特開 2022-116608 プレス成形方法およびプレス成形金型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022116608

(43)【公開日】2022-08-10

(54)【発明の名称】プレス成形方法およびプレス成形金型

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/26 20060101AFI20220803BHJP

   B21D 22/21 20060101ALI20220803BHJP

【ＦＩ】

B21D22/26 D

B21D22/21

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021012865

(22)【出願日】2021-01-29

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100184859

【弁理士】

【氏名又は名称】磯村 哲朗

(74)【代理人】

【識別番号】100123386

【弁理士】

【氏名又は名称】熊坂 晃

(74)【代理人】

【識別番号】100196667

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100130834

【弁理士】

【氏名又は名称】森 和弘

(72)【発明者】

【氏名】仲本 平

【テーマコード（参考）】

4E137

【Ｆターム（参考）】

4E137AA11

4E137BA01

4E137BB01

4E137BC01

4E137CA09

4E137EA03

4E137GA03

4E137GB01

4E137HA08

(57)【要約】

【課題】曲げ癖を矯正する工程を追加することなく、プレス成形部材の曲げ癖高さを低くできるプレス成形方法を提供する。
【解決手段】天板部と、天板部の両端から連続し、天板部に対し傾斜する縦壁部と、縦壁部の下端から曲面部を介して連続するフランジ部と、を有するハット断面形状のプレス成形部材のフランジ部を曲げ戻して縦壁部とするプレス成形方法であって、天板部を支持する上面と、上面から下方に向けて広がるようにプレス成形方向から傾斜した２つの傾斜面と、を有するパンチにプレス成形部材を装着し、パンチの２つの傾斜面のそれぞれに対向し、対向するパンチの傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する側面を有する２つのダイを、プレス成形方向に移動させるとともにパンチから離合する方向にも移動させて、ダイの側面とパンチの傾斜面との垂直方向距離を一定に保持してフランジ部を曲げ戻す。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

天板部と、前記天板部の両端から連続し、前記天板部に対し傾斜する縦壁部と、前記縦壁部の下端から曲面部を介して連続するフランジ部と、を有するハット断面形状のプレス成形部材の前記フランジ部を曲げ戻して縦壁部とするプレス成形方法であって、
前記天板部を支持する上面と、前記上面から下方に向けて広がるようにプレス成形方向から傾斜した２つの傾斜面と、を有するパンチに前記プレス成形部材を装着し、
前記パンチの２つの傾斜面のそれぞれに対向し、対向する前記パンチの傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する側面を有する２つのダイを、プレス成形方向に移動させるとともに前記パンチから離合する方向にも移動させて、前記ダイの側面と前記パンチの傾斜面との垂直方向距離を一定に保持して前記フランジ部を曲げ戻す、プレス成形方法。

【請求項2】

前記パンチの傾斜面と前記２つのダイの側面のそれぞれとのクリアランスが下記（１）式を満足する、請求項１に記載のプレス成形方法。
０％≦クリアランス≦５０％・・・（１）
（１）式におけるクリアランスとは、前記パンチの傾斜面と前記２つのダイの側面のそれぞれの垂直方向距離から前記縦壁部における板厚を減じるとともに前記板厚で除して１００を乗じて算出される値（％）である。

【請求項3】

天板部と、前記天板部の両端から連続し、前記天板部に対し傾斜する縦壁部と、前記縦壁部の下端から曲面部を介して連続するフランジ部と、を有するハット断面形状のプレス成形部材の前記フランジ部を曲げ戻して縦壁部とするプレス成形に用いられるプレス成形金型であって、
前記プレス成形金型は下金型および上金型を有し、
前記下金型は、前記天板部を支持する上面と、前記上面から下方に向けて広がるようにプレス成形方向から傾斜した２つの傾斜面と、を有するパンチを有し、
前記上金型は、前記パンチの２つの傾斜面のそれぞれに対向し、前記パンチの傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する側面を有する２つのダイと、前記２つのダイのそれぞれを前記パンチから離合する方向に移動可能に支持する上支持台と、を有し、
前記２つのダイは、前記２つのダイの側面と前記パンチの傾斜面との垂直方向距離を一定に保持してプレス成形方向に移動する、プレス成形金型。

【請求項4】

前記パンチの傾斜面と前記２つのダイの側面のそれぞれとのクリアランスが下記（１）式を満足する、請求項３に記載のプレス成形金型。
０％≦クリアランス≦５０％・・・（１）
（１）式におけるクリアランスとは、前記パンチの傾斜面と前記２つのダイの側面のそれぞれの垂直方向距離から前記縦壁部における板厚を減じるとともに前記板厚で除して１００を乗じて算出される値（％）である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プレス成形部材のプレス成形方法および当該プレス成形に用いられるプレス成形金型に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車部品の大部分は金属板をプレス成形することで製造される。近年、車体の軽量化と衝突安全性を両立するために、より高強度の金属板が自動車部品に採用されるようになっている。このような自動車用のプレス成形品として、図１（ａ）に示すコの字断面形状のプレス成形部材、または、図１（ｂ）に示すハット断面形状のプレス成形部材がある。このようなプレス成形部材は、フォーム成形（曲げ成形）やドロー成形（絞り成形）により製造される。

【0003】

特に縦壁部が長く、成形部材の成形高さが高いコの字断面形状のプレス成形部材またはハット断面形状のプレス成形部材を成形する場合、一工程で行うと縦壁部の反りが大きくなって目標形状から大きく乖離するので、一般に複数工程で成形が行われる。すなわち、図２（ａ）に示すように、先ず１工程目で、成形高さｈ_１が比較的低いハット断面形状のプレス成形部材３０を成形した後、図２（ｂ）に示す２工程目でフランジ部を曲げ戻して所望の成形高さｈ_２のプレス成形部材４０に成形する。

【0004】

ところが、２工程目でフランジ部が曲げ戻される際、平坦に曲げ戻されずに、図３（ａ）に示すように、局所的な凹凸状の形状不良である曲げ癖１０が縦壁部に残留する。特に、４４０ＭＰａ級を超える板厚１．０ｍｍ以上の高強度鋼板で顕著となる。ここで、図３（ｂ）に示すように、曲げ癖１０の大きさを定量的に評価する指標として、縦壁部の内側板表面から曲げ癖１０の凸部先端までの高さを、曲げ癖高さ１２とする。

【0005】

このような、曲げ癖１０が残存すると、図４に示すように、縦壁部に平坦な部品を組み付ける際の抵抗スポット溶接が困難となる。すなわち、抵抗スポット溶接は、縦壁部１４と他の平坦な部品１６を重ね合わせ、電極１８で両側から圧力を加えながら挟み込み、大電流を短時間流して溶接部（ナゲット）２０を作り金属同士を接合させる。しかしながら、縦壁部１４に曲げ癖１０が残存すると、縦壁部１４と対向して溶接接合される部品１６との間に間隙が生じ、電流が流れにくくなるので溶接が困難になる。

【0006】

こうした問題に対し、特許文献１には、板金に形成された凸状であってＲ形状の曲げ癖を矯正する曲げ矯正装置が開示されている。特許文献１では、所定間隔で並設された３つの第１凸状部を有する第１曲げ成形部を備えたパンチと、第１曲げ成形部に形成される２つの凹状の成形空間に対向配置される２つの第２凸状部を有する第２曲げ成形部を備えたダイとを用いて、局所的に小変形を与えることでプレス成形品の曲げ癖を矯正している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１３－１０３２２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、プレス成形品を成形する工程に加え、特殊なプレス設備を用いる曲げ癖を矯正する工程が追加になるという課題があった。本発明は、かかる課題を解決するためのものであり、曲げ癖を矯正する工程を追加することなく、プレス成形品の曲げ癖高さを従来よりも低くできるプレス成形方法および当該プレス成形に用いられるプレス成形金型を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
［１］天板部と、前記天板部の両端から連続し、前記天板部に対し傾斜する縦壁部と、前記縦壁部の下端から曲面部を介して連続するフランジ部と、を有するハット断面形状のプレス成形部材の前記フランジ部を曲げ戻して縦壁部とするプレス成形方法であって、前記天板部を支持する上面と、前記上面から下方に向けて広がるようにプレス成形方向から傾斜した２つの傾斜面と、を有するパンチに前記プレス成形部材を装着し、前記パンチの２つの傾斜面のそれぞれに対向し、対向する前記パンチの傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する側面を有する２つのダイを、プレス成形方向に移動させるとともに前記パンチから離合する方向にも移動させて、前記ダイの側面と前記パンチの傾斜面との垂直方向距離を一定に保持して前記フランジ部を曲げ戻す、プレス成形方法。
［２］前記パンチの傾斜面と前記２つのダイの側面のそれぞれとのクリアランスが下記（１）式を満足する、［１］に記載のプレス成形方法。
０％≦クリアランス≦５０％・・・（１）
（１）式におけるクリアランスとは、前記パンチの傾斜面と前記２つのダイの側面のそれぞれの垂直方向距離から前記縦壁部における板厚を減じるとともに前記板厚で除して１００を乗じて算出される値（％）である。
［３］天板部と、前記天板部の両端から連続し、前記天板部に対し傾斜する縦壁部と、前記縦壁部の下端から曲面部を介して連続するフランジ部と、を有するハット断面形状のプレス成形部材の前記フランジ部を曲げ戻して縦壁部とするプレス成形に用いられるプレス成形金型であって、前記プレス成形金型は下金型および上金型を有し、前記下金型は、前記天板部を支持する上面と、前記上面から下方に向けて広がるようにプレス成形方向から傾斜した２つの傾斜面を有するパンチと、を有し、前記上金型は、前記パンチの２つの傾斜面のそれぞれに対向し、前記パンチの傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する側面を有する２つのダイと、前記２つのダイのそれぞれを前記パンチから離合する方向に移動可能に支持する上支持台と、を有し、前記２つのダイは、前記２つのダイの側面と前記パンチの傾斜面との垂直方向距離を一定に保持してプレス成形方向に移動する、プレス成形金型。
［４］前記パンチの傾斜面と前記２つのダイの側面のそれぞれとのクリアランスが下記（１）式を満足する、［３］に記載のプレス成形金型。
０％≦クリアランス≦５０％・・・（１）
（１）式におけるクリアランスとは、前記パンチの傾斜面と前記２つのダイの側面のそれぞれの垂直方向距離から前記縦壁部における板厚を減じるとともに前記板厚で除して１００を乗じて算出される値（％）である。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、曲げ癖を矯正する工程を追加することなく曲げ癖高さの低いプレス成形部材を製造できる。これにより、縦壁部に平坦な部品を組み付ける際に、抵抗スポット溶接が容易で接合強度を高く保持でき、且つ、プレス成形部材の生産性の低下も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】プレス成形部材（コの字断面形状、ハット断面形状）の斜視図である。

【図2】ハット断面形状からコの字断面形状を成形する方法を説明する模式図である。

【図3】曲げ癖および曲げ癖高さを説明する模式図である。

【図4】曲げ癖を有する部材と平坦な部品との抵抗スポット溶接を説明する模式図である。

【図5】本実施形態に係るプレス成形方法に用いられる一例としてのプレス成形金型１００の斜視図である。

【図6】ハット断面形状のプレス成形部材３０を示す断面図である。

【図7】プレス成形前の型開き状態のプレス成形金型１００を示す断面図である。

【図8】ダイ６６、６８の先端がハット断面部材のフランジ部３６に当接したプレス成形開始時点の状態のプレス成形金型１００を示す断面図である。

【図9】成形下死点に到達した状態のプレス成形金型１００を示す断面図である。

【図10】プレス成形後の型開き状態のプレス成形金型１００を示す断面図である。

【図11】成形下死点に到達した状態のプレス成形金型１００を示す断面拡大図である。

【図12】プレス成形開始直後のフランジ部３６を曲げ戻す状況を説明する断面模式図である。

【図13】本実施形態に係るプレス成形方法に用いられる他の一例としてのプレス成形金型１１０の斜視図である。

【図14】プレス成形前の型開き状態のプレス成形金型１１０を示す断面図である。

【図15】ダイ７３、７５の先端がフランジ部３６に当接したプレス成形開始時点の状態のプレス成形金型１１０を示す断面図である。

【図16】成形下死点に到達した状態のプレス成形金型１１０を示す断面図である。

【図17】本実施形態に係るプレス成形方法に用いられる他の一例としてのプレス成形金型１２０の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を本発明の実施形態を通じて説明する。図５は、本実施形態に係るプレス成形方法に用いられる一例としてのプレス成形金型１００の斜視図である。プレス成形金型１００は、少なくとも上金型６０とパンチ８６とを有する。上金型６０は、少なくとも上支持台６２と、２つのダイ６６、６８とを有する。本実施形態に係るプレス成形方法では、長手方向に直線状に成形されたハット断面形状のプレス成形部材３０をパンチ８６に装着した状態で上金型６０をプレス成形方向に移動させ、上金型６０とパンチ８６とを相対移動させることで当該プレス成形部材３０のフランジ部３６を曲げ戻して縦壁部とするプレス成形を実施する。これにより、成形高さの高いコの字断面形状のプレス成形部材４０が得られる。

【0013】

図６は、ハット断面形状のプレス成形部材３０を示す断面図である。ハット断面形状のプレス成形部材３０は、図６に示すように、天板部３２と、天板部３２の両端から曲面部３３を介して連続し、天板部３２に対して傾斜した縦壁部３４と、当該縦壁部３４の下端から曲面部３５を介して連続するフランジ部３６を有する。

【0014】

図７は、プレス成形前の型開き状態のプレス成形金型１００を示す断面図である。図７～１０に示す断面図は、図５におけるＢ断面の断面図である。上金型６０の上支持台６２は、ダイ６６、６８をパンチ８６から離合する方向（図７のＸ方向）に移動可能に支持する。なお、上支持台６２にパッド７２を設けてプレス成形方向に移動可能とし、プレス成形時にプレス成形部材３０の天板部３２を押さえてもよい。

【0015】

パンチ８６は、プレス成形部材３０の天板部３２を支持する上面８７と、上面８７の両端から連続し、下方に向けて広がるように傾斜した傾斜面８８、８９とを有する凸状の金型（下金型）である。当該傾斜面８８、８９のプレス成形方向に対する角度（θ１）は１～５°程度がよい。

【0016】

ダイ６６は、プレス成形時に対向するパンチ８６の傾斜面８８と同じ傾斜角度で傾斜する側面６７を有する。ダイ６８もプレス成形時に対向するパンチ８６の傾斜面８９と同じ傾斜角度で傾斜する側面６９を有する。

【0017】

図８は、ダイ６６、６８の先端がハット断面部材のフランジ部３６に当接したプレス成形開始時点の状態のプレス成形金型１００を示す断面図である。上金型６０が図７の状態からプレス成形方向に移動すると、ダイ６６、６８はプレス成形方向に移動しながらパンチ８６から離れる方向にも移動する。このようにして、ダイ６６、６８は対向する傾斜面８８、８９との垂直方向距離を一定に保持しながら同じ傾斜方向に移動し、フランジ部３６に当接する。なお、この際、パンチ８６の傾斜面８８、８９とダイ６６、６８の側面６７、６９との垂直方向距離を一定に保持するため、ダイ６６、６８の傾斜している側面６７、６９の反対側の外面７０、７１にシリンダー等を設け、プレス成形方向への移動に対応させてダイ６６、６８をパンチ８６から離れる方向にそれぞれ移動させてもよい。

【0018】

なお、パッド７２を設けた金型では、ダイ６６、６８がフランジ部３６に当接する以前に、プレス成形部材３０の天板部３２の上面に当接し、天板部３２をパンチ８６の上面８７に所定の付勢力で押さえつける。これにより、プレス成形部材３０の揺動が抑制され、プレス成形を安定して実施できてよい。

【0019】

図９は、成形下死点に到達した状態のプレス成形金型１００を示す断面図である。上金型６０が図８の状態からプレス成形方向にさらに移動すると、ダイ６６、６８は、傾斜面８８、８９との垂直方向距離を一定に保持しながら当該傾斜面と同じ傾斜方向にフランジ部３６を曲げ成形し、その後、成形下死点に到達する。この状態において、プレス成形部材３０のフランジ部３６は曲げ戻され、成形高さの高いコの字断面形状のプレス成形部材４０が製造される。

【0020】

図１０は、プレス成形後の型開き状態のプレス成形金型１００を示す断面図である。成形下死点に到達後、上金型６０はパンチ８６から離れる方向に相対移動され、図７に示した位置まで上昇される。この状態で、プレス成形部材４０が取り出される。

【0021】

図１１（ａ）は、成形下死点に到達した状態のプレス成形金型１００を示す断面拡大図である。成形下死点に到達した状態におけるパンチ８６の傾斜面８９とダイ６８の側面６９との垂直方向距離Ｌは、製造されるプレス成形部材４０に求められる寸法精度によって定められる。ダイ６８の側面６９を延長した線がダイ６８の下面位置と交わる点９４を基準とすると、従来のプレス成形方法では、図１１（ｂ）に示すようにダイ６８が上支持台６２と一体化したままダイ６８をプレス成形方向に移動させてプレス成形していたので、プレス成形開始時点ではパンチ８６とダイ６８が傾斜しているため、これらの垂直方向距離Ｌは成形下死点に到達した時点よりも長くなることがわかる。このため、ダイ６８とフランジ部３６とが当接する時点では、当該フランジ部３６を曲げ戻す際のパンチ８６の傾斜面８９とダイ６８の側面６９との垂直方向距離Ｌは、成形下死点での当該垂直方向距離に比べて長くなる。

【0022】

図１２は、プレス成形開始直後のフランジ部３６を曲げ戻す状況を説明する断面模式図である。図１２に示すように、フランジ部３６が曲げ戻される際に、曲面部３５の曲げを戻す変形とともに、プレス成形部材３０の曲面部３５の前後の部位３８、３９が曲面部３５の曲率方向（パンチ８６側に凸）に対して逆方向（パンチ８６側に凹）に曲げ変形する。このときパンチ８６の傾斜面８９とダイ６８の側面６９との垂直方向距離Ｌが長いと、自由に変形できる空間があるため当該逆方向の曲げ変形が大きくなり、これにより高さのある曲げ癖が生じていた。これに対し、本実施形態に係るプレス成形方法では、ダイ６６、６８をプレス成形方向に移動させるとともにパンチ８６から離合する方向に移動させて、ダイ６６、６８の側面６７、６９とパンチ８６の傾斜面８８、８９との垂直方向距離を一定に保持してダイ６６、６８をパンチ８６の傾斜面８８、８９の傾斜方向に移動させてプレス成形するので、プレス成形中のパンチ８６の傾斜面８９とダイ６８の側面６９との垂直方向距離はプレス成形開始時点と成形下死点に到達した時点とで変わらない。このため、本実施形態のプレス成形開示時点におけるパンチ８６の傾斜面８９とダイ６８の側面６９との垂直方向距離Ｌは、従来のプレス成形方法よりも短くなり、自由に変形できる空間が狭くなる。この結果、上述した曲面部３５の前後の部位３８、３９におけるプレス成形開始直後の逆方向の曲げ変形が小さくなり、曲げ癖高さ１２の低いプレス成形部材４０が製造される。このように、本実施形態に係るプレス成形方法を実施することで、従来のような曲げ癖を矯正する工程を追加することなく曲げ癖高さの低いプレス成形部材を製造できる。これにより、縦壁部に平坦な部品を組み付ける際に、抵抗スポット溶接が容易で接合強度を高く保持できて、且つ、プレス成形部材の生産性の低下も抑制できる。

【0023】

さらに、パンチ８６の傾斜面８８、８９とダイ６６、６８の側面６７、６９とのクリアランスは下記（１）式を満足することが好ましい。

【0024】

０％≦クリアランス≦５０％・・・（１）
上記（１）式におけるクリアランス（％）は、パンチ８６の傾斜面８８、８９とダイ６６、６８の側面６７、６９との垂直方向距離Ｌ（図１１（ａ）参照）からプレス成形部材３０の縦壁部３４の板厚ｔを減じるとともに、当該板厚ｔで除して１００を乗じて算出される値（（Ｌ－ｔ）／ｔ）×１００である。

【0025】

クリアランスが０％未満になると、プレス成形部材の板厚よりも減少するため、プレス成形がいわゆる「しごき加工」となり、縦壁部３４やフランジ部３６に「かじり」といった疵や摩耗が発生するので好ましくない。また、クリアランスが５０％より広くなると、パンチ８６の傾斜面８８、８９とダイ６６、６８の側面６７、６９との距離が広くなり過ぎ、製造されるプレス成形部材４０の寸法バラツキが大きくなるので好ましくない。

【0026】

さらに、本実施形態に係るプレス成形方法では、ハット断面形状のプレス成形部材３０をプレス成形してコの字断面形状のプレス成形部材４０を製造する例を示したが、ハット断面形状のプレス成形部材３０をプレス成形して成形高さの高いハット断面形状の成形部材を製造してもよい。この場合において、従来のプレス成形と同様に、ダイ６６、６８の下面を用いてフランジ部をプレス成形するとよい。

【0027】

次に、本実施形態のプレス成形方法に用いられる他の金型の例について説明する。図１３は、本実施形態に係るプレス成形方法に用いられる他の一例としてのプレス成形金型１１０の斜視図である。

【0028】

図１４は、プレス成形前の型開き状態のプレス成形金型１１０を示す断面図である。図１４～１６に示す断面図は、図１３におけるＣ断面の断面図である。プレス成形金型１１０は、上金型６１と下金型８１とを有する。上金型６１の上支持台６２は、ダイ７３、７５をパンチ８４から離合する方向に移動可能に支持する。ダイ７３、７５のそれぞれは、ダイ７３、７５の先端部から延在する第１の案内面７４、７６をそれぞれ有する。第１の案内面７４、７６の傾斜角度（θ２）は、パンチ８４の傾斜面９５、９６のプレス成形方向に対する角度と同じである。

【0029】

下金型８１は、下支持台８２とパンチ８４とを有する。下支持台８２は、幅方向の両端部に第２の案内面９０、９１を有する。第２の案内面９０、９１の傾斜角度（θ２）は、パンチ８４の傾斜面９５、９６のプレス成形方向に対する角度と同じである。このように、プレス成形金型１１０は、第１の案内面７４、７６および第２の案内面９０、９１を有し、これらがそれぞれ係合することで、上金型６１がプレス成形方向に移動すると、ダイ７３、７５はプレス成形方向に移動するとともにパンチ８４から離れる方向にも移動する。このようにして、ダイ７３、７５は対向するパンチ８４の傾斜面９５、９６の傾斜方向にダイ７３、７５の側面７７、７８とパンチ８４の傾斜面９５、９６との垂直方向距離を一定に保持して移動できる。なお、パンチ８４の傾斜面９５、９６とダイ７３、７５の側面７７、７８との垂直方向距離を一定に保持するため、ダイ７３、７５の傾斜している側面７７、７８の反対側の外面７０、７１をバネやシリンダー等によりパンチ８４の方向にそれぞれ付勢力で押さえてもよい。

【0030】

図１５は、ダイ７３、７５の先端がフランジ部３６に当接したプレス成形開始時点の状態のプレス成形金型１１０を示す断面図である。上金型６１がプレス成形方向にさらに移動すると、第１の案内面７４、７６および第２の案内面９０、９１との係合により、ダイ７３、７５は傾斜面９５、９６の傾斜方向にダイ７３、７５の側面７７、７８とパンチ８６の傾斜面９５、９６との垂直方向距離を一定にして移動される。

【0031】

図１６は、成形下死点に到達した状態のプレス成形金型１１０を示す断面図である。上金型６１がプレス成形方向にさらに移動すると、第１の案内面７４、７６および第２の案内面９０、９１の係合により、ダイ７３、７５は対向する傾斜面９５、９６と同じ傾斜角度方向にさらに移動し、成形下死点に到達する。

【0032】

図１７は、本実施形態に係るプレス成形方法に用いられる他の一例としてのプレス成形金型１２０の斜視図である。図１７に示したプレス成形金型１２０は、プレス成形金型１００とプレス成形金型１１０とを組み合わせた金型構造となっている。プレス成形金型１２０のうち、領域Ｄがプレス成形領域である。領域Ｄのパンチ１４０にプレス成形部材３０が装着される。領域Ｄにおける上金型１２１のダイ１３０、１３２には、第１の案内面７４、７６に対応する形状が設けられていない。同様に、領域Ｄにおける下金型１２２の下支持台１４４には、第２の案内面に対応する形状が設けられていない。

【0033】

一方、プレス成形金型１２０のうち領域Ｅ、Ｆはプレス成形に関与しない位置決め領域であり、領域Ｅ、Ｆのパンチ１４０にはプレス成形部材３０が装着されない。領域Ｅ、Ｆにおけるダイ１３０、１３２には、プレス成形金型１１０における第１の案内面７４、７６と同じ形状が設けられている。同様に、領域Ｅ、Ｆにおける下支持台１４４には第２の案内面９０、９１と同じ形状が設けられている。このため、プレス成形金型１２０におけるＧ断面形状は、図１４に示した断面図と同じ断面形状となる。

【0034】

このような金型構造にすることで、上金型１２１がプレス成形方向に移動すると、ダイ１３０、１３２は、対向するパンチ１４０の傾斜面１４１、１４２の傾斜方向にダイ１３０、１３２の側面１３１、１３３とパンチ１４０の傾斜面１４１、１４２との垂直方向距離を一定に保持して移動できる。また、成形領域における第１３０、１３２には第１の案内面が設けられていないので、長いフランジ部３６を有するハット断面形状のプレス成形部材を用いて成形高さの高いコの字断面形状のプレス成形部材をプレス成形できる。

【実施例0035】

次に、有限要素法によるＣＡＥ解析を用いて、図７～１０に示すプレス成形金型１００により、ハット断面形状のプレス成形部材を成形高さの高いコの字断面形状の成形物にプレス成形するプレス成形解析を行い、本実施形態に係るプレス成形方法の効果を確認した結果を実施例１として説明する。プレス成形には、板厚１．２ｍｍ、引張強度１１８０ＭＰａ級の冷延鋼板からなるハット断面形状のプレス成形部材を用いた。ハット断面形状のプレス成形部材の各寸法は、天板部の幅が５０ｍｍであり、縦壁部の長さが５０ｍｍであり、フランジ部の長さが５０ｍｍである。また、天板部と縦壁部および縦壁部とフランジ部は、それぞれ曲率半径１０ｍｍの曲面部で接続されている。

【0036】

パンチの上面部およびパッドの幅は５０ｍｍであり、パンチの傾斜面の長さは１２０ｍｍであり、２つの傾斜面のプレス成形方向に対する傾斜角度はそれぞれ３°とした。また、２つのダイの側面のプレス成形方向に対する傾斜角度もそれぞれ３°とした。２つのダイのそれぞれの側面の下端には曲率半径１０ｍｍの曲面部が設けられている。このようなプレス成形部材とプレス成形金型とを用い、ダイの移動方向および成形下死点におけるパンチの傾斜面とダイの側面との垂直方向距離を変えて上記（１）式で定義されるクリアランスを変更しながらプレス成形解析し、各条件において成形されるプレス成形部材の曲げ癖高さを求めた。ダイの移動方向、（１）式で定義される成形下死点におけるクリアランスおよび曲げ癖高さの結果を下記表１に示す。なお、曲げ癖高さは図３（ｂ）に示す高さ１２とした。

【0037】

【表1】

【0038】

表１の発明例１～４に示すように、ダイの移動方向をパンチの傾斜面の傾斜角度である３°とし、パンチ傾斜面とダイ側面との垂直方向距離を一定とすると曲げ癖高さは低くなった。また、移動方向がプレス成形方向に対して１°傾斜させ、クリアランスを変化させた比較例１は、曲げ癖高さは高かった。さらに、パンチ傾斜面とダイ側面の垂直方向距離を一定とすることにより、ダイをプレス成形方向に移動させていた従来例１および２よりも曲げ癖高さを大幅に低くできることが確認された。

【0039】

一方、（１）式で定義されるクリアランスに着目すると、クリアランスが小さくなるほど曲げ癖高さが低くなり、成形下死点におけるパンチとダイとのクリアランスは小さい方が好ましいことが確認されたが、クリアランスがマイナスになると、プレス成形中にかじりが発生し（比較例２）、問題であった。これらの結果から、本実施形態に係るプレス成形方法を用いてフランジ部を曲げ戻すことで、曲げ癖を矯正する工程を追加することなく、曲げ癖高さの低いプレス成形部材を製造できることが確認された。

【実施例0040】

同じく有限要素法によるＣＡＥ解析を用いて、図１４～１６に示すプレス成形金型１１０によりハット断面形状のプレス成形部材から成形高さの高いハット断面形状のプレス成形部材にプレス成形するプレス成形解析を行った結果を実施例２として説明する。プレス成形には、板厚３．０ｍｍ、引張強度９８０ＭＰａ級の熱延鋼板からなるハット断面形状のプレス成形部材を用いた。ハット断面形状のプレス成形部材の各寸法は、天板部の幅が５０ｍｍであり、縦壁部の長さが５０ｍｍであり、フランジ部の長さが５０ｍｍである。また、天板部と縦壁部および縦壁部とフランジ部は、それぞれ曲率半径が１０ｍｍの曲面部で接続されている。

【0041】

このプレス成形部材をプレス成形して、天板部の幅が５０ｍｍであり、縦壁部の長さが８０ｍｍであり、フランジ部の幅が２０ｍｍのハット断面形状のプレス成形部材を製造した。パンチの上面部の幅は５０ｍｍであり、パンチの傾斜面の長さは１００ｍｍであり、２つの傾斜面のプレス成形方向に対する傾斜角度はそれぞれ５°とした。また、２つのダイの側面のプレス成形方向に対する傾斜角度もそれぞれ５°とした。２つのダイのそれぞれの側面の下端には曲率半径１０ｍｍの曲面部が設けられている。このプレス成形解析においてもダイの移動方向および（１）式で定義される成形下死点におけるクリアランスを変更し、各条件において成形されるハット断面形状のプレス成形部材の曲げ癖高さを求めた。ダイの移動方向、（１）式で定義される成形下死点におけるクリアランスおよび曲げ癖高さの結果を下記表２に示す。

【0042】

【表2】

【0043】

表２の発明例１１、１２に示すように、ダイの移動方向をパンチの傾斜面の傾斜角度である５°にすることで、従来例１１のようにプレス成形方向にダイを移動させたものよりも曲げ癖高さは低くなった。また、クリアランスを狭くすることで、プレス成形部材の曲げ癖高さは低くなり、これらの傾向は、表１に示した結果と同じであった。これらの結果から、プレス成形により製造されるプレス成形部材がハット断面形状であってもコの字断面形状の結果と同様に、曲げ癖高さを低くできることがわかった。