JP7276307B2 - プレス成形方法及びプレス成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、金属素板から自動車部品等の部材をプレス成形するプレス成形方法及びプレス成形金型に関し、特に、ロアアームのような、平面視において二股に分岐する形状を有する天板部と、該天板部に連続する縦壁部を備えたプレス成形品のプレス成形方法及びプレス成形金型に関する。

プレス成形品では、例えば、自動車の足回り部品であるロアアームのように、平面視において二股に分岐する形状を有する天板部と、該天板部に連続する縦壁部を備えたものがある。このようなプレス成形品の一例について、図８を用いて説明する。
図８に示すプレス成形品５は、平面視において二股に分岐する形状を有する天板部１と、天板部１に連続する縦壁部３を有している。以下、このようなプレス成形品５における二股に分岐した部分を分岐部２３という。

図８のような二股に分岐する形状を有する天板部１に縦壁部３を形成する際、天板部１の屈曲した部分（分岐部中央部）に形成される縦壁部３は伸びフランジ変形となるため、縦壁部３の先端（図中の破線円で囲んだｏ部）に伸びフランジ割れが発生しやすい。

上記のような伸びフランジ割れを回避するため、一般的にこのようなプレス成形品５は以下に述べるような複数の工程で製造されている。
まず、ブランク（金属板）をパッドで押さえたフォーム成形等により、図９に示すような、天板部１と、天板部１から第１屈曲部２を介して連続し縦壁部３の基端側となる中間縦壁部９と、中間縦壁部９から第２屈曲部１１を介して連続する棚部１３を有する中間成形品７を張り出し成形する（第１成形工程）。

次に、図１０に示すように、所定のトリムラインにそってパネルをトリムし、中間成形品７の棚部１３から不要部（図中斜線で示した部分）を除去してフランジ部２５を残す（トリム工程）。そして、第２屈曲部１１を曲げ戻してフランジ部２５を立てること（リストライク）により、中間縦壁部９とフランジ部２５に相当する部位からなる縦壁部３を成形し（第２成形工程）、図８に示したプレス成形品５を製造する。図８において図中グレーで示した部分は、第２成形工程で曲げ戻した第２屈曲部１１に相当する部分である。

上述した方法では、第１成形工程（張り出し成形）によって成形する中間成形品７を介在させることで、その後の第２成形工程（リストライク）時の伸びフランジ変形量を低減している。さらに、中間成形品７に余肉部（トリム工程で除去する部分）を設けたことから、張り出し成形時に図８に示したｏ部に相当する部分（図９の状態では破線円で示す部分）では材料流れが抑えられるので、第２成形工程時にｏ部に生じる伸びフランジ割れを抑制することができる。
このようなプレス成形方法として、張り出し成形とトリムを同一工程で実施する例が特許文献１に開示されている。

特開２０１７－２１７６９８号公報

種々の形状を持つロアアーム等のプレス成形品について、分岐部２３の形状によっては、分岐部中央部に形成される縦壁部３の先端（ｏ部）だけでなく、分岐部中央部の近傍における第２成形工程で曲げ戻した部分（図８中の破線円で囲んだａ部、ｂ部である曲げ稜線方向における分岐部中央部の両側の部分、以下、単に「分岐部両側部」という）にも、成形中に割れが発生する。発明者らは、有限要素法による成形解析やプレス成形実験を実施し、ａ部及びｂ部に割れが発生する理由について明らかにしたので、図８、図９、図１１を用いて説明する。

図１１（ａ）は、図１０に示した中間成形品７のＡ´－Ａ´断面図であり、図１１（ｂ）は、図８に示したプレス成形品５のＡ－Ａ断面図である。Ａ´－Ａ´断面図及びＡ－Ａ断面図は、それぞれ中間成形品７及びプレス成形品５におけるａ部に相当する部分の断面を示すものである。
第１成形工程及びトリム工程によって形成された中間縦壁部９、第２屈曲部１１及びフランジ部２５（図１１（ａ）参照）は、第２成形工程によって第２屈曲部１１が曲げ戻されることで、図１１（ｂ）に示すように、縦壁部３となる。このとき、曲げ戻された第２屈曲部１１に相当する部分には加工硬化が生じるため、図中矢印で示す部分の板厚が減少する。
さらに、伸びフランジ変形によって材料不足が生じやすいｏ部が近傍にあることで（図８参照）、ａ部からｏ部へ向かう材料流れが生じる。この板厚減少及び材料流れの両作用によってａ部に割れが発生する。また、同様の理由でｂ部にも割れが生じる。

上記のような、ａ部、ｂ部に生じる割れを抑制するには、中間成形品７の第２屈曲部１１の曲げ半径を大きくするなどして、加工硬化を低減し、第１成形工程での変形量を小さくすればよい。しかし、ａ部、ｂ部に加えてｏ部もともに第１成形工程での変形量を小さくすると、その後の第２成形工程での伸びフランジ変形量が大きくなり、ｏ部に割れが生じやすくなる。
このように、従来の技術では、分岐部中央部に形成される縦壁部３の先端（ｏ部）と、分岐部両側部における曲げ戻した部分（ａ部、ｂ部）の割れを同時に防止することが難しい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になされたものであり、ロアアーム等の、平面視において二股に分岐する形状を有する天板部と、該天板部に連続する縦壁部を備えたプレス成形品を成形する際、分岐部中央部に形成される縦壁部の先端と、分岐部両側部における曲げ戻した部分ともに、同時に割れを防止することができるプレス成形方法及びプレス成形金型を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るプレス成形方法は、平面視において二股に分岐する形状を有する天板部と、該天板部に連続する縦壁部を備えた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、金属板をパッドでパンチに押し付けた状態で、前記天板部と、該天板部から第１屈曲部を介して連続し前記縦壁部の基端側となる中間縦壁部と、該中間縦壁部から第２屈曲部を介して連続する棚部を、前記パンチとダイが協働して張り出し成形する第１成形工程と、前記棚部から不要部を除去してフランジ部を残すトリム工程と、前記第２屈曲部を曲げ戻して、前記中間縦壁部と前記フランジ部に相当する部位からなる前記縦壁部を成形する第２成形工程とを備え、
前記第１成形工程は、前記第１屈曲部における分岐部中央部の曲げ半径R_1C、前記第１屈曲部における分岐部中央部の曲げ稜線方向両側の部分の曲げ半径R_1S、前記第２屈曲部における分岐部中央部の曲げ半径R_2C、及び、前記第２屈曲部における分岐部中央部の曲げ稜線方向両側の部分の曲げ半径R_2Sが、R_2C＜R_2S、かつ、R_2C＜R_1C、かつ、R_1S≦R_1Cの関係を満たすように成形することを特徴とするものである。

（２）本発明に係るプレス成形金型は、上記（１）に記載のプレス成形方法を実現するためのものであって、前記天板部と、該天板部から第１屈曲部を介して連続し前記縦壁部の基端側となる中間縦壁部と、該中間縦壁部から第２屈曲部を介して連続する棚部を有する中間成形品を成形する第１金型と、前記棚部から不要部を除去してフランジ部を残すトリム金型と、前記第２屈曲部を曲げ戻して、前記中間縦壁部と前記フランジ部に相当する部位からなる前記縦壁部を成形する第２金型とを備え、前記第１金型は、前記第１屈曲部を成形するパンチ肩部を有するパンチと、該パンチと対向して配置され金属板を前記パンチに押し付けるパッドと、前記第２屈曲部を成形するダイ肩部を有するダイとを有し、前記パンチ肩部における前記第１屈曲部の分岐部中央部を成形する部分の曲率半径R_PC、及び、前記パンチ肩部における前記第１屈曲部の分岐部中央部の曲げ稜線方向両側部分を成形する部分の曲率半径R_PS、前記ダイ肩部における前記第２屈曲部の分岐部中央部を成形する部分の曲率半径R_DC、及び、前記ダイ肩部における前記第２屈曲部の分岐部中央部の曲げ稜線方向両側部分を成形する部分の曲率半径R_DSが、R_DC＜R_DS、かつ、R_DC＜R_PC、かつ、R_PS≦R_PCの関係を満たすように設定されていることを特徴とするものである。

本発明においては、中間成形品を成形する第１成形工程において、第１屈曲部における分岐部中央部の曲げ半径R_1C、第１屈曲部における分岐部中央部の曲げ稜線方向両側の部分の曲げ半径R_1S、第２屈曲部における分岐部中央部の曲げ半径R_2C、及び、第２屈曲部における分岐部中央部の曲げ稜線方向両側の部分の曲げ半径R_2Sが、R_2C＜R_2S、かつ、R_2C＜R_1C、かつ、R_1S≦R_1Cの関係を満たすように成形することにより、分岐部中央部において第１屈曲部から第２屈曲部に向かう材料流れを促進することができ、かつ、分岐部中央部の第２成形工程時の伸びフランジ変形量を抑えつつ、分岐部両側部における曲げ戻し部分の板厚減少を抑えることができる。これにより、分岐部中央部に形成される縦壁部の先端と、分岐部両側部における曲げ戻した部分の割れを同時に防止することができる。

本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る第１成形工程及びこれに用いる第１金型の説明図である。 図３（ａ）は、図１（ａ）のＯ－Ｏ断面、図３（ｂ）は、図１（ａ）のＰ－Ｐ断面を示す図であり、第１屈曲部及び第２屈曲部の曲げ半径の関係を説明する説明図である。 図１（ａ）の第２屈曲部におけるＯ－Ｏ断面及びＰ－Ｐ断面を示す図であり、第２屈曲部における分岐部中央部の曲げ半径と分岐部両側部の曲げ半径の違いを説明する説明図である。 分岐部中央部及び分岐部両側部において生じる材料流れを説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係るトリム工程及びこれに用いるトリム金型の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る第２成形工程及びこれに用いる第２金型の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る目標形状と、該目標形状の成形過程で生ずる課題を説明する説明図である。 従来のプレス成形方法の説明図である（その１）。 従来のプレス成形方法の説明図である（その２）。 図８に示した目標形状の成形過程で、ａ部、ｂ部に割れが生ずる理由を説明する説明図である。

本実施の形態に係るプレス成形方法は、平面視において二股に分岐する形状を有する天板部１と、天板部１に連続する縦壁部３を有するプレス成形品５（図８参照）を成形するものであって、図１に示すように、金属板を中間成形品７に成形する第１成形工程Ｓ１と、第１成形工程Ｓ１で成形された中間成形品７から不要部を除去するトリム工程Ｓ３と、トリム工程Ｓ３で不要部を除去した中間成形品７を目標形状に成形する第２成形工程Ｓ５とを備えたものである。
以下、各工程を説明する。なお、図１において、目標形状及び中間成形品７を説明した図８～図１０と同一部分及び対応する部分には同一の符号が付してある。

＜第１成形工程＞
第１成形工程Ｓ１は、図１（ａ）に示すような中間成形品７を成形する工程であり、中間成形品７は、天板部１と、天板部１から第１屈曲部２を介して連続し縦壁部３の基端側となる中間縦壁部９と、中間縦壁部９から第２屈曲部１１を介して連続する棚部１３を有している。

このような中間成形品７を成形する第１成形工程Ｓ１は、図２に示すように、第１屈曲部２を成形するパンチ肩部１５ａを有するパンチ１５と、パンチ１５と対向して配置され金属板をパンチ１５に押し付けるパッド１７と、第２屈曲部１１を成形するダイ肩部１９ａを有するダイ１９からなる第１金型２１によって行われる。

図２（ａ）は、中間成形品７の分岐部中央部の断面であるＯ－Ｏ断面（図１（ａ）の拡大図参照）、図２（ｂ）は、分岐部両側部の一方（ａ部側）の断面であるＰ－Ｐ断面（図１（ａ）の拡大図参照）の成形下死点の状態を示す図である。なお、分岐部両側部の他方（ｂ部側）の断面も一方（ａ部側）の断面と同様であるので図示を省略する。
図２（ａ）と図２（ｂ）を比較すると分かるように、第２屈曲部１１を成形するダイ肩部１９ａに関し、第２屈曲部１１の分岐部中央部を成形する部分の曲率半径R_DC（以降、単に「ダイ肩R_DC」という）が第２屈曲部１１の分岐部両側部を成形する部分の曲率半径R_DS（以降、単に「ダイ肩R_DS」という）よりも小さく設定されている（R_DC＜R_DS）。
一方、第１屈曲部２を成形するパンチ肩部１５ａに関しては、第１屈曲部２の分岐部両側部を成形する部分の曲率半径R_PS（以降、単に「パンチ肩R_PS」という）が第１屈曲部２の分岐部中央部を成形する部分の曲率半径R_PC（以降、単に「パンチ肩R_PC」という）以下に設定されている（R_PS≦R_PC）。
さらに、分岐部中央部のダイ肩R_DCが分岐部中央部のパンチ肩R_PCよりも小さく設定されている（R_DC＜R_PC）。
なお、ダイ肩部１９ａ及びパンチ肩部１５ａそれぞれにおける分岐部中央部と分岐部両側部の間は、曲げ稜線方向にＲが徐々に変化する形状（徐変部、図１（ａ）拡大図）となっている。

上記のような第１金型２１を用いた第１成形工程Ｓ１においては、パンチ１５とパッド１７で金属板を把持した状態で、ダイ１９を初期位置（図示せず）から、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す下死点の位置まで下降させることで、天板部１と、天板部１から第１屈曲部２を介して連続し縦壁部３の基端側となる中間縦壁部９と、中間縦壁部９から第２屈曲部１１を介して連続する棚部１３を有する中間成形品７（図１（ａ）参照）が成形される。

中間成形品７における第１屈曲部２及び第２屈曲部１１の形状について、図３を用いて説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）は、図１（ａ）の拡大図に示す中間成形品７のそれぞれＯ－Ｏ断面、Ｐ－Ｐ断面である。
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、中間成形品７は、第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径R_1C、第１屈曲部２における分岐部両側部の曲げ半径R_1S、第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径R_2C、及び、第２屈曲部１１における分岐部両側部の曲げ半径R_2Sが、R_2C＜R_2S、かつ、R_2C＜R_1C、かつ、R_1S≦R_1Cの関係となっている。
また、R_1S＜R_1Cの場合、分岐部中央部における曲げ半径R_1Cの第１屈曲部２と分岐部両側部における曲げ半径R_1Sの第１屈曲部２の間は、曲げ稜線方向に曲げ半径が中央から両側に向かって徐々に縮小する徐変部となっている。
また、分岐部中央部における曲げ半径R_2Cの第２屈曲部１１と分岐部両側部における曲げ半径R_2Sの第２屈曲部１１の間は、曲げ稜線方向に曲げ半径が中央から両側に向かって徐々に拡大する徐変部となっている。
中間成形品７の形状を上記のようにする理由について、図３～図５を用いて以下に説明する。

図４は、図１（ａ）拡大図の第２屈曲部１１のＯ－Ｏ断面（実線）とＰ－Ｐ断面（破線）を、曲げ半径の違いが分かりやすいように重ねて示したものである。
図４に示すように、分岐部中央部の第２屈曲部１１の曲げ半径（R_2C）を小さくし、分岐部両側部の曲げ半径（R_2S）を大きくすることで、Ｏ－Ｏ断面における線長（Ｘ点からＹ点に至る実線の距離）が長く、Ｐ－Ｐ断面における線長（Ｘ点からＹ点に至る破線の距離）が短くなる。したがって、第１成形工程Ｓ１では、分岐部中央部の変形量が、分岐部両側部よりも大きくなっている。
なお、Ｘ点、Ｙ点は両断面を重ねたときに両断面で共通の点である。

このように中間成形品７の第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径を、分岐部両側部の曲げ半径よりも小さくして（R_2C＜R_2S）、第１成形工程Ｓ１における第２屈曲部１１の分岐部中央部の変形量を分岐部両側部よりも大きくする理由は以下のとおりである。

本実施の形態におけるプレス成形方法においては、第１成形工程Ｓ１と、第２成形工程Ｓ５によって、分岐部２３の分岐部中央部に縦壁部３を形成するものであるから、同じ縦壁高さとするには、第１成形工程Ｓ１における変形量が大きければ、第２成形工程Ｓ５における変形量は小さくなる。
よって、中間成形品７の成形時に分岐部中央部の変形量を大きく（面積を大きく）成形しておくことで、第２成形工程Ｓ５における伸びフランジ変形量が少なくなり、図８に示したｏ部の割れが抑制される。

一方、分岐部両側部では、曲げ半径R_2Sを大きくして中間成形品７の成形時における変形量を小さく抑えているので、第２屈曲部１１の板厚減少が抑えられる。さらに、上記で説明したように、第２成形工程Ｓ５においてｏ部に生じる伸びフランジ変形も低減されるので、分岐部両側部からｏ部へ向かう材料流れも緩和され、第２成形工程Ｓ５で曲げ戻しても図８に示したａ部及びｂ部の割れが抑制される。

また、中間成形品７においては、図３に示すように、第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径R_1Cが、第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径R_2Cよりも大きくなっており、また、第１屈曲部２における分岐部両側部の曲げ半径R_1S以上である（R_2C＜R_1C、R_1S≦R_1C）。第１屈曲部２の形状を上記のようにする理由について、図５を用いて以下に説明する。

図５は、図１（ａ）の拡大図に示した部分の第１屈曲部２及び第２屈曲部１１の形状を模式的に示したものである。
図５（ａ）は比較例として、第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径と分岐部両側部の曲げ半径が等しく、かつ、第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径R_2Cよりも小さいものである（R_1S=R_1C＜R_2C）。
図５（ｂ）は本実施の形態の一例であり、前述したように、第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径R_1Cが、第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径R_2C及び第１屈曲部２における分岐部両側部の曲げ半径R_1Sよりも大きいものである（R_2C＜R_1C、R_1S＜R_1C）。
図中矢印は、中間成形品７成形時の材料流れを示すものである。
図５（ｃ）は本実施の形態の他の例であり、前述したように、第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径R_1Cが、第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径R_2Cより大きくて、第１屈曲部２における分岐部両側部の曲げ半径R_1Sと同等のものである（R_2C＜R_1C、R_1S＝R_1C）。なお、第１屈曲部２における分岐部両側部の曲げ半径R_1Sは、第２屈曲部１１における分岐部両側部の曲げ半径R_2Sより小さくてもよい。図中、矢印の長さが長いほど、当該部において多く材料が流れることを示している。

図５（ａ）と図５（ｂ）及び図５（ｃ）とを比較するとわかるように、本実施の形態では、第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径R_1Cを第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径R_2Cよりも大きくすることで（R_2C＜R_1C）、分岐部中央部における第１屈曲部２から第２屈曲部１１への材料流れが増加する。
これは、曲げ半径を大きくすることで第１屈曲部２の材料が流出しやすくなり、かつ、曲げ半径の小さい第２屈曲部１１側に材料が引っ張られやすくなるからである。

また、第１屈曲部２における曲げ半径が分岐部中央部、分岐部両側部で同じ場合（R_1S=R_1C）（図５（ｃ））と比較して、分岐部両側部の曲げ半径を分岐部中央部より小さくすることで（R_1S＜R_1C）（図５（ｂ））、分岐部両側部の材料流れが抑制され、分岐部中央部における第２屈曲部１１側への材料流れがさらに促進される。

上記のように、第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径R_1Cを、第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径R_2C及び第１屈曲部２における分岐部両側部の曲げ半径R_1S以上とすることで（R_2C＜R_1C、R_1S≦R_1C）、分岐部中央部において第２屈曲部１１への材料の流入が促進され、第２成形工程Ｓ５時のｏ部の割れがさらに抑制される。

＜トリム工程＞
トリム工程Ｓ３は、第１成形工程Ｓ１で成形された中間成形品７の棚部１３から不要部を除去してフランジ部２５を形成する工程である。

図６は、図１（ｂ）のＢ－Ｂ断面におけるトリム途中の状態を示す図である。
トリム工程Ｓ３は、図６に示すように、上刃２７と、下刃２９と、板押さえ３１を有するトリム金型３３によって行われる。上刃２７及び下刃２９は、協働して中間成形品７の棚部１３から不要部を除去するためのものであり、それぞれ、切断するライン（トリムライン）に対応した形状のトリム刃（図示せず）を備えている。

トリム工程Ｓ３においては、第１成形工程Ｓ１で成形された中間成形品７の天板部１と棚部１３の一部を下刃２９と板押さえ３１で挟持し、例えば、上刃２７を初期位置（図示せず）から下方に相対的に移動して棚部１３から不要部（図１（ｂ）の斜線で示す部分）を切り落とすことによりフランジ部２５を形成する。

＜第２成形工程＞
第２成形工程Ｓ５は、トリム工程Ｓ３で不要部を除去した中間成形品７の第２屈曲部１１を曲げ戻して縦壁部３を形成して、目標形状に成形する工程である。

図７は、図１（ｃ）のＣ－Ｃ断面におけるリストライク下死点の状態を示す図である。
第２成形工程Ｓ５は、図７に示すように、パンチ３５と、パッド３７と、ダイ３９を有する第２金型４１によって行われる。
パンチ３５はプレス成形品５の内表面に対応した成形面を有するものであり、パッド３７とともに中間成形品７の天板部１を把持する。また、ダイ３９は、プレス成形品５の縦壁部３の外表面に対応した成形面を有するものであり、トリム工程Ｓ３で不要部を除去された中間成形品７の第２屈曲部１１を曲げ戻す。

上記のような第２金型４１を用いた第２成形工程Ｓ５においては、パンチ３５とパッド３７で中間成形品７の天板部１を把持した状態で、ダイ３９を初期位置（図示せず）から、図７に示す下死点の位置まで下降させることで、第２屈曲部１１を曲げ戻してフランジ部２５を立てて縦壁部３を形成し、図１（ｃ）に示すプレス成形品５を成形する。

前述したように、第１成形工程Ｓ１おいて分岐部中央部の変形量を大きくしているので、第２成形工程Ｓ５では、分岐部中央部の伸びフランジ変形量が小さくなる。
また、第１成形工程Ｓ１において第２屈曲部１１の分岐部両側部での変形量を小さくしているので、曲げ戻す際の板厚減少及び加工硬化が低減されており、第２成形工程Ｓ５で第２屈曲部１１を曲げ戻す際に割れが生じにくい。

以上のように、本実施の形態では、第１成形工程Ｓ１で第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径R_1C、第１屈曲部２における分岐部両側部の曲げ半径R_1S、第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径R_2C、及び、第２屈曲部１１における分岐部両側部の曲げ半径R_2Sが、R_2C＜R_2S、かつ、R_2C＜R_1C、かつ、R_1S≦R_1Cの関係を満たすように成形し、トリム工程Ｓ３で不要部を除去してフランジ部２５を形成後、第２成形工程Ｓ５において、第２屈曲部１１を曲げ戻すと共に、伸びフランジ変形となる部位を成形している。

これにより、第２屈曲部１１の分岐部中央部では、中間成形品７の成形時における変形量を大きくすることで、プレス成形品５の成形時における伸びフランジ変形が抑制されているので、縦壁部３の先端に生じる割れを防止することができる。さらには、中間成形品７の成形時において、第１屈曲部２から中間縦壁部９への材料流入を促進しているので、第２屈曲部１１を強く張出成形することができ、プレス成形品５の成形時により高い伸びフランジ割れの防止効果が得られる。

また、第２屈曲部１１の分岐部両側部では、中間成形品７の成形時における変形量を小さくすることで、プレス成形品５の成形時における曲げ戻し部分の板厚減少及び加工硬化が抑制され、かつ、分岐部中央部の伸びフランジ変形が抑制されることで伸びフランジ部へ向かう材料流れも緩和されるので、曲げ戻し部分に生じる割れを防止することができる。

なお、上記の説明ではプレス成形を３工程に分けて実施する例を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、第１成形工程Ｓ１とトリム工程Ｓ３を１工程で行うことで、全体として２工程で行うようにしてもよい。例えば、第１成形工程Ｓ１のパンチ１５とダイ１９にそれぞれトリム刃を設けるなどすれば、中間成形品７を成形すると同時に、不要部の除去を行うことができる。

また、分岐部２３以外の縦壁部については、前述した３工程を実施する間に成形してもよいし、別工程で成形しても本発明の実施には差し支えない。また、天板部１の成形についても同様である。

本発明の効果確認のため、図８に示すような、ロアアーム部品を目標形状とするプレス成形についてＣＡＥ解析を行った。
材料となる金属板は、板厚２．３ｍｍ、引張強度が７８０ＭＰａ級の熱延鋼板とした。
プレス成形工程は、実施の形態１で説明した、第１成形工程Ｓ１、トリム工程Ｓ３、第２成形工程Ｓ５の３工程とした。

従来例として、中間成形品７の第２屈曲部１１において、分岐部中央部と分岐部両側部の曲げ半径が同じであるものを２種類解析した。従来例における第２屈曲部１１の曲げ半径は分岐部中央部と分岐部両側部ともに、５ｍｍ（従来例１）又は７ｍｍ（従来例２）とした。また、第１屈曲部２の曲げ半径は従来例１、従来例２ともに７ｍｍとした。ここで曲げ半径とは、板厚中心部分の円弧に対する半径である（以下同様）。

また、本発明例１として、中間成形品７の第２屈曲部１１における分岐部中央部の曲げ半径が分岐部両側部の曲げ半径よりも小さく、第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径が分岐部両側部の曲げ半径より小さいものを解析した。本発明例１における第２屈曲部１１の曲げ半径は分岐部中央部を５ｍｍ、分岐部両側部（図８のａ部、ｂ部）を７ｍｍとし、第１屈曲部２の曲げ半径は分岐部中央部を６ｍｍ、分岐部両側部を５ｍｍとした。

また、本発明例２として、上記本発明例１に対して第１屈曲部２における分岐部中央部の曲げ半径と分岐部両側部の曲げ半径が同じものを解析した。発明例２における第１屈曲部２の分岐部両側部の曲げ半径を６ｍｍとし、それ他の部位の曲げ半径は本発明例１と同じものとした。
ＣＡＥ成形解析により得られた、第２成形工程Ｓ５の下死点における、ａ部、ｂ部、ｏ部（図８参照）の最大板厚減少率を表１に示す。

種々の形状のロアアームを試作した発明者らの過去の知見では、板厚２．３ｍｍ、引張強度が７８０ＭＰａ級熱延鋼板の場合、ＣＡＥ成形解析で板厚減少率が２０％を超えると割れが発生する。よって、本実施例において割れが発生する成形限界は、板厚減少率２０％とした。

表１に示すように、従来例１の場合、ｏ部の板厚減少率は成形限界の２０％未満であるが、ａ部、ｂ部の板厚減少率は成形限界の２０％を超えている。よって、従来例１のプレス成形方法では、ｏ部に割れは発生しないが、ａ部、ｂ部に割れが発生すると判定された。

また、従来例２の場合、ａ部、ｂ部の板厚減少率は成形限界の２０％未満であるが、ｏ部の板厚減少率は成形限界の２０％を超えている。よって、従来例２のプレス成形方法では、ａ部、ｂ部に割れは発生しないが、ｏ部に割れが発生すると判定された。

次に、本発明例２の場合、ａ部、ｂ部、ｏ部の全てにおいて板厚減少率は成形限界の２０％未満であり、いずれの場所でも割れは発生しないと判定された。

これらに対して本発明例１の場合、ａ部、ｂ部、ｏ部の全てにおいて板厚減少率は成形限界の２０％未満であり、いずれの場所でも割れは発生しないと判定され、さらに、ｏ部において本発明例２よりも板厚減少率が向上しており、伸びフランジ割れ防止に対してより良好な結果が得られた。
以上、本実施例の結果から、ロアアームのような平面視において二股に分岐する形状を有するプレス成形品の分岐部中央部の縦壁部先端と、分岐部両側部の割れを同時に防止できることがわかった。

上記の表１の従来例１は、第２屈曲部１１の分岐部中央部（ｏ部）と分岐部両側部（ａ部、ｂ部）の曲げ半径を同じとし、分岐部中央部の板厚減少率が成形限界範囲内であるが、分岐部両側部の板厚減少率が成形限界範囲を超える例である。
また、表１の従来例２は、第２屈曲部１１の分岐部中央部と分岐部両側部の曲げ半径を同じとし、分岐部中央部の板厚減少率が成形限界範囲を超え、分岐部両側部の板厚減少率が成形限界範囲内となる例である。
そして、従来例１からは、第２屈曲部１１の分岐部中央部における曲げ半径は小さい方が良いため従来例１で設定した値以下として、また、従来例２からは、第２屈曲部１１の分岐部両側部の曲げ半径は大きい方が良いため従来例２で設定した値以上とするとよいことが分かる。

このことから、第２屈曲部１１の分岐部中央部と分岐部両側部の曲げ半径の設定方法として、以下のようにすればよいことが分かる。
すなわち、第２屈曲部１１の分岐部中央部と分岐部両側部の曲げ半径を同じとし、その値を種々変更して、リストライク下死点の板厚減少率を求めることで、分岐部中央部と分岐部両側部の曲げ半径が同じであって、分岐部中央部の板厚減少率が成形限界範囲内であり分岐部両側部の板厚減少率が成形限界を超える例（Ａ値）と、分岐部中央部の板厚減少率が成形限界範囲を超えて分岐部両側部の板厚減少率が成形限界内となる例（Ｂ値）とを予め求めておき、分岐部中央部においては成形限界範囲内となるＡ値以下とし、分岐部両側部では成形限界範囲内となるＢ値以上とし、かつ、分岐部中央部の曲げ半径を分岐部両側部の曲げ半径より小さく設定するとよい。

１ 天板部
２ 第１屈曲部
３ 縦壁部
５ プレス成形品
７ 中間成形品
９ 中間縦壁部
１１ 第２屈曲部
１３ 棚部
１５ パンチ
１５ａ パンチ肩部
１７ パッド
１９ ダイ
１９ａ ダイ肩部
２１ 第１金型
２３ 分岐部
２５ フランジ部
２７ 上刃
２９ 下刃
３１ 板押さえ
３３ トリム金型
３５ パンチ
３７ パッド
３９ ダイ
４１ 第２金型

Claims (2)

1. 平面視において二股に分岐する形状を有する天板部と、該天板部に連続する縦壁部を備えた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、
   金属板をパッドでパンチに押し付けた状態で、前記天板部と、該天板部から第１屈曲部を介して連続し前記縦壁部の基端側となる中間縦壁部と、該中間縦壁部から第２屈曲部を介して連続する棚部を、前記パンチとダイが協働して張り出し成形する第１成形工程と、
   前記棚部から不要部を除去してフランジ部を残すトリム工程と、
   前記第２屈曲部を曲げ戻して、前記中間縦壁部と前記フランジ部に相当する部位からなる前記縦壁部を成形する第２成形工程とを備え、
   前記第１成形工程は、前記第１屈曲部における分岐部中央部の曲げ半径R_1C、前記第１屈曲部における分岐部中央部の曲げ稜線方向両側の部分の曲げ半径R_1S、前記第２屈曲部における分岐部中央部の曲げ半径R_2C、及び、前記第２屈曲部における分岐部中央部の曲げ稜線方向両側の部分の曲げ半径R_2Sが、R_2C＜R_2S、かつ、R_2C＜R_1C、かつ、R_1S≦R_1Cの関係を満たすように成形することを特徴とするプレス成形方法。
2. 請求項１記載のプレス成形方法を実現するためのプレス成形金型であって、
   前記天板部と、該天板部から第１屈曲部を介して連続し前記縦壁部の基端側となる中間縦壁部と、該中間縦壁部から第２屈曲部を介して連続する棚部を有する中間成形品を成形する第１金型と、
   前記棚部から不要部を除去してフランジ部を残すトリム金型と、
   前記第２屈曲部を曲げ戻して、前記中間縦壁部と前記フランジ部に相当する部位からなる前記縦壁部を成形する第２金型とを備え、
   前記第１金型は、前記第１屈曲部を成形するパンチ肩部を有するパンチと、該パンチと対向して配置され金属板を前記パンチに押し付けるパッドと、前記第２屈曲部を成形するダイ肩部を有するダイとを有し、
   前記パンチ肩部における前記第１屈曲部の分岐部中央部を成形する部分の曲率半径R_PC、及び、前記パンチ肩部における前記第１屈曲部の分岐部中央部の曲げ稜線方向両側部分を成形する部分の曲率半径R_PS、前記ダイ肩部における前記第２屈曲部の分岐部中央部を成形する部分の曲率半径R_DC、及び、前記ダイ肩部における前記第２屈曲部の分岐部中央部の曲げ稜線方向両側部分を成形する部分の曲率半径R_DSが、R_DC＜R_DS、かつ、R_DC＜R_PC、かつ、R_PS≦R_PCの関係を満たすように設定されていることを特徴とするプレス成形金型。

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