WO2016194503A1 - プレス成形方法及びプレス成形金型 - Google Patents

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press
die
punch
inclined wall
wall portion
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遼 揚場
亮伸 石渡
平本　治郎
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/21—Deep-drawing without fixing the border of the blank

Definitions

  • the present invention relates to a press forming method and a press molding tool, and in particular, a press molding method and a press mold that suppress wrinkles from occurring in a crash forming. About.
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing an L-shaped product by press working. According to this method, wrinkles are generated in the upper wall of the L-shaped product and fracture in stretch flange forming by pressing using a wrinkle holding pad (pad). It is said that it can be avoided.
  • Patent Document 2 discloses a method of manufacturing a part having an arc-shaped part at a corner without causing wrinkles on a side wall.
  • the method includes: a step of producing an intermediate molded part (preformed part) that does not mold the arc-shaped part; and a step of drawing the arc-shaped part from the intermediate molded product produced by the process to complete the corner part. Therefore, it is said that wrinkles can be avoided by making one or more notches starting from the edge side of the flange portion in a portion that does not reach the arcuate portion.
  • Patent Document 3 a metal sheet material is bent into a hat-shaped cross section, and immediately after the bending process is completed, a compressive force is applied to the vertical wall portion of the metal plate material.
  • a press mold (tool of press forming) is disclosed.
  • a pad load is applied in advance to a wrinkle-generating portion by using a wrinkle pressing pad mechanism having a power different from that of a press forming machine.
  • a method for preventing buckling of the blank material due to the surplus material can be applied to the upper surface of a part that can be sandwiched between a punch and a pad at the initial stage of press molding, but the inclination angle with respect to the drive direction (press molding direction) of the press machine. It cannot be applied to the inclined wall portion.
  • the manufacturing method of the L-shaped product by press work described in Patent Document 1 is to press the blank material with the punch and the pad and maintain the height of the pad as it is, so that the upper wall curved portion (arched portion) of the L-shaped product It suppresses wrinkles in the vicinity.
  • this method can suppress only wrinkles generated on the upper wall of the product and cannot be applied to suppress wrinkles generated on the inclined wall portion of the press-formed product.
  • Patent Document 2 has difficulty in productivity because at least two steps are required for manufacturing parts. Further, in the method described in Patent Document 2, since it is necessary to make an incision in the blank material, there is a problem that the shape of the product is significantly different from the original product shape.
  • the die is lifted laterally by a suspended slider attached to the upper die so as to be slidable.
  • the upper half of the vertical wall portion of the molded product is sandwiched and pressed against the lower half to compress the vertical wall portion.
  • the curvature of the slanted wall portion changes in the bending process. Therefore, the shape of the upper bending blade of the press die must be changed in accordance with the curvature of curvature in the bending process.
  • the press die described in Patent Document 3 the shape of the upper bending blade cannot be changed in the bending process. Therefore, the press die described in Patent Document 3 cannot manufacture a press-formed product having a slanted wall portion that curves in a convex shape.
  • the present invention has been made in view of the above, and has a top portion and an inclined wall portion having no flange at the end continuously on at least one side of the top portion.
  • press molding of a press-molded product in which the whole or a part of the press-curved product is curved convexly toward the inclined wall in the longitudinal direction of the press-molded product in plan view, the blank material is not cut, and It is an object of the present invention to provide a press molding method and a press mold that can form a wall portion in one step and can suppress the generation of wrinkles in the inclined wall portion.
  • the press molding method according to the present invention includes a top plate portion, and an inclined wall portion having no flange at the tip continuously on at least one side of the top plate portion, and the whole or a part of the inclined wall portion is a flat surface.
  • a press molding method in which a press-molded product that is convexly curved toward the inclined wall portion side in the longitudinal direction of the press-molded product is formed by a concave die and a convex punch, wherein the die shoulder portion of the die The first step of forming the foam by moving the die relative to the punch side in a state where the shoulder portion is in contact with the portion corresponding to the inclined wall portion of the blank material, and the inclined wall portion of the blank material A second step of sandwiching a portion closer to the end than the portion corresponding to the die with the die and the punch, and forming the die on the punch side in a state where the end portion is sandwiched. move relative to dead center) And a third step of forming the inclined wall portion.
  • the press molding method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, at least the first step includes a step of pressing a portion corresponding to the top plate portion of the blank material with a pad.
  • the press-molding die according to the present invention has a top plate portion, and an inclined wall portion having no flange at the tip continuously to at least one side of the top plate portion, and the whole or a part of the inclined wall portion is A press-molding die for molding a press-molded product that is convexly curved toward the inclined wall portion in the longitudinal direction of the press-molded product in plan view, wherein a blank material is placed on the top plate portion to form the top plate portion.
  • a punch having a plate forming part, a slant wall forming part for forming the slant wall part, and a punch side locking part (locking portion) continuous from the slant wall forming part, and in cooperation with the slant wall forming part of the punch
  • a die having a slanted wall forming part for forming a slanted wall part of the press-formed product and a die side latching part continuous from the slanted wall molded part, and the punch side latching part and the die side latching
  • Each part is a parallel wall parallel to the press molding direction, and the bra Characterized in that it is sandwiched configured to be able to part of the end portion than the portion corresponding to the inclined wall portion in the click member.
  • the press-molding die according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, a pad for pressing at least a part of a portion corresponding to the top plate portion of the blank material in cooperation with the punch is provided.
  • the top plate portion, the slant wall portion having no flange at the tip continuously to at least one side of the top plate portion, and the whole slant wall portion Alternatively, in press molding of a press-molded product that is partially convexly curved toward the inclined wall portion in the longitudinal direction of the press-molded product in plan view, the blank material is not cut and the inclined wall portion is It can shape
  • FIG. 1 is an explanatory view of a press mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a press-formed product according to the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory view of a conventional press-molding die.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a problem of a press-formed product formed by using a conventional press-molding die.
  • FIG. 5 is an explanatory view for explaining the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of a press-formed product as a target in the embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view of the press-molding die of the present invention used in the examples.
  • FIG. 8 is a diagram showing a molding process in the case where molding is performed using the press mold of the example of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of a press-formed product formed by using the press-molding die of the example of the present invention in Examples.
  • FIG. 10 is a perspective view of a blank material formed using a conventional press-molding die in the examples.
  • the press molding method includes a top plate portion 43 and a slant wall portion 45 having a flange at the tip continuously to at least one side of the top plate portion 43.
  • the press molded product 41 in which the entire or part of the inclined wall portion 45 is convexly curved toward the inclined wall portion 45 in plan view along the longitudinal direction of the press molded product 41 is converted into a convex punch and a concave die. It shape
  • the press mold used in the press molding method there is a press mold 1 as shown in FIG.
  • the press-formed product 41 that is the target shape of the press-molding in the present embodiment includes a top plate portion 43 and a slant wall portion that has no flange at the tip continuously to at least one side of the top plate portion 43. 45, and the whole or part of the inclined wall portion 45 is curved in a convex shape toward the inclined wall portion 45 in a plan view along the longitudinal direction of the press-formed product 41.
  • the inclined wall portion 45 continues to the top plate portion 43 via the connecting portion 47, and is inclined with respect to a direction (press forming direction) in which the die 5 is relatively moved to the punch 3 side when the press-formed product 41 is formed. ⁇ .
  • the press-molding die 1 includes a top plate forming portion 3 a on which a blank material 9 is placed and forming the top plate portion 43, and an inclined wall that forms the inclined wall portion 45.
  • a punch 3 having a punching side hook 3c continuous from the forming portion 3b and the inclined wall forming portion 3b, and the inclined wall portion 45 of the press-formed product 41 is formed in cooperation with the inclined wall forming portion 3b of the punch 3.
  • a die 5 having a die side latching portion 5c continuous from the inclined wall forming portion 5b and the inclined wall forming portion 5b.
  • the punch side latching part 3c and the die side latching part 5c are parallel walls parallel to the press molding direction (drive direction of the press), respectively, and the slant wall part in the blank material before molding bottom dead center. It is comprised so that the site
  • the clearance between the punch side latching portion 3c and the die side latching portion 5c is approximately equal to the thickness of the blank material 9, so that the portion corresponding to the inclined wall portion 45 in the blank material 9 during the molding. Further, the punch side latching portion 3c and the die side latching portion 5c can hold the portion closer to the end side in cooperation. In addition, by pressing to the bottom dead center while sandwiching the portion on the end portion side, it is possible to obtain a press-formed product 41 having a target shape in which generation of wrinkles in the inclined wall portion 45 is suppressed.
  • the press molding method according to the present embodiment is, for example, a molding using a press molding die 1 as shown in FIG. 1, and a first step in which a die 5 is moved relative to the punch 3 side to form a mold. And a second step of sandwiching a portion closer to the end portion than the portion corresponding to the inclined wall portion 45 in the blank 9, and further forming the die 5 on the punch 3 side while sandwiching the end portion portion. And a third step of forming the inclined wall portion 45 of the press-formed product 41 by relative movement to the dead point.
  • each said step is demonstrated in detail with reference to FIG.
  • First step In the first step, the blank material 9 is placed on the top plate forming portion 3 a of the punch 3, and the die 5 (for example, a die shoulder portion) is in contact with a portion corresponding to the inclined wall portion 45 in the blank material 9.
  • the die 5 for example, a die shoulder portion
  • the blank material 9 does not come into contact with the slant wall forming portion 3b of the punch 3 and deflection occurs as shown in FIG. 5 (b). .
  • This deflection becomes large when a steel plate having a high tensile strength is used as the blank material 9, and is particularly noticeable when a high strength steel plate having a tensile strength of 980 MPa class (class) or higher is used.
  • ⁇ Second step ⁇ In the second step, before the molding bottom dead center after the first step of forming the foam, a part closer to the end part than the part corresponding to the inclined wall part 45 in the blank material 9 is formed on the punch side latching part 3c and the die. This is a step in which the side latching portion 5c cooperates and holds (FIG. 5C). As described above, since the blank material 9 is bent in the first step, the blank material 9 does not come into contact with the slant wall forming portion 3b of the punch 3 and the end portion of the blank material 9 is hung on the punch side. It is clamped by the stop part 3c and the die side hook part 5c.
  • ⁇ Third step ⁇ In the third step, the die 5 is further moved relative to the punch 3 side to the bottom dead center in the state where the end side portion of the blank 9 is sandwiched by the punch side latching portion 3c and the die side latching portion 5c. In this step, the target shape of the press-formed product 41 is obtained (FIG. 5D).
  • the deflection generated in the blank material 9 is buckled in the thickness direction.
  • the blank material 9 is pressed by the inclined wall forming portion 5b of the die 5 and the inclined wall forming portion 3b of the punch 3 to form the inclined wall portion 45 (FIG. 2).
  • the wrinkles 49 are formed from the vicinity of the tip of the inclined wall portion 45 as shown in FIG. It may occur.
  • the wrinkle 49 is generated when a large compressive strain is generated in the forming process and the end portion of the blank 9 that is not restrained by the surrounding material is buckled in the thickness direction. Therefore, immediately before the end portion of the blank 9 is buckled in the thickness direction in the forming process, the off-plane deformation in the thickness direction of the end portion is constrained, thereby causing wrinkles in the inclined wall portion 45. It is thought that generation of 49 can be suppressed.
  • the punch 3 and the die 5 each have a punch side hook portion 3 c and a die side hook portion 5 c which are parallel walls parallel to the press molding direction. There is.
  • the portion on the end side of the blank 9 sandwiched between the punch side latching portion 3c and the die side latching portion 5c can be easily removed by the next process such as wrist-like or trimming.
  • the press-formed product 41 is not provided with the pad 7. May be formed.
  • the die 5 is preferably provided with a top plate forming portion (not shown) for forming the top plate portion 43 of the press-formed product 41.
  • the press molding die 1 includes the pad 7, and at least in the first step, the upper surface of the blank material 9 is pressed by the pad 7 for molding.
  • the position in the press molding direction of the part closer to the end part than the part to be performed is not changed, and the part on the end part side is surely secured at the predetermined position by the punch side latching part 3c and the die side latching part 5c in the second step. This is because it is sandwiched between the two.
  • the press molding method according to the present embodiment is not limited to using the punch side latching portion 3c and the die side latching portion 5c, but from a portion corresponding to the inclined wall portion 45 in the blank material 9 during the molding.
  • the portion on the end side can be sandwiched between the punch 3 and the die 5, other modes may be used.
  • a part of the punch 3 or the die 5 corresponding to the punch side latching part 3c or the die side latching part 5c may be moved in the middle of molding to sandwich the end of the blank material 9 in the middle of molding. Good.
  • FIG. 6 it has a top plate portion 43 and a slant wall portion 45 continuous on one side of the top plate portion 43, and the whole or a part of the slant wall portion 45 is a press-molded product.
  • the presence or absence of wrinkles generated in the inclined wall portion 45 of the press-formed product 41 was verified with respect to the press-formed product 41 curved in a convex shape toward the inclined wall portion 45 in plan view along the longitudinal direction of 41.
  • the dimensions of the press-formed product 41 are as follows.
  • the punch shoulder radius R of the connecting portion 47 connecting the top plate portion 43 and the inclined wall portion 45 is 7 mm, and the inclined angle ⁇ between the inclined wall portion 45 and the height direction of the press-formed product 41 is ⁇ .
  • the radius of curvature of the convex curve of the inclined wall portion 45 is 1600 mm
  • the length L in the longitudinal direction is 830 mm
  • the inclined length S of the inclined wall portion 45 is changed in the range of 20 mm to 40 mm.
  • the blank 9 used for forming the press-formed product 41 was a steel plate having a thickness of 1.2 mm and a tensile strength of 980 MPa.
  • a press-molded product 41 is molded using each of the press-molding die 21 (invention example) according to the present invention shown in FIG. 7 and the conventional press-molding die 11 (conventional example) shown in FIG. In each case, the inclination length S of the inclined wall portion 45 was changed to determine the presence or absence of wrinkles.
  • the press mold 21 in the present invention includes a punch 23 having a top plate forming part 23a, a slant wall forming part 23b, and a punch side latching part 23c, a die side latching part 25c, A die 25 having a slant wall forming portion 25b, and the positions of the punch side latching portion 23c and the die side latching portion 25c are the end portions in the range of about 1 mm from the tip of the blank 9. It changed according to the inclination length S of the inclined wall part 45 so that it might be clamped.
  • the press molding die 21 according to the present invention When the press molding die 21 according to the present invention is used (example of the present invention), the press molding die 21 and the blank material 9 in the molding process are molded to the bottom dead center in FIG.
  • the shape of the molded product 41 is shown in FIG.
  • FIG. 10 shows the results of the shapes of the press-molding die 11 and the blank material 9 in the molding process when the conventional-shaped press-molding die 11 is used (conventional example).
  • Table 1 shows the results of the presence or absence of wrinkles when the slope length S of the inclined wall portion 45 is changed.
  • produces in the edge part of the inclined wall part 45 after press molding is shown by (circle)
  • produce is shown by (circle).
  • the inclined wall portion 45 when the inclined length S of the inclined wall portion 45 is 35 mm or more, the inclined wall portion 45 is wrinkled. As shown in FIG. 10, until the middle of molding, the blank material 9 could be molded without causing wrinkles in the portion corresponding to the inclined wall portion 45, but the blank material 9 was bent near the bottom dead center of the molding. Wrinkles occurred in the process of pressing between the inclined wall forming portion 13b and the inclined wall forming portion 15b of the die 15.
  • the inclined wall portion 45 in the middle of the molding, by sandwiching a portion closer to the end portion than the portion corresponding to the inclined wall portion 45 in the blank material 9 (A in FIG. 8C), the inclined wall portion 45 Even when the inclined length S is 40 mm, the inclined wall portion 45 can be molded without generating wrinkles, which is a better result than the conventional example.
  • the present invention there is a top plate portion and an inclined wall portion without a flange at the tip continuously on at least one side of the top plate portion, and the whole or a part of the inclined wall portion is a press-formed product in a plan view.
  • the inclined wall portion can be formed in one step without making a notch in the blank material. It is possible to provide a press molding method and a press mold that can suppress the generation of wrinkles in the inclined wall portion.

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Abstract

本発明に係るプレス成形方法は、天板部と、天板部の少なくとも片側に連続する斜壁部と、を有し、斜壁部が平面視でプレス成形品の長手方向において斜壁部側に凸状に湾曲したプレス成形品をパンチ（３）とダイ（５）で成形するものであって、ダイ肩部をブランク材（９）における斜壁部に相当する部位に当接させた状態で、ダイ（５）をパンチ（３）側に相対移動させて成形する第１ステップと、ブランク材（９）における斜壁部に相当する部位よりも端部側の部位をダイ（５）とパンチ（３）で挟持する第２ステップと、前記端部側の部位を挟持した状態で、ダイ（５）をパンチ（３）側に成形下死点まで相対移動させて、斜壁部を成形する第３ステップと、を含む。

Description

プレス成形方法及びプレス成形金型
　本発明は、プレス成形（press　forming）方法及びプレス成形金型（tool　of　press　forming）に関し、特に、フォーム成形（crash　forming）においてしわ（wrinkles）の発生を抑制するプレス成形方法及びプレス成形金型に関する。
　近年、環境問題に起因した車体の軽量化（weight　reduction　of　automotive　body）のため、自動車部品（automotive　part）に高強度鋼板（high-strength　steel　sheet）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。ところが、高強度鋼板は強度の低い鋼板と比較し延性が劣る。このため、ブランク材（blank）の端部をブランクホルダー（blank　holder）によって把持してしわ押さえ力（blank　holder　force）を付与するドロー成形（deep　drawing）においては、ブランク材の端部近傍に大きな歪み（strain）が生じて材料破断（material　fracture）に至りやすい。そのため、高強度鋼板においては、ブランクホルダーを使用しない曲げ加工（bending　deformation）主体のフォーム成形を適用するケースが多い。しかし、フォーム成形では鋼板にかかる張力が比較的小さい。このため、部品形状による材料余り（excess　metal）がしわ発生の直接要因となり易く、目標形状のプレス成形品を得ることは難しい。
　特許文献１には、プレス加工によるＬ形製品の製造方法が示されている。当該方法によれば、しわ押さえパッド（pad）を使用してプレス加工することで、Ｌ形製品の上壁（upper　wall）におけるしわの発生及び伸びフランジ成形（stretch　flange　forming）における割れ（fracture）を回避することができるとされている。
　特許文献２には、角部に円弧状部を有する部品を、縦壁（side　wall）にしわを発生させずに製造する方法が開示されている。当該方法は、円弧状部を成形しない中間成形品（preformed　part）を作製する工程と、該工程により作製された中間成形品から円弧状部を絞り成形して角部を完成させる工程と、からなり、円弧状部に至らない部分にフランジ部（flange　portion）のエッジ側から始まる切欠きを１個以上いれることでしわの発生を回避することができるとされている。
　特許文献３には、金属板（metal　sheet）素材をハット形断面（hat-shaped　cross　section）に曲げ加工し、曲げ加工完了した直後に金属板素材の縦壁部に圧縮力（compressive　stress）を付与するようにしたプレス型（tool　of　press　forming）が開示されている。
国際公開第２０１２／０７０６２３号 特公平６－４７１３５号公報 特開２００５－２５４２７９号公報
　プレス成形時にしわの発生を抑制する従来手法には、プレス機（press　forming　machine）とは別動力のしわ押さえパッド機構を用いて、しわが生じる部位に予めパッド荷重（load）を付与しておくことで、材料余りによるブランク材の座屈（buckling）を防止する方法がある。ところが、当該方法は、プレス成形初期にパンチ（punch）とパッドにより挟持することができる部品上面に適用することは可能であるが、プレス機の駆動方向（プレス成形方向）に対して傾斜角を有する斜壁部（inclined　wall　portion）に適用することは、その機構上できない。
　特許文献１に記載のプレス加工によるＬ形製品の製造方法は、パンチとパッドによってブランク材を挟圧し、そのままパッドの高さを維持することで、Ｌ形製品の上壁湾曲部（arched　portion）近傍のしわを抑制するものである。ところが、この方法は、製品上壁に生じるしわのみを抑制できるものであって、プレス成形品の斜壁部に発生するしわの抑制には適用できない。
　特許文献２に記載の方法は、部品の製造に少なくとも２工程が必要となるため生産性に難がある。また、特許文献２に記載の方法では、ブランク材に切欠き（incision）を入れる必要があるので、本来得るべき製品形状と著しく異なるものになってしまう問題があった。
　特許文献３に記載のプレス型は、上型に摺動（sliding）可能に取り付けられた吊りスライダ（suspended　slider）によってダイ（die）の上曲げ刃（bending　blade）が横方向に移動し、プレス成形品の縦壁部の上半分を挟持するとともに下半分に押圧して縦壁部を圧縮するものである。しかしながら、本願が扱う長手方向に沿って湾曲した斜壁部を有する部品のプレス成形では、曲げ加工する過程において前記斜壁部の湾曲の曲率（curvature）が変化する。このため、前記プレス型の上曲げ刃の形状を曲げ加工過程における湾曲の曲率に合わせて変化させなくてはならない。ところが、特許文献３に記載のプレス型では上曲げ刃の形状を曲げ加工過程において変化させることはできない。そのため、特許文献３に記載のプレス型では凸状に湾曲する斜壁部を有するプレス成形品を製造することはできない。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、天板部（top　portion）と、該天板部の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部を有し、該斜壁部の全体もしくは一部が平面視でプレス成形品の長手方向において前記斜壁部側に凸状に湾曲したプレス成形品のプレス成形において、ブランク材に切欠きを入れることなく、又、前記斜壁部を１工程で成形することができ、該斜壁部にしわが発生するのを抑制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。
　本発明に係るプレス成形方法は、天板部と、該天板部の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部と、を有し、該斜壁部の全体もしくは一部が平面視でプレス成形品の長手方向において前記斜壁部側に凸状に湾曲したプレス成形品を、凹状のダイと凸状のパンチで成形するプレス成形方法であって、前記ダイのダイ肩部（shoulder　portion）をブランク材における前記斜壁部に相当する部位に当接させた状態で、前記ダイを前記パンチ側に相対移動させてフォーム成形する第１ステップと、前記ブランク材における前記斜壁部に相当する部位よりも端部側の部位を前記ダイと前記パンチで挟持する第２ステップと、前記端部側の部位を挟持した状態で、前記ダイを前記パンチ側に成形下死点（bottom　dead　center）まで相対移動させて、前記斜壁部を成形する第３ステップと、を含むことを特徴とする。
　本発明に係るプレス成形方法は、上記発明において、少なくとも前記第１ステップにおいて、前記ブランク材における前記天板部に相当する部位をパッドで押さえるステップを含むことを特徴とする。
　本発明に係るプレス成形金型は、天板部と、該天板部の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部と、を有し、該斜壁部の全体もしくは一部が平面視でプレス成形品の長手方向において前記斜壁部側に凸状に湾曲したプレス成形品を成形するプレス成形金型であって、ブランク材が載置されて前記天板部を成形する天板成形部、前記斜壁部を成形する斜壁成形部、及び該斜壁成形部から連続するパンチ側掛止部（locking　portion）を有するパンチと、前記パンチの斜壁成形部と協働して前記プレス成形品の斜壁部を成形する斜壁成形部及び該斜壁成形部から連続するダイ側掛止部を有するダイと、を備え、前記パンチ側掛止部及び前記ダイ側掛止部は、それぞれプレス成形方向に平行な平行壁であって、成形下死点前に前記ブランク材における前記斜壁部に相当する部位よりも端部側の部位を挟持可能に構成されていることを特徴とする。
　本発明に係るプレス成形金型は、上記発明において、前記ブランク材における前記天板部に相当する部位の少なくとも一部を、前記パンチと協働して押えるパッドを備えることを特徴とする。
　本発明に係るプレス成形方法及びプレス成形金型によれば、天板部と、該天板部の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部を有し、該斜壁部の全体もしくは一部が平面視でプレス成形品の長手方向において前記斜壁部側に凸状に湾曲したプレス成形品のプレス成形において、ブランク材に切欠きを入れることなく、又、前記斜壁部を１工程で成形することができ、該斜壁部にしわが発生するのを抑制できる。
図１は、本発明の実施の形態に係るプレス成形金型の説明図である。 図２は、本発明に係るプレス成形品の斜視図である。 図３は、従来形状のプレス成形金型の説明図である。 図４は、従来形状のプレス成形金型を用いてフォーム成形したプレス成形品の問題点を説明する図である。 図５は、本発明の実施の形態に係るプレス成形方法を説明する説明図である。 図６は、実施例において対象とするプレス成形品の斜視図である。 図７は、実施例において用いた本発明例のプレス成形金型の斜視図である。 図８は、実施例において本発明例のプレス成形金型を用いて成形した場合の成形過程を示す図である。 図９は、実施例において本発明例のプレス成形金型を用いて成形したプレス成形品の斜視図である。 図１０は、実施例において従来形状のプレス成形金型を用いて成形したブランク材の斜視図である。
　本発明の実施の形態に係るプレス成形方法は、図２に示すように、天板部４３と、天板部４３の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部４５と、を有し、斜壁部４５の全体もしくは一部がプレス成形品４１の長手方向に沿って平面視で斜壁部４５側に凸状に湾曲したプレス成形品４１を、凸状のパンチと凹状のダイを有するプレス成形金型で成形するものである。該プレス成形方法に用いる前記プレス成形金型の一例としては、図１に示すようなプレス成形金型１がある。
　以下、本実施の形態に係るプレス成形方法及びプレス成形金型１を説明するに先立ち、まず、本発明で成形対象とするプレス成形品４１について説明する。なお、以下の説明において、同じ構成要素については、同一の符号を付している。
＜プレス成形品＞
　本実施の形態においてプレス成形の目標形状となるプレス成形品４１は、図２に示すように、天板部４３と、天板部４３の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部４５と、を有し、斜壁部４５の全体もしくは一部がプレス成形品４１の長手方向に沿って平面視で斜壁部４５側に凸状に湾曲したものである。斜壁部４５は、接続部４７を介して天板部４３に連続し、プレス成形品４１を成形する際にダイ５をパンチ３側へ相対移動する方向（プレス成形方向）に対して傾斜角θを有する。
　図２に示すようなプレス成形品４１を、図３に示すような従来形状のプレス成形金型１１を用いてフォーム成形すると、図４に示すように、プレス成形品４１の斜壁部４５の傾斜長さＳがある値以上になると、斜壁部４５の先端に縮み変形（shrink　deformation）が集中し、斜壁部４５にしわ４９が発生する場合がある。このようなしわ４９が発生する場合、プレス成形品４１における凸状の湾曲の曲率や天板部４３に連続する接続部４７のパンチ肩半径、若しくは、斜壁部４５の傾斜長さＳを小さくする等、部品形状を変更することが行われてきた。
＜プレス成形金型＞
　本実施の形態に係るプレス成形金型１は、図１に示すように、ブランク材９が載置されて天板部４３を成形する天板成形部３ａ、斜壁部４５を成形する斜壁成形部３ｂ、及び斜壁成形部３ｂから連続するパンチ側掛止部３ｃを有するパンチ３と、パンチ３の斜壁成形部３ｂと協働してプレス成形品４１の斜壁部４５を成形する斜壁成形部５ｂ及び斜壁成形部５ｂから連続するダイ側掛止部５ｃを有するダイ５と、を備えたものである。
　パンチ側掛止部３ｃ及びダイ側掛止部５ｃは、それぞれプレス成形方向（プレス機の駆動方向）に対して平行な平行壁であり、成形下死点前に前記ブランク材における前記斜壁部に相当する部位よりも端部側の部位を挟持可能に構成されたものである。ここで、パンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃとの間のクリアランスはブランク材９の板厚程度とすることで、成形途中において、ブランク材９における斜壁部４５に相当する部位よりも端部側の部位を、パンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃとが協働して挟持することができる。また、前記端部側の部位を挟持した状態で成形下死点まで成形することで、斜壁部４５においてしわの発生を抑制した目標形状のプレス成形品４１を得ることができる。
＜プレス成形方法＞
　本実施の形態に係るプレス成形方法は、例えば図１に示すようなプレス成形金型１を用いて成形するものであって、ダイ５をパンチ３側に相対移動させてフォーム成形する第１ステップと、ブランク材９における斜壁部４５に相当する部位よりも端部側の部位を挟持する第２ステップと、前記端部側の部位を挟持した状態でダイ５をパンチ３側にさらに成形下死点まで相対移動させてプレス成形品４１の斜壁部４５を成形する第３ステップと、を含む。以下、上記各ステップを、図５を参照して詳細に説明する。
≪第１ステップ≫
　第１ステップは、ブランク材９をパンチ３の天板成形部３ａに載置し、ダイ５（例えばダイ肩部）をブランク材９における斜壁部４５に相当する部位に当接させた状態でパンチ３側に相対移動させてブランク材９のフォーム成形を行うステップである（図５（ａ）～（ｂ））。
　ダイ５をブランク材９に当接させてフォーム成形すると、図５（ｂ）に示すように、ブランク材９はパンチ３の斜壁成形部３ｂとは当接せず、たわみ（deflection）が生じる。このたわみは、ブランク材９に引張強度（tensile　strength）が高い鋼板を用いた場合に大きくなり、特に、引張強度９８０ＭＰａ級（class）以上の高強度鋼板を用いた場合に顕著である。
≪第２ステップ≫
　第２ステップは、フォーム成形を行う第１ステップ後の成形下死点前において、ブランク材９における斜壁部４５に相当する部位よりも端部側の部位を、パンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃとが協働して挟持するステップである（図５（ｃ））。前述のとおり、第１ステップにおいてブランク材９にたわみが生じるため、ブランク材９はパンチ３の斜壁成形部３ｂとは当接せずに、ブランク材９における前記端部の部位はパンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃにより挟持される。
≪第３ステップ≫
　第３ステップは、パンチ側掛止部３ｃ及びダイ側掛止部５ｃによってブランク材９における前記端部側の部位を挟持した状態で、ダイ５をパンチ３側に成形下死点までさらに相対移動させてプレス成形品４１の目標形状を得るステップである（図５（ｄ））。
　パンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃによってブランク材９における前記端部側の部位を挟持した状態で成形することにより、ブランク材９に生じたたわみを板厚方向に座屈させることなくダイ５の斜壁成形部５ｂとパンチ３の斜壁成形部３ｂによりブランク材９が押圧され、斜壁部４５（図２）が成形される。
　本発明の実施の形態に係るプレス成形方法及びプレス成形金型１により、斜壁部４５においてしわの発生を抑制することができる理由を以下に説明する。
　前述のとおり、図３に示すような従来形状のプレス成形金型１１を用い、フォーム成形によりプレス成形品４１を製造すると、図４に示すように、斜壁部４５の先端付近からしわ４９が発生する場合があった。
　このしわ４９は、成形過程において大きな圧縮ひずみ（compressive　strain）が生じ、かつ、周囲の材料から拘束されないブランク材９の端部が板厚方向に座屈することにより発生する。したがって、成形過程においてブランク材９の端部が板厚方向に座屈する直前に、当該端部の板厚方向に対する面外変形（off-plane　deformation）を拘束することによって、斜壁部４５におけるしわ４９の発生を抑えることができると考えられる。
　本実施の形態に係るプレス成形金型１において、板厚方向に座屈しないようにブランク材９における斜壁部４５に相当する部位よりも端部側の部位を板厚方向に対して拘束する手段の態様として、図１及び図５に示すように、パンチ３とダイ５それぞれにプレス成形方向に対して平行な平行壁としたパンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃを有するものがある。
　パンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃの双方をプレス成形方向に平行な平行壁とすることによって、第２ステップ以降においてダイ５とパンチ３の相対位置が変化しても、パンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃの間のクリアランスが変化しないまま、成形下死点まで成形することができる。
　そして、パンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃとのクリアランスをブランク材９の板厚程度とすることにより、ブランク材９における前記端部側の部位をパンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃとで挟持することで板厚方向に対して拘束し、板厚方向の座屈を防止することが可能となる。
　パンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃにより挟持されたブランク材９における前記端部側の部位は、リストライクやトリムといった次工程により容易に除去することができる。
　なお、図１及び図５におけるプレス成形金型１はブランク材９の上面を押えるパッド７を備えたものであるが、本発明の実施の形態においては、パッド７を備えずにプレス成形品４１を成形するものであっても良い。この場合においては、ダイ５はプレス成形品４１の天板部４３を成形する天板成形部（図示なし）を備えたものが望ましい。
　もっとも、本実施の形態に係るプレス成形方法においては、プレス成形金型１がパッド７を備え、少なくとも第１ステップにおいてはパッド７によりブランク材９の上面を押えて成形することが好ましい。
　これは、成形過程において天板成形部３ａに載置したブランク材９の上面をパッド７により押えてブランク材９のズレ（displacement）を防止することで、ブランク材９における斜壁部４５に相当する部位よりも端部側の部位のプレス成形方向における位置を変化させず、第２ステップにおいてパンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃにより前記端部側の部位を所定の位置で確実に挟持するためである。
　また、本実施の形態に係るプレス成形方法はパンチ側掛止部３ｃとダイ側掛止部５ｃを用いることに限定されず、成形途中において、ブランク材９における斜壁部４５に相当する部位よりも端部側の部位をパンチ３とダイ５とで挟持できるものであれば、他の態様であっても構わない。例えば、パンチ側掛止部３ｃ又はダイ側掛止部５ｃに相当するパンチ３又はダイ５の一部が成形途中で移動して、成形途中のブランク材９の端部を挟持するようにしてもよい。
　本発明に係るプレス成形方法及びプレス成形金型による作用効果を確認するための検証実験を行った。その結果について以下に説明する。
　本実施例では、図６に示すように、天板部４３と、天板部４３の片側に連続する斜壁部４５と、を有し、斜壁部４５の全体もしくは一部がプレス成形品４１の長手方向に沿って平面視で斜壁部４５側に凸状に湾曲したプレス成形品４１を対象とし、プレス成形品４１の斜壁部４５に発生するしわの有無を検証した。
　プレス成形品４１の寸法は、天板部４３と斜壁部４５とを接続する接続部４７のパンチ肩半径Ｒが７ｍｍ、斜壁部４５がプレス成形品４１の高さ方向となす傾斜角θが３０°、斜壁部４５の凸状の湾曲の曲率半径が１６００ｍｍ、長手方向の長さＬが８３０ｍｍであり、斜壁部４５の傾斜長さＳを２０ｍｍ～４０ｍｍの範囲で変更した。プレス成形品４１の成形に使用するブランク材９は、板厚１．２ｍｍ、引張強度９８０ＭＰａ級の鋼板を用いた。
　図７に示す本発明に係るプレス成形金型２１（本発明例）、及び、図３に示す従来形状のプレス成形金型１１（従来例）のそれぞれを用いてプレス成形品４１を成形し、各場合において斜壁部４５の傾斜長さＳを変更して、しわの発生の有無を求めた。
　本発明例におけるプレス成形金型２１は、図７に示すように、天板成形部２３ａ、斜壁成形部２３ｂ、及びパンチ側掛止部２３ｃを有するパンチ２３と、ダイ側掛止部２５ｃ及び斜壁成形部２５ｂを有するダイ２５と、を備えたものであり、パンチ側掛止部２３ｃ及びダイ側掛止部２５ｃそれぞれの位置は、ブランク材９の先端から１ｍｍ程度の範囲の端部が挟持されるように、斜壁部４５の傾斜長さＳに応じて変更した。
　本発明に係るプレス成形金型２１を用いた場合（本発明例）における成形過程のプレス成形金型２１及びブランク材９の形状を図８に、成形下死点まで成形して得られたプレス成形品４１の形状を図９に示す。
　また、従来形状のプレス成形金型１１を用いた場合（従来例）における成形過程のプレス成形金型１１及びブランク材９の形状の結果を図１０に示す。
　さらに、表１に斜壁部４５の傾斜長さＳを変更した場合におけるしわの発生の有無の結果を示す。なお、プレス成形後に斜壁部４５の端部にしわが発生した場合を×、しわが発生しなかった場合を○で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　従来例においては、斜壁部４５の傾斜長さＳが３５ｍｍ以上になると、斜壁部４５にしわが発生した。図１０に示すように、成形途中まではブランク材９における斜壁部４５に相当する部位にしわを生じずに成形可能であったが、成形下死点付近においてブランク材９のたわみをパンチ１３の斜壁成形部１３ｂとダイ１５の斜壁成形部１５ｂで押圧する過程でしわが生じた。
　本発明例においては、成形途中において、ブランク材９における斜壁部４５に相当する部位よりも端部側の部位を挟持することで（図８（ｃ）中のＡ）、斜壁部４５の傾斜長さＳが４０ｍｍであっても、斜壁部４５にしわを発生せずに成形することができ、従来例に比べて良好な結果となった。
　以上より、成形途中において、ブランク材９における斜壁部４５に相当する部位よりも端部側の部位をパンチ側掛止部２３ｃとダイ側掛止部２５ｃにより挟持し、該端部側の部位を挟持した状態で成形下死点まで成形することで、斜壁部４５におけるしわの発生を抑制できることが実証された。
　本発明によれば、天板部と、該天板部の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部を有し、該斜壁部の全体もしくは一部が平面視でプレス成形品の長手方向において前記斜壁部側に凸状に湾曲したプレス成形品のプレス成形において、ブランク材に切欠きを入れることなく、又、前記斜壁部を１工程で成形することができ、該斜壁部にしわが発生するのを抑制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ができる。
　１　プレス成形金型
　３　パンチ
　３ａ　天板成形部
　３ｂ　斜壁成形部
　３ｃ　パンチ側掛止部
　５　ダイ
　５ｂ　斜壁成形部
　５ｃ　ダイ側掛止部
　７　パッド
　９　ブランク材
　１１　プレス成形金型（従来形状）
　１３　パンチ
　１３ｂ　斜壁成形部
　１５　ダイ
　１５ｂ　斜壁成形部
　２１　プレス成形金型（本発明例）
　２３　パンチ
　２３ａ　天板成形部
　２３ｂ　斜壁成形部
　２３ｃ　パンチ側掛止部
　２５　ダイ
　２５ｂ　斜壁成形部
　２５ｃ　ダイ側掛止部
　４１　プレス成形品
　４３　天板部
　４５　斜壁部
　４７　接続部
　４９　しわ

Claims (4)

  1. 　天板部と、該天板部の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部を有し、該斜壁部の全体もしくは一部が平面視でプレス成形品の長手方向において前記斜壁部側に凸状に湾曲したプレス成形品を、凹状とダイと凸状のパンチで成形するプレス成形方法であって、
    　前記ダイのダイ肩部をブランク材における前記斜壁部に相当する部位に当接させた状態で、前記ダイを前記パンチ側に相対移動させてフォーム成形する第１ステップと、
    　前記ブランク材における前記斜壁部に相当する部位よりも端部側の部位を前記ダイと前記パンチで挟持する第２ステップと、
    　前記端部側の部位を挟持した状態で、前記ダイを前記パンチ側に成形下死点まで相対移動させて、前記斜壁部を成形する第３ステップと、
    　を含むことを特徴とするプレス成形方法。
  2. 　少なくとも前記第１ステップにおいて、前記ブランク材における前記天板部に相当する部位をパッドで押さえるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
  3. 　天板部と、該天板部の少なくとも片側に連続して先端にフランジのない斜壁部を有し、該斜壁部の全体もしくは一部が平面視でプレス成形品の長手方向において前記斜壁部側に凸状に湾曲したプレス成形品を成形するプレス成形金型であって、
    　ブランク材が載置されて前記天板部を成形する天板成形部、前記斜壁部を成形する斜壁成形部、及び該斜壁成形部から連続するパンチ側掛止部を有するパンチと、
    　前記パンチの斜壁成形部と協働して前記プレス成形品の斜壁部を成形する斜壁成形部及び該斜壁成形部から連続するダイ側掛止部を有するダイと、を備え、
    　前記パンチ側掛止部及び前記ダイ側掛止部は、それぞれプレス成形方向に平行な平行壁であって、成形下死点前に前記ブランク材における前記斜壁部に相当する部位よりも端部側の部位を挟持可能に構成されていることを特徴とするプレス成形金型。
  4. 　前記ブランク材における前記天板部に相当する部位の少なくとも一部を、前記パンチと協働して押えるパッドを備えることを特徴とする請求項３に記載のプレス成形金型。
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