WO2020230367A1

WO2020230367A1 - プレス成形方法

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Publication number: WO2020230367A1
Application number: PCT/JP2020/001651
Authority: WO
Inventors: 近藤　修; 亮伸石渡
Original assignee: Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-11-19
Also published as: KR20210145261A; JP2020185578A; US20220193747A1; CN113747983A; JP6696611B1; EP3970873A1; KR102609315B1; EP3970873B1; CN113747983B; EP3970873A4; MX2021013384A

Abstract

本発明に係るプレス成形方法は、平面視で長手方向に沿って湾曲する断面ハット形状のプレス成形品１を目標形状にプレス成形するものであって、目標形状と同形状の天板部１３及びフランジ部１７と、目標形状と比較して外側に凸の山形状の縦壁部１５と、を有する中間成形品１１をプレス成形する第１成形工程と、中間成形品１１を目標形状のプレス成形品１にプレス成形する第２成形工程と、を含み、第１成形工程における縦壁部１５は、天板側面部１５ａとフランジ側面部１５ｂと屈曲部１５ｃとを有し、天板側面部１５ａと水平面とがなす角度が、長手方向の中央から端部に向かって小さくなるように設定されている。

Description

プレス成形方法

　本発明は、プレス成形（press　forming）方法に関し、特に、天板部（web）、縦壁部（side　wall）及びフランジ部（flange）を有する断面ハット形状（hat-shaped　cross　section）であり、平面視で長手方向に沿って湾曲するプレス成形品のプレス成形方法に関する。

　自動車部品（automotive　parts）においては、主に鋼板（steel　sheet）を断面ハット形状にプレス成形したプレス成形品のフランジ部同士を接合（joining）して閉断面としたものが適用される場合が多い。このように、断面ハット形状のプレス成形品を他の部品とスポット溶接（spot　welding）等により接合するには、他の部品の接合面（フランジ部など）に対する当該プレス成形品のフランジ部の角度を合わせる必要がある。そのため、断面ハット形状のプレス成形品においてはフランジ部の角度の精度を高めてプレス成形することが重要である。しかしながら、高強度鋼板（high-strength　steel　sheet）を用いてプレス成形した場合、強度が向上するほどプレス成形後のスプリングバック（springback）によりフランジ部の角度が変化してしまい、他の部品の接合面と精度良く接合することができない課題があった。

　これまでに、断面ハット形状のプレス成形品についてフランジ部の角度の精度を向上させる技術がいくつか開示されている。特許文献１には、天面（web）と側壁（side　wall）とフランジを備えて長手方向に沿って湾曲するハット型断面形状の最終成形品のプレス成形において、第１工程で側壁の下端から広がるテーパ部と、そのテーパ部の下端から拡がるフランジ部とを備えた中間成形品（preformed　part）を成形し、第２工程で該中間成形品のテーパ部及びフランジを平坦なフランジに再成形する技術が開示されており、フランジのスプリングバックを抑制してフランジと側壁の角度及びフランジの平坦度を向上することができるとされている。

　また、特許文献２には、天板部と縦壁部とフランジ部とを有する断面ハット形状のプレス成形部品を目標形状に成形するにあたり、第１成形工程においては目標形状と比較して外側に凸の山形状の屈曲部が形成された縦壁部を有する仮成形部品（preformed　part）を成形し、第２成形工程においては該仮成形部品を目標形状のプレス成形部品に成形する技術が開示されており、他の部品と接合されるフランジ部の角度変化を抑制することができるとされている。

特開２００６－２８９４８０号公報特開２０１７－１９６６４６号公報

　しかしながら、特許文献１に開示されている技術によれば、縦壁とフランジの角度変化を抑制することはできるが、プレス成形後の縦壁の壁反り（wall　curl）によりフランジ部の角度の精度が低下する場合があった。

　また、特許文献２に開示されている技術は、長手方向に真っ直ぐなプレス成形品を成形対象とするものであり、長手方向に沿って湾曲する断面ハット形状のプレス成形品を成形対象とする場合、該プレス成形品の長手方向の中央と端部側の双方においてフランジ部の角度変化を抑制することができるとは限らないという問題があった。

　本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、平面視で長手方向に沿って湾曲する断面ハット形状のプレス成形品のプレス成形に際し、長手方向の中央と端部側の双方においてフランジ部の角度の精度を向上したプレス成形方法を提供することを目的とする。

　本発明に係るプレス成形方法は、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部とを有する断面ハット形状であり、平面視で長手方向に沿って湾曲するプレス成形品をプレス成形するものであって、前記プレス成形品の目標形状と同形状の天板部及びフランジ部と、前記プレス成形品の目標形状と比較してプレス成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部と、を有する中間成形品をプレス成形する第１成形工程と、該中間成形品を前記目標形状にプレス成形する第２成形工程と、を含み、前記第１成形工程における縦壁部は、前記天板部と接続する天板側面部（punch　shoulder　of　panel）と、前記フランジ部と接続するフランジ側面部（die　shoulder　of　panel）と、該天板側面部と該フランジ側面部との間の屈曲部（bent　portion）とを有し、前記天板側面部と水平面とがなす鋭角側の角度が長手方向の中央から端部に向かって小さくなるように設定されている。

　本発明に係るプレス成形方法は、天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部とを有する断面ハット形状であり、平面視で長手方向に沿って湾曲するプレス成形品を目標形状にプレス成形するものであって、前記プレス成形品の目標形状と同形状の天板部及びフランジ部と、前記プレス成形品の目標形状と比較してプレス成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部と、を有する中間成形品をプレス成形する第１成形工程と、該中間成形品を前記目標形状にプレス成形する第２成形工程と、を含み、前記第１成形工程における縦壁部は、前記天板部と接続する天板側面部と、前記フランジ部と接続するフランジ側面部と、該天板側面部と該フランジ側面部との間の屈曲部とを有し、前記プレス成形方向における前記天板部から前記屈曲部までの高さが長手方向の中央から端部に向かって大きくなるように設定されている。

　本発明によれば、平面視で長手方向に沿って湾曲するプレス成形品のスプリングバックによる縦壁部の壁反りを抑制して、長手方向の全長にわたって壁反りによるフランジ部の角度変化を小さくすることができ、フランジ部の角度を精度良くプレス成形することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係るプレス成形方法においてプレス成形される中間成形品と、目標形状であるプレス成形品を説明する図である（（ａ）中間成形品の斜視図、（ｂ）中間成形品の断面図、（ｃ）プレス成形品の斜視図）。図２は、本発明で成形対象とするプレス成形品のスプリングバックによるフランジ部の角度変化を説明する図である。図３は、本発明に係るプレス成形方法においてプレス成形される中間成形品の形状を規定するパラメータ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おいて中間成形品をプレス成形する第１成形工程で用いる金型（tool　of　press　forming）の一例を示す図である（（ａ）斜視図、（ｂ）パンチ側から見たダイの平面図）。図５は、本発明の実施の形態１に係るプレス成形方法において、中間成形品の縦壁部の角度の違いによるスプリングバックの抑制効果を説明する断面図である（（ａ）長手方向の中央、（ｂ）長手方向の端部）。図６は、本発明の実施の形態２に係るプレス成形方法における中間成形品を説明する断面図である（（ａ）長手方向の中央、（ｂ）長手方向の端部）。図７は、本発明の実施の形態２に係るプレス成形方法において、中間成形品の屈曲部の高さの違いによるスプリングバックの抑制効果を説明する図である（（ａ）長手方向の中央、（ｂ）長手方向の端部、（ｂ’）長手方向の端部におけるスプリングバックによる壁反り）。図８は、本実施例において、スプリングバック後のプレス成形品の断面形状の結果を示す図である（その１）。図９は、本実施例において、スプリングバック後のプレス成形品の断面形状の結果を示す図である（その２）。図１０は、本実施例において、スプリングバック後のプレス成形品の断面形状の結果を示す図である（その３）。図１１は、本実施例において、スプリングバック後のプレス成形品の断面形状の結果を示す図である（その４）。

　本発明の実施の形態に係るプレス成形方法を説明するに先立ち、本発明で成形対象とするプレス成形品について説明する。

＜プレス成形品＞
　本発明で成形対象とするプレス成形品１は、図２に一例として示すように、天板部３と、天板部３から連続する縦壁部５と、縦壁部５から連続するフランジ部７とを有してなる断面ハット形状の平面視で長手方向に沿って湾曲するものである。

　このような断面ハット形状のプレス成形品１は、プレス成形後に金型から離型（die　release）すると、図２に示すように縦壁部５に壁反りのスプリングバックが生じることにより、他の部品の接合面（フランジ部など）に対するフランジ部７の角度が変化してしまい（角度変化：θ）、他の部品と接合できない場合がある。そのため、プレス成形品１においては、フランジ部７の角度の精度を向上するために、スプリングバックによる縦壁部５の壁反りを抑制したプレス成形が要求される。

［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、一例として図１（ｃ）に示すようなプレス成形品１をプレス成形するものであって、一例として図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すような中間成形品１１をプレス成形する第１成形工程と、中間成形品１１を目標形状のプレス成形品１にプレス成形する第２成形工程と、を有するものである。

＜第１成形工程＞
　第１成形工程は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すような、プレス成形品１の目標形状と同形状の天板部１３及びフランジ部１７と、プレス成形品１の目標形状と比較してプレス成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部１５と、を有する中間成形品１１をプレス成形する工程である。

　縦壁部１５は、天板部１３と接続する天板側面部１５ａと、フランジ部１７と接続するフランジ側面部１５ｂと、天板側面部１５ａとフランジ側面部１５ｂとの間の屈曲部１５ｃとを有する。ここで、縦壁部１５の形状は、図３に示すように、プレス成形方向の断面における天板部１３から屈曲部１５ｃまでの高さh、天板側面部１５ａと水平面とのなす鋭角側の角度φ、フランジ側面部１５ｂと水平面とのなす角度γ、により規定する。

　そして、本実施の形態１では、中間成形品１１は、図１(ｂ)に示すように、天板側面部１５ａと水平面とがなす鋭角側の角度φが、長手方向の中央（角度φ_c）から端部（角度φ_s）に向かって小さくなるように設定する。

　中間成形品１１は、例えば図４に示すような、ダイ１１１とパンチ１２１を有する金型１０１を用いてプレス成形することができる。ここで、ダイ１１１及びパンチ１２１は、天板成形部（tool　portion　which　forms　web）１１３及び１２３と、縦壁成形部（tool　portion　which　forms　side　wall）１１５及び１２５と、フランジ成形部（tool　portion　which　forms　flange）１１７及び１２７と、をそれぞれ有する。

　天板成形部１１３及び１２３並びにフランジ成形部１１７及び１２７は、プレス成形品１の目標形状と同形状の天板部３及びフランジ部７を成形するものである。これに対し、縦壁成形部１１５及び１２５は、プレス成形品１の目標形状と比較して、プレス成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部１５を成形するものである。

　また、中間成形品１１は、平面視において長手方向に沿った湾曲の内側と外側のそれぞれに縦壁部１５が形成される。そして、縦壁部１５の湾曲内側と湾曲の外側のいずれにおいても、天板側面部１５ａと水平面とのなす角度φが長手方向の中央から端部に向かって小さくなるように設定する。

　なお、フランジ側面部１５ｂと水平面とのなす角度γは、目標形状のプレス成形品１の縦壁部５と水平面とのなす角度と同じ角度に設定すればよい。

＜第２成形工程＞
　第２成形工程は、第１成形工程でプレス成形された中間成形品１１を目標形状のプレス成形品１にプレス成形する工程である。第２成形工程により、中間成形品１１の縦壁部１５は、目標形状と同形状の縦壁部５にプレス成形される。

＜角度φを変化させることによりフランジ角度の精度が向上する理由＞
　本実施の形態１に係るプレス成形方法により、スプリングバックによるプレス成形品１のフランジ部７の角度変化（図２参照）を抑制することができる理由を以下に説明する。

　前述のとおり、中間成形品１１における天板側面部１５ａと水平面とのなす角度φは、長手方向の中央における角度φ_cに比べて、長手方向の端部における角度φ_sが小さくなるように設定されている（図１（ｂ））。すなわち、天板側面部１５ａは、長手方向の中央においては水平面方向外側への広がりが小さく、長手方向の端部においては同方向外側への広がりが大きい。

　ここで、第１成形工程で成形される中間成形品１１の形状を規定する各パラメータは、プレス成形品１の目標形状（図１、図２参照）を基準として以下の（i）、(ii)及び(iii)の仮定を満たすものとする。

　（i）中間成形品１１の天板部１３の幅wは、目標形状のプレス成形品１の天板部３の幅と同じである。
　（ii）長手方向に直交する断面において、中間成形品１１のパンチ肩Ｒ部（punch　shoulder　R　portion）１４からダイ肩Ｒ部１６（die　shoulder　R　portion）に至るまでの稜線（ridgeline）の長さL（縦壁部１５の断面線長）は、目標形状のプレス成形品１のパンチ肩Ｒ部４からダイ肩Ｒ部６に至るまでの稜線の長さ（縦壁部５の断面線長）と同じである。
　（iii）中間成形品１１におけるフランジ側面部１５ｂと水平面のなす角度γは、目標形状のプレス成形品１の縦壁部５と水平面のなす角度と同じである。

　これら（i）～(iii)の仮定の下で形状が規定される縦壁部１５における屈曲部１５ｃは、図２に示す従来のスプリングバックによる壁反りとは逆方向に屈曲（逆曲げ（reverse　bending））されている。そのため、第２成形工程において縦壁部１５を目標形状に成形することで、縦壁部５にはスプリングゴー（spring-go）成分が付与される。

　そして、第１成形工程で成形される中間成形品１１における天板側面部１５ａと水平面とのなす角度φが小さいことは、縦壁部１５における天板側面部１５ａとフランジ側面部１５ｂの折れ曲がりが大きくなることを意味する（図１（ｂ）参照）。そのため、縦壁部１５の角度φが小さいほど、第２成形工程において縦壁部１５を目標形状に成形する過程で縦壁部５に付与されるスプリングゴー成分が大きくなり、縦壁部５の壁反りがより抑制される。これにより、フランジ部７の角度変化を小さくすることができる。

　さらに、本実施の形態１に係るプレス成形方法は、前述のとおり、中間成形品１１における天板側面部１５ａと水平面とのなす角度φを長手方向の中央における角度φ_cに比べて端部における角度φ_sが小さくなるように設定するものであるが、その理由は以下のとおりである。

　中間成形品１１の長手方向の中央では長手方向両側の材料による拘束（形状による剛性（stiffness））が強く、同じスプリングバック駆動力（残留応力（residual　stress））が作用してもスプリングバック量は小さい。そのため、図５（ａ）に示すように、中間成形品１１の長手方向の中央においては角度φ_cを大きくし、スプリングバック抑制効果を小さくする。

　一方、中間成形品１１の長手方向の端部では長手方向外側には材料がないため、拘束（形状による剛性）が弱く、同じスプリングバック駆動力（残留応力）が作用してもスプリングバック量が大きく生じる。そのため、図５（ｂ）に示すように、中間成形品１１の長手方向の端部においては中央に比べて角度φ_sを小さくしてスプリングバック抑制効果を高める。

　このように、本実施の形態１に係るプレス成形方法においては、中間成形品１１の天板側面部１５ａと水平面とのなす角度φを長手方向の中央から端部に向かって小さくすることで、縦壁部５の壁反りを長手方向の全長にわたって抑制し、フランジ部７の角度変化を小さくすることができる。

　なお、角度φを変化させる場合、プレス成形方向における天板部１３から屈曲部１５ｃまでの高さhは長手方向の中央から端部にわたって一定（図１（ｂ）、h_c＝h_s）であっても、あるいは変化させてもよい。

　もっとも、後述の実施の形態２で示すように、中間成形品１１においては天板部１３から屈曲部１５ｃまでの高さhを長手方向の中央から端部に向かって大きくすることで、角度φと高さhとによる縦壁部５の壁反り抑制の相乗効果が得られ、フランジ部７の角度変化をさらに小さくすることができる。

［実施の形態２］
　本発明の実施の形態２に係るプレス成形方法は、一例として図１（ｃ）に示すようなプレス成形品１をプレス成形するものであって、一例として図６に示すような断面形状を有する中間成形品２１をプレス成形する第１成形工程と、中間成形品２１を目標形状のプレス成形品１にプレス成形する第２成形工程と、を含むものである。

＜第１成形工程＞
　第１成形工程は、図６に示すような、プレス成形品１の目標形状と同形状の天板部２３及びフランジ部２７と、プレス成形品１の目標形状と比較してプレス成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部２５と、を有する中間成形品２１をプレス成形する工程である。

　縦壁部２５は、天板部２３と接続する天板側面部２５ａと、フランジ部２７と接続するフランジ側面部２５ｂと、天板側面部２５ａとフランジ側面部２５ｂとの間の屈曲部２５ｃとを有する。ここで、縦壁部２５の形状は、前述の実施の形態１における中間成形品１１（図３）と同様に、プレス成形方向の断面における天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さh、天板側面部２５ａと水平面とのなす鋭角側の角度φ、フランジ側面部２５ｂと水平面とのなす角度γ、により規定する。

　そして、本実施の形態２では、中間成形品２１は、図６に示すように、中間成形品２１のプレス成形方向における天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さhが、長手方向の中央（高さh_c）から端部（高さh_s）に向かって大きくなるように設定する。

　ここで、中間成形品２１においては平面視において長手方向に沿った湾曲の内側と外側のそれぞれに縦壁部２５が形成される。そして、縦壁部２５の湾曲内側と湾曲の外側のいずれにおいても、天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さhが長手方向の中央から端部に向かって大きくなるように設定する。

　なお、フランジ側面部２５ｂと水平面とのなす角度γは、目標形状の縦壁部５と水平面とのなす角度と同じ角度に設定すればよい。

＜第２成形工程＞
　第２成形工程は、第１成形工程でプレス成形された中間成形品２１を目標形状のプレス成形品１にプレス成形する工程である。第２成形工程により、中間成形品２１の縦壁部２５は、目標形状と同形状の縦壁部５にプレス成形される。

＜高さhを変化させることによりフランジ角度の精度が向上する理由＞
　本実施の形態２に係るプレス成形方法により、スプリングバックによるプレス成形品１のフランジ部７の角度変化（図２参照）を抑制することができる理由を以下に説明する。

　前述のとおり、中間成形品２１における屈曲部２５ｃは、長手方向の中央での高さh_cは小さく（天板部２３に近く）、長手方向の端部での高さh_sは大きい（天板部２３から離れる）。

　ここで、第１成形工程で成形される中間成形品２１の形状を規定する各パラメータ（図３参照）は、プレス成形品１の目標形状を基準として以下の（i’）、(ii’)及び(iii’)の仮定を満たすものとする。

　（i’）中間成形品２１の天板部２３の幅wは、目標形状のプレス成形品１の天板部３の幅と同じである。
　（ii’）長手方向に直交する断面において、中間成形品２１のパンチ肩Ｒ部２４からダイ肩Ｒ部２６に至るまでの稜線の長さL（縦壁部１５の断面線長）は、目標形状のプレス成形品１のパンチ肩Ｒ部４からダイ肩Ｒ部６に至るまでの稜線の長さ（縦壁部５の断面線長）と同じである。
　（iii’）中間成形品２１におけるフランジ側面部２５ｂと水平面のなす角度γは、プレス成形品１の縦壁部５と水平面のなす角度と同じである。

　これら（i’）～(iii’)の仮定の下で形状が規定される縦壁部２５の屈曲部２５ｃは、図２に示す従来のスプリングバックによる壁反りと逆方向に屈曲（逆曲げ）されている。そのため、第２成形工程において縦壁部２５を目標形状に成形することで、縦壁部５にはスプリングゴー成分が付与される。

　ここで、スプリングゴー成分の大小は、縦壁部１５における天板側面部１５ａとフランジ側面部１５ｂの折れ曲がり、すなわち、天板側面部２５ａと水平面とのなす角度φに依存する。そのため、天板側面部２５ａと水平面とのなす角度φが同じ条件で天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さhを変更しても、第２成形工程で縦壁部５に付与されるスプリングゴー成分の大きさは同じである。

　しかし、第１成形工程で成形される中間成形品２１における天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さhが大きいと、フランジ側面部２５ｂの長さ(プレス成形方向における高さ)は短くなる。また、中間成形品２１の天板側面部２５ａは壁反りがほとんどないのに対し、フランジ側面部２５ｂでは壁反りが大きい。そのため、第２成形工程において、フランジ側面部２５ｂの長さ（プレス成形方向における高さ）が短いと、縦壁部５の壁反りによるスプリングバックを抑制することができる。その結果、フランジ部７の角度変化を小さくすることができる。

　このように、天板部３から屈曲部２５ｃまでの高さとスプリングバックによるフランジ部７の角度変化との関係に基づいて、本実施の形態２に係るプレス成形方法は、前述のとおり、中間成形品２１における天板部３から屈曲部２５ｃまでの高さhを長手方向の中央における高さh_cに比べて、長手方向の端部における高さh_sが大きくなるように設定するものであるが、その理由は以下のとおりである。

　中間成形品２１の長手方向の中央では長手方向両側の材料による拘束（形状による剛性）が強く、同じスプリングバック駆動力（残留応力）が作用してもスプリングバック量は小さい。そのため、図７（ａ）に示すように、天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さh_cを小さくしてフランジ側面部２５ｂの高さh_bcを大きくしても、フランジ側面部２５ｂにおける壁反りによるスプリングバック量は小さいままである。

　一方、中間成形品２１の長手方向の端部では長手方向外側には材料がないため拘束（形状による剛性）が弱く、長手方向の中央と同程度のスプリングバック駆動力（残留応力）が作用するとスプリングバック量である壁反りが大きく生じる（図７（ｂ’））。そのため中間成形品２１の長手方向の端部においては、図７（ｂ）に示すように、長手方向の中央に比べて天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さh_sを大きくすることによりフランジ側面部２５ｂの高さh_bsを小さくし、フランジ側面部２５ｂにおける壁反りによるスプリングバック量を抑える。

　このように、本実施の形態２に係るプレス成形方法においては、中間成形品２１の天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さhを長手方向の中央から端部に向かって大きくすることで、縦壁部５の壁反りを長手方向の全長にわたって抑制し、フランジ部７の角度変化を小さくすることができる。

　なお、天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さhを変化させる場合、天板側面部２５ａと水平面とのなす角度φは、長手方向の中央から端部にわたって一定（図６、φ_c＝φ_s）であっても、あるいは変化させてもよい。

　もっとも、前述の実施の形態１で示したように、天板側面部２５ａと水平面とのなす角度φを長手方向の中央から端部に向かって小さくすることで、角度φと高さhとによる縦壁部５の壁反り低減の相乗効果が得られ、フランジ部７の角度変化をさらに小さくすることができる。

　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実験を行ったので、その結果について以下に説明する。

　実験では、図１（ｃ）に示す平面視で長手方向に沿って湾曲する断面ハット形状のプレス成形品１を成形対象とし、第１成形工程において、目標形状の縦壁部５と比較して外側に凸の山形状の縦壁部を有する中間成形品をプレス成形し、続く第２成形工程において該中間成形品を目標形状のプレス成形品１にプレス成形した。そして、第２成形工程において成形下死点までプレス成形されたプレス成形品１の離型後におけるフランジ部７の角度変化を求めた。

　プレス成形品１の目標形状の寸法は、湾曲の曲率半径を500mm又は1000mm、天板部３の幅を60mm、成形高さを60mm、縦壁部５と水平面とのなす角度を85度、パンチ肩Ｒ部４の曲率半径を5mm、ダイ肩Ｒ部６の曲率半径を8mmとした。また、プレス成形品１のプレス成形に供する金属板は、板厚1.2mm、引張強度980MPa級の鋼板とした。

＜実施例１、天板側面部と水平面のなす角度φの影響＞
　実施例１では、第１成形工程において、図１（ｂ）に示すように、天板部１３から屈曲部１５ｃまでの高さhを一定のまま（h_c＝h_s）、天板側面部１５ａと水平面とのなす角度φを長手方向の中央（φ_c）から端部（φ_s）に向かって小さくなるように設定した中間成形品１１をプレス成形した。そして、続く第２成形工程において中間成形品１１を目標形状のプレス成形品１にプレス成形し、目標形状のフランジ部７の接合面（水平面）を基準としてプレス成形品１のスプリングバックによるフランジ部７の角度変化を求めた。

　ここで、中間成形品１１において、天板側面部１５ａと水平面のなす角度φは、表１及び表２に示すように、長手方向に沿って湾曲する中間成形品１１の湾曲内側及び湾曲外側の双方について、長手方向の中央における角度φ_ic（湾曲内側）及び角度φ_oc（湾曲外側）に比べて長手方向の端部（中央より170mmの位置）における角度φ_is（湾曲内側）及びφ_os（湾曲外側）が小さくなるようにそれぞれ設定した（φ_is＜φ_ic、φ_os＜φ_oc）。

　なお、中間成形品１１における天板部１３から屈曲部１５ｃまでの高さhを30mm、屈曲部１５ｃの曲率半径（curvature　radius）Rを15mmとした。また、中間成形品１１の天板部１３の幅とフランジ部１７の幅は、目標形状のプレス成形品１と同じとした。さらに、中間成形品１１におけるパンチ肩Ｒ部１４からダイ肩Ｒ部１６に至る稜線の長さ（縦壁部１５の断面線長）及び水平面に対するフランジ側面部１５ｂの角度は、それぞれ、プレス成形品１のパンチ肩Ｒ部４からダイ肩Ｒ部６に至る稜線の長さ（縦壁部５の断面線長）及び水平面に対する縦壁部５の角度と同じとした。

　プレス成形品１の離型後におけるフランジ部７の角度変化は、目標形状のフランジ部７の接合面（水平面）を基準としたフランジ角度θにより評価した（図２参照）。

　なお、比較対象として、１工程で目標形状のプレス成形品１をプレス成形したものを従来例とし、天板側面部１５ａと水平面の角度φと屈曲部１５ｃの高さhの双方が長手方向に一定の縦壁部１５を有する中間成形品１１をプレス成形する第１成形工程と、中間成形品１１をプレス成形する第２成形工程と、の２工程で目標形状のプレス成形品１をプレス成形したものを比較例とし、それぞれについてスプリングバックによるフランジ部７の角度変化を評価した。

　図８及び図９に、湾曲の曲率半径がそれぞれ500mm及び1000mmのプレス成形品１のスプリングバック後の断面形状を示す。図８及び図９より、いずれの湾曲の曲率半径においても、従来例に比べて２工程で目標形状のプレス成形品１にプレス成形する比較例及び発明例の方が縦壁部５の壁反りが抑制されている。さらに、比較例と発明例を比較すると、発明例の方が縦壁部５の壁反りがより抑制されていることが分かる。

　前掲した表１及び表２に、プレス成形品１の離型後におけるフランジ部７の角度変化の結果を示す。ここで、表１及び表２に示すフランジ部の角度変化は、湾曲内側と湾曲外側、さらに長手方向の中央と端部のそれぞれにおけるフランジ部７の角度変化を平均したものである。

　表１及び表２より、１工程でプレス成形品１をプレス成形する従来例に比べて、２工程でプレス成形する比較例及び発明例の方が、フランジ部７の角度変化が低減していることがわかる。さらに、比較例と発明例を比較すると、湾曲内側と湾曲外側の縦壁部１５のそれぞれについて、天板側面部１５ａと水平面とのなす角度φを長手方向の中央に比べて端部の方を小さく設定した発明例の方が、フランジ部の角度変化が大幅に低下して良好な結果であった。

＜実施例２、屈曲部の高さhの影響＞
　実施例２では、第１成形工程において、図６に示すように、天板側面部２５ａと水平面とのなす角度φを一定のまま（φ_c＝φ_s）、天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さhを長手方向の中央（h_c）から端部（h_s）に向かって大きくなるように設定した中間成形品２１をプレス成形した。そして、続く第２成形工程において中間成形品２１を目標形状のプレス成形品１にプレス成形し、目標形状のフランジ部７の接合面（水平面）を基準としてプレス成形品１のスプリングバックによるフランジ部７の角度変化を求めた。

　ここで、中間成形品２１において、天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さhは、表３及び表４に示すように、長手方向に沿って湾曲する中間成形品２１の湾曲内側と湾曲外側の双方について、長手方向の中央における高さh_ic（湾曲内側）及びh_oc（湾曲外側）に比べて長手方向の端部（中央より170mmの位置）における高さh_is（湾曲内側）及びh_os（湾曲外側）が大きくなるようにそれぞれ設定した（h_is＞h_ic、h_os＞h_oc）。

　なお、中間成形品２１における天板側面部２５ａと水平面のなす角度φを60°、屈曲部２５ｃの曲率半径Rを15mmとした。また、中間成形品２１の天板部２３の幅とフランジ部２７の幅は、目標形状のプレス成形品１と同じとする。さらに、中間成形品２１におけるパンチ肩Ｒ部２４からダイ肩Ｒ部２６に至る稜線の長さ（縦壁部２５の断面線長）及び水平面に対するフランジ側面部２５ｂの角度は、それぞれ、プレス成形品１のパンチ肩Ｒ部４からダイ肩Ｒ部６に至る稜線の長さ（縦壁部５の断面線長）及び水平面に対する縦壁部５の角度と同じとした。

　プレス成形品１の離型後におけるフランジ部７の角度変化は、前述の実施例１と同様、目標形状のフランジ部の接合面（水平面）を基準としたフランジ角度θにより評価した（図２参照）。

　また、実施例１と同様に、比較対象として、１工程で目標形状のプレス成形品１をプレス成形したものを従来例とし、天板側面部２５ａと水平面の角度φと天板部２３から屈曲部２５ｃまでの高さhの双方が長手方向に一定の縦壁部２５を有する中間成形品２１をプレス成形する第１成形工程と、中間成形品２１をプレス成形する第２成形工程と、の２工程で目標形状のプレス成形品１をプレス成形したものを比較例とし、それぞれについてフランジ部７の角度変化を評価した。

　図１０及び図１１に、湾曲の曲率半径がそれぞれ500mm及び1000mmのプレス成形品１のスプリングバック後の断面形状を示す。図１０及び図１１より、いずれの湾曲の曲率半径においても、従来例に比べて２工程で目標形状のプレス成形品１にプレス成形する比較例及び発明例の方が縦壁部５の壁反りが抑制されている。さらに、比較例と発明例を比較すると、発明例の方が縦壁部５の壁反りがより抑制されていることが分かる。

　前掲した表３及び表４に、プレス成形品１の離型後におけるフランジ部７の角度変化の結果を示す。ここで、表３及び表４に示すフランジ部の角度変化は、湾曲内側における長手方向の中央と端部、及び、湾曲の外側における長手方向の中央と端部、のそれぞれにおけるフランジ部７の角度変化を平均したものである。

　表３及び表４より、１工程でプレス成形品１をプレス成形する従来例に比べて、２工程でプレス成形する比較例及び発明例の方が、フランジ部７の角度変化が低減していることがわかる。さらに、比較例と発明例とを比較すると、湾曲内側と湾曲外側の縦壁部２５のそれぞれについて、屈曲部２５ｃの高さhを長手方向の中央に比べて端部の方を大きく設定した発明例の方が、フランジ部の角度変化が大幅に低下して良好な結果であった。

　以上、本発明によれば、平面視で長手方向に沿って湾曲した断面ハット形状のプレス成形品をプレス成形するに際し、スプリングバックによるフランジ部の角度変化を抑制できることが実証された。

　本発明によれば、平面視で長手方向に沿って湾曲する断面ハット形状のプレス成形品のプレス成形に際し、長手方向の中央と端部側の双方においてフランジ部の角度の精度を向上した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
　４　パンチ肩Ｒ部
　５　縦壁部
　６　ダイ肩Ｒ部
　７　フランジ部
　１１　中間成形品
　１３　天板部
　１４　パンチ肩Ｒ部
　１５　縦壁部
　１５ａ　天板側面部
　１５ｂ　フランジ側面部
　１５ｃ　屈曲部
　１６　ダイ肩Ｒ部
　１７　フランジ部
　２１　中間成形品
　２３　天板部
　２４　パンチ肩Ｒ部
　２５　縦壁部
　２５ａ　天板側面部
　２５ｂ　フランジ側面部
　２５ｃ　屈曲部
　２６　ダイ肩Ｒ部
　２７　フランジ部
　１０１　金型
　１１１　ダイ
　１１３　天板成形部
　１１５　縦壁成形部
　１１５ａ　天板側面成形部
　１１５ｂ　フランジ側面成形部
　１１５ｃ　屈曲成形部
　１１７　フランジ成形部
　１２１　パンチ
　１２３　天板成形部
　１２５　縦壁成形部
　１２５ａ　天板側面成形部
　１２５ｂ　フランジ側面成形部
　１２５ｃ　屈曲成形部
　１２７　フランジ成形部

Claims

　天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部とを有する断面ハット形状であり、平面視で長手方向に沿って湾曲するプレス成形品をプレス成形するプレス成形方法であって、
　前記プレス成形品の目標形状と同形状の天板部及びフランジ部と、前記プレス成形品の目標形状と比較してプレス成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部と、を有する中間成形品をプレス成形する第１成形工程と、
　該中間成形品を前記目標形状にプレス成形する第２成形工程と、を含み、
　前記第１成形工程における縦壁部は、前記天板部と接続する天板側面部と、前記フランジ部と接続するフランジ側面部と、該天板側面部と該フランジ側面部との間の屈曲部とを有し、前記天板側面部と水平面とがなす鋭角側の角度が長手方向の中央から端部に向かって小さくなるように設定されている、プレス成形方法。
　天板部と、該天板部から連続する縦壁部と、該縦壁部から連続するフランジ部とを有する断面ハット形状であり、平面視で長手方向に沿って湾曲するプレス成形品をプレス成形するプレス成形方法であって、
　前記プレス成形品の目標形状と同形状の天板部及びフランジ部と、前記プレス成形品の目標形状と比較してプレス成形方向における断面が外側に凸の山形状の縦壁部と、を有する中間成形品をプレス成形する第１成形工程と、
　該中間成形品を前記目標形状にプレス成形する第２成形工程と、を含み、
　前記第１成形工程における縦壁部は、前記天板部と接続する天板側面部と、前記フランジ部と接続するフランジ側面部と、該天板側面部と該フランジ側面部との間の屈曲部とを有し、前記プレス成形方向における前記天板部から前記屈曲部までの高さが長手方向の中央から端部に向かって大きくなるように設定されている、プレス成形方法。