JP7593385B2 - Press molding method and manufacturing method of press molded product - Google Patents
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Description
本発明は、天板部と、縦壁部と、フランジ部とを有するプレス成形品を成形するプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法に関し、特に、前記プレス成形品を成形する際の縮みフランジ変形に伴うしわの発生を抑制するプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法に関する。 The present invention relates to a press molding method and a manufacturing method for a press molded product having a top plate portion, a vertical wall portion, and a flange portion, and in particular to a press molding method and a manufacturing method for a press molded product that suppress the occurrence of wrinkles due to shrinkage flange deformation when molding the press molded product.
自動車の衝突安全性基準の厳格化により、車体の衝突安全性の向上が進んでいる。その一方で、二酸化炭素排出規制を受けて、燃費向上やＥＶ化のために車体の軽量化も必要とされている。これら車体の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590MPa級以上の高強度鋼板（ハイテン材とも称する）の適用が進んでいる。ハイテン材を車体構造部品にプレス成形する際には、縮みフランジ変形により生じるしわの抑制が課題となっている。 As automobile crash safety standards become stricter, the crash safety of car bodies is improving. At the same time, carbon dioxide emission regulations have created a need to reduce the weight of car bodies in order to improve fuel efficiency and promote the shift to electric vehicles. To achieve both improved crash safety and reduced weight, the use of high-strength steel plates (also known as high-tensile steel) of 590 MPa class or higher is increasingly being used for car body structural parts. When press-forming high-tensile steel into car body structural parts, suppressing wrinkles caused by shrinkage and flange deformation is a challenge.
例えば、自動車部品には、ＡピラーアッパーやＡピラーロア、バンパー部品等のように、天板部と、縦壁部と、フランジ部を有する部品がある。このような部品において天板部の外周縁又はその一部が外方に向かって凸状に湾曲した形状となっている場合、プレス成形の際に当該部位の縦壁部やフランジ部は縮みフランジ変形し、フランジ部の端部にしわが発生する場合がある。特にハイテン材の場合、高強度化によって座屈しやすくなり、しわが発生しやすい。 For example, some automobile parts have a top plate, vertical wall, and flange, such as A-pillar uppers, A-pillar lowers, and bumper parts. In such parts, if the outer periphery of the top plate or a part of it is curved convexly outward, the vertical wall and flange in that area may shrink during press forming, causing flange deformation and wrinkles at the end of the flange. In particular, high-tensile steel is prone to buckling and wrinkles due to its high strength.
そこで、特許文献１には、天板部と、天板部に連続して先端にフランジのない斜壁部を有し、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方法が開示されている。特許文献１の方法では、ブランク材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とパンチで挟持した状態で斜壁部を形成することにより、ブランク材の板厚方向への座屈を防止して、斜壁部に発生するしわを抑制できる。
また、特許文献２には、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ハット形断面を有すると共に天板部及びフランジ部が長手方向に沿って天板部側に凸に湾曲した湾曲部分を有するプレス成形品を製造する方法が開示されている。特許文献２の方法は、フランジ部位置よりも外周部分にシワ押さえ領域を設定し段絞りで成形を行う段絞り工程を有し、さらにフランジ部位置の一部にもシワ押さえで押さえる付加領域を設定することにより、フランジ部で発生するしわを抑制できる。 Patent Document 2 also discloses a method for manufacturing a press-formed product having a hat-shaped cross section in which the top plate and flange are continuous in the width direction via the side wall, and the top plate and flange have a curved portion that is convexly curved toward the top plate along the longitudinal direction. The method of Patent Document 2 includes a step drawing process in which a wrinkle suppression area is set on the outer periphery of the flange position and forming is performed by step drawing, and by further setting an additional area to be pressed by the wrinkle suppressor in part of the flange position, wrinkles that occur in the flange can be suppressed.
しかしながら、特許文献１に記載のプレス成形方法では、ブランク材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とパンチで挟持した状態で斜壁部を成形するため、ダイとパンチで挟持した部位を次工程でトリミングする必要がある。
However, in the press forming method described in
また、特許文献２に記載のプレス成形方法は、フランジ部のしわの発生を抑制できるものの、しわ押さえを使用するため、曲げ（フォーム）成形によるプレス成形には適用できないという課題がある。 The press molding method described in Patent Document 2 can suppress the occurrence of wrinkles in the flange portion, but has the problem that it cannot be applied to press molding by bending (forming) because it uses a wrinkle suppressor.
本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、プレス成形後のトリミング工程を必須とすることなく、縮みフランジ変形によって生じるフランジ部のしわを十分に抑制し、曲げ成形にも適用可能なプレス成形方法及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。 The present invention has been made to solve these problems, and aims to provide a press molding method and a manufacturing method for press-molded products that can be applied to bending molding as well, and that sufficiently suppresses wrinkles in the flange portion caused by shrinkage flange deformation without requiring a trimming process after press molding.
（１）本発明に係るプレス成形方法は、外周縁又はその一部が外方に向かって凸状に湾曲した凸状外周縁部を有する天板部と、該天板部からパンチ肩Ｒ部を介して連続する縦壁部と、該縦壁部からダイ肩Ｒ部を介して連続するフランジ部とを有するプレス成形品を成形する方法であって、金属板を中間成形品に成形する第１成形工程と、該第１成形工程で成形した前記中間成形品を目標形状の前記プレス成形品に成形する第２成形工程とを備え、前記中間成形品は、少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応する部分において、ダイ肩Ｒ部の曲率半径が前記目標形状と同じか又は前記目標形状よりも大きく、縦壁部とフランジ部とが成す角度が目標形状より小さく、縦壁部の延長線とフランジ部の延長線の交点までの天板部からの距離が目標形状と同じであることを特徴とするものである。 (1) The press forming method according to the present invention is a method for forming a press-formed product having a top plate portion having a convex outer peripheral edge portion in which the outer peripheral edge or a part thereof is curved convexly outward, a vertical wall portion continuing from the top plate portion via a punch shoulder R portion, and a flange portion continuing from the vertical wall portion via a die shoulder R portion, and the method includes a first forming process for forming a metal plate into an intermediate formed product, and a second forming process for forming the intermediate formed product formed in the first forming process into the press-formed product of a target shape, and the intermediate formed product is characterized in that, at least in a portion corresponding to the convex outer peripheral edge portion of the top plate portion, the radius of curvature of the die shoulder R portion is the same as or larger than the target shape, the angle formed by the vertical wall portion and the flange portion is smaller than the target shape, and the distance from the top plate portion to the intersection of the extension line of the vertical wall portion and the extension line of the flange portion is the same as the target shape.
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記第１成形工程は、絞り成形又は曲げ成形を適用し、前記第２成形工程は、曲げ成形を適用することを特徴とするものである。 (2) Furthermore, in the above (1), the first forming step is characterized by applying drawing or bending, and the second forming step is characterized by applying bending.
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記金属板を、引張強度が５９０ＭＰａ級以上の鋼板とすることを特徴とするものである。 (3) Furthermore, in the above-mentioned (1) or (2), the metal plate is a steel plate having a tensile strength of 590 MPa or more.
（４）本発明に係るプレス成型品の製造方法は、外周縁又はその一部が外方に向かって凸状に湾曲した凸状外周縁部を有する天板部と、該天板部からパンチ肩Ｒ部を介して連続する縦壁部と、該縦壁部からダイ肩Ｒ部を介して連続するフランジ部とを有するプレス成形品を製造する方法であって、金属板を中間成形品に成形する第１成形工程と、該第１成形工程で成形した前記中間成形品を目標形状の前記プレス成形品に成形する第２成形工程とを備え、前記中間成形品は、少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応する部分において、ダイ肩Ｒ部の曲率半径が前記目標形状と同じか又は前記目標形状よりも大きく、縦壁部とフランジ部とが成す角度が目標形状より小さく、縦壁部の延長線とフランジ部の延長線の交点までの天板部からの距離が目標形状と同じであることを特徴とするものである。 (4) The manufacturing method of the press-molded product according to the present invention is a method for manufacturing a press-molded product having a top plate portion having a convex outer peripheral edge portion in which the outer peripheral edge or a part thereof is curved convexly outward, a vertical wall portion continuing from the top plate portion via a punch shoulder R portion, and a flange portion continuing from the vertical wall portion via a die shoulder R portion, and the method includes a first forming process for forming a metal plate into an intermediate molded product, and a second forming process for forming the intermediate molded product formed in the first forming process into the press-molded product of a target shape, and the intermediate molded product is characterized in that, at least in a portion corresponding to the convex outer peripheral edge portion of the top plate portion, the radius of curvature of the die shoulder R portion is the same as or larger than the target shape, the angle formed by the vertical wall portion and the flange portion is smaller than the target shape, and the distance from the top plate portion to the intersection of the extension line of the vertical wall portion and the extension line of the flange portion is the same as the target shape.
（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、前記第１成形工程は、絞り成形又は曲げ成形を適用し、前記第２成形工程は、曲げ成形を適用することを特徴とするものである。 (5) Furthermore, in the above (4), the first forming step is characterized by applying drawing or bending, and the second forming step is characterized by applying bending.
（６）また、上記（４）又は（５）に記載のものにおいて、前記金属板を、引張強度が５９０ＭＰａ級以上の鋼板とすることを特徴とするものである。 (6) Furthermore, in the above-mentioned (4) or (5), the metal plate is a steel plate having a tensile strength of 590 MPa or more.
本発明においては、第１成形工程で目標形状よりも縮みフランジ変形量の小さい中間成形品を成形し、第２成形工程で中間成形品を目標形状に成形することにより、第２成形工程において縮みフランジ変形による材料移動が生じにくくてしわになりにくい。
このため、本発明は目標形状の成形品の板厚増加を抑制でき、しわのない良好な形状のプレス成形品が得られ、プレス成形における歩留まり向上に繋がる。
また、本発明はパンチとダイでブランクの端部を挟持する必要がないので、従来のトリミング工程を必須としない。
さらに、本発明はしわ押さえも必要としないので、曲げ成形にも適用可能である。
In the present invention, an intermediate molded product having a smaller amount of shrink flange deformation than the target shape is molded in the first molding process, and the intermediate molded product is molded into the target shape in the second molding process, so that material movement due to shrink flange deformation is less likely to occur in the second molding process, and wrinkles are less likely to occur.
Therefore, the present invention can suppress an increase in plate thickness of a molded product having a target shape, and can obtain press-molded products having a good shape without wrinkles, which leads to improved yields in press molding.
Furthermore, since the present invention does not require clamping the end of the blank with a punch and a die, the conventional trimming step is not essential.
Furthermore, since the present invention does not require a blank holder, it can also be applied to bending.
本実施の形態に係るプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法が目標とするプレス成形品について、図２の例に基づいて説明する。なお、図２は、プレス成形品の全体又は特徴的な一部を示したものである。図２に示すプレス成形品１は、天板部３と、縦壁部５と、フランジ部７を有するものであって、天板部３の外周縁の一部が外方に向かって凸状に湾曲した部位（以下、「凸状外周縁部３ａ」という）を有するものである。なお、凸状外周縁部３ａと他の部位との境界は、例えば天板部３を平面視したときの凸状外周縁部３ａのＲ止まりまでとする。
また、本例ではプレス成形品１の縦壁部５とフランジ部７とが成す角度を90°とした。
A press-molded product targeted by the press molding method and the manufacturing method of the press-molded product according to the present embodiment will be described with reference to the example of FIG. 2. FIG. 2 shows the whole or a characteristic part of the press-molded product. The press-molded
In this example, the angle between the
プレス成形品１における天板部３と縦壁部５の境界部は、プレス成形に用いたパンチのパンチ肩部の形状に対応したＲ形状となっているので、当該部位を「パンチ肩Ｒ部９」と称する。また、縦壁部５とフランジ部７の境界部は、ダイのダイ肩部の形状に対応したＲ形状となっているので「ダイ肩Ｒ部１１」と称する。以降、本明細書において単に「パンチ肩Ｒ部９」、「ダイ肩Ｒ部１１」と表記したときには金型側ではなくプレス成形品１側の上記部位を指す。
The boundary between the
まず、本実施の形態に係るプレス成形方法及びプレス成形品の製造方法を説明するに先立って、従来の方法で図２のようなプレス成形品１をプレス成形する場合の問題点について説明する。
図８は、従来の方法でプレス成形品１をプレス成形した場合についてFEM解析した結果であり、板厚増加率の分布を色の濃淡で示している。板厚増加率は、プレス成形後のプレス成形品１の板厚とプレス成形前のブランクの板厚との差（板厚増分）を求め、ブランクの板厚との比（割合）で表したものであり、値が大きいほど板厚が増加していることを表している。板厚が増加するほど、プレス成形品１の当該部位にしわが発生しやすくなる。さらに、板厚増加が局所的になるほどしわになりやすい。
First, before describing the press-molding method and the method for manufacturing a press-molded product according to the present embodiment, a problem that occurs when a press-molded
FIG. 8 shows the results of an FEM analysis of a case where a press-formed
図２のようなプレス成形品１を成形する従来の方法としては、例えば、目標形状に対応した形状のパンチとダイを用い、平板状のブランクを１工程で目標形状に成形する方法がある。この場合、天板部３の凸状外周縁部３ａに連続する縦壁部５、及びこの縦壁部５に連続するフランジ部７は、縮みフランジ変形して材料が集中し、しわが発生しやすい。図２に示すプレス成形品１の場合、最も板厚が増加したのは図８の矢印で示すフランジ部７の端部であり、最大板厚増加率は+12.5％であった。このように、フランジ部７の板厚が局所的に増加することで当該部分にしわが生じ、問題となっていた。フランジ部７の板厚が局所的に増加する理由について図９を用いて説明する。
A conventional method for forming a press-formed
図９は、上述した従来のプレス成形方法でプレス成形品１を成形する場合の成形過程を示したものである。図９では、ブランク１３の変形過程を、正面図（図９の上側の図、図２（ｂ）の矢印方向からみた図）、及び図２（ｂ）のＡ－Ａ´断面に相当する断面図（図９の下側の図）でそれぞれ示している。
なお、図中の「5mmup」等の数値は、ブランク１３の板厚分を考慮したパンチ２１とダイ２３のプレス方向の距離を示している。したがって、「5mmup」とは、パンチ２１のフランジ成形部とダイ２３のフランジ成形部との隙間が、ブランク１３の板厚に+5mmを加えた状態であることを示している。また、「0mmup」は成形下死点の状態を示している。
Fig. 9 shows the forming process when forming the press-formed
In addition, the numerical values such as "5mmup" in the figure indicate the distance in the pressing direction between the punch 21 and the die 23, taking into account the plate thickness of the blank 13. Therefore, "5mmup" indicates that the gap between the flange forming portion of the punch 21 and the flange forming portion of the die 23 is the plate thickness of the blank 13 plus +5 mm. Also, "0mmup" indicates the state of the bottom dead center of forming.
天板部３の凸状外周縁部３ａに連続する縦壁部５が成形され始めると、図９の「10mmup」の正面図（上側の図）に示すように、縮みフランジ変形によってブランク１３の端部に例えば二つの山状の大きなしわが生じる。この二つの大きな山状のしわは、縮みフランジ変形が進むにしたがって中央に集中してくっきりした形状になる（「5mmup」、「3mmup」の正面図参照）。
When the
成形の進行に伴って、ダイ２３が相対的に移動してダイ２３の下面がしわの頂部に到達すると、ダイ２３がしわを押し潰すように成形が進行するが、「1mmup」まで成形が進むとブランク１３はしわを残したまま拘束され、成形下死点に至る（「0mmup」参照）。 As the forming process progresses, the die 23 moves relative to the blank 13, and when the bottom surface of the die 23 reaches the top of the wrinkle, the forming process proceeds as if the die 23 is squashing the wrinkle. However, when the forming process reaches "1mm up", the blank 13 is restrained with the wrinkle remaining, and the blank 13 reaches the bottom dead point of the forming process (see "0mm up").
上記のように、従来の成形過程では、パンチ２１とダイ２３の間の隙間で大きなしわが生じて、このしわを潰しきれないままフランジ部７を成形するため、プレス成形品１にしわが残存し、しわが生じた部分の板厚が局所的に増加していた。
As described above, in the conventional forming process, large wrinkles occur in the gap between the punch 21 and the die 23, and the
成形過程でしわが生じないようにする手段としては、フランジ部７に相当する部位にしわ押さえを用いるとよいが、しわ押さえを用いない曲げ成形では適用できない。
To prevent wrinkles from occurring during the forming process, it is advisable to use a wrinkle suppressor in the area corresponding to the
そこで、フランジ部７におけるしわの発生を従来よりも低減しつつ、曲げ成形でも適用できる手段を講じたのが、本実施の形態のプレス成形方法である。
The press forming method of this embodiment reduces the occurrence of wrinkles in the
具体的には、本実施の形態に係るプレス成形方法は、図２のようなプレス成形品１を成形する方法であって、図１に示すように、ブランク１３を中間成形品１５に成形する第１成形工程と、中間成形品１５をプレス成形品１に成形する第２成形工程を備えている。
なお、プレス成形方法を実行することによって、プレス成形品１が製造されるので、プレス成形方法の発明は、プレス成形品の製造方法の発明として構成することができる。したがって、以下に説明するプレス成形方法の実施の形態は、プレス成形品の製造方法の実施の形態と共通するものである。
Specifically, the press molding method of this embodiment is a method for molding a press-molded
In addition, since the press-molded
図１（ａ）は第１成形工程の成形前の状態のパンチ１７、ダイ１９及びブランク１３の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ断面図である。
また、図１（ｃ）は第２成形工程の成形前の状態のパンチ２１、ダイ２３及び中間成形品１５の斜視図であり、図１（ｄ）は図１（ｃ）のＣ断面図である。
なお、図１（ａ）～図１（ｄ）の各金型は肉厚部分を無視して成形面部の形状のみを図示している。
また、図１（ｄ）に示す中間成形品１５において、プレス成形品１と同一の部位には同一の符号を付している。
以下、各工程を詳細に説明する。
FIG. 1(a) is a perspective view of a punch 17, a die 19 and a blank 13 before forming in the first forming step, and FIG. 1(b) is a cross-sectional view taken along line B of FIG. 1(a).
FIG. 1(c) is a perspective view of a punch 21, a die 23 and an intermediate formed
In addition, in each of the dies in FIG. 1(a) to FIG. 1(d), only the shape of the molding surface portion is shown, ignoring the thick portions.
In addition, in an
Each step will be described in detail below.
＜第１成形工程＞
第１成形工程は、図１（ｂ）に示すように、パンチ１７の天板成形面部上面とパッド２５でブランク１３の一部を挟持した状態でダイ１９を相対的に移動させ、金属板であるブランク１３を中間成形品１５にプレス成形する工程である。
第１成形工程で成形する中間成形品１５の形状について、図３を用いて以下詳細に説明する。
<First molding step>
The first forming process is a process in which, as shown in FIG. 1(b), a portion of the blank 13 is clamped between the upper surface of the top plate forming surface of the punch 17 and the pad 25, and the die 19 is moved relatively to press-form the blank 13, which is a metal plate, into an intermediate formed
The shape of the intermediate molded
図３（ａ）に中間成形品１５の断面形状、図３（ｂ）に目標形状であるプレス成形品１の断面形状を示す。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）は共に図２のＡ－Ａ´断面に相当するものであり、天板部３の凸状外周縁部３ａに対応する部分の断面図である。
中間成形品１５は、図３（ａ）に示すように、少なくとも天板部３の凸状外周縁部３ａに対応する部分において、縦壁部２７とフランジ部２９とが成す角度θ1が目標形状の縦壁部５とフランジ部７とが成す角度（90°）より小さくなっている。
Fig. 3(a) shows a cross-sectional shape of the
As shown in FIG. 3(a), in the intermediate molded
また、中間成形品１５における縦壁部２７の延長線とフランジ部２９の延長線の交点ｐ1までの天板部３からの距離ａ1は、目標形状における縦壁部５の延長線とフランジ部７の延長線の交点ｐ2までの天板部３からの距離ａ2と同じになっている。
In addition, the distance a1 from the
中間成形品１５を上記のような形状としたことにより、中間成形品１５の天板部３から縦壁部２７の下端までの高さｂ1は、目標形状の天板部３から縦壁部５の下端までの高さｂ2より低くなる。以降、中間成形品１５の天板部３から縦壁部２７の下端までの高さｂ1を単に「中間成形品１５の高さｂ1」といい、目標形状の天板部３から縦壁部５の下端までの高さｂ2を単に「目標形状の高さｂ2」という。
By giving the intermediate molded
なお、図３の例は中間成形品１５のダイ肩Ｒ部３１の曲率半径Ｒを目標形状のダイ肩Ｒ部１１の曲率半径Ｒと同じとした例であるが、本発明はこれに限られない。中間成形品１５のダイ肩Ｒ部３１の曲率半径は目標形状のダイ肩Ｒ部１１の曲率半径より大きくてもよく、その場合も中間成形品１５の高さｂ1は目標形状の高さｂ2より低くなる。
3 is an example in which the radius of curvature R of the die
第１成形工程で図３（ａ）のような中間成形品１５を成形すると、中間成形品１５のフランジ部２９には縮みフランジ変形が生じるが、上述のように中間成形品１５の高さｂ1は目標形状の高さｂ2よりも低いので、従来の平板状のブランク１３を目標形状に成形する場合と比べて縮みフランジ変形量が小さい。
したがって、第１成形工程において中間成形品１５のフランジ部２９は板厚が増加しにくく、しわが生じにくい。
When an intermediate formed
Therefore, in the first forming step, the
＜第２成形工程＞
第２成形工程は、第１成形工程で成形した中間成形品１５を目標形状のプレス成形品１に成形する工程である（図１（ｃ））。第２成形工程のパンチ２１及びダイ２３は目標形状に対応した形状であり、図９の従来例の金型と同様であるので同一の符号を付している。
<Second molding step>
The second forming step is a step of forming the
第２成形工程では、図１（ｄ）に示すように、中間成形品１５のパンチ肩Ｒ部９をパンチ２１の肩部に合わせてセットし、パンチ２１とパッド２５で中間成形品１５の天板部３を挟持した状態でダイ２３を相対的に移動させ、中間成形品１５を目標形状に成形する。
第２成形工程における成形過程の様子を図４に示す。
図４では、図９と同様に中間成形品１５の変形過程を、正面図（図４の上側の図、図２（ｂ）の矢印方向からみた図）、及び断面図（図４の下側の図、図２（ｂ）のＡ－Ａ´断面に相当する図）でそれぞれ示している。「5mmup」等の数値の意味も図９と同様である。
In the second forming process, as shown in FIG. 1(d), the punch
The state of the molding process in the second molding step is shown in FIG.
In Fig. 4, the deformation process of the intermediate molded
ダイ２３を相対的に移動させると、「1mmup」以降からダイ２３が中間成形品１５のダイ肩Ｒ部３１を曲げ戻して縦壁部２７の下部とフランジ部２９が成形され始める。この成形は縮みフランジ変形を伴うものであるが、中間成形品１５は加工硬化しているため、平板状のブランク１３よりも剛性が高くて材料が移動しにくくなっている。したがって、図４の各正面図（上側の図）に示すように、従来のような２つの山状のしわが成形過程で生じず、成形完了後のプレス成形品１にもしわが生じにくい。また、山状のしわが生じたとしても、このときダイ２３とパンチ２１の隙間は板厚+1mmととても小さいので、そのしわは大きくなることなくダイ２３に押し潰されて成形下死点に至る。
このように、中間成形品１５の剛性が高いことから第２成形工程における成形過程でしわが生じにくく、その結果、プレス成形品１のフランジ部７における板厚増加や、しわ発生を抑制できる。
When the die 23 is moved relative to the punch 21, the die 23 bends back the die
In this way, since the intermediate molded
上記のように本実施の形態では、第１成形工程で縮みフランジ変形量の小さい中間成形品１５を成形し、第２成形工程で中間成形品１５を目標形状に成形することにより、局所的な板厚増加の問題を解消し、プレス成形品１のフランジ部７に生じるしわを抑制できる。
さらに、パンチとダイでブランクの端部を挟持した状態でプレス成形する必要がないので、特許文献１に示す従来例のようにトリミング工程を必要としない。
As described above, in this embodiment, an intermediate molded
Furthermore, since there is no need to perform press forming while clamping the end of the blank between a punch and a die, there is no need for a trimming process as in the conventional example shown in
また、本実施の形態のプレス成形方法は、しわ押さえを用いることなくフランジ部７のしわを抑制することができるので、曲げ（フォーム）成形によるプレス成形に適用できる。即ち、中間成形品１５を成形する第１成形工程で絞り成形又は曲げ成形を適用し、目標形状を成形する第２成形工程で曲げ成形を適用する場合に特に効果的である。
The press molding method of this embodiment can suppress wrinkles in the
さらに、本実施の形態のプレス成形方法は、縮みフランジ変形によってしわが生じやすい高強度鋼板を用いる場合に特に効果的である。例えば、金属板であるブランクを引張強度が５９０ＭＰａ級以上の鋼板としてもよく、その場合も十分なしわの低減効果を奏することができる。 Furthermore, the press forming method of this embodiment is particularly effective when using high-strength steel sheets that are prone to wrinkles due to shrinkage flange deformation. For example, the blank metal sheet may be a steel sheet with a tensile strength of 590 MPa or more, and in that case too, sufficient wrinkle reduction effects can be achieved.
なお、上述したように、本実施の形態のプレス成形方法は、縮みフランジ変形量が目標形状より小さい中間成形品１５を介することで、プレス成形品１に生じるしわを低減できるようにしたものである。この中間成形品１５の縮みフランジ変形量は縦壁部２７とフランジ部２９とが成す角度θ1が小さいほどより小さくなる。この点についてさらに説明する。
As described above, the press forming method of this embodiment is capable of reducing wrinkles occurring in the press-formed
図５（ａ）は、第１成形工程における成形前のブランク１３の断面形状を破線、成形後の成形下死点における中間成形品１５の断面形状を実線で示したものである。ここで、図５（ａ）におけるブランク１３の端部から中間成形品１５のフランジ部２９の端部までの距離を第１成形工程での材料流入量と定義する。
詳しくは後述するが、この第１成形工程での材料流入量は、中間成形品１５の角度θ1（図３（ａ）参照）が小さいほど小さくなる。材料流入量が小さいと第１成形工程における縮みフランジ変形量が小さくなるので、中間成形品１５の角度θ1を小さくすることで第１成形工程における板厚増加（ブランク１３からの板厚増加）を低減できる。
5(a) shows the cross-sectional shape of the blank 13 before forming in the first forming step by a dashed line, and the cross-sectional shape of the intermediate formed
As will be described in detail later, the amount of material flowing in this first forming step is smaller as the angle θ 1 (see FIG. 3(a)) of the intermediate formed
図５（ｂ）は、第１成形工程の成形下死点における中間成形品１５の断面形状を破線、第２成形工程の成形下死点におけるプレス成形品１の断面形状を実線で示したものである。ここで、図５（ｂ）における中間成形品１５のフランジ部２９の端部からプレス成形品１のフランジ部７の端部までの距離を第２成形工程での材料流入量と定義する。
この第２成形工程での材料流入量は、中間成形品１５の角度θ1が小さいほど大きくなる。材料流入量が大きいと第２成形工程における縮みフランジ変形量が大きくなるので、中間成形品１５の角度θ1を小さくすることで第２成形工程における板厚増加（中間成形品１５からの板厚増加）は大きくなる。
5(b) shows the cross-sectional shape of the
The amount of material flowing in the second forming step increases as the angle θ 1 of the intermediate formed
上述したように、中間成形品１５の角度θ1が小さいほど、第１成形工程での材料流入量が小さく、第２成形工程での材料流入量が大きくなる。上記関係の一例として、中間成形品１５の角度θ1と各工程の材料流入量との関係を図６に示す。なお、図６において、中間成形品１５のダイ肩Ｒ部３１の曲率半径Ｒは目標形状のダイ肩Ｒ部１１の曲率半径Ｒと同じ4mm一定とした。
As described above, the smaller the angle θ1 of the intermediate molded
中間成形品１５の角度θ1を小さくした場合、第１成形工程での材料流入量を少なくし板厚増加を低減できるが、第２成形工程での材料流入量が多くなり板厚増加が増大して目標成形品の板厚増加を十分に低減できない場合もある。したがって、第２成形工程後の板厚増加がなるべく低減するように中間成形品１５の角度θ1を設定することで、本発明はより効果的になる。この点については、下記の実施例でも本発明の効果とともに具体的に説明する。
なお、中間成形品１５の角度θ1は目標形状の当該角度の３割～９割とするのが好ましい。
When the angle θ 1 of the intermediate molded
Incidentally, it is preferable that the angle θ 1 of the intermediate molded
本発明のプレス成形方法における縮みフランジ変形でのしわの抑制効果について、FEM解析を用いて具体的な検討を行ったので、その結果について以下に説明する。
本実施例では、板厚1.0mm、引張強度が980MPa級の鋼板をブランクとして用い、図２のプレス成形品１を目標形状としてプレス成形する場合について確認した。なお、目標形状におけるダイ肩Ｒ部１１の曲率半径は4mm、縦壁部５とフランジ部７が成す角度は90°とした。
鋼板を１工程で目標形状に成形する従来例と、鋼板を２工程で目標形状に成形する本発明例についてFEM解析を実施し、縮みフランジ変形部位における最大板厚増加率を求めた。なお、従来例の解析結果は図８で説明したとおりであるので、以下では本発明例の解析結果について説明する。
A specific study was conducted using FEM analysis on the effect of suppressing wrinkles due to shrink flange deformation in the press forming method of the present invention, and the results are described below.
In this example, a steel plate having a thickness of 1.0 mm and a tensile strength of 980 MPa was used as a blank, and the press-formed
FEM analysis was performed on a conventional example in which the steel plate is formed into the target shape in one process and an example of the present invention in which the steel plate is formed into the target shape in two processes, and the maximum plate thickness increase rate at the shrink flange deformation site was obtained. Note that the analysis results for the conventional example are as explained in Figure 8, so the analysis results for the example of the present invention will be explained below.
本発明例では、中間成形品１５の縦壁部２７とフランジ部２９が成す角度θ1を60°、70°、80°とした3例についてFEM解析を行った。なお、3つの本発明例はいずれも中間成形品１５のダイ肩Ｒ部３１の曲率半径Ｒを目標形状と同じ4mmとした。図７に、３つの本発明例の中間成形品１５の断面形状（縦壁部２７とフランジ部２９が成す角度θ1＝60°、70°、80°）と目標形状の断面形状（縦壁部５とフランジ部７が成す角度＝90°）を図示した。図７ではそれぞれの形状違いを比較するため、天板部３の位置を一致させて図示した。
従来例における目標成形品の最大板厚増加率及び本発明例の第１成形工程、第２成形工程における中間成形品１５と目標成形品の最大板厚増加率を表１に示す。なお、表１に示す中間成形品の最大板厚増加率と目標成形品の最大板厚増加率はいずれもブランク１３の板厚を基準とする増加率を示したものである。
In the present invention, FEM analysis was performed on three examples in which the angle θ 1 between the
The maximum thickness increase rate of the target formed product in the conventional example and the maximum thickness increase rates of the intermediate formed
表１に示すように、従来例（No.1）では目標成形品（プレス成形品１）の最大板厚増加率が12.5%であったのに対し、本発明例（No.2～No.4）では目標成形品の最大板厚増加率がすべて従来例より低減した。その結果、上記のように本実施例では、本発明によって縮みフランジ変形によるフランジしわを従来よりも抑制できることが示された。
なお、第２成形工程後の目標成形品の板厚増加がなるべく低減するように中間成形品１５の角度θ1を設定することで、より効果的にしわを抑制することができる。この点について、以下具体的に説明する。
As shown in Table 1, the maximum thickness increase rate of the target formed product (press-formed product 1) in the conventional example (No. 1) was 12.5%, whereas the maximum thickness increase rate of the target formed products in the present invention examples (No. 2 to No. 4) was all lower than that of the conventional example. As a result, as described above, this example shows that the present invention can suppress flange wrinkles due to shrink flange deformation more than the conventional example.
In addition, by setting the angle θ 1 of the
No.2～No.4の中間成形品１５の最大板厚増加率を比較すると分かるように、中間成形品１５の縦壁部２７とフランジ部２９が成す角度θ1が小さいほど、第１成形工程における中間成形品１５の最大板厚増加率が減少している。これは、図７に示すように、角度θ1が小さい中間成形品１５ほど高さｂ1（図３（ａ）参照）が低くなるので、フランジ部２９の端部が紙面右側にせり出し、第１成形工程での材料流入量（図５（ａ）参照）が小さくなるからである。第１成形工程での材料流入量が小さくなれば、中間成形品１５の縮みフランジ変形量は小さくなるので、最大板厚増加率も低減する。
As can be seen by comparing the maximum thickness increase rate of the intermediate formed
また、No.2～No.4の目標成形品の最大板厚増加率を比較すると分かるように、中間成形品１５の縦壁部２７とフランジ部２９が成す角度θ1が70°のNo.3が、第２成形工程における目標成形品の最大板厚増加率が最も減少した。従って、中間成形品１５の角度θ1には第２成形工程での最大板厚増加率を最も低減する最適値があることがわかった。
In addition, as can be seen by comparing the maximum thickness increase rate of the target formed products No. 2 to No. 4, No. 3, in which the angle θ 1 between the
このように、第２成形工程後の目標成形品の板厚増加がなるべく小さくなるように中間成形品１５の角度θ1を設定すればよく、これにより、しわ抑制効果を最大限に奏することができて効果的である。
In this manner, the angle θ 1 of the
１ プレス成形品（目標形状）
３ 天板部
３ａ 凸状外周縁部
５ 縦壁部（プレス成形品）
７ フランジ部（プレス成形品）
９ パンチ肩Ｒ部
１１ ダイ肩Ｒ部（プレス成形品）
１３ ブランク（金属板）
１５ 中間成形品
１７ パンチ（第１成形工程）
１９ ダイ（第１成形工程）
２１ パンチ（第２成形工程又は従来工程）
２３ ダイ（第２成形工程又は従来工程）
２５ パッド
２７ 縦壁部（中間成形品）
２９ フランジ部（中間成形品）
３１ ダイ肩Ｒ部（中間成形品）
1. Press-molded product (target shape)
3 Top plate portion 3a Convex outer
7 Flange part (press molded part)
9 Punch
13 Blank (metal plate)
15 intermediate molded product 17 punch (first molding process)
19 Die (first molding process)
21 Punch (second forming process or conventional process)
23 Die (second molding process or conventional process)
25
29 Flange portion (intermediate molded product)
31 Die shoulder R part (intermediate molded product)
Claims (6)
金属板を中間成形品に成形する第１成形工程と、
該第１成形工程で成形した前記中間成形品を目標形状の前記プレス成形品に成形する第２成形工程とを備え、
前記中間成形品は、少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応する部分において、ダイ肩Ｒ部の曲率半径が前記目標形状と同じか又は前記目標形状よりも大きく、縦壁部とフランジ部とが成す角度が目標形状より小さく、縦壁部の延長線とフランジ部の延長線の交点までの天板部からの距離が目標形状と同じであることを特徴とするプレス成形方法。 A press-molding method for molding a press-molded product having a top plate portion having a convex outer periphery portion in which an outer periphery or a part thereof is curved outwardly in a convex shape, a vertical wall portion continuing from the top plate portion via a punch shoulder R portion, and a flange portion continuing from the vertical wall portion via a die shoulder R portion,
A first forming step of forming a metal plate into an intermediate product;
a second forming step of forming the intermediate product formed in the first forming step into the press-formed product having a target shape,
The intermediate molded product is characterized in that, at least in the portion corresponding to the convex outer peripheral edge portion of the top plate portion, the radius of curvature of the die shoulder R portion is the same as or larger than the target shape, the angle formed by the vertical wall portion and the flange portion is smaller than the target shape, and the distance from the top plate portion to the intersection of the extension line of the vertical wall portion and the extension line of the flange portion is the same as the target shape.
前記第２成形工程は、曲げ成形を適用することを特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。 The first forming step applies drawing or bending,
2. The press forming method according to claim 1, wherein the second forming step is performed by applying bending.
金属板を中間成形品に成形する第１成形工程と、
該第１成形工程で成形した前記中間成形品を目標形状の前記プレス成形品に成形する第２成形工程とを備え、
前記中間成形品は、少なくとも前記天板部の凸状外周縁部に対応する部分において、ダイ肩Ｒ部の曲率半径が前記目標形状と同じか又は前記目標形状よりも大きく、縦壁部とフランジ部とが成す角度が目標形状より小さく、縦壁部の延長線とフランジ部の延長線の交点までの天板部からの距離が目標形状と同じであることを特徴とするプレス成形品の製造方法。 A method for manufacturing a press-formed product having a top plate portion having a convex outer periphery portion in which an outer periphery or a part thereof is curved outwardly in a convex shape, a vertical wall portion continuing from the top plate portion via a punch shoulder R portion, and a flange portion continuing from the vertical wall portion via a die shoulder R portion,
A first forming step of forming a metal plate into an intermediate product;
a second forming step of forming the intermediate product formed in the first forming step into the press-formed product having a target shape,
A manufacturing method for a press-molded product, characterized in that, in at least a portion corresponding to the convex outer peripheral edge portion of the top plate portion, the radius of curvature of the die shoulder R portion is the same as or larger than the target shape, the angle formed by the vertical wall portion and the flange portion is smaller than the target shape, and the distance from the top plate portion to the intersection of the extension line of the vertical wall portion and the extension line of the flange portion is the same as the target shape.
前記第２成形工程は、曲げ成形を適用することを特徴とする請求項４記載のプレス成形品の製造方法。 The first forming step applies drawing or bending,
The method for producing a press-formed product according to claim 4, wherein the second forming step is performed by applying bending.
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