(57)【要約】【課題】コーナーフランジ部を一工程で成形することができ、品質と生産性を両立可能なプレス成形型を提供すること。【解決手段】内向きコーナー部４１を有するブランクシート４にコーナーフランジ部及びその両側に延びる一対のサイドフランジ部を成形可能なプレス成形型１である。内向きコーナー部４１を成形するためのダイコーナー部２１及び一対のサイドフランジ部を成形するための一対のダイサイド部２２を有するダイ２と、ダイコーナー部２１及び一対のダイサイド部２２と協働するパンチコーナー部３１及び一対のパンチサイド部３２を有するパンチ３とを備えている。パンチコーナー部３１は、先端面３３と側端面が交わる部分にコーナー溝部６を有する。コーナー溝部６は、先端面３３から離れるにつれて溝幅が狭くなって、側端面上におけるコーナー中心に収束する形状を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内向きコーナー部を有するブランクシートに、上記内向きコーナー部の内端縁から起立するコーナーフランジ部及びその両側に延びる一対のサイドフランジ部を成形可能なプレス成形型であって、
上記内向きコーナー部を成形するためのダイコーナー部及び一対の上記サイドフランジ部を成形するための一対のダイサイド部を有するダイと、上記ダイコーナー部及び一対の上記ダイサイド部と協働するパンチコーナー部及び一対のパンチサイド部を有するパンチとを備えており、
上記パンチコーナー部は、上記パンチの相対的なストローク方向の先端面と側端面が交わる部分にコーナー溝部を有し、
該コーナー溝部は、ストローク方向において上記先端面から離れるにつれて溝幅が狭くなって、上記側端面上におけるコーナー中心に収束する形状を有している、プレス成形型。
【請求項２】
上記コーナー溝部又は上記先端面と上記側端面とが交わる部分であるパンチ肩部の肩半径Ｒｐｓと、上記コーナー溝部と上記先端面とが交わる部分である溝肩部の肩半径Ｒｇｓとは、Ｒｐｓ≦Ｒｇｓの関係にあり、かつ、Ｒｇｓ≦３０ｍｍである、請求項１に記載のプレス成形型。
【請求項３】
上記ブランクシートの板厚ｔと、上記内向きコーナー部の両端部におけるフランジ長さＬｓとが、ｔ≦Ｒｐｓ≦Ｌｓの関係にある、請求項２に記載のプレス成形型。
【請求項４】
上記先端面において、上記パンチ肩部と上記溝肩部が交わる位置は、上記側端面における上記パンチコーナー部と上記パンチサイド部との境界部ないしそれより外側にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス成形型。
【請求項５】
上記コーナー溝部は、ストローク方向における溝深さＤと上記先端面における溝幅Ｗとの比率Ｄ／Ｗが、０．２５より大きい、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレス成形型。
【請求項６】
上記コーナー溝部は、対向する一対の傾斜面を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス成形型。
【請求項７】
上記ブランクシートは、アルミニウム合金板又は鋼板からなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプレス成形型。
【請求項８】
上記ダイは矩形筒穴を有し、上記パンチは当該矩形筒穴に沿う略矩形ブロック状の形状を有している、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプレス成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーナー部の端縁から起立するフランジ部を伸びフランジ成形するためのプレス成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車体軽量化のために、自動車部品にアルミニウム合金板が適用されるようになっている。自動車部品として、例えばサンルーフ用のガラス開口部にフランジ部を成形する場合、一般に、矩形バーリング加工によって矩形穴に沿う縦壁状のフランジ部が成形される。アルミニウム合金板には、予め打ち抜き加工や切削加工によって矩形穴が設けられ、矩形穴より大きい矩形パンチを押し込むことによって、矩形穴の穴縁部をパンチ進行方向に押し曲げ、フランジ部が成形される。
【０００３】
その際、アルミニウム合金板は軟鋼板と比較して伸びフランジ性に劣るため、コーナー部での伸びフランジ割れが問題となりやすい。例えば、矩形穴では、直辺部の穴縁はパンチの進行方向に押し曲げられる単純なフランジ成形となるが、コーナー部の穴縁はパンチの進行方向に対して垂直方向に伸ばされながら押し曲げられる伸びフランジ成形となる。そのため、コーナー部でコーナー半径やフランジ長さが制限される。
【０００４】
一方、伸びフランジ成形を伴うプレス成形において、伸びフランジ割れ防止技術が種々検討されている。例えば、特許文献１には、予め設定した以上の伸び変形をするフランジ部の位置を最大伸びフランジ変形部として特定する工程と、特定した最大伸びフランジ変形部の両側若しくは片側に対し板厚方向に変形した予変形部を形成する予変形工程と、を備え、予変形部を形成後に、最終成形工程であるフランジ成形加工を施す方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１３９７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、予変形工程において予変形部を板縁側で変形を大きくし、予変形工程での断面線長増加量を成形品での断面線長増加量以下に設定するとしているものの、そのための具体的な成形方法については示されていない。また、予変形工程と最終成形工程の複数の工程が必要となり、設備コスト及び生産性の観点から不利である。さらに、鋼板に比べアルミニウム合金板は成形し難いため、前記方法では所望の成形が出来ない等の問題がある。
【０００７】
本発明は、伸びフランジ成形を伴う内向きコーナーフランジ部及び内向きコーナーフランジ部の両側のサイドフランジ部を、一工程で成形することができ、品質と生産性を両立させることができるプレス成形型を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、内向きコーナー部を有するブランクシートに、上記内向きコーナー部の内端縁から起立するコーナーフランジ部及びその両側に延びる一対のサイドフランジ部を成形可能なプレス成形型であって、
上記内向きコーナー部を成形するためのダイコーナー部及び一対の上記サイドフランジ部を成形するための一対のダイサイド部を有するダイと、上記ダイコーナー部及び一対の上記ダイサイド部と協働するパンチコーナー部及び一対のパンチサイド部を有するパンチとを備えており、
上記パンチコーナー部は、上記パンチの相対的なストローク方向の先端面と側端面が交わる部分にコーナー溝部を有し、
該コーナー溝部は、ストローク方向において上記先端面から離れるにつれて溝幅が狭くなって、上記側端面上におけるコーナー中心に収束する形状を有している、プレス成形型にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記プレス成形型は、パンチコーナー部にコーナー溝部が設けられているので、パンチがダイに対して相対動作するとき、まず、パンチサイド部とダイサイド部によってサイドフランジ部が成形される。コーナーフランジ部は、コーナー溝部のパンチ肩部が、ストローク方向において上記先端面から離れるにつれて溝幅が狭くなって、コーナー中心に収束する形状を有しているので、サイドフランジ部に近い側から成形される。つまり、コーナー中心の両側において、パンチ肩部の両端がブランクシートと先に接触し、ブランクシートと当接する領域は、プレス成形の進行につれて、徐々にコーナー中心方向へ広がる。
【００１０】
したがって、パンチがブランクシートの内向きコーナー部の内端縁とその両側を押し広げながら前進するとき、当初は、ブランクシートのコーナー中心に対応する部位は成形されない。その後、コーナー溝部の溝幅が狭くなるのに伴い、成形領域が広がり、最後にコーナー中心が成形される。その一連の工程において、内向きコーナー部は、サイドフランジ側からコーナー中心側へ向かいながら、パンチの進行方向に押し曲げられる。
【００１１】
その結果、ひずみの局在化が抑制されて、伸びフランジ割れが防止可能となる。よって、内向きコーナー部の内端縁から起立するフランジ部を、一工程で成形し、しかも高品質な製品を生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１における、プレス成形型の主要部の概略構造を示す斜視図。
【図２】実施形態１における、プレス成形型で成形されるブランクシートの成形前後の形状を示す要部拡大平面図。
【図３】実施形態１における、プレス成形型で成形されるブランクシートの全体形状を示す平面図。
【図４】実施形態１における、プレス成形型で成形されるブランクシートの成形前後の形状を示す要部拡大平面図。
【図５】実施形態１における、プレス成形型を構成するパンチの主要部構造を示す斜視図。
【図６】実施形態１における、パンチコーナー部を含むパンチの主要部の平面図と斜視図及び側面図。
【図７】実施形態１における、パンチの先端面における主要部の輪郭形状と、先端面に平行な断面における輪郭形状変化を示す平面図。
【図８】実施形態２における、プレス成形型の主要部の概略構造を示す斜視図。
【図９】実施形態２における、パンチの主要部構造を示す斜視図。
【図１０】実施形態１、２における、パンチの他の形状例を示す主要部斜視図。
【図１１】実施形態３における、プレス成形型の主要部の概略構造を示す斜視図。
【図１２】実施形態３における、パンチの主要部構造を示す斜視図。
【図１３】実施形態３における、パンチコーナー部を含むパンチの主要部の平面図と斜視図及び側面図。
【図１４】実施形態４における、プレス成形型の主要部の概略構造を示す斜視図。
【図１５】実施形態４における、パンチコーナー部を含むパンチの主要部の平面図と斜視図及び側面図。
【図１６】実施例における、パンチとブランクシートの成形開始から完了までの状態を示す要部拡大斜視図。
【図１７】実施例における、パンチのストロークに伴うパンチのコーナー中心とＲ止まりの位置におけるブランクシートの成形状態を示す要部拡大断面図。
【図１８】実施例における、ブランクシートの伸びフランジ成形時の状態を従来と比較して説明するための要部拡大図。
【図１９】実施例における、ブランクシートの伸びフランジ成形時の状態を従来と比較して説明するための要部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記プレス成形型においては、上記コーナー溝部又は上記先端面と上記側端面とが交わる部分であるパンチ肩部の肩半径Ｒｐｓと、上記コーナー溝部と上記先端面とが交わる部分である溝肩部の肩半径Ｒｇｓとは、Ｒｐｓ≦Ｒｇｓの関係にあり、かつ、Ｒｇｓ≦３０ｍｍであることが好ましい。この場合は、サイドフランジ部からコーナーフランジ部へ成形領域が広がっていく際に、コーナー溝部の両端部におけるひずみの増大を抑制する効果が高まる。
【００１４】
上記ブランクシートの板厚ｔと、上記内向きコーナー部の両端部におけるフランジ長さＬｓとが、ｔ≦Ｒｐｓ≦Ｌｓの関係にあることが好ましい。この場合には、成形時におけるフランジ形状への立ち上げをより良好に行うことができる。
【００１５】
また、上記先端面において、上記パンチ肩部と上記溝肩部が交わる位置は、上記側端面における上記パンチコーナー部と上記パンチサイド部との境界部ないしそれより外側にあることが好ましい。この場合は、肩半径Ｒｇｓや溝深さＤとの組み合わせにより、ひずみの局在化を抑制する効果が高まる。なお、上記パンチコーナー部と上記パンチサイド部との境界部とは、パンチコーナー部の両端部となるＲ止まりの位置及びその近傍位置を含む。
【００１６】
上記コーナー溝部は、ストローク方向における溝深さＤと上記先端面における溝幅Ｗとの比率Ｄ／Ｗが、０．２５より大きいことが好ましい。この場合は、ひずみの局在化を抑制して、最大主ひずみを低減する効果がさらに高まる。
【００１７】
また、上記コーナー溝部は、一対の傾斜面を有する形状であることが好ましい。これにより、パンチサイド部側からコーナー中心へ向かうほど、ストローク方向において先端面から離れる形状となり、プレス成形の進行が遅れるので、コーナー中心におけるひずみを抑制する効果が高い。
【００１８】
また、上記内向きコーナー部を設けるブランクシートとしては、種々の金属板を採用可能であるが、好適には、アルミニウム合金板又は鋼板が用いられ、上記プレス成形型による伸びフランジ成形が良好になされる。
【００１９】
上記ダイは矩形筒穴を有し、上記パンチは当該矩形筒穴に沿う略矩形ブロック状の形状を有している構成とすることができる。すなわち、上記パンチは略矩形の上記先端面を備え、その４隅に上記コーナー溝部を備える構成とすることができる。この場合には、所謂矩形バーリング加工を従来よりも安定的に行うことができ、矩形穴にフランジ部を形成する際の品質と生産性の両立を容易に実現することができる。
【００２０】
（実施形態１）
次に、プレス成形型に係る実施形態１について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、プレス成形型１は、ダイ２とパンチ３を備え、ダイ２とパンチ３の間に、内向きコーナー部４１を有するブランクシート４が配置されて、内向きコーナー部４１の内端縁４３から起立するコーナーフランジ部Ｆｃ及びその両側に延びる一対のサイドフランジ部Ｆｓを成形する。サイドフランジ部Ｆｓは、内向きコーナー部４１の両側に延びる一対の側辺部４２において、その内端縁４３から起立し、コーナーフランジ部Ｆｃと共にフランジ部Ｆを形成する。
【００２１】
ダイ２は、Ｒ形状の内向きコーナー部４１に沿うダイコーナー部２１、及び、直辺状の一対の側辺部４２に沿う一対のダイサイド部２２を有する。また、パンチ３は、ダイコーナー部２１及び一対のダイサイド部２２とそれぞれ協働する、パンチコーナー部３１及び一対のパンチサイド部３２を有する。プレス成形型１は、ブランクシート４の板面に垂直な方向をストローク方向Ｘ（すなわち、図中の上下方向）として、ダイ２に対してパンチ３を相対移動させることにより、ブランクシート４の内向きコーナー部４１及びその両端の側辺部４２を、所望のフランジ形状にプレス成形する。ここでは、側辺部４２は、直辺状としているが、それ以外の形状、例えば、少なくとも一部が曲辺状となっていてもよい。ダイサイド部２２及びパンチサイド部３２も同様である。
【００２２】
なお、プレス成形型１は、ブランクシート４に、少なくとも１つのコーナーフランジ部Ｆｃを有するフランジ部Ｆを形成するものであり、ブランクシート４は、少なくとも１つの内向きコーナー部４１を有する。図３、図４は、ブランクシート４の一例であり、その１／４形状（例えば、図３、図４中の点線で区画される形状）を成形する成形型１の一部を図１、図２に示している。ブランクシート４は、中央部に貫通形成された矩形穴４Ａの４隅に、同一形状の４つの内向きコーナー部４１を有している。
【００２３】
図２において、パンチ３は、パンチコーナー部３１において、相対的なストローク方向Ｘにおける先端面（すなわち、図中の上面）３３と側端面３４が交わる部分にコーナー溝部６を有する。先端面３３には、パンチコーナー部３１の両側に、直辺状の一対の側辺部３５が形成され、コーナー溝部６又は先端面３３の側辺部３５と側端面３４とが交わる部分は、パンチ肩部３Ｓとなる。具体的には、図５に示すように、コーナー溝部６は、ストローク方向Ｘにおいて先端面３３から離れるにつれて溝幅が狭くなって、コーナー中心Ｃ１に収束する形状を有する。側端面３４において、Ｒ形状の輪郭線を有するパンチコーナー部３１の両端部は、平面状のパンチサイド部３２につらなり、両者の境界位置は、それぞれＲ止まりＣ２、Ｃ３となる。コーナー溝部６の詳細形状については、後述する。
【００２４】
図１において、ブロック状のダイ２は、ブランクシート４の４隅がＲ形状である矩形穴４Ａ（例えば、図３参照）と略相似形状で、矩形穴４Ａより一回り大きい矩形筒穴２Ａを有している。ダイ２は、矩形筒穴２Ａの筒壁を構成する内向きのコーナー部を、ブランクシート４の内向きコーナー部４１に沿うダイコーナー部２１としている。この矩形筒穴２Ａの内側に、ブランクシート４の矩形穴４Ａが位置している。
【００２５】
また、矩形筒穴２Ａの内側には、ブロック状のパンチ３が配置され、矩形筒穴２Ａの軸方向をストローク方向Ｘとして、相対動作可能となっている。パンチ３は、外向きコーナー形状の外形を有するパンチコーナー部３１が、ダイコーナー部２１に対向して配置され、パンチサイド部３２が、ダイサイド部２２に対向して配置される。ダイ２は、ダイコーナー部２１とその両側のダイサイド部２２に、パンチ肩部３Ｓと協働するダイ肩部２Ｓを有している。ダイ肩部２Ｓの肩半径は一定である。
【００２６】
ダイ２の下方には、ブランクシート４が載置されるブランクホルダー５が、昇降可能に設けられる。図示するプレス成形前の状態において、ブランクシート４は、ダイ２とブランクホルダー５との間に挟持され、矩形穴４Ａに沿う所定幅の穴縁部が、ダイ２の内側に突出して、パンチ３の上方に位置している。なお、パンチ３は、ダイ２の矩形筒穴２Ａに沿う矩形ブロック状であり、図中には、１つのパンチコーナー部３１を有するパンチ３の一部を示している。
【００２７】
図３、図４に示すように、ダイコーナー部２１とこれにつらなるダイサイド部２２の輪郭線（例えば、図３、図４中に破線で示す）は、ブランクシート４の内向きコーナー部４１及び側辺部４２に沿う形状となっている。ブランクシート４のプレス成形により、内向きコーナー部４１及び側辺部４２は、ダイコーナー部２１及びダイサイド部２２の輪郭線の位置で折り曲げられ、折り曲げ位置を内端縁４３として起立するコーナーフランジ部Ｆｃ及びサイドフランジ部Ｆｓが形成される。内向きコーナー部４１において、両端部におけるフランジ長さＬｓは、側辺部４２におけるフランジ長さＬｓと等しく、コーナー中心におけるフランジ長さＬｃは、フランジ長さＬｓと同等以上である（すなわち、Ｌｓ≦Ｌｃ）。具体的には、フランジ長さＬｓは、コーナー中心Ｃ１におけるフランジ長さＬｃに対して、（Ｌｃ／２）×√２で表される。
【００２８】
コーナーフランジ部Ｆｃ及びサイドフランジ部Ｆｓは、ブランクシート４の２辺の方向であり互いに直交するａ方向とｂ方向を含むａｂ平面から、ストローク方向Ｘに立ち上がる（例えば、図２参照）。このようなコーナーフランジ部Ｆｃと直辺状のサイドフランジ部Ｆｓからなる矩形形状のフランジ部Ｆは、例えば、車両サンルーフ用のガラス開口部等において、矩形の開口部の各コーナー部を構成することができる。
【００２９】
ブランクシート４は、例えば、アルミニウム合金板、又は、軟鋼板等の鋼板にて構成される。これらのうちアルミニウム合金板は、軽量化に有効であり、また、一般に伸びフランジ性が軟鋼板に比べて劣ることから、本発明を適用することによる効果が大きい。したがって、比較的高さのあるフランジ部Ｆを、ひずみを抑制しながら成形することができる。プレス成形型１のダイ２及びパンチ３は、公知の金型用鋼材等にて構成することができる。
【００３０】
図５、図６において、パンチ３は、パンチコーナー部３１に、一対の傾斜面６１、６２からなるＶ溝状のコーナー溝部６を有する。一対の傾斜面６１、６２は、先端面３３において、各傾斜面６１、６２と先端面３３と交わる部分に、それぞれ溝肩部６Ｓを有する。コーナー溝部６の溝幅Ｗは、先端面３３において最も大きい。具体的には、図７に示すように、コーナー溝部６は、コーナー中心Ｃ１を通る対角線上に伸びており、先端面３３と平行な断面における溝幅Ｗが、先端面３３から離れるにつれて小さくなると共に、一対の傾斜面６１、６２が接近する形状となっている。一対の傾斜面６１、６２は、最終的に一体となってコーナー溝部６が消失し、所定の外向きコーナー形状に収束する。コーナー溝部６の一対の傾斜面６１、６２が交わる部分には、溝谷部６Ｖが形成される。
【００３１】
パンチ３は、コーナー溝部６が消失する断面から、先端面３３とは反対側の端面までは、ダイ２の矩形筒穴２Ａと相似形状の外形を有し、ダイコーナー部２１に沿う所定の外向きコーナー形状を有する。パンチ３は、コーナー溝部６又は先端面３３と側端面３４が交わる部分を、曲面状のパンチ肩部３Ｓとしており、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓは、ここでは一定としている。
【００３２】
パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓは、ブランクシート５の板厚をｔ、内向きコーナー部４１の両端部におけるフランジ長さをＬｓとしたとき、ｔ≦Ｒｐｓ≦Ｌｓの関係を満足するように設定される。肩半径Ｒｐｓをブランクシート４の板厚ｔ以上とし、フランジ長さＬｓ以下とすることで、フランジ形状への立ち上げが良好になされ、内向きコーナー部４１を、コーナー中心Ｃ１側へ向かうように、パンチの進行方向に押し曲げることができる。好ましくは、ｔ＜Ｒｐｓ＜Ｌｓの関係となるのがよく、肩半径Ｒｐｓが小さい方が、立ち上がり位置がダイ２に近くなり、シート材料をコーナー中心Ｃ１側へ流動させながら、成形を進行させることができる。
【００３３】
また、コーナー溝部６と先端面３３とが交わる部分である溝肩部６Ｓの肩半径Ｒｇｓと、肩半径Ｒｐｓとは、Ｒｐｓ≦Ｒｇｓの関係にあり、かつ、Ｒｇｓ≦３０ｍｍであることが好ましい。この場合は、サイドフランジ部Ｆｓからコーナーフランジ部Ｆｃへ成形領域が広がっていく際に、コーナー溝部６の両端部におけるひずみの増大を抑制する効果が高まる。本形態では、例えば、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓと溝肩部６Ｓの肩半径Ｒｇｓと溝谷部６Ｖの谷半径Ｒｇｖとは等しい（すなわち、Ｒｐｓ＝Ｒｇｓ＝Ｒｇｖ）。
【００３４】
また、先端面３３において、パンチ肩部３Ｓと溝肩部６Ｓが交わる位置は、側端面３４におけるパンチコーナー部３１とパンチサイド部３２との境界部ないしそれより外側にあることが好ましい。ここで、境界部は、境界位置となるＲ止まりＣ２、Ｃ３とその近傍位置を含む。すなわち、図５、図６に示すパンチ肩部３Ｓと溝肩部６Ｓの接続部Ｓ１、Ｓ２が、パンチコーナー部３１の両端部のＲ止まりＣ２、Ｃ３の位置又はその近傍にあるか、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３より外側にあるのがよい。この場合は、成形開始時に接続部Ｓ１、Ｓ２において局所的なひずみが生じるのを抑制できる。
【００３５】
本形態では、例えば、溝肩部６Ｓの接続部Ｓ１、Ｓ２が、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３より外側に位置するようにしている。このとき、図６において、コーナー溝部６は、先端面３３における溝幅Ｗが、パンチコーナー部３１の幅Ｗ０よりも大きくなる。ここで、パンチコーナー部３１の幅Ｗ０は、パンチコーナー部３１の両端部であるＲ止まりＣ２、Ｃ３を先端面３３に投影した線間の直線距離である。
【００３６】
図６において、コーナー溝部６は、ストローク方向Ｘにおける溝深さＤと、先端面３３における溝幅Ｗとの比率Ｄ／Ｗが、０．２５より大きいことが好ましい。溝深さＤが大きいほど、サイドフランジ部Ｆｓ側からコーナー中心Ｃ１側へ向かいながら、パンチ３の進行方向に押し曲げられるので、ひずみの局在化を抑制して、最大主ひずみを低減する効果が高まる。ただし、溝深さＤが大きくなると、フランジ成形するのに必要なストローク量が大きくなってプレス成形型１が大型化するので、例えば、比率Ｄ／Ｗが、１．９より小さくなるように、好適には、比率Ｄ／Ｗが、０．９以下となるように設定するのがよい。本形態では、例えば、溝深さＤを、先端面３３における溝幅Ｗの５０％より大きくしている。このとき、コーナー溝部６の一対の傾斜面６１、６２は、例えば、先端面３３とのなす角度αが、３０°〜７５°の範囲、好ましくは、３０°〜６０°の範囲となるように設定される。
【００３７】
（実施形態２）
上記実施形態１では、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓと溝肩部６Ｓの肩半径Ｒｇｓを同じ大きさとした例を示したが、図８、図９に、実施形態２として示すように、好適には、Ｒｐｓ＜Ｒｇｓの関係となるように設定すると、パンチサイド部３２のパンチ肩部３Ｓとパンチコーナー部３１のパンチ肩部３Ｓとがより滑らかに接続する。これにより、成形開始時にこれらの接続部Ｓ１、Ｓ２において、局所的なひずみが生じるのをさらに抑制できる。Ｒｇｓ≦３０ｍｍの範囲で、溝肩部６Ｓの肩半径Ｒｇｓが大きいほど、ひずみの抑制効果も大きくなるが、Ｒｇｓが２０ｍｍを超えると効果は大きく変わらなくなる。したがって、好適には、Ｒｇｓ≦２０ｍｍの範囲で適宜設定するのがよい。
【００３８】
それ以外の構成は、上記実施形態１と同様であり、同じ符号を付すと共に、説明を省略する。以降の実施形態においても同様である。なお、上記実施形態１、２において、コーナー溝部６は、パンチ３の先端面３３において、パンチコーナー部３１と対角方向の反対側に位置する図略のパンチコーナー部３１まで、連続的に形成されている。パンチ３の他の対角方向の２つのコーナー溝部６も同様である。
【００３９】
また、図１０に示す他の形状例のように、コーナー溝部６を、パンチ３のパンチコーナー部３１ごとに配置し、他のパンチコーナー部３１とは独立に形成してもよい。この場合は、コーナー溝部６を、例えば、パンチコーナー部３１と反対側において、一対の傾斜面６１、６２を接続する縦壁６３を有する形状とすることができる。
【００４０】
（実施形態３）
上記実施形態１では、コーナー溝部６を、ストローク方向Ｘにおける溝深さＤが、先端面３３における溝幅Ｗの５０％よりも大きい例を示したが、図１１〜図１３に、実施形態３として示すように、溝深さＤが溝幅Ｗの５０％よりも小さくなるように設定してももちろんよい。この例では、実施形態１と同様に、溝幅Ｗは、パンチコーナー部３１の幅Ｗ０より大きい。
【００４１】
（実施形態４）
あるいは、図１４、図１５に、実施形態４として示すように、コーナー溝部６を、溝深さＤが溝幅Ｗの５０％よりも小さく、さらに、溝幅Ｗがパンチコーナー部３１の幅Ｗ０よりも小さくなるように設定することもできる。いずれの場合も、上述したように、比率Ｄ／Ｗは、０．２５より大きい範囲で設定される。ただし、溝幅Ｗがパンチコーナー部３１の幅Ｗ０よりも小さい場合には、成形開始時に接続部Ｓ１、Ｓ２で局所的なひずみが生じやすくなり、これを回避するために、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓやコーナー溝部６の溝深さＤが制約されるおそれがある。また、溝幅Ｗがパンチコーナー部４１の幅Ｗ０よりも著しく大きい場合には、フランジ成形するのに必要なストローク量が大きくなってプレス成形型１が大型化する。したがって、好適には、パンチコーナー部３１の幅Ｗ０との比率Ｗ／Ｗ０は、０．９〜１．５の範囲となるようにするのがよい。
【００４２】
次に、上記構成のプレス成形型１を用いて、ブランクシート４をプレス成形する方法について説明する。
図１に示すように、ブランクシート４を、ダイ２とブランクホルダー５の間に挟持し、パンチ３をダイ２の内側に配置する。図２の上図に示すように、成形前の状態では、ブランクシート４の下方にパンチ３が位置している。この状態から、図示しないパンチ駆動部を用いて、パンチ３を、上下方向をストローク方向Ｘとして昇降動作させると、ダイ２に対してパンチ３が相対移動する。パンチ３が上昇すると、まず、先端面３３及びパンチ肩部３Ｓが進行方向に位置するブランクシート４の穴縁部に当接する。
【００４３】
図２の下図に示すように、パンチ３が上昇するにつれて、パンチ肩部３Ｓがブランクシート４の矩形穴４Ａを押し広げる。これに伴い、ダイ肩部２Ｓに沿って、ブランクシート４の穴縁部が折り曲げられ、内端縁４３から所定高さで立ち上がるフランジ部Ｆが形成される。フランジ部Ｆには、ダイコーナー部２１とパンチコーナー部３１とによって、内向きコーナー部４１にコーナーフランジ部Ｆｃが形成されると共に、ダイサイド部２２とパンチサイド部３２とによって、コーナーフランジ部Ｆｃに続く直辺状のサイドフランジ部Ｆｓが形成される。なお、図２では、ダイ２とブランクホルダー５の記載は省略している。
【００４４】
このとき、上記した図４中に矢印で示すように、コーナーフランジ部Ｆｃは、周方向に広がりながら、ダイコーナー部２１のコーナー形状（例えば、コーナー半径ＲｃDie＝７０ｍｍ）に沿うように立ち上がる。つまり、成形前後において、コーナーフランジ部Ｆｃとなるブランクシート４の内向きコーナー部４１は、フランジ部の線長が増加する、伸びフランジ成形となる。成形前の内向きコーナー部４１の内端縁部（例えば、コーナー半径ＲｃBlank sheet＝７０ｍｍ）が、伸びフランジ成形される場合、成形後のコーナーフランジ部Ｆｃのコーナー半径Ｒｃが小さく、フランジ長さＬが大きいほど、ひずみが大きくなることが確認されている。なお、コーナー半径Ｒｃは、ダイコーナー部２１のコーナー半径ＲｃDieと概略等しい。
【００４５】
一方で、例えば、車両サンルーフ用の開口部等に適用される場合には、開口部に形成されるコーナーフランジ部Ｆｃは、コーナー半径Ｒがより小さく、フランジ長さＬがより大きいことが望まれている。そのため、伸びフランジ成形による割れが懸念され、コーナーフランジ部Ｆｃにおいて、伸びフランジ成形によるひずみを極力小さくすることが求められる。このことは、伸びフランジ成形性が乏しいアルミニム合金板で特に重要視されている。
【００４６】
これに対し、上記図２に示したパンチ３は、パンチコーナー部３１にコーナー溝部６を有し、その両端部間のパンチ肩部３Ｓは、ブランクシート４に当接しない。コーナー溝部６は、プレス成形の進行につれて溝幅Ｗが縮小し、両端部が徐々に接近するため、コーナー中心Ｃ１における伸びを抑制できる。パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓは所定の範囲に設定されて、サイドフランジ部Ｆｓを速やかに立ち上げ、さらに溝肩部６Ｓの肩半径Ｒｇｓや溝幅Ｗ、溝深さＤ等を調整することで、コーナーフランジ部Ｆｃへの影響を最小限とする。これにより、ダイコーナー部２１とパンチコーナー部３１が協働して、ブランクシート４の矩形穴４Ａの穴縁部を押し広げながら、コーナーフランジ部Ｆｃをプレス成形する際の、コーナー中心Ｃ１におけるひずみの局在化を抑制することができる。
【実施例】
【００４７】
次に、上記構成のプレス成形型１を用いて、ブランクシート４の４つの内向きコーナー部４１にコーナーフランジ部Ｆｃをプレス成形した実施例について、コーナーフランジ部Ｆｃに発生するひずみの抑制効果を評価した。
（実施例１〜実施例２３）
ブランクシート４は、厚さ１．２ｍｍのアルミニウム合金（例えば、６０００系アルミニウム合金）からなる板材を用いた。成形後のコーナーフランジ部Ｆｃのコーナー半径Ｒｃを、７０ｍｍとし、コーナー中心Ｃ１のフランジ長さＬｃは、１６ｍｍとした。Ｒ止まりＣ２、Ｃ３となる内向きコーナー部４１の両端部及び側辺部４２のフランジ長さＬｓは、１１．３ｍｍとした（すなわち、８√２ｍｍ＝１１．３ｍｍ）。表１に示すように、パンチ３は、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓと、溝肩部６Ｓの肩半径Ｒｇｓとを、２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で変化させた。このとき、肩半径Ｒｐｓ＝肩半径Ｒｇｓとなるように設定した。なお、溝谷部６Ｖの谷半径Ｒｇｖ＝肩半径Ｒｐｓとした。また、コーナー溝部６の先端面３３における溝幅Ｗと、パンチコーナー部３１の幅Ｗ０との比率Ｗ／Ｗ０は、１〜１．５の範囲となるように設定した。傾斜面６１、６２の傾斜角度αは、３０°〜７５°の範囲で変化させた。
【００４８】
上記図２に示したプレス成形方法により、ダイ２とブランクホルダー５の間にブランクシート４を挟持し、パンチ３を上昇させて、矩形穴４Ａの穴縁部にフランジ部４Ｆを形成したときの、成形過程における最大主ひずみの推移を調べた。最大主ひずみは、有限要素法を用いた成形シミュレーションにより、パンチ３の上昇に伴いコーナーフランジ部Ｆｃの各部位に生じる歪み分布から求められ、成形完了時の最大値を最大主ひずみε1とした。結果を表１に併記した。
【００４９】
【表１】
2018027567.tif 000003
【００５０】
（比較例１）
比較のため、パンチ３の形状を変更した以外は、実施例１と同様の方法で、ブランクシート４のプレス成形を行った。比較用のパンチは、コーナー溝部６を有しない以外は、パン３と同様の形状のものを用いた。パンチ以外のプレス成形型１の構成は、同様とし、ブランクシート４にフランジ部Ｆを形成した時の最大主ひずみε1を求めて、結果を表１に併記した。
【００５１】
（比較例２〜４）
比較のため、実施例１のパンチ３の形状について、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓを１４ｍｍに変更し、同様の方法で、ブランクシート４のプレス成形を行った。このとき、肩半径Ｒｐｓ＝肩半径Ｒｇｓ、谷半径Ｒｇｖ＝肩半径Ｒｐｓとし、パンチコーナー部３１の幅Ｗ０との比率Ｗ／Ｗ０は、１〜１．５の範囲となるように設定した。同様に、ブランクシート４にフランジ部Ｆを形成した時の最大主ひずみε1を求めて、結果を表１に併記した。
【００５２】
表１に示されるように、パンチ３にコーナー溝部６を有しない比較例１では、最大主ひずみε1が０．２３３であるのに対し、パンチ３にコーナー溝部６を有する実施例１〜２３では、最大主ひずみε1が０．１７７〜２２４と小さくなっている。また、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓがフランジ長さＬｓより大きい比較例２〜４では、最大主ひずみε1が０．２４０〜２４５と、比較例１より大きくなった。以上より、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓが、ブランクシート４の板厚ｔと、内向きコーナー部４１の両端部におけるフランジ長さＬｓに対して、ｔ≦Ｒｐｓ≦Ｌｓの関係にあるときに、良好な結果が得られることがわかる。
【００５３】
（実施例２４〜実施例２７）
表２に示すように、実施例２のパンチ３の形状について、溝肩部の肩半径Ｒｇｓを２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で変化させた。このとき、谷半径Ｒｇｖ＝肩半径Ｒｐｓとした。同様の方法で、ブランクシート４のプレス成形を行い、ブランクシート４にフランジ部Ｆを形成した時の最大主ひずみε1を求めて、結果を表２に併記した。
【００５４】
（実施例２８〜実施例３８）
表２に示すように、実施例１のパンチ３の形状について、パンチコーナー部３１の幅Ｗ０との比率Ｗ／Ｗ０を、０．９又は１．１となるように、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓとを、２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で変化させた。このとき、肩半径Ｒｐｓ＝Ｒｇｓ、谷半径Ｒｇｖ＝肩半径Ｒｐｓとした。同様の方法で、ブランクシート４のプレス成形を行い、ブランクシート４にフランジ部Ｆを形成した時の最大主ひずみε1を求めて、結果を表２に併記した。
【００５５】
【表２】
2018027567.tif 000004
【００５６】
表２に示されるように、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓに対して、溝肩部６Ｓの肩半径Ｒｇｓが、Ｒｐｓ≦Ｒｇｓ、Ｒｇｓ≦３０ｍｍの関係にある場合も、同等の効果が得られる。また、溝幅Ｗとパンチコーナー部３１の幅Ｗ０との比率Ｗ／Ｗ０が、０．９又は１．１である場合も、同等の効果が得られる。
【００５７】
図１６には、一例として、実施例２のパンチ３を用いたコーナーフランジ部Ｆｃの成形過程を示している。図１６の最上段に示す成形前の状態において（すなわち、ストローク量＝０ｍｍ）、ブランクシート４の矩形穴４Ａから露出するパンチ３の先端面３３には、内向きコーナー部４１のコーナー中心Ｃ１を挟んでコーナー溝部６が位置する。この状態から、パンチ３が上昇するとき（すなわち、ストローク量＝１６ｍｍ）、パンチ肩部３Ｓは、まず、パンチサイド部３２からコーナー溝部６の両端部、すなわち溝肩部６Ｓとの接続部Ｓ１、Ｓ２までが、ブランクシート４に当接する。これにより、側辺部４２にサイドフランジ部Ｆｓが徐々に立ち上がる。
【００５８】
パンチ肩部３Ｓは、先端面３３の直辺状の側辺部３５につらなり、ひずみが相対的に小さい部位であるパンチサイド部３２で、先にブランクシート４に当接する。このとき、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｐｓは、板厚ｔより大きい範囲で比較的小さく設定されているので、サイドフランジ部Ｆｓは速やかに立ち上がる。また、コーナー溝部６の溝幅Ｗが幅Ｗ０より大きいので、成形当初は、パンチコーナー部３１のパンチ肩部３Ｓは、ブランクシート４の内向きコーナー部４１に当接していない。そのため、内向きコーナー部４１における伸びを抑制しながら、成形領域が内向きコーナー部４１側に移行していく。
【００５９】
さらにパンチ３が上昇すると（すなわち、ストローク量＝４８ｍｍ、８０ｍｍ）、コーナー溝部６の溝幅Ｗが徐々に小さくなる。これにより、パンチ肩部３Ｓと接触する領域が、内向きコーナー部４１に広がり、コーナーフランジ部Ｆｃが徐々に立ち上がる。コーナー中心Ｃ１においてパンチ肩部３Ｓの下端が露出する位置まで上昇すると（すなわち、ストローク量＝１２２ｍｍ）、コーナーフランジ部Ｆｃの成形が完了する。
【００６０】
図１７には、実施例２のパンチ３による成形過程を、パンチコーナー部３１のコーナー中心Ｃ１とその両側のＲ止まりＣ２、Ｃ３における断面で比較して、模式的に示している。図中の最上段に示す成形前の状態から成形が開始されると（すなわち、ストローク量＝０ｍｍ、１６ｍｍ）、図示しないパンチサイド部３２では、サイドフランジ部Ｆｓの成形が開始される。コーナー溝部６の溝幅Ｗが幅Ｗ０より大きいので、パンチコーナー部３１では、パンチ肩部３Ｓは、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３に達していない。パンチ３の上昇と共に（すなわち、ストローク量＝４８ｍｍ）、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３において、ブランクシート４の成形が開始されるが、コーナー中心Ｃ１においては、パンチ３とブランクシート４は離れている。
【００６１】
Ｒ止まりＣ２、Ｃ３において、コーナーフランジ部Ｆｃが完全に立ち上がった後に（すなわち、ストローク量＝８０ｍｍ）、コーナー中心Ｃ１において、パンチ３がブランクシート４に接近する。その後、さらにパンチ３が上昇して（すなわち、ストローク量＝１２２ｍｍ）、パンチ肩部３Ｓがブランクシート４を立ち上げ、コーナーフランジ部Ｆｃの成形が完了する。
【００６２】
このように、パンチ３のパンチコーナー部３１に、ストローク方向Ｘに大きさが変化するコーナー溝部６を有することで、ブランクシート４と接触し、フランジ形状に立ち上げるタイミングが制御可能となる。具体的には、パンチ肩部３Ｓは、まず、パンチコーナー部３１の外側でサイドフランジ部Ｆｓを立ち上げ、次いで、パンチサイド部３２との境界となるＲ止まりＣ２、Ｃ３及びその近傍が、ブランクシート４と接触し、接触領域がコーナー中心Ｃ１側へ広がる。ここで、コーナー溝部６を有しない従来構成では（例えば、図１８の左図参照）、ブランクシート４の内向きコーナー部４１のＲ形状が、半径Ｒ０から成形後の内端縁４３に沿う半径Ｒへ変化する際に、シート材料が外向きに流動し、コーナー中心Ｃ１の線長の増加が生じていたと考えられる（例えば、図１９の左図参照）。
【００６３】
これに対して、パンチ３にコーナー溝部６を有することで（例えば、図１８の右図参照）、成形のタイミング差が生じ、また、サイドフランジ部Ｆｓが速やかに立ち上がることでシート材料が内向きに流動可能となり、コーナー中心Ｃ１の線長の増加を抑制できたものと考えられる（例えば、図１９の右図参照）。
【００６４】
上記実施形態においては、４つの内向きコーナー部４１を有する矩形穴に４つのコーナーフランジ部Ｆｃを形成する場合について説明したが、プレス成形型1は、少なくとも１つの内向きコーナー部４１をプレス成形するものであればよい。このとき、ブランクシート４は、矩形穴のような穴状の開口部に限らず、長手方向に湾曲した形状で、１つ又は２つ以上の内向きコーナー部４１を有する開口部であってもよい。
【００６５】
また、上記実施形態においては、車両サンルーフ用のガラス開口部に設けた内向きコーナー部に、その内端縁から起立するコーナーフランジ部Ｆｃを形成する場合について説明したが、これに限るものではない。本発明のプレス成形型1及びそれを用いたプレス成形方法は、車両用又は車両用以外の種々の部材に設けた開口部に適用することができ、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６６】
１  プレス成形型
２  ダイ
２１  ダイコーナー部
２Ｓ  ダイ肩部
３  パンチ
３１  パンチコーナー部
３Ｓ  パンチ肩部
４  ブランクシート
４１  内向きコーナー部
５  ブランクホルダー
６  コーナー溝部
６Ｓ  溝肩部
Ｆｃ  コーナーフランジ部
Ｆｓ  サイドフランジ部
【図１】
2018027567.tif 000005
【図２】
2018027567.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018027567.tif 000009
【図６】
2018027567.tif 000010
【図７】
2018027567.tif 000011
【図８】
2018027567.tif 000012
【図９】
2018027567.tif 000013
【図１０】
2018027567.tif 000014
【図１１】
2018027567.tif 000015
【図１２】
2018027567.tif 000016
【図１３】
2018027567.tif 000017
【図１４】
2018027567.tif 000018
【図１５】
2018027567.tif 000019
【図１６】
2018027567.tif 000020
【図１７】
2018027567.tif 000021
【図１８】
2018027567.tif 000022
【図１９】
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