JPH10202326A - プレス成形方法およびこれに用いられるプレス成形用板材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビード形状を変えることなく、板材の流入量を
柔軟に制御することができるプレス成形方法およびこれ
に用いられるプレス成形用板材を提供する。 【解決手段】ブランク材１０にレーザ硬化領域１１を形
成する一方、成形型２０の、レーザ硬化領域１１と絞り
成形部分２４の外周との間にビード２３を設ける。ブラ
ンク材１０のレーザ硬化領域１１が、ビード２３を通過
する際に生じる抵抗力により、ブランク材１０の絞り成
形部分２４への流入量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレス成形方法お
よびこれに用いられるプレス成形用板材に関し、特に薄
板の絞り成形に適用して好ましいプレス成形方法および
これに用いられるプレス成形用板材に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の薄板の絞り成形では、絞り成形
部分に「しわ」や「割れ」等の欠陥が生じるのを防止す
るために、成形過程において板材（以下、ブランク材と
もいう）に引き抜き抵抗力を付加することが行われてい
る。

【０００３】例えば、図１３に点線Ａで示されるような
絞り成形を行う場合、従来のプレス成形方法では、製品
形状の外周に単一ビード２３あるいはダブルビード２３
Ａ，２３Ｂを設け、ここで生じる曲げ／曲げ戻し抵抗に
よって、ブランク材１０の絞り成形部分２４への流入を
制御している。

【０００４】なかでも、ダブルビード２３Ａ，２３Ｂを
設けると、図１４に示すように、ブランク材１０が外側
のビード２３Ｂを通過する際に加工硬化されることか
ら、この硬化した部分が内側のビード２３Ａを通過する
際に通常の硬度の板材が通過するよりも大きな引き抜き
抵抗力が生じることになる。

【０００５】このようなブランク材の流入制御用ビード
２３は、成形形状の各領域で必要とされる引き抜き抵抗
力に応じて、適宜形状に設定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の流入
制御用ビードでは、主としてビード形状で決まる一定の
引き抜き抵抗力しか発揮できないので、ブランク材の流
入量の変動に柔軟に対処することが困難であった。この
ため、複雑な成形形状の場合には適切な流入量制御がで
きなかった。

【０００７】また、ビードによる引き抜き抵抗力を高く
するためには、ブランク材の流入方向に対して略直角方
向に複数のビード、例えばダブルビード、を設定するこ
とが好ましいとされるが、このようなダブルビードにつ
いては、幾つかの問題点が指摘されていた。

【０００８】すなわち、従来のダブルビード２３Ａ，２
３Ｂでは、図１５に示すように、外側のビード２３Ｂで
加工硬化した部分が内側のビード２３Ａを通過するま
で、引き抜き抵抗力が一定とならず、この間にしわや割
れ等の欠陥が生じるおそれがある。これは、ビード２３
Ａ，２３Ｂを形成する金型強度の点から、図１４に示す
ビード幅ｄを一定寸法（例えば２５ｍｍ程度）以下に狭
くすることができないからである。

【０００９】また、ダブルビード２３Ａ，２３Ｂでブラ
ンク材の流入量を制御するときは、ビードを設定するた
めの領域が広く必要となって、ブランク材１０の歩留ま
りが低下するという問題もあった。

【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、ビード形状を変えることな
く、板材の流入量を柔軟に制御することができるプレス
成形方法およびこれに用いられるプレス成形用板材を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明のプレス成形方法は、板材を
所定形状に絞り成形するプレス成形方法において、前記
板材に、材料硬度が相違する異硬度領域を形成する一
方、成形型の、前記板材の前記異硬度領域に相当する部
分と絞り成形部分の外周との間に、前記絞り成形部分へ
の前記板材の流入方向に対して略直角方向に延在するビ
ードを設け、前記板材の前記異硬度領域が、前記成形型
の前記ビードを通過する際に生じる抵抗力により、前記
板材の前記絞り成形部分への流入量を制御することを特
徴とする。

【００１２】この請求項１記載のプレス成形方法では、
成形型に流入量制御用ビードを形成する一方で、板材に
異硬度領域を形成しているので、板材の異硬度領域が成
形型のビードを通過する際に抵抗力が生じ、これによ
り、成形型のビード形状を変えることなく、板材が絞り
成形部分へ流入する量を制御することができる。

【００１３】すなわち、板材の異硬度領域の硬度を変え
ることで流入量を容易に制御することができる。また、
板材の異硬度領域とビードとの間隔を変えることで、引
き抜き抵抗力の立ち上がりタイミングを容易に制御する
ことができる。

【００１４】特に、板材への異硬度領域の形成は容易に
しかも複雑であっても対応できるので、複雑な成形形状
に対しても材料の流入量制御を行うことができる。ま
た、板材の異硬度領域と成形型のビードとの間隔を狭く
設定することが可能であるため、板材の材料歩留まりが
著しく向上することになる。

【００１５】請求項１記載のプレス成形方法において、
成形型に形成されるビードは単一ビード、複数ビードの
何れでも良いが、請求項２記載のプレス成形方法は、前
記ビードが単一ビードであることを特徴とする。このよ
うに単一ビードとすることで、板材の材料歩留まりが著
しく向上する。また、異硬度領域の設定位置を考慮すれ
ば、当該材料歩留まりがより向上するとともに、引き抜
き抵抗力の立ち上がりタイミングも容易に制御すること
ができる。

【００１６】請求項１または２記載のプレス成形方法に
おいて、板材への異硬度領域の形成方法は特に限定され
ないが、請求項３記載のプレス成形方法は、前記異硬度
領域が、レーザ光で加工硬化されてなることを特徴とす
る。レーザ加工によって異硬度領域を形成することで、
当該異硬度領域が容易に、しかも複雑であっても充分に
対処することができ、加えて低コストで形成することが
できる。また、硬度を変えるのもきわめて簡単である。

【００１７】板材への異硬度領域の他の形成方法とし
て、請求項４記載のプレス成形方法は、前記異硬度領域
が、異強度の板材からなることを特徴とする。また、請
求項５記載のプレス成形方法は、前記異硬度領域が、凹
凸部からなることを特徴とする。これらの形成方法によ
って形成された異硬度領域にあっても、請求項１または
２記載の発明と同じ作用効果を奏することとなる。

【００１８】また、請求項６記載の発明は、請求項１〜
５の何れかに記載のプレス成形方法に用いられるプレス
成形用板材によって、上記目的を達成するものである。

【００１９】

【発明の効果】請求項１，４，５記載のプレス成形方法
および請求項６記載のプレス成形用板材によれば、ビー
ド形状を変えることなく、複雑な成形形状に対しても容
易に材料流入量を制御することができる。また、板材の
異硬度領域とビードとの間隔を変えることで、引き抜き
抵抗力の立ち上がりタイミングを容易に制御することが
できる。しかも、板材の異硬度領域と成形型のビードと
の間隔を狭く設定することが可能であるため、板材の材
料歩留まりが著しく向上することになる。

【００２０】請求項２記載のプレス成形方法によれば、
板材の材料歩留まりが著しく向上する。また、異硬度領
域の設定位置を考慮すれば、材料歩留まりがより向上す
るとともに、引き抜き抵抗力の立ち上がりタイミング
も、容易に制御することができる。

【００２１】請求項３記載のプレス成形方法によれば、
異硬度領域が容易に、しかも複雑であっても充分に対処
することができ、加えて低コストで形成することができ
る。また、硬度を変えるのもきわめて簡単である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。第１実施形態 図１は本発明のプレス成形方法の第１実施形態を示す板
材および成形型の平面図、図２は図１のII-II 線に沿う
断面図、図３は第１実施形態の成形時における引き抜き
ストロークと引き抜き抵抗力との関係を示すグラフであ
る。

【００２３】図１には、本実施形態で用いられる板材
（ブランク材）１０が実線で、同じく成形型２０が二点
鎖線でそれぞれ示されているが、本実施形態の成形型２
０は、略中央に絞り成形を行うための絞り成形部分２４
を有している。例えば、自動車用ドアパネルの絞り成形
においては当該ドアパネル部分である。

【００２４】絞り成形部分２４の外周には、ドアパネル
形状の３辺に沿って３つのビード２３が形成されてお
り、図２に示すように、一方の成形型２１に形成された
凸ビード２３ａと、他方の成形型２２に形成された凹ビ
ード２３ｂとから構成されている。本実施形態ののビー
ド２３は、単一ビードであって、絞り成形時にブランク
材１０が当該絞り成形部分２４へ引き込まれるのを調節
するために設定されている。

【００２５】一方、ブランク材２４は成形形状に応じて
所定の大きさにブランクされており、上述した３つのビ
ード２３にて加工される部分の外側に、レーザ加工によ
って硬度が高くなった異硬度領域（以下、レーザ硬化領
域１１ともいう）が形成されている。このレーザ硬化領
域領域１１は、それぞれ対応するビード２３に略等しい
長さに形成されている。本実施形態のレーザ硬化領域１
１は、レーザ加工時のレーザ強度等の諸条件によって、
その硬度、およびビード２３との間隔ｓが種々に設定さ
れ、これにより、後述する引き抜き抵抗力や当該引き抜
き抵抗力の立ち上がりタイミングが種々に設定できる。

【００２６】次に作用を説明する。まず、レーザ加工に
よりレーザ硬化領域１１が形成されたブランク材１０を
成形型２０にセットし、型締めを行うことにより絞り成
形を行う。これにより、ブランク材１０は、成形型２０
の絞り成形部分２４によって製品形状に絞り成形され、
この部分に周囲のブランク材が流入しようとする。

【００２７】しかしながら、この絞り加工と同時に、ブ
ランク材１０の周囲が、成形型２０の外周に形成された
ビード２３によって保持され、さらに図２に示すよう
に、ブランク材１０が絞り成形部分２４へ引き込まれる
際に、ビード２３の近傍に形成された高硬度のレーザ硬
化領域１１が即座にビード２３を通過するので、図３に
示すようにその引き抜き抵抗力が即座に高くなる。その
結果、絞り成形部分２４に流入する材料量が適切に制御
され、「しわ」や「割れ」等の欠陥が防止される。

【００２８】特に本実施形態では、レーザ加工により異
硬度領域を形成しているので、このレーザ硬化領域１１
の硬度を低コストでしかもきわめて簡単に変えることが
でき、その結果、材料の流入量を容易に制御することが
できる。また、レーザ硬化領域１１とビード２３との間
隔ｓも容易に変えることができるので、引き抜き抵抗力
の立ち上がりタイミングも容易に制御することができ
る。

【００２９】しかも、レーザ加工であるため、形成すべ
き異硬度領域が複雑な形状であっても容易に対応できる
ので、複雑な製品形状に対しても材料の流入量制御を行
うことができる。また、単一ビード２３とし、さらにレ
ーザ硬化領域１１とビード２３との間隔ｓを狭く設定す
ることにより、ブランク材１０の材料歩留まりが著しく
向上することになる。

【００３０】第２実施形態 図４は本発明のプレス成形方法の第２実施形態を示す板
材および成形型の平面図、図５は図４のV-V 線に沿う断
面図である。

【００３１】本実施形態のプレス成形方法では、ブラン
ク材に形成される異硬度領域として、異強度の板材が採
用されている。具体的には、主ブランク材１０Ａに２枚
の副ブランク材１０Ｂ，１０Ｃをレーザ溶接法などを用
いて接合することにより、成形対象となるブランク材１
０が構成されている。副ブランク材１０Ｂ，１０Ｃが接
合される部分は、成形型２０に形成されたビード２３に
対応した位置とされている。

【００３２】図６は、本実施形態において、主ブランク
材１０Ａと副ブランク材１０Ｂまたは１０Ｃとの溶接部
近傍の硬度分布を測定した結果を示すグラフである。ま
た、図７は主ブランク材１０Ａと副ブランク材１０Ｂま
たは１０Ｃとの溶接接合前の母材の引張り強度と硬度と
の関係を測定した結果を示すグラフ、図８は同じく溶接
接合後の母材の引張り強度と硬度との関係を測定した結
果を示すグラフである。

【００３３】図６から明らかなように、主ブランク材１
０Ａと副ブランク材１０Ｂまたは１０Ｃとの溶接接合部
の硬度は溶接部分で最も高く、Ｈｖ＝３５０〜４００程
度を示している。この硬度は、図８に示す母材の引張り
強度に換算すると６０ｋｇ／ｍｍ２ 、すなわち５８０
ＭＰａとなる。

【００３４】一方、図６において溶接接合部以外の部分
の硬度はＨｖ＝１５０程度を示しており、この硬度は図
７に示す母材の引張り強度に換算すると５０ｋｇ／ｍｍ
２、すなわち４９０ＭＰａとなる。

【００３５】したがって、引張り強度が異なる副ブラン
ク材１０Ｂまたは１０Ｃをレーザ等を用いて接合する
と、溶接後においても硬度が異なる異硬度領域を形成す
ることができ、その結果、上述したレーザ加工によるレ
ーザ硬化領域１１と同様に、ブランク材１０の引き抜き
抵抗力を制御することが可能となる。

【００３６】この場合、主ブランク材１０Ａの引張り強
度よりも大きい引張り強度の副ブランク材１０Ｂ，１０
Ｃを接合してブランク材１０を構成すると、図９に示す
ように、成形過程において、ブランク材１０の引き抜き
抵抗力は、当初は主ブランク材１０Ａの硬度にしたがっ
て立ち上がり、その後、高硬度の副ブランク材１０Ｂ，
１０Ｃの硬度によってさらに増加することとなる。

【００３７】これに対して、主ブランク材１０Ａの引張
り強度よりも小さい引張り強度の副ブランク材１０Ｂ，
１０Ｃを接合してブランク材１０を構成すると、図１０
に示すように、成形過程において、ブランク材１０の引
き抜き抵抗力は、当初は高硬度の主ブランク材１０Ａの
硬度にしたがって大きく立ち上がり、その後、低硬度の
副ブランク材１０Ｂ，１０Ｃの硬度によって減少するこ
ととなる。

【００３８】このように、本実施形態では、上述した第
１実施形態の作用効果に加えて、接合する副ブランク材
の強度を変えることにより、ブランク材１０の引き抜き
抵抗力を柔軟に制御することができる。

【００３９】第３実施形態 図１１は本発明のプレス成形方法の第３実施形態を示す
板材および成形型の平面図、図１２は図１１のXII-XII
線に沿う断面図である。

【００４０】本実施形態のプレス成形方法では、ブラン
ク材に形成される異硬度領域として、凹凸部１２が採用
されている。この凹凸部１２は、例えば成形前のブラン
クカット工程で材料自体にディンプル加工することによ
り、工程を増加させることなく容易に形成することがで
きる。凹凸部１２が形成される部分は、第１実施形態と
同じように、成形型２０に形成されたビード２３に対応
した位置とされている。

【００４１】本実施形態の凹凸部１２を採用する場合に
は、凹凸部１２の大きさ、深さ、単位面積当たりの数等
を変えることにより、ブランク材１０の引き抜き抵抗力
を制御することができる。特に、これらの凹凸部１２の
形成および変更はブランクカット工程等と同一工程で行
えるため、コスト的にきわめて有利である。

【００４２】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレス成形方法の第１実施形態を示す
板材および成形型の平面図である。

【図２】図１のII-II 線に沿う断面図である。

【図３】第１実施形態の成形時における引き抜きストロ
ークと引き抜き抵抗力との関係を示すグラフである。

【図４】本発明のプレス成形方法の第２実施形態を示す
板材および成形型の平面図である。

【図５】図４のV-V 線に沿う断面図である。

【図６】第２実施形態における溶接部近傍の硬度分布を
示すグラフである。

【図７】第２実施形態において溶接前の母材の引張り強
度と硬度との関係を示すグラフである。

【図８】第２実施形態において溶接後の母材の引張り強
度と硬度との関係を示すグラフである。

【図９】第２実施形態の成形時における引き抜きストロ
ークと引き抜き抵抗力との関係を示すグラフである。

【図１０】第２実施形態の成形時における引き抜きスト
ロークと引き抜き抵抗力との関係を示すグラフである。

【図１１】本発明のプレス成形方法の第３実施形態を示
す板材および成形型の平面図である。

【図１２】図１１のXII-XII 線に沿う断面図である。

【図１３】従来のプレス成形方法を示す成形型の平面図
である。

【図１４】図１３のXIV-XIV 線に沿う断面図である。

【図１５】従来のプレス成形時における引き抜きストロ
ークと引き抜き抵抗力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…ブランク材（板材） １０Ａ…主ブランク材 １０Ｂ，１０Ｃ…副ブランク材（異硬度領域） １１…レーザ硬化領域（異硬度領域） １２…凹凸部（異硬度領域） ２０…成形型 ２３…ビード ２４…絞り成形部分

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材を所定形状に絞り成形するプレス成
   形方法において、 前記板材に、材料硬度が相違する異硬度領域を形成する
   一方、 成形型の、前記板材の前記異硬度領域に相当する部分と
   絞り成形部分の外周との間に、前記絞り成形部分への前
   記板材の流入方向に対して略直角方向に延在するビード
   を設け、 前記板材の前記異硬度領域が、前記成形型の前記ビード
   を通過する際に生じる抵抗力により、前記板材の前記絞
   り成形部分への流入量を制御することを特徴とするプレ
   ス成形方法。
2. 【請求項２】 前記ビードが、単一ビードであることを
   特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。
3. 【請求項３】 前記異硬度領域が、レーザ光で加工硬化
   されてなることを特徴とする請求項１または２記載のプ
   レス成形方法。
4. 【請求項４】 前記異硬度領域が、異強度の板材からな
   ることを特徴とする請求項１または２記載のプレス成形
   方法。
5. 【請求項５】 前記異硬度領域が、凹凸部からなること
   を特徴とする請求項１または２記載のプレス成形方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかに記載のプレス成
   形方法に用いられるプレス成形用板材。