WO2018012405A1 - プレス成形用の金属板及びその製造方法、並びにプレス品製造方法 - Google Patents

プレス成形用の金属板及びその製造方法、並びにプレス品製造方法 Download PDF

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plate
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欣哉 中川
雄司 山▲崎▼
祐輔 藤井
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles

Definitions

  • the present invention relates to a metal plate that is press-formed into a final part shape, and a press product manufacturing method that press-molds the metal plate into a final part shape.
  • Patent Document 1 discloses a method for designing a preformed shape based on information on a sectional line length of a final part shape.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 are disclosed. The idea is different.
  • Patent Document 1 can improve the formability, it takes time to design a preformed shape using CAE analysis.
  • the present invention has been made paying attention to the above points, and provides a metal plate for press forming that can improve formability more easily and a method for manufacturing a press product using the metal plate. The purpose is that.
  • the inventors have conducted research for effective preforming, and unit shapes made of unevenness are repeatedly arranged on the metal plate in advance. If the shape of the concavo-convex pattern is given and the main forming is performed while pressing in the direction in which the concavo-convex pattern is eliminated, the entire metal plate portion of the region to which the concavo-convex pattern is given opens origami according to the given concavo-convex pattern. As a result of spreading as described above, it was found that strain is uniformly introduced in a wide range of the metal plate and the formability is improved.
  • one embodiment of the present invention is a press-molding metal plate that is press-molded into a final part shape, and at least a part of the metal plate is in one direction or two or more directions along the plate surface. Therefore, it is formed into a concave / convex pattern shape in which one or more unit shapes made of a curved shape deformed in the thickness direction are repeatedly arranged.
  • the curved shape of the unit shape has a height difference of 3 in the thickness direction.
  • the projected area in the plate thickness direction is not less than [mm] and is 400 [mm 2 ] or more and 10000 [mm 2 ] or less in terms of a square shape.
  • the metal plate 10 of the present embodiment is a press-molding metal plate that is press-formed into a final part shape.
  • the material of the metal plate 10 is made of stainless steel, other steel materials, aluminum materials, or the like.
  • the metal plate 10 of the present embodiment is formed by repeatedly arranging a unit shape 11 having a curved shape deformed in the plate thickness direction in two directions along the plate surface. It is formed in the shape of the concave / convex pattern 12.
  • FIG. 1 illustrates the case where the unit shapes 11 are arranged in two directions, the unit shapes 11 may be arranged in one direction or three or more directions. Further, the uneven pattern 12 may be formed by combining a plurality of types of unit shapes.
  • the concavo-convex pattern 12 may be formed on the entire surface of the metal plate 10, but as shown in FIG. 2, the shape of the concavo-convex pattern 12 is formed only on the center side portion of the punched blank material. You may make it provide. Further, the concave / convex pattern 12 may be arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction or the width direction of the plate regardless of the press position. In addition, it is preferable that the uneven
  • the curved shape of the unit shape 11 is a shape in which all surfaces are smooth surfaces (surfaces having no steep curvature) and are smoothly connected to the adjacent unit shapes 11.
  • the shape of the concave / convex pattern 12 is set so that there is no portion where the curvature is steep (curvature steep portion) in the shape along the surface direction of the plate.
  • the portion becomes a singular point, and at the time of press forming, depending on the steepness of the steep curvature portion, strain may concentrate on the steep curvature portion and cracks may occur.
  • the projection shape of the unit shape 11 in the pressing direction may be a quadrangle, a triangle, or any geometric shape as long as it is smoothly connected to the adjacent unit shape 11.
  • the profile of the concave / convex pattern 12 is set as much as possible so as not to have a sharp curvature portion.
  • the sharply curved portion has a sharp shape such as an L-shaped square.
  • the curved shape of the unit shape 11 has a height difference h in the thickness direction of 3 [mm] or more and a projected area in the thickness direction of 400 [mm 2 ] to 10000 [mm 2 ] in terms of a square shape.
  • the thickness t of the metal plate 10 is preferably 2 [mm] or less, for example, and more preferably 1 [mm] or less. With the metal plate 10 having this thickness, the shape of the uneven pattern 12 can be more reliably implemented.
  • the method of manufacturing the metal plate 10 provided with the uneven pattern 12 is a pair of rollings in which the uneven pattern 12 is formed on the peripheral surface of the metal plate 1 finish-rolled by a rolling mill 21. What is necessary is just to roll with the roll 20 and to transfer the uneven
  • FIG. 1 although the uneven
  • the rolling roll 20 which transfers an uneven
  • the uneven pattern 12 may be transferred to the metal plate 10 by means other than the rolling roll 20.
  • the uneven pattern 12 may be transferred by press molding using a mold.
  • the applied uneven material spreads so as to open the origami, so that strain is uniformly introduced.
  • the formability is improved as a result of the material being uniformly strained over a wide range. That is, when press forming, the unevenness of the uneven pattern 12 extends so that the origami spreads, so that an excessive reduction in plate thickness can be suppressed and formability can be improved.
  • the shape previously given to the metal plate 10 is a simple forming shape consisting of repetition of the unit shape 11.
  • the entire in-plane formed by the uneven pattern 12 is configured by a smooth curved surface (a part of the surface may include a flat surface). According to this configuration, it is possible to surely prevent strain from being concentrated when pressed.
  • the curved shape of the unit shape 11 has a height difference of 3 [mm] or more in the plate thickness direction, as long as the height difference is not 3 [mm] or more, like an uneven origami when pressed. This is because the amount of spreading in the lateral direction is small and the contribution of strain equalization is small.
  • the upper limit of the height difference in the plate thickness direction is regulated by the forming limit of the metal plate 10, but is preferably 10 [mm] or less.
  • the projection area in the plate thickness direction (press direction) is set to a range of 400 [mm 2 ] or more and 10000 [mm 2 ] or less in terms of a square shape, considering the contribution rate of strain equalization It is.
  • the final product of the press is a part having a length of at least 1 m in the longitudinal direction, such as a panel board or a housing of an automobile, a housing or a wall of a building.
  • the uneven pattern 12 has a surface area (dimension) of the blank material to be pressed, and the surface area of the metal plate 10 is equal to or less than the surface area in the final part shape, In particular, it is preferable to set so as to be smaller than the surface area in the final part shape.
  • the surface area of the metal plate 10 (blank material) provided with the concavo-convex pattern 12 is equal to or smaller than the surface area of the final part shape, there is not much material in the mold during press molding, and the concavo-convex pattern 12 However, it is stretched so that the origami spreads to the final part shape.
  • the uneven pattern 12 is formed after the final forming by press forming.
  • the concavo-convex shape slightly remains.
  • the shape accuracy of the final part shape is inferior, effects such as improvement in rigidity and heat dissipation can be expected by the uneven shape with respect to the final part shape.
  • the cross sectional line length of the final part shape and the cross sectional line length of the metal plate 10 as the blank material are set to approach the same.
  • the metal plate 10 is manufactured by rolling as a dedicated metal plate 10 for pressing to a predetermined final part shape, the target metal plate 10 in a state where the uneven pattern 12 is not formed is used.
  • the metal plate 10 is deformed so that the shape of the uneven pattern 12 having a large difference in elevation is obtained in the region of the plate where it is estimated that a large amount of distortion is introduced when the final part shape is press-formed, it becomes more uniform. It becomes easy to introduce strain.
  • the part that is, the final part shape, should be relatively rigid.
  • the uneven pattern 12 may be prevented from being formed in the first region to be secured.
  • the formation region in which the concavo-convex pattern 12 is formed is not formed because the concavo-convex pattern 12 extends (the material spreads in the surface direction) and strain is more easily introduced than the non-formation region in which the concavo-convex pattern 12 is not formed.
  • the metal plate 10 dedicated to pressing a predetermined product it is possible to easily control a portion where a uniform strain is to be introduced.
  • the material only needs to extend mainly in the circumferential direction. Therefore, the shape of the concavo-convex pattern 12 that undulates only in the circumferential direction to introduce the strain is formed on the metal plate 10.
  • the unit shape 11 was designed with the following requirements set in order to be able to be preformed by a press and to obtain a sufficient effect of strain dispersion in the main forming. (1) All the uneven surfaces are smooth curved surfaces. (2) It is smoothly connected to the adjacent unit shape 11. (3) The line length in all directions with respect to the plane can be increased.
  • the projected shape in the plate thickness direction is a square.
  • the curved shape of the unit shape 11 is a sine curve shape corresponding to one wavelength in which the profile in the direction parallel to one side of the square (referred to as the reference direction) passes through the center and the center is most depressed.
  • the phase of the sine curve was continuously shifted from the position toward the direction orthogonal to the reference direction so that the phase of the unit shape 11 was shifted 90 degrees from the center at the side position.
  • An example of the unit shape 11 is shown in FIG. It is possible to smoothly connect adjacent unit shapes 11 by arranging the designed unit shapes 11 in two directions of the X direction and the Y direction so as to connect the sides to form the concave / convex pattern 12. It becomes.
  • the concave and convex patterns are arranged in order in the arrangement direction while rotating the arrangement of the unit shapes 11 by 90 degrees. 12 were designed. In this way, the uneven pattern 12 can be designed.
  • Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 presses in which various uneven patterns 12 were transferred to a metal plate by press-molding a metal plate with an upper mold and a lower mold having the designed uneven pattern on the processed surface A metal plate 10 for forming was manufactured.
  • Examples 3 to 5 and Comparative Examples 4 to 6 a metal plate for press forming was prepared by rolling with a pair of rolling rolls 20 having the designed uneven pattern on the surface and transferring the uneven pattern 12 to the metal plate. 10 was produced.
  • Comparative Examples 5 to 6 the projection area A0 is wide. However, in Comparative Example 5, the difference in height in the plate thickness direction is small, so that breakage frequently occurs during the manufacture of the final part. In Comparative Example 6, the height difference in the plate thickness direction. Became excessive, and breakage occurred frequently during the transfer of the uneven pattern 12. On the other hand, in Examples 1 to 3, breakage occurred during transfer of the concave / convex pattern 12 and production of the final part, and the plate thickness was rarely excessive. In particular, in Examples 2 to 3, the defect rate was small.
  • Examples 4 to 5 are examples in which the projection area A0 is wide as in Comparative Examples 5 to 6.
  • breakage occurs during the transfer of the uneven pattern 12 and the manufacture of the final part.
  • the plate thickness is rarely excessively small.
  • the defect rate was small.
  • the unit-shaped curved shape has a height difference of 3 [mm] in the plate thickness direction.
  • the projected area in the press direction is 400 [mm 2 ] or more and 10000 [mm 2 ] or less in terms of a square shape, and is designed so as to satisfy the above expression (1) or (2). It turns out that it is preferable. In particular, it can be seen that it is more preferable to design so as to satisfy both the expressions (1) and (2).

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Abstract

より簡易に成形性を向上することが可能なプレス成形用の金属板とその金属板を使用したプレス品製造方法を提供する。最終部品形状にプレス成形されるプレス成形用の金属板（１０）である。その金属板（１０）は、板面に沿った一方向若しくは二方向以上に向けて、板厚方向に変形した湾曲形状からなる１種若しくは２種以上の単位形状（１１）を繰り返し配置した凹凸パターン（１２）の形状に成形されている。単位形状（１１）の湾曲形状は、板厚方向の高低差が３［ｍｍ］以上で、且つ板厚方向の投影面積が正方形形状に換算して４００［ｍｍ２］以上１００００［ｍｍ２］以下である。

Description

プレス成形用の金属板及びその製造方法、並びにプレス品製造方法
　本発明は、最終部品形状にプレス成形される金属板、その金属板を最終部品形状にプレス成形するプレス品製造方法に関する。
　プレス成形による部品製造において、成形品の歩留り向上、および成形性の向上は重要な課題である。一般に、歩留りを向上させるためには、プレス成形する際に材料が型内に流入する量を出来るだけ小さくし、張り出し成形に近い成形条件とすることが望ましい。
　しかし、型内への材料の流入が小さすぎると、成形時に型内の材料が足りなくなるために、成形領域で板厚が過度に薄くなり、割れが生じるといった不具合が生じる。一方、割れを回避するために絞り主体の成形とすると、歩留りの低下を招くおそれがある。
　そのような不具合に対処するため、過去様々な取り組みが行われてきた。一般に、プレス成形を行う際には、多段階の成形工程で成形を行うことにより成形性が向上することが知られている。これは、一度に最終部品形状まで成形を行う場合と比較して、多段階で成形を行った場合の方が、ひずみが一箇所に集中せず全体に分散するためである。
　例えば、特許文献１では最終部品形状の断面線長の情報を基に予成形形状を設計する方法が開示されている。
　ここで、最終部品にエンボスからなる凹凸パターンを付与することで、板の剛性を高める技術として、特許文献２や特許文献３に記載のような技術が公開されているが、本発明とは技術思想を異にするものである。
特許第５８６７６５７号公報 特開２００２－６０８７８号公報 特開２０１２－４５６２２号公報
　しかし、特許文献１に記載の技術では、成形性の向上効果は得られるが、ＣＡＥ解析を使用した予成形形状の設計に時間が掛かる。
　本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、より簡易に成形性を向上することが可能なプレス成形用の金属板とその金属板を使用したプレス品製造方法を提供することを目的としている。
　発明者らは、歩留り向上と成形性向上との双方の需要を同時に解決するため、効果的に予成形を行うための調査研究を行い、金属板に予め、凹凸からなる単位形状が繰り返し配置された凹凸パターンの形状を付与しておいて、凹凸パターンの凹凸が無くなる方向へプレスしながら本成形を行えば、付与した凹凸パターンに従い、凹凸パターンを付与した領域の金属板部分全体が折り紙を開くように広がる結果、金属板の広範囲において均一にひずみが導入されて、成形性が向上するという、知見を得た。
　そして課題を解決するために、本発明の一態様は、最終部品形状にプレス成形されるプレス成形用の金属板であって、少なくとも一部が、板面に沿った一方向若しくは二方向以上に向けて、板厚方向に変形した湾曲形状からなる１種若しくは２種以上の単位形状を繰り返し配置した凹凸パターンの形状に成形され、上記単位形状の湾曲形状は、板厚方向の高低差が３［ｍｍ］以上で、且つ板厚方向の投影面積が正方形形状に換算して４００［ｍｍ２］以上１００００［ｍｍ２］以下であることを特徴とする。
　本発明の態様によれば、プレス成形を行う際に、単位形状の繰り返しからなるという凹凸パターンの形状を金属板に付与しておくという簡易な構成によって、最終部品形状にプレス成形する際の成形性が向上し且つ最終部品に対する高い歩留りを達成することが可能となる。
本発明に基づくプレス成形用の金属板を説明する図であって、（ａ）は平面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ′断面図である。 本発明に基づく実施形態に係るプレス成形用の金属板の他の例を説明する図である。 プレス成形用の金属板の製造方法の例を説明するための模式図である。 プレス品製造方法を説明するための模式図である。 実施例における単位形状の例を示す図である。 実施例における凹凸パターンの設定例を示す図である。
　次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　＜プレス成形用の金属板１０＞
　本実施形態の金属板１０は、最終部品形状にプレス成形されるプレス成形用の金属板である。金属板１０の材質は、ステンレスその他の鋼材やアルミニウム材などからなる。
　本実施形態の金属板１０は、図１に示すように、板面に沿った二方向に向けて、板厚方向に変形した湾曲形状からなる単位形状１１を複数回繰り返し配置することで形成される凹凸パターン１２の形状に成形されている。図１では、単位形状１１を二方向に向けて配列する場合を例示しているが、単位形状１１を１方向若しくは３方向以上に向けて配列するようにしても良い。また、複数種類の単位形状を組み合わせて凹凸パターン１２を形成するようにしても良い。
　凹凸パターン１２の形成位置は、金属板１０表面の全面に形成しても良いが、図２に示すように、プレス用のブランク材に打ち抜く位置の中央側部分だけに上記凹凸パターン１２の形状を付与するようにしても良い。また、プレス位置に関係無く、板の長手方向や幅方向に、所定間隔毎に凹凸パターン１２を配置するなどしても良い。なお、金属板１０表面の５０％以上に凹凸パターン１２が形成されていることが好ましい。
　また、単位面積毎（１プレスする領域毎）に、凹凸パターン１２を形成する領域を２箇所以上設定して、それぞれに個別の凹凸パターンを形成するようにしても良い。
　また、単位形状１１の湾曲形状は、面が全て滑らかな面（曲率が急峻する部分がない面）で構成されており、かつ、隣接する単位形状１１と滑らかに接続される形状であることが好ましい。すなわち、凹凸パターン１２の形状は、板の面方向に沿った形状に、曲率が急峻する部分（曲率急峻部）が無いように設定することが好ましい。滑らかに接続されない場合、その部分が特異点となり、プレス成形時に、曲率急峻部の急峻度合いにもよるが、曲率急峻部にひずみが集中して割れが発生する恐れがある。隣接する単位形状１１と滑らかに接続されるのであれば、単位形状１１のプレス方向への投影形状は、四角形でも、三角形でも、どのような幾何学形状でも構わない。
　隣接する単位形状１１の間に接続できない隙間領域が形成される場合には、その隙間領域間を接続するための他の形状の単位形状１１を介在させればよい。但し、凹凸パターン１２のプロフィールに極力、曲率急峻部が無いように設定することが好ましい。曲率急峻部は、例えばＬ字状の角形状など尖るような形状である。
　単位形状１１の湾曲形状は、板厚方向の高低差ｈが３［ｍｍ］以上で、且つ板厚方向の投影面積が正方形形状に換算して４００［ｍｍ２］以上１００００［ｍｍ２］以下の範囲に設定されている。
　ここで、金属板１０の厚さｔは、例えば２［ｍｍ］以下が好ましく、１［ｍｍ］以下がより好ましい。この厚さの金属板１０であれば、上記凹凸パターン１２の形状の付与がより確実に実施可能となる。
　＜金属板１０の製造方法＞
　上記の凹凸パターン１２を付与した金属板１０の製造方法は、例えば、図３のように、圧延機２１で仕上げ圧延された金属板１を、周面に上記凹凸パターン１２を形成した一対の圧延ロール２０で圧延して、圧延ロール２０から金属板１０に凹凸パターン１２を転写するようにすればよい。なお、一対の圧延ロール２０の両方に転写用の凹凸パターンを形成しておいても良いが、一方の圧延ロール２０にのみ転写する凹凸パターンを形成しておき、他方の圧延ロール２０の表面がゴムからなるゴムロールであっても良い。
　また凹凸パターンを転写する圧延ロール２０は、テンションレベラなどの矯正ロールに適用しても良い。また、金属板１０への凹凸パターン１２の転写は圧延ロール２０以外で実施しても良い。例えば金型を用いたプレス成形にて実施して凹凸パターン１２を転写しても良い。
　＜金属板１０を用いた最終部品形状へのプレス成形その他について＞
　張り出し成形を行う場合に、一回で金属板１０を最終部品形状に成形を行うとパンチ底では摩擦抵抗によりほとんど材料はひずまないが、パンチ肩部やダイ肩部では材料が過度に薄くなり、割れが生じる可能性が高くなる。そのため、予成形段階で最終部品形状におけるパンチ底部にひずみを導入しておくことにより、擬似的に最終成形段階での成形性を向上させることができる。ひずみは全体に均一に入れることが望ましい。
　そして、本実施形態では、以上のように単位形状１１の繰り返しからなる凹凸パターン１２が付与されたプレス成形用の金属板１０を、図４のように、上型３０と下型３１を用いて最終部品形状にプレス成形する。図４では張り出し成形の場合を例示しているが、本実施形態のプレス成形用の金属板１０を、深絞り成形その他のプレス成形で成形して目的の最終部品形状に加工しても良い。
　金属板１０をプレス成形すると、付与した凹凸部分の材料が折り紙を開くように広がることで、均一にひずみが導入される。このように、凹凸パターン１２を付与した板部分では、材料が広範囲に且つ均一にひずみを導入される結果、成形性が向上する。すなわち、プレス成形する際に、凹凸パターン１２の凹凸が、折り紙が広がるように伸びることにより、過大な板厚減少を抑えて成形性を向上させることができる。
　このとき、予め金属板１０に付与した形状は、単位形状１１の繰り返しからなるという単純な成形形状である。なお、凹凸パターン１２で形成される面内全てが滑らかな曲面（一部に平面を含んでいても良い）で構成されることが好ましい。この構成によれば、プレスされる際にひずみが集中することを確実に防止可能となる。
　ここで、単位形状１１の湾曲形状を、板厚方向の高低差が３［ｍｍ］以上としたのは、高低差が３［ｍｍ］以上でないと、プレスした際における、凹凸の折り紙のように横方向に広がる量が小さく、ひずみの均一化の寄与率が小さい為である。板厚方向の高低差の上限は、金属板１０の成形限界によって規制されるが、１０［ｍｍ］以下が好ましい。
　また、板厚方向（プレス方向）の投影面積が正方形形状に換算して４００［ｍｍ２］以上１００００［ｍｍ２］以下の範囲に設定したのも、ひずみの均一化の寄与率を考慮したものである。
　ここで、プレスの最終製品として、自動車のパネル板や躯体、建築物の躯体や壁体など、少なくとも長手方向の長さが１ｍ以上の部品を想定している。
　また、単位形状１１の板厚方向の投影面積をＡ０［ｍｍ２］、その単位形状１１の表面積をＡ１［ｍｍ２］とした場合に、（１）式および（２）式の少なくとも１方の式を満足することが好ましい。
　Ａ１　＜　Ａ０×（１＋ε０）２　・・・（１）
　Ａ１　＜　（Ａ０×ｔ０）／ｔ１　・・・（２）
　ここで、
　金属板の一様伸び限界：ε０［無次元量］
　金属板の初期板厚：ｔ０［ｍｍ］
　最終部品形状での最小板厚：ｔ１［ｍｍ］
　である。
　（１）式において、Ａ１が上限（右項）を超えた場合、単位形状１１で伸ばされた部位にくびれが発生し、破断する可能性が生じる。（２）式において、Ａ１が上限（右項）を超えた場合、単位形状１１で伸ばされた部分の板厚が過少となるおそれがある。
　また、適用する最終部品形状が決まっている板の場合には、凹凸パターン１２は、プレスの対象とするブランク材の面積（寸法）において、金属板１０の表面積が最終部品形状での表面積以下、特に最終部品形状での表面積よりも小さくなるように設定することが好ましい。この場合、最終部品形状での表面積よりも凹凸パターン１２を付与した金属板１０（ブランク材）の表面積が等しいか小さいことから、プレス成形時に金型内で材料が余らず、凹凸パターン１２の凹凸が、折り紙が広がるように伸ばされて、最終部品形状になる。
　一方、プレスの対象とするブランク材の面積（寸法）において、金属板１０の表面積が最終部品形状での表面積よりも大きくなるように設定した場合には、プレス成形による最終成形後に、凹凸パターン１２の凹凸形状が若干残留するおそれがある。この場合、最終部品形状の形状精度が劣るものの、最終部品形状に対し、凹凸形状によって剛性、放熱性の向上等の効果を見込むことができる。
　なお、プレスの対象とするブランク材の面積（寸法）において、金属板１０の表面積をＡ０とし最終部品形状での表面積をＡ１とした場合、下記式を満足することが好ましい。この条件にすれば、同一断面において、最終部品形状の断面線長とブランク材としての金属板１０の断面線長が同一に近づくように設定される。
　　　　　｜Ａ１　－Ａ０｜　≦　０．１×Ａ１　
　ここで、所定の最終部品形状にプレスするための専用の金属板１０として、圧延にて当該金属板１０を製造する場合には、凹凸パターン１２を形成していない状態の金属板１０から目的の最終部品形状にプレス成形した際にひずみが多く導入されると推定される板の領域ほど、高低差の大きな凹凸パターン１２の形状となるように金属板１０を変形させておくと、より均一にひずみを導入し易くなる。
　またこのとき、製品として他の部品からの荷重を受ける部分など剛性を確保したい部分（板厚を減少したくない部分）がある場合には、その部分、つまり最終部品形状において相対的に剛性を確保する第１の領域には、上記凹凸パターン１２を形成しないようにすればよい。この場合、凹凸パターン１２を形成した形成領域が、凹凸パターン１２を形成しない不形成領域よりも、凹凸パターン１２が伸びて（材料が面方向に広がって）ひずみが導入されやすいことから、不形成領域での板厚減少を抑えることが出来ると共に、凹凸パターン１２によって、形成領域での過度の板厚減少も抑制することが可能である。
　このように、所定製品へのプレス専用の金属板１０にあっては、均一のひずみを導入したい部分を簡易に制御する事も可能である。
　また、最終部品形状が、例えば半円筒形状の場合には、材料は主として円周方向に伸びればよいので、そのひずみを導入する円周方向にだけ波打つような凹凸パターン１２の形状を金属板１０に付与すればよい。
　＜第１の実施例＞
　まず第１の実施例について説明する。
　プレスで予成形可能で且つ本成形でひずみ分散の効果を十分に得られるようにするために、以下の要件を設定して単位形状１１を設計した。
（１）凹凸形状の面が全て滑らかな曲面で構成される。
（２）隣の単位形状１１と滑らかに接続される。
（３）平面に対し全方向の線長増大を図ることが出来る。
　本実施例の単位形状１１は、板厚方向（プレス方向）の投影形状を正方形とした。その単位形状１１の湾曲形状は、中央部を通過し、正方形の一の辺と平行な方向（基準方向と呼ぶ）のプロフィールを、中央部が一番窪んだ、一波長分のサインカーブ形状に設定し、その位置から基準方向に直交する方向に向かうにつれてサインカーブの位相を連続的にずらして、単位形状１１の辺位置で中央に対し位相が９０度ずれるような形状に設定した。その単位形状１１の例を図５に示す。
　この設計した単位形状１１を、辺同士を接続するようにして、Ｘ方向及びＹ方向の二方向に並べて凹凸パターン１２を形成することで、隣り合う単位形状１１同士を滑らかに接続する事が可能となる。
　このとき、本成形での変形の方向性をキャンセルするために、図６に示すように、単位形状１１の並びを９０度ずつ回転変位させながら、並び方向に順番に配置するようにして凹凸パターン１２を設計した。
　このように、凹凸パターン１２の設計は可能である。
　＜第２の実施例＞
　次に、第２の実施例について説明する。
　第１の実施例で示した単位形状１１の繰り返しで凹凸パターン１２を形成するように設計する際に、単位形状１１のサインカーブ形状のうち、振幅および１波長分の長さをそれぞれ変えることで、実施例１～５および比較例１～６の各凹凸パターンを設計した。表１に、各実施例及び各比較例における、投影面積Ａ０、板厚方向の高低差、及び上述の式（１）及び式（２）の関係（判定式）について記載する。
　実施例１、２および比較例１～３については、設計した凹凸パターンを加工面に有する上型と下型で金属板をプレス成形することで、金属板に種々の凹凸パターン１２を転写したプレス成形用の金属板１０を製造した。又、実施例３～５及び比較例４～６については、設計した凹凸パターンを表面に有する一対の圧延ロール２０で圧延して、金属板に凹凸パターン１２を転写してプレス成形用の金属板１０を製造した。
　そして、転写時に破断が生じなかった金属板１０から幅２００ｍｍかつ長さ２００ｍｍの正方形形状を切り出し、これをブランク材とした。その後、図４に示すような、上型３０と下型３１を使用して最終部品形状にプレス成形した。このとき、パンチ径は１５０ｍｍφ、パンチＲは５ｍｍの円筒張り出し成形とした。なお。判定式を用いる際、破断が生じた場合は最小板厚ｔ１をＯとして判定した。
　また表１には、各実施例及び比較例の評価結果についても併せて記載する。
　評価は、部品の成形回数に対して割れが発生する割合である不良率を用いた。
　その不良率評価は、次の通りである。
　◎：不良率３％未満
　○：不良率３％以上５％未満
　×：不良率５％以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から分かるように、上記条件においては、比較例１では、投影面積Ａ０および板厚方向の高低差が小さいために、板材にくびれが生じて板厚が過小となってしまい、破断が頻発した。また、比較例２では、投影面積Ａ０に対して板厚方向の高低差が過大であったため、凹凸パターン１２を転写した時に板材の延性が不足して破断が頻発した。
　また、比較例３～４では板厚方向の高低差が小さいために、最終部品の製造時に、比較例３では板材にくびれが生じて板厚が過小となって破断が頻発し、比較例４では破断する部品が頻発した。
　また、比較例５～６では投影面積Ａ０を広く設けたが、比較例５では板厚方向の高低差が小さいため最終部品の製造時に破断が頻発し、比較例６では板厚方向の高低差が過大となり、凹凸パターン１２の転写時に破断が頻発した。
　これに対し、実施例１～３では、凹凸パターン１２の転写および最終部品の製造時に破断が生じることや、板厚が過小となることが少なかった。特に、実施例２～３では不良率が少なかった。
　また、実施例４～５は、比較例５～６と同様に投影面積Ａ０を広く設けた例であるが、実施例４～５では、凹凸パターン１２の転写および最終部品の製造時に破断が生じることや、板厚が過小となることが少なく、特に、実施例４では不良率が少なかった。
　このように、第２の実施例から、金属板１０および最終部品の製造工程を採用してプレス品を製造する際に、単位形状の湾曲形状は、板厚方向の高低差が３［ｍｍ］以上で、且つプレス方向の投影面積が正方形形状に換算して４００［ｍｍ２］以上１００００［ｍｍ２］以下であり、更に上記の（１）式又は（２）式を満足するように設計することが好ましいことが分かる。特に上記の（１）式および（２）式の両方の式を満足するように設計することがより好ましいことが分かる。
　以上、本願が優先権を主張する、日本国特許出願２０１６－１４０６９７（２０１６年７月１５日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。
　ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
１０   金属板
１１   単位形状
１２   凹凸パターン
２０   圧延ロール
２１   圧延機
ｈ     高低差

Claims (7)

  1. 　最終部品形状にプレス成形されるプレス成形用の金属板であって、
    　少なくとも一部が、板面に沿った一方向若しくは二方向以上に向けて、板厚方向に変形した湾曲形状からなる１種若しくは２種以上の単位形状を繰り返し配置した凹凸パターンの形状に成形され、
    　上記単位形状の湾曲形状は、板厚方向の高低差が３［ｍｍ］以上で、且つ板厚方向の投影面積が正方形形状に換算して４００［ｍｍ２］以上１００００［ｍｍ２］以下であることを特徴とするプレス成形用の金属板。
  2. 　上記単位形状の板厚方向の投影面積をＡ０［ｍｍ２］、その単位形状の表面積をＡ１［ｍｍ２］とした場合に、（１）式を満足することを特徴とする請求項１に記載したプレス成形用の金属板。
    　Ａ１　＜　Ａ０×（１＋ε０）２　・・・（１）
    　ここで、
    　金属板の一様伸び限界：ε０［無次元量］
    　である。
  3. 　上記単位形状の板厚方向の投影面積をＡ０［ｍｍ２］、その単位形状の表面積をＡ１［ｍｍ２］とした場合に、（２）式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したプレス成形用の金属板。
    　Ａ１　＜　（Ａ０×ｔ０）／ｔ１　・・・（２）
    　ここで、
    　金属板の初期板厚：ｔ０［ｍｍ］
    　最終部品形状での最小板厚：ｔ１［ｍｍ］
    　である。
  4. 　請求項１～請求項３のいずれか１項に記載したプレス成形用の金属板を製造する方法であって、圧延ロールによって、上記凹凸パターンの形状を金属板に転写することを特徴とする金属板の製造方法。
  5. 　金属板を最終部品形状にプレス成形するプレス品製造方法であって、
    　プレス成形する金属板として、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載したプレス成形用の金属板を使用することを特徴とするプレス品製造方法。
  6. 　上記最終部品形状にプレス成形する際に、上記金属板を、上記金属板に付与されている上記凹凸パターンの凹凸が小さくなる方向に変形しつつ上記最終部品形状に成形することを特徴とする請求項５に記載したプレス品製造方法。
  7. 　上記プレス成形される金属板の表面積が上記最終部品形状での表面積以下であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載したプレス品製造方法。
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