JP2021164954A - プレス部品の製造方法、曲げ戻し用の金型、プレス部品の成形方法及び高強度鋼板 - Google Patents

Abstract

【課題】天板部と縦壁部からなるＬ字形状に二段階成形で製造する場合に、簡便な手段によって、縦壁部の先端の寸法変化を低減する。【解決手段】天板部１Ａに第１曲げ部１Ｃを介して縦壁部１Ｂが接続するプレス部品形状に、金属板１０をプレス成形する。縦壁部１Ｂにおける、天板部１Ａから離れる方向を離隔方向とする。金属板１０を、第１曲げ部１Ｃで曲げると共に、縦壁部１Ｂを第２曲げ部１Ｄで第１曲げ部１Ｃとは反対方向に曲げる予成形工程３Ａと、その後に、第２曲げ部１Ｄを曲げ戻す曲げ戻し工程３Ｃとを備え、曲げ戻す際に、縦壁部１Ｂとなる板材部分に、離隔方向の断面が第２曲げ部１Ｄの凸方向と反対方向に凸となる凸形状部５を付与し、凸形状部５における最大突出部の位置を、第２曲げ部１Ｄであった領域内に配置する。【選択図】図５

Description

本発明は、金型により金属板をプレス成形して天板部とその天板部の両側もしくは片側に形成された縦壁部からなるＬ字形状部を有するプレス部品を製造するための技術に関する。
本発明は、引張強度が９８０ＭＰａ以上の鋼板である高強度鋼板など、スプリングバック量が大きくなる傾向の金属板を用いた場合に、特に好適である。

近年、環境問題に起因した自動車車体の軽量化のため、自動車部品に高強度鋼板が多用されつつある。自動車部品の製作には、製作コストに優れたプレス成形が用いられることが多い。しかし、高強度鋼板は低強度な鋼板と比較して成形後の弾性回復（スプリングバック）が大きく、プレス用金属板として高強度鋼板を用いると、自動車部品をプレス成形で寸法精度良く得ることは困難な場合が多い。このため、高強度鋼板を使用した自動車部品のスプリングバックを抑制するためのプレス部品の製造方法の開発が強く要求されている。

ここで、天板部と縦壁部とが第１曲げ部で連結した断面Ｌ字形状のＬ字形状部を有するプレス部品形状に金属板を成形する際に、縦壁部（フランジ）を二段階に分けてプレス成形する場合がある。この場合、天板部及び縦壁部からなるＬ字形状部とする部分は、一度、断面クランク状（縦壁部の途中で第１曲げ部と反対側に折り曲げた形状）の予成形形状に成形する予成形工程と、予成形工程で折り曲げた縦壁部の途中部分を曲げ戻す曲げ戻し工程とによって成形される。なお、上記の二段階成形は、例えば、シワ発生を抑制するためなどを目的として実行される。

このような、断面Ｌ字形状のフランジを二段階に分けて成形する部品においては、金型のパンチ肩部稜線部のスプリングバックによる角度変化に加えて、１工程目（予成形工程）のダイ肩部稜線の曲げ戻し部もスプリングバックにより角度変化が生じる。そのため１回で目的とする断面Ｌ字形状に成形する場合に比べて、フランジ先端の寸法変化量は増加する。

上記のような工法で得られたプレス部品のスプリングバックによる角度変化対策としては、フランジの先端が離型後に正寸になるようにあらかじめ金型の形状を正寸から変更しておく成形方法がある。しかし、この成形方法では、実際のスプリングバック量を正確に予測できないと実機での乖離が生じ、金型の修正に時間とコストを要する。また高強度鋼板を用いた場合、材料強度変動起因の寸法精度不良については回避できないおそれがある。

この問題の対策としては、特許文献１に記載のワークの曲げ加工方法や、特許文献２に記載の金属板の曲げ成形方法がある。しかし、いずれもパンチ肩部稜線部（第１曲げ部）のスプリングバックによる角度変化対策であり、ダイ肩部稜線の曲げ戻し部のスプリングバックによる角度変化に対しては有効でない。

特許第４７６６０８４号公報 特許第４０１５３９８号公報

天板部と縦壁部（フランジ）からなるＬ字形状部を二段階成形で製造する場合、特許文献１や特許文献２に記載の方法は、パンチ肩部稜線付近にスプリングゴー成分、すなわち表層には圧縮応力、裏層には引張応力を付与し、スプリングバック成分を相殺することで角度変化を抑制するものであるが、前述の曲げ戻し部のスプリングバックによる角度変化は抑制できない。

本発明は、このような点に着目してなされたもので、天板部と縦壁部（フランジ）からなるＬ字形状に二段階成形で製造する場合に、簡便な手段によって、縦壁部先端の寸法変化を低減することを目的としている。

筆者らは、天板部とその天板部の両側および片側に形成された縦壁部（フランジ）を備えた形状を有するプレス部品を対象に、天板部に対する縦壁部の角度変化を抑制でき、かつ複雑な金型構成を要しないプレス方法について検討したところ、下記（１）、（２）の知見を得た。
（１）曲げたダイ肩部稜線の曲げ戻し部に対し、凸形状を付与し、次工程で正規形状に曲げ伸ばすことで曲げ戻し部の表裏応力差が減少し、曲げ戻し部の角度変化が小さくなる。
（２）ダイ肩部稜線の曲げ戻し部に、凸形状を付与し、次工程で正規形状に曲げ伸ばすことで、曲げ戻し部にスプリングバック成分とスプリングゴー成分が共存し、材料強度変動時の角度変化量が小さくなる（材料強度感受性が低下する）。
ここで、材料強度感受性とは、金属板の材料強度変化に対する寸法精度の変化の指標であり、材料強度感受性が小さいとは、材料強度変化に対する寸法精度の変化が小さいことを指す。
このような知見に基づき本発明をなした。

すなわち、本発明の一態様は、天板部と上記天板部に第１曲げ部を介して連続する縦壁部とを有するプレス部品形状に、金属板をプレス成形してプレス部品を製造するプレス部品の製造方法であって、上記縦壁部における、上記天板部から離れる方向を離隔方向としたとき、上記金属板を、上記第１曲げ部で曲げると共に、上記縦壁部となる板材部分における上記離隔方向での途中位置である第２曲げ部で上記第１曲げ部とは反対方向に曲げる予成形工程と、上記予成形工程の後に、上記第２曲げ部を曲げ戻す曲げ戻し工程と、を備え、上記曲げ戻し工程で曲げ戻す際に、上記縦壁部となる板材部分に対し、上記離隔方向の断面が上記予成形工程での上記第２曲げ部の凸方向と反対方向に凸となる凸形状部を付与し、上記凸形状部における最大突出部の位置を、上記第２曲げ部であった領域内に配置する、ことを要旨とする。

また、本発明の他の態様は、天板部と上記天板部に第１曲げ部を介して連続する縦壁部とを有するプレス部品形状に金属板をプレス成形するために、上記金属板を、上記第１曲げ部で曲げ且つ上記縦壁部となる板材部分の途中位置である第２曲げ部で上記第１曲げ部とは反対方向に曲げた予成形形状に成形する予成形工程と、上記予成形工程後に上記第２曲げ部を曲げ戻す曲げ戻し工程とを有するプレス部品の製造方法における、上記曲げ戻し工程で用いられる金型であって、上記縦壁部となる板材に当接する金型の成形面が、上記縦壁部となる板材部分に対し、上記第１曲げ部から離隔する方向の断面が上記予成形工程での上記第２曲げ部の凸方向と反対方向に凸となり且つその凸の最大突出部の位置が上記第２曲げ部となる領域内に配置された凸形状部を付与可能な形状となっている、ことを要旨とする。

本発明の態様によれば、一度曲げた第２曲げ部（曲げ戻し部）を曲げ戻す際に、縦壁部に対し、曲げ戻し部と重なる位置に凸形状部を付与することで、天板部と縦壁部（フランジ）からなるＬ字形状に二段階成形で製造する場合でも、簡便な手段によって、縦壁部先端の寸法変化を低減することが可能となる。
また、その後に、縦壁部を目的とする正規の形状に曲げ伸ばす場合には、更に、縦壁部先端の寸法変化を低減することが可能となる。
なお、目的の部品形状として、縦壁部が上記の凸形状部からなる膨らみを許容可能であれば、その形状を最終形状としても良い。

本発明に基づく実施形態に係るプレス部品の例を示す図である。 １回成形の工程を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る製造方法の工程を説明する図である。 二段階成形の工程を説明する図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る二段階成形の工程を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る曲げ成形工程での金型の成形を説明する図である。 １回成形での縦壁部表層の応力状態を説明する図である。 従来の二段階成形での縦壁部表層の応力状態を説明する図である。 本発明例の二段階成形での縦壁部表層の応力状態を説明する図である。 実施例での成形面に設ける凸形状を説明する模式図である。 スプリングバック量を比較する図である。 材料強度感受性を比較する図である。 曲げ戻し工程後のスプリングバックの状態を示す図である。 リストライク工程後のスプリングバックの状態を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜プレス部品形状＞
本実施形態が対象とするプレス部品２のプレス部品形状は、図１のような、少なくとも一部の部品形状として、天板部１Ａと天板部１Ａに第１曲げ部１Ｃを介して連続する縦壁部１Ｂとからなる断面Ｌ字形状のＬ字形状部１を有する。すなわち、本実施形態は、少なくとも一部にＬ字形状部１を有するプレス部品２であれば対象となる。なお、縦壁部１Ｂの先端部にフランジ部が形成されていても良い。フランジ部がない場合には、縦壁部１Ｂはフランジを構成する。
なお、図１に記載の寸法は、実施例での寸法を併記したもので、本発明をなんら制限するものではない。

以下、金属板１０を目的とするプレス部品形状のプレス部品２にプレス成形する際におけるＬ形状部１の部分だけに着目し、そのＬ字形状部１をプレス成形する場合について説明する。

＜１回成形でＬ形状部１を成形する場合（参考例）＞
平らな金属板１０を１回のプレス成形によってＬ字形状部１を成形する場合、例えば、図２（ａ）のように、天板部１Ａとなる位置をパンチ５０（下型）とパッド５１で拘束した状態で、ダイ５２（上型）をパンチ５０に向けて下降させて実行する。この成形によって金属板１０をパンチ５０の肩部稜線で折り曲げることで、天板部１Ａと縦壁部１Ｂとが第１曲げ部１Ｃ（パンチ肩部稜線に当接する部分）を介した断面Ｌ字状の形状とに成形される。
その後、適宜、図２（ｂ）のような金型５３、５４でリストライク加工が施されることで、縦壁部１Ｂの整形が実行される。

＜二段階成形でＬ形状部１を成形する場合（本実施形態が前提とする工法）＞
一方、平坦な金属板１０を２段階のプレス成形（２回成形とも記載する）でＬ字形状部１を成形する場合、図３に示すように、予成形工程３Ａと曲げ戻し工程３Ｃとの二回の成形で実行される。
本実施形態では、曲げ戻し工程３Ｃの後にリストライク加工を行うリストライク工程３Ｄを有する。
また、本実施形態では、予成形工程３Ａと曲げ戻し工程３Ｃとの間にトリム工程３Ｂを備える。トリム工程３Ｂは、例えば、予成形工程３Ａ後の金属板１０における縦壁部１Ｂの先端部となる領域のトリム処理を実行して、縦壁部１Ｂの端部形状を整える。予成形工程３Ａで曲げた後にトリムを行うのは、製品の形状精度を高くするためである。
ここで、縦壁部１Ｂにおける、天板部１Ａや第１曲げ部１Ｃから離れる方向（縦壁部１Ｂの先端に向かう方向）を離隔方向（図４、図５中、上下方法）と記載する。

［予成形工程３Ａ］
予成形工程３Ａは、金属板１０を、第１曲げ部１Ｃで曲げると共に、縦壁部１Ｂとなる板材部分における離隔方向での途中位置である第２曲げ部１Ｄで第１曲げ部１Ｃとは反対方向に曲げるプレス成形によって、クランク形状からなる予成形形状４（図４（ｂ）参照）の中間部品を成形する工程である。
予成形工程３Ａは、例えば、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、天板部１Ａとなる位置をパンチ５６（下型）とパッド５７で拘束した状態で、ダイ５５（上型）をパンチ５６に向けて下降させて実行する。この成形によって、金属板１０をパンチ５６の肩部稜線で折り曲げることで、天板部１Ａと縦壁部１Ｂとの間の第１曲げ部１Ｃ（パンチ肩部稜線に当接する部分）を形成すると共に、ダイ５５の肩部稜線で縦壁部１Ｂとなる板材の途中位置を第１曲げ部１Ｃとは反対方向に曲げて第２曲げ部１Ｄを形成して、クランク状の予成形形状４となる（図４（ｂ）参照）。

第２曲げ部１Ｄは、離隔方向と交差する方向に延在している。例えば、第２曲げ部１Ｄは、第１曲げ部１Ｃと平行な方向に延在させる。
上記説明では、予成形工程３Ａのプレス成形として、パッドフォーム成形を例示したが、予成形工程３Ａのプレス成形として、フォーム成形やドロー成形等を採用しても構わない。

［曲げ戻し工程３Ｃ］
曲げ戻し工程３Ｃでは、予成形工程３Ａで成形した予成形形状４の第２曲げ部１Ｄを曲げ戻すプレス成形を実行する。
曲げ戻し工程３Ｃは、例えば、図４（ｂ）に示すように、天板部１Ａとなる位置をパンチ５８（下型）とパッド６０で拘束した状態で、ダイ５９（上型）をパンチ５８に向けて下降させて実行する。この成形の際に、図５（ｂ）のように、縦壁部１Ｂとなる板材を、パンチ５８の側壁部に形成されるパンチ側成形面５８Ａと、ダイ５９の側壁部に形成されるダイ側成形面５９Ａで挟み込むことで、第２曲げ部１Ｄが曲げ戻されて縦壁部１Ｂとなる。

ここで、従来にあっては、曲げ戻し成形によって、縦壁部１Ｂの形状を目的とするプレス部品２での縦壁部形状に成形する。通常は、縦壁部１Ｂのベースとなる断面形状は先端部に向けて平坦な形状（断面直線形状）に設定される。
そのため、従来にあっては、曲げ戻し工程３Ｃ用の金型における、縦壁部１Ｂを成形する成形面（パンチ側成形面５８Ａ及びダイ側成形面５９Ａ）は、目的とするＬ形状部１での縦壁部１Ｂの面と同じ、平坦な平面として設定される。
ここで、この平坦な面（目的とするＬ形状部１での縦壁部１Ｂの面と等価）を、基準面Ｈと記載する。
これに対し、本実施形態では、曲げ戻し工程３Ｃで曲げ戻す際に、図５（ｃ）に示すように、縦壁部１Ｂとなる板材部分に対し、離隔方向の断面が予成形工程３Ａでの第２曲げ部１Ｄの凸方向と反対方向に凸となる凸形状部５を付与する。このとき、凸形状部５における最大突出部の位置が、第２曲げ部１Ｄであった領域内に配置されるように設計する。

本実施形態では、図５、図６に示すように、縦壁部１Ｂに当接するパンチ側成形面５８Ａ及びダイ側成形面５９Ａを、基準面Ｈに対し、離隔方向の断面が予成形工程３Ａでの第２曲げ部１Ｄの凸方向と反対方向に凸となり且つその凸の最大突出部の位置が第２曲げ部１Ｄとなる領域内に配置された凸形状部５を付与可能な形状とする。
具体的には、図５、図６に示すように、パンチ側成形面５８Ａを、基準面Ｈに対し、上記の凸形状部５に対応する位置に凸形状部５に倣った膨らみ部を付与した凸形状５８Ａａとし、ダイ側成形面５９Ａを、基準面Ｈに対し、上記の凸形状部５に対応する位置に凸形状部５に倣ったへこみ形状５９Ａａを付与した形状とする。

凸形状部５の最大突出部の位置は、第２曲げ部１Ｄ（曲げ戻し部１Ｅ）の位置を３等分したうちの中央部の領域に位置することが好ましい。より好ましくは、凸形状部５の最大突出部の位置が第２曲げ部１Ｄの頂部に当接するように配置する。
離隔方向における凸形状部５の線長は、第２曲げ部１Ｄの線長以上であることが好ましい。また、離隔方向における凸形状部５の線長は、例えば、第２曲げ部１Ｄの線長の２倍以下とする

凸形状部５の最大突出部の位置での曲率半径が、第２曲げ部１Ｄの中央部位置での曲率半径よりも広いことが好ましい。
また、凸形状部５の最大突出部位置での高さを１ｍｍ以上が好ましい。また、凸形状部５の最大突出部位置での高さは、例えば、板厚以上で板厚の１０倍以下とする。
曲げ戻し工程３Ｃにおいて、成形面を有する金型を用いることで、縦壁部１Ｂの第２曲げ部１Ｄであった領域（曲げ戻し部１Ｅ）に凸形状部５が付与される。
なお、凸形状部５の高さは、例えば、基準面Ｈを基準に求めればよい。

ここで、縦壁部１Ｂに対し離隔方向において部分的に凸形状部５を付与すると、離隔方向における、凸形状部５の左右両側に相対的に凹形状部６も形成される。上記説明では、凹形状部６が、凸形状部５を部分的に形成することで付与される場合を説明しているが、凹形状部６の底辺位置を基準面Ｈに対しマイナス方向となるように設定しても良い。この場合、例えば、凹形状部６の深さは凸形状部５よりも浅く形成する。
凹形状部６は、凸形状部５の左右両側の少なくとも一方に設ければ良い。凹形状部６は、その曲率半径などを調整することで、曲げ戻し後の表層の圧縮応力を調整可能である。なお、凹形状部６は、隔離方向の断面が、凸形状部５とは反対側に凸となった形状である。

［リストライク工程３Ｄ］
リストライク工程３Ｄでは、図４（ｃ）、図５（ｃ）に示すように、縦壁部１Ｂに対して、金型５９〜６１によって、目的とする縦壁部１Ｂの形状に整形するリストライク加工を施す。

（動作その他）
＜１回成形の場合＞
平らな金属板１０を１回のプレス成形によってＬ字形状部１を成形した場合、曲げ稜線（第１曲げ部１Ｃ）の表層（凸側）には引張の応力が発生し裏層（凹側）には圧縮の応力が発生する。そして、離型時にこれらの応力が解放されることで、スプリングバックが発生し、曲げ稜線部の角度変化が生じる。このように、１回成形でＬ字形状部１を成形する場合、金属板１０に付与される曲げ稜線はパンチ肩部のみとなる。

＜従来の二段階成形の場合＞
ここで、Ｌ字形状部１を上述のように二段階で成形、すなわち予成形工程３Ａで縦壁部１Ｂの途中まで成形し、次工程の曲げ戻し工程３Ｃで、第２曲げ部１Ｄが平坦となる位置まで曲げ戻して目的のＬ字形状部１を成形する場合を想定する。

この場合には、第１曲げ部１Ｃを構成する曲げ稜線と共に、予成形工程３Ａのダイ５９の肩部に当接する位置にも曲げ稜線（第１曲げ部１Ｃとは反対側に曲げられた第２曲げ部１Ｄ）が付与される。この第２曲げ部１Ｄを構成する稜線が目的とする形状（平坦な形状）へと曲げ戻されることで、曲げ戻された曲げ戻し部１Ｅ（第２曲げ部１Ｄであった位置）の表層（第２曲げ部１Ｄでの凹側）に引張応力が発生し、裏層（第２曲げ部１Ｄでの凸側）には圧縮応力が発生する。
このように、二段階で成形した場合、第１曲げ部１Ｃに加えて、第２曲げ部１Ｄであった曲げ戻し部１Ｅにもスプリングバックによる角度変化が同方向に生じる。
このため、１回成形に比べ、縦壁部１Ｂの先端での寸法変化量は大きくなる。

＜本実施形態の二段階成形の場合＞
これに対し、本実施形態では、曲げ戻し成形の際に、縦壁部１Ｂに当接するパンチ側成形面５８Ａ及びダイ側成形面５９Ａに、凸形状５８Ａａ又はへこみ形状５９Ａａを、縦壁部１Ｂとなる板材における曲げ戻し部１Ｅとなる位置を当接させる領域と重なる位置に形成した金型を用いて、第２曲げ部１Ｄに対し曲げ戻し成形を実行する。
この結果、本実施形態では、この曲げ戻しの際に、縦壁部１Ｂにおける、曲げ戻し部１Ｅと重なる領域に対し、離隔方向の断面が、第２曲げ部１Ｄでの凸方向とは反対方向への凸となるように膨らんだ凸形状部５を付与する。

曲げ戻し工程３Ｃでの曲げ戻しの際に、縦壁部１Ｂに凸形状部５を付与することで、
曲げ戻し部１Ｅでの表層の引張応力が若干増加するものの、凸形状部５を部分的に形成することで凸形状部５の両側に形成された２つの凹形状部６となる部分に圧縮応力が発生し、２つの凹形状部６となる部分に発生する圧縮応力で曲げ戻し部１Ｅに発生する引張応力を相殺する。これによって、凸形状部５を形成しない従来法の場合に比べて、縦壁部１Ｂの先端でのスプリングバック量が低減することを確認した。

このように、本実施形態では、縦壁部１Ｂに対し圧縮と引張を共存させることで、スプリングバック量が減少すると共に、材料強度感受性も下げる効果が発生する。
ここで、離隔方向における凸形状部５の線長が長い方が、圧縮応力も引張応力も広い範囲で供給される。
また、本実施形態では、凹形状部６が曲げ戻し部１Ｅに重ならないように配置されているが、一部曲げ戻し部１Ｅと重なっていても構わない。

更に、本実施形態では、曲げ戻し工程３Ｃの後工程としてリストライク工程３Ｄを実行する。
リストライク加工によって、上記の凸形状部５及び凸形状部５を潰すように曲げ伸ばし成形を実行する。
このリストライク加工の効果は、従来のリストライク加工の効果と異なり、曲げ戻し部１Ｅの表層の引張応力が消し込まれると共に、両側の凹形状部６で発生していた圧縮応力も消し込まれる。この結果、更に、より有効にスプリングバック量が減少する。

以上のように、本実施形態によれば、一度曲げた第２曲げ部１Ｄ（曲げ戻し部１Ｅ）を曲げ戻す際に、縦壁部１Ｂに対し、その曲げ戻し部１Ｅの領域に重なるように凸形状部５を付与することで、天板部１Ａと縦壁部１Ｂ（フランジ）からなるＬ字形状に二段階成形で製造する場合でも、簡便な手段によって、縦壁部１Ｂの先端の寸法変化を低減することが可能となる。
また、その後に、縦壁部１Ｂを目的とする部品形状に曲げ伸ばすことで、更に、縦壁部１Ｂの先端の寸法変化を低減することが可能となる。
なお、目的の部品形状として、縦壁部１Ｂが上記の凸形状部５からなる膨らみを許容可能であれば、その形状を最終形状としても良い。

（効果）
本実施形態は、例えば次のような効果を奏する。
（１）本実施形態は、天板部１Ａと上記天板部１Ａに第１曲げ部１Ｃを介して連続する縦壁部１Ｂとを有するプレス部品形状に、金属板１０をプレス成形してプレス部品２を製造するプレス部品２の製造方法であって、上記縦壁部１Ｂにおける、上記天板部１Ａから離れる方向を離隔方向としたとき、上記金属板１０を、上記第１曲げ部１Ｃで曲げると共に、上記縦壁部１Ｂとなる板材部分における上記離隔方向での途中位置である第２曲げ部１Ｄで上記第１曲げ部１Ｃとは反対方向に曲げる予成形工程３Ａと、上記予成形工程３Ａの後に、上記第２曲げ部１Ｄを曲げ戻す曲げ戻し工程３Ｃと、を備え、上記曲げ戻し工程３Ｃで曲げ戻す際に、上記縦壁部１Ｂとなる板材部分に対し、上記離隔方向の断面が上記予成形工程３Ａでの上記第２曲げ部１Ｄの凸方向と反対方向に凸となる凸形状部５を付与し、上記凸形状部５における最大突出部の位置を、上記第２曲げ部１Ｄであった領域内に配置する。

例えば、天板部１Ａと上記天板部１Ａに第１曲げ部１Ｃを介して連続する縦壁部１Ｂとを有するプレス部品形状に金属板１０をプレス成形するために、上記金属板１０を、上記第１曲げ部１Ｃで曲げ且つ上記縦壁部１Ｂとなる板材部分の途中位置である第２曲げ部１Ｄで上記第１曲げ部１Ｃとは反対方向に曲げた予成形形状４に成形する予成形工程３Ａと、上記予成形工程３Ａ後に上記第２曲げ部１Ｄを曲げ戻す曲げ戻し工程３Ｃとを有するプレス部品２の製造方法における、上記曲げ戻し工程３Ｃで用いられる金型として、上記縦壁部１Ｂとなる板材に当接する金型の成形面が、上記縦壁部１Ｂとなる板材部分に対し、上記第１曲げ部１Ｃから離隔する方向の断面が上記予成形工程３Ａでの上記第２曲げ部１Ｄの凸方向と反対方向に凸となり且つその凸の最大突出部の位置が上記第２曲げ部１Ｄとなる領域内に配置された凸形状部５を付与可能な形状となっていることを特徴とする曲げ戻し用の金型を使用する。

この構成によれば、２段階成形でＬ字形状部１を成形しても、Ｌ字状に折り曲げられた縦壁部１Ｂとなる板材部分を曲げ戻す際に、縦壁部１Ｂとなる板材部分に凸形状部５を設け且つその凸形状部５を設ける領域を特定することによって、縦壁部１Ｂに対し圧縮と引張を共存させることで、スプリングバック量が減少すると共に、材料強度感受性も下げることが可能となる。

（２）このとき、上記曲げ戻し工程３Ｃで曲げ戻す際に、上記凸形状部５と共に、上記離隔方向における上記凸形状部５の両側の少なくとも一方に凹形状部６を積極的に付与してもよい。
例えば、上記縦壁部１Ｂとなる板材に当接する金型の成形面は、上記縦壁部１Ｂとなる板材部分に対し、上記凸形状部５と共に、上記離隔方向における上記凸形状部５の両側の少なくとも一方に凹形状部６を付与可能な形状となっている曲げ戻し用の金型を採用する。
この構成によれば、曲げ戻しの際に、凸形状部５の両側の少なくとも一方に形成される凹形状部６によって付与れる圧縮応力を調整可能となる。

（３）本実施形態では、上記曲げ戻し工程３Ｃの後に、上記縦壁部１Ｂとなる板材部分を、目的の縦壁部１Ｂの板形状にリストライク加工を施すリストライク工程３Ｄを有する。
この構成によれば、更に、縦壁部１Ｂの先端でのスプリングバック量を低減可能となる。

（４）上記凸形状部５の最大突出部位置での高さを１ｍｍ以上とする。
この構成によれば、確実にスプリングバック量を低減可能となる。

（５）本実施形態のプレス部品２の製造方法で使用する金属板１０は、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であっても良い。
スプリングバックが発生しやすい高強度鋼板であっても、確実にスプリングバック量を低減可能となる。

次に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
図１に示すような部品形状モデルに成形する解析条件で、１回成形、従来の二段階成形、本発明例の二段階成形についてシミュレーション解析（プレス成形解析及びスプリングバック）を実行した。
従来の二段階成形では、曲げ戻し工程３Ｃでの縦壁部１Ｂを成形する金型の成形面を断面直線状（基準面Ｈ）に設定した。
一方、発明例の二段階成形では、曲げ戻し工程３Ｃでの縦壁部１Ｂを成形する金型の成形面として、断面直線状（基準面Ｈ）をベースとし、当該成形面５８Ａ、５９Ａを、本発明に基づく凸形状部５に倣った凸形状５８Ａａ若しくはへこみ形状５９Ａａを付与した形状とした。
また、成形される金属板１０として、表１に示す高強度鋼板を用いた。

なお、金属板１０の板厚を１．６ｍｍとし、金型と金属板１０との摩擦係数μを０．１２とした。
そして、縦壁部１Ｂの先端でのスプリングバック量と縦壁部１Ｂでの応力状態とを比較して評価を実行した。

次に評価結果について説明する。
（応力状態の比較）
＜１回成形の場合＞
１回成形の場合、図７に示すように、第１曲げ部１Ｃの表層に引張応力が発生した。
その後のリストライク工程３Ｄを実行することによって、第１曲げ部１Ｃの表層に発生した引張応力が若干小さくなった。

＜従来の二段階成形の場合＞
従来の二段階成形の場合、図８に示すように予成形工程３Ａによって、第１曲げ部１Ｃの表層に引張応力が、第２曲げ部１Ｄの表層に圧縮応力が発生した。次に、曲げ戻し工程３Ｃによって、第１曲げ部１Ｃの表層に引張応力が、曲げ戻し部１Ｅ（第２曲げ部１Ｄ）の表層に引張応力が発生していた。更に、その後のリストライク工程３Ｄによって、曲げ戻し部１Ｅ（第２曲げ部１Ｄ）の引張応力が若干小さくなった。ただし、その低減は、本発明例よりも大幅に小さい。

＜発明例の二段階成形の場合＞
一方、発明例の二段階成形の場合、図９に示すように、曲げ戻し工程３Ｃによって、第１曲げ部１Ｃの表層に引張応力が、曲げ戻し部１Ｅ（第２曲げ部１Ｄ）の表層に引張応力が発生していたが、曲げ戻し部１Ｅの上下位置（凹形状５８Ａｂの位置）に圧縮応力が発生していた。
更に、その後のリストライク工程３Ｄによって、図９に示すように、第１曲げ部１Ｃの表層に発生した引張応力が若干小さくなると共に、曲げ戻し部１Ｅ（第２曲げ部１Ｄ）の引張応力が消し込まれていることが分かった。また、曲げ戻し部１Ｅの上下位置に発生していた圧縮応力も小さくなっていた。

（スプリングバック量と材料強度感受性について）
１回成形、従来の二段階成形、及び本発明例の二段階成形で、の曲げ戻し工程３Ｃ後、及びリストライク工程３Ｄ後の、各スプリングバック量と材料強度感受性を求めたところ、図１１、及び図１２の結果を得た。このとき、図１０に示すように、曲げ戻し工程３Ｃでの成形面５８Ａに隔離方向に沿って部分的に凸形状５８Ａａを設けた。
図１１から分かるように、本発明例の二段階成形でのスプリングバック量は、１回成形でのリストライク加工前のスプリングバック量に近い値となることが分かった。また、本発明例の二段階成形でのスプリングバック量は、曲げ戻し工程３Ｃ後もリストライク工程３Ｄ後も共に、従来の二段階成形に比べて小さく抑えられることが分かった。

また図１２から分かるように、材料強度感受性についても、本発明例の二段階成形の方が、従来の二段階成形に比べて低減できることが分かった。
ここで、図１２では、材料強度感受性の指標として、引張強度が１１８０ＭＰａの金属板と引張強度が９８０ＭＰａの金属板とを用いた場合における、両者のスプリングバック量の差の絶対値を採用した。
また、従来の二段階成形、本発明例の二段階成形での曲げ戻し工程３Ｃ後における縦壁部１Ｂのスプリングバック状態を、図１３に示す。これは、本発明例の二段階成形での成形面に設けた凸形状５８Ａａの曲率半径を２０ｍｍ（Ｒ２０）、４０ｍｍ（Ｒ４０）、６０ｍｍ（Ｒ６０）とした場合について、従来の二段階成形（曲率半径＝０ｍｍ）と比較したものである。

図１３から分かるように、本発明例の二段階成形では、従来の二段階成形に比べてスプリングバック量が低減し、且つ、成形面に設ける凸形状５８Ａａの曲率半径に関わらず、ほぼ同程度のスプリングバック量となることが分かった。
更に、リストライク工程３Ｄ後の、従来の二段階成形、本発明例の二段階成形でのスプリングバックの状態を、図１４に示す。
図１４から分かるように、本発明例の二段階成形では、従来の二段階成形に比べてスプリングバック量が低減し、且つ、成形面に設ける凸形状５８Ａａの曲率半径に関わらず、ほぼ同程度のスプリングバック量となることが分かった。

ここで、本発明例の二段階成形について、成形面に形成する凸形状５８Ａａの曲率半径を４０ｍｍに固定し、凹形状部６の曲率半径を２０ｍｍ（Ｒ２０）、４０ｍｍ（Ｒ４０）、６０ｍｍ（Ｒ６０）とした場合について、スプリングバック量を求めた。この場合も、縦壁部１Ｂの先端でのスプリングバック量を求めたところ、従来の二段階成形に比べてスプリングバック量が低減し、且つ、成形面に設ける凹形状の曲率半径に関わらず、ほぼ同程度のスプリングバック量となることが分かった。

更に、成形面に形成する凸形状５８Ａａの最大突出部の高さを１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、２．８ｍｍとした場合について、スプリングバック量を求めた。
この場合も、縦壁部１Ｂの先端でのスプリングバック量を求めたところ、従来の二段階成形に比べてスプリングバック量が低減し、且つ、成形面に設ける凸形状５８Ａａの高さに関わらず、ほぼ同程度のスプリングバック量となることが分かった。

なお、上記凸形状５８Ａａの曲率半径は、凸形状５８Ａａの頂点での曲率半径に設定した。
また、成形面に設けた凸形状５８Ａａに倣った凸形状部５が、曲げ戻し工程３Ｃによって縦壁部１Ｂに形成された。
以上のように、本発明に基づく二段階成形を採用することで、二段階成形で縦壁部１Ｂを形成しても、スプリングバック量を抑えることができることが分かった。

１ Ｌ字形状部
１Ａ 天板部
１Ｂ 縦壁部
１Ｃ 第１曲げ部
１Ｄ 第２曲げ部
１Ｅ 曲げ戻し部
２ プレス部品
３Ａ 予成形工程
３Ｂ トリム工程
３Ｃ 曲げ戻し工程
３Ｄ リストライク工程
４ 予成形形状
５ 凸形状部
６ 凹形状部
１０ 金属板
５８Ａ パンチ側成形面
５９Ａ ダイ側成形面
５８Ａａ 凸形状
５８Ａｂ 凹形状
５９Ａ ダイ側成形面
Ｈ 基準面

Claims (8)

1. 天板部と上記天板部に第１曲げ部を介して連続する縦壁部とを有するプレス部品形状に、金属板をプレス成形してプレス部品を製造するプレス部品の製造方法であって、
   上記縦壁部における、上記天板部から離れる方向を離隔方向としたとき、
   上記金属板を、上記第１曲げ部で曲げると共に、上記縦壁部となる板材部分における上記離隔方向での途中位置である第２曲げ部で上記第１曲げ部とは反対方向に曲げる予成形工程と、
   上記予成形工程の後に、上記第２曲げ部を曲げ戻す曲げ戻し工程と、を備え、
   上記曲げ戻し工程で曲げ戻す際に、上記縦壁部となる板材部分に対し、上記離隔方向の断面が上記予成形工程での上記第２曲げ部の凸方向と反対方向に凸となる凸形状部を付与し、
   上記凸形状部における最大突出部の位置を、上記第２曲げ部であった領域内に配置する、
   ことを特徴とするプレス部品の製造方法。
2. 上記曲げ戻し工程で曲げ戻す際に、上記凸形状部と共に、上記離隔方向における上記凸形状部の両側の少なくとも一方に凹形状部を付与することを特徴とする請求項１に記載したプレス部品の製造方法。
3. 上記曲げ戻し工程の後に、上記縦壁部となる板材部分を、目的の縦壁部の板形状にリストライク加工を施すリストライク工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したプレス部品の製造方法。
4. 上記凸形状部の最大突出部位置での高さを１ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載したプレス部品の製造方法。
5. 天板部と上記天板部に第１曲げ部を介して連続する縦壁部とを有するプレス部品形状に金属板をプレス成形するために、上記金属板を、上記第１曲げ部で曲げ且つ上記縦壁部となる板材部分の途中位置である第２曲げ部で上記第１曲げ部とは反対方向に曲げた予成形形状に成形する予成形工程と、上記予成形工程後に上記第２曲げ部を曲げ戻す曲げ戻し工程とを有するプレス部品の製造方法における、上記曲げ戻し工程で用いられる金型であって、
   上記縦壁部となる板材に当接する金型の成形面が、上記縦壁部となる板材部分に対し、上記第１曲げ部から離隔する方向の断面が上記予成形工程での上記第２曲げ部の凸方向と反対方向に凸となり且つその凸の最大突出部の位置が上記第２曲げ部となる領域内に配置された凸形状部を付与可能な形状となっている、
   ことを特徴とする曲げ戻し用の金型。
6. 上記縦壁部となる板材に当接する金型の成形面は、上記縦壁部となる板材部分に対し、上記凸形状部と共に、上記凸形状部の両側の少なくとも一方に凹形状部を付与可能な形状となっている、ことを特徴とする請求項５に記載した曲げ戻し用の金型。
7. 請求項５又は請求項６に記載の金型で、縦壁部となる板材部分を曲げ戻した後に、当該縦壁部を目的とする縦壁部の板形状にリストライク加工を施すことを特徴とするプレス部品の成形方法。
8. 上記請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプレス部品の製造方法のための、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板。

Images