JP6841271B2 - プレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属薄板のプレス成形方法に関し、特に、高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するフランジ部を有するプレス成形品のプレス成形方法に関する。

天板部と縦壁部とフランジ部とを有し、少なくともフランジ部が高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するプレス成形品のプレス成形においては、成形過程で生じるフランジ部の残留応力が起因となり、離型後にスプリングバックが発生し、その結果、目標とするフランジ角度が得られないという問題があった。そのため、このようなプレス成形品のスプリングバックを抑制するプレス成形方法が望まれている。

これまでに、少なくともフランジ部が高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するプレス成形品のスプリングバックを抑制する技術として、特許文献１及び特許文献２には、複数の成形工程の中でフランジ部を製品形状とは異なる角度で成形することで、縦壁部とフランジ部との間の曲げ稜線部と平行な方向の残留応力を増減させ、その結果、該残留応力に起因するスプリングバックを制御することで形状精度を得る方法が開示されている。

特許５３８２２８１号公報 特開２０１５−１３１３０６号公報

天板部と縦壁部とフランジ部とを有し、少なくともフランジ部が高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するプレス成形品をプレス成形するに際し、フランジ部の残留応力を低減させるために成形工程中にフランジ角度を変化させた場合、フランジ部の先端エッジの部分の応力は顕著に変化するが、フランジ付け根部分の応力は変化しにくい。また、成形方向に対して直交するフランジ部を有するプレス成形品を成形するにあたって、フランジ部の角度を変更する工程の間にトリム工程を挟みたい場合、トリム工程で切り刃が被加工材に対して直交方向に当たらないため、金型損傷などの不具合が発生する危険性がある。そのため、複数工程でフランジ部を成形する過程において、フランジ角度を変化させることなくフランジ部の残留応力を低減し、スプリングバックを低減することができる技術が望まれていた。

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、天板部と縦壁部とフランジ部を有し、少なくとも該フランジ部が高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するプレス成形品を成形するに際し、スプリングバックを抑制して成形するプレス成形方法を提供することを目的とする。

発明者は、まずは、図１１に一例として示すプレス成形品１にスプリングバックが生じる原因について調査した。

図１１に示すプレス成形品１は、天板部３と、天板部３から連続する縦壁部５と、縦壁部５から連続するフランジ部７とを有し（図１１（ａ））、側面視で高さ方向に凸状に湾曲するものである（図１１（ｂ））。そして、天板部３と縦壁部５とは天板側稜線部９を経由して連続し、縦壁部５とフランジ部７とはフランジ側稜線部１１を経由して連続し、天板側稜線部９とフランジ側稜線部１１は、上面視で長手方向に沿って直線状であるものとする（図１１（ｃ））。

このようなプレス成形品１は、通常、図１２に示すように、ブランク４１（例えば鋼板）を上型５１と下型５３とパッド５５とを用いてフォーム成形により１工程で成形される。この場合、ブランク４１はパッド５５と下型５３とで挟持されて高さ方向に凸状に湾曲した後（図１３（ｂ））、ブランク４１におけるフランジ部７に相当する部位は縮みフランジ変形を受け（図１３（ｃ））、成形下死点におけるフランジ部７には圧縮応力が残留する（図１３（ｄ））。

そのため、プレス成形品１の離型後においては、フランジ部７に残留した圧縮応力が解放されて長手方向に伸びるスプリングバック（弾性回復）が生じ、これにより、フランジ部７は動き易い端部が高さ方向に跳ね上がるように変形し、縦壁部５とフランジ部７とのなす角度が小さくなる。

さらに、発明者は、図１４に一例として示すプレス成形品２１にスプリングバックが生じる原因についても調査した。

図１４に示すプレス成形品２１は、天板部２３と、天板部２３から連続する縦壁部２５と、縦壁部２５から連続するフランジ部２７とを有し（図１４（ａ））、側面視で高さ方向に凹状に湾曲するものである（図１４（ｂ））。そして、天板部２３と縦壁部２５とは天板側稜線部２９を経由して連続し、縦壁部２５とフランジ部２７とはフランジ側稜線部３１を経由して連続し、天板側稜線部２９とフランジ側稜線部３１は、上面視で長手方向に沿って直線状である（図１４（ｃ））。

このようなプレス成形品２１は、通常、図１５に示すように、ブランク４１を上型６１と下型６３とパッド６５とを用いてフォーム成形により１工程で成形される。この場合、図１６に示すように、ブランク４１はパッド６５と下型６３とで挟持されて高さ方向に凹状に湾曲した後（図１６（ｂ））、ブランク４１におけるフランジ部２７に相当する部位は伸びフランジ変形を受け（図１６（ｃ））、成形下死点におけるフランジ部２７には引張応力が残留する（図１６（ｄ））。そのため、プレス成形品２１の離型後においてはフランジ部２７に残留した引張応力が解放されて長手方向に縮むスプリングバックが生じ、これにより、フランジ部２７は動き易い端部が高さ方向に跳ね上がるように変形し、縦壁部２５とフランジ部２７とのなす角度が小さくなる。

上記のとおり、高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するプレス成形品を１工程で目標形状に成形すると、フランジ部に残留する応力に起因してスプリングバックが発生する。そのため、このようなスプリングバック抑制には、成形過程でフランジ部に生じる応力を低減することが重要となる。

そこで、本発明者は、フランジ部に生じる応力を低減する方法について鋭意検討した結果、プレス成形品を２工程で成形するものとし、１工程目と２工程目において縦壁部の縦壁高さを変化させることにより、フランジ部に生じる応力を制御し、該フランジ部の残留応力に起因するスプリングバックを抑制することが可能となる知見を得た。
本発明は、当該知見に基づいてなされたものである。以下、その構成について説明する。

（１）本発明に係るプレス成形方法は、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から稜線部を経由して連続するフランジ部とを有し、少なくとも該フランジ部が高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するプレス成形品を目標形状に成形するものであって、前記プレス成形品の目標形状と同形状の前記天板部を成形するとともに、前記目標形状と比較して縦壁高さが大きくなるように前記縦壁部と前記フランジ部を成形する第１成形工程と、該第１成形工程で成形した前記縦壁部が前記目標形状の縦壁高さとなるように、前記縦壁部と前記フランジ部との間の稜線部を再成形する第２成形工程と、を備え、前記第１成形工程で成形する前記縦壁部の縦壁高さは、前記目標形状の長手方向垂直断面における前記稜線部の曲率半径の1/2以下の値を加えて前記目標形状の縦壁高さよりも大きくすることを特徴とするものである。

本発明においては、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から稜線部を経由して連続するフランジ部とを有し、少なくとも該フランジ部が高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するプレス成形品を目標形状に成形するものであって、前記プレス成形品の目標形状と同形状の前記天板部を成形するとともに、前記目標形状と比較して縦壁高さが大きくなるように前記縦壁部と前記フランジ部を成形する第１成形工程と、該第１成形工程で成形した前記縦壁部が前記目標形状の縦壁高さとなるように、前記縦壁部と前記フランジ部との間の稜線部を再成形する第２成形工程と、を備え、前記第１成形工程で成形する前記縦壁部の縦壁高さは、前記目標形状の長手方向垂直断面における前記稜線部の曲率半径の1/2以下の値を加えて前記目標形状の縦壁高さよりも大きくすることにより、成形過程において前記フランジ部に生じる応力を低減し、前記プレス成形品の離型後におけるスプリングバックを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るプレス成形方法により、高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品を成形する過程と、該成形過程における応力分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係るプレス成形方法の作用効果を説明する図である（その１）。 本発明の実施の形態に係るプレス成形方法の効果のメカニズムの説明図である。 本発明の実施の形態に係るプレス成形方法による効果の一例を示す図である（その１）。 本発明の実施の形態に係るプレス成形方法により、高さ方向に凹状に湾曲するプレス成形品を成形する過程と、該成形過程における応力分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係るプレス成形方法の作用効果を説明する図である（その２）。 本発明の実施の形態に係るプレス成形方法による効果の一例を示す図である（その２）。 本発明の実施例において成形対象とする高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品の目標形状を示す図である（（ａ）斜視図、（ｂ）長手方向垂直断面図）。 本発明の実施例において成形対象とするプレス成形品の高さ方向の湾曲を示す図である。 本発明の実施例において成形対象とする高さ方向に凹状状に湾曲するプレス成形品の目標形状を示す図である（（ａ）斜視図、（ｂ）長手方向垂直断面図）。 本発明で対象とする高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品の一例を示す図である（（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）上面図）。 従来のプレス成形方法により高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品を成形する過程を示す図である。 従来のプレス成形方法により高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品を従成形する過程におけるブランクの変形と応力分布を示す図である。 本発明で対象とする高さ方向に凹状に湾曲するプレス成形品の一例を示す図である（（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）上面図）。 従来のプレス成形方法により高さ方向に凹状に湾曲するプレス成形品を成形する過程を示す図である。 従来のプレス成形方法により高さ方向に凹状に湾曲するプレス成形品を従成形する過程におけるブランクの変形と応力分布を示す図である。

本発明の実施の形態に係るプレス成形方法は、前述した図１１に例示するような長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品１を目標形状に成形するものであって、図１に示すように、第１成形工程（図１（ａ）〜（ｂ））、第２成形工程と（図１（ｂ）〜（ｃ））、を備えたものである。
以下、第１成形工程及び第２成形工程について説明する。

＜第１成形工程＞
第１成形工程は、図１（ａ）〜（ｂ）に示すように、ブランク４１をプレス成形品１の目標形状と同形状の天板部３を成形するとともに、縦壁部５の縦壁高さ（＝ｈ１）が目標形状の縦壁高さ（図１（ｃ）のｈ２）と比較して大きくなるように（ｈ１＞ｈ２）、縦壁部５、フランジ部７を成形する工程である。そして、縦壁部５の縦壁高さｈ１は、目標形状の長手方向垂直断面におけるフランジ側稜線部１１の曲率半径の1/2以下の値を加えて目標形状の縦壁高さｈ２よりも大きくする。

第１成形工程では、目標形状と同形状の天板部３を成形するとともに、目標形状と比較して縦壁高さが大きくなるように縦壁部５とフランジ部７を成形するために、ブランク４１における天板部３と縦壁部５との間の稜線部である天板側稜線部９の位置は目標形状と同一位置とし、縦壁部５とフランジ部７との間の稜線部であるフランジ側稜線部１１の位置を目標形状からずらして成形する。

なお、本実施の形態では、図１に示すように、プレス成形品１の高さ方向における天板部３とフランジ部７との間の距離を縦壁部５の縦壁高さとしている。もっとも、縦壁部５の縦壁高さは、縦壁部５の面内方向における天板部３とフランジ部７との間の距離としてもよい。

＜第２成形工程＞
第２成形工程は、図１（ｂ）〜（ｃ）に示すように、第１成形工程で成形した縦壁部５が目標形状の縦壁高さｈ２となるように、縦壁部５とフランジ部７との間のフランジ側稜線部１１を再成形し、目標形状のプレス成形品１を成形する工程である。

次に、本実施の形態に係るプレス成形方法の作用効果について、図２〜図４に基づいて説明する。なお、図２は、ブランク４１をプレス成形品１に成形する過程を側面視した図であり、図２中の第１下死点とは、第１成形工程での成形下死点、第２下死点とは、第２成形工程での成形下死点のことをいう。

前述のとおり、第１成形工程は、ブランク４１を、縦壁部５の縦壁高さｈ１が目標形状の縦壁高さｈ２よりも大きくなるように縦壁部５とフランジ部７とフランジ側稜線部１１を成形するものであるが、第１成形工程で成形されるフランジ側稜線部１１の長手方向長さは、成形前のブランク４１におけるフランジ側稜線部１１に相当する部位の長手方向長さに比べて短くなる。

例えば、図２においては、成形前のブランク４１における点ａ０及び点ｂ０は、第１成形工程の成形下死点において点ａ１及び点ｂ１へとそれぞれ移動するものとすると、ａ１−ｂ１間のフランジ長さは、ａ０−ｂ０間のフランジ長さよりも短くなる。
このように、第１成形工程において、フランジ部７（フランジ側稜線部１１）は長手方向長さが短くなる縮みフランジ変形を受けて成形され、フランジ部７には長手方向に圧縮応力が発生する。

続く第２成形工程は、縦壁部５が目標形状の縦壁高さｈ２となるように、フランジ側稜線部１１を再成形するものであるが、第２成形工程の成形下死点におけるフランジ側稜線部１１の長手方向長さは、第１成形工程の成形下死点における長手方向長さよりも長くなる。

例えば、図２においては、第１成形工程の成形下死点（第１下死点）における点ａ１と点ｂ１は、第２成形工程の成形下死点（第２下死点）において点ａ２及び点ｂ２へとそれぞれ移動するものとすると、ａ２−ｂ２間のフランジ長さは、ａ１−ｂ１間のフランジ長さよりも長くなる。

したがって、第２成形工程においては、フランジ部７の長手方向長さが長くなるようにフランジ側稜線部１１が再成形され、フランジ部７においては長手方向外側に向う引張変形が作用する。

このように、フランジ部７においては、第１成形工程でプレス成形品１の目標形状よりも長手方向長さが短くなる成形を行い、続く第２成形工程でプレス成形品１の目標形状の長手方向長さに戻す成形を行う。このため、第１成形工程ではフランジ部７に大きなひずみが生じて圧縮応力が発生するが、第２成形工程でひずみを僅かに戻すことによって、当該圧縮応力は大幅に低減する。つまり、第２成形工程は、僅かなひずみの戻りに対して応力が敏感に大きく変化する特徴を利用しているものである。

この点について、図３に基づいて説明する。図３は、フランジ部の成形開始から第２下死点までの長手方向の応力−ひずみ線図である。図３に示すように、第１成形工程により第１下死点のフランジ部には大きな残留応力が蓄積されている。しかし、第２成形工程により第１下死点から第２下死点までひずみを僅かに戻すことによって残留応力は大幅に低減する。
このように、本発明は、僅かなひずみの戻りに対して残留応力が敏感に大きく変化する特徴を利用したものである。

そのため、図４に示すように、本発明の第２成形工程の成形下死点におけるフランジ部７の圧縮応力（図４（ａ））は、従来のプレス成形方法により生じるフランジ部７の圧縮応力（図４（ｂ））に比べて低減する。その結果、第２成形工程の後、プレス成形品１を離型したときのスプリングバックを抑制し、縦壁部５とフランジ部７とのなす角度の変化を小さくすることができる。

さらに、本実施の形態に係るプレス成形方法においては、フランジ部７の圧縮応力を低減するにとどまらず、天板部３と縦壁部５との間の天板側稜線部９周辺の引張応力を低減することができる。

すなわち、第１成形工程の成形下死点においては、図１（ｂ）に示すように、天板側稜線部９の近傍に引張応力が生じている。そして、第２成形工程において縦壁高さを目標形状となるようにフランジ側稜線部１１を再成形すると、フランジ部７に引張変形が作用するとともに、天板側稜線部９に圧縮変形が作用する。これにより、天板側稜線部９近傍においては、図１（ｃ）に示すように、第２成形工程の成形下死点における引張応力を低減することができる。

以上、本実施の形態に係るプレス成形方法によれば、フランジ部７の圧縮応力を低減することに加え、天板側稜線部９の引張応力を低減することで、フランジ部７のスプリングバックを抑制する。さらに、第１成形工程と第２成形工程とで、縦壁部５とフランジ部７とのなす角度を変更せずに成形することができるので、フランジ部７を目標角度、例えば、水平（成形方向に対して直交する方向）に成形することができる。

なお、前述のとおり、第１成形工程は、縦壁部５の縦壁高さを、目標形状の長手方向垂直断面におけるフランジ側稜線部１１の曲率半径の1/2以下の値を加えて目標形状の縦壁高さよりも大きくするものであるが、この縦壁高さに加える値の効果については後述する実施例において検証する。

上記の説明は、高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品１（図１１参照）についてのものであったが、本発明に係るプレス成形方法は、前述した図１４に例示するような高さ方向に凹状に湾曲するプレス成形品２１を成形するものであってもよい。

プレス成形品２１を成形する場合においても、図５に示すように、第１成形工程（図５（ａ）〜（ｂ））と第２成形工程（図５（ｂ）〜（ｃ））の２工程で成形する。

まず、第１成形工程は、ブランク４１をプレス成形品１の目標形状と同形状の天板部３に成形するとともに、縦壁部５の縦壁高さｈ１が目標形状の縦壁高さｈ２と比較して大きくなるように（ｈ１＞ｈ２）、縦壁部５、フランジ部７及びフランジ側稜線部１１を成形する（図５（ａ）〜（ｂ））。そして、縦壁部２５の縦壁高さｈ１は、目標形状の長手方向垂直断面におけるフランジ側稜線部３１の曲率半径の1/2以下の値を加えて目標形状の縦壁高さｈ２よりも大きくする。

続く第２成形工程は、第１成形工程で成形した縦壁部２５が目標形状の縦壁高さｈ２となるように、縦壁部２５とフランジ部２７との間のフランジ側稜線部３１を再成形し、目標形状のプレス成形品２１を成形する（図５（ｂ）〜（ｃ））。

高さ方向に凹状に湾曲するプレス成形品２１を成形する場合の作用効果を、図６及び図７に基づいて説明する。
図６は、ブランク４１をプレス成形品２１に成形する過程を側面視した図であり、図６中の第１下死点とは、第１成形工程での成形下死点、第２下死点とは、第２成形工程での成形下死点のことをいう。

まず、第１成形工程では、図６に示すように、成形前のブランク４１における点ｃ０及び点ｄ０は、第１成形工程の成形下死点（第１下死点）において点ｃ１及び点ｄ１へとそれぞれ移動するものとすると、ｃ１−ｄ１間のフランジ長さは、ｃ０−ｄ０間のフランジ長さよりも長くなる。
このように、第１成形工程において、フランジ部２７（フランジ側稜線部３１）は長手方向長さが長くなる伸びフランジ変形を受けて成形され、フランジ部２７には長手方向に引張応力が発生する。

続く第２成形工程は、縦壁部２５が目標形状の縦壁高さｈ２となるようにフランジ側稜線部３１を再成形するものであるが、第２成形工程の成形下死点におけるフランジ側稜線部の長手方向長さは、第１成形工程の成形下死点における長手方向長さよりも短くなる。

例えば、図６においては、第１成形工程の成形下死点（第１下死点）における点ｃ１と点ｄ１は、第２成形工程の成形下死点（第２下死点）において点ｃ２及び点ｄ２へとそれぞれ移動するものとすると、ｃ２−ｄ２間のフランジ長さは、ｃ１−ｄ１間のフランジ長さよりも短くなる。

したがって、第２成形工程においては、フランジ部２７の長手方向長さが短くなるようにフランジ側稜線部３１が再成形され、フランジ部２７においては長手方向内側に向かう圧縮変形が作用する。

このように、第１成形工程でプレス成形品２１の目標形状よりも長手方向長さが長くなる成形を行い、続く第２成形工程でプレス成形品２１の目標形状の長手方向長さに戻す成形を行う。このため、第１成形工程ではフランジ部２７に大きなひずみが生じて引張応力が発生するが、第２成形工程でひずみを僅かに戻すことによって、引張応力は大幅に低減する。この点については、図３に理由を示したとおりである。

そのため、図７に示すように、本発明の第２成形工程の成形下死点におけるフランジ部２７の引張応力（図７（ａ））は、従来のプレス成形方法によるフランジ部２７の引張応力（図７（ｂ））に比べて低減する。その結果、第２成形工程の後、プレス成形品２１を離型したときのスプリングバックを抑制し、縦壁部２５とフランジ部２７とのなす角度の変化を小さくすることができる。

さらに、本発明に係るプレス成形方法によりプレス成形品２１を成形した場合、フランジ部２７の引張応力を低減するにとどまらず、天板部２３と縦壁部２５との間の天板側稜線部２９周辺の圧縮応力を低減することができる。

すなわち、第１成形工程の成形下死点では、図５（ｂ）に示すように、天板側稜線部２９の近傍に圧縮応力が生じている。そして、第２成形工程において縦壁高さを目標形状となるようにフランジ側稜線部３１を再成形すると、フランジ部２７に圧縮変形が作用するとともに、天板側稜線部２９に引張変形が作用する。これにより、天板側稜線部２９近傍においては、図５（ｃ）に示すように、第２成形工程の成形下死点における圧縮応力を低減することができる。

以上、本実施の形態に係るプレス成形方法によれば、フランジ部２７の引張応力の低減と合わせ、天板側稜線部２９の圧縮応力を低減することで、フランジ部２７における高さ方向のスプリングバックをさらに抑制する。さらに、第１成形工程と第２成形工程とで、縦壁部２５とフランジ部２７とのなす角度を変更せずに成形することができるので、フランジ部２７を目標角度、例えば、水平方向（成形方向に対して直交する方向）に成形することができる。

上記の説明は、天板部とフランジ部の双方が高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するプレス成形品を成形対象とする場合についてのものであったが、本発明は、少なくともフランジ部が高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するものであればよく、天板部は高さ方向に湾曲せずに平面状のものであってもよい。

例えば、天板部が平面状であってフランジ部が高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品（図示なし）においては、天板部と縦壁部とが接続する天板側稜線部は、側面視において長手方向に沿って直線状となる。

このようなプレス成形品を本発明に係るプレス成形方法により成形する場合、前述のプレス成形品１（図１参照）と同様に、第１成形工程において前記フランジ部には圧縮応力が生じ、直線状の天板側稜線部近傍に引張応力が生じる。しかしながら、本発明に係るプレス成形方法によれば、第２成形工程において、フランジ部における圧縮応力を低減させるとともに、直線状の天板側稜線部近傍の引張応力を低減させることができ、離型後のスプリングバックを抑制することができる。

さらに、天板部が平面状のものであってフランジ部が凹状に湾曲するプレス成形品においても、プレス成形品２１（図５参照）と同様に、第１成形工程において、前記フランジ部には引張応力が生じ、直線状の天板側稜線部においても圧縮応力が生じるが、本発明に係るプレス成形方法によれば、第２成形工程において、フランジ部における引張応力を低減させるとともに、直線状の天板側稜線部近傍の圧縮応力を低減させることができ、離型後のスプリングバックを抑制することができる。

また、上記の説明は、天板部の一辺から縦壁部が連続するプレス成形品についてのものであったが、本発明は、天板部における対向する二辺から一対の縦壁部が連続する断面ハット形状のプレス成形品を対象とするものであってもよい。

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８に示すプレス成形品１を成形対象としてプレス成形解析を行い、該プレス成形解析の解析結果を用いてスプリングバック解析を行った。そして、当該スプリングバック解析結果に基づいて、プレス成形品１のフランジ部７におけるスプリングバックを評価した。

プレス成形解析において、ブランクには引張強度980MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた。
図８及び図９に、成形対象とするプレス成形品１の目標形状を示す。目標形状とするプレス成形品１は、図９に示すように、高さ方向の凸状の湾曲の曲率半径（図９中のキャンバー凸Ｒ）を1000mm又は500mとし、図８（ｂ）に示すように、縦壁部５の縦壁高さを30mm、天板部３と縦壁部５の間の角度を95°、縦壁部５とフランジ部７との間を角度95°、天板部３とフランジ部７は平行（フランジ部７は水平）とし、目標形状の長手方向垂直断面（図８（ａ）中の矢視Ａ−Ａ’断面）における天板側稜線部９の曲率半径を5mm、目標形状の長手方向垂直断面（図８（ａ）中の矢視Ａ−Ａ’断面）におけるフランジ側稜線部１１の曲率半径を6.2mmとしたものである。

プレス成形解析は、縦壁部５の縦壁高さを変更して成形する第１成形工程と、縦壁高さを目標形状となるように成形する第２成形工程、の２工程でプレス成形品１を成形する過程について行った。
そして、スプリングバック解析は、プレス成形解析により求めた第２成形工程の成形下死点におけるプレス成形品１の離型後におけるスプリングバック挙動を解析し、離型前と離型後における縦壁部５とフランジ部７との間の角度の変化量をスプリングバック量として求めた。

本実施例では、プレス成形品１を本発明に係るプレス成形方法により成形したものを発明例とした。
さらに、比較対象とし、プレス成形品１を１工程で成形する場合を従来例とし、プレス成形品１を第１成形工程と第２成形工程の２工程で成形するものであって、第１成形工程で成形する縦壁部５の縦壁高さを本発明の範囲外としたものを比較例とした。

表１及び表２に、第１成形工程で成形する縦壁部の縦壁高さｈ１と、縦壁高さを変更したプレス成形解析及びスプリングバック解析により求めた縦壁部５とフランジ部７の間の成形下死点における角度θ1及び離型後における角度θ2と、角度変化量θ1−θ2を示す。
ここで、表１は、プレス成形品１の高さ方向の湾曲の曲率半径（キャンバー凸Ｒ）を1000mmとした場合、表２は、プレス成形品１のキャンバー凸Ｒを500mmとした場合のものである。

表１及び表２において、従来例１及び従来例２は、従来のプレス成形解析方法により１工程で縦壁部５を目標形状の縦壁高さｈ２に成形したものである。

比較例１及び比較例１１は、第１成形工程で成形する縦壁部５の縦壁高さｈ１を目標形状の縦壁高さｈ２と等しくしたものである。第２成形工程後の角度変化量θ1−θ2は、従来例１及び従来例２と同程度か、または増加する結果となった。

比較例２〜比較例４及び比較例１２〜比較例１４は、第１成形工程で成形する縦壁部５の縦壁高さｈ１を目標形状の縦壁高さｈ２（＝30mm）よりも小さくしたものである（ｈ１＜ｈ２）。第２成形工程後の角度変化量θ1−θ2は、従来例１又は従来例２よりも大きい値となり、スプリングバックが増加する結果となった。

発明例１〜発明例３及び発明例１１〜発明例１３は、第１成形工程において成形する縦壁部５の縦壁高さｈ１が、目標形状の長手方向垂直断面におけるフランジ側稜線部１１の曲率半径（＝6.2mm）の1/2以下の値を加えて目標形状の縦壁高さｈ２（＝30mm）よりも大きくしたものである。第２成形工程後の角度変化量θ1−θ2は、従来例に比べて小さくなり、スプリングバックが抑制される結果となった。

さらに、比較例５〜比較例６及び比較例１５〜比較例１６は、第１成形工程で成形する縦壁部５の縦壁高さｔ１を、目標形状の長手方向垂直断面におけるフランジ側稜線部１１の曲率半径の1/2を越える値を加えて目標形状の縦壁高さｈ２より大きくしたものである。第２成形工程後の角度変化量θ1−θ2は、従来例１又は従来例２よりも大きい値となり、スプリングバックが増加する結果となった。

以上の結果から、高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品１を第１成形工程と第２成形工程の２工程で成形し、かつ、第１成形工程で縦壁部５の縦壁高さｈ１を、目標形状の長手方向垂直断面におけるフランジ側稜線部１１の曲率半径の1/2以下の値を加えて目標形状の縦壁高さｈ２よりも大きくすることにより、スプリングバックによる縦壁部５とフランジ部７の角度変化を低減できることが示された。

さらに、本実施例では、高さ方向に凹状に湾曲するプレス成形品を本発明に係るプレス成形方法により成形する場合についても検討した。

前述の凸状に湾曲するプレス成形品１と同様、図１０に示すプレス成形品２１を解析対象としてプレス成形解析を行い、該プレス成形解析の解析結果を用いてスプリングバック解析を行った。そして、当該スプリングバック解析結果に基づいて、プレス成形品２１のフランジ部２７におけるスプリングバックを評価した。

プレス成形解析において、ブランクには引張強度980MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた。
図９及び図１０に、成形対象とするプレス成形品２１の目標形状を示す。目標形状とするプレス成形品２１は、図９に示すように、高さ方向の凹状の湾曲の曲率半径（図９中のキャンバー凹Ｒ）を1000mm又は500mとし、図１０（ｂ）に示すように、縦壁部２５の縦壁高さを30mm、天板部２３と縦壁部２５の間の角度を95°、縦壁部２５とフランジ部２７との間を角度95°、天板部２３とフランジ部２７は平行（フランジ部２７は水平）とし、目標形状の長手方向垂直断面（図１０（ａ）中の矢視Ａ−Ａ’断面）における天板側稜線部２９の曲率半径を5mm、目標形状の長手方向垂直断面（図１０（ａ）中の矢視Ａ−Ａ’断面）におけるフランジ側稜線部３１の曲率半径を6.2mmとしたものである。

プレス成形解析は、縦壁部２５の縦壁高さｈ１を変更して成形する第１成形工程と、目標形状の縦壁高さｈ２となるようにフランジ側稜線部３１を再成形する第２成形工程、の２工程でプレス成形品２１を成形する過程について行った。
そして、スプリングバック解析は、プレス成形品２１の離型後におけるスプリングバック挙動を解析し、離型前と離型後における縦壁部２５とフランジ部２７との間の角度の変化量をスプリングバック量として求めた。

凹状に湾曲するプレス成形品２１についても、本発明に係るプレス成形方法により成形したものを発明例とした。
さらに、比較対象とし、プレス成形品２１を１工程で成形する場合を従来例、プレス成形品２１を第１成形工程と第２成形工程の２工程で成形するものであって、第１成形工程で成形する縦壁部２５の縦壁高さｈ１を本発明の範囲外としたものを比較例とした。

表３及び表４に、第１成形工程で成形する縦壁部２５の縦壁高さｈ１と、縦壁高さｈ１を変更したプレス成形解析及びスプリングバック解析により求めた縦壁部２５とフランジ部２７の間の成形下死点における角度θ1及び離型後における角度θ2と、角度変化量θ1−θ2を示す。
ここで、表３は、プレス成形品２１の高さ方向の湾曲の曲率半径（キャンバー凹Ｒ）を1000mmとした場合、表４は、プレス成形品２１のキャンバー凹Ｒを500mmとした場合のものである。

表３及び表４において、従来例３及び従来例４は、従来のプレス成形解析方法により、１工程で目標形状の縦壁高さｈ２に成形したものである。

比較例２１及び比較例３１は、第１成形工程で成形する縦壁部２５の縦壁高さｈ１を目標形状の縦壁高さｈ２と等しくしたものである。第２成形工程後の角度変化量θ1−θ2は、従来例３及び従来例４と同程度か、または増加する結果となった。

比較例２２〜比較例２４及び比較例３２〜比較例３４は、第１成形工程で成形する縦壁部２５の縦壁高さｈ１を目標形状の縦壁高さｈ２（＝30mm）よりも小さくしたものである（ｈ１＜ｈ２）。第２成形工程後の角度変化量θ1−θ2は、従来例３又は従来例４よりも大きい値となり、スプリングバックが増加する結果となった。

発明例２１〜発明例２３及び発明例３１〜発明例３３は、第１成形工程において成形する縦壁部２５の縦壁高さｈ１を、目標形状の長手方向垂直断面におけるフランジ側稜線部３１の曲率半径（＝6.2mm）の1/2以下の値を加えて目標形状の縦壁高さｈ２（＝30mm）よりも大きくしたものである。第２成形工程後の角度変化量θ1−θ2は、従来例３又は従来例４に比べて小さくなり、スプリングバックが抑制される結果となった。

さらに、比較例２５〜比較例２６及び比較例３５〜比較例３６は、第１成形工程で成形する縦壁部２５の縦壁高さｈ１を、目標形状の長手方向垂直断面におけるフランジ側稜線部３１の曲率半径の1/2を越える値を加えて目標形状の縦壁高さｈ２より大きくしたものである。第２成形工程後の角度変化量θ1−θ2は、従来例３又は従来例４よりも大きい値となり、スプリングバックが増加する結果となった。

以上の結果から、高さ方向に凹状に湾曲するプレス成形品２１を第１成形工程と第２成形工程の２工程で成形し、かつ、第１成形工程で縦壁部２５の縦壁高さｈ１を、目標形状の長手方向垂直断面におけるフランジ側稜線部３１の曲率半径の1/2以下の値を加えて目標形状の縦壁高さｈ２よりも大きくすることにより、離型後のスプリングバックによる縦壁部２５とフランジ部２７の角度変化を低減できることが示された。

１ プレス成形品（凸状湾曲）
３ 天板部
５ 縦壁部
７ フランジ部
９ 天板側稜線部
１１ フランジ側稜線部
２１ プレス成形品（凹状湾曲）
２３ 天板部
２５ 縦壁部
２７ フランジ部
２９ 天板側稜線部
３１ フランジ側稜線部
４１ ブランク
５１ 上型
５３ 下型
５５ パッド
６１ 上型
６３ 下型
６５ パッド
ｈ１ 縦壁高さ（第１成形工程下死点）
ｈ２ 縦壁高さ（目標形状）

Claims (1)

1. 天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から稜線部を経由して連続するフランジ部とを有し、少なくとも該フランジ部が高さ方向に凸状又は凹状に湾曲するプレス成形品を目標形状に成形するプレス成形方法であって、
   前記プレス成形品の目標形状と同形状の前記天板部を成形するとともに、前記目標形状と比較して縦壁高さが大きくなるように前記縦壁部と前記フランジ部を成形する第１成形工程と、
   該第１成形工程で成形した前記縦壁部が前記目標形状の縦壁高さとなるように、前記縦壁部と前記フランジ部との間の稜線部を再成形する第２成形工程と、を備え、
   前記第１成形工程で成形する前記縦壁部の縦壁高さは、前記目標形状の長手方向垂直断面における前記稜線部の曲率半径の1/2以下の値を加えて前記目標形状の縦壁高さよりも大きくすることにより、前記フランジ部においては、第１成形工程で前記目標形状よりも長手方向長さが短く又は長くなる成形を行い、前記第２成形工程で前記目標形状の長手方向長さに戻す成形を行うことを特徴とするプレス成形方法。