JP2019155458A - プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工程を複雑化することなく、材料歩留りを向上させることができるプレス成形方法を提供すること。【解決手段】プレス成形方法の拡張工程Ｐ１は、板材１の端面１ｂよりも内側の面１ａに加工ローラ３０を押し付けて導入凹部１５を形成する第１軸加工（導入工程）Ｐ２１０と、導入凹部１５から加工ローラ３０を板材１の面１ａの方向に沿った加工方向（水平方向）で移動させて板材１の端部を拡幅する第１段張り出し工程Ｐ２１１〜第５段張り出し工程Ｐ２１５と、を有するプレス成形方法に関する。【選択図】図４

Description

本発明は、板材をプレス加工するプレス成形方法に関する。

従来、プレス成形では板材を所定寸法に加工したブランク材（プレス成形素材）に対して成形加工が行われる。例えば、絞り成形では、ブランク材における製品形状部位の周縁部を押圧拘束した状態で、当該製品形状部位をパンチでダイ側に押し込んで塑性変形を与えることによってプレス成形が行われる。この場合の周縁部の拘束は、プレス成形機のダイとブランクホルダ間、又は、上下のブランクホルダ間でブランク材周縁部を挟み込むことで行われる。ブランク材の周縁部は、成形工程でブランク材の位置を拘束するための部位、所謂つかみ代である。このつかみ代は、プレス成形では必要であるが、後段の工程では切除される部分である。材料歩留りの観点では、つかみ代となる周縁の部分は極力少ない方が好ましい。

歩留りを向上させるプレス成形の技術を開示するものとして例えば特許文献１がある。特許文献１は、板材の端部を少なくとも部分的に拡張して所定のプレス成形に適合する寸法のブランク材を得る拡張工程と、前記拡張工程により得たブランク材の端部の所定部位を拘束した状態でプレス成形する成形工程と、を含むプレス成形方法に関するものである。特許文献１では、拡張工程の過程で、幅の異なる複数のローラを用いて段階的に加圧して伸展させる工程について記載されている。

特許第６２４０３３８号公報

特許文献１に記載される技術は、良好な材料歩留りの向上を実現することができるものの、複数種類の幅の異なるローラを用いる工程では、ローラの入れ替え等を行う必要があり、複雑な工程となる。また、同じ幅のローラを用いればローラの入れ替えを行う必要がないもの、板材に加わる力が局所的になるおそれもある。

本発明は、工程を複雑化することなく、材料歩留りを向上させることができるプレス成形方法を提供することを目的とする。

本発明は、所定のプレス成形に適合する寸法のブランク材（例えば、後述のブランク材１１０）を得るために、板材(例えば、後述の板材１)の端部を張り出し加工具（例えば、後述の加工具１０）により加圧して伸展させる拡張工程（例えば、後述の拡張工程Ｐ１）と、前記ブランク材の端部の所定部位を拘束した状態でプレス成形する成形工程（例えば、後述の成形工程Ｐ２）と、を含むプレス成形方法であって、前記拡張工程は、前記板材の端面(例えば、後述の端面１ｂ)よりも内側の面（例えば、後述の面１ａ）に加工ローラ（例えば、後述の加工ローラ３０）を押し付けて導入凹部（例えば、後述の導入凹部１５）を形成する導入工程（第１軸加工Ｐ２１０）と、前記導入凹部から前記加工ローラを前記板材の面方向に沿った加工方向で移動させて前記板材の端部を拡幅する張り出し工程（例えば、後述の第１段張り出し工程Ｐ２１１〜第５段張り出し工程Ｐ２１５）と、を有するプレス成形方法に関する。

これにより、加工ローラを板材に接触させるときのせん断力と曲げモーメントの発生を効果的に抑制することができ、拡張工程を行うときの加工部分（例えば、ダイのＲ部分に接触する部分及びその近傍等）での亀裂の発生を効果的に防止できる。

前記導入工程では、前記加工ローラを前記板材の面に押し付けた後、前記導入凹部から前記板材の一側の端面の外側まで移動させ、前記張り出し工程(例えば、後述の第１段張り出し工程Ｐ２１１)では、前記導入凹部を形成したときと同じ高さで、前記板材の一側から前記導入凹部を通って前記加工ローラを前記加工方向で移動させることが好ましい。

これにより、導入凹部を形成したときと同じ高さで張り出し工程が行われるので、導入凹部から続く加工部分（例えば、後述の凹部３２）との間等の部分的なバラツキの発生を効果的に防止できる。

前記拡張工程は、前記加工ローラの高さが、前記板材の端部の張り出し工程終了後の目標幅に対する割合を示す目標拡幅率の５０％以上を達成する高さに設定された状態で前記導入凹部から前記加工ローラを前記加工方向で移動させる第１段張り出し工程(例えば、後述の第１段張り出し工程Ｐ２１１)と、前記第１段張り出し工程の後、前記加工ローラを前記加工方向で移動させる工程（(例えば、後述の第２段張り出し工程Ｐ２１２〜第５段張り出し工程Ｐ２１５）を当該加工ローラの高さを変えて行って目標拡幅率を達成することが好ましい。

これにより、板材において加工部分の両側（例えば、ダイのＲ部分から加工ローラの端部までの間に接触する部分）を延ばすことができ、加工ローラの押圧力による局所延びを防止して亀裂発生をより一層防止することができる。

前記第１段張り出し工程の後、前記加工ローラを前記加工方向で移動させる工程(例えば、後述の第２段張り出し工程Ｐ２１２〜第５段張り出し工程Ｐ２１５)を当該加工ローラの高さを段階的に変えて複数回行うことが好ましい。

これにより、局所延びを防止しつつ、加工部分のバラツキを抑制でき、より均質なブランク材に対してプレス成形を行うことができる。

前記導入凹部から前記加工ローラを最初に進入させる第１段張り出し工程で、少なくとも２回同じ高さで前記加工ローラを前記加工方向で移動させることが好ましい。

これにより、１回目の加工ローラの加工で生じるスプリングバックを再成形することにより、板材に形成される加工部分にくびれの発生を防止でき、第１段張り出し工程以後にくびれに応力が集中し、亀裂が入る事態の発生を防止できる。

前記第１段張り出し工程の後、同じ高さで少なくとも２回前記加工ローラを前記加工方向で移動させる工程を当該加工ローラの高さを段階的に変えて複数回行うことが好ましい。

これにより、第２段張り出し工程以後のくびれの発生も防止でき、各工程の過程で亀裂が入る事態の発生をより一層防止できる。

本発明のプレス成形方法によれば、工程を複雑化することなく、材料歩留りを向上させることができる。

本発明の一実施形態としてのプレス成形方法を示す工程図である。 本実施形態の拡張工程を説明する図である。 本実施形態の加工具によって加工される板材を模式的に示す斜視図である。 比較例で加工ローラを端面から接触させる場合の板材に加わる力を模式的に説明する図である。 本実施形態の加工ローラを上から接触させる場合の板材に加わる力を模式的に説明する図である。 本実施形態の加工ローラによる複数段工程を模式的に説明する図である。 ブランクホルダとダイに挟み込まれた部分から加工ローラの先端の中心までの距離に対する板減率の関係を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態としてのプレス成形方法を示す工程図である。

図１に示すように、本実施形態のプレス成形方法では、板材の端部（端縁側の所定の部分的領域）を拡張して所定のプレス成形に適合する寸法のブランク材を得る拡張工程Ｐ１と、拡張工程Ｐ１により得られたブランク材の端部を拘束した状態でプレス成形する成形工程Ｐ２と、が行われる。

本実施形態の拡張工程Ｐ１は、張り出し工程Ｐ２００とならし工程Ｐ２２０を含む。張り出し工程Ｐ２００では、板材１の該当端部を張り出し加工具１０により、加圧して伸展させる加工が行われる。ならし工程Ｐ２２０では、張り出し工程Ｐ２００により非平面状に変形された板材の該当部を平坦化する加工が行われる。

まず、図２を参照して拡張工程Ｐ１の流れについて説明する。図２は、本実施形態の拡張工程Ｐ１を段階的に説明する図である。図２中の（ａ）には、拡張工程Ｐ１に供される板材１の断面が表されている。予め設定される部分的な領域である拡幅範囲Ｗ１に基づいて板材１の加工が行われる。

図２中の（ｂ）には、拡張工程Ｐ１における張り出し工程Ｐ２００において、後述する第１軸加工Ｐ２１０及び第１段張り出し工程２１１が加工具１０によって行われた様子が示されている。第１軸加工Ｐ２１０及び第１段張り出し工程２１１により、板材１の端部の拡幅範囲Ｗ１が加工具１０によって加圧伸展される。板材１には凹部３２が形成され、この凹部３２の裏側が凸部３１となる。この図２中の（ｂ）に示す板材１の上面と凹部３２の底までの深さを張り出し深さｄ１とする。

図２中の（ｃ）には、後述する加工ローラ３０の多段加工によって張り出し深さが深くなっている様子が示されている。図２中の（ｂ）に示す深さｄ１は、加工具１０の多段加工を経ることによって張り出し深さｄ１よりも深い張り出し深さｄ２の凹部３２が形成される。第１軸加工Ｐ２１０及び第１段張り出し工程Ｐ２１１の後、第２段張り出し工程Ｐ２１２、第５段張り出し工程Ｐ２１５が順次行われる。なお、多段加工の回数が限定されるわけではなく、加工対象によって適宜調整される。

図２中の（ｄ）には、張り出し工程Ｐ２００で端部が伸展させられた後、ならし工程Ｐ２２０で平坦化されるという拡張工程Ｐ１が実施された結果の板材１の断面が表されている。この状態で、板材１は端部側の幅が拡幅されて、所定のプレス成形に適合する寸法のブランク材１１０となっている。ブランク材１１０の所謂つかみ代として製品形状部位よりも外側に張り出した部分１１１は、相対的に厚み寸法が縮小するが、製品形状部位では、元の厚み寸法が維持される。Ｗ２は、後述するホールド装置１１，１２の幅と、板材１を延長した長さを足したものである。

拡張工程Ｐ１では、以上のようにして、板材１の端部を少なくとも部分的に拡張して所定のプレス成形に適合する寸法のブランク材１１０が得られる。

成形工程Ｐ２では、上述のようにして板材１の周縁部に成形されたブランク材１１０のつかみ代となる張り出し部分１１１を、プレス成形機のダイとブランクホルダ間、或いは、上下のブランクホルダ間で挟むようにして拘束し、ブランク材の製品形状部位をパンチでダイ側に押し込んで、通常の如くプレス成形が行われる。この結果、プレス成形用板材として、通常のブランク材よりも小さな板材を適用しながらも、上述の拡張工程Ｐ１で、つかみ代に該当する被拘束部位を形成しつつ製品形状部位は通常と同寸であるブランク材１１０が確保される。従って、プレス成形時の製品形状部位での寸法誤差を極小化しながら材料歩留りを向上させることができる。

次に、図２中の（ｂ）及び（ｃ）で説明した加工具１０について図３を参照して加工具１０の構成について説明する。図３は、本実施形態の加工具１０によって加工される板材１を模式的に示す斜視図である。加工具１０は、板材１の端部（端縁側の所定の部分的領域）を一定の間隔を空けて上下から挟む１対のホールド装置１１，１２と、加工ローラ３０と、を主要な構成として備える。

ホールド装置１１は、上下で対をなすブランクホルダ２１とダイ２２を備える。ブランクホルダ２１は、その下面に下方に突出するビード形成凸部２１０を有する。ダイ２２は、その上面にビード形成凸部２１０の位置に応じてビード形成凹部２２０が形成される。ビード形成凸部２１０及びビード形成凹部２２０は、何れも所定方向に細長く形成される。また、ダイ２２の上部における加工ローラ３０側の端部はＲ状（以下、Ｒ部２２１）に形成される。

同様に、ホールド装置１２は、上下で対をなすブランクホルダ２３とダイ２４を備える。ブランクホルダ２３は、その下面に下方に突出するビード形成凸部２３０を有する。ダイ２４は、その上面にビード形成凹部２４０が形成される。ビード形成凸部２３０及びビード形成凹部２４０は、何れも所定方向に細長く形成される。また、ダイ２４の上部における加工ローラ３０側の端部はＲ状（以下、Ｒ部２４１）に形成される。

ホールド装置１１は板材１における拡幅範囲Ｗ１の一側に配置され、ホールド装置１２は板材１における拡幅範囲Ｗ１の他側に配置される。図面では、ホールド装置１２が板材１の端面１ｂ側に位置している。ホールド装置１１とホールド装置１２によって板材１における拡幅範囲Ｗ１の両側が拘束される。

ホールド装置１１は、ブランクホルダ２１とダイ２２によって板材１の端部を一定の荷重で挟み込む。板材１は、ブランクホルダ２１のビード形成凸部２１０によって上面の一部１０１が押圧され、ビード形成凸部２１０の外形に沿って下方に突出するビード部１０２が形成されながら強固に拘束される。ビード部１０２は、ダイ２２のビード形成凹部２２０に納まる。

また、ホールド装置１２は、ブランクホルダ２３とダイ２４によって板材１の端部を一定の荷重で挟み込む。板材１は、ブランクホルダ２３のビード形成凸部２３０によって上面の一部１０３が押圧され、ビード形成凸部２３０の外形に沿って下方に突出するビード部１０４部が形成されながら強固に拘束される。ビード部１０４は、ダイ２４のビード形成凹部２４０に納まる。

加工ローラ３０は、ホールド装置１１とホールド装置１２の間隔よりも狭い幅をローラであり、ホールド装置１１とホールド装置１２の間に位置する。加工ローラ３０は、板材１の面１ａの方向に沿う方向（以下、加工方向と称する）に移動可能であるとともに、板材１に対する高さを調整可能に構成される。なお、加工ローラ３０の高さは、板材１に対する距離であり、加工ローラ３０の高さが上下方向に限定されることを意味するわけではない。

加工ローラ３０は、ホールド装置１１とホールド装置１２によって板材１が拘束された状態で、板材１を上面から押圧して荷重をかけながら加工方向に移動し、板材１を凹状に変形させながら伸展させる。これによって板材１に溝状の凹部３２が形成される。なお、板材２はホールド装置１１とホールド装置１２に拘束されているので、加工ローラ３０の押圧中もその軸方向（図では左右方向）にずれなくなっている。

次に、張り出し工程Ｐ２００における第１軸加工Ｐ２１０について図４の比較例と図５の本実施形態を比較しながら説明する。

図４は、比較例で加工ローラ３０を端部から接触させる場合の板材１に加わる力を模式的に説明する図である。図４中の（ａ）では、加工ローラ３０の初期位置が、板材１の端面１ｂに対向する位置で凹部３２の深さ（張出量）に対応する高さに設定されている様子が側面視で示されている。

加工ローラ３０は、初期位置の高さを維持した状態で破線の矢印方向に進行して板材１の端面１ｂに接触し、板材１の端面１ｂを下側に加圧しながら進行方向に進んで凹部３２を形成する。このとき、加工ローラ３０の加圧力によって板材１に加工ローラ３０の進行方向でのせん断力Ｆが加わる。せん断力Ｆは、側面視において加工ローラ３０の接線方向と板材１の平面方向とがなす侵入角θが大きくなればなるほど大きくなる。即ち、張出量が高く、板材１に形成する凹部３２が深ければ深いほど侵入角が大きくなってせん断力Ｆも大きくなってしまう。即ち、張出量が高くなればなるほど、せん断力Ｆが大きくなって板材１に過大な力が加わってしまうことになる。

図４中の（ｂ）では、加工ローラ３０が板材１の端面１ｂに接触して加圧が開始された初期の様子が平面視で示されている。加工ローラ３０の中心から両側のホールド装置１１及びホールド装置１２までの距離Ｌ１が長ければ長いほど、加工ローラ３０の中心を力点として力のモーメントが大きくなる。白抜きの矢印の方向に板材１を回転させようとする力が働き、ビード部１０２，１０４から破断が生じ易くなってしまう。即ち、拡幅範囲が広くなればなるほど、破断が生じ易くなってしまう。

そこで、本実施形態では、加工ローラ３０と板材１の最初の接触時となる第１軸加工Ｐ２１０の動作を工夫することで、張出量を高くするとともに拡幅範囲を拡げても破断が生じない加工方法を実現した。図５を参照して本実施形態の第１軸加工Ｐ２１０の動作について説明する。図５は、本実施形態の加工ローラ３０を上から接触させる場合の板材１に加わる力を模式的に説明する図である。

図５中の（ａ）では、本実施形態の加工ローラ３０の第１軸加工Ｐ２１０の動作が側面視で示されている。図５中の（ｂ）では、第１軸加工Ｐ２１０で加工ローラ３０ａが板材１に接触したときの様子が平面視で示されている。

第１軸加工Ｐ２１０における加工ローラ３０の初期位置は、板材１の上方に設定されている。初期位置の加工ローラ３０は、板材１の面１ａに対向している。また、初期位置は、加工ローラ３０の中心が板材１の端面１ｂから所定距離だけ離れた位置で面１ａに対向する位置に設定されている。なお、所定距離は、上下方向で加工ローラ３０と板材１の端面１ｂが重ならないように加工ローラ３０の直径以上離すことが好ましい。

図５中の（ａ）に示すように、第１軸加工Ｐ２１０では、初期位置の加工ローラ３０が板材１の上方から下降し、板材１の面１ａに接触する。板材１の面１ａに接触した加工ローラ３０ａは、設定される張出量に応じた凹部３２を形成する深さまで下降する。その後、加工ローラ３０ｂは、その高さを維持しながら板材１の端面１ｂの外側まで移動する。この加工ローラ３０の移動方向は、加工方向であるが、次工程で加工ローラ３０が進行する向きは逆向きの移動である。

図５中の（ｂ）に示すように、第１軸加工Ｐ２１０では加工ローラ３０が板材１の内側の面１ａに接触することにより、加工ローラ３０の荷重による力Ｆ２が板材１を押圧する方向（紙面奥方向）に加わるものの、図４中の（ａ）を参照して説明したような板材１を裂くような、せん断力及び力のモーメントは発生しないことになる。これによって、加工ローラ３０接触時の板材１の破損を効果的に防止できる。

以上説明した第１軸加工Ｐ２１０により、板材１の端面１ｂの一部に導入凹部１５が形成される。第１軸加工Ｐ２１０の後は、この導入凹部１５から加工ローラ３０が進入して張り出し工程が行われる。張り出し工程は、板材１に形成する目標張出量に応じて第１段張り出し工程Ｐ２１１、第２張り出し工程Ｐ２１２、第３段張り出し工程Ｐ２１３、第４段張り出し工程Ｐ２１４、５段張り出し工程（最終段張り出し工程）Ｐ２１５と複数回行われる。なお、本実施形態では、第１段張り出し工程Ｐ２１１から第５段張り出し工程Ｐ２１５までの５回、張り出し工程が行われる例を節笑みしたが、板材１に形成する目標張出量や拡幅範囲Ｗ１、加工具１０構成等によって張り出し工程を行う数は適宜設定されるものとする。

次に、図６を参照して第１軸加工Ｐ２１０以降に行われる複数段処理について説明する。図６は、本実施形態の加工ローラ３０による複数段処理を模式的に説明する図であり、図６中の（ａ）〜（ｃ）には、異なる方式の複数段処理を１段から段階的に行った様子が示されている。なお、図６中の（ａ）〜（ｃ）の何れの例においても、第１段入り出し工程Ｐ２１１における加工ローラ３０の高さは、第１軸加工Ｐ２１０の加工ローラ３０の高さと同じ高さに設定されている。また、紙面左側が１段目であり、紙面中央が２段目であり、紙面右側が最終段であるものとする。

図６中の（ａ）の複数段処理では、全ての段階で加工ローラ３０が高さを維持した状態で往復移動する。より具体的には、第１段張り出し工程Ｐ２１１では、板材１に対して加工ローラ３０の往復移動が行われる。即ち、第１段張り出し工程Ｐ２１１で往路と復路の２回、加工ローラ３０による加工が行われる。第２段張り出し工程Ｐ２１２では、第１段張り出し工程Ｐ２１１よりも加工ローラ３０を下方に移動させる。そして、第１段張り出し工程Ｐ２１１よりも深い位置が維持された状態で加工ローラ３０が往復移動し、往路と復路の２回、加工ローラ３０による加工が行われる。同様の処理が第３段、第４段と行われ、最終段でも往路と復路の２回、加工処理が行われることになる。

図６中の（ｂ）の複数段処理では、全ての段階で加工ローラ３０による板材１への加工が１回となっている。より具体的には、第１段張り出し工程Ｐ２１１では、板材１に対して加工ローラ３０による加工が往路の１回のみとなる。第２段張り出し工程Ｐ２１２では、第１段張り出し工程Ｐ２１１よりも加工ローラ３０を下方に移動させた状態で復路の加工が行われる。以降、第５段張り出し工程Ｐ２１５まで、段が変わるごとに、加工ローラ３０の位置を下げ、往路又は復路による加工が行われる。

図６中の（ｃ）の複数段処理では、第１段張り出し工程Ｐ２１１のみ往路と復路の２回の処理が行われ、以降は往路又は復路で加工処理が１回ずつ行われる。最初の加工が行われる第１段張り出し工程Ｐ２１１は。図６中の（ａ）と同様の処理であり、２回目以降の第２段張り出し工程Ｐ２１２は往路又は復路の図６中の（ｂ）と同様の処理となる。

加工ローラ３０接触時の板材１への負荷を低減するという観点では図６中の（ａ）の処理が有利であり、サイクルタイムの短縮という観点では図６中の（ｂ）の処理が有利である。図６中の（ｃ）の処理は、複数段処理において影響の大きい１段目を往復移動とすることで、２段目以降の処理を往路又は復路の１回としながら板材１への負荷の低減しつつサイクルタイムの短縮を両立している。図６中の（ａ）〜（ｃ）で説明した複数段処理は、要求される製品の仕様等に応じて適宜選択することで、板材１への負担の低減、サイクルタイムの短縮を実情に即して実現することができる。

上述のように、拡張工程では第１軸加工Ｐ２１０で導入凹部１５が形成された後、複数段処理を経て板材１が平面状（凹状）に変形、伸展される。そして、次工程のならし工程Ｐ２２０でならし処理が行われる。ならし工程Ｐ２２０では、板材１を挟み込む複数のローラ（図示省略）によって行われる。例えば、従来技術の特許文献１のならし工程のように、板材を挟み込むように複数の大小のローラを配置し、ローラの加圧によってならし工程Ｐ２２０を行ってもよい。ならし工程Ｐ２２０の完了によって拡張工程Ｐ１が終了する。拡張工程Ｐ１の後、ブランク材１１０となった板材１は成形工程Ｐ２でプレス成形される。

以上、本実施形態のプレス成形方法の一連の流れを説明した。次に、第１段張り出し工程Ｐ２１１で設定される加工ローラ３０の高さについて説明する。加工ローラ３０の高さによって板材１の凸部３１の高さ（張出量）が決まり、凸部３１の高さに応じて張り出し工程後の拡幅が決まる。例えば、理論的には、加工ローラ３０の高さ（張出量）は拡幅率に比例すると考えることができる。この場合、拡幅率をｙとして張出量をｘとすると、加工ローラ３０の高さが決まれば張出量ｘが決まるので、ｙ＝ａｘ+ｂによって拡幅率を算出することができる。係数ａ，切片ｂは板材や加工具１０の構成等によって決まる。

張り出し工程Ｐ２００の終了後の目標幅に基づいて加工ローラ３０の各工程での高さが設定される。本実施形態では、板材１の局所的な延びを防止するために、第１段張り出し工程Ｐ２１１によって拡幅される幅（拡幅率）が、第２段張り出し工程Ｐ２１２〜第５段張り出し工程Ｐ２１５の各回で拡幅される幅（拡幅率）に比べ、最も大きな値になるように、加工ローラ３０の各工程での高さが設定されている。

次に、第１段張り出し工程Ｐ２１１で拡幅率を最も大きく設定した理由について説明する。図７は、ブランクホルダ２１とダイ２２に挟み込まれた部分から加工ローラ３０の先端の中心までの距離に対する板減率の関係を示すグラフである。なお、図７のグラフでは、板材１における一側のビード部１０２の端部から加工ローラ３０の中央までのピッチが示されている。ビード部１０２の端部からのピッチが０の部分は、ダイ２２におけるＲ部２２１の手前の位置である（図２中の（ｂ）及び（ｃ）におけるＲ部２２１の引出線の位置に相当する）。また、ピッチが１８の部分は加工ローラ３０の中心位置である。即ち、図２中の（ｂ）及び（ｃ）や図３における凹部３２の半分の範囲が示されている。

図７のグラフでは、所定の張出量（例えば、８ｍｍ）を１度の張り出し工程で達成するように加工ローラ３０の高さを設定した１回処理の場合と、所定の張出量を複数回（１回目２ｍｍ，２回目４ｍｍ、３回目６ｍｍ、４回目８ｍｍ）の張り出し工程で達成するように複数段処理を行った複数処理の場合と、が示されている。このグラフが示すように、１度の張り出し工程で所定の張出量（例えば、８ｍｍ）を達成した場合の方が、ダイ２２のＲ部２２１に接触する部分の伸びが大きくなって加工ローラ３０の端部近傍の板減率が低下することがわかる（グラフ中の白抜きの矢印参照）。

即ち、ある程度の範囲では一度で大きな張出量が加工ローラ３０による加工が行われる方が局所的な伸びを防止できることがわかる。一方で、一度だけの張り出し工程では目標拡幅を達成できなかったり、板材１への負担が大きくなってしまったりすることもある。そこで、本実施形態では、目標拡幅率の半分以上を第１段張り出し工程で達成するように加工ローラ３０の高さを設定した。目標拡幅率は、拡幅前後の板材の長さを意味するものである。例えば、１００ｍｍの加工部分を１２０ｍｍにする場合には、目標拡幅率は２０％となる。この場合、第１段張り出し加工Ｐ２１１では、この目標拡幅率２０％の半分以上の拡幅率（例えば、１２％）で拡幅されるように、加工ローラ３０の高さが設定される。拡幅率の高さから加工ローラ３０の高さを求める方法は、上述の式を利用する等、適宜の方法を採用できる。

第１段張り出し工程Ｐ２１１の後、第２段張り出し工程Ｐ２１２〜第５段張り出し工程Ｐ２１５で複数回にわけて加工ローラ３０の高さが変更されて張り出し処理が行われることになる。

次に、図６中の（ａ）及び（ｃ）で説明した加工ローラ３０の往復加工の効果について説明する。実際に１回加工（往路のみ）と２回加工（往路と復路）で比較すると、１回加工は中心部の伸びが少なくなっているのに対し、２回加工の方が中心部も良好に拡幅されていることがわかった。これは、１回加工では加工ローラ３０が加工方向に移動した後に、スプリングバックが生じているが、２回加工ではスプリングバックが生じたとしてもその後退分が同じ高さの加工ローラ３０で拡幅されるためと考えられる。仮にスプリングバックが生じている状態で次の段に以降した場合、実際の成形代と設計上の成形代との差が大きくなり、次の段で加工ローラ３０によって張り出される張出量が通常よりもおおくなってくびれが生じ易くなってしまう。従って、品質の向上という観点では、２回加工の方が好ましいということがわかる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
プレス成形方法の拡張工程Ｐ１は、板材１の端面１ｂよりも内側の面１ａに加工ローラ３０を押し付けて導入凹部１５を形成する第１軸加工（導入工程）Ｐ２１０と、導入凹部１５から加工ローラ３０を板材１の面１ａの方向に沿った加工方向（水平方向）で移動させて板材１の端部を拡幅する第１段張り出し工程Ｐ２１１〜第５段張り出し工程Ｐ２１５と、を有するプレス成形方法に関する。
これにより、加工ローラ３０を板材１に接触させるときのせん断力と曲げモーメントの発生を効果的に抑制することができ、拡張工程Ｐ１を行うときの加工部分（例えば、ダイ２２のＲ部２２１及びダイ２４のＲ部２４１に接触する部分及びその近傍等）での亀裂の発生を効果的に防止できる。

また、本実施形態の第１軸加工Ｐ２１０では、加工ローラ３０を板材１の面１ａに押し付けた後、導入凹部１５から板材１の一側の端面１ｂの外側まで移動させ、第１段張り出し工程Ｐ２１１では、導入凹部１５を形成したときと同じ高さで、板材１の一側から導入凹部１５を通って加工ローラ３０を加工方向で移動させる。
これにより、導入凹部１５を形成したときと同じ高さで張り出し工程が行われるので、導入凹部１５から続く凹部３２との間等の部分的なバラツキの発生を効果的に防止できる。

また、本実施形態の拡張工程Ｐ１は、加工ローラ３０の高さが、第５段張り出し工程Ｐ２１５終了後の目標幅に対する割合を示す目標拡幅率の５０％以上を達成する高さに設定された状態で導入凹部１５から加工ローラ３０を加工方向で移動させる第１段張り出し工程Ｐ２１１と、第１段張り出し工程Ｐ２１１の後、加工ローラ３０を加工方向で移動させる第２段張り出し工程Ｐ２１２〜第５段張り出し工程Ｐ２１５を当該加工ローラ３０の高さを変えて行って目標拡幅率を達成する。
これにより、板材１において、ダイ２２のＲ部２２１又はダイ２４のＲ部２４１から加工ローラ３０の端部に接触する間の部分を延ばすことができ、加工ローラ３０の押圧による局所延びを防止して局所延びに起因する亀裂発生をより一層防止できる。

また、本実施形態では、第１段張り出し工程Ｐ２１１の後、第２段張り出し工程Ｐ２１２〜第５段張り出し工程Ｐ２１５を当該加工ローラの高さを段階的に変えて複数回行うとともに、それぞれの工程の拡幅が目標拡幅率の２０％以下になるように加工ローラ３０の高さが設定される。
これにより、局所延びを防止しつつ、加工部分のバラツキを抑制でき、より均質なブランク材１１０に対してプレス成形を行うことができる。

また、本実施形態では、導入凹部１５から加工ローラ３０を最初に進入させる第１段張り出し工程Ｐ２１１で、少なくとも２回同じ高さで加工ローラ３０を加工方向で移動させる。
これにより、１回目の加工ローラ３０の加工で生じるスプリングバックを再成形することにより、板材１に形成される加工部分にくびれが生じることを防止でき、第１段張り出し工程Ｐ２１１以後にくびれに応力が集中し、亀裂が入る事態の発生を防止できる。

また、本実施形態では、第１段張り出し工程Ｐ２１１の後、第２段張り出し工程Ｐ２１２〜第５段張り出し工程Ｐ２１５を当該加工ローラ３０の高さを段階的に変えて複数回行うこともできる。
これにより、第２段張り出し工程Ｐ２１２以後のくびれの発生も防止でき、各工程の過程で亀裂が入る事態の発生をより一層防止できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態では、第１軸加工Ｐ２１０と第１段張り出し工程で加工ローラ３０の高さは同じ高さに設定されているが、第１軸加工Ｐ２１０よりも加工ローラ３０の高さを下げて第１段張り出し工程を行うこともできる。

１ 板材
１５ 導入凹部
３０ 加工ローラ
１１０ ブランク材
Ｐ１ 拡張工程
Ｐ２ 成形工程
Ｐ２００ 張り出し工程
Ｐ２１０ 第１軸加工（導入工程）
Ｐ２１１ 第１段張り出し工程
Ｐ２１２ 第２段張り出し工程
Ｐ２１３ 第３段張り出し工程
Ｐ２１４ 第４段張り出し工程
Ｐ２１５ 第５段張り出し工程

Claims (6)

1. 所定のプレス成形に適合する寸法のブランク材を得るために、板材の端部を張り出し加工具により加圧して伸展させる拡張工程と、前記ブランク材の端部の所定部位を拘束した状態でプレス成形する成形工程と、を含むプレス成形方法であって、
   前記拡張工程は、
   前記板材の端面よりも内側の面に加工ローラを押し付けて導入凹部を形成する導入工程と、
   前記導入凹部から前記加工ローラを前記板材の面方向に沿った加工方向で移動させて前記板材の端部を拡幅する張り出し工程と、を有するプレス成形方法。
2. 前記導入工程では、前記加工ローラを前記板材の面に押し付けた後、前記導入凹部から前記板材の一側の端面の外側まで移動させ、
   前記張り出し工程では、前記導入凹部を形成したときと同じ高さで、前記板材の一側から前記導入凹部を通って前記加工ローラを前記加工方向で移動させる請求項１に記載のプレス成形方法。
3. 前記拡張工程は、
   前記加工ローラの高さが、前記板材の端部の張り出し工程終了後の目標幅に対する割合を示す目標拡幅率の半分以上を達成する高さに設定された状態で前記導入凹部から前記加工ローラを前記加工方向で移動させる第１段張り出し工程と、
   前記第１段張り出し工程の後、前記加工ローラを前記加工方向で移動させる工程を当該加工ローラの高さを変えて行って目標拡幅率を達成する請求項１又は２に記載のプレス成形方法。
4. 前記第１段張り出し工程の後、前記加工ローラを前記加工方向で移動させる工程を当該加工ローラの高さを段階的に変えて複数回行われる請求項３に記載のプレス成形方法。
5. 前記導入凹部から前記加工ローラを最初に進入させる第１段張り出し工程で、少なくとも２回同じ高さで前記加工ローラを前記加工方向で移動させる請求項１から４の何れかに記載のプレス成形方法。
6. 前記第１段張り出し工程の後、同じ高さで少なくとも２回前記加工ローラを前記加工方向で移動させる工程を当該加工ローラの高さを段階的に変えて複数回行う請求項５に記載のプレス成形方法。

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