(57)【要約】【課題】プレス成形における成形不良の発生を抑制できるプレス装置を提供する。【解決手段】開示されるプレス装置は、ダイ本体１１１、押圧部材１１２、第１の支持機構１１３、パンチ１２１、およびブランクホルダ１２２を含む。ダイ本体１１１は、第１の板押さえ面１１１ｐを備える第１の凸部１１１ａと、凸部１１１ａの肩部１１１ｓに隣接する凹部１１１ｂとを備える。押圧部材１１２は、第１の板押さえ面１１１ｐを挟んで凹部１１１ｂとは反対側に配置され、第２の板押さえ面１１２ｐを備え、肩部１１２ｓを有する。第１の支持機構１１３は、押圧部材１１２を支持しプレス方向に伸縮可能である。パンチ１２１は、ダイ本体１１１に対してプレス方向に対向するように配置され、凹部１１１ｂに対応する第２の凸部１２１ａを備える。ブランクホルダ１２２は、板押さえ面１１１ｐおよび１１２ｐの両方に対してプレス方向に対向するように配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の板押さえ面を備える第１の凸部と、前記第１の凸部の肩部に隣接する成形用の凹部とを備えるダイ本体と、
前記第１の板押さえ面を挟んで前記凹部とは反対側に配置され、第２の板押さえ面を備え、前記第１の板押さえ面側に肩部を有する押圧部材と、
前記押圧部材を支持し、プレス方向に伸縮可能な第１の支持機構と、
前記ダイ本体に対してプレス方向に対向するように配置され、前記凹部に対応する第２の凸部を備えるパンチと、
前記第１の板押さえ面および前記第２の板押さえ面の両方に対してプレス方向に対向するように配置されたブランクホルダと、を含むプレス装置。
【請求項２】
前記第１の支持機構は、前記ダイ本体と前記押圧部材との間に配置され、前記ダイ本体の最大押圧力で縮む、請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記ブランクホルダをプレス方向に移動可能に支持する第２の支持機構を含み、
前記第１の支持機構は、前記ダイ本体と前記押圧部材との間に配置され、前記ダイ本体の最大押圧力または前記第２の支持機構の最大押圧力で縮む、請求項１に記載のプレス装置。
【請求項４】
前記第１の支持機構の伸縮を制御する制御装置を含む、請求項１に記載のプレス装置。
【請求項５】
前記第２の板押さえ面が前記第１の板押さえ面から最も突出したときに、前記第１の凸部の前記肩部と前記押圧部材の前記肩部とを結ぶ線と前記第１の板押さえ面とがなす角度が１５°以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレス装置。
【請求項６】
前記第２の板押さえ面が、前記第１の板押さえ面より突出する位置と前記第１の板押さえ面と面一となる位置との間を少なくとも移動するように、前記第１の支持機構の可動域が確保されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス装置。
【請求項７】
前記第１の凸部の前記肩部の稜線が、前記凹部側に向かって凸に湾曲している、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプレス装置。
【請求項８】
前記押圧部材の前記肩部と平行に配置された線状の凹部、および／または、前記押圧部材の前記肩部と平行に配置された線状の凸部が、前記第２の板押さえ面に形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプレス装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のプレス装置を用いるプレス成形品の製造方法であって、
（ｉ）前記第１の凸部の前記第１の板押さえ面から突出している前記押圧部材の前記第２の板押さえ面と前記ブランクホルダとによって金属板を挟む工程と、
（ii）前記第１の板押さえ面から前記第２の板押さえ面が突出したままの状態で、かつ前記ダイ本体の前記凹部と前記パンチの前記第２の凸部との間に空間がある状態で、前記ダイ本体と前記パンチとを近づけることによって、前記第１の凸部の前記肩部と前記押圧部材の前記肩部とにおいて前記金属板を曲げる工程と、
（iii）前記ダイ本体と前記パンチとをさらに近づけるとともに前記第２の板押さえ面を前記第１の板押さえ面に近づけながら前記ダイ本体および／または前記パンチを死点に到達させることによって前記金属板を成形する工程と、を含むプレス成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記（iii）の工程において、前記ダイ本体および／または前記パンチが死点に到達した時点で前記第１の板押さえ面と前記第２の板押さえ面とを面一にする、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
第１の板押さえ面を備える凸部と、前記凸部の肩部に隣接する成形用の凹部とを備えるダイ本体と、
前記第１の板押さえ面を挟んで前記凹部とは反対側に配置され、第２の板押さえ面を備え、前記第１の板押さえ面側に肩部を有する押圧部材と、
前記ダイ本体と前記押圧部材との間に配置されて前記押圧部材を支持し、プレス方向に伸縮可能な支持機構と、を含むダイ。
【請求項１２】
前記第２の板押さえ面が、前記第１の板押さえ面より突出する位置と前記第１の板押さえ面と面一となる位置との間を少なくとも移動するように、前記支持機構の可動域が確保されている、請求項１１に記載のダイ。
【請求項１３】
前記第２の板押さえ面が前記第１の板押さえ面から最も突出したときに、前記凸部の前記肩部と前記押圧部材の前記肩部とを結ぶ線と前記第１の板押さえ面とがなす角度が１５°以上である、請求項１１または１２に記載のダイ。
【請求項１４】
前記凸部の前記肩部の稜線が、前記凹部側に向かって凸に湾曲している、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス装置、当該プレス装置を用いたプレス成形品の製造方法、および、当該プレス装置に用いることができるダイに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板をプレス加工することによって、様々な形状のプレス加工品が製造されている。従来から、高張力鋼板を用いることによって板厚を薄くし、それによってプレス加工品を軽量化することが図られている。しかし、高張力鋼板は延性が低いため、湾曲部を有する物品（自動車のロアアーム等）をプレス成形する場合に破断やシワといった成形不良が生じやすい。特に、伸びフランジ部を有する物品をプレス成形する場合には、伸びフランジ端部において破断が生じやすい。
【０００３】
伸びフランジ部を曲げ成形する場合の一例について、図８Ａ〜図８Ｃに模式的に示す。図８Ａは成形開始前の状態を示し、図８Ｂは成形途中の状態を示し、図８Ｃは成形の最終段階の状態を示す。この曲げ成形では、金属板３が、ダイ１とパンチ２とによって挟まれて曲げ成形されている。曲げ成形された金属板３では、稜線部３ａにおける変形は小さいが、端部３ｂにおける伸び率は大きい。そのため、曲げ成形では、金属板３の端部３ｂにおける割れが生じやすい。
【０００４】
伸びフランジ部を絞り成形する場合の一例について、図９Ａ〜図９Ｃに模式的に示す。図９Ａは成形開始前の状態を示し、図９Ｂは成形途中の状態を示し、図９Ｃは成形の最終段階の状態を示す。この絞り成形では、金属板３が、ダイ１、パンチ２およびブランクホルダ４によって挟まれて絞り成形されている。絞り成形された金属板３では、端部３ｂにおける伸び率は小さいが、稜線部３ａにおける変形は大きい。そのため、絞り成形では、金属板３の稜線部３ａにおける割れが生じやすい。
【０００５】
曲げ成形における割れを防止する方法の１つが、特開２０１５−１００８１２号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１の方法で成形される部品は、外周縁の一部が内方に凹んだ凹状外周縁部を有する。特許文献１の方法は、凹状外周縁部のＲ止まりからブランク材の加工前の板厚の１０倍以上１００倍以下の距離を離してブランク材を押さえる工程と、その状態でブランク材を曲げ成形する工程とを含む。
【０００６】
絞り成形における不良を防止する方法の１つが、特開平６−８７０３９号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献２の方法は、絞り角半径を大きく設定して絞り加工を行う工程を含む。
【０００７】
プレス成形における不良の発生をさらに低減することは従来からの課題である。特に、高張力鋼板を用いる場合にはプレス成形における不良が生じやすくなる。たとえば、伸びフランジ成形を行う場合には、フランジ端部および稜線部での割れが生じやすくなる。そのため、プレス成形における成形不良の発生を抑制できる新たな方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１００８１２号公報
【特許文献２】特開平６−８７０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の状況において、本発明の目的の１つは、プレス成形における成形不良の発生を抑制できるプレス装置、およびそれを用いたプレス成形品の製造方法、ならびにダイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態によるプレス装置は、第１の板押さえ面を備える第１の凸部と、前記第１の凸部の肩部に隣接する凹部とを備えるダイ本体と、前記第１の板押さえ面を挟んで前記凹部とは反対側に配置され、第２の板押さえ面を備え、前記第１の板押さえ面側に肩部を有する押圧部材と、前記押圧部材を支持し、プレス方向に伸縮可能な第１の支持機構と、前記ダイ本体に対してプレス方向に対向するように配置され、前記凹部に対応する第２の凸部を備えるパンチと、前記第１の板押さえ面および前記第２の板押さえ面の両方に対してプレス方向に対向するように配置されたブランクホルダと、を含む。
【００１１】
本発明の一実施形態による製造方法は、本発明のプレス装置を用いるプレス成形品の製造方法である。この製造方法は、
（ｉ）前記第１の凸部の前記第１の板押さえ面から突出している前記押圧部材の前記第２の板押さえ面と前記ブランクホルダとによって金属板を挟む工程と、
（ii）前記第１の板押さえ面から前記第２の板押さえ面が突出したままの状態で前記ダイ本体と前記パンチとを近づけることによって、前記第１の凸部の前記肩部と前記押圧部材の前記肩部とにおいて前記金属板を曲げる工程と、
（iii）前記ダイ本体と前記パンチとをさらに近づけるとともに前記第２の板押さえ面を前記第１の板押さえ面に近づけながら前記ダイ本体および／または前記パンチを死点に到達させることによって前記金属板を成形する工程と、を含む。
【００１２】
本発明の一実施形態によるダイは、第１の板押さえ面を備える凸部と、前記凸部の肩部に隣接する凹部とを備えるダイ本体と、前記第１の板押さえ面を挟んで前記凹部とは反対側に配置され、第２の板押さえ面を備え、前記第１の板押さえ面側に肩部を有する押圧部材と、前記ダイ本体と前記押圧部材との間に配置されて前記押圧部材を支持し、プレス方向に伸縮可能な支持機構と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明（プレス装置、製造方法、およびダイ）によれば、プレス成形における成形不良の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明のダイを含む金型セットの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した金型セットの一部の断面を模式的に示す。
【図３】図３は、図１に示した金型セットの他の一部を模式的に示す。
【図４Ａ】図４Ａは、プレス成形品を製造するための本発明の方法の一例の一工程を模式的に示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ｂに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４Ｃに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の製造方法で製造されたプレス成形品の一例を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６は、従来の製造方法および本発明の製造方法による伸びフランジ成形の評価結果を示すグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは、プレス成形品を製造するための本発明の方法の他の一例の一工程を模式的に示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、図７Ｃに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、伸びフランジ部を曲げ成形する従来の方法の一例の一工程を模式的に示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ｂに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、伸びフランジ部を絞り成形する従来の方法の一例の一工程を模式的に示す断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図９Ｂに続く工程の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。
【００１６】
（プレス装置）
本発明のプレス装置は、金属板をプレス成形する装置である。このプレス装置は、ダイ本体、押圧部材、第１の支持機構、パンチ、およびブランクホルダを含む。ダイ本体は、第１の板押さえ面を備える第１の凸部と、第１の凸部の肩部に隣接する凹部とを備える。以下では、ダイ本体の凹部を「凹部（Ｃ１）」と称し、凹部（Ｃ１）が隣接する肩部（第１の凸部の肩部）を「肩部（Ｓ１）」と称する場合がある。
【００１７】
押圧部材は、第１の板押さえ面を挟んで凹部（Ｃ１）とは反対側に配置されている。押圧部材は、第２の板押さえ面を備え、第１の板押さえ面側に肩部を有する。以下では、押圧部材の肩部（第１の板押さえ面側の肩部）を、「肩部（Ｓ２）」と称する場合がある。第１の支持機構は、押圧部材を支持し、プレス方向に伸縮可能である。パンチは、ダイ本体に対してプレス方向に対向するように配置され、ダイ本体の凹部（Ｃ１）に対応する第２の凸部を備える。ブランクホルダは、第１の板押さえ面および第２の板押さえ面の両方に対してプレス方向に対向するように配置されている。
【００１８】
本発明のプレス装置において、第１の支持機構は、ダイ本体と押圧部材との間に配置されてもよい。その場合、第１の支持機構は、ダイ本体の最大押圧力で縮んでもよい。
【００１９】
本発明のプレス装置は、ブランクホルダをプレス方向に移動可能に支持する第２の支持機構を含んでもよく、第１の支持機構は、ダイ本体と押圧部材との間に配置されてもよい。その場合、第１の支持機構は、ダイ本体の最大押圧力または第２の支持機構の最大押圧力で縮む。ここで、最大押圧力とは、プレス成形過程で加わる押圧力の最大値を意味する。
【００２０】
本発明のプレス装置は、第１の支持機構の伸縮を制御する制御装置を含んでもよい。制御装置の一例は、演算処理装置と、制御プログラムを格納する記憶装置とを含む。制御装置には、公知の制御装置を適用してもよい。制御プログラムは、後述する工程に応じて第１の支持機構の伸縮を制御するプログラムである。
【００２１】
ダイとパンチとは、対としてプレス成形に用いられる。すなわち、ダイとパンチとは、それらの間に金属板を挟んで成形するための形状を有する。なお、この明細書において、ダイおよびパンチをそれぞれ、第１の金型および第２の金型と読み替えることが可能である。本発明のプレス装置において、ダイおよびパンチはそれぞれ、上型および下型として用いられてもよいし、下型および上型として用いられてもよい。ダイ、パンチ、およびブランクホルダ（しわ押さえ）に特に限定はなく、公知のものを適用してもよい。
【００２２】
以下では、プレス加工される金属板を「ブランク」と称する場合がある。ブランクをプレス成形する際に、押圧部材にはブランクからの力が加わる。第１の支持機構は、ブランクホルダに向けて（換言すればブランクに向けて）押圧部材を加圧しながら押圧部材を移動させる。同様に、ブランクをプレス成形する際に、ブランクホルダにはブランクからの力が加わる。第２の支持機構は、押圧部材に向けて（換言すればブランクに向けて）ブランクホルダを加圧しながらブランクホルダを移動させてもよい。
【００２３】
第１および第２の支持機構は、上記の動作が可能なものである限り特に限定はない。第１および第２の支持機構はそれぞれ、押圧部材およびブランクホルダに荷重を加えながら伸縮する機構であってもよい。第１および第２の支持機構は、ばねまたは圧力駆動機構（油圧機構など）であってもよい。第１の支持機構と第２の支持機構とは同じであってもよいし異なってもよい。
【００２４】
第１の支持機構は、ダイ本体に支持されていてもよいし、ダイ本体以外に支持されていてもよい。第１の支持機構がダイ本体に支持される場合、ダイ本体は、第１の支持機構が縮んだときに押圧部材が収納される凹部を有してもよい。この凹部を以下では「凹部（Ｃ２）」という場合がある。第１の支持機構は、押圧部材を所定の位置で停止させるための停止機構を備えてもよい。たとえば、第１の支持機構は、押圧部材の移動を停止させるためのストッパを備えてもよい。同様に、第２の支持機構も、ブランクホルダを所定の位置で停止させるための停止機構（たとえばストッパ）を備えてもよい。
【００２５】
押圧部材は、ダイを構成する材料と同様の材料で形成してもよい。たとえば、押圧部材は、プレス加工の金型の材料として用いられる鋼材で形成してもよい。
【００２６】
押圧部材は、第１の凸部の肩部（Ｓ１）から離間して配置される。押圧部材と肩部（Ｓ１）とは、第１の板押さえ面を挟むように配置されている。そのため、両者は、少なくとも第１の板押さえ面の分だけ離れている。
【００２７】
本発明の効果が得られる限り、肩部（Ｓ１）と押圧部材との距離Ｌに特に限定はない。一例の距離Ｌは、１０ｍｍ以上であってもよく、５０ｍｍ以下であってもよい。肩部（Ｓ１）が丸められた形状（Ｒ形状）を有する場合、一例の距離Ｌは、Ｒ形状の曲率半径ｒの２倍以上であってもよく、１０倍以下であってもよい。
【００２８】
本発明のプレス装置では、第２の板押さえ面が第１の板押さえ面から最も突出したときに、第１の凸部の肩部（Ｓ１）と押圧部材の肩部（Ｓ２）とを結ぶ線と第１の板押さえ面とがなす角度αが１５°以上であってもよい。この構成によれば、プレス成形における成形不良の発生を特に抑制できる。角度αは９０°未満であり、その上限に限定はないが、７５°以下であれば構成が簡単である。成形開始時に第２の板押さえ面がブランクと接触する際の角度αは、１５°〜７５°の範囲（たとえば３０°〜６０°の範囲）にあってもよい。なお、丸められた形状（Ｒ形状）を肩部が有する場合には、Ｒ形状がないと仮定した場合に肩部となる位置を肩部の位置とみなす。
【００２９】
本発明のプレス装置では、第２の板押さえ面が、第１の板押さえ面より突出する位置と第１の板押さえ面と面一となる位置との間を少なくとも移動するように、第１の支持機構の可動域が確保されていることが好ましい。ここで、面一とは、２つの面が同一平面上に存在することを意味する。
【００３０】
本発明のプレス装置では、第１の凸部の肩部（Ｓ１）の稜線が、凹部（Ｃ１）側に向かって凸に湾曲していてもよい。この構成によれば、ブランクのうち押圧部材の第２の板押さえ面とブランクホルダとによって挟まれた部分が伸びフランジ成形される。
【００３１】
第１の凸部の肩部（Ｓ１）の稜線が凹部（Ｃ１）側に向かって凸に湾曲している場合、当該稜線の法線であって第１の板押さえ面上に引いた法線上に押圧部材が存在することが好ましい。成形時には、肩部（Ｓ１）の稜線に向かって稜線の法線方向にブランクが流れて引き込まれていく。従って、当該稜線の法線上を押圧するように押圧部材を配置することが効果的である。
【００３２】
本発明のプレス装置において、押圧部材の第２の板押さえ面には、プレス成形時におけるブランクのずれを抑制するための凹凸が形成されていてもよい。たとえば、押圧部材の肩部（Ｓ２）と平行に配置された線状の凹部、および／または、押圧部材の肩部（Ｓ２）と平行に配置された線状の凸部が、第２の板押さえ面に形成されていてもよい。この場合、押圧部材の第２の板押さえ面に対向するブランクホルダの表面にも、押圧部材の第２の板押さえ面に形成された凹部および／または凸部と嵌合する凸部および／または凹部が形成されていてもよい。
【００３３】
なお、本発明のプレス装置において、この明細書で記載していない構成については特に限定はなく、公知の構成を適用してもよい。
【００３４】
（プレス成形品の製造方法）
プレス成形品を製造するための本発明の方法について、以下に説明する。本発明の製造方法は、以下で説明する工程（ｉ）、（ii）、および（iii）を含む。この製造方法では、本発明のプレス装置を用いる。別の観点では、この製造方法は、上述した金型類（ダイ本体、押圧部材、パンチ、ブランクホルダなど）を用いてプレス成形品を製造する方法である。なお、これらの金型類については他の箇所で説明しているため、重複する説明を省略する場合がある。また、製造方法について以下で説明した事項は、本発明のプレス装置およびダイに適用できる。
【００３５】
工程（ｉ）では、ダイ本体の第１の凸部の第１の板押さえ面から突出している押圧部材の第２の板押さえ面とブランクホルダとによって金属板（ブランク）を挟む。工程（ｉ）の段階において、押圧部材は、押圧部材の第２の板押さえ面がダイ本体の第１の板押さえ面よりも突出するように第１の支持機構によって支持される。そのため、金属板は、最初に押圧部材とブランクホルダとによって挟まれる。典型的な一例では、工程（ｉ）において、金属板の外縁の一部が押圧部材とブランクホルダとによって挟まれる。
【００３６】
金属板の例には、薄鋼板とよばれる金属板が含まれ、たとえば高張力鋼板が含まれる。高張力鋼板の例には、引張強度が４４０ＭＰａ以上（たとえば４４０〜１５００ＭＰａの範囲や９８０〜１５００ＭＰａの範囲）である鋼板が含まれる。
【００３７】
工程（ii）では、第１の板押さえ面から第２の板押さえ面が突出したままの状態でダイ本体とパンチとを近づけることによって、第１の凸部の肩部（Ｓ１）と押圧部材の肩部（Ｓ２）とにおいて金属板を曲げる。
【００３８】
工程（iii）では、ダイ本体とパンチとをさらに近づけるとともに第２の板押さえ面を第１の板押さえ面に近づけながらダイ本体および／またはパンチを死点に到達させることによって金属板を成形する。工程（iii）によって、プレス成形品が製造される。もちろん、工程（iii）によって得られたプレス成形品をさらにプレス加工してもよい。
【００３９】
ダイ本体および／またはパンチを死点に到達させるとは、換言すれば、ダイ本体およびパンチから選ばれる少なくとも１つを死点に到達させることである。これは、ダイ本体およびパンチの両方を、成形終了時の位置に到達させることを意味する。プレス成形においてダイ本体およびパンチの両方が移動する場合、両方を死点に到達させる。プレス成形においていずれか一方のみが移動する場合には、その一方のみを死点に到達させる。たとえば、上型であるダイ本体が移動する場合、ダイ本体を下死点に到達させる。別の観点では、ダイ本体および／またはパンチを死点に到達させるということを、ダイ本体およびパンチを成形終了時の位置に到達させるということに置き換えることが可能である。成形時にダイ本体およびパンチのいずれか一方が移動しない場合、当該一方はプレス成形前から成形終了時の位置にあることになる。
【００４０】
ブランクホルダが移動する場合の好ましい一例では、ブランクホルダが最終位置に到達してから押圧部材の移動（後退・収納）が開始される。なお、ブランクホルダが最終位置に到達する前に押圧部材の移動（後退・収納）を開始することも可能である。
【００４１】
本発明の製造方法では、工程（iii）において、ダイ本体および／またはパンチが死点に到達した時点で第１の板押さえ面と第２の板押さえ面とを面一にしてもよい。
【００４２】
（ダイ）
本発明のダイは、ダイ本体と、押圧部材と、支持機構（第１の支持機構）とを含む。ダイ本体は、第１の板押さえ面を備える凸部（第１の凸部）と、第１の凸部の肩部（肩部（Ｓ１））に隣接する凹部（凹部（Ｃ１））とを備える。押圧部材は、第１の板押さえ面を挟んで凹部（Ｃ１）とは反対側に配置される。押圧部材は、第２の板押さえ面を備え、第１の板押さえ面側に肩部（肩部（Ｓ２））を有する。第１の支持機構は、ダイ本体と押圧部材との間に配置されて押圧部材を支持し、プレス方向に伸縮可能である。上述したように、ダイ本体は、押圧部材が収納される凹部（Ｃ２）を備えてもよい。
【００４３】
ダイ本体、押圧部材および第１の支持機構については上述したため、重複する説明を省略する。本発明のダイは、対となるパンチおよびブランクホルダと組み合わせて用いることができる。
【００４４】
本発明の実施形態の例について、図面を参照しながら以下に説明する。以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００４５】
（第１実施形態）
第１実施形態では、本発明のダイを含む金型の一例について、図面を参照しながら説明する。第１実施形態の金型の斜視図を図１に模式的に示す。なお、理解を容易にするため、図１には、金型の表面の一部の形状のみを模式的に示す。図１に示すダイ本体１１１および押圧部材１１２は、それらの表面の一部を裏面側から見たときの図である。図１の線Ａ−Ａを通る断面を図２に模式的に示す。
【００４６】
図１に示す金型セット１００は、上型であるダイ１１０を含む。図２に示すように、ダイ１１０は、ダイ本体１１１と、押圧部材１１２と、押圧部材１１２を支持する第１の支持機構１１３とを含む。押圧部材１１２は、ダイ本体１１１に収納可能に配置されている。金型セット１００は、さらにパンチ１２１と、ブランクホルダ１２２と、ブランクホルダ１２２を支持する第２の支持機構１２３とを含む。これらは、下型１２０を構成する。ダイ１１０は、プレス装置の上型側のホルダによって支持される。下型１２０は、プレス装置の下型側のホルダによって支持される。図１に示した金型セットでは、上型側のホルダと下型側のホルダとを近づけることによってダイ本体１１１とパンチ１２１とを近づけることができる。
【００４７】
第１の支持機構１１３は、押圧部材１１２を支持している。第１の支持機構１１３は、プレス方向に伸縮可能であり、押圧部材１１２をブランクホルダ１２２側（前方）に向けて加圧しながら押圧部材１１２を後方（図２では上方）に移動させることができる。第１の支持機構１１３の一端は押圧部材１１２を支持しており、他端はダイ本体１１１によって支持されている。そのため、押圧部材１１２に外部から力が加わっていない状態では、ダイ本体１１１の移動に伴って押圧部材１１２が移動する。
【００４８】
第２の支持機構１２３は、プレス方向に移動可能にブランクホルダ１２２を支持している。第２の支持機構１２３は、ブランクホルダ１２２を押圧部材１１２側（図２では上方）に向けて加圧しながらブランクホルダ１２２を後方（図２では下方）に移動させることができる。
【００４９】
図２を参照して、ダイ本体１１１は、端面が板押さえ面（第１の板押さえ面）１１１ｐである凸部１１１ａを備える。ダイ本体１１１はさらに、凸部１１１ａの肩部１１１ｓに隣接する凹部１１１ｂを備える。凹部１１１ｂは、パンチ１２１の凸部１２１ａに対応する凹部１１１ｂとなる。板押さえ面１１１ｐを挟んで凹部１１１ｂと反対側には、凹部１１１ｃが形成されている。凹部１１１ｃは、押圧部材１１２を収納するための凹部である。
【００５０】
押圧部材１１２は、板押さえ面１１１ｐを挟んで凹部１１１ｂとは反対側に配置されている。押圧部材１１２は、板押さえ面（第２の板押さえ面）１１２ｐを有する。板押さえ面１１１ｐおよび板押さえ面１１２ｐはそれぞれ、プレス成形前にブランクに対向する面（先端面）であって、且つ、プレス成形時にブランクと接触する面である。押圧部材１１２は、板押さえ面１１１ｐ側に肩部１１２ｓを有する。
【００５１】
図２には、板押さえ面１１１ｐを含む仮想の平面Ｐを示す。プレス成形前の状態では、押圧部材１１２の板押さえ面１１２ｐが凸部１１１ａの板押さえ面１１１ｐ（平面Ｐ）よりも突出するように、押圧部材１１２が第１の支持機構１１３によって支持されている。凸部１１１ａの側壁のうち凹部１１１ｂ側の側壁（縦壁）を、以下では縦壁１１１ｗと称する場合がある。また、パンチ１２１の凸部１２１ａの側壁のうち凸部１１１ａ側の側壁（縦壁）を、以下では縦壁１２１ｗと称する場合がある。
【００５２】
図２に示すように、凸部１１１ａの肩部１１１ｓと押圧部材１１２とは離れている。肩部１１１ｓと押圧部材１１２との間の距離Ｌは、上述した範囲にあることが好ましい。
【００５３】
凸部１１１ａの肩部１１１ｓと押圧部材１１２の肩部１１２ｓとを結ぶ線と、板押さえ面１１１ｐとがなす角度αは、上述した範囲にあることが好ましい。なお、肩部がＲ形状を有する場合には、Ｒ形状がないと仮定した場合に肩部が存在する位置を肩部の位置とする。具体的には、縦壁１１１ｗを延長した面と板押さえ面１１１ｐとを含む平面とが交わる位置をダイ本体１１１の肩部とする。押圧部材１１２の肩部１１２ｓがＲ形状を有する場合も、肩部の位置が同様に決められる。
【００５４】
典型的な一例では、押圧部材１１２は、成形される金属板の外縁に対応する位置に配置される。この場合の一例では、押圧部材１１２は、ダイ本体１１１の外縁の一部に配置される。
【００５５】
図１の線Ａ−Ａ近傍における凸部１１１ａの肩部１１１ｓの稜線の形状について、図３に模式的に示す。図３には、凸部１２１ａの肩部の稜線も模式的に示す。図３に示すように、凸部１１１ａの肩部１１１ｓの稜線は、凹部１１１ｂ側（凸部１２１ａ側）に向かって凸の形状を有する。図３に示す形状によれば、ブランクのうち押圧部材１１２の板押さえ面１１２ｐとブランクホルダ１２２とによって挟まれた部分を伸びフランジ成形できる。なお、凸部１１１ａの縦壁１１１ｗの断面であってプレス方向（金型が移動する方向）と垂直な方向における断面は、肩部１１１ｓの稜線と同様に凹部１１１ｂ側に向かって凸の形状を有する。また、凸部１２１ａの縦壁１２１ｗの断面であってプレス方向と垂直な方向における断面は、縦壁１１１ｗの形状に対応するように凹の形状を有する。
【００５６】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態で説明した金型を用いてプレス成形を行う方法の一例について、図４Ａ〜図４Ｄを参照しながら説明する。この方法は、上述した工程（ｉ）〜（iii）を含む。なお、以下では、別の図面で説明した符号を用いて説明する場合がある。
【００５７】
まず、図４Ａに示すように、ダイ１１０と下型１２０との間に、プレス成形される金属板（ブランク）２０１を配置する。この実施形態で説明する第２の支持機構１２３は、伸縮機構１２３ａとストッパ１２３ｂとを含む。
【００５８】
次に、図４Ｂに示すように、板押さえ面１１１ｐ（凸部１１１ａ）から突出している板押さえ面１１２ｐ（押圧部材１１２）と、ブランクホルダ１２２とによって金属板２０１を挟む（工程（ｉ））。この実施形態では、上型であるダイ１１０が移動する一例を示している。この場合、ダイ本体１１１の移動に伴って押圧部材１１２も移動する。
【００５９】
工程（ｉ）の段階では、押圧部材１１２の板押さえ面１１２ｐは、凸部１１１ａの板押さえ面１１１ｐよりも突出している。すなわち、板押さえ面１１２ｐは、板押さえ面１１１ｐよりも金属板２０１側に存在する。そのため、金属板２０１は、最初に、押圧部材１１２とブランクホルダ１２２とによって挟まれる。典型的な一例では、押圧部材１１２の板押さえ面１１２ｐとブランクホルダ１２２とによって金属板２０１の端部が挟まれる。
【００６０】
次の工程（ii）では、図４Ｃに示すように、板押さえ面１１１ｐから板押さえ面１１２ｐが突出したままの状態で、ダイ本体１１１とパンチ１１２とを近づける。これによって、凸部１１１ａの肩部１１１ｓと、押圧部材１１２の肩部１１２ｓとにおいて金属板２０１が曲げられる。ここで、ダイ本体１１１とパンチ１１２とを近づけるとは、両者をプレス方向に近づけることを意味する。換言すれば、ダイ本体１１１の凹部１１１ｂの底部とパンチ１２１の凸部１２１ａとを近づけることを意味する。
【００６１】
次の工程（iii）では、図４Ｄに示すように、ダイ本体１１１とパンチ１２１とをさらに近づけるとともに板押さえ面１１２ｐを第１の板押さえ面１１１ｐに近づけながらダイ本体１１１下死点に到達させる。図４Ｄは、成形終了時の時点を示している。この実施形態では、上型のみが移動する場合について説明している。そのため、パンチ１１２は移動せず、図４Ｄにおいてダイ本体１１１が下死点に到達している。
【００６２】
図４Ｄの段階では、ブランクホルダ１２２の移動がストッパ１２３ｂによって止められる。典型的な一例では、成形終了時（図４Ｄ）において、押圧部材１１２の板押さえ面１１２ｐは、凸部１１１ａの板押さえ面１１１ｐと面一になる。すなわち、典型的な一例では、ダイ本体１１１およびパンチ１１２の位置が成形終了時の位置となったタイミングで、押圧部材１１２の板押さえ面１１２ｐと凸部１１１ａの板押さえ面１１１ｐとが同一平面上に配置される。
【００６３】
図４Ｃの段階では、金属板２０１は、ダイ本体１１１の肩部１１１ｓの位置と、押圧部材１１２の肩部１１２ｓの位置とにおいて曲げられる。このとき、ダイ本体１１１の肩部１１１ｓと押圧部材１１２の肩部１１２ｓとの間の金属板２０１の長さは、肩部１１１ｓと押圧部材１１２との間の距離Ｌよりも長い。押圧部材１１２の肩部１１２ｓの位置で金属板２０１を曲げるためには、押圧部材１１２の板押さえ面１１２ｐがダイ本体１１１の凸部１１１ａの板押さえ面１１１ｐよりも突出している必要がある。そのため、図４Ｃの段階では、第１の支持機構１１３が押圧部材１１２をブランクホルダ１２２側に押す力を、第２の支持機構１２３がブランクホルダ１２２を押圧部材１１２側に押す力よりも大きくする。より具体的には、図示しないストッパで押圧部材１１２の板押さえ面１１２ｐの突出量の上限を制限し、ダイ本体１１１がパンチ１２１に向かって移動する際、押圧部材１１２がブランクホルダ１２２につながる第２の支持機構１２３の押圧力によりダイ本体に向かって押し込まれないように、第１の支持機構１１３の押圧力は第２の支持機構１２３より大に設定される。さらに、第１の支持機構１１３が押圧部材１１２を押す力は、成形終了時（死点到達時）において押圧部材１１２がダイ本体１１１の凹部１１１ｃに収納されるように設定される。具体的には、第１の支持機構１１３はダイ本体１１１の最大押圧力で縮むように設定される。ブランクホルダが１２２がストッパ１２３ｂに接触して以降後退を止め、ダイ本体１１１の押圧力よりも小さな押圧力の第１の支持機構１１３が縮むことにより押圧部材１１２がダイ本体１１１に向かって移動する（押圧部材１１２の突出量が小さくなる）。
【００６４】
一例では、ブランクホルダ１２２が最終位置（この実施形態ではストッパ１２３ｂによって停止される位置）に到達する前に押圧部材１１２の収納が開始されるように第１の支持機構１１３および第２の支持機構１２３のばね定数と長さとを調整してもよい。たとえば、図４Ｂの状態から図４Ｄの状態に至る過程において、押圧部材１１２が徐々にダイ本体１１１の凹部１１１ｃに収納されてもよい。あるいは、ブランクホルダ１２２が最終位置に到達してから押圧部材１１２の収納が開始されてもよい。
【００６５】
上記の工程（ｉ）〜（iii）によって金属板２０１がプレス成形される。図３に示した形状を有するダイ本体１１１とパンチ１２１とを用いた場合、ダイ本体１１１とパンチ１２１とに挟まれた金属板２０１は伸びフランジ成形される。図１に示した金型と同様の金型を用いてプレス成形された成形品の一例の斜視図を、図５に示す。図５のプレス成形品２１０の領域Ｂは伸びフランジ成形されている。
【００６６】
本発明の製造方法では、金属板２０１が、押圧部材１１２の肩部１１２ｓとダイ本体１１１の肩部１１１ｓの２箇所で曲げられる。従来の曲げ成形や絞り成形では、ダイ１１１の肩部１１１ｓで金属板が局所的に大きく（例えば９０°）曲げられた後にダイ１１１の凹部１１１ｂに引き込まれていた。それらとは異なり、本発明の製造方法では、金属板２０１の変形が分散され、ダイ１１１の肩部１１１ｓにおいて金属板２０１が局所的に大きく曲げられることが緩和されている。更に、ダイ本体１１１の肩部１１１ｓと押圧部材１１２の肩部１１２ｓとの間の金属板２０１の長さは、肩部１１１ｓと押圧部材１１２との間の距離Ｌより長い。そのため、押圧部材１１２がダイ１１１に向かって移動する際、ダイ本体１１１の肩部１１１ｓと押圧部材１１２の肩部１１２ｓとの間の金属板２０１にかかる引張歪みが緩和される。それらの結果、プレス成形時の成形不良が抑制される。本発明によれば、特に、伸びフランジ成形する場合において、伸びフランジの端部２１１および稜線部２１２（図５参照）における割れを抑制できる。図５の領域Ｂ以外の箇所にも絞り成形するために、領域Ｂ以外のフランジを成形するダイ１１１にも押圧部材１１２は設けられる。また、領域Ｂとそれ以外のフランジからの金属板２０１の流入量を板厚変動を抑えるべく調整するために、押圧部材１１２の板押さえ面１１２ｐにはビードを設けてもよい。
【００６７】
図８Ａ〜図８Ｃで説明した曲げ成形法、図９Ａ〜図９Ｃで説明した絞り成形法、および本発明の方法を用いて伸びフランジ成形し、ブランクの板厚の減少率を測定した。板厚の減少率の最大値を図６に示す。図６には、伸びフランジ端部および稜線部における評価結果を示す。板厚の減少率（％）は、成形前の板厚をＴ0とし、成形後の板厚をＴ1としたときに、以下の式で表される。
板厚の減少率（％）＝１００×（Ｔ0−Ｔ1）／Ｔ0
【００６８】
図６に示すように、本発明の製造方法では、伸びフランジ端部および稜線部のいずれにおいても板厚減少率の最大値が小さかった。このことは、それらの場所での割れが抑制されることを示している。
【００６９】
（第３実施形態）
第１および第２実施形態では、パンチの凹部（Ｃ１）の片側にのみ凸部と押圧部材とが配置される場合について例示した。しかし、パンチの凹部（Ｃ１）の両側に凸部と押圧部材とが配置されてもよい。そのような金型を用いたプレス成形品の製造方法について、図７Ａ〜図７Ｄを参照して説明する。金型の構成が異なることを除き、図７Ａ〜図７Ｄの製造工程はそれぞれ、図４Ａ〜図４Ｄの製造工程と同様であるため、重複する説明を省略する場合がある。
【００７０】
図７Ａに示す金型２００は、ダイ１１０ａと下型１２０ａとを含む。ダイ１１０ａは、２つの凸部１１１ａを有するダイ本体１１１、２つの押圧部材１１２、２つの第１の支持機構１１３を含むことを除いてダイ１１０と同様であるため、重複する説明を省略する。２つの凸部１１１ａの間が、凹部１１１ｂとなる。下型１２０ａは、２つのブランクホルダ１２２と２つの第２の支持機構１２３とを備えることを除いて、下型１２０と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００７１】
第３実施形態の製造方法では、まず、図７Ａに示すように、ダイ１１０ａと下型１２０ａとの間に、金属板２０１を配置する。次に、図７Ｂに示すように、押圧部材１１２とブランクホルダ１２２とによって、金属板２０１を挟む。次に、図７Ｃに示すように、２つの凸部１１１ａを有するダイ本体１１１とパンチ１１２とを近づけることによって、金属板２０１を曲げる。次に、図７Ｄに示すように、ダイ本体１１１とパンチ１１２とをさらに近づけて成形を完了させる。これらの工程によって、金属板２０１が成形される。第３実施形態の製造方法によれば、第２実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
【００７２】
上記の実施形態では、押圧部材を収納するための凹部がダイ本体１１１に形成されている場合について説明した。しかし、そのような凹部がダイ本体に形成されていなくてもよい。その場合、第１の支持機構の一端は押圧部材を支持し、他端はダイ本体以外の部分で支持されてもよい。また、上記の実施形態では、ブランクホルダが第２の支持機構によって支持されている場合について説明した。しかし、ブランクホルダは固定されていてもよい。すなわち、金型セットは第２の支持機構を含まなくてもよい。その場合の工程（iii）の一例では、ダイとパンチとがともに移動してプレス成形が行われる。たとえば、パンチをダイに接近させて金属板を曲げ、その後にダイとパンチとをさらに接近させるとともに押圧部材の第２の板押さえ面を第１の凸部の第１の板押さえ面に近づけながら金属板を成形してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、プレス装置およびそれを用いたプレス成形品の製造方法ならびにダイに利用できる。本発明は、伸びフランジ成形に関する、プレス装置、プレス成形品の製造方法、およびダイに、特に好ましく用いられる。
【符号の説明】
【００７４】
１００  金型セット
１１０、１１０ａ  ダイ
１１１  ダイ本体
１１１ａ  第１の凸部
１１１ｂ  凹部（凹部（Ｃ１））
１１１ｃ  凹部（凹部（Ｃ２））
１１１ｐ  板押さえ面（第１の板押さえ面）
１１１ｓ  肩部（第１の凸部の肩部）
１１１ｗ、１２１ｗ  縦壁
１１２  押圧部材
１１２ｐ  板押さえ面（第２の板押さえ面）
１１２ｓ  肩部（押圧部材の肩部）
１１３  第１の支持機構
１２０、１２０ａ  下型
１２１  パンチ
１２１ａ  第２の凸部
１２２  ブランクホルダ
１２３  第２の支持機構
Ｌ  距離
Ｐ  平面
【図１】
2020078829.tif 000003
【図２】
2020078829.tif 000004
【図３】
2020078829.tif 000005
【図４Ａ】
2020078829.tif 000006
【図４Ｂ】
2020078829.tif 000007
【図４Ｃ】
2020078829.tif 000008
【図４Ｄ】
2020078829.tif 000009
【図５】
2020078829.tif 000010
【図６】
2020078829.tif 000011
【図７Ａ】
2020078829.tif 000012
【図７Ｂ】
2020078829.tif 000013
【図７Ｃ】
2020078829.tif 000014
【図７Ｄ】
2020078829.tif 000015
【図８Ａ】
2020078829.tif 000016
【図８Ｂ】
2020078829.tif 000017
【図８Ｃ】
2020078829.tif 000018
【図９Ａ】
2020078829.tif 000019
【図９Ｂ】
2020078829.tif 000020
【図９Ｃ】
2020078829.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月5日(2020.3.5)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の板押さえ面を備える第１の凸部と、前記第１の凸部の肩部に隣接する成形用の凹部とを備えるダイ本体と、
前記第１の板押さえ面を挟んで前記凹部とは反対側に配置され、第２の板押さえ面を備え、前記第１の板押さえ面側に肩部を有する押圧部材と、
前記押圧部材を支持し、プレス方向に伸縮可能な第１の支持機構と、
前記ダイ本体に対してプレス方向に対向するように配置され、前記凹部に対応する第２の凸部を備えるパンチと、
前記第１の板押さえ面および前記第２の板押さえ面の両方に対してプレス方向に対向するように配置されたブランクホルダと、を含み、
前記第１の凸部は、当該凸部の根本から前記第１の板押さえ面に亘る縦壁を備え、
前記凹部は、前記縦壁と前記根本において交差する成形用の底面を備え、
前記底面は、前記第１の凸部に対して位置が固定された状態で前記ダイ本体に備えられている、プレス装置。
【請求項２】
前記第１の支持機構は、前記ダイ本体と前記押圧部材との間に配置され、前記ダイ本体の最大押圧力で縮む、請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記ブランクホルダをプレス方向に移動可能に支持する第２の支持機構を含み、
前記第１の支持機構は、前記ダイ本体と前記押圧部材との間に配置され、前記ダイ本体の最大押圧力または前記第２の支持機構の最大押圧力で縮む、請求項１に記載のプレス装置。
【請求項４】
前記第１の支持機構の伸縮を制御する制御装置を含む、請求項１に記載のプレス装置。
【請求項５】
前記第２の板押さえ面が前記第１の板押さえ面から最も突出したときに、前記第１の凸部の前記肩部と前記押圧部材の前記肩部とを結ぶ線と前記第１の板押さえ面とがなす角度が１５°以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレス装置。
【請求項６】
前記第２の板押さえ面が、前記第１の板押さえ面より突出する位置と前記第１の板押さえ面と面一となる位置との間を少なくとも移動するように、前記第１の支持機構の可動域が確保されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス装置。
【請求項７】
前記第１の凸部の前記肩部の稜線が、前記凹部側に向かって凸に湾曲している、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプレス装置。
【請求項８】
前記押圧部材の前記肩部と平行に配置された線状の凹部、および／または、前記押圧部材の前記肩部と平行に配置された線状の凸部が、前記第２の板押さえ面に形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプレス装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のプレス装置を用いるプレス成形品の製造方法であって、
（ｉ）前記第１の凸部の前記第１の板押さえ面から突出している前記押圧部材の前記第２の板押さえ面と前記ブランクホルダとによって金属板を挟む工程と、
（ii）前記第１の板押さえ面から前記第２の板押さえ面が突出したままの状態で、かつ前記ダイ本体の前記凹部と前記パンチの前記第２の凸部との間に空間がある状態で、前記ダイ本体と前記パンチとを近づけることによって、前記第１の凸部の前記肩部と前記押圧部材の前記肩部とにおいて前記金属板を曲げる工程と、
（iii）前記ダイ本体と前記パンチとをさらに近づけるとともに前記第２の板押さえ面を前記第１の板押さえ面に近づけながら前記ダイ本体および／または前記パンチを死点に到達させることによって前記金属板を成形する工程と、を含むプレス成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記（iii）の工程において、前記ダイ本体および／または前記パンチが死点に到達した時点で前記第１の板押さえ面と前記第２の板押さえ面とを面一にする、請求項９に記載の製造方法。