(57)【要約】  プレス成形品（１）の製造方法は、第１のプレス工程と、第２のプレス工程と、を含む。第１のプレス工程では、第１の金型（２０）を用いて、中間成形品（１１）を被加工材（２５）から成形する。中間成形品（１１）は、天板部（１２）の段差部（１４）と、稜線部（１５）を介して天板部（１２）に隣接した縦壁部の少なくとも一部の形状が成形された暫定縦壁部（１３）と、暫定稜線部（１７）を介して暫定縦壁部（１３）に隣接した暫定フランジ部（１６）と、を有する。第２のプレス工程では、第２の金型（３０）を用いて、中間成形品（１１）からプレス成形品（１）を成形する。第２のプレス工程では、中間成形品（１１）の天板部（１２）の少なくとも一部を拘束した状態で暫定稜線部（１７）を暫定フランジ部（１６）へ向かい移動させる成形を実施する。これにより、割れ、シワを抑制したプレス成形品が製造できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する天板部と、前記天板部の前記段差部がある幅方向の端部にある稜線部を介して前記天板部と隣接する縦壁部と、を備えるプレス成形品の製造方法であって、
第１の金型を用いて、前記天板部の前記段差部と、前記稜線部を介して前記天板部に隣接した前記縦壁部の少なくとも一部の形状が成形された暫定縦壁部と、前記暫定縦壁部の前記稜線部と反対側の端部に位置する暫定稜線部を介して前記暫定縦壁部に隣接した暫定フランジ部と、を有する中間成形品を被加工材から成形する第１のプレス工程と、
第２の金型を用いて、前記中間成形品の前記天板部の少なくとも一部を拘束した状態で前記暫定稜線部を前記暫定フランジ部へ向かい移動させる成形により前記中間成形品から前記プレス成形品を成形する第２のプレス工程と、を含む、プレス成形品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記中間成形品の前記段差部の低い方の前記天板部に隣接した前記暫定縦壁部の高さは、前記プレス成形品の前記縦壁部の高さの５０％以下である、プレス成形品の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記第１のプレス工程では、前記プレス成形品の前記稜線部の全領域が成形されている、プレス成形品の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記被加工材の引張強度は、５９０ＭＰａ以上である、プレス成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記被加工材の引張強度は、９８０ＭＰａ以上である、プレス成形品の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記プレス成形品の前記段差部の高さＨは、前記プレス成形品の前記稜線部の曲率半径Ｒに対して以下の式（１）を満たす、プレス成形品の製造方法。
Ｈ≧０．４Ｒ      （１）
【請求項７】
幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する第１先端部、前記第１先端部の前記段差部がある端部にある第１パンチ肩を介して前記第１先端部と隣接する第１パンチ壁部、及び前記第１パンチ壁部とパンチ底肩を介して前記第１パンチ壁部に隣接したパンチ平坦部、を有する第１パンチ、
前記第１パンチの前記第１パンチ肩、前記第１パンチ壁部及び前記パンチ平坦部に対向する第１ダイ、
前記第１パンチの前記第１先端部と対向する第１パッド、を含む、第１プレス機と、
前記第１先端部と同じ形状の第２先端部、前記第２先端部の前記段差部がある端部にある第２パンチ肩を介して前記第２先端部と隣接する第２パンチ壁部、を有する第２パンチ、
前記第２パンチの前記第２パンチ肩、及び前記第２パンチ壁部に対向する第２ダイ、
前記第２パンチの前記第２先端部と対向する第２パッド、を含み、前記第１プレス機の下流に配置された第２プレス機と、を備え、
前記第２プレス機の前記第２パンチ壁部の高さは、前記第１プレス機の前記第１パンチ壁部の高さよりも大きい、製造ライン。
【請求項８】
幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する第１先端部、及び前記第１先端部の前記段差部がある端部にある第１パンチ肩を介して前記第１先端部と隣接する第１パンチ壁部、を有する第１パンチ、
前記第１パンチに隣接したブランクホルダ、
前記第１パンチ及び前記ブランクホルダに対向する第１ダイ、を含む、第１プレス機と、
前記第１先端部と同じ形状の第２先端部、前記第２先端部の前記段差部がある端部にある第２パンチ肩を介して前記第２先端部と隣接する第２パンチ壁部、を有する第２パンチ、
前記第２パンチの前記第２パンチ肩、及び前記第２パンチ壁部に対向する第２ダイ、
前記第２パンチの前記第２先端部と対向するパッド、を含み、前記第１プレス機の下流に配置された第２プレス機と、を備え、
前記第２プレス機の前記第２パンチ壁部の高さは、前記第１プレス機の前記第１パンチ壁部の高さよりも大きい、製造ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形品の製造方法及び製造ラインに関する。さらに詳しくは、自動車に用いられるプレス成形品の製造方法及び製造ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のフレーム部品（例えば、ピラー）等は、鋼板等の金属板をプレス成形して得られる。自動車のフレーム部品等は、強度の確保のため溝形又はハット形の断面形状を有する。また、自動車のフレーム部品等は、天板部に段差部を有することがある。他の部品の取り付け等のためである。ブランクを、天板部に段差部を有する部品にプレス成形すると、成形された部品にシワが発生することがある。シワの発生を抑制するため、天板部に段差部を有する部品は、絞り成形によって成形されることがある。段差部とは高さの異なる領域を結ぶ傾斜した領域を意味し、傾斜の角度は９０°に限らない。【０００３】
ところで近年、自動車には、地球温暖化防止に寄与する燃費の向上のために、車体の軽量化が求められる。更に、衝突事故時の安全性の向上が求められる。これらの要求から、フレーム部品等の素材として、引張強度が高い金属板が用いられる。【０００４】
しかしながら、高強度の金属板を絞り成形すると割れが生じやすい。高強度の金属板の延性は低いからである。【０００５】
プレス成形品のシワを抑制する製造方法は、特開２０１４−２４００７８号公報（特許文献１）に開示される。プレス成形品のシワ及び割れを抑制する製造方法は、国際公開２０１１／１４５６７９号（特許文献２）に開示される。【０００６】
特許文献１は、シワの発生を抑制してＬ字型に屈曲したプレス成形品を絞り成形により製造する方法を開示する。特許文献１の製造方法では、Ｌ字型に屈曲した領域をパッドで拘束しながらプレス成形する。これにより、Ｌ字型に屈曲した領域において、シワの発生を抑制できる、と特許文献１には記載されている。【０００７】
特許文献２は、Ｌ字型又はＴ字型に屈曲したプレス成形品を曲げ成形により製造する方法を開示する。特許文献２の製造方法では、プレス成形品の天板部の一部をパッドで拘束した状態で、プレス成形品の屈曲した領域を成形する。これにより、Ｌ字型又はＴ字型に屈曲した領域において、シワの発生を抑制できる、と特許文献２には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−２４００７８号公報
【特許文献２】国際公開２０１１／１４５６７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された製造方法は、Ｌ字型等に屈曲したプレス成形品の製造を対象としている。そのため、特許文献１及び２には、天板部に段差部を有するプレス成形品の製造については開示されていない。【００１０】
本発明の目的は、高強度の金属板を用いて天板部に段差部を有するプレス成形品を製造しても、シワ、割れの発生を抑制できる製造方法及びその製造ラインを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態の製造方法により製造されるプレス成形品は、天板部と、縦壁部と、を備える。天板部は長手方向に段差部を有する。段差部は、幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切る。縦壁部は、天板部の段差部がある幅方向の端部にある稜線部を介して天板部と隣接する。【００１２】
本実施形態のプレス成形品の製造方法は、第１のプレス工程と、第２のプレス工程と、を含む。第１のプレス工程では、第１の金型を用いて、中間成形品を被加工材から成形する。中間成形品は、天板部の段差部と、稜線部を介して天板部に隣接した縦壁部の少なくとも一部の形状が成形された暫定縦壁部と、暫定縦壁部の稜線部と反対側の端部に位置する暫定稜線部を介して暫定縦壁部に隣接した暫定フランジ部と、を有する。第２のプレス工程では、第２の金型を用いて、中間成形品からプレス成形品を成形する。第２のプレス工程では、中間成形品の天板部の少なくとも一部を拘束した状態で暫定稜線部を暫定フランジ部へ向かい移動させる成形を実施する。【００１３】
本実施形態の製造ラインは、第１プレス機と、第１プレス機の下流に配置された第２プレス機と、を備える。第１プレス機は、第１パンチ、第１ダイ、第１パッドを含む。第１パンチは、第１先端部、第１パンチ壁部、及びパンチ平坦部を有する。第１先端部は、幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する。第１パンチ壁部は、第１先端部の段差部がある端部にある第１パンチ肩を介して第１先端部と隣接する。パンチ平坦部は、第１パンチ壁部とパンチ底肩を介して第１パンチ壁部に隣接する。第１ダイは、第１パンチの第１パンチ肩、第１パンチ壁部及びパンチ平坦部に対向する。第１パッドは、第１パンチの第１先端部と対向する。第２プレス機は、第２パンチ、第２ダイ、第２パッドを含む。第２パンチは、第２先端部、第２パンチ壁部を有する。第２先端部は、第１先端部と同じ形状である。第２パンチ壁部は、第２先端部の段差部がある端部にある第２パンチ肩を介して第２先端部と隣接する。第２ダイは、第２パンチの第２パンチ肩、及び第２パンチ壁部に対向する。第２パッドは、第２パンチの第２先端部と対向する。第２プレス機の第２パンチ壁部の高さは、第１プレス機の第１パンチ壁部の高さよりも大きい。なお、本発明における「高さ」とは、位置関係に言及しない限り高さ方向の大きさを意味する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の製造方法によれば、高強度の金属板を用いて天板部に段差部を有するプレス成形品を製造しても、シワ、割れの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態の製造方法により製造されるプレス成形品の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すようなプレス成形品を１つの工程で曲げ成形した場合のシワの大きさと、段差部の形状との関係性を示す図である。
【図３】図３は、１つの工程でプレス成形した場合のプレス成形初期の被加工材の形状を示す図である。
【図４】図４は、１つの工程でプレス成形した場合のプレス成形中期の被加工材の形状を示す図である。
【図５】図５は、１つの工程でプレス成形した場合のプレス成形完了時の被加工材形状を示す図である。
【図６】図６は、段差部（傾斜部）直下の縦壁部における微小要素に働く応力を模式的に示す図である。
【図７】図７は、２つの工程でプレス成形した場合の１工程目完了後の被加工材の形状を示す図である。
【図８】図８は、２つの工程でプレス成形した場合の２工程目のプレス成形中の被加工材の形状を示す図である。
【図９】図９は、２つの工程でプレス成形した場合の２工程目完了時の被加工材の形状を示す図である。
【図１０】図１０は、プレス成形の進行に伴うせん断歪の大きさを示す図である。
【図１１】図１１は、第１のプレス工程によって得られる中間成形品の斜視図である。
【図１２】図１２は、第１のプレス工程の成形開始前の状態を示す図である。
【図１３】図１３は、第１のプレス工程の成形初期の状態を示す図である。
【図１４】図１４は、第１のプレス工程の成形完了時の状態を示す図である。
【図１５】図１５は、第１のプレス工程で絞り成形を実施する場合の第１の金型を示す断面図である。
【図１６】図１６は、第２のプレス工程の成形開始前の状態を示す図である。
【図１７】図１７は、第２のプレス工程の成形初期の状態を示す図である。
【図１８】図１８は、第２のプレス工程の成形完了時の状態を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明例の中間成形品を示す斜視図である。
【図２０】図２０は、本発明例及び比較例の結果を示す図である。
【図２１】図２１は、本実施形態のプレス成形品の一例を示す斜視図である。
【図２２】図２２は、本実施形態のプレス成形品の一例を示す斜視図である。
【図２３】図２３は、本実施形態の製造ラインを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態の製造方法により製造されるプレス成形品は、天板部と、縦壁部と、を備える。天板部は長手方向に段差部を有する。段差部は、幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切る。縦壁部は、天板部の段差部がある幅方向の端部にある稜線部を介して天板部と隣接する。
【００１７】
本実施形態のプレス成形品の製造方法は、第１のプレス工程と、第２のプレス工程と、を含む。第１のプレス工程では、第１の金型を用いて、中間成形品を被加工材から成形する。中間成形品は、天板部の段差部と、稜線部を介して天板部に隣接した縦壁部の少なくとも一部の形状が成形された暫定縦壁部と、暫定縦壁部の稜線部と反対側の端部に位置する暫定稜線部を介して暫定縦壁部に隣接した暫定フランジ部と、を有する。第２のプレス工程では、第２の金型を用いて、中間成形品からプレス成形品を成形する。第２のプレス工程では、中間成形品の天板部の少なくとも一部を拘束した状態で暫定稜線部を暫定フランジ部へ向かい移動させる成形を実施する。
【００１８】
本実施形態の製造方法では、異なる２つの工程で被加工材をプレス成形する。１工程目では、プレス成形品（完成品）の高さの一部まで成形された中間成形品が得られる。中間成形品は暫定フランジ部を備える。中間成形品に暫定フランジ部を成形するために、金型で被加工材の暫定フランジ部に相当する領域を拘束する。その結果、暫定フランジ部においてプレス成形の進行に伴う材料の流動が抑制される。そのため、中間成形品は、１つのプレス工程のみで成形されたプレス成形品と比べて、シワの原因となるせん断歪が抑制される。１工程目で得られた中間成形品から、２工程目で残りの部分を成形すると、１つのプレス工程のみで成形した場合と比べて、プレス成形品（完成品）に生じるせん断歪が抑制される。中間成形品に生じたせん断歪が小さいためである。したがって、プレス成形品にシワが生じにくい。
【００１９】
中間成形品の段差部の低い方（段差下部）の天板部に隣接した暫定縦壁部の高さは、プレス成形品の縦壁部の高さの５０％以下であるのが好ましい。上述したように、せん断歪はプレス成形の進行に伴って増加する。したがって、１工程目の成形高さを２工程目の成形高さよりも低くすれば、１工程目で得られる中間成形品のせん断歪を有効に小さくできる。さらに好ましくは、第１のプレス工程では、プレス成形品の稜線部の全領域が成形されている。
【００２０】
引張強度が低い被加工材は、塑性変形しやすい。引張強度が高い被加工材を金型によるプレス成形した場合にシワが生じる領域であっても、引張強度が低い被加工材をプレス成形すると引張強度が低い被加工材が塑性変形して金型になじむため、シワが生じにくい。引張強度が低い被加工材のプレス成形ではシワは特に問題とならないことが多い。一方、引張強度が高い被加工材は、塑性変形しにくいためシワが生じやすい。したがって、本実施形態の製造方法は、高強度の被加工材を成形する場合に特に有効である。具体的には、上記の製造方法において、被加工材の引張強度は、５９０ＭＰａ以上であるのが好ましい。被加工材の引張強度は、９８０ＭＰａ以上であるのがより好ましい。
【００２１】
プレス成形品の段差部の高さが大きいほど、大きなシワが発生する。上記の製造方法において、プレス成形品の段差部の高さＨが、プレス成形品の稜線部の曲率半径Ｒに対して以下の式（１）を満たすシワの発生しやすい条件であっても、シワなく成形することが可能である。
Ｈ≧０．４Ｒ      （１）
【００２２】
本実施形態の製造ラインは、第１プレス機と、第１プレス機の下流に配置された第２プレス機と、を備える。
【００２３】
第１プレス機は、以下の（１）又は（２）の構成を備える。
【００２４】
（１）第１プレス機は、第１パンチ、第１ダイ、第１パッドを含む。第１パンチは、第１先端部、第１パンチ壁部、及びパンチ平坦部を有する。第１先端部は、幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する。第１パンチ壁部は、第１先端部の段差部がある端部にある第１パンチ肩を介して第１先端部と隣接する。パンチ平坦部は、第１パンチ壁部とパンチ底肩を介して第１パンチ壁部に隣接する。第１ダイは、第１パンチの第１パンチ肩、第１パンチ壁部及びパンチ平坦部に対向する。第１パッドは、第１パンチの第１先端部と対向する。第１パッドは第１先端部の凹凸形状を反転させた形状である。なお、以降「対向する」とは上記の通り、金型の位置関係に加え金型の形状が反転していることを指す。すなわち、一方の金型の形状が凸であれば、対向する他方の金型の形状は凹である。
【００２５】
（２）第１プレス機は、第１パンチ、ブランクホルダ、第１ダイを含む。第１パンチは、第１先端部、及び第１パンチ壁部を有する。第１先端部は、幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する。第１パンチ壁部は、第１先端部の段差部がある端部にある第１パンチ肩を介して第１先端部と隣接する。ブランクホルダは第１パンチに隣接する。第１ダイは、第１パンチ及びブランクホルダに対向する。
【００２６】
第２プレス機は、第２パンチ、第２ダイ、第２パッドを含む。第２パンチは、第２先端部、第２パンチ壁部を有する。第２先端部は、第１先端部と同じ形状である。第２パンチ壁部は、第２先端部の段差部がある端部にある第２パンチ肩を介して第２先端部と隣接する。第２ダイは、第２パンチの第２パンチ肩、及び第２パンチ壁部に対向する。第２パッドは、第２パンチの第２先端部と対向する。第２プレス機の第２パンチ壁部の高さは、第１プレス機の第１パンチ壁部の高さよりも大きい。
【００２７】
［プレス成形品］
図１は、本実施形態の製造方法により製造されるプレス成形品の斜視図である。説明のため、天板部２のある方を上、フランジ部６のある方を下とする。プレス成形品１は、天板部２と、縦壁部３とを備える。天板部２は長手方向に段差部４、段差上部の天板部２ａ及び段差下部の天板部２ｃを有する。段差上部の天板部２ａは、段差部４とつながる。段差部４は、段差下部の天板部２ｃとつながる。段差部４は、天板部２の幅方向の端部２ｄから伸びる。図１では、段差部４がプレス成形品１の幅方向の全域にわたって存在する場合を示す。しかしながら、段差部４はプレス成形品１の幅方向の全域に存在していなくてもよい。段差部４は少なくともプレス成形品１の幅方向の一部を横切ればよい（例えば図２２）。天板部２の端部２ｄには稜線部５がある。稜線部５の輪郭はＲ形状である。なお、以下では被加工材が金属板である場合について説明する。
【００２８】
縦壁部３は、稜線部５を介して天板部２と隣接する。縦壁部３は、段差上部直下の縦壁部３ａ、段差部直下の縦壁部３ｂ及び段差下部直下の縦壁部３ｃを含む。段差上部直下の縦壁部３ａは、稜線部５を介して段差上部の天板部２ａと隣接する。段差部直下の縦壁部３ｂは、稜線部５を介して天板部２の段差部４と隣接する。段差下部直下の縦壁部３ｃは、稜線部５を介して段差下部の天板部２ｃと隣接する。
【００２９】
図１では、プレス成形品１の長手方向に垂直な断面形状がハット形である場合を示す。したがって、プレス成形品１はフランジ部６を備える。しかしながら、プレス成形品１の断面形状はハット形でなくてもよい。具体的には、フランジ部６を１つのみ備える片ハット形状や、フランジ部６が成形中にすべて縦壁部となった溝形状であってもよい。また、プレス成形品１はハット形等でなくともよく、上記形状の半割形状でもよい（図２１参照）。また、段差部４は天板部２を横断していなくてもよい（図２２参照）。さらに、プレス成形品１の段差部４は１つでもよいし、３つ、４つあってもよく、段差部の数は任意の数で良い。
【００３０】
図１に示すような、天板部２に段差部４を有するプレス成形品を１つの工程のみで曲げ成形すると段差部直下の縦壁部３ｂ及び段差下部直下の縦壁部３ｃにシワが発生しやすい。シワの発生のメカニズムについては後述する。また、プレス成形品のシワの発生は、天板部の段差部の高さＨ及びプレス成形品の稜線部の断面の曲率半径Ｒに関係する。天板部の段差部の高さＨが大きければ、大きなシワが発生する。稜線部の断面の曲率半径Ｒが小さければ、大きなシワが発生する。
【００３１】
本発明者らは、プレス成形品の天板部の段差部の高さＨ及びプレス成形品の稜線部の曲率半径Ｒとシワの大きさとの関係を、シミュレーションにより調査した。
【００３２】
図２は、図１に示すようなプレス成形品を１つの工程のみで曲げ成形した場合のシワの大きさを示す図である。図２の縦軸は、主曲率の最大値と最小値の差△１／ρを示す。図２の横軸は、プレス成形品の天板部の段差部の高さＨとプレス成形品の稜線部の曲率半径Ｒとの比Ｈ／Ｒを示す。図２に示すシミュレーションでは、図１に示すようなプレス成形品の天板部の段差部の高さＨとプレス成形品の稜線部の曲率半径Ｒとの比Ｈ／Ｒを種々変更した。また、図２に示すシミュレーションでは、被加工材として、日本鉄鋼連盟規格で規定されるＪＡＣ２７０ＤＣ及びＪＳＣ９８０Ｙを用いた。図２中の正方形印はＪＡＣ２７０ＤＣの結果を示し、ひし形印はＪＳＣ９８０Ｙの結果を示す。
【００３３】
図２に示すシミュレーションでは、プレス成形品の段差下部直下の縦壁部３ｃの任意の点における主曲率１／ρを調査した。主曲率１／ρの最大値と最小値との差△１／ρを算出し、シワの評価の指標とした。△１／ρが大きいほど、発生したシワが大きいことを示す。図２に示すように、比Ｈ／Ｒが０．４未満では△１／ρの値は大きな変化はなかった。しかしながら、比Ｈ／Ｒが０．４以上であれば、△１／ρの値は大きくなりシワの発生が、比Ｈ／Ｒが０．４未満の場合と比べて、顕著に見られた。なお、主曲率は、後述する実施例と同様の方法により算出した。
【００３４】
上述したように、プレス成形品の段差部直下の縦壁部３ｂ及び段差下部直下の縦壁部３ｃに発生するシワを抑制するためには絞り成形が適する。しかしながら、高強度の金属板を絞り成形すると割れが生じやすいため、本発明で対象とするプレス成形品形状を１回の絞り成形のみで成形することはできない。そこで、本発明者らは、高強度の金属板を曲げ成形によりプレス成形しても、段差部直下の縦壁部３ｂ及び段差下部直下の縦壁部３ｃに発生するシワを抑制できる製造方法を検討した。
【００３５】
本発明者らは、天板部に段差部を有するプレス成形品（以下、単に「プレス成形品」ともいう。）を、１回の曲げ成形のみで成形した場合のシワの大きさについて調査した。具体的には、ＦＥＭ（有限要素法）によるシミュレーションによりプレス成形中の被加工材の形状について調査した。
【００３６】
図３〜図５は、曲げ成形により１つの工程で図１に示すプレス成形品を成形した場合のシミュレーション結果を示す図である。図３〜図４は、プレス成形中の被加工材の形状を示す。図３はプレス成形初期の段階を示す。図４はプレス成形の中期を示す。図５はプレス成形完了時の段階を示す。図３〜５では、理解の容易のために、各段階における金型の断面図を記載する。
【００３７】
図３及び図４において、肉余りが発生し、かつ上下金型による拘束が緩い領域を領域Ｘと定義する。また、領域Ｘは成形下死点にて段差部直下の縦壁部３ｂ及び段差下部直下の縦壁部３ｃとなる領域である（図５参照）。一方、段差上部直下の縦壁部３ａは肉余りが生じてないため領域Ｘには該当しない。また、板端部であるフランジ部も肉余りが生じないため領域Ｘには該当しない。領域Ｘにおいて肉余りが大きいとシワが発生する。特に、段差部直下の縦壁部３ｂは成形時に肉余りを吸収する変形（せん断変形）が発生するためシワが発生し易い。
【００３８】
図６は、本実施形態のプレス成形品における段差部直下の縦壁部に働く応力状態を模式的に示す図である。プレス成形品の成形の際、段差部直下の縦壁部３ｂの微小要素Ａには、領域Ｘに生じた肉余りを吸収するために、被加工材の面内方向にせん断応力Ｔ１２が働く。このせん断応力Ｔ１２は主応力で表すと圧縮応力Ｓ１と引張応力Ｓ２に分解される。このような応力が負荷されると、正方形の微小要素Ａは平行四辺形に変形する。換言すると、微小要素Ａはせん断変形する。したがって、微小要素Ａにはせん断歪が生じる。このせん断歪がプレス成形品のシワを悪化させる原因の１つである。
【００３９】
また、段差部を有するハット形状のプレス成形品をプレス成形する際の肉余りに起因したシワの程度は、天板部の幅に依存する。段差下部の天板部の幅Ｗ２（図１参照）が稜線部の曲率半径Ｒの３倍以下（Ｗ２≦３Ｒ）の場合、プレス成形品の幅方向の引張応力が効果的に作用するためシワは発生しにくい。一方で、天板部の幅Ｗ２が稜線部の曲率半径Ｒの３倍よりも大きい（Ｗ２＞３Ｒ）の場合、シワが発生しやすい。曲率半径Ｒは、段差部の幅方向端部にある稜線部において、長手方向に垂直な断面での板厚中心の曲率半径を意味する。
【００４０】
また、段差部を有するハット形状のプレス成形品をプレス成形する際の肉余りに起因したシワの程度は、被加工材の板厚にも依存する。被加工材の板厚は、被加工材の曲げ剛性を支配するからである。板厚が薄いほどシワは発生しやすい。
【００４１】
さらに、段差部を有するハット形状のプレス成形品をプレス成形する際の肉余りに起因したシワの程度は、被加工材の降伏強度にも依存する。プレス成形の際の肉余りは、弾性変形下での面外変形により生じるためである。被加工材の降伏強度が高いほどシワは発生しやすい。
【００４２】
本発明者らは、プレス成形品１の成形中に生じる領域Ｘの肉余り及び段差部直下の縦壁部３ｂに生じるせん断歪を小さくし、プレス成形品１の段差部直下の縦壁部３ｂ及び段差下部直下の縦壁部３ｃに生じるシワを抑制する方法を検討し、次の知見を得た。
【００４３】
シワの発生を抑制するためには、面外変形により成形される段差部の端部にある稜線部を成形する際に、弾性的な面外変形を限りなく小さくすることが必要不可欠である。換言すれば、稜線部を積極的に塑性変形させ、プレス成形の進行に伴い増大する面外変形を限りなく小さくすればよい。
【００４４】
そこで、本発明者らは、プレス成形品１のプレス成形工程を複数に分けることを見出した。本発明者らは、１回目のプレス工程で、プレス成形品の段差部と、段差部に隣接する箇所の稜線部と、稜線部を介して天板部に隣接した縦壁部の一部の形状が形成された暫定縦壁部のうち稜線部を介して段差部に隣接する領域と、を成形することを見出した。段差部の成形は、稜線部に沿った段差部の全ての領域を成形することが望ましいが、必ずしも稜線部に沿った段差部の全ての領域を成形する必要はない。段差部の一部の領域を成形してもシワの発生の抑制効果はある。本発明者らは、１回目のプレス工程後、２回目以降のプレス工程で残りの部分を成形することを見出した。１回目のプレス工程後、金型が一旦離型するため、プレス成形の進行とともに増大する面外変形を抑制することができる。その結果、板厚が薄く、及び／又は、高強度の被加工材を、段差部を有し、かつ、幅の広い天板部を有するプレス成形品に成形しても、肉余りに起因したシワの発生を抑制できる。
【００４５】
引き続き、本発明者らは上記発想の効果を確認するため、ＦＥＭによるシミュレーションを行った。
【００４６】
図７〜図９は、２回のプレス成形で図１に示すプレス成形品を成形する場合のシミュレーション結果を示す図である。図７〜図９は、縦壁部の成形中における被加工材の形状を示す。図７〜図９に示すシミュレーションでは、１工程目で図１に示すプレス成形品の天板部及び稜線部まで成形し、２工程目で残りの部分を成形した。図７は１工程目のプレス成形が完了し、離型したときの中間成形品を示す。図８は２工程目のプレス成形中の状態を示す。図９は２工程目のプレス成形が完了したときのプレス成形品を示す。また、図７〜図９の成形高さは、図３〜図５の成形高さと同じである。
【００４７】
図７に示すように、中間成形品１１の暫定フランジ部１６の領域Ｙ（図３中の領域Ｘに相当）の被加工材の肉余りは、図３に示す場合と比べて小さかった。そして、１工程目で成形された中間成形品１１を２工程目でプレス成形してプレス成形品１を得た。図９に示すように、プレス成形品１の段差部直下の縦壁部３ｂ及び段差下部直下の縦壁部３ｃの主曲率から読み取られるシワは、図５に示すプレス成形品と比べて顕著に抑制された。この点について図１０を用いて説明する。
【００４８】
図１０は、プレス成形の進行に伴う段差部直下の縦壁部３ｂの任意の点におけるせん断歪の大きさを示す図である。図１０の縦軸はせん断歪の大きさを示し、横軸は段差上部直下の縦壁部３ａの成形高さを示す。図１０中の黒丸印は１つのプレス工程で成形した場合の結果を示す。図１０中の白三角印は２つのプレス工程で成形した場合の結果のうち１工程目の結果を示す。図１０中の黒三角印は２つのプレス工程で成形した場合の結果のうち２工程目の結果を示す。図１０中の領域Ａは、成形高さが約１０ｍｍの時点を示し、図３及び図７の状態に相当する。図１０中の領域Ｂは、成形高さが約２３ｍｍの時点を示し、図４及び図８の状態に相当する。図１０中の領域Ｃは、図５及び図９の状態に相当する。
【００４９】
図１０中の領域Ａにおいて、１つのプレス工程で成形した場合（黒丸印）のせん断歪が約０．０８であるのに対して、２つのプレス工程で成形した場合（白三角印）のせん断歪は約０．０５である。上述したように、２つのプレス工程で成形した場合、暫定フランジ部を備える中間成形品を成形することにより、せん断歪が抑制されたためである。領域Ａの時点から更にプレス成形が進行すると、１つのプレス工程で成形した場合と２つのプレス工程で成形した場合とで、せん断歪の大きさの推移は同様の傾向となる。要するに、図１０中の領域Ａに示すように、暫定フランジ部を成形すれば、段差部直下の縦壁部３ｂのせん断歪が抑制される。その結果、最終製品のせん断歪が抑制される。すなわち、シワの大きさが抑制される。
【００５０】
本実施形態のプレス成形品の製造方法は、上述した知見に基づき完成された。以下、本実施形態のプレス成形品の製造方法について説明する。
【００５１】
本実施形態のプレス成形品の製造方法は、第１のプレス工程と、第２のプレス工程とを含む。第１のプレス工程では、第１の金型を用いて、被加工材から中間成形品を成形する。第２のプレス工程では、第２の金型を用いて、第１のプレス工程で成形された中間成形品をプレス成形品に成形する。
【００５２】
［中間成形品］
図１１は、第１のプレス工程によって得られる中間成形品の斜視図である。中間成形品１１は、天板部１２と、稜線部１５と、暫定縦壁部１３と、暫定稜線部１７と、暫定フランジ部１６とを有する。中間成形品１１の天板部１２は、図１に示すプレス成形品１（完成品）の天板部２と同じ形状である。したがって、中間成形品１１の天板部１２は段差部１４を有する。稜線部１５は天板部１２の幅方向の端部１２Ａにある。
【００５３】
暫定縦壁部１３は、プレス成形品の縦壁部の少なくとも一部の形状を有する。換言すると、暫定縦壁部１３は、プレス成形品の縦壁部の途中までの形状を有する。暫定縦壁部１３は稜線部１５を介して天板部１２に隣接する。暫定縦壁部１３と天板部１２のなす角は、通常、離型するため直角もしくは鈍角である。暫定縦壁部１３の稜線部１５と反対側の端部には暫定稜線部１７がある。暫定フランジ部１６は、暫定稜線部１７を介して暫定縦壁部１３に隣接する。図１９に示すように、中間成形品は、図１のプレス成形品の段差下部の天板部２ｃと、段差下部の天板部２ｃに隣接する稜線部と、稜線部を介して段差下部の天板部２ｃに隣接する暫定縦壁部を有していなくても構わない。
【００５４】
［第１の金型］
図１２〜図１４は、第１のプレス工程で金属板２５が段差部１４に成形される様子を段階的に示す断面図である。これらの図のうち、図１２は成形開始前の金型と被加工材の配置を示す。図１３は成形初期の状態を示す。図１４は成形完了時の状態を示す。
【００５５】
図１２〜図１４に示すように、第１の金型２０は、下型として第１パンチ２１を備え、上型として第１ダイ２２及び第１パッド２３を備える。すなわち、第１パンチ２１は、第１ダイ２２及び第１パッド２３と対向する。第１の金型２０は、金属板２５を図１１に示す中間成形品１１に成形する。
【００５６】
第１パンチ２１は、第１先端部２１ａ、第１パンチ壁部２１ｂ、及びパンチ平坦部２１ｃを有する。第１先端部２１ａは、第１パンチ２１の幅方向の端部から伸び、少なくとも第１パンチ２１の幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する。すなわち、第１パンチ２１の第１先端部２１ａの形状は、中間成形品の天板部に対応する。第１パンチ壁部２１ｂは、第１先端部２１ａの段差部がある端部にある第１パンチ肩２１ｄを介して第１先端部２１ａと隣接する。すなわち、第１パンチ壁部２１ｂの形状は、中間成形品の暫定縦壁部に対応する。第１パンチ肩２１ｄは、中間成形品の稜線部に対応する形状である。パンチ平坦部２１ｃは、第１パンチ壁部２１ｂとパンチ底肩２１ｅを介して第１パンチ壁部２１ｂに隣接する。すなわち、パンチ平坦部２１ｃの形状は、中間成形品の暫定フランジ部に対応する。パンチ底肩２１ｅの形状は、中間成形品の暫定稜線部に対応する。
【００５７】
第１ダイ２２は、第１パンチ２１の第１パンチ肩２１ｄ、第１パンチ壁部２１ｂ及びパンチ平坦部２１ｃに対向する。第１ダイ２２と第１パンチ２１とによって、中間成形品の天板部以外の領域が成形される。
【００５８】
第１パッド２３は、第１パンチ２１の第１先端部２１ａと対向する。第１パッド２３と第１パンチ２１とによって、中間成形品の天板部が成形される。また、第１パッド２３は、加圧部材２４を介して第１ダイ２２に取り付けられる。加圧部材２４は、例えば、ばね、ゴム、油圧シリンダ等である。
【００５９】
第１の金型２０は、第１プレス機５１に設置される（図２３参照）。第１プレス機５１は、金属板２５をパッド曲げ成形する。以下、第１の金型が設置された第１プレス機による第１のプレス工程を説明する。
【００６０】
［第１のプレス工程］
図１２〜図１４に示すように、第１のプレス工程では、被加工材（ブランク）として、金属板２５を用いる。金属板２５としては、例えば、引張強度が５９０ＭＰａ以上、望ましくは９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いる。高強度の被加工材の降伏点は高いため、シワが発生しやすい。本実施形態の製造方法は、このような高強度の被加工材のプレス成形に適する。金属板２５として、めっき鋼板、ステンレス鋼板、合金鋼版、アルミニウム合金板、銅合金板等を用いることもできる。金属板のみならず、軟化させたプラスチックシートにも本発明は適用できる。
【００６１】
図１２に示すように、金属板２５を第１パンチ２１の所定の位置に配置する。金属板２５は、第１先端部２１ａと第１パンチ肩２１ｄに接して配置される。また、金属板２５はパンチ平坦部２１ｃと第１ダイ２２の間に配置される。その後、第１パッド２３及び第１ダイ２２が第１パンチ２１に接近する。そして、図１３に示す状態に至る。
【００６２】
図１３に示すように、第１パッド２３と第１パンチ２１の第１先端部２１ａとによって金属板２５を挟む。第１パッド２３は金属板２５の稜線部に成形される箇所を押さえないことが望ましい。すなわち、第１パッド２３とパンチ肩とで金属板２５を挟まないことが望ましい。その方がシワの発生を抑制できる。第１パッド２３は金属板２５の稜線部に成形される箇所の近傍までを押さえることが最も望ましい。第１ダイ２２が第１パンチ２１に更に接近すると、第１パンチ２１による金属板２５の第１ダイ２２への押し込みが開始し、金属板２５の曲げ成形が始まる。更に第１ダイ２２が第１パンチ２１に接近すると、第１ダイ２２に対する第１パンチ２１の押し込みが下死点に到達し、図１４に示す状態に至る。
【００６３】
図１４に示すように、成形下死点に到達すると、中間成形品１１が得られる。
【００６４】
図１１を参照して、第１のプレス工程では、暫定フランジ部１６を成形することで、暫定縦壁部１３の成形時における領域Ｘ（図３参照）の肉余りを拘束すると同時に、成形下死点にて領域Ｘの肉余りを金型で押し潰すことができる。結果として、領域Ｘの肉余りを抑制することができる。更に、第１のプレス工程では、中間成形品を離型することによって被加工材に弾性回復が生じる。弾性回復によっても段差部直下の縦壁部３ｂに生じるせん断歪を緩和することができる。
【００６５】
第１のプレス工程で成形される中間成形品の段差上部直下の縦壁部３ａの成形高さは、最終成品であるプレス成形品の成形高さの５０％以下であるのが好ましい。すなわち、中間成形品の暫定縦壁部の高さは、プレス成形品の縦壁部の高さの５０％以下であるのが好ましい。プレス成形品の縦壁部の高さとは、段差上部直下の縦壁部３ａの高さを意味する。特に好ましくは、第１のプレス工程では、プレス成形品の稜線部の全領域が成形される。図１０の領域Ａに示すように、プレス成形品の稜線部を成形するときに段差上部直下の縦壁部３ａのせん断歪が急激に大きくなる。第１のプレス工程でプレス成形品の稜線部に相当する領域全てが成形された中間成形品を成形すれば、せん断歪を大きく抑制できるからである。最も好ましいのは、更に、段差下部の天板部２ｃに隣接する暫定縦壁部が成形されていないことである。
【００６６】
上述の第１のプレス工程では、被加工材を曲げ成形する場合について説明した。しかしながら、第１のプレス工程は曲げ成形に限定されない。第１のプレス工程では、絞り成形によって中間成形品を成形してもよい。
【００６７】
図１５は、第１のプレス工程で絞り成形を実施する場合の第１の金型を示す断面図である。第１の金型４０は、下型として第１パンチ４１及びブランクホルダ４３を備え、上型として第１ダイ４２を備える。すなわち、第１ダイ４２は、第１パンチ４１及びブランクホルダ４３と対向する。第１の金型４０は、金属板２５を図１１に示す中間成形品１１に成形する。
【００６８】
第１パンチ４１は、第１先端部４１ａ、第１パンチ壁部４１ｂを有する。第１先端部４１ａは、第１パンチ４１の幅方向の端部から伸び、少なくとも第１パンチ４１の幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する。すなわち、第１パンチ４１の第１先端部４１ａの形状は、中間成形品の天板部の形状に対応する。第１パンチ壁部４１ｂは、第１先端部４１ａの段差部がある端部にある第１パンチ肩４１ｄを介して第１先端部４１ａと隣接する。すなわち、第１パンチ壁部４１ｂの形状は、中間成形品の暫定縦壁部の形状に対応する。第１パンチ肩４１ｄの形状は、中間成形品の稜線部の形状に対応する。
【００６９】
ブランクホルダ４３は、第１パンチ４１に隣接して配置される。ブランクホルダ４３は、第１ダイ４２と対向する。ブランクホルダ４３と第１ダイ４２とによって、中間成形品の暫定フランジ部が成形される。したがって、ブランクホルダ４３の形状は、中間成形品の暫定フランジ部の形状に対応する。また、ブランクホルダ４３は、加圧部材４４を介して図示しないプレス機に取り付けられる。加圧部材４４は、例えば、ばね、ゴム、油圧シリンダ等である。
【００７０】
第１ダイ４２は、第１パンチ４１及びブランクホルダ４３に対向する。第１ダイ４２と第１パンチ４１及びブランクホルダ４３とによって、中間成形品が成形される。したがって、第１ダイ４２の形状は中間成形品の形状に対応する。
【００７１】
第１のプレス工程が絞り成形である場合、まず、ブランクホルダ４３と第１ダイ４２とによって金属板２５を挟む。次に、第１パンチ４１が第１ダイ４２に押し込まれ中間成形品が得られる。
【００７２】
要するに、第１のプレス工程では、図１２に示す第１の金型２０又は図１５に示す第１の金型４０のいずれの金型も使用できる。
【００７３】
図２３を参照して、本実施形態の製造方法では、第１のプレス工程後、第２のプレス工程を実施する。第２の金型３０は、第２プレス機５２に設置される。以下、第２のプレス工程について説明する。
【００７４】
［プレス成形品］
第２のプレス工程によって得られるプレス成形品は、図１に示すような天板部に段差部を有するプレス成形品である。
【００７５】
［第２の金型］
図１６〜図１８は、第２のプレス工程を段階的に示す断面図である。これらの図のうち、図１６は成形開始前の状態を示す。図１７は成形初期の状態を示す。図１８は成形完了時の状態を示す。
【００７６】
図１６〜図１８に示すように、第２の金型３０は、下型として第２パンチ３１を備え、上型として第２ダイ３２及び第２パッド３３を備える。すなわち、第２パンチ３１は、第１ダイ３２及び第１パッド３３と対向する。第２の金型３０は、第１のプレス工程で得られた中間成形品１１を図１に示すプレス成形品１に成形する。
【００７７】
第２パンチ３１は、第２先端部３１ａ、及び第２パンチ壁部３１ｂを有する。第２先端部３１ａの形状は、第１の金型２０の第１パンチ２１の第１先端部２１ａの形状と同じである（図１２参照）。すなわち、第２先端部３１ａの形状は、プレス成形品の天板部の形状に対応する。第２パンチ壁部３１ｂは、第２先端部３１ａの段差部がある端部にある第２パンチ肩３１ｄを介して第２先端部３１ａと隣接する。すなわち、第２パンチ壁部３１ｂの形状は、プレス成形品の縦壁部の形状に対応する。第２パンチ肩３１ｄの形状は、プレス成形品の稜線部の形状に対応する。
【００７８】
第２ダイ３２は、第２パンチ３１の第２パンチ肩３１ｄ、第２パンチ壁部３１ｂに対向する。第２ダイ３２と第２パンチ３１とによって、プレス成形品の天板部以外の領域が成形される。したがって、第２ダイ３２の形状は、第２パンチ３１の形状に対応する。
【００７９】
第２パッド３３は、第２パンチ３１の第２先端部３１ａと対向する。第２パッド３３と第２パンチ３１とで、中間成形品の天板部を挟む。したがって、第２パッド３３の形状は、第２パンチ３１の第２先端部３１ａの形状に対応する。また、第２パッド３３は、加圧部材３４を介して第２ダイ３２に取り付けられる。加圧部材３４は、例えば、ばね、ゴム、油圧シリンダ等である。
【００８０】
第２の金型３０は、図示しない第２プレス機に設置される。第２プレス機は、中間成形品をパッド曲げ成形する。以下、第２の金型が設置された第２プレス機による第２のプレス工程を説明する。
【００８１】
［第２のプレス工程］
図１６に示すように、第１のプレス工程で成形された中間成形品１１を第２パンチ３１の所定の位置に配置する。その後、第２パッド３３及び第２ダイ３２が第２パンチ３１に接近する。そして、図１７に示す状態に至る。
【００８２】
図１７に示すように、第２パッド３３と第２パンチ３１とが中間成形品１１の天板部を挟む。これにより、中間成形品１１は拘束される。第２パッド３３及び第２パンチ３１は、中間成形品１１の天板部の全領域を拘束してもよいし、一部の領域でもよい。中間成形品１１が拘束される領域は、シワの発生、成形品の寸法精度等を考慮して適宜設定される。
【００８３】
第２ダイ３２が第２パンチ３１へ更に接近すると、第２パンチ３１による中間成形品１１の第２ダイ３２への押し込みが開始し、中間成形品１１の曲げ成形が始まる。第２のプレス工程では、中間成形品１１の暫定稜線部１７を暫定フランジ部１６へ向かい移動させる成形を行う。すなわち、暫定フランジ部１６が順次第２ダイのダイ肩で曲げられた後、第２ダイ３２と第２パンチ３１の間で伸ばされていく。これにより、暫定フランジ部１６はプレス成形品１の縦壁部３に成形される。更に第２ダイ３２を第２パンチ３１へ接近させると、第２ダイ３２に対する第２パンチ３１の押し込みが下死点に到達し、図１８に示す状態に至る。
【００８４】
図１８に示すように、成形下死点に到達すると、プレス成形品１が得られる。
【００８５】
第２のプレス工程では、暫定フランジ部１６を縦壁部３に成形すべく、暫定縦壁部１３と暫定フランジ１６間の暫定稜線部をフランジ側へ移動させる。暫定稜線部の位置は天板部の形状に関わらず同じ高さで移動するため、第２プレス工程では肉余りは発生しにくい。また、第２のプレス工程では暫定稜線部を移動させる際、暫定縦壁部１３に張力が発生するため、第１のプレス工程で生じた肉余りは減少する。以上より、プレス成形品１の段差部直下の縦壁部３ｂ及び段差下部直下の縦壁部３ｃに生じるシワが抑制される。
【００８６】
第２プレス機（第２の金型３０）の第２パンチ壁部３１ｂの高さＨ２（図１６参照）は、第１プレス機（第１の金型１０、３０）の第１パンチ壁部１１ｂ、３１ｂの高さＨ１（図１２参照）よりも大きい。換言すると、第２のプレス工程での成形高さは、第１のプレス工程での成形高さよりも大きい。第１プレス機で成形される中間成形品は暫定フランジ部を有する。以上の構成によって、高強度鋼板を図１に示すようなプレス成形品にシワを抑制して成形できる。
【００８７】
第２のプレス工程後、プレス成形品に穴を開けたり、プレス成形品の不要な部分を切除するトリミング工程を実施してもよい。
【００８８】
その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上記の実施形態のプレス成形装置では、下型としてパンチを備え、上型としてダイ及びパッドを備えた構成であるが、上下の金型の配置が上下で反転した構成であっても構わない。
【実施例】
【００８９】
本実施形態の製造方法によるシワを抑制する効果を確認するために、ＦＥＭによるシミュレーションを実施した。シミュレーションでは、被加工材の引張強度を種々変更した。シミュレーションでは図１に示す形状のプレス成形品を成形する場合を想定した。本発明例として、２つのプレス工程でプレス成形品を成形する場合を想定した。比較例として、１つのプレス工程でプレス成形品を成形する場合を想定した。本発明例では、平坦な鋼板である被加工材を第１の金型を用いて第１のプレス工程、及び第２の金型を用いて第２のプレス工程を実施した。【００９０】
図１９は、本発明例の中間成形品を示す斜視図である。本発明例の第１のプレス工程では、図１９に示す中間成形品１１を成形した。中間成形品１１は、段差部１４を有する天板部１２、暫定縦壁部１３、及び暫定フランジ部１６を備える。本発明例の第２のプレス工程では、中間成形品１１を図１に示すプレス成形品に成形した。【００９１】
本発明例で成形したプレス成形品の寸法を説明する。プレス成形品の段差上部の天板部の幅Ｗ１は９０ｍｍとした（図１参照）。プレス成形品の段差下部の天板部の幅Ｗ２は８０ｍｍとした。プレス成形品の段差上部の天板部の成形高さＨ１は４０ｍｍとした。プレス成形品の段差下部の天板部の成形高さＨ２は３５ｍｍとした。すなわち、段差部の高さＨは５ｍｍとした。プレス成形品の稜線部の曲率半径Ｒは６ｍｍとした。【００９２】
本実施例の成形実験で用いた被加工材は、日本鉄鋼連盟規格で規定されるＪＡＣ２７０ＤＣ、ＪＡＣ５９０Ｒ、ＪＳＣ９８０Ｙ及びＪＡＣ１１８０Ｙに相当する鋼板を用いた。すなわち、ＪＡＣ２７０ＤＣの引張強度は２７０ＭＰａであった。ＪＡＣ５９０Ｒの引張強度は５９０ＭＰａであった。ＪＳＣ９８０Ｙの引張強度は９８０ＭＰａであった。ＪＡＣ１１８０Ｙの引張強度は１１８０ＭＰａであった。【００９３】
本発明例及び比較例によって成形されたプレス成形品の段差下部直下の縦壁部３ｃの任意の点における主曲率１／ρを調査した。主曲率１／ρの最大値と最小値との差△１／ρを算出し、シワの評価の指標とした。△１／ρは成品を３次元形状測定機(例えばＳｔｅｉｎｂｉｃｈｌｅｒ  Ｏｐｔｏｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ社製ＣＯＭＥＴ  Ｖなど）を用いて画像データを採取し、画像処理ソフト（例えばＪＳＯＬ社製ＪＳＴＡＭＰ−ＮＶなど）を用いて算出した。【００９４】
図２０は、本発明例及び比較例の結果を示す図である。図２０の縦軸は、主曲率の最大値と最小値の差△１／ρを示す。図２０に示す棒グラフのうち、白抜き棒は本発明例の結果を示し、斜線棒は比較例の結果を示す。【００９５】
図２０に示すように、被加工材の引張強度が５９０ＭＰａ以上である場合、本発明例は比較例と比べて△１／ρは顕著に小さかった。すなわち、被加工材の引張強度が５９０ＭＰａ以上である場合、本発明例は比較例と比べて顕著にシワの発生は抑制された。なお、被加工材の引張強度が２７０ＭＰａの場合であっても、本発明例の△１／ρは比較例よりも小さかった。したがって、被加工材の引張強度が５９０ＭＰａ未満の場合であっても、本発明例はプレス成形品のシワを抑制できた。
【符号の説明】
【００９６】
１  プレス成形品
２  天板部
３ａ  段差上部直下の縦壁部
３ｂ  段差部直下の縦壁部
３ｃ  段差下部直下の縦壁部
４  段差部
５  稜線部
６  フランジ部
１１  中間成形品
１２  天板部（中間成形品）
１３  暫定縦壁部
１４  段差部（中間成形品）
１５  稜線部（中間成形品）
１６  暫定フランジ部
１７  暫定稜線部
２０  第１の金型
２１  第１パンチ
２２  第１ダイ
２３  第１パッド
２４  加圧部材
２５  被加工材
３０  第２の金型
３１  第２パンチ
３２  第２ダイ
３３  第２パッド
５１  第１プレス機
５２  第２プレス機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年7月10日(2017.7.10)
【手続補正１】
【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】
幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する天板部と、前記天板部の前記段差部がある幅方向の端部にある稜線部を介して前記天板部と隣接する縦壁部と、を備えるプレス成形品の製造方法であって、
第１の金型を用いて、前記天板部の前記段差部と、前記稜線部を介して前記天板部に隣接した前記縦壁部の少なくとも一部の形状が成形された暫定縦壁部と、前記暫定縦壁部の前記稜線部と反対側の端部に位置する暫定稜線部を介して前記暫定縦壁部に隣接した暫定フランジ部と、を有する中間成形品を被加工材から成形する第１のプレス工程と、
第２の金型を用いて、前記中間成形品の前記天板部の少なくとも一部を拘束した状態で前記暫定稜線部を前記暫定フランジ部へ向かい移動させる成形により前記中間成形品から前記プレス成形品を成形する第２のプレス工程と、を含み、
前記中間成形品の前記段差部の低い方の前記天板部に隣接した前記暫定縦壁部の高さは、前記プレス成形品の前記縦壁部の高さの５０％以下である、プレス成形品の製造方法。
【請求項２】
幅方向の端部から伸び、少なくとも幅方向の一部を横切るように長手方向に段差部を有する天板部と、前記天板部の前記段差部がある幅方向の端部にある稜線部を介して前記天板部と隣接する縦壁部と、を備えるプレス成形品の製造方法であって、
第１の金型を用いて、前記天板部の前記段差部と、前記稜線部を介して前記天板部に隣接した前記縦壁部の少なくとも一部の形状が成形された暫定縦壁部と、前記暫定縦壁部の前記稜線部と反対側の端部に位置する暫定稜線部を介して前記暫定縦壁部に隣接した暫定フランジ部と、を有する中間成形品を被加工材から成形する第１のプレス工程と、
第２の金型を用いて、前記中間成形品の前記天板部の少なくとも一部を拘束した状態で前記暫定稜線部を前記暫定フランジ部へ向かい移動させる成形により前記中間成形品から前記プレス成形品を成形する第２のプレス工程と、を含み、
前記プレス成形品の前記段差部の高さＨは、前記プレス成形品の前記稜線部の曲率半径Ｒに対して以下の式（１）を満たす、プレス成形品の製造方法。
Ｈ≧０．４Ｒ      （１）
【請求項３】
請求項２に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記中間成形品の前記段差部の低い方の前記天板部に隣接した前記暫定縦壁部の高さは、前記プレス成形品の前記縦壁部の高さの５０％以下である、プレス成形品の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記第１のプレス工程では、前記プレス成形品の前記稜線部の全領域が成形されている、プレス成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記被加工材の引張強度は、５９０ＭＰａ以上である、プレス成形品の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記被加工材の引張強度は、９８０ＭＰａ以上である、プレス成形品の製造方法。
【国際調査報告】
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