(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
張出部を有するプレス成形品を板状材料からプレス成形する方法において、
前記板状材料が余肉部を有し、該余肉部を直辺で折り曲げ、曲げフランジ部を有する中間成形品とする第１のプレス工程と、
前記中間成形品に前記張出部を設ける張出加工を含むプレス成形を施す第２のプレス工程と、
を含むことを特徴とするプレス成形方法。
【請求項２】
前記第１のプレス工程の前に、
予め特定したプレス成形時の材料流入量に応じて、前記プレス成形品の展開形状の輪郭外形に余肉部を設けるブランク形状を決定するブランク形状の決定工程を有することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
【請求項３】
前記曲げフランジ部の断面をＬ形またはＺ形とすることを特徴とする請求項１または２に記載のプレス成形方法。
【請求項４】
前記曲げフランジ部の断面をＺ形とし、
前記第１のプレス工程で折り曲げられた平坦縦壁部を、前記第２のプレス工程において高さ方向に延伸することを特徴とする請求項１または２に記載のプレス成形方法。
【請求項５】
前記平坦縦壁部の延伸された高さΔｈを、対応する曲げフランジ部に接続する平板部の代表長さＬの０．２〜１．０％とする、ここで、平板部の代表長さＬとは、張出部中央から曲げフランジにおろした垂線を、平板部を含む平面に投影したときの長さであることを特徴とする請求項４に記載のプレス成形方法。
【請求項６】
前記第１のプレス工程では、前記余肉部を、前記プレス成形品の展開形状の輪郭外形線に対し外接、または離隔した直辺で折り曲げることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス成形方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のプレス成形方法の余肉部を有する板状材料のブランク材。
【請求項８】
前記余肉部が、隣り合う前記直辺の接続部に切り欠きを有することを特徴とする請求項７に記載の板状材料のブランク材。
【請求項９】
請求項１または２に記載のプレス成形方法における前記中間成形品であって、
余肉部に直辺で折り曲げられた曲げフランジ部を有することを特徴とする中間成形品。
【請求項１０】
前記曲げフランジ部の断面がＬ形またはＺ形であることを特徴とする請求項９に記載の中間成形品。
【請求項１１】
張出部を有するプレス成形品を板状材料から製造する方法であって、
前記プレス成形品の展開形状の外形に余肉部を付して前記板状材料から抜き加工するブランク工程と、
前記余肉部を直辺で折り曲げ、曲げフランジ部を有する中間成形品とする第１のプレス工程と、
前記中間成形品に前記張出部を設ける張出加工を含むプレス成形を施す第２のプレス工程と、
前記余肉部をトリミングするトリミング工程と、
を含むことを特徴とするプレス成形品の製造方法。
【請求項１２】
前記ブランク工程の前に、
予め特定したプレス成形時の材料流入量に応じて、前記プレス成形品の展開形状の輪郭外形に余肉部を設けるブランク形状を決定するブランク形状の決定工程を有することを特徴とする請求項１１に記載のプレス成形品の製造方法。
【請求項１３】
前記曲げフランジ部の断面をＬ形またはＺ形とすることを特徴とする請求項１１または１２に記載のプレス成形品の製造方法。
【請求項１４】
前記曲げフランジ部の断面をＺ形とし、
前記第１のプレス工程で折り曲げられた平坦縦壁部を、前記第２のプレス工程において高さ方向に延伸することを特徴とする請求項１１または１２に記載のプレス成形品の製造方法。
【請求項１５】
前記平坦縦壁部の延伸された高さΔｈを、対応する曲げフランジ部に接続する平板部の代表長さＬの０．２〜１．０％とする、ここで、平板部の代表長さＬとは、張出部中央から曲げフランジにおろした垂線を、平板部を含む平面に投影したときの長さであることを特徴とする請求項１４に記載のプレス成形品の製造方法。
【請求項１６】
前記第１のプレス工程では、前記余肉部を、前記プレス成形品の展開形状の輪郭外形線に対し外接、または離隔した直辺で折り曲げることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法。
【請求項１７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のプレス成形方法でプレス成形されることを特徴とするプレス成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプレス成形工程を含む板状材料のプレス成形において生じるスプリングバックを低減し、プレス成形品の寸法精度を高めるプレス成形方法、そのプレス成形に用いるブランク材、中間成形品、プレス成形品の製造方法、および、そのプレス成形方法で成形したプレス成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー問題や地球環境問題を契機に、燃費の向上を目的とした自動車車体の軽量化の要求が高まる一方で、衝突時の乗員保護のため、衝突特性、例えば、車体剛性の向上に対する要求も年々高まっている。この相反する二つの要求に応えるため、高強度鋼板の適用拡大が進んでいる。高強度鋼板を適用することによって、板厚を大きくすることなく、自動車車体の強度、剛性や衝突時の吸収エネルギーを高めることができる。【０００３】
しかしながら、一般に車体部品の加工に多用されているプレス成形においては、スプリングバックと呼ばれる形状凍結不良が問題となる。スプリングバックは、板状材料としての鋼板からプレス成形したプレス成形品を金型から離型した際に生じ、鋼板の材料強度の高まりに伴って大きくなる。スプリングバックは外観品質を損なうだけでなく組立て時の溶接不良の原因ともなるため、高強度鋼板の適用拡大には、スプリングバック対策が必要不可欠である。【０００４】
スプリングバックの原因は、残留応力の不均一によって生じる曲げモーメントがプレス成形品の離型時に解放されることによる弾性回復である。このため従来から、スプリングバック対策として残留応力の不均一を緩和させる方法等が提案されている。【０００５】
特許文献１では、伸びフランジ部にエンボスを配置し、縮みフランジ部に余肉ビードを配置した中間品を成形し、最終成形品の成形において、伸びフランジ部にはエンボスを潰すことで圧縮応力を与え、縮みフランジ部には余肉ビードによって引張応力を与えることで、プレス成形品の残留応力分布を平準化する技術が提案されている。【０００６】
特許文献２では、天板部とフランジ部とが側壁部を介して幅方向で連続していると共に、上記天板部及び上記フランジ部が長手方向に沿って上記天板部側に凸若しくは凹に湾曲したハット形断面を有する製品形状に、金属板をプレス成形して製造する際に、製品形状での曲率半径よりも小さい曲率半径にプレス成形して中間部品を製造し，製造した中間部品を製品形状にプレス成形することで天板部とフランジ部の応力差により発生する曲げモーメントを低減し，キャンバーバックを抑制する技術が提案されている。【０００７】
特許文献３では、平面部の周縁の少なくとも一部に略直角に折り曲げられたフランジ部を有するプレス成形品の前記フランジ部の端縁に沿って複数の三角ビードを形成することで平面度を矯正する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２５５１１７号公報
【特許文献２】特許第６１７６４３０号公報
【特許文献３】特開平１１−２７７１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
残留応力を平準化させる方法として、特許文献１では伸びフランジ部にエンボスを形成するとともに縮みフランジ部に余肉ビードを形成する方法を提案しているが、本発明が主に対象としている低剛性部品は、低応力でもスプリングバックが生じるため、特定部分の応力を低減させても不十分な場合がある。また、特定部分の応力を低減させた結果生じる新たな応力状態で、別の形態のスプリングバックが生じるおそれがある。【００１０】
特許文献２では、連続するハット形状が湾曲している場合を扱うが、本発明が主に対象としている低剛性部品は、成形深さが浅く、天板部の張出形状の有無により応力状態が大きく変わるため、特許文献２の技術のように一様の方法で応力低減を行うことはできない。【００１１】
特許文献３では、低剛性部品の中には曲げフランジを持たないエッジを有する部品もあり、そのような部位の剛性の低さがパネル全体の平坦度を悪くする場合もあるため、対策として不十分な場合がある。【００１２】
即ち、従来の技術の解決すべき課題を列記すると以下のようになる。
（１）形状剛性が低い部品に対して，スプリングバック抑制に有効なプレス成形工法であること。
（２）部品の形状によらず適用可能なプレス成形工法であること。【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、部品の剛性向上によるスプリングバック抑制対策において、有効な中間成形品形状であり、プレス成形後のスプリングバック量が小さく、形状凍結性に優れた製品を簡便に製造することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明者らは鋭意検討の結果、低剛性部品のスプリングバックによる成形品パネルのゆがみに対して、材料流入過多による材料余りが悪影響を及ぼすことを見出し、材料流入を抑制するため、余肉のフランジを直辺で折り曲げ、折り込み部の曲げ曲げ戻し抵抗により次工程の成形工程での材料流入を抑制する技術を開発した。
上記課題を有利に解決する本発明のプレス成形方法は、張出部を有するプレス成形品を板状材料からプレス成形する方法において、上記板状材料が余肉部を有し、上記余肉部を直辺で折り曲げ、曲げフランジ部を有する中間成形品とする第１のプレス工程と、上記中間成形品に上記張出部を設ける張出加工を含むプレス成形を施す第２のプレス工程と、を含むことを特徴としている。【００１５】
なお、本発明のプレス成形方法は、
（ａ）上記第１のプレス工程の前に、予め特定したプレス成形時の材料流入量に応じて、上記プレス成形品の展開形状の輪郭外形に余肉部を設けるブランク形状を決定するブランク形状の決定工程を有すること、
（ｂ）上記曲げフランジ部の断面をＬ形またはＺ形とすること、
（ｃ）上記曲げフランジ部の断面をＺ形とし、上記第１のプレス工程で折り曲げられた平坦縦壁部を、上記第２のプレス工程において高さ方向に延伸すること、
（ｄ）上記平坦縦壁部の延伸された高さΔｈを、対応する曲げフランジ部に接続する平板部の代表長さＬの０．２〜１．０％とする、ここで、平板部の代表長さＬとは、張出部中央から曲げフランジにおろした垂線を、平板部を含む平面に投影したときの長さであること、
（ｅ）上記第１のプレス工程では、上記余肉部を、上記プレス成形品の展開形状の輪郭外形線に対し外接、または離隔した直辺で折り曲げること、
などが好ましい解決手段になり得るものと考えられる。【００１６】
また、上記課題を有利に解決する本発明にかかる板状材料のブランク材は、上記プレス成形方法で用いる余肉部を有することを特徴としている。【００１７】
なお、本発明にかかる板状材料のブランク材は、上記余肉部が、隣り合う上記直辺の接続部に切り欠きを有することが好ましい解決手段になり得るものと考えられる。【００１８】
また、上記課題を有利に解決する本発明の中間成形品は、上記プレス成形方法における上記中間成形品であって、余肉部に直辺で折り曲げられた曲げフランジ部を有することを特徴としている。【００１９】
なお、本発明にかかる中間成形品は、上記曲げフランジ部の断面がＬ形またはＺ形であることが好ましい解決手段になり得るものと考えられる。【００２０】
また、上記課題を有利に解決する本発明のプレス成形品の製造方法は、張出部を有するプレス成形品を板状材料から製造する方法であって、上記プレス成形品の展開形状の外形に余肉部を付して上記板状材料から抜き加工するブランク工程と、上記余肉部を直辺で折り曲げ、曲げフランジ部を有する中間成形品とする第１のプレス工程と、上記中間成形品に上記張出部を設ける張出加工を含むプレス成形を施す第２のプレス工程と、上記余肉部をトリミングするトリミング工程と、を含むことを特徴としている。【００２１】
なお、本発明のプレス成形品の製造方法は、
（ａ）上記ブランク工程の前に、予め特定したプレス成形時の材料流入量に応じて、上記プレス成形品の展開形状の輪郭外形に余肉部を設けるブランク形状を決定するブランク形状の決定工程を有すること、
（ｂ）上記曲げフランジ部の断面をＬ形またはＺ形とすること、
（ｃ）上記曲げフランジ部の断面をＺ形とし、上記第１のプレス工程で折り曲げられた平坦縦壁部を、上記第２のプレス工程において高さ方向に延伸すること、
（ｄ）上記平坦縦壁部の延伸された高さΔｈを、対応する曲げフランジ部に接続する平板部の代表長さＬの０．２〜１．０％とする、ここで、平板部の代表長さＬとは、張出部中央から曲げフランジにおろした垂線を、平板部を含む平面に投影したときの長さであること、
（ｅ）上記第１のプレス工程では、上記余肉部を、上記プレス成形品の展開形状の輪郭外形線に対し外接、または離隔した直辺で折り曲げること、
などが好ましい解決手段になり得るものと考えられる。【００２２】
さらに、上記課題を有利に解決する本発明のプレス成形品は、上記いずれかのプレス成形方法でプレス成形されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のプレス成形方法によれば、余肉のフランジを直辺で折り曲げ、好ましくは、曲げ変形でＬ形あるいはＺ形に折り込んで、曲げフランジ部を下型と上型あるいはブランクホルダーで挟んで、曲げ曲げ戻しによる抵抗により、張出成形時の材料流入を抑制し、ゆがみなく、プレス成形品を成形できる。【００２４】
しかも、本発明のプレス成形方法によれば、折り込むフランジ部分だけブランクを拡張すればよいため、通常のドロー成形よりも材料歩留が高い。また、予め余肉部を設ける必要がある場所を決定することにより、より材料の無駄なく、プレス成形を行うことができる。そして、曲げフランジにＺ形を用い、曲げフランジ部の平坦縦壁部を延伸することで、平板部のたわみを吸収すれば、より精度高くプレス成形品を成形できる。【００２５】
また、本発明のブランク材は、本発明のプレス成形方法に好適に適用でき、本発明の中間成形品は後続するプレス工程において、スプリングバックを低減して加工できる。【００２６】
また、本発明のプレス成形品の製造方法では、トリミング加工によりゆがみなく、最終製品形状に加工できる。【００２７】
さらに、本発明のプレス成形品によれば、本発明のプレス成形方法でプレス成形されるものであるので、スプリングバックを効率的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にかかるＬ形のフランジ折り曲げのパターンを示す部分断面図である。（ａ）α＝９０°、（ｂ）α＜９０°および（ｃ）α＞９０°を表す。
【図２】本発明にかかるＺ形のフランジ折り曲げのパターンを示す部分断面図である。（ａ）α＝β＝９０°、（ｂ）α＝９０°、β＜９０°、（ｃ）α＝９０°、β＞９０°、（ｄ）α＞９０°、β＝９０°、（ｅ）α＜９０°、β＝９０°、（ｆ）α＞９０°、β＞９０°、（ｇ）α＞９０°、β＜９０°、（ｈ）α＜９０°、β＞９０°および（ｉ）α＜９０°、β＜９０°を表す。
【図３】本発明の一実施形態に係るプレス成形品を示す斜視図である。
【図４】上記プレス成形品のスプリングバック後の形態を模式的に示す斜視図である。
【図５】上記実施形態に係る曲げ折り込み後の中間成形品を示す斜視図である。
【図６】上記実施形態に係る張出成形後のプレス成形品を示す斜視図である。
【図７】従来のプレス成形後のスプリングバック量の一例を示す等高線図である。
【図８】上記実施形態にかかるプレス成形後のスプリングバック量を示す等高線図である。
【図９】従来のプレス成形後のＸ方向変位量を示す等高線図である。
【図１０】実施例３に係る張出成形後のプレス成形品を示す斜視図である。
【図１１】実施例３に係る各プレス工程後のＺ形折り曲げ部の平坦縦壁部の状態を示す部分断面模式図であって、（ａ）第１のプレス工程後の部分断面模式図、（ｂ）第２のプレス工程後の部分断面模式図を表す。
【図１２】実施例３にかかるプレス成形後のスプリングバック量を示す等高線図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るプレス成形品を示す斜視図である。
【図１４】上記プレス成形品のスプリングバック後の形態を模式的に示す斜視図である。
【図１５】上記他の実施形態に係る曲げ折り込み後の中間成形品を示す斜視図である。
【図１６】上記他の実施形態に係る張出成形後のプレス成形品を示す斜視図である。
【図１７】従来のプレス成形後のスプリングバック量の一例を示す等高線図である。
【図１８】上記他の実施形態にかかるプレス成形後のスプリングバック量を示す等高線図である。
【図１９】従来のプレス成形後のＸ方向変位量を示す等高線図である。
【図２０】従来のプレス成形後のＹ方向変位量を示す等高線図である。
【図２１】実施例６に係る張出成形後のプレス成形品を示す斜視図である。
【図２２】実施例６にかかるプレス成形後のスプリングバック量を示す等高線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の一実施形態のプレス成形方法は、面直方向に張出部を有し、その張出部の周囲に材料の流入を抑制するような構造を持たない低剛性のプレス成形品に好適に用いられる。本発明の一実施形態のプレス成形品の製造方法では、まず、最終製品の展開形状（外形）に余肉部を付した形状を板状材料から抜き加工（ブランキング）してブランク材とする（ブランク工程）。そして、板状材料の余肉部を折り曲げ、曲げフランジ部を有する中間成形品を製造し（第１のプレス工程）、その中間成形品に上記張出部を設ける張出加工を含むプレス成形を施す（第２のプレス工程）。最後に、上記余肉部をトリミングして（トリミング工程）、最終製品形状とする。複雑な部品形状では、成形工程（第１または第２のプレス工程）およびトリミング工程が複数に分割される場合もある。本実施形態のプレス成形方法は、少なくとも、上記第１のプレス工程および上記第２のプレス工程を含むものであり、本実施形態にかかる板状材料のブランク材は、上記第１のプレス工程に用いるためのブランク材である。また、本実施形態の中間成形品は、上記第１のプレス工程で製造されるものである。
【００３０】
第１のプレス工程では、余肉部を曲げ成形で折り込む。余肉部は、折り込み形状の線長分だけブランクを延長してブランキング（外形抜き）すればよい。製品の展開形状の輪郭外形線が直線で構成されている場合には、輪郭外形線に沿って（外接して）、または、平板部を残して該外形線から離隔して、該外形線に平行に直辺で折り曲げるのが好ましい。また、製品の展開形状の輪郭外形線が上面視で曲線の場合には、余肉の一部に切り欠きを設け、多角形の折り曲げ線で、輪郭外形線の曲線を近似することが好ましい。この場合、折り曲げ線の多角形は、製品の輪郭外形線に外接、または、離隔した直辺で折り曲げるように余肉部を設け、外形抜きすることが好ましい。隣り合う直辺の接続部では、余肉を切り欠くことが好ましい。切り欠きを設けない場合には、曲げフランジを折り込む過程で、折り曲げ線の交点（直辺の接続部）が絞り成形となり、縮み変形でパネルが大きくゆがむおそれがある。余肉部に上記切り欠きを構成する理由は、このようなゆがみを防止するためである。この切り欠きにより、第１のプレス工程を曲げ変形のみとして、曲げ成形の曲率半径を小さくできることで、曲げ曲げ戻し抵抗が大きくなり、後述する第２のプレス工程での材料流入を抑止する効果が高くなる。
【００３１】
第１のプレス工程で折り曲げる形状は、曲げフランジ部を１本の稜線（直辺）で折り曲げたＬ形、もしくは、２本の稜線で折り曲げたＺ形、またはそれらを組み合わせた形状とする。フランジの折り込みに際しては、平板部の湾曲を防ぐため、クッションパッド等で平板部が成形中に浮かないように押さえながら、曲げフランジ部を折り曲げる。折り曲げ角度は限定しないが、第２プレス工程でブランクの巻き付き角度が大きくなるほど曲げ曲げ戻し抵抗が大きくなる。上曲げの場合、折り曲げ角度は最大で９０°となるが、カム機構を用いれば、９０°以上とすることもできる。
【００３２】
本実施形態の第１のプレス工程で行う曲げフランジ部の形状として、Ｌ形の例を部分断面図で図１に、Ｚ形の例を部分断面図で図２に模式的に示す。なお、図１および２において、曲げフランジ部の曲率半径をＲとしている。図１に示すＬ形の曲げパターンは、平板部３と曲げフランジ部６とが構成する角度αが直角（ａ）、鋭角（ｂ）および鈍角（ｃ）に分けられ、図２に示すＺ形の曲げパターンは、αおよびβがともに直角（ａ）、αが直角およびβが鈍角（ｂ）、αが直角およびβが鋭角（ｃ）、αが鈍角およびβが直角（ｄ）、αが鋭角およびβが直角（ｅ）、αが鈍角およびβが鈍角（ｆ）、αが鈍角およびβが鋭角（ｇ）、αが鋭角およびβが鈍角（ｈ）、ならびにαおよびβが鋭角（ｉ）に分けられる。
【００３３】
第２のプレス工程では、折り曲げた曲げフランジ部を押さえながら、張出成形を含む成形により、製品形状にプレス加工する。この第２のプレス工程においても、適宜、クッションパッド等で平板部３が成形中に浮かないように押さえながら成形する。
【００３４】
上記実施形態において、ブランク工程の前に、まず、従来のプレス成形における材料流入が多い個所を特定し、プレス成形品の展開形状の外形に余肉部を付したブランク形状を決定し（ブランク形状の決定工程）、決定したブランク形状を板状材料からブランキングしてブランク材としてもよい（ブランク工程）。そうすることで、より材料歩留まりが高く、加工精度の高いプレス成形を行うことができる。
【００３５】
本実施形態のブランク形状の決定工程では、まず、プレス成形において材料の流入過多になっている個所を特定する。材料流入量の測定はプレス成形品で材料流入量を実測するか、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）で算出しても良い。特定した材料流入箇所に余肉部を付して外形抜きのための板状材料のブランク形状を決定する。決定された余肉部は、折り曲げに必要な曲げフランジ部の長さを含んでいる。
【００３６】
さらに、上記実施形態において、第１のプレス工程で折り曲げる形状を、曲げフランジ部を２本の稜線（直辺）で折り曲げたＺ形またはＺ形を複数組み合わせた形状とし、第１のプレス工程で折り曲げられた平坦縦壁部を、第２のプレス工程において高さ方向に延伸することが好ましい。そうすることで、より加工精度の高いプレス成形を行うことができる。
【００３７】
本実施形態では、第２のプレス工程において、曲げフランジ部の平坦縦壁部の、曲げフランジに直交する方向の高さｈ２を第１のプレス工程において設計する高さｈ１より延伸する（図１１参照）。その差Δｈは、平板部代表長さＬの０．２〜１．０％とすることが好ましい。ここで、平板部代表長さＬとは、張出部中央から曲げフランジにおろした垂線を、平板部を含む平面に投影したときの長さである（図１０および図２１参照）。
【００３８】
曲げフランジの平坦縦壁部を第２のプレス工程で延伸する理由は、以下のとおりである。第１のプレス成形後の平板部はわずかにたわんでおり、第２のプレス工程の張出しによっては解消されないたわみが平板部に残るので、平板部を全体的に曲げフランジ側に流入させることでこのたわみを解消するものである。平坦縦壁部の延伸量Δｈが下限未満では、上記効果を発揮せず、一方、上限超えでは、張出部に割れが発生するおそれがある。
【００３９】
トリミング工程では、曲げフランジ部や第２のプレス工程で付加した平坦縦壁の延伸部を含む余肉部を製品外形形状に合わせてトリミングし、除去する。
【００４０】
本発明は、高強度鋼板に好適に適用できる。特に７８０ＭＰａ級以上の鋼板の場合には、スプリングバックが大きくなるので、本発明を適用する効果が高い。
【００４１】
（実施例１）
模式的に、３００ｍｍ×３００ｍｍ矩形ブランクの中央に、円錐台形状（高さ３ｍｍ）の張出成形を面直方向に施す部品に本実施形態を適用した。材料は、９８０ＭＰａ級冷間圧延鋼板（ハイテン）で、板厚が０．９ｍｍであり、機械特性は、降伏点（ＹＰ）が６２０ＭＰａ、引張強さ（ＴＳ）が１０３０ＭＰａ、伸び（Ｅｌ）が１５％であった。
【００４２】
図３にプレス成形品１の形状を斜視図で示す。矩形形状の中央に円錐台形状の張出部２を面直方向に張出加工している。張出部２の周囲には平板部３があり、張出部の中央に円形の底面（パンチ底）４、その周囲に縦壁（側壁）５をもつ。矩形平板の辺をＸ，Ｙ軸、平板部３に垂直で張出部２が凸の方向をＺ軸の正とする座標系とする、以下に同じ。本部品を従来法でプレス成形すると図４に示すようにスプリングバックにより、平板部３がゆがむ。図４では、スプリングバック後のプレス成形品１０１は、成形下死点のエッジ形状１０２からＺ方向にハネたり、落ち込んだりしてゆがんでいることがわかる。
【００４３】
図５に本実施形態を適用して、第１のプレス工程で余肉部に曲げフランジ部６を折り込んだ後の中間成形品１０３の斜視図を示す。折り曲げ線は製品の輪郭外形線に一致（外接）している。本実施例では、折り曲げ形状をＺ形とし、図２（ａ）タイプのα＝β＝９０°とした。矩形の各コーナーはブランキング（外形抜き）時に切り欠き、曲げ成形時に平板部３を変形させないようにしている。
【００４４】
図６に第２のプレス成形により、張出成形を施し、上記中間成形品の中央部に円錐台形状の張出部２を設けたプレス成形品１０４の斜視図を示す。折り曲げ部６の拘束により、張出成形時の材料流入が抑止され、平板部３には、従来法のようなスプリングバックによるねじれ（図４参照）は見られない。
【００４５】
その後、トリミング工程にて、図３の矩形形状になるように平板部３をトリミングして、最終製品とする。
【００４６】
図７に本部品を従来法でプレス成形した後のスプリングバック量の一例を等高線で示す。図７において、Ｚ軸方向に正（張出部２の凸側）の変位を（＋）で負の変位を（−）で示す。矩形平板部３外形線の辺中央部でハネや落ち込みの量が大きくなっており、ハネ量（＋の変位）が最大で１．５ｍｍ、落ち込み量（−の変位）が最大で１．９ｍｍであった。
【００４７】
図８に本発明を適用したプレス成形品のスプリングバック量の一例を等高線で示す。Ｚ軸方向の変位の表記は図７と同じである。矩形平板部３外形線の辺の歪はほとんどなく、Ｚ方向の変位等高線は同心円に近くなっており、ハネ量（＋の変位）は最大で０．５ｍｍ、落ち込み量（−の変位）は最大で０．４ｍｍに収まっていた。従来法に比べ、本発明法では、パネルのゆがみが大幅に改善されていることがわかる。
【００４８】
（実施例２）
実施例１と同様のプレス成形品に本実施形態を適用するにあたり、予め、プレス成形における材料流入が多い個所を特定した。図９に従来法でプレス成形した場合のＸ方向変位量を等高線図で示す。図９において、Ｘ方向の正（図９の右方向に向かう）の変位を（＋）、負（図９の左方向に向かう）の変位を（−）で表す。この成形後の変位量から材料流入量を評価できる。本部品では、上下左右対称の形状であり、各方向の流入量に差がほとんどないため、全周に本実施形態を適用した。ブランク工程以降は実施例１と同様である。
【００４９】
（実施例３）
実施例１と同様のプレス成形品に本実施形態を適用するにあたり、曲げフランジをＺ形とし、第１のプレス工程で折り曲げられた平坦縦壁部を、第２のプレス工程において高さ方向に延伸した。図１０に第２のプレス成形により、張出成形を施し、中間成形品の中央部に円錐台形状の張出部２を設けたプレス成形品１０４の斜視図を示す。折り曲げ部６の拘束により、張出成形時の材料流入が抑止され、平板部３には、従来法のようなスプリングバックによるねじれ（図４参照）は見られない。図１０に示す平板部代表長さＬは、張出部２中央から曲げフランジ６におろした垂線を、平板部３を含む平面に投影したときの長さである。
【００５０】
図１１（ａ）に第１のプレス工程後のＺ形折り曲げ部の平坦縦壁部６１の状態を示す部分断面模式図を、図１１（ｂ）に第２のプレス工程後のＺ形折り曲げ部の平坦縦壁部６１の状態を示す部分断面模式図を表す。第２のプレス工程において、曲げフランジ部の平坦縦壁部６１の、曲げフランジ６に直交する方向の高さｈ２＝３．５ｍｍとして、第１のプレス工程において設計する高さｈ１＝３．０ｍｍより延伸して設計した。その差Δｈ＝０．５ｍｍは、図１０に示す平板部代表長さＬ＝１５０ｍｍの０．３３％であった。
【００５１】
その後、トリミング工程にて、図３の矩形形状になるように平板部３をトリミングして、最終製品とする。
【００５２】
図１２に本実施例におけるプレス成形品のスプリングバック量の一例を等高線で示す。Ｚ軸方向の変位の表記は図７と同じである。矩形平板部３外形線の辺の歪はほとんどなく、Ｚ方向の変位等高線は同心円に近くなっており、ハネ量（＋の変位）は最大で０．３ｍｍに収まり、落ち込み量（−の変位）は最大で０．３ｍｍに収まっていた。従来法に比べ、本発明法では、パネルのゆがみが大幅に改善されていることがわかる。
【００５３】
（実施例４）
次に、実部品のＡピラーロアインナーの成形に本実施形態を適用した。概略長さ７００ｍｍ×幅４００ｍｍの部品である。材料は、９８０ＭＰａ級冷間圧延鋼板（ハイテン）で、板厚が１．２ｍｍであり、機械特性は、降伏点（ＹＰ）が６２０ＭＰａ、引張強さ（ＴＳ）が１０３０ＭＰａ、伸び（Ｅｌ）が１５％であった。
【００５４】
図１３にプレス成形品１の形状を斜視図で示す。長手方向右側の幅が大きくなっており、右側の幅中央付近に面直方向への張出部２を持つ。平板部３をＸＹ面とし、長手方向を右側向きにＸ軸、幅方向を上向きにＹ軸と置き、平板面に垂直で張出部２が凸の方向をＺ軸の正とする座標系とする。以下に、同じ。手前側（Ｙ値の小さい側の辺）に断面Ｚ形のステップ部７を有している。本部品を従来法でプレス成形すると図１４に示すようにスプリングバックにより、平板部３がゆがむ。図１４では、スプリングバック後のプレス成形品１０１は、成形下死点のエッジ形状１０２からＺ方向にハネたり（部品の後方）、落ち込んだり（部品の上下）してゆがんでいることがわかる。
【００５５】
図１５には、本部品に本発明に係るプレス成形法を適用し、第１のプレス工程でＺ形の折り曲げ加工（図２の（ａ））を施した中間成形品１０３の斜視図を示す。本実施例の部品は張出形状周辺の材料流入が大きいため、図１５では、製品右側（Ｘ値の大きい側の辺）の直線の外形線９に平行に直辺からなる折り曲げ線８を構成し、部品上部右側（Ｙ値の大きい側の辺でＸ値が大きい側）の曲線の外形線９に対しては、直辺としての折り曲げ線８を３本の直線で近似して構成している。それぞれの折り曲げ線８の交点（直辺の接続部）では、余肉部を切り欠いている。したがって、製品の輪郭外形線９と折り曲げ線８の間の平板部３には、余肉部１０が構成されている。この例では、第１のプレス成形の前に、手前側（Ｙ値の小さい側の辺）に事前にステップ加工を施している。
【００５６】
図１６に第２のプレス成形により、上記中間成形品に張出成形を施したプレス成形品１０４の斜視図を示す。この後、製品の輪郭外形線９に沿って余肉部１０をトリミングすることで、図１３に示すプレス成形品１の製品とする。
【００５７】
実施例１と同様、従来法によるプレス成形後のスプリングバック量の等高線図を図１７に、本発明に係るプレス成形法によるプレス成形後のスプリングバック量の等高線図を図１８に示す。いずれも上面図であり、スプリングバック量はＺ方向の変位で評価している。Ｚ軸方向の変位の表記は図７と同じである。従来法でのスプリングバック量は、ハネ量（＋の変位）の最大で３．８ｍｍ、落ち込み量（−の変位）の最大で７．１ｍｍであった。本発明に係るプレス成形法を適用した場合、ハネ量（＋の変位）が最大で３．４ｍｍ、落ち込み量（−の変位）が最大で３．９ｍｍに改善された。
【００５８】
（実施例５）
実施例４と同様のプレス成形品に本実施形態を適用するにあたり、予め、プレス成形における材料流入が多い個所を特定した。図１９には、本部品を従来法でプレス成形したときのＸ方向変位量を等高線図で、図２０には、同じくＹ方向変位量を等高線図で示す。それぞれ、正の変位を（＋）、負の変位を（−）で示す。部品上部右側（Ｙ値が大きい辺のＸ値が大きい側）と前方側（Ｘ値が大きい辺）の材料流入量が多いため、部品上部右側と前方側に本実施形態を適用し、余肉部を付与した。ブランク工程以降は実施例１と同様である。
【００５９】
（実施例６）
実施例４と同様のプレス成形品に本実施形態を適用するにあたり、曲げフランジをＺ形とし、第１のプレス工程で折り曲げられた平坦縦壁部を、第２のプレス工程において高さ方向に延伸した。図２１に第２のプレス成形により、上記中間成形品に張出成形を施したプレス成形品１０４の斜視図を示す。ここで、平板部代表長さＬは、張出部２中央からそれぞれ曲げフランジ６におろした垂線を、平板部３を含む平面に投影したときの長さである。実施例３と同様、第２のプレス工程において、曲げフランジ部の平坦縦壁部の、曲げフランジに直交する方向の高さｈ２＝３．５ｍｍとして、第１のプレス工程において設計する高さｈ１＝３．０ｍｍより延伸して設計した。その差Δｈ＝０．５ｍｍは、平板部代表長さＬ＝２００〜２５０ｍｍの０．２０〜０．２５％であった。
【００６０】
その後、製品の輪郭外形線９に沿って余肉部１０をトリミングすることで、図９に示すプレス成形品１の製品とする。
【００６１】
実施例１と同様、本発明に係るプレス成形法によるプレス成形後のスプリングバック量の等高線図を図２２に示す。図２２は上面図であり、スプリングバック量はＺ方向の変位で評価している。Ｚ軸方向の変位の表記は図７と同じである。図１７に示す従来法でのスプリングバック量は、ハネ量（＋の変位）の最大で３．８ｍｍ、落ち込み量（−の変位）の最大で７．１ｍｍであった。本発明に係るプレス成形法を適用した場合、ハネ量（＋の変位）が最大で３．０ｍｍ、落ち込み量（−の変位）が最大で３．２ｍｍに改善された。
【００６２】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明のプレス成形方法、板状材料のブランク材、プレス成形品の製造方法およびプレス成形品は上記例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、プレス成形品の形状は、図２や図１３に示すもの以外でもよく、曲げフランジ部形状も図５や図１５に示すもの以外でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
かくして本発明のプレス成形方法、板状材料のブランク材、プレス成形の中間成形品、プレス成形品の製造方法およびプレス成形品によれば、スプリングバックを効率的に抑制することができる。本発明の技術は、プレス成形時の材料流入が成形精度に影響する部品に適用して好適である。
【符号の説明】
【００６４】
１  プレス成形品
２  張出部
３  平板部
４  パンチ底（底面）
５  縦壁（側壁）
６  曲げフランジ部
６１  平坦縦壁部
７  ステップ部
８  折り曲げ線
９  製品の輪郭外形線
１０  余肉部
１０１  スプリングバック後のプレス成形品
１０２  成形下死点のエッジ形状
１０３  曲げ成形後の中間成形品
１０４  張出成形後のプレス成形品
【要約】
張出部を有するプレス成形品を板状材料から製造する際に、プレス成形品の展開形状の外形に余肉部を付して板状材料から抜き加工するブランク工程と、余肉部を直辺で折り曲げ、曲げフランジ部を有する中間成形品とする第１のプレス工程と、中間成形品に張出部を設ける張出加工を含むプレス成形を施す第２のプレス工程と、余肉部をトリミングするトリミング工程とを含むプレス成形品の製造方法を提案する。プレス成形品の展開形状の輪郭外形線に外接、または、離隔した直辺で折り曲げるための余肉部を有するブランク材および余肉部に直辺で折り曲げられた曲げフランジ部を有する中間成形品を提供する。【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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