(57)【要約】  Ｌ形の平坦な上壁（１２）と、上壁の内縁部（１２ｃ）沿いに延設、連結された内側壁（１４）と、上壁の外縁部（１２ｄ）沿いに延設、連結された外側壁（１６）とを含み、内側壁と外側壁の各々は上壁に略平行なフランジ部（１８、２０）にて終端されて成るＬ形製品（１０）の製造方法が開示される。該方法は、金属製シート材料を準備する段階と、絞り加工ダイ組立体を準備する段階と、金属製シート材料を絞り加工ダイ組立体によってプレス加工して、中間製品を製造する段階とを含む。該方法は、更に、曲げ加工ダイ組立体を準備する段階と、中間製品を曲げ加工ダイ組立体によって更にプレス加工して完成したＬ形製品を製造する段階とを含んでいる。
2012070623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内縁部と外縁部とを画成するように互いに連結された第１と第２の脚部を有したＬ形の平坦な上壁と、前記上壁の前記内縁部沿いに延設、連結され前記上壁に対して第１の角度を形成する内側壁と、前記上壁の前記外縁部沿いに延設、連結され前記上壁に対して第２の角度を形成する外側壁とを含み、前記内側壁と外側壁の各々は前記上壁に略平行なフランジ部にて終端されて成るＬ形製品の製造方法において、
金属製シート材料を準備する段階と、
絞り加工ダイ組立体を準備する段階と、
前記金属製シート材料を前記絞り加工ダイ組立体によってプレス加工して、前記Ｌ形製品の前記Ｌ形の平坦な上壁の第１と第２の脚部に対応した第１と第２の脚部を有したＬ形の平坦な上壁と、完成した前記Ｌ形製品の内側壁と外側壁に対応した内側壁および外側壁と、完成した前記Ｌ形製品のフランジ部に対応したフランジ部とを含んだ中間製品を製造する段階とを含み、
前記中間製品は、前記第１の脚部の先端に隣接した第１の領域と、前記第２の脚部に隣接した第２の領域とを含み、前記第１の領域では、前記中間製品の前記上壁と前記内側壁および外側壁との間の各々の角度は、完成した前記Ｌ形製品の前記第１と第２の角度に実質的に一致する形状を有し、前記第２の領域では、前記上壁と前記内側壁および外側壁との間の各々の角度が前記第２の脚部へ向けて次第に増加しており、
前記方法は、更に、
曲げ加工ダイ組立体を準備する段階と、
前記中間製品を前記曲げ加工ダイ組立体によって更にプレス加工して完成した前記Ｌ形製品を製造する段階とを含んで成るＬ形製品の製造方法。
【請求項２】
前記絞り加工ダイ組立体は、前記中間製品の上壁、内側壁および外側壁の形状に対応した形状の凹部と、該凹部の周縁部に沿って延在するフランクとを有した絞り加工ダイと、前記絞り加工ダイの前記フランクと共に前記金属製シート材料をクランプするクランプ面を有したホルダーと、前記金属製シート材料を前記絞り加工ダイの前記凹部内に押入するように動作可能に設けられたパンチとを具備する請求項１に記載のＬ形製品の製造方法。
【請求項３】
前記ホルダーのクランプ面は、前記中間製品の第２の脚部に隣接しかつ前記第１の脚部の先端とは反対側の縁部に相当する前記ブランクの部分をクランプしない形状となっている請求項２に記載のＬ形製品の製造方法。
【請求項４】
前記中間製品は、前記第２の脚部に隣接しかつ前記第１の脚部の先端とは反対側の縁部の近傍では、前記内側壁が前記上壁と略同一平面内にある請求項３に記載のＬ形製品の製造方法。
【請求項５】
前記曲げ加工ダイ組立体は、完成した前記Ｌ形製品の形状に対応した形状のアンビルと、前記アンビルと共に前記中間製品の上壁をクランプする当接面を有したパッドと、前記中間製品を前記アンビルに押圧する曲げ加工ダイとを具備する請求項１に記載のＬ形製品のＬ形製品の製造方法。
【請求項６】
前記アンビルは、前記パッドの前記当接面に対面する平坦な上面を含み、前記中間製品のＬ形の上壁が前記アンビルの上面と前記パッドの当接面との間に配置され、
該曲げ加工ダイ組立体によるプレス加工中、前記中間製品の上壁を前記アンビルの上面と前記パッドの当接面とによりクランプした状態で、前記Ｌ形製品の内側壁および内側フランジ部、外側壁および外側フランジ部が前記曲げ加工ダイによって曲げ加工される請求項５に記載のＬ形製品の製造方法。
【請求項７】
完成した前記Ｌ形製品は前記外縁部沿いに前記第１と第２の脚部の間で円弧状に凹んだ外側湾曲部分を含んでおり、
前記アンビルは前記上面から突出した峰部を有し、前記パッドが前記アンビルの前記峰部を受容する凹所を含んでおり、完成した前記Ｌ形製品の前記円弧状に凹んだ外側湾曲部分に沿って前記上面に外方に突出したリブが形成されれるる請求項６に記載のＬ形製品の製造方法。
【請求項８】
前記Ｌ形製品は、前記内側壁沿いに前記第１と第２の脚部の間が円弧状に湾曲した内側湾曲部分を有しており、
前記内側壁の前記フランジ部は、前記内側湾曲部分の中央より前記第1の脚部の先端方向に100mmの範囲において、25-100mmの幅を有している請求項１〜７の何れか１項に記載のＬ形製品の製造方法。
【請求項９】
前記内側壁の前記内側湾曲部分は10-300mmの曲率半径を有する請求項１〜７の何れか１項に記載のＬ形製品の製造方法。
【請求項１０】
外側壁の前記外側湾曲部分は200-1000mmの曲率半径を有する請求項１〜７の何れか１項に記載のＬ形製品の製造方法。
【請求項１１】
前記金属製シート材料は、400-1600MPaの破断強度を有する請求項１〜７の何れか１項に記載のＬ形製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬ形製品の製造方法に関し、特にモノコックボディーの自動車のロアフロントピラー等に用いられるハット形の断面を有したＬ形部材を金属製薄板のブランクから製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モノコックボディーの自動車の骨格構造は、金属製薄板をプレス加工して製造された複数の骨格部品を互いに接合して形成される。ロアフロントピラーのリンフォースメントはサイドシルのアウターリンフォースメント等の他の骨格部材と接合され、Ｌ形の平坦な上壁と、該上壁の縁部に沿って延設された側壁と、該側壁に連結されたフランジ部とを有したＬ形の部材を具備している。こうしたＬ形製品を金属製薄板のブランクからプレス加工する場合、上壁に皺が発生したり、Ｌ形製品の内側のフランジ部に割れが発生するという問題がある。【０００３】
絞り加工によってこうしたＬ形製品を製造すれば、上壁への皺の発生は防止できるが、しかし絞り加工では、ブランクは比較的大きなマージンを備える必要があり、素材の歩留まりが悪くコスト高となるという問題がある。【０００４】
また、絞り加工では、一般的に、ブランクは高い延伸性を備えていることが必要となり、絞り加工用のブランクは比較的低強度の材料から形成される。従って、自動車の衝突性能を高めるために比較的厚いブランクが必要となり、自動車の骨格構造の重量や材料コストが増加するという問題がある。【０００５】
なお、単純なハット断面、Ｚ断面などの一様断面の部品については、特許文献１〜４に記載されているように様々な曲げ成形技術が提案されている。しかし、特許文献１〜４には上記のような一層複雑な形状のＬ形部材の製造方法は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１０３３０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５４８５９号公報
【特許文献３】特開２００６−０１５４０４号公報
【特許文献４】特開２００８−３０７５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は従来技術範囲の問題点を解決することを技術課題としており、従来の絞り加工と比較して小さなマージンを備えたブランクから、割れや皺を発生させることなくプレス加工によってＬ形製品を製造する方法を提供することを目的としている。本発明は、また、ブランクとして延伸性の高い比較的低強度の鋼板のみならず、一層延伸性の低いハイテン材を使用しても良好にＬ形製品を製造する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、内縁部と外縁部とを画成するように互いに連結された第１と第２の脚部を有したＬ形の平坦な上壁と、前記上壁の前記内縁部沿いに延設、連結され前記上壁に対して第１の角度を形成する内側壁と、前記上壁の前記外縁部沿いに延設、連結され前記上壁に対して第２の角度を形成する外側壁とを含み、前記内側壁と外側壁の各々は前記上壁に略平行なフランジ部にて終端されて成るＬ形製品の製造方法において、金属製シート材料を準備する段階と、絞り加工ダイ組立体を準備する段階と、前記金属製シート材料を前記絞り加工ダイ組立体によってプレス加工して、前記Ｌ形製品の前記Ｌ形の平坦な上壁の第１と第２の脚部に対応した第１と第２の脚部を有したＬ形の平坦な上壁と、完成した前記Ｌ形製品の内側壁と外側壁に対応した内側壁および外側壁と、完成した前記Ｌ形製品のフランジ部に対応したフランジ部とを含んだ中間製品を製造する段階とを含み、前記中間製品は、前記第１の脚部の先端に隣接した第１の領域と、前記第２の脚部に隣接した第２の領域とを含み、前記第１の領域では、前記中間製品は完成した前記Ｌ形製品の対応形状に実質的に一致する形状を有し、前記第２の領域では、前記上壁と前記内側壁および外側壁との間の各々の角度が前記第２の脚部へ向けて次第に増加しており、前記方法は、更に、曲げ加工ダイ組立体を準備する段階と、前記中間製品を前記曲げ加工ダイ組立体によって更にプレス加工して完成した前記Ｌ形製品を製造する段階とを含んで成るＬ形製品の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、絞り加工ダイ組立体によって金属製薄板から成るブランクをプレス加工して中間製品を製造して、該中間製品を曲げ加工ダイ組立体によって更にプレス加工してＬ形製品を製造するようにしている。曲げ加工ダイ組立体によるプレス加工工程において、中間製品の第２の脚部が内側湾曲部分へ向けて曲げられることになる。上壁において通常では肉余り状態になる領域は、この曲げ変形によって引っ張られ材料が流出して皺が抑制される。一方、通常の絞り加工では板厚が減少して割れが発生し易くなる内側湾曲部分に隣接した内側フランジ部は、該曲げ変形によって圧縮され板厚の減少が抑制されるため、割れや皺の発生が防止される。【００１０】
この場合、通常の絞り加工で行われるように、ブランクに比較的大きなマージンを設ける必要がないため、ブランクを小さくすることが可能となる。さらに、プレス加工に際して、延伸性の高い比較的低強度の鋼板だけでなく、従来は成形が困難であったハイテン材よる部品成形が可能となり、Ｌ形製品の強度を高めるのみならず、ブランクを薄くすることが可能となり、自動車の骨格構造の軽量化に寄与することができる。【００１１】
また、Ｌ形製品の内側湾曲部分とは反対側の外側壁に円弧状に延びる外側湾曲部分を設ける場合には、外側湾曲部分において外側壁と上壁との間の側縁部を上壁から上方に円弧状に膨出させることによって、上壁に皺が発生することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】製造しようとするＬ形製品の斜視図である。
【図１Ａ】図１において矢視線a-aに沿うＬ形製品の断面図である。
【図２】Ｌ字形の絞りパネルの斜視図である。
【図３】絞り加工工程の断面図である。
【図４】曲げ加工工程開始時の断面図である。
【図５】曲げ加工工程の断面図である。
【図６】中間製品の平面図である。
【図６Ａ】図６において矢視線A-Aに沿う中間製品の断面図である。
【図６Ｂ】図６において矢視線B-Bに沿う中間製品の断面図である。
【図６Ｃ】図６において矢視線C-Cに沿う中間製品の断面図である。
【図６Ｄ】図６において矢視線D-Dに沿う中間製品の断面図である。
【図７】曲げ加工工程中におけるブランクの材料の移動状態の説明図である。
【図８】曲げ加工工程中におけるブランクの材料の移動状態の説明図である。
【図９Ａ】曲げ加工後のＬ形製品の一部を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ａにおいて矢視線E-Eの方向に見たＬ形製品の部分側面図である。
【図９Ｃ】図９Ａにおいて矢視線F-Fに沿うＬ形製品の断面図である。
【図１０】曲げ加工後のＬ字状形状の斜視図である。
【図１１】曲げ加工後のＬ字状形状の斜視図である。
【図１２】１つの実施例におけるＬ形製品の斜視図である。
【図１３】図１２の実施例におけるブランクの平面図である。
【図１４】図１２の実施例における絞り加工工程で用いる絞り加工ダイ組立体の略図である。
【図１４Ａ】図１４絞り加工ダイ組立体の下面を示す斜視図である。
【図１５】図１２の実施例における絞り加工された中間製品の斜視図である。
【図１６】図１２の実施例における曲げ加工工程で用いる曲げ加工ダイ組立体の略図である。
【図１７Ａ】他の実施例におけるＬ形製品の斜視図である。
【図１７Ｂ】図１７ＡのＬ形製品を反対側から見た斜視図である。
【図１８】断面と共に示す図１７ＡのＬ形製品の平面図である。
【図１９】図１７ＡのＬ形製品の外側湾曲部分を示す部分拡大斜視図である。
【図１９Ａ】図１７ＡのＬ形製品の外側湾曲部分を示す部分拡大側面図である。
【図１９Ｂ】図１７ＡのＬ形製品の外側湾曲部分を示す部分拡大平面図である。
【図２０】図１７Ａの実施例における絞り加工工程で用いる曲げ加工ダイ組立体の略図である。
【図２１】図１７Ａの実施例における曲げ加工工程で用いる曲げ加工ダイ組立体の略図である。
【図２２】図１７Ａの実施例で用いるブランクの平面図である。
【図２３】図１７Ａの実施例における絞り加工された中間製品の斜視図である。
【図２３Ａ】断面と共に示す図２３の中間製品の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１、１Ａを参照すると、本発明でプレス加工しようとするハット断面を持つＬ形製品１０は、互いに連結された第１と第２の脚部１２ａ、１２ｂを有して概ねＬ形に形成された上壁１２を具備している。Ｌ形製品１０は、更に、上壁１２の内側縁部１２ｃに沿って延設され、該上壁１２に対して所定の第１の角度α1を形成する内側壁１４と、上壁１２の外側縁部１２ｄに沿って延設され、該上壁１２に対して所定の第２の角度α2を形成する外側壁１６とを具備し、該内側壁１４および外側壁１６の各々は、上壁１２に略平行に延びる内側フランジ部１８および外側２０にて終端されている。第１と第２のの角度α1、α2は、より具体的には９０〜１１５°の角度となっている。
【００１４】
また、Ｌ形製品１０は、第１と第２の脚部１２ａ、１２ｂの間に内側湾曲部分２２と、外側湾曲部分２４とを有している。該Ｌ形製品１０は、モノコックボディーの自動車の骨格構造において、ウインドシールド下縁からサイドシルへ延びるフロントピラー下方部分に用いることができ、第１の脚部１２ａはウインドシールド側縁に沿って延びるフロントピラー上方部分に連結され、第２の脚部１２ｂはサイドシルに連結される。また、外側湾曲部分２４は概ね円弧に沿って延びており、前輪のホイールハウスの一部を形成する。
【００１５】
従来、図１に示すようなＬ形製品を製造するために、比較的大きなマージンを設けた金属製薄板のブランクを準備し、該ブランクを絞り加工して図２に示すような絞りパネル１００が製造され、該絞りパネル１００から余分な部分を除去される。この方法では、プレス加工の間に、絞りパネル１００の上壁１０２において第１と第２の脚部１０２a、１０２ｂの間の部分Ｉでは肉余り状態となって皺が発生し易く、一方内側フランジ部１０８において第１と第２の脚部１０２ａ、１０２ｂの間の湾曲した部分IIでは、材料が不足して内側フランジ部１０８が割れ易くなる。この皺や割れを防止するためには、高い延伸性の比較的低強度の鋼板を用い、かつ、Ｌ形製品の第２の脚部となる部分に大きなマージンを設けて皺押さえが掛かるまで延長し、絞り加工工程の間に材料の流入を抑制することにより、上壁の皺を防止している。
【００１６】
図２を参照すると、本発明では、Ｌ形製品１０を製造するために、先ず、絞り加工ダイ組立体３０が準備される。絞り加工ダイ組立体３０は、絞り加工ダイ３２と、該絞り加工ダイ３２に対面配置されたホルダー３４およびパンチ３６とを具備している。絞り加工ダイ３２は、中間製品５０の上壁５２、内側壁５４および外側壁５６の形状に対応した形状を有した凹部３２ａと、該凹部３２ａの周縁部に沿って延在する平坦面から成るフランク３２ｂとを有している。ホルダー３４は、絞り加工ダイ３２のフランク３２ｂに対面する平坦なクランプ面３４ａを有している。より詳細には、ホルダー３４のクランプ面３４ａは略Ｕ字形に一方の端部が開いた形状を呈しており、中間製品５０において第１の脚部５２ａとは反対側の第２の脚部５２ｂに隣接した縁部５２ｅに相当するブランク２６の部分をクランプしないようになっている。パンチ３６は、絞り加工ダイ３２の凹部３２ａに対応した形状を有した外形３６ａを有している。絞り加工ダイ３２とホルダー３４との間に成形後の形状を展開した形状の平坦な金属製薄板のブランク２６を配置し、絞り加工ダイ３２のフランク３２ｂと、ホルダー３４のクランプ面３４ａとによって、ブランク２６を絞り加工ダイ３２の凹部３２ａの周縁部に沿ってクランプし、パンチ３６を絞り加工ダイ３２の凹部３２ａ内に押入することによって中間製品５０が製造される。
【００１７】
図６を参照すると、中間製品５０は、完成品であるＬ形製品１０の上壁１２の第１と第２の脚部１２ａ、１２ｂに対応した第１と第２の脚部５２ａ、５２ｂを有した略Ｌ形の平坦な上壁５２を具備している。中間製品５０は、更に、上壁５２の内側縁部５２ｃおよび外側縁部５２ｄに沿って延設され、Ｌ形製品１０の内側壁１４と外側壁１６に各々対応した内側壁５４および外側壁５６と、Ｌ形製品１０の内側フランジ部１８および外側フランジ部２０に対応した内側フランジ部５８および外側フランジ部６０を含んでいる。
【００１８】
中間製品５０は、第１の脚部５２ａの先端に隣接した第１の領域と、第２の脚部５２ｂに隣接した第２の領域とを含んでいる。第１の領域では、図６の矢視線Ａ-Ａ、Ｂ-Ｂに沿う中間製品５０の断面図である図６Ａ、６Ｂに示すように、上壁５２と内側壁５４および外側壁５６の各々が形成する第１の角度β1A、β1Bおよび第２の角度β2A、β2Bは、完成品であるＬ形製品１０の上壁１２に対して内側壁１４および外側壁１６が形成する第１の角度α1および第２の角度α2に略等しく９０〜１１５°となっており、中間製品５０は完成したＬ形製品１０の対応形状に実質的に一致する形状を有している。
【００１９】
第２の領域では、図６の矢視線C-Cに沿う中間製品５０の断面図である図６Cに示すように、上壁５２と内側壁５４および外側壁５６の各々が形成する第１の角度β1Cおよび第２の角度β2Cは、完成品であるＬ形製品１０の第１の角度α1および第２の角度α2よりも大きくなっており、更に、第２の脚部５２ｂへ向けて次第に増加している。より具体的には、Ｃ-Ｃ断面における中間製品５０の第１の角度β1Cおよび第２の角度β2Cは１２０〜１８０°となっている。更に、図６の矢視線Ｄ-Ｄに沿う断面では、中間製品５０の第１の角度は消失しており、この部分、つまり中間製品５０の第２の脚部５２ｂに隣接した縁部５２ｅの近傍では内側壁５４は上壁５２と略同一平面内にある。
【００２０】
こうして製造された中間製品５０を最終的に完成したＬ形製品１０とするために、曲げ加工ダイ組立体４０が準備される。図３、４を参照すると、曲げ加工ダイ組立体４０は、完成したＬ形製品１０の形状に対応した外形４２ａを有したアンビル４２と、アンビル４２と共に中間製品５０の上壁５２をクランプする当接面４４ａを有したパッド４４と、中間製品５０をアンビル４２に押圧する曲げ加工ダイ４６とを具備する。アンビル４２は、パッド４４の当接面４４ａに対面する平坦な上面４２ｂを含んでおり、中間製品５０は、そのＬ形の上壁５２がアンビル４２の上面４２ｂとパッド４４の当接面４４ａとの間に配置される。
【００２１】
既述したように、Ｌ形製品１０の第１の脚部１２ａの先端に隣接した第１の領域は、形状の変化が比較的穏やかであり、絞り加工によって最終形状と略同一の形状に成形することができる。これに対して、比較的大きく変化する内側湾曲部分２２および外側湾曲部分２４を含むＬ形製品１０の第２の脚部１２ｂに隣接した第２の領域は、皺や割れが発生し易い。既述した本実施の形態では、第１の工程でブランク２６から絞り加工によって中間製品５０を製造し、第２の工程で該中間製品５０の特に第２の領域に曲げ加工を実施して最終的なＬ形製品１０の形状に一致するようにしている。
【００２２】
曲げ加工の間、中間製品５０は曲げ加工ダイ４６によりアンビル４２に押圧され、特に中間製品５０の内側壁５４の内側湾曲部分６２では、材料がアンビル４２においてＬ形製品１０の内側湾曲部分２２に対応した表面部分に沿って流動する。これによって、パネル１００の内側フランジ部１０８の部分IIに相当する内側フランジ部５８において内側壁５４の内側湾曲部分６２から延びる部分IV（図７、８）では、材料が流入し該部分IVでの割れが防止される。一方、従来、肉余り状態になり皺が発生しやすい中間製品５０の部分III（パネル１００の上壁１０２の部分Ｉ）からは材料が流出し、部分IIIでの皺の発生が防止される。
【００２３】
このように、Ｌ字状下部の先端部はＬ字の内側に流入させて、Ｌ字状下部の端部のＫ部は伸ばして肉余り状態を抑制するため、ブランクは、完成したＬ形製品１０の第２の脚部１２ｂとなる部分を、図１３に示すように、外側に湾曲した突出させておけば、成形後にＬ字状下部端縁がきれいに納まり、マージンの切り取りが最小限、あるいは不要となり、素材の歩留まり向上に大きく貢献する。尚、成形前のＬ字状下部端縁の湾曲および突出であるが、成形されるＬ字形状や他の部品との接合代確保に応じ、湾曲は一定の曲率または複数の曲率の組合せや楕円、さらには直線や直線と湾曲の組合せや波形状でも構わず、突出量も部品形状や加工の程度に応じて調整すればよい。湾曲および突出の程度を調整するには計算機による成形シミュレーションを用いることが好適である。
【００２４】
また上述した中間製品の第２の脚部の挙動から、従来の成形法のように大きなマージンを設ける必要がなく、ブランクを従来よりも小さくすることが可能となる。また成形による板厚減少が抑制されるので、延伸性の高い比較的低強度の鋼板だけでなく、より延伸性の低いハイテン材を使用しても良好にプレス加工することができる。
【００２５】
また、円弧に沿って延びる外側湾曲部分２４において、単に上壁１２の外側縁部１２ｄを外側湾曲部分２４に適合させて円弧状に折り曲げると、外側壁１６に肉余りが生じ皺が発生する。そこで本発明では、図９Ｂに示すように、外側湾曲部分２４において上壁１２と外側壁１６との間の外側縁部１２ｄに上壁１２から上方に円弧状に膨出する膨出部１６ａを設ける。より詳細には、図９Ａの左側に示す上壁１２を上面視した場合の外側湾曲部分２４の円弧状のプロフィールと、図９の右側に示す側面視した場合の上端部９の円弧状のプロフィールとの差が、10mm以内であるようにしておく。このように膨出部１６ａを設けることによって、外側壁１６の肉余りを吸収することができ、皺の発生を防止することができる。
【００２６】
さらに、図１０に示すように、曲げ加工後のＬ形製品１０の内側湾曲部分２２の中央部Ｃ22から第１の脚部１２ａへ向けて所定範囲Ｆip、本実施の形態では100mmの範囲Ｆipでは、以下の理由から、Ｌ形製品１０の内側フランジ部１８の幅ｈを25-100mmとすることが好ましい。先ず、曲げ加工工程において、曲げ加工ダイ４６によって中間製品５０がアンビル４２に押圧されるとき、中間製品５０の第２の脚部５２ｂが、図８において矢印Ａで示すように、第１の脚部５２ａの方へ引っ張られ曲がり変形する。そのとき、第２の脚部５２ｂを第１の脚部５２ａの方へ引張る力は、Ｌ形製品１０の内側フランジ部１８の前記所定範囲Ｆipの部分に作用する。幅ｈが25mm以下の場合、図１１においてVで示す部分の応力が過大となり、中間製品５０の上壁５２の第２の脚部５２ｂに隣接した端部分III（図７、８）において、材料の流出が過大となって板厚が大きく減少し割れが発生し易くなる問題を生じる。幅ｈが100mm以上の場合、曲げ加工工程で、中間製品５０の内側フランジ部５８において内側湾曲部分６２に隣接した部分IV（図１１）での圧縮が過大なる。従って、完成したＬ形製品１０の内側フランジ部１８において内側湾曲部分２２に隣接した部分IVで皺が発生する。ｈを25-100mmとすることで、図１１の部分IV、Vを含む内側フランジ部１８全体で皺の発生と過大な板厚減少を防止することができる。
【００２７】
さらに、Ｌ形製品１０の内側湾曲部分２２において、内側壁１４は少なくとも5mmの曲率半径を有している。内側湾曲部分２２において、内側壁１４の曲率半径が5mm以下の場合は、曲率が大きすぎるため、最大曲率となる部分で内側壁１４と内側フランジ部１８のつなぎ部近傍が局所的な張り出し成形になり、割れが発生し易くなる。一方で内側壁１４の内側湾曲部分２２の曲率半径が300mmを超えると、Ｌ形製品１０の第２の脚部１２ｂが長くなり、曲げ加工工程でＬ形製品１０の第２の脚部１２ｂが内側湾曲部分２２に引き込まれる距離が大きくなるため、曲げ加工ダイ組立体４０と中間製品５０の間の相対的な摺動距離が大きくなり、曲げ加工ダイ組立体４０が早期に摩耗する問題がある。こうして、内側壁１４の内側湾曲部分２２の曲率半径は5-300mmであることが好ましい。更に、本発明によるプレス加工ではブランク２６の板厚減少を小さくできるので、ブランク２６を形成する金属製薄板を伸び性の小さい破断強度が４００MPa以上、１６００MPa以下のハイテン鋼板とすることができる。
【００２８】
以上に説明した本発明の方法によれば、内側湾曲部分２２および外側湾曲部分２４を有したＬ形製品１０を、通常の絞り加工の場合と比較して小さなマージンの金属製薄板より成るブランク２６により、割れや皺を発生させることなくプレス加工することが可能となる。
【実施例１】
【００２９】
図１２を参照すると、上述した本発明の好ましい実施形態によるＬ形製品の製造方法によってプレス加工したＬ形製品の１つの実施例が示されている。
図１２において、Ｌ形製品２００はモノコックボディーの自動車の骨格構造において、ウインドシールド下縁からサイドシル（図示せず）へ延びるフロントピラー下方部分を形成している。Ｌ形製品２００は、ウインドシールド側縁２０８に沿って延びるフロントピラー上方部分２０６の一部と、該フロントピラー上方部分２０６に連結される第１の脚部２０２と、サイドシルに連結される第２の脚部２０４とを含む。また、外側湾曲部分２００ａは概ね円弧に沿って延びており、前輪のホイールハウス（図示せず）の一部を形成している。【００３０】
まず、図１３に示すブランク２１０は、引っ張り強度が９８０MPaで破断限界伸びが１７．２％で、板厚が1.8mmの高強度鋼板から成り、図１２のＬ形製品成２００を展開した形状に5mmのマージンを付与した形状を有している。また、ブランク２１０は外側に湾曲した突出部２１２を有している。図１４を参照すると、絞り加工ダイ組立体２２０は、パンチ２２２、ブランクホルダー２２４および絞り加工ダイ２２６から成る。絞り加工ダイ組立体２２０によってブランク２１０を絞り加工することによって、図１５に示す中間製品２３０が形成される。【００３１】
図１６を参照すると、曲げ加工ダイ組立体２４０は、曲げ加工ダイ２４２、パッド２４６およびパンチ２４８から成る。曲げ加工ダイ組立体２４０によって中間製品２３０を曲げ加工することによって、Ｌ形製品２００が形成される。曲げ加工後にマージンをトリムした。このように、絞り加工後に曲げ加工されたＬ形製品２００は、その上壁２０２ａが平滑で皺および割れを含まず良好に形成された。【００３２】
また、ブランク２１０として、引張強度が２９６MPaで破断限界伸びが２４．０％で、板厚が1.8mmのアルミ板を用い、絞り加工ダイ組立体２２０および曲げ加工ダイ組立体２４０によってプレス加工した場合も同様に良好にＬ形製品２００を形成できた。【００３３】
上記の実施例に示されるように、本発明のプレス加工法によれば、従来の絞り加工に比べてより小さなブランクからＬ形製品を良好に製造可能となる。また、従来は利用が難しかったハイテン材によってＬ形製品を容易に製造可能となり、モノコックボディーの軽量化、高強度化が可能となる。なお、金属製薄板は前述のように、プレス加工に適した金属製薄板であれば実施例で用いた鋼板や、アルミ板に限らず、鋼とアルミニウムを主成分とする合金等にも本発明は適用可能である。
【実施例２】
【００３４】
次に、図１７Ａ〜図２４Ａを参照すると、種々のパラメータを変更しながら本発明のＬ形製品の製造方法によってプレス加工し、皺や割れの発生を観察した実験例が示されている。【００３５】
先ず、本実験例でプレス加工しようとするハット断面を持つＬ形製品３００は、既述した実施形態と同様に、互いに連結された第１と第２の脚部３０２ａ、３０２ｂを有して概ねＬ形に形成された上壁３０２を具備している。Ｌ形製品３００は、更に、上壁３０２の内側縁部３０２ｃに沿って延設され、該上壁３０２に対して所定の第１の角度α1を形成する内側壁３０４と、上壁３０２の外側縁部３０２ｄに沿って延設され、該上壁３０２に対して所定の第２の角度α2を形成する外側壁３０６とを具備し、該内側壁３０４および外側壁３０６の各々は、上壁３０２に略平行に延びる内側フランジ部３０８および外側３１０にて終端されている。また、Ｌ形製品３００は、第１と第２の脚部３０２ａ、３０２ｂの間に内側湾曲部分３１２と、外側湾曲部分３１４とを有している。外側湾曲部分３１４は概ね円弧に沿って延びている。また、外側湾曲部分３１４において上壁３０２と外側壁３０６との間の外側縁部３０２ｄに上壁３０２から上方に円弧状に膨出する膨出部３０６ａが設けられている。【００３６】
図２０に示すように、絞り加工ダイ３２２と、絞り加工ダイ３２２に対面配置されたホルダー３２４およびパンチ３２６とを具備した絞り加工ダイ組立体３２０を準備し、該絞り加工ダイ組立体３２０によってブランク３１８をプレス加工して中間製品３５０が製造された。ブランク３１８は、完成したＬ形製品３００の第２の脚部３０２ｂとなる外側に湾曲した突出部３１８ａを有している。【００３７】
中間製品３５０は、Ｌ形製品３００の上壁３０２の第１と第２の脚部３０２ａ、３０２ｂに対応した第１と第２の脚部３５２ａ、３５２ｂを有した略Ｌ形の平坦な上壁３５２を具備している。中間製品３５０は、更に、上壁３５２の内側縁部３５２ｃおよび外側縁部３５２ｄに沿って延設され、Ｌ形製品３００の内側壁３０４と外側壁３０６に各々対応した内側壁３５４および外側壁３５６と、Ｌ形製品３００の内側フランジ部３０８および外側フランジ部３１０に対応した内側フランジ部３５８および外側フランジ部３６０を含んでいる。【００３８】
中間製品３５０は、第１の脚部３５２ａの先端に隣接した第１の領域と、第２の脚部３５２ｂに隣接した第２の領域とを含んでいる。第１の領域では、図２３Ａの矢視線Ａ-Ａに沿う中間製品３５０の断面はＬ形製品３００に実質的に一致する形状を有しており、上壁３５２と内側壁３５４および外側壁３５６の各々が形成する第１の角度β1Aおよび第２の角度β2Aが、完成品であるＬ形製品１０の上壁３５２に対して内側壁３５４および外側壁３５６が形成する第１の角度α1および第２の角度α2に略等しく９０〜１１５°となっている。【００３９】
第２の領域では、図２３Ａの矢視線B-B、C-Cに沿う中間製品３５０の断面に示すように、上壁３５２と内側壁３５４および外側壁３５６の各々が形成する第１の角度β1Cおよび第２の角度β2Cは、完成品であるＬ形製品３００の第１の角度α1および第２の角度α2よりも大きくなっており、第２の脚部５２ｂへ向けて次第に増加している。なお、矢視線C-Cは、Ｌ形製品３００の内側湾曲部分３１２の中央部を通過している。【００４０】
次にアンビル３３２と、アンビル３３２と共に中間製品３５０の上壁３５２をクランプする当接面３３４ａを有したパッド３３４と、中間製品３５０をアンビル３３２に押圧する曲げ加工ダイ３３６とを具備した曲げ加工ダイ組立体３３０を準備し、該曲げ加工ダイ組立体３３０によって中間製品３５０をプレス加工して、Ｌ形製品３００とした。【００４１】
種々のパラメータを変化させて、本発明を実施した結果を表１に示す。
【表１】
2012070623.tif 000003
表１において
Ｌ：第２の領域において角度β1、β2が変化する部分の長さである。
Ｈ：内側壁３５２および外側壁３５４の高さである。
θ：矢視線C-Cにおける中間製品３５０の上壁３５２と内側壁３５４がなす外角でありθ＝１８０−β1Cである。
ａ：Ｌ形製品３００の上壁３０２に平行な方向に見た膨出部３０６ａの高さである。
ｂ：Ｌ形製品３００の上壁３０２に垂直な方向に見た膨出部３０６ａの幅である。【００４２】
表１を参照すると、Ｌ／Ｈは、Ｌ形製品３００の内側フランジ部３０８における皺の発生に関連したパラメータであって、Ｌ／Ｈが小さい、より詳細には３よりも小さい場合には、内側フランジ部３０８の部分３００Ｄ（図１７Ａ）で示す部分に皺が発生する。【００４３】
θは、絞り加工後の中間製品３５０の上壁３５２における皺の発生、および、曲げ加工後のＬ形製品３００の内側湾曲部分３１２に隣接した内側フランジ部３１２における割れの発生に関連したパラメータである。より詳細には、θが４０°よりも大きくなると、中間製品３５０の上壁３５２において第２の脚部３５２ｂに隣接した部分（図１７Ａに示すＬ形製品３００では、上壁３０２において第２の脚部３０２ｂに隣接した部分３００Ａ）に皺が発生する。更に、θが７０°よりも大きくなると、曲げ加工後のＬ形製品３００の内側湾曲部分３１２に隣接した内側フランジ部３１２の部分３００Ｂ（図１７Ａ）に割れが発生する。
【符号の説明】
【００４４】
１０    Ｌ形製品
１２    上壁
１２ａ    第１の脚部
１２ｂ    第２の脚部
１２ｃ    内側縁部
１２ｄ    外側縁部
１４    内側壁
１６    外側壁
１６ａ    膨出部
１８    内側フランジ部
２０    外側フランジ部
２２    内側湾曲部分
２４    外側湾曲部分
２６    ブランク
３０    絞り加工ダイ組立体
３２    絞り加工ダイ
３２ａ    凹部
３２ｂ    フランク
３４    ホルダー
３４ａ    クランプ面
３６    パンチ
３６ａ    外形
４０    曲げ加工ダイ組立体
４２    アンビル
４２ａ    外形
４２ｂ    上面
４４    パッド
４４ａ    当接面
４６    曲げ加工ダイ
５０    中間製品
５２    上壁
５２ａ    第１の脚部
５２ｂ    第２の脚部
５２ｃ    内側縁部
５２ｄ    外側縁部
５４    内側壁
５６    外側壁
５８    内側フランジ部
６０    外側フランジ部
６２    内側湾曲部分
１００    絞りパネル
１０２    上壁
１０２ａ    第１の脚部
１０２ｂ    第２の脚部
１０８    内側フランジ部
２００    Ｌ形製品
２００ａ    外側湾曲部分
２０２    第１の脚部
２０２ａ    上壁
２０４    第２の脚部
２０６    フロントピラー上方部分
２０８    ウインドシールド側縁
２１０    ブランク
２２０    絞り加工ダイ組立体
２２２    パンチ
２２４    ブランクホルダー
２２６    絞り加工ダイ
２３０    中間製品
２４０    曲げ加工ダイ組立体
２４２    曲げ加工ダイ
２４６    パッド
２４８    パンチ
３００    Ｌ形製品
３０２    上壁
３０２ａ    第１の脚部
３０２ｂ    第２の脚部
３０２ｃ    内側縁部
３０２ｄ    外側縁部
３０４    内側壁
３０６    外側壁
３０６ａ    膨出部
３０８    内側フランジ部
３１０    外側フランジ部
３１２    内側湾曲部分
３１４    外側湾曲部分
３１８    ブランク
３２０    絞り加工ダイ組立体
３２２    絞り加工ダイ
３２４    ホルダー
３２６    パンチ
３３０    曲げ加工ダイ組立体
３３２    アンビル
３３４    パッド
３３６    曲げ加工ダイ
３５０    中間製品
３５２    上壁
３５２    内側壁
３５２ａ    第１の脚部
３５２ｂ    第２の脚部
３５２ｃ    内側縁部
３５２ｄ    外側縁部
３５４    内側壁
３５６    外側壁
３５８    内側フランジ部
３６０    外側フランジ部
【図１】
2012070623.tif 000004
【図１Ａ】
2012070623.tif 000005
【図２】
2012070623.tif 000006
【図３】
2012070623.tif 000007
【図４】
2012070623.tif 000008
【図５】
2012070623.tif 000009
【図６】
2012070623.tif 000010
【図６Ａ】
2012070623.tif 000011
【図６Ｂ】
2012070623.tif 000012
【図６Ｃ】
2012070623.tif 000013
【図６Ｄ】
2012070623.tif 000014
【図７】
2012070623.tif 000015
【図８】
2012070623.tif 000016
【図９Ａ】
2012070623.tif 000017
【図９Ｂ】
2012070623.tif 000018
【図９Ｃ】
2012070623.tif 000019
【図１０】
2012070623.tif 000020
【図１１】
2012070623.tif 000021
【図１２】
2012070623.tif 000022
【図１３】
2012070623.tif 000023
【図１４】
2012070623.tif 000024
【図１４Ａ】
2012070623.tif 000025
【図１５】
2012070623.tif 000026
【図１６】
2012070623.tif 000027
【図１７Ａ】
2012070623.tif 000028
【図１７Ｂ】
2012070623.tif 000029
【図１８】
2012070623.tif 000030
【図１９】
2012070623.tif 000031
【図１９Ａ】
2012070623.tif 000032
【図１９Ｂ】
2012070623.tif 000033
【図２０】
2012070623.tif 000034
【図２１】
2012070623.tif 000035
【図２２】
2012070623.tif 000036
【図２３】
2012070623.tif 000037
【図２３Ａ】
2012070623.tif 000038
【国際調査報告】
2012070623.tif 000039
2012070623.tif 000040
2012070623.tif 000041
2012070623.tif 000042