JP7173847B2 - プレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、断面ハット形状の製品をプレス成形するための方法に関する。

例えば下記の特許文献１には、断面ハット形状の部品（センターピラー部品）を成形するための冷間プレス成形方法が示されている。この方法では、断面ハット形状の第一成形部品を絞り成形する第１プレス成形工程と、第１成形部品のフランジ部をトリミングしてトリミング部品を得るトリミング工程と、トリミング部品を曲げ成形により成形する第２プレス成形工程とを経て、断面ハット形状の部品を成形している。

特開２０１６－２５６０号公報

ところで、自動車の骨格部品に用いられる断面ハット形状の部品は、高強度化及び軽量化を実現するために、引張強度４８０ＭＰａ以上の高張力鋼板や、引張強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板の適用が進められている。このような高張力鋼板や超高張力鋼板を用いて上記のような冷間プレス成形を行うと、絞り成形（第１プレス成形工程）後の第１成形部品のスプリングバック量が大きくなり、その後のトリミング工程における加工精度が低下し、切断不良等の不具合が生じる恐れがある。切断不良は、その後の曲げ工程に悪影響を及ぼし、曲げ部やフランジ部の割れを誘発する恐れがある。

例えば、絞り工程において、スプリングバック量を見込んで金型を設計することで対策する場合もある。しかし、高張力鋼板や超高張力鋼板等の大きなスプリングバック量を用いた場合、絞り成形金型の見込み量も大きくなってしまうため、絞り成形性が大きく悪化する。

以上のような事情から、本発明は、高張力鋼板や超高張力鋼板を用いた場合でも、断面ハット形状の部品を高精度にプレス成形することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、天板部、前記天板部の両端から延びる一対の縦壁部、及び、前記一対の縦壁部から互いに離反する側に延びる一対のフランジ部を有する断面ハット形状部を備えた絞り成形品を形成する絞り工程と、前記絞り成形品の前記天板部と前記縦壁部との間の角部、及び、前記縦壁部と前記フランジ部との間の角部に曲げ加工を施して曲げ成形品を形成する曲げ工程と、前記曲げ成形品のフランジ部の不要部を切断除去するトリミング工程とを有するプレス成形方法を提供する。

このように、本発明では、トリミング工程の前に、絞り成形品の断面ハット形状部の角部（天板部と縦壁部との間の角部、及び、縦壁部とフランジ部との間の角部）を曲げ成形して所定の角度に矯正する。この曲げ成形品をトリミング工程の金型にセットすることで、トリミング金型におけるフランジ部の位置が安定するため、トリミング工程における加工精度が向上する。また、上記のように曲げ工程で絞り成形品の形状を矯正することで、スプリングバック量の大きい高張力鋼板や超高張力鋼板を用いた場合でも、絞り工程における見込み量をそれ程大きくする必要がないため、絞り成形性の悪化を防止できる。

以上のように、本発明のプレス成形方法によれば、高張力鋼板や超高張力鋼板を用いた場合でも、断面ハット形状の部品を高精度に成形することができる。

（Ａ）はプレス成形品（センターピラーリーンフォースメント）の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）図のＢ－Ｂ線断面図である。 （Ａ）～（Ｆ）は、各工程におけるワーク（プレス成形品）の断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は、絞り金型の断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は、第一曲げ金型の断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は、トリミング金型の断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は、第二曲げ金型の断面図である。 他の実施形態に係るプレス成形品の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態では、プレス成形品Ｗとして、図１に示すような自動車のセンターピラーリーンフォースメントを成形する場合を示す。このプレス成形品Ｗは、図１（Ａ）に示すように、車体上部に取り付けられる上側取付部Ｗａと、車体下部に取り付けられる下側取付部Ｗｂと、上側取付部Ｗａと下側取付部Ｗｂとを連結し、車体上下方向に延びる柱部Ｗｃとを有する。柱部Ｗｃは、図１（Ｂ）に示すような断面ハット形状部であり、具体的には、天板部１と、天板部１の両端から延びる一対の縦壁部２と、一対の縦壁部２の端部から互いに離反する側に延びる一対のフランジ部３とを有する。天板部１には、複数の穴７が設けられる。

上記のプレス成形品Ｗは、図２に示すように、ブランク材Ｗ１に絞り加工を施して絞り成形品Ｗ２を形成する絞り工程と、絞り成形品Ｗ２に曲げ加工を施して第一曲げ成形品Ｗ３を形成する第一曲げ工程と、第一曲げ成形品Ｗ３にトリミングしてトリミング部品Ｗ４を形成するトリミング工程と、トリミング部品Ｗ４に曲げ加工を施して第二曲げ成形品Ｗ５を形成する第二曲げ工程と、第二曲げ成形品Ｗ５にピアス加工を施してプレス成形品Ｗを形成するピアス工程とを順に経て行われる。これらの各工程は、何れも常温環境下で行われる。

ブランク材Ｗ１は、平板状の金属板を所定形状に打ち抜いたものである、ブランク材Ｗ１の材料としては、例えば鋼板、具体的には引張強度４８０ＭＰａ以上の高張力鋼板、特に引張強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板が使用される。

絞り工程は、図３に示す絞り金型１０を用いて行われる。具体的には、図３（Ａ）に示すようにダイ１１及びブランクホルダ１２でブランク材Ｗ１の端部を挟持する。この状態で、図３（Ｂ）に示すようにこれらを一体に降下させてブランク材Ｗ１をパンチ１３に押し付けることにより、パンチ１３の形状に倣った絞り成形品Ｗ２が形成される。絞り成形品Ｗ２を絞り金型１０から取り出すと、絞り成形品Ｗ２にスプリングバックが生じ、一対の縦壁部２が、図３（Ｂ）に示す絞り成形完了時よりも開いた状態となる（図２（Ｂ）参照）。

第一曲げ工程は、図４に示す第一曲げ金型２０を用いて行われる。具体的には、図４（Ａ）に示すように、絞り成形品Ｗ２をパンチ２１の上にセットし、パッド２２で天板部１を上方から押さえて絞り成形品Ｗ２を固定する。この状態で、図４（Ｂ）に示すように曲げ型２３を降下させて、曲げ型２３で絞り成形品Ｗ２を押さえて成形することにより、第一曲げ成形品Ｗ３が形成される。この第一曲げ工程により、第一曲げ成形品Ｗ３の角部４，５が所定の角度θ１，θ２に矯正される（図２（Ｃ）参照）。このように、絞り成形品Ｗ２の形状を第一曲げ工程で矯正することにより、絞り成形品の寸法精度を緩和できるため、絞り工程におけるスプリングバックの見込み量を抑えて絞り成形性の悪化を防止することができる。

トリミング工程は、図５に示すトリミング金型３０を用いて行われる。具体的には、図５（Ａ）に示すように、第一曲げ成形品Ｗ３をパンチ３１の上にセットし、パッド３２で天板部１を上方から押さえて第一曲げ成形品Ｗ３を固定する。この状態で、図５（Ｂ）に示すように、トリム型３３を降下させて、第一曲げ成形品Ｗ３のフランジ部３の外側部分３’（不要部）を切断除去し、トリミング部品Ｗ４を形成する。尚、フランジ部３の不要部の全てを一回のプレスで切断除去してもよいし、フランジ部３の不要部を複数種のトリミング金型を用いて複数回に分けて切断除去してもよい。

このトリミング工程において、第一曲げ成形品Ｗ３の角部４，５が第一曲げ工程で予め所定の角度θ１，θ２に矯正されているため、第一曲げ成形品Ｗ３をトリミング金型３０のパンチ３１の上にセットした状態では、フランジ部３が所定の位置に正確に配される。これにより、トリム型３３によりフランジ部３の所定位置を正確に切断することができるため、トリミング部品Ｗ４の寸法精度が高められる。

第二曲げ工程は、図６に示す第二曲げ金型４０を用いて行われる。具体的には、図６（Ａ）に示すように、トリミング部品Ｗ４をパンチ４１の上にセットし、パッド４２で天板部１を上方から押さえてトリミング部品Ｗ４を固定する。この状態で、図６（Ｂ）に示すように、上型（図示省略）を降下させて曲げ型４３を押し下げることにより、曲げ型４３がカム４４に沿って斜め方向に降下する（矢印参照）。この曲げ型４３で、トリミング部品Ｗ４の縦壁部２を側方から押し込んで負角に成形する（すなわち、角部４，５を９０°未満とする）ことで、第二曲げ成形品Ｗ５が形成される。

ピアス工程では、ピアス金型（図示省略）で第二曲げ成形品Ｗ５の所定箇所（例えば天板部１）を打ち抜いて、穴７を形成する（図１参照）。以上により、プレス成形品Ｗが完成する。

本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、プレス成形品Ｗのフランジ部３には、図７に示すように、長手方向で段差部が形成されることがある。図示例では、段差部として、フランジ部３の長手方向一部が高くなった凸部８が設けられる。このようなフランジ部３の段差部（凸部８）は、例えば、縦壁部２を負角に成形する前の第一曲げ工程（図４参照）で成形できる。しかし、この場合、フランジ部３に設けられた凸部８（特に、フランジ部３から立ち上がった側部８ａ）が、その後のトリミング工程での切断が困難となることがある。従って、フランジ部３に上記のような段差部（凸部８）が設けられる場合は、図４に示す第一曲げ工程でフランジ部３を、長手方向で段差部のない平滑面状に成形し、図６に示す第二曲げ工程で、縦壁部２を負角に成形すると同時に、フランジ部３に段差部（凸部８）を成形することが好ましい。

また、プレス成形品Ｗの縦壁部が負角でない（すなわち、角部４，５が９０°以上である）場合は、第二曲げ工程を省略してもよい。

上記のプレス成形方法で成形可能なプレス成形品Ｗは、センターピラーリーンフォースメントに限らず、例えば断面ハット形状部を有する他の車体骨格部品にも適用できる。

１ 天板部
２ 縦壁部
３ フランジ部
３’ 外側部分（不要部）
４，５ 角部
１０ 絞り金型
２０ 第一曲げ金型
３０ トリミング金型
４０ 第二曲げ金型
Ｗ プレス成形品
Ｗ１ ブランク材
Ｗ２ 絞り成形品
Ｗ３ 第一曲げ成形品
Ｗ４ トリミング部品
Ｗ５ 第二曲げ成形品

Claims (2)

1. 天板部、前記天板部の両端から延びる一対の縦壁部、及び、前記一対の縦壁部から互いに離反する側に延びる一対のフランジ部を有する断面ハット形状部を備えた絞り成形品を形成する絞り工程と、
   前記絞り成形品の前記天板部と前記縦壁部との間の角部、及び、前記縦壁部と前記フランジ部との間の角部に曲げ加工を施して曲げ成形品を形成する曲げ工程と、
   前記曲げ成形品のフランジ部の不要部を切断除去するトリミング工程とをこの順に行うプレス成形方法。
2. 前記トリミング工程の後に、前記曲げ成形品の前記天板部と前記縦壁部との間の角部、及び、前記縦壁部と前記フランジ部との間の角部を９０°未満に成形する第二曲げ工程を有し、
   前記第二曲げ工程で、前記フランジ部の長手方向一部に、他の長手方向領域よりも一段高くなった凸部を成形する請求項１に記載のプレス成形方法。

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