JP2013103240A - プレス成形金型及びプレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス成形終期に、しわ押さえ力を充分に増加させて、寸法精度の高い、伸びフランジ部を有するプレス成形品を得ることができるプレス成形金型を提供する。
【解決手段】パンチ部及びプレート部を有するパンチ金型と、パンチ金型に対向しパンチ部と一対をなすダイと、プレート部に接触可能な第一面及びダイに接触可能な第二面を有するしわ押さえ金型とを備えるプレス成形金型において、プレート部が、しわ押さえ金型の第一面と対向する側に、しわ押さえ金型の第一面との接触により、プレス成形終了点手前の所定位置からプレス成形終了点までの成形に連動して反力を発生するしわ押さえ力増加手段を有し、しわ押さえ金型が、第一面に、しわ押さえ力増加手段と接触する溝部を有し、溝部でのしわ押さえ金型の肉厚L(mm)と、溝部以外でのしわ押さえ金型の最小肉厚H(mm)との関係を、40≦H≦50のとき20≦L≦0.8H、50<H≦80のとき20≦L≦40とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属板材用のプレス成形金型及びプレス成形方法に関するものであり、特に、プレス成形時に生じるスプリングバックを低減して良好な形状凍結性を確保するためのプレス成形金型及びプレス成形方法に関するものである。

鋼板やアルミニウム合金板材等の金属板材は、プレス成形により、様々な形状の部材を形成することができるため、自動車等の車両用部材を中心に、プレス成形品が多く使用されている。

プレス成形品は、金属板材をプレス成形する際、スプリングバックと呼ばれる、プレス成形品の角度変化や反りに起因する形状凍結性が問題となる。

スプリングバックは、プレス成形中に金属板材に導入される残留応力が、プレス成形終了時に、弾性回復変形するために生じる現象で、金属板材に導入される残留応力が、金属板材の板厚方向や面内方向で不均一であることに起因して、スプリングバックが発生する。

スプリングバックを低減し、プレス成形品の寸法精度を改善するには、プレス成形終期に、しわ押さえ力を増加させることが有効である。

しかしながら、しわ押さえ力を、プレス成形の途中で増加させるためには、サーボバルブ等を用いた可変ダイクッション装置を備えたプレス成形装置が必要となる。

特許文献１には、プレス成形金型に、ばね等の弾性体を配設し、可変ダイクッション装置を備えていない一般的なプレス成形装置を用いる場合であっても、プレス成形終期に、しわ押さえ力を増加させることができるプレス成形金型が提案されている。

特許文献２には、プレス成形金型に配設するばねを、低ストロークでも高荷重を発生させることができる皿ばねとすることで、可変ダイクッション装置を備えていない一般的なプレス成形装置を用いる場合であっても、プレス成形終期に増加させるしわ押さえ力を、より大きくすることができるプレス成形金型が提案されている。

特許文献３には、しわ押さえ金型をコーナー部と直辺部に分割し、プレス成形する部位ごとにしわ押さえ力を増減することを可能にしたプレス成形金型が提案されている。

特開２００２−３２１０１３号公報 特開２００４−３４４９２５号公報 特開２００３−９４１１９号公報

しかしながら、特許文献１のプレス成形金型は、しわ押さえ力を増加させたい部位が一部の領域であっても、しわ押さえ部全体に対してしわ押さえ力を増加しなければならない。そのため、ばねを大きくするか、ばねの数を多くする必要があるが、金型内でばねを配設する場所は限られており、高張力鋼や高強度アルミニウム合金等、スプリングバックが大きい金属板をプレス成形する際には、しわ押さえ力を充分に増加させることが困難であった。

特許文献２のプレス成形金型は、しわ押さえ力を増加させるためのばねに、低ストロークで高荷重の反力を得ることができる皿ばねを使用している。したがって、しわ押さえ力を増加させる必要があるプレス成形終期においても、僅かなストロークで、しわ押さえ力を増加させることができる。しかしながら、近年では金属板材の高強度がさらに進み、皿ばねを用いた場合でも、しわ押さえ力の増加が充分ではないという問題があった。

特許文献３のプレス成形金型は、縮みフランジ変形となるコーナー部のしわ発生を抑制するために、初期のしわ押さえ力を増大させ、破断の発生を回避するためにしわ押さえ力を減少させるものである。また、特許文献３のプレス成形金型は、形状凍結不良をなくすため、下死点直前でしわ押さえ力を増加させるものである。しかしながら、特許文献３のプレス成形金型は、金属板材を絞り加工するものであり、高強度な金属板材を加工するのには適さない。即ち、特許文献３のプレス成形金型は、主として、鋼板を深い筒状に絞り加工するものである。したがって、特許文献３のプレス成形金型で得られるプレス成形品の形状は、高強度な金属板材をプレス成形して得られるプレス成形品の形状とは異なる。即ち、高強度な金属板材のプレス成形は、長手方向の両端が開口した形状のプレス成形品を得る、絞り曲げ加工が施される。したがって、高強度な金属板材を絞り曲げ加工する場合には、金属板材を深い筒状に絞り加工する場合とは異なる問題が発生する。

具体的には、特許文献３のプレス成形金型で行われる絞り加工においては、絞りコーナー部では縮みフランジ変形となり、メンバー部品等のように伸びフランジ変形となるコーナー部（湾曲部の内側にあたるフランジ部）が存在しない。即ち、絞り加工ではフランジ部の板厚は変わらないか増加する。これに対し、絞り曲げ加工においては、伸びフランジ部では板厚減少が顕著であるため、しわ押さえ力の伝達が難しく、断面の開きや縦壁のうねりといった問題を引き起こしやすいという問題がある。ここで、絞り加工は、伸びフランジ部がなく、パンチの進行方向に直角な方向の両端に開口部がない容器状（筒状）のプレス成形品を得るプレス成形（加工）を意味するものとする。また、絞り曲げ加工は、伸びフランジ部を有し、長手方向（しわ押さえ力を加えるフランジ部が延在する方向）の両端に開口部を有するメンバー状のプレス成形品を得るプレス成形（加工）を意味するものとする。

上記の実情に鑑み、本発明は、可変ダイクッション装置を備えたプレス成形装置を使用せず、一般的なプレス成形装置を使用して、高張力鋼や高強度アルミニウム合金などのスプリングバックの発生し易い金属板材をプレス成形する際に、プレス成形終期に、しわ押さえ力を充分に増加させて、寸法精度の高いプレス成形品を得ることができるプレス成形金型及びそのプレス成形方法を提供することを目的とする。特に、本発明は、金属板材を絞り曲げ加工し、伸びフランジ部を有するプレス成形品をプレス成形することができるプレス成形金型及びそのプレス成形方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、メンバー部品等の伸びフランジ部を有するプレス成形品を対象として、しわ押さえ力を増加させる必要のある部位に、効率よく、しわ押さえ力を増加させることができる金型構造について鋭意検討した。その結果、しわ押さえ金型の一部分に溝部を設け、溝部としわ押さえ力増加手段とを接触させ、しわ押さえ金型を部分的に薄肉にして、しわ押さえ金型を撓ませることにより、局所的にしわ押さえ力を増加させたい部分に、しわ押さえ力を追加することができることを知見した。そして、本発明者らは、このようにすることで、メンバー部品等の伸びフランジ部を有するプレス成形品のスプリングパックを大幅に低減させることを併せて知見した。ここで、メンバー部品等の伸びフランジ部を有する部品とは、長手方向の両端が開口したハット型プレス成形品のことをいう。

本発明は、上記の知見に基づきなされたもので、その要旨は次の通りである。

（１）パンチ部及びプレート部を有するパンチ金型と、該パンチ金型に対向し前記パンチ部と一対をなすダイと、前記プレート部に接触可能な第一面及び前記ダイに接触可能な第二面を有し、前記第一面及び前記第二面とを結ぶ側面で前記パンチ部に所定の間隙を介して隣接するしわ押さえ金型とを備えるプレス成形金型において、
前記プレート部が、前記しわ押さえ金型の前記第一面と対向する側に、前記しわ押さえ金型の前記第一面との接触により、プレス成形終了点手前の所定位置からプレス成形終了点までの成形に連動して反力を発生する１個又は複数のしわ押さえ力増加手段を有し、
前記所定位置がプレス成形全高さの２％以上であり、
前記しわ押さえ金型が、前記第一面に、前記しわ押さえ力増加手段と接触する溝部を有し、前記溝部での前記しわ押さえ金型の肉厚Ｌ（ｍｍ）と、前記溝部以外での前記しわ押さえ金型の最小肉厚Ｈ（ｍｍ）との関係が、次の（１）及び（２）の関係を満足することを特徴とするプレス成形金型。
４０≦Ｈ≦５０のとき、２０≦Ｌ≦０．８Ｈ ・・・（１）
５０＜Ｈ≦８０のとき、２０≦Ｌ≦４０ ・・・（２）

（２）前記しわ押さえ金型の前記溝部を有する部分が、前記溝部及び前記しわ押さえ力増加手段を設けずにプレス成形したプレス成形品の伸びフランジ部の最大板厚部に対し９７％以下の板厚となる伸びフランジ部の少なくとも一部をしわ押さえし、かつ、前記しわ押さえ力増加手段と前記溝部で接触することを特徴とする上記（１）に記載のプレス成形金型。

（３）前記所定位置が、プレス成形全高さの３０％以上であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のプレス成形金型。

（４）前記しわ押さえ力増加手段が、弾性体であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のプレス成形金型。

（５）前記弾性体が、皿ばね、つるまきばね又はゴムであることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のプレス成形金型。

（６）上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のプレス成形金型を用いてブランク材をプレス成形方法であって、プレス成形終了点手前の所定位置からプレス成形終了点までの間で、プレス成形品の一部にのみ、しわ押さえ力を増加させることを特徴とするプレス成形方法。

本発明によれば、しわ押さえ金型の一部分に溝部を設けることにより、しわ押さえ力増加手段から発せられるしわ押さえ力が、プレス成形終期にしわ押さえ力の増加が必要な部位に充分に伝達され、伸びフランジ部を有するプレス成形品のスプリングバックを有効に低減することができる。

また、本発明によれば、しわ押さえ金型に溝部及びしわ押さえ力増加手段を設けずにプレス成形した場合に、プレス成形品の伸びフランジ部の板厚が薄くなる部分に、しわ押さえ力を局所的に増加させ、伸びフランジ部を有するプレス成形品のスプリングバックをさらに低減することができる。

そして、本発明によれば、高張力鋼や高強度アルミニウム合金などのスプリングバックが発生しやすい金属板材をプレス成形する場合であっても、可変ダイクッション装置を備える特殊なプレス成形装置を用いることなく、一般的なプレス成形装置を用いて、寸法精度の高い伸びフランジ部を有するプレス成形品を得ることができる。

本発明の第１実施形態であるプレス成形金型の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は全体斜視図、図１（ｂ）はプレス成形金型を構成するパンチ金型の上面図である。 本発明の第１実施形態であるプレス成形金型のしわ押さえ金型を、その第一面側から見た斜視図である。 ブランク材をプレス成形するときのパンチ金型、ダイ及びしわ押さえ金型の動きを模式的に示した説明図である。図３（ａ）はプレス成形開始時、図３（ｂ）はプレス成形中を示す。 しわ押さえ力増加手段として皿ばねを複数重ねた場合を示す縦断面図である。図４（ａ）はしわ押さえ力を増加していない状態、図４（ｂ）はしわ押さえ力を増加している状態を示す。 図２中のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 本発明のプレス成形金型で成形されるプレス成形品を示す図であり、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態であるプレス成形金型の概略構成を示す図であり、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）はプレス成形金型を構成するパンチ金型の上面図である。 本発明の第２実施形態であるプレス成形金型のしわ押さえ金型を、その第一面側から見た斜視図である。 しわ押さえ力増加手段を備えず、しわ押さえ金型に溝部を設けない従来のプレス成形金型の概略構成を示す図であり、図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）は従来のプレス成形金型を構成するパンチ金型を示す上面図である。 図９に示した従来のプレス成形金型を使用して、板厚１．０ｍｍのブランク材を絞り曲げ加工（プレス成形）したときの、プレス成形品のフランジ部５４の板厚分布を示す説明図である。 図９に示した、しわ押さえ力増加手段を備えず、しわ押さえ金型に溝部を設けない従来のプレス成形金型を使用して、板厚１．０ｍｍのブランク材を成形したときにおける、プレス成形品の伸びフランジ部の板厚分布に、溝部としわ押さえ力増加手段を配設する位置を併記した説明図である。 本発明の第３実施形態であるプレス成形金型を示す図であり、図１２（ａ）は斜視図、図１２（ｂ）はプレス成形金型を構成するパンチ金型の上面図である。 仕上げ加工（リストライク加工）後のプレス成形品を示す図であり、図１３（ａ）は斜視図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 仕上げ加工（リストライク加工）を行うリストライク加工金型を示す斜視図である。 図６（ａ）で示したＡ−Ａ断面において、実際のプレス成形品での縦壁部の開き：Ｗ_ｈ’、ＣＡＤデータでの縦壁部の開き：Ｗ_ｈ及びΔＷ_ｈ＝Ｗ_ｈ’−Ｗ_ｈの定義を示す説明図である。 図１３（ａ）で示したＢ−Ｂ断面において、実際のプレス成形品での縦壁部の開き：Ｗ_Ｃ’と、ＣＡＤデータでの縦壁部の開き：Ｗ_Ｃ及びΔＷ_Ｃ＝Ｗ_Ｃ’−Ｗ_Ｃの定義を示す説明図である。 ΔＹ_Ｗ（うねり）の発生状態を示す説明図である。 ΔＹ_Ｗ（うねり）の測定位置及びΔＹ_Ｗ（うねり）の定義を示す。図１８（ａ）はΔＹ_Ｗ（うねり）の測定位置を示す斜視図、図１８（ｂ）はΔＹ_Ｗ（うねり）の定義を示す説明図である。 Ｌ／Ｈが１００％における、しわ押さえ金型の第二面での面圧分布を示す図である。 Ｌ／Ｈが９０％における、しわ押さえ金型の第二面での面圧分布を示す図である。 Ｌ／Ｈが８０％における、しわ押さえ金型の第二面での面圧分布を示す図である。 Ｌ／Ｈが７０％における、しわ押さえ金型の第二面での面圧分布を示す図である。 実施例２で使用した本発明のプレス成形金型の溝部と皿ばねユニットの配設位置を示す図である。 肉厚Ｈが一定でない場合の本発明のプレス成形金型の一例を示す斜視図である。

本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態であるプレス成形金型の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は全体斜視図、図１（ｂ）はプレス成形金型を構成するパンチ金型の上面図である。図１（ａ）中、符号１は本発明のプレス成形金型を示す。

本発明のプレス成形金型１は、パンチ金型１０、ダイ２０、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂを有する。パンチ金型１０は、パンチ部１２とプレート部１４とを有する。パンチ部１２とプレート部１４とは、図示しない締結部材で固定され、パンチ金型１０となる。パンチ部１２とプレート部１４とを一体物としてパンチ金型１０を形成してもよい。図１（ｂ）に示すように、プレート部１４には、しわ押さえ力増加装置１６ａ、１６ｂが配設される。

パンチ金型１０のパンチ部１２と一対をなすダイ２０が、パンチ金型１０に対向して配設される。しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂは、パンチ金型１０に対向する第一面３１ａと、ダイ２０に対向する第二面３２ａを有する。プレス成形終了点で、プレート部１４と第一面３１ａとが接触し、ダイ２０と第二面３２ａが接触する。

第一面３１ａと第二面３２ａとを結ぶ側面３３ａは、パンチ部と所定の間隙（クリアランス）を介して隣接する。この間隙を、適正に設定することで、プレス成形品へのしわの発生や、プレス成形品の割れを防止することができるが、常法に従って決定すればよい。また、しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂが、図１（ｂ）に示したように、プレート部１４に配設される。

図２は、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第一面３１ａの側から見た斜視図である。図２に示すように、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂはそれぞれ、第一面３１ａ、３１ｂに、溝部３０ａ、３０ｂを有する。プレス成形終了時に、しわ押さえ力増加装置１６ａ、１６ｂそれぞれが、溝部３０ａ、３０ｂと接触する。

図３は、ブランク材５をプレス成形するときのパンチ金型１０、ダイ２０及びしわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの動きを模式的に示した説明図である。図３（ａ）はプレス成形開始時、図３（ｂ）はプレス成形中を示す。

しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂを、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第二面３２ａ、３５ｂとパンチ１２の先端面１３とが同じ高さになるようにした状態で、ブランク材５が載置される。

図３（ａ）に示したように、ダイ２０が下降し、ダイ２０としわ押さえ金型２５ａ、２５ｂによりブランク材５のフランジ部が拘束され、フランジ部が一定の荷重で把持される。

そして、図３（ｂ）に示すように、ブランク材５が、ダイ２０としわ押さえ金型２５ａ、２５ｂとに把持された状態で、ダイ２０がパンチ金型１０のプレート部１４の方向（図３（ｂ）において下方向）に移動し、パンチ部１２によるプレス成形が進行する。

ダイ２０がプレス成形終了点手前の所定位置からプレス成形終了点まで、プレス成形に連動して、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第一面３１ａ、３１ｂに設けた溝部３０ａ、３０ｂが、しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂと接触することにより、しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂを押し込み、その結果、反力が発生し、プレス成形終期のブランク材５に加えるしわ押さえ力を増加させる。

図４は、しわ押さえ力増加手段として皿ばねを複数重ねた場合を示す縦断面図である。図４（ａ）はしわ押さえ力を増加していない状態、図４（ｂ）はしわ押さえ力を増加している状態を示す。

図４（ａ）に示すように、しわ押さえ力増加手段１６ａは、ピン４０ａと皿ばね４２ａを有する。本実施形態では、８個の皿ばね４２ａを並直列に重ねたが、これに限られるものではない。例えば、４個の皿ばねを直列に重ねてもよい。

また、皿ばねに代えて、つるまきばね、ゴム等の弾性体を用いてもよいが、低ストロークで高荷重を得られる点で、皿ばねが好ましい。

図４（ｂ）に示すように、しわ押さえ金型２５ａの第一面３１ａに設けた溝部３０ａが、ピン４０ａを押し下げることにより皿ばね４２ａが縮み、しわ押さえ金型２５ａは皿ばね４２ａから反力を受け、しわ押さえ金型２５ａの第二面３２ａとダイ２０との間で把持されたブランク材５（図１及び図３を参照）に反力が伝達され、ブランク材５に付与するしわ押さえ力を増加させることができる。

皿ばね４２ａから反力を受けたしわ押さえ金型２５ａは、溝部３０ａを有するため、しわ押さえ金型２５ａが、ブランク材５側に凸に弾性変形して撓む。この撓みにより、しわ押さえ金型２５ａの溝部３０ａを有する部分が、ピン４０ａからの反力を効率良くブランク材５に伝達する。仮に、溝部３０ａがない場合、ピン４０ａからの反力は、しわ押さえ金型２５ａ全体に拡散し、ブランク材５に対して局所的に、反力を加えることができず、反力を伝達する効率が低い。

図５は、しわ押さえ金型２５ａの肉厚を説明するための、図２におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図５に示すように、溝部３０ａでのしわ押さえ金型２５ａの肉厚をＬ（ｍｍ）、溝部３０ａ以外でのしわ押さえ金型２５ａの肉厚をＨ（ｍｍ）とする。なお、本発明の第１実施形態であるプレス成形金型１においては、肉厚Ｈは一定であるが、一定でない場合には、最小肉厚をＨとする。肉厚Ｈが一定でない場合とは、図２４に示すように、例えばフランジ面の高さが部品で一定でない場合である。

肉厚Ｌの下限は２０ｍｍとすることが必要である。肉厚Ｌが２０ｍｍ未満であると、絞り曲げ加工時（プレス成形時）に、しわ押さえ金型２５ａが塑性変形するか、破損するからである。一方、肉厚Ｌの上限は０．８Ｈとすることが必要である。肉厚Ｈが０．８Ｈを超えると、溝部３０ａがピン４０ａから反力を受けても、しわ押さえ金型２５ａが弾性変形せず、ピン４０ａからの反力をブランク材５に効率よく伝達することができないからである。なお、好ましい肉厚Ｌの上限は０．６Ｈである。しわ押さえ力増加手段１６ａの能力が小さい場合でも、ピン４０ａから効率良く、しわ押さえ力増加手段１６ａが発する反力を、ブランク材５に伝達させるためである。

ただし、肉厚Ｈが５０ｍｍ超の場合には、肉厚Ｈに関係なく、肉厚Ｌの上限は４０ｍｍとする必要がある。溝部３０ａがピン４０ａから受ける反力の最大値は、６．５ＭＰａである。したがって、肉厚Ｈが５０ｍｍを超える場合に、肉厚Ｌの上限が４０ｍｍを超えると、溝部３０ａの剛性が高くなり、反力の最大値でも、しわ押さえ金型２５が弾性変形しないからである。

また、肉厚Ｔが４０ｍｍ未満であると、しわ押さえ金型２５ａ全体の剛性が不足する。一方、肉厚Ｔが８０ｍｍを超えると、しわ押さえ金型２５ａの剛性が必要以上に大きくなり、また、しわ押さえ金型２５ａの材料費も無駄になる。

以上をまとめると、肉厚Ｌと肉厚Ｈの関係は、次の（１）及び（２）の関係を満足する必要がある。
４０≦Ｈ≦５０のとき、２０≦Ｌ≦０．８Ｈ ・・・（１）
５０＜Ｈ≦８０のとき、２０≦Ｌ≦４０ ・・・（２）

皿ばね４２ａからの反力は、しわ押さえ金型２５ａに設けた溝部３０ａがピン４０ａに接触してから、プレス成形終了点に達するまで発生する。しわ押さえ金型３０ａがピン４０ａに接触する位置を、プレス成形終了点手前の所定位置とすればよい。

図４（ａ）に示した、ピン４０ａの先端がプレート１４の表面から突出する長さＧは、プレート部１４の第一面３１ａと対向する面と、プレス成形終了点手前でしわ押さえ力を増加させたい所定位置との間の距離に、溝部３０ａの溝深さを加えた長さにすればよい。

上記所定位置は、プレス成形終了点の手前で、プレス成形全高さの２％以上である必要がある。所定位置が２％未満であると、しわ押さえ力の増加量が少なすぎ、スプリングバック低減効果が不安定になる。

一方、所定位置が３０％を超えると、しわ押さえ力を増加させる区間が長すぎ、プレス成形全高さ中で、しわ押さえ力の強弱の差が小さくなり、プレス成形終期のみにしわ押さえ力を増加する効果が薄れ、スプリングバック量がかえって増加する。したがって、所定位置は、プレス成形全高さの３０％以下とすることが好ましい。

これまで、しわ押さえ金型２５ａが有する溝部３０ａについて説明したが、しわ押さえ金型２５ｂが有する溝部３０ｂについても同様である。

図６は、本発明のプレス成形金型１で成形されるプレス成形品を示す。図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図６中、符号５０はプレス成形品を示す。

プレス成形品５０は、伸びフランジ部５４ａ、５４ｂ、縦壁部５５ａ、５５ｂ、頂部５５ｃを有する。また、プレス成形品５０の両端に直辺部５１ａ、５１ｂと、これら直辺部を挟んで湾曲部５２とを有する。プレス成形品５０は、いわゆるハット形状であり、プレス成形品５０の両端は開口している。

プレス成形の際、プレス成形品５０の形状によって、ブランク材５の塑性流動が起こり易い部位と、起こり難い部位があり、この塑性流動の起こり易さの差異によって、プレス成形品５０の板厚方向や面内方向の応力差が生じる。そしてこの応力差によって、縦壁部５５ａ、５５ｂの開き、ねじれ、反りなどのスプリングバックが生じる。特にプレス成形品５０の形状に湾曲した部位があると、プレス成形中に長手方向の縮み変形や伸び変形が付与され、面内の不均一応力が増大し、ねじれ、キャンバー、うねりといったスプリングバックの原因となる。

プレス成形品５０においては、後工程（後述するリストライク加工）でプレス成形品５７のようにコの字断面（後述する図１３を参照）に加工すると、湾曲部５２の縦壁部に顕著なうねりが発生する。ズプリングバックがうねりである場合、金型設計にスプリングバック分を予め見込んでおくことは困難である。また、うねりを解決するために行う金型修正は試行錯誤を伴うため、金型修正に多大な工数と費用を費やすこととなる。

このうねりの原因は、湾曲部５２が絞り曲げ加工（プレス成形）によって、伸びフランジ部となり、プレス成形品５０の長手方向に引張応力となること、プレス成形品５０の板厚方向の応力差によって、プレス成形品５０の断面に開きが発生することの２つが重なるからである。したがって、湾曲部５２の応力差を解消するため、プレス成形終期のしわ押さえ力増加が必要な部位は、湾曲部５２である。

湾曲部５２におけるしわ押さえ力を、直辺部５１ａ、５１ｂに比べて、より一層増加させるため、図１及び図２に示したように、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂそれぞれに、溝部３０ａ、３０ｂを設けた。そして、溝部３０ａ、３０ｂで、反力を受けることができるように、しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂを配設した。

プレス成形終了点手前の所定位置からプレス成形終了点までの間で、ブランク材５の長手方向に伸びフランジ変形や縮みフランジ変形される部位、即ち湾曲部５２において、しわ押さえ力を増大させることにより、縦壁部５５ａ、５５ｂの張力が増大し、スプリングバックの原因であるプレス成形品５０の板厚方向や面内方向の応力差が低減される。

仮に、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂに溝部３０ａ、３０ｂを設けない場合には、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂが撓む（弾性変形する）ことがないため、しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂからの反力は、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂ全体に分散する。したがって、湾曲部５２にしわ押さえ力を集中的に増加させることができず、湾曲部５２に必要なだけのしわ押さえ力を付与することができない。

その結果、湾曲部５２に対応する縦壁部５５ａ、５５ｂにスプリングバックを抑えるために必要なだけの張力を付与することができず、プレス成形品５０のスプリングバックを低減する効果が著しく低下する。

しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂからの反力の分散を、しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂの能力を高めることで補おうとした場合、例えば、皿ばね４２ａ、４２ｂの直径を大きなものとする、あるいは、重ねた皿ばね４２ａ、４２ｂの本数を多くすることが必要であり、しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂが大きくなる。

高張力鋼や高強度アルミニウム合金等の塑性流動抵抗が大きく、スプリングバックが大きい金属板材をプレス成形する場合においては、縦壁部５５ａ、５５ｂにおける張力が不足している部位や、プレス成形品５０の形状が湾曲しており、伸びフランジ変形や縮みフランジ変形される部位には、しわ押さえ力の増加を特に大きくする必要がある。したがって、しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂが非常に大きくなり、スプリングバックを低減するのに必要な、しわ押さえ力増加手段をプレス成形金型に配設することが困難となる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。図７は、本発明の第２実施形態であるプレス成形金型１の概略構成を示す図であり、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）はパンチ金型１０の上面図である。図８は、本発明の第２実施形態であるプレス成形金型のしわ押さえ金型を、その第一面側から見た斜視図である。

第２実施形態のプレス成形金型１は、プレート部１４に、１つだけしわ押さえ力増加手段１６ｂを配設したこと、及び、しわ押さえ金型２５ａのみに溝部３０ａを配設したこと以外は、上記第１実施形態のプレス成形金型１と同じである。

本発明のプレス成形金型は、しわ押さえ金型に溝部を設けることで、しわ押さえ力の増加が必要な部位のみに、しわ押さえ力を増加させることができる。したがって、スプリングバック低減の効率が高いため、ブランク材５の引張強さがそれ程高くない場合や、プレス成形品５０の湾曲部５２の曲率等によっては、しわ押さえ力増加手段を１つとすることができる。

次に、しわ押さえ力増加手段及び溝部を配設する位置として、有効な位置がどこであるかについて説明する。図９は、しわ押さえ力増加手段を備えず、しわ押さえ金型に溝部を設けない従来のプレス成形金型の概略構成を示す。図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）は従来のプレス成形金型を構成するパンチ金型を示す上面図である。図８（ａ）中、符号９１は、従来のプレス成形金型を示す。

図１０は、図９に示した従来のプレス成形金型９１を使用して、板厚１．０ｍｍのブランク材５を絞り曲げ加工（プレス成形）したときの、プレス成形品５０の伸びフランジ部５４ａ、５４ｂの板厚分布を示す説明図である。即ち、図１０は、ブランク材５を図９のプレス成形金型９１で絞り曲げ加工（プレス成形）した後のプレス成形品５０の状態についてダイ２０を省略して示したものに、伸びフランジ部５４ａ、５４ｂの板厚測定結果を記したものである。伸びフランジ部５４ａ、５４ｂは、図９に示したように、湾曲外側部６ａ、湾曲内側部６ｂ、直線部６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆを有する。

図１０から明らかなように、湾曲外側部６ａの中央部は板厚が厚くなっており、プレス成形品５０のフランジ部５４ａ、５４ｂの中で、最大板厚部となっている。これに対し、湾曲内側部６ｂの中央部は板厚が薄くなっている。被プレス成形材であるブランク材５が挟まれるしわ押さえ金型９０ａ、９０ｂの第二面２２ａ、２２ｂとダイ２０との間隙（クリアランス）は一定であるため、プレス成形中にフランジ部５４ａ、５４ｂの板厚が変化した場合に、しわ押さえ金型９０ａ、９０ｂのような溝部を設けないしわ押さえ金型９１では、しわ押さえ力が強く作用する部位と弱く作用する部位が存在することになる。しわ押さえ力の大きさが部位によって異なると、塑性変形したブランク材５の流入量のバランスが崩れ、その結果、プレス成形後の寸法精度が低下する。

そこで、溝部を設けないしわ押さえ金型９０ａ、９０ｂを使用したときの寸法精度の低下を防止するため、図９で示した、溝部を設けないしわ押さえ金型９０ａ、９０ｂで、しわ押さえ力増加手段を設けずにプレス成形したプレス成形品のフランジ部の最大板厚部に対し９７％以下の板厚となる伸びフランジ部の少なくとも一部を、しわ押さえ金型の溝部を有する部分でしわ押さえし、その溝部が、プレス成形終了点手前の所定位置からプレス成形終了点までの間で、しわ押さえ力増加手段が接触する位置に、しわ押さえ力増加手段を配設することが好ましい。即ち、９７％以下の板厚となる部分を含む伸びフランジ部のしわ押さえ力を集中的に増加させる。

図１１は、図９に示した、しわ押さえ力増加手段を備えず、しわ押さえ金型に溝部を設けない従来のプレス成形金型９１を使用して、板厚１．０ｍｍのブランク材５を成形したときにおける、プレス成形品の伸びフランジ部の板厚分布に、溝部としわ押さえ力増加手段を配設する位置を併記した説明図である。

図１１に示したように、プレス成形品５０の伸びフランジ部５４ａ、５４ｂのうち、最大板厚である１．０１ｍｍとなる湾曲外側部６ａに対し板厚が９７％以下となる部分を少なくとも一部に含む湾曲内側部６ｂを、しわ押さえ金型の溝部を有する部分でしわ押さえできるように、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂのうち、しわ押さえ金型２５ｂに溝部３０ｂを設けることが好ましい。即ち、湾曲内側部６ｂの少なくとも一部を、しわ押さえ金型２５ｂの溝部３０ｂを有する部分でしわ押さえする。具体的には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したように、しわ押さえ金型２５ｂとダイ２０とでブランク材５を挟んでしわ押さえする。そして、プレス成形終了点手前の所定位置からプレス成形終了点までの間（プレス成形終期）で、溝部３０ｂとしわ押さえ力増加手段１６ｂとが接触するように、しわ押さえ力増加手段１６ｂを配設することが好ましい。

このように、溝部３０ｂとしわ押さえ力増加手段１６ｂとを配設することにより、プレス成形終期に、しわ押さえ金型２５ｂが溝部３０ｂでブランク材５の側に凸に撓み（弾性変形し）、しわ押さえ力を湾曲内側部６ｂで局所的かつ集中的に増加させることができる。

次に、本発明の第３実施形態について説明ずる。図１２は、本発明の第３実施形態であるプレス成形金型を示す図である。図１２（ａ）は斜視図であり、図１２（ｂ）は本発明の第３実施形態であるプレス成形金型を構成するパンチ金型の上面図である。なお、図１２（ａ）に示すプレス成形金型を構成するしわ押さえ金型２５ａ、２５ｂは、図２に示した第１実施形態のプレス成形金型１のしわ押さえ金型２５ａ、２５ｂと同一である。

図１２に示すように、第３実施形態のプレス成形金型１は、プレス成形終期に溝部３０ａ、３０ｂと接触するしわ押さえ力増加手段の他に、しわ押さえ力増加手段１６ｃ〜１６ｆを有する。溝部３０ａ、３０ｂ以外の部分と接触するしわ押さえ力増加手段１６ｃ〜ｆは、溝部３０ａ、３０ｂと接触するしわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂと比較して、しわ押さえ力増加効果は小さい。即ち、溝部３０ａ、３０ｂにしわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｂを配設することは必須であるが、溝部３０ａ、３０ｂ以外の部分にしわ押さえ力増加手段を配設するかは任意である。

本発明を実施例でさらに説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
ブランク材５として、板厚が１．０ｍｍ、引張強さが５９０ＭＰａの高張力鋼板を選定し、このブランク材５を、図６に示した伸びフランジ部を有する形状（ハット形状）に絞り曲げ加工（プレス成形）した。

ブランク材５は、仕上げ加工（リストライク加工）後の断面幅が６０ｍｍ、高さが８０ｍｍとなるように（図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を参照）、上記の高張力鋼板をレーザーカットして製作した。なお、仕上げ加工（リストライク加工）については後述する。

得られたブランク材５を、図１及び図２に示したプレス成形金型１（上記第１実施形態のプレス成形金型１）、図７及び図８に示したプレス成形金型１（上記第２実施形態のプレス成形金型１）、図１２及び図８に示したプレス成形金型１（上記第３実施形態のプレス成形金型）で絞り曲げ加工（プレス成形）した。

しわ押さえ力増加手段１６ａ〜１６ｆは、図４に示した、皿ばね４２ａを組み合わせた皿ばねユニット１６ａ〜１６ｆとした。プレス成形終了点における、皿ばねユニット１６ａ〜１６ｆそれぞれが、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂそれぞれに付与する荷重（反力）は、皿ばね４２ａの個数及び組合せ方法（並列、直列、並直列）で変化させた。なお、図１２及び図８に示したプレス成形金型１（上記第３実施形態のプレス成形金型）については、溝部３０ｂ以外にも、しわ押さえ力増加手段１６ａ、１６ｃ〜１６ｆを配設した。

各プレス成形金型１の、溝部３０ａ、３０ｂ以外でのしわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの肉厚Ｈと、溝部３０ａ、３０ｂでのしわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの肉厚Ｌと、その比Ｌ／Ｈを、表１に示す。

表１には、皿ばねユニット１６ａ〜１６ｆでしわ押さえ金型２５ａ、２５ｂに付与する荷重を併記した。この荷重は、プレス成形金型１に配設された皿ばねユニットの、荷重の合計値で示した。

例えば、Ｎｏ.６の場合、図１２及び図８で示したプレス成形金型１には、６個の皿ばねユニット１６ａ〜１６ｆが配設される。皿ばねユニット１６ａ〜１６ｆそれぞれが、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂに加える荷重は１００ｋＮであり、それらの合計は６００ｋＮ（１００ｋＮ×６個）である。

また、従来例として、図９に示した溝部を有さないしわ押さえ金型９０ａ、９０ｂを備えたプレス成形金型９１、及び、図９に示したプレス成形金型９１に、図1（ｂ）に示したのと同様の位置に皿ばねユニット１６ａ、１６ｂを配設したプレス成形金型の概略構成を表１に併記した。

絞り曲げ加工（プレス成形）は、プレス成形金型１を、能力１９６０ｋＮ（２００トン）のプレス成形装置に設置し、しわ押さえ荷重（しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂに付与する荷重の合計値）：１９６ｋＮ（２０トン）を加えながら、プレス成形品５０の高さが６０ｍｍ（図６（ｂ）参照）になるまでプレス成形した。従来例についても同様である。なお、使用したプレス成形装置は、可変ダイクッション装置等を備えない、一般的なものである。

しわ押さえ力の増加については、プレス成形の終了点手前９ｍｍから開始するように、図４（ａ）の長さＧを設定した。即ち、長さＧは、９ｍｍに溝部３０ａの深さを加えた長さである。ここで、溝部３０ａの深さは、上述した肉厚Ｈ及び肉厚Ｌで表すと、Ｈ−Ｌである。このようにＧを設定したときの、しわ押さえ力増加手段１６ａがしわ押さえ力を増加させている区間は、プレス成形全高さ６０ｍｍの１５％である。なお、ここでは、しわ押さえ力増加手段１６ａについて説明したが、しわ押さえ力増加手段１６ｂについても同様である。

このようにして絞り曲げ加工（プレス成形）して得られたプレス成形品５０（ハット形状）を、その後、仕上げ加工（リストライク加工）し、図１３に示す形状（コの字断面形状）とした。

図１３は、仕上げ加工（リストライク加工）後のプレス成形品を示す。図１３（ａ）は斜視図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図１３中、符号５７は仕上げ加工（リストライク加工）後のプレス成形品を示す。

図１４は、仕上げ加工（リストライク加工）を行うリストライク加工金型を示す斜視図である。図１４中、符号３はリストライク加工金型を示す。

絞り曲げ加工（プレス成形）して得られたプレス成形品５０（ハット形状）は、縦壁部５５ａ、５５ｂと頂部５５ｃとで囲まれるハット部を、リストライク加工金型３のパンチ部１２にはめ込まれ、パッド１８でプレス成形品５０（ハット形状）を押さえられながら、パンチ部１２とダイ２０とで仕上げ加工（リストライク加工）され、プレス成形品５７（コの字断面形状）とされる。なお、仕上げ加工（リストライク加工）は、しわ押さえを行わない。

仕上げ加工は、リストライク加工金型３を、能力１９６０ｋＮ（２００トン）のプレス成形装置に設置し、プレス成形品５７（コの字断面形状）の高さが８０ｍｍ（図１３（ｂ）を参照）になるまでリストライク加工した。なお、使用したプレス成形装置は、可変ダイクッション装置等を備えない、一般的なものである。

次に、絞り曲げ加工（プレス成形）後のプレス成形品５０（ハット形状）と、仕上げ加工（リストライク加工）後のプレス成形品５７（コの字断面形状）の、スプリングバック評価方法について説明する。

絞り曲げ加工（プレス成形）後に、プレス成形品５０（ハット形状）外表面の点群の座標値を、非接触式のＣＣＤ３次元測定装置を用いて取得し、図６（ａ）で示したＡ−Ａ断面で、縦壁部５５ａと縦壁部５５ｂとの開きを測定して、Ｗ_ｈ’とした。そして、ＣＡＤデータでの縦壁部５５ａと縦壁部５５ｂとの開きをＷ_ｈとし、△Ｗ_ｈ＝Ｗ_ｈ’−Ｗ_ｈを求めた。

図１５は、Ｗ_ｈ、Ｗ_ｈ’及び△Ｗ_ｈの定義を示す説明図である。図１５中、Ｗ_ｈ’は非接触式のＣＣＤ３次元測定装置を用いて取得したＡ−Ａ断面（図６（ａ）を参照）を、Ｗ_ｈは断面Ａ−ＡのＣＡＤデータを示す。縦壁部５５ａと伸びフランジ部５４ａとの交点をＰ、縦壁部５５ｂと伸びフランジ部５４ｂとの交点をＱとしたとき、線分ＰＱをＷ_ｈとする。また、縦壁部５５ａ’と伸びフランジ部５４ａ’との交点をＰ’、縦壁部５５ｂ’と伸びフランジ部５４ｂ’との交点をＱ’としたとき、線分Ｐ’Ｑ’をＷ_ｈ’とする。

このようにして求めた△Ｗ_ｈに基づき、絞り曲げ加工（プレス成形）後のスプリングバックを、次の基準で評価した。
○：△Ｗ_ｈが１０ｍｍ以下
△：△Ｗ_ｈが１０ｍｍ超１５ｍｍ未満
×：△Ｗ_ｈが１５ｍｍ以上

そして、仕上げ加工（リストライク加工）後に、プレス成形品５７（コの字断面形状）外表面の点群の座標値を、非接触式のＣＣＤ３次元測定装置を用いて取得し、図１３（ａ）で示したＢ−Ｂ断面で、縦壁部５５ａと縦壁部５５ｂとの開きを測定して、Ｗ_Ｃ’とした。そして、ＣＡＤデータでの縦壁部５５ａと縦壁部５５ｂとの開きをＷ_Ｃとし、△Ｗ_Ｃ＝Ｗ_Ｃ’−Ｗ_Ｃを求めた。

図１６は、Ｗ_Ｃ、Ｗ_Ｃ’及び△Ｗ_Ｃの定義を示す説明図である。図１６中、Ｗ_Ｃ’は非接触式のＣＣＤ３次元測定装置を用いて取得したＢ−Ｂ断面（図１３（ａ）参照）を、Ｗ_Ｃは断面Ｂ−ＢのＣＡＤデータを示す。縦壁部５５ａの端部５４ａを点Ｒ、縦壁部５５ｂの端部を点Ｓとしたとき、線分ＲＳをＷ_ｈとする。また、縦壁部５５ａ’の端部を点Ｒ’、縦壁部５５ｂ’の端部を点Ｓ’としたとき、線分Ｒ’Ｓ’をＷ_Ｃ’とする。

このようにして求めた△Ｗ_Ｃに基づき、仕上げ加工（リストライク加工）後のスプリングバックを、次の基準で評価した。
○：△Ｗ_Ｃが７ｍｍ以下
△：△Ｗ_Ｃが７ｍｍ超１５ｍｍ未満
×：△Ｗ_Ｃが１５ｍｍ以上

さらに、仕上げ加工（リストライク加工）後に、プレス成形品５７（コの字断面形状）外表面の点群の座標値を、非接触式のＣＣＤ３次元測定装置を用いて取得し、図１７に示す湾曲面６０で、プレス成形品５７（コの字断面形状）外表面の点群のＣＡＤデータ座標値（設計形状）との誤差の最大値と最小値の差の絶対値△Ｙ_ｗ（うねり６１）を求め、次の基準で評価した。
◎：△Ｙ_ｗが３ｍｍ以下
○：△Ｙ_ｗが３ｍｍ超７ｍｍ以下
△：△Ｙ_ｗが７ｍｍ超１５ｍｍ未満
×：△Ｙ_ｗが１５ｍｍ以上

なお、△Ｙ_ｗ（うねり６１）は、図１８（ａ）に示すように、プレス成形品５７（コの字断面形状）の頂部５５ｃから７０ｍｍの位置６２で評価した。また、ＣＡＤデータ座標値（設計形状）との誤差の最大値と最小値の差の絶対値△Ｙ_ｗは、図１８（ｂ）に示す値である。

絞り曲げ加工結果（プレス成形結果）を表２に示す。

表２から明らかなように、本発明のプレス成形金型１で絞り曲げ加工（プレス成形加工）した本発明例は、いずれも、絞り曲げ成形加工後の△Ｗ_ｈが良好で、スプリングバックが小さいことを確認できた。

Ｎｏ．３とＮｏ．６から明らかなように、溝部３０ａ、３０ｂに皿ばねユニット３０ａ、３０ｂを配設することが、スプリングバックの低減に一層有効であることを確認できた。即ち、溝部３０ａ、３０ｂに皿ばねユニット１６ａ、１６ｂを配置すると、溝部３０ａ、３０ｂ以外に皿ばねユニット１６ｃ〜１６ｆを配置した場合に比べて、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂが顕著に撓む。したがって、溝部３０ａ、３０ｂに配設された皿ばねユニット１６ａ、１６ｂの方が、しわ押さえ力をより大きく増加させることができ、その結果、プレス成形品５０のスプリングバックをより低減できることを確認できた。

また、肉厚Ｈと肉厚Ｌの比Ｌ／Ｈが上記（１）（２）を満足していることが必要であることは、Ｎｏ．１〜４における、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第二面３２ａ、３２ｂでの面圧から明らかである。

図１９は、Ｌ／Ｈが１００％における（表１のＮｏ．１）、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第二面３２ａ、３２ｂでの面圧分布を示す図である。図２０は、Ｌ／Ｈが９０％における（表１のＮｏ．２）、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第二面３２ａ、３２ｂでの面圧分布を示す図である。図２１は、Ｌ／Ｈが８０％における（表１のＮｏ．３）、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第二面３２ａ、３２ｂでの面圧分布を示す図である。図２２は、Ｌ／Ｈが７０％における（表１のＮｏ．４）、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第二面３２ａ、３２ｂでの面圧分布を示す図である。図１９〜図２１中、符号７１、７２、７３、及び７４は、面圧の最大値が、それぞれ、１．５ＭＰａ、２．５ＭＰａ、６．５ＭＰａ、及び８．７ＭＰａである領域を示す。

表１及び図１９〜２１で示されるように、肉厚Ｈが５０ｍｍの場合において、Ｌ／Ｈが大きい程、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第二面３２ａ、３２ｂでの面圧が大きいことは明らかである。そして、図２０及び図２１において、溝部３０ａ、３０ｂを設けた部分の面圧が特に大きい。上述したように、プランク材５の伸びフランジ部５４ａ、５４ｂは、ダイ２０としわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの第二面３２ａ、３２ｂとの間でしわ押さえされる（図３及び図６を参照）。したがって、伸びフランジ部５４ａ、５４ｂのうち、しわ押さえ力を特に増加させたい部分に、Ｌ／Ｍを上記（１）（２）を満足させつつ溝部３０ａ、３０ｂを設ければよいことは、図２０及び図２１から明らかである。

そして、本発明例は、いずれも、仕上げ加工（リストライク加工）後の△Ｗ_Ｃ及び△Ｙ_ｗが良好であった。絞り曲げ加工（プレス成形）後のスプリングバックが小さいと、仕上げ加工（リストライク加工）後の、最終的なプレス成形品の寸法精度の改善に有効であることを併せて確認できた。これは、絞り曲げ加工時（プレス成形時）に、絞り曲げ加工終了手前（プレス成形終了手前）で湾曲部５２のしわ押さえ力を増加させることにより、湾曲した縦壁面５５ａ、５５ｂにおけるプレス成形品５７の長手方向の引張応力を低下させ、断面がスプリングバックによって開いたときに、プレス成形品５０の外周の長さに余りが生じることを低減できるからである。

さらに、Ｎｏ．１１から明らかなように、突出長さＧを３５ｍｍ（しわ押さえ力増加ストロークがプレス成形全高さの３３％）とした場合は、突出長さＧが２４ｍｍ（しわ押さえ力増加ストロークがプレス成形全高さの１５％）の場合に比べて、スプリングバックが幾分大きくなることが確認できた。これは、プレス成形終了直前でしわ押さえ力を増加すると、縦壁部の張力増加による曲げ戻し効果は大きいが、プレス成形の途中でしわ押え力を増加すると、曲げ加工時に大きな塑性ひずみが導入され、曲げ戻しの効果が薄れるためである。

また、Ｎｏ．１２から明らかなように、突出長さＧを１６．５ｍｍ（しわ押さえ力増加ストロークがプレス成形全高さの２．５％）とすれば、スプリングバック低減の効果が認められることを確認できた。これは、しわ押さえ力増加が縦壁部の張力増加に寄与し、十分な曲げ戻し効果が得られるためである。

これに対し、従来例であるＮｏ．１４のしわ押さえ金型２５ａ、２５ｂが溝部を有さないプレス成形金型９１は勿論のこと、比較例である溝部３０ａ、３０ｂを有するプレス成形金型１であっても、肉厚Ｈ、肉厚Ｌ、及びＬ／Ｈが上記（１）（２）を満足しない場合には、絞り曲げ加工（プレス成形）後、仕上げ加工（リストライク加工）後ともに、スプリングバックが大きい。即ち、Ｎｏ．１、２、８においては、プレス成形終期において、湾曲部５２ｂに、必要なしわ押さえ力が付与（増加）されていないことが確認できた。

また、比較例は、仕上げ加工（リストライク加工）後の△Ｗ_Ｃ及び△Ｙ_ｗが大きかった。つまり、絞り曲げ加工（プレス成形）後のスプリングバックが大きいと、仕上げ加工（リストライク加工）を行っても、最終的なプレス成形品の寸法精度の改善には限界があることを併せて確認できた。

また、Ｎｏ．１３から明らかなように、突出長さＧが１６．２ｍｍ（しわ押さえ力増加ストロークがプレス成形全高さの２％未満）では、しわ押え力増加の効果が認められず、Ｎｏ．１の結果とほぼ同一であることが確認できた。これは、しわ押さえ力増加のタイミングが遅く、縦壁部に張力が伝わらないためである。

（実施例２）
図１に示した本発明のプレス成形金型１において、溝部３０ａ〜３０ｆと皿ばねユニット１６ａ〜１６ｆの配設位置を図２３のように変化させて、鋼板を絞り曲げ加工（プレス成形）した。具体的には、板厚が１．０ｍｍ、引張強さが５９０ＭＰａの高張力鋼板をブランク材５とし、このブランク材５を、図６に示した伸びフランジ部を有する形状（ハット形状）に絞り曲げ加工（プレス成形）した。表３に、溝部３０ａ〜３０ｆと、これらの溝部３０ａ〜３０ｆに接触させる皿ばねユニット１６ａ〜１６ｆの配設位置の組合せを示す。例えば、Ｎｏ．１６のプレス成形金型１は、肉厚Ｈ、肉厚Ｌ、及びＬ／Ｈを除き、実施例１のＮｏ．５のプレス成形金型と同様の構造である。皿ばねユニットで増加させることができる荷重は、１５０ｋＮとした。また、突出長さＧは１９ｍｍとした。絞り曲げ加工条件（プレス成形条件）及びスプリングバックの評価方法は、実施例１と同様とした。

絞り曲げ加工結果（プレス成形結果）を表４に示す。

表４から明らかなように、Ｎｏ．１６の本発明例は、絞り曲げ加工（プレス成形）後のスプリングバックΔＷ_ｈ、仕上げ加工後のスプリングバックΔＷ_ｃ、ΔＹ_ｗのいずれもが最も小さいことを確認した。Ｎｏ．１６は、溝部を設けないしわ押さえ金型９０ａ、９０ｂで、しわ押さえ力増加手段を設けずにプレス成形したときに、最大板厚部となる湾曲外側部６ａの板厚に対し９７％以下の板厚となる部位を一部に有する湾曲内側部６ｂを、しわ押さえ金型２５ｂの溝部３０ｂを有する部分でしわ押さえし、溝部３０ｂで皿ばねユニット１６ｂを接触させたものである。即ち、Ｎｏ．１６は、溝部３０ｂを設けないしわ押さえ金型２５ｂでは、しわ押さえ力を増加させにくい湾曲内側部６ｂの中央付近に、しわ押さえ力を、局所的かつ集中的に増加させることができることを示している。

これに対し、Ｎｏ．１５、１７〜２０は、ΔＷ_ｈ、ΔＷ_ｃ、ΔＹ_ｗがいずれも大きかった。ここで、プレス成形品においては、プレス成形品の全域において寸法が許容範囲内であることが必要であることから、一箇所でも許容範囲外のあるＮｏ．１５、１７〜２０はプレス成形品として適正ではない。なお、表４に示したように、Ｎｏ．１５、１７〜２０は、溝部３０ａ〜３０ｆ及び皿ばねユニット１６ａ〜１６ｆを設けずに絞り曲げ加工（プレス成形）したときに、ブランク材５の板厚に変化がなかったフランジ部５４ａ、５４ｂの直線部６ｃ、６ｅ、６ｄ、６ｆの少なくとも一部を、しわ押さえ金型２５ａ、２５ｂの溝部３０ｃ、３０ｅ、３０ｄ、３０ｆを有する部分でしわ押さえ力を増加させるようにしたものである。

表４から明らかなように、溝部３０ａ〜３０ｆ及び皿ばねユニット１６ａ〜１６ｆを設けずに絞り曲げ加工（プレス成形）したプレス成形品のフランジ部の最大板厚部に対し９７％以下の板厚となる伸びフランジ部の少なくとも一部を、しわ押さえ金型に溝部を設けた部分でしわ押さえし、プレス成形終期に、しわ押さえ力を増加させることが好ましいことを確認できた。即ち、プレス成形品５０の湾曲内側部６ｂの少なくとも一部を、しわ押さえ金型２５ｂの溝部３０ｂを有する部分でしわ押さえし、かつ、プレス成形終期に、溝部３０ｂと皿ばねユニット１６ｂとが接触させることが好ましいことを確認できた。

なお、上述したところは、本発明の実施形態を例示したものにすぎず、本発明は、特許請求の範囲の記載範囲内において種々変更を加えることができる。

前述したように、本発明によれば、しわ押さえ金型の一部分に溝部を設けることにより、しわ押さえ力増加手段から発せられるしわ押さえ力が、プレス成形終期にしわ押さえ力の増加が必要な部位に充分に伝達され、伸びフランジ部を有するプレス成形品のスプリングバックを有効に低減することができ、工業上、顕著な効果を奏する。

また、本発明によれば、高張力鋼や高強度アルミニウム合金などのスプリングバックが発生しやすい金属板をプレス成形する場合であっても、可変ダイクッション装置を備える特殊なプレス成形装置を用いることなく、一般的なプレス成形装置を用いて、寸法精度の高い伸びフランジ部を有するプレス成形品を得ることができる。本発明は、工業上、利用価値の高いものである。

１ 本発明のプレス成形金型
３ リストライク加工金型
５ ブランク材
６ａ 湾曲外側部
６ｂ 湾曲内側部
６ｃ、６ｅ、６ｄ、６ｆ 直線部
１０ パンチ金型
１２ パンチ部
１３ 先端面
１４ プレート部
１６ａ〜１６ｆ しわ押さえ力増加手段（皿ばねユニット）
１８ パッド
２０ ダイ
２５ａ、２５ｂ しわ押さえ金型
３０ａ〜３０ｆ 溝部
３１ａ〜３１ｆ、２１ａ、２１ｂ 第一面
３２ａ〜３２ｆ、２２ａ、２２ｂ 第二面
３３ａ 側面
４０ａ ピン
４２ａ 皿ばね
５０ プレス成形品（ハット形状）
５１ａ、５１ｂ 直辺部
５２ 湾曲部
５４ａ、５４ａ’、５４ｂ、５４ｂ’ 伸びフランジ部
５５ａ、５５ａ’、５５ｂ、５５ｂ’ 縦壁部
５５ｃ 頂部
５７ プレス成形品（コの字断面形状）
６０ 湾曲面
６１ うねり
６２ うねり評価位置
Ｇ 突出長さ

Claims (6)

1. パンチ部及びプレート部を有するパンチ金型と、該パンチ金型に対向し前記パンチ部と一対をなすダイと、前記プレート部に接触可能な第一面及び前記ダイに接触可能な第二面を有し、前記第一面及び前記第二面とを結ぶ側面で前記パンチ部に所定の間隙を介して隣接するしわ押さえ金型とを備えるプレス成形金型において、
   前記プレート部が、前記しわ押さえ金型の前記第一面と対向する側に、前記しわ押さえ金型の前記第一面との接触により、プレス成形終了点手前の所定位置からプレス成形終了点までの成形に連動して反力を発生する１個又は複数のしわ押さえ力増加手段を有し、
   前記所定位置がプレス成形全高さの２％以上であり、
   前記しわ押さえ金型が、前記第一面に、前記しわ押さえ力増加手段と接触する溝部を有し、前記溝部での前記しわ押さえ金型の肉厚Ｌ（ｍｍ）と、前記溝部以外での前記しわ押さえ金型の最小肉厚Ｈ（ｍｍ）との関係が、次の（１）及び（２）の関係を満足することを特徴とするプレス成形金型。
   ４０≦Ｈ≦５０のとき、２０≦Ｌ≦０．８Ｈ ・・・（１）
   ５０＜Ｈ≦８０のとき、２０≦Ｌ≦４０ ・・・（２）
2. 前記しわ押さえ金型の前記溝部を有する部分が、前記溝部及び前記しわ押さえ力増加手段を設けずにプレス成形したプレス成形品のフランジ部の最大板厚部に対し９７％以下の板厚となる伸びフランジ部の少なくとも一部をしわ押さえし、かつ、前記しわ押さえ力増加手段と前記溝部で接触することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形金型。
3. 前記所定位置が、プレス成形全高さの３０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス成形金型。
4. 前記しわ押さえ力増加手段が、弾性体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス成形金型。
5. 前記弾性体が、皿ばね、つるまきばね又はゴムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレス成形金型。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス成形金型を用いてブランク材をプレス成形方法であって、プレス成形終了点手前の所定位置からプレス成形終了点までの間で、プレス成形品の一部にのみ、しわ押さえ力を増加させることを特徴とするプレス成形方法。

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