WO2015079791A1

WO2015079791A1 - プレス成形方法

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Publication number: WO2015079791A1
Application number: PCT/JP2014/075105
Authority: WO
Inventors: 正樹卜部
Original assignee: Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2015-06-04
Also published as: JP5975014B2; JP2015100811A

Abstract

　本発明に係るプレス成形方法は、外周縁の一部が外方に突出した凸状外周縁部を有する天板部と、天板部における凸状外周縁部に沿って曲げ成形された縦壁部とを有する成形部品をプレス成形するプレス成形方法であって、ブランク材における天板部に相当する部位の一部を板押えによって押える板押え工程と、縦壁部を成形する第１成形工程と、天板部を平坦に成形する第２成形工程とを含む。板押え工程は、天板部における凸状外周縁部のＲ止まりからブランク材の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下の距離を離して板押えを行う。第２成形工程は、第１成形工程において天板部における板押えをしていない部位について成形を行う。

Description

プレス成形方法

　本発明は、金属板（metal sheet）をプレス成形して縮みフランジ（shrink flange）を成形するプレス成形（press forming）方法に関する。

　金属薄板を金型（tool of press forming）で挟むことによってプレス成形することで、金属板が圧縮変形（compressive deformation）を受けて縮み変形（shrink deformation）が発生する場合がある。これは、縮みフランジ成形（shrink-flanging）と称される。軽度な縮みフランジの場合、金属板の板厚が増加する現象が発生するが、縮みフランジ成形量が大きくなると、成形途中で金属板にシワ（wrinkles）が発生し、成形後もそのシワが残留するようになる。このシワは成形品の形状不具合や、金型の損耗の原因となるため、望ましくない。特にこのシワが強く発生すると、金属板の成形割れ（fracture）の原因にもなる。

　このような縮みフランジによる不具合を回避する方法については、様々な方法が用いられている。例えば、特許文献１には、金属板を予め薄くする、あるいは穴開け（punching）をおこなうことで、圧縮変形を容易にする方法が開示されている。また、特許文献２及び特許文献３には、成形金型の工夫によりシワの発生を軽減する方法も複数開示されている。また、特許文献４には、パッド（pad）を素材（blank）である金属板に近接又は接触させた状態で、前記金属板の少なくとも一部を、ダイ（die）金型のうち、天板部（top portion）に対応する部位の上でスライドさせつつ、縦壁部およびフランジ部を成形するＬ字状形状（L-shape）を有するプレス部品の成形方法が開示されている。

特開２００７－２５３１７３号公報特開平７－３９９５４号公報特開２０１０－２０１４８６号公報特開２０１２－２４５５３６号公報

　縮みフランジ部における上述した従来のシワ対策にはそれぞれ以下のような課題がある。例えば、特許文献１に記載の方法では、金属板に不均一な予加工を行うため、この不均一な予加工が、最終製品の外観、強度、密封性に影響を及ぼし、さらに素材が表面処理鋼板（galvanized steel sheet）の場合には防錆性（rust prevention）に影響を及ぼす。これに起因して、シワ対策の適用部位が限定される。

　特許文献２に記載の方法では、縮みフランジ部周辺を拘束するために金型構造が複雑となり、金型作成および維持費用の点で課題を有すると推測される。特許文献３に開示の方法は、曲げ金型先端部の形状の工夫により、金属板の変形を分散させる方法である。この方法では、鋼板の成形曲げ角度が９０°に近い場合にはシワ対策に有効かもしれないが、成形曲げ角度が小さい場合には曲げ金型先端部の形状がシワ対策に有効に作用しないと考えられる。このような場合、特許文献３に開示の方法はシワ対策に適用できない。

　また、特許文献４に開示された方法では、金属板の少なくとも一部を、ダイ金型の天板部に対応する部位の上でスライドさせるため、パッドとダイ金型との間に金属板の板厚以上で板厚の１．１倍以下の隙間を設けるとしている。この隙間を厳格に規定する必要があるが、金属板にはその製造上、板厚のバラツキがあることから、操作が煩雑になり、この隙間の精度を保持するのが難しいという課題がある。

　本発明は、上記のような種々の問題を解決するためになされたものであり、金属板に予加工を施したり、金型構造を複雑にしたりすることなく、かつ曲げ角度に依存せず、さらには操作の煩雑化や生産性の低下のない加工精度の高い縮みフランジ成形ができるプレス成形方法を得ることを目的としている。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプレス成形方法は、外周縁（peripheral edge）の一部が外方に突出した凸状外周縁部を有する天板部と、該天板部における凸状外周縁部に沿って曲げ成形された縦壁部（side wall portion）とを有する成形部品をプレス成形するプレス成形方法であって、ブランク材における前記天板部に相当する部位の一部を板押え（pad：パッド）によって押える板押え工程と、前記縦壁部を成形する第１成形工程と、前記天板部を平坦に成形する第２成形工程とを含み、前記板押え工程は、前記天板部における前記凸状外周縁部のＲ止まりから前記ブランク材の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下の距離を離して板押えを行い、前記第２成形工程は、前記第１成形工程において前記天板部における板押えをしていない部位について成形を行うことを特徴とするものである。

　本発明においては、板押え工程は、天板部における凸状外周縁部のＲ止まりからブランク材の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下の距離を離して板押えを行い、第２成形工程は、第１成形工程において天板部における板押えをしていない部位について成形を行うことにより、縦壁部の屈曲部（curved portion）に縮みを集中させることなくシワの発生を効果的に防止でき、天板部の加工精度も向上させることができるという効果を奏する。また、本発明に用いる金属板や金型構造は一般のプレス成形とほぼ同一のため、本発明のプレス成形方法を用いることで製造コストが増加する懸念もない。

図１は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図である。図２は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法における第１成形工程直後のブランク材の状態を示す図である。図３は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法における第２成形工程直後のブランク材の状態を示す図である。図４は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法によって成形されるプレス成形部品の説明図である。図５は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法に用いられるプレス成形金型の要部の説明図である。図６は、本実施の形態におけるプレス成形方法の板押え工程における板押え隙間距離Ｌの根拠となる実験結果のグラフである。図７は、実施例の実験結果のグラフであり、天板部の板厚増加率と板押え隙間距離Ｌとの関係を示すグラフである。図８は、図５のプレス成形金型の他の態様の要部の説明図である。図９は、図８に示すプレス成形金型の段部構造を示す拡大図である。

　以下に、本発明に係るプレス成形方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

　本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法は、天板部５と縦壁部７とを有する成形部品（part）１（図４参照）をプレス成形するプレス成形方法であって、ブランク材（blank）９における天板部５に相当する部位の一部を板押え１７によって押える板押え工程（図１の状態ａ参照）と、縦壁部７を成形する第１成形工程（図１の状態ｂ参照）と、天板部５を平坦に成形する第２成形工程（図１の状態ｃ参照）とを含んでいる。

　なお、図１は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図である。図１には、ブランク材９設置後の状態ａと、第１成形工程直後の状態ｂと、下死点状態である状態ｃとが、それぞれ図示されている。図２は、図１に示す状態ｂにおけるブランク材の状態を示す図である。図３は、図１に示す状態ｃにおけるブランク材の状態を示す図である。図２及び図３には、状態ｂまたは状態ｃのときのブランク材９の状態を示すために、パンチ（punch）１５の図示が省略されている。以下、成形部品１、使用するプレス成形金型１１、本発明に係るプレス成形方法について図１～図７に基づいて詳細に説明する。

＜成形部品＞
　本実施の形態におけるプレス成形の目標形状となる成形部品１は、図４に示すように、外周縁の一部が外方に突出した凸状外周縁部３を有する天板部５と、天板部５における凸状外周縁部３に沿って曲げ成形された縦壁部７とを有するものである。このような形状の成形部品１は、縦壁部７が縮みフランジ変形となり、縦壁部７における屈曲部７ａに縮みが集中して、当該部位にシワが発生しやすい。

＜プレス成形金型＞
　プレス成形金型１１は、図５に示すように、下金型となるダイ１３と、ダイ１３の上方から下動するパンチ１５と、ブランク材９を押える板押え１７とを備えている。パンチ１５の形状は、成形部品１の天板部５を成形する天板成形部１５ａと、成形部品１の縦壁部７を成形する縦壁成形部１５ｂとを備えてなる形状をしている。ダイ１３は、パンチ１５の各成形部の形状に対応した形状を有している。

　板押え１７の端部は、図２や図３に示すように、成形部品１の凸状外周縁部３と同様に中央部が外方に突出した形状をしている。板押え１７によるブランク材９をダイ１３に押圧する押圧力は、パンチ１５の下動による成形に際して、天板部５における板押えをしている部位に変形が生じないような十分強い圧力であることが望ましい。

＜プレス成形方法＞
　次に、上記のプレス成形金型１１を用いたプレス成形方法について、前述した板押え工程、第１成形工程及び第２成形工程を詳細に説明する。

≪板押え工程≫
　板押え工程は、図１の状態ａに示すように、ブランク材９をダイ１３の上面に配置して板押え１７で押える工程である。この板押え工程において、ブランク材９は、縦壁部７に相当する部分をパンチ１５で押し曲げ可能なように配置する。板押え１７は、板押え１７の端部を天板部５における凸状外周縁部３のＲ止まり（R tangent end）に相当する部位からブランク材９の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下の距離Ｌだけ離して配置する（図２参照）。すなわち、図２において、板押え１７の端部形状の凸状位置と、凸状外周縁部３の屈曲の中心８のＲ止まりとを距離Ｌだけ離して、板押え１７の端部とＲ止まりとがほぼ平行になるように、ブランク材９及び板押え１７が配置される。

　従来の方法（通常の縮みフランジ成形）では板押え１７が凸状外周縁部３のＲ止まりに相当する部位に沿って配置され、この配置状態の板押え１７が天板部５の全体を押さえる。これに対し、本発明では上述したように板押え１７を凸状外周縁部３のＲ止まりに相当する部位から所定の距離Ｌだけ離して配置して、天板部５の一部を押えるように板押え工程が行われる。こうすることで、第１成形工程において、成形中にブランク材９の板押えをしていない部位がある程度自由に変形することができる。この点についての詳細は後述する。

　凸状外周縁部３のＲ止まりから板押え１７の端部までの距離Ｌ（以下、「板押え隙間距離Ｌ」という）をブランク材９の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下とした理由については後述する。

≪第１成形工程≫
　第１成形工程は、図１の状態ａから、パンチ１５を下動させて、図１の状態ｂに示すように、曲げ成形（bending formation）を行う工程である。第１成形工程では、天板部５における凸状外周縁部３のＲ止まりからブランク材９の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下の距離（板押え隙間距離Ｌ）の部位については板押えをしないで、天板部５における他の部位については板押えをしてプレス成形が行われる。この第１成形工程によって、凸状外周縁部３と縦壁部７とが形成される（図２参照）。

　従来の方法のように天板部５の全体を押さえる方法であれば、ブランク材９の変形は凸状外周縁部３及び縦壁部７のみで発生し、天板部５は、板押え荷重がシワを押さえるのに十分である場合、わずかな面内変形（in-plane deformation）が発生する以外は、ほとんど変形が発生しない。

　一方、本発明であれば、ブランク材９の変形は、凸状外周縁部３、縦壁部７に加えて、天板部５の板押えをしていない部位でも発生する。具体的には、凸状外周縁部３から天板部５にかけて、凸状外周縁部３の屈曲の中心８の近傍部分（図２において、ブランク材９の点線の楕円で囲んだ部分）において、ダイ１３から浮き上がる方向に変形が発生する。このような変形が天板部５に発生することで縦壁部７の変形は、従来の方法に比べて小さくなり、上述したような縦壁部７における屈曲部７ａ（図４参照）に縮みが集中することによるシワの発生を防止するという効果が得られる。

　このような効果は、板押え隙間距離Ｌを適切に設定することで得ることができる。板押え隙間距離Ｌが短すぎる、すなわち板押え１７の端部が凸状外周縁部３のＲ止まりに近すぎると、天板部５が変形することができず、上述した効果が十分に得られない。一方、板押え１７の端部が凸状外周縁部３のＲ止まりから遠すぎると、板押え１７の効果自体が減殺される。

　そこで、この点について検討したところ、板押え隙間距離Ｌは、ブランク材９の剛性（stiffness）と極めて高い相関を持つ板厚との比率で表すことが妥当であり、具体的には、ブランク材９の加工前の板厚の１０倍以上、１００倍以下（例えば板厚が１ｍｍであれば、板押え隙間距離Ｌは１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下）であることが望ましい。この理由については、後述の実施例で詳細に説明する。

≪第２成形工程≫
　第２成形工程は、図１の状態ｃに示すように、図１の状態ｂからパンチ１５をさらに下動させて、第１成形工程において天板部５における板押えをしていない部位、すなわち、天板部５における凸状外周縁部３のＲ止まりから板押え隙間距離Ｌまでの部位について成形を行う工程である。第２成形工程では、天板部５における板押えをしていない部位は、成形下死点において、ダイ１３とパンチ１５とに挟圧されて成形される。このようにして、金型形状と同一形状の製品を得ることができる（図３参照）。

　第１成形工程において天板部５における板押えをしていない部位に発生した変形（図２参照）は、下死点直前に平坦に成形されるが、このとき縦壁部７は圧縮変形を受ける。しかし、その圧縮変形は縦壁部７全体に広く分散されるため、従来方法に比べてシワが発生することはない。

　本実施の形態においては、次のような効果を奏する。第１成形工程では、天板部５のうち、凸状外周縁部３のＲ止まりからブランク材９の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下の距離（板押え隙間距離Ｌ）までの部位については板押えをしないで、天板部５における他の部位については板押えをしてブランク材９の成形を行うようにしている。このため、天板部５のうちの板押えをしない部位に変形を生じさせて、縦壁部７の板厚増加を低減させることができ、これによって板厚増加が最大となる縦壁部７の屈曲部７ａに縮みを集中させることなく、シワの発生を効果的に防止することができる。

　また、第２成形工程で天板部５のうちの板押えをしていない部位について成形を行うようにしているので、第１成形工程で発生した天板部５の浮き上がり変形が平坦にされ、天板部５についても形状精度に優れた成形部品１を容易に製造することができる。

　また、工程や金型構造は、一般のプレス成形とほぼ同一のため、本方法を用いることで製造コストが増加する懸念もない。

　なお、本実施の形態においては、天板部５における板押えをしていない部位に変形が発生する。このため、成形下死点後、金型からブランク材９を取り出す段階で、金型内で発生していた応力を起因とするスプリングバック（spring back）による形状戻りが天板部５に発生し、天板部５の形状精度が悪化することが懸念される。しかし、この形状戻りの対策は、天板部５に凹凸形状を設けて応力分布を調整することで対応可能である。また、発生するスプリングバックと逆の形状を金型に予め設けておき、スプリングバック後に目的とする形状を得る方法をとることも可能である。

　なお、上記の説明では、パンチ１５の形状は、図５に示すように、天板成形部１５ａの端部が板押え１７の端部に沿う形状であったが、パンチの形状はこれに限られず、例えば図８及び図９に示すように、板押え１７と緩衝しないように段部を設けるようにしてもよい。具体的には、図８に示すパンチ１９は、天板成形部１９ａから段部１９ｃ（図９参照）を介して延出する延出部１９ｄを有している。パンチ１９の縦壁成形部１９ｂは、図５に示すパンチ１５の縦壁成形部１５ｂと同様である。パンチ１９が下死点において天板成形部１９ａとダイ１３とによってブランク材９を挟圧する際に、延出部１９ｄとダイ１３との間に形成される隙間に板押え１７が位置することになる。このため、パンチ１９が板押え１７と緩衝しないようになっており、かつ、パンチ１９が板押え１７を介して、成形下死点においてブランク材９を挟圧することも可能であり、天板部５の挟圧をより確実にすることができる。

　なお、図８に示すパンチ１９は図５に示すパンチ１５の変形例である。図９には、図８に示すパンチ１９の段部構造（丸印部分）の拡大図が示される。そのため、図８及び図９において、図５と同様のものには同一の符号を付しており、パンチ１９においてパンチ１５と同様のものには同様の添え字を付している。

　また、上記図では天板部５は平坦であるが、天板部５にある程度凹凸形状があってもよく、この場合も、上記と同様に屈曲部７ａのシワを防止することができる。

　本発明のプレス成形方法において、板押え隙間距離Ｌをブランク材９の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下としたことの作用効果について確認するための実験を行ったので、その結果について以下に説明する。

　実験は、板押え隙間距離Ｌ［ｍｍ］を変更してプレス成形を行い、シワ傾向を評価するというものである。この実験において、成形対象は図４に示す成形部品１とした。また、板押え１７は、その端部が成形部品１の凸状外周縁部３のＲ止まりと平行になるようにした。板押え隙間距離Ｌは、０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍの９水準とした。なお、板押え隙間距離Ｌが０ｍｍの実験は従来のプレス成形方法によるものであり、本発明に対する比較のために行った。

　プレス成形は、有限要素法（finite element method）を用いたコンピュータ解析計算により行った。解析計算プログラムとしては、ＬＳＴＣ社製のＬＳ－ＤＹＮＡバージョン９７１の動的陽解法（dynamic explicit method）ソルバー（solver）を用いた。

　また、この実験において、板押え隙間距離Ｌ以外のプレス成形条件はいずれも同様である。成形部品１の形状は、凸形状角度θ（図４参照）が１４０°、縦壁高さが３０ｍｍ、凸状外周縁部３の曲率半径（以下、「凸状外周縁Ｒ」という）が５ｍｍである形状とした。ブランク材９は、その板厚が１．２ｍｍであって引張り強度が５９０ＭＰａ級の高張力鋼板とした。本実施例において、板厚といえば、ブランク材９の加工前の板厚を意味する。プレス成形金型１１は、図１、図２、図３及び図５に示すものを用いた。

　シワ傾向の評価は、成形下死点における板厚増加率の計算結果の最大値（最大板厚増加率［％］）を用いて行った。また、天板部５の平坦度の指標となる板厚増加率（天板部板厚増加率）［％］も求めた。この実験におけるプレス成形の結果は、表１に示す通りである。

　表１において、最大板厚増加率は、その値が大きければ、加工中に縦壁部７が押し縮められてシワが発生する傾向（シワ傾向）が強いことを意味し、天板部板厚増加率は、その値が大きければ天板部５にシワが発生する傾向が強いことを意味している。表１の最大板厚増加率及び天板部板厚増加率の各々について作成した各グラフは、図６及び図７に各々示す通りである。

　図６は最大板厚増加率についてのグラフである。図６において、縦軸は最大板厚増加率［％］を表している。横軸は２段に併記しており、板押え隙間距離Ｌ［ｍｍ］と、板押え隙間距離Ｌと板厚との比である板押え隙間距離Ｌ／板厚とをそれぞれ表している。

　図７は天板部板厚増加率についてのグラフである。図７において、縦軸は天板部板厚増加率［％］を表している。横軸は２段に併記しており、図６と同様に、板押え隙間距離Ｌ［ｍｍ］と板押え隙間距離Ｌ／板厚とをそれぞれ表している。

　図６に示すとおり、板押え隙間距離Ｌを板厚（１．２ｍｍ）の１０倍（１２ｍｍ）以上にすることで最大板厚増加率が低下している。特に板押え隙間距離Ｌが４０ｍｍ以上である場合、最大板厚増加率は顕著に低下しており、シワ傾向が改善している。他方、板押え隙間距離Ｌが板厚（１．２ｍｍ）の１００倍（１２０ｍｍ）までの範囲を超えると最大板厚増加率は再び増加している。したがって、板押え隙間距離Ｌとしては、板厚の１０倍～１００倍とするのが好ましい。

　なお、図７から分かるとおり、板押え隙間距離Ｌが１２ｍｍから１２０ｍｍまでの範囲においては、天板部板厚増加率が３０％以下に低く抑えられており、シワ発生の問題はなかった。

　以上のことから、板押え隙間距離Ｌをブランク材９の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下としたことにより、シワ傾向が改善することが実証された。

　次に、板押え隙間距離Ｌを本発明の範囲内にすることで、板押え隙間距離Ｌ以外のパラメータ（板厚、材質、凸状外周縁Ｒ、凸形状角度θ、縦壁高さ、板押え形状）が変更されても本発明の効果が得られることを確認する実験を行った。また、比較のために、従来の方法（板押え隙間距離Ｌ＝０ｍｍ）についても同条件でプレス成形を行った。以下、変更したパラメータ毎に実験結果を説明する。

　まず、板厚を変更した場合について説明する。板厚は０．６ｍｍと１．８ｍｍとの２水準とした。板押え隙間距離Ｌは０ｍｍ、１０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍの５水準とした。板厚が０．６ｍｍの場合、板押え隙間距離Ｌは６ｍｍ～６０ｍｍであれば本発明の範囲内（本発明例１～本発明例３）であり、板厚が１．８ｍｍの場合、板押え隙間距離Ｌは１８ｍｍ～１８０ｍｍであれば本発明の範囲内（本発明例４及び本発明例５）である。その他のパラメータは上記実施の形態と同様である。この実験におけるプレス成形の結果は、表２に示す通りである。

　最大板厚増加率は、表２に示すとおり、本発明例１～本発明例３の場合、比較例１よりも低減し、本発明例４及び本発明例５の場合、比較例２及び比較例３の場合よりも低減した。つまり、本発明例１～本発明例５の場合、従来の方法よりも、シワ傾向を改善することができた。天板部板厚増加率も、本発明例１～本発明例５のいずれの場合も３０％以下であり、シワ発生の問題はない。このように、板厚を変更した場合においても、板押え隙間距離Ｌを本発明の範囲内とすることで、より好適にプレス成形可能であることが実証された。

　以下に、材質を変更した場合について説明する。材質は、ブランク材９の引張り強度として２７０ＭＰａ級、９８０ＭＰａ級の２水準とした。板押え隙間距離Ｌは、０ｍｍ、５０ｍｍの２水準とした。その他のパラメータは上記実施の形態と同様である。なお、板厚は１．２ｍｍであり、板押え隙間距離Ｌは１２ｍｍ～１２０ｍｍであれば本発明の範囲内に相当する。この実験におけるプレス成形の結果は、表３に示す通りである。

　表３に示すとおり、本発明例６及び本発明例７は、いずれの場合も従来の方法（比較例４及び比較例５）よりも最大板厚増加率を低減させることができた。また、天板部板厚増加率についても、本発明例６及び本発明例７のいずれの場合も３０％以下に抑えられており、シワ防止に好適であった。このように、ブランク材９の材質を変更した場合においても、板押え隙間距離Ｌを本発明の範囲内とすることで、より好適にプレス成形可能であることが実証された。

　以下に、凸状外周縁Ｒを変更した場合について説明する。凸状外周縁Ｒは２．５ｍｍ、１０ｍｍの２水準とした。板押え隙間距離Ｌは、０ｍｍ、５０ｍｍの２水準とした。その他のパラメータは上記実施の形態と同様である。なお、板厚は１．２ｍｍであり、板押え隙間距離Ｌは１２ｍｍ～１２０ｍｍであれば本発明の範囲内に相当する。この実験におけるプレス成形の結果は、表４に示す通りである。

　表４に示す通り、本発明例９の最大板厚増加率が比較例７よりも低減でき且つ本発明例１０の最大板厚増加率が比較例８よりも低減できた。すなわち、凸状外周縁Ｒを変更しても、板押え隙間距離Ｌを本発明の範囲内にすることでシワ傾向が改善された。天板部板厚増加率も、本発明例９及び本発明例１０のいずれの場合も３０％以下であり、シワ防止に問題はない。このように、凸状外周縁Ｒを変更した場合においても、板押え隙間距離Ｌを本発明の範囲内とすることで、より好適にプレス成形可能であることが実証された。

　以下に、凸形状角度θを変更した場合について説明する。凸形状角度θは１２０°、１６０°の２水準とした。板押え隙間距離Ｌは、凸形状角度θが１２０°の場合、０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍの３水準とし、凸形状角度θが１６０°の場合、０ｍｍ、５０ｍｍの２水準とした。その他のパラメータは上記実施の形態と同様である。なお、板厚は１．２ｍｍであり、板押え隙間距離Ｌは１２ｍｍ～１２０ｍｍであれば本発明の範囲内に相当する。この実験におけるプレス成形の結果は、表５に示す通りである。

　表５に示す通り、本発明例１１及び本発明例１２の最大板厚増加率が比較例９よりも低減でき且つ本発明例１３の最大板厚増加率が比較例１０よりも低減できた。すなわち、凸形状角度θを変更しても、板押え隙間距離Ｌを本発明の範囲内にすることでシワ傾向が改善された。天板部板厚増加率に関しても、特に問題はない。

　以下に、縦壁高さを変更した場合について説明する。縦壁高さは２０ｍｍ、４０ｍｍの２水準とした。板押え隙間距離Ｌは、縦壁高さが２０ｍｍの場合、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍの７水準とし、縦壁高さが４０ｍｍの場合、０ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、５０ｍｍの４水準とした。その他のパラメータは上記実施の形態と同様である。なお、板厚は１．２ｍｍであり、板押え隙間距離Ｌは１２ｍｍ～１２０ｍｍであれば本発明の範囲内に相当する。この実験におけるプレス成形の結果は、表６に示す通りである。

　表６に示す通り、本発明例１４～本発明例１７の最大板厚増加率が比較例１１～比較例１３よりも低減でき且つ本発明例１８及び本発明例１９の最大板厚増加率が比較例１４及び比較例１５よりも低減できた。すなわち、縦壁高さが変更されても、板押え隙間距離Ｌを本発明の範囲内にすることで最大板厚増加率が低減され、シワ傾向が改善された。天板部板厚増加率に関しても、特に問題はない。

　以下に、板押え形状を変更した場合について説明する。上記実施の形態では、板押え１７は、その端部が成形部品１の凸状外周縁部３に沿う形状をしたものであったが、本実施例では、板押え１７として、その端部が真直ぐなものを用いてプレス成形を行った。本実施例の場合、板押え隙間距離Ｌ´は、天板部５における凸状外周縁部３の屈曲の中心８のＲ止まりから板押え１７までの垂線の距離とし、０ｍｍ、５０ｍｍの２水準とした。その他のパラメータは上記実施の形態と同様である。なお、板厚は１．２ｍｍであり、板押え隙間距離Ｌ´は１２ｍｍ～１２０ｍｍであれば本発明の範囲内に相当する。この実験におけるプレス成形の結果は、表７に示す通りである。

　表７に示す通り、本発明例２０の最大板厚増加率が比較例１９よりも低減できた。すなわち、板押え１７の端部形状を変更しても、板押え隙間距離Ｌ´を本発明の範囲内にすることで最大板厚増加率は低減し、シワ傾向が改善された。また、本発明例２０の天板部板厚増加率においても３０％以下でありシワ防止に特に問題ない。このように、板押え形状を変更した場合においても、好適にプレス成形可能であることが実証された。

　上記表２～表７に基づいて説明したように、板押え隙間距離を板厚の１０倍以上１００倍以下の範囲内にして第１成形工程を行い、第２成形工程を行うことにより、板押え隙間距離以外のパラメータ（板厚、材質、凸状外周縁Ｒ、凸形状角度θ、縦壁高さ、板押え形状）が変更されても、従来の方法と比較してシワ傾向を抑えられることが実証された。

　なお、上述した実施の形態および実施例により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。

　以上のように、本発明に係るプレス成形方法は、金属板の縮みフランジを成形するプレス成形に有用であり、特に、縮みフランジの成形による金属板のシワの発生を抑制することができるプレス成形に適している。

　　１　成形部品
　　３　凸状外周縁部
　　５　天板部
　　７　縦壁部
　　７ａ　屈曲部
　　８　凸状外周縁部の屈曲の中心
　　９　ブランク材
　１１　プレス成形金型
　１３　ダイ
　１５　パンチ
　１５ａ　天板成形部
　１５ｂ　縦壁成形部
　１７　板押え
　１９　パンチ
　１９ａ　天板成形部
　１９ｂ　縦壁成形部
　１９ｃ　段部
　１９ｄ　延出部

Claims

　外周縁の一部が外方に突出した凸状外周縁部を有する天板部と、該天板部における凸状外周縁部に沿って曲げ成形された縦壁部とを有する成形部品をプレス成形するプレス成形方法であって、
　ブランク材における前記天板部に相当する部位の一部を板押えによって押える板押え工程と、前記縦壁部を成形する第１成形工程と、前記天板部を平坦に成形する第２成形工程とを含み、
　前記板押え工程は、前記天板部における前記凸状外周縁部のＲ止まりから前記ブランク材の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下の距離を離して板押えを行い、
　前記第２成形工程は、前記第１成形工程において前記天板部における板押えをしていない部位について成形を行うことを特徴とするプレス成形方法。