JP6583221B2 - プレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形方法に関し、特に、縮みフランジ変形を受けてプレス成形されるプレス成形品のプレス成形方法に関する。

曲げ稜線が湾曲して縮みフランジ変形となる縦壁部を有するプレス成形品をプレス成形する場合、その縦壁部は面内に圧縮変形を受けて成形され、この圧縮変形量は曲げ稜線から遠ざかるほど大きくなる。例えば、天板部が凸に湾曲した部品にプレス成形する場合、天板部と縦壁部との稜線が湾曲すると、縦壁部では天板部から離れるほど圧縮変形が大きくなる。
そして、このような圧縮変形を受けて成形されたプレス成形品の縦壁部にはシワが発生するという問題があり、特に、高張力鋼板を用いた場合においてはシワの発生が顕著となってプレス成形品の形状不良が問題となる。そのため、成形過程における縦壁部面内の圧縮変形によるシワの発生を抑制するための対策が必要となる。

従来より、縦壁部に面内から板端部にかけて凹凸形状の部位を形成することによりシワの発生を抑制することが一般的に実施されている（非特許文献１）。
また、特許文献１には、曲率を有する縦壁面と該縦壁面の下方にフランジ面を有するプレス成形体において、前記縦壁面に凸形状に貼り出した凸状ビードを付与するとともに、該凸状ビードの直下のフランジ面に凹形状に窪ませた凹状ビードを付与することにより、しわ発生を抑制するプレス加工方法が開示されている。
さらに、特許文献２には、コの字型又はハの字型断面形状を有する金属製の製品の成形において、製品の縦壁部の長手方向で凸状の湾曲部に相当する位置に、凸形状のエンボスを設ける多段プレス成形方法が開示されている。

特開２０１０−１１５６７４号公報 特開２００８−１２５７０号公報

薄鋼板成形技術研究会編、「プレス成形難易ハンドブック」、第3版、日刊工業新聞社、2007年4月、p.283−284

非特許文献１や特許文献１においては、湾曲した縦壁部に前述のような凸状ビードを形成する技術が開示されているが、このような縦壁部を有するプレス成形品がコ字断面形状であって他の部品と溶接する際には、凸状ビードの座面を接合面とすることがあり、このような場合においては、凸状ビードの座面にシワが発生するのを避けるため、シワとなる材料の余りを吸収し、かつ凸状ビードの座面の平坦度を高く成形することが要求される。

しかしながら、特許文献１に開示されている技術によれば、パンチの凸状ビードの形状に沿って凹部を有する曲げ刃（ダイ）を備えた金型を使用した場合、その成形途中において曲げ刃の凹部で凸状ビードの形状にブランクが曲げ変形され、成形下死点において平坦に押し潰されるものの曲げ癖が残って、プレス成形品を金型から取り出す際に弾性回復するため、あるいは平坦に押し潰しきれないため、座面にシワ形状が発生し、面精度不良となって凸状ビードの座面の平坦度が低下するといった問題があった。

また、特許文献２に開示されている技術は、長手方向に凸状に湾曲した縦壁部に対して湾曲部に相当する位置に凸形状のエンボスを設けることにより、素材端部の線長差をなくしてシワ発生を抑制するためのものであるが、前記凸形状のエンボスの座面を平坦とすることについては何ら開示も示唆もされておらず、特許文献１に開示されている技術と同様、エンボスの座面に発生するシワを抑制して平坦度を高く成形することができないといった問題があった。

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、天板部が湾曲し、該天板部から連続して成形されて縮みフランジ変形となる縦壁部を有し、該縦壁部に座面が平坦で前記縦壁部の高さ方向に延びる凸形状部が形成されるプレス成形品を成形するに際し、前記凸形状部の座面にシワが発生するのを抑制して該座面の平坦度を高く成形することができるプレス成形方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るプレス成形方法は、天板部が湾曲し、該天板部から連続して成形されて縮みフランジ変形となる縦壁部を有するプレス成形品を成形するに際し、座面が平坦で前記縦壁部の高さ方向に延びる凸形状部を前記縦壁部に形成するものであって、ブランクにおける前記縦壁部に相当する部位に、前記縦壁部の高さ方向に相当する方向に延びる溝形状部が所定の間隔で複数形成された溝付きブランクを成形する溝付きブランク成形工程と、パンチとダイを用いて、前記複数形成された溝形状部の間に前記凸形状部が形成される前記縦壁部を成形する縦壁成形工程とを備えた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、前記溝付きブランク成形工程で形成する溝形状部が、前記縦壁部に形成される凸形状部の凸の向きと反対方向に凸となる溝形状部であることを特徴とするものである。

本発明においては、天板部が湾曲し、該天板部から連続して成形されて縮みフランジ変形となる縦壁部を有するプレス成形品を成形するに際し、座面が平坦で前記縦壁部の高さ方向に延びる凸形状部を前記縦壁部に形成するものであって、ブランクにおける前記縦壁部に相当する部位に、前記縦壁部の高さ方向に相当する方向に延びる溝形状部が所定の間隔で複数形成された溝付きブランクを成形する溝付きブランク成形工程と、パンチとダイを用いて、前記複数形成された溝形状部の間に前記凸形状部が形成される前記縦壁部を成形する縦壁成形工程とを備えることにより、成形過程において前記溝形状部に曲げ変形を集中させ、前記凸形状部の座面にシワが発生することを抑制し、該座面の平坦度が高いプレス成形品を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る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おいて成形対象とするプレス成形品を説明する説明図である。 本発明の実施の形態において成形対象とするプレス成形品を成形する従来のプレス成形用金型を説明する説明図である。 従来のプレス成形方法により成形する過程におけるブランクの変形挙動の解析結果を示す図である。 本発明の実施の形態に係るプレス成形品と、下凸溝形状部が成形された溝付きブランクの形状を示す図である。 本発明の実施の形態に係るプレス成形方法によりプレス成形品を成形する過程における下凸溝形状部が形成された溝付きブランクの変形挙動の解析結果を示す図である。 本発明の実施の形態の他の態様として、上凸溝形状部を成形した溝付きブランクを用いた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方法によりプレス成形品を成形する過程における上凸溝形状部が成形された溝付きブランクの変形挙動の解析結果を示す図である。 本発明の実施例において、プレス成形品の凸形状部の座面におけるシワの発生を評価するための評価項目を説明する説明図である。 本実施例において、従来のプレス成形方法（比較例）により成形したプレス成形品の凸形状部の下端に相当する部位の成形過程における曲率半径の変化の解析結果を示すグラフである。 本実施例において、比較例として従来のプレス成形方法により成形したプレス成形品の凸形状部の座面におけるシワ発生に対する縦壁成形高さの影響を示す解析結果の図である。 本実施例において、比較例として従来のプレス成形方法により成形したプレス成形品の凸形状部の座面におけるシワ発生に対する凸形状部の座面高さの影響を示す解析結果の図である。 本実施例において、発明例として本発明に係るプレス成形方法により成形したプレス成形品の凸形状部の座面におけるシワ発生の評価結果を示す図である。

本発明の実施の形態に係るプレス成形方法を説明するに先立ち、まずは、本発明で成形対象とするプレス成形品１について説明する。

＜プレス成形品＞
本実施の形態において成形対象とするプレス成形品１は、図２に示すように、天板部３がプレス成形品１の長手方向に沿って側面視で上方に凸状に湾曲し、天板部３から連続して成形されて縮みフランジ変形となる縦壁部５を有するコ字断面形状のものであり、縦壁部５において、座面９が平坦で縦壁部５の下端から高さ方向に延びた凸形状部７が形成されたものである。

従来、プレス成形品１は、例えば図３(ａ)に示すように、パンチ側縦壁成形面部１９を有するパンチ１３と、パンチ側縦壁成形面部１９と協働して縦壁部５を成形するダイ側縦壁成形面部２１を有するダイ１５と、ブランク３１における天板部３に相当する部位を押さえるパッド１７とを備えたプレス成形用金型１１を用いて成形され、縦壁部５に凸形状部７を形成するため、パンチ側縦壁成形面部１９には凸形状形成部２５が形成され、ダイ側縦壁成形面部２１には凹部２７が形成されている。
なお、図３に示すプレス成形用金型１１およびプレス成形品１は、その幅方向1/2の部分のみを図示したものである。

凸形状部７は、成形過程において縮みフランジ変形により縦壁部５にシワが発生するのを抑制するために縦壁部５に形成されたものであるが、プレス成形品１を他の部品と接合する際には、凸形状部７の座面９を他の部品との接合面とするため、座面９を平坦に形成することが必要となる。しかしながら、プレス成形用金型１１を用いてプレス成形品１を成形すると、凸形状部７の座面９にシワが発生して平坦度が悪化し、他の部品と接合する際に問題となる場合があった。

ここで、凸形状部７の座面９にシワが発生する理由を、図３（ａ）に示すプレス成形用金型１１を用いてプレス成形品１を成形する過程のプレス成形解析を行い、図４に示す成形過程におけるブランク３１の変形挙動の解析結果に基づいて以下に説明する。なお、図４においては、ブランク３１の変形を見やすくするため、ダイ１５（図３参照）を表示せずにパンチ１３とパッド１７とブランク３１を図示している。

プレス成形用金型１１を用いてプレス成形品１をプレス成形する場合、パッド１７によりブランク３１の上面を押さえた状態で、ダイ１５をパンチ１３側に相対移動させると、ダイ１５の曲げ刃Ｒ部２３（図３（ａ）参照）がブランク３１の表面に当接する。

ここで、ダイ側縦壁成形面部２１には、縦壁部５に凸形状部７を形成する凹部２７と、凹部２７同士の間であってパンチ１３側に突出した凸部２９が形成されており、ダイ側縦壁成形面部２１の表面は凹凸形状であり、この凹凸形状は曲げ刃Ｒ部２３まで連続している（図３（ａ）参照）。

そのため、ダイ１５の曲げ刃Ｒ部２３がブランク３１の表面に当接すると、ブランク３１の表面に、まず、曲げ刃Ｒ部２３における凸部２９がプレス成形品１の隣接する凸形状部７の間を成形する部分として当接する。

そして、ダイ１５をパンチ１３側にさらに相対移動させると、ダイ側縦壁成形面部２１において、凸部２９がブランク３１の表面に当接して成形を開始しても（例えば図４（ｃ）の座面部位６０）、凹部２７は当接しないため（例えば図４（ｃ）の座面部位６１）、ブランク３１は、塑性曲げを受けて波状に変形する（図４（ｂ）〜（ｄ）中破線の楕円で囲んだ部位、図４（ｄ−２））。

このようなブランク３１における波状の変形は、成形下死点近傍（図４（ｅ））においてダイ１５の凹部２７とパンチ１３の凸形状形成部２５とでゆるやかな凹凸状に変形し、その後、成形下死点（図４（ｆ））においてダイ１５の凹部２７とパンチ１３の凸形状形成部２５とで挟圧されて押し潰されるが、一旦、塑性曲げを受けた部位を平坦に挟圧しても完全にその塑性曲げ変形を解消するには至らずに曲げ癖が残ってしまう。

その結果、その曲げ癖によって、プレス成形品１をプレス成形用金型１１から取り出す際に弾性回復し、あるいは、平坦に押し潰されないため、凸形状部７の座面９においてはシワが発生して平坦に成形することが困難となる。
さらに、塑性曲げ変形を受けて曲げ癖が残った部位における平坦度は、その曲げの曲率半径が小さいほど低下し、この傾向は、高張力鋼板において特に顕著である。

そこで、本発明者は、ブランク３１における凸形状部７の座面９に相当する部位と部位との間に予め溝形状部を形成し、成形過程において該溝形状部に塑性曲げ変形を集中させることにより、成形過程においてブランク３１が波状に変形するのを軽減し、凸形状部７の座面９にシワを発生させずに平坦度を高く成形することを着想するに至った。
本発明は、かかる着想に基づいてなされたものであり、以下その内容を具体的に説明する。

＜プレス成形方法＞
次に、本発明の実施の形態に係るプレス成形方法について説明する。
本実施の形態に係るプレス成形方法は、図２に示すように、天板部３が湾曲し、天板部３から連続して成形されて縮みフランジ変形となる縦壁部５を有するプレス成形品１を成形するに際し、座面９が平坦で縦壁部５の下端から高さ方向に延びる凸形状部７を縦壁部５に形成するものであって、図１に示すように、ブランク３１における縦壁部５に相当する部位に、縦壁部５の下端から高さ方向に相当する方向に延びる下凸溝形状部４３が所定の間隔で複数形成された溝付きブランク４１を成形する溝付きブランク成形工程（図１（ａ））と、パンチ１３とダイ１５とパッド１７を備えたプレス成形用金型１１を用いて、複数形成された下凸溝形状部４３の間に凸形状部７が形成されるように縦壁部５を成形する縦壁成形工程（図１（ｂ））とを備えたものである。
以下、上記の各工程について詳細に説明する。

≪溝付きブランク成形工程≫
溝付きブランク成形工程は、例えば、ブランク３１における縦壁部５に相当する部位ａ〜ｄ（図５（ａ）参照）に、図５（ｂ）に示すように、縦壁部５の下端から高さ方向に相当する方向に延びる溝形状部として下向き（凸形状部７の凸形状と反対方向）に凸形状の下凸溝形状部４３ａ〜４３ｄを所定の間隔で複数形成した溝付きブランク４１を成形する工程であり、溝付きブランク４１の成形には、例えば図１（ａ）に示すように、下凸溝形状部４３を形成する下凸溝形状成形部４７ａおよび４９ａをそれぞれ有する上型４７と下型４９からなる予成形用金型４５を用いることができる。

ここで、図５（ａ）中のＸ、ＹおよびＺ軸はそれぞれプレス成形品１の長手方向、幅方向および高さ方向である。また、図５において、プレス成形品１は幅方向における1/2の部分が図示されている。

また、図５（ｂ）に示す溝付きブランク４１は、縦壁部５に形成される凸形状部７ａ〜７ｅの中央に対応する部位ａ〜ｄに下凸溝形状部４３ａ〜４３ｄを成形したものであり、下凸溝形状部４３ａ〜４３ｄのＸ座標は、部位ａ〜ｄのＸ座標に基づいて規定されている。

さらに、下凸溝形状部４３ａ〜４３ｄは、長さ75mm、幅7mm、深さ3mmの凹形状であり、下凸溝形状部４３ａ〜４３ｄの先端側10mmにおける深さは、ブランク３１の表面から下凸溝形状部４３ａ〜４３ｄの底面まで徐変するように設定されている。ただし、本発明においてブランクに形成する溝形状部は、上記の寸法に限定されるものではなく、溝形状部の寸法は適宜設定することができる。

≪縦壁成形工程≫
縦壁成形工程は、図１（ｂ）に示すように、パンチ１３とダイ１５とパッド１７を備えたプレス成形用金型１１により溝付きブランク４１を成形するものであり、前記溝付きブランク成形工程において複数形成された下凸溝形状部４３の間に凸形状部７が形成された縦壁部５を成形するものである。

図５（ａ）に示すプレス成形品１においては、各下凸溝形状部４３ａ〜４３ｄ（図５（ｂ））の間に凸形状部７ｂ〜７ｄが形成されている。

本実施の形態に係るプレス成形方法によりプレス成形品１を成形する過程のプレス成形解析により得られた溝付きブランク４１の変形挙動を、図６に示す解析結果に基づいて以下に説明する。なお、図６においては溝付きブランク４１の変形を見やすくするため、ダイ１５（図３参照）を表示せずにパンチ１３とパッド１７と溝付きブランク４１を図示している。

図６（ａ）に示すように、パンチ１３の上面に溝付きブランク４１を載置し、パッド１７により溝付きブランク４１を押さえた状態でダイ１５（図３（ａ）参照）をパンチ１３側に相対移動させると、図６（ｂ）に示すように、曲げ刃Ｒ部２３（図３（ａ））のうちダイ側縦壁成形面部２１の凹部２７から連続する部位は当接せず、凸部２９から連続する部位が溝付きブランク４１の表面に当接し、溝付きブランク４１の変形が開始する。このとき、溝付きブランク４１の変形は下凸溝形状部４３に集中し、下凸溝形状部４３の間（例えば、図６（ｃ）の座面部位６３）は、従来の平坦なブランク３１を用いた図４（ｃ）の座面部位６１に比べて比較的平坦に保たれる（図６（ｂ）および（ｃ）中破線の楕円で囲んだ部位参照）。

ダイ１５をパンチ１３側にさらに相対移動させると、図６（ｄ）に示すように、ダイ１５の凹部２７とパンチ１３の凸形状形成部２５により溝付きブランク４１における下凸溝形状部４３の間は凸形状に成形される。

そして、ダイ１５を成形下死点まで相対移動させる過程において（図６（ｅ）〜（ｆ））、下凸溝形状部４３は、パンチ側縦壁成形面部１９とダイ側縦壁成形面部２１とで潰され、成形下死点（図６（ｆ））において、縦壁部５に凸形状部７が形成されたプレス成形品１が成形される。

このように、本実施の形態に係るプレス成形方法によれば、成形途中において下凸溝形状部４３に塑性曲げ変形を集中させることによってブランク３１が波状に変形することを軽減し、下凸溝形状部４３の間を比較的平坦に保ったまま凸形状部７を形成することができるため、凸形状部７の座面９におけるシワの発生を抑制して座面９の平坦度を高く成形することができる。

上記の説明は、図５に示す下凸溝形状部４３ａ〜４３ｄをプレス成形品１に形成される凸形状部７の凸形状と反対方向に凸形状としたものであるが、本発明に係る溝付きブランク成形工程においてブランクに成形された溝形状部は、その凹凸の向きを限定するものではない。

すなわち、本発明の実施の形態に係るプレス成形方法の他の態様として、例えば、図７に示すように、上向きに凸形状とした上凸溝形状部５３が成形された溝付きブランク５１を用いてプレス成形品１を成形するものであってもよい。

この場合、溝付きブランク成形工程においては、図７（ａ）に示すように、上凸溝形状部５３を形成する上凸溝形状成形部５７ａおよび５９ａをそれぞれ有する上型５７と下型５９からなる予成形用金型５５を用い、ブランク３１における縦壁部５に相当する部位に、縦壁部５の下端から高さ方向に相当する方向に延びる溝形状部として、プレス成形品１の凸形状部７の凸形状と同一方向に凸形状の上凸溝形状部５３を所定の間隔で複数形成した溝付きブランク５１を成形する。

そして、続く縦壁成形工程において、図７（ｂ）に示すように、パンチ１３とダイ１５とパッド１７を備えたプレス成形用金型１１を用いて、複数形成された上凸溝形状部５３の間に凸形状部７が形成された縦壁部５を成形する。

溝付きブランク５１を用いてプレス成形品１を成形する過程のプレス成形解析により得られた溝付きブランク５１の変形挙動を、図８に示す解析結果に基づいて以下に説明する。なお、図８においては溝付きブランク５１の変形を見やすくするため、ダイ１５（図３参照）を表示せずにパンチ１３とパッド１７と溝付きブランク５１を図示している。

前述の下凸溝形状部４３を形成した溝付きブランク４１を用いた場合（図６）と同様、上凸溝形状部５３を形成した溝付きブランク５１を用いた場合においても、ダイ１５をパンチ１３側に相対移動させて溝付きブランク５１を曲げ変形させる過程においては、上凸溝形状部５３がダイ１５と接触して上凸溝形状部５３の間はいくらか凹形状に変形するものの、上凸溝形状部５３の間（例えば、図８（ｃ）の座面部位６５）は、従来の平坦なブランク３１を用いた図４（ｃ）の座面部位６１に比べて比較的平坦に保たれる（図８（ｂ）中の破線の楕円で囲んだ部位）。

そして、成形下死点に向かってダイ１５をさらに相対移動させ、上凸溝形状部５３は凹形状に成形されて縦壁部５が成形される過程において（図８（ｃ）〜（ｆ））、上凸溝形状部５３の間における塑性変形が軽減されて比較的平坦に保ったまま凸形状部７が成形される。

このように、上凸溝形状部５３を形成した溝付きブランク５１を用いた場合においても、成形途中において下凸溝形状部４３に塑性曲げ変形を集中させることによってブランク３１が波状に変形することを軽減し、凸形状部７の座面９におけるシワの発生を抑制して座面９の平坦度を高く成形することができる。

なお、ブランク３１に形成した下凸溝形状部４３又は上凸溝形状部５３は、成形下死点においても曲げ癖が残ってしまい、プレス成形品１においてはシワとなることが懸念されるが、プレス成形品１における下凸溝形状部４３又は上凸溝形状部５３に相当する部位は、凸形状部７の間であるため、仮にシワが発生したとしても他の部品との接合面ではないため問題とならない。

また、上記の説明において、プレス成形品１は、コ字断面形状のものであったが、本発明に係るプレス成形方法で成形対象とするプレス成形品は、縮みフランジ変形となる縦壁部を有し、該縦壁部の下端にフランジ部が設けられていないものであればよく、Ｌ字断面形状のものや、コ字断面形状のものであってもよく、要するに、縮みフランジ変形となる縦壁部を有するプレス成形品であればよい。

さらに、プレス成形品１は、側面視で上方に凸形状に湾曲した形状であるが、例えば、平面視で側方に凸形状に湾曲した天板部や、平面視と側面視のいずれにおいても凸形状に湾曲した天板部を有するプレス成形品においては、これらの天板部から連続して成形される縦壁部は縮みフランジ変形となるため、本発明に係るプレス成形方法の適用対象となる。

また、図５（ａ）に示すプレス成形品１は、縦壁部５に５個の凸形状部７が形成されたものであるが、本発明に係るプレス成形方法は、他の部品との接合面を確保できるものであれば、縦壁部において大きな曲げ変形（小さな曲率半径）が発生しない部位については凸形状部を形成しないことにより、プレス成形における成形荷重を抑制することが可能であり、凸形状部の個数を適宜設定すればよく、ブランクに成形する溝形状部（下凸溝形状部４３又は上凸溝形状部５３）についても、凸形状部の個数に合わせて設定すればよい。
さらに、プレス成形品１の端部は縮みフランジ変形が小さいため、シワが発生しにくく、端部に形成する凸形状部７に対して溝形状部（下凸溝形状部４３又は上凸溝形状部５３）が隣接して１つあればよい。

なお、上記の説明は、溝付きブランク４１又は５１をパッド１７で押さえた状態でプレス成形品１を成形するものであったが、本発明に係るプレス成形方法は、溝付きブランクをパッドで押さえることを必ずしも要するものではない。

本発明に係るプレス成形方法の作用効果について確認するための検証を行ったので、これについて以下に説明する。
本実施例では、図２に示すプレス成形品１を解析対象としてプレス成形解析およびスプリングバック解析を行い、スプリングバック後のプレス成形品１の解析結果に基づいて、プレス成形品１の凸形状部７の座面９におけるシワの発生を評価した。

解析対象としたプレス成形品１は、長手方向の全長を300mm、天板部３の幅および湾曲の曲率半径を70mmおよび1000mm、凸形状部７の座面９の幅を25mmとし、縦壁成形高さ（縦壁部５の高さ）を40mm〜65mm、凸形状部７の座面高さ（凸形状の底面から座面（外側）までの高さ）を5〜7mmの範囲で変更した場合について解析を行った。また、解析において、ブランク３１は、引張強度1180MPa級、板厚1.6mmの鋼板とした。
そして、プレス成形品１のプレス成形解析およびスプリングバック解析には、有限要素法解析ソフトウェアLS-DYNA（LSTC社製）を用いた。

本実施例では、本発明に係るプレス成形方法において、下凸溝形状部４３を成形した溝付きブランク４１を用いて成形した場合を発明例１（図１参照）、上凸溝形状部５３を成形した溝付きブランク５１を用いて成形した場合を発明例２（図７参照）とした。さらに、比較対象として、溝形状部を成形しないブランク３１を用いて成形した場合を比較例（図３参照）とした。

そして、発明例１、２および比較例のそれぞれについて、図９に示す(a)板厚増加率、(b)相当塑性ひずみ、(c)最大曲率半径の３項目により、プレス成形品１の凸形状部７の座面９におけるシワの発生を評価した。

板厚増加率は、ブランク３１の板厚を基準としてプレス成形品１の板厚の増加を表わすものであり、板厚増加率の値が大きい部位においては、面内の圧縮荷重が大きいために座屈しやすくてシワが発生しやすいことが示唆されると考えられる。

相当塑性ひずみは、塑性変形によるひずみを単軸相当に換算した値であり、相当塑性ひずみの値が大きい部位においては塑性変形量が大きくて曲げ癖が残りやすいため、シワが発生しやすいと考えられる。

最小曲げ半径は、ブランク３１におけるプレス成形品１の長手方向中央の凸形状部７の下端に相当する部位の形状を曲率半径で表したときの成形過程における曲率半径の最小値であり、最小曲げ半径が小さいほど成形過程における曲げ変形が大きく、凸形状部７の座面９にシワが発生しやすいと考えられる。

上記の３項目によるシワの発生の評価の妥当性を、比較例の結果（図１０〜１２）に基づいて検証したので、まずはこれについて説明する。

図１０に、ブランク３１に溝形状部を設けずにプレス成形品１を成形したときの、成形過程における凸形状部７の下端に相当する部位の曲率半径の解析結果を示す。

図１０において、横軸は、ダイ１５が成形下死点まで相対移動する間におけるダイストローク(mm)、縦軸は、プレス成形品１の縦壁部５の長手方向中央に形成された凸形状部７ｃ（図５参照）の下端に相当する部位におけるブランク３１の端部形状から算出した曲率半径(mm)である。ここで、曲率半径は、凸形状部７ｃの座面９ｃの下端における長手方向中点に相当する点およびその両側に1.5mm離れた点の３点を通る円の半径とした（図９（ｄ）参照）。

図１０に示すように、成形過程における曲率半径は、ダイ１５がブランク３１に当接して成形が開始するダイストローク40mm付近において急激に減少し、ダイストローク80mm付近で最小値を示した後、成形下死点に向って凸形状部７ｃの座面９ｃが平坦に成形されるに伴って再び増加する傾向を示している。そして、図１０に示す結果から、最小曲げ半径は、成形過程における曲率半径の最小値である9mmと決定される。

図１１に、ブランク３１に溝形状部を設けずに成形するプレス成形品１の縦壁成形高さを40mm（図１１（ａ））、55mm（図１１（ｂ））および65mm（図１１（ｃ））とした場合における各シワ発生評価項目（板厚増加率分布、相当塑性ひずみ分布および最小曲げ半径）の解析結果を示す。

同様に、図１２に、溝形状部を形成しないブランク３１を用いて成形したプレス成形品１の凸形状部７の座面高さを7mm（図１２（ａ））および5mm（図１２（ｂ））とした場合における各シワ発生評価項目の解析結果を示す。
図１１および１２においては、凸形状部７ｃの座面９ｃにおける相当塑性ひずみの最大値も併せて示している。

図１１および１２より、相当塑性ひずみの最大値が大きいほど、最小曲げ半径は小さくなる傾向が得られた。そして、プレス成形品１の縦壁成形高さおよび凸形状部７の座面高さが高くなるほど、凸形状部７の座面９にシワが発生しやすくなることから、相当塑性ひずみの最大値および最小曲げ半径をシワが発生の評価に用いることができることが示唆された。

次に、本発明に係るプレス成形方法により得られたプレス成形品におけるシワ発生の評価結果（板厚増加率分布、相当塑性ひずみ分布および最小曲げ半径）を図１３に示す。ここで、図１３（ａ）は、ブランク３１に下凸溝形状部４３を成形した溝付きブランク４１（図１参照）を用いて成形した発明例１、図１３（ｂ）は、ブランク３１に上凸溝形状部５３を成形した溝付きブランク５１（図７参照）を用いて成形した発明例２の結果であり、図１３（ｃ）は、溝形状部が成形されていないブランク３１を用いて成形した比較例の結果である。

なお、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す発明例１、２および比較例は、プレス成形品１の縦壁成形高さを40mm、凸形状部７の座面高さを7mmとした場合の結果である。さらに、図１３においては、凸形状部７ｃの座面９ｃにおける相当塑性ひずみの最大値も併せて示している。

発明例１である溝付きブランク４１を用いて成形した場合（図１３（ａ））、相当塑性ひずみの最大値は0.11、最小曲げ半径は21mmであった。また、凸形状部７の座面９におけるシワの発生は見られなかった。
さらに、発明例２である溝付きブランク５１を用いて成形した場合（図１３（ｂ））、相当塑性ひずみの最大値は0.13、最小曲げ半径は16mmであった。また、凸形状部７の座面９におけるシワの発生は見られなかった。
これに対し、比較例であるブランク３１を用いて成形した場合（図１３（ｃ））、相当塑性ひずみの最大値は0.17、最小曲げ半径は9mmであり、凸形状部７の座面９においてはシワの発生が見られた。

したがって、ブランク３１に溝形状部を成形した溝付きブランク４１又は５１を用いて成形することにより、成形過程における凸形状部７の下端に相当する部位における曲げ変形を抑制し、凸形状部７の座面９におけるシワの発生を抑制できることが示された。

さらに、下凸溝形状部４３を成形した溝付きブランク４１と、上凸溝形状部５３を成形した溝付きブランク５１とを比較すると、下凸溝形状部４３を成形した溝付きブランク４１を用いた場合においては、成形過程における最小曲げ半径が増加して曲げ変形を抑制するとともに、成形下死点における相当塑性ひずみの最大値が低下するため、凸形状部７の座面９ｃにおけるシワの発生をさらに抑制することができることが示唆された。

以上より、本発明に係るプレス成形方法によれば、ブランクにおける縦壁部に相当する部位に、前記縦壁部の高さ方向に延びる溝形状部が所定の間隔で複数形成された溝付きブランクを成形し、前記複数形成された溝形状部の間に前記凸形状部が形成された前記縦壁部を成形することにより、凸形状部の座面にシワが発生することを抑制し、前記凸形状部の座面の平坦度を高く成形できることが実証された。

１ プレス成形品
３ 天板部
５ 縦壁部
７ 凸形状部
９ 座面
１１ プレス成形用金型
１３ パンチ
１５ ダイ
１７ パッド
１９ パンチ側縦壁成形面部
２１ ダイ側縦壁成形面部
２３ 曲げ刃Ｒ部
２５ 凸形状形成部
２７ ダイの凹部
２９ ダイの凸部
３１ ブランク
４１ 溝付きブランク
４３ 下凸溝形状部
４５ 予成形用金型
４７ 上型
４７ａ 下凸溝形状成形部
４９ 下型
４９ａ 下凸溝形状成形部
５１ 溝付きブランク
５３ 上凸溝形状部
５５ 予成形用金型
５７ 上型
５７ａ 上凸溝形状成形部
５９ 下型
５９ａ 上凸溝形状成形部
６０ 座面部位
６１ 座面部位
６３ 座面部位
６５ 座面部位

Claims (2)

1. 天板部が湾曲し、該天板部から連続して成形されて縮みフランジ変形となる縦壁部を有するプレス成形品を成形するに際し、座面が平坦で前記縦壁部の高さ方向に延びる凸形状部を前記縦壁部に形成するプレス成形方法であって、
   ブランクにおける前記縦壁部に相当する部位に、前記縦壁部の高さ方向に相当する方向に延びる溝形状部が所定の間隔で複数形成された溝付きブランクを成形する溝付きブランク成形工程と、
   パンチとダイを用いて、前記複数形成された溝形状部の間に前記凸形状部が形成される前記縦壁部を成形する縦壁成形工程とを備えたことを特徴とするプレス成形方法。
2. 前記溝付きブランク成形工程で形成する溝形状部が、前記縦壁部に形成される凸形状部の凸の向きと反対方向に凸となる溝形状部であることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。