特許 7591108 プレス成形方法およびプレス成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-19

(45)【発行日】2024-11-27

(54)【発明の名称】プレス成形方法およびプレス成形装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/26 20060101AFI20241120BHJP

   B21D 5/01 20060101ALI20241120BHJP

   B21D 37/08 20060101ALI20241120BHJP

   B21D 22/30 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

B21D22/26 C

B21D5/01 D

B21D37/08

B21D22/30 B

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023143069

(22)【出願日】2023-09-04

【審査請求日】2023-09-04

(73)【特許権者】

【識別番号】591214527

【氏名又は名称】株式会社ジーテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】高橋 良裕

(72)【発明者】

【氏名】市村 康

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－０３９３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１７２４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６１８３４６８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特表２０２０－５１４０５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ２２／２０ － ２４／００

Ｂ２１Ｄ ３７／０８

Ｂ２１Ｄ ５／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

天板と両側の縦板とからなる帽子部の開口端にフランジ部を有する断面ハット状の成形品を予備成形用の金型によって前記帽子部の両側の肩部に成形代が残るように成形する予備成形工程と、
前記予備成形工程によって成形された予備成形品を本成形用の金型によって圧縮して最終形状の成形品を成形する本成形工程とを有し、
前記本成形用の金型は、
前記フランジ部の先端面が当接する壁と、前記帽子部の中に入る凸部と、前記壁と前記凸部との間に形成された凹部とを有し、前記最終形状の成形品の内面を成形する成形面を有する固定金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の前記天板側を前記固定金型の前記凸部との間に挟んで最終形状に成形する第１の可動金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の開口端側を含む前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部との間に挟んで最終形状に成形する第２の可動金型とを有し、
前記本成形工程は、
前記固定金型の前記凸部に前記予備成形品を載置する第１の本成形工程と、
前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部と前記第２の可動金型とによって挟む第２の本成形工程と、
前記予備成形品が前記第２の可動金型によって前記固定金型の前記凹部に押し付けられている状態で前記予備成形品を前記固定金型の前記凸部と前記第１の可動金型とによって最終形状に成形する第３の本成形工程とを有し、
前記第２の本成形工程で前記第２の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力は、前記第３の本成形工程で前記第１の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力より小さく、
前記固定金型と前記第２の可動金型とにおける、前記帽子部の前記縦板と前記フランジ部との接続部を成形する部分は、それぞれ湾曲した断面形状となる丸め部によって形成され、
前記第２の本成形工程において、前記第２の可動金型が成形終了位置に移動する過程で前記第２の可動金型の前記丸め部が前記予備成形品の前記縦板を前記固定金型に向けて押し、
前記固定金型の前記壁の先端部には面取部が形成され、
前記第２の本成形工程において、前記面取部に近接する位置を前記フランジ部の先端部分が通過することを特徴とするプレス成形方法。

【請求項2】

天板と両側の縦板とからなる帽子部の開口端にフランジ部を有する断面ハット状の成形品を予備成形用の金型によって前記帽子部の両側の肩部に成形代が残るように成形する予備成形工程と、
前記予備成形工程によって成形された予備成形品を本成形用の金型によって圧縮して最終形状の成形品を成形する本成形工程とを有し、
前記本成形用の金型は、
前記フランジ部の先端面が当接する壁と、前記帽子部の中に入る凸部と、前記壁と前記凸部との間に形成された凹部とを有し、前記最終形状の成形品の内面を成形する成形面を有する固定金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の前記天板側を前記固定金型の前記凸部との間に挟んで最終形状に成形する第１の可動金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の開口端側を含む前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部との間に挟んで最終形状に成形する第２の可動金型とを有し、
前記本成形工程は、
前記固定金型の前記凸部に前記予備成形品を載置する第１の本成形工程と、
前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部と前記第２の可動金型とによって挟む第２の本成形工程と、
前記予備成形品が前記第２の可動金型によって前記固定金型の前記凹部に押し付けられている状態で前記予備成形品を前記固定金型の前記凸部と前記第１の可動金型とによって最終形状に成形する第３の本成形工程とを有し、
前記第２の本成形工程で前記第２の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力は、前記第３の本成形工程で前記第１の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力より小さく、
前記成形代は、前記帽子部の両側の肩部が部分的に前記帽子部の外側に膨らむ形状に成形された余肉部によって構成され、
前記固定金型は、
移動することができない本成形用下型と、
前記本成形用下型に固定され、前記フランジ部の先端面が当接する前記壁と、
前記本成形用下型に固定され、前記帽子部の中に入る前記凸部と、
前記壁と前記凸部との間に形成された前記凹部とを有し、
前記第２の可動金型は、前記帽子部の高さ方向であって前記第１の可動金型の移動方向と平行な方向のみに移動可能に構成され、
前記第３の本成形工程で前記帽子部の開口部分と前記フランジ部とが前記固定金型と前記第２の可動金型とによって拘束されて変位が規制された状態で、前記第１の可動金型によって前記予備成形品の前記余肉部が圧縮されることを特徴とするプレス成形方法。

【請求項3】

天板の両側に上方へ隆起する余肉部を介して一対の縦板が接続された帽子部の開口端にフランジ部を有する断面ハット状の予備成形品を予備成形用の金型によって前記帽子部の両側の肩部に余肉部からなる成形代が残るように成形する予備成形工程と、
前記予備成形工程によって成形された予備成形品を前記予備成形用の金型とは異なる本成形用の金型によって圧縮して最終形状の成形品を成形する本成形工程とを有し、
前記本成形用の金型は、
前記フランジ部の先端面が当接する壁と、前記帽子部の中に入る凸部と、前記壁と前記凸部との間に形成された溝凹部とを一体に形成し、前記最終形状の成形品の内面を成形する成形面を有する固定金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の前記天板側を前記固定金型の前記凸部との間に挟んで最終形状に成形する第１の可動金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の開口端側を含む前記予備成形品を前記固定金型の前記溝凹部との間に挟んで最終形状に成形する第２の可動金型とを有し、
前記本成形工程は、
前記固定金型の前記凸部に前記予備成形品を載置する第１の本成形工程と、
前記予備成形品を前記固定金型の前記溝凹部と前記第２の可動金型とによって挟む第２の本成形工程と、
前記予備成形品の前記フランジと前記縦板が前記第２の可動金型によって前記固定金型の前記溝凹部に押し付けられている状態で前記予備成形品の前記天板を前記固定金型の前記凸部と前記第１の可動金型とによって最終形状に成形する第３の本成形工程とを有し、
前記第２の本成形工程で前記第２の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力は、前記第３の本成形工程で前記第１の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力より小さくし、
前記第３の本成形工程は前記予備成形品を前記第１の可動金型が前記固定金型に向けて押すことにより、前記余肉部の一部が前記天板の中央側に寄せられ、前記天板の中央部が更に大きく湾曲するようになって前記予備成形品の前記天板と前記余肉部とが波板状に変形しながら圧縮されることを特徴とするプレス成形方法。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載のプレス成形方法において、
前記固定金型と前記第２の可動金型とにおける、前記帽子部の前記縦板と前記フランジ部との接続部を成形する部分は、それぞれ湾曲した断面形状となる丸め部によって形成され、
前記第２の本成形工程において、前記第２の可動金型が成形終了位置に移動する過程で前記第２の可動金型の前記丸め部が前記予備成形品の前記縦板を前記固定金型に向けて押すことを特徴とするプレス成形方法。

【請求項5】

請求項４に記載のプレス成形方法において、
前記固定金型の前記壁の先端部には面取部が形成され、
前記第２の本成形工程において、前記面取部に近接する位置を前記フランジ部の先端部分が通過することを特徴とするプレス成形方法。

【請求項6】

請求項１ないし請求項３の何れか一つに記載のプレス成形方法において、
前記固定金型の前記壁は、前記固定金型の他の部分とは別体の金型部品によって形成されて着脱可能に構成され、
前記凹部の底面と前記壁との境界が直角形状となり、第３の本成形工程で前記フランジ部の先端面が前記壁に隙間なく当接することを特徴とするプレス成形方法。

【請求項7】

天板と両側の縦板とからなる帽子部の開口端にフランジ部を有する断面ハット状の成形品を前記帽子部の両側の肩部に成形代が残るように成形する予備成形用の金型と、
前記予備成形用の金型によって成形された予備成形品を圧縮して最終形状の成形品を成形する本成形用の金型とを有し、
前記本成形用の金型は、
前記フランジ部の先端面が当接する壁と、前記帽子部の中に入る凸部と、前記壁と前記凸部との間に形成された凹部とを有し、前記最終形状の成形品の内面を成形する成形面を有する固定金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の前記天板側を前記固定金型の前記凸部との間に挟んで最終形状に成形する第１の可動金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の開口端側を含む前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部との間に挟んで最終形状に成形する第２の可動金型とを有し、
前記第１の可動金型は、前記第２の可動金型が前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部に押し付けている状態で前記予備成形品を前記固定金型の前記凸部に押し付けて最終形状に成形するものであり、
前記第２の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力は、前記第１の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力より小さく、
前記固定金型の前記壁の先端部には面取部が形成され、
前記面取部は、前記第２の可動金型が前記予備成形品を前記固定金型に押し付けることにより移動する前記フランジ部の移動軌跡の外に形成されていることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項8】

天板と両側の縦板とからなる帽子部の開口端にフランジ部を有する断面ハット状の成形品を前記帽子部の両側の肩部に成形代が残るように成形する予備成形用の金型と、
前記予備成形用の金型によって成形された予備成形品を圧縮して最終形状の成形品を成形する本成形用の金型とを有し、
前記本成形用の金型は、
前記フランジ部の先端面が当接する壁と、前記帽子部の中に入る凸部と、前記壁と前記凸部との間に形成された凹部とを有し、前記最終形状の成形品の内面を成形する成形面を有する固定金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の前記天板側を前記固定金型の前記凸部との間に挟んで最終形状に成形する第１の可動金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の開口端側を含む前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部との間に挟んで最終形状に成形する第２の可動金型とを有し、
前記第１の可動金型は、前記第２の可動金型が前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部に押し付けている状態で前記予備成形品を前記固定金型の前記凸部に押し付けて最終形状に成形するものであり、
前記第２の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力は、前記第１の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力より小さく、
前記成形代は、前記帽子部の両側の肩部が部分的に前記帽子部の外側に膨らむ形状に成形された余肉部によって構成され、
前記固定金型は、
移動することができない本成形用下型と、
前記本成形用下型に固定され、前記フランジ部の先端面が当接する前記壁と、
前記本成形用下型に固定され、前記帽子部の中に入る前記凸部と、
前記壁と前記凸部との間に形成された前記凹部とを有し、
前記第２の可動金型は、前記帽子部の高さ方向であって前記第１の可動金型の移動方向と平行な方向のみに移動可能に構成され、
前記第１の可動金型は、前記帽子部の開口部分と前記フランジ部とが前記固定金型と前記第２の可動金型とによって拘束されて変位が規制された状態で、前記予備成形品の前記余肉部を圧縮するものであることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項9】

天板の両側に上方に隆起する余肉部を介して一対の縦板が接続された帽子部の開口端にフランジ部を有する断面ハット状の成形品を前記帽子部の両側の肩部に余肉部からなる成形代が残るように成形する予備成形用の金型と、
前記予備成形用の金型によって成形された予備成形品を圧縮して最終形状の成形品を成形する、前記予備成形用の金型とは異なる本成形用の金型とを有し、
前記本成形用の金型は、
前記フランジ部の先端面が当接する壁と、前記帽子部の中に入る凸部と、前記壁と前記凸部との間に形成された溝凹部とを一体に形成し、前記最終形状の成形品の内面を成形する成形面を有する固定金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の前記天板側を前記固定金型の前記凸部との間に挟んで最終形状に成形する第１の可動金型と、
前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の開口端側を含む前記予備成形品を前記固定金型の前記溝凹部との間に挟んで最終形状に成形する第２の可動金型とを有し、
前記第１の可動金型は、前記第２の可動金型が前記予備成形品の前記フランジと前記縦板を前記固定金型の前記溝凹部に押し付けている状態で前記予備成形品の前記天板を前記固定金型の前記凸部に押し付けて最終形状に成形するものであり、
前記第２の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力は、前記第１の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力より小さくし、
前記予備成形品を前記第１の可動金型が前記固定金型に向けて押すことにより、前記余肉部の一部が前記天板の中央側に寄せられ、前記天板の中央部が更に大きく湾曲するようになって前記予備成形品の前記天板と前記余肉部とが波板状に変形しながら圧縮されることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項10】

請求項７～請求項９の何れか一つに記載のプレス成形装置において、
前記固定金型と前記第２の可動金型とにおける、前記帽子部の前記縦板と前記フランジ部との接続部を成形する部分は、それぞれ湾曲した断面形状となる丸め部によって形成されていることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項11】

請求項８または請求項９に記載のプレス成形装置において、
前記固定金型の前記壁の先端部には面取部が形成され、
前記面取部は、前記第２の可動金型が前記予備成形品を前記固定金型に押し付けることにより移動する前記フランジ部の移動軌跡の外に形成されていることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項12】

請求項７～請求項９の何れか一つに記載のプレス成形装置において、
前記固定金型の前記壁は、前記固定金型の他の部分とは別体の金型部品によって形成されて着脱可能に構成され、
前記凹部の底面と前記壁との境界が直角形状となり、最終形状の成形品の前記フランジ部の先端面が前記壁に隙間なく当接することを特徴とするプレス成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼板を断面ハット状に曲げるプレス成形方法およびプレス成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車のボディに用いられる鋼材として、高張力鋼より強度が高く、引張強さが１０００ＭＰａを超える超高張力鋼が用いられるようになってきた。この種の超高張力鋼は、冷間で曲げ加工されて所定の形状に成形されている。超高張力鋼は、一般的な高張力鋼に較べると曲げ加工後のスプリングバック量が多くなる。このため、従来は、スプリングバックを見越して目標とする寸法精度を得るために、金型の削り直しが行われている。

【0003】

金型の削り直しは多大な工数が必要であり、削り直しで対応できない場合は金型を作り直すこともある。そうすると金型の作り直しによって鉄の使用量が大きくなってしまい、環境にも良くない。このような金型の修正を可及的少なくするために、成形を複数回実施し、スプリングバックを修正して最終形状となるように成形を行うプレス成形方法が考えられている。
スプリングバックを修正する従来のプレス成形方法としては、例えば特許文献１に記載されている方法がある。特許文献１に示すプレス成形方法は、スプリングバックの発生を抑制しながら鋼板を断面ハット状に成形する方法である。断面ハット状とは、天板と両側の縦板とからなる帽子部の開口端にフランジ部が設けられた形状である。特許文献１に示すプレス成形方法は、鋼板を断面ハット状に成形するにあたって、予備成形工程と本成形工程との二つの工程で成形品を最終形状に成形する構成が採られている。

【0004】

予備成形工程においては、スプリングバックが生じることを許容して断面ハット状の予備成形品が成形される。本成形工程は、予備成形品の両側の縦壁と両端のフランジとを側方から横移動式のダイによって固定金型であるパンチに押圧しながら、帽子部をパッドとパンチとによって挟んで成形し、予備成形品が圧縮されて最終的な形状に成形されるように行っている。予備成形品が圧縮されることでスプリングバックの発生が抑制される。横移動式のダイは、帽子部を成形するパッドと連動するように、パッドを含む上型の上下方向への移動をカム機構によって水平方向への移動に変換して駆動されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２２－３９３２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に示す成形方法では、横移動式のダイを駆動するためにカム機構が必要であるから、金型が複雑になるとともに大型化するという問題があった。

【0007】

本発明の目的は、簡易な設備でワークに圧縮応力を付与してスプリングバックを防ぐことが可能なプレス成形方法およびプレス成形装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的を達成するために本発明に係るプレス成形方法は、天板と両側の縦板とからなる帽子部の開口端にフランジ部を有する断面ハット状の成形品を予備成形用の金型によって前記帽子部の両側の肩部に成形代が残るように成形する予備成形工程と、前記予備成形工程によって成形された予備成形品を本成形用の金型によって圧縮して最終形状の成形品を成形する本成形工程とを有し、前記本成形用の金型は、前記フランジ部の先端面が当接する壁と、前記帽子部の中に入る凸部と、前記壁と前記凸部との間に形成された凹部とを有し、前記最終形状の成形品の内面を成形する成形面を有する固定金型と、前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の前記天板側を前記固定金型の前記凸部との間に挟んで最終形状に成形する第１の可動金型と、前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の開口端側を含む前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部との間に挟んで最終形状に成形する第２の可動金型とを有し、前記本成形工程は、前記固定金型の前記凸部に前記予備成形品を載置する第１の本成形工程と、前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部と前記第２の可動金型とによって挟む第２の本成形工程と、前記予備成形品が前記第２の可動金型によって前記固定金型の前記凹部に押し付けられている状態で前記予備成形品を前記固定金型の前記凸部と前記第１の可動金型とによって最終形状に成形する第３の本成形工程とを有し、前記第２の本成形工程で前記第２の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力は、前記第３の本成形工程で前記第１の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力より小さい方法である。

【0009】

本発明は、前記プレス成形方法において、前記固定金型と前記第２の可動金型とにおける、前記帽子部の前記縦板と前記フランジ部との接続部を成形する部分は、それぞれ湾曲した断面形状となる丸め部によって形成され、前記第２の本成形工程において、前記第２の可動金型が成形終了位置に移動する過程で前記第２の可動金型の前記丸め部が前記予備成形品の前記縦板を前記固定金型に向けて押してもよい。

【0010】

本発明は、前記プレス成形方法において、前記固定金型の前記壁の先端部には面取部が形成され、前記第２の本成形工程において、前記面取部に近接する位置を前記フランジ部の先端部分が通過してもよい。

【0011】

本発明は、前記プレス成形方法において、前記固定金型の前記壁は、前記固定金型の他の部分とは別体の金型部品によって形成されて着脱可能に構成され、前記凹部の底面と前記壁との境界が直角形状となり、第３の本成形工程で前記フランジ部の先端面が前記壁に隙間なく当接してもよい。

【0012】

本発明に係るプレス成形装置は、天板と両側の縦板とからなる帽子部の開口端にフランジ部を有する断面ハット状の成形品を前記帽子部の両側の肩部に成形代が残るように成形する予備成形用の金型と、前記予備成形用の金型によって成形された予備成形品を圧縮して最終形状の成形品を成形する本成形用の金型とを有し、前記本成形用の金型は、前記本成形用の金型は、前記フランジ部の先端面が当接する壁と、前記帽子部の中に入る凸部と、前記壁と前記凸部との間に形成された凹部とを有し、前記最終形状の成形品の内面を成形する成形面を有する固定金型と、前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の前記天板側を前記固定金型の前記凸部との間に挟んで最終形状に成形する第１の可動金型と、前記帽子部の高さ方向に移動可能に構成され、前記帽子部の開口端側を含む前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部との間に挟んで最終形状に成形する第２の可動金型とを有し、前記第１の可動金型は、前記第２の可動金型が前記予備成形品を前記固定金型の前記凹部に押し付けている状態で前記予備成形品を前記固定金型の前記凸部に押し付けて最終形状に成形するものであり、前記第２の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力は、前記第１の可動金型が前記予備成形品を押す際の押圧力より小さいものである。

【0013】

本発明は、前記プレス成形装置において、前記固定金型と前記第２の可動金型とにおける、前記帽子部の前記縦板と前記フランジ部との接続部を成形する部分は、それぞれ湾曲した断面形状となる丸め部によって形成されていてもよい。

【0014】

本発明は、前記プレス成形装置において、前記固定金型の前記壁の先端部には面取部が形成され、前記面取部は、前記第２の可動金型が前記予備成形品を前記固定金型に押し付けることにより移動する前記フランジ部の移動軌跡の外に形成されていてもよい。

【0015】

本発明は、前記プレス成形装置において、前記固定金型の前記壁は、前記固定金型の他の部分とは別体の金型部品によって形成されて着脱可能に構成され、前記凹部の底面と前記壁との境界が直角形状となり、最終形状の成形品の前記フランジ部の先端面が前記壁に隙間なく当接するものであってもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、簡易な設備でワークに圧縮応力を付与してスプリングバックを防ぐことが可能なプレス成形方法およびプレス成形装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明に係るプレス成形方法を説明するためのフローチャートである。

【図2】図２は、予備成形品の断面図である。

【図3】図３は、最終形状の成形品の断面図である。

【図4】図４は、予備成形用の金型を示す断面図である。

【図5】図５は、予備成形用の金型の一部を拡大して示す断面図である。

【図6】図６は、本成形用の金型を示す断面図である。

【図7】図７は、本成形用の金型のパンチを示す断面図である。

【図8】図８は、本成形用の金型の固定金型の一部を拡大して示す断面図である。

【図9】図９は、第１の可動金型の一部を拡大して示す断面図である。

【図10】図１０は、一方の第２の可動金型を拡大して示す断面図である。

【図11】図１１は、第１の本成形工程を示す本成形用の金型の断面図である。

【図12】図１２は、第２の本成形工程の初期段階を示す本成形用の金型の断面図である。

【図13】図１３は、第２の本成形工程で第２の可動金型が縦板を押圧している状態を示す本成形用の金型の断面図である。

【図14】図１４は、第２の本成形工程が終了した状態を示す本成形用の金型の断面図である。

【図15】図１５は、本成形用の金型の一部を拡大して示す断面図である。

【図16】図１６は、第３の本成形工程の初期段階を示す本成形用の金型の断面図である。

【図17】図１７は、本成形用の金型の一部を拡大して示す断面図である。

【図18】図１８は、引張応力と圧縮応力を模式的に示す成形品の一部の断面図である。

【図19】図１９は、第３の本成形工程が終了した状態を示す本成形用の金型の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係るプレス成形方法およびプレス成形装置の一実施の形態を図１～図１９を参照して詳細に説明する。
本発明によるプレス成形方法は、図１のフローチャートに示すように、予備成形工程Ｓ１と、本成形工程Ｓ２とをこの順序で実施する方法である。予備成形工程Ｓ１においては、高張力鋼や超高張力鋼からなる平板（図示せず）から図２に示すような予備成形品１が成形される。予備成形品１は、天板２の両側に余肉部３を介して一対の縦板４が接続された帽子部５と、帽子部５の開口端にそれぞれ接続されたフランジ部６とを有する断面略ハット状に成形されている。余肉部３は、帽子部５の両側の肩部５ａが部分的に帽子部５の外側に膨らむ形状に成形されている。この予備成形工程Ｓ１は、後述する予備成形用の金型１１（図４参照）によって実施される。

【0019】

本成形工程Ｓ２は、詳細は後述するが、第１～第３の本成形工程Ｓ２Ａ～Ｓ２Ｃが実施されることにより、予備成形品１から図３に示す最終形状の成形品１２を成形する工程である。最終形状の成形品１２は、予備成形品１のスプリングバックによる変形が修正されたもので、平坦な天板１３と両側の直線的に延びる縦板１４とからなる帽子部１５と、帽子部１５の開口端に接続された一対のフランジ部１６とを有する断面ハット状に成形されている。

【0020】

最終形状の成形品１２において、帽子部１５の天板１３と縦板１４との接続部である肩部１５ａは、予備成形品１に設けられていた余肉部３が潰されて断面円弧状に成形されている。また、帽子部１５の縦板１４とフランジ部１６との接続部１５ｂは、成形品の表側から見て凹曲面となるように成形されている。
本成形工程Ｓ２は、図６および図７に示す本成形用の金型１７によって実施される。この本成形用の金型１７と、上述した予備成形用の金型１１とによって、本発明に係るプレス成形装置１８が構成される。

【0021】

予備成形用の金型１１は、図４に示すように、予備成形品１の内面を成形する断面山形状の予備成形用パンチ２１と、予備成形品１の外面を成形する一対の予備成形用ダイ２２，２３および予備成形用パッド２４とを備えている。
予備成形用パンチ２１は、予備成形用下型２５に固定されている。予備成形用下型２５は、ベース部材２６に固定されている。図５に示すように、予備成形用パンチ２１の先端部には、予備成形品１の天板２を成形する平板部２１ａと、余肉部３を成形するための膨出部２１ｂとが形成されている。

【0022】

予備成形用ダイ２２，２３は、予備成形品１の余肉部３の外側半部を含む両側部を成形するものであり、予備成形用パッド２４は、予備成形品１の余肉部３の内側半部と天板２を成形するものである。
予備成形用ダイ２２，２３と予備成形用パッド２４には、予備成形用パンチ２１の膨出部２１ｂとの間に予備成形品１を挟む凹部２２ａ，２３ａ、２４ａが形成されている。

【0023】

予備成形用ダイ２２，２３と予備成形用パッド２４は、予備成形用上型２７に固定されている。予備成形用上型２７は、予備成形品１の帽子部５の高さ方向（図４においては上下方向であって、天板２やフランジ部６の厚み方向）に移動自在に構成されており、図示していない予備成形用加圧装置によって駆動される。予備成型時には、予備成形用加圧装置によって予備成形用上型２７が下方に駆動され、予備成形用ダイ２２，２３と予備成形用パッド２４が鋼板（図示せず）を予備成形用パンチ２１に押し付ける。

【0024】

この予備成形用の金型１１によって成形された予備成形品１は、図２に示すように帽子部５の両方の肩部５ａに余肉部３からなる成形代が残るとともに、スプリングバックが生じて帽子部５の開口側が両側方に向けて拡がるようになる。

【0025】

本成形用の金型１７は、図６に示すように、図６において最も下に描かれている本成形用下型３１を含む固定金型３２と、図６において最も上に描かれている本成形用上型３３を含む可動金型３４とを有している。
固定金型３２は、断面山形状に形成された本成形用パンチ３５と、本成形用パンチ３５の両側に配置された一対の拘束駒３６とを有している。本成形用パンチ３５は、最終形状の成形品１２の帽子部１５の内面１５ｃ（図３参照）およびこの内面１５ｃに接続されたフランジ部１６の一方の面１６ａを成形する金型である。本成形用パンチ３５と拘束駒３６は、本成形用下型３１に固定されている。すなわち、固定金型３２は、本成形用下型３１と、本成形用パンチ３５と、拘束駒３６とによって構成されている。本成形用下型３１は、移動することができないように構成されている。

【0026】

本成形用パンチ３５は、図７に示すように、図７において最も上に描かれている第１の平面３５ａと、平面３５ａの両側に接続された凸曲面３５ｂと、外側面３５ｃと、第１の丸め部３５ｄと、第２の平面３５ｅなどを有している。
第１の平面３５ａは、最終形状の成形品１２の帽子部１５の天板１３の内面を成形する成形面である。凸曲面３５ｂは、帽子部１５の両方の肩部１５ａの内面を成形する成形面である。外側面３５ｃは、縦板１４の内面を成形する成形面である。第１の丸め部３５ｄは、帽子部１５の縦板１４とフランジ部１６との接続部１５ｂの内面を成形する成形面である。第２の平面３５ｅは、フランジ部１６の下面（一方の面１６ａ）を成形する成形面である。この実施の形態においては、本成形用パンチ３５における第１の平面３５ａから外側面３５ｃに至る部分が本発明でいう「固定金型の凸部」に相当する。

【0027】

第１の丸め部３５ｄは、湾曲した断面形状となる凹曲面によって形成されている。この本成形用パンチ３５においては、第１の平面３５ａと、凸曲面３５ｂと、外側面３５ｃと、第１の丸め部３５ｄと、第２の平面３５ｅとが最終形状の成形品１２の内面を成形する成形面となる。
拘束駒３６は、本成形工程Ｓ２でフランジ部１６の先端面１６ｂ（図３参照）が当接する壁となるものであり、固定金型３２の他の部分とは別体の金型部品として形成され、本成形用パンチ３５の第２の平面３５ｅより本成形用上型３３側に突出している。拘束駒３６は、本成形用下型３１に着脱可能に取付けられている。
この拘束駒３６における本成形用パンチ３５と隣接する先端部（突出側端部）には、図８に示すように、面取部３７が形成されている。

【0028】

可動金型３４は、図６に示すように、本成形用上型３３に第１の可動金型３８と一対の第２の可動金型３９とを組み付けて構成されている。本成形用上型３３は、最終形状の成形品１２の帽子部１５の高さ方向（図６においては上下方向）に移動可能に構成されており、図示していない本成形用加圧装置に接続されている。
第１の可動金型３８は、帽子部１５の天板１３側を固定金型３２（本成形用パンチ３５）との間に挟んで最終形状に成形するもので、本成形用上型３３に固定されており、本成形用上型３３と一体に帽子部１５の高さ方向に移動可能である。図９に示すように、第１の可動金型３８には、本成形用パンチ３５の第１の平面３５ａとの間に成形品を挟む第３の平面３８ａと、本成形用パンチ３５の凸曲面３５ｂとの間に成形品を挟む凹曲面３８ｂと、本成形用パンチ３５の外側面３５ｃとの間に成形品を挟む内側面３８ｃとが形成されている。

【0029】

第２の可動金型３９は、帽子部１５の開口端側とフランジ部１６を固定金型３２との間に挟んで最終形状に成形するものである。この実施の形態による第２の可動金型３９は、第１の可動金型３８に複数のスプールリテーナー４３によって第１の可動金型３８に対して上下方向に移動可能な状態で吊り下げられている。なお、スプールリテーナー４３の代わりにキーパープレート（図示せず）を使用することもできる。また、第２の可動金型３９は、本成形用上型３３にガススプリング４０を介して接続されている。ガススプリング４０は、本成形用上型３３に固定されたシリンダ４０ａと、シリンダ４０ａから本成形用下型３１に向けて突出するピストンロッド４０ｂとを有している。ピストンロッド４０ｂは、シリンダ４０ａ内の圧縮されたガスの圧力で本成形用下型３１に向けて付勢されている。ピストンロッド４０ｂの先端部に第２の可動金型３９が取付けられている。この実施の形態によるガススプリング４０は、シリンダ４０ａが第１の可動金型３８を貫通する状態で本成形用上型３３に取付けられている。
ガススプリング４０のばね力、すなわち第２の可動金型３９を本成形用パンチ３５に向けて押す押圧力は、本成形用加圧装置が本成形工程Ｓ２で本成形用上型３３を本成形用パンチ３５に向けて押す押圧力より小さい。

【0030】

第２の可動金型３９は、図１０に示すように、本成形用上型３３とは反対側に突出する凸部４１と、本成形用パンチ３５の外側面３５ｃとの間に最終形状の成形品１２の縦板１４を挟む内側面３９ａとを有している。凸部４１は、本成形用パンチ３５と拘束駒３６とによって形成された溝４２（図８参照）に嵌まる形状に形成されている。すなわち、凸部４１には、本成形用パンチ３５の第１の丸め部３５ｄとの間に成形品を挟む第２の丸め部４１ａと、本成形用パンチ３５の第２の平面３５ｅとの間に成形品を挟む第４の平面４１ｂとが形成されている。第２の丸め部４１ａは、湾曲した断面形状となる凸曲面によって形成されている。この実施の形態においては、溝４２が本発明でいう「凹部」に相当する。
第４の平面４１ｂは、予備成形品１のフランジ部６より小さくなるように形成されている。

【0031】

溝４２の一方の側壁は、本成形用下型３１や本成形用パンチ３５とは別体の拘束駒３６によって形成されている。このため、溝４２の底面と一方の側壁との境界に直角形状を形成することができる。すなわち、予備成形品１から最終形状の成形品１２を得る際に拘束壁３６と予備成形品１のフランジ部６との間に隙間が生じることがないように、言い換えればフランジ部６の先端面が拘束壁３６に正しく突き当たるように溝４２を形成することができる。また、本成形用下型３１は移動できないように構成されているため、より安定してフランジ部６の先端面が拘束壁３６に正しく突き当たるようになる。

【0032】

次に、本成形用の金型１７を使用して予備成形品１から最終形状の成形品１２を得るための本成形工程Ｓ２について説明する。最終形状の成形品１２を成形するにあたっては、先ず、第１の本成形工程Ｓ２Ａが実施される。
第１の本成形工程Ｓ２Ａにおいては、図１１に示すように、本成形用パンチ３５に予備成形品１を載置する。このとき、予備成形品１の帽子部５の中に本成形用パンチ３５を挿入する。予備成形品１を本成形用パンチ３５に載置する工程が本成形工程Ｓ２の中の第１の本成形工程Ｓ２Ａである。

【0033】

予備成形品１は、スプリングバックが生じているために、フランジ部６が本成形用パンチ３５の外側面３５ｃから大きく離れるようになる。
予備成形品１を本成形用パンチ３５に載置した後、図１２に示すように、本成形用加圧装置を動作させて可動金型３４を固定金型３２に向けて移動させる。可動金型３４がこのように移動すると、先ず、第２の可動金型３９が予備成形品１の帽子部５の縦板４に接触する。可動金型３４が更に移動すると、図１３に示すように、第２の可動金型３９が予備成形品１の縦板４を本成形用パンチ３５の外側面３５ｃに押し付けるようになる。このときは、第２の可動金型３９の第２の丸め部４１ａが縦板４に接触して滑りながら縦板４を本成形用パンチ３５の外側面３５ｃに向けて押す。

【0034】

縦板４が本成形用パンチ３５に押し付けられることにより、フランジ部６が本成形用パンチ３５に接近する。そして、図１４に示すように第２の可動金型３９の凸部４１が本成形用パンチ３５と拘束駒３６との間の溝４２に挿入されて成形終了位置に達することにより、帽子部５の開口部分とフランジ部６とが溝４２に収容される。このときのフランジ部６の先端の移動軌跡を図１５中に二点鎖線Ｌで示す。すなわち、フランジ部６の先端は、拘束駒３６の溝側の面取部３７の近傍を通過して拘束駒３６に接触することなく溝４２に入る。第２の可動金型３９の凸部４１の先端面（第４の平面４１ｂ）は、フランジ部６より小さくなるように形成されている。このため、凸部４１がフランジ部６を押すときにフランジ部６の先端側は何も支えられていない状態となり、フランジ部６が拘束駒３６の面取部３７に接触するようなことがあったとしても、フランジ部６の先端部が撓みながら面取部３７上で摺動する。

【0035】

本成形用上型３３は、第２の可動金型３９が溝４２に入った後も引き続き固定金型３２に向けて移動する。このときは、第２の可動金型３９がガススプリング４０のばね力で帽子部５の開口部分とフランジ部６とを固定金型３２に押し付ける。
このように帽子部５の開口部分とフランジ部６とが第２の可動金型３９と固定金型３２とに挟まれることによって、これらが最終形状に近い形状に成形される。このように帽子部５の開口部分とフランジ部６とが固定金型３２と第２の可動金型３９とによって挟まれる工程が本成形工程Ｓ２の中の第２の本成形工程Ｓ２Ｂとなる。

【0036】

第２の本成形工程Ｓ２Ｂで第２の可動金型３９が予備成形品１を固定金型３２に押し付ける際には、縦板４の一部が余肉部３側に逃げるようになる。この結果、図１４に示すように、帽子部５の天板２が両側から押され、天板２の中央部が変形して上に凸となるように湾曲する。

【0037】

その後、本成形用上型３３が更に移動すると、図１６に示すように第１の可動金型３８が予備成形品１の余肉部３に接触し、これを本成形用パンチ３５に向けて押すようになる。このように第１の可動金型３８が予備成形品１に接触することにより、本成形工程Ｓ２の中の第３の本成形工程Ｓ２Ｃが開始される。
余肉部３は、第１の可動金型３８によって押されることによって、平坦になるように変形し、図１７中に矢印Ａで示すように、縦板４を帽子部５の開口側に向けて押すようになる。縦板４がこのように押圧されることにより、縦板４に接続されているフランジ部６も矢印Ｂで示すように先端側に向けて押される。

【0038】

ガススプリング４０のばね力は第１の可動金型３８が余肉部３を押す力より小さいから、フランジ部６が第２の可動金型３９によって押されながら拘束駒３６に向けて変位することは可能である。フランジ部６が縦壁側から押されて変位すると、フランジ部６の先端面６ａが拘束駒３６に当接し、フランジ部６のそれ以上の変位が規制される。言い換えれば、帽子部５の開口部分とフランジ部６とが固定金型３２と第２の可動金型３９とによって拘束される。
このようにフランジ部６の先端が拘束駒３６に当接した状態で、第２の可動金型３９が予備成形品１を固定金型３２との間に挟み、押圧する。この状態で第１の可動金型３８によって予備成形品１の余肉部３を圧縮すると、余肉部３からの材料流れがフランジ部６にまでおよび、予備成形品１の開いた形状が真っ直ぐとなるように予備成形品１を成形することができる。

【0039】

予備成形品１が第１の可動金型３８によって押圧される直前の状態においては、予備成形品１の天板２と余肉部３の内部に図１８（Ａ）において矢印で示すように引張応力Ｐ１と圧縮応力Ｐ２とが残存している。すなわち、成形により引き延ばされている部分には引張応力Ｐ１が残存し、成形により圧縮されている部分には圧縮応力Ｐ２が残存している。このような状態にある予備成形品１を第１の可動金型３８が固定金型３２に向けて押すことにより、余肉部３の一部が天板２の中央側に寄せられ、天板２の中央部が更に大きく湾曲するようになって予備成形品１の天板２と余肉部３とが波板状に変形しながら圧縮される。

【0040】

その後、図１９に示すように、第１の可動金型３８が更に予備成形品１を押し、予備成形品１が第２の可動金型３９によって固定金型３２に押し付けられている状態で、第１の可動金型３８の成形面（第３の平面３８ａ、凹曲面３８ｂおよび内側面３８ｃ）の全域が予備成形品１に密着してこれを本成形用パンチ３５に押し付けるようになる。
第１の可動金型３８が予備成形品１に密着することにより、図１８（Ｂ）に示すように、予備成形品１の天板２と余肉部３に引張応力Ｐ１が生じるように延ばされていた部分が圧縮される（圧縮応力Ｐ２が作用する）ようになる。また、圧縮応力Ｐ２が生じるように圧縮されていた部分が引き延ばされる（引張応力Ｐ１が作用する）ようになる。このような天板２と余肉部３が波板状に変形しながら最終形状に圧縮される過程、すなわち変形・圧縮の過程で引張応力Ｐ１と圧縮応力Ｐ２とが相殺され、スプリングバックが抑制される。

【0041】

このように第１の可動金型３８が予備成形品１に密着することにより、予備成形品１の帽子部５とフランジ部６とに面方向に圧縮応力が生じる状態で帽子部５とフランジ部６とが最終形状の帽子部１５とフランジ部１６に成形される。
ここでいう「面方向」とは、厚み方向とは直交する方向であって、帽子部５の天板２およびフランジ部６においては左右方向であり、縦板４においては上下方向である。第１の可動金型３８がそれ以上移動できなくなることにより、第３の本成形工程Ｓ２Ｃが終了する。第３の本成形工程Ｓ２Ｃが終了した後、可動金型３４が固定金型３２から離れるように移動し、最終形状の成形品１２が得られる。最終形状の成形品１２の肩部１５ａと、帽子部１５の縦板１４とフランジ部１６との接続部１５ｂとにおいては、湾曲部分の外周側に生じる引っ張り応力が低減される。このため、最終形状の成形品１２は、スプリングバックの発生が著しく低く抑えられたものとなる。

【0042】

したがって、この実施の形態によるプレス成形方法およびプレス成形装置１８によれば、第１および第２の可動金型３８，３９を帽子部１５の高さ方向にのみ移動させることによって、予備成形品１を圧縮して最終形状の成形品１２を成形することができる。この実施の形態によるプレス成形装置１８は、従来のプレス成形装置で用いられていたカム機構を使用していないから、構造が簡単になる。
このため、この実施の形態によれば、簡易な設備でワークに圧縮応力を付与してスプリングバックを防ぐことが可能なプレス成形方法およびプレス成形装置を提供することができる。

【0043】

この実施の形態による固定金型３２と第２の可動金型３９とにおける、帽子部１５の縦板１４とフランジ部１６との接続部１５ｂを成形する部分は、それぞれ湾曲した断面形状となる第１の丸め部３５ｄ、第２の丸め部４１ａによって形成されている。第２の本成形工程Ｓ２Ｂにおいて、第２の可動金型３９が成形終了位置に移動する過程で第２の可動金型３９の第２の丸め部４１ａが予備成形品１の縦板４を固定金型３２に向けて押す。このため、スプリングバックによって拡がった予備成形品１を第２の可動金型３９によってフランジ部６に向けて絞るように成形することができる。

【0044】

この実施の形態による拘束駒３６の先端部には面取部３７が形成されている。第２の本成形工程Ｓ２Ｂにおいて、面取部３７に近接する位置をフランジ部６の先端部分が通過する。このため、フランジ部６と拘束駒３６との干渉を避けながら、拘束駒３６を本成形用パンチ３５との間にフランジ部６が嵌まるような位置に配置することができる。このため、第３の本成形工程Ｓ２Ｃを行うときに最終形状の成形品１２が確実に圧縮されるようになり、スプリングバックの発生をより一層少なくすることができる。

【0045】

この実施の形態による拘束駒３６は、固定金型３２の他の部分とは別体の金型部品によって形成されて着脱可能に構成されている。溝４２の底面と拘束駒３６との境界は直角形状となっている。最終形状の成形品１２のフランジ部１６の先端面は、拘束壁３６に隙間なく当接している。
拘束駒３６に相当する突起を本成形用下型３１に一体に形成する場合は、溝４２の底面と突起との境界部分に丸め部が生じてしまう。この場合、第３の本成形工程Ｓ２Ｃでフランジ部１６の先端面を壁に当てることができなくなるし、最終形状の成形品１２のフランジ部１６を正しい形状に形成することができなくなる。しかし、この実施の形態に示すように拘束駒３６を固定金型３２の他の部分とは別体に形成することにより、フランジ部１６の先端面が隙間なく当接する壁（ワーク当て面）を直角形成部により容易に形成することができる。

【符号の説明】

【0046】

１…予備成形品、２，１３…天板、３…余肉部、４，１４…縦板、５，１５…帽子部、６，１６…フランジ部、１１…予備成形用の金型、１２…最終形状の成形品、１５ａ…肩部、１５ｃ…帽子部の内面、１７…本成形用の金型、１８…プレス成形装置、３２…固定金型、３５ｄ，４１ａ…丸め部、３６…拘束駒（壁）、３７…面取部、３８…第１の可動金型、３９…第２の可動金型、Ｓ１…予備成形工程、Ｓ２…本成形工程、Ｓ２Ａ…第１の本成形工程、Ｓ２Ｂ…第２の本成形工程、Ｓ２Ｃ…第３の本成形工程。

【要約】

【課題】簡易な設備でワークに圧縮応力を付与してスプリングバックを防ぐことが可能なプレス成形方法を提供する。
【解決手段】断面ハット状の予備成形品１を肩部５ａに成形代（余肉部３）を残して成形する予備成形工程と、最終的な形状に成形する本成形工程とを有する。本成形方法においては、帽子部５の高さ方向に移動する第２の可動金型３９で予備成形品１の開口側端部を拘束した状態で、帽子部５の天板２側に第１の可動金型３８を押し付けて成形する。第２の可動金型３９を押す押圧力は、第１の可動金型３８を押す押圧力より小さい。
【選択図】 図１７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】