WO2018139000A1

WO2018139000A1 - プレス成形方法

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Publication number: WO2018139000A1
Application number: PCT/JP2017/040270
Authority: WO
Inventors: 花菜山本; 亮伸石渡; 靖廣岸上
Original assignee: Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2018-08-02
Also published as: CN110087791B; JP6330930B1; JP2018118290A; KR20190077026A; KR102215972B1; CN110087791A

Abstract

本発明に係るプレス成形方法は、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と縦壁部とを有するハット型の断面形状であり、天板部の湾曲を製品形状の曲率半径とし、かつ縦壁部を製品形状の長手方向線長として成形するとフランジ部にしわが発生する製品形状プレス成形品について、天板部の凸状の湾曲の曲率半径を製品形状の曲率半径を変更せずに成形するものであって、平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部を有する縦壁部を成形する縦壁成形工程を備え、縦壁成形工程は、縦壁部の長手方向線長を、製品形状の長手方向線長と比べて0.0002～0.0263%増加させることを特徴とするものである。

Description

プレス成形方法

　本発明は、プレス成形方法（press　forming）に関し、特に、成形高さ方向に凸状に湾曲するコの字型（U-shaped）またはハット型（hat-shaped）の断面形状のプレス成形品（press　formed　part）をプレス成形するプレス成形方法に関する。

　近年、CO₂排出量削減を目的とした自動車車体（automotive　body）の軽量化（weight　reduction）のため、自動車部品（automotive　part）に対して高強度薄鋼板（high-strength　thin　steel　sheet）の適用が進められている。そして、自動車部品の製造においては、製造コストに優れたプレス成形が適用されることが多い。しかしながら、例えば凸状に湾曲したハット型の断面形状の部品（part）をプレス成形する場合には、フランジ部（flange　portion）となるブランク（blank）の端部が成形過程において縮みフランジ変形（shrink　flange　forming）となってしわ（wrinkles）が発生しやすいという課題があり、高強度薄鋼板を用いた場合においては、発生したしわを潰すことが困難であるために特に問題となっている。

　このような縮みフランジ変形によるしわ発生を抑制する技術として、特許文献１には、コの字またはハット型の断面形状を有して長手方向に湾曲した部品を成形する際に、前記部品のフランジ部を基準に対称となるように部品を２個同時に成形することにより、前記部品の天板部側から優先的に材料を移動させて伸びフランジ変形（stretch　flange　forming）を発生させ、前記フランジ部の縮みフランジ変形によるしわの発生を抑制する技術が開示されている。

　また、特許文献２には、断面ハット形状のプレス成形品を、しわ押さえ金型（tool　of　blank　holder）を用いてブランク材（blank　material）を押さえて成形する際に、縮みフランジ変形が生じる領域に対するしわ押さえ力をプレス成形終期に増加させる方法が開示されている。

　さらに、特許文献３には、２段曲げ成形方法により湾曲状チャンネル部材を曲げ成形する際に、第１成形工程において縮み変形を受ける側にビード（groove　shape）を形成し、続く第２成形工程において前記ビードをしわの元になる膨らみ（buckling）の発生起点とすることで個々の膨らみを小型化、分散させ、成形終期においてしわを潰れ易くする方法が開示されている。

特許第５９６７３８６号公報特許第５７８３３３９号公報特開２０１０－２２７９９５号公報

　特許文献１に開示されている方法は、成形方向に直交する水平面内に湾曲のある部品をプレス成形する場合にしか対応することができず、本願発明で対象とする成形高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品には適用できない。

　また、特許文献２に開示されている方法は、ブランクホルダー（blank　holder）を用いるドロー成形（deep　drawing）にしか適用することができず、延性（ductility）の小さい高強度鋼板のドロー成形では成形中の張力（tension）が大きいと割れ（fracture）が発生する危険があり、また、フォーム成形（crash　forming）の場合には適用することができない。

　さらに、特許文献３に開示されている方法は、縦壁部（side　wall　portion）に余分な形状を付けられない部品には適用不可であり、また、しわの発生を抑制するために複数回の成形工程を要するため、成形工程数が増えてコスト面での問題がある。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、成形高さ方向に凸状に湾曲するコの字型またはハット型の断面形状のプレス成形品について、縦壁部またはフランジ部におけるしわの発生を抑制してプレス成形することができるプレス成形方法を提供することを目的とする。

　従来、図１０および図１１に示すような成形高さ方向に凸状に湾曲した天板部（top　portion）８３と、天板部８３から連続する縦壁部８５と、縦壁部８５から連続するフランジ部８７を有するハット型の断面形状であって、天板部８３の凸状の湾曲を製品形状の曲率半径（curvature　radius）R₀とし、かつ縦壁部８５を製品形状の長手方向線長（例えば、天板部８３と縦壁部８５との間の稜線部８４の線長L₀）とした製品形状プレス成形品８１を、図１２に示すように、パンチ（punch）６３とダイ（die）６５からなる金型（tool　of　press　forming）６１を用いて成形すると、フランジ部８７にしわが発生する問題があった。

　このような製品形状プレス成形品８１のフランジ部８７におけるしわの発生要因としては、次の理由による。すなわち、前述のとおり、成形高さ方向に凸状に湾曲させるため、ブランク７１における縦壁部８５（図１２参照）に相当する部位では、成形に伴いブランク７１が流入する際にブランク端部７１ａの長手方向線長が短くなる。そのため、前記凸状の湾曲の円周方向に圧縮（compress）される縮みフランジ変形Ｓを受けることが挙げられる。そして、この縮みフランジ変形Ｓがブランク端部７１ａの座屈耐力（buckling　stress）を越えると、フランジ部８７にしわが発生する。

　そこで、本願発明者は、製品形状プレス成形品８１のフランジ部８７におけるしわを抑制する方法について検討したところ、製品形状プレス成形品８１が例えば自動車部品である場合、その形状は、他の自動車部品との取り合いで設定されるものの、天板部８３の湾曲が製品形状の曲率半径R₀のままであれば、その他の部位については形状を若干変更してもあまり問題とならないことに着目した。

　そこで、製品形状プレス成形品８１の凸状の天板部８３の湾曲を製品形状の曲率半径R₀のままとし、その他の部位の形状を変更することにより、フランジ部８７におけるしわを抑制する方法についてさらに検討を進めた。その結果、縦壁部８５の長手方向線長が増加するように縦壁部８５の形状を変更することにより、成形過程においてブランク７１が流入する部位に伸びフランジ変形を生じさせ、この伸びフランジ変形により縮みフランジ変形Ｓが相殺されることによって、フランジ部８７におけるしわの発生を抑制することができるという知見を得た。

　本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。

　本発明に係るプレス成形方法は、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、該天板部から連続する縦壁部とを有するコの字型またはハット型の断面形状であり、前記天板部の湾曲を製品形状の曲率半径とし、かつ前記縦壁部を製品形状の長手方向線長として成形すると前記縦壁部またはフランジ部にしわが発生する製品形状プレス成形品について、前記天板部の凸状の湾曲の曲率半径を前記製品形状の曲率半径のまま変更せずに成形するものであって、平面視（planar　view）で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部（curved　portion）を有する縦壁部を成形する縦壁成形工程を備え、該縦壁成形工程は、前記縦壁部の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002～0.0263%増加させることを特徴とするものである。

　また、本発明に係るプレス成形方法は、上記の発明において、前記凹状湾曲部は、前記縦壁部の長手方向全長に亘ることを特徴とするものである。

　また、本発明に係るプレス成形方法は、上記の発明において、前記凹状湾曲部は、前記縦壁部の長手方向の一部であることを特徴とするものである。

　また、本発明に係るプレス成形方法は、上記の発明において、前記凹状湾曲部は、前記製品形状の長手方向線長の縦壁部よりも幅方向外側に湾曲することを特徴とするものである。

　また、本発明に係るプレス成形方法は、上記の発明において、前記縦壁成形工程において前記凹状湾曲部を有する縦壁部を成形した後、該縦壁部を前記製品形状の長手方向線長となるようにリストライク（restrike）するリストライク工程を備えたことを特徴とするものである。

　本発明に係るプレス成形方法においては、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、この天板部から連続する縦壁部とを有するコの字型またはハット型の断面形状であり、前記天板部の湾曲を製品形状の曲率半径とし、かつ前記縦壁部を製品形状の長手方向線長として成形すると前記縦壁部またはフランジ部にしわが発生する製品形状プレス成形品について、前記天板部の凸状の湾曲の曲率半径を前記製品形状の曲率半径のまま変更せずに成形するものであって、平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部を有する縦壁部を成形する縦壁成形工程を備え、この縦壁成形工程は、前記縦壁部の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002～0.0263%増加させることにより、成形過程においてブランクが流入する部位に対して伸びフランジ変形が与えられて縮みフランジ変形を相殺することができ、前記製品形状プレス成形品のフランジ部におけるしわの発生を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係るプレス成形方法により成形するプレス成形品を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るプレス成形方法により成形するプレス成形品を示す三面図（trihedral　figure）であり、第一角法（first　angle　projection）により表した図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るプレス成形方法により成形するプレス成形品の縦壁部の長手方向線長を説明する図である。図４は、本発明の実施の形態１に係るプレス成形方法により成形する他の例のプレス成形品を示す平面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係るプレス成形方法の他の態様により成形するプレス成形品を示す斜視図である。図６は、本発明の実施の形態１に係るプレス成形方法の他の態様により成形するプレス成形品を示す三面図であり、第一角法により表した図である。図７は、実施例において、本発明に係るプレス成形方法により成形したプレス成形品のフランジ部における長手方向ひずみ（strain）の解析結果を示す図である（その１）。図８は、実施例において、本発明に係るプレス成形方法により成形したプレス成形品のフランジ部における長手方向ひずみの解析結果を示す図である（その２）。図９は、実施例において、従来のプレス成形方法により成形した製品形状プレス成形品のフランジ部における長手方向ひずみの解析結果を示す図である。図１０は、従来のプレス成形方法により成形する製品形状プレス成形品を示す斜視図である。図１１は、従来のプレス成形方法により成形する製品形状プレス成形品を示す三面図であり、第一角法により表した図である。図１２は、従来のプレス成形方法により成形する製品形状プレス成形品の成形過程を説明する説明図である。

［実施の形態１］
　本発明の実施の形態１に係るプレス成形方法は、図１０および図１１に一例として示すように、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部８３と、天板部８３から連続する縦壁部８５と、縦壁部８５から連続するフランジ部８７を有するハット型の断面形状であって、天板部８３の湾曲を製品形状の曲率半径R₀とし、かつ縦壁部８５を製品形状の長手方向線長として成形するとフランジ部８７にしわが発生する製品形状プレス成形品８１について、図１および図２に示すように、天板部３の湾曲の曲率半径を前記製品形状の曲率半径R₀（図１１参照）のまま変更せずにプレス成形品１を成形するものである。

　そして、本実施の形態１に係るプレス成形方法は、平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部９を有する縦壁部５を成形する縦壁成形工程を備え、前記縦壁成形工程は、縦壁部５の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002～0.0263%増加させるものである。

　ここで、図１に示す凹状湾曲部９は、縦壁部５の長手方向全長に亘るものである。また、凹状湾曲部９を有する縦壁部５の長手方向線長が、縦壁部５の成形高さ方向によらず一定である場合、図３（ｂ）に示すように、縦壁部５と天板部３との間の稜線部４の線長L₁により表すことができる。この場合、稜線部４の線長L₁は、製品形状プレス成形品８１の天板部８３と縦壁部８５との間の稜線部８４の線長L₀（図３（ａ）参照）と比較して与えられる線長伸び率（stretch　ratio）（=(L₁-L₀)/L₀）が0.0002～0.0263%となるようにする。

　本実施の形態１に係るプレス成形方法により、図１０および図１１に示す製品形状プレス成形品８１の凸状の湾曲の曲率半径R₀を変更せずに、図１に示すように凹状湾曲部９を有する縦壁部５を成形したプレス成形品１のフランジ部７においてしわの発生が抑制される理由を以下に説明する。

　製品形状プレス成形品８１と同様に、成形高さ方向に凸状に湾曲したハット型の断面形状のプレス成形品１の縦壁部５に相当する部位は、成形過程においてブランクが流入する際に長手方向線長が短くなるため、図２に示すように、前記凸状の湾曲の円周方向に圧縮される変形である縮みフランジ変形Ｓを受ける。

　さらに、凹状湾曲部９を有する縦壁部５から連続するフランジ部７においては、成形過程において長手方向線長が長くなるため、図２に示すように、前記凹状の湾曲の円周方向に向かって引っ張られる変形である伸びフランジ変形Ｔを受ける。

　その結果、フランジ部７は、縮みフランジ変形Ｓと伸びフランジ変形Ｔとが相殺されて成形されるため、製品形状プレス成形品８１の凸状の湾曲の曲率半径R₀を変更せずにフランジ部７におけるしわの発生を抑制することができる。

　なお、凹状湾曲部９の曲率半径（5000mm以上）と、縦壁部５の長手方向線長L₁の線長伸び率（=(L₁-L₀)/L₀×100[%]）の範囲(0.0002～0.0263%）とが、フランジ部７におけるしわ発生抑制効果を奏する点については、後述する実施例にて実証する。

　ここで、凹状湾曲部９が縦壁部５の全長に亘る場合、天板部３の長手方向中央における幅が、最も幅狭になる。このように、天板部３の長手方向中央における最も幅狭になる部分の幅に関しては、製品形状プレス成形品８１の天板部８３の幅と同じとする、または、狭くする、のいずれの態様であってもよく、適宜設定することができる。

　ただし、天板部３の長手方向中央における幅を天板部８３の幅と同じとし、縦壁部５の長手方向の端部側が幅方向外側に湾曲する凹状湾曲部９を設けた場合には、後述の実施の形態２で説明するように、凹状湾曲部９を有する縦壁部５を成形した後、縦壁部５を製品形状の長手方向線長L₀の縦壁部８５となる製品形状プレス成形品８１にリストライクすることができる。

　なお、上記の説明は、平面視で長手方向に沿って直線状の縦壁部８５を有する製品形状プレス成形品８１（図１０）について、平面視で長手方向の全長に亘って凹状湾曲部９を有する縦壁部５を成形するものであるが、これに限るものではない。すなわち、本実施の形態１に係るプレス成形方法は、他の例として、図４（ａ）に示すように、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部９３と、幅方向内側に凹状に湾曲した縦壁部９５を有し、天板部９３の凸状の湾曲を製品形状の曲率半径とし、縦壁部９５を製品形状の長手方向線長として成形する製品形状プレス成形品９１のフランジ部９７にしわが発生する場合、図４（ｂ）に示すように、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部１３と、平面視で長手方向に沿ってさらに幅方向内側に凹状に湾曲させた凹状湾曲部１９を有する縦壁部１５を成形したプレス成形品１１とするものであってもよい。

　この場合、縦壁部９５よりもさらに幅方向内側に凹状に湾曲させた縦壁部１５とすることによって、縦壁部９５の長手方向線長よりも縦壁部１５の長手方向線長を増加させることができる。そのため、成形過程においてフランジ部１７に相当する部位の伸びフランジ変形Ｔが増加し、フランジ部１７におけるしわの発生を抑制することができる。

　また、上記の説明は、縦壁部５の長手方向全長に亘って凹状湾曲部９（図２）を設けたものであるが、本実施の形態１に係るプレス成形方法の他の態様として、例えば図５および図６に示すプレス成形品２１のように、長手方向両端部側の一部に曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部２９を有する縦壁部２５を成形するものであっても良い。

　そして、凹状湾曲部２９を設ける範囲は、縦壁部２５の長手方向両端から1/4～1/1の範囲（各凹状湾曲部２９については、全長の1/8～1/2の範囲）とする。また、凹状湾曲部２９を設ける範囲は長手方向に対称としておくとよい。

　このように、縦壁部２５の長手方向両端部側に凹状湾曲部２９を有するプレス成形品２１においても、縦壁部２５と天板部２３との間の稜線部２４における縦壁部２５の長手方向線長L₂は、製品形状プレス成形品８１の縦壁部８５（図１０）の製品形状の長手方向線長L₀に比べて増加している。そのため、プレス成形品２１は、図６に示すように、成形過程において縦壁部２５に相当する部位における縮みフランジ変形Ｓと、フランジ部２７に相当する部位における伸びフランジ変形Ｔとが相殺されて成形される。その結果、成形高さ方向の凸状湾曲の製品形状の曲率半径R₀（図６および図１１参照）を変更せずに、フランジ部２７におけるしわの発生を抑制することができる。

　また、縦壁部２５の長手方向両端部側に凹状湾曲部２９を有するプレス成形品２１においては、長手方向中央における天板部２３の幅を製品形状の天板部８３の幅のままとし、凹状湾曲部２９を、製品形状の長手方向線長L₀の縦壁部８５よりも幅方向外側に湾曲させることにより、後述の実施の形態２で説明するように、凹状湾曲部２９を有する縦壁部２５を成形した後、縦壁部２５を製品形状の長手方向線長L₀の縦壁部８５に成形した製品形状プレス成形品８１にリストライクすることができる。

　さらに、上記の説明は、ハット型の断面形状を有するプレス成形品に関するものであったが、本実施の形態１に係るプレス成形方法は、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、この天板部から連続する縦壁部を有するコの字型の断面形状にも適用できる。

　この場合においても、前記凹状湾曲部を有する縦壁部の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002～0.0263%増加させるものとすることにより、成形過程において縦壁部の上端側は長手方向線長が長くなって伸びフランジ変形となるため、縦壁部に相当する部位の下端側における縮みフランジ変形が相殺されて、縦壁部におけるしわの発生を抑制することができる。

　なお、本実施の形態１に係るプレス成形方法の縦壁成形工程は、図１および図２に示すような凹状湾曲部９を有する縦壁部５を成形できるものであれば、フォーム成形またはドロー成形のいずれかに限定するものではない。

［実施の形態２］
　前述の実施の形態１に係るプレス成形方法は、図１に示すようなプレス成形品１の縦壁部５の長手方向線長をわずかに増加させるべく凹状に湾曲させたものであるため、製品形状プレス成形品８１の形状を若干変更してプレス成形するものであった。

　そこで、本実施の形態２は、実施の形態１に係るプレス成形方法により成形したプレス成形品１をリストライクして製品形状プレス成形品８１により近い形状にプレス成形するようにしたので、以下、これについて説明する。

　本実施の形態２に係るプレス成形方法は、実施の形態１の縦壁成形工程において図１に示すように凹状湾曲部９を有する縦壁部５を成形した後、縦壁部５の長手方向線長が、製品形状の長手方向線長の縦壁部８５が成形された製品形状プレス成形品８１（図１０および図１１参照）にリストライクするリストライク工程を備えたものである。

　ここで、リストライク工程においてプレス成形品１をリストライクするため、縦壁成形工程では、凹状湾曲部９を、成形目標形状である製品形状プレス成形品８１の縦壁部８５よりも平面視で長手方向に沿って幅方向外側に湾曲したものとする。この場合、プレス成形品１の天板部３の長手方向中央における幅は、製品形状プレス成形品８１の天板部８３の幅のままとすればよい。

　または、本実施の形態２における縦壁成形工程では、図５に示すように、天板部２３と縦壁部２５の長手方向中央においては製品形状プレス成形品８１の縦壁部８５と同一形状とし、縦壁部２５の長手方向の両端部側が幅方向外側に湾曲した凹状湾曲部２９を有する縦壁部２５を成形するものであってもよい。

　本実施の形態２に係るプレス成形方法によれば、縦壁成形工程において凹状湾曲部を有する縦壁部を成形したプレス成形品を中間成形品（preformed　part）として成形した後、成形目標とする形状にリストライクすることにより、縦壁成形工程においてフランジ部のしわの発生が抑制されているので、１工程で製品形状のプレス成形品を成形する場合に比べてフランジ部におけるしわの発生を抑制することができ、さらに、成形目標とする製品形状プレス成形品により近い形状にプレス成形することができる。

　さらに、上述の実施の形態１と同様に、本実施の形態２に係るプレス成形方法は、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、この天板部から連続する縦壁部を有するコの字型の断面形状のプレス成形品を対象とするものであってもよい。

　本発明に係るプレス成形方法の作用効果について確認するための検証を行ったので、以下、これについて説明する。

　実施例１では、図１に示す成形高さ方向に凸状に湾曲するハット型の断面形状のプレス成形品１をフォーム成形する過程について有限要素法解析（finite　element　analysis）によりシミュレートし、プレス成形品１のフランジ部７におけるしわ抑制について検討した。

　成形対象とするプレス成形品１は、成形高さ方向の湾曲の曲率半径R₀=1000mm、成形高さ40mm、パンチ肩半径（shoulder　radius）8mm、ダイ肩半径8mmのハット型の断面形状とし、プレス成形に用いたブランクは、材料強度1180MPa級、板厚（sheet　thickness）1.2mmとした。そして、フランジ部７における板厚増率（increasing　rate）およびひずみを解析により求め、しわの抑制効果を評価した。

　そして、実施例１では、成形高さ方向の湾曲の曲率半径および成形高さを変更せず、図１に示すように縦壁部５の長手方向の全長に亘って凹状湾曲部９を設けたプレス成形品１、および、図５に示すように縦壁部２５の長手方向両端部に凹状湾曲部２９を設けたプレス成形品２１を発明例とした。

　発明例における凹状湾曲部９および２９の曲率半径は、5000mm～50000mmの範囲で変更し、プレス成形品２１の長手方向両端部側に設けた凹状湾曲部２９は、双方をあわせた長手方向の長さを1/4～1の範囲で変更した。凹状湾曲部９の曲率半径を5000mm未満とすると、製品形状より乖離が大きくて問題であり、また、リストライクしても製品形状になりにくいため、前記曲率半径を5000mm以上とした。なお、凹状湾曲部９および２９の曲率半径は、プレス成形品１および２１の成形に用いるパンチおよびダイの長手方向に所定の曲率半径を付与することにより設定した。

　また、本実施例では、縦壁部８５を凹状に湾曲させずに成形した製品形状プレス成形品８１を従来例とし、発明例と同様に、フランジ部８７における板厚増率およびひずみの結果を求めた。

　まず、プレス成形品に生じるひずみの結果について示す。図７～図９に、発明例および従来例における長手方向ひずみ分布の解析結果を示す。図７（ｂ）は、発明例として、長手方向全長に亘って凹状湾曲部９（曲率半径5000mm）を有する縦壁部５（線長伸び率0.0263%）を成形したプレス成形品１の長手方向ひずみ分布であり、図７（ａ）に示す破線で囲まれた領域について表示したものである。図８（ｂ）は、発明例として、長手方向の両端部側に長手方向全長の3/4の範囲に凹状湾曲部２９（曲率半径5000mm）を有する縦壁部２５（線長伸び率0.0259%）を成形したプレス成形品２１の長手方向ひずみ分布であり、図８（ａ）に示す破線で囲まれた領域について表示したものである。図９（ｂ）は、従来例として、縦壁部８５を凹状に湾曲させずに製品形状の長手方向線長L₀として成形した製品形状プレス成形品８１の長手方向ひずみ分布であり、図９（ａ）に示す破線で囲まれた領域について表示したものである。

　図９に示す従来例のフランジ部８７に比べて図７および図８に示す発明例では、フランジ部７またはフランジ部２７の長手方向ひずみが負の大きな値、すなわち、圧縮ひずみ（compressive　strain）が大きく生じている領域（図７（ｂ）、図８（ｂ）および図９（ｂ）中の点線で囲まれた領域）が狭くなっている。これより、発明例においては、フランジ部７およびフランジ部２７におけるしわの発生が、従来例のフランジ部８７に比べて抑制されていることが示唆される。

　次に、フランジ部における板厚の結果について示す。表１に、長手方向全長に亘って凹状湾曲部９を有する縦壁部５を成形したプレス成形品１について、凹状湾曲部９の曲率半径を5000～50000mmの範囲で変更（発明例１～５）したときのフランジ部７における板厚増率の結果を示す。また、縦壁部８５を凹状に湾曲させずに成形した製品形状プレス成形品８１（従来例１）のフランジ部８７における板厚増率の結果を併せて表１に示す。なお、板厚増率は、フランジ部長手方向中央部であって、フランジ部幅方向の板厚最大値（ほぼフランジ部中央寄りの位置）とした。

　表１より、従来例１における板厚増率は11.8%であったが、発明例１～５における板厚増率は2.3～4.9%であり、いずれの曲率半径でも従来例１に比べて低い値となった。さらに、発明例１～５においては、曲率半径が50000mmから5000mmに低下するにつれて、フランジ部７における板厚増率が低下する結果となった。

　これらの結果から、長手方向全長に亘って曲率半径5000～50000mmの凹状湾曲部９を有する縦壁部５の長手方向線長を0.0002～0.0263%の範囲内で増加させて成形することによって、フランジ部７におけるしわが抑制されることが示された。さらに、曲率半径5000mm～50000mmの範囲では、曲率半径を小さくすることによって、フランジ部７におけるしわの抑制効果が向上することが示された。

　表２に、長手方向の両端部側に凹状湾曲部２９を有する縦壁部２５を成形したプレス成形品２１のフランジ部２７における板厚増率について、凹状湾曲部２９の曲率半径を5000mmまたは10000mmとし、凹状湾曲部２９の設定範囲を長手方向全長の1/4～4/4の範囲で変更（発明例１１～１８）したときの結果を示す。また、表１と同様に、縦壁部８５を凹状に湾曲させずに成形した製品形状プレス成形品８１（従来例１）のフランジ部８７における板厚増率の結果を併せて表２に示す。

　表２より、発明例１１～１８における板厚増率は、従来例１における板厚増率に比べてその絶対値が低い値であり、しわが生じにくい状態であった。さらに、凹状湾曲部２９の設定範囲が同じ条件（発明例１１と発明例１５、発明例１２と発明例１６、発明例１３と発明例１７、発明例１４と発明例１８）を比較すると、凹状湾曲部２９の曲率半径が10000mmである発明例１５～１８に比べて、凹状湾曲部２９の曲率半径が5000mmである発明例１１～１４の方が、板厚増率が低い値であった。

　さらに、凹状湾曲部２９の曲率半径が等しい発明例１１～１４および発明例１５～１８それぞれについて凹状湾曲部２９の設定範囲に関して比較すると、凹状湾曲部２９の設定範囲が増加するにつれて、板厚増率の絶対値が低下する結果であった。

　この結果から、長手方向の両端部側の一部が幅方向外側に湾曲する凹状湾曲部２９を有する縦壁部２５を成形した場合においても、凹状湾曲部２９の曲率半径を5000mm以上とし、縦壁部５の長手方向線長を0.0002～0.0263%の範囲内で増加させることにより、フランジ部２７におけるしわを抑制して成形することができることが示された。さらに、凹状湾曲部２９を設ける範囲を増加させることによって、フランジ部２７におけるしわの抑制効果が向上することが示された。

　実施例２では、成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、この天板部から連続するコの字型の断面形状のプレス成形品について、前述の実施例１と同様に、縦壁部を平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲させてフォーム成形する過程を有限要素法解析によりシミュレートし、この縦壁部におけるしわ発生の抑制について検討した。

　プレス成形に用いたブランクは、実施例１と同様、材料強度（tensile　strength）1180MPa級、板厚1.2mmとし、成形対象とするプレス成形品は、成形高さ方向の湾曲の曲率半径R₀=1000mm、成形高さ40mm、パンチ肩半径8mm、ダイ肩半径8mmのハット型の断面形状とした。そして、縦壁部における板厚増率およびひずみを解析により求め、縦壁部におけるしわの抑制効果を評価した。

　実施例２では、成形高さ方向の湾曲の曲率半径および成形高さを変更せず、縦壁部の長手方向の全長に凹状湾曲部を有する縦壁部を成形したプレス成形品を発明例２１とし、縦壁部における板厚増率を求めた。ここで、凹状湾曲部の曲率半径は5000mmとし、プレス成形品の成形に用いるパンチおよびダイの長手方向に所定の曲率半径を付与することにより設定した。

　また、実施例２では、コの字型の断面形状のプレス成形品において縦壁部を凹状に湾曲させずに成形したものを従来例２とし、発明例２１と同様に成形過程をシミュレートし、縦壁部における板厚増率を求めた。

　表３に、長手方向全長に亘って凹状湾曲部を有する縦壁部を成形したときのこの縦壁部における板厚増率の結果を示す。また、比較対象として、縦壁部を凹状に湾曲させずに成形した従来例２における板厚増率の結果をあわせて示す。

　表３より、従来例２における板厚増率は5.5%であったが、発明例２１における板厚増率は1.6%であり、その絶対値は低下した。この結果から、成形高さ方向に凸状に湾曲してコの字型の断面形状のプレス成形品においても、凹状湾曲部の曲率半径を5000mmとし、縦壁部の長手方向全長に亘って平面視で幅方向内側に曲率半径を5000mmの凹状湾曲部を有する縦壁部を成形し、この縦壁部の長手方向線長を0.0002～0.0263%の範囲内で増加させることにより、縦壁部におけるしわを抑制して成形できることが示された。

　実施例３では、長手方向全長に亘って凹状湾曲部９を有する縦壁部５を有するプレス成形品１（図１参照）、または、縦壁部２５の長手方向の両端部側の一部に凹状湾曲部２９を有するプレス成形品２１を中間成形品としてフォーム成形した後、この中間成形品の縦壁部５または縦壁部２５が製品形状の長手方向線長の縦壁部８５に成形された製品形状プレス成形品８１を成形目標形状としてリストライクする過程を有限要素法解析によりシミュレートし、リストライクした後の製品形状プレス成形品８１のフランジ部８７におけるしわの抑制効果について検討した。

　成形対象とする製品形状プレス成形品８１（図１０参照）は、成形高さ方向の湾曲の曲率半径R₀=1000mm、成形高さ40mm、パンチ肩半径8mm、ダイ肩半径8mmのハット型の断面形状とした。ここで、プレス成形に用いたブランクは、実施例１および実施例２と同様に、材料強度1180MPa級、板厚1.2mmとした。そして、中間成形品として成形したプレス成形品１およびプレス成形品２１それぞれをリストライクした後の製品形状プレス成形品８１のフランジ部８７における板厚増率を求め、フランジ部８７におけるしわの抑制効果を評価した。

　表４に、凹状湾曲部９を有する縦壁部５を成形したプレス成形品１をリストライクした製品形状プレス成形品８１のフランジ部８７における板厚増率について、プレス成形品１の凹状湾曲部９の曲率半径を5000mm～50000mmの範囲で変更（発明例３１～３５）したときの結果を示す。また、縦壁部８５を凹状に湾曲させずに１工程で成形した製品形状プレス成形品８１（従来例１）のフランジ部８７における板厚増率の結果を併せて表４に示す。

　表４より、凹状湾曲部９の曲率半径が5000～50000mmの範囲では曲率半径の値によらず、板厚増率は、従来例１に比べて半分以下に低下する結果となった。これより、長手方向全長に亘って凹状に湾曲する曲率半径5000～50000mmの凹状湾曲部９を有する縦壁部５の長手方向線長を0.0002～0.0263%の範囲内で増加させて成形したプレス成形品１を中間成形品とし、この中間成形品を製品形状プレス成形品８１にリストライクすることにより、フランジ部８７におけるしわを抑制して成形できることが示された。

　表５に、長手方向の両端部側に凹状湾曲部２９を有する縦壁部２５を成形したプレス成形品２１をリストライクした製品形状プレス成形品８１のフランジ部８７における板厚増率について、プレス成形品２１の凹状湾曲部２９の曲率半径を5000mmまたは10000mmとし、凹状湾曲部２９の設定範囲を長手方向全長の1/4～4/4の範囲で変更（発明例４１～４８）したときの結果を示す。また、縦壁部８５を凹状に湾曲させずに１工程で成形した製品形状プレス成形品８１（従来例１）のフランジ部８７における板厚増率の結果を併せて表５に示す。

　表５より、いずれの曲率範囲(5000mm、10000mm)および凹状湾曲部２９の設定範囲（1/4～4/4）においても、従来例１に比べて、リストライクした後の製品形状プレス成形品８１のフランジ部８７における板厚増率は低下した。さらに、凹状湾曲部２９を長手方向全長の2/4に設定した発明例４２および発明例４６においては、凹状湾曲部２９を長手方向全長の1/4に設定した発明例４１および発明例４５に比べて板厚増率は大きく低下し、長手方向全長の3/4以上に設定した発明例４３、４４、４７および４８においては、板厚増率に大きな変化は見られなかった。

　この結果から、長手方向の両端部側に曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部２９を有する縦壁部２５の長手方向線長を0.0002～0.0263%の範囲内で増加させて成形したプレス成形品２１をリストライクすることにより、リストライクした製品形状プレス成形品８１のフランジ部８７におけるしわが抑制されることが示された。さらに、凹状湾曲部２９を長手方向線長の2/4（＝1/2）以上の範囲とすることにより、リストライクした製品形状プレス成形品８１のフランジ部８７におけるしわの抑制に対して非常に有効であることが示された。

　本発明によれば、成形高さ方向に凸状に湾曲するコの字型またはハット型の断面形状のプレス成形品について、縦壁部またはフランジ部におけるしわの発生を抑制してプレス成形することができるプレス成形方法を提供することができる。

　　１　プレス成形品
　　３　天板部
　　５　縦壁部
　　７　フランジ部
　　９　凹状湾曲部
　１１　プレス成形品
　１３　天板部
　１５　縦壁部
　１７　フランジ部
　１９　凹状湾曲部
　２１　プレス成形品
　２３　天板部
　２５　縦壁部
　２７　フランジ部
　２９　凹状湾曲部
　６１　金型
　６３　パンチ
　６５　ダイ
　７１　ブランク
　７１ａ　ブランク端部
　８１　製品形状プレス成形品
　８３　天板部
　８５　縦壁部
　８７　フランジ部
　９１　製品形状プレス成形品
　９３　天板部
　９５　縦壁部
　９７　フランジ部

Claims

　成形高さ方向に凸状に湾曲する天板部と、該天板部から連続する縦壁部とを有するコの字型またはハット型の断面形状であり、前記天板部の湾曲を製品形状の曲率半径とし、かつ前記縦壁部を製品形状の長手方向線長として成形すると前記縦壁部またはフランジ部にしわが発生する製品形状プレス成形品について、前記天板部の凸状の湾曲の曲率半径を前記製品形状の曲率半径のまま変更せずに成形するプレス成形方法であって、
　平面視で長手方向に沿って幅方向内側に凹状に湾曲する曲率半径5000mm以上の凹状湾曲部を有する縦壁部を成形する縦壁成形工程を備え、
　該縦壁成形工程は、前記縦壁部の長手方向線長を、前記製品形状の長手方向線長と比較して0.0002～0.0263%増加させることを特徴とするプレス成形方法。
　前記凹状湾曲部は、前記縦壁部の長手方向全長に亘ることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
　前記凹状湾曲部は、前記縦壁部の長手方向の一部であることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
　前記凹状湾曲部は、前記製品形状の長手方向線長の縦壁部よりも幅方向外側に湾曲することを特徴とする請求項２または３に記載のプレス成形方法。
　前記縦壁成形工程において前記凹状湾曲部を有する縦壁部を成形した後、該縦壁部を前記製品形状の長手方向線長となるようにリストライクするリストライク工程を備えたことを特徴とする請求項４に記載のプレス成形方法。