JP7099587B1 - プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ癖部の大きさを低減して成形高さの高いプレス成形品をプレス成形する方法を提供する。【解決手段】本発明に係るプレス成形方法は、パンチ側第１傾斜面部１１ｂとパンチ側第２傾斜面部１１ｃとを有し、パンチ側第１傾斜面部１１ｂとパンチ側第２傾斜面部１１ｃとが外側に凸となる山形状を呈すると共にその接続部にパンチ稜線部１１ｄが形成されてなるパンチ１１と、フランジ曲げ戻し部１３ｄを有するダイ１３と、を用いて、ハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻し、縦壁部１２３の一部としたプレス成形品１２０をプレス成形するものであって、縦壁部１１３の内面側にパンチ稜線部１１ｄを当接させながらダイ１３のフランジ曲げ戻し部１３ｄにより曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻し、プレス成形品１２０の縦壁部１２３の一部を成形することを特徴とするものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、プレス成形方法に関し、特に、ハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品のフランジ部を曲げ戻して縦壁部として成形高さの高いプレス成形品をプレス成形するプレス成形方法に関する。

自動車部品の多くは金属板をプレス成形することで製造される。近年、車体の軽量化と衝突安全性を両立するために、より高強度の金属板が自動車部品に採用されるようになっている。このような自動車部品としてプレス成形されるプレス成形品には、図１２に例示するような、コの字断面形状のプレス成形品１２０（図１２（ａ））やハット断面形状のプレス成形品１３０（図１２（ｂ））がある。

図１２（ａ）に一例として示すようなコの字断面形状のプレス成形品１２０は、天板部１２１と、天板部１２１の両端から連続してプレス成形方向に対して1～10°の範囲で外向きに傾斜する縦壁部１２３と、天板部１２１と縦壁部１２３とを接続するパンチ肩Ｒ部１２５と、を備えて構成される。
また、図１２（ｂ）に一例として示すようなハット断面形状のプレス成形品１３０は、天板部１３１と、天板部１３１の両端から連続してプレス成形方向に対して外向きに傾斜する縦壁部１３３と、縦壁部１３３の下端から連続するフランジ部１３５と、天板部１３１と縦壁部１３３とを接続するパンチ肩Ｒ部１３７と、縦壁部１３３とフランジ部１３５とを接続するダイ肩Ｒ部１３９と、を備えて構成される。

これらのプレス成形品は、フォーム成形（曲げ成形）やドロー成形（絞り成形）により製造され、主に自動車の強度補強部材として用いられるため、強度の高い金属板が利用される。
しかし、金属板が高強度になるほど、材料の延性や伸びフランジ性等の加工性を示す指標も低下する。このため、特に、上面視で略Ｌ字状や略Ｔ字状等のように長手方向に沿って凹状に湾曲した湾曲部を有するコの字形状プレス成形品を目標形状とするプレス成形では、湾曲部における縦壁部は伸びフランジ変形となって割れが発生しやすい。
さらに、長手方向に沿って凹状に湾曲しハット断面形状のプレス成形品では湾曲部におけるフランジ部が湾曲に沿った方向に引っ張られることにより、フランジ部に割れが発生しやすくなる。これに加え、凹状に湾曲した縦壁部を成形する反力として、湾曲部における天板部やパンチ肩Ｒ部では湾曲に沿った方向に縮む変形が起こることで、しわが発生しやくなる。

一方、上面視で長手方向に沿って凸状に湾曲した湾曲部を有するコの字断面形状又はハット断面形状のプレス成形品のプレス成形においては、湾曲部における縦壁部又はフランジ部が湾曲に沿った方向に圧縮されることにより縮みフランジ変形となり、縦壁部にしわが発生しやすくなる傾向がある。また、凸状に湾曲した縦壁部を成形する反力として、パンチ肩Ｒ部では湾曲に沿って外向きに引っ張られることにより割れが発生しやすくなる。

そのため、上面視で凹状又は凸状に湾曲したコの字断面形状又はハット断面形状のプレス成形品のうち、特に縦壁部の縦壁長さが長くて成形高さが高いプレス成形品は、プレス成形過程で発生する引張応力や圧縮応力を緩和して割れやしわの発生を防止するために、一般に複数工程でプレス成形が行われる。

例えば、図１２（ａ）に示すコの字断面形状のプレス成形品１２０を目標形状とする場合、図３に示すようにまず第１成形工程により、割れやしわが発生しないように縦壁部１１３の長さが短い、すなわち、成形高さが低いハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品１１０をプレス成形（浅絞り成形）する（図３（ａ））。そして、続く第２成形工程により、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻して所望の縦壁長さの縦壁部１２３として成形高さの高いプレス成形品１２０をプレス成形（リストライク成形）する（図３（ｂ））。

また、図１２（ｂ）に示すハット断面形状のプレス成形品１３０を目標形状とする場合においても同様に、図１１に示すようにまず第１成形工程により、成形高さが比較的低いハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品１１０を成形（浅絞り成形）し（図１１（ａ））、続く第２成形工程により、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻して所望の縦壁長さの縦壁部１３３とフランジ部１３５とを形成したプレス成形品１３０をプレス成形（リストライク成形）する（図１１（ｂ））。
このように、浅絞り成形とリストライク成形の複数工程でプレス成形を行うことにより、プレス成形品における割れとしわの発生を抑制することが行われている。

しかしながら、第２成形工程でフランジ部１１５を曲げ戻す際に、十分には平坦に曲げ戻されずに、例えば図１３に示すように、局所的な凹凸状の形状不良である曲げ癖部１２７（又は曲げ癖部１４１）が縦壁部１２３（又は縦壁部１３３）に残存してしまう。特に、440MPa級を超える板厚1.0mm以上の高張力鋼板では、曲げ癖部１２７、１４１の残存が顕著となる。

このような、曲げ癖部１２７、１４１が残存すると、図１４に示すように、抵抗スポット溶接が困難となる場合があった。すなわち、抵抗スポット溶接は、プレス成形品１２０の縦壁部１２３又はプレス成形品１３０の縦壁部１３３と他の平坦な部品の平坦面部１５１とを重ね合わせ、電極１５３で両側から加圧力を加えながら挟み込み、大電流を短時間流して溶接部１５５（ナゲット）を作り金属同士を接合するものである。しかしながら、縦壁部１２３、１３３に曲げ癖部１２７、１４１が残存していると、縦壁部１２３、１３３と対向して溶接接合される平坦面部１５１との間に間隙が生じ、溶接可能な隙間よりも大きくなると電流が流れにくくなるので、溶接が困難となるという問題があった。そのため、曲げ癖部１２７、１４１の大きさを小さくすることが重要であった。

こうした問題に対し、曲げ加工を受けた縦壁部を平らにした際に残存する曲げ癖部を矯正する技術がこれまでに提案されている。
例えば特許文献１には、所定の間隔で並設された３つの第１凸状部を有するパンチと、当該３つの第１凸状部の間の２つの凹状の成形空間に対向配置するように設けられた２つの第２凸状部を有するダイと、を用いて、３つの第１凸状部のうち中央の第１凸状部を曲げ癖の凸側から当接させた状態でパンチをダイ側に近づけて押し込み、パンチの第１凸状部とダイの第２凸状部とにより曲げ癖に局所的な小変形を与えることで、曲げ癖を矯正する技術が開示されている。

特開２０１３－１０３２２６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、プレス成形品に発生した曲げ癖を矯正するための特殊な装置を用いるものであり、プレス成形品の成形工程に加え、曲げ癖を矯正するために追加する別の工程が必要であり、生産性の低下が問題であった。

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、特殊な装置を用いて曲げ癖を矯正する工程を要せずに、ハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品のフランジ部を曲げ戻して縦壁部としたプレス成形品の当該縦壁部に残存する曲げ癖の大きさを低減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、天板部と、該天板部からプレス成形方向に対して傾斜して連続する縦壁部と、該縦壁部からダイ肩Ｒ部を介して連続するフランジ部と、を有してなるハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品を、パンチとダイとを用いて前記フランジ部を曲げ戻して縦壁部を形成したプレス成形品をプレス成形するものであって、
前記パンチは、
前記曲げ戻し前プレス成形品の前記天板部と同形状の前記プレス成形品の天板部を成形する天板成形面部と、前記縦壁部を成形する縦壁成形面部とを有し、
該縦壁成形面部は、前記天板成形面部から連続して外側に傾斜し、プレス成形方向に対する傾斜角度が前記曲げ戻し前プレス成形品の前記縦壁部の傾斜角度と等しいパンチ側第１傾斜面部と、該パンチ側第１傾斜面部の下端側から連続して該パンチ側第１傾斜面部よりも内側に傾斜するパンチ側第２傾斜面部とを有し、前記パンチ側第１傾斜面部と前記パンチ側第２傾斜面部とが外側に凸となる山形状を呈すると共にその接続部にパンチ稜線部が形成されてなり、
前記ダイは、
前記パンチに載置した前記曲げ戻し前プレス成形品の前記フランジ部を曲げ戻すフランジ曲げ戻し部を有し、
前記パンチに前記曲げ戻し前プレス成形品を載置して前記ダイを前記パンチ側に相対移動させ、前記縦壁部の内面側に前記パンチ稜線部を当接させながら前記フランジ曲げ戻し部により前記フランジ部を曲げ戻し、前記プレス成形品の前記縦壁部を形成することを特徴とするものである。

（２）前記ダイは、パンチ外面に平行なクリアランスを保持した内面形状を有することを特徴とするものである。

（３）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、
前記パンチ稜線部は、下式を満足する位置に形成されていることを特徴とするものである。
h₁-R₁(1-sinα)－R₁/2 ≦ h₂ ≦ h₁－R₁(1-sinα)+2πR₁(90－α)/360＋R₁/2
ここで、
h₂は、前記パンチの前記天板成形面部から前記パンチ稜線部までのプレス成形方向における距離（mm）
h₁は、前記曲げ戻し前プレス成形品の成形高さ（mm）、
R₁は、前記曲げ戻し前プレス成形品のダイ肩Ｒ部の曲げ半径（mm）
αは、前記曲げ戻し前プレス成形品の前記縦壁部のプレス成形方向に対する傾斜角度（°）

本発明においては、パンチ側第１傾斜面部とパンチ側第２傾斜面部とパンチ稜線部とを有するパンチと、フランジ曲げ戻し部を有するダイと、を用いて、ハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品のフランジ部を曲げ戻して縦壁部を形成するに際し、前記曲げ戻し前プレス成形品における前記縦壁部の内面側に前記パンチ稜線部を当接させながら前記ダイの前記フランジ曲げ戻し部により前記フランジ部を曲げ戻すことで、特殊な装置による工程を追加することなく前記曲げ癖部の大きさを低減することができ、生産性を向上することができる。

本発明の実施の形態に係るプレス成形方法を説明する図である（（ａ）成形開始位置、（ｂ）成形下死点位置）。 本発明の実施の形態に係るプレス成形方法に用いるプレス成形用金型と縦壁部に発生した曲げ癖部との位置関係を説明する図である。 本発明において対象とするハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品と、曲げ戻し前プレス成形品のフランジ部を曲げ戻して縦壁部としたコの字断面形状のプレス成形品と、実施例でのこれらの形状を説明する図である。 従来のプレス成形方法において、ハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品のフランジ部を曲げ戻して成形高さを高くしたコの字断面形状のプレス成形品にリストライク成形する工程を説明する図である（（ａ）成形開始位置、（ｂ）成形下死点位置）。 曲げ戻し前プレス成形品をプレス成形品にリストライク成形する過程における曲げ癖部の発生を説明する図である（（ａ）プレス成形用金型の配置、（ｂ）成形開始前、（ｃ）成形開始時、（ｄ）成形下死点、（ｅ）離型後、（ｆ）曲げ癖部）。 プレス成形品の縦壁部に発生した曲げ癖部の曲げ癖山高さの定義を説明する図である（（ａ）プレス成形品の断面図、（ｂ）曲げ癖部の拡大図）。 本実施の形態に係るプレス成形方法において、プレス成形品の縦壁部に発生した曲げ癖部の曲げ癖山高さを説明する図である（（ａ）曲げ癖部の表面形状プロフィール、（ｂ）曲げ癖部の拡大図）。 本実施の形態に係るプレス成形方法において、パンチ稜線部の位置を変更した場合におけるプレス成形品の縦壁部の断面形状を模式的に示した図である（（ａ）従来方法、（ｂ）本発明においてパンチ稜線部をダイ肩Ｒに当接（矢印１１ｄ）、（ｃ）本発明においてパンチ稜線部を曲げ癖部における縦壁部側に当接（１１ｄ）、（ｄ）本発明においてパンチ稜線部を曲げ癖部におけるフランジ部側に当接（１１ｄ））。 本実施の形態に係るプレス成形方法において、パンチ稜線部の好適位置を説明する図である（（ａ）成形開始位置、（ｂ）成形下死点位置）。 本実施の形態に係るプレス成形方法において、パンチ稜線部の位置とパンチ側第２傾斜面部の傾斜角度β（図２）を変更したときの曲げ癖部の表面形状プロフィールを示した図である（（ａ）従来方法により発生した曲げ癖山高さを基準としたときの本発明における曲げ癖山高さの比、（ｂ）本発明においてパンチ稜線部をダイ肩Ｒ部に当接させたときの曲げ癖部の表面形状プロフィール、（ｃ）本発明においてパンチ稜線部を縦壁側塑性曲げ変形領域に当接させたときの曲げ癖部の表面形状プロフィール、（ｄ）本発明においてパンチ稜線部をフランジ側塑性曲げ変形領域に当接させたときの曲げ癖部の表面形状プロフィール）。 本実施の形態に係るプレス成形方法により、ハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品のフランジ部を曲げ戻して縦壁部としたハット断面形状のプレス成形品の一例を示す図である（（ａ）曲げ戻し前プレス成形品、（ｂ）ハット断面形状プレス成形品）。 コの字断面形状又はハット断面形状のプレス成形品を説明する図である（（ａ）コの字断面形状のプレス成形品、（ｂ）ハット断面形状のプレス成形品）。 成形高さの低い曲げ戻し前プレス成形品のフランジ部を曲げ戻して縦壁部としたコの字断面形状又はハット断面形状のプレス成形品の縦壁部に発生する曲げ癖部を説明する図である（（ａ）コの字断面形状のプレス成形品、（ｂ）ハット断面形状のプレス成形品、（ｃ）曲げ癖部）。 曲げ癖を有するプレス成形品の縦壁部と他の部品の平坦面部とを抵抗スポット溶接により接合する際の問題点を説明する模式図である。

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に先立ち、本発明に至った経緯として、曲げ癖発生メカニズムと、曲げ癖を低減する方法に関する検討について説明する。

＜曲げ癖発生メカニズム＞
発明者らは、図４に示すようにパンチ４１とダイ４３とを備えたプレス成形用金型４０を用いて、図３（ａ）に一例として示すように、天板部１１１と縦壁部１１３とフランジ部１１５とを有してなるハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻し、図３（ｂ）に一例として示すように、縦壁部１２３の一部としたプレス成形品１２０にリストライクする過程を対象とし、縦壁部１２３に曲げ癖部１２７（図１３（ａ）参照）が発生するメカニズムについて検討した。

図５に、プレス成形品１２０の縦壁部１２３に曲げ癖部１２７が発生するメカニズムを示す。
ここで、図５（ａ）はプレス成形用金型４０のパンチ４１及びダイ４３との相対的な位置関係を示した図であり、図５（ｂ）～図５（ｄ）は成形開始位置から成形下死点位置までの成形過程における曲げ戻し前プレス成形品１１０のダイ肩Ｒ部１１９とその周辺の変形挙動を示した図であり、図５（ｅ）はプレス成形用金型４０から離型したプレス成形品１２０の縦壁部１２３の断面図、図５（ｆ）は縦壁部１２３に発生した曲げ癖部１２７を拡大して示した図である。
図５に示すようにダイ４３をプレス成形方向に移動させてプレス成形すると、プレス成形開始位置では、パンチ４１とダイ４３がプレス成形方向に対して傾斜しているため、パンチ側縦壁成形面部４１ａとダイ側縦壁成形面部４３ａの垂直な方向の距離である間隙（図５（ａ）、（ｃ）中のd₁）は、成形下死点位置に到達した時点の垂直な方向の距離である間隙（図５（ａ）、（ｄ）中のd₂）よりも広い。

ダイ４３のフランジ曲げ戻し部４３ｂが曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５に当接して曲げ戻しを開始すると、図５（ｃ）に示すように、ダイ肩Ｒ部１１９が平坦になるような曲げ戻し変形が開始する。

この時、成形過程におけるパンチ側縦壁成形面部４１ａとダイ側縦壁成形面部４３ａとの垂直方向距離である間隙（図５（ｃ）中のd₁）は曲げ戻し前プレス成形品１１０の板厚よりも広いため曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３及びフランジ部１１５が自由に変形できるスペースが生じる。

このため、ダイ肩Ｒ部１１９の曲げ戻し変形に伴う反力がダイ肩Ｒ部１１９に隣接する縦壁部１１３及びフランジ部１１５に加わり、ダイ肩Ｒ部１１９のパンチ４１側に凸な形状と逆方向に塑性曲げ変形が付加される。
ここで、ダイ肩Ｒ部１１９前後の縦壁部１１３側及びフランジ部１１５側における塑性曲げ変形が発生する領域をそれぞれ縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａ及びフランジ側塑性曲げ変形領域１１５ａと称する。

そして、成形下死点位置においては、図５（ｄ）に示すように、パンチ側縦壁成形面部４１ａとダイ側縦壁成形面部４３ａとの垂直方向距離である間隙（図５（ｄ）中のd₂）はプレス成形品１２０の板厚とほぼ同等まで狭まり、曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３及びフランジ部１１５は挟圧されてプレス成形品１２０の縦壁部１２３に成形される。

ここで、成形下死点位置（図５（ｄ））でのパンチ側縦壁成形面部４１ａとダイ側縦壁成形面部４３ａとの間の成形面部に垂直な方向の距離d₂と、プレス成形品１２０の縦壁部１２３の板厚と、の差を板厚で除して100を乗じた値（%）をクリアランスと定義する。

成形下死点位置において、パンチ側縦壁成形面部４１ａとダイ側縦壁成形面部４３ａとのクリアランスをゼロ、すなわち、平坦なパンチ側縦壁成形面部４１ａとダイ側縦壁成形面部４３ａとでプレス成形品１２０の縦壁部１２３に発生する曲げ癖部１２７を押し潰すと、見かけ上は曲げ癖部１２７は平坦となり矯正できるようにも考えられる。

しかしながら、プレス成形品１２０においてはプレス成形用金型４０から離型すると図５（ｅ）に示すように、スプリングバックが生じるので、曲げ癖部１２７を平坦な形状へと完全に矯正することはできず、縦壁部１２３には局所的に凹凸状の形状不良である曲げ癖部１２７が残存する。図５（ｆ）に、離型したプレス成形品１２０の縦壁部１２３に残存した曲げ癖部１２７の拡大図を示す。

図５（ｆ）に示すとおり、離型したプレス成形品１２０の縦壁部１２３においては、曲げ戻し前プレス成形品１１０のダイ肩Ｒ部に相当するダイ肩Ｒ相当部１２７ａと、縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａに相当する縦壁側塑性曲げ変形部１２７ｂと、フランジ側塑性曲げ変形領域１１５ａに相当するフランジ側塑性曲げ変形部１２７ｃと、が曲げ癖部１２７として残存する。

＜曲げ癖の大きさを低減する方法についての検討＞
発明者は、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻したプレス成形品１２０の縦壁部１２３に曲げ癖部１２７が発生するメカニズムに関する上記検討に基づいて、プレス成形品１２０に生じる曲げ癖部１２７の大きさ（曲げ癖山高さ）を低減する方法についてさらに検討した。

ここで、曲げ癖部１２７の大きさを定量的に評価する指標として、図６に示すように、縦壁部１２３と縦壁側塑性曲げ変形部１２７ｂのプレス成形品１２０の内面側における境界１２７ｄと、フランジ側塑性曲げ変形部１２７ｃと縦壁部１２３とのプレス成形品１２０の内面側における境界１２７ｅと、を結んだ直線から曲げ癖部１２７の凸部先端までの垂直方向距離を曲げ癖山高さと定義する。

図５（ｆ）に示すように、曲げ癖部１２７においては、ダイ肩Ｒ部１１９が曲げ戻された際に残存するダイ肩Ｒ相当部１２７ａの曲率方向（パンチ４１側に凸）の反りと逆方向の曲率方向（パンチ４１側に凹）の反りが縦壁側塑性曲げ変形部１２７ｂ及びフランジ側塑性曲げ変形部１２７ｃに加わり、縦壁側塑性曲げ変形部１２７ｂ及びフランジ側塑性曲げ変形部１２７ｃはパンチ４１側に凹状であるため、パンチ４１側に凸状である曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さが増長されることが明らかになった。

そこで、プレス成形シミュレーションの結果に基づいて、縦壁側塑性曲げ変形部１２７ｂ及びフランジ側塑性曲げ変形部１２７ｃが発生する範囲について鋭意検討した。その結果、縦壁側塑性曲げ変形部１２７ｂ及びフランジ側塑性曲げ変形部１２７ｃは、いずれも曲げ戻し前プレス成形品１１０のダイ肩Ｒ部１１９の曲げ半径R₁が大きいほど広くなり、ダイ肩Ｒ部１１９の曲げ半径R₁のおよそ1/2であるという知見が得られた。

発明者らは、これらの知見に基づいて、曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さを低減する方法について鋭意検討した。その結果、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻す際に、曲げ癖部１２７の発生する領域を曲げ癖部１２７とは反対側に折り曲げることで、曲げ癖山高さを低減することができることを見出した。
本発明は、上記検討に基づいて完成したものであり、以下、その構成について説明する。

＜プレス成形方法＞
本発明の実施の形態に係るプレス成形方法は、図３（ａ）に示すように、天板部１１１と、天板部１１１からプレス成形方向に対して傾斜して連続する縦壁部１１３と、縦壁部１１３からダイ肩Ｒ部１１９を介して連続するフランジ部１１５と、を有してなるハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品１１０を、図１及び図２に一例として示すようなパンチ１１とダイ１３を備えたプレス成形用金型１０を用いてフランジ部１１５を曲げ戻し、図３（ｂ）に一例として示すような縦壁部１２３を形成したプレス成形品１２０をプレス成形するものである。

曲げ戻し前プレス成形品１１０においては、天板部１１１と縦壁部１１３とを接続するパンチ肩Ｒ部１１７と、縦壁部１１３とフランジ部１１５と接続するダイ肩Ｒ部１１９と、が形成されている。

さらに、プレス成形品１２０においては、天板部１２１と縦壁部１２３とを接続するパンチ肩Ｒ部１２５が形成されている。ここで、天板部１２１とパンチ肩Ｒ部１２５は、曲げ戻し前プレス成形品１１０の天板部１１１とパンチ肩Ｒ部１１７とそれぞれ同形状であるものとする。
さらに、曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３のプレス成形方向に対する傾斜角度αは、プレス成形品１２０の縦壁部１２３の傾斜角度αと等しいものとする。

パンチ１１は、図１に示すように、天板成形面部１１ｅと、パンチ側縦壁成形面部１１ａと、を有する。

天板成形面部１１ｅは、曲げ戻し前プレス成形品１１０の天板部１１１と同形状の天板部１２１を成形するものである。

パンチ側縦壁成形面部１１ａは、曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３を成形するものであり、図１に示すように、パンチ側第１傾斜面部１１ｂと、パンチ側第２傾斜面部１１ｃと、パンチ稜線部１１ｄと、を有する。なお、パンチ側縦壁成形面部１１ａは、本願の特許請求の範囲に記載の「縦壁成形面部」に対応するものである。

パンチ側第１傾斜面部１１ｂは、図２に示すように、天板成形面部１１ｅから連続して外側に傾斜し、プレス成形方向に対する傾斜角度が曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３のプレス成形方向に対する傾斜角度αと等しいものである。

パンチ側第２傾斜面部１１ｃは、図２に示すように、パンチ側第１傾斜面部１１ｂの下端側から連続してパンチ側第１傾斜面部１１ｂよりも内側に傾斜するものである。
本実施の形態において、パンチ側第２傾斜面部１１ｃは、図２に示すように、パンチ側第１傾斜面部１１ｂを基準としてパンチ１１側に向けて内側に傾斜角度β（０＜β≦α）で傾斜している。

パンチ稜線部１１ｄは、図１に示すように、パンチ側第１傾斜面部１１ｂとパンチ側第２傾斜面部１１ｃとの接続部に形成されたものである。これにより、パンチ側縦壁成形面部１１ａは、パンチ側第１傾斜面部１１ｂとパンチ側第２傾斜面部１１ｃがパンチ１１の外側に凸となる山形状を呈する。

ダイ１３は、図１に示すように、パンチ１１に対向して配置され、ダイ側縦壁成形面部１３ａと、フランジ曲げ戻し部１３ｄと、を有する。

ダイ側縦壁成形面部１３ａは、パンチ側縦壁成形面部１１ａと協働して曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３を成形するものであり、図１に示すように、ダイ側第１傾斜面部１３ｂと、ダイ側第２傾斜面部１３ｃと、を有する。

ダイ側第１傾斜面部１３ｂは、図２に示すように、プレス成形方向に対して傾斜角度αで傾斜し、パンチ側第１傾斜面部１１ｂと平行である。

ダイ側第２傾斜面部１３ｃは、図２に示すように、ダイ側第１傾斜面部１３ｂの下端側からプレス成形方向に対してパンチ１１側にむけて傾斜して連続するものである。
本実施の形態において、ダイ側第２傾斜面部１３ｃは、図２に示すように、ダイ側第１傾斜面部１３ｂを基準としパンチ１１側にむけて傾斜角度β（０＜β≦α）だけ傾斜し、パンチ側第２傾斜面部１１ｃと平行である。

フランジ曲げ戻し部１３ｄは、ダイ側第２傾斜面部１３ｃから連続し、パンチ１１に載置した曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５に当接して曲げ戻すものである。
本実施の形態において、フランジ曲げ戻し部１３ｄは、図２に示すように、フランジ部１１５を成形するフランジ成形面部１３ｅと、フランジ成形面部１３ｅとに接続するダイ肩部１３ｆと、を有する。

そして、パンチ１１に曲げ戻し前プレス成形品１１０を載置し、ダイ１３をパンチ１１側に相対移動させ、縦壁部１１３の内面側にパンチ１１のパンチ稜線部１１ｄを当接させながらダイ１３のフランジ曲げ戻し部１３ｄによりフランジ部１１５の全部又は一部を曲げ戻し、プレス成形品１２０の縦壁部１２３を成形する。
この時、天板部１２１は曲げ戻し前プレス成形品１１０の天板部１１１と同形状に成形される。

パンチ１１のパンチ稜線部１１ｄは、図２に示すように、プレス成形品１２０の縦壁部１２３における曲げ癖部１２７の発生する領域に相当する、曲げ戻し前プレス成形品１１０のダイ肩Ｒ部１１９又は縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａ、あるいは、フランジ側塑性曲げ変形領域１１５ａ（図５（ｃ）参照）に当接するように設定するとよい。

そして、図１（ｂ）に示すように、ダイ１３をパンチ１１側に相対移動させて、図２に示すように、プレス成形品１２０の縦壁部１２３における曲げ癖部１２７の発生する領域（図５（ｆ）における１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ）の内側にパンチ１１のパンチ稜線部１１ｄを当接させながらフランジ部１１５を曲げ戻す。

≪曲げ癖山の大きさを低減することができる理由≫
次に、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１２０の縦壁部１２３に発生する曲げ癖部１２７の大きさを低減することができる理由について説明する。

図７に、プレス成形品１２０の縦壁部１２３のパンチ１１側の表面形状のプロフィールを示す。横軸は、プレス成形品１２０の縦壁部１２３の下端から上端に向かう方向（X方向）の位置を示し、縦軸は、縦壁部１２３に垂直な方向（Ｙ方向）における縦壁部１２３のパンチ１１側の表面から曲げ癖部１２７の表面までの距離（表面形状プロフィール）を示す。

図７（ａ）中に示すＡは、従来のプレス成形用金型４０（図４）により曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻してプレス成形したプレス成形品１２０の曲げ癖部１２７のパンチ４１側の表面形状プロフィールであり、曲げ癖山高さは、縦壁部１２３に垂直な方向における曲げ癖部１２７の表面までの距離の最大値である（図７（ａ）中のh_a）。

図７（ａ）中に示すＢは、本実施の形態に係るプレス成形用金型１０を用いてプレス成形したプレス成形品１２０の縦壁部１２３に曲げ癖部１２７が発生しないとした場合における曲げ癖部１２７のパンチ１１側の表面形状プロフィールである。
図７（ａ）中に示すＣは、本実施の形態に係るプレス成形用金型１０を用いてプレス成形したプレス成形品１２０の縦壁部１２３に発生する曲げ癖部１２７のパンチ１１側の表面形状プロフィールであり、表面形状プロフィールＡと表面形状プロフィールＢとを合成して求めたものである。

表面形状プロフィールＣにおける曲げ癖山高さh_cは、図６（ｂ）に示した曲げ癖山高さの定義のとおり、曲げ癖部１２７の両端（曲げ癖部１２７の発生する領域と縦壁部１２３における縦壁部１１３に相当する部位との境界１２７ｄ及びフランジ部１１５に相当する部位との境界１２７ｅ）を結ぶ仮想直線（図７中の点線）からの垂直方向距離の最大値（図７（ａ）中のh_c）であり、従来のパンチ３１を用いたときの表面形状プロフィールＡの曲げ癖山高さh_a（図７（ａ）中のh_a）よりも低い。

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、曲げ戻し前プレス成形品１１０における曲げ癖部１２７の発生する領域（図６（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）の境界１２７ｄと境界１２７ｅの間）にパンチ稜線部１１ｄを当接させながらフランジ部１１５を曲げ戻すことで、パンチ１１側に凹状に折り曲げて曲げ癖部１２７の表面形状プロフィールを変更し、曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さを低減することができる。

≪パンチにおけるパンチ稜線部の好適位置≫
図８は、本実施の形態に係るプレス成形方法で用いるパンチ１１のパンチ稜線部１１ｄの位置（矢印１１ｄ）を変更した場合の、プレス成形品１２０の縦壁部１２３の断面形状を模式的に示した図である。ここで、図８（ａ）は、従来のパンチ４１を用いた場合、図８（ｂ）はパンチ１１のパンチ稜線部１１ｄをダイ肩Ｒ部１１９に当接させた場合、図８（ｃ）及び図８（ｄ）は曲げ癖部１２７が発生する領域の外側にパンチ稜線部１１ｄを当接させた場合であり、図８（ｂ）～図８（ｄ）における白抜き矢印はパンチ稜線部１１ｄを当接させる位置を示している。

本実施の形態に係るパンチ１１（図１参照）を用いた場合と従来のパンチ４１（図４参照）を用いたの場合の曲げ癖部１２７の表面形状プロフィールを比較すると、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さは低くなっている（h_a＞h_b）。

さらに、パンチ１１のパンチ稜線部１１ｄが当接する位置を曲げ癖部１２７の発生する領域の外側である縦壁部１１３側とした場合又はフランジ部１１５側とした場合、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示すように、曲げ癖部１２７の発生する領域内にパンチ稜線部１１ｄが位置する場合（図８（ｂ））に比べると曲げ癖山高さは高く、従来のパンチ４１を用いた場合（図８（ａ））に比べても曲げ癖山高さは改善されていない。

図８（ｂ）～図８（ｄ）の結果から、パンチ１１に設けるパンチ稜線部１１ｄについては、曲げ癖部１２７の大きさを低減させるための好適位置があることが分かる。そこで、パンチ稜線部１１ｄの好適位置について、図９に基づいて説明する。

図９（ａ）は、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻したときに曲げ癖部１２７が発生する領域を模式的に示した図である。

曲げ戻し前プレス成形品１１０のダイ肩Ｒ部１１９の領域の長さl₁（図９（ａ）参照）は、縦壁部１１３のプレス成形方向に対する傾斜角度α（°）とダイ肩Ｒ部１１９の曲げ半径R₁との幾何学的な関係より式（１）で算出できる。
l₁＝2πR₁×（90°－α）／360° ・・・式（１）

また、曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３における縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａの長さl₂と、フランジ部１１５におけるフランジ側塑性曲げ変形領域１１５ａの長さl₃は、前述の曲げ癖発生メカニズムで述べたように、曲げ戻し前プレス成形品１１０のダイ肩Ｒ部１１９の曲げ半径R₁のおよそ1/2であるので式（２）及び式（３）で与えられる。
l₂＝R₁×1/2 ・・・式（２）
l₃＝R₁×1/2 ・・・式（３）

これらより、曲げ癖部１２７の発生する領域の長さは、曲げ戻し前プレス成形品１１０のダイ肩Ｒ部１１９の長さl₁、縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａの長さl₂及びフランジ側塑性曲げ変形領域１１５ａの長さl₃の合計値として算出できる。

例えば、ダイ肩Ｒ部１１９の曲げ半径R₁が5mm、曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３のプレス成形方向に対する傾斜角度αが3°の場合、ダイ肩Ｒ部１１９の長さl₁は式（１）より7.6mm、縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａの長さl₂及びフランジ側塑性曲げ変形領域１１５ａの長さl₃は式（２）及び式（３）よりいずれも2.5mmである。この場合、曲げ戻し前プレス成形品１１０における曲げ癖部１２７の発生する領域の長さはこれらの合計値12.6mm（＝7.6mm＋2.5mm＋2.5m）となる。

パンチ側第１傾斜面部１１ｂの傾斜角度を、曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３の傾斜角度αと同じとし、曲げ戻し前プレス成形品１１０の成形高さをh₁とすると、ダイ肩Ｒ部１１９と縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａとの境界のプレス成形方向における天板成形面部１１ｅからの距離h_dは、図９（ａ）に示す幾何学的関係より、
h_d＝h₁－R₁・（1－sinα）・・・式（４）
で与えられる。

図９（ｂ）に、曲げ戻し前プレス成形品１１０の天板部１１１を基準としたときの、曲げ癖部１２７の発生する領域とその境界の位置を、示す。
曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３の傾斜角度αが1～10°の範囲内である場合、cosα≒1と近似できるため、プレス成形方向における天板部１１１から縦壁部１１３側の境界までの距離h_s及びフランジ部１１５側の境界までの距離h_eは、それぞれ、式（１）～式（４）を用いると、式（５）及び式（６）で与えられる。
h_s＝h₁－R₁・（1－sinα）－R₁×1/2 ・・・式（５）
h_e＝h₁－R₁・（1－sinα）＋2πR₁×（90°－α）/360°＋R₁×1/2 ・・・式（６）

よって、パンチ稜線部１１ｄのプレス成形方向における天板成形面部１１ｅからの距離h₂とすると、パンチ稜線部１１ｄの位置は、h_s≦h₂≦h_e、すなわち、以下の式（７）を満足するように決定することで、曲げ癖部１２７の発生する領域における縦壁部１１３の内面側にパンチ稜線部１１ｄを当接させながら曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻すことが可能となり、曲げ癖部１２７の発生する領域を急峻に折り曲げて曲げ癖山高さをより低減することができて好ましい。
h₁-R₁(1-sinα)－R₁/2 ≦ h₂ ≦ h₁－R₁(1-sinα)+2πR₁(90－α)/360＋R₁/2 ・・・式（７）
ここで、
h₂は、パンチ１１の天板成形面部１１ｅからパンチ稜線部１１ｄまでのプレス成形方向における距離（mm）
h₁は、曲げ戻し前プレス成形品１１０の成形高さ（mm）
R₁は、曲げ戻し前プレス成形品１１０のダイ肩Ｒ部１１９の曲げ半径（mm）
αは、曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３のプレス成形方向に対する傾斜角度（°）

≪パンチ側第２傾斜面部の傾斜角度≫
図１０（ａ）は、パンチ側第１傾斜面部１１ｂのプレス成形方向に対する傾斜角度αを10°とし、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βを10°とし、さらに、β×1/2及びβ×1/4にした場合において、パンチ稜線部１１ｄの位置を曲げ癖部が発生する縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａ、ダイ肩Ｒ部１１９及びフランジ側塑性曲げ変形領域１１５ａ内で変更したときの曲げ癖山高さを、従来のパンチ４１を用いてプレス成形したプレス成形品１２０における曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さh_a（図７（ａ）の表面形状プロフィールＡを参照）を100%としたときの比率で示した図である。
図１０（ｂ）～図１０（ｄ）は、図１０（ａ）中のプロット（ｂ）～（ｄ）の曲げ癖部１２７のパンチ側の表面形状プロフィールを示した図である。そして、図１０（ｂ）～図１０（ｄ）の横軸（X方向）、縦軸（Y方向）、Ａ、Ｂ及びＣは、前述した図７と同様である。

図１０（ａ）より、曲げ癖部が発生する領域内にパンチ稜線部１１ｄが位置することで、曲げ癖山高さを低減することができ、さらに、曲げ癖部が発生する領域の中央にパンチ稜線部１１ｄが位置するときに曲げ癖山高さが最も低減していることがわかる（図１０（ｂ）と図１０（ｃ）に示す表面形状プロフィールＣを参照）。

また、図１０（ａ）より、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度を大きくすることで、見かけ上の曲げ癖山高さを低減する効果が向上することがわかる（図１０（ｂ）と図１０（ｄ）に示す表面形状プロフィールＣを参照）。そのため、曲げ癖山高さを低減するためには、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βを大きくすることが好ましい。

しかしながら、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βをパンチ側第１傾斜面部１１ｂの傾斜角度αよりも大きくすると、パンチ側第２傾斜面部１１ｃがパンチ稜線部１１ｄよりも天板成形面部１１ｅ側となってしまう。そのため、プレス成形用金型１０のダイ１３をプレス成形方向に対して平行に相対移動させる場合においては、成形下死点位置でのパンチ側第２傾斜面部１１ｃとダイ側第２傾斜面部１３ｃとの垂直方向の間隙が広くなってしまって曲げ戻されるフランジ部１１５を十分に拘束できないので、曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さを低くする効果も飽和してしまう。

よって、ダイ１３をパンチ１１側へとプレス成形方向に対して平行に相対移動させる場合において、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βは、パンチ側第１傾斜面部１１ｂの傾斜角度α以下（０＜β≦α）とすればよい。

もっとも、ダイ１３がプレス成形方向に対して傾斜してパンチ１１側に可動する機構を備えたプレス成形用金型１０を用いて寄せ曲げする場合においては、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βについて上記のような上限は存在せず、適宜設定すればよい。

また、プレス成形後にプレス成形用金型１０からプレス成形品１２０を離型すると、フランジ部１１５を曲げ戻して成形した縦壁部１２３がパンチ１１側に凸状となるスプリングバックする（図５（ｅ）参照）。そのため、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βは、プレス成形過程におけるプレス成形品１２０の縦壁部１２３の折り曲げ量（パンチ１１側に凹状）が、スプリングバック量（パンチ１１側に凸状）を超えない範囲内に留めるのが好ましい。

ただし、離型後の縦壁部１２３のスプリングバック量は、プレス成形品１２０の断面形状及び長手方向形状、ブランク１００に用いる金属板の引張強度及び板厚、プレス成形品１２０に生じた残留応力やひずみの分布等、様々な因子の影響を受けるので、一律に決めることはできない。
そのため、縦壁部１２３のスプリングバック量は、あらかじめ有限要素法による数値シミュレーションや予備実験により求めておくことが好ましい。

また、ダイ１３は、パンチ１１外面に平行なクリアランスを保持した内面形状を有することが好ましい。ここで、ダイ１３の有する内面形状とは、ダイ側第１傾斜面部１３ｂ及びダイ側第２傾斜面部１３ｃの形状のことをいう。また、パンチ１１外面とは、パンチ側第１傾斜面部１１ｂ及びパンチ側第２傾斜面部１１ｃの形状をいう。そして、ダイ１３のダイ側第１傾斜面部１３ｂは、プレス成形方向に対して傾斜角度αであってパンチ側第１傾斜面部１１ｂと平行とし、ダイ側第２傾斜面部１３ｃは、ダイ側第１傾斜面部１３ｂを基準としてパンチ１１側にむけて傾斜角度βだけ傾斜させてパンチ側第２傾斜面部１１ｃと平行とするのが好ましい。

そして、ダイ１３をプレス成形方向に対して平行に相対移動させてパンチ１１に近接させた成形下死点位置において、ダイ側第１傾斜面部１３ｂ及びダイ側第２傾斜面部１３ｃは、パンチ側第１傾斜面部１１ｂ及びパンチ側第２傾斜面部１１ｃのそれぞれに対して垂直方向距離が所定の間隙を保って対向させるように設けることが好ましい。これは、図１（ｂ）に示す成形下死点位置の状態のとおり、パンチ１１とダイ１３との間において縦壁部１１３が自由に変形できる空間を狭くして縦壁部１１３を拘束できるので、パンチ側第１傾斜面部１１ｂ及びパンチ側第２傾斜面部１１ｃとダイ側第１傾斜面部１３ｂとダイ側第２傾斜面部１３ｃの形状を転写しやすくなるからである。

≪パンチとダイのクリアランス≫
ここで、図１及び図２に示すプレス成形用金型１０において、パンチ１１とダイ１３とのクリアランスは、ブランクの板厚の0%以上50%以下となるように、パンチ１１とダイ１３とを設置することが好ましい。パンチ１１とダイ１３のクリアランスとは、パンチ側第１傾斜面部とダイ側第１傾斜面部との垂直方向距離、及び、パンチ側第２傾斜面部とダイ側第２傾斜面部の垂直方向距離を前記板厚で除して100を乗じて算出される値（%）のことをいう。

クリアランスが0%未満の場合は、いわゆる「しごき加工」となり、摺動面の異常摩耗や、いわゆる「かじり」と称される疵が発生するおそれがあるため、好ましくない。
また、クリアランスが50%超えた場合、ブランクが自由に動けるスペースを生じさせることとなるため、本発明の効果を発揮しにくくなるため好ましくない。

特に、プレス成形用金型とブランクとの間で「かじり」が生じやすい引張強度1600MPa級超や板厚3.6mmより厚い金属板をブランクとして用いる場合、クリアランスを適切に調整することが重要となる。

なお、本実施の形態に係るプレス成形方法の説明は、ハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５の全部を曲げ戻して縦壁部１２３の一部としたコの字断面形状のプレス成形品１２０をプレス成形する場合についてのものであったが、本発明は、図１１に一例として示すように、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５の一部を曲げ戻して縦壁部１３３の一部とし、フランジ部１１５の残りの部位を新たなフランジ部１３５としたハット断面形状のプレス成形品１３０をプレス成形するものであってもよい。
この場合においても、図４に示すコの字断面形状のプレス成形品１２０をプレス成形する場合と同様、パンチ１１のパンチ稜線部１１ｄを曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３の内面側に当接させながらフランジ部１１５を曲げ戻すことで、ハット断面形状のプレス成形品１３０の縦壁部１３３に残存する曲げ癖部１４１の大きさ（曲げ癖山高さ）を低減することができる。

また、本発明は、上面視で長手方向に沿って湾曲したプレス成形品を目標形状とする場合においては、プレス成形品の縦壁部に残存する曲げ癖部の大きさ（曲げ癖山高さ）を低減することができることに加え、湾曲したプレス成形品における伸びフランジ成形による割れや縮みフランジ成形によるしわを抑制することができる。

本実施の形態では、ダイ１３は、パンチ側第１傾斜面部１１ｂ及びパンチ側第２傾斜面部１１ｃのそれぞれに平行なダイ側第１傾斜面部１３ｂ及びダイ側第２傾斜面部１３ｃを備え、パンチ側第１傾斜面部１１ｂ及びパンチ側第２傾斜面部１１ｃと協働して曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３を挟圧するものであった。

もっとも、本発明は、ダイ１３がパンチ側第１傾斜面部１１ｂ及びパンチ側第２傾斜面部１１ｃのそれぞれに平行なダイ側第１傾斜面部１３ｂ及びダイ側第２傾斜面部１３ｃを備えたものに限るものではない。パンチ稜線部を当接させながらフランジ部を曲げ戻してパンチ側第１傾斜面部及びパンチ側第２傾斜面部に沿わせるように縦壁部を形成するものであってもよい。

また、本発明は、予め準備されたハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品のフランジ部を曲げ戻す１工程のみのものに限らず、ハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品をプレス成形する第１成形工程と、曲げ戻し前プレス成形品のフランジ部を曲げ戻して縦壁部を形成する第２成形工程と、の２工程で目標形状のプレス成形品をプレス成形するものを含む。

なお、本発明で成形対象とするプレス成形品が自動車部品である場合、自動車部品の種類としては、高強度の金属板を使うＡピラーやＢピラー、ルーフレール、サイドレール、フロントサイドメンバー、リアサイドメンバー、クロスメンバー等の骨格部品、等が例示できる。

本実施例１では、図３（ａ）に示すハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品１１０をプレス成形する第１成形工程と、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻して図３（ｂ）に示すプレス成形品をプレス成形する第２成形工程、のそれぞれについてプレス成形シミュレーションを行い、プレス成形品１２０の縦壁部１２３に発生する曲げ癖部の曲げ癖山高さを求めた。

第１成形工程では、板厚1.2mm、引張強度1180MPa級の金属板をブランク１００とし、パンチとダイとホルダーとを備えたプレス成形用金型（図示なし）を用いて、図３（ａ）に示す天板部１１１と縦壁部１１３とフランジ部１１５を有する曲げ戻し前プレス成形品１１０をプレス成形した。

曲げ戻し前プレス成形品１１０の目標形状は、成形高さhを50mm、天板部１１１の長さl_Tを50mm、縦壁部１１３の傾斜角度αを3°、フランジ部１１５の幅W_Fを50mm、パンチ肩Ｒ部１１７の曲げ半径及びダイ肩Ｒ部１１９の曲げ半径をいずれも10mmとした。
そして、第１成形工程で用いるパンチ及びダイの寸法は、曲げ戻し前プレス成形品の目標形状に対応するように設定した。

続く第２成形工程では、図１に示すように、パンチ１１とダイ１３とを備えたプレス成形用金型１０を用い、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５の全部を曲げ戻し、天板部１２１と縦壁部１２３とを有するコの字断面形状のプレス成形品１２０をプレス成形した。

プレス成形品１２０の目標形状は、天板部１２１の長さ、パンチ肩Ｒ部１２５の曲げ半径は曲げ戻し前プレス成形品１１０と同一とした。

プレス成形用金型１０の寸法は、パンチ１１の天板成形面部１１ｅの幅は50mm、パンチ側第１傾斜面部１１ｂ及びダイ側第１傾斜面部１３ｂは、いずれも、曲げ戻し前プレス成形品１１０の縦壁部１１３の傾斜角度αと等しい3°とした。

また、パンチ稜線部１１ｄの天板成形面部１１ｅからの距離h₂は50mm、パンチ側第１傾斜面部１１ｂの傾斜角度はα＝3°、パンチ側第１傾斜面部１１ｂを基準としたパンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度はβ＝0～3°、ダイ肩Ｒ部１１９の曲げ半径は10mm、成形下死点におけるパンチ側第１傾斜面部１１ｂとダイ側第１傾斜面部１３ｂのクリアランス及びパンチ側第２傾斜面部１１ｃとダイ側第２傾斜面部１３ｃのクリアランスは、いずれも、ブランク１００の板厚に対して3%とした。

そして、第２成形工程で成形されたプレス成形品１２０の縦壁部１２３に発生した曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さを算出した。ここで、曲げ癖山高さは、縦壁部１２３に垂直な方向における曲げ癖部１２７の表面までの距離の最大値とした。

本実施例１では、以下に示すように、プレス成形品１２０のプレス成形に用いるパンチ１１のパンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βとパンチ稜線部１１ｄの位置を変更してプレス成形シミュレーションを行い、曲げ癖山高さの低減効果について検討した。

［パンチ側第２傾斜面部の傾斜角度］
本実施例では、まず、第２成形工程で用いるパンチ１１のパンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βを変更し、曲げ癖部の曲げ癖山高さを検討した。

パンチ側第１傾斜面部１１ｂのプレス成形方向から外側の傾斜角度α（＝3°）以下の範囲内でパンチ側第２傾斜面部１１ｃのパンチ側第１傾斜面部１１ｂから内側の傾斜角度をβ＝1°、2°又は3°としたものを発明例１－１、発明例１―２及び発明例１―３とし、曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さを求めた。
また、比較対象として、図４に示す従来のプレス成形用金型４０を用いて、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻して縦壁部１２３の一部としたプレス成形品１２０をプレス成形したものを比較例１とし、発明例１－１～発明例１－３と同様に、曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さを求めた。

表１に、発明例１－１～発明例１－４及び比較例１におけるプレス成形品１２０の曲げ癖山高さ結果を示す。

比較例１における曲げ癖山高さは1.72mmであった。
これに対し、発明例１－１、発明例１－２及び発明例１－３における曲げ癖山高さは1.24mm、1.35mm及び1.52mmであり、いずれも、比較例１よりも低減した。
これより、パンチ稜線部１１ｄを設けたパンチ１１を用いることで、曲げ癖部１２７の曲げ癖山高さを低減できることが示された。

さらに、発明例１－１～発明例１－３の結果から、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βを大きくすることによって、曲げ癖山高さを低減する効果が大きくなることが示された。これは、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部を曲げ戻す際に、ダイ肩Ｒ部１１９を逆方向に曲げる変形が促進されるためである。

なお、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度βを、パンチ側第１傾斜面部１１ｂの傾斜角度αよりも大きい4°とした場合についても、プレス成形シミュレーションを行った。

この場合、ダイ１３を水平方向への移動も可能として、パンチ１１側へと寄せ曲げすることで、パンチ側第２傾斜面部１１ｃの傾斜角度がパンチ側第１傾斜面部１１ｂの傾斜角度αよりも大きい場合であっても、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部を曲げ戻してプレス成形品１２０をプレス成形することができる。

［パンチ稜線部の位置の影響］
次に、第２成形工程で用いるパンチ１１のパンチ稜線部１１ｄの位置を本発明の好適範囲内で変更した場合についてプレス成形シミュレーションを行い、曲げ癖部の曲げ癖山高さを求めた。

ここでは、発明例として、パンチ側第１傾斜面部１１ｂのプレス成形方向から外側の傾斜角度α以下の範囲内でパンチ側第２傾斜面部１１ｃのパンチ側第１傾斜面部１１ｂ方向から内側の傾斜角度をβ＝3°としたものを、それぞれ、発明例２－１、発明例２―２及び発明例２―３とした。

表２に、発明例２－１～発明例２－５と、前述した比較例１におけるプレス成形品１２０の曲げ癖山高さ結果を示す。

発明例２－１は、パンチ稜線部１１ｄの位置を本発明の好適範囲内としたものであり、発明例２－１は縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａ、発明例２－２はダイ肩Ｒ部１１９、発明例２－３はフランジ側塑性曲げ変形領域１１５ａの範囲となるようにパンチ稜線部１１ｄの位置を設定したものである。
発明例２－１、発明例２－２及び発明例２－３における曲げ癖山高さは、それぞれ、1.24mm、1.23mm及び1.24mmであり、比較例１における曲げ癖山高さに比べて大きく低減した。

発明例２－４及び発明例２－５は、パンチ稜線部１１ｄの位置を本発明の好適範囲外としたものであり、発明例２－４は縦壁側塑性曲げ変形領域１１３ａよりもパンチ肩Ｒ部１１７側に、発明例２－５はフランジ側塑性曲げ変形領域１１５ａよりもフランジ部１１５先端側にパンチ稜線部１１ｄを設定したものである。
発明例２－４及び発明例２－５における曲げ癖山高さはいずれも1.45mmであり、比較例１における曲げ癖山高さよりは小さいが、発明例２－１～発明例２－３より大きかった。

本実施例２では、図１１（ａ）に示すハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品１１０をプレス成形する第１成形工程と、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻して図１１（ｂ）に示すハット断面形状のプレス成形品１３０をプレス成形する第２成形工程と、のそれぞれについてプレス成形シミュレーションを行い、プレス成形品１３０の縦壁部１３３に発生する曲げ癖部１４１の大きさを検討した。

当該プレス成形シミュレーションでは、前述した実施例１と同様、パンチ側第１傾斜面部とパンチ側第２傾斜面部とパンチ稜線部とを有するパンチと、フランジ曲げ戻し部を有するダイと、を備えたプレス成形用金型（図示なし）を用い、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５における縦壁部１１３側の一部を曲げ戻して縦壁部１３３とし、フランジ部１１５における縦壁部１１３と反対側の部位をフランジ部１３５としたハット断面形状のプレス成形品１３０をプレス成形したもの発明例３とした。

プレス成形品１３０の目標形状は、成形高さをH＝80mm、フランジ部１３５の幅をWF＝20mmとした。また、プレス成形品１３０のプレス成形に用いるパンチは、パンチ側第１傾斜面部の傾斜角度をα＝3°、パンチ側第２傾斜面部の傾斜角度をβ＝3°とした。そして、プレス成形品１３０の目標形状及びプレス成形用金型の寸法についてのその他の条件は、前述した実施例１と同様とした。

また、実施例２では、従来のプレス成形用金型４０を用いて、曲げ戻し前プレス成形品１１０のフランジ部１１５を曲げ戻してプレス成形品１３０をプレス成形したものを比較例２とした。

そして、発明例３及び比較例２のそれぞれについて、ハット断面形状のプレス成形品１３０の縦壁部１３３に残存した曲げ癖部１４１の曲げ癖山高さを求めた。曲げ癖山高さは、前述した実施の形態と同様に求めた（図６参照）。
表３に、発明例３及び比較例２における曲げ癖山高さの結果を示す。

比較例２における曲げ癖山高さは1.71mmであった。
これに対し、発明例３における曲げ癖山高さは1.24mmであり、比較例２よりも低減した。
これより、本発明に係るプレス成形方法によれば、ハット断面形状のプレス成形品１３０品を目標形状とする場合においても、曲げ癖部１４１の曲げ癖山高さを低減できることが示された。

１０ プレス成形用金型
１１ パンチ
１１ａ パンチ側縦壁成形面部
１１ｂ パンチ側第１傾斜面部
１１ｃ パンチ側第２傾斜面部
１１ｄ パンチ稜線部
１１ｅ 天板成形面部
１３ ダイ
１３ａ ダイ側縦壁成形面部
１３ｂ ダイ側第１傾斜面部
１３ｃ ダイ側第２傾斜面部
１３ｄ フランジ曲げ戻し部
１３ｅ フランジ成形面部
１３ｆ ダイ肩部
４０ プレス成形用金型
４１ パンチ
４１ａ パンチ側縦壁成形面部
４３ ダイ
４３ａ ダイ側縦壁成形面部
４３ｂ フランジ曲げ戻し部
１１０ プレス成形品
１１０ 曲げ戻し前プレス成形品
１１１ 天板部
１１３ 縦壁部
１１３ａ 縦壁側塑性曲げ変形領域
１１５ フランジ部
１１５ａ フランジ側塑性曲げ変形領域
１１７ パンチ肩Ｒ部
１１９ ダイ肩Ｒ部
１２０ プレス成形品
１２１ 天板部
１２３ 縦壁部
１２５ パンチ肩Ｒ部
１２７ 曲げ癖部
１２７ａ ダイ肩Ｒ相当部
１２７ｂ 縦壁側塑性曲げ変形部
１２７ｃ フランジ側塑性曲げ変形部
１２７ｄ 境界
１２７ｅ 境界
１３０ プレス成形品
１３１ 天板部
１３３ 縦壁部
１３５ フランジ部
１３７ パンチ肩Ｒ部
１３９ ダイ肩Ｒ部
１４１ 曲げ癖部
１５１ 平坦面部
１５３ 電極
１５５ 溶接部

Claims (3)

1. 天板部と、該天板部からプレス成形方向に対して傾斜して連続する縦壁部と、該縦壁部からダイ肩Ｒ部を介して連続するフランジ部と、を有してなるハット断面形状の曲げ戻し前プレス成形品を、パンチとダイとを用いて前記フランジ部を曲げ戻して縦壁部を形成したプレス成形品のプレス成形方法であって、
   前記パンチは、
   前記曲げ戻し前プレス成形品の前記天板部と同形状の前記プレス成形品の天板部を成形する天板成形面部と、前記縦壁部を成形する縦壁成形面部とを有し、
   該縦壁成形面部は、前記天板成形面部から連続して外側に傾斜し、プレス成形方向に対する傾斜角度が前記曲げ戻し前プレス成形品の前記縦壁部の傾斜角度と等しいパンチ側第１傾斜面部と、該パンチ側第１傾斜面部の下端側から連続して該パンチ側第１傾斜面部よりも内側に傾斜するパンチ側第２傾斜面部とを有し、前記パンチ側第１傾斜面部と前記パンチ側第２傾斜面部とが外側に凸となる山形状を呈すると共にその接続部にパンチ稜線部が形成されてなり、
   前記ダイは、
   前記パンチに載置した前記曲げ戻し前プレス成形品の前記フランジ部を曲げ戻すフランジ曲げ戻し部を有し、
   前記パンチに前記曲げ戻し前プレス成形品を載置して前記ダイを前記パンチ側に相対移動させ、前記縦壁部の内面側に前記パンチ稜線部を当接させながら前記フランジ曲げ戻し部により前記フランジ部を曲げ戻し、前記プレス成形品の前記縦壁部を形成することを特徴とするプレス成形方法。
2. 前記ダイは、パンチ外面に平行なクリアランスを保持した内面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
3. 前記パンチ稜線部は、下式を満足する位置に形成されてい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。
   h₁-R₁(1-sinα)－R₁/2 ≦ h₂ ≦ h₁－R₁(1-sinα)+2πR₁(90－α)/360＋R₁/2
   ここで、
   h₂は、前記パンチの前記天板成形面部から前記パンチ稜線部までのプレス成形方向における距離（mm）
   h₁は、前記曲げ戻し前プレス成形品の成形高さ（mm）、
   R₁は、前記曲げ戻し前プレス成形品のダイ肩Ｒ部の曲げ半径（mm）
   αは、前記曲げ戻し前プレス成形品の前記縦壁部のプレス成形方向に対する傾斜角度（°）

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