JP6330747B2 - プレス成形金型及びプレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形金型及びプレス成形方法に関し、特に、ハット断面形状のプレス成形品におけるスプリングバックを抑制するプレス成形金型及びプレス成形方法に関する。

近年、自動車車体の衝突安全性向上と軽量化の双方を両立させるために、車体構造部品への980MPa以上の超ハイテン材の適用が進んでいる。超ハイテン材は降伏強度、引張強度が高く、伸びなどの特性が低いため、プレス成形を行う上で、ワレ、シワやスプリングバックといった成形不良が課題となる。したがって、プレス成形により製作する部品形状は単純化されることが多い。しかし、最近では部品結合部の剛性や強度を向上する観点から、複雑な形状を有する部品が求められており、そのような部品のプレス成形方法においては絞り成形の適用が必要になると考えられる。

例えば、図４(a)に示すようなハット断面形状のプレス成形品４１を図５に示すプレス成形金型３１によりシワ押さえ３７とダイ３５とで金属板１９の端部を挟持した状態で絞り成形すると、図４(b)に示すように、縦壁部４５において目標形状よりも外側（表側）へ壁反りが生じる。これがスプリングバックと呼ばれる形状凍結不良の一例である。
そして、絞り成形におけるスプリングバックによる形状凍結不良は、シワ押さえ３７を用いずに成形する曲げ成形（フォーム成形）に比べて増加する。

ハット断面形状のプレス成形品の外側（表側）への縦壁反りを低減する方法として、成形途中において金属板における縦壁部に相当する部位が外側に凸状となるように曲げを発生させ(このような曲げ形態を「逆曲げ」という)、その後に逆曲げ形状を曲げ戻して目標形状とすることにより、金属板の内側（裏側）に引張応力、外側（表側）に圧縮応力を付与し、外側への壁反りと逆向きの曲げモーメントを発生させる方法や、ビード等の形状を金属板に付与することにより剛性を高める方法などが挙げられる。

特許文献１に開示されたプレス成形方法では、ハットチャンネル部材の縦壁部に複数のビードを形成することにより剛性を高めており、さらにビード間の引張張力の作用によって、ビード間の縦壁における金属板の表裏残留応力の方向を変化させ、スプリングバックを低減するとされている。

特許文献２に記載のプレス成形方法は、図６に示すように、ポンチ９３とダイ９５と可動ダイ９９を備えた成形型９１を用いたものであり、ダイ９５の内壁に可動ダイ９９を設け、可動ダイ９９を上方に後退させ（図６（ａ））、しわ押さえ９７によって板材Ｐをダイ側しわ押さえ部９５ｃとの間に挟んでしわ押さえした状態でポンチ９３による成形を開始し（図６（ｂ））、その後、しわ押さえした状態のまま可動ダイ９９を下方に前進させてダイ肩部によりダイエッジ部を成形する方法であり（図６（ｃ）〜（ｄ））、ダイ肩部による曲げ曲げ戻し加工を低減するとされている。板材Ｐの縦壁部及びダイエッジ部を成形している間は、シワ押さえ荷重が付与される結果、縦壁部に大きな張力が付加される。なお、図６は特許文献２の図１に相当する図であるが、説明の都合上、成形型の上下方向の向きを反転して記載している。

特開平２００５−１０３６１３号公報 特開２０００−２７１６６１号公報

特許文献１に開示されたプレス成形方法は、ハットチャンネル部材の縦壁部に複数のビードを形成するために、目標としている部品形状以外の部分も成形する必要があり、材料の歩留まりが悪化するという問題がある。

特許文献２に開示されたプレス成形方法は、パンチ天板部と金属板との間に空間が無く、可動ダイの作動によって金属板に大きな張力を付加するものであるため、軟鋼板と比べて延性の低い引張強度980MPa以上の高強度鋼板では、パンチ肩部及び縦壁部で破断する恐れがある。また、大きな張力が付加されるために、成形途中に縦壁部において逆曲げが発生せず、前述した逆曲げを発生させた後に曲げ戻すことによるスプリングバック抑制効果を得ることはできない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高強度鋼板を使用してハット断面形状のプレス成形品を成形する場合においても、ビードのような形状を付与することなくスプリングバックを大きく低減できる形状凍結性に優れたプレス成形金型及びプレス成形方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、図４に示すようなハット断面形状のプレス成形品４１を、図５に示すような、従来形状のプレス成形金型３１を用いて絞り成形した際に問題となる離型後のスプリングバックを抑制する手段について検討した。

前述のとおり、該スプリングバックには、プレス成形品４１の縦壁部４５における外側（表側）への壁反りに加え、該壁反り及び接続部４４における天板部４３と縦壁部４５の開き角度が増加してプレス成形品４１の開口部が開く口開きがある（図４（ｂ）参照）。

壁反りは、金属板１９における縦壁部４５に相当する部位でのダイ肩部３５ａによる曲げ曲げ戻し加工により、金属板１９の表側（ダイ３５側）に引張応力、金属板１９の裏側（パンチ３３側）に圧縮応力が生じ、金属板１９における縦壁部４５に相当する部位での前記表側と前記裏側の表裏応力差により発生する曲げモーメントに起因する。
該曲げモーメントが縦壁部４５に発生した場合、離型後においては前記曲げモーメントをゼロとするように縦壁部４５に弾性変形が生じ、その結果、縦壁部４５の壁反りが生じる。

以上のことから、壁反りを抑制するためには、プレス成形品４１の縦壁部４５の成形過程において、ダイ肩部３５ａにより金属板１９が曲げ曲げ戻しされる範囲を狭くすることが有効であることを見出した。

一方、口開きは、壁反りに加え、プレス成形品４１の離型後に、金属板１９におけるパンチ肩部３３ｂが当接する部位である接続部４４の表側（ダイ３５側）に生じる引張応力と裏側（パンチ３３側）に生じる圧縮応力との表裏応力差により発生する曲げモーメントに起因する。
該曲げモーメントが接続部４４に発生した場合、離型後に天板部４３と縦壁部４５の開き角度が増加する弾性変形が生じ、その結果、口開きが生じる。

以上のことから、口開きにおいて接続部４４の開き角度が増加する弾性変形を抑制するためには、パンチ肩部３３ｂが当接して成形される接続部４４における曲げモーメントと逆向きの曲げモーメントを天板部４３に発生させることが有効であることを見出した。
本発明は係る知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成を備えてなるものである。

（１）本発明に係るプレス成形金型は、金属板を、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部を有するハット断面形状のプレス成形品に成形するプレス成形金型であって、前記天板部を成形する天板成形部と前記縦壁部を成形する縦壁成形部とを有するパンチと、前記天板部を成形する天板成形部と前記縦壁部を成形する縦壁成形部と前記フランジ部を成形するフランジ成形部とを有するダイと、前記パンチの両側に配置されてプレス成形方向に移動可能でかつ前記ダイと協働して少なくとも前記フランジ部の基端を成形するシワ押さえと、前記ダイの外側であって、前記シワ押さえのプレス成形方向に前記金属板の板厚超えで板厚の6倍以下の所定の間隔を離して対向配置されて前記シワ押さえと共に移動可能な板押さえと、該板押さえと前記シワ押さえとの間のプレス成形方向の隙間の前記間隔を調整する隙間調整手段と、を備え、前記プレス成形品の成形過程において、前記隙間に前記金属板の両端部を挿入した状態で前記シワ押さえと前記板押さえが成形下死点まで相対移動することにより、前記金属板における前記天板部に相当する部位に前記ダイ側に凸のたわみを発生させ、かつ、前記金属板における前記縦壁部に相当する部位に離型後に生じる壁反りとは逆の逆曲げを発生させ、前記成形下死点において、前記ダイが前記パンチ側に成形下死点まで相対移動することにより、前記金属板における前記パンチのパンチ肩部が当接する接続部に生じた曲げモーメントと逆向きの曲げモーメントを前記天板部に相当する部位に生じさせ、かつ、前記縦壁部に相当する部位における前記逆曲げを曲げ戻して前記パンチ側に引張応力、前記ダイ側に圧縮応力を付与し、離型後における前記プレス成形品の口開きと壁反りの双方を抑制することができることを特徴とするものである。

（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記板押さえにおける前記パンチ側の端部と前記シワ押さえにおける前記パンチ側の端部との間隔が0mm以上で前記プレス成形品のフランジ部の幅以下であることを特徴とするものである。

（３）本発明に係るプレス成形方法は、上記（１）又は（２）に記載されたプレス成形金型を用いて、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部を有するハット断面形状のプレス成形品を成形するものであって、前記パンチを跨ぐように金属板を天板成形部に配置し、前記シワ押さえと、該シワ押さえに対向して前記ダイ側に配置された板押さえとにより形成された金属板の板厚超えで板厚の6倍以下の隙間に、前記金属板の両端部を挿入状態とする第１工程と、前記金属板の両端部が前記隙間に挿入された状態で、前記シワ押さえと前記板押さえを板厚超えで板厚の6倍以下の隙間をあけた状態で前記パンチ側に成形下死点まで相対移動させる第２工程と、前記シワ押さえと前記板押さえの前記隙間を前記金属板の板厚以下にして前記金属板の両端部を挟持する第３工程と、前記ダイを成形下死点まで相対移動させて、前記天板部及び前記縦壁部ならびに前記フランジ部の全部又は一部を成形する第４工程と、を備え、前記第２工程において、前記金属板における前記天板部に相当する部位に前記ダイ側に凸のたわみを発生させ、かつ、前記金属板における前記縦壁部に相当する部位に離型後の壁反りとは逆の逆曲げを発生させ、前記第４工程において、前記金属板における前記パンチのパンチ肩部が当接する接続部に生じた曲げモーメントと逆向きのモーメントを前記天板部に相当する部位に生じさせるとともに、前記金属板の縦壁部に相当する部位の前記逆曲げを曲げ戻して前記パンチ側に引張応力、前記ダイ側に圧縮応力を付与することにより、離型後における前記プレス成形品の口開きと壁反りの双方を抑制することを特徴とするものである。

（４）上記（３）に記載のものにおいて、前記金属板は、引張強度が590MPa級以上の鋼板であることを特徴とするものである。

本発明は、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部を有するハット断面形状のプレス成形品を成形するに際し、前記天板部を成形する天板成形部と前記縦壁部を成形する縦壁成形部とを有するパンチと、前記天板部を成形する天板成形部と前記縦壁部を成形する縦壁成形部と前記フランジ部を成形するフランジ成形部とを有するダイと、前記パンチの両側に配置されてプレス成形方向に移動可能で、かつ、前記ダイと協働して少なくとも前記フランジ部の基端を成形するシワ押さえと、該シワ押さえの外側にプレス成形方向に所定の間隔を離して対向配置されて前記シワ押さえと共に移動可能な板押さえと、該板押さえと前記シワ押さえとの間のプレス成形方向の隙間を調整する隙間調整手段とを備えたプレス成形金型を用いることにより、ビードのような形状を付与すること無くスプリングバックを大きく低減させ、形状凍結性に優れたハット断面形状のプレス成形品を成形することができる。

本発明の実施の形態に係るプレス成形金型及びプレス成形方法を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係るプレス成形金型の他の例の説明図である。 実施例において成形対象としたプレス成形品の説明図である。 本発明で成形対象とするプレス成形品の斜視図及び該プレス成形品に生じるスプリングバックを説明する説明図である。 従来形状のプレス成形金型を用いたプレス成形方法の説明図である。 従来技術のプレス成形方法を説明する説明図である。

本発明の実施の形態に係るプレス成形金型１を、成形過程における動作を示す図１を参照して説明する。

＜プレス成形金型＞
プレス成形金型１は、パンチ３と、ダイ５と、シワ押さえ７と、板押さえ９と、隙間調整手段としての隙間形成部材１１とを有している。
以下、プレス成形金型１の各構成を説明する。

≪パンチ≫
パンチ３は、プレス成形品４１の天板部４３を成形する天板成形部３ａと、縦壁部４５を成形する縦壁成形部３ｂと、天板成形部３ａと縦壁成形部３ｂを接続するパンチ肩部３ｃを有している。

≪ダイ≫
ダイ５は、プレス成形品４１の天板部４３を成形する天板成形部５ａと、縦壁部４５を成形する縦壁成形部５ｂと、縦壁成形部５ｂに連続するダイ肩部５ｃと、ダイ肩部５ｃに連続してフランジ部４７を成形するフランジ成形部５ｄを有している。

≪シワ押さえ≫
シワ押さえ７は、金属板１９の両端部の裏側（パンチ３側）を支持可能に配置され、ダイ５がパンチ３側に相対移動する方向（プレス成形方向）に移動可能である。
また、シワ押さえ７のパンチ側の端部は、パンチ３の縦壁成形部３ｂに近接配置されている。

≪板押さえ≫
板押さえ９は、シワ押さえ７に対向し、金属板１９の両端部の表側（ダイ５の外側）に当接可能に配置され、シワ押さえ７と共にプレス成形方向に移動可能である。

≪隙間形成部材≫
隙間形成部材１１は、シワ押さえ７と板押さえ９との間に金属板１９の端部が挿入可能な隙間を形成し、該隙間の間隔Dを調整可能に配置されたものである。
（図１（ａ）参照）。

隙間形成部材１１により形成される隙間の間隔Dは、金属板１９の板厚超えであって、板厚の6倍以下であることが好ましい。

また、板押さえ９におけるパンチ３側の端部と、シワ押さえ７におけるパンチ３側の端部との間隔Xは0mm以上であって（図１（ａ）参照）、プレス成形品４１のフランジ部４７の幅以下であることが望ましい。

上記では、隙間調整手段として隙間形成部材１１を用いたものを説明しているが、隙間調整手段の他の例としては、シワ押さえ７と板押さえ９とのそれぞれの位置を制御する位置制御機構等を用いて前記隙間の間隔Dを調整可能に構成されたものであっても良い。

＜プレス成形方法＞
次に、本実施の形態に係るプレス成形方法について、以下に説明する。
本実施の形態に係るプレス成形方法は、図４（ａ）に示すようなハット断面形状のプレス成形品４１を、図１に示すようなプレス成形金型１を用いて成形するものであって、隙間調整手段を用いて形成されたシワ押さえ７と板押さえ９の隙間に金属板１９の両端部を挿入状態にする第１工程と、シワ押さえ７と板押さえ９をパンチ３側に成形下死点まで相対移動させる第２工程と、シワ押さえ７と板押さえ９とで金属板１９の両端部を挟持する第３工程と、該両端部を挟持した状態でダイ５を成形下死点まで相対移動させる第４工程とを備えている。
以下、上記各ステップを図１に基づいて説明する。

≪第１工程≫
第１工程は、金属板１９をパンチ３を跨ぐように天板成形部３ａに対向配置し、金属板１９の両端部を、隙間調整手段としての隙間形成部材１１を用いて形成されたシワ押さえ７と板押さえ９との隙間に挿入状態にする工程である（図１（ａ））。

≪第２工程≫
第２工程は、図１（ｂ）に示すように、金属板１９の両端部が前記隙間に挿入された状態で、シワ押さえ７と板押さえ９をパンチ３側に成形下死点まで相対移動する工程である。
該第２工程において、前記第１工程で形成されたシワ押さえ７と板押さえ９の隙間の間隔Dは一定に保った状態とし、金属板１９の両端部をシワ押さえ７と板押さえ９によって拘束せずに金属板１９を曲げ加工する。

金属板１９の両端部はシワ押さえ７及び板押さえ９に当接する面との間で摩擦が生じるものの、該摩擦は前記両端部の移動を拘束するものではないため、パンチ３の天板成形部３ａの形成に伴って前記両端部はパンチ３側へと移動する。
そのため、金属板１９における天板部４３に相当する部位にはたわみが発生する（図１（ｂ）参照）。

≪第３工程≫
第３工程は、図１（ｃ）に示すように、隙間形成部材１１を取り外してシワ押さえ７を板押さえ９側に相対移動させて、シワ押さえ７と板押さえ９により金属板１９の両端部を挟持する工程である。
該第３工程において、シワ押さえ７と板押さえ９により挟持された金属板１９の両端部における部位は、プレス成形品４１におけるフランジ部４７の少なくとも一部であっても良く、若しくは、離型後にトリミングして除去される部位であっても良い。

≪第４工程≫
第４工程は、ダイ５を成形下死点まで相対移動させて、天板部４３及び縦壁部４５、ならびに、フランジ部４７の全部又は一部を成形する工程である。

＜スプリングバックが抑制される理由＞
本実施の形態に係るプレス成形金型１を用いたプレス成形方法により、離型後に生じる壁反りと口開きの双方を同時に抑制することができる理由について、以下に説明する。

≪口開きについて≫
第１工程において所定間隔Dを離して配置されたシワ押さえ７と板押さえ９により形成された隙間に金属板１９の両端部を挿入し、第２工程において金属板１９の両端部を前記隙間に挿入された状態で、かつ、該両端部が拘束されない状態でシワ押さえ７と板押さえ９をパンチ３側に成形下死点まで相対移動させて成形する。

これにより、図１（ｂ）に示すように、金属板１９における天板部４３に相当する部位にダイ５側に凸のたわみが発生する。
その後、第３工程、第４工程を経て、前記たわみが発生した部位がダイ５の天板成形部５ａによって押圧されて天板部４３に成形されることにより、天板部４３の表側（ダイ５側）に圧縮応力、裏側（パンチ３側）に引張応力が付与されて、表裏応力差が生じる。

天板部４３における該表裏応力差により、接続部４４に生じた曲げモーメントと逆向きの曲げモーメントが天板部４３に生じる。その結果、離型後において天板部４３と縦壁部４５の開き角度が増加する弾性変形が抑制され、プレス成形品４１の口開きが抑制される。

≪壁反りについて≫
第２工程において所定間隔Dを離したシワ押さえ７と板押さえ９により形成された隙間に金属板１９の両端部が挿入された状態でシワ押さえ７と板押さえ９を相対移動させることにより、金属板１９に付与される張力が低減するため、ワレを回避することができると共に、金属板１９における縦壁部４５に相当する部位にて逆曲げが発生する。

そして、第３工程においてシワ押さえ７と板押さえ９により金属板１９の両端部を挟持し、続く第４工程で該挟持した状態で縦壁部４５を成形する際に、逆曲げが発生した縦壁部４５に相当する前記部位が曲げ戻される。
この一連の過程により、縦壁部４５に相当する前記部位の裏側（パンチ側）に引張応力、表側（ダイ側）に圧縮応力が付与されることで表側への壁反りと逆向きの曲げモーメントが生じ、壁反りが低減される。

また、第２工程においてシワ押さえ７と板押さえ９により形成された隙間に金属板１９の両端部が挿入された状態でシワ押さえ７と板押さえ９を相対移動させ、第３工程においてシワ押さえ７と板押さえ９により前記両端部を挟持し、続く第４工程で該挟持した状態で縦壁部４５を成形する。これにより、曲げ曲げ戻しされる範囲が縦壁部４５のほぼ全体であった従来例と比較して、本発明に係るプレス成形方法では縦壁部４５の下部のみとなってその範囲を狭くすることができ、離型後の壁反りを低減することができる。

本実施の形態に係るプレス成形方法は、シワ押さえ７と板押さえ９により形成される隙間の所定間隔Dを増加させると、第２工程において金属板１９における天板部４３に相当する部位のたわみは増加し、接続部４４における曲げモーメントと逆向きの曲げモーメントをより大きくし、その結果、口開きをより小さくすることが可能となる。

ただし、前記部位のたわみが過大になると、当該部位に発生する圧縮応力が大きくなり過ぎてしまい、プレス成形品４１を目標形状にすることができなくなる。そのため、前記隙間の所定間隔Dは、金属板１９の板厚の6倍以下とすることが望ましい。

また、板押さえ９におけるパンチ３側の端部とシワ押さえ７におけるパンチ３側の端部との間隔X（図１（ａ）参照）を、プレス成形品４１におけるフランジ部４７のフランジ幅Aより大きくした場合、第２工程において金属板１９の端部が板押さえ９をすり抜ける可能性があり、この場合においては、金属板１９の端部が前記隙間に挿入された状態でシワ押さえ７と板押さえ９を相対移動することはできなくなってしまう。

そのため、板押さえ９におけるパンチ３側の端部と、シワ押さえ７におけるパンチ３側の端部との間隔Xは0mm以上であって、プレス成形品４１のフランジ部４７の幅A以下であることが望ましい。

なお、前記間隔Xが0mm近傍であるプレス成形金型２１は、図２に示すように、縦壁部が傾斜したハット断面形状のプレス成形品（図示なし）を成形するものである。
そして、プレス成形金型２１は、ダイ肩部２５ｃが鋭利形状であり、前記プレス成形品のフランジ部をシワ押さえ７と板押さえ９によって成形し、前記フランジ部の基端をダイ肩部２５ｃとシワ押さえ７とが協働して成形するものである。

さらに、本実施の形態に係るプレス成形方法は、金属板１９として引張強度590MPa級以上の鋼板を用いた場合においても、プレス成形品４１の離型後におけるスプリングバックをより効果的に抑制することが可能である。

本発明に係るプレス成形金型１及びプレス成形方法による作用効果について確認するため、有限要素法（FEM）によるプレス成形解析及びスプリングバック解析を行ったので、その結果について以下に説明する。

本実施例では、図３（ａ）に示すハット断面形状のプレス成形品５１を図１に示すプレス成形金型１を用いて成形する場合を対象として、シワ押さえ７と板押さえ９により形成される隙間の間隔Dと、シワ押さえ７と板押さえ９のパンチ３側端部の間隔Xを変更してプレス成形解析を行い、成形下死点まで成形されたプレス成形品５１の離型後におけるスプリングバック解析を行った。

プレス成形品５１の寸法は、図３に示すように、フランジ部５７のフランジ幅がA＝30mm、長手方向の長さがL＝250mm、成形高さがZ＝80mm、縦壁角度（接続部５４を中心とする天板部５３と縦壁部５５の開き角度）がθ＝10°である。
なお、プレス成形品５１の成形に使用する金属板１９は、板厚t=1.4mmであって、引張強度の異なる2種類の鋼板（引張強度590MPa級、1470MPa級）とした。

シワ押さえ７と板押さえ９により形成される隙間の間隔Dは、金属板１９の板厚超えで板厚の6倍以下の範囲とした（D＝1.41mm〜8.4mm）。
シワ押さえ７のパンチ３側端部と板押さえ９のパンチ３側端部との間隔Xは、X＝10、30mmとし、プレス成形品５１のフランジ部５７のフランジ幅A以下とした。

前記プレス成形解析においては、上記仕様の金属板１９に対して、図１に示す本発明に係るプレス成形金型１を用いたプレス成形方法によりプレス成形品５１を成形した。
そして、前記スプリングバック解析により、プレス成形品５１のスプリングバックは壁反りρ[mm^-1]及び口開き量ΔW[mm]ならびにワレにより評価した。

壁反りρ[mm^-1]は、プレス成形品５１の縦壁部５５において、天板部５３からプレス成形方向に沿って30mm、40mm、50mmの位置にある3点の座標から算出した曲率とした。
口開き量ΔW[mm]は、天板部５３を挟んで両側に位置する縦壁部５５において天板部５３からプレス成形方向に沿って60mmの位置にある2点間の距離とした。
ワレは、プレス成形後に割れが発生しなかった場合にはワレ発生なし（〇）、ワレが発生した場合はワレ発生（×）と評価した。
表１に、プレス成形条件及び評価結果をまとめて示す。

表１において、No.1及びNo.11は従来の絞り成形方法（従来例）を用いた結果であり、No.2〜No.9及びNo.12〜No.19は本発明に係るプレス成形方法（発明例）を用いた結果である。
従来例に比べて、本発明例は明らかに壁反りρ及び口開き量ΔWが低減しており、良好であった。

シワ押さえ７と板押さえ９により形成された隙間のそれぞれの間隔Dにおいて、シワ押さえ７と板押さえ９のパンチ３側端部の間隔Xが口開き量ΔWに与える影響を見ると（No.2〜3、No.4〜6、No.7〜9、No.12〜13、No.14〜16、No.17〜19）、前記間隔Xの増加に伴い、金属板１９においてダイ肩部５ｃによる曲げ曲げ戻しを受ける範囲が狭くなるため、壁反りρ及び口開き量ΔWの双方とも減少した。

また、シワ押さえ７と板押さえ９のパンチ３側端部のそれぞれの前記間隔Xにおいて、前記間隔Dが口開き量ΔWに与える影響を見ると（No.4,7、No.2,5,8、No.3,6.9、No.14,17、No.12,15,18、No.13,16,19）、前記間隔Dの増加に伴い、第２工程において、金属板１９における天板部５３に相当する部位のたわみが大きくなり、成形下死点で発生する前記部位の表裏応力差が増加し、口開き量ΔWが減少した。

引張強度が590MPa級の鋼板を用いた場合（No.1〜9）、シワ押さえ７と板押さえ９の前記間隔Dを4.2mm、シワ押さえ７と板押さえ９のパンチ３側端部の前記間隔Xを10mm程度にすることで、壁反りρ及び口開き量ΔWともに十分に低減できることが示された。

一方、引張強度が1470MPa級の鋼板を用いた場合（No.11〜19）、シワ押さえ７と板押さえ９の前記間隔Dを7.0mm、シワ押さえ７と板押さえ９のパンチ３側端部の前記間隔Xを10mm程度にすることで、壁反りρ及び口開き量ΔWともに十分に低減できることが示された。

以上より、本発明に係るプレス成形方法又はプレス成形金型を用いてハット断面形状のプレス成形品を成形することでスプリングバックを大きく低減し、形状凍結性に優れたプレス成形品を製造できることが実証された。

１ プレス成形金型
３ パンチ
３ａ 天板成形部
３ｂ 縦壁成形部
３ｃ パンチ肩部
５ ダイ
５ａ 天板成形部
５ｂ 縦壁成形部
５ｃ ダイ肩部
５ｄ フランジ成形部
７ シワ押さえ
９ 板押さえ
１１ 隙間形成部材
１９ 金属板
２１ プレス成形金型
２３ パンチ
２３ａ 天板成形部
２３ｂ 縦壁成形部
２３ｃ パンチ肩部
２５ ダイ
２５ａ 天板成形部
２５ｂ 縦壁成形部
２５ｃ ダイ肩部
３１ プレス成形金型
３３ パンチ
３３ａ 天板成形部
３３ｂ パンチ肩部
３５ ダイ
３５ａ ダイ肩部
３７ シワ押さえ
４１ プレス成形品
４３ 天板部
４４ 接続部
４５ 縦壁部
４７ フランジ部
５１ プレス成形品
５３ 天板部
５４ 接続部
５５ 縦壁部
５７ フランジ部
９１ 成形型
９３ ポンチ
９５ ダイ
９５ｃ ダイ側しわ押さえ部
９７ しわ押さえ
９９ 可動ダイ

Claims (4)

1. 金属板を、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部を有するハット断面形状のプレス成形品に成形するプレス成形金型であって、
   前記天板部を成形する天板成形部と前記縦壁部を成形する縦壁成形部とを有するパンチと、
   前記天板部を成形する天板成形部と前記縦壁部を成形する縦壁成形部と前記フランジ部を成形するフランジ成形部とを有するダイと、
   前記パンチの両側に配置されてプレス成形方向に移動可能でかつ前記ダイと協働して少なくとも前記フランジ部の基端を成形するシワ押さえと、
   前記ダイの外側であって、前記シワ押さえのプレス成形方向に前記金属板の板厚超えで板厚の6倍以下の所定の間隔を離して対向配置されて前記シワ押さえと共に移動可能な板押さえと、
   該板押さえと前記シワ押さえとの間のプレス成形方向の隙間の前記間隔を調整する隙間調整手段と、を備え、
   前記プレス成形品の成形過程において、
   前記隙間に前記金属板の両端部を挿入した状態で前記シワ押さえと前記板押さえが成形下死点まで相対移動することにより、前記金属板における前記天板部に相当する部位に前記ダイ側に凸のたわみを発生させ、かつ、前記金属板における前記縦壁部に相当する部位に離型後に生じる壁反りとは逆の逆曲げを発生させ、
   前記成形下死点において、前記ダイが前記パンチ側に成形下死点まで相対移動することにより、前記金属板における前記パンチのパンチ肩部が当接する接続部に生じた曲げモーメントと逆向きの曲げモーメントを前記天板部に相当する部位に生じさせ、かつ、前記縦壁部に相当する部位における前記逆曲げを曲げ戻して前記パンチ側に引張応力、前記ダイ側に圧縮応力を付与し、
   離型後における前記プレス成形品の口開きと壁反りの双方を抑制することができることを特徴とするプレス成形金型。
2. 前記板押さえにおける前記パンチ側の端部と前記シワ押さえにおける前記パンチ側の端部との間隔が0mm以上で前記プレス成形品のフランジ部の幅以下であることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形金型。
3. 請求項１又は２に記載されたプレス成形金型を用いて、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部を有するハット断面形状のプレス成形品を成形するプレス成形方法であって、
   前記パンチを跨ぐように金属板を天板成形部に配置し、
   前記シワ押さえと、該シワ押さえに対向して前記ダイ側に配置された板押さえとにより形成された金属板の板厚超えで板厚の6倍以下の隙間に、前記金属板の両端部を挿入状態とする第１工程と、
   前記金属板の両端部が前記隙間に挿入された状態で、前記シワ押さえと前記板押さえを板厚超えで板厚の6倍以下の隙間をあけた状態で前記パンチ側に成形下死点まで相対移動させる第２工程と、
   前記シワ押さえと前記板押さえの前記隙間を前記金属板の板厚以下にして前記金属板の両端部を挟持する第３工程と、
   前記ダイを成形下死点まで相対移動させて、前記天板部及び前記縦壁部ならびに前記フランジ部の全部又は一部を成形する第４工程と、を備え、
   前記第２工程において、前記金属板における前記天板部に相当する部位に前記ダイ側に凸のたわみを発生させ、かつ、前記金属板における前記縦壁部に相当する部位に離型後の壁反りとは逆の逆曲げを発生させ、
   前記第４工程において、前記金属板における前記パンチのパンチ肩部が当接する接続部に生じた曲げモーメントと逆向きのモーメントを前記天板部に相当する部位に生じさせるとともに、前記金属板の縦壁部に相当する部位の前記逆曲げを曲げ戻して前記パンチ側に引張応力、前記ダイ側に圧縮応力を付与することにより、
   離型後における前記プレス成形品の口開きと壁反りの双方を抑制することを特徴とするプレス成形方法。
4. 前記金属板は、引張強度が590MPa級以上の鋼板であることを特徴とする請求項３に記載のプレス成形方法。