JP6052054B2

JP6052054B2 - 金属板材の曲げ成形方法

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Publication number: JP6052054B2
Application number: JP2013106410A
Authority: JP
Inventors: 瀬戸　厚司; 厚司瀬戸; 幸一 ▲濱▼田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: JP2014226678A

Description

本発明は、金属板材の曲げ成形方法に関する。

鋼板をプレス加工した後に金型から取り出すと、プレス加工中に鋼板に生じていた残留応力により、スプリングバックと呼ばれる形状変化が発生することが知られている。このようなスプリングバックが生じると、プレス加工された鋼板の寸法精度が悪化し、最終製品の外観品質を損なうばかりでなく、プレス加工後に行われる組立作業においても結合不良を生じさせることになる。

図１０は、プレスブレーキにより鋼板の曲げ成形を行った際にスプリングバックが生じる様子を概略的に示している。図１０に示した例では、曲げ軸線（図１０の紙面に対して垂直な軸線）を中心に鋼板Ｍの曲げ成形を行う様子を示している。図１０に示すように、プレスブレーキ１は、上金型２と、下金型３とを具備する。上金型２は曲げ軸線に沿って下向きに凸状に形成されており、一方、下金型３は曲げ軸線に沿って上向きに凹状に形成されている。これら上金型２の凸形状と下金型３の凹形状は、互いに相補的に形成されている。

このプレスブレーキ１によって鋼板の曲げ成形を行う際には、まず、図１０（ａ）に示したように、鋼板Ｍが上金型２と下金型３との間に配置される。次いで、図１０（ｂ）に示したように、上金型２が下金型３に対して押圧されて金型２、３が閉じられる。これにより、鋼板Ｍに曲げ成形が行われる。その後、曲げ成形終了後に上金型２が上昇せしめられて金型２、３が開かれると、図１０（ｃ）に示したように、鋼板Ｍが図１０（ｂ）に示した状態よりも曲率の小さな状態に戻る。このように、加工後に鋼板Ｍが曲率の小さな状態に戻ることはスプリングバックと呼ばれ、曲げ成形中に凹状の下金型３に当接する鋼板Ｍの表面側に残留圧縮応力が、凸状の上金型２に当接する鋼板Ｍの表面側に残留引張応力が生じることが原因とされる。

このようなスプリングバックによる寸法精度悪化を抑制するために、プレス装置によるプレス加工の前に、プレス加工される鋼板に予めエンボスを設けておき、プレス加工時にそのエンボスを潰すことによって、プレス加工された鋼板内の残留応力を調整することが提案されている（例えば、特許文献１、２）。特に、特許文献１に記載のプレス加工方法では、プレス加工される鋼板に凸状及び凹状のエンボスを縦方向及び横方向に交互に並べて形成するようにしている。また、特許文献２に記載のプレス加工方法では、プレス加工される鋼板に直線部が存在していないＹ字状のエンボスを相互に入り組むように並べて形成するようにしている。

或いは、上述したようなスプリングバックによる寸法精度悪化を抑制するために、プレス加工において縮んで圧縮変形する部位に余肉ビードを設けることで、圧縮残留応力を低減させると共に、プレス加工において伸びて引張変形する部位に潰しビード（エンボス）を設けることで引張残留応力を低減させることも提案されている（例えば、特許文献３）。

特開２００６−３５２４５号公報特開２０００−５１９５９号公報特開２００９−２５５１１７号公報

ところで、特許文献１、２に記載のプレス加工方法は、プレス加工を受ける鋼板の少なくとも大部分が金型間に挟まれてプレスされるプレス加工を対象としている。このため、特許文献１、２に記載されたような鋼板に設けられたエンボスは、斯かるプレス加工に対しては効果的に作用しうる。しかしながら、プレスブレーキによって鋼板の曲げ成形を行う場合には、曲げ成形における曲げ軸線に対して垂直な平面においてスプリングバックが生じ、斯かるスプリングバックに対して特許文献１、２に記載されたようなエンボスは必ずしも有効ではない。

また、特許文献３では、伸びフランジ部と縮みフランジ部とを有するハット形断面形状の鋼板のプレス加工が対象であるとともに、伸びフランジ部に余肉ビードを設け且つ縮みフランジ部に潰しビード（エンボス）を設けるようにしているため、プレスブレーキによって鋼板の曲げ成形を行う場合に適用することはできない。

そこで、本発明の目的は、プレスブレーキ等によって鋼板の曲げ成形を行う場合にスプリングバックを抑制するのに最適なエンボスを利用した金属板材の曲げ成形方法を提供することにある。

本発明者は、曲げ軸線を中心に金属板材を曲げ成形する方法であって、金属板材にエンボスを形成し、エンボスが形成された金属板材を凸状金型と凹状金型との間に配置し、その状態で凸状金型及び凹状金型のうち一方の金型を他方の金型に押圧することで金属板材を曲げ成形するにあたり、金属板材に設けたエンボスとスプリングバックとの関係について検討を行った。

その結果、各エンボスの曲げ軸線方向に平行な方向の寸法に対する曲げ軸方向に垂直な方向の寸法の比である寸法比を適切な値に設定することで、鋼板内に残る残留応力を適切に制御することができ、その結果、スプリングバックを効果的に低減させることを見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１）曲げ軸線を中心に金属板材を曲げ成形する方法であって、前記金属板材にエンボスを形成する工程と、前記エンボスが形成された金属板材を、前記曲げ軸線に沿って凸状に延びる凸状金型と前記曲げ軸線に沿って凹状に延びる凹状金型との間に配置する工程と、両金型間に前記エンボスが形成された金属板材を配置した状態で前記凸状金型及び前記凹状金型のうち一方の金型を他方の金型に押圧することで前記金属板材を曲げ成形する工程とを含み、各エンボスは、曲げ軸線方向に平行な方向の寸法に対する曲げ軸方向に垂直な方向の寸法の比である寸法比が２．０〜１０．０となるように形成されると共に、前記金属板材のうち両金型によって押圧されたときにこれら金型に接触する部分に形成される、金属板材の曲げ成形方法。

（２）前記エンボスはその深さが板厚の５〜４０％となるように形成される、上記（１）に記載の金属板材の曲げ成形方法。

（３）前記エンボスは金属板材の一方の面側に突出するように形成され、前記金属板材を両金型間に配置する工程では、前記エンボスが突出した側の金属板材の面が前記凸状金型と対面するように配置される、上記（１）又は（２）に記載の金属板材の曲げ成形方法。

（４）前記エンボスは、前記金属板材の曲げ軸線方向の少なくとも一方の端部に隣接した領域に設けられる、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の金属板材の曲げ成形方法。

（５）前記金属板材のうち両金型によって押圧されたときにこれら金型に接触する部分の前記曲げ軸線方向に対して垂直な方向の長さを接触長さとすると、前記曲げ軸線方向に対して垂直な方向において前記エンボスが存在する長さが前記接触長さの９０％以上である、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の金属板材の曲げ成形方法。

（６）前記エンボスは、前記曲げ軸線に対して対称に形成される、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の金属板材の曲げ成形方法。

（７）前記凹状金型は、固定部と該固定部に対して摺動可能な可動部とを具備し、前記エンボスは、前記金属板材のうち、両金型によって押圧されたときに前記固定部に接触する部分のみに形成される、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の金属板材の曲げ成形方法。

本発明によれば、プレスブレーキ等によって鋼板の曲げ成形を行う場合にスプリングバックを抑制するのに最適なエンボスを利用した金属板材の曲げ成形方法が提供される。

図１は、本発明の第一実施形態に係る金属板材の曲げ成形方法を概略的に示す図である。図２は、金属板材にエンボスを設ける際のエンボスの形状等の一つの例を示す図である。図３は、一つのエンボスの拡大図である。図４は、図３に示したようなエンボスを潰したときにエンボス周り生じる残留応力を概念的に示した図である。図５は、エンボスの形状と残留応力との関係を示した図である。図６は、エンボスの幅に対する長さの比（Ｌ／Ｗ）と引張残留応力の範囲との関係を示す図である。図７は、金属板材にエンボスを設ける際のエンボスの形状等の一つの例を示す平面図である。図８は、本発明の第二実施形態に係る金属板材の曲げ成形方法を概略的に示す図である。図９は、金属板材にエンボスを設ける際のエンボスの形状等の一つの例を示す図である。図１０は、従来のプレスブレーキにより鋼板の曲げ成形を行った際にスプリングバックが生じる様子を概略的に示している。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

図１は、本発明の第一実施形態に係る金属板材の曲げ成形方法を概略的に示す図である。図１（ａ）からわかるように、まず、コイル状に巻回された金属素材を適切な大きさで切断して形成された金属板材（ブランク材）Ｍに、プレス加工、ロール成形等によってエンボス１０を予め形成する。エンボス１０の形状や大きさ、数等については後述する。なお、本例では、金属素材を切断してからエンボス加工を行っているが、エンボス加工を行ってエンボスを形成した後に金属板材Ｍに切断するようにしてもよい。

次いで、プレスブレーキ１により曲げ軸線Ｙを中心に金属板材Ｍの曲げ成形が行われる。図１に示すように、プレスブレーキは上金型２と下金型３とを具備する。上金型２及び下金型３は所定の軸線に沿って延びるように配置される。また、上金型２はこの所定の軸線に沿って下向きに凸状に形成された下面２ａを有する。一方、下金型３は曲げ軸線に沿って上向きに凹状に形成された上面３ａを有する。これら上金型２の凸形状の下面２ａと下金型３の凹形状の上面３ａとは、互いに相補的に形成されている。

プレスブレーキ１により金属板材Ｍの曲げ成形を行う際には、まず、図１（ｂ）に示したように、金属板材Ｍが上金型２と下金型３との間に配置される。このとき、金属板材Ｍの曲げ軸線Ｙが、上金型２の下面２ａにおける凸形状の中心に沿って、及び下金型３の上面３ａにおける凹形状の中心に沿って延びるように配置される。換言すると、上金型２の凸状の下面２ａ及び下金型３の凹状の上面３ａが沿って延びる所定の軸線と、金属板材Ｍの曲げ軸線Ｙとが平行になるように配置される。

次いで、図１（ｃ）に示したように、上金型２が下金型３に向かって下方に、すなわち上金型２の下面２ａにおける凸形状の中心及び下金型３の上面３ａにおける凹形状の中心を通って延びる軸線Ｘに沿って移動する。これに伴って、上金型２が下金型３に対して押圧され、金型２、３が閉じられる。これにより、上金型２と下金型３との間に配置されていた金属板材Ｍは曲げ成形される。なお、図示した例では、上金型２が下金型３に向かって下方に移動しているが、これら金型２、３は、下金型３が上金型２に向かって移動するように構成されてもよいし、両金型２、３が互いに向かって移動するように構成されてもよい。

このように上金型２が下金型３に対して押圧されると、金属板材Ｍは曲げ成形されるが、そのとき金属板材Ｍに形成されていたエンボス１０も潰される。このため、金属板材Ｍのエンボス１０が設けられていた領域では、上金型２及び下金型３によって押圧されることにより、平坦な面が形成される。

次いで、図１（ｄ）に示したように、上金型２が上昇せしめられて金型２、３が開かれる。その後、金属板材Ｍは金型２、３から取り出され、金型２、３では次の金属板材Ｍの曲げ成形が行われる。

図２は、金属板材Ｍにエンボス１０を設ける際のエンボス１０の形状等の一つの例を示す図である。図２（ａ）は、金属板材Ｍに設けられるエンボス１０の形状を示す金属板材Ｍの平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の金属板材Ｍを図２（ａ）の下方から見た側面図である。図２（ａ）に示した例では、金属板材Ｍの曲げ軸線方向の一方の端部に隣接した領域（図２（ａ）において金属板材Ｍの上側端部に隣接した領域）には千鳥状に配置された６つのエンボス１０が形成され、他方の端部に隣接した領域（図２（ａ）において金属板材Ｍの下側端部に隣接した領域）には２つのエンボス１０が形成されている。

ここで、金属板材Ｍのうち、曲げ成形中において両金型２、３によって押圧されたときにこれら金型に接触する部分（図１（ｃ）に参照番号１１で示された部分）を「接触部分」とすると、全てのエンボス１０はこの接触部分１１内に設けられている。このため、両金型２、３によって曲げ成形されるときに全てのエンボス１０が潰されることになる。

また、図２に示した例では、エンボス１０は曲げ軸線Ｙを中心に対称的に配置される。しかしながら、エンボス１０は、必ずしも曲げ軸線Ｙを中心に対称的に配置されていなくてもよい。ただし、対称的に配置されていない場合でも、曲げ軸線Ｙの両側それぞれにエンボス１０が配置されることが必要である。

さらに、図２に示した例では、全てのエンボス１０は金属板材の一方の面側に突出するように形成される。また、このように構成された金属板材Ｍを両金型２、３間に配置する際には、エンボス１０が突出した側の金属板材Ｍの面が上金型２と対面するように、且つその逆の面が下金型３と対面するように配置される。これにより、下金型３上に金属板材Ｍを配置しても、エンボス１０が下金型３に向かって突出していないため、金属板材Ｍを下金型３上に安定して配置することができる。

図３は、一つのエンボス１０の拡大図である。特に、図３（ａ）は、一つのエンボス１０の拡大平面図であり、図３（ｂ）は、一つのエンボス１０の拡大側面図である。図３に示したように、本明細書では、エンボス１０の曲げ軸線Ｙに平行な方向における寸法をエンボス１０の幅Ｗとして表し、エンボス１０の曲げ軸線Ｙに垂直な方向における寸法をエンボス１０の長さＬとして表す。また、エンボス１０の板厚方向における高さ（深さ）を高さＨとして表す。特に、エンボス１０の高さＨは、エンボス１０の板厚方向における高さのうち最も高い部分の高さを意味する。

エンボス１０の幅Ｗ及び長さＬを上述したように定義すると、本実施形態では、各エンボス１０について幅に対する長さの比（Ｌ／Ｗ）が２．０〜１０．０とされ、各エンボス１０の高さＨは金属板材Ｍの板厚Ｔに対して５〜４０％とされる。以下では、各エンボス１０をこのように形成することの作用効果について説明する。

一般に、金属板材Ｍにエンボス１０を設けた上で金型２、３により曲げ成形した場合、金型２、３によってエンボス１０が潰されることにより金属板材Ｍにはエンボス１０周りにおいて塑性変形が生じる。このように塑性変形が生じると、弾性変形が生じた場合とは異なり曲げ成形後に金属板材Ｍが元の形状に戻ろうとしなくなる。このため、エンボス１０を設けて塑性変形させると、スプリングバックが生じにくくなる。

また、金属板材Ｍにエンボス１０を設けた上で金型２、３により曲げ成形した場合、金属板材Ｍにはエンボス１０周りにおいて残留応力が生じる。図４は、図３に示したようなエンボス１０を潰したときにエンボス１０周り生じる残留応力を概念的に示した図である。図中の破線１２は、曲げ成形によって潰される前におけるエンボス１０の輪郭に対応する部分を示している。また、図中の反対向きの矢印はその部分に引張残留応力が生じていることを意味し、図中の向かい合う矢印はその部分に圧縮残留応力が生じていることを意味する。

図４からわかるように、エンボス１０の輪郭に対応する破線１２の内側では、破線１２に平行な方向及び破線１２に垂直な方向のいずれの方向においても圧縮残留応力が生じる。これは、突出していたエンボス１０が潰されることによって縮められることにより生じるものである。したがって、エンボス１０の輪郭に対応する破線１２の内側では、曲げ軸線Ｙに平行な方向及び曲げ軸線Ｙに垂直な方向のいずれの方向についても圧縮残留応力が残る。

一方、図４からわかるようにエンボス１０の輪郭に対応する破線１２の外側では、破線１２に平行な方向には引張残留応力が生じ、破線１２に垂直な方向には圧縮残留応力が生じる。これは、突出していたエンボス１０が潰されることによってエンボス１０周りの金属板材は広げられることによるものである。したがって、曲げ軸線Ｙ方向においてエンボス１０の両側に位置する領域（図４にＭで示した領域）では、曲げ軸線Ｙ方向に圧縮残留応力が生じると共に、曲げ軸線Ｙに垂直な方向に引張残留応力が生じる。一方、曲げ軸線Ｙに垂直な方向においてエンボス１０の両側に位置する領域（図４にＮで示した領域）では、曲げ軸線Ｙ方向に引張残留応力が生じると共に曲げ軸線Ｙに垂直な方向に圧縮残留応力が生じる。

図５（ａ）は、図５（ａ）中に一点鎖線で示した断面に作用する残留応力を示す図である。図４からわかるように、図５（ａ）中に一点鎖線で示した断面、すなわち曲げ軸線Ｙに対して垂直な方向に延びる断面に作用する残留応力は、エンボス１０の輪郭に対応する破線１２の内側では圧縮残留応力となり、エンボス１０の輪郭に対応する破線１２の外側では引張残留応力となる。

この様子を、図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）では、位置に応じた残留応力の大きさを示しており、０よりも大きい値は引張残留応力を、０よりも小さい値は圧縮残留応力をそれぞれ示している。また、正の値が大きくなるほど引張残留応力が大きくなり、負の値が大きくなるほど圧縮残留応力が大きくなることを示している。

図５（ｂ）からわかるように、エンボス１０の輪郭に対応する破線１２の内側では、ほぼ一定の大きさの圧縮残留応力が生じる。一方、エンボス１０の輪郭に対応する破線１２近傍で、圧縮応力と引張応力とが反転し、エンボス１０の輪郭に対応する破線１２の外側では、引張残留応力が生じる。引張残留応力は、エンボス１０の輪郭に対応する破線１２から遠ざかるほど小さくなる。

ここで、例えば５０ＭＰａ以上の引張残留応力が生じる範囲を「引張残留応力の範囲」とすると、引張残留応力の範囲は各エンボス１０の幅に対する長さの比（以下、「Ｌ／Ｗ比」という）に応じて変化する。この様子を図６に示す。

図６からわかるように、引張残留応力の範囲は、エンボス１０のＬ／Ｗ比が大きくなるにつれて、広くなることがわかる。特に、エンボス１０のＬ／Ｗ比が２以下であるときには、Ｌ／Ｗ比の増大に伴って引張残留応力の範囲が急激に広くなる。一方、エンボス１０のＬ／Ｗ比が２以上であるときには、Ｌ／Ｗ比の増大に伴って引張残留応力の範囲が広がる程度は小さくなる。

すなわち、エンボス１０のＬ／Ｗ比を２以上にすることにより、エンボス１０を潰すことによって引張残留応力が生じる、曲げ軸線Ｙに垂直な方向における範囲は広くなる。また、同様な理由で、エンボス１０のＬ／Ｗ比を２以上にすることにより、エンボス１０を潰すことによって引張残留応力が生じる、曲げ軸線Ｙ方向における範囲も広くなる。

ここで、エンボス１０を潰すことによって残留応力が生じると、これに伴ってスプリングバックが生じにくくなる。このため、残留応力が生じる範囲が広くなるほど、スプリングバックが生じにくくなる。本実施形態では、エンボス１０のＬ／Ｗ比を２．０以上としていることにより引張残留応力が生じる範囲が広くなり、この結果、残留応力が生じる範囲を広くすることができる。また、本実施形態では、エンボス１０の高さＨが板厚の５〜４０％とされているため、曲げ成形後にエンボス１０を完全に潰して金属板材Ｍの表面を平坦にすることができる。

なお、図５（ａ）に示した例では、曲げ軸線Ｙに平行な方向の残留応力のみを取り上げている。これは、曲げ軸線Ｙに対して垂直な方向の残留応力に比べて、曲げ軸線Ｙに対して平行な方向の残留応力の方が大きく、スプリングバックに対する影響が大きいためである。

なお、上記実施形態では、金属板材Ｍの曲げ軸線方向の一方の端部に隣接した領域に６つのエンボス１０が形成され、他方の端部に隣接した領域に２つのエンボス１０が形成されている。しかしながら、エンボス１０はこれとは異なる態様で形成されてもよく、例えば、図７に示したように、曲げ軸線Ｙの両側で異なる形状で異なる数のエンボス１０が設けられてもよい。

この場合、曲げ軸線Ｙ方向に対して垂直な方向における接触部分１１の長さを接触長さＬｃとすると、曲げ軸線Ｙに対して垂直な方向においてエンボスが存在する長さが接触長さＬｃの９０％以上であるのが好ましい。図７に示したようにエンボス１０が設けられている場合には、図中のエンボス１０が存在する長さ、すなわちＬ₁＋Ｌ₂＋Ｌ₃が接触長さＬｃの９０％以上であることが好ましい。

また、上記実施形態では、エンボス１０は金属板材Ｍの曲げ軸線Ｙ方向の各端部に隣接した領域に設けられるとしているが、この各端部に隣接した領域とは、例えば、金属板材Ｍの曲げ軸線Ｙ方向の端縁から接触長さＬｃに等しい長さの領域１０ａとされる。

次に、図８及び９を参照して本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態における曲げ成形方法は基本的に第一実施形態における曲げ成形方法と同様である。しかしながら、第二実施形態では、下金型が可動部と固定部とを有するように構成されている。

図８からわかるように、下金型２３は、固定部２３ａと固定部２３ａに対して摺動可能な可動部（カウンターホルダ）２３ｂとを具備する。可動部２３ｂは弾性部材２４によって上方に付勢されており、上金型２２が下方に移動して下金型２３の可動部２３ｂを下方に押圧すると、これに伴って可動部２３ｂも下方に移動する。

このように構成されたプレスブレーキ２１では、まず、図８（ａ）に示したように、エンボス２５が形成された金属板材Ｍが上金型２２と下金型２３との間に配置される。このとき、下金型２３の可動部２３ｂは弾性部材２４の付勢力により上方に移動されている。次いで、図８（ｂ）に示したように、上金型２２が下金型２３に向かって下方に、すなわち軸線Ｘに沿って下方に移動し、これに伴って上金型２２が下金型２３に対して押圧され、金型２２、２３が閉じられる。このとき、下金型２３の可動部２３ｂは上金型２２により下方に押圧されて下方に移動する。なお、可動部２３ｂは上下に摺動可能に構成されていることから、金属板材Ｍの曲げ成形は、実質的に上金型２２と下金型２３の固定部２３ａとによって行われる。その後、図８（ｃ）に示したように、上金型２２が上昇せしめられて金型２２、２３が開かれ、金属板材Ｍが金型２２、２３から取り出される。

図９は、金属板材Ｍにエンボス２５を設ける際のエンボス２５の形状等の一つの例を示す図である。図９（ａ）は、金属板材Ｍに設けられるエンボス２５の形状を示す金属板材Ｍの平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の金属板材Ｍを図９（ａ）の下方から見た側面図である。図９からわかるように、本実施形態では、エンボスは、金属板材Ｍのうち、両金型２２、２３によって押圧されたときに固定部２３ａに接触する部分（図９の部分２６）のみに形成される。上述したように、金属板材Ｍの曲げ成形は実質的に下金型２３の固定部２３ａによって行われ、金属板材Ｍは可動部２３ｂと上金型２２との間ではプレスされない。このため、金属板材Ｍのうち固定部２３ａに接触する部分２６にのみエンボス２５を設けることによって、曲げ成形後にエンボス２５が残ってしまうことを防止することができる。

本発明の効果を明らかにするため、鋼板を用いて曲げ成形試験を行った。鋼板は板厚０．５ｍｍの２７０ＭＰａ級鋼板であり、これを幅１００ｍｍ、長さ（曲げ軸線方向長さ）２００ｍｍに切断したものを用いた。曲げ成形試験は、まず鋼板に表１に示す寸法のエンボス一対を、鋼板の両端に隣接した領域それぞれに曲げ軸線に対して対称になるように予め加工した。次いで先端半径２５．７５ｍｍ、先端角度８５°の凸形状上金型と、先端半径２６．２５ｍｍ、先端角度８５°の凹形状下金型が取り付けられたプレスブレーキを用いて、両金型の間に鋼板を挟んで金型を押圧した。そして取り出した鋼板のエンボス加工部におけるスプリングバック後の角度（の平均値）を測定し、曲げ角度（＝８５°）に対するスプリングバックする角度の割合を求めた。この金型の接触長さは、１９．３ｍｍである。なお比較のためエンボス加工を行わない鋼板（Ｎｏ．１）も製作して曲げ成形試験を行った。これらの結果を表１に示す。

表１のＮｏ．２〜１０はエンボスの曲げ軸方向に平行な方向の寸法Ｗに対する曲げ軸方向に垂直な方向の寸法Ｌの比が２．０〜１０．０である実施例であり、曲げ角度に対するスプリングバックする角度の割合は、エンボスを加工しないＮｏ．１に比べて３％以上、Ｌ／Ｗが上記以外の比較例Ｎｏ．２および１１に比べて２％以上改善されており、本発明の方法が有効であることがわかった。

このうち、Ｎｏ．５〜８はエンボス高さが板厚の５〜４０％である実施例であり、エンボス高さがその範囲外であるＮｏ．４および９に比べてさらに曲げ角度に対するスプリングバックする角度の割合が２％以上改善されており、本発明の方法が有効であることがわかる。なお、エンボス高さが板厚の４０％超であるＮｏ．９は曲げ成形においてエンボスが完全に潰れずに残った。

さらにこのうちＮｏ．６および７は、エンボスの突出した側の面が凸状金型と対面する実施例と、エンボスが凹んだ側の面が凸状金型と対面する実施例とを比較したものである。エンボスの突出した側の面が凸状金型と対面するＮｏ．６はエンボスが凹んだ側が凸状金型と対面するＮｏ．７に比べてさらに曲げ角度に対するスプリングバックする角度の割合が１％以上改善されており、本発明の方法が有効であることがわかる。

本発明の効果を明らかにするため、表２のＮｏ．２１〜２６についても、鋼板を用いて曲げ成形試験を行った。Ｎｏ．２１〜２６の例では、上記Ｎｏ．１〜１１の例と同様に、鋼板は板厚０．５ｍｍの２７０ＭＰａ級鋼板であり幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍに切断したものを用いた。曲げ成形試験は、まず鋼板に表２に示す寸法・形状のエンボスを予め加工した。次いで、上記Ｎｏ．１〜１１と同様に、先端半径２５．７５ｍｍ、先端角度８５°の凸形状上金型と、先端半径２６．２５ｍｍ、先端角度８５°の凹形状下金型が取り付けられたプレスブレーキを用いて、両金型の間に鋼板を挟んで金型を押圧し、取り出した鋼板の曲げ角度を測定した。この金型の接触長さは、１９．３ｍｍである。なお比較のためエンボス加工を行わない鋼板も製作して曲げ成形試験を行った。これらの結果を表２に示す。

表２のＮｏ．２２〜２４、２６はエンボスの存在する長さが接触長さの９０％以上である実施例であり、エンボスの存在する長さが接触長さの９０％未満であるＮｏ．２１および２５に比べて曲げ角度に対するスプリングバックする角度の割合が１°以上改善されており、本発明の方法が有効であることがわかる。

このうちＮｏ．２３および２４は、エンボスが曲げ軸線に対して対称に形成された実施例と、非対称に形成された実施例（具体的には、左右のエンボスが曲げ軸線方向に２０ｍｍずれたもの）とを比較したものである。エンボスが曲げ軸線に対して対称に形成されたＮｏ．２３は非対称に形成されたＮｏ．２４に比べて曲げ角度に対するスプリングバックする角度の割合が０．５％以上改善されており、本発明の方法が有効であることがわかる。

以上のことから本発明の曲げ成形方法はスプリングバックの抑制に有効であることが判明した。

１プレスブレーキ
２上金型
２ａ下面
３下金型
３ａ上面
１０エンボス
１１接触部分
Ｈエンボスの高さ
Ｌエンボスの長さ
Ｍ金属板材
Ｔ板厚
Ｗエンボスの幅
Ｘ軸線
Ｙ曲げ軸線

Claims

曲げ軸線を中心に金属板材を曲げ成形する方法であって、
前記金属板材にエンボスを形成する工程と、
前記エンボスが形成された金属板材を、前記曲げ軸線に沿って凸状に延びる凸状金型と前記曲げ軸線に沿って凹状に延びる凹状金型との間に配置する工程と、
両金型間に前記エンボスが形成された金属板材を配置した状態で前記凸状金型及び前記凹状金型のうち一方の金型を他方の金型に押圧することで前記金属板材を曲げ成形する工程とを含み、
各エンボスは、曲げ軸線方向に平行な方向の寸法に対する曲げ軸方向に垂直な方向の寸法の比である寸法比が２．０〜１０．０となるように形成されると共に、前記金属板材のうち両金型によって押圧されたときにこれら金型に接触する部分に形成される、金属板材の曲げ成形方法。
前記エンボスはその深さが板厚の５〜４０％となるように形成される、請求項１に記載の金属板材の曲げ成形方法。
前記エンボスは金属板材の一方の面側に突出するように形成され、前記金属板材を両金型間に配置する工程では、前記エンボスが突出した側の金属板材の面が前記凸状金型と対面するように配置される、請求項１又は２に記載の金属板材の曲げ成形方法。
前記エンボスは、前記金属板材の曲げ軸線方向の少なくとも一方の端部に隣接した領域に設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板材の曲げ成形方法。
前記金属板材のうち両金型によって押圧されたときにこれら金型に接触する部分の前記曲げ軸線方向に対して垂直な方向の長さを接触長さとすると、前記曲げ軸線方向に対して垂直な方向において前記エンボスが存在する長さが前記接触長さの９０％以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属板材の曲げ成形方法。
前記エンボスは、前記曲げ軸線に対して対称に形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属板材の曲げ成形方法。
前記凹状金型は、固定部と該固定部に対して摺動可能な可動部とを具備し、前記エンボスは、前記金属板材のうち、両金型によって押圧されたときに前記固定部に接触する部分のみに形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属板材の曲げ成形方法。