(57)【要約】【課題】延性の低い超高強度なハイテン材からなる金属板をブランク材に用いても、全長に渡ってハット断面形状となるＬ字形状部品を精度よく安定して得る。【解決手段】本発明に係るプレス成形方法は、第１金型１によって金属板１１を中間形状を有する第１プレス成形部品２７をプレス成形する第１プレス成形工程と、第１プレス成形部品２７を製品形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを有し、第１プレス成形部品２７は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部２３に縦壁張出部２９と、Ｌ字形状の屈曲部の天板部２１の外側に天板張出部３１を有しており、縦壁張出部２９の曲率半径はプレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の曲率半径よりも大きく、天板張出部３１に連なる肩部の曲率半径はプレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の天板部２１の外側に連なる肩部の曲率半径より大きいことを特徴とするものである。【選択図】  図１
2015085348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型により金属板をプレス成形して天板部とその天板部の両側に形成された縦壁部とその縦壁部に連続して形成されたフランジ部とを備えた平面視でＬ字形状を有するプレス成形部品を製造するためのプレス成形方法であって、
第１パンチと、第１ダイと、第１ブランクホルダーと、パッドを有する第１金型によって前記金属板を、該金属板における前記Ｌ字形状の短辺の端部に相当する部位を前記ダイと前記ブランクホルダーにかからないように配置し、かつ天板部の一部を前記パッドで押えて中間形状を有する第１プレス成形部品をプレス成形する第１プレス成形工程と、該第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品を第２パンチと第２ダイを有する第２金型によって製品形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを有し、
前記第１プレス成形工程において成形する前記第１プレス成形部品は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部が平面視で見たときに前記プレス成形部品の縦壁部より外側に円弧状に張り出しており、この張り出した円弧の曲率半径が前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の曲率半径よりも大きく、かつ、Ｌ字形状の屈曲部の天板部の外側を前記プレス成形部品の天板部の外側より張り出させるとともに、張り出させた天板部に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径は、前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の天板部の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径より大きくなっていることを特徴とするプレス成形方法。
【請求項２】
前記第１プレス成形工程において前記パッドで押える前記天板部の一部は、少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、前記第１プレス成形部品における天板部の張り出させる部位と干渉しない部位であることを特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。
【請求項３】
前記第１プレス成形工程において前記パッドで押える時機は、前記第１パンチが前記金属板に接触を開始した位置から下死点位置までの成形深さに対して０％から５０％の位置で開始することを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス成形方法。
【請求項４】
前記第１プレス成形工程において縦壁部と天板部を張り出させる量は、前記第１プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分の面積がその張り出し部分に対応する前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の面積に対する面積比率が０．３％から１．２％増となる量であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型により金属板をプレス成形して天板部とその天板部の両側に形成された縦壁部とその縦壁部に連続して形成されたフランジ部とを備えた平面視でＬ字形状を有するプレス成形部品を製造するためのプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体骨格部品であるフロントピラーリンフォースメントなどのＬ字形状部を有する製品を金属板からプレス成形により製造する場合、通常、パンチ、ダイおよびブランクホルダー（皺押さえ）からなる金型を用いて行われる。
この場合、金属板の周囲全てをダイとブランクホルダーにより押さえた状態でパンチとダイの間の距離を近づけて金属板に絞り加工を施すことになる。
【０００３】
このようなプレス成形において、急激に曲がる屈曲部を有するＬ字形状部品をプレス成形する場合、Ｌ字形状部の天板部で皺が生じやすく、その皺を抑制するためにはダイとブランクホルダーでの押さえ力を高めていく対応が可能であるが、そのようにすると部品の肩部や縦壁部で割れが発生しやすくなる。
特に近年、自動車車体の安全性向上および軽量化を達成するために成形素材となる金属板の強度が益々高くなってきており、従来の軟質鋼板ほどの延性は期待できないため、プレス成形時の割れおよび皺への防止対策が重要となっている。
【０００４】
Ｌ字形状部品をプレス成形する技術として、特許文献１には、まず浅く絞り成形した後に別の金型でさらに曲げ成形して最終製品形状とする方法が提案されている。しかし、この方法では、他部品と接合されるＬ字曲がり部は天板とその天板に延設された一つの側壁とさらにその側壁に連結された一つのフランジ面を持つ形状の部品しか作製できず、Ｌ字形状部品の全長に渡ってハット断面形状となるＬ字形状部品を作製することができない。
【０００５】
また、特許文献２には、Ｌ字形状を有する骨格部材に関する他の技術として、ダイ金型、パッドおよび曲げ型からなる金型ユニットを用いたプレス成形方法が提案されている。しかし、この方法でも、上述の特許文献１の場合と同様に、Ｌ字形状部品の全長に渡ってハット断面形状となるＬ字形状部品を作製することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／０７０６２３Ａ１
【特許文献１】ＷＯ２０１１／１４５６７９Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
問題もある。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、９８０ＭＰａ級以上の延性の低い超高強度なハイテン材からなる金属板をブランク材に用いても、全長に渡ってハット断面形状となるＬ字形状部品を得ることができるプレス成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係るプレス成形方法は、金型により金属板をプレス成形して天板部とその天板部の両側に形成された縦壁部とその縦壁部に連続して形成されたフランジ部とを備えた平面視でＬ字形状を有するプレス成形部品を製造するためのプレス成形方法であって、
第１パンチと、第１ダイと、第１ブランクホルダーと、パッドを有する第１金型によって前記金属板を、該金属板における前記Ｌ字形状の短辺の端部に相当する部位を前記ダイと前記ブランクホルダーにかからないように配置し、かつ天板部の一部を前記パッドで押えて中間形状を有する第１プレス成形部品をプレス成形する第１プレス成形工程と、該第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品を第２パンチと第２ダイを有する第２金型によって製品形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを有し、
前記第１プレス成形工程において成形する前記第１プレス成形部品は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部が平面視で見たときに前記プレス成形部品の縦壁部より外側に円弧状に張り出しており、この張り出した円弧の曲率半径が前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の曲率半径よりも大きく、かつ、Ｌ字形状の屈曲部の天板部の外側を前記プレス成形部品の天板部の外側より張り出させるとともに、張り出させた天板部に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径は、前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の天板部の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径より大きくなっていることを特徴とするものである。
【００１０】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記第１プレス成形工程において前記パッドで押える前記天板部の一部は、少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、前記第１プレス成形部品における天板部の張り出させる部位と干渉しない部位であることを特徴とするものである。
【００１１】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記第１プレス成形工程において前記パッドで押える時機は、前記第１パンチが前記金属板に接触を開始した位置から下死点位置までの成形深さに対して０％から５０％の位置で開始することを特徴とするものである。
【００１２】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記第１プレス成形工程において縦壁部と天板部を張り出させる量は、前記第１プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分の面積がその張り出し部分に対応する前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の面積に対する面積比率が０．３％から１．２％増となる量であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、金属板を中間形状を有する第１プレス成形部品としてプレス成形する第１プレス成形工程と、第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品を、製品形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを有し、第１プレス成形部品は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部が平面視で見たときにプレス成形部品の縦壁部より外側に円弧状に張り出しており、この張り出した円弧の曲率半径がプレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の曲率半径よりも大きく、かつ、Ｌ字形状の屈曲部の天板部の外側をプレス成形部品の天板部の外側より張り出させるとともに、張り出させた天板部に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径はプレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の天板部の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径より大きくなっていることにより、延性の低い超高強度なハイテン材からなる金属板をブランク材に用いても、全長に渡ってハット断面形状となるＬ字形状部品を精度よく安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法で成形するプレス成形部品の斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法で成形するプレス成形部品の平面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で成形する第１プレス成形部品の平面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で成形する第１プレス成形部品の要部の説明図である。
【図７】図５におけるＢ−Ｂ矢視断面図であり、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で成形する第１プレス成形部品の要部を説明するための説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型の一部断面を含む側面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１パンチ、第１ダイ、ブランクホルダー）の説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１パンチ）の説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型のパッドの配置の説明図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第２プレス成形工程で用いる第２金型の一部断面を含む側面図である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程における金属板の配置の説明図である。
【図１４】本発明の実施例に係るプレス成形方法で成形する第２プレス成形部品（フロントピラー）の斜視図である。
【図１５】本発明の実施例に係るプレス成形方法で成形する第２プレス成形部品（フロントピラー）の軸直交断面図の一例である。
【図１６】本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１パンチ、ブランクホルダー）の説明図である。
【図１７】本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１パンチ）の説明図である。
【図１８】図１７におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１９】本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１ダイ、パッド）の説明図である。
【図２０】本発明の実施例に係るプレス成形方法の第２プレス成形工程で用いる第２金型（第２パンチ）の説明図である。
【図２１】本発明の実施例に係るプレス成形方法の第２プレス成形工程で用いる第２金型（第２ダイ）の説明図である。
【図２２】本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程におけるパッド押さえ範囲の説明図である。
【図２３】本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程におけるパッド押さえ時機の説明図である。
【図２４】本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程における金属板の配置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法は、図２及び図３に示す完成品であるプレス成形部品１９を製造するためのプレス成形方法であって、図１に示すように、第１パンチ３と、第１ダイ５と、ブランクホルダー７と、パッド９を有する第１金型１によって金属板１１を、中間形状を有する第１プレス成形部品２７にプレス成形する第１プレス成形工程と、該第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品２７を第２パンチ１５と第２ダイ１７を有する第２金型１３によって製品形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを有している。
【００１６】
まず、完成品であるプレス成形部品１９、中間形状を有する第１プレス成形部品２７、製品形状を有する第２プレス成形部品について説明し、その後で、第１金型１、第２金型１３について説明し、さらにプレス成形方法（第１プレス成形工程、第２プレス成形工程）について説明する。
【００１７】
＜プレス成形部品＞
プレス成形部品１９は、図２及び図３に示すように、天板部２１と、両側に形成された縦壁部２３と、縦壁部２３に連続して形成されたフランジ部２５とを備えており、平面視でＬ字形状を有している（図３参照）。
プレス成形部品１９の軸直交断面は全長に渡って、例えば図４に示すようなハット形になっている。
【００１８】
天板部２１は長辺と短辺からなり、平面視でＬ字形状になっている。天板部２１には複数の凸部２１ａを有している。
長辺の端部は縮形する段部が形成されており、この縮形部分が他の部品と接続するための接続部２１ｂになっている。
短辺の端部には縦壁部２３及びフランジ部２５は形成されていない。
なお、図３において縦壁部２３は、周囲の色よりも濃い色で表示されているが、これは縦壁部２３が傾斜していることを表している。
【００１９】
このようにプレス成形部品１９は、急激に曲がる屈曲部を有し全長に渡ってハット断面形状を有する部品であり、それ故、延性の低い超高強度なハイテン材を材料に用いて通常のプレス成形を行うと、Ｌ字形状の屈曲部の天板部２１で皺が生じたり、屈曲部の縦壁部２３の肩部で割れが生じやすい。
そこで、本実施の形態では、このようなプレス成形部品１９を製造するために、以下に説明するように、一旦、中間形状を有する第１プレス成形部品２７を成形し、第１プレス成形部品２７から製品形状を有する第２プレス成形部品に成形する。
【００２０】
＜第１プレス成形部品＞
第１プレス成形部品２７は、第１プレス成形工程において成形される部品である。
第１プレス成形部品２７について、図５〜図７に基づいて説明する。図６は、縦壁部２３の高さの中央における、高さ方向直交断面図を模式的に表したものである。図７は、図５のＢ−Ｂ矢視断面図を模式的に表したものである。図６及び図７において、比較のためにプレス成形部品１９の形状を二点鎖線で表している。
なお、図５〜図７において、プレス成形部品１９（図２〜図４参照）と同様のものには同一の符号を付している。
【００２１】
第１プレス成形部品２７には、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部２３が平面視で見たときにプレス成形部品１９の縦壁部２３より外側に円弧状に張り出す縦壁張出部２９が形成されており、図６に示すように、縦壁張出部２９の円弧の曲率半径ＲBmがプレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の外側の曲率半径ＲBpよりも大きくなっている。
なお、外側の縦壁部２３とは、図６を見れば明らかなように、Ｌ字形状の屈曲部における屈曲の外側にある縦壁部をいう。
さらに、第１プレス成形部品２７には、Ｌ字形状の屈曲部の天板部２１の外側をプレス成形部品１９の天板部２１の外側より張り出させた天板張出部３１が形成されており、図７に示すように、天板張出部３１に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径ＲSmが、プレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の天板部２１の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径ＲSpより大きくなっている。
【００２２】
縦壁部２３と天板部２１を張り出させる量は、第１プレス成形部品２７のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分（縦壁張出部２９と天板張出部３１）の面積（縦壁張出部２９と天板張出部３１の面積の合計）の、張り出し部分に対応するプレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の面積に対する面積比率が０．３％から１．２％増となる量とすることが望ましい。
面積比率の増分が０．３％より少ないと割れを回避することができず、１．２％を超えると第２プレス成形工程で第１プレス成形部品２７をプレス成形部品１９にプレス成形する際に、張り出し部分の材料が余り、プレス成形部品１９にすることができない虞れがある。
第１プレス成形部品２７とプレス成形部品１９の形状は縦壁張出部２９と天板張出部３１の有無以外ほぼ同様である。
【００２３】
＜第２プレス成形部品＞
第２プレス成形部品は、第２プレス成形工程において成形される部品であり、天板部及び縦壁部において製品形状（プレス成形部品１９の天板部２１及び縦壁部２３と同形状）を有するものである。なお、第２プレス成形部品の形状は図２に示すプレス成形部品１９と略同一になるので図示を省略している。
【００２４】
次に、上記の第１プレス成形部品２７と第２プレス成形部品を成形するための第１金型１と第２金型１３について説明する。
【００２５】
＜第１金型＞
第１金型１は、第１プレス成形工程において金属板１１を第１プレス成形部品２７に成形するために用いられる金型であり、図８に示すように、第１パンチ３と、第１ダイ５と、第１ダイ５との間で金属板１１を挟持するブランクホルダー７と、第１パンチ３と協働して金属板１１の一部を挟持するパッド９を有している。
第１パンチ３はボルスター３３に取り付けられており、第１ダイ５はスライダ３５に取り付けられている。
以下に、第１金型１の各構成について、図８〜図１１に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
≪第１パンチ≫
第１パンチ３は、図９〜図１１に示すように、平面視でＬ字形状を有しており、天板部２１を成形する天板成形面部４１と、天板成形面部４１の周囲に縦壁部２３を成形する縦壁成形面部４３を備えている。なお、図１０及び図１１において、縦壁成形面部４３は傾斜しているため、その他の部分よりも濃い色で表示されている。
天板成形面部４１には第１プレス成形部品２７の天板張出部３１を成形するための天板張出成形部４１ａが設けられており、縦壁成形面部４３には縦壁張出部２９を成形するための縦壁張出成形部４３ａが設けられている。
第１パンチ３を上記のような形状にすることにより、第１プレス成形工程において第１プレス成形部品２７を成形する際に、第１プレス成形部品２７のＬ字形状の屈曲部において、天板部２１の外側に連なる肩部の割れを回避することができる。
【００２７】
≪第１ダイ≫
第１ダイ５の中央は、図９に示すように略Ｌ字形状に凹陥しており、その凹陥内の表面が第１パンチ３に対応する成形面５ａになっている。
成形面５ａにおけるＬ字形状の屈曲部を含む位置にはパッド収納部５ｂが設けられており、このパッド収納部５ｂにパッド９が配置されている（図８参照）。
第１ダイ５の成形面５ａの周囲の面は、ブランクホルダー７との間で金属板１１を挟持する挟持面５ｃになっている。
【００２８】
≪ブランクホルダー≫
ブランクホルダー７の中央には、図８及び図９に示すようにパンチ収納部７ａが設けられており、パンチ収納部７ａに第１パンチ３が配置されている。
ブランクホルダー７は、図８に示すようにクッションピン３７によって、上下動可能に支持されている。ブランクホルダー７は、プレス成形開始前には第１パンチ３の上面よりも上方に位置するように支持されており、プレス成形時には第１ダイ５によって押し下げ可能になっている。ブランクホルダー７が押し下げられると、第１パンチ３が相対的にブランクホルダー７から突き出して、第１パンチ３の上部が第１ダイ５に挿入されるようになっている。
【００２９】
≪パッド≫
パッド９は、図８に示すように、バネ３９によって第１パンチ３側に押圧可能に設けられており、第１パンチ３と協働して金属板１１を挟持する。
パッド９は、図１１中に二点鎖線で示すように、第１プレス成形部品２７の天板部２１に相当する部位のうち少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、第１プレス成形部品２７のＬ字形状の屈曲部において、天板部２１の張り出させる位置とは重複しない位置に相当する部位を押圧可能な形状になっている。こうすることで、天板部２１のＬ字形状の屈曲部の内側における皺の発生を抑制することができる。
【００３０】
＜第２金型＞
第２金型１３は、第２プレス成形工程において、第１プレス成形部品２７を第２プレス成形部品に成形する金型であり、図１２に示す通り、第２パンチ１５と第２ダイ１７を有している。
第２パンチ１５はボルスター３３に取り付けられており、第２ダイ１７はスライダ３５に取り付けられている。
以下に、第２金型１３の各構成について説明する。
【００３１】
≪第２パンチ≫
第２パンチ１５は第２プレス成形部品の製品形状を成形する成形面１５ａを有しており、第１プレス成形部品２７の張り出し部分（縦壁張出部２９及び天板張出部３１）（図５〜図７参照）を押縮めることで製品形状を有する第２プレス成形部品にすることができる。
【００３２】
≪第２ダイ≫
第２ダイ１７は、第２パンチ１５の成形面１５ａに対応する成形面１７ａを有しており、第２パンチ１５と協働して第１プレス成形部品２７を第２プレス成形部品に成形するものである。
なお、第２ダイ１７には、必要ならば成形終了後に成形面１７ａに第２プレス成形部品が張り付いた場合に製品の取り出しを容易にするノックアウトピンを配置してもよい。
【００３３】
＜プレス成形方法＞
次に、本発明に係るプレス成形方法（第１プレス成形工程、第２プレス成形工程）について説明する。
【００３４】
≪第１プレス成形工程≫
第１プレス成形工程は、図８に示す第１金型１によって金属板１１を配置し、かつ天板部２１の一部をパッド９で押えて第１プレス成形部品２７をプレス成形する工程である。
以下、より詳細に説明する。
【００３５】
金属板１１は、図１３に示すように、金属板１１における第２プレス成形部品の短辺端部に相当する部位１１ａをブランクホルダー７にかからないように配置する。
短辺端部に相当する部位１１ａがブランクホルダー７にかかるようにしてプレス成形すると、該部位での金属板１１への負荷が大きく、金属板１１における第１パンチ３の肩部に対応する部位に割れが発生したり、部品コーナー付近のフランジ部２５に皺が発生したりする。そこで、上記のように金属板１１を配置して割れや皺の発生を回避する。
【００３６】
金属板１１を配置したら、金属板１１を第１ダイ５とブランクホルダー７で挟持する。こうすることで、フランジ部２５の皺の発生を抑制することができる。
金属板１１を挟持しない場合には、第１パンチ３が押し込まれていくと、部品形状の変化部周辺では金属板１１のうち自由に動ける部分が流れ込み、皺が発生しやすくなる。特に、部品のフランジ部２５となる金属板１１の端部付近では、金属板１１が容易に変形できるため大きな皺が発生する。このため、プレス成形初期から金属板１１を第１ダイ５とブランクホルダー７で押さえることが必要となる。
なお、第１ダイ５とブランクホルダー７で金属板１１を押さえる平均圧力（ブランクホルダー圧力）は、０．７ＭＰａ以上とすることが望ましい。
【００３７】
金属板１１を挟持したら、第１ダイ５を下動させることで、金属板１１に第１パンチ３を押し付けてプレス成形を行う。
プレス成形中は、パッド９によって金属板１１における天板部２１の一部を押える。ここで天板部２１の一部とは、少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、第１プレス成形部品２７における天板張出部３１と干渉しない部位である。
このように、パッド９によって金属板１１を押えることは、Ｌ字形状の屈曲部における皺の発生を抑制するのに有効である。上述したように、金属板１１における第２プレス成形部品の短辺端部に相当する部位１１ａはブランクホルダー７にかからないように配置しているので、プレス成形中おいて、材料が屈曲部に移動して皺が発生しやすい。そこで本発明では、皺の発生を抑制するためにパッド９で押える。
パッド９で金属板１１を押える範囲を少なくともＬ字形状の屈曲部とすれば、皺の発生を防止することができる。さらに広い範囲で天板部２１を押さえてもよい。なお、パッド９によって押さえる範囲は天板張出部３１（図７）と干渉しないようにする。
【００３８】
パンチ９の下死点位置までの成形深さに対して、第１パンチ３が金属板１１に接触を開始した位置を０％、下死点位置を１００％とすると、パッド９で金属板１１を押えるタイミング（時機）は、第１パンチ３が成形深さの０％から５０％の位置で開始することが好ましい。なお、以降の説明において、パッド９で金属板１１の押えを開始するタイミングをパッド押え開始時機という。
【００３９】
パッド押え開始時機を第１パンチ３が成形深さの０％以降に位置するとき（以下、単に「０％位置」という。他も同様とする）としたのは、第１パンチ３と金属板１１との接触初期から始まる天板部２１での金属板１１のふくらみを抑制でき、皺の発生を効果的に抑制できるからである。
パッド押え開始時機を０％位置より前（例えば−１００％位置）とすると、第１ダイ５とブランクホルダー７で金属板１１を挟持する前に、パッド９で金属板１１を第１パンチ３方向に押し込むことになり、金属板１１がずれて成形後の部品形状に対して過大な材料余りを発生させてしまうため好ましくない。
【００４０】
また、第１パンチ３が成形深さの５０％の位置を越えてから第１パンチ３とパッド９で金属板１１を押さえ始めても、すでに天板部２１で波状になったふくらみが大きく皺を抑制しきれないため、パッド押え開始時機は、５０％位置までとするのが好ましい。
【００４１】
第１パンチ３とパッド９で金属板１１を押さえる平均圧力（パッド圧力）は３ＭＰａ以上とすることが望ましい。こうすることで、天板部２１における皺の発生を抑制することができる。
【００４２】
このようにして、第１プレス成形部品２７が成形される。第１プレス成形部品２７の屈曲部には、縦壁張出部２９と天板張出部３１（図５〜図７参照）が形成されて、プレス成形部品１９の屈曲部の形状よりも緩やかな曲率となっているため、Ｌ字形状の屈曲部に割れが発生することはない。
【００４３】
≪第２プレス成形工程≫
第２プレス成形工程は、第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品２７を、第２金型１３によって第２プレス成形部品にプレス成形する工程である。
まず、図１（ｃ）に示すように、第２パンチ１５に第１プレス成形部品２７を載置し、図１（ｄ）に示すように、この状態で第２ダイ１７を下動させることで、第１プレス成形部品２７の縦壁張出部２９と天板張出部３１が押縮められて第２プレス成形部品に成形される。
その後、第２プレス成形部品は周囲の不要な部分が切除（トリミング）されて第１プレス成形部品１９となる。
【００４４】
以上のように、本実施の形態においては、金属板１１から縦壁張出部２９及び天板張出部３１を含む中間形状を有する第１プレス成形部品２７をプレス成形する第１プレス成形工程と、第１プレス成形部品２７から製品形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを有することにより、延性の低い超高強度なハイテン材からなる金属板１１をブランク材に用いても、Ｌ字形状の屈曲部に割れが発生することなくプレス成形部品１９を精度よく安定して得ることができる。
【００４５】
なお、上記ではパッド９をバネ３９によって金属板１１を押圧する例を示したが、実施例で後述するようにガスシリンダーによってパッド９を押圧するようにしてもよい。
【００４６】
また、上記では、第２プレス成形工程後に第２プレス成形部品についてトリミングを行ってプレス成形部品１９にする例を示したが、トリミングを行うタイミングはこれに限られず、例えば第１プレス成形工程後に第１プレス成形部品２７についてトリミングを行い、第２プレス成形工程後に仕上げとして再度トリミングを行うようにしてもよい。
【実施例】
【００４７】
本発明のプレス成形方法による作用効果について確認するために、具体的な実験を行った。
実験は、図１４に示すＬ字形状を有する部品である自動車車体のフロントピラーリンフォースメント（以下、単に「フロントピラー５１」という）を製造するために、様々なプレス成形条件で第１プレス成形部品を成形し、第２プレス成形部品を成形した。そして、各第２プレス成形部品をトリミングしてフロントピラー５１を製造し、製造された各フロントピラー５１について皺や割れの評価を行った。
【００４８】
以下に、完成部品であるフロントピラー５１（図１４及び図１５参照）、フロントピラー５１の第１プレス成形部品及び第２プレス成形部品をプレス成形するための金型（図１６〜図２１参照）について説明し、その後に、第１プレス成形工程におけるプレス成形条件（表１及び図２２、図２３参照）及びフロントピラー５１の製造結果（表２参照）について詳細に説明する。
なお、第１プレス成形部品及び第２プレス成形部品については上記の実施の形態と同様であるのでこれらの詳細な説明は省略する。
【００４９】
まず、フロントピラー５１について説明する。
フロントピラー５１は、図１４に示すように、平面視で長辺と短辺からなるＬ字形状の天板部５３と、天板部５３の周囲に形成された縦壁部５５と、縦壁部５５に連続して形成されたフランジ部５７とを有しており、図１５に示すように全長に渡って軸直交断面が略ハット形になっている。天板部５３の短辺端部には、縦壁部５５とフランジ部５７は形成されていない。
【００５０】
次に、プレス成形に用いた金型（第１金型、第２金型）について説明する。
第１プレス成形工程では、図１６〜図１９に示す第１金型（ブランクホルダー６１、第１パンチ６５、第１ダイ６９、パッド７３）を用いた。
第１パンチ６５は図１６に示すように、平面視でＬ字形状を有している。
【００５１】
ブランクホルダー６１は、図１６に示すように、クッションピン５９で支持されている。ブランクホルダー６１の中央には、パンチ収納部６１ａが設けられており、パンチ収納部６１ａに平面視でＬ字形状を有する第１パンチ６５が配置されている。
第１プレス成形部品の張り出し部分（縦壁張出部と天板張出部）を変化させた実験を行うために、第１パンチ６５はＬ字形状の屈曲部の外側に相当する一部分に取替え可能部６７を有している。
【００５２】
取替え可能部６７には、図１７及び図１８に示すように、縦壁張出成形部６７ａと天板張出成形部６７ｂが形成されており、取替え可能部６７を任意のものに取り換えることにより、張り出し部分（縦壁張出部及び天板張出部）の形状や張出量を変更できるようになっている。例えば、縦壁張出成形部６７ａを設けなければ縦壁張出部を成形せずに天板張出部のみを成形したり、天板張出成形部６７ｂの大きさを変化させることで天板張出部の張出量を変化させたりすることができる。
ブランクホルダー６１はＬ字形状の屈曲部の外側に相当する一部分において取替え可能部６３（図１６参照）を有しており、第１パンチ６５の取替え可能部６７の形状に対応可能になっている。
【００５３】
第１ダイ６９は、図１９に示すように、第１パンチ６５が挿入される凹陥部６９ａを有している。第１ダイ６９の凹陥部６９ａの底面にはパッド収納部６９ｂが設けられており、パッド収納部６９ｂにはパッド７３が配置されている。
第１ダイ６９は、ブランクホルダー６１の取替え可能部６３と第１パンチ６５の取替え可能部６７に対応する取替え可能部７１を有している。
第１ダイ６９は、図２３に示すように、スライダ３５に取り付けられている。
パッド７３は、スライダ３５に設けられたガスシリンダー（図示なし）に繋がって荷重を発生させるようになっており、スライダ３５とガスシリンダーの間に厚さの異なる金属ブロック（図示なし）を入れることで、パッド７３の突き出し位置が調整可能になっている。
【００５４】
第２プレス成形工程では、図２０及び図２１に示す第２金型（第２パンチ７５、第２ダイ７７）を用いた。
第２パンチ７５は、図２０に示すように、第１プレス成形部品の張り出し部分（縦壁張出部と天板張出部）を製品形状に成形可能なように、張り出し部分に対応する部分が製品形状になっている。
第２ダイ７７は図２１に示すように、第２パンチ７５が挿入される凹陥部７７ａを有している。
【００５５】
次に、第１プレス成形工程におけるプレス成形条件について詳細に説明する。
第１プレス成形工程では、以下のパラメータを様々に組み合わせてプレス成形を行った。
金属板７９の材料、面積増加率（第１プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分の面積がその張り出し部分に対応する製品形状のＬ字形状の屈曲部の面積に対する増加率）、縦壁部における曲率半径ＲBpに対する曲率半径ＲBmの比（図６参照。以下、「縦壁部の曲率半径の比」という）、肩Ｒ部における曲率半径ＲSpに対する曲率半径ＲSmの比（図７参照。以下、「肩Ｒ部の曲率半径の比」という）、ブランクホルダー圧力（ＭＰａ）、パッド押さえ範囲、パッド圧力（ＭＰａ）、パッド突き出し位置（％）、金属板配置。
以下に、上記パラメータ毎に詳細に説明する。
【００５６】
金属板７９の材料は、延性の低い超高強度なハイテン材として、引張強度９８０ＭＰａ級および１１８０ＭＰａ級冷延鋼板の２種類を用いた。なお、板厚は、１．４ｍｍとした。
【００５７】
面積増加率は、製品形状に対する第１プレス成形部品におけるＬ字形状の屈曲部の外側の縦壁部と天板部の張り出し部分の面積増加率であり、０．３％〜１．２％の増加が好ましい範囲である。
【００５８】
縦壁部の曲率半径の比はＲBm／ＲBpによって求められる値であり、この値が１．０の場合は縦壁張出部を設けないことを意味し、値を大きくすれば第１プレス成形部品における縦壁張出部の張出量が多くなることを意味している。
縦壁部の曲率半径の比は、１．０〜２．０の間で変化させた。
【００５９】
肩Ｒ部の曲率半径の比はＲSm／ＲSpによって求められる値であり、この値が１．０の場合は天板張出部を設けないことを意味し、値を大きくすれば第１プレス成形部品における天板張出部の張出量が多くなることを意味している。
肩Ｒ部の曲率半径の比は、１．０〜２．１の間で変化させた。
【００６０】
パッド押さえ範囲は、図２２に示す２種類のパッド７３を用いて変更した。図２２ではパッド押さえ範囲を二点鎖線で囲んで示している。
図２２（ａ）のパッド押さえ範囲は、金属板７９におけるＬ字形状の屈曲部に相当する部位を含む範囲であり、図２２（ｂ）は、屈曲部に相当する部位の一部の範囲である。いずれにおいても、第１パンチ６５（取替え可能部６７（図１７参照））の天板張出成形部６７ｂを押さえないようになっている。
図２２（ａ）、（ｂ）に示す範囲は、ともに本発明の範囲である。
【００６１】
ブランクホルダー圧力は、第１ダイ６９とブランクホルダー６１で挟んだ金属板７９の領域における平均圧力であり、０．７ＭＰａ以上が好ましい範囲である。
【００６２】
パッド突き出し位置は、図２３に示すようにパッド７３（図１９参照）を外した状態で第１ダイ６９とブランクホルダー６１で金属板７９を挟み、この状態でパッド７３を設置したときに、パッド７３が金属板７９に接触する位置をパッド７３の０％位置とし、原点よりも上方を正、下方を負の方向として、成形深さを１００％位置とした。パッド突き出し位置は、０％から５０％の位置が好ましい範囲である。
【００６３】
金属板７９の配置は、図２４に示すように２パターンとした。図２４（ａ）は金属板７９を、金属板７９における短辺端部に相当する部位７９ａをブランクホルダー６１にかからないように配置した場合であり、図２４（ｂ）は部位７９ａをブランクホルダー６１にかかるように配置した場合である。
【００６４】
これらのプレス成形条件についてまとめたものを表１に示す。
【００６５】
【表１】
2015085348.tif 000003
【００６６】
表１において材料は、引張強度９８０ＭＰａ級を980と表記し、１１８０ＭＰａ級を1180と表記している。
【００６７】
表１の本発明例１〜本発明例１５に示す条件は、縦壁部の曲率半径の比（**）、肩Ｒ部の曲率半径の比（***）、パッド押さえ範囲、素材金属板の配置が本発明の範囲である。
本発明例１〜本発明例１０に示す条件は、面積増加率（*）、ブランクホルダー圧力（ＭＰａ）、パッド圧力（ＭＰａ）、パッド突き出し位置（％）を好ましい範囲としたものである。
比較例１〜比較例４に示す条件は、特定のパラメータの数値が本発明範囲外としたものである（表１中において下線を付したパラメータを参照）。
【００６８】
上記表１の各条件に基づいて第１プレス成形工程を行って第１プレス成形部品を成形し、該第１プレス成形部品を第２プレス成形工程においてさらにプレス成形し、第２プレス成形部品を得た。そして、第２プレス成形部品の周囲の余分な部分をトリミングしてフロントピラー５１を製造した。
プレス成形条件毎に製造されたフロントピラー５１の評価結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
2015085348.tif 000004
【００７０】
評価項目はフランジ部５７の割れと皺、天板部５３の皺、第１パンチ６５の肩Ｒ部（以下、単に「肩Ｒ部」という）の割れである（図１４参照）。
皺の評価は目視で行った。表２において、皺が見られない場合を◎、わずかに皺が見られたが許容範囲の場合を○、微小な場合を△、顕著な場合を×と表記している。
また、割れの評価も目視で行った。表２において、割れが見られない場合を○、ほんのわずかに割れが見られた場合を△、割れが見られた場合を×と表記している。
そして、皺および割れの総合評価を行った。表２において、製品として全く問題のない場合をｇｏｏｄ、製品として許容できる場合をＯＫ、許容できない場合をＮＧと表記している。
【００７１】
表２に示すとおり、本発明例１〜本発明例１５においては、割れについては、肩Ｒ部においてほんのわずかに割れが見られたもの（本発明例１１）があったものの、それ以外は、肩Ｒ部及びフランジ部５７において割れは見られなかった。
同様に、ほとんどのものにおいて皺は見られなく、顕著な場合もなかった。
以上のことから、本発明例１〜本発明例１５のすべてにおいて総合評価がｇｏｏｄまたはＯＫと評価され、良好なプレス成形をすることができた。
【００７２】
一方、比較例１〜比較例４では総合評価がＮＧ（不良）であった。
比較例１では図２４（ｂ）に示すように金属板７９における短辺端部に相当する部位７９ａをブランクホルダー６１にかかるように配置したため肩Ｒ部に割れが生じた。
比較例２ではパッド７３で押さえなかったため天板部５３の皺が発生した。
比較例３では、第１プレス成形部品で縦壁張出部を成形しなかったために、肩Ｒ部で割れが生じた。
比較例４では、第１プレス成形部品で天板張出部を形成しなかったために、肩Ｒ部で割れが生じた。
【００７３】
以上のように、本実施例では、本発明を適用することで延性の低い超高強度なハイテン材を用いても、割れの発生を回避し、かつ皺の発生を抑制し、精度よく安定してフロントピラー５１を製造することができた。
【符号の説明】
【００７４】
１  第１金型
３  第１パンチ
５  第１ダイ
５ａ  成形面
５ｂ  パッド収納部
５ｃ  挟持面
７  ブランクホルダー
７ａ  パンチ収納部
９  パッド
１１  金属板
１１ａ  部位
１３  第２金型
１５  第２パンチ
１５ａ  成形面
１７  第２ダイ
１７ａ  成形面
１９  プレス成形部品
２１  天板部
２１ａ  凸部
２１ｂ  接続部
２３  縦壁部
２５  フランジ部
２７  第１プレス成形部品
２９  縦壁張出部
３１  天板張出部
３３  ボルスター
３５  スライダ
３７  クッションピン
３９  バネ
４１  天板成形面部
４１ａ  天板張出成形部
４３  縦壁成形面部
４３ａ  縦壁張出成形部
５１  フロントピラー
５３  天板部
５５  縦壁部
５７  フランジ部
５９  クッションピン
６１  ブランクホルダー
６１ａ  パンチ収納部
６３  取替え可能部
６５  第１パンチ
６７  取替え可能部
６７ａ  縦壁張出成形部
６７ｂ  天板張出成形部
６９  第１ダイ
６９ａ  凹陥部
６９ｂ  パッド収納部
７１  取替え可能部
７３  パッド
７５  第２パンチ
７７  第２ダイ
７７ａ  凹陥部
７９  金属板
７９ａ  部位
【図１】
2015085348.tif 000005
【図４】
2015085348.tif 000006
【図６】
2015085348.tif 000007
【図７】
2015085348.tif 000008
【図８】
2015085348.tif 000009
【図９】
2015085348.tif 000010
【図１２】
2015085348.tif 000011
【図１４】
2015085348.tif 000012
【図１５】
2015085348.tif 000013
【図１６】
2015085348.tif 000014
【図１７】
2015085348.tif 000015
【図１８】
2015085348.tif 000016
【図１９】
2015085348.tif 000017
【図２０】
2015085348.tif 000018
【図２１】
2015085348.tif 000019
【図２２】
2015085348.tif 000020
【図２３】
2015085348.tif 000021
【図２４】
2015085348.tif 000022
【図２】
2015085348.tif 000023
【図３】
2015085348.tif 000024
【図５】
2015085348.tif 000025
【図１０】
2015085348.tif 000026
【図１１】
2015085348.tif 000027
【図１３】
2015085348.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月20日(2014.11.20)
【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】
金型により金属板をプレス成形して天板部とその天板部の両側に形成された縦壁部とその縦壁部に連続して形成されたフランジ部とを備えた平面視でＬ字形状を有するプレス成形部品を製造するためのプレス成形方法であって、
第１パンチと、第１ダイと、第１ブランクホルダーと、パッドを有する第１金型に、前記金属板を、該金属板における前記Ｌ字形状の短辺の端部に相当する部位が前記第１ダイと前記第１ブランクホルダーにかからないように該金属板を配置し、かつ天板部の一部を前記パッドで押えることによって、該金属板を中間形状を有する第１プレス成形部品にプレス成形する第１プレス成形工程と、該第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品を第２パンチと第２ダイを有する第２金型によって、天板部及び縦壁部が前記プレス成形部品と同一の形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを有し、
前記第１プレス成形工程において成形する前記第１プレス成形部品は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部が平面視で前記プレス成形部品の縦壁部より外側に円弧状に張り出しており、この張り出した円弧の曲率半径が前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の曲率半径よりも大きく、かつ、Ｌ字形状の屈曲部の天板部の外側が前記プレス成形部品の天板部の外側より張り出しているとともに、張り出した天板部に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径は、前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の天板部の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径より大きくなっていることを特徴とするプレス成形方法。
【請求項２】
前記第１プレス成形工程において前記パッドで押える前記天板部の一部は、少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、前記第１プレス成形部品における天板部の張り出している部位と干渉しない部位であることを特徴とする請求項１記載のプレス成形方法。
【請求項３】
前記第１プレス成形工程において前記パッドで押え始める時機は、前記第１パンチが前記金属板に接触を開始した位置から下死点位置までの成形深さに対して０％から５０％の位置であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス成形方法。
【請求項４】
前記第１プレス成形工程において縦壁部と天板部との張り出し量は、前記第１プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分の面積の、該張り出し部分に対応する前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の面積に対する面積比率が０．３％から１．２％増となる量であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のプレス成形方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（１）本発明に係るプレス成形方法は、金型により金属板をプレス成形して天板部とその天板部の両側に形成された縦壁部とその縦壁部に連続して形成されたフランジ部とを備えた平面視でＬ字形状を有するプレス成形部品を製造するためのプレス成形方法であって、
第１パンチと、第１ダイと、第１ブランクホルダーと、パッドを有する第１金型に、前記金属板を、該金属板における前記Ｌ字形状の短辺の端部に相当する部位が前記第１ダイと前記第１ブランクホルダーにかからないように該金属板を配置し、かつ天板部の一部を前記パッドで押えることによって、該金属板を中間形状を有する第１プレス成形部品にプレス成形する第１プレス成形工程と、該第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品を第２パンチと第２ダイを有する第２金型によって、天板部及び縦壁部が前記プレス成形部品と同一の形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを有し、
前記第１プレス成形工程において成形する前記第１プレス成形部品は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部が平面視で前記プレス成形部品の縦壁部より外側に円弧状に張り出しており、この張り出した円弧の曲率半径が前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の曲率半径よりも大きく、かつ、Ｌ字形状の屈曲部の天板部の外側が前記プレス成形部品の天板部の外側より張り出しているとともに、張り出した天板部に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径は、前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の天板部の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径より大きくなっていることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記第１プレス成形工程において前記パッドで押える前記天板部の一部は、少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、前記第１プレス成形部品における天板部の張り出している部位と干渉しない部位であることを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記第１プレス成形工程において前記パッドで押え始める時機は、前記第１パンチが前記金属板に接触を開始した位置から下死点位置までの成形深さに対して０％から５０％の位置であることを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記第１プレス成形工程において縦壁部と天板部との張り出し量は、前記第１プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分の面積の、該張り出し部分に対応する前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の面積に対する面積比率が０．３％から１．２％増となる量であることを特徴とするものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
パッド９の下死点位置までの成形深さに対して、第１パンチ３が金属板１１に接触を開始した位置を０％、下死点位置を１００％とすると、パッド９で金属板１１を押えるタイミング（時機）は、第１パンチ３が成形深さの０％から５０％の位置で開始することが好ましい。なお、以降の説明において、パッド９で金属板１１の押えを開始するタイミングをパッド押え開始時機という。