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技術 プレス成形品の製造方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 新宮豊久飛田隼佑山崎雄司
出願日 2016年8月3日 (2年11ヶ月経過) 出願番号 2016-152839
公開日 2018年2月8日 (1年5ヶ月経過) 公開番号 2018-020350
状態 特許登録済
技術分野 型打ち,へら絞り,深絞り
主要キーワード 湾曲部品 断面部品 稜線付近 長手方向片側 湾曲形 車体構造部品 工程目 CAE解析
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月8日)のものです。
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図面 (7)

課題

ハイテン材を使用した場合でも、金型が複雑にすることなく、側面視のスプリングバック、すなわちキャンバーバックを大きく低減することができるプレス成形品の製造方法を提供する。

解決手段

天板部1とフランジ部2とが側壁部を介して幅方向で連続していると共に、天板部1及びフランジ部2が長手方向に沿って天板部1側に凸に湾曲したハット形断面を有する製品形状に、金属板プレス成形して製造する際に、天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径が製品形状での曲率半径より大きい金型でプレス成形することで、長手方向に沿った湾曲を製品形状での曲率半径以下の第2の曲率半径のハット形断面を有する中間部品を製造する第1の工程と、中間部品を上記製品形状にプレス成形する第2の工程と、を有する。

概要

背景

近年、自動車車体衝突安全性向上と軽量化を両立させるために、車体構造部品へのハイテン材適用が進んでいる。ハイテン材は降伏強度引張強度が高いため、プレス成形を行う上で、スプリングバックなどの成形不良が課題となる。
車体構造部品に用いられるプレス成形品の一つとして、例えばBピラーアウターのような、長手方向に沿って所定の曲率半径湾曲した天板部およびフランジ部を有するハット形断面部品が挙げられる。このような部品をプレス成形した場合、成形下死点で、天板部に引張応力が発生すると共にフランジ部に圧縮応力が発生し、これらの応力差によりスプリングバック(キャンバーバック)が発生する。このような部品に対して、ハイテン材を適用した場合、前述の下死点での応力差が大きくなり、スプリングバックが増加するといった課題が発生する。さらに、ハイテン材では材料強度バラツキが大きくなるため、寸法精度のバラツキも大きくなる、すなわち材料強度感受性が悪い。

上記の課題に対する従来技術として特許文献1〜3に記載されるプレス成形方法がある。
特許文献1に記載の方法では、長手方向に湾曲した天板部と、天板部の長手方向に沿った両端から湾曲内側に向かって延在する二つの側壁部とを有する成形品に対して、前工程の天板部の曲率と天板部と側面部とがなす角度とを変更する。これによって、後工程で発生する応力を低減し、スプリングバックを抑制する。

特許文献2に記載の方法では、複数回のプレス成形工程を経て最終プレス成形品形状に至る金属板プレス成形工程において、成形後の形状で所定の曲率を持つ稜線付近残留引張応力が発生する部位を、前工程で最終形状よりも小さい曲率半径で成形し、残留圧縮応力が発生する部位を、前工程で最終形状よりも大きい曲率半径で成形する。これによって残留応力打ち消し、スプリングバックを低減する。
特許文献3に記載の方法は、プレス成形時に発生する反りを見込んだ金型を生成する方法であり、この見込み形状を用いてプレス成形することによりスプリングバックを低減する。

概要

ハイテン材を使用した場合でも、金型が複雑にすることなく、側面視のスプリングバック、すなわちキャンバーバックを大きく低減することができるプレス成形品の製造方法を提供する。天板部1とフランジ部2とが側壁部を介して幅方向で連続していると共に、天板部1及びフランジ部2が長手方向に沿って天板部1側に凸に湾曲したハット形断面を有する製品形状に、金属板をプレス成形して製造する際に、天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径が製品形状での曲率半径より大きい金型でプレス成形することで、長手方向に沿った湾曲を製品形状での曲率半径以下の第2の曲率半径のハット形断面を有する中間部品を製造する第1の工程と、中間部品を上記製品形状にプレス成形する第2の工程と、を有する。

目的

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、ハイテン材を使用した場合でも、金型が複雑にすることなく、側面視のスプリングバック、すなわちキャンバーバックを大きく低減することができるプレス成形品の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

天板部とフランジ部とが側壁部を介して幅方向で連続していると共に、上記天板部及び上記フランジ部が長手方向に沿って上記天板部側に凸に湾曲したハット形断面を有する製品形状に、金属板プレス成形して製造する際に、上記天板部と側壁部を繋ぐ稜線部の断面の曲率半径が上記製品形状での曲率半径より大きい金型でプレス成形することで、長手方向に沿った湾曲が上記製品形状での曲率半径以下の第2の曲率半径のハット形断面を有する中間部品を製造する第1の工程と、上記中間部品を上記製品形状にプレス成形する第2の工程と、を有することを特徴とするプレス成形品の製造方法。

請求項2

上記中間部品における上記天板部およびフランジ部の長手方向の線長をそれぞれ、上記製品形状における上記天板部およびフランジ部の長手方向の線長と同じ値に設定することを特徴とする請求項1に記載したプレス成形品の製造方法。

請求項3

上記天板部及びフランジ部の上記各第2の曲率半径は、それぞれ上記第1の工程で成形した後に上記中間部品に発生するスプリングバック後の曲率半径が、上記製品形状での曲率半径以下となる値に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプレス成形品の製造方法。

請求項4

上記製品形状における天板部と側壁部とを繋ぐ稜線部の断面の曲率半径をrと定義した場合、上記中間部品を成形する金型において、上記天板部と側壁部とを繋ぐ稜線部の断面の曲率半径r’が下記(1)式を満たすことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプレス成形品の製造方法。1.2≦(r’/r)<5.0・・・・(1)

請求項5

上記製品形状における天板部の長手方向に沿った天板部の曲率半径をR1oと定義した場合、上記中間部品におけるスプリングバック後の天板部の長手方向に沿った曲率半径R1’が下記(1)式を満たす値となるように、上記天板部での上記第2の曲率半径の値を設定することを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項4に記載のプレス成形品の製造方法。0.70≦(R1’/R1o)<1.00・・・・(2)

請求項6

上記製品形状におけるフランジ部の長手方向に沿った曲率半径をR2oと定義した場合、上記中間部品におけるスプリングバック後のフランジ部の長手方向に沿った曲率半径R2’が下記(2)式を満たす値となるように、上記フランジ部での上記第2の曲率半径の値を設定することを特徴とする請求項1、請求項2、請求項4又は請求項5に記載のプレス成形品の製造方法。0.70≦(R2’/R2o)<1.00・・・・(3)

請求項7

上記第1の工程の成形にドロー成形またはフォーム成形を適用し、上記第2の工程の成形にリストライク加工を適用することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のプレス成形品の製造方法。

請求項8

上記金属板の材料強度が590MPa以上の鋼板とすることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のプレス成形品の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、天板部およびフランジ部が長手方向に沿って天板部側の凸に湾曲した天板部およびフランジ部を有するハット形断面部品金属板プレス成形して製造する、プレス成形品の製造方法に関する。

背景技術

0002

近年、自動車車体衝突安全性向上と軽量化を両立させるために、車体構造部品へのハイテン材適用が進んでいる。ハイテン材は降伏強度引張強度が高いため、プレス成形を行う上で、スプリングバックなどの成形不良が課題となる。
車体構造部品に用いられるプレス成形品の一つとして、例えばBピラーアウターのような、長手方向に沿って所定の曲率半径で湾曲した天板部およびフランジ部を有するハット形断面部品が挙げられる。このような部品をプレス成形した場合、成形下死点で、天板部に引張応力が発生すると共にフランジ部に圧縮応力が発生し、これらの応力差によりスプリングバック(キャンバーバック)が発生する。このような部品に対して、ハイテン材を適用した場合、前述の下死点での応力差が大きくなり、スプリングバックが増加するといった課題が発生する。さらに、ハイテン材では材料強度バラツキが大きくなるため、寸法精度のバラツキも大きくなる、すなわち材料強度感受性が悪い。

0003

上記の課題に対する従来技術として特許文献1〜3に記載されるプレス成形方法がある。
特許文献1に記載の方法では、長手方向に湾曲した天板部と、天板部の長手方向に沿った両端から湾曲内側に向かって延在する二つの側壁部とを有する成形品に対して、前工程の天板部の曲率と天板部と側面部とがなす角度とを変更する。これによって、後工程で発生する応力を低減し、スプリングバックを抑制する。

0004

特許文献2に記載の方法では、複数回のプレス成形工程を経て最終プレス成形品形状に至る金属板プレス成形工程において、成形後の形状で所定の曲率を持つ稜線付近残留引張応力が発生する部位を、前工程で最終形状よりも小さい曲率半径で成形し、残留圧縮応力が発生する部位を、前工程で最終形状よりも大きい曲率半径で成形する。これによって残留応力打ち消し、スプリングバックを低減する。
特許文献3に記載の方法は、プレス成形時に発生する反りを見込んだ金型を生成する方法であり、この見込み形状を用いてプレス成形することによりスプリングバックを低減する。

先行技術

0005

特開2011−206789号公報
特開2007−190588号公報
特開2007−286841号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、側面視において天板部の曲率半径のみを変更しているため、フランジ部に発生する応力が改善されない。特に、スプリングバック量が大きくなるハイテン材に対しては、十分にスプリングバックが抑制されず、材料強度感受性を低減することはできない。
特許文献2に記載の方法では、圧縮応力もしくは引張応力が発生する領域により、変更する曲率の大小傾向が変化するため、金型の設計が複雑になる。

0007

特許文献3に記載の方法は、プレス下死点での残留応力を0(ゼロ)にすることはできないため、材料強度感受性は低減されない。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、ハイテン材を使用した場合でも、金型が複雑にすることなく、側面視のスプリングバック、すなわちキャンバーバックを大きく低減することができるプレス成形品の製造方法を提供する。

課題を解決するための手段

0008

課題を解決するために、本発明の一態様のプレス成形品の製造方法は、天板部とフランジ部とが側壁部を介して幅方向で連続していると共に、上記天板部及び上記フランジ部が長手方向に沿って上記天板部側に凸に湾曲したハット形断面を有する製品形状に、金属板をプレス成形して製造する際に、上記天板部と側壁部を繋ぐ稜線部の断面の曲率半径が上記製品形状での曲率半径より大きい金型でプレス成形することで、長手方向に沿った湾曲が上記製品形状での曲率半径以下の第2の曲率半径のハット形断面を有する中間部品を製造する第1の工程と、上記中間部品を上記製品形状にプレス成形する第2の工程と、を有する。

発明の効果

0009

本発明の一態様によれば、ハイテン材を使用した場合でも、金型を複雑化することなく、側面視のスプリングバック、すなわちキャンバーバックを大きく低減することができる。これにより、目標とする製品形状に近い高精度なハット断面湾曲形状の部品を得ることができる。すなわち、本発明の態様によれば、形状凍結性および材料強度感受性に優れたプレス成形品の製造方法を提供することが可能となる。
この結果、本発明の態様によれば、材料強度が振れた場合でも、寸法精度の高い部品が得られ、歩留りの向上に繋がる。さらに、ハット断面形状の部品を用いて車体構造部品とする際に、部品の組立てを容易に行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0010

ハット形断面部品におけるスプリングバックを説明する概略図である。
本発明に基づく実施形態に係る製品形状を示す模式図であり、(a)が斜視図で、(b)が側面図である。
本発明に基づく実施形態に係るプレス成形品の製造方法の工程を示す図である。
稜線部の設定について説明する模式図である。
線長に係る、湾曲部品の第1の工程および第2の工程の側面視形状概念図である。
実施例におけるハット断面形状を示す模式図である。

0011

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
天板部1の幅方向両側が側壁部3を介してフランジ部2に連続しているハット形断面部品であって、長手方向に沿って天板部1側に凸となるように湾曲したハット形断面部品に、ブランク材からなる金属板をプレス成形すると、図1(a)に示すように、湾曲部分の天板部1において引張残留応力が発生すると共に、フランジ部2において圧縮残留応力が発生する。そして、プレス金型から部品を外して、これらの応力が開放されることによって、図1(b)に示すようなスプリングバックが発生する。このとき、金属板の材料強度の増加に伴い、この残留応力が増加して、スプリングバック量が大きくなる傾向がある。すなわち、590MPa以上のハイテン材を採用するとスプリングバックが大きくなる。

0012

ここで、本実施形態が目的とするプレス成形による製品形状の例を図2に示す。この例では、本体部4が、天板部1とフランジ部2とが側壁部3を介して幅方向で連続してハット形断面の部品となっていると共に、天板部1及びフランジ部2が長手方向に沿って天板部1側に凸となるように湾曲した形状となっている。図2では、湾曲部分が左側に偏って形成されている。天板部1及びフランジ部2にそれぞれ形成される、長手方向に沿った湾曲の曲率は同じでも良いが、本実施形態では異なっているとする。

0013

また、本実施形態の製品形状は、天板部1の長手方向両端部に、それぞれ張出部5が連続している。各張出部5の幅は、天板部1の幅よりも幅方向の寸法が大きいことから、上面視において製品形状の長手方向端部側の天板部が、L字形状若しくはT字形状となっている。図2では、T字形状を例示している。更にフランジ部2の長手方向端部に縦壁部6の下端部が連続している。該縦壁部6は、天板部1側に立ち上がり、その上端が上記張出部5に連続する。上記形状によって、縦壁部6に対し、湾曲端部分を有する本体部4が垂直方向側に延在する。すなわち、本体部4の長手方向に対向するように縦壁部6が立ち上がった形状となっている。長手方向片側のみに縦壁部6が存在する形状であっても良い。

0014

但し、本発明によるプレス成形品の製造方法では、張出部5及び縦壁部6が無い製品形状の成形品であっても適用可能である。また、天板部1及びフランジ部2が長手方向に沿って天板部1側に凹の湾曲形状であっても適用できる。
さらに、天板部1に対し、補強その他を目的とした凹や凸の形状が形成される場合であっても適用できる。この場合、天板部1と対向する金型のプレス面部分にその凹や凸の形状を形成しておけばよい。

0015

本実施形態のプレス成形品の製造方法は、平板状の金属板を上記の製品形状に成形するための加工として、図3に示すように、第1の工程と、第2の工程とを有する。
ここで、フランジ外周トリムするトリム加工(不図示)を有する。トリム加工は、第1の工程の前に実施しても良いし、第1の工程と第2の工程の間で実施しても良いし、第2の工程の後に実施しても良い。本実施形態では、トリム加工を第1の工程でのプレス加工の後に実施する場合で説明する。この場合、中間部品は、フランジ外周のトリム加工が行われた状態の部品となる。

0016

第1の工程は、天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径が上記製品形状の曲率半径より大きい金型を用いてプレス成形する。これにより、天板部1及びフランジ部2について、それぞれ長手方向に沿った湾曲を上記製品形状での曲率半径よりも小さい第2の曲率半径のハット形断面を有する部品形状に、平板状の金属板(ブランク材)をプレス成形して、中間部品を製造する工程である。金属板の材料強度が590MPa以上の鋼板であっても適用可能である。

0017

ここで、第1の工程で使用する金型において、天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径を上記製品形状の曲率半径より大きく設定する際に、その稜線部10の断面の曲率半径について、長手方向に沿った製品形状に対する曲率半径に対し大きくする割合は、長手方向に沿って一定値に設定する必要はない。稜線部10の断面の曲率半径が製品形状の曲率半径より大きくなっていれば良い。

0018

このとき、第1の工程で製造される、中間部品における天板部1およびフランジ部2の長手方向の線長をそれぞれ、製品形状における天板部1およびフランジ部2の長手方向の線長と同じ値となるようにすることが好ましい。
同じ線長とするには、例えばフランジ部2と張出部5を接続する縦壁部6の線長を変更するように調整することで可能である。

0019

また、図4に示すように、上記製品形状における天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径をrと定義した場合、上記中間部品を成形する金型において、天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径r’は、上述の通り、曲率半径rより大きく設定する。好ましくは、曲率半径r’が、下記(1)式を満たすように設定する。
1.2 ≦ (r’/r) < 5.0・・・・(1)

0020

ここで、天板部1及びフランジ部2が長手方向に沿って天板部1側に凸に湾曲したハット形断面を有する製品形状においては、断面において天板部1と側壁部3とがなす角度が大きくなると、幾何学的に長手方向の湾曲の曲率半径が小さくなる。天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径が大きくなると、稜線部10の断面のスプリングバックが大きくなるため、天板部1と側壁部3がなす角度が大きくなり、それに伴い、長手方向の第2の曲率半径が製品形状より小さい曲率半径の中間部品に成形することが可能となる。

0021

(r’/r)が1.2より小さい場合、中間部品における長手方向の曲率半径が製品形状の曲率半径より大きくなる可能性がある。また、(r’/r)が5.0より大きくなると、中間部品を2工程目の金型への設置が不安定となり、さらに天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面のスプリングバックが大きくなり、後述する(R1’/R1o)もしくは(R2’/R2o)が0.7未満になる可能性がある。

0022

また、確実に長手方向の第2の曲率半径が製品形状より小さい中間部品を得るために、第1の工程で使用する金型の長手方向の曲率半径は、製品形状での曲率半径以下、好ましくは製品形状での曲率半径未満である。
例えば、製品形状における天板部1の長手方向に沿った天板部1の曲率半径をR1oと定義した場合、中間部品におけるスプリングバック後の天板部1の長手方向に沿った曲率半径R1’が下記(2)式を満たす値となるように、天板部1での第2の曲率半径の値を設定することが好ましい。すなわち、スプリングバック後の中間部品では、製品形状と比較してスプリングゴー側となる曲率半径となるように設定する。

0023

0.70 ≦ (R1’/R1o) < 1.00・・・・(2)
ここで、本実施形態では、上記中間部品を成形する金型において、天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径r’が、上述の通り、製品形状の曲率半径rより大きく設定する。これによって、第1の工程の金型から中間部品を取り出す際のスプリングバックで、その分、第1の工程で使用する金型に設けた長手方向の曲率半径よりも、中間部品での長手方向の曲率半径が小さくなる。従って、その分だけ、第1の工程で使用する金型の長手方向の曲率半径を、第2の曲率半径よりも大きく設定しても良い。例えば、第1の工程で使用する金型の長手方向の曲率半径を、製品形状の曲率半径と等しく設定しても良い。

0024

また、製品形状におけるフランジ部2の長手方向に沿った曲率半径をR2oと定義した場合、中間部品におけるスプリングバック後のフランジ部2の長手方向に沿った曲率半径R2’が、下記(3)式を満たす値となるようにフランジ部2での上記第2の曲率半径の値を設定することが好ましい。すなわち、スプリングバック後の中間部品では、製品形状と比較してスプリングゴー側となる曲率半径となるように設定する。
0.70 ≦ (R2’/R2o) < 1.00・・・・(3)

0025

ここで、本実施形態では、上記中間部品を成形する金型において、天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径r’が、上述の通り、製品形状の曲率半径rより大きく設定する。これによって、第1の工程の金型から中間部品を取り出す際のスプリングバックで、その分、第1の工程で使用する金型に設けた長手方向の曲率半径よりも、中間部品での長手方向の曲率半径が小さくなる。従って、その分だけ、第1の工程で使用する金型の長手方向の曲率半径を、第2の曲率半径よりも大きく設定しても良い。例えば、第1の工程で使用する金型の長手方向の曲率半径を、製品形状の曲率半径と等しく設定しても良い。

0026

ここで、第1の工程の成形には、ドロー成形またはフォーム成形を適用すればよい。
上記の各中間部品に発生するスプリングバック後の各曲率半径は、CAE解析その他のシミュレーション解析コンピュータで行うことで計算によって求めても良いし、実際に試験品を作製して実測によって求めても良い。
また本実施形態では、第1の工程での上記プレス成形後に、フランジ外周のトリム加工を施す。トリム加工には、せん断加工やレーザ切断加工などの公知の加工方法を採用すれば良い。
第2の工程は、第1の工程で製造した中間部品を目標とする製品形状にプレス成形する工程である。第2の工程の成形にはリストライク加工を適用すればよい。

0027

(動作その他)
本実施形態のプレス成形品の製造方法では、スプリングバックを低減するために、第1の工程で、上記天板部1と側壁部3を繋ぐ稜線部10の断面の曲率半径が上記製品形状の曲率半径より大きい金型を用いることにより、天板部1とフランジ部2の曲率半径をそれぞれ、製品形状の曲率半径よりも小さくなるようにプレス成形し、第2の工程で、第1の工程で得られた中間部品を、製品形状での曲率半径となるようにプレス成形して目標の製品形状からなるプレス成形品を得る。

0028

ここで、確実に長手方向の第2の曲率半径が製品形状より小さい中間部品を得るために、第1の工程で使用する金型の長手方向の曲率半径は、製品形状での曲率半径以下、好ましくは製品形状での曲率半径未満である。
プレス加工する金属板としてはハイテン材を対象とするが、鋼板やアルミニウム板などを用いてもよい。また、長手方向に沿った、製品形状での天板部1の曲率半径とフランジ部の曲率半径は異なっていてもよい。

0029

図5に、湾曲部品の第1の工程および第2の工程の側面視形状における天板部とフランジ部の各線長の概念図を示す。
第1の工程において、天板部1の線長を製品形状よりも短く成形した場合(L1>L1’)、第2の工程の成形時に、天板部1で引張応力が発生する可能性がある。また第1の工程において、フランジ部の線長を製品形状よりも長く成形した場合(L2<L2’)、第2の工程の成形時に、フランジ部で圧縮応力が発生する可能性がある。そのため、第1の工程の成形後と第2の工程の成形後との天板部1およびフランジ部の線長はそれぞれ同じ若しくは略同一にすることが望ましい。

0030

第1の工程の成形において、スプリングバック後の中間部品の天板部1とフランジ部2の各曲率半径を、製品形状での曲率半径以下になるように成形することより、第2の工程でのリストライク成形において天板部1に小さい圧縮応力、フランジ部2に小さい引張応力を発生させる。これにより、天板部1においては、小さい圧縮応力が残留するか、第1の工程において発生した引張応力と第2の工程において発生した圧縮応力が打ち消しあい、長手方向の応力がゼロに近づく。同様に、フランジ部2においては、小さい引張応力が残留するか、第1の工程において発生した圧縮応力と第2の工程において発生した引張応力が打ち消しあい、長手方向の応力がゼロに近づく。これにより応力差が低減し、スプリングバック量が低減すると共に、材料強度が振れた場合において、材料強度の感受性を向上させることが可能となる。

0031

もっとも、製品形状に対する中間部品の曲率変更量を決定するに際し、第1の工程において、製品形状での曲率半径で湾曲したハット形断面部品のスプリングバック計算を実施し、スプリングバック後の天板部1の曲率半径をR1’としたときに、製品形状での天板部1の曲率半径R1oとの比を0.70 ≦ (R1’/R1o) < 1.00 の範囲内に設定することが好ましい。

0032

同様に、製品形状に対する中間部品のフランジ部2曲率半径をR2’としたときに、製品でのフランジ部2の曲率半径R2oとの比を0.70 ≦ (R2’/R2o) < 1.00 の範囲内に設定することが好ましい。
ここで、(R1’/R1o)および(R2’/R2o)が0.7よりも小さい場合、第2の工程での金型下死点において天板部1に過度の圧縮応力が、フランジ部2に過度の引張応力が発生し、成形部品にスプリングゴーが発生するおそれがある。逆に、(R1’/R1o)および(R2’/R2o)が1よりも大きい場合、第2の工程の金型下死点において天板部1に引張応力が、フランジ部2に圧縮応力が残り、スプリングバックが十分抑制されない可能性がある。

0033

以上のように、本実施形態のプレス成形品の製造方法によれば、ハイテン材を使用した場合でも、金型を複雑にすることなく、側面視のスプリングバック、すなわちキャンバーバックを大きく低減することができる。これにより、目標とする製品形状に近い高精度なハット断面湾曲形状の部品を得ることができる。このように、本実施形態のプレス成形品の製造方法は、形状凍結性および材料強度感受性に優れている。
この結果、本実施形態によれば、材料強度が振れた場合でも、寸法精度の高い部品が得られ、歩留りの向上に繋がる。さらに、ハット断面形状の部品を用いて車体構造部品とする際に、部品の組立てを容易に行うことが可能となる。

0034

本発明に係るプレス成形品の製造方法によるスプリングバック低減効果を確認するため、有限要素法(FEM)によるプレス成形解析およびスプリングバック解析を行った。その結果について以下に説明する。
本実施例では、金属板を、図6に示す長手方向に湾曲したハット形断面部品にプレス成形して製造する場合を対象とした。すなわち、ハット形断面部品の形状(製品形状)は、図6に示すように、天板部と側壁部をなす稜線部10の断面の曲率半径が5mm(角度が95度)であり、長手方向に沿って曲率半径1600mmで天板部1側に一律の曲率を有する形状である。また、ハット形断面部品は長手方向の寸法が500mmであり、幅方向の寸法が160mmである。

0035

また、プレス成形に使用する金属板は板厚t=1.4mmであって、引張強度が1180MPa級の鋼板とした。
比較例1は、1回のプレス成形で上記のハット形断面部品の形状に成形し、その成形にフォーム成形を採用した場合の解析例である。また、比較例2、発明例1、2は、第1の工程と第2の工程との2回のプレス成形で上記のハット形断面部品の形状に成形し、第2の工程で製品形状の金型を用いてリストライク成形をした場合の解析例である。なお、第1の工程に使用した金型の長手方向の曲率半径を1400mmとした。

0036

(比較例1)
比較例1では、第1の工程を省略して、1回のプレス成形で上記のハット形断面部品の形状にプレス成形した場合を想定して、プレス成形解析とスプリングバック解析とを実施した例である。そして、スプリングバック前後の天板部1およびフランジ部2の曲率半径の変化倍率とスプリングバック量を測定した。また、スプリングバックによる製品形状との乖離量は長手方向中央のパンチ底ベストフィットし、長手方向端部における製品形状とのZ方向乖離量によって評価した。
(比較例2)
比較例2では、第1の工程の金型と第2の工程後の製品形状における天板部1と側壁部3との間の稜線部10の断面の曲率半径を同じ値に設定した(r’/r=1.0)。

0037

(発明例1)
発明例1では、第1の工程の金型の第2の工程後の製品形状に対する、天板部1と側壁部3との間の稜線部10の断面の曲率半径の比を1.3に設定した(r’/r=1.3)。
(発明例2)
発明例2では、第1の工程の金型の第2の工程後の製品形状に対する、天板部1と側壁部3との間の稜線部10の断面の曲率半径の比を4.8に設定した(r’/r=4.8)。

0038

(評価結果)
評価結果を表1に示す。

0039

表1から分かるように、比較例1のように1回のプレス成形で使用した場合、製品形状に対応するハット形断面部品の形状との最大乖離量が6.0mmとなった。
また、第1の工程と第2の工程の2回のプレス成形で製造する場合であっても、比較例2のように、第1の工程の金型と第2の工程後の製品形状における天板部1と側壁部3をなす稜線部10の断面の曲率半径を同じ(r’/r=1.0)に設定した場合、(R1’/R1o)および(R2’/R2o)が1.2となり、金型との乖離量は従来工法から大きな改善が見られなかった。

実施例

0040

一方、本発明に基づく発明例1、2のように、第1の工程に使用する金型の天板部1と側壁部3をなす稜線部10の断面の曲率半径を、製品形状に対応するハット形断面部品での曲率半径よりも大きくすることにより、(R1’/R1o)および(R2’/R2o)が1.0以下となり、また、金型との乖離量は比較例1、2と比較し大きく改善することが分かる。

0041

1天板部
2フランジ部
3側壁部
4 本体部
5張出部
6縦壁部
10稜線部
r製品形状での稜線部の断面の曲率半径
r′中間部品を成形する金型での稜線部の断面の曲率半径

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