(57)【要約】【課題】打ち抜き端面の延性の劣化による破断等の成形不良を容易に回避可能な、金属板の打ち抜き加工方法を提供する。【解決手段】凹状の湾曲形状の端部２を有する基板部１１、端部２を迂回するように両端１２ａが基板部１１に接続されたサポートブリッジ部１２、及び、一端１３ａが湾曲形状の端部２に接続されるとともに他端１３ｂがサポートブリッジ部１２に接続されたテンソルブリッジ部１３を備えた金属板１４からなるブランク１と、底面部に突起部が設けられてなるパンチと、ダイとを用意し、基板部１１を拘束し、パンチの突起部をテンソルブリッジ部１３及びサポートブリッジ部１２の一方または両方に押し当てつつ、パンチ刃とダイによってテンソルブリッジ部１３及びサポートブリッジ部１２を基板部１１からせん断加工により切り離す、金属板１４の打ち抜き加工方法を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状の湾曲形状の端部を有する基板部、前記湾曲形状の端部を迂回するように両端が前記基板部に接続されたサポートブリッジ部、及び、一端が前記湾曲形状の端部に接続されるとともに他端が前記サポートブリッジ部に接続された１または２以上のテンソルブリッジ部を備えた金属板からなるブランクと、
底面部及び側面部を有し、前記底面部と前記側面部とが接する角部がパンチ刃とされ、更に前記底面部に突起部が設けられてなるパンチと、
ダイとを用意し、
前記基板部を拘束し、前記パンチの突起部を前記テンソルブリッジ部及び前記サポートブリッジ部の一方または両方に押し当てつつ、前記パンチ刃と前記ダイによって前記テンソルブリッジ部及び前記サポートブリッジ部を前記基板部からせん断加工により切り離す、金属板の打ち抜き加工方法。
【請求項２】
前記サポートブリッジ部が直線状に形成されている、請求項１に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
【請求項３】
前記サポートブリッジ部が前記湾曲状の端部に沿って湾曲した形状に形成されている、請求項１に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
【請求項４】
前記サポートブリッジ部が複数である、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
【請求項５】
前記テンソルブリッジ部の前記他端側が幅方向に分割され、前記サポートブリッジ部に対して２箇所で接続されている、請求項１に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
【請求項６】
前記ブランクを挟んで前記パンチと対向する位置に補助パッドを配置し、前記補助パッドには、前記突起部の押し当て箇所よりも前記基板部側で前記テンソルブリッジ部に接する補助突起部が備えられ、前記突起部に押された前記ブリッジ部を前記補助突起部で支持しつつ、前記せん断加工を行う、請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の打ち抜き加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品等に供される薄鋼板は、打ち抜きにより所定の形状に剪断された後、プレス成形等の工程を経て実部品として用いられる。例えば、打ち抜きにより薄鋼板に穴や凹部などを設けた場合に生じる打ち抜き端面は、打ち抜き工程の影響で加工硬化しており、端面の延性が低い。そのため、その後の成形工程で、打ち抜いた端面をその延長方向に伸ばす「打ち抜き広げ成形」が加わった場合に端面から破断を生じる場合がある。近年自動車軽量化のニーズにより高強度鋼板が用いられているが、高強度鋼板は延性が比較的低い特性を持つために、打ち抜き端面の延性の劣化による破断等の成形不良の問題が顕著になりつつある。
【０００３】
打ち抜いた端面の破断を防止する技術として、特許文献１〜５に記載の技術が知られている。
特許文献１には、突起付きパンチとダイを用いて鋼板の外形を所定の形状に成形する際に、ダイ切刃部の曲率半径を所定の範囲とし、パンチ切刃から突起肩に引いた接線とパンチ移動方向と直角方向のなす角度が所定の角度になるようにした鋼板の打ち抜き方法が記載されている。
特許文献２には、突起付きポンチとダイを用いて鋼板の外形を所定の形状に成形する際に、ポンチ移動方向の直角方向とポンチ切刃から突起に引いた接線とのなす角度が所定の角度であり、ポンチ切刃から突起に引いた接線と突起の接点との距離が所定の範囲になるようにした鋼板打ち抜き方法が記載されている。
特許文献３は、外周面縁が切断刃となる底面と、外周縁から所定方向に平行な方向に伸びる外周面を有し、外周縁は平面視において凸状または凹状に湾曲する湾曲部を含み、底面は、平面部とこの平面部から所定方向に凹みかつ平面視において湾曲部を含むように設けられる切り欠き部を有するパンチと、ダイとを用いて金属板をせん断加工する方法が記載されている。
特許文献４は、予め、被加工材のせん断加工面にて伸びフランジ割れが生じやすい部位を特定し、せん断加工の際、特定した部位を含む領域に対向するパンチの刃先に、側面部と底面部で形成され、かつ、底面部のパンチ底面からの深さが被加工材の板厚の１０〜７０％である凹部を設け、凹部を有するパンチを用いてせん断加工を行うせん断加工方法が記載されている。
特許文献５には、フランジ加工時に割れの危険性があるせん断加工端部の所定位置を伸びフランジ割れ危険部として特定し、せん断加工後に剪断加工端部を伸びフランジ加工するために凹状の湾曲形状に形成されるように、かつ、伸びフランジ割れ危険部となる部位に所定の引っ張り応力が加わるように、金属板にビードを付与し、そのまま金属板をせん断するせん断加工成形方法が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載された方法では、ダイ切り刃部の曲率半径を所定の範囲とすることで、せん断中にダイ切刃で生じる塑性ひずみが分散されることで打ち抜き端面の塑性ひずみを低減し、打ち抜き穴広げ性を改善しているが、塑性ひずみの低減が打ち抜き端面全体に分散されるため、改善効果が小さい問題がある。
特許文献２に記載された方法では、ポンチに特定形状の突起を付けて鋼板に張力を与えた上でせん断を行うことにより、打ち抜き端面の加工硬化とバリ発生を抑制するものであるが、この方法では、同文献の図７に示されるように、ポンチに付けた突起によって材料が大きく撓んだ状態でせん断が行われるため、鋼板に与えられる張力が十分ではなく、打ち抜き端面の加工硬化の抑制が不十分であった。
特許文献３に記載された方法では、平面部によって切断された部分に比べて、切り欠き部によって切断された部分において破断面の板厚方向の長さを大きくすることで、伸びフランジ割れを防止しているが、パンチに平面部と切り欠け部を設ける際の設計上の制約から、破断面の板厚方向の長さを十分に大きくできない場合がある。また、打ち抜き形状が変更された場合には、パンチに設ける平面部と切り欠き部の形状の再設計が必要になり、設計変更に膨大な時間を要する場合がある。
特許文献４に記載された方法では、伸びフランジ割れが生じやすい部位に対して、パンチの刃先に凹部を設けてせん断加工することにより、せん断加工時の塑性変形を小さくして伸びフランジ割れを防止するが、パンチに凹部を設ける際の設計上の制約から、せん断加工時の塑性変形を十分に小さくできない場合がある。また、打ち抜き形状が変更された場合には、パンチに設ける凹部の形状の再設計が必要になり、設計変更に膨大な時間を要する場合がある。
特許文献５に記載された方法では、金属板にビードを付与してせん断加工を行うことでビード形成時にせん断加工方向と直交する方向に引っ張り応力を発生させて、伸びフランジ割れ危険部となる部位の歪みを小さくして当該部位の変形能を増加させるが、十分な効果を発揮させるためには、ビードの位置、サイズ、形状を最適化する必要があり、必ずしも十分な効果が得られない場合があった。
【０００５】
更に、特許文献１〜５に記載された加工方法では、金属板、鋼板等の被加工材の板厚、強度等が変更されたり、せん断後の打ち抜き形状が変更されたりするなどの設計変更が生じると、複数のパラメータを再調整して最適な範囲に設定し直す必要があり、設計変更に膨大な手間と時間を要していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０７２４６５号
【特許文献２】特開２００６−２２４１２１号公報
【特許文献３】国際公開第２０１６／０９２６５７号
【特許文献４】特許第５８２１８９８号公報
【特許文献５】特許第５３８６９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、打ち抜き端面の延性の劣化による破断等の成形不良を容易に回避可能な、金属板の打ち抜き加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］  凹状の湾曲形状の端部を有する基板部、前記湾曲形状の端部を迂回するように両端が前記基板部に接続されたサポートブリッジ部、及び、一端が前記湾曲形状の端部に接続されるとともに他端が前記サポートブリッジ部に接続された１または２以上のテンソルブリッジ部を備えた金属板からなるブランクと、
底面部及び側面部を有し、前記底面部と前記側面部とが接する角部がパンチ刃とされ、更に前記底面部に突起部が設けられてなるパンチと、
ダイとを用意し、
前記基板部を拘束し、前記パンチの突起部を前記テンソルブリッジ部及び前記サポートブリッジ部の一方または両方に押し当てつつ、前記パンチ刃と前記ダイによって前記テンソルブリッジ部及び前記サポートブリッジ部を前記基板部からせん断加工により切り離す、金属板の打ち抜き加工方法。
［２］  前記サポートブリッジ部が直線状に形成されている、［１］に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
［３］  前記サポートブリッジ部が前記湾曲状の端部に沿って湾曲した形状に形成されている、［１］に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
［４］  前記サポートブリッジ部が複数である、［１］乃至［３］の何れか一項に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
［５］  前記テンソルブリッジ部の前記他端側が幅方向に分割され、前記サポートブリッジ部に対して２箇所で接続されている、［１］に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
［６］  前記ブランクを挟んで前記パンチと対向する位置に補助パッドを配置し、前記補助パッドには、前記突起部の押し当て箇所よりも前記基板部側で前記テンソルブリッジ部に接する補助突起部が備えられ、前記突起部に押された前記ブリッジ部を前記補助突起部で支持しつつ、前記せん断加工を行う、［１］乃至［５］の何れか一項に記載の金属板の打ち抜き加工方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の金属板の打ち抜き加工方法においては、サポートブリッジ部の両端が基板部に接続されているため、基板部の拘束によってサポートブリッジ部の変形が制限され、これにより、サポートブリッジ部に接続されたテンソルブリッジ部の他端の変位が制限される。また、テンソルブリッジ部の一端が基板部に接続されているため、基板部の拘束によってテンソルブリッジ部の一端も変位が制限される。この状態で、テンソルブリッジ部またはサポートブリッジ部にパンチの突起部が押し当てられると、突起部の押し当て箇所が基板部よりも沈んでテンソルブリッジ部が弾性変形し、テンソルブリッジ部と基板部の端部との接続部分に引張応力が集中する。パンチとダイが更に相互に接近するに従ってテンソルブリッジ部と基板部との間の引張応力が更に増大する。そして、引張応力が印加された状態で、パンチ刃とダイによってテンソルブリッジ部と基板部の端部との接続箇所がせん断され、ブランクからテンソルブリッジ部が除去される。同時にサポートブリッジ部もブランクから除去される。せん断時のテンソルブリッジ部と基板部の端部との接続部分に引張応力が集中していたため、基板部側のせん断箇所では加工硬化が著しく小さくなる。このように、基板部の端部におけるせん断に伴う加工硬化を部分的に小さくできるので、湾曲形状の端部をその延長方向に伸ばす加工を施した場合に、端部の割れを抑制することができる。
これにより例えば、湾曲形状の端部をその延長方向に伸ばす加工を行う際に、当該加工のブランク材として本発明の金属板の打ち抜き加工方法によって得られた金属板を適用することで、当該加工時の端部の割れを防止できるようになる。
【００１０】
また、本発明の金属板の打ち抜き加工方法では、サポートブリッジ部が直線状に形成されているため、テンソルブリッジ部の拘束力を強めることができ、テンソルブリッジ部と基板部との間の引張応力を高めることができる。
更に、本発明の金属板の打ち抜き加工方法では、サポートブリッジ部が湾曲状の端部に沿って湾曲した形状に形成されているため、サポートブリッジ部が直線状である場合に比べてテンソルブリッジ部の一端と他端の距離を短くすることができ、これによりテンソルブリッジ部と基板部との間の引張応力を高める調整が可能になる。また、サポートブリッジ部が湾曲することで、サポートブリッジ部と基板部との間にも引張応力を発生させることができ、サポートブリッジ部の基板部側のせん断箇所での加工硬化を小さくすることができる。これにより、加工硬化が小さくなる箇所を複数箇所に形成できるようになり、端部をその延長方向に伸ばす加工を施した場合に、端部の割れをより効果的に抑制できる。
【００１１】
更にまた、本発明の金属板の打ち抜き加工方法では、サポートブリッジ部が複数あるので、テンソルブリッジ部の剛性を高めることができ、テンソルブリッジ部と基板部との間の引張応力を調整できる。
また、本発明の金属板の打ち抜き加工方法では、テンソルブリッジ部の他端側が幅方向に分割され、サポートブリッジ部に対して２箇所で接続されているため、テンソルブリッジ部とサポートブリッジ部の接続部分の剛性が高くなっており、サポートブリッジ部がテンソルブリッジ部の機能を兼ねるようになる。これにより、テンソルブリッジ部のみならず、サポートブリッジ部と基板部との間にも引張応力を発生させることができ、サポートブリッジ部の基板部側のせん断箇所での加工硬化を小さくすることができる。これにより、加工硬化が小さくなる箇所を複数箇所に形成できるようになり、端部をその延長方向に伸ばす加工を施した場合に、端部の割れをより効果的に抑制できる。
【００１２】
更にまた、本発明の金属板の打ち抜き加工方法では、ブランクを挟んでパンチと対向する位置に補助パッドを配置し、補助パッドには、突起部の押し当て箇所よりも基板部側でテンソルブリッジ部に接する補助突起部が備えられており、突起部に押されたテンソルブリッジ部を補助突起部で支持しつつ、せん断加工を行う。これにより、突起部をテンソルブリッジ部に押し込んだ際に、枝部と基板部との接続箇所が塑性変形して、引っ張り張力が低減するおそれがあるところ、補助パッドによって突起部の押し当て箇所よりも基板部側でテンソルブリッジ部を支持することで、枝部と基板部との接続箇所における塑性変形が抑制され、当該接続箇所に十分な引っ張り応力を印加することができるようになる。
【００１３】
以上のように、本発明によれば、打ち抜き端面の延性の劣化による破断等の成形不良を容易に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法を説明する模式図。
【図２】本発明の第１の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法を説明する側面模式図。
【図３】本発明の第１の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法を説明する側面模式図。
【図４】本発明の第１の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法におけるブランクの要部を示す図であって、（ａ）が加工前の斜視図であり、（ｂ）が加工後の斜視図。
【図５】本発明の第１の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法に用いるブランクの変形例を示す平面模式図。
【図６】本発明の第２の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法に用いるブランクを示す平面模式図。
【図７】本発明の第２の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法に用いるブランクの変形例を示す平面模式図。
【図８】本発明の第３の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法に用いるブランクを示す平面模式図。
【図９】本発明の第３の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法に用いるブランクの変形例を示す平面模式図。
【図１０】本発明の第４の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法に用いるブランクを示す平面模式図。
【図１１】本発明の第５の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法を説明する側面模式図。
【図１２】本発明の第５の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法を説明する側面模式図。
【図１３】本発明の第６の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法を説明する図であって、自動車用のセンターピラーを示す模式図。
【図１４】本発明の第６の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法を説明する図であって、自動車用のセンターピラーをプレス成形する際に用いるブランクの平面模式図。
【図１５】本発明の第６の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法を説明する図であって、自動車用のセンターピラー用のブランクにサポートブリッジ部及びテンソルブリッジ部を設けた状態を示す平面模式図。
【図１６】図１５に示すブランクの部分拡大図。
【図１７】図１５に示すブランクの部分拡大図。
【図１８】せん断加工後のブランクを示す平面模式図。
【図１９】図１８に示すブランクをプレス成形することにより製造されたセンターピラーを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
従前より、金属板を成形する手段として打ち抜き加工が知られている。打ち抜き加工は、パンチとダイと拘束パッドを用意し、ダイと拘束パッドによって金属板を拘束した状態で、金属板の厚み方向に沿ってパンチをダイに接近させて、パンチとダイによって金属板をせん断することで、金属板を所定の形状に成形している。金属板がせん断加工を受けることにより金属板にはせん断面が形成されるが、せん断面には加工硬化が生じている。すなわち、成形後の金属板を区画する端部全体が加工硬化された状態になる。この状態で、成形後の金属板の端部に対して、端部をその延在方向に沿って伸ばす加工を行うと、加工硬化された端部においてき裂が発生するおそれがある。
【００１６】
そこで、本発明者らが鋭意検討したところ、湾曲形状の端部を有する金属板からなるブランクをせん断加工法によって成形する際に、サポートブリッジ部及びテンソルブリッジ部を備えたブランクを用意しておき、次いで、サポートブリッジ部及びテンソルブリッジ部を打ち抜くことで成形を完了させる２段階の工程を基本とし、テンソルブリッジ部を打ち抜く際にテンソルブリッジ部に引張応力を生じさせながら打ち抜くことで、テンソルブリッジ部を除去した後のせん断面の加工硬化を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１７】
すなわち、本発明は、凹状の湾曲形状の端部を有する基板部、湾曲形状の端部を迂回するように両端が基板部に接続されたサポートブリッジ部、及び、一端が湾曲形状の端部に接続されるとともに他端がサポートブリッジ部に接続された１または２以上のテンソルブリッジ部を備えた金属板からなるブランクと、底面部及び側面部を有し、底面部と側面部とが接する角部がパンチ刃とされ、更に前記底面部に突起部が設けられてなるパンチと、ダイとを用意し、基板部を拘束し、パンチの突起部をテンソルブリッジ部及びサポートブリッジ部の一方または両方に押し当てつつ、パンチ刃とダイによってテンソルブリッジ部及びサポートブリッジ部を基板部からせん断加工により切り離す、金属板の打ち抜き加工方法である。
突起部を当接させる位置は、基板部の端部の形状、テンソルブリッジ部及びサポートブリッジ部の形状、金属板の強度や材質等を勘案して最適な位置に調整すればよい。
【００１８】
テンソルブリッジ部は、パンチの突起部に押されて弾性変形することで、基板部とテンソルブリッジ部との接続箇所においてせん断直前まで引張応力を生じさせ、せん断箇所の加工硬化を低減させる。一方、サポートブリッジ部は、テンソルブリッジ部の一端を支持して、テンソルブリッジ部と基板部との間で十分な引張応力を生じさせる。
テンソルブリッジ部のせん断箇所における加工硬化を小さくするために、せん断直前のテンソルブリッジ部と基板部との間の引張応力が、サポートブリッジ部と基板部との間の引張応力よりも大きくなるように、テンソルブリッジ部及びサポートブリッジ部の形状を調整することが好ましい。
【００１９】
サポートブリッジ部は、直線状に形成されていてもよいし、湾曲状の端部に沿って湾曲した形状に形成されていてもよい。
また、サポートブリッジ部は、単数であってもよいし、複数あってもよい。サポートブリッジ部が複数ある場合は、各サポートブリッジ部がテンソルブリッジ部に接続されていてもよい。また、一部のサポートブリッジ部がテンソル部に接続され、この一部のサポートブリッジ部に残りのサポートブリッジ部が接続されていてもよい。
更に、テンソルブリッジ部は、サポートブリッジ部側の他端が幅方向に分割され、サポートブリッジ部に対して２箇所で接続されていてもよい。
【００２０】
更に、ブランクを挟んでパンチと対向する位置に補助パッドを配置し、補助パッドには、突起部の押し当て箇所よりも基板部側でテンソルブリッジ部に接する補助突起部が備えられ、突起部に押されたブリッジ部を補助突起部で支持しつつ、せん断加工を行うようにしてもよい。
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態である金属板の打ち抜き加工方法は、図１に示すように、基板部１１、サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３を有する金属板１４からなるブランク１を用意し、テンソルブリッジ部１３と基板部１１との接続部分に引っ張り応力を付与させながら、テンソルブリッジ部１３と基板部１１を接続箇所においてせん断することにより、凹状の湾曲形状の端部２を有する金属板１５を得る打ち抜き加工方法である。なお、金属板１５には、凹状の湾曲形状の端部２のほかに、直線状の端部３も有している。金属板１５の外形は、凹状の湾曲形状の端部２と直線状の端部３とによって区画されている。
【００２２】
まず、本実施形態において用いるブランク１について説明する。図１（ａ）に示すように、ブランク１は、基板部１１、サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３を有する金属板１４からなる。基板部１１は金属材料から構成されている。また、金属板１４には、基板部１１、サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３によって囲まれた開口部２２が設けられている。図１（ａ）に示す金属板１４には、サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３がそれぞれ２つずつ設けられている。
【００２３】
基板部１１は、本実施形態の打ち抜き加工方法によって形成される金属板１５とほぼ同じ形状とされている。すなわち、凹状の湾曲形状の端部２と、直線状の端部３とによってその外形が区画されている。
【００２４】
サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３は、基板部１１を構成する材料と同様に、金属材料からなる。また、サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３の厚みは基板部１１と同じ厚みになっている。
サポートブリッジ部１２は、帯状に形成された直線状の部材であり、湾曲形状の端部２を迂回するようにその両端１２ａが基板部１１に接続されている。直線状のサポートブリッジ部１２が湾曲形状の端部２を迂回するように基板部１１に接続されることで、サポートブリッジ部１２と基板部１１の端部２との間に開口部２２が設けられる。
【００２５】
テンソルブリッジ部１３は、帯状に形成された部材であり、一端１３ａが湾曲形状の端部２に接続され、他端１３ｂがサポートブリッジ部１２に接続されている。他端１３ｂは、サポートブリッジ部１２の延在方向の中央に接続されている。なお、サポートブリッジ部１２の一方の端部１２ａから他方の端部１２ａに向く方向をサポートブリッジ部１２の延在方向とする。
【００２６】
また、テンソルブリッジ部１３の一端部１３ａから他端部１３ｂに向く方向をテンソルブリッジ部１３の延在方向としたとき、サポートブリッジ部１２の延在方向とテンソルブリッジ部１３の延在方向はほぼ直角に交わっている。また、テンソルブリッジ部１３の延在方向に直交する幅１３ｗは、サポートブリッジ部１２の延在方向に直交する幅１２ｗよりも大きくなっている。ただし、テンソルブリッジ部１３の幅１３ｗとサポートブリッジ部１２の幅１２ｗは同じでもよく、テンソルブリッジ部１３の幅１３ｗがサポートブリッジ部１２の幅１２ｗより狭くてもよい。
【００２７】
図１に示すブランク１は、金属板１４に開口部２２を設けることにより製造される。開口部２２の形成方法としては、せん断加工、切削加工、レーザー加工などの加工方法を用いればよい。せん断加工方法によって開口部２２を形成すると、開口部２２を区画する端部２に加工硬化が生じるが、後述するようにテンソルブリッジ部１３のせん断箇所では加工硬化が小さくなり、端部をその延在方向に伸ばす加工等においてき裂発生を抑制できるようになる。
【００２８】
ブランク１を準備したら、基板部１１を拘束した状態で、ブランク１からサポートブリッジ部１２とテンソルブリッジ部１３をせん断加工により取り除くことにより、湾曲状の端部２を有する金属板１５を形成する。このとき、テンソルブリッジ部１３に引張応力を印加しながらせん断を行う。以下、図２及び図３を参照して説明する。
【００２９】
図２（ａ）は、ブランクの平面模式図であり、図２（ｂ）〜（ｄ）は、本実施形態の打ち抜き加工方法を説明する工程図であって、図２（ａ）のＡＡ’線の位置での断面図である。また、図３（ａ）は、図２（ａ）と同様にブランクの平面模式図であり、図３（ｂ）〜（ｄ）は、図３（ａ）のＢＢ’線の位置での断面図である。
まず、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、パンチ３、ダイ４及び拘束パッド５を用意する。
【００３０】
パンチ３は、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、パンチ本体３ａと、パンチ本体３ａの一端側に設けられた突起部３ｂとを有している。パンチ本体３ａは、底面部３ｃ及び側面部３ｄを有しており、底面部３ｃに突起部３ｂが設けられている。底面部３ｃと側面部３ｄとが接する角部３ｅが、パンチ刃３ｆとされている。パンチ刃３ｆは、少なくとも、サポートブリッジ部１２と基板部１１との接続箇所、およびテンソルブリッジ部１３と基板部１１との接続箇所に対応する位置に設けられる。突起部３ｂの外周縁とパンチ刃３ｆとの間の領域が平坦面となっており、この平坦面が底面部３ｃとなっている。
【００３１】
突起部３ｂの外観は、パンチ本体３ａの軸方向に向かって突出する球面形状となっている。突起部３ｂの外観は球面状に限らず、断面視三角形状や、断面視台形状でもよい。ただし、サポートブリッジ部１２やテンソルブリッジ部１３を拘束するような形状を採用すると、パンチ３によってテンソルブリッジ部１３に引張応力を付与する際にテンソルブリッジ部１３を塑性変形させてしまい、その結果、引張応力が小さくなってしまうので、サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３を拘束しにくい形状がよく、その例としては図２（ｂ）に示す球面状がよい。
【００３２】
底面部３ｃと突起部３ｂの先端との高低差である突起部高さｈは、本発明において重要なパラメータであり、突起部高さｈを調整することで、テンソルブリッジ部１３に付与する引張応力の大きさを調整できる。突起部高さｈが高いほど、テンソルブリッジ部１３に付与する引張応力を大きくできるが、突起部高さｈが高過ぎるとテンソルブリッジ部１３をせん断する前にテンソルブリッジ部１３を塑性変形させてしまい、テンソルブリッジ部１３に十分な引張応力を付与できなくなる。従って突起部高さｈは、テンソルブリッジ部１３やサポートブリッジ部１２の寸法、金属板１４の板厚、強度、ヤング率などを勘案して最適な値に設定するとよい。
【００３３】
サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３をせん断する際には、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、例えば下側から順に、ダイ４、拘束パッド５及びパンチ３の順に配置する。ブランク１は、ダイ４と拘束パッド５との間に配置するようにする。
【００３４】
そして、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、ダイ４と拘束パッド５との間にブランク１を挟んでブランク１を拘束する。ダイ４と拘束パッド５によるブランク１の拘束領域は、図２（ａ）及び図３（ａ）の斜線部に示すように、基板部１１の全面である。これにより、基板部１１がブランク１の厚み方向及び厚み方向と直交する方向に拘束される。一方、サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３は、ブランク１の厚み方向には拘束されない状態となる。ただし、サポートブリッジ部１２の両端１２ａが基板部１１に接続されているため、基板部１１の拘束によってサポートブリッジ部１２の厚み方向への変位が制限される。これにより、サポートブリッジ部１２に接続されたテンソルブリッジ部１３の他端１３ｂの変位が制限される。また、テンソルブリッジ部の一端１３ａが基板部１１に接続されているため、テンソルブリッジ部１２の一端１３ａの変位も制限される。
【００３５】
次に、パンチ３をブランク１まで下降させて、突起部３ｂの先端をテンソルブリッジ部１３に当接させる。なお、突起部３ｂを当接させる位置は、テンソルブリッジ部１３に限らず、サポートブリッジ部１２の当接させてもよく、テンソルブリッジ部１３とサポートブリッジ部１２との接続箇所に当接させてもよい。突起部３ｂを当接させる位置によってテンソルブリッジ部１３に印加する引張応力の大きさが調整可能である。従って、突起部３ｂを当接させる位置は、端部２の形状、テンソルブリッジ部１３及びサポートブリッジ部１２の形状、金属板１４の強度や材質等を勘案して最適な位置に調整すればよい。
【００３６】
次に、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、パンチ３を更に下降させて突起部３ｂをテンソルブリッジ部１３に押し込み、テンソルブリッジ部１３を弾性変形させる。より詳細には、テンソルブリッジ部１３の一端１３ａ及び他端１３ｂは、基板部１１及びサポートブリッジ部１２によって厚み方向への変位が制限されているため、パンチ３の突起部３ｂに押されて下方向に突出するように弾性変形する。テンソルブリッジ部１３の弾性変形量は、パンチ３のパンチ刃３ｆがブランク１に接触する位置に来るまでの間、増加し続ける。すなわち、突起部高さｈが高いほど、弾性変形量は大きくなる。ただし、上述したように、テンソルブリッジ部１３が塑性変形しない程度に突起部高さｈを調整する必要がある。
【００３７】
パンチ３を下方に下降させてテンソルブリッジ部１３を弾性変形させることで、テンソルブリッジ部１３にはその延在方向に沿って引張応力が付与される。引張応力は、テンソルブリッジ部１３の一端１３ａと基板部１１との接続部分に集中する。
【００３８】
そして、図２（ｄ）に示すように、更にパンチ３を下降させると、テンソルブリッジ部１３と基板部１１との接続箇所にパンチ刃３ｆが当たり、パンチ３によって与えられたせん断応力によって当該接続箇所が塑性変形し、ついにはテンソルブリッジ部１３が基板部１１からせん断されて切り離される。せん断直前までテンソルブリッジ部１３は突起部３ｂに押されて弾性変形しているため、テンソルブリッジ部１３と基板部１１との接続箇所に引張応力が付与された状態でせん断される。これにより、基板部１１側のせん断箇所では加工硬化しにくくなる。
【００３９】
また、同時に、図３（ｄ）に示すように、サポートブリッジ部１２の両端１２ａと基板部１１との接続箇所にもパンチ刃３ｆが当たり、サポートブリッジ部１２が基板部１１からせん断されて切り離される。テンソルブリッジ部１３とサポートブリッジ部１２は一体のまません断される。サポートブリッジ部１２と基板部１１との間では引張応力がほとんど生じないため、従来のせん断加工と同様に、基板部１１側のせん断箇所では加工硬化が生じる。
【００４０】
図１（ｂ）には、打ち抜き加工後の金属板１５の平面模式図を示す。また、図４（ａ）には、せん断加工前の金属板の要部の斜視図を示し、図４（ｂ）には、せん断加工後の金属板の要部の斜視図を示す。サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３が除去されることにより、基板部１１には凹状の湾曲状の端部２が設けられる。端部２は、金属板１５を平面視した場合に金属板１５の一辺が凹状に成形された部分である。端部２には、開口部２２の形成時に設けられた領域（以下、第１領域２ａという）と、サポートブリッジ部１２のせん断箇所に対応する領域（以下、第２領域２ｂ）と、テンソルブリッジ部１３のせん断箇所に対応する領域（以下、第３領域２ｃ）とが含まれる。
【００４１】
第２領域２ｂは、従来と同様のせん断加工を受けた部分であるため、加工硬化が生じている。一方、第３領域２ｃは、引張応力を受けながらせん断された領域であるため、加工硬化が生じているものの、第２領域２ｂに比べて加工硬化量が小さくなっている。また、第１領域２ａについては、開口部２２の形成が例えばせん断加工によってなされた場合は、第２領域２ｂと同程度の加工硬化が生じている。一方、開口部２２の形成が例えばレーザー加工によってなされた場合は、第１領域２ａには加工硬化がほとんど生じない。
【００４２】
このように、端部２の第３領域２ｃの加工硬化が小さいため、例えば、端部２をその延在方向に沿って伸ばす加工が加わる場合に、第３領域２ｃを起点とするき裂や破断が生じにくくなる。これにより例えば、端部を伸ばす加工において割れの位置が予測できる場合に、当該加工のブランク材として本実施形態の打ち抜き加工方法によって得られた金属板１５を適用し、かつ、割れの予測位置に第３領域２ｃを位置させることで、加工時の成形不良を防止できるようになる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の金属板１４の打ち抜き加工方法では、サポートブリッジ部１２の両端１２ａが基板部１１に接続されているため、基板部１１の拘束によってサポートブリッジ部１２の変位が制限され、これにより、サポートブリッジ部１２に接続されたテンソルブリッジ部１３の他端１３ａの変位が制限される。また、テンソルブリッジ部１３の一端１３ａが基板部１１に接続されているため、基板部１１の拘束によってテンソルブリッジ部１３の一端１３ａの変位も制限される。この状態で、テンソルブリッジ部１３にパンチ３の突起部３ｂが押し当てられると、突起部３ｂの押し当て箇所が基板部１１よりも沈んでテンソルブリッジ部１３が弾性変形し、テンソルブリッジ部１３と基板部１１の端部２との接続部分に引張応力が集中する。パンチ３とダイ４が更に相互に接近するに従ってテンソルブリッジ部１３と基板部１１との間の引張応力が更に増大する。そして、引張応力が印加された状態で、パンチ刃３ｆとダイ４によってテンソルブリッジ部１３と基板部１１の端部２との接続箇所がせん断され、ブランク１からテンソルブリッジ部１３が除去される。同時にサポートブリッジ部１２もブランク１から除去される。せん断時のテンソルブリッジ部１３と基板部１１の端部２との接続部分に引張応力が集中していたため、基板部１１側のせん断箇所では加工硬化が著しく小さくなる。このように、基板部１１の端部２におけるせん断に伴う加工硬化を部分的に小さくできるので、湾曲形状の端部２をその延長方向に伸ばす加工を施した場合に、端部２の割れを抑制することができる。
これにより例えば、湾曲形状の端部２をその延長方向に伸ばす加工を行う際に、当該加工のブランク材として本実施形態の金属板の打ち抜き加工方法によって得られた金属板１４を適用することで、当該加工時の端部の割れを防止できるようになる。
【００４４】
また、サポートブリッジ部１２が直線状に形成されているため、テンソルブリッジ部１３に対する拘束力を強めることができ、テンソルブリッジ部１３と基板部１１との間の引張応力を高めることができる。
【００４５】
なお、図１では、テンソルブリッジ部１３の幅１３ｗが、サポートブリッジ部１２の幅１２ｗよりも大きなブランク１について説明したが、本実施形態はこれに限らず、テンソルブリッジ部１３の幅１３ｗが、サポートブリッジ部１２の幅１２ｗとが同一であるブランクを用いてもよい。図５に示すブランク１０１は、テンソルブリッジ部１３の幅１３ｗが、サポートブリッジ部１２の幅１２ｗとが同一になっている。この例によれば、テンソルブリッジ部１３と基板部１１との間の単位面積あたりの引張応力を、図１に示したブランク１の場合よりも大きくすることができ、テンソルブリッジ部１３のせん断箇所における加工硬化をより小さくすることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
以下、図６を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。図６は、本実施形態で用いるブランクの平面模式図である。本実施形態と、先に説明した第１の実施形態とを対比すると、基板部とテンソルブリッジ部との接続箇所をせん断してブランクからテンソルブリッジ部を除去する方法は共通するが、サポートブリッジ部及びテンソルブリッジ部の形状が異なっている。以下の説明では、本実施形態のブランクの形状について主に説明する。
【００４７】
図６に示すブランクの構成要素のうち、図１及び図２に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図６に示す本実施形態のブランク２０１は、基板部１１、サポートブリッジ部２１２及びテンソルブリッジ部２１３を有する金属板２１４からなる。金属板２１４には、基板部１１、サポートブリッジ部２１２及びテンソルブリッジ部２１３によって囲まれた開口部２２２が設けられている。
【００４８】
本実施形態に係るサポートブリッジ部２１２は、帯状に形成された部材であり、湾曲形状の端部２を迂回するようにその両端２１２ａが基板部１１に接続されている。また、サポートブリッジ部２１２は、基板部１１の端部２に沿って湾曲した形状となっている。すなわち、サポートブリッジ部２１２は、基板部１１の端部２の形状に合わせて、その途中において曲げられており、平面視で略Ｖ字形状になっている。サポートブリッジ部２１２が曲げられた箇所は、端部２１２ａ、２１２ａの間の中間位置２１２ｂである。この中間位置２１２ｂにおいてサポートブリッジ部２１２はテンソルブリッジ２１３に接続している。サポートブリッジ部２１２が湾曲形状の端部２を迂回するように基板部１１に接続されることで、サポートブリッジ部２１２と基板部１１の端部２との間に開口部２２２が設けられる。また、サポートブリッジ部２１２と端部２との間隔は、開口部２２２を挟んで、サポートブリッジ部２１２のどの位置においてもほぼ一定になっている。
【００４９】
テンソルブリッジ部２１３は、帯状に形成された部材であり、一端２１３ａが湾曲形状の端部２に接続され、他端２１３ｂがサポートブリッジ部２１２に接続されている。他端２１３ｂは、サポートブリッジ部２１２の中間位置２１２ｂに接続されている。サポートブリッジ部２１２が中間位置２１２ｂにて曲げられて端部２に近寄っているため、テンソルブリッジ部２１３の延在方向の長さは、第１の実施形態の場合に比べて短くなっている。
【００５０】
また、テンソルブリッジ部２１３の一端部２１３ａから他端部２１３ｂに向く方向をテンソルブリッジ部２１３の延在方向とし、サポートブリッジ部２１２の中間位置２１２ｂから両端部２１２ａにそれぞれ向く方向をサポートブリッジ部２１２の延在方向としたとき、サポートブリッジ部２１２の延在方向に対し、テンソルブリッジ部１３の延在方向は９０°を超える角度で交わっている。更に、テンソルブリッジ部２１３の幅２１３ｗは、サポートブリッジ部２１２の幅２１２ｗよりも大きくなっている。ただし、テンソルブリッジ部２１３の幅２１３ｗとサポートブリッジ部２１２の幅２１２ｗは同じでもよく、テンソルブリッジ部２１３の幅２１３ｗがサポートブリッジ部２１２の幅２１２ｗより狭くてもよい。
【００５１】
図６に示すブランク２０１は、金属板２１４に開口部２２２を設けることにより製造される。開口部２２２の形成方法は、第１の実施形態に例示した方法と同様である。
【００５２】
ブランク２０１を準備したら、基板部１１を拘束した状態で、ブランク２０１からサポートブリッジ部２１２とテンソルブリッジ部２１３をせん断加工により取り除くことにより、湾曲状の端部２を有する金属板を形成する。このとき、第１の実施形態と同様にして、テンソルブリッジ部２１３に引っ張り応力を印加しながらせん断を行う。
【００５３】
本実施形態では、第１の実施形態と同様にして、基板部１１を拘束したまま、パンチの突起部をテンソルブリッジ部２１３に押し当てることにより、テンソルブリッジ部２１３を弾性変形させる。ここで、本実施形態ではサポートブリッジ部２１２が湾曲した形状であるため、第１の実施形態のようにサポートブリッジ部１２が直線状である場合に比べて、テンソルブリッジ部２１３の一端２１３ａと他端２１３ｂとの距離が短くなっている。これによりテンソルブリッジ部２１３と基板部１１との間の引張応力が、第１の実施形態よりも高められる。
【００５４】
また、サポートブリッジ部２１２が湾曲しているため、サポートブリッジ部２１２の延在方向とテンソルブリッジ部２１３の延在方向とのなす角度が９０°を超える。このため、テンソルブリッジ部２１３と基板部１１との間においてテンソルブリッジ部２１３の延在方向に沿って生じる引張応力の一部が、サポートブリッジ部２１２にも作用する。これにより、サポートブリッジ部２１２と基板部１１との間にも引張応力が発生する。
【００５５】
その後、第１の実施形態と同様にして、パンチを更に下降させることにより、テンソルブリッジ部２１３及びサポートブリッジ部２１２を一体のまま基板部１１からせん断する。テンソルブリッジ部２１３と基板部１１との接続箇所に引張応力が付与された状態でせん断されるため、基板部１１側のテンソルブリッジ部２１３のせん断箇所では加工硬化が小さくなる。また、サポートブリッジ部２１２と基板部１１との間にも引張応力が作用するため、基板部１１側のサポートブリッジ部２１２のせん断箇所でも加工硬化が小さくなる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果の他に、以下に述べる効果も得られる。すなわち、本実施形態によれば、サポートブリッジ部２１２が湾曲状の端部２に沿って湾曲した形状に形成されているため、サポートブリッジ部２１２が直線状である場合に比べてテンソルブリッジ部２１３の一端２１３ａと他端２１３ｂの距離を短くすることができ、これによりテンソルブリッジ部２１３と基板部１１との間の引張応力を高める調整が可能になる。また、サポートブリッジ部２１２が湾曲することで、サポートブリッジ部２１２と基板部１１との間にも引張応力を発生させることができ、サポートブリッジ部２１２の基板部１１側のせん断箇所での加工硬化を小さくすることができる。これにより、加工硬化が小さくなる箇所を複数箇所に形成できるようになり、端部２をその延長方向に伸ばす加工を施した場合に、端部の割れをより効果的に抑制できるようになる。
【００５７】
なお、図６では、サポートブリッジ部２１２が中間位置２１２ｂにおいて曲げられて、略Ｖ字形状になっている例を示したが、本実施形態はこれに限られるものではない。例えば、図７に示すブランク３０１では、サポートブリッジ部３１２が中間位置３１２ｂのみならず、テンソルブリッジ部３１３に接している領域３１２ｃにおいて曲線状に曲げられている。サポートブリッジ部３１２を平面視すると、円弧状もしくは楕円弧状になっている。このようなブランク３０１であっても、本実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
以下、図８を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。図８は、本実施形態で用いるブランクの平面模式図である。本実施形態と、先に説明した第１の実施形態とを対比すると、基板部とテンソルブリッジ部との接続箇所をせん断してブランクからテンソルブリッジ部を除去する方法は共通するが、サポートブリッジ部の数が異なっている。以下の説明では、本実施形態のブランクの形状について主に説明する。
【００５９】
図８に示すブランクの構成要素のうち、図１及び図２に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図８に示す本実施形態のブランク４０１は、基板部１１、サポートブリッジ部４１２及びテンソルブリッジ部４１３を有する金属板４１４からなる。本実施形態には、２つのサポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂが備えられている。また、金属板４１４には、基板部１１、サポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂ及びテンソルブリッジ部４１３によって囲まれた開口部４２２が設けられている。
【００６０】
本実施形態に係るサポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂはいずれも、帯状に形成された直線状の部材であり、湾曲形状の端部２を迂回するようにそれぞれの両端４１２ａが基板部１１に接続されている。また、サポートブリッジ部４１２Ａは、テンソルブリッジ部４１３の他端４１３ｂに接続され、サポートブリッジ部４１２Ｂは、テンソルブリッジ部４１３の一端４１３ａと他端４１３ｂの間の位置に接続されている。また、サポートブリッジ部４１２Ａ及び４１２Ｂは、所定の間隔を空けて相互に平行に配置されている。サポートブリッジ部４１２Ａ及び４１２Ｂが湾曲形状の端部２を迂回するように基板部１１に接続されることで、サポートブリッジ部４１２Ｂと基板部１１の端部２との間に開口部４２２が設けられる。また、サポートブリッジ部４１２Ａ及び４１２Ｂの間にも開口部４２２が設けられる。
【００６１】
テンソルブリッジ部４１３は、帯状に形成された部材であり、一端４１３ａが湾曲形状の端部２に接続され、他端４１３ｂがサポートブリッジ部４１２Ａに接続されている。他端４１３ｂは、サポートブリッジ部４１２Ａの延在方向の中央に接続されている。また、テンソルブリッジ部４１３の一端４１３ａと他端４１３ｂの間には、別のサポートブリッジ部４１２Ｂが接続されている。
また、テンソルブリッジ部４１３の一端部４１３ａから他端部４１３ｂに向く方向を延在方向としたとき、サポートブリッジ部４１２の延在方向とテンソルブリッジ部４１３の延在方向はほぼ直角に交わっている。また、テンソルブリッジ部４１３の延在方向に直交する幅４１３ｗは、サポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂのそれぞれの幅４１２ｗよりも大きく、更にはサポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂの合計幅よりも大きくなっている。
このように、テンソルブリッジ部４１３に２つのサポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂが接続されることで、テンソルブリッジ部４１３の剛性が高められる。
【００６２】
図８に示すブランク４０１は、金属板４１４に開口部４２２を設けることにより製造される。開口部４２２の形成方法は、第１の実施形態に例示した方法と同様である。
【００６３】
ブランク４０１を準備したら、基板部１１を拘束した状態で、ブランク４０１からサポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂとテンソルブリッジ部４１３をせん断加工により取り除くことにより、湾曲状の端部２を有する金属板を形成する。このとき、第１の実施形態と同様にして、テンソルブリッジ部４１３に引っ張り応力を印加しながらせん断を行う。
【００６４】
本実施形態では、第１の実施形態と同様にして、基板部１１を拘束したまま、パンチの突起部をテンソルブリッジ部４１３に押し当てることにより、テンソルブリッジ部４１３を弾性変形させる。本実施形態では、２つのサポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂによってテンソルブリッジ部４１３の剛性が高められている。これによりテンソルブリッジ部４１３と基板部１１との間の引張応力が、第１の実施形態よりも高められる。
【００６５】
その後、第１の実施形態と同様にして、パンチを更に下降させることにより、テンソルブリッジ部４１３及びサポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂを一体のまま基板部１１からせん断する。テンソルブリッジ部４１３と基板部１１との接続箇所に引張応力が付与された状態でせん断されるため、テンソルブリッジ部４１３のせん断箇所での加工硬化が小さくなる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果の他に、以下に述べる効果も得られる。すなわち、本実施形態によれば、２つのサポートブリッジ部４１２Ａ、４１２Ｂがテンソルブリッジ部４１３に接続されているため、テンソルブリッジ部４１３の剛性が高められ、これによりテンソルブリッジ部４１３と基板部１１との間の引張応力が、第１の実施形態よりも高められる。このため、テンソルブリッジ部４１３のせん断箇所での加工硬化をより小さくすることができる。
【００６７】
なお、図８では、サポートブリッジ部４１２が直線状に形成された例を示したが、本実施形態はこれに限られず、サポートブリッジ部として、略Ｖ字形状に形成されたものを用いてもよい。例えば、図９に示すブランク５０１は、２つのＶ字状のサポートブリッジ部５１２Ａ、５１２Ｂが備えられている。一方のサポートブリッジ部５１２Ｂはテンソルブリッジ部５１３の他端５１３ｂに接続されている。もう一方のサポートブリッジ部５１２Ａは接続ブリッジ部５１２ｃによってサポートブリッジ部５１２Ｂに接続されている。接続ブリッジ部５１２ｃは、サポートブリッジ部５１２Ａ、５１２Ｂの両端と中央にそれぞれ配置されている。
【００６８】
図９に示すブランク５０１を用いることで、本実施形態によって得られる効果の他に、第２の実施形態で説明したような効果も得られる。すなわち、テンソルブリッジ部５１３が短くなることでテンソルブリッジ部５１３により大きな引張応力を印加できるようになる。また、サポートブリッジ部５１２Ａ、５１２Ｂが湾曲することで、サポートブリッジ部５１２Ａ、５１２Ｂと基板部１１との間にも引張応力を発生させることができ、サポートブリッジ部５１２Ａ、５１２Ｂのせん断箇所での加工硬化を小さくすることができる。これにより、加工硬化が小さくなる箇所が複数形成され、端部２をその延長方向に伸ばす加工を施した場合に、端部の割れをより効果的に抑制できるようになる。
【００６９】
（第４の実施形態）
以下、図１０を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。図１０は、本実施形態で用いるブランクの平面模式図である。本実施形態と、先に説明した第１の実施形態とを対比すると、基板部とテンソルブリッジ部との接続箇所をせん断してブランクからテンソルブリッジ部を除去する方法は共通するが、テンソルブリッジ部の形状が異なっている。以下の説明では、本実施形態のブランクの形状について主に説明する。
【００７０】
図１０に示すブランクの構成要素のうち、図１及び図２に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図１０に示す本実施形態のブランク６０１は、基板部１１、サポートブリッジ部６１２及びテンソルブリッジ部６１３を有する金属板６１４からなる。本実施形態のテンソルブリッジ部６１３は、サポートブリッジ部６１２側において幅方向に２つに分割されている。金属板６１４には、基板部１１、サポートブリッジ部６１２及びテンソルブリッジ部６１３によって囲まれた開口部６２２が設けられている。
【００７１】
サポートブリッジ部６１２は、帯状に形成された直線状の部材であり、湾曲形状の端部２を迂回するようにその両端６１２ａが基板部１１に接続されている。直線状のサポートブリッジ部６１２が湾曲形状の端部２を迂回するように基板部１１に接続されることで、サポートブリッジ部６１２と基板部１１の端部２との間に開口部６２２が設けられる。サポートブリッジ部６１２の両端部６１２ａは、中央部分に比べて幅広になっている。これにより、サポートブリッジ部６１２の両端部６１２ａの剛性が高まって両端部６１２ａが弾性変形しにくくなり、サポートブリッジ部６１２と基板部１１との間に生じる引張応力が小さくなる。
【００７２】
テンソルブリッジ部６１３は、一端６１３ａが湾曲形状の端部２に接続され、他端６１３ｂがサポートブリッジ部６１２に接続されている。本実施形態のテンソルブリッジ部６１３は、一端６１３ａから他端６１３ｂに向かう途中で幅方向に２つの枝部６１３ｃに分岐しており、各枝部６１３ｃがサポートブリッジ部６１２に接続されている。すなわち、テンソルブリッジ部６１３は、一端６１３ａ側にある基端部６１３ｄと、他端６１３ｂ側にある枝部６１３ｃとから構成されている。基端部６１３ｄの延在方向は、一端６１３ａからサポートブリッジ部６１２に向けて最短距離をとる方向であり、サポートブリッジ部６１２の延在方向に対して直交する方向になっている。また、枝部６１３ｃの延在方向は、基端部６１３ｄの幅方向両側に広がる方向となっている。枝部６１３ｃの延在方向とサポートブリッジ部６１２の延在方向は、９０°以下の角度で交わっている。枝部６１３ｃとサポートブリッジ部６１２とに囲まれた部分も開口部６２２となっている。テンソルブリッジ部６１３が途中で２つに分岐することで、テンソルブリッジ部６１３の剛性が部分的に低下し、パンチの突起部によって押された際に弾性変形しやすくなる。
【００７３】
図１０に示すブランク６０１は、金属板６１４に開口部６２２を設けることにより製造される。開口部６２２の形成方法は、第１の実施形態に例示した方法と同様である。
【００７４】
ブランク６０１を準備したら、基板部１１を拘束した状態で、ブランク６０１からサポートブリッジ部６１２とテンソルブリッジ部６１３をせん断加工により取り除くことにより、湾曲状の端部２を有する金属板を形成する。このとき、第１の実施形態と同様にして、テンソルブリッジ部６１３に引っ張り応力を印加しながらせん断を行う。
【００７５】
本実施形態では、第１の実施形態と同様にして、基板部１１を拘束したまま、パンチの突起部をサポートブリッジ部に押し当てることにより、テンソルブリッジ部６１３を弾性変形させて、テンソルブリッジ部６１３の一端６１３ａと基板部１１との間で引張応力を生じさせる。ここで、テンソルブリッジ部６１３には枝部６１３ｃが設けられることで剛性が低下し、弾性変形しやすくなっている。一方、サポートブリッジ部６１２はその両端部６１３ａの剛性が高いため、弾性変形しにくくなっている。これにより、テンソルブリッジ部がより弾性変形しやすくなり、テンソルブリッジ部６１３の一端６１３ａと基板部１１との間に生じる引張応力がより高まるようになる。
【００７６】
その後、第１の実施形態と同様にして、パンチを更に下降させることにより、テンソルブリッジ部６１３及びサポートブリッジ部６１２を一体のまま基板部１１からせん断する。テンソルブリッジ部６１３と基板部１１との接続箇所に引張応力が付与された状態でせん断されるため、基板部１１側のテンソルブリッジ部６１３のせん断箇所では加工硬化が小さくなる。また、サポートブリッジ部６１２と基板部１１との間にも引張応力が作用するため、基板部１１側のサポートブリッジ部６１２のせん断箇所でも加工硬化が小さくなる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果の他に、以下に述べる効果も得られる。すなわち、本実施形態によれば、テンソルブリッジ部６１３の他端６１３ｂ側が幅方向に分割されて枝部６１３ｃとなり、各枝部６１３ｃがサポートブリッジ部６１２に接続することで、テンソルブリッジ部６１３とサポートブリッジ部６１２の接続部分の剛性が高くなり、サポートブリッジ部６１２がテンソルブリッジ部６１３の機能を兼ねるようになる。これにより、テンソルブリッジ部６１３のみならず、サポートブリッジ部６１２と基板部１１との間にも引張応力を発生させることができ、サポートブリッジ部６１２の基板部１１側のせん断箇所での加工硬化を小さくすることができる。これにより、加工硬化が小さくなる箇所を複数箇所に形成できるようになり、端部２をその延長方向に伸ばす加工を施した場合に、端部２の割れをより効果的に抑制できる。
【００７８】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１及び図１２に示すように本実施形態では、打ち抜き加工時のブランク１の下側に、サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３の塑性変形を防止するための補助パッド６を配置する。補助パッド６を用いること以外は、図１〜図３に示した第１実施形態の打ち抜き加工方法とほぼ同じであるので、図１１及び図１２に示す構成要素のうち、図１〜図３に示す構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００７９】
図１〜図３に示す例では、パンチ３によってサポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３を押し下げた際に、サポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３の端部がダイ刃４ｆに強く押し当てられ、ダイ刃４ｆに当接した箇所において各ブリッジ部１２，１３が塑性変形する場合がある。そこで、本実施形態では、ブランク１を挟んでパンチ３と対向する位置に補助パッド６を配置し、突起部３ｂに押された各ブリッジ部１２、１３を補助パッド６の補助突起部６ａで支持しつつ、せん断を行う。
【００８０】
図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すように、補助パッド６は、パッド本体６ｂと、パッド本体６ｂの上面部６ｃに設けられた補助突起部６ａとを備えている。また、補助パッド６の下部には、図示略のばね等の弾性体が取り付けられている。
【００８１】
パッド本体６ｂは、上面部６ｃを有しており、上面部６ｃに補助突起部６ａが設けられている。パッド本体６ｂの上面部６ｃの平面視形状は、パンチ本体３ａの底面部３ｃの平面視形状とほぼ同じ形状とされている。
【００８２】
補助突起部６ａは、平面視形状は直線状であり、断面視形状は半円状の突起である。図１１（ａ）及び図１２（ａ）に示すように、補助突起部６ａの位置は、突起部３ｂによる各ブリッジ部１２、１３の押し当て箇所よりも基板部１１側であるとよい。本実施形態では、突起部３ｂの押し当て箇所がサポートブリッジ部１２とテンソルブリッジ部１３との接続箇所に近い場所であるため、補助突起部６ａの位置は、各ブリッジ部１２、１３と基板部との接続箇所に近い位置にするとよい。
【００８３】
次に、図１１及び図１２を参照して、テンソルブリッジ部１３に張力を与えながらサポートブリッジ部１２及びテンソルブリッジ部１３を打ち抜く方法について説明する。図１１（ａ）は、ブランク１、突起部３ｂ及び補助突起部６ａの位置関係を示す平面図であり、図１１（ｂ）〜（ｄ）は、図１１（ａ）のＡＡ’線に対応する断面図である。図１２（ａ）は、図１１（ａ）と同様にブランク１、突起部３ｂ及び補助突起部６ａの位置関係を示す平面図であり、図１２（ｂ）〜（ｄ）は、図１２（ａ）のＢＢ’線に対応する断面図である。
【００８４】
図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すように、例えば下側から順に、補助パッド６、ダイ４、拘束パッド５及びパンチ３の順に配置する。ブランク１は、ダイ４と拘束パッド５の間に配置する。ダイ４と拘束パッド５によるブランク１の拘束領域は、第１の実施形態と同様に、基板部１１の全面である。
【００８５】
次いで、パンチ３を下降させて、突起部３ｂの先端をブリッジ部１２、１３の上面に当接させる。更に、補助パッド６を上昇させて、補助突起部６ａの先端を各ブリッジ部１２、１３の下面に当接させる。補助突起部６ａは、各ブリッジ部１２、１３の基板部１１寄りの位置に当接されるようになる。
【００８６】
次に、補助パッド６の上下方向の位置を固定したまま、パンチ３を下降させて突起部３ｂを各ブリッジ部１２、１３側に押し込み、各ブリッジ部１２、１３を弾性変形させる。各ブリッジ部１２、１３は、補助パッド６の補助突起部６ａによって下側から支持されているため、パンチ３の下降に伴って各ブリッジ部１２、１３が弾性変形する範囲は、補助突起部６ａを平面視した場合の突起部３ｂ側の領域となる。一方、各ブリッジ部１２、１３が補助突起部６ａに支持されるため、図１１（ｃ）及び図１２（ｃ）に示す段階では、各ブリッジ部１２、１３の基板部１１寄りの端部１２ａ、１３ａは弾性変形されない状態にある。各ブリッジ部１２、１３は、補助突起部６ａによって実質的に拘束されるため、補助突起部６ａの内側の領域において各ブリッジ部１２、１３がパンチ３の突起部３ｂに押されて下方向に弾性変形する。
【００８７】
補助突起部６ａによって拘束されている各ブリッジ部１２、１３に対して、パンチ３が更に下方に下降させることで、各ブリッジ部１２、１３が弾性変形し、基板部１１に対して引張応力が付与される。引張応力は、特にテンソルブリッジ部１３と基板部１１との接続箇所に集中する。
【００８８】
そして、図１１（ｄ）に示すように、更にパンチ３を下降させると、テンソルブリッジ部１３と基板部１１との接続箇所にパンチ刃３ｆが当たり、パンチ３によって与えられたせん断応力によって当該接続箇所が塑性変形し、ついにはテンソルブリッジ部１３が基板部１１からせん断されて切り離される。せん断直前までテンソルブリッジ部１３は突起部３ｂに押されて弾性変形しているため、テンソルブリッジ部１３と基板部１１との接続箇所に引張応力が付与された状態でせん断される。これにより、基板部１１側のせん断箇所では加工硬化しにくくなる。
【００８９】
また、同時に、図１２（ｄ）に示すように、サポートブリッジ部１２の両端１２ａと基板部１１との接続箇所にもパンチ刃３ｆが当たり、サポートブリッジ部１２が基板部１１からせん断されて切り離される。テンソルブリッジ部１３とサポートブリッジ部１２は一体のまません断される。サポートブリッジ部１２と基板部１１との間では引張応力がほとんど生じないため、従来のせん断加工と同様に、基板部１１側のせん断箇所では加工硬化が生じる。
【００９０】
以上のように、本実施形態においては、ブランク１を挟んでパンチ３と対向する位置に補助パッド６を配置し、補助パッド６には、突起部３ｂの押し当て箇所よりも基板部１１側で各ブリッジ部１２、１３に接する補助突起部６ａが備えられており、突起部３ｂに押されたテンソルブリッジ部１３を補助突起部６ａで支持しつつ、せん断加工を行う。これにより、突起部３ｂを各ブリッジ部１２、１３に押し込んだ際に、テンソルブリッジ部１３と基板部１１との接続箇所が塑性変形して、引張張力が低減するおそれがあるところ、補助パッド６によって突起部３ｂの押し当て箇所よりも基板部１１側でテンソルブリッジ部１３を支持することで、テンソルブリッジ部１３と基板部１１との接続箇所における塑性変形が抑制され、当該接続箇所に十分な引張応力を印加できるようになる。
【００９１】
（第６の実施形態）
以上、本発明を各実施形態によって説明したが、本発明は、自動車部品の製造に適用可能である。以下、図１３〜図１９を参照して、自動車用のセンターピラーの製造方法について説明する。
【００９２】
図１３は、自動車用のセンターピラー７０１であり、図中左側の長手方向一端７０１ａにルーフパネルが接続されるようになっており、図中右側の他端７０１ｂにはサイドシルパネルが接続されるようになっている。このセンターピラー７０１は、ピラー本体７０２と、ピラー本体７０２の図中左側に設けられた第１接続部７０３と、ピラー本体７０２の図中右側に設けられた第２接続部７０４とからなる。第１接続部７０３にルーフパネルが接合され、第２接続部７０４にサイドシルパネルが接合される。第２接続部７０４は、ピラー本体７０２の長手方向に対して直交する方向に延在している。また、ピラー本体７０２、第１接続部７０３及び第２接続部７０４にはそれぞれ、幅方向両側または片側にフランジ部７０５がある。
【００９３】
ピラー本体７０２は、長手方向に直交する方向の断面形状がハット形形状となっている。すなわち、ピラー本体７０２は、ウエブ部７０２ａと、ウエブ部７０２ａの幅方向両側に接続された縦壁部７０２ｂと、縦壁部７０２ｂに接続されたフランジ部７０５とを備えている。ウエブ部７０２ａ、縦壁部７０２ｂ及びフランジ部７０５は、第１接続部７０３及び第２接続部７０４まで延在している。
【００９４】
フランジ部７０５の形状について説明すると、ピラー本体７０２と第２接続部７０４との接続箇所近傍のフランジ部７０５は、９０°に近い角度で曲げられており、この部分におけるフランジ部７０５の端部７０６は、凹状に湾曲した形状になっている。図１３では、端部７０６を含む領域を領域Ａとして示している。
同様に、ピラー本体７０２と第１接続部７０３との接続部分におけるフランジ部７０５は、９０°に近い角度で曲げられており、この部分におけるフランジ部７０５の端部７０７は、凹状に湾曲した形状になっている。図１３では、端部７０７を含む領域を領域Ｂとして示している。
【００９５】
図１４には、センターピラー７０１のブランク８００を示す。ブランク８００は、高強度鋼板をせん断加工によって打ち抜いて成形されてなるものである。ブランク８００は、その端面８０１の全部がせん断によって形成されており、端面８０１の全部に加工硬化が生じている。図１３に示すセンターピラー７０１は、図１４のブランク８００をプレス成形することによって製造される。ここで、ブランク８００の領域Ａ及び領域Ｂにおける端面８０１は、プレス成形される際に、端面８０１の延在方向に沿って引張応力を受ける。ブランク８００の端面８０１はせん断加工によって加工硬化が生じており、成形後のフランジ部７０５の端部７０６、７０７は、この加工硬化を受けた部位に対応する。このため、所定形状に形成したブランク８００をセンターピラー７０１に加工するためにプレス成形を行うと、フランジ部７０５の端部７０６、７０７において割れが発生するおそれがある。フランジ部７０５の割れは、鋼板強度が高くなるほど顕著に発生する。
【００９６】
プレス成形後に割れが発生し得る箇所は、有限要素法などのシミュレーション技術によって予め予測可能である。そこで、割れが発生し得る箇所に対して、本発明の金属板の打ち抜き加工方法を適用するとよい。
【００９７】
図１５に、本発明の金属板の打ち抜き加工方法を適用したブランク９００の形状を示す。このブランク９００の領域Ａ、領域Ｂの対応する箇所に、サポートブリッジ部及びテンソルブリッジ部が備えられている。
【００９８】
図１５及び図１７に示すように、領域Ａには、ブランク９００を構成する基板部９１１に凹状の湾曲形状の端部９０２がある。この端部９０２には、湾曲形状の端部９０２を迂回するように両端が基板部９１１に接続されたサポートブリッジ部９１２と、一端が湾曲形状の端部９０２に接続されるとともに他端がサポートブリッジ部９１２に接続された１つのテンソルブリッジ部９１３が備えられている。テンソルブリッジ部９１３には、基板部９０２に向かう方向に沿って延在する３つのスリット９１３ｃが設けられている。サポートブリッジ部９１２は、直線部９１２ａと接続部９１２ｂとからなり、平面視で屈曲した形状になっている。直線部９１２ａの一端が基板部９１１に接続されており、直線部９１２ａの他端は接続部９１２ｂに接続されており、接続部９１２ｂが基板部９１１に接続されている。領域Ａにおけるテンソルブリッジ部９１３は、比較的幅が広いため、スリット９１３ｃを設ける必要がある。スリットの要否判断は、例えば、有限要素法を利用したシミュレーションによって、テンソルブリッジ部の弾性変形時の引張応力を予測し、引張応力の予測値があらかじめ設定された基準値を満たさない場合に、スリットを設けるようにするとよい。
【００９９】
図１５及び図１６に示すように、領域Ｂには、ブランク９００を構成する基板部９１１に凹状の湾曲形状の端部９５２がある。この端部９５２には、湾曲形状の端部９５２を迂回するように両端が基板部９１１に接続されたサポートブリッジ部９６２と、一端が湾曲形状の端部９５２に接続されるとともに他端がサポートブリッジ部９６２に接続された１つのテンソルブリッジ部９６３が備えられている。サポートブリッジ部９６２は、直線部９６２ａと接続部９６２ｂとからなり、平面視で屈曲した形状になっている。直線部９６２ａの一端が基板部９１１に接続されており、直線部９６２ａの他端は接続部９６２ｂに接続されており、接続部９６２ｂが基板部９１１に接続されている。領域Ｂにおけるテンソルブリッジ部９６３は、比較的幅が狭いため、スリットを設ける必要はない。スリットの要否判断は、領域Ａの場合と同様に行い、引張応力の予測値があらかじめ設定された基準値を満たす場合に、スリットを設けないと判断するとよい。
【０１００】
そして、第１〜第５の実施形態と同様に、ダイとしわ押さえによって基板部９１１を拘束した状態で、サポートブリッジ部９１２，９６２及びテンソルブリッジ部９１３、９６３と、基板部９１１との接続箇所を、突起部を有するパンチによってせん断する。このとき、パンチの突起部の押し当て箇所は、図１６及び図１７の符号ｐに示す位置とすることが好ましい。
【０１０１】
パンチをブランクに接近させることによって、パンチの突起部がテンソルブリッジ部９１３、９６３を押し下げ、テンソルブリッジ部９１３、９６３と基板部９１１との間に引張応力が生じる。更に、パンチを押し下げることで、引張応力を印加させつつ、テンソルブリッジ部９１３、９６３と基板部９１１との接続箇所がせん断されて切り離される。基板部９１１におけるせん断箇所では、加工硬化が小さくなる。図１８に、せん断加工後のブランク９００を示す。ブランク９００の端面のうち、テンソルブリッジ部９１３、９６３がせん断された箇所を符号a及びｂで示す。このせん断箇所における加工硬化量は、他の箇所における加工硬化量に対して小さくなっている。
【０１０２】
そして、加工硬化量が部分的に低減されたブランク９００に対してプレス成形を行うことで、図１９に示すセンターピラー９０１が得られる。センタ−ピラーの領域Ａ及びＢでは、割れが生じない。
【０１０３】
以上説明したように、センターピラーのような自動車部品をプレス成形法により製造する際に、本発明の金属板の打ち抜き方法を適用して、ブランクのうち凹形状となる端部の加工硬化量を小さくさせることで、割れを生じさせずにプレス成形を行うことが可能になる。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１…ブランク、２…端部、３…パンチ、３ｂ…突起部、３ｃ…底面部、３ｄ…側面部、３ｅ…角部、３ｆ…パンチ刃、４…ダイ、１１…基板部、１２、１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２…サポートブリッジ部、１２ａ、２１２ａ、４１２ａ…両端、１３、１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３…テンソルブリッジ部、１３ａ、２１３ａ、４１３ａ…一端、１３ｂ、２１３ｂ、４１３ｂ…他端、１４、２１４、４１４、６１４…金属板。
【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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