JP7111057B2

JP7111057B2 - プレス成形方法

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Publication number: JP7111057B2
Application number: JP2019091808A
Authority: JP
Inventors: 祐輔藤井; 正樹卜部
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2039-05-15
Also published as: JP2020185591A

Description

本発明は、プレス成形方法に関し、特に、天板部、縦壁部及びフランジ部を有する断面ハット形状であり、側面視で長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する部位を有するプレス成形品のプレス成形方法に関する。

プレス成形は、鋼板等の金属板（ブランク材）を一対の金型の間に挟んで挟圧して該金属板を金型の形状に倣うよう成形することで、該金属板を様々な形状の部品（プレス成形品）に加工する方法である。しかしながら、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であって長手方向に沿って高さ方向に湾曲するプレス成形品（以下、「湾曲部品」という場合がある。）のプレス成形においては、フランジ部や天板部にしわが発生する場合がある。特に、近年では高張力鋼板を用いたプレス成形品が増えており、鋼板の強度が増加するに伴ってプレス成形品にしわが発生しやすくなるという問題がある。そのため、高張力鋼板を用いた場合にあっては、しわの発生をいかに抑制しながらプレス成形を行うかが課題となっている。

これまでに、しわを抑制して湾曲部品をプレス成形する技術がいくつか提案されている。
例えば、特許文献１には、長手方向の平面外で屈曲部を有する金属製断面ハット型形状部材を成形するに際し、天板部と縦壁部が形成する稜線部に、又は、該稜線部及び縦壁部とフランジ部が形成する角部の両方にフィレット部を形成することで、しわを抑制する技術が開示されている。
また、特許文献２には、天面部の幅方向端縁が長手方向に沿って湾曲する断面ハット状の湾曲プレス部品をプレス成形するに際し、平板状のブランク材の幅方向の端部にビードや折曲部などの高剛性部を設ける予備成形工程と、該高剛性部を残した状態で天面部と側壁部とを成形する本成形工程により、フランジ部におけるシワを抑制する技術が開示されている。
さらに、特許文献３には、上下方向に湾曲した湾曲部品に対し、パッドでブランクのパンチ底を板厚方向に加圧しながら該ブランクの端部をダイとホルダとで挟持してドロー成形を行うことで、しわを抑制する技術が開示されている。

特許４９０７５９０号公報特許５９６５１５９号公報特許５７３３４７５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、１工程で金属製断面ハット型形状部材を成形するものであり、フィレット部を充分に押し潰すことができずに残ってしまい、目標形状の部品の剛性を低下させる要因になりやすいという問題がある。

また、特許文献２に開示されている技術は、本成形工程に続くフランジ部平坦化工程において、ブランク材の幅方向の端部に形成されたビードや折曲部を平坦に押し潰すものであるが、該ビードや折曲部が十分に平坦に押し潰されない場合があった。

さらに、特許文献３に開示されている技術は、凹状湾曲部の天板や凸状湾曲部のフランジにおけるしわを抑制するため、パッドでブランクのパンチ底を板厚方向に加圧しながら該ブランクの端部をダイとホルダとで挟持して縦壁部を絞り加工で成形するため、該縦壁部においてはスプリングバックによる壁の反りが生じて問題となる場合があった。

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、天板部、縦壁部及びフランジ部を有する断面ハット形状であり、長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品を、しわ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。

＜発明に至った経緯＞
図１（ａ）に一例として示すような、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とを有する断面ハット形状であり、側面視で天板部３とフランジ部７とが長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する凸状湾曲部位９を有するプレス成形品１を、従来技術のように１工程でプレス成形すると、しわがフランジ部７に生じやすく、特に、湾曲の大きい凸状湾曲部位９に生じやすい。

これは、金属板である平板状のブランク材をその垂直方向に向かって凸状に湾曲させるため、縦壁部５からフランジ部７に向かう材料流れが凸状湾曲部位９に集中する結果、しわが発生するためである。したがって、しわを抑制するためには、プレス成形過程において縦壁部５からフランジ部７への材料流れを生じさせないようにすることが必要となる。

そこで、本発明者は、長手方向に沿って凸状に湾曲するプレス成形品１をプレス成形するに際し、その縦壁部５からフランジ部７への材料流れを生じさせないようにする方法を鋭意検討した。その結果、まずは目標形状よりも長手方向中央から端部に至るほど平坦に押し潰された中間形状にプレス成形し、続いて該中間形状のプレス成形品をフォーム成形することにより曲げ成形のみで目標形状にプレス成形することにより、縦壁部５からフランジ部７への材料流れを抑制することを想到した。

次に、目標形状よりも平坦な中間形状をどのように決定するかについて検討した。検討においては、金属板の端部側は中央に比べて変形が容易であることに着目した。そこで、目標形状のプレス成形品をその長手方向の両端から中央に向かって圧縮させることで、断面線長を維持したまま天板部と縦壁部の開き角度が大きくなって縦壁部の縦壁高さが小さくなること、さらには、長手方向の中央に比べて端部側の方が開き角度は大きく縦壁高さは低くなることを見出した。そして、このような中間形状をフォーム成形することで、しわを抑制して目標形状にプレス成形できるという知見が得られた。

本発明は係る知見に基づいてなされたものであり、具体的には、以下の構成を備えてなるものである。

（１）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、前記天板部及び／又は前記フランジ部が側面視で長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する凸状湾曲部位を有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に比べて、長手方向長さが短くて前記凸状湾曲部位が前記目標形状よりも大きく湾曲し、かつ該凸状湾曲部位における前記天板部と前記縦壁部との開き角度が大きくて前記縦壁部の縦壁高さが低い中間形状のプレス成形品をプレス成形する中間形状成形工程と、該中間形状のプレス成形品をフォーム成形により目標形状にプレス成形する目標形状成形工程と、を備えたことを特徴とするものである。

（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記中間形状成形工程における前記中間形状は、前記目標形状と同一形状の成形品モデルを設定し、該成形品モデルの長手方向の両端面に中央に向かう荷重又は変位を与えて成形解析を行うことにより決定することを特徴とするものである。

（３）上記（２）に記載のものにおいて、前記中間形状成形工程における前記中間形状は、前記成形解析後の中間形状モデルについて、その長手方向の端部側をさらに平坦にする逆解析を行うことにより決定することを特徴とするものである。

（４）上記（１）に記載のものにおいて、前記中間形状成形工程における前記中間形状は、前記目標形状と同一形状の成形品モデルを設定し、該成形品モデルについてその長手方向の端部側を平坦にする逆解析を行い、該逆解析した後の中間形状モデルの長手方向の両端面に中央に向かう荷重又は変位を与えて成形解析を行うことにより決定することを特徴とするものである。

本発明においては、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、前記天板部及び／又は前記フランジ部が側面視で長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する凸状湾曲部位を有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に比べて、長手方向長さが短くて前記凸状湾曲部位が前記目標形状よりも大きく湾曲し、かつ該凸状湾曲部位における前記天板部と前記縦壁部との開き角度が大きくて前記縦壁部の縦壁高さが低い中間形状のプレス成形品をプレス成形する中間形状成形工程と、該中間形状のプレス成形品をフォーム成形により目標形状にプレス成形する目標形状成形工程と、を備えたことにより、プレス成形過程における縦壁部からフランジ部への材料流れを抑制し、フランジ部におけるしわを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るプレス成形方法において、（ａ）成形対象とする目標形状のプレス成形品の一例と、（ｂ）中間形状成形工程でプレス成形する中間形状のプレス成形品の一例、を説明する図である（その１）。本発明の実施の形態に係るプレス成形方法において、（ａ）成形対象とする目標形状のプレス成形品の他の例と、（ｂ）中間形状成形工程でプレス成形する中間形状のプレス成形品の他の例、を説明する図である。実施例１において、成形対象とする目標形状のプレス成形品の斜視図である。実施例１において、成形対象とする目標形状のプレス成形品の断面図である。実施例２において、成形対象とする目標形状のプレス成形品の斜視図である。

本発明の実施の形態に係るプレス成形方法は、図１（ａ）に示すように、長手方向に沿って高さ方向に湾曲するプレス成形品１をプレス成形するものであって、図１（ｂ）に示すような中間形状のプレス成形品１１に成形する中間形状成形工程と、中間形状のプレス成形品１１をフォーム成形により目標形状のプレス成形品１にプレス成形する目標形状成形工程と、を備えたものである。以下、各工程について説明する。
なお、本発明において、長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲するとは、側面視において凸状に湾曲した円弧の中心がフランジ部７側に位置することをいう。

＜中間形状成形工程＞
中間形状成形工程は、図１（ｂ）に示すように、プレス成形品１の目標形状に比べて、長手方向長さLが短くて凸状湾曲部位１９が前記目標形状よりも大きく湾曲し、かつ凸状湾曲部位１９における天板部１３と縦壁部１５との開き角度が大きくて縦壁部１５の縦壁高さが低い中間形状のプレス成形品１１をプレス成形する工程である。

ここで、凸状湾曲部位１９が前記目標形状よりも大きく湾曲する形状とは、図１（ａ）に示すように目標形状の凸状湾曲部位９の長手方向の両端面に中央に向かう荷重を与えることにより、長手方向長さLが目標形状の長手方向長さL₀よりも短くなって目標形状の凸状湾曲部位９の曲率よりも大きくなった形状のことをいう。

また、天板部１３と縦壁部１５との開き角度は、天板部１３と縦壁部１５のなす角度のうち断面ハット形状の内側における角度であり、縦壁部１５の縦壁高さは、高さ方向における縦壁部１５の高さである（後述する図３中の縦壁高さHに該当）。

そして、中間形状のプレス成形品１１における凸状湾曲部位１９の長手方向長さL（図１（ｂ））は、目標形状のプレス成形品１における凸状湾曲部位９の長手方向長さL₀（図１（ａ））に対する変化割合(＝(L₀－L)／L₀)が10%以上であることが好ましい。

なお、中間形状成形工程における中間形状の具体的な決定方法については後述する。
また、中間形状成形工程は、ドロー成形又はフォーム成形のいずれであってもよい。

＜目標形状成形工程＞
目標形状成形工程は、中間形状のプレス成形品１１をフォーム成形により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。

＜中間形状の決定方法＞
中間形状成形工程における中間形状は、以下の（ａ）～（ｃ）に示す方法により決定することができる。

（ａ）目標形状のプレス成形品と同一形状の成形品モデルを設定し、該成形品モデルの長手方向の両端面に中央に向かう荷重又は変位を与えて成形解析を行うことにより決定する。

成形解析後の中間形状モデルは、目標形状よりも長手方向長さが短くなって凸状湾曲部位（プレス成形品１１の凸状湾曲部位１９に相当）の高さ方向に大きく湾曲する。さらに、成形解析後の中間形状モデルは、目標形状における断面線長を維持したまま、天板部（プレス成形品１１の天板部１３に相当）と縦壁部（プレス成形品１１の縦壁部１５に相当）との開き角度が目標形状に比べて大きくなって縦壁部の縦壁高さが低くなる。さらに、成形解析後の中間形状モデルにおいては、長手方向の中央に比べて端部側の方が、天板部と縦壁部との開き角度が大きくて縦壁高さが低い。
このような成形解析後の中間形状モデルの形状を、中間形状成形工程における中間形状として決定する。

（ｂ）上記（ａ）と同様に、目標形状のプレス成形品と同一形状に設定した成形品モデルの成形解析を行い、該成形解析を行った成形品モデルについてその長手方向の端部側をさらに平坦にする逆解析を行うことにより決定する。

逆解析とは、成形対象とする目標形状にプレス成形されたプレス成形品を、プレス成形前の平板状のブランク材またはその途中の形状に戻す解析である。具体的には、例えば、成形対象とする目標形状のプレス成形品を要素分割した成形品モデルを設定し、これをひずみエネルギーが最小または所定値まで低減するように（要素同士が重なることなく、また各要素の変形が最小または所定値まで低減するように）することで、プレス成形前の平板状のブランク材または中間形状に展開する。

まず、目標形状の成形品モデルについて成形解析を行うことにより、前述のとおり、目標形状に比べて長手方向の両端から中央に向かって圧縮されて長手方向長さが短くなり、該成形品モデルにおける凸状湾曲部位（プレス成形品１１の凸状湾曲部位１９に相当）は、目標形状よりも大きく湾曲した形状の成形解析後の成形品モデルが得られる。
そして、該成形解析後の成形品モデルについてその長手方向の端部側を平坦にする逆解析を行うことにより、天板部（プレス成形品１１の天板部１３に相当）と縦壁部（プレス成形品１１の縦壁部１５に相当）との開き角度はさらに大きくなって縦壁部の縦壁高さは低くなった形状の逆解析後の中間形状モデルが得られる。そして、このような逆解析後の中間形状モデルの形状を、中間形状成形工程における中間形状として決定する。

当該（ｂ）の方法により決定される中間形状は、上記（ａ）の方法により決定された中間形状と同様に、目標形状に比べて長手方向長さが小さく、高さ方向にさらに凸状に湾曲した形状であることに加え、長手方向の中央に比べて端部側が平坦な形状をより適切に決定することができる。

なお、一般的に逆解析は、プレス成形品の全領域を解析対象として平板状のブランク材に展開する。しかしながら、本発明における逆解析は、プレス成形品をモデル化した成形品モデルのうち少なくとも長手方向の端部側の所定の範囲が平坦化またはその途中の形状となるように展開するものである。そのため、本発明での逆解析においては、平坦化またはその途中形状とする長手方向の端部側における所定の範囲は、適宜設定すればよい。

（ｃ）目標形状と同一形状に設定した成形品モデルについて、その長手方向の端部側を平坦にする逆解析を行う。続いて、逆解析を行った中間形状モデルの長手方向の両端面に中央に向かう荷重又は変位を与えて成形解析を行う。そして、成形解析した中間形状モデルの形状を、中間形状成形工程における中間形状として決定する。

当該（ｃ）の方法により決定される中間形状は、前述の（ｂ）の方法と同様に、目標形状に比べて、長手方向長さが短くて高さ方向に大きく湾曲した形状であることに加え、長手方向の中央に比べて端部側がさらに平坦な形状である。

なお、上記（ａ）乃至（ｃ）のいずれかの方法で決定された中間形状のプレス成形品１１は、前述のとおり目標形状のプレス成形品１の長手方向の両端から中央に向かって圧縮され、凸状湾曲部位１９が目標形状よりも湾曲したものである。そのため、中間形状のプレス成形品１１において、天板部１３と縦壁部１５との間の曲げ稜線部１４の稜線長さ、及び、縦壁部１５とフランジ部１７との間の曲げ稜線部１６の稜線長さはそれぞれ、目標形状のプレス成形品１の天板部３と縦壁部５との間の曲げ稜線部４の稜線長さ、及び、縦壁部５とフランジ部７との間の曲げ稜線部６の稜線長さに等しいものと考えられる。

すなわち、中間形状のプレス成形品１１は、目標形状の曲げ稜線部４及び曲げ稜線部６それぞれの稜線長さを維持したまま、長手方向の両端から中央に向かって圧縮させて凸状湾曲部位１９を目標形状よりも大きく湾曲させた形状である。

＜しわを抑制することができる理由＞
本実施の形態に係るプレス成形方法により、側面視で長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品を、しわを抑制してプレス成形することができる理由について説明する（図１参照）。

前述のとおり、中間形状成形工程においてプレス成形する中間形状のプレス成形品１１は、目標形状のプレス成形品１に比べて、天板部１３と縦壁部１５との開き角度が大きくて縦壁部１５の縦壁高さが低いものである。１工程で目標形状のプレス成形品１をプレス成形する場合に比べて、中間形状成形工程においては縦壁部１５からフランジ部１７への縦壁高さの変化が緩やかになるため、材料の変形は広く分散し、かつ、金型で材料流れを抑えることが容易となる。

そして、続く目標形状成形工程は、中間形状のプレス成形品１１における天板部１３と縦壁部１５との間の曲げ稜線部１４と、縦壁部１５とフランジ部１７との間の曲げ稜線部１６を曲げ成形するものである。そのため、目標形状成形工程においては、縦壁部５からフランジ部７への材料流れを抑制して目標形状のプレス成形品１が成形される。その結果、フランジ部７におけるしわを抑制することができる。

さらに、本実施の形態に係るプレス成形方法は、前述の特許文献２に開示されている技術のように、ブランク材の幅方向の端部にビードや折曲部を形成するものではない、そのため、本実施の形態に係るプレス成形方法によれば、このようなビードや折曲部が十分に押し潰されずに平坦にならないおそれがなく、フランジ部を平坦な形状に成形することができる。

また、本実施の形態に係るプレス成形方法は、中間形状のプレス成形品１１をフォーム成形により曲げ成形のみで目標形状に成形するものである。そのため、前述の特許文献３に開示されている絞り成形による技術で問題とされていたスプリングバックによる縦壁部５の壁反りは、本実施の形態に係るプレス成形方法では防ぐことができる。

なお、公知文献（ＷＯ２０１７／０１０４７０号公報）には、前工程においてプレス成形部品形状（本発明の中間形状に相当）にプレス成形し、該前工程のプレス成形部品形状を最終部品形状（本発明の目標形状に相当）にプレス成形する技術が開示されている。当該技術における前工程のプレス成形部品形状は、プレス成形部品の最終部品形状を展開する途中で得られる展開途中形状から設定した形状であるとされている。しかしながら、目標形状のフランジ部を部品外側方向に開く途中で得られる展開途中形状から前工程のプレス成形品形状を設定するものであり、長手方向長さについては何ら規定されていない。

さらに、本実施の形態に係るプレス成形方法は、上述のとおり、長手方向に荷重又は変位を与えて成形解析を行うことにより中間形状を決定するものである。そして、このように決定された中間形状のプレス成形品は、長手方向の中央に比べて端部側の方がより開いた形状である。これにより、しわをさらに抑制できると考えられる。しかしながら、上記の参考文献に記載されている発明においては、長手方向における開きの度合いの違いについては何ら開示も示唆もされていない。

＜対象とするプレス成形品の目標形状＞
なお、本発明において成形対象とするプレス成形品の目標形状は、凸状湾曲部位の曲率半径Rが30mm以上5000mm以下であり、縦壁部の縦壁高さHが10mm以上300mm以下のものであることが好ましい。

曲率半径Rが30mm未満、又は、縦壁高さHが300mmより大きいと、高強度鋼板を用いてプレス成形したときにフランジ部におけるしわや天板部における割れが顕著になり、プレス成形が困難になる場合がある。
また、曲率半径Rが5000mmより大きい、又は、縦壁高さHが10mm未満であると、本発明を用いなくても、しわを抑制して目標形状にプレス成形することできる。

したがって、本発明に係るプレス成形方法は、湾曲の曲率半径Rと縦壁高さHとの比R／Hが0.1以上500以下である目標形状のプレス成形品に対して好適に適用することができる。湾曲の曲率半径Rと縦壁高さHとの比R／Hの好適範囲については、後述する実施例において実証する。

なお、上記の説明においては、側面視で高さ方向に凸状に湾曲した凸状湾曲部位９のみを有するプレス成形品１について説明した。もっとも、本発明はこのようなプレス成形品１のみを対象とするものではなく、図２に示すように、天板部２３と縦壁部２５とフランジ部２７とを有する断面ハット形状であり、長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する凸状湾曲部位２９と、長手方向に沿って高さ方向に凹状に湾曲する凹状湾曲部位３１とを有するプレス成形品２１や、凸状湾曲部位の長手方向の端部から外方に直線状に延出する直線部位を有するプレス成形品（図示なし）であってもよい。
なお、長手方向に沿って高さ方向に凹状に湾曲するとは、側面視において凹状に湾曲した円弧の中心が天板部３側に位置することをいう。

そして、図２に示すような凸状湾曲部位２９と凹状湾曲部位３１を有するプレス成形品や、凸状湾曲部位と直線部位を有するプレス成形品の場合、長手方向の端面から中央に向かって圧縮されて長手方向長さを短くする場合、中間形状成形工程における中間形状は、中間形状の凸状湾曲部位の長手方向長さと目標形状の凸状湾曲部位の長手方向長さとの差が10%以上であることが好ましい。

なお、凸状湾曲部位の長手方向長さは、該凸状湾曲部位の長手方向における両端間の距離とすればよい。そして、凸状湾曲部位の長手方向の端部に凹状湾曲部位や直線部位が接続している場合、凸状湾曲部位の長手方向の端は、該凸状湾曲部位と凹状湾曲部位又は直線部位との湾曲の変曲点の位置とすればよい。

また、図１に示すプレス成形品１における凸状湾曲部位９は天板部３とフランジ部７の双方が側面視で高さ方向に凸状に湾曲するものであり、また、図２に示すプレス成形品２１における凸状湾曲部位２９も同様に天板部２３とフランジ部２７の双方が側面視で高さ方向に凸状に湾曲するものであった。
もっとも、本発明は、天板部又はフランジ部のいずれか一方が、長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲するプレス成形品を成形対象とするものであっても、しわを抑制してプレス成形することができる。

本発明に係るプレス成形方法の作用効果について検証するため、具体的な実験を行ったので、以下に説明する。

実験は、図３に示すように、長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する凸状湾曲部位９を有するプレス成形品１を目標形状とする場合（実施例１）と、図５に示すように、長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する凸状湾曲部位２９と高さ方向に凹状に湾曲する凹状湾曲部位３１とが連続するプレス成形品２１を目標形状とする場合（実施例２）のそれぞれについて行った。
なお、実施例１及び実施例２において、プレス成形に供した材料として、以下の表１に示す材料Ａ又はＤの鋼板を用いた。

＜実施例１＞
図３に示すように、天板部３と縦壁部５とフランジ部７とを有する断面ハット形状であり、側面視で天板部３とフランジ部７の双方が長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する凸状湾曲部位９を有するプレス成形品１を成形対象とした。

プレス成形品１の寸法は、図４に断面形状を示すように、長手方向長さを500mm、天板部３と縦壁部５の開き角度を長手方向の全長にわたって110°一定とした。さらに、凸状湾曲部位９のフランジ部７側における湾曲の曲率半径Rを30～5000mm、縦壁部５の縦壁高さHを10～300mmの範囲で変更した。

実施例１においては、目標形状のプレス成形品１に比べて、凸状湾曲部位１９における天板部１３と縦壁部１５との開き角度が大きくて縦壁部１５の縦壁高さが低い中間形状のプレス成形品１１（図１（ｂ）参照）をプレス成形し、次いで中間形状のプレス成形品１１を目標形状にフォーム成形したものを発明例とした。そして、目標形状のプレス成形品１の長手方向長さL₀に対する中間形状のプレス成形品１１の長手方向長さLの変化割合（＝(L₀－L)／L₀）を5%～20%とした。実施例１では、目標形状のプレス成形品１の長手方向の両端面に中央に向かう荷重を与える成形解析により中間形状を定めた。

なお、実施例１において、中間形状成形工程でのプレス工法はドロー成形とし、目標形状成形工程でのプレス工法はフォーム成形とした。

そして、目標形状にプレス成形したプレス成形品におけるしわの有無を評価した。
ここで、しわが無い場合は「○」、微小なしわがある場合は「△」、明らかなしわがある場合は「×」と評価した。

さらに、比較対象として、１工程で目標形状のプレス成形品にプレス成形したものを従来例とし、発明例と同様にしわを評価した。
表２に、中間形状のプレス成形品の押し込み割合（長手方向長さの変化割合）、目標形状の凸状湾曲部位９の湾曲の曲率半径Rと縦壁部の縦壁高さHの比R／H、及びしわの評価結果を示す。

表２より、従来例１においては明らかなしわが見られたのに対し、発明例１～４においてはしわを抑制してプレス成形できることが示された。
さらに、目標形状の凸状湾曲部位９の湾曲の曲率半径Rと縦壁部５の縦壁高さHの比R／Hが好適範囲である0.1以上500以下の場合においては、しわの発生が一切見られず、良好な結果であった。なお、発明例４では、発明例３の中間形状のプレス成形品に対して長手方向の端部を逆解析によりさらに平坦とした中間形状を用いた。

＜実施例２＞
図５に示すように、天板部２３と縦壁部２５とフランジ部２７とを有する断面ハット形状であり、側面視で天板部２３とフランジ部２７の双方が長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する凸状湾曲部位２９と、長手方向に沿って高さ方向に凹状に湾曲する凹状湾曲部位３１を有するプレス成形品２１を成形対象とした。

プレス成形品２１の寸法は、長手方向長さを800mm、凸状湾曲部位２９の長手方向長さを400mm、天板部２３と縦壁部２５の開き角度を長手方向の全長にわたって110°一定とした。さらに、凸状湾曲部位２９のフランジ部２７側における湾曲の曲率半径R₁を30～5000mm、縦壁部２５の縦壁高さHを10～300mmの範囲で変更した。また、凹状湾曲部位３１の湾曲の曲率半径R₂は、凸状湾曲部位２９の湾曲の曲率半径R₁と等しいものとした。

実施例２においては、目標形状のプレス成形品２１に比べて、凸状湾曲部位２９における天板部２３と縦壁部２５との開き角度が大きくて縦壁部２５の縦壁高さが低い中間形状のプレス成形品４１（図２（ｂ）参照）をプレス成形し、次いで中間形状のプレス成形品４１を目標形状にフォーム成形したものを発明例とした。そして、目標形状のプレス成形品２１の凸状湾曲部位における長手方向長さL₀に対する中間形状のプレス成形品４１の凸状湾曲部位における長手方向長さLの変化割合（＝(L₀－L)／L₀）を5%又は10%とした。実施例２では、目標形状のプレス成形品２１の長手方向両端面に中央に向かう変位を与える成形解析により中間形状を定めた。

なお、本実施例において、中間形状成形工程でのプレス工法はドロー成形とし、目標形状成形工程でのプレス工法はフォーム成形とした。

さらに、比較対象として、１工程で目標形状のプレス成形品にプレス成形したものを従来例とし、発明例と同様にしわを評価した。
表３に、中間形状のプレス成形品４１の凸状湾曲部位における長手方向長さの変化割合、目標形状の凸状湾曲部位２９の湾曲の曲率半径R₁と縦壁部２５の縦壁高さHの比R₁／H、及びしわの評価結果を示す。

表３より、従来例２、３においては明らかなしわが見られたのに対し、発明例５～９においてはしわを抑制してプレス成形できることが示された。
さらに、目標形状の凸状湾曲部位２９の湾曲の曲率半径R₁と縦壁部５の縦壁高さHの比R₁／Hが好適範囲である0.1以上500以下の場合、しわの発生が一切見られず、良好な結果であった。

１目標形状のプレス成形品
３天板部
５縦壁部
７フランジ部
９凸状湾曲部位
１１中間形状のプレス成形品
１３天板部
１５縦壁部
１７フランジ部
１９凸状湾曲部位
２１目標形状のプレス成形品
２３天板部
２５縦壁部
２７フランジ部
２９凸状湾曲部位
３１凹状湾曲部位
４１目標形状のプレス成形品
４３天板部
４５縦壁部
４７フランジ部
４９凸状湾曲部位
５１凹状湾曲部位

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、前記天板部及び／又は前記フランジ部が側面視で長手方向に沿って高さ方向に凸状に湾曲する凸状湾曲部位を有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に比べて、長手方向長さが短くて前記凸状湾曲部位が前記目標形状よりも大きく湾曲し、かつ該凸状湾曲部位における前記天板部と前記縦壁部との開き角度が大きくて前記縦壁部の縦壁高さが低く、長手方向の中央に比べて端部側の方が前記天板部と前記縦壁部との開き角度が大きく縦壁高さが低く、前記天板部と前記縦壁部との間の曲げ稜線部長さ及び前記縦壁部と前記フランジ部との間の曲げ稜線長さがそれぞれ前記プレス成形品の目標形状と同じである中間形状のプレス成形品をプレス成形する中間形状成形工程と、
該中間形状のプレス成形品をフォーム成形により、前記中間形状のプレス成形品における前記天板部と前記縦壁部との間の曲げ稜線部と、前記縦壁部と前記フランジ部との間の曲げ稜線部を曲げ成形し、前記縦壁部からフランジ部への材料流れを抑制して目標形状にプレス成形する目標形状成形工程と、を備えたことを特徴とするプレス成形方法。
前記中間形状成形工程における前記中間形状は、前記目標形状と同一形状の成形品モデルを設定し、該成形品モデルの長手方向の両端面に中央に向かう荷重又は変位を与えて成形解析を行うことにより決定することを特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。
前記中間形状成形工程における前記中間形状は、前記成形解析後の中間形状モデルについて、その長手方向の端部側をさらに平坦にする逆解析を行うことにより決定することを特徴とする請求項２記載のプレス成形方法。
前記中間形状成形工程における前記中間形状は、前記目標形状と同一形状の成形品モデルを設定し、該成形品モデルについてその長手方向の端部側を平坦にする逆解析を行い、該逆解析した後の中間形状モデルの長手方向の両端面に中央に向かう荷重又は変位を与えて成形解析を行うことにより決定することを特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。