JP2023130636A - 伸びフランジ加工用金型及び伸びフランジ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伸びフランジ割れを十分に抑制することができる伸びフランジ加工用金型及び伸びフランジ加工方法を提供する。【解決手段】本発明に係る伸びフランジ加工用金型は、凹状外周縁部３ａを有する天板部３と天板部３に連続する縦壁部５とを備える伸びフランジ加工部品１を成形するものであって、パンチ１７とダイ９を備え、天板成形面部１１、１９と、縦壁成形面部１３、２５と、フランジ面部１５、１６とを備え、縦壁成形面部１３、２５における凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５を成形する部位が、成形方向に延びる直立面部１３ａ、２５ａと、直立面部１３ａ、２５ａの延長線から離れる方向に傾斜する傾斜面部１３ｂ、２５ｂとを有すると共に、直立面部１３ａ、２５ａの高さが伸びフランジ加工部品１の縦壁部５の縦壁高さ以上に設定されてなり、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の成形終了タイミングを、当該縦壁部５の両側の縦壁部６の成形終了タイミングよりも遅くなるようにしたことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、金属板を伸びフランジ加工する伸びフランジ加工用金型、及び該伸びフランジ加工用金型を用いた伸びフランジ加工方法に関する。

近年、自動車車体の衝突安全性向上と軽量化を両立させるために、車体構造部品への590MPa級以上の高強度鋼板（ハイテン材とも称する）の適用が進んでいる。ハイテン材をプレス成形する場合、伸びフランジ加工となる部位に生ずる伸びフランジ割れの抑制が課題となっている。

自動車部品に用いられるプレス成形品として、ロアアームのように天板部と縦壁部を有する断面コ字状の部品がある。このような部品をプレス成形した場合、縦壁部における伸びフランジ加工となる部位の材料縁部で伸びフランジ割れが発生する場合がある。特にハイテン材は伸び率が低いため、伸びフランジ割れが発生しやすくなる。

伸びフランジ割れを防止する従来技術としては、例えば特許文献１～３に開示がある。
特許文献１に記載のプレス成形方法は、内向きコーナー部の内端縁から起立するコーナーフランジ部に対して、パンチコーナー部は、コーナー中心の両側に配置される２つの弧状凸部３２ａと３２ｂの２つの弧状凸部の間に形成される凹部３２ｃとからなる輪郭形状とすることで、伸びフランジ割れを抑制するとしている（特許文献１の図２参照）。

また、特許文献２には、マグネシウム合金板材を角絞り加工する際、絞り加工用のダイプレートと絞りパンチとパッドの側面部と天面部を部分的にテーパ状とした角絞り金型を用いた絞り加工方法が開示されている。

さらに、特許文献３には、上面部と上面部に連続する副斜壁部、副斜壁部に連続する直壁部を有し、上面部と直壁部の間に、上面部と０°超９０°未満及び直壁部と１０°以上９０°未満の角度をなして位置し、直壁部側で交わる２本の稜線を有する主斜壁部を有する伸びフランジ成形工具が開示されている。

特開２０１７－１４８８４７号公報 特開２００２－２３９６４４号公報 再公表２０２０－０２６３５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプレス成形方法では、パンチコーナー部のコーナー中心の両側に配置される２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂにひずみが集中しやすくなるため、伸びフランジ割れが十分抑制できない。

また、特許文献２に記載の絞り加工用金型を本発明で扱う伸びフランジ加工に適用した場合、角部のテーパ頂点Ｃにおいてひずみが集中し、伸びフランジ割れが発生しやすい。

さらに、特許文献３に記載の伸びフランジ成形工具は、ダイに、上面部、直壁部、主斜壁部に加えて第１の副斜壁部、第２の副斜壁部とを有し、形状が複雑である。
また、特許文献３に記載の金型は、伸びフランジ成形工具であるダイ１と、パンチ３２とは異なる形状を有しており、金型の設計及び製作に手間が掛かる。
さらに、特許文献３の段落[0065]及び段落[0066]に記載されるとおり、成形開始時点のブランク３６の水平方向端部と主傾斜部１１との当接の有無により、ブランク３６の水平方向端部の損傷（すなわち、割れ）の度合いが異なるため、割れの抑制がブランク３６の形状に左右されやすくて問題である。この原因として、特許文献３の図１１に示される湾曲中央部からの距離±２５ｍｍ近辺にビッカース硬さの極大値があり、大きく加工硬化していることが挙げられる。すなわち、特許文献３の伸びフランジ成形工具であるダイ１は、例えば図１に記載されるとおり、副斜壁部（１２ａ、１３ａ）を有するため、副傾斜部による中間成形が行われて、主斜壁部１１と隣接する部位である直線状の鋭利な稜線（１６、１７）においてブランク３６の水平方向端部が当接して成形されると、該端部は加工硬化する。その後にフランジの円弧部中心（本発明の凸状外周縁部に相当）の縦壁を成形するため、加工硬化した前記端部からの材料流れが抑制されて、特許文献３の図１１に示す湾曲中央部のビッカース硬さ（板厚減少率に対応）もわずかしか低減せず、損傷（割れ）の抑制が不十分となると考えられる。

本発明は、上記従来の問題点を解消して、金型形状を複雑にすることなく、ダイとパンチの傾斜面部を含み、ダイとパンチの天板成形面部、縦壁成形面部が、対応する一対の形状（ブランクの板厚、パッド等による隙間を考慮した同一形状）を有して、金型の設計及び製作の手間を削減するとともに、中間成形に相当する加工硬化が無く、該傾斜面部と縦壁成形面部の間の稜線が天板成形面部から徐々に縦壁成形面部の直立面部に向かって緩やかになっているため、伸びフランジ割れを十分に抑制することができる伸びフランジ加工用金型及び伸びフランジ加工方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る伸びフランジ加工用金型は、外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有する天板部と該天板部に連続する縦壁部とを備え、該縦壁部が伸びフランジ加工となる伸びフランジ加工部品を成形するものであって、パッドと協働してブランクである金属板における前記天板部に相当する部位を挟持するパンチと、該パンチと協働して前記縦壁部を成形するダイとを備え、該パンチ及びダイは、前記天板部を成形する天板成形面部と、前記縦壁部を成形する縦壁成形面部と、該縦壁成形面部に連続して成形方向に交差するように設けられたフランジ面部と、を備え、前記縦壁成形面部における前記凹状外周縁部に連続する縦壁部を成形する部位が、前記天板成形面部から連続して成形方向に延びる直立面部と、該直立面部に連続して傾斜する傾斜面部と、を有すると共に、前記直立面部の高さが、前記伸びフランジ加工部品の前記縦壁部の縦壁高さ以上に設定されてなり、前記凹状外周縁部に連続する縦壁部の成形終了タイミングを、当該縦壁部の両側の縦壁部の成形終了タイミングよりも遅くなるようにしたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記直立面部からの延長線と前記傾斜面部とが成す傾斜角度は20°～35°であることを特徴とするものである。

（３）また、本発明に係る伸びフランジ加工方法は、上記（１）又は（２）に記載の伸びフランジ加工用金型を用いて、外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有する天板部と該天板部に連続する縦壁部とを備え、該縦壁部が伸びフランジ加工となる伸びフランジ加工部品を成形する方法であって、ブランクである金属板における前記天板部に相当する部位を前記パンチと前記パッドで挟持し、前記ダイを前記パンチに対して相対移動させ、前記凹状外周縁部に連続する縦壁部の成形終了タイミングを、当該縦壁部の両側の縦壁部の成形終了タイミングよりも遅くなるようにして成形することを特徴とするものである。

本発明においては、パンチ及びダイにおける凹状外周縁部に連続する縦壁部を成形する部位が、天板成形面部から連続して成形方向に延びる直立面部と、直立面部に連続して傾斜する傾斜面部を有することにより、凹状外周縁部に連続する縦壁部の成形終了タイミングが、当該縦壁部の両側の縦壁部の成形終了タイミングよりも遅くなる。これにより、凹状外周縁部に連続する縦壁部を成形するときには、当該縦壁部の両側の縦壁部の変形が完了しているので、当該縦壁部の材料が両側の縦壁部側に引っ張られず、さらに、当該縦壁部の両側の縦壁部から容易に材料が供給され易くなる。
したがって、従来生じていた伸びフランジ割れを十分に防止することができ、割れのない良好なプレス成形品が得られ、プレス成形時の歩留まり向上に繋がる。

本発明の一実施の形態に係る伸びフランジ加工用金型のパンチの説明図であって、上面側から見た斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る伸びフランジ加工用金型のダイの説明図であって、下面（成形面）側から見た斜視図である。 図３（ａ）は図２のダイを上面側から透視した図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ´断面の一部を示す図である。 実施の形態に係る伸びフランジ加工用金型を用いて伸びフランジ加工する場合の加工過程を説明する図である。 実施の形態に係る伸びフランジ加工用金型を用いて図７の目標形状を成形した場合の、凹状外周縁部に連続する縦壁部の板厚減少率を示すコンター図である。 実施の形態において発明例と従来例の板厚減少率分布を比較したグラフである。 本発明が加工対象としている部品形状の一例を示す図である。 従来の伸びフランジ加工用金型のパンチ（上面視）及びダイ（下面視）の説明図である。 図９（ａ）は図８のダイを上面側から透視した図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ－Ａ´断面の一部を示す図である。 従来の伸びフランジ加工用金型を用いて伸びフランジ加工する場合の加工過程を説明する図である。 従来の伸びフランジ加工用金型を用いて図７の目標形状を成形した場合の、凹状外周縁部に連続する縦壁部の板厚減少率を示すコンター図である。

［実施の形態１］
本実施の形態に係る伸びフランジ加工用金型が加工の対象とするのは、例えば図７に示す伸びフランジ加工部品１のように、外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部３ａを有する天板部３と天板部３に連続する縦壁部５、６とを備えたものである。ここで、凹状外周縁部３ａとは、天板部３を上面視したときの凹状部のＲ止まりまでとする。
本実施の形態に係る伸びフランジ加工用金型を説明するに先立って、一般的な伸びフランジ加工用金型とそれを用いた場合の問題点を説明する。

図７に示す伸びフランジ加工部品１を成形する従来の伸びフランジ加工用金型２７は、パッドと協働して金属板の一部を挟持するパンチ４１（図８（ａ））と、パンチ４１と協働して縦壁部５、６を成形するダイ２９（図８（ｂ））とを備えている。従来の伸びフランジ加工用金型２７のダイ２９の形状について、図８、図９に基づき、以下、具体的に説明する。なお、図９（ａ）は、図８（ｂ）を上面側から透視した図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の四角で囲んだ部分のＡ－Ａ´断面を示す図である。
ダイ２９の下側に配置されるパンチ４１（図８（ａ））は、ダイ２９に対応した形状であるので説明を省略する。

図８（ｂ）、図９に示す従来のダイ２９は、伸びフランジ加工部品１の天板部３を成形する天板成形面部３１と、縦壁部５、６を成形する縦壁成形面部３３と、縦壁成形面部３３に連続して成形方向に交差するように設けられたフランジ面部３５とを備えている。具体的には、図９（ｂ）に示すように、縦壁成形面部３３は、天板成形面部３１から連続して成形方向に延びるように設けられており、縦壁成形面部３３に連続するフランジ面部３５は成形方向に交差するように設けられている。
図９（ｂ）は、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５を成形する部分の断面（Ａ－Ａ´断面）を示したものであるが、当該縦壁部５の両側の縦壁部６を成形する部分も同様の断面形状となっている。

上述したようなダイ２９と、ダイ２９に対応した形状のパンチ４１を用いて、金属板２３を図７の目標形状に成形する場合の成形過程の様子を図１０に示す。図１０は、ダイ２９における図９（ｂ）に図示した部分が、ブランクである金属板２３を成形するときの過程を示したものである。「67mmup」等の数値は、ダイ２９の成形下死点までの距離を示しており、数値が小さくなるほどダイ２９が成形下死点に近づいて成形が進み、「0mmup」で成形下死点の状態となる。

ダイ２９を上側、パンチ４１を下側に配置し、パンチ４１の上面（天板成形面部４３）とパッド２１で金属板２３の一部を挟持した状態でダイ２９を下降させると、ダイ２９のフランジ面部３５が金属板２３に当接し、金属板２３の変形が始まる（図１０（ａ）参照）。さらにダイ２９を下降させると、金属板２３の縦壁部５（図７）に相当する部位が、天板部３側から順にダイ２９の縦壁成形面部３３とパンチ４１の縦壁成形面部４５に挟み込まれて成形が進み（図１０（ｂ）参照）、金属板２３の端部まで両縦壁成形面部３３、４５で挟まれたときに縦壁部５の成形が完了する（図１０（ｃ）参照）。

図１０（ａ）～図１０（ｃ）は凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の成形過程を示したものであるが、当該縦壁部５の両側の縦壁部６、即ち、凹状外周縁部３ａの両側の外周縁部に連続する縦壁部６（以下、単に「両側の縦壁部６」ともいう）の成形も同様に進行し終了する。
凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の成形と、両側の縦壁部６の成形が同時に終了することで、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の端部（図７の破線で囲んだ部分）が両側の縦壁部６側に引っ張られ伸ばされるように変形して板厚が減少し、割れが生じる。以下、この部分を「伸びフランジ成形部位」という。

上述した従来の伸びフランジ加工用金型２７（図８）を用いて図７の伸びフランジ加工部品１を加工した場合における伸びフランジ成形部位の板厚減少率について、有限要素法（FEM）解析した結果をコンター図に表示したものを図１１に示す。図１１に示すように、従来の伸びフランジ加工用金型２７を用いた場合の最大板厚減少率は22.2%であり、大きな板厚減少が生じて割れが生じやすいことが分かる。

上記の従来の伸びフランジ加工用金型２７の問題点は、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の成形と、両側の縦壁部６の成形が同時に終了することで、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の下端部に引張ひずみが集中することにある。
そこで、本実施の形態に係る伸びフランジ加工用金型においては、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５とその両側の縦壁部６の成形終了タイミングをずらし、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５へのひずみの集中を緩和して伸びフランジ割れを抑制できるようにした。

具体的には、本実施の形態に係る伸びフランジ加工用金型７は、金属板２３を、図７に一例を示したような、外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部３ａを有する天板部３と天板部３に連続する縦壁部５及び６とを備え、縦壁部５が伸びフランジ加工部位となる伸びフランジ加工部品１に成形するものであって、パッドと協働してブランクである金属板における天板部３に相当する部位を挟持するパンチと、パンチと協働して縦壁部５、６を成形するダイとを備え、ダイとパンチの傾斜面部を含み、ダイとパンチの天板成形面部と縦壁成形面部が、一対となって対応する形状（ブランクの板厚、パッド等による隙間を考慮した同じ形状）となっている。

本実施の形態のパンチ１７及びダイ９の成形面部の形状を図１～図３に示す。図１は、パンチ１７を上側から見たときの斜視図である。図２は、ダイ９を下側、かつ、後述する傾斜面部１３ｂの正面側から見たときの斜視図である。図２に示すフランジ面部１５が、成形開始時に金属板２３に当接し、その後、縦壁成形面部１３、傾斜面部１３ｂが金属板２３に当接する。図３（ａ）は、図２を上面側から透視した図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の四角で囲んだ部分のＢ－Ｂ´断面を示す図である。

以下、図２、図３に基づいて、ダイ９の形状を説明する。なお、パンチ１７（図１）はダイ９に対応した形状であるので説明を省略する。
本実施の形態の伸びフランジ加工用金型７のダイ９は、図２～図３に示すように、伸びフランジ加工部品１の天板部３を成形する天板成形面部１１と、縦壁部５、６を成形する縦壁成形面部１３と、縦壁成形面部１３に連続して成形方向に交差するように設けられたフランジ面部１５とを備えている。
そして、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５（図７）を成形する部位（図３（ａ）の四角で囲んだ部分）は、図３（ｂ）に示すように、直立面部１３ａと傾斜面部１３ｂとを有している。

直立面部１３ａは、天板成形面部１１から連続して成形方向に延びるように設けられている。直立面部１３ａは、パンチ１７の縦壁成形面部２５の直立面部２５ａと協働して凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５を成形する部位であるので、その高さは、伸びフランジ加工部品１の縦壁部５の縦壁高さ以上に設定されている。

傾斜面部１３ｂは、直立面部１３ａに連続してパンチ１７側から離れる方向に所定の傾斜角度θで傾斜するように設けられている。上記「パンチ１７側から離れる方向」とは、成形過程において、傾斜面部１３ｂに対向するパンチ１７の直立面部２５ａから離れる方向のことである（図４（ｂ）参照）。
ダイ９に上記傾斜面部１３ｂを設けることにより、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の成形終了タイミングを、両側の縦壁部６の成形終了タイミングよりも遅くすることができる。

以下、上述した伸びフランジ加工用金型７を用いた伸びフランジ加工方法を説明するとともに、伸びフランジ加工用金型７を用いることで、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の成形終了タイミングを、両側の縦壁部６の成形終了タイミングよりも遅くできる理由とその効果について具体的に説明する。

図４に、本実施の形態の伸びフランジ加工方法の成形過程の様子を示す。なお、図４においては、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の成形過程（図３（ａ）のＢ－Ｂ´断面に相当）と、両側の縦壁部６のうち一方の成形過程（図３（ａ）のＣ－Ｃ´断面に相当）をそれぞれ示している。また、「67mmup」等の数値は、図１０と同様にダイ９の成形下死点までの距離を示している。

図４（ａ）に示すように、伸びフランジ加工用金型７のダイ９を上側、パンチ１７を下側に配置し、金属板２３における天板部３に相当する部位をパンチ１７の上面（天板成形面部１９）とパッド２１で挟持し、ダイ９をパンチ１７に対して相対移動させると、従来例と同様に、「67mmup」の時点でフランジ面部１５が金属板２３に当接し、金属板２３の変形が始まる。

さらにダイ９を「50mmup」まで移動させると、図４（ｂ）に示すように、Ｃ－Ｃ´断面に相当する部位において、ダイ９の縦壁成形面部１３の下端がパンチ１７の縦壁成形面部２５に対向する位置に到達するので、両縦壁成形面部１３、２５によって、両側の縦壁部６が成形され始める。
その後、さらにダイ９を移動させて、フランジ面部１５が金属板２３の下端にまで到達すると、両側の縦壁部６の成形が完了する。
このとき、図４（ｂ）に示すＢ－Ｂ´断面に相当する部位では、パンチ１７の直立面部２５ａに対向する位置にはダイ９の傾斜面部１３ｂが到達しているが、傾斜面部１３ｂはパンチ１７側から離れるように傾斜しているので、直立面部２５ａと傾斜面部１３ｂの間には大きな隙間が生じており、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５はダイ９の直立面部１３ａに接触していない。

さらにダイ９を「20mmup」まで移動させると、図４（ｃ）に示すように、Ｂ－Ｂ´断面に相当する部位のダイ９の直立面部１３ａの下端がパンチ１７の直立面部２５ａに対向する位置に到達するので、パンチ１７の直立面部２５ａとダイ９の直立面部１３ａに凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５が接触し始める。
このとき、両側の縦壁部６は、上述したように成形を完了しているので、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５の材料が両側に引っ張られることがなく、しかも、伸びフランジ加工部位の縦壁部５に両側の縦壁部６から材料が供給されて成形が進み、傾斜面部１３ｂと縦壁成形面部１３との間の稜線に沿って成形が進むため、凹状外周縁部３ａの中央が局所的に変形せず、ひずみが分散し成形下死点（0mmup）に至ったところで目標形状の成形が完了する（図４（ｄ）参照）。

上述した本実施の形態の伸びフランジ加工用金型７を用いて図７の伸びフランジ加工部品１を加工した場合における伸びフランジ成形部位（図７の破線で囲んだ部分）の板厚減少率についてFEM解析した結果を図５に示す。当該部位の最大板厚減少率は19.4%となり、従来例の解析結果である22.2%（図１１参照）と比較して、板厚減少が抑制され伸びフランジ割れが生じにくくなったことがわかる。

また、従来の伸びフランジ加工用金型２７（図８参照）と、本実施の形態に係る伸びフランジ加工用金型７とを用いて伸びフランジ加工を行った場合における、伸びフランジ加工部位の縦壁部の下端部の板厚減少率分布を図６に示す。図６は、縦軸が板厚減少率（%）、横軸が縦壁部の下端部稜線方向における伸びフランジ部位からの距離（mm）を示している。具体的には、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５下端の縁部の中央を横軸の原点とし、該原点から縁部に沿って一方向に離れた距離を正、縁部に沿って他方向に離れた距離を負の値としている。

図６に示すように、本発明例は、距離「0」の近辺、即ち、伸びフランジ部位の近傍では従来例より板厚減少率が低下している。一方、伸びフランジ部位から離れた部位では、従来例より板厚減少率がいくらか増加している。言い換えれば、本発明例は、板厚が減少する範囲が広がって、最大板厚減少率が低下している。
これは、伸びフランジ加工によるひずみが周方向に分散されていることを示しており、このひずみ分散効果によって伸びフランジ成形部位の板厚減少が大幅に低減され、伸びフランジ割れが抑制されるわけである。

上記のように、本実施の形態によれば、凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５と、両側の縦壁部６の成形終了タイミングをずらすようにし、さらに傾斜面部１３ｂと縦壁成形面部１３との間の稜線に沿って成形することで、伸びフランジ成形におけるひずみの集中を緩和できる。これにより、板厚減少が抑制されて、伸びフランジ割れが生じにくくなる。

なお、傾斜面部１３ｂの面は、平坦な形状であるのが好ましい。
その理由は、傾斜面部１３ｂが大きく凸状となる湾曲形状であると、凸状の頂点付近にひずみが集中しやすく、その反対に、傾斜面部１３ｂが大きく凹み状となる湾曲形状であると、凹み周囲にひずみが集中しやすくなるからである。

また、直立面部１３ａの延長線と傾斜面部１３ｂとが成す傾斜角度θ（図３参照）は、目標形状に合わせて適切に設定するのが好ましい。
例えば、傾斜面部１３ｂの上端の位置を変えずに傾斜角度θを小さくすると、傾斜面部１３ｂの面積が小さくなるので、伸びフランジ加工部位の成形終了タイミングがずれる範囲が小さくなる。したがって、傾斜角度θが小さすぎると、両側の縦壁部６とともに伸びフランジ成形部位の一部も引っ張られて成形されるので、ひずみが大きくなって、割れが発生しやすくなる場合がある。
一方、傾斜角度θを大きくすると、傾斜面部１３ｂの面積が大きくなるので、伸びフランジ加工部位の成形終了タイミングがずれる範囲が大きくなる。したがって、傾斜角度θが大きすぎると、両側の縦壁部６の成形が終了するタイミングと伸びフランジ成形部位の成形が終了するタイミングとの差が縮まって、ひずみが分散されず、割れが発生しやすくなる場合がある。
したがって、例えば傾斜角度θを20°～35°程度として、成形終了タイミングがずれる範囲を適切に設定するのが好ましい。

さらに、傾斜面部１３ｂと直立面部１３ａとの境界部、及び、傾斜面部１３ｂと両側の縦壁部を成形する部分の縦壁成形面部との境界部に関し、該境界部の曲率半径は15mm以下であるとよい。15mmを超えると、両側の縦壁部６の成形終了タイミングと伸びフランジ成形部位の成形終了タイミングとの差が縮まって、ひずみが分散されにくくなって割れが発生しやすくなる場合がある。

本発明に係る伸びフランジ加工用金型及び伸びフランジ加工方法による伸びフランジ成形時の割れ防止効果を確認するための検討を行ったので、以下、具体的に説明する。
本実施例では、図７の伸びフランジ加工部品１のプレス成形に関して、従来の伸びフランジ加工用金型２７（図８参照）を用いた場合と、実施の形態の伸びフランジ加工用金型７（図１及び図２参照）を用いた場合についてそれぞれFEM解析を実施し、伸びフランジ成形部位の最大板厚減少率を比較した。実施の形態の伸びフランジ加工用金型７を用いた場合については、傾斜角度θ（図３参照）を変更して４例実施した。ブランク（金属板）には板厚t=3.6mm、引張強度590MPa級の鋼板を用いた。その結果を表１に示す。
なお、予め実施した実際のプレス成形とFEM解析により、最大板厚減少率が22%を超えると割れが発生することを把握した。

表１に示すように、従来の伸びフランジ加工用金型２７（図８）を用いたNo.1の従来例では、最大板厚減少率は22.2%であった。
これに対し、本発明の伸びフランジ加工用金型７（図１、図２）を用いたNo.2～No.5の発明例では、最大板厚減少率は19.4%～21.8%であり、いずれの場合も、従来例より最大板厚減少率を低減できた。
以上の結果より、本発明の伸びフランジ加工用金型を適用して伸びフランジ加工することにより、伸びフランジ成形時の割れを防止できることが分かった。

１ 伸びフランジ加工部品
３ 天板部
３ａ 凹状外周縁部
５ 凹状外周縁部に連続する縦壁部
６ 両側の縦壁部
７ 伸びフランジ加工用金型
９ ダイ
１１ 天板成形面部（ダイ）
１３ 縦壁成形面部（ダイ）
１３ａ 直立面部
１３ｂ 傾斜面部
１５ フランジ面部（ダイ）
１７ パンチ
１９ 天板成形面部（パンチ）
２０ フランジ面部（パンチ）
２１ パッド
２３ 金属板
２５ 縦壁成形面部（パンチ）
２５ａ 直立面部
２５ｂ 傾斜面部
２７ 伸びフランジ加工用金型（従来例）
２９ ダイ（従来例）
３１ 天板成形面部（ダイ）
３３ 縦壁成形面部（ダイ）
３５ フランジ面部（ダイ）
４１ パンチ（従来例）
４３ 天板成形面部（パンチ）
４５ 縦壁成形面部（パンチ）
４７ フランジ面部（パンチ）

Claims (3)

1. 外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有する天板部と該天板部に連続する縦壁部とを備え、該縦壁部が伸びフランジ加工となる伸びフランジ加工部品を成形する伸びフランジ加工用金型であって、
   パッドと協働してブランクである金属板における前記天板部に相当する部位を挟持するパンチと、該パンチと協働して前記縦壁部を成形するダイとを備え、
   該パンチ及びダイは、
   前記天板部を成形する天板成形面部と、前記縦壁部を成形する縦壁成形面部と、該縦壁成形面部に連続して成形方向に交差するように設けられたフランジ面部と、を備え、
   前記縦壁成形面部における前記凹状外周縁部に連続する縦壁部を成形する部位が、前記天板成形面部から連続して成形方向に延びる直立面部と、該直立面部に連続して前記パンチ側から離れる方向に傾斜する傾斜面部と、を有すると共に、前記直立面部の高さが、前記伸びフランジ加工部品の前記縦壁部の縦壁高さ以上に設定されてなり、
   前記凹状外周縁部に連続する縦壁部の成形終了タイミングを、当該縦壁部の両側の縦壁部の成形終了タイミングよりも遅くなるようにしたことを特徴とする伸びフランジ加工用金型。
2. 前記直立面部からの延長線と前記傾斜面部とが成す傾斜角度は20°～35°であることを特徴とする請求項１記載の伸びフランジ加工用金型。
3. 請求項１又は２に記載の伸びフランジ加工用金型を用いて、外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有する天板部と該天板部に連続する縦壁部とを備え、該縦壁部が伸びフランジ加工となる伸びフランジ加工部品を成形する伸びフランジ加工方法であって、
   ブランクである金属板における前記天板部に相当する部位を前記パンチと前記パッドで挟持し、
   前記ダイを前記パンチに対して相対移動させ、
   前記凹状外周縁部に連続する縦壁部の成形終了タイミングを、当該縦壁部の両側の縦壁部の成形終了タイミングよりも遅くなるようにして成形することを特徴とする伸びフランジ加工方法。