JP2018118290A - プレス成形方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】成形高さ方向に凸状に湾曲するコの字型またはハット型の断面形状のプレス成形品についてしわを抑制して成形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、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部83と縦壁部85とを有するハット型の断面形状であり、天板部83の湾曲を製品形状の曲率半径とし、かつ縦壁部85を製品形状の長手方向線長として成形するとフランジ部87にしわが発生する製品形状プレス成形品81について、天板部3の凸状の湾曲の曲率半径を前記製品形状の曲率半径を変更せずに成形するものであって、平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部9を有する縦壁部5を成形する縦壁成形工程を備え、該縦壁成形工程は、縦壁部5の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比べて0.0002〜0.0263%増加させることを特徴とするものである。
【選択図】 図1

Description

本発明は、プレス成形方法に関し、特に、成形高さ方向に凸状に湾曲するコの字型またはハット型の断面形状のプレス成形品をプレス成形するプレス成形方法に関する。
近年、CO2排出量削減を目的とした自動車車体の軽量化のため、自動車部品に対して高強度薄鋼板の適用が進められている。そして、自動車部品の製造においては、製造コストに優れたプレス成形が適用されることが多い。しかしながら、例えば凸状に湾曲したハット型の断面形状の部品をプレス成形する場合、フランジ部となるブランクの端部が成形過程において縮みフランジ変形となってしわが発生しやすいという課題があり、高強度薄鋼板を用いた場合においては、発生したしわを潰すことが困難であるために特に問題となっている。
このような縮みフランジ変形によるしわ発生を抑制する技術として、特許文献1には、コの字またはハット型の断面形状を有して長手方向に湾曲した部品を成形する際に、前記部品のフランジ部を基準に対称となるように部品を2個同時に成形することにより、前記部品の天板部側から優先的に材料を移動させて伸びフランジ変形を発生させ、前記フランジ部の縮みフランジ変形によるしわの発生を抑制する技術が開示されている。
また、特許文献2には、断面ハット形状のプレス成形品を、しわ押さえ金型を用いてブランク材を押さえて成形する際に、縮みフランジ変形が生じる領域に対するしわ押さえ力をプレス成形終期に増加させる方法が開示されている。
さらに、特許文献3には、2段曲げ成形方法により湾曲状チャンネル部材を曲げ成形する際に、第1成形工程において縮み変形を受ける側にビードを形成し、続く第2成形工程において前記ビードをしわの元になる膨らみの発生起点とすることで個々の膨らみを小型化、分散させ、成形終期においてしわを潰れ易くする方法が開示されている。
特許5967386号公報 特許5783339号公報 特開2010−227995号公報
特許文献1に開示されている方法は、成形方向に直交する水平面内に湾曲のある部品をプレス成形する場合にしか対応することができず、本願発明で対象とする成形高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品には適用できない。
また、特許文献2に開示されている方法は、ブランクホルダーを用いるドロー成形にしか適用することができず、延性の小さい高強度鋼板のドロー成形では成形中の張力が大きいと割れが発生する危険があり、また、フォーム成形の場合には適用することができない。
さらに、特許文献3に開示されている方法は、縦壁部に余分な形状を付けられない部品には適用不可であり、また、しわの発生を抑制するために複数回の成形工程を要するため、成形工程数が増えてコスト面での問題がある。
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、成形高さ方向に凸状に湾曲するコの字型またはハット型の断面形状のプレス成形品について、縦壁部またはフランジ部におけるしわの発生を抑制してプレス成形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。
従来、図10および図11に示すような成形高さ方向に凸状に湾曲した天板部83と、天板部83から連続する縦壁部85と、縦壁部85から連続するフランジ部87を有するハット型の断面形状であって、天板部83の凸状の湾曲を製品形状の曲率半径R0とし、かつ縦壁部85を製品形状の長手方向線長(例えば、天板部83と縦壁部85との間の稜線部84の線長L0)とした製品形状プレス成形品81を、図12に示すように、パンチ63とダイ65からなる金型61を用いて成形すると、フランジ部87にしわが発生する問題があった。
このような製品形状プレス成形品81のフランジ部87におけるしわの発生要因としては、前述のとおり、成形高さ方向に凸状に湾曲させるため、ブランク71における縦壁部85(図12参照)に相当する部位では、成形に伴いブランク71が流入する際にブランク端部71aの長手方向線長が短くなるため、前記凸状の湾曲の円周方向に圧縮される縮みフランジ変形Sを受けることが挙げられ、この縮みフランジ変形Sがブランク端部71aの座屈耐力を越えると、フランジ部87にしわが発生する。
そこで、本発明者は、製品形状プレス成形品81のフランジ部87におけるしわを抑制する方法について検討したところ、製品形状プレス成形品81が例えば自動車部品である場合、その形状は、他の自動車部品との取り合いで設定されるものの、天板部83の湾曲が製品形状の曲率半径R0のままであれば、その他の部位については形状を若干変更してもあまり問題とならないことに着目した。
そこで、製品形状プレス成形品81の前記凸状天板部83の湾曲を製品形状の曲率半径R0のままとし、その他の部位の形状を変更することにより、フランジ部87におけるしわを抑制する方法についてさらに検討を進めた。その結果、縦壁部85の長手方向線長が増加するように縦壁部85の形状を変更することより、成形過程においてブランク71が流入する部位に伸びフランジ変形を生じさせ、該伸びフランジ変形により縮みフランジ変形Sが相殺されることで、フランジ部87におけるしわの発生を抑制することができるという知見を得た。
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、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、該天板部から連続する縦壁部とを有するコの字型またはハット型の断面形状であり、前記天板部の湾曲を製品形状の曲率半径とし、かつ前記縦壁部を製品形状の長手方向線長として成形すると前記縦壁部またはフランジ部にしわが発生する製品形状プレス成形品について、前記天板部の凸状の湾曲の曲率半径を前記製品形状の曲率半径のまま変更せずに成形するものであって、平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部を有する縦壁部を成形する縦壁成形工程を備え、該縦壁成形工程は、前記縦壁部の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002〜0.0263%増加させることを特徴とするものである。
(2)上記(1)に記載のものにおいて、前記凹状湾曲部は、前記縦壁部の長手方向全長に亘ることを特徴とするものである。
(3)上記(1)に記載のものにおいて、前記凹状湾曲部は、前記縦壁部の長手方向の一部であることを特徴とするものである。
(4)上記(2)又は(3)に記載のものにおいて、前記凹状湾曲部は、前記製品形状の長手方向線長の縦壁部よりも幅方向外側に湾曲することを特徴とするものである。
(5)上記(4)に記載のものにおいて、前記縦壁成形工程において前記凹状湾曲部を有する縦壁部を成形した後、該縦壁部を前記製品形状の長手方向線長となるようにリストライクするリストライク工程を備えたことを特徴とするものである。
本発明においては、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、該天板部から連続する縦壁部とを有するコの字型またはハット型の断面形状であり、前記天板部の湾曲を製品形状の曲率半径とし、かつ前記縦壁部を製品形状の長手方向線長として成形すると前記縦壁部またはフランジ部にしわが発生する製品形状プレス成形品について、前記天板部の凸状の湾曲の曲率半径を前記製品形状の曲率半径のまま変更せずに成形するものであって、平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部を有する縦壁部を成形する縦壁成形工程を備え、該縦壁成形工程は、前記縦壁部の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002〜0.0263%増加させることにより、成形過程においてブランクが流入する部位に対して伸びフランジ変形が与えられて縮みフランジ変形を相殺することができ、前記プレス成形品のフランジ部におけるしわの発生を抑制することができる。
本発明の実施の形態1に係るプレス成形方法により成形するプレス成形品を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係るプレス成形方法により成形するプレス成形品を示す三面図であり、第一角法により表した図である。 本発明の実施の形態1に係るプレス成形方法により成形するプレス成形品の縦壁部の長手方向線長を説明する図である。 本発明の実施の形態1に係るプレス成形方法により成形する他の例のプレス成形品を示す平面図である。 本発明の実施の形態1に係るプレス成形方法の他の態様により成形するプレス成形品を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係るプレス成形方法の他の態様により成形するプレス成形品を示す三面図であり、第一角法により表した図である。 実施例において、本発明に係るプレス成形方法により成形したプレス成形品のフランジ部における長手方向ひずみの解析結果を示す図である(その1)。 実施例において、本発明に係るプレス成形方法により成形したプレス成形品のフランジ部における長手方向ひずみの解析結果を示す図である(その2)。 実施例において、従来のプレス成形方法により成形した製品形状プレス成形品のフランジ部における長手方向ひずみの解析結果を示す図である。 従来のプレス成形方法により成形する製品形状プレス成形品を示す斜視図である。 従来のプレス成形方法により成形する製品形状プレス成形品を示す三面図であり、第一角法により表した図である。 従来のプレス成形方法により成形する製品形状プレス成形品の成形過程を説明する説明図である。
[実施の形態1]
本発明の実施の形態1に係るプレス成形方法は、図10および図11に一例として示すように、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部83と、天板部83から連続する縦壁部85と、縦壁部85から連続するフランジ部87を有するハット型の断面形状であって、天板部83の湾曲を製品形状の曲率半径R0とし、かつ縦壁部85を製品形状の長手方向線長として成形するとフランジ部87にしわが発生する製品形状プレス成形品81について、図1および図2に示すように、天板部3の湾曲の曲率半径を前記製品形状の曲率半径R0(図11参照)のまま変更せずにプレス成形品1を成形するものである。
そして、本実施の形態1に係るプレス成形方法は、平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部9を有する縦壁部5を成形する縦壁成形工程を備え、該縦壁成形工程は、縦壁部5の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002〜0.0263%増加させるものである。
ここで、図1に示す凹状湾曲部9は、縦壁部5の長手方向全長に亘るものである。
また、凹状湾曲部9を有する縦壁部5の長手方向線長が、縦壁部5の成形高さ方向によらず一定である場合、図3に示すように、縦壁部5と天板部3との間の稜線部4の線長L1により表すことができる。この場合、稜線部4の線長L1は、製品形状プレス成形品81の天板部83と縦壁部85との間の稜線部84の線長L0(図3(a))と比較して与えられる線長伸び率(=(L1-L0)/L0)が0.0002〜0.0263%となるようにする。
本実施の形態1に係るプレス成形方法により、図10および図11に示す製品形状プレス成形品81の凸状の湾曲の曲率半径R0を変更せずに、図1に示すように凹状湾曲部9を有する縦壁部5を成形したプレス成形品1のフランジ部7においてしわの発生が抑制される理由を以下に説明する。
製品形状プレス成形品81と同様に、成形高さ方向に凸状に湾曲したハット型の断面形状のプレス成形品1の縦壁部5に相当する部位は、成形過程においてブランクが流入する際に長手方向線長が短くなるため、図2に示すように、前記凸状の湾曲の円周方向に圧縮される変形である縮みフランジ変形Sを受ける。
さらに、凹状湾曲部9を有する縦壁部5から連続するフランジ部7においては、成形過程において長手方向線長が長くなるため、図2に示すように、前記凹状の湾曲の円周方向に向かって引っ張られる変形である伸びフランジ変形Tを受ける。
その結果、フランジ部7は、縮みフランジ変形Sと伸びフランジ変形Tとが相殺されて成形されるため、製品形状プレス成形品81の凸状の湾曲の曲率半径R0を変更せずにフランジ部7におけるしわの発生を抑制することができる。
なお、凹状湾曲部9の曲率半径(5000mm以上)と、縦壁部5の長手方向線長L1の線長伸び率(=(L1-L0)/L0*100[%])の範囲(0.0002〜0.0263%)とが、フランジ部7におけるしわ発生抑制効果を奏する点については、後述する実施例にて実証する。
ここで、凹状湾曲部9が縦壁部5の全長に亘る場合、天板部3の長手方向中央における幅が、最も幅狭になる。
このように、天板部3の長手方向中央における最も幅狭になる部分の幅に関しては、製品形状プレス成形品81の天板部83の幅と同じとする、または、狭くする、のいずれの態様であってもよく、適宜設定することができる。
もっとも、天板部3の長手方向中央における幅を天板部83の幅と同じとし、縦壁部5の長手方向の端部側が幅方向外側に湾曲する凹状湾曲部9を設けた場合、後述の実施の形態2で説明するように、凹状湾曲部9を有する縦壁部5を成形した後、縦壁部5を製品形状の長手方向線長L0の縦壁部85となる製品形状プレス成形品81にリストライクすることができる。
なお、上記の説明は、平面視で長手方向に沿って直線状の縦壁部85を有する製品形状プレス成形品81(図10)について、平面視で長手方向の全長に亘って凹状湾曲部9を有する縦壁部5を成形するものであるが、本実施の形態1に係るプレス成形方法は、図4に他の例として示すように、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部93と、幅方向内側に凹状に湾曲した縦壁部95を有し、天板部93の凸状の湾曲を製品形状の曲率半径とし、縦壁部95を製品形状の長手方向線長として成形する製品形状プレス成形品91のフランジ部97にしわが発生する場合、平面視で長手方向に沿ってさらに幅方向内側に凹状に湾曲させた凹状湾曲部19を有する縦壁部15を成形したプレス成形品11とするものであってもよい。
この場合、縦壁部95よりもさらに幅方向内側に凹状に湾曲させた縦壁部15とすることによって、縦壁部95の長手方向線長よりも縦壁部15の長手方向線長を増加させることができるため、成形過程においてフランジ部17に相当する部位の伸びフランジ変形Tが増加し、フランジ部17におけるしわの発生を抑制することができる。
また、上記の説明は、縦壁部5の長手方向全長に亘って凹状湾曲部9(図2)を設けたものであるが、本実施の形態1に係るプレス成形方法の他の態様として、例えば図5および図6に示すプレス成形品21のように、長手方向両端部側の一部に曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部29を有する縦壁部25を成形するものであっても良い。
そして、凹状湾曲部29を設ける範囲は、縦壁部25の長手方向両端から1/4〜1/1の範囲(各凹状湾曲部29については、全長の1/8〜1/2の範囲)とする。また、凹状湾曲部29を設ける範囲は長手方向に対称としておくとよい。
このように、縦壁部25の長手方向両端部側に凹状湾曲部29を有するプレス成形品21においても、縦壁部25の長手方向線長L2は、製品形状プレス成形品81の縦壁部85(図10)の製品形状の長手方向線長L0に比べて増加しているため、プレス成形品21は、図6に示すように、成形過程において縦壁部25に相当する部位における縮みフランジ変形Sと、フランジ部27に相当する部位における伸びフランジ変形Tとが相殺されて成形される。その結果、成形高さ方向の凸状湾曲の製品形状の曲率半径R0(図6および図11参照)を変更せずに、フランジ部27におけるしわの発生を抑制することができる。
また、縦壁部25の長手方向両端部側に凹状湾曲部29を有するプレス成形品21においては、長手方向中央における天板部23の幅を製品形状の天板部83の幅のままとし、凹状湾曲部29を、製品形状の長手方向線長L0の縦壁部85よりも幅方向外側に湾曲させることにより、後述の実施の形態2で説明するように、凹状湾曲部29を有する縦壁部25を成形した後、縦壁部25を製品形状の長手方向線長L0の縦壁部85に成形した製品形状プレス成形品81にリストライクすることができる。
さらに、上記の説明は、ハット型の断面形状を有するプレス成形品に関するものであったが、本実施の形態1に係るプレス成形方法は、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、該天板部から連続する縦壁部を有するコの字型の断面形状にも適用できる。
この場合においても、前記凹状湾曲部を有する縦壁部の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002〜0.0263%増加させるものとすることにより、成形過程において縦壁部の上端側は長手方向線長が長くなって伸びフランジ変形となるため、縦壁部に相当する部位の下端側における縮みフランジ変形が相殺されて、縦壁部におけるしわの発生を抑制することができる。
なお、本実施の形態1に係るプレス成形方法の縦壁成形工程は、図1および図2に示すような凹状湾曲部9を有する縦壁部5を成形できるものであれば、フォーム成形またはドロー成形のいずれかに限定するものではない。
[実施の形態2]
前述の実施の形態1に係るプレス成形方法は、図1に示すようなプレス成形品1の縦壁部5の長手方向線長をわずかに増加させるべく凹状に湾曲させたものであるため、製品形状プレス成形品81の形状を若干変更してプレス成形するものであった。
そこで、本実施の形態2は、実施の形態1に係るプレス成形方法により成形したプレス成形品1をリストライクして製品形状プレス成形品81により近い形状にプレス成形するようにしたので、以下、これについて説明する。
本実施の形態2に係るプレス成形方法は、実施の形態1の縦壁成形工程において図1に示すように凹状湾曲部9を有する縦壁部5を成形した後、縦壁部5の長手方向線長が、製品形状の長手方向線長の縦壁部85が成形された製品形状プレス成形品81(図10および図11参照)にリストライクするリストライク工程を備えたものである。
ここで、リストライク工程においてプレス成形品1をリストライクするため、縦壁成形工程では、凹状湾曲部9を、成形目標形状である製品形状プレス成形品81の縦壁部85よりも平面視で長手方向に沿って幅方向外側に湾曲したものとする。この場合、プレス成形品1の天板部3の長手方向中央における幅は、製品形状プレス成形品81の天板部83の幅のままとすればよい。
または、本実施の形態2における縦壁成形工程では、図5に示すように、天板部23と縦壁部25の長手方向中央においては製品形状プレス成形品81の縦壁部85と同一形状とし、縦壁部25の長手方向の両端部側が幅方向外側に湾曲した凹状湾曲部29を有する縦壁部25を成形するものであってもよい。
本実施の形態2に係るプレス成形方法によれば、縦壁成形工程において凹状湾曲部を有する縦壁部を成形したプレス成形品を中間成形品として成形した後、成形目標とする形状にリストライクすることにより、縦壁成形工程においてフランジ部のしわの発生が抑制されているので、1工程で製品形状のプレス成形品を成形する場合に比べてフランジ部におけるしわの発生を抑制することができ、さらに、成形目標とする製品形状プレス成形品により近い形状にプレス成形することができる。
さらに、上述の実施の形態1と同様に、本実施の形態2に係るプレス成形方法は、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、該天板部から連続する縦壁部を有するコの字型の断面形状のプレス成形品を対象とするものであってもよい。
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の検証を行ったので、以下、これについて説明する。
実施例1では、図1に示す成形高さ方向に凸状に湾曲するハット型の断面形状のプレス成形品1をフォーム成形する過程について有限要素法解析によりシミュレートし、プレス成形品1のフランジ部7におけるしわ抑制について検討した。
成形対象とするプレス成形品1は、成形高さ方向の湾曲の曲率半径R0=1000mm、成形高さ40mm、パンチ肩半径8mm、ダイ肩半径8mmのハット型の断面形状とし、プレス成形に用いたブランクは、材料強度1180MPa級、板厚1.2mmとした。
そして、フランジ部7における板厚増率およびひずみを解析により求め、しわの抑制効果を評価した。
そして、実施例1では、成形高さ方向の湾曲の曲率半径および成形高さを変更せず、図1に示すように縦壁部5の長手方向の全長に亘って凹状湾曲部9を設けたプレス成形品1、および、図5に示すように縦壁部25の長手方向両端部に凹状湾曲部29を設けたプレス成形品21を発明例とした。
発明例における凹状湾曲部9および29の曲率半径は、5000mm〜50000mmの範囲で変更し、プレス成形品21の長手方向両端部側に設けた凹状湾曲部29は、双方をあわせた長手方向の長さを1/4〜1の範囲で変更した。凹状湾曲部9の曲率半径を5000mm未満とすると、製品形状より乖離が大きくて問題であり、また、リストライクしても製品形状になりにくいため、前記曲率半径を5000mm以上とした。
なお、凹状湾曲部9および29の曲率半径は、プレス成形品1および21の成形に用いるパンチおよびダイの長手方向に所定の曲率半径を付与することにより設定した。
また、本実施例では、縦壁部85を凹状に湾曲させずに成形した製品形状プレス成形品81を従来例とし、発明例と同様に、フランジ部87における板厚増率およびひずみの結果を求めた。
まず、プレス成形品に生じるひずみの結果について示す。
図7〜図9に、発明例および従来例における長手方向ひずみ分布の解析結果を示す。
図7(b)は、発明例として、長手方向全長に亘って凹状湾曲部9(曲率半径5000mm)を有する縦壁部5(線長伸び率0.0263%)を成形したプレス成形品1の長手方向ひずみ分布であり、図7(a)に示す破線で囲まれた領域について表示したものである。
図8(b)は、発明例として、長手方向の両端部側に長手方向全長の3/4の範囲に凹状湾曲部29(曲率半径5000mm)を有する縦壁部25(線長伸び率0.0259%)を成形したプレス成形品21の長手方向ひずみ分布であり、図8(b)に示す破線で囲まれた領域について表示したものである。
図9(b)は、従来例として、縦壁部85を凹状に湾曲させずに製品形状の長手方向線長L0として成形した製品形状プレス成形品81の長手方向ひずみ分布であり、図9(a)に示す破線で囲まれた領域について表示したものである。
図9に示す従来例のフランジ部87に比べて図7および図8に示す発明例では、フランジ部7または27の長手方向ひずみが負の大きな値、すなわち、圧縮ひずみが大きく生じている領域(図7(b)、図8(b)および図9(b)中の点線で囲まれた領域)が狭くなっている。これより、発明例においては、フランジ部7および27におけるしわの発生が従来例のフランジ部87に比べて抑制されていることが示唆される。
次に、フランジ部における板厚の結果について示す。
表1に、長手方向全長に亘って凹状湾曲部9を有する縦壁部5を成形したプレス成形品1について、凹状湾曲部9の曲率半径を5000〜50000mmの範囲で変更(発明例1〜5)したときのフランジ部7における板厚増率の結果を示す。また、縦壁部85を凹状に湾曲させずに成形した製品形状プレス成形品81(従来例1)のフランジ部87における板厚増率の結果を併せて表1に示す。なお、板厚増率はフランジ部長手方向中央部であって、フランジ部幅方向の板厚最大値(ほぼフランジ部中央寄りの位置)とした。
表1より、従来例1における板厚増率は11.8%であったが、発明例1〜5における板厚増率は2.3〜4.9%であり、いずれの曲率半径でも従来例1に比べて低い値となった。
さらに、発明例1〜5においては、曲率半径が50000mmから5000mmに低下するにつれてフランジ部7における板厚増率が低下する結果となった。
これらの結果から、長手方向全長に亘って曲率半径5000〜50000mmの凹状湾曲部9を有する縦壁部5の長手方向線長を0.0002〜0.0263%の範囲内で増加させて成形することによってフランジ部7におけるしわが抑制されることが示された。さらに、曲率半径5000mm〜50000mmの範囲では、当該曲率半径を小さくすることでフランジ部7におけるしわの抑制効果が向上することが示された。
表2に、長手方向の両端部側に凹状湾曲部29を有する縦壁部25を成形したプレス成形品21のフランジ部27における板厚増率について、凹状湾曲部29の曲率半径を5000mmまたは10000mmとし、凹状湾曲部29の設定範囲を長手方向全長の1/4〜4/4の範囲で変更(発明例11〜18)したときの結果を示す。また、表1と同様に、縦壁部85を凹状に湾曲させずに成形した製品形状プレス成形品81(従来例1)のフランジ部87における板厚増率の結果を併せて表2に示す。
表2より、発明例11〜18における板厚増率は、従来例1における板厚増率に比べてその絶対値が低い値であり、しわが生じにくい状態であった。
さらに、凹状湾曲部29の設定範囲が同じ条件(発明例11と発明例15、発明例12と発明例16、発明例13と発明例17、発明例14と発明例18)を比較すると、凹状湾曲部29の曲率半径が10000mmである発明例15〜18に比べて、凹状湾曲部29の曲率半径が5000mmである発明例11〜14の方が、板厚増率が低い値であった。
さらに、凹状湾曲部29の曲率半径が等しい発明例11〜14および発明例15〜18それぞれについて凹状湾曲部29の設定範囲に関して比較すると、凹状湾曲部29の設定範囲が増加するにつれて、板厚増率の絶対値が低下する結果であった。
この結果から、長手方向の両端部側の一部が幅方向外側に湾曲する凹状湾曲部29を有する縦壁部25を成形した場合においても、凹状湾曲部29の曲率半径を5000mm以上とし、縦壁部5の長手方向線長を0.0002〜0.0263%の範囲内で増加させることにより、フランジ部27におけるしわを抑制して成形することができることが示された。さらに、凹状湾曲部29を設ける範囲を増加させることでフランジ部27におけるしわの抑制効果が向上することが示された。
実施例2では、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、該天板部から連続するコの字型の断面形状のプレス成形品について、前述の実施例1と同様に、縦壁部を平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲させてフォーム成形する過程を有限要素法解析によりシミュレートし、該縦壁部におけるしわ発生の抑制について検討した。
プレス成形に用いたブランクは、実施例1と同様、材料強度1180MPa級、板厚1.2mmとし、成形対象とするプレス成形品は、成形高さ方向の湾曲の曲率半径R0=1000mm、成形高さ40mm、パンチ肩半径8mm、ダイ肩半径8mmのハット型の断面形状とした。
そして、縦壁部における板厚増率およびひずみを解析により求め、該縦壁部におけるしわの抑制効果を評価した。
実施例2では、成形高さ方向の湾曲の曲率半径および成形高さを変更せず、縦壁部の長手方向の全長に凹状湾曲部を有する縦壁部を成形したプレス成形品を発明例21とし、縦壁部における板厚増率を求めた。
ここで、凹状湾曲部の曲率半径は5000mmとし、プレス成形品の成形に用いるパンチおよびダイの長手方向に所定の曲率半径を付与することにより設定した。
また、実施例2では、コの字型の断面形状のプレス成形品において縦壁部を凹状に湾曲させずに成形したものを従来例2とし、発明例21と同様に成形過程をシミュレートし、縦壁部における板厚増率を求めた。
表3に、長手方向全長に亘って凹状湾曲部を有する縦壁部を成形したときの該縦壁部における板厚増率の結果を示す。また、比較対象として、縦壁部を凹状に湾曲させずに成形した従来例2における板厚増率の結果をあわせて示す。
表3より、従来例2における板厚増率は5.5%であったが、発明例21における板厚増率は1.6%であり、その絶対値は低下した。
この結果から、成形高さ方向に凸状に湾曲してコの字型の断面形状のプレス成形品においても、凹状湾曲部の曲率半径を5000mmとし、縦壁部の長手方向全長に亘って平面視で幅方向内側に曲率半径を5000mmの凹状湾曲部を有する縦壁部を成形し、該縦壁部の長手方向線長を0.0002〜0.0263%の範囲内で増加させることにより、該縦壁部におけるしわを抑制して成形できることが示された。
実施例3では、長手方向全長に亘って凹状湾曲部9を有する縦壁部5を有するプレス成形品1(図1参照)、または、縦壁部25の長手方向の両端部側の一部に凹状湾曲部29を有するプレス成形品21を中間成形品としてフォーム成形した後、該中間成形品の縦壁部5または25が製品形状の長手方向線長の縦壁部85に成形された製品形状プレス成形品81を成形目標形状としてリストライクする過程を有限要素法解析によりシミュレートし、リストライクした後の製品形状プレス成形品81のフランジ部87におけるしわの抑制効果について検討した。
成形対象とする製品形状プレス成形品81(図10参照)は、成形高さ方向の湾曲の曲率半径R0=1000mm、成形高さ40mm、パンチ肩半径8mm、ダイ肩半径8mmのハット型の断面形状とした。ここで、プレス成形に用いたブランクは、実施例1および2と同様に、材料強度1180MPa級、板厚1.2mmとした。
そして、中間成形品として成形したプレス成形品1および21それぞれをリストライクした後の製品形状プレス成形品81のフランジ部87における板厚増率を求め、フランジ部87におけるしわの抑制効果を評価した。
表4に、凹状湾曲部9を有する縦壁部5を成形したプレス成形品1をリストライクした製品形状プレス成形品81のフランジ部87における板厚増率について、プレス成形品1の凹状湾曲部9の曲率半径を5000mm〜50000mmの範囲で変更(発明例31〜35)したときの結果を示す。また、縦壁部85を凹状に湾曲させずに1工程で成形した製品形状プレス成形品81(従来例1)のフランジ部87における板厚増率の結果を併せて表4に示す。
表4より、凹状湾曲部9の曲率半径が5000〜50000mmの範囲では曲率半径の値によらず、板厚増率は、従来例1に比べて半分以下に低下する結果となった。
これより、長手方向全長に亘って凹状に湾曲する曲率半径5000〜50000mmの凹状湾曲部9を有する縦壁部5の長手方向線長を0.0002〜0.0263%の範囲内で増加させて成形したプレス成形品1を中間成形品とし、該中間成形品を製品形状プレス成形品81にリストライクすることにより、フランジ部87におけるしわを抑制して成形できることが示された。
表5に、長手方向の両端部側に凹状湾曲部29を有する縦壁部25を成形したプレス成形品21をリストライクした製品形状プレス成形品81のフランジ部87における板厚増率について、プレス成形品21の凹状湾曲部29の曲率半径を5000mmまたは10000mmとし、凹状湾曲部29の設定範囲を長手方向全長の1/4〜4/4の範囲で変更(発明例41〜48)したときの結果を示す。また、縦壁部85を凹状に湾曲させずに1工程で成形した製品形状プレス成形品81(従来例1)のフランジ部87における板厚増率の結果を併せて表5に示す。
表5より、いずれの曲率範囲(5000mm、10000mm)および凹状湾曲部29の設定範囲(1/4〜4/4)においても、従来例1に比べて、リストライクした後の製品形状プレス成形品81のフランジ部87における板厚増率は低下した。さらに、凹状湾曲部29を長手方向全長の2/4に設定した発明例42および発明例46においては、凹状湾曲部29を長手方向全長の1/4に設定した発明例41および発明例45に比べて板厚増率は大きく低下し、長手方向全長の3/4以上に設定した発明例43、44、47および48においては、板厚増率に大きな変化は見られなかった。
この結果から、長手方向の両端部側に曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部29を有する縦壁部25の長手方向線長を0.0002〜0.0263%の範囲内で増加させて成形したプレス成形品21をリストライクすることにより、リストライクした製品形状プレス成形品81のフランジ部87におけるしわが抑制されることが示された、さらに、凹状湾曲部29を長手方向線長の2/4(=1/2)以上の範囲とすることにより、リストライクした製品形状プレス成形品81のフランジ部87におけるしわの抑制に対して非常に有効であることが示された。
1 プレス成形品
3 天板部
5 縦壁部
7 フランジ部
9 凹状湾曲部
11 プレス成形品
13 天板部
15 縦壁部
17 フランジ部
19 凹状湾曲部
21 プレス成形品
23 天板部
25 縦壁部
27 フランジ部
29 凹状湾曲部
61 金型
63 パンチ
65 ダイ
71 ブランク
71a ブランク端部
81 製品形状プレス成形品
83 天板部
85 縦壁部
87 フランジ部
91 プレス成形品
93 天板部
95 縦壁部
97 フランジ部

Claims (5)

  1. 成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、該天板部から連続する縦壁部とを有するコの字型またはハット型の断面形状であり、前記天板部の湾曲を製品形状の曲率半径とし、かつ前記縦壁部を製品形状の長手方向線長として成形すると前記縦壁部またはフランジ部にしわが発生する製品形状プレス成形品について、前記天板部の凸状の湾曲の曲率半径を前記製品形状の曲率半径のまま変更せずに成形するプレス成形方法であって、
    平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部を有する縦壁部を成形する縦壁成形工程を備え、
    該縦壁成形工程は、前記縦壁部の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002〜0.0263%増加させることを特徴とするプレス成形方法。
  2. 前記凹状湾曲部は、前記縦壁部の長手方向全長に亘ることを特徴とする請求項1に記載のプレス成形方法。
  3. 前記凹状湾曲部は、前記縦壁部の長手方向の一部であることを特徴とする請求項1に記載のプレス成形方法。
  4. 前記凹状湾曲部は、前記製品形状の長手方向線長の縦壁部よりも幅方向外側に湾曲することを特徴とする請求項2又は3に記載のプレス成形方法。
  5. 前記縦壁成形工程において前記凹状湾曲部を有する縦壁部を成形した後、該縦壁部を前記製品形状の長手方向線長となるようにリストライクするリストライク工程を備えたことを特徴とする請求項4に記載のプレス成形方法。
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