WO2004103601A1

WO2004103601A1 - プレス成形体およびプレス成形方法

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Publication number: WO2004103601A1
Application number: PCT/JP2000/004897
Authority: WO
Inventors: Jiro Iwaya; Koichi Kani; Toshiaki Funabiki
Original assignee: Jiro Iwaya; Koichi Kani; Toshiaki Funabiki
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US6503639B1

Description

明細書プレス成形体およびプレス成形方法技術分野

本発明は、薄鋼板を素材とした自動車用部材等のプレス成形体、およびその成形方法に関するものである。詳細には本発明は、プレス成形用金型からプレス成形体を離型した後に生じる種々の形状不良、即ち、弹性回復に起因する成形体壁部の反りや R部の角度変化等の形状不良（寸法精度不良）等が改善されたプレス成形体、およびその成形方法に関するものである。背景技術

自動車車体の大部分は通常、薄鋼板をプレス成形した多数のプレス成形体から構成されている。これらのプレス成形体には、絞り曲げ成形によって成形されたものが種々使用されている。ここで上記絞り曲げ成形とは、凹状成形面を有する第 1成形型と、前記第 1成形型側に相対移動することにより前記凹状成形面と共働して素材金属板を成形する凸状成形面を有する第 2'成形型と、前記第 1成形型の板押さえ面との間で素材金属板を押圧状態で挟持する板押さえ部材とを備えた金型を用い、前記第 1成形型の板押さえ面と前記板押さえ部材の間に押圧状態で挟持された素材金属板を、第 2成形型を第 1成形型側に相対移動させることにより、板押さえ面から凹状成形面内に流入させつつ、凹状成形面と凸状成形面との共働作用によって成形する方法である。

上記絞り曲げ成形を行うと、、成形の際、第 1成形型の板押さえ面から凹状成形面に移行する肩部において素材金属板は先ず曲げ変形を受け.、前記肩部を通過後には曲げ戻し変形を受ける。この様な変形は曲げ曲げ戻し変形と呼ばれる。この曲げ曲げ戻し変形を受けると、成形体の凹状成形面側（成形体の側壁部外面側）の表面部は肩部を通過する際に一旦圧縮され、通過後に引き伸ばされる為、プレス方向に引張応力が残留するのに対し、成形体の凸状成形面側（成形体内面側）の表面部は肩部を通過する際に一旦引き伸ばされ、通過後に圧縮される為、プレス方向に圧縮応力が残留することから、板厚方向において応力差が生じる。一方、第 2成形型の凸状成形面の上部平坦面から側部へ移行する肩部によって曲げ変形を受けた部位や、前記第 1成形型の肩部で曲げ戻し変形を受けることなく曲げ変形のみを受けた部位（成形終了時において前記肩部で成形された部位）も、表面に異なる向きの応力が残留し、板厚方向において応力差が生じることになる。この様な曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位は、プレス成形後の弾性回復現象によつて成形体の形状が変化し、設計通りの寸法形状が得られない場合がある。そしてこの様なプレス成形体を用いた場合には、複数の部材を組み立てることが困難であったり、組み立て後に部材同士を接合（多くはスポット溶接）する際に接合できないという問琴がある。また、たとえ接合ができたとしても、部材の形状の狂いが原因で，車体全体の寸法または特定部分の寸法が設計値から外れ、所望のデザインが得られないという不具合が生じる。この様な問題は、近年において、軽量化や安全性等の観点から自動車車体用薄鋼板に対する高強度化の要望が高まるにつれ、更には軽量であるがヤング率が鋼板に比べて著しく低いアルミ板等の材料が使用されるにつれ、益々深刻になっている。

上述した問題に対し、従来では下記①〜③の様な形状不良改善方法が採用されている。即ち、 ①成形体の側壁部の反りに対しては、成形末期の側壁部に引張り力を作用させ、型になじませながら成形する方法、 ②成形体の曲げ R部の角度変化に対しては、成形の最終工程において素材金属板の板厚方向に大きな圧縮力を付与する方法（「決め押し」と呼ばれる。）、 ③成形体の曲面部における曲率変化に対しては、素材金属板の外周部を板押さえ面において完全に固定し，四状成形面内への流入を阻止した状態で板中央部に凸状成形面を有する成形型（パンチ）を押し込む方法である。

しかしながら、上記の方法は夫々以下の問題を抱えている。まず、上記①の方法では、特殊なプレス装置を必要とするし、仮に通常のプレスで実施しようとすると引っ張りの為だけの工程が別途必要となる。また、 ②の方法は、通常のプレス装置でも比較的容易に実施可能であるが、その改善効果は極めて小さい。また、 ③の方法は、基本的に素材を引っ張ることになる為、成形途中で素材に破断などの欠陥が生じやすいという問題がある。いずれにしても、従来の形状不良改善方法では、通常のプレス装置で実施するには種々の問題を抱えていることが分かる。発明の開示

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形形状が良好であり、しかも通常のプレス装置によって成形することが可能なプレス成形体およびその成形方法を提供することにある。

上記課題を解決し得た本発明のプレス成形体とは、プレス成形の際に曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に線状凹部が加圧成形されたであって、該線状凹部は、下記要件を満足するところに要旨を有するものである。

Ό / Ρ≥0 . 0 3 X t / 1 . 2、及び

0 . 0 2 t <Ό≤ 0 . 5 t

式中、 Pは線状凹部の間隔（mm)、

Dは線状凹部の深さ（mm)、

tはプレス成形体の板厚（mm) を夫々意味する。

また、上記課題を解決し得た本発明に係るプレス成形体の成形方法とは、第 1 成形型に第 2成形型を相対移動させ、該第 1成形型の成形面と第 2成形型の成形面との共働作用によってプレス成形体を成形する方法であって、前記第 1成形面及びノ又は前記第 2成形面には線状突起部を備えた成形型を用い、プレス成形の際に曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に前記線状突起部を食い込ませることにより上記要件を満足する線状凹部を加圧成形するところに要旨を有するものである。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に用いられるプレス成形用金型の断面図である。

第 2図は、成形対象である U形部材の斜視図である。

第 3図は、プレス方向と平行に線状突起部が並設された下型の斜視図である。第 4図は、間欠部を有する線状突起部の部分断面斜視図である。

第 5図は、線状突起部の縦断面形状の一例を示す断面図である。

第 6図は、下型の頂部に形成された曲面部に、プレス方向と直交する方向に線状突起部が形成された下型の斜視図である。

第 Ί図は、曲面部の頂部中心から放射方向に線状突起部が形成された下型の斜視図である。

第 8図は、本発明に用いられるリストライク成形用金型の成形開始時における半部正面図である。

第 9図は、本発明に用いられるリストライク成形用金型の成形終了時における半部正面図である。

第 1 0図は、絞り曲げ成形により U形部材を成形するときの説明図である。第 1 1図は、本発明の成形方法を説明するための説明図である。

第 1 2図は、本発明の成形方法によって成形された U形部材の斜視図である。第 1 3図は、線状凹部の作用説明図である。

第 1 4図は， tを種々変化させた場合における D Z Pと壁反り改善率との関係を示すグラフである。発明を実施する為の最良の形態

本発明の詳細な説明に入る前に、まず、本発明を特定する為の基礎となった形状不良の改善実験について説明する。

前述した通り、プレス成形体の形状不良の多くは、成形の際の曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形により成形体の表面部に残留応力が生じるか、または板厚方向に応力差が生じることに起因すると考えられる。本発明者らは、成形面に線状突起部を形成した金型を用い、プレス成形の際に当該線状突起部を成形体に食い込ませてやれば、面内での材料移動や板厚方向への圧縮変形が生じて、成形体の表面部の残留応力や板厚方向の応力差を緩和若しくは解消することができ、問題となる成形不良を矯正 ·改善することができるのではないかと考えた。そこで上記知見に基づき、絞り曲げ成形された U形部材の側壁部の反りを改善すベく下記実験を行った。以下、第 1 0図〜 1 4図を用い、上記基礎実験を詳細に説明する。第 1 0図は，（本発明法に依らず）通常の絞り曲げ成形により U形部材を成形するときの説明図である。上記第 1 0図に示す様に、上型（ダイ） 1 4 1と板押さぇ部材 1 4 2との間に試料鋼板 W (板厚 1 . 2 mm、板幅 4 0 mm、長さ 2 5 0 mmの 440 N級の高張力溶融亜鉛めつき鋼板）を挟持し、上型 141を板押さ . ぇ部材 142の上方への付勢力に抗して下降させ、試料鋼板 Wに下型（パンチ） 143を押し込んで U型部材 145を絞り曲げ成形した。その際、用いたパンチの幅 d (曲げ幅）は 48mm、パンチ上端 R部の曲げ半径は 5 mmであり、パンチの押し込み深さを 67mm, 板押さえ部材 142の付勢力を約 1 t on ίとした。プレス成形後、 U型部材 145を型から外すと、第 12図に示す様に、底壁部 147の両側に屈曲形成された側壁部 146において板厚方向に生じていた応力差を解消する様に側壁部 146が外側に反った状態になった。

そこで側壁部 146の反りを矯正する為に、第 1 1図 ίこ示す成形方法（本発明法）を実施した。即ち、 U形部材 145の側壁部 146の内側に内型 148を、両外側に外型 149、 149を付設して、図中矢印の方向に加圧した。同図には、 U形部材 145の側壁部 146の内面に対向した内型 148の表面に、高さ 1m mの正三角形断面形状を有する線状突起部 150が試料鋼板 Wの幅方向（横向き）に形成されたものを示している。上記態様の他、線状突起部 150が、 U形部材 145の側壁部 146の外面に対向した外型 149の表面に形成されており、且つ、当該線状突起部 150が長さ方向（縦向き）に形成されたものも使用可能である。尚、以下の説明では、線状突起部 150が形成された内型 148及び平面状外型 149、 149を用いて加圧した場合を内側加圧と呼び、その反対に、線状突起部 150が形成された外型 149、 149、及び平面状内型 148を用いて加圧した場合を外側加圧と呼ぶ。この表現によれば、上記第 1 1図は、横向きの線状突起部 1 50が形成された内型 148を用いた内側加圧の例を示すものである。

次に、板厚（ t) を種々変化させた場合における DZP [Pは線状凹部の間隔 (mm), Dは線状凹部の深さ（mm〉] と壁反り改善効果との関係を調べる為、以下の実験を行った。まず、 tの異なる三種類の鋼板 W (t = 0. 8mm, 1. 2mm, 1. 6mm) を用い、圧下力を種々変化させて外側加圧を行い、線状突起部 1 50の先端部を種々の深さで鋼板 Wに食い込ませるこ.とにより、様々な深さ Dの線状凹部が側壁部に形成された際反り量 δを調べた。尚、本実験では線状突起部 150の向きが横向きで間隔（ピッチ Ρ) が 1、 5、 10mmの 3種類の外型を用いた。第 12図に本発明の成形方法によって成形された U型部材の斜視図を示す。第 12図において、側壁部 146に記載された一点鎖線は、線状突起部 150の食い込みによって形成された線状凹部 151を示す。また、第 12 図（A) は横向きの線状突起部 150によって形成された線状凹部 151を、第 12図（B) は縦向きの線状突起部 150によって形成された線状凹部 15 1を夫々示す。ここで上記反り量 δは、第 12図（Α) に示す様に、パンチ肩とダイ肩の；止まり（アールの末端）を結ぶ直線から各側壁部 146における最大離間量 δ 1、 δ 2を測定し、 δ= (<51+ δ 2) 2により算出した。

尚、本発明法による壁反り改善効果は、上記反り量 άではなく後記する「壁反り改善率」によって評価した。これは、板厚 tが変わると発生する反り量 <5も変化する（ tが小さくなると反り量は大きくなるし、 tが大きくなると反り量は小さくなる）ことを考慮したものであり、. 本実験で用いた tの異なる三種類の鋼板による反り改善効果を相対的に評価すべく、上記「壁反り改善率」を指標としたものである。ここで、上記「壁反り改善率」は、以下の様にして算出した。

壁反り改善率（％；) = [(5。一 δ) /δ ₀] X 100

式中、 δ。は、本発明法によらず成形したときの反り量を、

δは、本発明により成形したときの反り量を、夫々意味する。

上記実験結果をまとめて第 14図に示す。第 14図より、壁反り改善率は DZ Ρ及び tの関数によって制御し得ること、詳細には、 D/P≥0. 03X 1/1. 2に制御すれば壁反り改善率は 100%となり、反り量をほぼ完全に矯正できることが分かった。

ここで上記の如く DZPを t Z1. 2との関係で定めたのは以下の理由に基づくものである。即ち、壁反り等の形状不良は板厚断面内の応力差に基づくものであるが、板厚が薄くなると、この応力の分布も板厚方向（中心に向かって）に浅くなり、一方、板厚が厚くなると深くなる。従って、板厚 tによって最小となる D/P (最小 D/P) は変化し得、例えば薄い板であれば最小 DZPは小さくなり、一方、厚い板であれば最小 DZPは大きくなるという理由に基づくものである。

尚、線状突起部が横向きに形成された内型を用い、上記と同様にして内側加圧を行ったところ、上記とほぼ同様の結果が得られた。また、線状突起部が縦向きの外型または内型を用いて外側加圧または内側加圧を行つた場合にも同様の形状矯正効果が得られた（図示せず)。

上記線状凹部の形成による形状矯正効果は必ずしも明らかではないが以下の様に推測される。絞り曲げ成形の際， U形部材の側壁部 1 4 6の内側（パンチ側）は曲げ曲げ戻し変形を受けて圧縮応力が残留し、一方、外側（ダイ側）は引張応力が残留する。まず、プレス成形の際、第 1 3図（A) に示す様に側壁部 1 4 6 の内側に線状突起部 1 5 0が横向き（板幅方向、プレス方向に直交する方向）に食い込んで線状凹部 1 5 1が形成された場合を考えると、側壁部 1 4 6の板厚方向に圧縮変形が生じて板厚方向の応力差が緩和される為、側壁部 1 4 6の離型後の反りが改善される。一方、プレス成形の際、第 1 3図（B ) に示す様に側壁部 1 4 6の外側に線状突起部 1 5 0が横向きに食い込んで線状凹部 1 5 1が形成された場合を考えると、外側表面部において、突起部の食い込みによって生じた材料の移動による圧縮変形で引張応力が緩和され、更には板厚方向に圧縮変形が生じて板厚方向の応力差が緩和される為、側壁部の反りが改善される。また、側壁咅 15 1 4 6の内側または外側に線状突起部 1 5 0が食い込んで側壁部 1 4 6の長さ方向（プレス方向に平行な方向）に沿って線状凹部 1 5 1が形成された場合を考えると [第 1 2図（B ) は、側壁部 1 4 6の外側に、線状凹部 1 5 1が側壁部 1 4 6の長さ方向に沿って形成された態様である]、板厚方向に圧縮変形が生じて板厚方向の応力差が緩和される為、側壁部の反りが改舂される。

本発明は上記の基礎実験を基に完成されものであり、その具体的態様は以下の通りである。

まず、本発明のプレス成形体は、プレス成形の際に曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に線状凹部が加圧成形されたプレス成形体であって、該線状凹部は、下記要件を満足するところに特徴がある。

D Z P≥0 . 0 3 X t / 1 . 2、及び

0 . 0 2 t <D≤0 . 5 t

式中、 Pは線状凹部の間隔（mm)、

Dは線状凹部の深さ（mm)、 tはプレス成形体の板厚（mm) を夫々意味する。

この様に本発明のプレス成形体は、プレス成形の際に曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に所定の線状凹部が加圧成形されているので、当該線状凹部の加圧成形の際、成形体の表面部に材料の移動が生じ、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形により成形体の表面部に生じた残留応力や板厚方向における応力差が緩和または解消される結果、これらの残留応力や応力差に起因した形状不良を矯正し改善することができるものと思料される。

尚、上記線状凹部は、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位全域に形成されている必要はなく、成形体の形状変化が特に問題となる部分に対応した領域にのみ形成されていても構わない。後述する様に上記線状凹部の形成に当たつては、成形面に所定の線状突起部を形成した金型を用いてプレス成形することにより、プレス成形と同時に線状凹部を形成することができるが、これに限定されず、プレス成形後に例えば加圧ローラ等を用いて加圧成形しても良い。

ここで本発明において、上記線状凹部の DZPを 0. 03 X tZl. 2以上としたのは、前述した基礎実験の結果に基づくものである。前述した通り、上記線状凹部の D/Pが 0. 03 X tノ 1. 2未満では十分な形状矯正効果が得られなレ^ 好ましくは◦. O SX tZl. 2以上である。

また、 Dは 0. 02 t超 0. 5 t以下の範囲に制御することが必要である。 D が 0. 02 t以下と線状凹部の深さが浅過ぎると、成形体の表面部における材料の流動が生じ難くなり、表面部の残留応力の軽減や板厚方向の応力差の解消が困難になる他、所定の線状凹部を安定的に形成することが困難だからである。好ましくは 0. 04 t以上、より好まレぐは 0. 07 t以上である。一方、線状凹部の深さが深過ぎると切り欠き効果により疲労強度や耐衝搫性が著しく劣化する様になる他、素材金属板としてめつき鋼板等の表面処理鋼板を使用する場合、めつき皮膜等の表面処理皮膜の破壊や剥離が生じ易くなり、耐食性が劣化する様になる。その為、 Dの上限を 0. 5 tとする。好ましくは 0. 4 t以下、より好ましくは 0. 3 t以下である。

尚、本発明においてプレス成形体の板厚 tは特に制限されない。本発明では冷延鋼板、熱延鋼板、更にはそれらを原板とするめつき鋼板等いずれも使用することができるし、鋼板に限らずアルミ板等も用いることができる為、上記 tは、最小で約 0 . 5 mmから最大で約 6 mm程度まで任意のものを採用することができる。好ましくは約 0 . 5〜 2 mmである。

本発明において、底壁部の両側に曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた側壁部が形成されたプレス成形体であって、この側壁部に上記要件を満足する線状凹部が加圧成形されたものは好ましい態様である。

上記態様によれば、'曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた側壁部に所定の線状凹部が加圧成形されているので、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形によって側壁部の表面部に生じた残留応力や板厚方向の応力差が緩和ないし解消される結果、前記残留応力や応力差によって側壁部に生じた反りが矯正され、引いてはプレス成形体の組み立て、接合、形状の安定性が確保されるので極めて有用である。また、本発明において、底壁部の周りに曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた曲面部が形成されたプレス成形体であって、この曲面部に上記要件を満足する線状凹部が加圧成形されたもの fc好ましい態様である。

上記態様によれば、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた曲面部に所定の線状凹部が加圧成形されているので、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形によって曲面部の表面部に生じた残留応力や板厚方向の応力差が緩和ないし解消される結果、前記残留応力や応力差によって曲面部に生じた曲率半径の拡大が矯正され、所望の曲率半径を有する曲面部を備えたプレス成形体が得られるので極めて有用である。

また、上記のプレス成形体において、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に、上記要件を満足する線状凹部がプレス方向に対して交差する方向（好ましくは直交する方向）に線状凹部が加圧成形されたものも本発明の好ましい態様である。

上記態様によれば、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位にプレス方向に対して交差する方向に線状凹部が形成されているので、成形体の表面部に曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形によってプレス方向に生じた残留応力が横断状に分断される結果、表面部の残留応力や板厚方向の応力差を効果的に軽減ないし解消することができ、形状不良を効果的に矯正することができるので極めて有用である。

次に、本発明のプレス成形方法について説明する。

本発明のプレス成形方法は、第 1成形型に第 2成形型を相対移動させ、該第 1 成形型の成形面と第 2成形型の成形面との共働作用によってプレス成形体を成形する方法であって、前記第 1成形面及び/又は前記第 2成形面には線状突起部を備えた成形型を用い、プレス成形の際に曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に前記線状突起部を食い込ませることにより上記要件を満足する線状凹部を加圧成形するところに特徴がある。上記方法によれば、プレス成形の際、プレス成形体の形状成形と形状矯正効果を有する線状凹部の形成とが同時に行われる為、通常のプレス装置を用いて、プレス成形体に生じる形状不良を効率良く矯正し改善することが可能であり、極めて生産性に優れた方法である。ここで上記線状突起部は、第 1成形型または第 2成形型のいずれかの成形面に形成されていても良いし、或いは、第 1成形型及び第 2成形型の双方の成形面に形成されていても良い。要するに、本発明の要件を満足する上記線状凹部が加圧成形される様、いずれか一方若しくは双方の成形面に線状突起部が形成されていれば良いのである。

尚、金属板を複数のプレス成形工程によって成形する場合には、上記工程のうちいずれかの工程において前記線状凹部を加圧成形すれば良い。これにより、通常のプレス装置を用いて、形状成形と同時に成形不良の矯正 ·改善を効率良く行うことができるので生産性が向上する。

また、上記方法において、第 1成形面または第 2成形面のうち、金属板との相対移動速度の小さい成形面 [具体的には第 2成形面（パンチ面）] に上記要件を満足する線状突起部が形成されたものは好ましい態様である。この態様によれば、プレス成形の際、素材金属板との相対移動速度の小さい方の成形面に所定の線状突起部が形成されているので、素材金属板が成形される際、線状突起部が形成された成形面側における素材金属板の滑り量は、線状突起部が形成されていない成形面側に比べて小さくなる為、線状突起部が形成された成形面側においてかじりが生じ難くなり、成形性が向上するというメリットが得られる。

以下、本発明の好適な実施態様について、第 1〜9図を用いて詳述する。このうち第 1図は、本発明の成形対象である裾広がり状 U形部材 3 0 (第 2図を参照）を成形する為のプレス成形用金型の要部断面図である。この金型下面は、凹状成形面 2が形成された上型（ダイ） 1と；前記上型 1に対して近接離反自在に設けられ、且つ、当該上型 1に近接した際に前記凹状成形面 2と共働して素材鋼板 Wを成形する凹状成形面' 4を有する下型（パンチ） 3とを備えている。更に上記下型 3の外周部には、前記上型 1の凹状成形面 2の外周部下面からなる板押さえ面 6との間で素材鋼板 Wを所^の圧力で押圧する板押さえ部材 5が付設されている。上記凹状成形面 2の側面部及び凸状成形面 4の側面部は夫々テ一パ面部 7及び 8に対応し、凸状成形面 4側のテ一パ面部 8には、プレス方向に対して直交する方向（垂直な方向）に断面三角形の線状突起部 1 0が所定の間隔（ピッチ）で多数突設されている。

上記金型を用いてプレス成形するには、まず、第 1図に示す様に、上型 1を上死点に上昇させておき、板押さえ部材 5を素材鋼板 Wの搬入位置に上昇させた状態で、素材鋼板 Wを板押さえ部材 5の上に導入する。次に上型 1を下降させて素材鋼板 Wを上型 1の板押さえ面 6と板押さえ部材 5との間に挟持しつつ、板押さぇ部材 5の付勢力に抗して更に下死点まで押し下げ、素材鋼板 Wを凹状成形面 2 内に流入させつつ、凹状成形面 2と下型 3の凸状成形面 4との間で成形する。そうすると第 2図に示す様に、凸状成形面 4の頂部によって成形された底壁部 3 2 ,の両側に側壁部 3 1が絞り曲げ成形された U形部材 3 0が得られる。

上記プレス成形の際には、下型 3の凸状成形面 4のテ一パ面部 8には、プレス方向と垂直な方向に線状突起部 1 0が形成されている為、上型 1が下死点に到達する際、 U形部材 3 0の側壁部 3 1の内面に前記線状突起部 1 0の先端部が食い込む結果、側壁部 3 1には所定の深さ及びピッチを有する多数の線状凹部が形成される。この様にして形成された線状凹部により、曲げ曲げ戻し変形により生じた側壁部 3 1の表面部の残留応力や板厚方向に生じた応力差が緩和される様になる。従って、成形後に U形部材 3 0を型から取り出すと、当該 U形部材 3 0の側壁部 3 1の反りが軽減され、形状精度が向上する。尚、第 2図では、線状突起部 1 0によって形成された線状凹部 1 1は、便宜上、その長さ方向の中心線によつて表している。更に同図では便宜上、側壁部 3 1の外面側に線状凹部 1 1を記載しているが、実際は、側壁部 3 1の内面側に形成されるものである。ここで上記線状凹部は、その深さを Dmm、ピッチを P mm、素材鋼板の板厚を t mmとしたとき、 D/ P≥0 . 0 3 X t / 1 . 2、 0 . 0 2 t <D≤0 . 5 tの要件を満足するものである。

尚、上記態様では、線状突起部 1 0を下型 3の凸状成形面 4のテーパ面部 8に形成しているが、これに限定されず、例えば上型 1の凹状成形面 2のテーパ面部 7に形成しても良く、この様な態様も本発明の範囲内に包含される。但し、前者の態様、即ち、下型 3側に線状突起部 1 0を形成した態様の方が、プレス成形の際にかじりが生じ難く、形成も容易であるという利点がある。或いは上記線状突起部 1 0は、下型 3の凸状成形面 4のテーパ面部 8、および上型 1の凹状成形面 2のテ一パ面部 7の双方に形成しても良く、この様な態様も本発明の範囲内に包含される。

更にテ一パ面部 8またはテ一パ面部 7に形成された線状突起部 1 0の方向は、上記態様の如くプレス方向に垂直な方向に限定されず、プレス方向にほぼ平行なテーパ面部の傾斜方向に形成されていても構わない。第 3図は、プレス方向と平行に線状突起部が並設された下型の斜視図であり、線状突起部 1 0をその長さ方向の中心線により表している。第 3図に示す様に、テーパ面部 8を構成する平面 P 1上の点 Oを通る線状突起部 1 0が、前記点〇を通り平面 P 1に直交する直線 aと点 Oを通りプレス方向に平行な直線 bとによって定まる平面 P 2が前記平面 P 1と交わる交線の方向に形成されているものも本発明の範囲内に包含される。或いは線状突起部 1 0は、第 1図の如くプレス方向に直交する方向と、第 3図の如くテーパ面部の傾斜方向との間の任意方向に形成されていても構わない。或いは線状突起部は、これらの方向が混在した方向に形成されていても良い。もっとも線状突起部がプレス方向に垂直および Zまたは平行（ほぼ垂直、ほぼ平行な場合を含む）に形成された態様は、任意の方向に形成された態様に比べ、金型の製造が容易であるというメリットを有する。

また、本発明における線状突起部は、上記態様の如く連続的な線状に限定されず、例えば第 4図に示す様に、当該線状突起部の途中に部分的に間欠部 1 3を有する線状突起部 1 O Aであっても良い。また、線状突起部の縦断面形状も特に限

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I正された用, ¾- (摩 ) 定されず、例えば第 5図に示す様に、（A) 三角形、（B) 截頭三角形状、（C) 弧状頭部を有する三角形状、（D)裾広がり山形状等、適宜好適なけ以上を採用することができる。この様に三角形状若しくは略三角形状の縦断面を有する線状突起部を設けた場合には、線状突起部の先端部が素材表面部に食い込み易くなる為、表面部における材料の流動が円滑となり、所望の深さ及びピッチを有する上記縦断面を備えた線状凹部を容易に且つ安定して形成できるというメリットがある。また、上記線状突起部 1 0の形成部位はテ一パ面部 7、 8に限定されず、下型 3のテーパ面部 8から頂部平坦面への移行部を構成する肩部、または上型 1のテ —パ面部 7から底部平坦面への移行部を構成する曲げ R部に形成することも可能である。この様な態様とすることにより、 U形部材 30の曲げ R部に所定の線状凹部を形成することができ、当該曲げ R部における板厚方向の応力差を緩和ないし解消して、曲げ R部における角度変化をも抑制することができる。

'以下、前記第 1図の金型を用いてプレス成形した実験結果を述べる。

まず、テーパ面部 8に、高さ 0. 2mm、ピッチ 3 mmを有し、且つ第 5図（D) の断面形状を備えた線状突起部 10を形成した下型 3を用い、材質 S GAC 44 0 -45X45, 板厚 0. 8 mm ( t = 0. 8 mm) の素材鋼板（高張力合金化溶融亜鉛めつき鋼板）を U形 H部の深さが 1 50 mmの U形部材 30にプレス成形した。次いで上型 1の下死点にて線状突起部 1 0の先端部を素材鋼板に食い込ませ、深さ Dが板厚 tの 20 %を満足する線状凹部（D=0. 16mm, D/P =0. 053) を形成した。その結果、 U形部材 30の側壁部 3 1には反りが殆ど生じなかった。これは、上記線状凹部が本発明の要件、即ち、 DZP≥0. 0 3 X t/1. 2、及び 0. 02 t<D≤0. 5 tを満足しているからである。ここで、前記テーパ面部 8の傾斜角（テ一パ面部を構成するテーパ面と、当該テーパ面上の点を通りプレス方向に平行な直線とのなす角）は 5° とした。

尚、本発明の成形対象は上記 U型断面部材のみならず、大きな曲率半径を備えた曲面部を有する成形体も包含される。即ち、製品によっては、上記態様の如く U形部材ではなく、例えばドアやルーフ等の様に大きな曲率半径を備えた曲面部を有するものがある。この様な成形体においても、プレス成形後に型から取り出すと、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位には表面部に残留応力や板厚方向の応力差が生じて変形し、目標とする曲率半径よりも大きな曲率半径になるのが通例である。

かかる場合には第 6図に示す様に、例えば下型 2 3の頂部に形成された曲面部 2 8に、プレス方向と垂直な方向に線状突起部 2 0を並設した金型を用いてプレス成形すれば良い。ここで第 6図及び後記する第 7図では便宜上、線状突起部 2 0をその延設方向の中心線により表している。この搽な態様とすることにより、成形の際、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた成形体の曲面部に所定の線状凹部が容易に形成される結果、曲率半径の拡大を防止することができる。勿論、線状突起部 2 0は上記態様に限定されず、上型の底部成形面の曲面部に形成しても良い。 '

また、線状突起部 2 0の方向は第 6図の如くプレス方向に垂直な方向に限定されず、例えば第 7図に示す様に、，曲面部 2 8の上端中心部から下部周縁部に向かう様に放射方向に形成しても構わない。即ち、曲面部 2 8を構成する曲面 C状の点〇を通る線状突起部 2 0は、前記点 Oを通り曲面 Cの法線 aと点〇を通りプレス方向に平行な直線 bとによって定まる平面 Pと、前記曲面 Cとの交線方向に形成しても良い。或いは、この線状突起部 2 0と第 6図の線状突起部 2 0を併設しても良い。かかる金型を用いてプレス成形することにより、線状突起部 2 0が成形体の曲面部に食い込む結果、曲面部には、所定の線状凹部が底部中心部から放射方向に加圧成形することができる。

尚、上記態様では、一工程により、プレス成形体の成形と、線状突起部 1 0の食い込みによる線状凹部の形成を同時に行ったが、これに限定する趣旨ではない。. 従って、金属板を複数工程によってプレス成形する場合には、例えば素材をほぼ断面 U形に絞り曲げ成形するドロー（粗成形）工程またはリストライク（仕上成形）工程のうちいずれかの工程において、上記と同様に線状突起部を形成した金型を用いて所望の線状凹部を形成すれば良い。

以下、リストライク工程において、粗成形時に成形体の側壁部に生じた反りを改善する態様について説明する。第 8図はリストライク成形用金型の成形開始時における半部正面図を、第 9図はリストライク成形用金型の成形終了時における半部正面図を夫々示す。上記態様の成形対象は、第 9図に示す通り、側壁部 8 1 、 8 1が底壁部 8 2の両側に直角に曲げ形成された U形部材 8 0である。

第 8図に示すリストライク成形用金型は、断面形状が方形の凸状成形面 5 4を有する下型 5 3と、当該下型 5 3の凸状成形面 5 4の側面部と共働して U形部材 8 0の側壁部 8 1を仕上成形する平面状成形面 5 2が前面に形成された横型 5 1 と、当該横型 5 1を前記下型 5 3側に進退自在に金型バース 6 0上を移動させる駆動機構 6 8とを備えている。上記下型 5.3は前記金型ベース 6 0に立設されており、凸状成形面 5 4の側面部には、ドロ一成形の際のプレス方向に対して垂直な方向に形成された線状突起部 1 0が所定の間隔で多数突設'されている。また、前記横型 5 1が前記下型 5 3側に前進した後、横型 5 1を後方へ引き戻す為の戻し部材 6 9が、金型べ一ス 6 0の端部に立設されたヒール部材 6 6に付設されている。

前記駆動機構 6 8は、上死点と下死点との間を昇降する.ベース部材 6 1と、前記ベース部材 6 1の昇降に連動して下型 5 3の凸状成形面 5 4の側面部に平面状成形面 5 2を近接離反する様に前記横型 5 1を進退させるカム部材 6 7とを備えている。上記カム部材 6 7は、前記ベース部材 6 1の両端部に設けられ、下端部には第 1テーパ面 6 5が形成され、側面部が前記金型べ一ス 6 0に立設されたヒ一ル部材 6 6の側面に案内されて昇降する様に構成されている。また、前記べ一ス部材 6 1には、ベース部材 6 1に取り付けられた付勢支持部材 6 2を介して、前記ベース部材 6 1が下死点近傍ないし下死点に下降する際に下型 5 3の凸状成形面 5 4の頂部と共働して U形部材 8 0の底壁部 8 2を押圧挟持する押さえ部材 6'3が設けられている。尚、前記付勢支持部材 6 2及び戻し部材 6 9は、スプリングゃゴム等の比較的大きな伸縮量が得られる弾性体や流体シリンダ等によって構成される。

前記横型 5 1の上端部には、前記カム部材 6 7の下降に従って、カム部材 6 7 の下端部に形成された第 1テーパ面 6 5と当設し、前記戻し部材 6 9の後方への付勢力に抗して横型 5 1を前記下型 5 3側へ移動させる第 2テ一パ面 7 0が形成されている。尚、部材の摺動面には、適宜、耐摩耗材が付設されている。

上記金型を用いて U形部材 8 0を仕上成形するには、まず、第 8図に示す様に、駆動機構 6 8のベース部材 6 1を上死点に上昇させておき、前工程で粗成形されており、且つ、側壁部 8 1に反りが発生している U形部材 8 0を下型 5 3の上に導入する。次いでベース部材 6 1を下降させ、当該ベース部材 6 1に付勢支持部材 6 2を介して支持された押さえ部材 6 3の下面を下型 5 3の凸状成形面 5 4の頂部に載置された U形部材 8 0の底壁部 8 2の上面に当接させる。更にベース部材 6 1を付勢支持部材 6 2の弹発力に抗して下死点まで下降させ、 U形部材 8 0 の底壁部 8 2を押さえ部材 6 3と下型 5 3の凸状成形面 5 4の頂部とによって加圧状態で挟持する。

一方、ベ一ス部材 6 1に設けられたカム部材 6 7は、ベース部材 6 1の下降に従って下降し、カム部材 6 7の第 1テ一パ面 6 5が橫型 5 1の第 2テーパ面 7 0 に当接し、更にベース部材 6 1が下降するに従って横型 5 1が下型 5 3側に前進する。ベ一ス部材 6 1が下死点に到達するとき、第 9図に示す様に、横型 5 1の前面に形成された平面状成形面 5 2が下型 5 3の凸状成形面 5 4の側面部に突設された多数の線状突起部 1 0に U形部材 8 0の側壁部 8 1を押し当て、側壁部 8 1に線状突起部 1 0を食い込ませ、これにより仕上成形が終了する。その後、ベ一ス部材 6 1を上昇させると、押さえ部材 6 3が上昇して U形部材 8 0の底壁部 8 2を開放すると共に、横型 5 1が戻し部材 6 9によって後方へ引き戻されて後退し、元の位置に戻り、成形が終了する。

上記 U形部材 8 0の側壁部 8 1には、線状突起部 1 0の食い込みにより、ドロ一成形の際のプレス方向と垂直な方向に所定の深さ及びピッチを多数有する線状部が形される。上記線状凹部の形成により、側壁部 8 1の表面部の残留応力や板厚方向の応力差が緩和され、金型から取り出した U形部材 8 0の側壁部 8 1 の反りが矯正される結果、形状精度が向上する。

上記金型を用いたリストライク成形について反り量を測定した結果は以下の通りである。

まず、材質 S G A C 4 4 0— 4 5ノ 4 5、板厚 0 . 8 mm ( t = 0 . 8 mm) の素材鋼板（高張力合金化溶融亜鉛めつき鋼板）を用い、常法により凹部深さが 1 5 0 mmの U形部材 8 0を絞り曲げ成形により粗成形したところ、側壁部 8 1 に反りが発生した。次いでこの U形部材 8 0をリストライク用金型に供給した。下型 5 3の凸状成形面 5 4の側面部には、高さ 0 . 2 mm、ピッチ 3 mmを有し、且つ第 5図（d ) の形状を備えた線状突起部 1 0が多数形成されている。次にベ一ス部材 6 1を下死点に下降させ、下死点にて線状突起部 1 0の先端部を U形部材 8 0の側壁部 8 1に食い^ませ、深さ Dが板厚 tの 2 0 % (D = 0 . 1 6 mm, D / P = 0 . 0 5 3 ) を満足する線状凹部を形成した。その結果、 U形部材 8 0 の側壁部 8 1の反りは殆ど解消された。これは、上記線状凹部が本発明の要件、即ち、 D Z P≥0 . 0 3 X t X l . 2、及び 0 . 0 2 t <D≤ 0 . 5 tを満足しているからである。

尚、上記態様では、下型 5 3の凸状成形面 5 4の側面部に線状突起部 1 0を形成したが、これに限定されず、上記線状突起部は横型 5 1の平面状成形面 5 2側に形成しても良い。また、線状突起部の形成方向も上記態様の如くドロ一成形時のプレス方向に垂直な方向（横方向）に限定されず、プレス方向に平行な方向（縦方向）に形成しても良く、或いは横方向と縦方向の中間の斜め方向に形成しても構わない。

更に上記態様では、ベース部材 6 1の下降によりカム部材 6 7を介して横型 5 1を下型 5 3側に移動する様にしたがこれに限定されず、例えばカム部材 6 7を設けることなく油圧シリンダ等の適宜の伸縮部材により、横型 5 1を進退させても構わない。

尚、本発明に用いられるプレス成形用金型には、クロムめつきやセラミックスコーティング等の公知の表面処理や熱処理等が施されていても良い。また、本発明に用いられるプレス装置は特に限定されず、油圧プレスやメカニカルプレス、更には対向液圧プレス等、如何なる形式のプレス装置も使用可能である。産業上の利用可能性

本発明のプレス成形体は上記の様に構成されており、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に所定の線状凹部が加圧形成されているので、曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形によって成形体の表面部に生じた残留応力や板厚方向の応力差を緩和ないし解消することができる。その結果、成形体の形状不良を改善することができるのみならず、成形体の形状不良に基づく組み立て不良や、複数の成形体の接合不良を有効に防止することが可能である。この様な形状不良改善効果は、特に、軽量化や安全性等の観点から自動車車体に使用される高張力薄鋼板 (ハイテン材）を用いてプレス成形した場合に顕著に見られ、自動車用プレス成形体としての利用価値は極めて高いと考えられる。

また、本発明の成形方法によれば、通常のプレス装置を用いて、形状の成形と同時に、曲げ変性或レゝは曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に所定の線状凹部を形成することができるので、上記プレス成形体の製造方法として生産性に極めて優れている。

Claims

請求の範囲

1 . プレス成形の際に曲げ変形または ^:曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に線状凹部が加圧成形されたプレス成形体であって、

該線状凹部は、下記要件を満足することを特徴とするプレス成形体。

Ώ / Ρ≥ 0 . 0 3 X t / 1 . 2、及び

0 . 0 2 t <D≤ 0 . 5 t

式中、 Pは線状凹部の間隔（mm)、

Dは線状凹部の深さ（mm)、

tはプレス成形体の板厚（mm) を夫々意味する。

2 . 前記曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位には、上記要件を満足する線状凹部が、プレス方向に対して直交する方向に加圧成形されたものである請求項 1に記載のプレス成形体。

3 . 前記曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位には、上記要件を満足する線状凹部が、プレス方向に対して直交する方向に加圧成形されたものである請求項 2に記載のプレス成形体。

4 . プレス成形体の側壁部に上記要件を満足する線状凹部が加圧成形されたものである請求項 1に記載のプレス成形体。 ·

' 5 . プレス成形体の曲面部に上記要件を満足する線状凹部が加圧成形されたものである請求項 1に記載のプレス成形体。

6 . 第 1成形型に第 2成形型を相対移動させ、該第 1成形型の成形面と第 2成形型の成形面との共働作用によってプレス成形体を成形する方法であって、前記第 1成形面及び Z又は前記第 2成形面には線状突起部を備えた成形型を用い、プレス成形の際に曲げ変形または曲げ曲げ戻し変形を受けた部位に前記線状突起部を食い込ませることにより、下記要件を満足する線状凹部を加圧成形することを特徵とするプレス成形体の成形方法。

D/P≥0. 03X tZl. 2、及び

0. 02 t<D≤ 0. 5 t

式中、 Pは線状凹部の間隔（mm)、

Dは線状凹部の深さ（mm)、

tはプレス成形体の板厚（mm) を夫々意味する。

7. 金属板を複数のプレス成形工程によって成形するに当たり、前記工程のうちいずれかの工程において前記線状凹部を加圧成形するものである請求項 6に記載のプレス成形方法。

8. 第 1成形面または第 2成形面のうち、金属板との相対移動速度の小さい成形面に上記要件を満足する線状突起部が形成されたものである請求項 6に記載のプレス成形方法。