JP3745202B2 - プレス成形部材およびプレス成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、薄鋼板を素材とした自動車用部材等のプレス成形部材およびその成形方法に関し、プレス成形用金型から離型した後に生じる、弾性回復に起因する成形部材の壁部の反りの改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車車体の大部分は、通常、薄鋼板をプレス成形した多数のプレス成形部材から構成されている。これらのプレス成形部材には、絞り曲げ成形によって成形されたものが種々使用されている。絞り曲げ成形は、凹状成形面を有する第１成形型と、前記第１成形型側に相対移動することにより前記凹状成形面と共働して素材金属板を成形する凸状成形面を有する第２成形型と、前記第１成形型の板押さえ面との間で素材金属板を押圧状態で挟持する板押さえ部材とを備えた金型を用い、前記第１成形型の板押さえ面と前記板押さえ部材の間に押圧状態で挟持された素材金属板を、第２成形型を第１成形型側に相対移動させることにより、板押さえ面から凹状成形面内に流入させつつ、凹状成形面と凸状成形面との共働によって成形する方法である。
【０００３】
上記絞り曲げ成形を行うと、成形の際に、第１成形型の板押さえ面から凹状成形面に移行する肩部において素材金属板は先ず曲げ変形を受け、前記肩部を通過後には曲げ戻し変形を受ける。このような変形は曲げ曲げ戻し変形と呼ばれる。曲げ曲げ戻し変形を受けると、成形部材の凹状成形面側（成形部材の側壁部外面側）の表面部は肩部を通過する際に一旦圧縮され、通過後に引き伸ばされるためプレス方向に引張応力が残留し、一方成形部材の凸状成形面側（成形部材内面側）の表面部は肩部を通過する際に一旦引き伸ばされ、通過後に圧縮されるためプレス方向に圧縮応力が残留し、板厚方向において応力差が生じる。一方、第２成形型の凸状成形面の頂部平坦面から側部への移行する肩部によって曲げ変形を受けた部位や、前記第１成形型の肩部で曲げ戻し変形を受けることなく曲げ変形のみを受けた部位（成形終了時において前記肩部で成形された部位）も、表裏面に異なる向きの応力が残留し、板厚方向において応力差が生じる。
【０００４】
このような曲げ変形あるいは曲げ曲げ戻し変形を受けた部位は、プレス成形後の弾性回復現象によって成形部材の形状が変化し、設計通りの寸法形状が得られない場合がある。このようなプレス成形部材を用いると、複数の部材を組み立てることが困難であったり、組み立て後に部材同士を接合（多くはスポット溶接）する際に接合できないという問題がある。また、仮に接合ができたとしても、部材の形状の狂いが原因で、車体の全体あるいは特定部分の寸法が設計値から外れ、所期のデザインを実現できないという不具合が生じる。このような問題は、近年の軽量化や安全性の観点から自動車車体に使用される薄鋼板の強度が高まっていることや、軽量であるがヤング率が鋼板と比べて著しく低いアルミ板等の材料が使用されるに及んで、ますます大きな問題となっている。
【０００５】
このような問題に対して、従来、次のような形状不良改善方法が採られている。(1) 成形部材の側壁部の反りに対しては、成形末期に側壁部に引張り力を作用させ、型になじませながら成形する方法、(2) 成形部材の曲げＲ部の角度変化に対しては、成形の最終工程において素材金属板の板厚方向に大きな圧縮力を付与する方法（「決め押し」と呼ばれる。）、(3) 成形部材の曲面部における曲率変化に対しては、素材金属板の外周部を板押さえ面において完全に固定し、凹状成形面内への流入を阻止した状態で板中央部に凸状成形面を有する成形型（パンチ）を押し込む方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記(1) の方法は、特殊なプレス装置を必要とするか、通常のプレスで実施するには引っ張りのためだけの工程が必要となる。また、(2) の方法は、通常のプレス装置でも比較的容易に実施可能であるが、その効果は非常に小さい。また、(3) の方法は、基本的に素材を引っ張ることになるため、成形途中で素材に破断などの欠陥が生じやすいという問題がある。いずれにしても、従来の形状不良改善方法では、通常のプレス装置で実施するには種々の問題がある。
【０００７】
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、特に、絞り曲げ成形により曲げ曲げ戻し変形を受けたＵ形部材の側壁部の反りを解消することができ、成形形状が良好で、通常のプレス装置により成形することができるプレス成形部材およびその成形方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明を説明するに際し、まず、本発明の基になった形状不良の改善実験について説明する。プレス成形部材の形状不良の多くは、成形の際の曲げ変形あるいは曲げ曲げ戻し変形により成形部材の表面部に残留応力が生じ、また板厚方向に応力差が生じることに起因するものと考えられる。このため、本発明者は成形面に線状突起部を形成した金型を用いて、プレス成形の際に前記線状突起部を成形部材に食い込ませることにより、面内での材料移動や板厚方向への圧縮変形が生じて、成形部材の表面部の残留応力や板厚方向の応力差を緩和ないし解消することができ、成形不良が矯正、改善されるのではないかと考え、絞り曲げ成形されたＵ形部材の側壁部の反りを改善する実験を試みた。
【０００９】
図１０に示すように、上型（ダイ）１４１と板押さえ部材１４２との間に試料鋼板Ｗ（板厚０．８mm，１．２mm，１．６mmの３種、板幅各々４０mm、長さ各々２５０mmの４４０Ｎ級の高張力溶融亜鉛めっき鋼板）を挟持し、上型１４１を板押さえ部材１４２の上方への付勢力に抗して下降させ、試料鋼板Ｗに下型（パンチ）１４３を押し込んでＵ形部材１４５を絞り曲げ成形した。この際、用いたパンチの幅ｄ（曲げ幅）は４８mm、パンチ上端Ｒ部の曲げ半径は５mmであり、パンチの押し込み深さを６７mm、板押さえ部材１４２の付勢力を約１tonfとした。プレス成形後、Ｕ形部材１４５を型から外すと、図１２に示すように、底壁部１４７の両側に屈曲形成された側壁部１４６の板厚方向に生じていた応力差を解消するように、側壁部１４６が外側に反った状態になった。
【００１０】
側壁部１４６の反りを矯正するために、図１１に示すように、Ｕ形部材１４５の側壁部１４６の内側に内型１４８を、両外側に外型１４９，１４９を付設して、プレスにより図中矢印の方向に加圧した。前記Ｕ形部材１４５の側壁部１４６の内面あるいは外面に対向した、内型１４８あるいは外型１４９の表面には、高さ１mmの正三角形断面形状の線状突起部１５０が試料鋼板Ｗの幅方向（横向き）あるいは長さ方向（縦向き）に形成されている。なお、前記線状突起部１５０が形成された内型１４８および平面状外型１４９，１４９を用いて加圧した場合を内側加圧と呼び、その反対に平面状内型１４８および線状突起部１５０が形成された外型１４９，１４９を用いて加圧した場合を外側加圧と呼ぶ。図１１は、横向きの線状突起部１５０が形成された内型１４８を用いた内側加圧の例を示している。
【００１１】
種々の加圧力にて型を加圧し、前記線状突起部１５０の先端部を鋼板Ｗに種々の深さにて食い込ませた後、型を外して前記側壁部１４６における反り量δを求め、これに基づいて壁反り改善率を調べた。前記壁反り改善率は、プレス成形後のＵ形部材の側壁部の反り量をδＡとし、内側加圧あるいは外側加圧を行って反りを矯正した後の反り量をδＢとしたとき、（δＡ−δＢ）／δＡ×１００（％）によって算出される。この式より、矯正後の反り量δＢが０の場合、壁反り改善率は１００％となる。
図１２は型外し後のＵ形部材を示し、図１２中の側壁部１４６に記載した一点鎖線は、線状突起部１５０の食い込みにより形成された線状凹部１５１を表している。図１２(A) は線状突起部１５０が横向きの場合、図１２(B) は線状突起部１５０が縦向きの場合に形成された線状凹部１５１である。前記反り量δは、図１２(A) に示すように、パンチ肩とダイ肩のＲ止まり（アールの末端）を結ぶ直線から各側壁部１４６における最大離間量δ１、δ２を測定し、δ＝（δ１＋δ２）／２によって算出した。
【００１２】
上記実験結果の一例を図１４に示す。図１４は、線状突起部の向きが横向きで、間隔（ピッチＰ）が１，５，１０mmの３種類の外型を用いて、圧下力を種々変えて外側加圧を行い、各外型毎に線状突起部の食い込みにより種々の深さＤの線状凹部を側壁部に形成した際の壁反り改善率とＤ／Ｐとの関係を整理したグラフである。
図１４より、Ｄ／Ｐと壁反り改善率との関係は、板厚ｔがｔ＝０．８mmの場合には実線のように表され、ｔ＝１．２mmの場合には破線のように表され、ｔ＝１．６mmの場合には一点鎖線のように表される。これより、Ｄ／Ｐが同じ値では板厚が大きくなるほど反り改善効果は低下し、壁反り改善率を１００％とするために必要な最小のＤ／Ｐは、０．０３ｔ／１．２によって表されることがわかる。すなわち、Ｄ／Ｐが０．０３ｔ／１．２以上で反りがほぼ完全に矯正される。ここで上記の如くＤ／Ｐをｔ／１．２との関係で定めたのは以下の理由に基づくものである。即ち、壁反り等の形状不良は板厚断面内の応力差に基づくものであるが、板厚が薄くなると、この応力の分布も板厚方向（中心に向かって）に浅くなり、一方、板厚が厚くなると深くなる。従って、板厚ｔによって最小となるＤ／Ｐ（最小Ｄ／Ｐ）は変化し得、例えば薄い板であれば最小Ｄ／Ｐは小さくなり、一方、厚い板であれば最小Ｄ／Ｐは大きくなるという理由に基づくものである。
尚、線状突起部が横向きに形成された内型を用い、上記と同様にして内側加圧を行ったところ、上記とほぼ同様の結果が得られた。また、線状突起部が縦向きの外型または内型を用いて外側加圧または内側加圧を行った場合にも同様の形状矯正効果が得られた（図示せず）。
【００１３】
前記線状凹部による形状矯正効果は必ずしも明らかではないが以下のように推測される。絞り曲げ成形の際に、Ｕ形部材の側壁部１４６の内側（パンチ側）は曲げ曲げ戻し変形を受けて圧縮応力が、外側（ダイ側）では引張応力が残留する。プレス成形の際に、図１３(A) に示すように、側壁部１４６の内側に線状突起部１５０が横向き（板幅方向、プレス方向に垂直な方向）に食い込み、線状凹部１５１が形成されると、側壁部１４６の板厚方向に圧縮変形が生じて板厚方向の応力差が緩和されるため側壁部１４６の離型後の反りが改善される。一方、図１３(B) に示すように、側壁部１４６の外側に線状突起部１５０の食い込みにより横向きに線状凹部１５１が形成されると、外側表面部において突起部の食い込みによって生じた材料の移動による圧縮変形で引張応力が緩和されることと、またさらに板厚方向に圧縮変形が生じることで板厚方向の応力差が緩和されるため側壁部の反りが改善される。また、側壁部１４６の内側あるいは外側に線状突起部１５０の食い込みにより側壁部１４６の長さ方向（プレス方向に平行な方向）に沿って線状凹部１５１が形成されると（図１２(B) 参照）、板厚方向に圧縮変形が生じて板厚方向の応力差が緩和されるため側壁部の反りが改善される。
【００１４】
以上の知見を基にしてなされた本発明は以下の通りである。
請求項１に記載された本発明のプレス成形部材は、絞り曲げ成形により曲げ曲げ戻し変形を受けたＵ形部材の側壁部に複数の線状凹部が加圧成形されたプレス成形部材であって、前記線状凹部の間隔をＰmm、深さをＤmmとし、プレス成形部材の板厚ｔmmとしたとき、ｔが０．５〜６ mm であり、Ｄ／Ｐ≧０．０３×ｔ／１．２かつ０．０２ｔ＜Ｄ≦０．５ｔとされたものである。
【００１５】
この発明によると、所定の線状凹部がプレス成形部材の曲げ曲げ戻し変形を受けたＵ形部材の側壁部に加圧成形されるので、線状凹部の加圧成形の際に側壁部の表面部において材料の移動が生じ、曲げ曲げ戻し変形により成形部材の側壁部に生じた残留応力や板厚方向における応力差が緩和ないし解消され、これらの残留応力や応力差に起因した側壁部の反りを矯正し改善することができる。なお、前記線状凹部は、後述するように、成形面に所定の線状突起部を形成した金型を用いてプレス成形を行えば、形成成形と同時に形成することができるが、プレス成形後に例えば加圧ローラを用いて加圧成形してもよい。
【００１６】
この発明において、前記線状凹部のＤ／Ｐを０．０３×ｔ／１．２以上としたのは、先の実験によって得られた結果に基づいて決定したものであり、ｔが０．５〜６ mm では線状凹部のＤ／Ｐが０．０３×ｔ／１．２未満では壁反り改善率がほぼ１００％という十分な形状矯正効果が得られないようになるため、線状凹部のＤ／Ｐを０．０３×ｔ／１．２以上、好ましくは０．０５×ｔ／１．２以上とする。また、Ｄを０．０２ｔ〜０．５ｔとしたのは、線状凹部の深さが浅すぎると成形部材の表面部における材料の流動が生じにくくなり、表面部の残留応力の軽減や板厚方向の応力差の解消が困難になり、また所定の線状凹部を安定的に形成することも困難になる。このため、Ｄを０．０２ｔ超、好ましくは０．０４ｔ以上、より好ましくは０．０７ｔ以上とする。一方、線状凹部の深さが深すぎると切り欠き効果により疲労強度や耐衝撃性が著しく劣化するようになり、また素材金属板としてめっき鋼板等の表面処理鋼板を使用する場合、めっき皮膜等の表面処理皮膜の破壊や剥離が生じ易くなり、耐食性が劣化するようになる。このため、Ｄの上限を０．５ｔ、好ましくは０．４ｔ、より好ましくは０．３ｔとする。
尚、プレス成形部材の素板としては、冷延鋼板、熱延鋼板、更にはそれらを原板とするめっき鋼板等いずれも使用することができるし、鋼板に限らずアルミ板等も用いることができる。上記のとおり、ｔは最小で０．５ mm から最大で６ mmまで任意のものを採用することができる。好ましくは約０．５〜２mmである。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載されたプレス成形部材において、曲げ曲げ戻し変形を受けた側壁部にプレス方向と垂直な方向に線状凹部が加圧成形されたものである。
この発明によると、曲げ曲げ戻し変形を受けた側壁部にプレス方向と垂直な方向に線状凹部が形成されているので、成形部材の表面部に曲げ曲げ戻し変形によってプレス方向に生じた残留応力が横断状に分断されるため、表面部の残留応力、板厚方向の応力差を効果的に軽減ないし解消することができ、側壁部の反りを効果的に矯正することができる。
【００２０】
請求項３に記載されたプレス成形方法は、第１成形面を有する第１成形型に第２成形面を有する第２成形型を相対移動させ、前記第１成形面と前記第２成形面との共働によって素材金属板をＵ形状に絞り曲げ成形するプレス成形方法であって、前記第１成形面及び／又は前記第２成形面に線状突起部を設け、プレス成形の際に曲げ曲げ戻し変形を受けたＵ形部材の側壁部に前記線状突起部を食い込ませて複数の線状凹部を形成し、この線状凹部の間隔をＰmm、深さをＤmmとし、プレス成形部材の板厚ｔmmとしたとき、ｔを０．５〜６ mm とし、Ｄ／Ｐ≧０．０３×ｔ／１．２、かつ０．０２ｔ＜Ｄ≦０．５ｔとするものである。
この発明によると、プレス成形部材の形状成形と形状矯正効果を持つ線状凹部の形成とがプレス成形の際に同時に実施されるため、通常のプレス装置を用いて、プレス成形部材の側壁部に生じる反りを効率良く解消することができ、本発明のプレス成形部材の製造方法として生産性に優れる。
【００２１】
請求項４にかかる発明は、素材金属板を複数工程によってプレス成形するに際し、仕上工程において前記請求項３に記載したプレス成形方法を実施するものである。
この発明においても、請求項３と同様、通常のプレス装置を用いて、形状成形と共に側壁部の反りの解消を効率良く行うことができ、生産性に優れる。
【００２２】
請求項５にかかる発明は、請求項３又は４に記載されたプレス成形方法において、プレス成形の際に第１成形面または第２成形面の内、素材金属板との相対移動速度の小さい方の成形面に線状突起部が形成されたものである。
この発明によると、プレス成形の際に素材金属板の相対移動速度の小さい方の成形面に線状突起部が形成されているので、素材金属板が成形される際に線状突起部が形成された成形面側における素材金属板の滑り量は、線状突起部が形成されていない成形面側に比して小さくなるため、線状突起部が形成された成形面側においてかじりが生じ難くなり、成形性が向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図を参照しながら説明する。
図１は、図２に示す裾広がり状のＵ形部材３０を成形するプレス成形用金型の要部断面図を示しており、下面に凹状成形面２が形成された上型（ダイ）１と、前記上型１に対して近接離反自在に設けられ、前記上型１に近接した際に前記凹状成形面２と共働して素材鋼板Ｗを成形する凸状成形面４を有する下型（パンチ）３とを備えており、前記下型３の外周部には、前記上型１の凹状成形面２の外周部下面からなる板押さえ面６との間で素材鋼板Ｗを所定の圧力にて押圧する板押さえ部材５が付設されている。
【００２４】
前記凹状成形面２と凸状成形面４の側面部はテーパ面部７、８とされており、凸状成形面４側のテーパ面部８には、図１に示すように、プレス方向に対して垂直な方向に断面三角形の線状突起部１０が所定の間隔（ピッチ）で多数突設されている。
【００２５】
上記金型を用いてプレス成形するには、まず、図１に示すように、上型１を上死点に上昇させておき、板押さえ部材５を素材鋼板Ｗの搬入位置に上昇させた状態で、素材鋼板Ｗを板押さえ部材５の上に導入する。そして、上型１を下降させて素材鋼板Ｗを上型１の板押さえ面６と板押さえ部材５との間に挟持しつつ、板押さえ部材５の付勢力に抗してさらに下死点まで押し下げ、素材鋼板Ｗを凹状成形面２内に流入させつつ、凹状成形面２と下型３の凸状成形面４との間で成形すると、図２に示すように、凸状成形面４の頂部によって成形された底壁部３２の両側に側壁部３１が絞り曲げ成形されたＵ形部材３０が得られる。
【００２６】
プレス成形の際、下型３の凸状成形面４のテーパ面部８には、線状突起部１０がプレス方向と垂直な方向に形成されているため、上型１が下死点に到達する際、Ｕ形部材３０の側壁部３１の内面に線状突起部１０の先端部が食い込み、側壁部３１に所定の深さ、ピッチで多数の線状凹部が並設される。この線状凹部の形成により、曲げ曲げ戻し変形により生じた側壁部３１の表面部の残留応力や板厚方向に生じた応力差が緩和され、成形後に型から取り出したＵ形部材３１の側壁部３１の反りが軽減され、形状精度が向上する。図２において、線状突起部１０により形成された線状凹部１１は、便宜上、その長さ方向の中心線により表されている。また、同図においては、便宜上、線状凹部１１が側壁部３１の外面側に描かれているが、実際は側壁部３１の内面側に形成される。前記線状凹部は、その深さをＤmm、ピッチをＰmm、素材鋼板の板厚をｔmmとしたとき、ｔが０．５〜６ mm の鋼板に対して、Ｄ／Ｐ≧０．０３ｔ／１．２、０．０２ｔ＜Ｄ≦０．５ｔとされる。
【００２７】
上記実施形態では、線状突起部１０を下型３の凸状成形面４のテーパ面部８に形成したが、上型１の凹状成形面２のテーパ面部７側に形成してもよい。又は双方に形成してもよい。もっとも、下型３側に線状突起部１０を形成した方がプレス成形の際にかじりが生じにくい利点があり、また形成も容易である。
【００２８】
また、テーパ面部８あるいはテーパ面部７における線状突起部１０の形成方向としては上記実施形態のようにプレス方向に垂直な方向に限らず、プレス方向にほぼ平行なテーパ面部の傾斜方向に形成してもよい。すなわち、図３に示すように、テーパ面部８を構成する平面Ｐ１上の点Ｏを通る線状突起部１０として、前記点Ｏを通り平面Ｐ１に垂直な直線ａと点Ｏを通りプレス方向に平行な直線ｂとによって定まる平面Ｐ２が前記平面Ｐ１と交わる交線の方向に形成してもよい。また、線状突起部１０を図１によって示されたプレス方向に垂直な方向と、図３によって示されたテーパ面部の傾斜方向との間の任意の方向としてもよい。さらに、線状突起部としてはこれらの方向が混在したものであってもよい。もっとも、線状突起部をプレス方向に垂直および／または平行（ほぼ垂直、ほぼ平行な場合を含む。）に形成することは、任意の方向に形成する場合に比して金型の製作が容易である。なお、図３では線状突起部１０をその長さ方向の中心線により表している。
【００２９】
また、本発明における線状突起部としては、上記実施形態のように連続的な線状に限らず、図４に示すように、途中に部分的に間欠部１３のある線状突起部１０Ａでもよい。また、線状突起部の横断面形状についても、図５に示すように、(A) 三角形に限らず、(B) 截頭三角形状、(C) 弧状頭部を有する三角形状、(D) 裾広がり山形状等の適宜の形状を採ることができる。このような三角形状ないし略三角形状の横断面を有する線状突起部を設けた場合、線状突起部の先端部が素材表面部に食い込み易く、表面部における材料の流動を円滑に生じさせ、所定深さ、所定ピッチの三角形状ないし略三角形状の横断面を有する線状凹部を容易かつ安定的に形成することができる。
【００３０】
また、前記線状突起部１０の形成部位としては、テーパ面部７，８に限らず、下型３のテーパ面部８から頂部平坦面への移行部を構成する肩部、あるいは上型１のテーパ面部７から底部平坦面への移行部を構成する曲げＲ部にも形成することで、Ｕ形部材３０の曲げＲ部に所定の線状凹部を形成することができ、この部位の板厚方向の応力差を緩和ないし解消して、曲げＲ部における角度変化をも抑制することができる。
【００３１】
ここで、前記図１に示した金型を用いた成形例の具体的結果について述べる。前記テーパ面部８に高さ０．２mm、ピッチ３mmの図５(D) の断面形状の線状突起部１０を形成した下型３を用いて、材質ＳＧＡＣ４４０−４５／４５、板厚０．８mmの素材鋼板（高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板）をＵ形凹部の深さが１５０mmのＵ形部材３０にプレス成形し、前記上型１の下死点にて線状突起部１０の先端部を素材鋼板に食い込ませ、深さＤが板厚ｔの２０％の線状凹部（Ｄ＝０．１６mm、Ｄ／Ｐ＝０．０５３）を形成したところ、Ｕ形部材３０の側壁部３１には反りがほとんど生じなかった。これは、上記線状凹部が本発明の要件、即ち、Ｄ／Ｐ≧０．０３×ｔ／１．２、及び０．０２ｔ＜Ｄ≦０．５ｔを満足しているからである。なお、前記テーパ面部８の傾斜角（テーパ面部を構成するテーパ面と、当該テーパ面上の点を通りプレス方向に平行な直線とのなす角）は５°とした。
【００３２】
ところで、製品によっては、上記実施形態の成形対象のようにＵ形断面に限らず、例えばドアやルーフ等のように大きな曲率半径を備えた曲面部を有するものがある。このような成形部材の場合においても、プレス成形後に型から取り出すと、曲げ変形あるいは曲げ曲げ戻し変形を受けた部位には表面部に残留応力や板厚方向の応力差が生じて変形し、目標とする曲率半径よりも大きな曲率半径になるのが通例である。このような成形部材の形状の改善に対しても、本発明に係る線状凹部の形成は有効である。
【００３３】
このような場合、図６に示すように、例えば下型２３の頂部に形成された曲面部２８においてプレス方向と垂直な方向に線状突起部２０を並設した金型を用いてプレス成形することにより、成形の際、曲げ変形あるいは曲げ曲げ戻し変形を受けた成形部材の曲面部に所定の線状凹部を容易に形成することができ、前記曲率変化を防止することができる。勿論、前記線状突起部２０は、上型の底部成形面の曲面部に形成してもよい。なお、図６（図７において同じ。）では説明の便宜上、線状突起部２０をその延設方向の中心線により表している。
【００３４】
また、線状突起部２０の方向としては、プレス方向に垂直な方向に限らず、図７に示すように、曲面部２８の上端中心部から下部周縁部に向かうように放射方向に形成してもよい。すなわち、曲面部２８を構成する曲面Ｃ上の点Ｏを通る線状突起部２０は、前記点Ｏを通り曲面Ｃの法線ａと点Ｏを通りプレス方向に平行な直線ｂとによって定まる平面Ｐと、前記曲面Ｃとの交線の方向に形成してもよい。さらにこの線状突起部２０と図６に示す線状突起部２０を併設してもよい。かかる金型を用いてプレス成形することにより、線状突起部２０が成形部材の曲面部に食い込み、所定の線状凹部を成形部材の曲面部の底部中心部から放射方向に加圧成形することができる。
【００３５】
また、上記実施形態では、１工程で製品形状への成形と、線状突起部１０の食い込みによる線状凹部の形成を同時に行ったが、複数工程で成形を行う場合、例えば素材をぼぼ断面Ｕ形に絞り曲げ成形するドロー（粗成形）工程、リストライク（仕上成形）工程によって製品を成形する場合、リストライク工程で線状突起部を形成した金型を用いて、形状変化の防止のための線状凹部の形成を行えばよい。
【００３６】
以下、リストライク工程において、製品の仕上成形の際に粗成形時に成形部材の側壁部に生じた反りを改善する実施形態について説明する。この実施形態における成形部材は、図９に示すように、側壁部８１、８１が底壁部８２の両側に直角に曲げ形成されたＵ形部材８０である。
【００３７】
図８はリストライク成形用金型の半部正面図を示しており、断面形状が方形をなした凸状成形面５４を有する下型５３と、前記下型５３の凸状成形面５４の側面部と共働してＵ形部材８０の側壁部８１を仕上成形する平面状成形面５２が前面に形成された横型５１と、前記横型５１を前記下型５３側に進退自在に金型ベース６０上を移動させる駆動機構６８とを備えている。前記下型５３は前記金型ベース６０に立設されており、凸状成形面５４の側面部には、ドロー成形の際のプレス方向に対して垂直な方向に線状突起部１０が所定の間隔で多数突設されている。また、前記横型５１が前記下型５３側に前進した後、横型５１を後方へ引き戻す戻し部材６９が金型ベース６０の端部に立設されたヒール部材６６に付設されている。
【００３８】
前記駆動機構６８は、上死点と下死点との間を昇降するベース部材６１と、前記ベース部材６１の昇降に連動して下型５３の凸状成形面５４の側面部に平面状成形面５２を近接離反するように前記横型５１を進退させるカム部材６７を備えている。前記カム部材６７は、前記ベース部材６１の両端部に設けられ、下端部に第１テーパ面６５が形成され、外側面部が前記金型ベース６０に立設されたヒール部材６６の側面に案内されて昇降するように構成されている。また、前記ベース部材６１には、ベース部材６１に取り付けられた付勢支持部材６２を介して、前記ベース部材６１が下死点近傍ないし下死点に下降する際に下型５３の凸状成形面５４の頂部と共働してＵ形部材８０の底壁部８２を押圧挟持する押さえ部材６３が設けられている。なお、前記付勢支持部材６２、戻し部材６９は、スプリングやゴム等の比較的大きな伸縮量が得られる弾性体や流体シリンダ等によって構成される。
【００３９】
前記横型５１の上端部には、前記カム部材６７の下降に従って、カム部材６７の下端部に形成された第１テーパ面６５と当接し、前記戻し部材６９の後方への付勢力に抗して横型５１を前記下型５３側へ移動させる第２テーパ面７０が形成されている。なお、部材の摺動面には適宜、耐摩耗材が付設される。
【００４０】
上記金型を用いて、Ｕ形部材８０を仕上成形するには、まず、図８に示すように、駆動機構６８のベース部材６１を上死点に上昇させておき、前工程で粗成形された、側壁部８１に反りが発生しているＵ形部材８０を下型５３の上に導入する。そして、ベース部材６１を下降させ、ベース部材６１に付勢支持部材６２を介して支持された押さえ部材６３の下面を下型５３の凸状成形面５４の頂部に載置されたＵ形部材８０の底壁部８２の上面に当接させる。さらにベース部材６１を付勢支持部材６２の弾発力に抗して下死点まで下降させ、Ｕ形部材８０の底壁部８２を押さえ部材６３と下型５３の凸状成形面５４の頂部とによって加圧状態で挟持する。
【００４１】
一方、ベース部材６１に設けられたカム部材６７は、ベース部材６１の下降に従って下降し、カム部材６７の第１テーパ面６５が横型５１の第２テーパ面７０に当接し、さらにベース部材６１が下降するに従って横型５１が下型５３側に前進する。ベース部材６１が下死点に到達するとき、図９に示すように、横型５１の前面に形成された平面状成形面５２が下型５３の凸状成形面５４の側面部に突設された多数の線状突起部１０にＵ形部材８０の側壁部８１を押し当て、側壁部８１に線状突起部１０を食い込ませ、仕上成形を終了する。その後、ベース部材６１を上昇させると、押さえ部材６３が上昇してＵ形部材８０の底壁部８２を開放するとともに、横型５１が戻し部材６９によって後方へ引き戻されて後退し、元の位置に戻り、成形を終了する。
【００４２】
前記Ｕ形部材８０の側壁部８１には、線状突起部１０の食い込みにより、ドロー成形の際のプレス方向と垂直な方向に所定の深さ、ピッチの多数の線状凹部が形成される。この線状凹部により、側壁部８１の表面部の残留応力や板厚方向の応力差が緩和され、金型から取り出したＵ形部材８０の側壁部８１の反りが矯正され、形状精度が向上する。
【００４３】
ここで、上記金型を用いたリストライク成形例の具体的結果を以下に述べる。材質ＳＧＡＣ４４０−４５／４５、板厚０．８mmの素材鋼板（高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板）を用いて、先ず、常法により凹部深さが１５０mmのＵ形部材８０を絞り曲げ成形により粗成形したところ、側壁部８１に反りが発生した。このＵ形部材８０をリストライク用金型に供給した。下型５３の凸状成形面５４の側面部には、高さ０．２mm、ピッチ３mmで図５（ｄ）の形状の線状突起部１０を多数形成した。ベース部材６１を下死点に下降させ、下死点にて線状突起部１０の先端部をＵ形部材８０の側壁部８１に食い込ませ、深さＤが板厚ｔの２０％（Ｄ＝０．１６mm、Ｄ／Ｐ＝０．０５３）の線状凹部を形成したところ、Ｕ形部材８０の側壁部８１の反りはほとんど解消された。これは、上記線状凹部が本発明の要件、即ち、Ｄ／Ｐ≧０．０３×ｔ／１．２、及び０．０２ｔ＜Ｄ≦０．５ｔを満足しているからである。
【００４４】
上記実施形態では、下型５３の凸状成形面５４の側面部に線状突起部１０を形成したが、線状突起部は横型５１の平面状成形面５２側に形成してもよい。また、線状突起部の形成方向も、図例のようにドロー成形時のプレス方向に垂直な方向（横方向）に限らず、同プレス方向に平行な方向（縦方向）に形成してもよく、あるいは横方向と縦方向の中間の斜め方向に形成してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、ベース部材６１の下降によりカム部材６７を介して横型５１を下型５３側に移動するようにしたが、カム部材６７を設けることなく、油圧シリンダ等の適宜の伸縮部材により、横型５１を進退させるようにしてもよい。
【００４６】
なお、プレス成形用金型にはクロムめっきやセラミックスコーティング等の公知の表面処理や熱処理等を施してもよいことは勿論である。また、本発明を実施するためのプレス装置には特に制限はなく、油圧プレスやメカニカルプレス、更には対向液圧プレス等のどのような形式のプレスでも使用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明のプレス成形部材によれば、曲げ曲げ戻し変形を受けたＵ形部材の側壁部に、所定の線状凹部を加圧形成したので、曲げ曲げ戻し変形によってＵ形部材の側壁部の表面部に生じた残留応力や板厚方向の応力差を解消することができるため、Ｕ形部材の側壁部の反りをほぼゼロに解消することができ、引いては成形部材の形状不良に基づく組み立て不良や、複数の成形部材の接合不良を防止することができる。特に、軽量化や安全性の観点から自動車車体に使用される高張力薄鋼板（ハイテン材）を用いた際に顕著な形状不良を有効に防止することができ、自動車用プレス成形部材としての利用価値は著大である。また、本発明の成形方法によれば、通常のプレス装置を用いて、形状の成形と共に曲げ曲げ戻し変形を受けた側壁部に所定の線状凹部を形成することができ、前記プレス成形部材の製造方法として生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態にかかるプレス成形用金型の断面図を示す。
【図２】 成形対象であるＵ形部材の斜視図を示す。
【図３】 傾斜方向に線状突起部が並設された下型の斜視図を示す。
【図４】 間欠部を有する線状突起部の部分断面斜視図を示す。
【図５】 種々の線状突起部の横断面形状を示す断面図である。
【図６】 下型の頂部に形成された曲面部にプレス方向と垂直な方向に線状突起部が形成された下型の斜視図である。
【図７】 曲面部の頂部中心から放射方向に線状突起部が形成された下型の斜視図である。
【図８】 他の実施形態にかかるリストライク成形用金型の成形開始時における半部正面図である。
【図９】 他の実施形態にかかるリストライク成形用金型の成形終了時における半部正面図である。
【図１０】 Ｕ形部材の絞り曲げ成形説明図である。
【図１１】 Ｕ形部材の形状不良改善実験要領説明図である。
【図１２】 Ｕ形部材の形状不良改善実験後の斜視図である。
【図１３】 線状凹部の作用説明図である。
【図１４】 Ｕ形部材の形状不良改善実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 上型
２ 凹状成形面
３，２３，５３ 下型
４，５４ 凸状成形面
６ 板押さえ面
１０，１０Ａ，２０ 線状突起部
１１，１５１ 線状凹部
３１，８１ 側壁部
３２，８２ 底壁部

Claims (5)

1. 絞り曲げ成形により曲げ曲げ戻し変形を受けたＵ形部材の側壁部に複数の線状凹部が加圧成形されたプレス成形部材であって、
   前記線状凹部の間隔をＰmm、深さをＤmmとし、プレス成形部材の板厚ｔmmとしたとき、ｔが０．５〜６ mm であり、Ｄ／Ｐ≧０．０３×ｔ／１．２かつ０．０２ｔ＜Ｄ≦０．５ｔであるプレス成形部材。
2. 曲げ曲げ戻し変形を受けた側壁部にプレス方向と垂直な方向に線状凹部が加圧成形された請求項１に記載されたプレス成形部材。
3. 第１成形面を有する第１成形型に第２成形面を有する第２成形型を相対移動させ、前記第１成形面と前記第２成形面との共働によって素材金属板をＵ形状に絞り曲げ成形するプレス成形方法であって、
   前記第１成形面及び／又は前記第２成形面に線状突起部を設け、プレス成形の際に曲げ曲げ戻し変形を受けたＵ形部材の側壁部に前記線状突起部を食い込ませて複数の線状凹部を形成し、この線状凹部の間隔をＰmm、深さをＤmmとし、プレス成形部材の板厚ｔmmとしたとき、ｔを０．５〜６ mm とし、Ｄ／Ｐ≧０．０３×ｔ／１．２、かつ０．０２ｔ＜Ｄ≦０．５ｔとするプレス成形方法。
4. 素材金属板を複数工程によってプレス成形するに際し、仕上工程において前記請求項３に記載したプレス成形方法を実施するプレス成形方法。
5. プレス成形の際に第１成形面または第２成形面の内、素材金属板との相対移動速度の小さい方の成形面に線状突起部が形成された請求項３又は４に記載されたプレス成形方法。

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