JP2020075258A

JP2020075258A - プレス成形方法

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Publication number: JP2020075258A
Application number: JP2018208597A
Authority: JP
Inventors: 靖廣岸上; Yasuhiro Kishigami
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-05-21
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: JP6870672B2

Abstract

【課題】長手方向に凸状に湾曲するプレス成形品に高強度鋼板を適用可能であり、かつ、ブランクホルダーを用いることなく、フランジ部のしわを低減できるプレス成形方法を提供する。【解決手段】長手方向に凸形状となる断面ハット形状のプレス成形品のプレス成形方法であって、天板部に生じた撓みを有する中間形状プレス成形品を成形する第１成形工程と、該中間形状プレス成形品を、目標形状に成形する第２成形工程とを備え、前記第１成形工程は、天板成形部１９ａ、２１ａ、縦壁成形部１９ｂ、２１ｂ及びフランジ成形部１９ｃ、２１ｃを有するパンチ１９及びダイ２１であって、下死点において、天板成形部１９ａ、２１ａの間の長手方向の両端部近傍に２ｍｍ以上の隙間があり、天板成形部１９ａと縦壁成形部１９ｂをつなぐ稜線の曲率半径Ｒ１よりも縦壁成形部１９ｂとフランジ成形部１９ｃをつなぐ稜線の曲率半径Ｒ２が大きく設定された第１成形金型７を用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、金属部材のプレス成形方法に関するものである。
ここで金属部材とは、熱延鋼板、冷延鋼板、あるいは鋼板に表面処理（電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、有機皮膜処理等）を施した表面処理鋼板をはじめ、ステンレス鋼、アルミニウム、マグネシウム等、各種金属類から構成される板でもよい。

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、例えば天板部方向に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、フランジ部となる被成形材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、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。

特許５９６７３８６号公報特許５７８３３３９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天板部方向に凸状に湾曲するプレス成形品には適用できないという課題がある。

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る。また、フォーム成形には適用することができない。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、長手方向に亘って天板部方向に凸状に湾曲するプレス成形品を成形する際において、高強度鋼板を被成形材として適用可能であり、かつ、ブランクホルダーを用いることなく、フォーム成形によりフランジ部の縮み成形に起因するしわを低減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している。

（１）本発明に係るプレス成形方法は、長手方向に沿って天板部方向に凸形状となる天板部と該天板部の両側に続く一対の縦壁部と、該一対の縦壁部に続く長手方向に沿って天板部方向に凸形状となるフランジ部を有し、天板部と縦壁部をつなぐ長手方向稜線の曲率半径が縦壁部とフランジ部をつなぐ長手方向稜線の曲率半径より大きい断面ハット形状のプレス成形品のプレス成形方法であって、天板部、縦壁部及びフランジ部を有し、前記天板部の長手方向両端部に材料余りによって生じた撓みを有する中間形状プレス成形品をフォーム成形する第１成形工程と、該第１成形工程で成形された前記中間形状プレス成形品を、目標形状にフォーム成形する第２成形工程とを備え、前記第１成形工程は、天板成形部、縦壁成形部及びフランジ成形部を有するパンチ及びダイであって、下死点において、前記パンチと前記ダイの天板成形部の間における少なくとも長手方向の両端部からそれぞれ全長の２５％以上の範囲に亘って２ｍｍ以上の隙間があり、前記パンチにおける天板成形部と縦壁成形部をつなぐ長手方向稜線の曲率半径Ｒ１よりも前記パンチにおける縦壁成形部とフランジ成形部をつなぐ長手方向稜線の曲率半径Ｒ２が大きく設定された第１成形金型を用いることを特徴とするものである。

（２）また、（１）に記載のものにおいて、前記隙間が５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。

（３）また、（１）または（２）に記載のものにおいて、前記第１成形金型の前記パンチにおける前記長手方向稜線の曲率半径Ｒ２が前記長手方向稜線の曲率半径Ｒ１の４倍以上であることを特徴とするものである。

本発明に係るプレス成形方法においては、第１成形金型を用いて、天板部、縦壁部及びフランジ部を有し、前記天板部の長手方向両端部に材料余りによって生じた撓みを有する中間形状プレス成形品を成形する第１成形工程と、該第１成形工程で成形された前記中間形状プレス成形品を、目標形状に成形する第２成形工程とを備えたことにより、長手方向に亘って天板部方向に凸状に湾曲するプレス成形品を成形する際、高強度鋼板を被成形材として適用可能であり、かつ、ブランクホルダーを用いることなく、フォーム成形によりフランジ部の縮み成形に起因するしわを低減することができる。

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成形工程に用いられる金型、（ｂ）は第２成形工程で用いられる金型を説明する図である。本発明の実施の形態に係るプレス成形方法により成形されたプレス成形品を説明する図であり、（ａ）は第１成形工程により成形された中間形状のプレス成形品の説明図、（ｂ）は第２成形工程により成形された目標形状のプレス成形品の説明図である。本発明に係る第１成形工程で用いる第１パンチの形状を示す図である。本発明の実施の形態１に係る第１成形工程の下死点における金型とプレス成形品の断面形状を説明する図であり、（Ａ）はＡ−Ａ断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。本発明に係る第２成形工程で用いる第２パンチの形状を示す図である。本発明に係る第２成形工程の下死点における金型とプレス成形品の断面形状を説明する図であり、（Ａ）はＡ−Ａ断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。本発明の実施の形態２に係る第１成形工程の下死点における金型とプレス成形品の断面形状を説明する図であり、（Ａ）はＡ−Ａ断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。本発明において目標形状とするプレス成形品の一例を示す図である。従来のプレス成形方法における問題点を説明する図であり、（ａ）は従来のプレス成形に用いられる金型、（ｂ）は従来のプレス成形方法によるプレス成形品を示す図である。

本発明は少なくとも２工程によって、長手方向に沿って天板方向に凸形状となる天板部と、長手方向に沿って天板方向に凸形状となるフランジ部を有する断面ハット形状を目標形状として成形するものである。
その原理は以下に示すようなものである。

第１成形工程において、天板部と縦壁部をつなぐ稜線の曲率半径より、縦壁部とフランジ部をつなぐ稜線の曲率半径を大きくすることにより、縦壁部の成形は長手方向中央部から先に開始されることとなり、長手方向中央部から長手方向両端部へ向かう材料流れが生じる。

また、天板部方向に凸形状となっているため、縦壁部の成形が進むにつれ、長手方向中央部に向かう材料流れが生じるが、縦壁部とフランジ部をつなぐ稜線の曲率半径を大きくしたことで、長手方向両端部の縦壁高さは目標形状よりも低くなっており、そのため長手方向中央部に向かう変形量は目標形状に比べて少なくて、縮みフランジ変形が小さくなる。
これらの作用により、縦壁部およびフランジ部の長手方向中央部に生じる縮みフランジ変形によるシワの発生を抑制することができる。

さらに下死点において、パンチとダイの天板成形部の間に隙間が形成されるように成形することで、該隙間内において、天板部の長手方向両端部に材料余りによる撓みを生じさせる。

その後、第２成形工程において、天板部と縦壁部をつなぐ稜線の曲率半径より、縦壁部とフランジ部をつなぐ稜線の曲率半径が小さい目標形状に成形する。
被成形材の長手方向中央部では、第１成形工程によって縮みフランジ変形が抑制されており、天板部と縦壁部をつなぐ稜線の曲率半径は第１成形工程と同じであるため更なる縮みフランジ変形は生じにくい。
被成形材の長手方向両端部では、天板部に撓みとなっている余った材料が、縦壁部からフランジ部にかけて容易に流れるため、両端部近傍の材料流れのみで目標形状への成形が完了する。

上述した方法により、長手方向両端部から中央部へ向かう材料流れを抑制することで、従来発生していた長手方向中央部のシワを抑制しながら目標形状を成形することができる。
以下、具体的に実施の形態を説明する。

［実施の形態１］
本発明の実施の形態に係るプレス成形方法は、金属板からなる被成形材を図８に示すような断面ハット形状のプレス成形品６にフォーム成形するものである。
以下、本実施の形態において成形対象とするプレス成形品６について説明した後、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。

＜プレス成形品＞
本実施の形態が目標形状とするプレス成形品６は、図８に示すような、長手方向に沿って天板方向に凸形状となる天板部１と天板部１に続く縦壁部３と、縦壁部３に続く長手方向に沿って天板方向に凸形状となるフランジ部５を有する断面ハット形状に成形されたものである。
ここで、図８に示すように、目標形状における、天板部1と縦壁部３をつなぐ稜線（以下、天板側稜線１５という）の曲率半径を天板側曲率半径ｒ３とし、縦壁部３とフランジ部５をつなぐ稜線（以下、フランジ側稜線１７という）の曲率半径をフランジ側曲率半径ｒ４とする。
本発明は、目標形状におけるフランジ側曲率半径ｒ４が天板側曲率半径ｒ３よりも小さいものを対象とするものである。
以降、本実施の形態に係るプレス成形方法によって成形されるプレス成形品についても、同様の部分には同じ符号を用いて説明する。

上記のようなプレス成形品６は、従来、図９（ａ）に示すような、ダイ３７とパンチ３９からなる金型４１を用いて、ダイ３７とパンチ３９の相対移動によって金属板を挟み込んで曲げ成形を行う、１工程からなる成形方法によって成形されている。
なお、図９（ａ）は金型４１の形状をわかりやすく説明するため、金型４１の右半分であって、かつ、金型４１における被成形材を成形可能にする面（以下、成形面部という）のみを図示している。以降の金型に関する図示についても同様である。

従来のプレス成形方法で成形されたプレス成形品４３では、図９（ｂ）のように、縮みフランジ変形によるシワ４５が縦壁部３とフランジ部５の長手方向中央部に発生していた。
特に、使用する金属板が延性の低い高強度鋼板である場合には、発生したシワ４５を後から潰すことが困難であるため、縮みフランジ変形によるシワ４５の発生を低減するプレス成形方法が要求される。

そこで、本発明の実施の形態に係るプレス成形方法は、図１（ａ）に示すような第１成形金型７を用いて、被成形材を中間形状プレス成形品９（図２（ａ））に成形する第１成形工程と、図１（ｂ）に示すような第２成形金型１１を用いて、中間形状プレス成形品９を目標形状プレス成形品１３（図２（ｂ））に成形する第２成形工程とを備えることで、縮みフランジ変形によるシワの発生を低減するというものである。
以下に各工程について具体的に説明する。

＜第１成形工程＞
第１成形工程は、図１（ａ）に示すような、第１パンチ１９と第１ダイ２１を有する第１成形金型７を用いて、被成形材２３を図２（ａ）に示すような、中間形状プレス成形品９に成形する工程である。

≪第１成形金型≫
第１成形金型７の第１パンチ１９および第１ダイ２１は天板成形部１９ａ、２１ａと、縦壁成形部１９ｂ、２１ｂと、フランジ成形部１９ｃ、２１ｃをそれぞれ有している。

第１パンチ１９と第１ダイ２１は、下死点において、第１パンチ１９の天板成形部１９ａと第１ダイ２１の天板成形部２１ａの間における長手方向全長に亘って２ｍｍ以上の隙間ｈができるよう形成されている。
なお、第１成形工程における下死点では、第１パンチ１９のフランジ成形部１９ｃと第１ダイ２１のフランジ成形部２１ｃによって被成形材２３が挟持される。

図３は第１パンチ１９における成形面部の形状を示すものである。
第１パンチ１９における、天板成形部１９ａと縦壁成形部１９ｂをつなぐ稜線（以下、天板側稜線２５という）の曲率半径を天板側曲率半径Ｒ１とし、縦壁成形部１９ｂとフランジ成形部１９ｃをつなぐ稜線（以下、フランジ側稜線２７という）の曲率半径をフランジ側曲率半径Ｒ２としたとき、フランジ側曲率半径Ｒ２は天板側曲率半径Ｒ１より大きくなるよう設定されている（Ｒ１＜Ｒ２）。言い換えれば、第１パンチ１９において、天板側稜線２５よりもフランジ側稜線２７のほうが、曲りが緩やかな稜線となっている。

第１パンチ１９のフランジ側曲率半径Ｒ２が天板側曲率半径Ｒ１より大きいことで、第１パンチ１９の長手方向に直交する方向（以下、単に「長手直交方向」という）における線長は、長手方向中央部における線長L_Aよりも、長手方向端部近傍における線長L_Bの方が短くなっている（L_A＞L_B）。

また、第１パンチ１９の天板側曲率半径Ｒ１は目標形状の天板側曲率半径ｒ３と略同じに設定されており、さらに、第１パンチ１９の長手方向中央部（縦壁の高さが一番高い部分）における縦壁成形部１９ｂ高さは目標形状の縦壁部３高さと略同じに設定されている。

第１ダイ２１の形状は第１パンチ１９の形状に合わせて、第１パンチ１９の天板成形部１９ａとの間における長手方向全長に亘って隙間ｈが生じるよう以下のように設定されている。
第１ダイ２１の天板側稜線およびフランジ側稜線は、対応する第１パンチ１９の天板側稜線２５およびフランジ側稜線２７と曲率半径がそれぞれ同じである。
また、第１ダイの縦壁成形部２１ｂの高さは、長手方向全長に亘って、第１パンチ１９の縦壁成形部１９ｂの高さより、隙間ｈ分高くなっている。
よって、第１成形工程の下死点において、天板成形部１９ａ、２１ａの間には、長手方向全長に亘って隙間ｈが生じるようになっている。

≪中間形状プレス成形品≫
中間形状プレス成形品９は、上記の第１成形金型７を用いてプレス成形した際に成形されるものである（図２（ａ）参照）。
中間形状プレス成形品９について、図２（ａ）、図４を用いて以下に説明する。

図４は、第１成形金型７を用いて第１成形工程を実施した場合の下死点の状態を示す図である。
図４（Ａ）は長手方向中央部（縦壁の高さが一番高い部分）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図を示しており、図４（Ｂ）は長手方向一端部の近傍におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図を示している。

第１成形工程の下死点において、被成形材２３における縦壁部３とフランジ部５をつなぐ稜線は目標形状よりも緩やかになっている。そのため第１パンチ１９と第１ダイ２１の縦壁成形部１９ｂ、２１ｂにおける長手方向中央部の高さが、長手方向両端部より高くなり、長手方向中央部から縦壁部３の成形が始まる。したがって、被成形材２３の長手方向中央部から両端部に向かって材料流れが生じる。縦壁部の成形が進むにつれ、長手方向中央部に向かう材料流れが生じるが、縦壁部とフランジ部をつなぐ稜線の曲率半径を大きくしたことで、長手方向両端部の縦壁高さは目標形状よりも低くなっており、そのため長手方向中央部に向かう変形量は目標形状に比べて少ない。これらの作用により、縮みフランジ変形によるシワ発生の作用は目標形状に比べて小さい。

さらに、図４に示す通り、被成形材２３の縦壁部３およびフランジ部５は第１パンチ１９と第１ダイ２１の縦壁成形部１９ｂ、２１ｂおよびフランジ成形部１９ｃ、２１ｃに挟持されているが、被成形材２３の天板部１は第１パンチ１９と第１ダイ２１の天板成形部１９ａ、２１ａの間に隙間ｈが生じて挟持されていないため、撓みが生じやすい状態となっている。

また、前述したとおり、第１パンチ１９の長手直交方向における線長は、長手方向中央部における線長L_Aよりも、長手方向端部近傍における線長L_Bの方が短くなっているため（L_A＞L_B）（図３参照）、第１成形工程の下死点において、被成形材２３における長手方向端部近傍では、被成形材２３の材料余りが生じる（図４（Ｂ）参照）。

このように、第１成形工程では、長手方向の中央部においては目標形状に比べて縮みフランジ変形によるシワ発生の影響を小さくし、かつ、長手方向両端部では材料余りを生じさせると共に天板部に隙間ｈを設けたことにより、長手方向中央部は縮みフランジ変形によるシワの発生が抑制され、かつ長手方向両端部における天板部には材料余りによる撓みを生じさせた、図２（ａ）に示すような、中間形状プレス成形品９を成形することができる。

なお、天板部１に撓みを十分に生じさせるためには、隙間ｈは２ｍｍ以上必要である。

しかしながら、隙間ｈが大きすぎると上述した被成形材２３の長手方向中央部の材料余りが天板部１に多くなりすぎて、後述する第２成形工程において天板部１の材料余りを縦壁部３の成形に充当しきれず、長手方向中央部のフランジ部５にシワが発生する場合がある。
そのため、隙間ｈは５ｍｍ以下が好ましい。

＜第２成形工程＞
第２成形工程は、図１（ｂ）に示すような、第２パンチ２９と第２ダイ３１を有する第２成形金型１１を用いて、第１成形工程で成形した中間形状プレス成形品９を図２（ｂ）に示すような、製品形状プレス成形品１３に成形する工程である。

≪第２成形金型≫
第２成形金型１１の第２パンチ２９および第２ダイ３１は天板成形部２９ａ、３１ａと、縦壁成形部２９ｂ、３１ｂと、フランジ成形部２９ｃ、３１ｃをそれぞれ有している。
天板成形部２９ａ、３１ａおよび縦壁成形部２９ｂ、３１ｂ、フランジ成形部２９ｃ、３１ｃは目標形状と同形状に設定される。

図５は第２パンチ２９における成形面部の形状を示すものである。
第２パンチ２９における、天板成形部２９ａと縦壁成形部２９ｂをつなぐ稜線（以下、天板側稜線３３という）の曲率半径を天板側曲率半径Ｒ３とし、縦壁成形部とフランジ成形部をつなぐ稜線（以下、フランジ側稜線３５という）の曲率半径をフランジ側曲率半径Ｒ４としたとき、フランジ側曲率半径Ｒ４は天板側曲率半径Ｒ３より小さい（Ｒ３＞Ｒ４）。言い換えれば、第２パンチ２９において、天板側稜線３３よりもフランジ側稜線３５のほうが、曲りが急な稜線となっている。

また、長手直交方向の線長に関して、第１パンチ１９では長手方向中央部の線長L_Aより長手方向端部近傍の線長L_Bの方が短かったのに対し（L_A＞L_B）、第２パンチ２９では長手方向中央部の線長L_Cより長手方向端部近傍の線長L_Dの方が長くなっている（L_C＜L_D）。
第１パンチ１９の長手方向中央部の線長L_Aと第２パンチ２９の長手方向中央部の線長L_Cの長さは同じであるため（L_A＝L_C）、第２パンチ２９の線長L_Dは、第１パンチ１９の線長L_Bよりも、長くなっている（L_B＜L_D）（図３、図５参照）。

≪製品形状プレス成形品≫
製品形状プレス成形品１３は、上記の第２成形金型１１を用いてプレス成形した際に成形されるものである。
製品形状プレス成形品１３について、図６を用いて以下に説明する。

図６は、第２成形金型１１を用いて第２成形工程を実施した場合の下死点の状態を示す図である。
図６（Ａ）は長手方向中央部（縦壁の高さが一番高い部分）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図を示しており、図６（Ｂ）は長手方向一端部の近傍におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図を示している。

前述したとおり、長手方向端部近傍における長手直交方向の線長は、第２パンチ２９の線長L_Dが、第１パンチ１９の線長L_Bよりも、長くなっているため（L_B＜L_D）（図３、図５参照）、第２成形工程の下死点において、被成形材２３の長手方向端部近傍では、天板部１に撓みを生じさせていた材料が、高さが高くなった縦壁部３に流れることで、天板部１の撓みは解消される（図６（Ｂ）参照）。

長手方向中央部に関しては、前述したとおり、第１パンチ１９と第２パンチ２９の天板側曲率半径Ｒ１、Ｒ３が共に目標形状と略同じに設定されていることから、シワの要因となる縮みフランジ変形はほとんど生じない。

これにより、第２成形工程では、図２（ｂ）に示すような、目標形状である製品形状プレス成形品１３を成形することができる。
本実施の形態によるプレス成形方法で成形された図２（ｂ）に示す製品形状プレス成形品１３と、従来のプレス成形方法で成形された図９（ｂ）に示すプレス成形品４３を比較すると、長手方向中央部のシワが低減していることがわかる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、第１成形工程の下死点において、第１パンチ１９と第１ダイ２１の天板成形部１９ａ、２１ａの間に長手方向全長に亘って、隙間ｈが生じるようにした。
しかしながら本発明においては、中間形状プレス成形品９における天板部１の、長手方向両端部に積極的に材料余りによる撓みを発生させるようにしており、長手方向中央部ではほとんど撓みは生じない（図２（ａ）、図４（Ａ）参照）。
したがって、第１パンチ１９と第１ダイ２１の天板成形部１９ａ、２１ａの間における長手方向中央部においては隙間ｈを生じさせることは必須ではなく、少なくとも長手方向の両端部からそれぞれ全長の２５％程度の範囲に亘って２ｍｍ以上の隙間ｈが設けられていればよい。

そこで、本実施の形態は、第１成形工程の下死点において、第１パンチ１９と第１ダイ２１の天板成形部１９ａ、２１ａの間における長手方向中央部に隙間がなく、中間形状プレス成形品９で撓みが生じる長手方向両端部近傍にむかって徐々に大きくなるよう隙間ｈを生じさせるようにしたものである。

本実施の形態にかかるプレス成形方法について、図７を用いて以下に説明する。
なお、実施の形態１と同様の部分に関しては、同一の符号を用いて説明する。

本実施の形態における第１パンチ１９の形状は、実施の形態１と同形状であり、フランジ側曲率半径Ｒ２は天板側曲率半径Ｒ１より大きくなるよう設定されている（Ｒ１＜Ｒ２）（図３参照）。

第１ダイ２１の形状は、天板成形部１９ａ、２１ａの間に、長手方向中央部から両端部にかけて隙間が徐々に大きく生じるように、第１ダイ２１の天板側稜線の曲率半径が第１パンチの天板側稜線２５の曲率半径よりも大きくなるよう設定される。
第１ダイ２１のフランジ側稜線は、第１パンチ１９のフランジ側稜線２７と曲率半径が等しい。
また、第１ダイ２１の長手方向中央部（縦壁の高さが一番高い部分）における縦壁成形部２１ｂの高さは第１パンチ１９の縦壁成形部１９ｂの高さと等しい。
これにより、第１成形工程の下死点において、中間形状プレス成形品９の撓みを発生させようとする範囲に隙間ｈが設けられるようになっている。

図７は、上記のような第１成形金型７を用いて第１成形工程を実施した場合の下死点の状態を示す図である。
図７（Ａ）は長手方向中央部（縦壁の高さが一番高い部分）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図を示しており、図７（Ｂ）は長手方向一端部の近傍におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図を示している。

本実施の形態では長手方向中央部には天板成形部１９ａ、２１ａの間に隙間がないが（図７（Ａ）参照）、撓みの生じる範囲には隙間ｈが生じているため、第１成形工程の下死点では、実施の形態１で説明したものと同様の作用が生じて、被成形材２３の天板部１における長手方向両端部に、材料余りによる撓みが生じる（図７（Ｂ）参照）。
したがって、図２（ａ）に示すような、実施の形態１と同様の中間形状プレス成形品９に類似する形状に成形することができる。

実施の形態１と同様、天板部１の長手方向両端部に撓みを十分に生じさせるためには、隙間ｈは長手方向両端部の端部からそれぞれ全長の２５％以上の範囲において２ｍｍ以上必要である。

本実施の形態の第２成形工程は、実施の形態１と同形状の第２成形金型１１を用いて実施される。
第２成形工程の下死点において、実施の形態１にて説明したとおり、中間形状プレス成型品９は、図２（ｂ）に示すような、製品形状プレス成形品１３に成形される。

上述した実施の形態１における要件を満たしてプレス成形を実施した場合の具体例について以下に説明する。

表１のNo.1-1〜1-9は天板側曲率半径ｒ３＝４００ｍｍ、フランジ側曲率半径ｒ４＝２００ｍｍである断面ハット形プレス成形品を目標形状としてプレス成形を行ったものである。
また、No.2-1〜2-6は天板側曲率半径ｒ３＝６００ｍｍ、フランジ側曲率半径ｒ４＝４００ｍｍである断面ハット形プレス成形品を目標形状としてプレス成形を行ったものである。
上記２種類の目標形状に対して、従来のプレス成形方法と本発明のプレス成形方法にてプレス成形を行い、得られたプレス成形品におけるフランジ部の板厚増加率を評価した。

No.1-1およびNo.2-1は１工程からなる従来のプレス成形方法にて成形を行ったものである。また、No.1-2〜1-9およびNo.2-2〜2-6は２工程からなる本発明のプレス成形方法にて成形を行ったものである。
Ｒ１は、パンチの天板側曲率半径、Ｒ２は、パンチのフランジ側曲率半径を示すものである。
ｈは、第１成形工程下死点での天板成形部１９ａ、２１ａの間の隙間（ｍｍ）を示すものである。
フランジ部板厚増加率は、成形後の被成形材のフランジ部においてもっとも厚みがある箇所について、成形前の被成形材に対する板厚増加率を示すものである。
評価は、「○」が従来例よりも板厚増加率が減少し、シワが低減されたもの、「◎」が従来例よりも板厚増加率が減少し、かつ、フランジ部板厚増加率が４％以下に抑えられたものを示している。

表１に示す通り、２種類の目標形状において、従来のプレス成形方法に比べて本発明のプレス成形方法で得られたプレス成形品では、いずれもフランジ部板厚増加率が小さい値であり、シワが発生しにくい。

No.1-3とNo.2-4を比較すると、いずれも第１成形工程におけるフランジ側曲率半径Ｒ２は天板側曲率半径Ｒ１の２倍であるが、No.1-3はNo.2-4よりも板厚増加率の低減効果が小さい。これは、縮みフランジ変形は上に凸となる曲率半径が小さいほど、より顕著になるという性質によるものである。

そのため、上に凸となる縮みフランジ変形に起因するシワを防止するためには、曲率半径が小さいほど天板側曲率半径Ｒ１に対して第１成形工程におけるフランジ側曲率半径Ｒ２の倍率を大きくする必要がある。
もっとも、第１パンチ１９におけるフランジ側曲率半径Ｒ２を天板側曲率半径Ｒ１の４倍以上とすることで、上に凸となる天板側曲率半径ｒ３が４００ｍｍ以上を目標形状とするものについてはシワの発生を十分に低減させることができた（No.1-5〜1-8参照）。

１天板部
３縦壁部
５フランジ部
６プレス成形品（目標形状）
７第１成形金型
９中間形状プレス成形品
１１第２成形金型
１３製品形状プレス成形品
１５天板側稜線（目標形状）
１７フランジ側稜線（目標形状）
１９第１パンチ
１９ａ天板成形部
１９ｂ縦壁成形部
１９ｃフランジ成形部
２１第１ダイ
２１ａ天板成形部
２１ｂ縦壁成形部
２１ｃフランジ成形部
２３被成形材
２５天板側稜線（第１パンチ）
２７フランジ側稜線（第１パンチ）
２９第２パンチ
２９ａ天板成形部
２９ｂ縦壁成形部
２９ｃフランジ成形部
３１第２ダイ
３１ａ天板成形部
３１ｂ縦壁成形部
３１ｃフランジ成形部
３３天板側稜線（第２パンチ）
３５フランジ側稜線（第２パンチ）
３７ダイ（従来例）
３９パンチ（従来例）
４１金型（従来例）
４３プレス成形品（従来例）
４５シワ
ｒ３天板側曲率半径（目標形状）
ｒ４フランジ側曲率半径（目標形状）
Ｒ１天板側曲率半径（第１パンチ）
Ｒ２フランジ側曲率半径（第１パンチ）
Ｒ３天板側曲率半径（第２パンチ）
Ｒ４フランジ側曲率半径（第２パンチ）

Claims

長手方向に沿って天板部方向に凸形状となる天板部と該天板部の両側に続く一対の縦壁部と、該一対の縦壁部に続く長手方向に沿って天板部方向に凸形状となるフランジ部を有し、天板部と縦壁部をつなぐ長手方向稜線の曲率半径が縦壁部とフランジ部をつなぐ長手方向稜線の曲率半径より大きい断面ハット形状のプレス成形品のプレス成形方法であって、
天板部、縦壁部及びフランジ部を有し、前記天板部の長手方向両端部に材料余りによって生じた撓みを有する中間形状プレス成形品をフォーム成形する第１成形工程と、
該第１成形工程で成形された前記中間形状プレス成形品を、目標形状にフォーム成形する第２成形工程とを備え、
前記第１成形工程は、天板成形部、縦壁成形部及びフランジ成形部を有するパンチ及びダイであって、下死点において、前記パンチと前記ダイの天板成形部の間における少なくとも長手方向の両端部からそれぞれ全長の２５％以上の範囲に亘って２ｍｍ以上の隙間があり、前記パンチにおける天板成形部と縦壁成形部をつなぐ長手方向稜線の曲率半径Ｒ１よりも前記パンチにおける縦壁成形部とフランジ成形部をつなぐ長手方向稜線の曲率半径Ｒ２が大きく設定された第１成形金型を用いることを特徴とするプレス成形方法。
前記隙間が５ｍｍ以下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。
前記第１成形金型の前記パンチにおける前記長手方向稜線の曲率半径Ｒ２が前記長手方向稜線の曲率半径Ｒ１の４倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のプレス成形方法。