JP2018164918A - プレス成形装置及びプレス成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレスで縦壁部の反りを座屈の発生なしに低減する。
【解決手段】一方の縦壁部が直線状で他方の縦壁部が湾曲し且つフランジ部が無いハット断面形状にプレス成形する。天板部を挟持するパンチ及びパッドと、曲げ刃とストッパーとを備える。パンチは第１のクッション部品に支持される。曲げ刃は、縦壁部の高さの２％以上６％以下の範囲の設定圧縮量に等しい間隔Ｄを開けてプレス方向で対向配置した上側型部品及び下側型部品と、上側型部品と下側型部品との間に介装され間隔Ｄを保持すると共にプレス方向に縮み可能な第２のクッション部品とを有する。第２のクッション部品のクッション圧は、第１のクッション部品のクッション圧よりも小さく且つ縦壁部の曲げ成形時に縮まないだけのクッション圧を有する。パンチ側面と曲げ刃とのクリアランスは被加工材の板厚の９０％以上板厚未満である。
【選択図】図１

Description

本発明は、素板又は素板に予め曲げもしくは絞り加工を施してなる被加工材（ブランク）を、一方の縦壁部が長手方向に沿って直線状に延在し他方の縦壁部は長手方向に沿って上記一方の縦壁部側に凸となる湾曲部を有し且つフランジ部が無いハット断面形状にプレス成形するためのプレス成形装置、及びフランジ部が無いハット断面形状のプレス成形品を製造する技術に関する。

車両前方衝撃吸収部材の一構成部品であるロアメンバーに代表されるような、天板部とそれに連続する左右の縦壁部を有するハット断面形状に、金属板（素板）をプレス成形する場合、離型後のプレス成形品には弾性回復によるスプリングバック変形が発生し、これに起因した製品寸法精度が問題となることがある。特に近年の自動車の骨格部品では、車体軽量化と衝突安全性を同時に達成するために、薄肉の高張力鋼板の使用が増加している。しかし、これらの材料からなる金属板を単純にプレス成形すると、スプリングバックが大きく、寸法精度不良が顕在化している。

特に、図１に示すような縦壁部の少なくとも一方が上面視から見て湾曲している部品にプレス成形する場合に顕著となり、上記のようなスプリングバック現象による不良には、断面形状の崩れによる２次元的な寸法精度不良の他に、部品長手方向の反りや部品全体のねじれといった３次元的な寸法精度不良があり、それぞれの不良現象に対して多くの対策技術が提案されている。
ここで、断面形状の崩れは、主として天板部と縦壁部との境界部である曲げ部における角度変化と、縦壁部の反りとによって、プレスした部品の断面が開く方向に弾性回復する現象で発生する。

さらに、縦壁部の少なくとも一方が長手方向に沿って湾曲している部品を製造する場合では、長手方向に沿った各断面における縦壁部の反りの程度が異なっており、縦壁部は波打つようにスプリングバック変形が発生するため、これにより生じる縦壁部のうねりが問題となる。さらに、この縦壁部のうねりは金型形状の見込みでは改善することが困難なため、各断面における縦壁の反りそのものを低減させるようなプレス成形技術が必要となる。
この縦壁部の反りへの対策技術としては、反りの主要因である板厚方向の表裏応力差を低減させる成形技術が、従来から考えられている。

例えば特許文献１では、前工程において、製品形状の縦壁高さよりも数ミリメートル高く、もしくは低くなるように成形した中間部品を、最終工程で製品形状の縦壁高さになるように成形することで、縦壁全体に引張もしくは圧縮応力を発生させて、縦壁反りを抑制する技術を提案している。
また、特許文献２では、上型と下型でブランクを押圧したあと、端部を拘束する構造を備えたホルダーが上昇することによってフランジ端が拘束された状態で、部品縦壁部に圧縮応力を付与する技術が提案されている。

特許文献３では、型締めを行う上型と下型とを有する一対の金型構造を有し、上型の下面側にパッドを設けるとともに下型がクッションを備える。上型とパッドとは、縦壁部の座屈を防止するために凹凸形状を有する連結部が交互にかみ合うような構造をしており、これによってブランク端部を拘束した状態で縦壁部に圧縮応力を付与させる技術を提案している。なお、特許文献３では、上型とパッドとの間の圧縮量を、スペーサ挿入部に挿入するシムの厚さによって調整する（段落００３５、００４５）。

特許第４８７９５８８号公報 特許第５４４４６８７号公報 特許第３８５６０９４号公報

しかし、特許文献１、２ではフランジ部を有するハット断面部品の成形技術であることが前提であり、ロアメンバーといったフランジ部を有さないハット断面部品への適用は困難である。さらに、上記の特許文献１，２では、部品縦壁部の圧縮応力を付与する際に問題となるブランクの座屈に対して効果的な対策を講じていないため、付与することができる圧縮量には限りがある。
特許文献３では、上型とパッドとの連結部に凹凸形状をつけることで、圧縮中にブランクが座屈することを防ぐ機構を有しているが、この成形技術では金型構造が複雑になるだけでなく、凹凸形状が上手く噛み合っていない状態のまま成形をしてしまうと金型を大きく損傷してしまう恐れがあるため、量産への適用が困難と考えられる。また、圧縮量もシムの厚さによって調整するため、その分、調整が煩雑となる。

本発明は、上記のような課題に着目してなされたものであり、一方の縦壁部が長手方向に沿って直線状に延在すると共に他方の縦壁部は長手方向に沿って上記一方の縦壁部側に凸となる湾曲部を有し且つフランジ部を有さないハット断面形状のプレス成形品にプレス成形する際に、上記のフランジ部を有さない部品形状で発生する縦壁部の反りを座屈の発生なしに低減し得るプレス成形装置及びプレス成形品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、スプリングバックによって発生する、湾曲した縦壁部の反りについて鋭意検討を行った結果、ブランク端部をストッパーによって拘束し、かつ、曲げ刃とパンチでブランク端部の面外変形を拘束した状態で、縦壁部に圧縮応力を付与させることで、圧縮付与前に発生していた板厚方向の表裏応力差が低減し、縦壁反りを低減可能であるという知見を得た。
本発明は、このような知見に基づきなされたものである。

そして課題を解決するために、本発明の一態様のプレス成形装置は、天板部と上記天板部の幅方向両側に連続する左右の縦壁部とを有し、一方の縦壁部が長手方向に沿って直線状に延在し、他方の縦壁部は長手方向に沿って上記一方の縦壁部側に凸となる湾曲部を有し、且つフランジ部が無いハット断面形状に、素板又は素板に予め曲げもしくは絞り加工を施してなる被加工材を曲げ成形する第１の工程と、上記第１の工程による成形状態で上記縦壁部に対しプレス方向に沿った方向へ予め設定した圧縮量だけ圧縮を付与する第２の工程と、を行うためのプレス成形装置であって、
上記予め設定した圧縮量は、上記縦壁部の高さの２％以上６％以下の範囲に設定され、
上記天板部を板厚方向で挟持するパンチ及びパッドと、上記パンチ及びパッドの側方に配置され上記縦壁部を曲げ成形するための曲げ刃と、上記曲げ刃と上記プレス方向で対向し上記被加工材の端部を拘束するためのストッパーと、を備えて、上記パッド及び曲げ刃が上型を構成し、
上記パンチは、上記プレス方向へ弾性伸縮可能な第１のクッション部品に支持され、
上記曲げ刃は、上記プレス方向の途中で上下に分割され上記付与する圧縮量に等しい間隔を開けて上記プレス方向で対向配置した上側型部品及び下側型部品と、その上側型部品と下側型部品との間に介装され、上記間隔を保持すると共に所定圧力以上で上記プレス方向に縮み可能な第２のクッション部品とを有し、
上記パンチ側面と上記曲げ刃とのクリアランスは、上記被加工材の板厚の９０％以上当該板厚未満の範囲に設定され、
上記第２のクッション部品のクッション圧は、第１のクッション部品のクッション圧よりも小さく、且つ上記第１の工程での縦壁部の曲げ成形時に縮まないだけのクッション圧を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様のプレス成形品の製造方法は、天板部と上記天板部の幅方向両側に連続する左右の縦壁部とを有し、一方の縦壁部が長手方向に沿って直線状に延在し、他方の縦壁部は長手方向に沿って上記一方の縦壁部側に凸となる湾曲部を有し、且つフランジ部が無いハット断面形状に、素板又は素板に予め曲げもしくは絞り加工を施してなる被加工材を成形する第１の工程と、上記第１の工程による成形状態で上記縦壁部に対しプレス方向に沿った方向へ予め設定した圧縮量だけ圧縮を付与する第２の工程と、を備え、
上記予め設定した圧縮量を、上記縦壁部の高さの２％以上６％以下の範囲に設定し、
上記天板部を板厚方向で挟持するパンチ及びパッドと、上記パンチ及びパッドの側方に配置され上記縦壁部を曲げ成形するための曲げ刃と、上記曲げ刃と上記プレス方向で対向し上記被加工材の端部を拘束するためのストッパーとを備えて、上記パッド及び曲げ刃が上型を構成し、上記曲げ刃は、上記プレス方向の途中で上下に分割され上記付与する圧縮量に等しい間隔を開けて上記プレス方向で対向配置した上側型部品及び下側型部品と、その上側型部品と下側型部品との間に介装され、上記間隔を保持すると共に所定圧力以上で上記プレス方向に縮み可能なクッション部品とを有し、上記パンチ側面と上記曲げ刃とのクリアランスを上記被加工材の板厚の９０％以上当該板厚未満の範囲に設定した金型を用いて、
上記第１の工程では、上記天板部を上記パンチ及びパッドで挟持しながら、上記被加工材の端部が上記ストッパーに当接すると共に上記下側型部品が上記ストッパーに当接するまで、クッション圧で上記クッション部品に縮みが発生しない状態を保持しつつ上記曲げ刃をプレス方向に移動させて上記縦壁部を曲げ成形し、
上記第２の工程では、上記第１の工程に続いて、更に上側型部品と下側型部品とが接触するまで上記曲げ刃をプレス方向へ移動させて、上記縦壁部が上記曲げ刃と上記パンチ側面によって挟まれることで座屈を防止したまま上記間隔が小さくなることで、上記縦壁部に上記圧縮を付与することを特徴とする。

本発明の態様によれば、一方の縦壁部が長手方向に沿って直線状に延在すると共に他方の縦壁部は長手方向に沿って上記一方の縦壁部側に凸となる湾曲部を有し且つフランジ部の無いハット断面部品形状にプレス成形する際に発生する縦壁部の反りを低減して、寸法精度の良いプレス成形品を提供可能となる。

車体骨格部品のうち、フランジ部を有さないハット断面形状で、かつ、縦壁部の少なくとも一方が湾曲している部品の例を示す斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係るプレス成形品を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面視の図である。 本発明に基づく実施形態に係る金型を説明する模式的な断面図である。 本発明に基づく実施形態に係るプレス成形の金型の動きを模式的に説明する断面図である。 実施例で使用したブランクの展開した状態を模式的に示した図である。 プレス成形によって作製された部品の評価断面における部品形状との乖離量を長手方向に沿って測定した結果を示す図である。 うねり量と、部品縦壁部に付与した圧縮率との関係を示す図である。 評価位置を示す図である。 座屈高さと上下金型のクリアランスの関係を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
ここで、以下の説明では、図２に示すように、プレス成形品１の形状が、天板部１Ａと天板部１Ａの幅方向両側に連続する左右の縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂとを有すると共にフランジ部が無いハット断面形状を対象とする。本実施形態では、更に、一方の縦壁部１Ｂｂは上面視から見て直線的であり、他方の縦壁部１Ｂａが長手方向に沿って湾曲している。すなわ、一方の縦壁部１Ｂｂが長手方向に沿って直線状に延在し、また、他方の縦壁部１Ｂａは、長手方向に沿って一方の縦壁部１Ｂｂ側に凸となる湾曲部を有する形状となっている。図２では、他方の縦壁部１Ｂａ全体が湾曲部を構成する場合を例示しているが、図１のように、他方の縦壁部１Ｂａの長手方向の一部に一方の縦壁部１Ｂｂ側に凸となる湾曲部を有する形状であっても良い。

なお、図２中の寸法は一例であり、実施例での寸法を併せて記載したものである。また、天板部１Ａと縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂとのなす角度は、例えば９０度以上１００度以下とする。
また、本発明は、被加工材２の引張強度が４４０ＭＰａ以上、好ましくは５９０ＭＰａ以上の金属板である場合に特に効果を奏する。

＜金型＞
本実施形態のプレス成形装置は、天板部１Ａを板厚方向で挟持するパンチ２１及びパッド１１と、パンチ２１及びパッド１１の側方に配置され縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂを曲げ成形するための曲げ刃１２と、曲げ刃１２とプレス方向で対向し被加工材２の端部を拘束するためのストッパー２２と、を備える。パンチ２１は、プレス方向へ弾性伸縮可能な第１のクッション部品２４に支持される。曲げ刃１２は、プレス方向の途中で上下に分割され付与する圧縮量に等しい間隔Ｄを開けてプレス方向で対向配置した上側型部品１２Ａ及び下側型部品１２Ｂと、その上側型部品１２Ａと下側型部品１２Ｂとの間に介装され、上記間隔Ｄを保持すると共に所定圧力以上でプレス方向に縮み可能な第２のクッション部品１４とを有する。第２のクッション部品１４のクッション圧は、第１のクッション部品２４のクッション圧よりも小さく、且つ第１の工程での縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの曲げ成形時に縮まないだけのクッション圧を有する。

次に、本実施形態のプレス成形装置の具体例について、図３を参照して説明する。
本実施形態のプレス成形装置は、図３に示すように、上型１０と下型２０とを備える。
上型１０は、パッド１１及び曲げ刃１２を備える。パッド１１は、上型用プレス板１３の下面に対し、プレス方向（図３における上下方向）に伸縮方向の軸が設定された第３のクッション部１５を介して取り付けられている。第３のクッション部１５は、例えばガススプリングから構成され、そのクッション圧を例えば８ｔｏｎに設定する。
曲げ刃１２は、パッド１１の側方に配置され、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂを曲げ成形するために使用される。曲げ刃１２は、プレス成形した際に、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂと対向する位置における任意の位置で、プレス方向と交差する面で、上側型部品１２Ａと下側型部品１２Ｂとに分割されている。上側型部品１２Ａは、上端部が上型用プレス板１３に固定されていると共に、天板部１Ａと縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂとの接続部を曲げ成形する肩部１２Ａａを有する。

上側型部品１２Ａと下側型部品１２Ｂの間の間隔Ｄは、予め設定した圧縮量に等しい間隔Ｄに設定され、その間隔Ｄは、上側型部品１２Ａと下側型部品１２Ｂの間に介装された第２のクッション部品１４によって保持されている。上記間隔Ｄは、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの高さの２％以上６％以下の範囲で設定した圧縮量に等しい値に設定する。通常、上記間隔Ｄは数ミリ程度に設定される。
第２のクッション部品１４は例えばガススプリングから構成されて、所定圧力以上の圧が負荷されると縮み可能となっている。なお、第２のクッション部品１４は、上側型部品１２Ａと下側型部品１２Ｂとが当接するまで収縮可能に設けられている。この第２のクッション部品１４のクッション圧は例えば３ｔｏｎとする。

下型２０は、パンチ２１と、パンチ２１の側方に配置されたストッパー２２とを備える。
パンチ２１は、パッド１１とプレス方向で対向するように設定され、下型用プレス板２３の上面に対し、第１のクッション部品２４を介して設けられている。第１のクッション部品２４は、例えばクッションピンなどのダイクッションからなり、プレス方向に弾性伸縮可能となっている。第１のクッション部品２４のクッション圧は、例えば５０ｔｏｎに設定される。

ストッパー２２は、下型用プレス板２３の上面に固定されている。プレス方向からみて、パンチ２１とストッパー２２の間の隙間は、被加工材２の厚さ未満、例えば、０．０２ｍｍ以下となるように設定されている。
また、上型１０と下型２０のクリアランスを被加工材２の板厚の９０％以上当該板厚未満の範囲に設定しておく。具体的には、パンチ２１側面と曲げ刃１２とのクリアランス（プレス方向に直交した方向の隙間）を、被加工材２の板厚の９０％以上当該板厚未満の範囲に設定する。

ここで、第１のクッション部品２４、第２のクッション部品１４、及び第３のクッション部品１５の各クッション圧は、次に関係を満足するように設定される。
第１のクッション部品２４ ＞ 第３のクッション部品１５
第３のクッション部品１５ ＞ 第２のクッション部品１４
但し、第２のクッション部品１４のクッション圧は、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂを曲げ成形し、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂにプレス方向に沿った方向の圧縮力を付与しない状態では、上側型部品１２Ａと下側型部品１２Ｂの間の間隔Ｄが変化しないだけ、つまりクッション部品が縮まらないだけのクッション圧以上となるように設定する。

「第１のクッション部品２４のクッション圧 ＞ 第３のクッション部品１５のクッション圧」の関係に設定することで、パッド１１で天板部１Ａを押圧しながら、曲げ刃１２によって曲げ成形を進める際に、第１のクッション部品２４上に設置されたパンチ２１が上下に動かないように設定することが可能となる。
また、第２のクッション部品１４のクッション圧（圧力）を３ｔｏｎ以上に設定すれば、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの曲げ成形時に、上側型部品１２Ａと下側型部品１２Ｂの間の間隔Ｄを一定に保持出来る。
また、「第１のクッション部品２４のクッション圧 ＞ 第２のクッション部品１４のクッション圧」とすることで、第２の工程において、上型１０を、上側型部品１２Ａと下側型部品１２Ｂとが接触するまで下降することで、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂに所望の圧縮量を付与出来る。

＜プレス成形品１の製造方法＞
次に、上記のプレス成形装置を使用したプレス成形品１の製造方法について説明する。
本実施形態のプレス成形品１の製造方法は、少なくとも第１の工程と、第１の工程に続けて行う第２の工程とを有する。
第１の工程は、天板部１Ａと天板部１Ａの幅方向両側に連続する左右の縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂとを有し、一方の縦壁部１Ｂｂが長手方向に沿って直線状に延在すると共に他方の縦壁部１Ｂａは長手方向に沿って上記一方の縦壁部１Ｂｂ側に凸となる湾曲部を有し且つフランジ部が無いハット断面形状に、素板又は素板に予め曲げもしくは絞り加工を施してなる被加工材２（ブランク）の縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂを曲げ成形して、第１の成形状態とする。すなわち、第１の工程は、被加工材２（ブランク）を金型にセットし、その被加工材２の天板部１Ａをパンチ２１とパッド１１で挟持するとともに、分割した曲げ刃１２のうち、下側の曲げ刃（下側型部品１２Ｂ）の下面がストッパー２２に接触するまで下降させて、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂを形成する工程である。

第２の工程は、第１の工程による曲げ成形状態で、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂに対しプレス方向に沿った方向へ予め設定した圧縮量だけ圧縮を付与して、第２の成形状態とする。すなわち、第２の工程では、第１の工程による第１の成形状態の後に、パッド１１、曲げ刃１２、パンチ２１で部品全体を挟持した状態を保持しながら、さらに上型１０を下降させ、それに伴い第１のクッション部品２４上に設置されたパンチ２１が下降する工程である。このとき、分割した曲げ刃１２に設定した第２のクッション部品１４（ガススプリング）が縮み、分割した曲げ刃１２を構成する上側型部品１２Ａと下側型部品１２Ｂとが接触するまで、上型１０を下降させる。また、被加工材２の端部（縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの下端部）はストッパー２２の面に垂直の押し当てられることで拘束されて移動しない。

上記のプレス成形における金型の動さを、図４を参照して説明する。
図４では、フォームもしくはドロー成形などの加工によって一度成形された後、スプリングバックによって変形したブランク（被加工材２）を、本発明に基づきプレス成形して、プレス成形品１として製造する場合の例を示す。勿論、素板をブランク（被加工材２）としても良い。
まず、ブランクの天板部１Ａを、図４（ａ）に示すようにパンチ底上に設置する。このとき、パンチ２１はパンチ底が成形する部品の縦壁高さより高くなるように、予め、例えば１０ｍｍ程度上昇させておく。

次に、図４（ｂ）のように、上型１０を下降させることで、ブランク２の天板部１Ａをパンチ２１とパッド１１で挟持し、続く、曲げ刃１２の下降によって、図４（ｃ）のように、曲げ刃１２による縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの曲げ成形が行われ、分割した曲げ刃１２のうち、下側の曲げ刃（下側型部品１２Ｂ）の下面をストッパー２２に接触させる。なお、下側型部品１２Ｂの下面がストッパー２２に接触する時点で、ブランク端部がストッパー２２に接触するように設定する。この状態までは、分割された曲げ刃１２に設定された第２のクッション部品１４は縮まないように設定しておく。この設定は第２のクッション部品１４のクッション圧によって行うことが出来る。すなわち、ブランク２の縦壁部からの摩擦によって下側の曲げ刃（下側型部品１２Ｂ）に伝達される力よりも大きなクッション圧に設定すればよい。
この状態では、ブランク２は上型１０と下型２０で挟持された状態であるので、一時的に目的の部品形状となり、この状態を第１の成形状態とする。ここまでが、第１の工程に対応する。

次に、第１の成形状態の後、図４（ｄ）のように、更に上型１０を予め設定した圧縮量だけ下降させる。このとき、第２のクッション部品１４が縮むことで、上側型部品１２Ａが相対的に下側型部品１２Ｂに接近して、両者１２Ａ、１２Ｂが接触する。すなわち、パッド１１及び曲げ刃１２のうち上側型部品１２Ａはプレス機のスライドの下降に連動して下降する。さらにプレス機の加圧力の方が、パンチ２１に連動するクッション圧よりも大きいため、パンチ２１も下降する。一方で、ストッパー２２は固定されており、移動しないため、ブランク２の端部はストッパー２２により拘束される。さらに、このとき、ブランク２全体がパッド１１、曲げ刃１２、パンチ２１によって拘束されるため、ブランク２が面外に変形する余地がない。そのため、ブランク２の縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂに座屈を発生させることなく圧縮力を付与させることが可能となる。この状態を第２の成形状態とする。ここまでが第２の工程に対応する。

最後に、図４（ｅ）のように、上型１０を上昇させることで、プレス成形で製造したプレス成形品１を金型から離型する。
以上のように、本実施形態では、上型１０を下降させるだけで、ブランク（被加工材２）を、一方の縦壁部１Ｂｂが長手方向に沿って直線状に延在すると共に他方の縦壁部１Ｂａは長手方向に沿って上記一方の縦壁部１Ｂｂ側に凸となる湾曲部を有し且つフランジ部の無いハット断面の部品に形成出来ると共に、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂに目的とする圧縮力を付与出来て、天板部１Ａとそれに連続する縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂを有し且つフランジ部の無い部品形状にプレス成形する際に発生する、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの反りを低減することができる。この結果、寸法精度の良いプレス成形品１を提供可能となる。

特に、上型１０と下型２０のクリアランスを被加工材２の板厚の９０％以上当該板厚未満の範囲に設定しておくことで、湾曲部を有する縦壁部１Ｂａでの座屈しわ高さをより有効に抑制可能となる。この結果、より良好な外形形状のプレス成形品を製造可能となる。

次に、本発明に基づく実施例について説明する。
４４０ＭＰａ級冷延鋼板（板厚１．０ｍｍ）、及び１１８０ＭＰａ級冷延鋼板（板厚１．０ｍｍ）を素板として、図２に示すような天板部１Ａ、直線的な縦壁部１Ｂｂ、湾曲した縦壁部１Ｂａを有し且つフランジ部の無いハット断面形状のプレス成形品１にプレス成形を行った。
このとき、プレス成形品１の縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂへの圧縮量を変化させるために、図５に示す、展開したブランク形状のように、縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂのブランク長さが成形品の縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの高さよりも１〜５ｍｍ長くなるようにブランク形状をそれぞれ調整したブランクを被加工材２として用意した。図５中斜線部分が長くした部分である。

そして、上記の各ブランクを予め通常の天板部１Ａをパッド１１で挟持した状態でフォーム成形を行う加工を施した後に、離型によってスプリングバックしてブランク（被加工材２）として作成し、そのブランクを実施形態で説明した金型を使用してプレス成形した。
設定する圧縮量は、成形品の縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの高さよりも長くした分である。すなわち、圧縮量を１〜５ｍｍの範囲で設定した。圧縮量は上型１０の下降量で調整可能である。

なお、製品形状における縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの高さを、図２に示すように８３ｍｍに設定した。
そして、各圧縮率を付与したときの断面形状が、プレス成形後の製品としての部品形状とどの程度乖離しているかを長手方向に沿って測定した。各材料における測定結果を図６に示す。図６中、フォームのみ（表１のＮｏ．１、Ｎｏ．８に対応）とは、第２の工程による圧縮付与を行わない場合である。また、図６（ａ）は材料が１１８０ＭＰａ級冷延鋼板の場合であり、図６（ｂ）は材料が４４０ＭＰａ級冷延鋼板の場合である。

また、表１に、縦壁部１Ｂａを部品形状から長くした量と、その時に縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂに発生する圧縮率を示す。さらに、長手方向に沿った製品形状との乖離量の最大値から最小値を引いた量をうねり量とし、本実施例の評価では、うねり量が５ｍｍ以下となった場合を形状凍結性が優れていると判定した。製品によっては、うねり量が１０ｍｍ以下で合格とする場合もある。なお、圧縮率は、最終の製品形状における縦壁部１Ｂａの高さに対する圧縮量の比（（圧縮量／縦壁部の高さ）×１００）である。

図６から分かるように、圧縮率の増加に伴って、湾曲した縦壁部１Ｂａの反りが改善し、断面形状が部品形状に近づいて行っていることが分かる。さらに、それに伴って断面の部品形状との乖離量が減少していくことが分かる。
図７に、縦壁部１Ｂａに付与した圧縮率とうねり量の関係を示す。図７から分かるように、１１８０ＭＰａ鋼板では圧縮率を２．５％程度付与したあたりから急激に縦壁部１Ｂａの反りが改善され、うねり量が低減し始めていることが分かる。そして、圧縮率が３．０％以上でうねり量が１０ｍｍ未満となり、更に４．０％以上でうねり量が５ｍｍ未満となってうねり量の低減効果が収束し始めていることが分かる。４４０ＭＰａ鋼板でも同様に圧縮率が増加するにつれて縦壁部１Ｂａの反りが改善され、圧縮率が２．０％以上でうねり量が５ｍｍ未満となった。また、本例ではいずれの材料でも圧縮率が６．０％を超えた条件では、分割した曲げ刃１２の隙間に材料が流入してしまい、座屈が発生してしまい成形ができなかった。このようなことから、１１８０ＭＰａ級冷延鋼板を使用した本部品形状において、圧縮率は、３．０％以上６．０％未満が好ましく、より好ましくは４．０％以上６．０％未満であり、４４０ＭＰａ級冷延鋼板を使用した本部品形状において、圧縮率が２．０％以上６．０％未満が好ましい。

次に、縦壁部１Ｂａｂへ付与した圧縮率が４．８％の場合における、図８で示した位置での、湾曲側の縦壁部１Ｂａのパンチ２１の肩Ｒ止まりから５０ｍｍ下の位置での断面形状から座屈しわ高さを取得し、その座屈しわ高さの平均値と上下金型１０，２０のクリアランスとの関係を求めた。その結果を図９に示す。
図９から分かるように、上下金型１０，２０のクリアランスを板厚ちょうどから狭くしていくにつれて湾曲側の縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂの座屈しわ高さが減少し、良好な外観形状を有する部品を得ることができた。また、上下金型１０，２０のクリアランスを材料の板厚の９０％未満に設定した場合はクリアランスが狭すぎるため金型にかじりが発生した。このことから、上下金型１０，２０のクリアランス、すなわち、圧縮力を付与する際の縦壁部１Ｂａ、１Ｂｂを拘束するパンチ２１側面と曲げ刃１２との間のクリアランスは、材料の板厚の９０％以上板厚以下が好ましく、より好ましくは板厚の９０％以上９５％以下であることが分かる。

１ プレス成形品
１Ａ 天板部
１Ｂａ 湾曲側の縦壁部
１Ｂｂ 縦壁部
２ 被加工材
１０ 上型
１１ パッド
１２ 曲げ刃
１２Ａ 上側型部品
１２Ｂ 下側型部品
１３ 上型用プレス板
１４ 第２のクッション部品
１５ 第３のクッション部品
２０ 下型
２１ パンチ
２２ ストッパー
２３ 下型用プレス板
２４ 第１のクッション部品
Ｄ 間隔

Claims (3)

1. 天板部と上記天板部の幅方向両側に連続する左右の縦壁部とを有し、一方の縦壁部が長手方向に沿って直線状に延在し、他方の縦壁部は長手方向に沿って上記一方の縦壁部側に凸となる湾曲部を有し、且つフランジ部が無いハット断面形状に、素板又は素板に予め曲げもしくは絞り加工を施してなる被加工材を曲げ成形する第１の工程と、上記第１の工程による成形状態で上記縦壁部に対しプレス方向に沿った方向へ予め設定した圧縮量だけ圧縮を付与する第２の工程と、を行うためのプレス成形装置であって、
   上記予め設定した圧縮量は、上記縦壁部の高さの２％以上６％以下の範囲に設定され、
   上記天板部を板厚方向で挟持するパンチ及びパッドと、上記パンチ及びパッドの側方に配置され上記縦壁部を曲げ成形するための曲げ刃と、上記曲げ刃と上記プレス方向で対向し上記被加工材の端部を拘束するためのストッパーと、を備えて、上記パッド及び曲げ刃が上型を構成し、
   上記パンチは、上記プレス方向へ弾性伸縮可能な第１のクッション部品に支持され、
   上記曲げ刃は、上記プレス方向の途中で上下に分割され上記付与する圧縮量に等しい間隔を開けて上記プレス方向で対向配置した上側型部品及び下側型部品と、その上側型部品と下側型部品との間に介装され、上記間隔を保持すると共に所定圧力以上で上記プレス方向に縮み可能な第２のクッション部品とを有し、
   上記パンチ側面と上記曲げ刃とのクリアランスは、上記被加工材の板厚の９０％以上当該板厚未満の範囲に設定され、
   上記第２のクッション部品のクッション圧は、第１のクッション部品のクッション圧よりも小さく、且つ上記第１の工程での縦壁部の曲げ成形時に縮まないだけのクッション圧を有することを特徴とするプレス成形装置。
2. 天板部と上記天板部の幅方向両側に連続する左右の縦壁部とを有し、一方の縦壁部が長手方向に沿って直線状に延在し、他方の縦壁部は長手方向に沿って上記一方の縦壁部側に凸となる湾曲部を有し、且つフランジ部が無いハット断面形状に、素板又は素板に予め曲げもしくは絞り加工を施してなる被加工材を成形する第１の工程と、上記第１の工程による成形状態で上記縦壁部に対しプレス方向に沿った方向へ予め設定した圧縮量だけ圧縮を付与する第２の工程と、を備え、
   上記予め設定した圧縮量を、上記縦壁部の高さの２％以上６％以下の範囲に設定し、
   上記天板部を板厚方向で挟持するパンチ及びパッドと、上記パンチ及びパッドの側方に配置され上記縦壁部を曲げ成形するための曲げ刃と、上記曲げ刃と上記プレス方向で対向し上記被加工材の端部を拘束するためのストッパーとを備えて、上記パッド及び曲げ刃が上型を構成し、上記曲げ刃は、上記プレス方向の途中で上下に分割され上記付与する圧縮量に等しい間隔を開けて上記プレス方向で対向配置した上側型部品及び下側型部品と、その上側型部品と下側型部品との間に介装され、上記間隔を保持すると共に所定圧力以上で上記プレス方向に縮み可能なクッション部品とを有し、上記パンチ側面と上記曲げ刃とのクリアランスを上記被加工材の板厚の９０％以上当該板厚未満の範囲に設定した金型を用いて、
   上記第１の工程では、上記天板部を上記パンチ及びパッドで挟持しながら、上記被加工材の端部が上記ストッパーに当接すると共に上記下側型部品が上記ストッパーに当接するまで、クッション圧で上記クッション部品に縮みが発生しない状態を保持しつつ上記曲げ刃をプレス方向に移動させて上記縦壁部を曲げ成形し、
   上記第２の工程では、上記第１の工程に続いて、更に上側型部品と下側型部品とが接触するまで上記曲げ刃をプレス方向へ移動させて、上記縦壁部が上記曲げ刃と上記パンチ側面によって挟まれることで座屈を防止したまま上記間隔が小さくなることで、上記縦壁部に上記圧縮を付与することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
3. 上記被加工材の引張強度が４４０ＭＰａ以上の金属板であることを特徴する請求項２に記載したプレス成形品の製造方法。

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