JP2012051005A - プレス成形装置およびプレス成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた寸法精度を有する高強度のプレス成形品を、簡単な構成により低コストで製造するためのプレス成形装置およびプレス成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】第1のパッド14を型締め方向へ出入り自在に支持するダイ11と、第2のパッド16を型締め方向へ出入り自在に収納するパンチ12とを備え、パンチ上面12aに沿って形成される底部と、パンチ側面12b沿って形成される壁部と、パンチ肩部12cに沿って形成される肩Ｒ部とを有する横断面を備えるプレス成形品20を製造するプレス成形装置10である。第2のパッド16を支持する第２の加圧部材18が発生する加圧力が、第１のパッド14を支持する第１の加圧部材15の加圧力よりも大きいこと、及び、一の方向と直交する垂直面内における、パンチ肩部12cのパンチ上面Ｒ止まりと、第２のパッド16との間の、パンチ上面12aと平行な方向への距離が、２〜１５ｍｍである。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形装置およびプレス成形品の製造方法に関し、具体的には、簡単な構成でプレス成形品に生じるスプリングバックを抑制することができるプレス成形装置およびプレス成形品の製造方法に関する。

高張力鋼板が、地球温暖化防止のための燃費向上と、衝突事故時のよりいっそうの安全性向上とを図るために、自動車車体の構成部材として多用されている。例えば、自動車車体の構成部材のうちサイドシルやサイドメンバといった強度部材や補強部材は、他の部品との干渉防止や所望の空間確保といった制約をかなり受けて設計されることから、比較的長尺であってかつ複雑な形状を有することが多い。

しかし、鋼板の強度が上昇するにつれて鋼板の成形性が低下する。このため、高強度鋼板にプレス成形を行って、ハット型の横断面を有する例えばサイドシルインナーパネルを製造しようとすると、得られたプレス成形品にスプリングバックが発生し易くなる。スプリングバックが発生するとその後の工程（例えば溶接工程）において不具合や歩留りの低下を生じる。このため、高強度鋼板からなるプレス成形品のスプリングバックの抑制が強く求められている。

図１４は、一般的な曲げ成形金型１の構造例を模式的に示す説明図であり、図１５は、鋼板の肩Ｒ部におけるスプリングバックを示す説明図である。
図１４及び図１５に示すように、パンチ２、ダイ３、及びダイ３に加圧部材４を介して出入り自在に埋設された上パッド５により構成される通常の金型１（以下、「通常金型」という。パッドは、ダイではなくパンチに下パッドとして組み込まれることもある。）を用いた鋼板６のハット型のプレス成形品７への曲げ成形は、成形前に上パッド５によりプレス成形品７の底部に相当する部分を拘束した状態で、ダイ３が下降することによって、行われる。ハット型のプレス成形品７の底部７ａは、パンチ２のパンチ上面２ａに沿って形成され、壁部７ｂは、パンチ２のパンチ側面２ｂに沿って形成されるとともに、底部７ａ及び壁部７ｂに連続する肩Ｒ部７ｃは、パンチ２のパンチ肩部２ｃに沿って形成される。

このように、鋼板６は、パンチ肩部２ｃに沿って曲げられ、これにより、鋼板６の表面及び裏面には引張の応力と圧縮の応力とが生じる。そして、引張の応力と圧縮の応力とが鋼板６の金型１からの離型によって解放されることにより、図１５中に矢印で示すように、鋼板６の形状が変化してプレス成形品７の肩Ｒ部７ｃにスプリングバックが発生する。

特許文献１には、パンチに加圧部材を介して出入り自在に収納された下パッドを備える通常金型における下パッドのストロークを調整することによってスプリングバック（肩Ｒ部の開き角度）を調整する方法が開示される。

特許文献２〜４には、いずれも、パンチに加圧部材を介して出入り自在に収納された下パッドを備える通常金型における下パッドによりプレス成形品の角度変化量（スプリングバック量）を調整する方法が開示されている。

特開２０００−０４２６３５号公報 特許第３５７２９５０号明細書 実開昭６３−１３３８２１号公報 実開平３−０５７４２３号公報

特許文献１〜４により開示された方法では、被成形材である鋼板の強度によってはスプリングバックを充分に抑制できない。特に、近年の被成形材には、９８０ＭＰａ以上、場合によっては１１８０ＭＰａ以上の超高強度を有する鋼板が用いられるようになってきており、このような場合には、スプリングバックを満足できるレベルに抑制できない。

また、図１６は、特許文献１により開示される金型により高強度鋼板６から成形されたプレス成形品７の形状例を模式的に示す説明図である。図１６に示すように、成形時の高強度鋼板６はパンチ２の上面２ａに沿って成形されることから、プレス成形品７の底部７ａの平坦度が大きく崩れてしまい、底部７ａに大きな曲率が残存して所望の形状に成形できない。

このため、高強度鋼板６をプレス成形する成形金型１のパンチ２やダイ３を製作する際には、実際に対象とする鋼板６にプレス成形を行って得られたプレス成形品７の形状に基づいて、パンチ２やダイ３の形状の微修正（型調整）を繰り返し行うことによって、最適な形状を試行錯誤により求める必要があり、型調整に多大な工数及び時間が必要になる。

さらに、成形素材として用いられる多数の高強度鋼板６それぞれの強度が充分に管理されず一定しない場合には、強度の変動により、プレス成形品７の寸法も変動する。
このため、従来の技術では、寸法精度が良好な高強度のプレス成形品７を低コストで製造することは困難であった。

本発明は、従来の技術が有するこれらの課題を解決し、優れた寸法精度を有する高強度のプレス成形品を、簡単な構成により低コストで製造するためのプレス成形装置およびプレス成形品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した通常金型ではなく、一の方向へ延在する被加工材である金属板の一方の表面に当接する第１のパッドをダイ移動方向へ出入り自在に支持するダイと、金属板の他方の表面に当接する第２のパッドを型締め方向へ出入り自在に収納するパンチとを備え、金属板を第１のパッドと第２のパッドとの双方により上下から拘束する金型（以下、「開発金型」という）を用い、金属板の曲げ成形あるいは絞り成形を行う際に、一の方向と直交する垂直面内における、パンチ肩部のパンチ上面Ｒ止まりと、第２のパッドとの間の、パンチ上面と平行な方向への距離Ｗ、さらには第２のパッドのストローク量ＣＳｔを種々変更しながら、プレス成形品のスプリングバックへの影響を詳細に検討した。

その結果、第１のパッドと第２のパッドとによって金属板を、金属板の成形終了まで挟持しながら金属板を成形する際に、パンチ上面のうちでパンチ肩部のパンチ上面Ｒ止まりと下パッドとの間の部分が、成形中の金属板に接触しない時間が存在するようにして、金属板に撓みを生じさせながら成形をした後に、肩Ｒ部及び壁部の成形を行うことによって、上述した課題を解決することができることを知見して、本発明を完成した。

本発明は、一の方向へ延在する被加工材である金属板の一方の表面に当接する第１のパッドをダイ移動方向へ出入り自在に支持するダイと、金属板の他方の表面に当接する第２のパッドを型締め方向へ出入り自在に収納するパンチとを備え、パンチのパンチ上面に沿って形成される底部と、パンチのパンチ側面に沿って形成される壁部と、パンチのパンチ肩部に沿って形成されるとともに底部及び壁部に連続する肩Ｒ部とを有する横断面を備えるプレス成形品を製造するプレス成形装置であって、第２のパッドを支持する第２の加圧部材が発生する加圧力が、第１のパッドを支持する第１の加圧部材の加圧力よりも大きいこと、及び、一の方向と直交する垂直面内における、パンチ肩部のパンチ上面Ｒ止まりと、第２のパッドとは、パンチ上面と平行な方向へ、所定の距離離間して存在すること、例えば２〜１５ｍｍ離間して存在することを特徴とするプレス成形装置である。

別の観点からは、本発明は、この本発明に係るプレス成形装置を用いて金属板にプレス成形を行って、パンチのパンチ上面に沿って形成される底部と、パンチのパンチ側面に沿って形成される壁部と、パンチのパンチ肩部に沿って形成されるとともに底部及び壁部に連続する肩Ｒ部とを有する横断面を備えるプレス成形品を製造する方法であって、第１の工程〜第４の工程を全て備えることを特徴とするプレス成形品の製造方法である。

第１の工程：第１のパッドと第２のパッドとによって金属板を、金属板の成形終了まで挟持する。
第２の工程：ダイとパンチとを接近させることによって金属板の成形を開始する。

第３の工程：パンチ上面のうちでパンチ肩部のパンチ上面Ｒ止まりと下パッドとの間の部分が、成形中の金属板に接触しない時間が存在するようにして、金属板の成形を継続する。

第４の工程：第３の工程の後に成形下死点での成形が行われることによって、肩Ｒ部及び壁部の成形を行う。
これらの本発明では、第２の加圧力Ｆ２は、上記一の方向の単位幅当たり０．４ｋＮ／ｍｍ以上であることが望ましく、第１の加圧力Ｆ１は、上記一の方向の単位幅当たり０．２ｋＮ／ｍｍ以上であることが望ましい。

正確には、第１の加圧力Ｆ１は第１のパッドが金属板に作用する加圧力であるとともに、第２の加圧力Ｆ２は第２のパッドが金属板に作用する加圧力であるが、第１のパッド、第２のパッドの自重は、第１の加圧力Ｆ１、第２の加圧力Ｆ２に比べて極端に小さいので、それぞれ第１の加圧力Ｆ１を第１の加圧部材の発生する加圧力とし、第２の加圧力Ｆ２を第２の加圧部材の発生する加圧力としても差し支えない。

さらに、第２のパッドの、型締め方向へのストロークＣＳｔは、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。ストロークＣＳｔが０．５ｍｍ未満であると、スプリングバックを充分に満足できるレベルに抑制できなくなるおそれがあり、一方、ストロークＣＳｔが１０ｍｍを超えると、成形中の金属板のたわみが過大となり、たわみがプレス成形品に過剰に残存するおそれがあるからである。

本発明によれば、被成形材である鋼板の強度が、例えば９８０ＭＰａ以上、さらには１１８０ＭＰａ以上の場合であっても、スプリングバックを充分に満足できるレベルに抑制することができる。また、本発明によれば、底部の平坦度も含めてプレス成形品の形状を所望の形状に確実に成形することが可能になる。したがって、パンチやダイの形状の微修正（型調整）に要する工数や時間を大幅に削減することができるようになる。

したがって、本発明によれば、簡単な構成で寸法精度が良好な高強度プレス成形品を低コストで製造することができるようになり、例えば自動車部品の高強度化に伴う軽量化を図ることが可能となり、自動車の安全性の向上、および車体軽量化による燃費低減に顕著に寄与することができる。

図１は、本発明に係る、曲げ成形を対象としたプレス成形装置の構成を模式的に示す説明図である。 図２は、本発明に係る、絞り成形を対象としたプレス成形装置の構成を模式的に示す説明図である。 図３は、本発明に係る、曲げ成形を対象としたカム機構付きのプレス成形装置の構成を模式的に示す説明図である。 図４（ａ）は、第３の工程における鋼板の成形状況を模式的に示す説明図であり、図４（ｂ）は、第４の工程における鋼板の成形状況を模式的に示す説明図である。 図５（ａ）は、１．４ｔの９８０ＭＰａ級超ハイテンを用いた従来のプレス成形の成形下死点での鋼板肩部の最大主応力分布を、ＣＡＥ解析により模式的に示す説明図であり、図５（ｂ）は、同材料を用いた本発明のＣＳｔ＝３．５ｍｍとしたときのプレス成形の成形下死点での鋼板肩部の最大主応力分布を、ＣＡＥ解析により模式的に示す説明図である。 図６は、本発明を２工程成形へ適用した状況を模式的に示す説明図である。 図７（ａ）〜図７（ｈ）は、いずれも、本発明のプレス成形品の適用可能な断面形状を示す説明図である。 図８は、本発明のプレス成形品の適用可能な形状を示す説明図である。 図９は、本実施例で検証するモデル部品の断面形状を示す説明図である。 図１０は、スプリングバックの評価方法を示す説明図である。 図１１は、肩部のたわみの評価方法を示す説明図である。 図１２は、第２のパッドのストローク量ＣＳｔと開き量Ｗｈとの関係の測定結果を示すグラフである。 図１３は、鋼板の引張強度と開き量Ｗｈとの関係の測定結果を示すグラフである。 図１４は、一般的な曲げ成形金型の構造例を模式的に示す説明図である。 図１５は、鋼板の肩Ｒ部におけるスプリングバック現象を示す説明図である。 図１６は、通常金型により高強度鋼板から成形されたプレス成形品の形状例を模式的に示す説明図である。

以下、本発明を、添付図面を参照しながら説明する。なお、以降の説明では被加工材である金属板が、９８０ＭＰａ以上の引張強度を有する鋼板である場合を例にとる。

１．プレス成形装置
図１は、本発明に係る、曲げ成形を対象としたプレス成形装置１０の構成を模式的に示す説明図であり、図２は、本発明に係る、絞り成形を対象としたプレス成形装置１０−１の構成を模式的に示す説明図である。図１、２に示すように、本発明は、曲げ成形のみならず絞り成形にも適用が可能であって、プレス成形装置１０、１０−１の相違は、絞り成形を行うためのブランクホルダ９の有無のみであるので、以降の説明は、プレス成形装置１０について行い、プレス成形装置１０−１の説明は同一の要素には同一の符号を付することによって適宜省略する。

プレス成形装置１０は、ダイ１１と、パンチ１２とを備える。プレス成形装置１０は、一の方向（図１の紙面に直交する方向）へ延在する鋼板１３にプレス成形を行う。
ダイ１１は、第１のパッド１４を、ダイ１１の移動方向へ出入り自在に支持する。第１のパッド１４は、第１のパッド１４に装着された第１の加圧部材１５（本実施の形態では巻きバネを用いる）により支持される。第１の加圧部材１５は、第１のパッド１４を加圧力（ばね力）Ｆ１で鋼板１３に押し付ける。これにより、第１のパッド１４は、鋼板１３の一方の表面１３ａに当接する。

パンチ１２は、第２のパッド１６を、パンチ１２に凹状に形成された収納部１７に、型締め方向へ出入り自在に収納する。第２のパッド１６は、収納部１７の底部に装着された第２の加圧部材１８（本実施の形態では巻きバネを用いる）により支持される。第２の加圧部材１８は、第２のパッド１６を加圧力Ｆ２で鋼板１３に押し付ける。これにより、第２のパッド１６は、鋼板１３の他方の表面１３ｂに当接する。

図１中の拡大図に示すように、鋼板１３の延在方向である一の方向と直交する垂直面内における、パンチ肩部１２ｃのパンチ上面Ｒ止まり１９と、第２のパッド１６との間の、パンチ上面１２ａと平行な方向への距離Ｗは、２ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。

距離Ｗが１５ｍｍ超であると、プレス成形品２０の底部の形状不良が発生するとともに、図４を参照しながら後述するように、設定余線長Ｌが長くなって第２のパッド１６の必要なストロークＣＳｔを大きく設定せざるを得なくなる。一方、距離Ｗが２ｍｍ未満であると、パンチ１２のパンチ肩部１２ｃの強度が不足し、成形下死点での加圧によってパンチ１２が破損する恐れがある。このため、距離Ｗは２ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。距離Ｗの下限値は、設定余線長Ｌを安定して確保するために３ｍｍ以上であることが望ましく、金型の破損を抑制するために５ｍｍ以上であることがさらに望ましい。距離Ｗの上限値は、１３ｍｍであることが望ましく、１０ｍｍであることがさらに望ましい。

第１のパッド１４の加圧力Ｆ１が高すぎると成形中に第２のパッド１６が下方へストロークしてしまい、本発明が目的とする形状凍結効果を得られない場合がある。このため、第２のパッド１６を支持する第２の加圧部材１８が発生する加圧力Ｆ２は、第１のパッド１４を支持する第１の加圧部材１５の加圧力Ｆ１よりも大きい。すなわち、Ｆ２−Ｆ１＞０である。（Ｆ２-Ｆ１）／Ｆ１＞１．２であることが望ましく、（Ｆ２−Ｆ１）／Ｆ１＞２であることがさらに望ましい。

第２の加圧力Ｆ２は、一の方向の単位幅当たり０．４ｋＮ／ｍｍ以上であることが望ましく、第１の加圧力Ｆ１は、上記一の方向の単位幅当たり０．２ｋＮ／ｍｍ以上であることが望ましい。さらに、第２のパッドの、型締め方向へのストロークＣＳｔは、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。ストロークＣＳｔが０．５ｍｍ未満であると、スプリングバックを充分に満足できるレベルに抑制できなくなるおそれがあり、一方、ストロークＣＳｔが１０ｍｍを超えると、成形中の金属板のたわみが過大となり、たわみがプレス成形品に過剰に残存するおそれがある
図１に示すように、鋼板１３は成形品２０にプレス成形される。図５に示すように、成形品２０には、底部２０ａと、壁部２０ｂと、底部２０ａ及び壁部２０ｂに連続する肩Ｒ部２０ｃとが存在する。ダイ１１及びパンチ１２によって、鋼板１３は、底部２０ａと、壁部２０ｂと、肩Ｒ部２０ｃとを有する横断面を備えるプレス成形品２０にプレス成形される。

底部２０ａは、パンチ１２のパンチ上面１２ａに沿って形成される。壁部２０ｂは、パンチ１２のパンチ側面１２ｂに沿って形成される。さらに、肩Ｒ部２０ｃは、パンチ１２のパンチ肩部１２ｃに沿って形成される。

図３は、本発明に係る、曲げ成形を対象としたカム機構付きのプレス成形装置１０−２の構成を模式的に示す説明図である。
図３に示すように、ダイ１１及びパンチ１２にカム機構２１を組み込むことにより、成形下死点に向かって可動ダイス２２の側壁部が斜方よりパンチ１２に接近する。これにより、肩Ｒ部２０ｃのスプリングバックに加えて、壁部２０ｂの反りも抑制される。可動ダイス２２の斜方向駆動は、必ずしもカム機構２１に限定されるものではなく、プレス機のメインスライドとは別に金型に、例えば斜方向駆動用の油圧シリンダを組み込むようにしてもよい。

プレス成形装置１０、１０−１、１０−２は、油圧式プレス機でもあってもよく、機械式プレス機でもあってもよく、さらには、機械サーボ式プレス機でもあってもよい。本発明ではクッションストロークを高精度に行う必要があるため、動作精度が高いサーボプレス機を用いることが望ましい。

以上の説明では、第１の加圧部材１５および第２の加圧部材１８として巻きバネを用いる場合を例にとったが、第１の加圧部材１５、第２の加圧部材１８は、巻きバネ等のスプリングに限定されるものではなく、例えばガス封入式油圧シリンダ等の反力発生機構を用いることができる。ただし、反力発生機構は、初期反力が発生する設定とする必要がある。

また、第２のパッド１６を支持する第２の加圧部材１８として、油圧源や空圧源と接続したシリンダやモータ駆動による電動シリンダ等を用い、第２のパッド１６を能動的に作動させるようにしてもよい。

２．プレス成形品の製造方法
本発明に係る製造方法によれば、プレス成形装置１０を用いて鋼板１３にプレス成形を行って、上述した底部２０ａ、壁部２０ｂ及び肩Ｒ部２０ｃを有する横断面を備えるプレス成形品２０が製造される。本発明は、下記第１の工程から第４の工程までを備える。

第１の工程では、第１のパッド１４と第２のパッド１６とによって鋼板１３を、鋼板１３の成形終了まで挟持する。第１の工程により、第１のパッド１４と第２のパッド１６とによってプレス成形品２０の底部２０ａに相当する部分が成形終了まで拘束されるので、鋼板１３が高強度鋼板である場合においても、プレス成形品２０の底部２０ａの形状崩れが防止される。

第２の工程では、ダイ１１を下降してダイ１１とパンチ１２とを接近させることによって鋼板１３の成形を開始する。
図４（ａ）は、第３の工程における鋼板１３の成形状況を模式的に示す説明図であり、図４（ｂ）は、第４の工程における鋼板１３の成形状況を模式的に示す説明図である。

図４（ａ）に示すように、第３の工程では、パンチ上面のうちでパンチ肩部のパンチ上面Ｒ止まり１９と下パッド１６との間の部分２３が、成形中の鋼板１３に接触しない時間が存在するようにして、鋼板１３の成形を継続する。

すなわち、第２のパッド１６を支持する第２の加圧部材１８が発生する加圧力Ｆ２は、第１のパッド１４を支持する第１の加圧部材１５の加圧力Ｆ１よりも大きいため、第２のパッド１６は、第２の工程によりダイ１１が下降を開始して鋼板１３の成形が開始され始めた以降にも、パンチ１２の上面１２ａから上方へ突設された状態を維持する。このため、第３の工程における鋼板１３の成形時にも、パンチ上面のうちでパンチ肩部のパンチ上面Ｒ止まり１９と下パッド１６との間の部分２３が、成形中の鋼板１３に接触しない時間が存在する。

この際、パンチ上面１２ａのうちで上述した部分２３の近傍に存在する鋼板１３は、部分的に撓んだ状態で存在する。すなわち、第３の工程により、成形中に第２のパッド１６に適当なストローク量ＣＳｔを持たせることにより、プレス成形品２０の肩Ｒ部２０ｃに相当する部分の近傍に余線長が発生する。

図４（ａ）に示すように、余線長の長さＬは、Ｌ≒√（ＣＳｔ^２＋Ｗ^２）−Ｗとして求められる。
第４の工程では、図４（ｂ）に示すように、第３の工程の後に、成形下死点での成形が行われることによって、プレス成形品２０の肩Ｒ部２０ｃ及び壁部２０ｂの成形が行われて、プレス成形品２０が製造される。

図５（ａ）は、１．４ｔの９８０ＭＰａ級超ハイテンを用いた従来のプレス成形の成形下死点でのプレス成形品の肩Ｒ部の最大主応力分布を、ＣＡＥ解析により模式的に示す説明図であり、図５（ｂ）は、１．４ｔの９８０ＭＰａ級超ハイテンを用いた本発明条件ＣＳｔ＝３．５ｍｍのプレス成形の成形下死点でのプレス成形品２０の肩Ｒ部２０ｃの最大主応力分布を、ＣＡＥ解析により模式的に示す説明図である。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）において丸印で囲まれた記号＋は引張の応力を示し、丸印で囲まれた記号−は圧縮の応力を示す。

図５（ａ）に示すように、従来のプレス成形の成形下死点では、パンチ肩Ｒ部１２ｃに相当する部分２０ｃは、鋼板１３の裏側に圧縮の応力を有するとともに表側に引張の応力を有することによってプレス成形品２０は断面外側へ向けてスプリングバックするため、結果として、肩Ｒ部２０ｃが外側に大きく開くスプリングバックを生じ、断面全体で過剰なスプリングバックを有するプレス成形品２０となる。

これに対し、図５（ｂ）に示すように、本発明の第４の工程では、第３の工程により生じた長さＬの余線長部分が成形下死点で押し潰されることによって、成形品のパンチ肩Ｒ部２０ｃの余線長部分が壁部２０ｂ側へ押し出される。そして、成形品のパンチ肩Ｒ部２０ｃの余線長部分は、壁部２０ｂへ押し出されて曲げ及び曲げ戻し変形を受けるが、鋼板１３の表側及び裏側において引張の応力と圧縮の応力とが互い違いに発生し、応力のバランスによって断面内側にスプリングバックするため、結果として、肩Ｒ部２０ｃが外側に開くスプリングバックと相殺され、断面全体で適正なスプリングバックを有するプレス成形品２０が得られる。

なお、この第４の工程では、図５（ｂ）に示すように、成形下死点での鋼板１３の応力がスプリングバック変化の方向に関して相殺（釣り合った）された状態となっているため、鋼板１３の引張強さＴＳが変動しても、応力が釣り合った状態が維持される。これにより、成形素材として用いられる多数の高強度鋼板１３それぞれの強度が充分に管理されず一定しない場合であっても、プレス成形品２０のスプリングバック量は一定となる。

このように、第４の工程において、下死点付近に到達する前に第２のパッド１６が下降してしまうことを確実に防止するために、第２のパッド１６を支持する第２の加圧部材１８である巻きバネのバネ力（初期圧）Ｆ２は、十分に高いことが有効であり、例えば、鋼板の延在方向である一の方向の単位幅当たり０．４ｋＮ／ｍｍ以上であることが望ましい。

また、第４の工程において、第１のパッド１４の拘束が弱いと、プレス成形品２０の底部２０ａに相当する部分の鋼板１３の浮き上がりが生じるので、第１のパッド１４の加圧力（初期圧）を十分に高めておくことが有効である。例えば、プレス成形品２０の長手方向単位幅当たり０．２ｋＮ／ｍｍ以上であることが望ましい。

図６は、本発明を２工程成形へ適用した状況を模式的に示す説明図である。
図４、５を参照しながら行った以上の説明は、１回の工程でハット断面を有するプレス成形品２０を成形する場合であるが、これとは異なり図６に示すように、浅絞り工程で浅く絞り、曲げ加工工程で曲げ加工を行うという２工程成形にも、本発明は適用される。

図７（ａ）〜図７（ｈ）は、いずれも、本発明のプレス成形品の適用可能な断面形状を示す説明図である。
本発明のプレス成形品は、図７（ａ）に示すハット断面、図７（ｂ）に示す斜壁ハット断面、図７（ｅ）に示す底部形状付きのハット断面、又は図７（ｆ）に示す縦壁部段付きハット断面といった略ハット断面を有するプレス成形品や、図７（ｃ）に示すコの字断面や図７（ｄ）に示す斜壁コの字断面といった略コの字断面を有するプレス成形品、さらには、図７（ｇ）に示す左右の壁部の高さが異なるハット断面や図７（ｈ）に示すハット断面とコの字断面を組み合わせた断面を有するプレス成形品に適用可能である。

すなわち、図７（ｂ）、図７（ｄ）に示すように、縦壁部に傾斜が付いていても適用可能であり、図７（ｇ）や図７（ｈ）に示すように左右の壁部の高さに差があっても適用可能である。

図８は、本発明のプレス成形品２０−１の適用可能な形状を示す説明図である。
このプレス成形品２０−１は、部品の長手方向（断面直交方向）に上下方向及び／又は左右方向への曲率を有していても適用可能である。

本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
本実施例では、図１に示す本発明のプレス成形装置１０を使って、本発明の効果を検証した。

図９は、本実施例で検証するモデル部品の断面形状を示す説明図である。
この試験では、図３に示す成形金型を用いた。成形金型のパンチ１２の幅Ｗは８０ｍｍとし、高さは６０ｍｍとした。また、成形金型の奥行きは８０ｍｍとした。プレス成形品２０の肩Ｒ部の内表面の曲率半径はパンチ肩相当部で５ｍｍとし、ダイス肩相当部で３．６ｍｍとした。

そして、以下に列記する試験条件でプレス成形を行った。
（試験条件）
（ａ）プレス設備：２５００ｋＮ油圧プレス機
（ｂ）被加工材：９８０ＭＰａ級高張力鋼板（板厚１．４ｍｍ、ストロークＣＳｔの確認のため）、及び、５９０ＭＰａ、７８０ＭＰａ、９８０ＭＰａ、１１８０ＭＰａ級高張力鋼板（板厚１．４ｍｍ、鋼板強度のバラツキ低減効果の確認のため）
（ｃ）ブランク形状：７０×２００ｍｍの矩形
（ｄ）成形速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ．
（ｅ）長さＷ（パンチ肩Ｒ止まりから下パッド分割までの距離）：５、１０、１５、２０ｍｍの４水準（１５ｍｍが標準条件）
（ｆ）第２のパッド１６の加圧力：２００ｋＮ
（ｇ）第１のパッド１４の加圧力：４０ｋＮ
（ｈ）下死点圧：７００ｋＮ
（ｉ）潤滑：鋼板に一般防錆油を塗布することで確保。

得られたプレス成形品に、以下に示す評価方法により、スプリングバック、および肩Ｒ部のたわみを、測定及び評価した。

（スプリングバック）
図１０は、スプリングバックの評価方法を示す説明図である。
図１０に示すように、スプリングバックは、パンチ底部から３０ｍｍ下の部分の開き量Ｗｈを測定することによって評価した。

（肩Ｒ部のたわみ）
図１１は、肩Ｒ部のたわみの評価方法を示す説明図である。
図１１に示すように、肩Ｒ部のたわみは、長さＷの値を規定するために、実施例にて肩Ｒ部のたわみ量Ｕを測定することによって評価した。

図１２は、第２のパッドのストローク量ＣＳｔと開き量Ｗｈとの関係の測定結果を示すグラフであり、図１３は、鋼板の引張強度と開き量Ｗｈとの関係の測定結果を示すグラフである。
図１２にグラフで示すように、Ｗ＝１０ｍｍ条件で、ストロークＣＳｔを変更した試験（９８０ＭＰａ材）の結果より、ストロークＣＳｔの変更によって、適正な開き量Ｗｈが得られることがわかる。

また、図１３にグラフで示すように、ストロークＣＳｔの適正条件（３．５ｍｍ）にて、５９０ＭＰａから１１８０ＭＰａまでのハイテンを成形した際の結果より、従来の成形方法と比較して、材料強度の変化に対してほぼ適正な開き量Ｗｈが得られることがわかる。

さらに表１には、９８０ＭＰａ材のプレス成形においてＷの水準を変更して、たわみ量を調べた結果をまとめて示す。

表１に示すように、Ｗ＝１５ｍｍを超えると、たわみ量が一般的な部品精度公差である±０．５ｍｍを上回る結果となった。

１ 曲げ成形金型
２ パンチ
２ａ 上面
２ｂ 側面
２ｃ パンチ肩部
３ ダイ
４ 加圧部材
５ 上パッド
６ 鋼板
７ プレス成形品
７ａ 底部
７ｂ 壁部
７ｃ 肩Ｒ部
９ ブランクホルダ
１０、１０−１、１０−２ プレス成形装置
１１ ダイ
１２ パンチ
１２ａ 上面
１２ｂ 壁部
１２ｃ パンチ肩部
１３ 鋼板
１３ａ 一方の表面
１３ｂ 他方の表面
１４ 第１のパッド
１５ 第１の加圧部材
１６ 第２のパッド
１７ 収納部
１８ 第２の加圧部材
１９ パンチ上面Ｒ止まり
２０、２０−１ プレス成形品
２０ａ 底部
２０ｂ 壁部
２０ｃ 肩Ｒ部
２１ カム機構
２２ 可動ダイス
２３ 部分

Claims (3)

1. 一の方向へ延在する被加工材である金属板の一方の表面に当接する第１のパッドをダイ移動方向へ出入り自在に支持するダイと、前記金属板の他方の表面に当接する第２のパッドを前記型締め方向へ出入り自在に収納するパンチとを備え、該パンチのパンチ上面に沿って形成される底部と、前記パンチのパンチ側面に沿って形成される壁部と、前記パンチのパンチ肩部に沿って形成されるとともに前記底部及び前記壁部に連続する肩Ｒ部とを有する横断面を備えるプレス成形品を製造するプレス成形装置であって、
   前記第２のパッドを支持する第２の加圧部材が発生する加圧力は、前記第１のパッドを支持する第１の加圧部材の加圧力よりも大きいこと、及び
   前記一の方向と直交する垂直面内における、パンチ肩部のパンチ上面Ｒ止まりと、第２のパッドとは、パンチ上面と平行な方向へ、所定の距離離間して存在すること
   を特徴とするプレス成形装置。
2. 前記所定の距離は、２〜１５ｍｍである請求項１に記載されたプレス成形装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたプレス成形装置を用いて前記金属板にプレス成形を行って、該パンチのパンチ上面に沿って形成される底部と、前記パンチのパンチ側面に沿って形成される壁部と、前記パンチのパンチ肩部に沿って形成されるとともに前記底部及び前記壁部に連続する肩Ｒ部とを有する横断面を備えるプレス成形品を製造する方法であって、下記第１の工程から下記第４の工程までを備えることを特徴とするプレス成形品の製造方法；
   第１の工程：前記第１のパッドと前記第２のパッドとによって前記金属板を、該金属板の成形終了まで挟持する。
   第２の工程：前記ダイと前記パンチとを接近させることによって前記金属板の成形を開始する。
   第３の工程：前記パンチ上面のうちで前記パンチ肩部のパンチ上面Ｒ止まりと前記下パッドとの間の部分が、成形中の前記金属板に接触しない時間が存在するようにして、前記金属板の成形を継続する。
   第４の工程：前記第３の工程の後に成形下死点での成形が行われることによって、前記肩Ｒ部及び前記壁部の成形を行う。

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