におけるパンチ肩部からダイ肩部に至る稜線の長さを、前記第２成形工程で成形されるプレス成形部品におけるパンチ肩部からダイ肩部に至る稜線の長さと同じくすることを特徴とするもの請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプレス成形方法。