JP4412452B2

JP4412452B2 - プレス成形方法、プレス成形型及び自動車用強度部材

Info

Publication number: JP4412452B2
Application number: JP2002319910A
Authority: JP
Inventors: 寛桜井; 茂雄渡辺; 昌樹久野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2022-11-01
Also published as: JP2004154786A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形、特にしわ押さえを行わないプレス成形において、板材に対する歪の制御を行い得るプレス成形方法、プレス成形型及び自動車用強度部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプレス成形方法としては、例えば、オス型とメス型の間に板材を挟んで型の形状を転写する単純な成形方法や、メス型ダイフェースとブランクホルダによって板材を挟んだ状態でオス型による板材の成形を行う成形方法があるほか、メス型ダイフェースとブランクホルダによって板材を挟んだ状態で成形する際に、ブランクホルダとメス型ダイフェースによる板材挟持力を途中で変化させることができるようにした成形方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のプレス成形方法において、ブランクホルダを有しないプレス成形方法の場合、パネル成形時の曲げ変形量を制御することが難しく、また、しわ押さえを持つプレス成形型による成形方法の場合、板材に付与する歪を制御することはできるものの、比較的大きな張力を受けながら行なわれる曲げ変形では、板厚減少が大きくなると共に、ダイエッジ部Ｒでの曲げ変形とこれに続く曲げ戻し変形により縦壁のそり量が増加してしまう、すなわち、成形性が悪化してしまうという問題があった。
【０００４】
一方、ブランクホルダを有するプレス成形型のうち、成形中のしわ押さえ力を制御するプレス成形方法の場合、形状凍結性を改善することはできるものの、しわ押さえ力を変化させるための押し力調節装置を必要とするという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上述した課題に着目してなされたものであって、従来必要としていた押し力調節装置を用いることなく、オス型によって成形される面（例えば、縦壁面や水平面等）に強度勾配又は制御した歪分布を付与したプレスパネルを成形することができるプレス成形方法、プレス成形型及び自動車用強度部材の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るプレス成形方法は、オス型とメス型との間に板材を挟んで形状を板材に転写するに際して、板材押圧面におけるコーナ部にプレス方向に張出した断面突起形状をなす張出し部を有するオス型を用いて成形する内容のものであり、メス型ダイフェース面の少なくとも一部と所定間隔をおいて対向配置した面工具とメス型ダイフェース面との隙間に配置した板材及びオス型の底面に対して間隔を空け、かつ、オス型の張出し部以外の板材押圧面に向かい合う板材許容面を有しかつ板材がオス型とメス型エッジ部とに挟まれてせん断変形した段階で板材に当接するべく初期位置の調節がなされたパッドを配置し、板材がオス型とメス型エッジ部とに挟まれてせん断変形して板材がパッドに当接した後は、オス型の張出し部以外の板材押圧面とパッドの板材受容面とで板材を挟んでオス型の頂面に対応する板材の少なくとも一部に反プレス方向に凸の変形を与えつつ板材を引き込むことを特徴としている。
同上の目的を達成するための本発明に係るプレス成形型は、オス型とメス型との間に板材を挟んで形状を板材に転写する内容のものであり、板材押圧面におけるコーナ部にプレス方向に張出した断面突起形状をなす張出し部を有するオス型と、メス型ダイフェース面の少なくとも一部と所定間隔をおいて対向配置した面工具と、面工具とメス型ダイフェース面との隙間に配置した板材及びオス型の底面に対して間隔を空けて配置され、かつ、オス型の張出し部以外の板材押圧面に向かい合う板材許容面を有するとともに、板材がオス型とメス型エッジ部とに挟まれてせん断変形した段階で板材に当接するべく初期位置を調節して配置されたパッドとを有し、板材がパッドに当接した後は、オス型の張出し部以外の板材押圧面とパッドの板材受容面とで板材を挟みつつ引き込んで成形することを特徴としている。
同上の目的を達成するための本発明に係る自動車用強度部材は、板材が歪時効性を有する金属製板材から成り、上記したプレス成形方法により成形されていることを特徴としている。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、上記した構成としたため、形状凍結性を改善することができるのは勿論のこと、しわ押さえ力を変化させるための大掛かりな押し力調節装置を必要とすることなく、板材に対する歪の制御を行うことができ、その結果、オス型によって成形される面（例えば、縦壁面や水平面など）に強度勾配を持たせたプレスパネルや、制御した歪分布を付与したプレスパネルを成形することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【０００８】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
【０００９】
（実施例１）
図１は本発明の一実施例を示している。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、このプレス成形型は、オス型１とメス型２を備えており、歪時効性鋼板から成る板材３はメス型ダイフェース面４上に設置される。オス型１には、メス型ダイフェース面４から一定の間隔をあけて配置した面工具（曲げ塑性歪付与機構）５が設けてあり、この面工具５は吊り下げ治具８によって自重で吊られた状態にある。
【００１１】
この場合、吊り下げ治具８は、図２にも示すように、オス型取付部８ａと、下端に面工具５が装着されてオス型取付部８ａに抜け止めされた状態で上下方向に移動可能に支持される面工具支持棒８ｂと、オス型取付部８ａ及び面工具５の間において面工具支持棒８ｂに嵌装されて面工具５にダイフェース面４方向の力を付与するスプリング８ｃを具備しており、面工具５は、オス型１に対してプレス成形方向に相対移動することができるようになっている。
【００１２】
また、このプレス成形型は、オス型１に対して板材３を押し付け可能なパッド６を備えていると共に、ダイフェース面４と面工具５との間隔を保持するクリアランス調節治具７を備えている。なお、オス型１及びメス型２は単純プレス成形の要領で設計すれば事足りる。
【００１３】
このプレス成形型において、オス型１が板材３を成形し始めると、図１（ｂ）に示すように、板材３の端面はメス型２のダイフェース面４から跳ね上がるが、メス型２のダイフェース面４から一定の間隔をおいて設けられて吊り下げ治具８のスプリング８ｃによってダイフェース面４方向の押付け力が付与された面工具５の面に接触するので、板材３の自由端部の跳ね上がりが制限されて、メス型２のダイフェース面４と面工具５の間に保持される。
【００１４】
そして、オス型１の成形が進むにつれて、図１（ｃ），（ｄ）に示すように、板材３はオス型１とメス型２のクリアランスに挟まれた領域と、メス型２のダイＲと、面工具５及び板材３の接触部とで形成される曲線弧をなぞりながら成形されていく。この際、面工具５とメス型２のダイフェース４との間隔は広く設定することも、狭く設定することもできる。
【００１５】
上記したプレス成形方法及びプレス成形型において、オス型とメス型は従来のプレス成形型における機能と変わらない。上記面工具５は、従来のプレス金型のしわ押さえと同じ位置に設置されるが、その機能は異なり、板材の全面にわたって押し付け力を働かせるのではなく、メス型２のダイフェース面４に対して一定の間隔をもって、板材３がダイキャビティ内へ流入する時の形状を制限することによって、成形後のパネルに付与される歪分布を制御する機能を有している。
【００１６】
オス型とメス型による従来の単純成形方法では、オス型が板材をダイキャビティ内に押し込みはじめると、板材の端部は跳ね上がり、板材がダイキャビティ内に流入するときにはダイエッジＲ部分での板材の曲げ変形は限られた範囲でしか起こらなかった。しかしながら、上記面工具５において、板材３がオス型１によってダイキャビティ内に流入させられるときには、板材３の自由端部の跳ね上がりを制限することができるため、面工具５と板材３との接触によってダイエッジ部から制限される範囲の形状となり、面工具５が無い場合と比較して多い歪量を導入することができる。
【００１７】
パッド６は、板材３をオス型１とともに挟むことができ、成形中の板材３の流入のアンバランスの発生を回避し、板材３の成形過程における形状のコントロールをし易くできるメリットがある。面工具５とダイフェース面４との間隔はクリアランス調節治具７をダイフェース面４と面工具５との間に挟んで成形することにより解決している。これによって加工硬化による耐力の上昇や、歪時効性を有する金属材料の塗装熱処理後の強度上昇を見込んだ歪を素材の板材３に制御して与えることができる。
【００１８】
次に、本実施例の工具寸法を図３に示す。上記プレス成形型を使用したプレス成形方法によって成形したパネル（図４（ａ）参照）は、上記面工具５を使用しないプレス成形方法によって成形したパネル（図４（ｂ）参照）に比べて、曲げ変形によって板材３の両表面付近に導入できる歪量が増加した。歪時効性鋼板を用いてパネルを成形したことによって、塗装工程での熱処理（１７０℃ 約２０分）後には、板材３に加わった歪による加工硬化とベークハードによる強度上昇とによって部材強度を上昇させることができた。
【００１９】
効果の範囲を図５に示す。成形深さの１／３の高さまでは板材３の両表面に発生させることができる歪量（実線）が本発明を実施しない場合に比べて充分に大きく、板に近いところでは縦壁そり量（破線）のパラメータが大きくなり、部品精度の悪化が懸念されるが、ダイフェース４と面工具５の間隔を板厚の２倍以下とすることによって、精度の悪化を抑えることができ、後工程で修正できる見込みを得た。より好ましいくは、面工具５はダイフェース面４から成形深さの１／５までの範囲に保つことによって、導入できる歪量を増加させることができる。
【００２０】
成形後のパネルは，従来と同じようにスポット溶接等によって他の部品と組み立てられる。面工具５は、オス型１が板材３をメス型２に押し込むときに生じる板材３の自由端部の跳ね上がりに制限を加え、成形過程における板材３の形状を制御しようとするものであるため、板材３を押さえるような大きな力は必要としない。したがって、面工具５の支持機構は、上記した吊り下げ治具８のように、上から吊るすなどの簡便な機構で事足りる。このように、上型によって面工具５を支持することで、型を開いたときにダイフェース面４上から面工具５を離間させることができるので、ロボットによる板材３の投入や成形後のパネルの搬出が阻害されることはない。
【００２１】
なお、プレス成形型に付属する従来のしわ押さえ機構を板材３のしわ押さえに使用せずに、ダイフェース面４と面工具５のクリアランスの調節に利用することができることは言うまでもない。
【００２２】
上記した実施例では、オス型１とメス型２との間に板材３を挟んで形状を転写するプレス成形において、成形する板材３には歪時効性を有する金属製板材を用い、メス型ダイフェース面４から間隔をもって設置した面工具５とメス型ダイフェース面４との隙間に板材３を配置し、この際、面工具５とメス型ダイフェース面４に置かれた板材３との隙間は、板厚の２倍以上で且つ成形深さの１／３以下とし、より好ましくは、板厚２倍以上で且つ成形深さの１／５以下であることとしたため、しわ押さえの機能を必要とすることなく、パネル縦壁面の歪量を制御することができる。また、面工具５を片側や一部にだけ設置するようになすことによって、パネルの面を選択的に強度上昇させることができる。
【００２３】
（実施例２）
図６は、本発明の他の実施例を示している。
【００２４】
図６（ａ）に示すように、この実施例によるプレス成形型が先の実施例によるプレス成形型と相違するところは、面工具５を上型またはプレス機上面に対して面工具移動装置９によって取り付け、この面工具移動装置９によって面工具５とダイフェース面４との間隔を調節可能とした点にあり、他の構成は先の実施例によるプレス成形型と同じである。なお、この場合も、オス型１及びメス型は単純プレス成形と同様に設計すればよい。
【００２５】
このプレス成形型において、オス型１が板材３を成形し始めると、図６（ｂ）に示すように、板材３の端面はメス型２のダイフェース面４から跳ね上がるが、メス型２のダイフェース面４から一定の間隔をあけて設けられた面工具５の面に接触し、板材３の自由端部はメス型２ダイフェース面４と面工具５との間に保持される。
【００２６】
成形の初期において、面工具５はメス型ダイフェース面４に近い位置に配置しておき、オス型１による成形が進むにつれて、図６（ｃ），（ｄ）に示すように、面工具移動装置９によって、面工具５とメス型ダイフェース面とのクリアランスを広げて行き、成形終了に至る。
【００２７】
このようにして成形されたパネルをスポット溶接で溶接して構造体とし、車体焼付け塗装工程熱処理（１７０℃、２０分）を終えると、縦壁面においてフランジ部から底部方向に向かって強度勾配を持ったパネルを成形することができた。
【００２８】
上記した実施例では、先の実施例の成形型の構成に加えて、吊り下げられて設置された面工具５とメス型ダイフェース４との間隔を変化させる面工具移動装置９を設けた構成としたため、縦壁面に強度勾配又は制御した分布を与えたプレスパネルを成形できる。また、面工具５とメス型ダイフェース４との間隔を成形中に変化させることができるので、縦壁面に発生するそりを解消するのに有利な成形条件を作り出すことができる。
【００２９】
（実施例３）
図７は、本発明のさらに他の実施例を示している。
【００３０】
図７（ａ）に示すように、このプレス成形型は、オス型１とメス型２を備えており、４４０ＭＰａ級板厚１．６ｍｍの熱延歪時効性鋼板から成る板材３はメス型ダイフェース面４上に設置される。オス型１には、メス型ダイフェース面４から一定の間隔をあけて配置した面工具５が設けてあって、この面工具５は先の実施例の成形型で用いた吊り下げ治具８と同じ構造の吊り下げ治具８によって自重で吊られた状態にあり、したがって、面工具５は、オス型１に対してプレス成形方向に相対移動することができるようになっている。
【００３１】
また、このプレス成形型は、オス型１に対して板材３を押し付け可能なパッド６を備えていると共に、ダイフェース面４と面工具５との間隔を保持するクリアランス調節治具７を備えている。
【００３２】
この実施例において、オス型１は、その板材３を押す面のコーナ部に成形方向に断面突起形状をなす張出し部１ａを有している。パッド６はメス型２のダイＲ止まりよりもプレス成形方向に入った位置（メス型２の底部寄り）に設置し、このパッド６の断面形状は、オス型１が板材３を押す面の断面形状を板厚分だけオフセットして倣った形状をなしている。なお、オス型１及びメス型２は単純プレス成形の要領で設計すれば事足りる。
【００３３】
このプレス成形型において、オス型１が板材３を成形し始めると、図７（ｂ）に示すように、板材３の端面はメス型２のダイフェース面４から跳ね上がるが、メス型２のダイフェース面４から一定の間隔をおいて設けられて吊り下げ治具８によってダイフェース面４方向の押付け力が付与された面工具５の面に接触するので、板材３の自由端部の跳ね上がりが制限されて、メス型２のダイフェース面４と面工具５の間に保持される。
【００３４】
そして、オス型１の成形が進むにつれて、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、板材３はオス型１とメス型２のクリアランスに挟まれた領域と、メス型２のダイＲと、面工具５及び板材３の接触部とで形成される曲線弧をなぞりながら成形されていく。
【００３５】
次いで、オス型１の断面突起形状をなすコーナ部先端の張出し部１ａがダイＲ止まりに差し掛かると、オス型１はパッド６と接触して、オス型１の頂面に設けられた反プレス方向（成形方向に対して反対方向）のくぼみ形状を板材３に成形し、この後、パッド６はオス型１と密着したまま成形の下死点までダイフェース面４と面工具５との間の板材３を引き込みながら成形が進行していく。
【００３６】
上記したプレス成形方法は、ブランクホルダを有しないプレス成形型に適用可能な技術である。オス型１の断面突起形状をなす張出し部１ａは、部材断面の周長を大きくするために設けた。ブランクホルダを具備しないプレス成形型では、オス型１が板材３を成形し始める初期段階において板材３に十分な張力を与えることが不可能であるため、単にオス型１に形状を付与してパット６で成形しても導入できる引張り歪は僅かである。
【００３７】
しかしながら、オス型１のコーナ部にプレス成形方向に張出した２つの断面突起形状の張出し部１ａを設けて、オス型１のコーナ部先端がダイＲ止まりまで進んだときにパッド６により板材３にプレス成形方向と反対向きのくぼみを成形することによって、オス型１の頂面への歪を増加させることができることを見出した。
【００３８】
これは、オス型１のコーナ部とメス型２のダイＲ止まりによって発生する板材３のせん断変形が、その後のダイキャビティ内への材料の流入に対して抵抗になると考えられ、オス型１の頂面のプレス成形方向とは反対向きのくぼみを成形する際に、オス型１の両コーナ部先端を越えて材料が流入しないようにするためには、オス型１が板材３を押して成形する際に生じる板材３のダイフェース面４からの離反を一定値以内に制限することがより効果的であり、本実施例においては、面工具５が板材３のダイフェース面４からの離反を制限する役割を果たしている。
【００３９】
本実施例の面工具５が設けられていても、オス型１のコーナ部先端がダイＲ止まりの深さまで成形が進む前にオス型１の頂面の成形方向に対するくぼみ形状を成形しても歪は増加しない。これはオス型１のコーナＲとメス型２のダイＲによるせん断変形が生じていないためにオス型の頂面の板材３に拘束力が発生せず、そのままパッド６でくぼみを成形してもくぼみ内への材料の流入が生じるためである。
【００４０】
したがって、オス型１のコーナ部先端がプレス成形方向にダイＲ止まりの深さまで進入することと、オス型１のコーナＲとメス型２のダイＲによって生じる板材３のせん断変形をより大きくしてダイキャビティ内への材料の流入を抑制するために板材３がダイフェース面４から離れることを制限する機構（本実施例の面工具５）の設置と、これらによって発生させることができるオス型１の頂面での板材３への張力の発現下とにおいて、オス型１の頂面に設けられた形状をパッド６で成形することによって、本発明の効果が得られることを見出した。
【００４１】
なお、本実施例においても、面工具５は板材３がダイフェース面４から離れるときの板材３の端面の跳ね上がりを制限することさえできればよいため、面工具５の支持機構は、上記した吊り下げ治具８のように、上から吊るすなどの簡便な機構で事足りる。
【００４２】
図８（ａ）は上記プレス成形型の断面を示し、図８（ｂ）に効果を示す。オス型１におけるコーナＲの張出し部１ａ間の水平面の歪は６％以上となっている。これに対して、面工具及びオス型コーナＲに張出し形状を設けない比較１の成形型(図９（ａ）参照)で成形した場合は、水平面は１％未満の歪であった。
【００４３】
また、上記実施例と同じ構成の成形型（図８（ａ））において、パッド６によるオス型１の頂面の成形をオス型１が板材３を成形するのと同時に行った場合、すなわち、オス型１が成形方向にダイＲの深さまで達しないときに成形した場合の効果を図９（ｃ）に比較例２として示す。図から判るように、オス型１の頂面の水平面に導入した歪は１％以下であった。このようにしてしわ押え機構がないプレス成形型においても歪時効性を有する金属製板材３の水平面に歪を付与することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施例によれば、オス型１とメス型２との間に板材３を挟んで形状を板材３に転写するに際して、板材押圧面におけるコーナ部の少なくとも一方にプレス方向に張出した断面突起形状をなす張出し部１ａを有するオス型１を用いて成形する場合において、ダイフェース面４の少なくとも一部と所定間隔をおいて対向配置した面工具５とメス型ダイフェース面４との隙間に配置した板材３及びオス型１の底面に対して間隔を空けてパッド６を配置し、面工具５とダイフェース面４との間隔を一定に保ちつつオス型１の先端がダイＲ止まり以降まで進んだときに、パッド６がオス型１の張出し部１ａに対応する突起形状を板材３に転写するようにしたため、上下方向に成形方向を持つプレス成形型によって成形される歪時効性を有する金属製板材６のプレスパネルの水平面の歪を増加させることができる。また、面工具５を設置することによって、縦壁面への曲げ・曲げ戻し歪を増加させることができ、歪時効後の材料の強度をより上昇させることができる。さらに、面工具５のダイフェース面４からの間隔を成形中に制御するようになせば、縦壁面に導入する歪を制御することができる。
【００４５】
（実施例４）
図１０は、本発明のさらに他の実施例を示している。
【００４６】
図１０（ａ）に示すように、このプレス成形型は、オス型１とメス型２を備えており、４４０ＭＰａ級板厚１．６ｍｍの熱延歪時効性鋼板から成る板材３はメス型ダイフェース面４上に設置される。また、このプレス成形型は、オス型１に対して板材３を押し付け可能なパッド６を備えている。
【００４７】
この実施例においても、オス型１は、その板材３を押す面のコーナ部に成形方向に断面突起形状をなす張出し部１ａを有している。パッド６はメス型２のダイＲ止まりよりもプレス成形方向に入った位置（メス型２の底部寄り）に設置し、このパッド６の断面形状は、オス型１が板材３を押す面の断面形状を板厚分だけオフセットして倣った形状をなしている。そして、オス型１のコーナ部とメス型２のダイＲとがすれ違うときのクリアランスが小さくなるようにオス型１のコーナ部の張出し部１ａをメス型２の壁方向に約０．１ｍｍ張出させてある。
【００４８】
このプレス成形型において、オス型１が板材３を成形し始めて、図１０（ｂ）に示すように、メス型（２）ダイＲの深さまで成形が進むと、オス型１のコーナ部とメス型２のダイＲとの狭くなったクリアランスにおけるせん断変形によって板材３に対する拘束力が発生し、オス型１はパッド６と接触してオス型１の頂面に設けられた成形方向に対して反対の方向のくぼみ形状を成形し、その後、図１０（ｃ）に示すように、パッド６はオス型１と密着したまま成形の下死点までダイフェース面４上の板材３を引き込みながら成形が進行していく。このとき、水平面に３％以上の歪を与えることができた（図１１参照）。
【００４９】
（実施例５）
図１２は、本発明のさらに他の実施例を示している。
【００５０】
図１２（ａ）に示すように、この実施例によるプレス成形型は、板材３をハット状断面に成形するプレス成形型であって、このプレス成形型が実施例１によるプレス成形型と相違するところは、ハット状断面におけるフランジ部に対応するメス型ダイフェース面４、及び、上記フランジ部に対応し且つダイフェース面４に相対するオス型１の双方に、板材３のほぼ板厚の距離だけオフセットさせた２つの平坦面とこれらの平坦面同士を結ぶ斜面とによって成る段差１ｂ，２ｂを複数設けて、パネル組み立て時のスポット打点面とした点にあり、他の構成は実施例１によるプレス成形型と同じである。
【００５１】
このプレス成形型において、オス型１が板材３を成形し始めると、図１２（ｂ）に示すように、板材３の端面はメス型２のダイフェース面４から跳ね上がるが、メス型２のダイフェース面４から一定の間隔をおいて設けられて吊り下げ治具８によってダイフェース面４方向の押付け力が付与された面工具５の面に接触するので、板材３の自由端部の跳ね上がりが制限されて、メス型２のダイフェース面４と面工具５の間に保持される。
【００５２】
そして、オス型１の成形が進むにつれて、図１２（ｃ）に示すように、板材３はオス型１とメス型２のクリアランスに挟まれた領域と、メス型２のダイＲと、面工具５及び板材３の接触部とで形成される曲線弧をなぞりながら成形されていき、成形後期において、図１２（ｄ）に示すように、ダイフェース面４上とオス型１のフランジ成形面にほぼ板厚の距離だけオフセットさせた２つの平坦面と斜面とによって成る段差１ｂ，２ｂによって、図１２（ｅ）に示すように、ハット形断面をなす部材のフランジ面に凹凸状のスポット打点面が成形される。この際、面工具５とメス型ダイフェース４との間隔は広く設定することも、狭く設定することもできる。
【００５３】
上記したプレス成形方法及びプレス成形型において、オス型とメス型は従来のプレス成形型における機能と変わらないが、本実施例の成形型では、成形後期のスポット打点面成形時において、板材３が縦壁面にせん断歪を加えられながらオス型１によってダイキャビティ内に流入させられるため、面工具５のみで成形した部材に比してさらに縦壁面への歪量を増加させ得るメリットがある。
【００５４】
その効果は、図１３中の実線によって示すように、段差１ｂ，２ｂを大きくすることによってより大きな歪を縦壁面に導入することができる。さらに、成形後期にスポット打点面がオス型１及びメス型２の各段差１ｂ，２ｂによって成形されることによって、成形後期に縦壁面への張力が増大させることができ、図１３中の破線に示すように、フランジ面の段差１ｂ，２ｂによって板材３の縦壁面の壁そり量を減少させることができた。
【００５５】
一方、フランジ部に設ける段差１ｂ，２ｂを大きくすることによって板厚の減少が大きくなり、亀裂を発生する部位が現れる。亀裂を発生させずに段差１ｂ，２ｂを形成できる範囲が図１４に示す範囲であり、フランジ部に形成すべき段差１ｂ，２ｂの範囲は板厚の２．５倍以内であることを見出した。
【００５６】
次に、本実施例の工具寸法を図１５（ａ）に示す。上記プレス成形型を使用したプレス成形方法によって成形したパネル（図１６（ａ）参照）は、上記プレス成形方法によらないで成形したパネル（図１６（ｂ）参照）に比べて、曲げ変形及び成形後期のスポット打点面成形時における縦壁部のせん断歪によって板材３の両表面付近に導入できる歪量が増加した。加えて、ダイエッジＲ部の歪も増加させることができた。歪時効性鋼板を用いてパネルを成形したことによって、塗装工程での熱処理（１７０℃ 約２０分）後には、板材３に加わった歪による加工硬化とベークハードによる強度上昇とによって部材強度を上昇させることができた。スポット打点面成形後のパネルは、従来と同じようにスポット溶接等によって他の部品と組み立てられる。
【００５７】
上記したように、本実施例のプレス成形方法及びプレス成形型では、オス型１とメス型２との間に板材３を挟んで形状を転写するプレス成形において、成形する板材３には歪時効性を有する金属製板材を用い、メス型ダイフェース面４から間隔をもって設置した面工具５とメス型ダイフェース面４との隙間に板材３を配置し、この際、面工具５とメス型ダイフェース面４に置かれた板材３との隙間は、板厚の２倍以上で且つ成形深さの１／３以下とし、より好ましくは、板厚２倍以上で且つ成形深さの１／５以下であることとし、加えて、ハット状断面のフランジ部に対応するダイフェース面、及び、ハット状断面のフランジ部に対応し且つダイフェース面に相対するオス型１に、板材３の板厚の２．５倍以内の距離をおいて段違いをなす２つの平坦面とこれらの平坦面同士を結ぶ斜面とによって成る段差１ｂ，２ｂを複数設けた構成としたため、亀裂を発生させることなく、成形後の部材の縦壁面とコーナー部の歪量を増加させることができ、これによって、歪時効後の強度を増加させることができる。また、フランジ面の凹凸はスポット打点面として利用できると同時に、縦壁面の壁そり量を減少させることが可能であるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のプレス成形型によるプレス成形工程説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【図２】図１におけるプレス成形型の吊り下げ治具の拡大説明図である。
【図３】図１におけるプレス成形型の工具形状説明図である。
【図４】図１におけるプレス成形型を使用したプレス成形方法によって成形したパネルに導入できる歪量を示す説明図（ａ）及び図１におけるプレス成形型を使用しないプレス成形方法によって成形したパネルに導入できる歪量を示す説明図（ｂ）である。
【図５】図１におけるプレス成形型のダイフェース面と面工具の間隔に対する縦壁両表面の歪量及び縦壁そり量の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施例のプレス成形型によるプレス成形工程説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【図７】本発明のさらに他の実施例のプレス成形型によるプレス成形工程説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【図８】図７におけるプレス成形型の工具形状説明図（ａ）及び図７におけるプレス成形型を使用したプレス成形方法によって成形したパネルに導入できる歪量を示す説明図（ｂ）である。
【図９】比較例１のプレス成形型の工具形状説明図（ａ），比較例１のプレス成形型を使用したプレス成形方法によって成形したパネルに導入できる歪量を示す説明図（ｂ）及び比較例２のプレス成形方法によって成形したパネルに導入できる歪量を示す説明図（ｃ）である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例のプレス成形型によるプレス成形工程説明図（ａ）〜（ｃ）である。
【図１１】図１０におけるプレス成形型を使用したプレス成形方法によって成形したパネルに導入できる歪量を示す説明図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施例のプレス成形型によるプレス成形工程説明図（ａ）〜（ｄ）及びこのプレス成形工程で作成されたパネルの斜視説明図（ｅ）である。
【図１３】図１２におけるプレス成形型のダイフェース面段差高さに対する縦壁両表面の歪量及び縦壁そり量の関係を示すグラフである。
【図１４】図１２におけるプレス成形型のダイフェース面段差高さと板厚減少率との関係を示すグラフである。
【図１５】図１２におけるプレス成形型の工具形状説明図（ａ）及び図１２（ａ）における白抜き矢印方向からの矢視説明図（ｂ）である。
【図１６】図１２におけるプレス成形型を使用したプレス成形方法によって成形したパネルに導入できる歪量を示す説明図（ａ）及び図１２におけるプレス成形型を使用しないプレス成形方法によって成形したパネルに導入できる歪量を示す説明図（ｂ）である。
【符号の説明】
１オス型（ポンチ）
１ａ張出し部
１ｂ段差
２メス型（ダイ）
２ｂ段差
３板材
４メス型ダイフェース面
５面工具（曲げ塑性歪付与機構）
６パッド
７クリアランス調節治具（スペーサ治具）

Claims

オス型とメス型との間に板材を挟んで形状を板材に転写するに際して、板材押圧面におけるコーナ部にプレス方向に張出した断面突起形状をなす張出し部を有するオス型を用いて成形するプレス成形方法であって、
メス型ダイフェース面の少なくとも一部と所定間隔をおいて対向配置した面工具とメス型ダイフェース面との隙間に配置した板材及びオス型の底面に対して間隔を空け、かつ、そのオス型の張出し部以外の板材押圧面に向かい合う板材許容面を有しかつ板材がオス型とメス型エッジ部とに挟まれてせん断変形した段階で板材に当接するべく初期位置の調節がなされたパッドを配置し、
板材がオス型とメス型エッジ部とに挟まれてせん断変形して板材がパッドに当接した後は、オス型の張出し部以外の板材押圧面とパッドの板材受容面とで板材を挟んでオス型の頂面に対応する板材の少なくとも一部に反プレス方向に凸の変形を与えつつ板材を引き込むことを特徴とするプレス成形方法。
成形の初期においては、面工具をメス型ダイフェース面に近い位置に配置し、オス型による成形が進むにつれて、面工具とメス型ダイフェース面とのクリアランスを広げることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
板材をハット状断面に成形するに際して、ハット状断面におけるフランジ部に対応するメス型ダイフェース面、及び、上記フランジ部に対応しかつメス型ダイフェース面に相対するオス型の双方に、板材の板厚の２．５倍以内の距離をおいて段違いをなす２つの平坦面とこれらの平坦面同士を結ぶ斜面とによって成る段差を複数設けて成形することを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス成形方法。
オス型とメス型との間に板材を挟んで形状を板材に転写するプレス成形型であって、板材押圧面におけるコーナ部にプレス方向に張出した断面突起形状をなす張出し部を
有するオス型と、
メス型ダイフェース面の少なくとも一部と所定間隔をおいて対向配置した面工具と、
面工具とメス型ダイフェース面との隙間に配置した板材及びオス型の底面に対して間隔を空けて配置され、かつ、オス型の張出し部以外の板材押圧面に向かい合う板材許容面を有するとともに、板材がオス型とメス型エッジ部とに挟まれてせん断変形した段階で板材に当接するべく初期位置を調節して配置されたパッドとを有し、
板材がパッドに当接した後は、オス型の張出し部以外の板材押圧面とパッドの板材受容面とで板材を挟みつつ引き込んで成形することを特徴とするプレス成形型。
成形の初期においては、面工具をメス型ダイフェース面に近い位置に配置し、オス型による成形が進むにつれて、オス型とメス型のクリアランスを広げるように、面工具とメス型ダイフェース面との間隔を変化させる面工具移動装置を設けたことを特徴とする請求項４に記載のプレス成形型。
面工具は、少なくともオス型の先端がメス型ダイフェース面からメス型Ｒ止まりまでを成形するまでの間、跳ね上がった板材の自由端部をメス型ダイフェース面との間に保持することを特徴とする請求項４又は５に記載のプレス成形型。
板材をハット状断面に成形するプレス成形型であって、ハット状断面におけるフランジ部に対応するメス型ダイフェース面、及び上記フランジ部に対応しかつメス型ダイフェース面に相対するオス型の双方に、板材の板厚の２．５倍以内の距離をおいて段違いをなす２つの平坦面とこれらの平坦面同士を結ぶ斜面とによって成る段差を複数設けたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のプレス成形型。
板材が歪時効性を有する金属製板材から成り、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス成形方法により成形されていることを特徴とする自動車用強度部材。