WO2015079794A1

WO2015079794A1 - プレス成形方法

Info

Publication number: WO2015079794A1
Application number: PCT/JP2014/075296
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: 2014-09-24
Publication date: 2015-06-04
Also published as: JP5983585B2; JP2015100812A

Abstract

　本発明に係るプレス成形方法は、外周縁の一部が内方に凹んだ凹状外周縁部を有する天板部と、天板部における凹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、天板部における凹状外周縁部の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）をプレス成形して伸びフランジ（stretch flange）を成形するプレス成形（press forming）方法に関する。

　金属板を金型（tool of press forming）で挟むことによってプレス成形をすることで、金属板が引張り変形を受けて伸び変形（stretch deformation）が発生する場合がある。これは、伸びフランジ成形（stretch flange forming）と称される。伸びフランジ成形による変形量が金属板の持つ変形限界を超えた場合には、金属板に割れ（fracture）が発生する。この割れは、伸びフランジ割れ（fracture by stretch flange forming）と称される。伸びフランジ割れは、たとえば自動車のプレス成形部品、特に高張力鋼板（high-strength steel sheet）の成形において発生し易くて、所定の部品形状が得られない場合がある。

　このような伸びフランジ割れを回避する方法について、例えば特許文献１には、割れ発生部位の端面の状態を改善することで、伸びフランジ限界を向上させる方法が開示されている。また、特許文献２および非特許文献１には、プレス金型によって余肉（excess metal）を付与する方法が記載されている。また、特許文献３および特許文献４には、伸びフランジ割れの発生しにくいブランク（blank）形状を用いる方法が開示されている。

　また、特許文献５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）金型の天板部に対応する部位の上でスライドさせつつ、縦壁部（side wall portion）およびフランジ部（flange portion）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。また、非特許文献２および非特許文献３には、逐次接触パンチ（punch）を用いて成形を行うことにより、金属板の変形を分散させて伸びフランジ部位への変形の集中を抑え、伸びフランジ割れの発生を回避する方法が記載されている。

特開２００９－２５５１６７号公報特開２００８－１１９７３６号公報特開２００９－２１４１１８号公報特開２００９－１６０６５５号公報特開２０１２－２４５５３６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３月３０日、p.234 表4.23 材料とプロセス、21(2008)、p.321 塑性と加工　第５２巻６０４号　p.569-573　（2011年）

　特許文献１に開示されたように、割れ発生部位の端面の状態を改善する方法では、その効果は限定的であり、伸びフランジ割れの根本的な解決には至らない。また、特許文献２、非特許文献１に開示されたように、プレス金型によって余肉を付与する方法についても、上記同様に効果が限定的であり、根本的な解決とは言えない。

　また、特許文献３および特許文献４に開示されたように、伸びフランジ割れの発生しにくいブランク形状を用いる方法の場合、ブランク形状が制約を受けるため製品形状の自由度が低下する。また、ブランク形状を最終的に目標形状にするためにブランクの該当部位の形状を整えるための加工が必要となる。このことは、コスト増大の原因ともなる。

　また、特許文献５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（top portion）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、操作が煩雑になるという課題がある。

　また、非特許文献２および非特許文献３に開示された逐次接触パンチを用いる方法の場合、接触タイミングをコントロールするため、一般的な成形に比べて金型の形状が複雑となる。これに起因して、金型製造費用が増大すること、かつ工具ストロークが増大することで、生産性の低下が懸念される。

　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、製品形状の自由度を低下させることなく、伸びフランジ割れの問題を根本的に解決し、さらには操作の煩雑化や生産性の低下のない伸び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）の一部が内方に凹んだ凹状外周縁部を有する天板部と、該天板部における凹状外周縁部に沿って曲げ成形（bending formation）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（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凹状外周縁部のＲ止まり（R tangent end）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、天板部における凹状外周縁部の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）に伸びを集中させることなく、割れの発生を効果的に防止できるという効果を奏する。また、本発明に使用する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（bottom dead center）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、外周縁の一部が内方に凹んだ凹状外周縁部３を有する天板部５と、天板部５における凹状外周縁部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が伸びフランジ変形となり、縦壁部７における屈曲部７ａに伸びが集中して、当該部位に割れが発生しやすい。

＜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（パッド）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の凹状外周縁部３と同様に中央部が内方に凹んだ形状をしている。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における凹状外周縁部３のＲ止まり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の端部形状の最も凹んだ位置と、凹状外周縁部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（通常の伸びフランジ成形）では板押え１７が凹状外周縁部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を凹状外周縁部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。

　凹状外周縁部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、曲げ成形を行う工程である。第１成形工程では、天板部５における凹状外周縁部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、凹状外周縁部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の変形は凹状外周縁部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、凹状外周縁部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、凹状外周縁部３から天板部５にかけて、凹状外周縁部３の屈曲の中心８から両側にある距離だけ離れた部分（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）に伸びが集中することによる割れ（伸びフランジ割れ）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の端部が凹状外周縁部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の端部が凹状外周縁部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における凹状外周縁部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（compressive deformation）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、シワ（wrinkles）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、凹状外周縁部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の板厚減少を抑制することができ、これによって板厚減少が最大となる縦壁部７の屈曲部７ａに伸びを集中させることなく、割れ（伸びフランジ割れ）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、上記の図では天板部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、上記と同様に屈曲部７ａの割れ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、割れ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の凹状外周縁部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、５ｍｍ、７．５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍの１３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、凹形状角度θ（図２参照）が１４０°、縦壁高さが３０ｍｍ、凹状外周縁部３の曲率半径（以下、「凹状外周縁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。

　割れ傾向の評価は、成形下死点における板厚減少率の計算結果の最大値（最大板厚減少率［％］）を用いて行った。また、天板部５の平坦度（flatness）の指標となる天板部板厚増加率［％］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、最大板厚減少率は、その値が大きければ、加工中に縦壁部７が引き伸ばされて割れが発生する傾向（割れ傾向）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（シワ傾向）が強いことを意味している。表１の最大板厚減少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は最大板厚減少率についてのグラフである。図６において、縦軸は最大板厚減少率［％］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減少率が顕著に低下しており、割れ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減少率の低下傾向は少ない。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２０％以下に低く抑えられており、シワ発生の問題はない。

　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、割れ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、板押え形状、凹状外周縁Ｒ、凹形状角度θ、縦壁高さ）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、５０ｍｍの３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２）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３）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。

　最大板厚減少率は、表２に示すとおり、本発明例１及び本発明例２の場合、比較例１よりも低減し、本発明例３の場合、比較例２及び比較例３よりも低減した。つまり、本発明例１～本発明例３の場合、従来の方法よりも、割れ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３のいずれの場合も２０％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４及び本発明例５は、いずれの場合も従来の方法（比較例４及び比較例５）よりも最大板厚減少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４及び本発明例５のいずれの場合も２０％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、凹状外周縁Ｒを変更した場合について説明する。凹状外周縁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７の最大板厚減少率が比較例７よりも低減でき且つ本発明例８の最大板厚減少率が比較例８よりも低減できた。すなわち、凹状外周縁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割れ傾向が改善された。天板部板厚増加率も、本発明例７及び本発明例８のいずれの場合も２０％以下であり、シワ防止に問題はない。このように、凹状外周縁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、凹形状角度θを変更した場合について説明する。凹形状角度θは１２０°、１６０°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５に示す通りである。

　表５に示す通り、本発明例９の最大板厚減少率が比較例９よりも低減でき且つ本発明例１０の最大板厚減少率が比較例１０よりも低減できた。すなわち、凹形状角度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割れ傾向が改善された。天板部板厚増加率に関しても、特にシワ発生の問題はない。

　以下に、縦壁高さが２０ｍｍの成形部品１をプレス成形によって成形する場合について説明する。板押え隙間距離Ｌは、０ｍｍ、５ｍｍ、７．５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍの８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１１～本発明例１４のいずれの場合においても最大板厚減少率を比較例１１～比較例１４よりも低減することができた。すなわち、縦壁高さが２０ｍｍの場合であっても、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減少率が低減され、割れ傾向が改善された。天板部板厚増加率に関しても、特にシワ発生の問題はない。

　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の凹状外周縁部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における凹状外周縁部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１５の最大板厚減少率が比較例１５よりも低減できた。すなわち、板押え１７の端部の形状を変更しても、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減少率は低減し、割れ傾向が改善された。また、本発明例１５の天板部板厚増加率においても１２％程度であり、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、板押え形状、凹状外周縁Ｒ、凹形状角度θ、縦壁高さ）が変更されても、従来の方法と比較して割れ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、金属板の伸びフランジを成形するプレス成形に有用であり、特に、伸びフランジ成形による金属板の伸びフランジ割れ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　凹状外周縁部
　　５　天板部
　　７　縦壁部
　　７ａ　屈曲部
　　８　凹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

　外周縁の一部が内方に凹んだ凹状外周縁部を有する天板部と、該天板部における凹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凹状外周縁部の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。