WO2015199231A1 - プレス成形品の製造方法およびプレス金型 - Google Patents

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WO2015199231A1
WO2015199231A1 PCT/JP2015/068554 JP2015068554W WO2015199231A1 WO 2015199231 A1 WO2015199231 A1 WO 2015199231A1 JP 2015068554 W JP2015068554 W JP 2015068554W WO 2015199231 A1 WO2015199231 A1 WO 2015199231A1
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WO
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press
die
wall
punch
cross
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PCT/JP2015/068554
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隆司 宮城
操 小川
敏光 麻生
田中 康治
村上 圭一
Original Assignee
新日鐵住金株式会社
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Priority to US15/321,659 priority patent/US10730092B2/en
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Priority to EP15811816.6A priority patent/EP3162456A4/en
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    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/88Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a press-formed product and a press die.
  • the automobile body has a so-called monocoque structure. That is, the body of an automobile has a reinforcing skeletal member in a main part such as a part where stress acts or a part that supports heavy objects in a box-like structure in which a large number of molded panels are joined to each other. Consists of joined body shells.
  • the skeleton members 1 to 4 are explanatory views showing the skeleton members 1 to 4 arranged in the main part of the body shell.
  • the skeletal members 1 to 4 are usually manufactured as hat-shaped members having a hat-shaped cross-sectional shape by performing press molding on a blank, which is a material, using a punch and a die.
  • the skeleton members 1 to 4 are connected to the top plate 5 (first wall), the two ridge lines 6a and 6b formed on both edges of the top plate 5, and the two ridge lines 6a and 6b, respectively.
  • FIG. 12D shows a case where the closing plate P is spot welded to the skeleton member 4 via the flanges 9a and 9b.
  • the skeleton members 1 to 4 tend to be further strengthened and thinned as part of the weight reduction of the vehicle body in order to achieve both further reduction of CO2 emission and improvement of collision safety. Therefore, the skeleton members 1 to 4 are made of a material steel plate having a tensile strength of, for example, 590 MPa or more, 780 MPa or more, and in some cases 980 MPa or more.
  • FIG. 13A to FIG. 13C are explanatory views showing the occurrence of springback (also referred to as “vertical wall warp” in the present specification) of the vertical walls 7a and 7b that occur when the skeleton members 1 to 4 are released after press molding. It is. Specifically, FIG. 13A is a cross-sectional view showing the state of press forming of the skeleton members 1 to 4, and FIG. 13B shows the moment distribution of the vertical walls 7a and 7b of the skeleton members 1 to 4 after press forming. FIG. 13C is a sectional view showing the vertical wall warp of the skeleton members 1 to 4.
  • compressive stress acts on the outer side surface (front surface) and tensile stress acts on the inner side surface (back surface) on the base end side portions of the vertical walls 7a and 7b after molding.
  • the base end side portions of the vertical walls 7a and 7b are located at the base end side portions of the vertical walls 7a and 7b due to the difference between the stress on the outer side surface of the vertical walls 7a and 7b and the stress on the inner side surface.
  • a warping moment (hereinafter referred to as “inward warping moment”) is generated so as to protrude toward the surface side of the walls 7a and 7b (so as to be wound inside the skeleton members 1 to 4).
  • Patent Document 1 discloses a technique for forming a concavo-convex shape continuous on a vertical wall and suppressing springback.
  • Patent Document 2 discloses a technique for reducing the spring back of a press-formed product by a plurality of press moldings. For example, as shown in FIG. 15, a second press molding is performed on a press-molded product subjected to the first press molding (see the left side of FIG. 15) using a punch having a larger width dimension. By doing so (see the figure on the right side of FIG. 15), a technique for reducing the spring back of the press-formed product is disclosed.
  • the conventional technique shown in FIGS. 14A to 14C and the technique disclosed in Patent Document 1 do not suppress or eliminate the moment itself generated in the vertical wall. In particular, it does not suppress or eliminate the internal warping moment generated at the base end of the vertical wall.
  • 14A to 14C needs to form the beads 12 and the steps 13 on the vertical walls 7a and 7b, and the technique disclosed in Patent Document 1 forms the vertical walls in an uneven shape. There is a need. For this reason, in the skeleton members 1 to 4, it is impossible to form the bead 12 or the step 13 or the vertical wall is not allowed to be formed in an uneven shape by design.
  • Patent Document 2 does not suppress or eliminate the moment itself generated in the vertical walls 7a and 7b. In particular, it does not suppress or eliminate the internal warping moment generated at the base end portions of the vertical walls 7a and 7b. As described above, these techniques have room for improvement in terms of suppressing or eliminating the internal warping moment generated at the base end portion of the vertical wall.
  • the present disclosure in a press-formed product having a high strength such as 590 MPa or more, 780 MPa or more, and in some cases 980 MPa or more, can suppress the occurrence of wall warp at the base end portion of the second wall portion.
  • the present invention relates to a manufacturing method and a press die.
  • the manufacturing method of the press-formed product of the present disclosure includes a first wall portion and a second wall portion that extends from at least one end in the longitudinal direction of the first wall portion to the back side of the first wall portion. And a third wall portion extending from the front end portion of the second wall portion to the surface side of the second wall portion, and manufacturing a press-molded product using a press die having a punch and a die.
  • a first method in which a proximal end portion of the second wall portion is warped convexly toward the back surface side of the second wall portion in a cross-sectional view in a state before releasing the press die. The warped shape is clamped by the punch and the die.
  • the press-molded product that is molded in the manufacturing direction includes the first wall portion and the first wall portion from the end on at least one side in the longitudinal direction. It has the 2nd wall part extended to the back surface side of the wall part, and the 3rd wall part extended to the surface side of the 2nd wall part from the front-end
  • the base end side portion (the first wall portion side portion) of the second wall portion after the molding is used.
  • Compressive stress acts on the front surface (outer surface)
  • tensile stress acts on the back surface (inner surface).
  • a stress difference in the thickness direction of the base wall side portion of the vertical wall is included in the base wall side portion of the second wall portion.
  • the base wall side of the second wall is warped so as to protrude toward the surface (outer surface) of the second wall (inside the press-formed product) (Hereinafter referred to as “inward warping moment”).
  • the proximal end portion of the second wall portion is punched into a first warped shape that protrudes convexly toward the back surface side of the second wall portion. Pressurized and clamped by the die. For this reason, in the press-molded product before release of the press die, the base wall side of the second wall portion that tends to protrude convexly toward the surface side of the second wall portion (outside of the press-molded product) due to the inward warp moment. The portion is corrected to a first warped shape that warps convexly toward the back surface side (the inside of the press-formed product) of the second wall portion.
  • the inward warping moment generated in the second wall portion is canceled.
  • the pressure applied by the punch and die is removed when the press mold is released, the difference in strain in the thickness direction of the base end portion of the vertical wall is reduced, and the wall at the base end portion of the vertical wall is reduced. The occurrence of warpage can be suppressed.
  • the press die of the present disclosure includes a first wall portion, a second wall portion extending from an end portion on at least one side in the longitudinal direction of the first wall portion to a back surface side of the first wall portion, and A press mold for manufacturing a press-molded article having a third wall portion extending from the tip end portion of the second wall portion to the surface side of the second wall portion, and in a direction approaching each other.
  • a punch and a die for forming the press-molded product by relative movement to each other, and a portion on the base end side of the second wall portion is the first portion in a cross-sectional view in a state before releasing the punch and the die.
  • a first pressurizing portion that pressurizes and clamps in a first warped shape that warps convexly toward the back side of the two wall portions is formed on the punch and the die.
  • the base end side portion of the second wall portion warps convexly toward the back surface side of the second wall portion in a cross-sectional view before the punch and die are released.
  • a first pressurizing part that presses and holds the first warped shape is formed on the punch and the die.
  • the base end side portion of the second wall portion is corrected to a first warped shape that warps convexly toward the back side of the second wall portion (inside the press-formed product). Accordingly, the inward warping moment generated in the second wall portion is canceled.
  • the pressure applied by the punch and die is removed when the press mold is released, the difference in strain in the thickness direction of the base end portion of the vertical wall is reduced, and the wall at the base end portion of the vertical wall is reduced. The occurrence of warpage can be suppressed.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a configuration of an example of a press die according to the present embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing the configuration of another example of the press die according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view (A portion enlarged portion of FIG. 1A) showing the periphery of the punch side concave curved surface portion and the die side convex curved surface portion of the press die shown in FIG. 1A.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the shape of a press-formed product formed by using the press die according to the present embodiment.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a configuration of an example of a press die according to the present embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing the configuration of another example of the press die according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view (A portion enlarged portion of FIG. 1A) showing the periphery of
  • FIG. 4A is an explanatory view showing the occurrence of vertical wall warpage of the press-formed product after the end of the first press forming and after the mold release.
  • FIG. 4B is an explanatory diagram illustrating a situation in which vertical wall warpage occurs in a press-formed product after the end of the second press molding performed as necessary and after release.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing a state immediately before a blank is formed by the press die shown in FIG. 1A.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing a state in which the punch is relatively moved to the die side from the state shown in FIG. 5A.
  • 6A is an explanatory view showing the shape of a press-formed product manufactured in Example 1.
  • FIG. 6B is an explanatory diagram showing dimensions of the press-formed product of FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a table in which the press-formed product manufactured in Example 1 and Example 2 and the press-formed product of the comparative example were evaluated.
  • FIG. 8 is a graph collectively showing the curvature of each vertical wall warp of the press-formed product of the comparative example and Example 1 in each case where 980 MPa class DP steel is used as the blank.
  • FIG. 9 is a graph collectively showing the curvature of each vertical wall warp of the press-formed product of the comparative example and Example 1 when a blank having three levels of tensile strength is used.
  • FIG. 7 is a table in which the press-formed product manufactured in Example 1 and Example 2 and the press-formed product of the comparative example were evaluated.
  • FIG. 8 is a graph collectively showing the curvature of each vertical wall warp of the press-formed product of the comparative example and Example 1 in each case where 980 MPa class DP steel is used
  • FIG. 10 is a graph collectively showing the curvature of each vertical wall warp of the press-formed product of Comparative Example and Example 2 in each case where 980 MPa class DP steel is used as the blank.
  • FIG. 11 is a graph collectively showing the curvature of each vertical wall warp of the press-formed product of Comparative Example and Example 2 when a blank of three levels of tensile strength is used as the material.
  • FIG. 12A is an explanatory view showing a skeleton member arranged in a main part of the body shell.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram illustrating another example of the skeleton member disposed in the main part of the body shell.
  • FIG. 12C is an explanatory diagram illustrating another example of the skeleton member disposed in the main part of the body shell.
  • FIG. 12D is an explanatory diagram illustrating another example of the skeleton member disposed in the main part of the body shell.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view showing a state of press molding of the skeleton member of FIGS. 12A to 12D.
  • FIG. 13B is a contour diagram showing the moment distribution of the vertical wall of the skeleton member of FIGS. 12A to 12D.
  • FIG. 13C is a cross-sectional view showing a vertical wall warp of the skeleton member of FIGS. 12A to 12D.
  • FIG. 14A is an explanatory diagram for explaining the related art.
  • FIG. 14B is an explanatory diagram for explaining the related art.
  • FIG. 14C is an explanatory diagram for describing the related art.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing the technique disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG.
  • the press-molded product 26 molded by the method of manufacturing a press-molded product according to the present embodiment will be described, and then a press die for molding the press-molded product 26 will be described.
  • the press-molded product 26 is a molded product in a state in which a press die described later is released.
  • the press-formed product 26 is formed in a form having a so-called hat-shaped cross-sectional shape. That is, the press-formed product 26 includes a top plate 21 as a “first wall portion” whose longitudinal direction is the width direction of the press-formed product 26 (the direction of the arrow W in FIG. 3), and both longitudinal end portions of the top plate 21.
  • a pair of vertical walls 23a, 23b a pair of curved portions 24a, 24b connected to the tip portions (lower end portions) of the pair of vertical walls 23a, 23b, and a pair of curved portions 24a, 24b, respectively.
  • the front side of the press-formed product 26 is referred to as the outside of the press-formed product 26, and the back side of the press-formed product 26 is referred to as the inside of the press-formed product 26.
  • the pair of ridge lines 22 a and 22 b are curved in a substantially arc shape that protrudes outward from the press-formed product 26. That is, the two ridge lines 22 a and 22 b are configured as corners that protrude outward from the press-formed product 26. Further, the pair of curved portions 24 a and 24 b are curved in a substantially arc shape that protrudes inward of the press-formed product 26. Moreover, the vertical walls 23a and 23b are inclined to both sides (outside) in the longitudinal direction of the top plate 21 as viewed from the cross-sectional view of the press-formed product 26 toward the front end side.
  • the two vertical walls 23a and 23b are inclined in a direction away from each other toward the distal end side.
  • the tip ends of the vertical walls 23a, 23b are formed to open outward in the longitudinal direction of the top plate 21, and the angle formed between the top plate 21 and the vertical walls 23a, 23b is set to an obtuse angle. Has been.
  • the press-formed product 26 in the present disclosure is not limited to the above-described form.
  • the press-formed product 26 is similarly applied to a form having a cross-sectional shape (specifically, a Z-shape (crank shape)). That is, in this case, the press-molded product 26 is connected to the top plate 21, one ridge line 22 a connected to the longitudinal end of the top plate 21, the ridge line 22 a and the ridge line 22 a to the top plate 21.
  • One vertical wall 23a extending to one side in the plate thickness direction, one curved portion 24a connected to the vertical wall 23a, one connected to the curved portion 24a and extending from the curved portion 24a to one side in the longitudinal direction of the top plate 21
  • two flanges 25a are two flanges 25a.
  • the press-formed product 26 has a left-right asymmetric shape with respect to the center line in the width direction of the press-formed product 26. It may be made. Furthermore, in the press-formed product 26 having the hat-shaped cross-sectional shape, the angle formed by the top plate 21 and the vertical walls 23a and 23b is set as an obtuse angle as an example. In the case where the press-formed product 26 is formed by a construction method, the angle formed between the top plate 21 and the vertical walls 23a and 23b may be set to a substantially right angle or an acute angle.
  • the press-molded product 26 of the present disclosure is subjected to press molding (first press molding) on a blank or a blank subjected to extra processing in a cold or warm manner by a method for manufacturing a press-molded product described later. Obtained by. Furthermore, the press-molded product 26 of the present disclosure may be obtained by performing a re-like (second press molding) as necessary after performing the first press molding.
  • the tensile strength of the blank or the press-formed product 26 which is a forming material of the press-formed product 26 is 590 MPa or more, desirably 780 MPa or more, and more desirably 980 MPa or more. If the tensile strength is less than 590 MPa, the vertical wall warpage, which is the subject of the present invention, is less likely to occur, and the vertical wall warpage is more likely to occur as the tensile strength increases. From such a viewpoint, it is not necessary to define the upper limit of the tensile strength of the blank or the press-formed product 26, but it is desirable that the upper limit is 2000 MPa or less from the practical upper limit of the press load.
  • reference numeral 20 is given to a press-molded product in a state before release of the press die, which will be described later, and the press-molded product is in a state before release of the press die and after release. It is distinguished by the state.
  • FIG. 1A shows a press die 30A in the case of manufacturing a press-formed product 26 by drawing a blank in a first press-forming described later.
  • FIG. 1B shows a press mold 30B in the case where the press-formed product 26 is manufactured by bending the blank in the first press-forming described later.
  • 1A and 1B the width direction of the press-formed product 20 and the width direction of the press molds 30A and 30B are the same.
  • a press die 30A is configured to include a punch 31, a die 32, and a pair of blank holders 33.
  • the die 32 constitutes the upper part of the press die 30A and is formed in a concave shape opened to the lower side in a cross sectional view.
  • the punch 31 is disposed on the lower side of the concave portion of the die 32 and is formed in a convex shape protruding upward.
  • the punch 31 is configured to be movable relative to the die 32 upward.
  • the pair of blank holders 33 are arranged on both sides of the punch 31 in the width direction, and are configured to sandwich the portions of the blank that are formed on the flanges 25a and 25b by the pair of blank holders 33 and the die 32. .
  • the press die 30B is configured to include a punch 31, a pair of dies 32, and a die pad.
  • the pair of dies 32 constitutes the upper part of the press die 30B and is formed in a concave shape that is opened downward as a whole.
  • the punch 31 is disposed on the lower side of the die 32 and is formed in a convex shape protruding upward.
  • the die 32 is configured to be movable relative to the punch 31 downward.
  • the die pad 34 is disposed between the pair of dies 32 so as to sandwich a portion of the blank that is formed on the top plate 21 by the blank holder 33 and the punch 31.
  • the punch 31 has the same outer shape as each of the top plate 21, the ridge lines 22a and 22b, and the vertical walls 23a and 23b of the press-formed product 20.
  • the die 32 has the same inner surface shape as the outer surface shape of each of the top plate 21, the ridge lines 22 a and 22 b and the vertical walls 23 a and 23 b of the press-formed product 20.
  • the angle formed by the top plate 21 and the vertical walls 23a and 23b is set to an obtuse angle, so that the corner 32A of the die 32 is the corner of the punch 31 as shown in FIG.
  • the press mold 30A (30B) is disposed apart from 31A on the outer side in the width direction.
  • the corner 31A of the punch 31 in the width direction of the press die 30A (30B) (intersection of the molding surface for molding the top plate 21 and the molding surface for molding the vertical walls 23a and 23b in a cross-sectional view) and the die 32.
  • the distance X is a distance X between the corner portion 32A (intersection of the molding surface for molding the vertical walls 23a and 23b and the molding surface for molding the flanges 25a and 25b).
  • the press die 30A (30B) of the present disclosure uneven pressing portions are formed in portions where the vertical walls 23a and 23b of the punch 31 and the die 32 are formed. Thereby, after the press-molded product 20 is formed by the punch 31 and the die 32 and the press mold 30A (30B) is released, the thickness of the vertical walls 23a and 23b in the vertical walls 23a and 23b of the press-molded product 26 is determined. The distortion difference in the direction is reduced. This will be specifically described below.
  • a punch-side concave curved surface portion 31B as a “first pressurizing portion” is formed in a portion of the punch 31 where the base wall side portions (portions on the top plate 21 and the ridge lines 22a, 22b) of the vertical walls 23a, 23b are formed. Is formed.
  • the punch-side concave curved surface portion 31 ⁇ / b> B is formed in a concave curved surface shape that protrudes inward in the width direction of the punch 31 (inside the press-formed product 20).
  • a punch-side convex curved surface as a “second pressurizing portion” is formed on a portion of the punch 31 on which the distal end side portions of the vertical walls 23a and 23b (curve portions 24a and 24b and flanges 25a and 25b side) are formed. A portion 31C is formed.
  • the punch-side convex curved surface portion 31 ⁇ / b> C is formed in a convex curved shape that is convex outward in the width direction of the punch 31 (outside of the press-formed product 20).
  • a die side convex curved surface portion 32B as a “first pressurizing portion” is formed in a portion of the die 32 where the base end portions of the vertical walls 23a and 23b are formed.
  • the die-side convex curved surface portion 32B is formed in a convex curved shape that is convex toward the inside in the width direction of the die 32 (inside the press-formed product 20). Accordingly, when the vertical walls 23a and 23b are formed by the punch 31 and the die 32, the base end side portions of the vertical walls 23a and 23b are pressed and sandwiched by the punch-side concave curved surface portion 31B and the die-side convex curved surface portion 32B. (See FIG. 1A).
  • a die-side concave curved surface portion 32C as a “second pressurizing portion” is formed in a portion of the die 32 where the tip side portions of the vertical walls 23a and 23b are formed.
  • the die-side concave curved surface portion 32 ⁇ / b> C is formed in a concave curved surface that is convex outward in the width direction of the die 32 (outside of the press-formed product 20).
  • the pair of vertical walls 23a and 23b The proximal end portion is pressed and narrowed by the punch 31 and the die 32 into the first warped shapes 23a-1 and 23b-1 that protrude toward the inside of the press-formed product 26 (the back side of the vertical walls 23a and 23b). It is supposed to be held. Furthermore, in the press-molded product 20, the tip-side portions of the pair of vertical walls 23a and 23b are convex to the outside of the press-molded product 26 (the surface side of the vertical walls 23a and 23b) by the punch 31 and the die 32.
  • the two warp shapes 23a-2 and 23b-2 are pressed and sandwiched. That is, in the press-formed product 20 in this state, the two vertical walls 23a and 23b are pressed and sandwiched by the punch 31 and the die 32 so as to have an S-shaped cross section. Thereby, although specifically described later, the warp of the vertical walls 23a and 23b is corrected over the entire extending direction of the vertical walls 23a and 23b.
  • the press die 30A (30B) of the present disclosure may have a configuration in which the punch-side convex curved surface portion 31C and the die-side concave curved surface portion 32C are not provided depending on, for example, the specifications of the press-formed product. That is, the punch-side convex curved surface portion 31C and the die-side concave curved surface portion 32C may be formed into a flat shape.
  • first warp shapes 23a-1, 23b-1 and the second warp shapes 23a-2, 23b-2 in the press-formed product 20 are formed into shapes having a certain curvature.
  • the punch-side concave curved surface is set so that the radii of curvature of the first warp shapes 23a-1, 23b-1 and the second warp shapes 23a-2, 23b-2 are all 10 mm to 800 mm or less.
  • a portion 31B, a punch-side convex curved surface portion 31C, a die-side convex curved surface portion 32B, and a die-side concave curved surface portion 32C are formed.
  • the first warp shapes 23a-1, 23b-1 and the second warp shapes 23a-2, 23b-2 may be elliptical arc shapes, shapes having a plurality of curvatures, and the like.
  • the sum of the cross-sectional peripheral lengths of the first warp shapes 23a-1 and 23b-1 and the cross-sectional peripheral lengths of the second warp shapes 23a-2 and 23b-2 is the vertical wall 23a of the press-formed product 26.
  • 23b is set to 50% or more of the cross-sectional circumference. If this total is less than 50% of the cross-sectional circumferential length of the vertical walls 23a and 23b, the effect of correcting the distortion difference in the thickness direction of the vertical walls 23a and 23b is reduced, and the springback (wall warp) of the vertical walls 23a and 23b is reduced. ) May not be reduced.
  • the first warp shapes 23a-1, 23b-1 and the second warp shapes 23a-2, 23b-2 are formed continuously.
  • a portion of the punch 31 and the die 32 for forming the vertical walls 23a and 23b may be formed, or the vertical wall 23a of the punch 31 and the die 32 is interposed so that, for example, a linear portion or a curved portion is interposed therebetween.
  • 23b may be formed.
  • the cross-sectional circumferential length of the first warp shapes 23a-1 and 23b-1 is such that the distance X between the corner 31A of the punch 31 and the corner 32A of the die 32 in the width direction of the press die 30A (30B). It is above, and it is set to 1/2 or less of the section circumference of vertical walls 23a and 23b. That is, when the vertical walls 23a and 23b are formed, the blank is bent starting from the portion pressed by the corner portion 31A of the punch 31 to form the vertical walls 23a and 23b. Therefore, the first warped shape 23a is formed. It is desirable that the cross-sectional circumferential length of ⁇ 1, 23b-1 be greater than or equal to the distance X.
  • the blank is drawn into the portion where the vertical walls 23a and 23b are formed.
  • the cross-sectional circumferential length of the first warp shapes 23a-1 and 23b-1 is set to 1 ⁇ 2 or less of the vertical walls 23a and 23b.
  • the arrangement of the first warp shapes 23a-1 and 23b-1 is set as follows. That is, as shown in FIG. 2, first, the first warp shape 23b-1 (23a-1) passes through the upper end (intersection with the ridgeline 22b (22a)) and the press-molded product 26 has a vertical direction (top). A line along the thickness direction of the plate 21 is a reference line L.
  • the tangent line passing through the upper end of the first warp shape 23b-1 (23a-1) and in contact with the first warp shape 23b-1 (23a-1) is defined as the tangent line L1
  • the tangent line L1 is the vertical wall 23b ( 23a) is inclined outward in the width direction of the press-formed product 20 as it goes toward the tip side.
  • the inclination angle of the tangent line L1 with respect to the reference line L is ⁇ 1
  • the inclination angle is set so that ⁇ 1 does not become a negative value. That is, when the inclination angle ⁇ has a negative value, the tangent line L1 is inclined inward in the width direction of the press-formed product 20 as it goes toward the distal end side of the vertical wall 23b (23a).
  • the press-formed product 20 is formed by the punch 31 and the die 32
  • a part of the punch-side concave curved surface portion 31B and the die-side convex curved surface portion 32B are part of the first warped shape 23b-1 (23a- 1) and a state of overlapping (overlapping) in the vertical direction.
  • the first warped shape 23b-1 (23a-1) is rolled by the punch-side concave curved surface portion 31B and the die-side convex curved surface portion 32B.
  • the inclination angle is set so that ⁇ 1 does not become a negative value.
  • the vertical wall formation planned portion in the blank before the vertical walls 23a and 23b are formed in the S-shaped cross-sectional shape does not need to be straight in the cross-section, for example, a concave shape or a curved shape is S. It may be formed before the character cross-sectional shape is formed.
  • the manufacturing method of the press-formed product has the first press forming.
  • the blank 31 is subjected to press molding by drawing using the punch 31, the die 32 and the blank holder 33, or as shown in FIG.
  • the press-formed product 26 is manufactured by performing press-forming by bending using the die 32 and the die pad 34.
  • you may utilize another construction method as 1st press molding examples thereof include a pad drawing method using a punch and die, a die pad and a blank holder, a stamping method using a punch and die, and a cam bending method using a punch, die and die pad.
  • both ends in the longitudinal direction of the blank are narrowed by a pair of blank holders 33 and a die 32. Hold it.
  • the punch 31 is moved upward to approach the die 32.
  • the punch 31 is further moved upward from this state and inserted into the recess of the die 32. For this reason, the blank is bent by the corner portion 31 ⁇ / b> A of the punch 31 and is bent by the corner portion 32 ⁇ / b> A of the die 32.
  • the corner portion 31A of the punch 31 and the corner portion 32A of the die 32 are separated in the width direction of the press dies 30A and 30B, and thus are formed on the base end side of the vertical walls 23a and 23b in the blank.
  • the portion is curved so as to protrude outward in the radial direction of the corner portion 31A of the punch 31, and the portion formed on the tip side of the vertical walls 23a, 23b in the blank is outward in the radial direction of the corner portion 32A of the die 32. Curved to be convex.
  • the punch 31 is further moved upward, and the blank is pressed and sandwiched by the punch 31 and the die 32, whereby the press-formed product 20 is formed (see FIG. 1A).
  • the blank bent by the corner portion 31A (see FIG. 5B) of the punch 31 and the corner portion 32A (see FIG. 5B) of the die 32 is bent back to form the vertical walls 23a and 23b.
  • the vertical walls 23a and 23b are formed, the blank is bent and bent back by the punch 31 and the die 32, and the vertical walls 23a and 23b are subjected to stress in the thickness direction of the vertical walls 23a and 23b. A moment is generated due to a difference (difference between the stress on the front surface (outer surface) and the back surface (inner surface) of the vertical walls 23a and 23b).
  • a punch-side concave curved surface portion 31B is formed in a portion of the punch 31 where the base end side portions (portions on the top plate 21 and the ridge lines 22a and 22b) of the vertical walls 23a and 23b are formed.
  • 31C is formed with a punch-side convex curved surface portion 31C at a portion where the tip side portions of the vertical walls 23a and 23b (the portions on the curved portions 24a and 24b and the flanges 25a and 25b side) are formed.
  • a die-side convex curved surface portion 32B is formed in a portion of the die 32 where the base wall side portions of the vertical walls 23a and 23b are formed, and the tip side portion of the vertical walls 23a and 23b of the die 32 is formed.
  • a die-side concave curved surface portion 32C is formed in the portion to be performed.
  • the base end portions of the pair of vertical walls 23a and 23b are vertically
  • the first warp shapes 23a-1 and 23b-1 that are convex toward the back surfaces of the walls 23a and 23b are pressed and sandwiched by the punch-side concave curved surface portion 31B and the die-side convex curved surface portion 32B.
  • the tip-side portions of the pair of vertical walls 23a and 23b are formed into second warped shapes 23a-2 and 23b-2 that are convex toward the surface side of the vertical walls 23a and 23b. Pressurized and held by the concave curved surface portion 32C. That is, in the press-molded product 20 before mold release, the pair of vertical walls 23a and 23b are pressed and sandwiched by the punch 31 and the die 32 so as to have an S-shaped cross section.
  • the vertical walls 23a and 23b which tend to warp convexly to the surface side (outside of the press-molded product 20) of the vertical walls 23a and 23b by the inward warp moment.
  • the base end side portions of the vertical walls 23a and 23b are corrected to the first warped shapes 23a-1 and 23b-1 that are convexly warped toward the back surfaces of the vertical walls 23a and 23b.
  • the portion on the tip side of the vertical walls 23a, 23b that tends to protrude convexly toward the back side of the vertical walls 23a, 23b (inside the press-molded product 20) by the outward warping moment is the vertical wall 23a.
  • the press-formed product 26 may be used as the final product as it is.
  • the press-formed product 26 is re-sliced to form a press-formed product as a final product following the first press forming. May be. That is, after the first press molding, the desired cross section shown in FIG. 4B is obtained by performing the second press molding using the wrist-like punch and the wrist-like die and further pressing the ridge lines 22a and 22b by the wrist-like. What is necessary is just to make it the final product which has a shape (in FIG.
  • the press-formed product 26 having a high tensile strength such as 590 MPa or more, 780 MPa or more, and in some cases 980 MPa or more, beads or steps are formed on the vertical walls 23a and 23b.
  • the press-formed product 26 can be manufactured while substantially eliminating the spring back (vertical wall warpage) of the vertical walls 23a and 23b.
  • first warp shapes 23a-1, 23b-1 and the second warp shapes 23a-2, 23b-2 in the press-molded product 20 have a radius of curvature of 10 mm to 800 mm or less, so that the punch side A concave curved surface portion 31B, a punch side convex curved surface portion 31C, a die side convex curved surface portion 32B, and a die side concave curved surface portion 32C are formed. Thereby, the wall curvature of the whole vertical wall 23a, 23b of the press-formed product 26 can be reduced favorably.
  • the sum of the cross-sectional peripheral lengths of the first warped shapes 23a-1 and 23b-1 and the cross-sectional peripheral lengths of the second warped shapes 23a-2 and 23b-2 in the press-formed product 20 is the press-formed product. It is set to 50% or more of the cross-sectional circumference of the 26 vertical walls 23a and 23b. Thereby, the wall curvature of the whole vertical wall 23a, 23b of the press-formed product 26 can be reduced effectively.
  • the cross-sectional peripheral lengths of the first warped shapes 23a-1 and 23b-1 in the press-formed product 20 are such that the corner 31A of the punch 31 and the corner 32A of the die 32 in the width direction of the press die 30A (30B)
  • the distance X between the vertical walls 23a and 23b is set to 1/2 or less of the circumferential length of the cross section.
  • Example 1 the case where the press molded product 26 which has a hat-shaped cross-sectional shape is manufactured is taken as an example. Specifically, a three-level steel and rectangular blank (length 250 mm, width 27 mm, plate thickness: 1.2 mm, material: tensile strength 1180 MPa class DP steel (A steel), tensile strength 980 class DP steel (B Steel) and tensile strength 590 grade DP steel (C steel)) were subjected to a first press molding using a press die 30A shown in FIG.
  • FIG. 6A shows a perspective view of the press-formed product 26 after release
  • FIG. 6B shows the dimensions of the press-formed product 26 after release.
  • the angle of the vertical walls 23a and 23b (the vertical wall angle, specifically, the angle of the vertical walls 23a and 23b with respect to the reference line L) in the press-molded product 20 before the release of the press die 30A and the first warp shape 23a.
  • ⁇ 1, 23b-1 and the second curvature shapes 23a-2, 23b-2, and the respective curvature radii are variously changed as shown in the table of FIG. Example 1- (1) to Example 1- (9)) shown in the table were produced.
  • the radius of curvature passing through the three measurement positions 27 to 29 of the upper part, the central part, and the lower part of the vertical wall 23b of the press-formed product 26 after the mold release is measured.
  • the spring back of the vertical wall 23b (the wall warp of the vertical walls 23a and 23b) was evaluated together with the comparative example.
  • the punch 31 concave curved surface portion 31B and the punch side convex curved surface portion 31C are not provided in the punch 31 of the press die 30A, and the die side convex curved surface portion 32B and the die side of the die 32 of the press die 30A are provided.
  • the side concave curved surface portion 32C is not provided.
  • the vertical walls 23a and 23b have the first warp shapes 23a-1 and 23b-1 and the second warp shapes 23a-2 and 23b-. 2 is formed in a substantially linear shape.
  • FIG. 8 shows Comparative Examples 1 to 3 and Example 1- (Example 1) where the radius of curvature measured in Comparative Example 3 is 1 for each case using 980 MPa class DP steel (B steel) as a blank.
  • 3 is a graph showing the radii of curvature measured in 1) to 1- (9) as relative values.
  • FIG. 9 shows a comparative example 2 in which the radius of curvature measured in comparative example 3 made of steel A is set to 1 in the case of using the blanks (A to C steel) having the above three levels of tensile strength. , 3 and Examples 1- (3) and 1- (5), the measured radii of curvature are shown as relative values.
  • the curvatures of the press-formed products 26 of Examples 1- (1) to 1- (9) are approximately 1/5 of the curvature of the press-formed products of Comparative Examples 1 to 3. It can also be seen that it is getting smaller. That is, in the press-formed products 26 of Examples 1- (1) to 1- (9), the wall warpage of the vertical walls 23a and 23b is greatly suppressed and substantially eliminated as compared with Comparative Examples 1 to 3. I understand that.
  • the wall warp in the vertical walls 23a and 23b of the press-formed product 26 can be reduced.
  • Example 2 In Example 2, as in Example 1, first press molding was performed on a three-level steel and rectangular blank using a press die 30A shown in FIG. 1A to produce a press-formed product 26. did. However, in Example 2, in the press die 30A, the punch-side convex curved surface portion 31C of the punch 31 is not provided, and the die-side concave curved surface portion 32C of the die 32 is not provided. That is, in the press-molded product 20 before release, only the base end side portions of the vertical walls 23a and 23b are pressurized to the first warped shapes 23a-1 and 23b-1, The portions on the front end side of the walls 23a and 23b are pressurized in a substantially straight line in a cross sectional view. In addition, the blank used in Example 2 uses the blank similar to Example 1, and the press molded product 26 of Example 2 has the same dimension as Example 1. FIG.
  • Example 1 the angle of the vertical walls 23a and 23b (vertical wall angle) of the press-formed product 20 before mold release and the curvature radii of the first warped shapes 23a-1 and 23b-1 are as follows:
  • Various press-formed products 26 (Examples 2- (1) to 2- (4) shown in the table of FIG. 7) were manufactured with various modifications as shown in the table of FIG.
  • Example 2 the upper part of the base end side part (the part corresponding to the 1st curvature shape 23b-1 of the press-molded product 20) in the vertical wall 23b of the press-molded product 26 after mold release, By measuring the radius of curvature passing through the three lower measurement positions 27A to 29A (see FIG. 3), the wall warpage of the base end side portion of the vertical wall 23b was evaluated together with the comparative example described above.
  • FIG. 10 shows Comparative Examples 1 to 3 in which each case using a tensile strength 980 MPa class DP steel (B steel) as a blank and the radius of curvature at measurement positions 27A to 29A of Comparative Example 3 is 1 and the implementation. 10 is a graph showing the relative value of the radius of curvature at each measurement position 27A to 29A in Examples 2- (1) to 2- (4).
  • FIG. 11 shows a comparison in the case where the radius of curvature at measurement positions 27A to 29A of Comparative Example 3 made of A steel is set to 1 in the case of using the blanks (A to C steel) having the above three levels of tensile strength.
  • 10 is a graph showing the relative values of the curvature radii at measurement positions 27 to 29 in Examples 2 and 3 and Examples 2- (2) and 2- (3).
  • Example 2 As shown in the graph of FIG. 10, also in Example 2, the wall warpage of the vertical walls 23a and 23b in the press-formed products 26 of Examples 2- (1) to 2- (4) is larger than that of Comparative Examples 1 to 3. It can be seen that it was suppressed and substantially eliminated. In particular, it can be seen that the wall warpage of the press-formed product 26 of Example 2- (4) was significantly suppressed as compared with Comparative Examples 1 to 3.
  • the manufacturing method of the press-formed product of the present disclosure includes a first wall portion and a second wall portion that extends from at least one end in the longitudinal direction of the first wall portion to the back side of the first wall portion. And a third wall portion extending from the front end portion of the second wall portion to the surface side of the second wall portion, and manufacturing a press-molded product using a press die having a punch and a die.
  • a first method in which a proximal end portion of the second wall portion is warped convexly toward the back surface side of the second wall portion in a cross-sectional view in a state before releasing the press die. The warped shape is clamped by the punch and the die.
  • the front end side portion of the second wall portion is moved to the surface side of the second wall portion in a cross-sectional view in a state before the press mold is released. It is preferable to press and hold the second warped shape that warps convexly by the punch and the die.
  • the curvature radii of the first warped shape and the second warped shape are 10 mm to 800 mm in a cross-sectional view of the press die before release. It is preferable to do.
  • the manufacturing method of the press-formed product according to the present disclosure includes a cross-sectional circumferential length of the first warped shape and a cross-sectional circumference of the second warped shape in a cross-sectional view of the press die before release.
  • the total length is preferably 50% or more of the sectional circumferential length of the second wall portion.
  • the cross-sectional peripheral length of the first warp shape is the cross-sectional circumference in the width direction of the press die in a cross-sectional view before the press die is released. It is preferable that the distance is not less than the distance between the corner of the punch and the corner of the die and not more than 1 ⁇ 2 of the circumferential length of the second wall.
  • the press-formed product has a tensile strength of 590 Mpa or more.
  • the press die according to the present disclosure includes a first wall portion, a second wall portion that extends from an end portion on at least one side in a longitudinal direction of the first wall portion to a back surface side of the first wall portion, and A press die for manufacturing a press-molded product having a third wall portion extending from the tip end portion of the second wall portion to the surface side of the second wall portion, and relative to each other in a direction approaching each other
  • a punch and a die for forming the press-formed product by moving wherein the second wall portion is a base end side portion of the second wall portion in a cross-sectional view of the punch and the die before release.
  • a first pressurizing portion is formed on the punch and the die for pressing and clamping the first warped shape that warps convexly toward the back side of the portion.
  • the press die according to the present disclosure is configured so that a tip side portion of the second wall portion protrudes convexly toward the surface side of the second wall portion in a cross-sectional view before the punch and the die are released. It is preferable that a second pressurizing part that pressurizes and holds the second warped shape is formed on the punch and the die.
  • the curvature radius of the first warp shape and the second warp shape is 10 mm to 800 mm in a cross-sectional view before the punch and the die are released.
  • the press die of the present disclosure includes a cross-sectional circumference of the first warp shape and a cross-sectional circumference of the second warp shape in a cross-sectional view of the punch and the die before release. It is preferable that the cross-sectional peripheral lengths of the first pressurizing part and the second pressurizing part are set so that the total of the cross-sectional peripheral lengths is 50% or more of the cross-sectional peripheral length of the vertical wall.
  • the press die according to the present disclosure has a cross-sectional circumferential length of the first warp shape in a width direction of the press die in a cross-sectional view before the punch and the die are released.
  • the length of the first pressure unit is set so as to be equal to or greater than the distance between the corner and the corner of the die and equal to or less than 1 ⁇ 2 of the cross-sectional circumference of the second wall. It is preferable.
  • the manufacturing method of the press-formed product of the present disclosure uses a first punch and a first die for a blank, a top plate, a ridge line connected to the top plate, a vertical wall connected to the ridge line, and the vertical plate. It has a cross-sectional shape composed of a curved portion connected to a wall and a flange connected to the curved portion, and the vertical wall is formed on the ridge line side, and is directed to the inside of the cross-sectional shape.
  • a first press molding is performed.
  • the press die of the present disclosure includes a blank, a top plate, a ridge line connected to the top plate, a vertical wall connected to the ridge line, a curved portion connected to the vertical wall, and a flange connected to the curved portion.
  • Convex section formed, and the vertical wall is formed on the side of the ridge line, and is formed on the side of the curvilinear section and a convex shape part made of a curve toward the inside of the cross section.
  • the first punch has an outer surface shape that is the same as the inner surface shape of each of the top plate, the ridge line, and a part of the vertical wall, and the first die. Is a part of the top plate, the ridgeline, and the vertical wall.
  • Each of the curvature radii of the convex shape consisting of the same inner surface shape as each outer surface shape, the convex shape consisting of the curve toward the inside, and the convex shape consisting of the curve toward the outside is 10 to 800 mm. .

Abstract

 第1壁部(21)と、前記第1壁部の長手方向の少なくとも一方側の端部から前記第1壁部の裏面側へ延出された第2壁部(23a,23b)と、前記第2壁部の先端部から前記第2壁部の表面側へ延出された第3壁部(25a,25b)と、を有するプレス成形品を、パンチ(31)及びダイ(32)を有するプレス金型(30A,30B)を用いて製造する方法であって、前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の基端側の部分を、前記第2壁部の裏面側へ凸に反る第1の反り形状(23a-1,23b-1)に前記パンチ及び前記ダイによって加圧狭持するプレス成形品の製造方法。

Description

プレス成形品の製造方法およびプレス金型
 本発明は、プレス成形品の製造方法およびプレス金型に関する。
 周知のように、自動車の車体は、いわゆるモノコック構造を有している。すなわち、自動車の車体は、多数の成形パネルが互いに重ね合わされて接合された箱状の構造体における、応力が作用する部分や重量物を支持する部分等の要部に、補強用の骨格部材が接合されたボディシェルにより構成される。
 図12A~図12Dは、いずれも、ボディシェルの要部に配置される骨格部材1~4を示す説明図である。これらの図に示すように、骨格部材1~4は、通常、素材であるブランクにパンチおよびダイを用いてプレス成形を行うことにより、ハット型横断面形状を有するハット型部材として製造される。具体的には、骨格部材1~4は、天板5(第1壁部)と、天板5の両縁に形成される二つの稜線6a,6bと、二つの稜線6a,6bにそれぞれつながる二つの縦壁7a,7b(第2壁部)と、二つの縦壁7a,7bにそれぞれつながる二つの曲線部8a,8bと、二つの曲線部8a,8bにそれぞれつながる二つのフランジ9a,9b(第3壁部)と、を含んで構成されている。なお、図12Dは、骨格部材4にフランジ9a,9bを介してクロージングプレートPをスポット溶接した場合を示している。
 近年、骨格部材1~4は、CO2排出量のさらなる低減と衝突安全性の向上とを両立するための車体軽量化の一環として、一段と高強度化および薄板化される傾向にある。このため、骨格部材1~4は、例えば590MPa以上、780MPa以上、場合によっては980MPa以上の引張強度を有する素材鋼板により構成されている。
 図13A~図13Cは、骨格部材1~4のプレス成形後の離型時に発生する縦壁7a,7bのスプリングバック(本明細書では「縦壁反り」ともいう)の発生状況を示す説明図である。具体的には、図13Aは、骨格部材1~4のプレス成形の状況を示す断面図であり、図13Bは、プレス成形後における骨格部材1~4の縦壁7a,7bのモーメント分布を示すコンター図であり、図13Cは、骨格部材1~4の縦壁反りを示す断面図である。
 図13Aに示されるように、骨格部材1~4のプレス成形では、ブランクBにおける縦壁7a,7bに成形される部分B1,B2が、プレス成形の過程においてパンチ10およびダイ11により曲げ、曲げ戻し変形を受ける。このため、図13Bに示されるように、骨格部材1~4の高強度化に伴って、成形された縦壁7a,7bには、ブランクBの板厚方向における応力差(外側面(表面)の応力と内側面(裏面)の応力との応力差)によって生じるモーメントが発生する。詳しくは、成形後の縦壁7a,7bの基端側の部分には、外側面(表面)に圧縮応力が作用し、内側面(裏面)に引張応力が作用する。このため、縦壁7a,7bの基端側の部分には、縦壁7a,7bの外側面の応力と内側面の応力との差によって、縦壁7a,7bの基端側の部分が縦壁7a,7bの表面側に凸になるように(骨格部材1~4の内側へ巻かれるように)反るモーメント(以下、「内反りモーメント」という)が生じる。
 一方、成形後の縦壁7a,7bの先端側の部分には、外側面(表面)に引張応力が作用し、内側面(裏面)に圧縮応力が作用する。このため、縦壁7a,7bの先端側の部分には、縦壁7a,7bの外側面の応力と内側面の応力との差によって、縦壁7a,7bの先端側の部分が縦壁7a,7bの裏面側に凸になるように(骨格部材1~4の外側へ巻かれるように)反るモーメント(以下、「外反りモーメント」という)が生じる。そして、図13Cに示されるように、プレス成形後の離型時にパンチ10およびダイ11による骨格部材1~4に対する加圧が取り除かれると、二つの縦壁7a,7bが、弾性的な変形回復により加圧時の形状(製品形状)からずれて口開きした形状(二つのフランジ9a,9bが互いに離間する形状)に戻る縦壁反りが発生し易い。
 これに対して、図14A~図14Cに示されるように、縦壁7a,7bの一部にビード12や段差13等を設けることによって、縦壁反りを抑制する技術が知られている。また、例えば、日本国特許第4984414号公報(特許文献1)では、縦壁に連続した凹凸形状を形成し、スプリングバックを抑制する技術が開示されている。
 さらに、日本国特許出願公開2007-111725号公報(特許文献2)には、複数回のプレス成形によりプレス成形品のスプリングバックを低減させる技術が開示されている。例えば、図15に示されるように、1回目のプレス成形を施したプレス成形品(図15の左側の図を参照)に対して、幅寸法を大きくしたポンチを用いて2回目のプレス成形をすることにより(図15の右側の図を参照)、プレス成形品のスプリングバックを低減させる技術が開示されている。
 しかしながら、上記図14A~図14Cに示される従来技術及び特許文献1により開示された技術は、縦壁に生じる上記モーメント自体を抑制または解消するものではない。特に、縦壁の基端部に生じる内反りモーメントを抑制または解消するものではない。また、図14A~図14Cに示される従来技術は、縦壁7a,7bにビード12や段差13を形成する必要があり、特許文献1により開示された技術は、縦壁を凹凸状に形成する必要がある。このため、骨格部材1~4において、ビード12や段差13を形成することや縦壁を凹凸状に形成することが設計上許されない場合には実施できない。
 また、特許文献2により開示された技術も、縦壁7a,7bに生じる上記モーメント自体を抑制または解消するものではない。特に、縦壁7a,7bの基端部に生じる内反りモーメントを抑制または解消するものではない。以上により、これらの技術では、縦壁の基端部に生じる内反りモーメントを抑制または解消するという点において、改善の余地がある。
 本開示は、上記事実を考慮し、例えば590MPa以上、780MPa以上、場合によっては980MPa以上といった高強度を有するプレス成形品において、第2壁部の基端部における壁反りの発生を抑制できるプレス成形品を製造方法およびプレス金型を得ることに関する。
 本開示のプレス成形品の製造方法は、第1壁部と、前記第1壁部の長手方向の少なくとも一方側の端部から前記第1壁部の裏面側へ延出された第2壁部と、前記第2壁部の先端部から前記第2壁部の表面側へ延出された第3壁部と、を有するプレス成形品を、パンチ及びダイを有するプレス金型を用いて製造する方法であって、前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の基端側の部分を、前記第2壁部の裏面側へ凸に反る第1の反り形状に前記パンチ及び前記ダイによって加圧狭持する。
 上記課題を解決するプレス成形品の製造方法によれば、当該製造方向によって成形されるプレス成形品が、第1壁部と、第1壁部の長手方向の少なくとも一方側の端部から第1壁部の裏面側へ延出された第2壁部と、第2壁部の先端部から第2壁部の表面側へ延出された第3壁部と、を有している。すなわち、プレス成形品の横断面形状が、所謂ハット型又はZ字型(クランク型)を成している。ところで、上記のような横断面形状を成すプレス成形品をパンチ及びダイを用いて製造する場合では、成形後の第2壁部の基端側の部分(第1壁部側の部分)には、表面(外側面)に圧縮応力が作用し、裏面(内側面)に引張応力が作用する。このため、第2壁部の基端側の部分には、縦壁の基端側の部分の板厚方向における応力差(第2壁部の基端側の部分における表面(外側面)の応力と裏面(内側面)の応力との差)によって、第2壁部の基端側の部分が第2壁部の表面(外側面)側へ凸になるように反る(プレス成形品の内側へ巻かれるように反る)モーメント(以下、このモーメントを「内反りモーメント」という)が生じる。
 ここで、プレス金型の離型前の状態における横断面視で、第2壁部の基端側の部分が、第2壁部の裏面側へ凸に反る第1の反り形状にパンチ及びダイによって加圧狭持される。このため、プレス金型の離型前のプレス成形品では、上記内反りモーメントによって第2壁部の表面側(プレス成形品の外側)へ凸に反ろうとする第2壁部の基端側の部分が、第2壁部の裏面側(プレス成形品の内側)へ凸に反る第1の反り形状に矯正される。よって、第2壁部に生じる上記内反りモーメントがキャンセルされる。その結果、プレス金型の離型時にパンチおよびダイによる加圧が取り除かれたときには、縦壁の基端側の部分の板厚方向における歪み差が低減されて、縦壁の基端部における壁反りの発生を抑制することができる。
 また、本開示のプレス金型は、第1壁部と、前記第1壁部の長手方向の少なくとも一方側の端部から前記第1壁部の裏面側へ延出された第2壁部と、前記第2壁部の先端部から前記第2壁部の表面側へ延出された第3壁部と、を有するプレス成形品を製造するためのプレス金型であって、互いに接近する方向に相対移動することで前記プレス成形品を成形するパンチ及びダイを備え、前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の基端側の部分を前記第2壁部の裏面側へ凸に反る第1の反り形状に加圧狭持する第1加圧部が、前記パンチ及び前記ダイに形成されている。
 上記課題を解決するプレス金型によれば、パンチ及びダイの離型前の状態における横断面視で、第2壁部の基端側の部分を第2壁部の裏面側へ凸に反る第1の反り形状に加圧狭持する第1加圧部が、パンチ及びダイに形成されている。このため、上述と同様に、プレス金型の離型前のプレス成形品では、上記内反りモーメントによって第2壁部の表面側(プレス成形品の外側)へ凸に反ろうとする第2壁部の基端側の部分が、第2壁部の裏面側(プレス成形品の内側)へ凸に反る第1の反り形状に矯正される。よって、第2壁部に生じる上記内反りモーメントがキャンセルされる。その結果、プレス金型の離型時にパンチおよびダイによる加圧が取り除かれたときには、縦壁の基端側の部分の板厚方向における歪み差が低減されて、縦壁の基端部における壁反りの発生を抑制することができる。
 本開示のプレス成形品の製造方法及びプレス金型によれば、縦壁の基端部における壁反りの発生を抑制することができる。
図1Aは、本実施の形態に係るプレス金型の一例の構成を示す断面図である。 図1Bは、本実施の形態に係るプレス金型の他の例の構成を示す断面図である。 図2は、図1Aに示されるプレス金型のパンチ側凹曲面部及びダイ側凸曲面部の周辺を示す拡大した断面図(図1AのA部拡大部)である。 図3は、本実施の形態に係るプレス金型を用いて成形されたプレス成形品の形状を説明するための説明図である。 図4Aは、第1のプレス成形の終了後かつ離型後におけるプレス成形品の縦壁反りの発生状況を示す説明図である。 図4Bは、必要に応じて行われる第2のプレス成形の終了後かつ離型後におけるプレス成形品における縦壁反りの発生状況を示す説明図である。 図5Aは、図1Aに示されるプレス金型によってブランクを成形する直前の状態を示す断面図である。 図5Bは、図5Aに示される状態からパンチがダイ側へ相対移動された状態を示す断面図である。 図6Aは、実施例1で製造されたプレス成形品の形状を示す説明図である。 図6Bは、図6Aのプレス成形品の寸法を示す説明図である。 図7は、実施例1及び実施例2において製造されたプレス成形品と比較例のプレス成形品とを評価した表である。 図8は、ブランクとして引張強度980MPa級DP鋼を用いた場合の各ケースにおける、比較例及び実施例1のプレス成形品のそれぞれの縦壁反りの曲率をまとめて示すグラフである。 図9は、3水準の引張強度のブランクを素材とした場合について、比較例及び実施例1のプレス成形品のそれぞれの縦壁反りの曲率をまとめて示すグラフである。 図10は、ブランクとして引張強度980MPa級DP鋼を用いた場合の各ケースにおける、比較例及び実施例2のプレス成形品のそれぞれの縦壁反りの曲率をまとめて示すグラフである。 図11は、3水準の引張強度のブランクを素材とした場合について、比較例及び実施例2のプレス成形品のそれぞれの縦壁反りの曲率をまとめて示すグラフである。 図12Aは、ボディシェルの要部に配置される骨格部材を示す説明図である。 図12Bは、ボディシェルの要部に配置される骨格部材の他の例を示す説明図である。 図12Cは、ボディシェルの要部に配置される骨格部材の他の例を示す説明図である。 図12Dは、ボディシェルの要部に配置される骨格部材の他の例を示す説明図である。 図13Aは、図12A~図12Dの骨格部材のプレス成形の状況を示す断面図である。 図13Bは、図12A~図12Dの骨格部材の縦壁のモーメント分布を示すコンター図である。 図13Cは、図12A~図12Dの骨格部材の縦壁反りを示す断面図である。 図14Aは、従来技術の説明をするための説明図である。 図14Bは、従来技術の説明をするための説明図である。 図14Cは、従来技術の説明をするための説明図である。 図15は、特許文献2により開示された技術を示す説明図である。
 以下、初めに本実施に係るプレス成形品の製造方法によって成形されるプレス成形品26について説明し、次いでプレス成形品26を成形するためのプレス金型について説明する。なお、プレス成形品26は、後述するプレス金型が離型された状態の成形品とされている。
(プレス成形品26について)
 図3に示されるように、プレス成形品26は、所謂ハット型横断面形状を有する形態に形成されている。すなわち、プレス成形品26は、プレス成形品26の幅方向(図3の矢印W方向)を長手方向とする「第1壁部」としての天板21と、この天板21の長手方向両端部にそれぞれつながる一対の稜線22a,22bと、これら一対の稜線22a,22bにそれぞれつながると共に当該各稜線22a,22bから天板21の板厚方向一方側(裏面側)へ延出される「第2壁部」としての一対の縦壁23a,23bと、これら一対の縦壁23a,23bの先端部(下端部)にそれぞれつながる一対の曲線部24a,24bと、これら一対の曲線部24a,24bにそれぞれつながると共に曲線部24a,24bから天板21の長手方向両側(縦壁23a,23bの表面側)へそれぞれ延出される「第3壁部」としての一対のフランジ25a,25bと、を含んで構成されている。なお、以下の説明では、プレス成形品26の表面側をプレス成形品26の外側と称し、プレス成形品26の裏面側をプレス成形品26の内側と称する。
 また、一対の稜線22a,22bは、プレス成形品26の外側へ凸となる略円弧状に湾曲されている。すなわち、二つの稜線22a,22bは、プレス成形品26の外側へ凸となる角部として構成されている。さらに、一対の曲線部24a,24bは、プレス成形品26の内側へ凸となる略円弧状に湾曲されている。また、縦壁23a,23bは、プレス成形品26の横断面視で、先端側へ向かうに従い天板21の長手方向両側(外側)に傾斜されている。換言すると、二つの縦壁23a,23bは、先端側へ向かうに従い互いに離間する方向へ傾斜している。これにより、プレス成形品26では、縦壁23a,23bの先端部が天板21の長手方向外側へ開くように形成されて、天板21と縦壁23a,23bとの成す角度が鈍角に設定されている。
 なお、本開示におけるプレス成形品26は、上記の形態に限定されるものではない。例えば、プレス成形品26が、横断面形状(具体的には、Z字型(クランク型))を有する形態にも同様に適用される。すなわち、この場合には、プレス成形品26が、天板21と、この天板21の長手方向一方側の端部につながる一つの稜線22aと、この稜線22aにつながると共に稜線22aから天板21の板厚方向一方側へ延びる一つの縦壁23aと、この縦壁23aにつながる一つの曲線部24aと、この曲線部24aにつながると共に曲線部24aから天板21の長手方向一方側へ延びる一つのフランジ25aと、を含んで構成される。
 また、上記のハット型横断面形状を有するプレス成形品26では、プレス成形品26の幅方向中央線に対して左右対称の形状を成しているが、プレス成形品26が左右非対称の形状を成していてもよい。さらに、上記のハット型横断面形状を有するプレス成形品26では、一例として天板21と縦壁23a,23bとの成す角度を鈍角に設定しているが、後述するプレス成形品において例えばカム曲げ工法によってプレス成形品26する場合では、天板21と縦壁23a,23bとの成す角度を、略直角や鋭角に設定してもよい。
 また、本開示のプレス成形品26は、後述するプレス成形品の製造方法によって、冷間または温間でブランク又は余加工を施したブランクに対してプレス成形(第1のプレス成形)を施すことによって得られる。さらに、本開示のプレス成形品26は、上記の第1のプレス成形を行った後に、必要に応じてリストライク(第2のプレス成形)を行うことによって、得られてもよい。
 また、プレス成形品26の成形素材であるブランクまたはプレス成形品26の引張強度は、590MPa以上であり、望ましくは780MPa以上であり、さらに望ましくは980MPa以上である。引張強度が590MPa未満では、本発明の課題である縦壁反りが発生し難くなり、引張強度が高まるほど縦壁反りが発生し易くなるからである。このような観点から、ブランクまたはプレス成形品26の引張強度の上限を規定する必要はないが、プレス荷重の実用上の上限から2000MPa以下であることが望ましい。
 なお、以下の説明では、便宜上、後述するプレス金型の離型前の状態におけるプレス成形品に符号20を付して、プレス成形品をプレス金型の離型前の状態と離型後の状態とで区別している。
(プレス金型について)
 図1Aには、後述する第1のプレス成形において、ブランクに絞り成形を施すことで、プレス成形品26を製造する場合のプレス金型30Aが図示されている。また、図1Bには、後述する第1のプレス成形において、ブランクに曲げ成形を施すことで、プレス成形品26を製造する場合のプレス金型30Bが図示されている。なお、図1A及び図1Bでは、プレス成形品20の幅方向とプレス金型30A,30Bの幅方向とが一致している。
 図1Aに示すように、ブランクに絞り成形を施す場合の第1のプレス成形では、プレス金型30Aが、パンチ31と、ダイ32と、一対のブランクホルダ33と、を含んで構成されている。具体的には、ダイ32が、プレス金型30Aの上部を構成し、横断面視で下方側へ開放された凹状に形成されている。また、パンチ31は、ダイ32の凹部の下方側に配置されると共に、上方側へ突出された凸状に形成されている。そして、パンチ31がダイ32に対して上方側に相対移動可能に構成されている。また、一対のブランクホルダ33はパンチ31の幅方向両側に配置されて、一対のブランクホルダ33とダイ32とによってブランクにおけるフランジ25a,25bに成形される部分を狭持するように構成されている。
 一方、図1Bに示すように、ブランクに曲げ成形を施す場合の第1のプレス成形では、プレス金型30Bが、パンチ31と、一対のダイ32と、ダイパッド34を含んで構成されている。具体的には、一対のダイ32が、プレス金型30Bの上部を構成し、全体として下方側へ開放された凹状に形成されている。また、パンチ31は、ダイ32の下方側に配置されると共に、上方側へ突出された凸状に形成されている。そして、ダイ32がパンチ31に対して下方側に相対移動可能に構成されている。また、ダイパッド34は一対のダイ32の間に配置されて、ブランクホルダ33とパンチ31とによってブランクにおける天板21に成形される部分を狭持するように構成されている。
 さらに、図1A及び図1Bに示されるように、パンチ31は、プレス成形品20の天板21、稜線22a,22bおよび縦壁23a,23bの一部それぞれと同じ外面形状を有している。また、ダイ32は、プレス成形品20の天板21、稜線22a,22bおよび縦壁23a,23bの一部それぞれの外面形状と同じ内面形状を有している。
 また、プレス成形品26では、天板21と縦壁23a,23bとの成す角度が鈍角に設定されているため、図5Aに示されるように、ダイ32の角部32Aがパンチ31の角部31Aに対してプレス金型30A(30B)の幅方向外側に離間して配置されている。そして、プレス金型30A(30B)の幅方向におけるパンチ31の角部31A(横断面視で天板21を成形する成形面と縦壁23a,23bを成形する成形面との交点)とダイ32の角部32A(横断面視で縦壁23a,23bを成形する成形面とフランジ25a,25bを成形する成形面との交点)との距離が距離Xとされている。
 ここで、本開示のプレス金型30A(30B)では、パンチ31及びダイ32における縦壁23a,23bを成形する部分に、凹凸状の加圧部が形成されている。これにより、パンチ31及びダイ32によってプレス成形品20を成形し且つプレス金型30A(30B)を離型した後に、プレス成形品26の縦壁23a,23bにおいて、縦壁23a,23bの板厚方向における歪み差を低減するようになっている。以下、具体的に説明する。
 パンチ31における縦壁23a,23bの基端側の部分(天板21及び稜線22a,22b側の部分)を成形する部分には、「第1加圧部」としてのパンチ側凹曲面部31Bが形成されている。このパンチ側凹曲面部31Bは、パンチ31の幅方向内側(プレス成形品20の内側)へ凸となる凹曲面状に形成されている。
 また、パンチ31における縦壁23a,23bの先端側の部分(曲線部24a,24b及びフランジ25a,25b側の部分)を成形する部分には、「第2加圧部」としてのパンチ側凸曲面部31Cが形成されている。このパンチ側凸曲面部31Cは、パンチ31の幅方向外側(プレス成形品20の外側)へ凸となる凸曲面状に形成されている。
 一方、ダイ32における縦壁23a,23bの基端側の部分を成形する部分には、「第1加圧部」としてのダイ側凸曲面部32Bが形成されている。このダイ側凸曲面部32Bは、ダイ32の幅方向内側(プレス成形品20の内側)へ凸となる凸曲面状に形成されている。これにより、パンチ31及びダイ32によって縦壁23a,23bを成形するときには、縦壁23a,23bの基端側の部分が、パンチ側凹曲面部31B及びダイ側凸曲面部32Bによって加圧狭持されるようになっている(図1A参照)。
 また、ダイ32における縦壁23a,23bの先端側の部分を成形する部分には、「第2加圧部」としてのダイ側凹曲面部32Cが形成されている。このダイ側凹曲面部32Cは、ダイ32の幅方向外側(プレス成形品20の外側)へ凸となる凹曲面状に形成されている。これにより、パンチ31及びダイ32によって縦壁23a,23bを成形するときには、縦壁23a,23bの先端側の部分がパンチ側凸曲面部31C及びダイ側凹曲面部32Cによって加圧狭持されるようになっている(図1A参照)。
 したがって、図1A及び図1Bに示されるように、パンチ31及びダイ32によるプレス成形終了後かつプレス金型30A(30B)の離型前のプレス成形品20では、一対の縦壁23a,23bにおける基端側の部分が、パンチ31及びダイ32によって、プレス成形品26の内側(縦壁23a,23bの裏面側)へ凸となる第1の反り形状23a-1,23b-1に加圧狭持されるようになっている。さらに、プレス成形品20では、一対の縦壁23a,23bの先端側の部分が、パンチ31及びダイ32によって、プレス成形品26の外側(縦壁23a,23bの表面側)へ凸となる第2の反り形状23a-2,23b-2に加圧狭持されるようになっている。すなわち、この状態におけるプレス成形品20では、二つの縦壁23a,23bが、S字状横断面形状となるように、パンチ31及びダイ32によって加圧狭持されるようになっている。これにより、具体的には後述するが、縦壁23a,23bの延出方向の全体に亘って、縦壁23a,23bの反りを矯正するように構成されている。なお、本開示のプレス金型30A(30B)を、例えばプレス成形品の仕様等に応じて、パンチ側凸曲面部31C及びダイ側凹曲面部32Cを設けない構成としてもよい。すなわち、パンチ側凸曲面部31C及びダイ側凹曲面部32Cを平面状に成形してもよい。
 また、プレス成形品20における第1の反り形状23a-1,23b-1及び第2の反り形状23a-2,23b-2は、一定の曲率を有する形状に形成されている。具体的には、第1の反り形状23a-1,23b-1及び第2の反り形状23a-2,23b-2の曲率半径が、いずれも10mm~800mm以下になるように、パンチ側凹曲面部31B、パンチ側凸曲面部31C、ダイ側凸曲面部32B、ダイ側凹曲面部32Cが形成されている。この曲率半径が10mm未満であると、プレス成形品26の縦壁23a,23bに曲げ後残りが発生して、ブランクの引張強度が590MPa以上である場合には、曲げ割れが発生するおそれがある。一方、曲率半径が800mm超であると、プレス成形品26の縦壁23a,23bの板厚方向における歪み差に対して矯正効果が少なくなり、縦壁23a,23bのスプリングバック(壁反り)を減少することができない可能性がある。なお、第1の反り形状23a-1,23b-1及び第2の反り形状23a-2,23b-2が、楕円弧形状、複数の曲率を有する形状などであってもよい。
 さらに、第1の反り形状23a-1,23b-1の断面周長と、第2の反り形状23a-2,23b-2の断面周長と、の合計が、プレス成形品26の縦壁23a,23bの断面周長の50%以上に設定されている。この合計が縦壁23a,23bの断面周長の50%未満であると、縦壁23a,23bの板厚方向における歪み差に対する矯正効果が少なくなり、縦壁23a,23bのスプリングバック(壁反り)を減少することができない可能性がある。
 また、図1A及び図1Bに示されるように、第1の反り形状23a-1,23b-1と、第2の反り形状23a-2,23b-2とは、連続して形成されるようにパンチ31及びダイ32における縦壁23a,23bを成形する部分を構成してもよいし、両者の間に例えば直線状部や曲線状部等を介在させるようにパンチ31及びダイ32における縦壁23a,23bを成形する部分を構成してもよい。
 さらに、第1の反り形状23a-1,23b-1の断面周長が、プレス金型30A(30B)の幅方向におけるパンチ31の角部31Aとダイ32の角部32Aとの間の距離X以上であり、縦壁23a,23bの断面周長の1/2以下に設定されている。すなわち、縦壁23a,23bを成形するときには、ブランクが、パンチ31の角部31Aによって押圧された部分を起点に曲げられて、縦壁23a,23bが形成されるため、第1の反り形状23a-1,23b-1の断面周長を距離X以上にすることが望ましい。また、縦壁23a,23bを成形するときには、ブランクが縦壁23a,23bを成形される部分に引き込まれる。このため、引き込まれるブランクを考慮して、第1の反り形状23a-1,23b-1の断面周長を縦壁23a,23bの1/2以下の長さに設定している。
 また、第1の反り形状23a-1,23b-1の配置は以下のように設定されている。すなわち、図2に示されるように、先ず、第1の反り形状23b-1(23a-1)の上端(稜線22b(22a)との交点)を通過し且つプレス成形品26の上下方向(天板21の板厚方向)に沿った線を基準線Lとする。そして、第1の反り形状23b-1(23a-1)の上端を通過し且つ第1の反り形状23b-1(23a-1)に接する接線を接線L1とすると、接線L1が縦壁23b(23a)の先端側へ向かうに従いプレス成形品20の幅方向外側へ傾斜している。換言すると、基準線Lに対する接線L1の傾斜角度をθ1とすると、傾斜角度をθ1が負の値にならないように設定されている。つまり、傾斜角度θが負の値になる場合には、接線L1が縦壁23b(23a)の先端側へ向かうに従いプレス成形品20の幅方向内側へ傾斜する。このため、この場合において、パンチ31及びダイ32によってプレス成形品20を成形すると、パンチ側凹曲面部31B及びダイ側凸曲面部32Bの一部が、第1の反り形状23b-1(23a-1)と上下方向にラップする(重なる)状態になる。これにより、パンチ31及びダイ32を上下方向に離型するときに、パンチ側凹曲面部31B及びダイ側凸曲面部32Bによって第1の反り形状23b-1(23a-1)が抉られて、プレス成形品26に傷がつく可能性がある。したがって、プレス成形品26の傷つきを防止するために、傾斜角度をθ1が負の値にならないように設定されている。
 また、縦壁23a,23bがS字状横断面形状に形成される前の、ブランクにおける縦壁形成予定部は、横断面で直線状である必要はなく、例えば凹形状や湾曲形状等がS字横断面形状を形成される前に形成されていてもよい。
 次に、プレス成形品の製造方法について説明しつつ、本開示のプレス成形品の製造方法の作用及び効果について説明する。
 プレス成形品の製造方法では、第1のプレス成形を有している。この第1のプレス成形では、図1Aに示すようにブランクにパンチ31、ダイ32およびブランクホルダ33を用いて絞り成形によるプレス成形を行うこと、または、図1Bに示すようにブランクにパンチ31、ダイ32およびダイパッド34を用いて曲げ成形によるプレス成形を行うことによって、プレス成形品26を製造する。なお、第1のプレス成形として、その他の工法を利用してもよい。例えば、パンチとダイおよびダイパットとブランクホルダを用いて行うパット絞り工法や、パンチとダイを用いて行うスタンピング工法、さらには、パンチとダイおよびダイパッドを用いて行うカム曲げ工法などが挙げられる。
 そして、図1Aに示される、ブランクに絞り成形を施す第1のプレス成形を例とすると、第1のプレス成形では、ブランクの長手方向両端部を、一対のブランクホルダ33とダイ32とによって狭持する。そして、図5Aに示されるように、パンチ31を上方側へ移動させてダイ32に接近させる。さらに、図5Bに示されるように、この状態からパンチ31を上方側へさらに移動させてダイ32の凹部内に挿入させる。このため、ブランクがパンチ31の角部31Aによって曲げられると共に、ダイ32の角部32Aによって曲げられる。このとき、パンチ31の角部31Aとダイ32の角部32Aとは、プレス金型30A,30Bの幅方向に離間しているため、ブランクにおける縦壁23a,23bの基端側に形成される部分は、パンチ31の角部31Aの径方向外側へ凸となるように湾曲し、ブランクにおける縦壁23a,23bの先端側に形成される部分は、ダイ32の角部32Aの径方向外側へ凸となるように湾曲される。
 そして、パンチ31をさらに上方側へ移動させて、パンチ31とダイ32とによってブランクを加圧狭持することで、プレス成形品20が成形される(図1A参照)。これにより、パンチ31の角部31A(図5B参照)及びダイ32の角部32A(図5B参照)によって曲げられたブランクが曲げ戻されて縦壁23a,23bが形成される。このように、縦壁23a,23bが成形されるときには、パンチ31及びダイ32によってブランクが曲げ、曲げ戻し変形して、縦壁23a,23bには、縦壁23a,23bの板厚方向における応力差(縦壁23a,23bの表面(外側面)の応力と裏面(内側面)の応力との差)によるモーメントが発生する。
 具体的には、成形後の縦壁23a,23bの基端側の部分には、表面(外側面)に圧縮応力が作用し、裏面(内側面)に引張応力が作用する。このため、縦壁23a,23bの基端側の部分には、縦壁23a,23bの表面(外側面)の応力と裏面(内側面)の応力との差によって、縦壁23a,23bの基端側の部分がプレス成形品20の内側へ巻かれるように反る(換言すると、縦壁23a,23bの表面側へ凸に反る)モーメント(内反りモーメント)が生じる(図3の点線で示される縦壁23a,23bの基端側の部分を参照)。
 一方、成形後の縦壁23a,23bの先端側の部分には、表面(外側面)に引張応力が作用し、裏面(内側面)に圧縮応力が作用する。このため、縦壁23a,23bの先端側の部分には、縦壁23a,23bの表面(外側面)の応力と裏面(内側面)の応力との差によって、縦壁23a,23bの先端側の部分がプレス成形品20の外側へ巻かれるように反る(換言すると、縦壁23a,23bの裏面側へ凸に反る)モーメント(外反りモーメント)が生じる(図3の点線で示される縦壁23a,23bの先端側の部分を参照)。
 ここで、パンチ31における縦壁23a,23bの基端側の部分(天板21及び稜線22a,22b側の部分)を成形する部分には、パンチ側凹曲面部31Bが形成されており、パンチ31における縦壁23a,23bの先端側の部分(曲線部24a,24b及びフランジ25a,25b側の部分)を成形する部分には、パンチ側凸曲面部31Cが形成されている。また、ダイ32における縦壁23a,23bの基端側の部分を成形する部分には、ダイ側凸曲面部32Bが形成されており、ダイ32における縦壁23a,23bの先端側の部分を成形する部分には、ダイ側凹曲面部32Cが形成されている。
 このため、図1A及び図1Bに示されるように、第1のプレス成形終了後かつプレス金型30Aの離型前の状態では、一対の縦壁23a,23bにおける基端側の部分が、縦壁23a,23bの裏面側へ凸となる第1の反り形状23a-1,23b-1にパンチ側凹曲面部31B及びダイ側凸曲面部32Bによって加圧狭持される。一方、一対の縦壁23a,23bの先端側の部分が、縦壁23a,23bの表面側へ凸となる第2の反り形状23a-2,23b-2にパンチ側凸曲面部31C及びダイ側凹曲面部32Cによって加圧狭持される。すなわち、離型前におけるプレス成形品20では、一対の縦壁23a,23bが、S字状横断面形状となるように、パンチ31及びダイ32によって加圧狭持される。
 これにより、プレス金型30Aの離型前のプレス成形品20では、上記内反りモーメントによって縦壁23a,23bの表面側(プレス成形品20の外側)へ凸に反ろうとする縦壁23a,23bの基端側の部分が、縦壁23a,23bの裏面側へ凸に反る第1の反り形状23a-1,23b-1に矯正される。また、プレス成形品20では、上記外反りモーメントによって縦壁23a,23bの裏面側(プレス成形品20の内側)へ凸に反ろうとする縦壁23a,23bの先端側の部分が、縦壁23a,23bの表面側へ凸に反る第2の反り形状23a-2,23b-2に矯正される。よって、縦壁23a,23bの基端側の部分に生じる内反りモーメントがキャンセルされると共に、縦壁23a,23bの先端側の部分に生じる外反りモーメントがキャンセルされる。その結果、図4Aに示されるように、プレス金型30Aの離型時にパンチ31およびダイ32による加圧がプレス成形品20に対して取り除かれたときには、縦壁23a,23bの基端側の部分及び先端側の部分の板厚方向における歪み差が低減されて、縦壁23a,23b(図4Aでは、縦壁23bのみを図示している)の壁反りの発生を抑制することができる。
 そして、図4Aに示されるプレス成形品26の形状が製品形状を満足する場合には、プレス成形品26をこのまま最終製品とすればよい。しかし、プレス成形品26において、稜線22a,22bをさらに押し込む必要がある場合には、第1のプレス成形に引き続いて、プレス成形品26をリストライクして最終製品としてのプレス成形品を成形してもよい。すなわち、第1のプレス成形の後に、リストライク用パンチおよびリストライク用ダイを用いて第2のプレス成形を行って稜線22a,22bをリストライクによりさらに押し込むことによって、図4Bに示す所望の断面形状を有する最終製品とすればよい(図4Bでは、縦壁23bのみを図示している)。なお、プレス成形品26をリストライクするリストライク用パンチおよびリストライク用ダイでは、縦壁23a,23bを成形する面が平面状(横断面視で直線状)に形成されている。
 このように、本開示のプレス成形品の製造方法によれば、例えば590MPa以上、780MPa以上、場合によっては980MPa以上といった高い引張強度を有するプレス成形品26において、縦壁23a,23bにビードや段差を形成することなく、縦壁23a,23bのスプリングバック(縦壁反り)を実質的に解消しつつ、プレス成形品26を製造することができる。
 また、プレス成形品20における第1の反り形状23a-1,23b-1及び第2の反り形状23a-2,23b-2の曲率半径が、いずれも10mm~800mm以下になるように、パンチ側凹曲面部31B、パンチ側凸曲面部31C、ダイ側凸曲面部32B、ダイ側凹曲面部32Cが形成されている。これにより、プレス成形品26の縦壁23a,23b全体の壁反りを良好に低減することができる。
 さらに、プレス成形品20における第1の反り形状23a-1,23b-1の断面周長と、第2の反り形状23a-2,23b-2の断面周長と、の合計が、プレス成形品26の縦壁23a,23bの断面周長の50%以上に設定されている。これにより、プレス成形品26の縦壁23a,23b全体の壁反りを効果的に低減することができる。
 また、プレス成形品20における第1の反り形状23a-1,23b-1の断面周長が、プレス金型30A(30B)の幅方向におけるパンチ31の角部31Aとダイ32の角部32Aとの間の距離X以上であり、縦壁23a,23bの断面周長の1/2以下に設定されている。これにより、第1のプレス成形における曲げ成形や絞り成形等に対応して、プレス成形品26の縦壁23a,23bの壁反りを低減することができる。
(実施例1)
 実施例1では、ハット型の横断面形状を有するプレス成形品26を製造した場合を例としている。具体的には、3水準の鋼製かつ矩形のブランク(長さ250mm,幅27mm,板厚:1.2mm,材質:引張強度1180MPa級DP鋼(A鋼),引張強度980級DP鋼(B鋼),引張強度590級DP鋼(C鋼))に、図1Aに示されるプレス金型30Aを用いて第1のプレス成形を行って、プレス成形品26を製造した。そして、図6Aには、離型後におけるプレス成形品26が斜視図にて示されており、図6Bには、離型後におけるプレス成形品26の寸法が示されている。
 そして、プレス金型30Aの離型前のプレス成形品20における縦壁23a,23bの角度(縦壁角度、詳しくは基準線Lに対する縦壁23a,23bの角度)と、第1の反り形状23a-1,23b-1及び第2の反り形状23a-2,23b-2のそれぞれの曲率半径とを、図7の表に示すように種々変更して、多数のプレス成形品26(図7の表に示される実施例1-(1)~実施例1-(9))を製造した。
 そして、図6Aおよび図6Bに示されるように、離型後のプレス成形品26の縦壁23bにおける上部、中央部および下部の3か所の測定位置27~29を通過する曲率半径を測定して、縦壁23bのスプリングバック(縦壁23a,23bの壁反り)を比較例と共に評価した。なお、比較例では、プレス金型30Aのパンチ31においてパンチ側凹曲面部31B及びパンチ側凸曲面部31Cが設けられておらず、プレス金型30Aのダイ32においてダイ側凸曲面部32B及びダイ側凹曲面部32Cが設けられていない。すなわち、プレス金型30Aの離型前の比較例のプレス成形品では、縦壁23a,23bが、第1の反り形状23a-1,23b-1及び第2の反り形状23a-2,23b-2に形成されずに略直線状に形成されるようになっている。
 図8は、ブランクとして引張強度980MPa級DP鋼(B鋼)を用いた各ケースについて、比較例3において測定された曲率半径を1としたときの、比較例1~3および実施例1-(1)~1-(9)においてそれぞれ測定された曲率半径を、相対値で示すグラフである。
 また、図9は、上記3水準の引張強度のブランク(A~C鋼)を素材とした場合について、A鋼からなる比較例3において測定された曲率半径を1としたときの、比較例2,3および実施例1-(3),1-(5)のそれぞれの測定された曲率半径を、相対値で示すグラフである。
 そして、図8のグラフに示すように、実施例1-(1)~1-(9)のプレス成形品26における曲率が、比較例1~3のプレス成形品の曲率の略1/5よりも小さくなっていることがわかる。すなわち、実施例1-(1)~1-(9)のプレス成形品26では、縦壁23a,23bの壁反りが比較例1~3に比べて、大幅に抑制され、実質的に解消されたことがわかる。
 また、図9のグラフに示すように、実施例1-(3),1-(5)のプレス成形品26では、ブランクの引張強度によって若干の差があるものの、曲率が、比較例2及び3のプレス成形品の曲率に比べて大幅に小さくなっていることがわかる。すなわち、実施例1-(3),1-(5)のプレス成形品26では、縦壁23a,23bの壁反りが比較例2及び3に比べて、大幅に抑制され、実質的に解消されたことがわかる。
 以上により、プレス金型30A,30Bを用いたプレス成形品の製造方法によれば、プレス成形品26の縦壁23a,23bにおける壁反りを低減することができる。
(実施例2)
 実施例2では、実施例1と同様に、3水準の鋼製かつ矩形のブランクに、図1Aに示されるプレス金型30Aを用いて第1のプレス成形を行って、プレス成形品26を製造した。ただし、実施例2では、プレス金型30Aにおいて、パンチ31のパンチ側凸曲面部31Cが設けられておらず、ダイ32のダイ側凹曲面部32Cが設けられていない。すなわち、離型前のプレス成形品20では、縦壁23a,23bの基端側の部分のみが、第1の反り形状23a-1,23b-1に加圧されるようになっており、縦壁23a,23bの先端側の部分は、横断面視で略直線状に加圧されるようになっている。なお、実施例2において用いられるブランクは実施例1と同様のブランクを用いており、実施例2のプレス成形品26は実施例1と同一の寸法を有している。
 そして、実施例1と同様に、離型前のプレス成形品20の縦壁23a,23bの角度(縦壁角度)と、第1の反り形状23a-1,23b-1の曲率半径とを、図7の表に示すように種々変更して、多数のプレス成形品26(図7の表に示される実施例2-(1)~2-(4))を製造した。
 そして、実施例2では、離型後のプレス成形品26の縦壁23bにおける基端側の部分(プレス成形品20の第1の反り形状23b-1に対応する部分)の上部、中央部および下部の3か所の測定位置27A~29A(図3を参照)を通過する曲率半径を測定することにより、縦壁23bにおける基端側の部分の壁反りを上述の比較例と共に評価した。
 そして、図10は、ブランクとして引張強度980MPa級DP鋼(B鋼)を用いた各ケースについて、比較例3の測定位置27A~29Aの曲率半径を1とした場合における比較例1~3および実施例2-(1)~2-(4)のそれぞれの測定位置27A~29Aの曲率半径の相対値を示すグラフである。
 また、図11は、上記3水準の引張強度のブランク(A~C鋼)を素材とした場合について、A鋼からなる比較例3の測定位置27A~29Aの曲率半径を1とした場合における比較例2,3および実施例2-(2),2-(3)のそれぞれの測定位置27~29の曲率半径の相対値を示すグラフである。
 図10のグラフに示すように、実施例2においても、実施例2-(1)~2-(4)のプレス成形品26における縦壁23a,23bの壁反りが比較例1~3に比べて、抑制され、実質的に解消されたことがわかる。特に、実施例2-(4)のプレス成形品26の壁反りが比較例1~3に比べて、大幅に抑制されたことがわかる。
 また、図11のグラフに示すように、各ブランクの引張強度において、実施例2-(2),2-(3)のプレス成形品26における縦壁23a,23bの曲率が、比較例2及び3のプレス成形品の曲率に比べて小さくなっていることがわかる。すなわち、実施例2-(2),2-(3)のプレス成形品26では、縦壁23a,23bの壁反りが比較例2及び3に比べて、抑制され、実質的に解消されたことがわかる。
 以上により、プレス成形品20の縦壁23a,23bの基端側の部分のみを、プレス金型30A(30B)を用いて第1の反り形状23a-1,23b-1に加圧狭持した場合でも、プレス成形品26の基端部における縦壁23a,23bにおける壁反りを低減することができる。
 なお、2014年6月26日に出願された日本国特許出願2014-131901号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
(付記)
 本開示のプレス成形品の製造方法は、第1壁部と、前記第1壁部の長手方向の少なくとも一方側の端部から前記第1壁部の裏面側へ延出された第2壁部と、前記第2壁部の先端部から前記第2壁部の表面側へ延出された第3壁部と、を有するプレス成形品を、パンチ及びダイを有するプレス金型を用いて製造する方法であって、前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の基端側の部分を、前記第2壁部の裏面側へ凸に反る第1の反り形状に前記パンチ及び前記ダイによって加圧狭持する。
 また、本開示のプレス成形品の製造方法は、前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の先端側の部分を、前記第2壁部の表面側へ凸に反る第2の反り形状に前記パンチ及び前記ダイによって加圧狭持することが好ましい。
 また、本開示のプレス成形品の製造方法は、前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状及び前記第2の反り形状の曲率半径を10mm~800mmとすることが好ましい。
 また、本開示のプレス成形品の製造方法は、前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状の断面周長と、前記第2の反り形状の断面周長と、の合計が、前記第2壁部の断面周長の50%以上であることが好ましい。
 また、本開示のプレス成形品の製造方法は、前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状の断面周長が、前記プレス金型の幅方向における前記パンチの角部と前記ダイの角部との間の距離以上であり、前記第2壁部の断面周長の1/2以下に設定されていることが好ましい。
 また、本開示のプレス成形品の製造方法は、前記プレス成形品の引張強度が590Mpa以上であることが好ましい。
 本開示のプレス金型は、第1壁部と、前記第1壁部の長手方向の少なくとも一方側の端部から前記第1壁部の裏面側へ延出された第2壁部と、前記第2壁部の先端部から前記第2壁部の表面側へ延出された第3壁部と、を有するプレス成形品を製造するためのプレス金型であって、互いに接近する方向に相対移動することで前記プレス成形品を成形するパンチ及びダイを備え、前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の基端側の部分を前記第2壁部の裏面側へ凸に反る第1の反り形状に加圧狭持する第1加圧部が、前記パンチ及び前記ダイに形成されている。
 また、本開示のプレス金型は、前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の先端側の部分を前記第2壁部の表面側へ凸に反る第2の反り形状に加圧狭持する第2加圧部が、前記パンチ及び前記ダイに形成されていることが好ましい。
 また、本開示のプレス金型は、前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状及び前記第2の反り形状の曲率半径を10mm~800mmとするように、前記第1加圧部及び前記第2加圧部が形成されていることが好ましい。
 また、本開示のプレス金型は、前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状の断面周長と、前記第2の反り形状の断面周長と、の合計が、前記縦壁の断面周長の50%以上となるように、前記第1加圧部及び前記第2加圧部の断面周長が設定されていることが好ましい。
 また、本開示のプレス金型は、前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状の断面周長が、前記プレス金型の幅方向における前記パンチの角部と前記ダイの角部との間の距離以上であり、前記第2壁部の断面周長の1/2以下となるように、前記第1加圧部の長さが設定されていることが好ましい。
 また、本開示のプレス成形品の製造方法は、ブランクに第1のパンチおよび第1のダイを用いて、天板と、該天板につながる稜線と、該稜線につながる縦壁と、該縦壁につながる曲線部と、該曲線部につながるフランジとにより構成される横断面形状を有し、かつ、前記縦壁が、前記稜線の側に形成される、前記横断面形状の内部へ向けた曲線からなる凸形状部と、前記曲線部の側に形成される、前記横断面形状の外部へ向けた曲線からなる凸形状部とを有するS字状横断面形状を有する成形品とした後に離型する第1のプレス成形を行う。
 また、本開示のプレス金型は、ブランクを、天板と、該天板につながる稜線と、該稜線につながる縦壁と、該縦壁につながる曲線部と、該曲線部につながるフランジとにより構成される横断面形状を有し、かつ、前記縦壁が、前記稜線の側に形成される、前記横断面形状の内部へ向けた曲線からなる凸形状部と、前記曲線部の側に形成される、前記横断面形状の外部へ向けた曲線からなる凸形状部とを有するS字状横断面形状を有する成形品に成形する第1のプレス成形を行う第1のパンチおよび第1のダイを備えるプレス成形品の製造装置であって、前記第1のパンチは、前記天板、前記稜線、および前記縦壁の一部それぞれの内面形状と同じ外面形状を有するとともに、前記第1のダイは、前記天板、前記稜線および前記縦壁の一部それぞれの外面形状と同じ内面形状を有すること、および前記内部へ向けた曲線からなる凸形状、および前記外部へ向けた曲線からなる凸形状それぞれの曲率半径は、いずれも、10~800mmである。

Claims (11)

  1.  第1壁部と、前記第1壁部の長手方向の少なくとも一方側の端部から前記第1壁部の裏面側へ延出された第2壁部と、前記第2壁部の先端部から前記第2壁部の表面側へ延出された第3壁部と、を有するプレス成形品を、パンチ及びダイを有するプレス金型を用いて製造する方法であって、
     前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の基端側の部分を、前記第2壁部の裏面側へ凸に反る第1の反り形状に前記パンチ及び前記ダイによって加圧狭持するプレス成形品の製造方法。
  2.  前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の先端側の部分を、前記第2壁部の表面側へ凸に反る第2の反り形状に前記パンチ及び前記ダイによって加圧狭持する請求項1に記載のプレス成形品の製造方法。
  3.  前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状及び前記第2の反り形状の曲率半径を10mm~800mmとする請求項2に記載のプレス成形品の製造方法。
  4.  前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状の断面周長と、前記第2の反り形状の断面周長と、の合計が、前記第2壁部の断面周長の50%以上である請求項2又は請求項3に記載のプレス成形品の製造方法。
  5.  前記プレス金型の離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状の断面周長が、前記プレス金型の幅方向における前記パンチの角部と前記ダイの角部との間の距離以上であり、前記第2壁部の断面周長の1/2以下に設定されている請求項2~4の何れか1項に記載のプレス成形品の製造方法。
  6.  前記プレス成形品の引張強度が590Mpa以上である請求項1~請求項5の何れか1項に記載のプレス成形品の製造方法。
  7.  第1壁部と、前記第1壁部の長手方向の少なくとも一方側の端部から前記第1壁部の裏面側へ延出された第2壁部と、前記第2壁部の先端部から前記第2壁部の表面側へ延出された第3壁部と、を有するプレス成形品を製造するためのプレス金型であって、
     互いに接近する方向に相対移動することで前記プレス成形品を成形するパンチ及びダイを備え、
     前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の基端側の部分を前記第2壁部の裏面側へ凸に反る第1の反り形状に加圧狭持する第1加圧部が、前記パンチ及び前記ダイに形成されているプレス金型。
  8.  前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第2壁部の先端側の部分を前記第2壁部の表面側へ凸に反る第2の反り形状に加圧狭持する第2加圧部が、前記パンチ及び前記ダイに形成されている請求項7のプレス金型。
  9.  前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状及び前記第2の反り形状の曲率半径を10mm~800mmとするように、前記第1加圧部及び前記第2加圧部が形成されている請求項8に記載のプレス金型。
  10.  前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状の断面周長と、前記第2の反り形状の断面周長と、の合計が、前記第2壁部の断面周長の50%以上となるように、前記第1加圧部及び前記第2加圧部の断面周長が設定されている請求項8又は請求項9に記載のプレス金型。
  11.  前記パンチ及び前記ダイの離型前の状態における横断面視で、前記第1の反り形状の断面周長が、前記プレス金型の幅方向における前記パンチの角部と前記ダイの角部との間の距離以上であり、前記第2壁部の断面周長の1/2以下となるように、前記第1加圧部の長さが設定されている請求項8~請求項10の何れか1項に記載のプレス金型。
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