JP7718605B1

JP7718605B1 - プレス成形品の製造方法及びプレス成形品

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Publication number: JP7718605B1
Application number: JP2024554183A
Authority: JP
Inventors: 欣哉中川; 豊久新宮
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2023-10-16
Filing date: 2024-06-25
Publication date: 2025-08-05
Anticipated expiration: 2044-06-25
Also published as: WO2025083945A1; JPWO2025083945A1

Abstract

高強度鋼板の成形時に不具合を抑えつつ、生産性を向上させる技術を提供する。本発明のプレス成形品の製造方法は、湾曲部を含む外周縁部を有する天板部と、当該天板部の外周縁部に連続する縦壁部と、当該縦壁部に連続するフランジ部と、を有するプレス成形品を、ブランク材のプレス成形により製造する方法であって、縦壁部のうち、湾曲部に連続する湾曲縦壁部を成形する工程は、湾曲縦壁部の高さ方向における所定位置に設けた段差部からフランジ部までの下部縦壁部が段差部から天板部までの上部縦壁部に対して、フランジ部側に張り出した段差形状の湾曲縦壁部を生成する予備成形工程と、カム構造を有する金型を用いて、段差形状の湾曲縦壁部を平坦状の湾曲縦壁部にならす主成形工程と、を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、プレス成形品の製造方法及びプレス成形品に関する。

環境汚染対策、燃費向上などの観点から、自動車部品の軽量化が求められている。自動車部品の軽量化の一環として、例えば、自動車部品の板厚を薄くする、又は、従来よりも強度の高い高強度鋼板を用いるなどの取り組みが行われている。高強度鋼板は、強度の低い鋼板よりも伸び量が少ないことから、また、成形性能が劣ることがわかっている。したがって、従来使用している鋼板で成形可能な部品形状を高強度鋼板において実現しようとすると、割れやしわなどの成形上の不具合が生じる虞がある。このような高強度鋼板の成形において発生する割れやしわなどの不具合を抑える方法として、例えば特許文献１や特許文献２が挙げられる。

特許文献１では、複数の成形工程でプレス成形を行うことで成形性を向上させる方法が開示されている。また、特許文献２には、加熱により軟化した材料に対してプレス成形を行った後、焼き入れを行うことで、高強度、高意匠の部品を製造する方法が開示されている。

特許第５８６７６５７号公報特開第５９５２８８１号公報

例えばフロントピラーロアの下部に用いられる概Ｌ字形状の部品では、湾曲した縦壁部（以下、湾曲縦壁部）を成形する際に、天板部と湾曲縦壁部との境界部分、又はフランジ部と湾曲縦壁部との境界部分に、しわや割れが発生しやすい。例えばダイ肩における割れの発生を抑制するためには、ダイ肩に材料を寄せてダイ肩に沿った方向の材料の伸びを抑えることが有効である。具体的な対策としては、ドロー成形を行う、又は、金型形状を調整して成形中の材料の回転を促す等の対策が挙げられる。これら対策では、湾曲縦壁部を形成するためのダイ肩だけでなく、パンチ肩にも材料が寄ってしまい、パンチ肩でしわが発生する虞がある。特に、高強度鋼板を用いた成形では、しわの発生を抑制するためにパッド圧を高くする必要がある。しかしながら、金型の形状やパッドのサイズを考慮すると、パッド圧を高く設定することは一般的に難しい。また、パンチ肩のしわの対策と、ダイ肩の割れの対策とは効果が背反するものである。したがって、パンチ肩のしわの対策と、ダイ肩の割れの対策を同時に採用することは困難である。

ところで、上述した特許文献１に記載の方法では、各工程の形状を適正設計することにより成形性を向上させることが可能である。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、成形工程の増加に伴い、生産性が低下する又は金型に係る費用が増大するという問題がある。また、特許文献２に記載の方法では、プレス成形を行う前に、ブランク材を変態点以上まで加熱する必要があるだけでなく、プレス成形後に焼き入れを行う必要がある。したがって、特許文献２に記載の方法も、生産性を向上させることには限界がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高強度鋼板の成形において発生する割れやしわなどの不具合を抑えつつ、プレス成形における生産性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とするものである。

一つの観点によるプレス成形品の製造方法は、湾曲部を含む外周縁部を有する天板部と、当該天板部の前記外周縁部に連続する縦壁部と、当該縦壁部に連続するフランジ部と、を有するプレス成形品を、金属板からなるブランク材のプレス成形により製造する方法であって、前記縦壁部のうち、前記湾曲部に連続する湾曲縦壁部を成形する工程は、前記湾曲縦壁部の高さ方向における所定位置に設けた段差部からフランジ部までの下部縦壁部が、前記段差部から前記天板部までの上部縦壁部に対して、前記フランジ部側に張り出した段差形状の湾曲縦壁部を生成する第１の成形工程と、カム構造を有する金型を用いて、前記段差形状の湾曲縦壁部を平坦状の湾曲縦壁部にならす第２の成形工程と、を含むことを特徴としている。

また、前記プレス成形品の平面視において、前記湾曲部は円弧形状をしており、前記第２の成形工程は、前記プレス成形品の平面視における前記湾曲部の中心点及び前記湾曲部の中点を結ぶ直線に沿って、前記天板部の上面に平行な面に対して０度以上７５度以下の角度で、前記カム構造を有する金型を前記下部縦壁部に突き当てることで、段差形状の前記湾曲縦壁部をならすことが好ましい。

また、前記湾曲縦壁部を成形する工程は、前記第１の成形工程の前に実行されるとともに、前記ブランク材に対して、前記天板部と前記湾曲縦壁部との境界部を成形する第３の成形工程を含む、ことが好ましい。

また、他の観点によるプレス成形品は、上記記載のプレス成形品の製造方法により製造されるものである。

また、他の観点によるプレス成形方法は、ダイ及びパンチの相対移動により、ブランク板から中間成形品をプレス成形する方法であって、前記ダイは、前記中間成形品の天板部を成形する天板成形面部と、前記天板部の外周縁部に連なる縦壁部を成形するダイ側縦壁成形面部と、前記縦壁部に連なるフランジ部を成形するダイ側フランジ成形面部と、を有し、前記ダイ側縦壁成形面部は、前記縦壁部の高さ方向において、前記天板部の外周縁部に設けた湾曲部に連なる湾曲縦壁部の所定位置に、当該所定位置から前記縦壁部に連なるフランジ部までの下部縦壁部が、前記天板部から前記所定位置までの上部縦壁部よりも前記フランジ部に向けて張り出した段差部を形成するダイ側段差形成部を有し、前記パンチは、前記中間成形品のフランジ部を成形するパンチ側フランジ成形面部と、当該パンチと前記ダイとの相対移動の際に、前記ダイ側縦壁成形面部との間で、前記湾曲縦壁部の前記段差部を形成するパンチ側段差形成部を備えたパンチ側縦壁成形面部と、を有し、前記ダイ及びパンチの相対移動により、前記ブランク板が前記ダイの前記天板成形面部及び前記ダイ側縦壁成形面部により曲げ成形されて前記天板部を形成し、その後、前記ブランク板がダイ側段差形成部と前記パンチ側段差形成部に挟持されて、前記段差部を有する湾曲縦壁部を形成し、前記ブランク板が、前記ダイ側フランジ成形面部及び前記ダイ側縦壁成形面部により曲げ成形されて前記フランジ部を形成するものである。

本件開示によれば、高強度鋼板の成形時に割れやしわなどの不具合を抑えつつ、プレス成形における生産性を向上させることが可能となる。つまり、本件開示によれば、生産性を低下させることなく、簡便に高意匠な部品を成形することができる。

図１は、本発明のプレス成形品の一例を示す模式斜視図である。図２は、プレス成形品の製造方法の流れを示す模式図である。図３は、予備成形工程の手順を示す模式端面図である。図４は、予備成形品の一例を示す模式斜視図である。図５は、主成形工程の手順を示す模式端面図である。図６は、カム金型の移動方向の一例を示す模式図である。図７は、カム金型の移動方向を決定する手順を求める模式図である。図８（ａ）は、１回のプレス成形でプレス成形品を製造した場合に発生するしわ及び割れの領域を示す模式図、図８（ｂ）は、カム金型を用いずに主成形工程を行ってプレス成形品を製造した場合に発生する割れの領域を示す模式図である。図９は、天井部と、縦壁部との間の境界部分をプレス成形にて成形したブランク材の一例を示す模式斜視図である。図１０は、従来のプレス成形を行った際のプレス成形品における材料の流れを示す模式図である。図１１（ａ）は、主成形工程においてパンチを垂直に移動させたときに天板部から材料が流入する場合、図１１（ｂ）は、主成形工程においてフランジ部から材料が流入する場合を示す模式端面図である。

以下、本実施の形態について、図面を用いて説明する。
本実施の形態に示すプレス成形品は、一例として、自動車のフロントピラーロアの下部に用いられるプレス成形品である。プレス成形品の形状は、当該プレス成形品の平面視において、例えば、略Ｌ字形状である。なお、プレス成形品の形状は、当該プレス成形品の平面視において略Ｌ字形状に限定されるものではなく、略Ｔ字形状や十字形状としてもよい。

図１は、プレス成形品の一態様を示す模式斜視図である。プレス成形品１０は、ブランク材に対してプレス成形を行うことで生成される。ブランク材は、例えば板厚１．２ｍｍ、引張強度が１１８０ＭＰａ以上の高強度鋼板（ハイテンション材）である。

プレス成形品１０は、天板部２０と、縦壁部３０と、フランジ部４０と、を有している。縦壁部３０は、天板部２０とフランジ部４０とを繋ぐ部位である。縦壁部３０は、一方向に延びる平坦縦壁部３１と、当該一方向と交差する方向に延びる平坦縦壁部３２と、これら平坦縦壁部３１，３２を繋ぐ湾曲縦壁部３３と、を有している。湾曲縦壁部３３は、天板部２０に向けて凸状となるように湾曲している。すなわち、天板部２０の外周縁部には、湾曲縦壁部３３に沿った湾曲部３４を有している。なお、プレス成形品１０の平面視において、湾曲部３４は、例えば円弧状に湾曲している。

次に、プレス成形品１０の製造方法について説明する。図２に示すように、プレス成形品１０は、予備成形工程と、主成形工程と、の２つの工程にて生成される。予備成形工程は、所定の形状に切り取られたブランク材をプレス成形する工程である。また、主成形工程は、予備成形工程にて生成された予備成形品に対してカム金型を用いた成形を行う工程である。

上述した予備成形工程と主成形工程とは、連続した工程とすることが好ましい。また、予備成形工程と主成形工程とは、必ずしも連続した工程とする必要はない。例えば、特定の工場で予備成形工程が行われた後、当該特定の工場とは異なる他の工場で、生成した予備成形品に対する主成形工程が行われるようにしてもよい。ここで、予備成形工程は、請求項に記載の第１の成形工程に相当する。また、主成形工程は、請求項に記載の第２の成形工程に相当する。

（予備成形工程）
以下、予備成形工程について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて説明する。予備成形工程は、ブランク材１００をプレス成形して予備成形品１５０（図４参照）を生成する工程である。なお、予備成形品１５０を生成する際に用いるプレス成形としては、フォーム成形、ドロー成形などが挙げられる。

まず、プレス成形用金型１２０について説明する。予備成形工程に用いられるプレス成形用金型１２０は、ダイ１２１とパンチ１２３とから構成されている。ダイ１２１には、天板成形面部１２１ａと、縦壁成形面部１２１ｂと、フランジ成形面部１２１ｃと、が設けられている。天板成形面部１２１ａは、パンチ１２３との間で予備成形品１５０の天板部１５１を成形する。縦壁成形面部１２１ｂは、パンチ１２３との間で予備成形品１５０の湾曲縦壁部１５３を成形する。フランジ成形面部１２１ｃは、パンチ１２３との間で予備成形品１５０のフランジ部１５２を成形する。

縦壁成形面部１２１ｂの高さ方向における所定位置には、段差形成部１２１ｄが設けられている。すなわち、縦壁成形面部１２１ｂのうち、フランジ成形面部１２１ｃから段差形成部１２１ｄまでの部位は、天板成形面部１２１ａから段差形成部１２１ｄまでの部位よりもフランジ成形面部１２１ｃ側に張り出している。

ここで、縦壁成形面部１２１ｂは、請求項に記載のダイ側縦壁成形面部に相当する。また、フランジ成形面部１２１ｃは、請求項に記載のダイ側フランジ成形面部に相当する。また、段差形成部１２１ｄは、請求項に記載のダイ側段差形成部に相当する。また、天板成形面部１２１ａから段差形成部１２１ｄまでの部位は、請求項の上部縦壁部に相当する。さらに、フランジ成形面部１２１ｃから段差形成部１２１ｄまでの部位は、請求項の下部縦壁部に相当する。

パンチ１２３には、フランジ成形面部１２３ａと、縦壁成形面部１２３ｂと、が設けられている。フランジ成形面部１２３ａは、ダイ１２１との間で、予備成形品１５０のフランジ部１５２を成形する。縦壁成形面部１２３ｂは、ダイ１２１との間で、予備成形品１５０の湾曲縦壁部１５３を成形する。

また、縦壁成形面部１２３ｂの高さ方向における所定位置には、段差形成部１２３ｃが設けられている。すなわち、縦壁成形面部１２３ｂのうち、フランジ成形面部１２３ａから段差形成部１２３ｃまでの部位は、他の部位よりも内側に窪んでいる。

ここで、フランジ成形面部１２３ａは、請求項に記載のパンチ側フランジ成形面部に相当する。また、縦壁成形面部１２３ｂは、請求項に記載のパンチ側縦壁成形面部に相当する。さらに、段差形成部１２３ｃは、請求項に記載のパンチ側段差形成部に相当する。

図３（ａ）に示すように、予備成形工程が開始されると、パンチ１２３が同図中Ｂ方向に移動して、当該パンチ１２３がダイ１２１に保持されたブランク材１００を押圧する。すなわち、図３（ａ）中Ｂ方向が予備成形工程におけるプレス方向となる。パンチ１２３がプレス方向に移動することで、ブランク材１００が曲げ成形される。

上述したように、パンチ１２３には、予備成形品１５０の湾曲縦壁部１５３に対応する段差形成部１２３ｃが設けられている。また、ダイ１２１には、予備成形品１５０の湾曲縦壁部１５３に対応する段差形成部１２１ｄが設けられている。

パンチ１２３がプレス方向に移動すると、ブランク材１００がダイ１２１とパンチ１２３との間に挟み込まれる。このとき、フランジ部１５２側及び天板部１５１側から湾曲縦壁部１５３に材料の流入が確保される。これにより、割れが生じにくくなる一方で、湾曲縦壁部１５３に若干のしわが発生しやすい状態となる。

図３（ｂ）に示すように、プレス成形が継続されると、ブランク材１００がダイ１２１の段差形成部１２１ｄと、パンチ１２３の段差形成部１２３ｃとに挟まれる。これにより、段差部１５３ａを有する湾曲縦壁部１５３が形成される。このとき、しわの原因となる材料の余り分が、段差部１５３ａの形成により吸収される。その結果、段差部１５３ａにおいて、しわの発生が抑制される。

また、パンチ１２３がプレス方向に移動したとき、ブランク材１００は、ダイ１２１のフランジ成形面部１２１ｃと、パンチ１２３のフランジ成形面部１２３ａとに挟まれる。これにより、フランジ部１５２が形成される。このとき、プレス成形品１０における天板部１５１と湾曲縦壁部１５３との間の境界部分１５３ｄ（図４参照）や、フランジ部１５２と湾曲縦壁部１５３との間に境界部分１５３ｅ（図４参照）も形成される。

ところで、図４に示すように、予備成形品１５０において、湾曲縦壁部１５３の高さＨ２は、縦壁部１５４，１５５の高さＨ１よりも低く設定されている。また、湾曲縦壁部１５３の高さＨ２は、しわや割れが発生しない高さに設定されている。詳細には、湾曲縦壁部１５３の高さＨ２は、パンチ１２３の肩部の半径Ｒ２（図３（ｂ）参照）以上であることが好ましく、ダイ１２１の肩部の半径Ｒ１（図３（ｂ）参照）とパンチ１２３の肩部の半径Ｒ２との合計値以上であることがさらに好ましい。なお、予備成形品１５０は、請求項に記載の中間成形品に相当する。

ここで、予備成形工程において生成される湾曲縦壁部１５３の段差部１５３ａは、以下のように設定されることが好ましい。
Ｒ１≧Ｒ３≧５ｍｍ・・・（１）
Ｒ２≧Ｒ４≧５ｍｍ・・・（２）
Ｒ１＋Ｒ２≧Ｒ３＋Ｒ４＋Ｌ・・・（３）

Ｒ１：ダイの肩部（天板部１５１と上部縦壁部１５３ｂとの境界部分）の曲率半径
Ｒ２：パンチの肩部（下部縦壁部１５３ｃとフランジ部１５２との境界部分）の曲率半径
Ｒ３：段差部１５３ａと上部縦壁部１５３ｂとの境界部分（ダイ側）の曲率半径
Ｒ４：段差部１５３ａと下部縦壁部１５３ｃとの境界部分（パンチ側）の曲率半径
Ｌ：下部縦壁部１５３ｃの上部縦壁部１５３ｂからの張り出し量

例えば、曲率半径Ｒ３，Ｒ４が５ｍｍ未満となると、段差部１５３ａを形成するときに割れが発生する危険性が高くなる。また、曲率半径Ｒ３が曲率半径Ｒ１を超える場合、曲率半径Ｒ４が曲率半径Ｒ２を超える場合、或いは、張り出し量Ｌ、曲率半径Ｒ３及び曲率半径Ｒ４の和が、曲率半径Ｒ１と曲率半径Ｒ２の和を超える場合は、段差部１５３ａが大きくなりすぎ、段差部１５３ａの上部、下部それぞれでしわが発生する可能性が高まる。したがって、これらに基づいて、上述した（１）式～（３）式が規定される。

また、一般的に、湾曲縦壁部の成形高さＨ０は、例えば、以下の（４）式から得ることが可能である。
ε＝（Ｒ０－ｔａｎθ）／（Ｒ０－Ｈ０／ｃｏｓθ）^－１・・・（４）
ε：湾曲縦壁部に沿った方向の伸び
θ：パンチの移動方向に対する湾曲縦壁部の傾き
Ｈ０：湾曲縦壁部の成形高さ
Ｒ０：湾曲縦壁部の曲率半径

ここで、伸びεの値と、その材料の平面ひずみ状態での限界ひずみと、が等しくなるときの湾曲縦壁部の成形高さＨ０が、成形可能な最大高さとなる。なお、平面ひずみ状態での限界ひずみは、ナカジマ法、マルシニアック法等の公知の手法で得ることができる。

（主成形工程）
主成形工程は、予備成形品１５０の段差形状の湾曲縦壁部１５３にカム機構を有する金型（以下、カム金型と称する）１６２を用いたプレス成形を行う工程である。主成形工程により、湾曲縦壁部１５３の段差部１５３ａが平坦となる。

図５（ａ）に示すように、予備成形品１５０は、ダイ１６０に保持される。主成形工程が開始されると、カム金型１６２が図５（ａ）中Ｃ方向に移動する。図５（ａ）中Ｃ方向が、主成形工程でのプレス方向となる。カム金型１６２がプレス方向に移動すると、予備成形品１５０の段差形状の湾曲縦壁部１５３が、カム金型１６２とダイ１６０との間に挟み込まれる。その結果、段差部１５３ａが消滅し、下部縦壁部１５３ｃの張り出し量Ｌが０となる（図５（ｂ）参照）。カム金型１６２がプレス方向に移動するとき、天板部１５１から湾曲縦壁部１５３への材料の流入や、フランジ部１５２から湾曲縦壁部１５３への材料の流入は抑制される。その結果、天板部１５１と湾曲縦壁部１５３との境界部分１５３ｄにしわが発生する事象や、フランジ部１５２と湾曲縦壁部１５３との境界部分１５３ｅに割れが発生する事象が防止される。

ここで、主成形工程におけるカム金型１６２の移動方向（プレス方向）について説明する。図６（ａ）に示すように、例えば予備成形品１５０の平面視において、湾曲縦壁部１５３が円弧形状である場合を説明する。カム金型１６２のプレス方向（図６（ａ）中、符号Ｃ）は、予備成形品１５０の平面視において、湾曲縦壁部１５３の中心点Ｐ１と、湾曲縦壁部１５３の中点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１に沿った方向である。また、図６（ｂ）に示すように、カム金型１６２のプレス方向は、図６（ａ）に示すＤ－Ｄ’断面において、天板部１５１の上面を含む平面に対して所定の角度θ１下方に傾いた方向である。

角度θ１は、以下に設定される。例えば角度θ１を９０°近傍に設定すると、カム金型１６２による成形時に、予備成形品１５０の段差部１５３ａの伸長が良好に行われない場合がある。この場合、材料がフランジ部１５２から段差部１５３ａに流入して、割れが発生する虞がある。したがって、角度θは、０°≦θ≦７５°の範囲であることが好ましく、さらには、０°≦θ１≦４５°の範囲であることが好ましい。

また、主成形工程におけるプレス方向は、以下の方法で決定してもよい。例えば、図７（ａ）に示すように、主成形工程に使用されるダイ１６０の平面視において、ダイ１６０の湾曲形成部１６１の中点Ｐ３と、ダイ１６０の湾曲形成部１６１の中心点Ｐ４とを結ぶ直線を直線Ｌ２とする。また、図７（ｂ）に示すように、ダイ１６０の側面１６０ａと底面１６０ｂとの間の境界部分１６０ｃの中点Ｐ５と、当該境界部分１６０ｃの中心点Ｐ６とを結ぶ直線を直線Ｌ３とする。また、直線Ｌ２と直線Ｌ３との交点を交点Ｐ７とする。

図７（ｃ）に示すように、予備成形工程に使用されるダイ１２１の平面視において、ダイ１２１の湾曲形成部１２２の中点Ｐ８と、湾曲形成部１２２の中心点Ｐ９とを結ぶ直線を直線Ｌ４とする。また、図７（ｄ）に示すように、ダイ１２１の縦壁成形面部１２１ｂとフランジ成形面部１２１ｃとの間の境界部分１２１ｅの中点Ｐ１０と、当該境界部分１２１ｅの中心点Ｐ１１とを結ぶ直線を直線Ｌ５とする。また、直線Ｌ４と直線Ｌ５との交点を交点Ｐ１２とする。

図７（ｅ）に示すように、交点Ｐ１２から交点Ｐ７の方向が、カム金型１６２の移動方向（主成形工程におけるプレス方向）となる。また、主成形工程におけるプレス方向をｚ方向、ｚ方向に垂直な２方向をｘ方向、ｙ方向としたとき、点Ｐ１２の座標（ｘ_Ｐ１２、ｙ_Ｐ１２，ｚ_Ｐ１２）と、点Ｐ７の座標（ｘ_Ｐ７、ｙ_Ｐ７，ｚ_Ｐ７）とから、点Ｐ１２から点Ｐ７までのベクトルｖが算出される。そして、算出されたベクトルｖの方向から、点Ｐ７又は点Ｐ１２を中心にｚ軸、ｙ軸周りに±３０°の範囲が、主成形工程におけるプレス方向に設定される。なお、ｚ軸、ｙ軸周りに±３０°の範囲を超えて、カム金型１６２を移動させると、段差部１５３ａの成形が困難となる。

本実施形態では、算出したベクトルの方向から、点Ｐ７又は点Ｐ１２を中心にｚ軸、ｙ軸周りに±３０°の範囲を、カム金型１６２の移動方向としている。しかしながら、点Ｐ５又は点Ｐ８を中心にｚ軸、ｙ軸周りに±１０°の範囲をカム金型１６２の移動方向としてもよい。

以下、しわ及び割れの発生の有無について説明する。図８（ａ）に示すように、１回のプレス成形により生成されたプレス成形品２００では、材料が、天板部２０１から湾曲縦壁部２０２へと寄りながら流入する。また、材料は、フランジ部２０４から湾曲縦壁部２０２へと拡がりながら流入する。これにより、天板部２０１と湾曲縦壁部２０２との境界部分２０３の領域２０３ａにおいて、しわが発生する。また、フランジ部２０４と湾曲縦壁部２０２との境界部分２０５の領域２０５ａ，２０５ｂにおいて、割れが発生する。

また、図８（ｂ）に示すように、予備成形工程を行った後、カム金型を用いずに主成形工程を行うと、成形されたプレス成形品２５０では、天面部２５１と湾曲縦壁部２５２との境界部分２５３において、しわは発生しない。一方、カム金型を用いずに主成形工程を行うと、材料がフランジ部２５４から湾曲縦壁部２５２に拡がりながら流入する。これにより、フランジ部２５４の境界部分２５５の領域２５５ａにおいて、割れが発生する。

本実施の形態の主成形工程では、予備成形品１５０の段差部１５３ａがカム金型により伸ばされる。なお、カム金型を用いた成形では、天板部２０と湾曲縦壁部３３との境界部分３５には、天板部２０からの材料は流入しない。また、湾曲縦壁部３３とフランジ部４０との境界部分３６には、フランジ部４０からの材料は流入しない。その結果、境界部分３５におけるしわの発生や、境界部分３６における割れの発生が抑止される。

上述した実施形態では、プレス成形品１０を製造方法として、予備成形品１５０をプレス成形する予備成形工程と、予備成形品１５０の段差形状の湾曲縦壁部１５３に対してカム金型を用いた成形を行う主成形工程と、を行う場合について説明している。しかしながら、プレス成形品１０を製造する方法は、これに限定されるものではない。図９に示すように、例えば、ブランク材１００に対してプレス成形を施して、天板部３０１と湾曲縦壁部３０２との間の境界部分３０３を予め生成した後、上述した予備成形工程を行うことも可能である。この場合、天板部３０１と湾曲縦壁部３０２との間の境界部分３０３を予め生成することで、上述した予備成形工程では、段差状の湾曲縦壁部を生成する際に、天板部３０１からの材料が湾曲縦壁部に流入することが抑止される。したがって、天板部と縦壁部と境界部分において、しわの発生が抑止される。

また、天板部３０１と湾曲縦壁部３０２との間の境界部分３０３を予め生成した後で湾曲縦壁部を生成した場合は、天板部３０１と縦壁部との間の境界部分３０３を生成せずに湾曲縦壁部を生成した場合よりも、湾曲縦壁部を高く成形することが可能である。

＜効果のまとめ＞
本発明のプレス成形品の製造方法は、湾曲部を含む外周縁部を有する天板部２０と、当該天板部２０の外周縁部に連続する縦壁部３０と、当該縦壁部３０に連続するフランジ部４０と、を有するプレス成形品１０を、金属板からなるブランク材１００のプレス成形により製造する方法であって、縦壁部３０のうち、湾曲部に連続する湾曲縦壁部３３を成形する工程は、湾曲縦壁部３３の高さ方向における所定位置に設けた段差部１５３ａからフランジ部４０までの下部縦壁部１５３ｃが、段差部１５３ａから天板部２０までの上部縦壁部１５３ｂに対して、フランジ部４０側に張り出した段差形状の湾曲縦壁部１５３を生成する予備成形工程と、カム金型１６２を用いて、上部縦壁部１５３ｂと下部縦壁部１５３ｃとを平滑化する主成形工程と、を含むことを特徴としている。

例えば、図１０に示すように、１回の成形工程によりプレス成形品４００を製造する場合、天板部４０２と湾曲縦壁部４０１との間の稜線部４０１ａでは、天板部４０２の材料が寄りながら湾曲縦壁部４０１に（図９中Ｈ方向）引っ張られる。また、湾曲縦壁部４０１とフランジ部４０３との間の稜線部４０１ｂでは、フランジ部４０３の材料が広がりながら湾曲縦壁部４０１に（図１０中Ｉ方向に）引っ張られる。したがって、稜線部４０１ａには、しわが発生しやすく、稜線部４０１ｂには、割れが発生しやすい。

一方、本実施形態のプレス成形品１０の製造方法では、まず、予備成形工程により、段差状の湾曲縦壁部１５３を有する予備成形品１５０が生成される。このとき、天板部１５１側から湾曲縦壁部１５３に流入する材料や、フランジ部１５２から湾曲縦壁部１５３に流入する材料などの余剰分は、段差部１５３ａによって吸収される。また、主成形工程では、段差形状の湾曲縦壁部１５３が成形される際に、天板部１５１やフランジ部１５２から湾曲縦壁部１５３への材料の流入が抑止される。その結果、天板部２０と湾曲縦壁部３３との間の境界部分３５や、フランジ部４０と湾曲縦壁部３３との間の境界部分３６において、しわや割れの発生が防止される。

また、プレス成形品１０の平面視において、湾曲縦壁部１５３は円弧形状をしており、主成形工程は、プレス成形品１０の平面視において湾曲縦壁部１５３の中心点Ｐ１及び湾曲縦壁部１５３の中点Ｐ２を結ぶ直線に沿って、天板部２０の上面に平行な面に対して０度以上７５度以下の角度で、カム金型１６２を下部縦壁部１５３ｃに突き当てることで、縦壁部３０を成形するものである。

例えば、主成形工程において、カム金型１６２を図１１（ａ）中Ｊ方向に移動させた場合、カム金型１６２が段差部１５３ａをうまく伸ばすことが困難となる場合がある。この場合、例えば天板部１５１の材料が湾曲縦壁部１５３に流入し、天板部１５１と湾曲縦壁部１５３との境界部分に、しわが発生する。また、図１１（ｂ）に示すように、カム金型１６２を図１１（ｂ）中Ｊ方向に移動させたときに、湾曲縦壁部１５３が伸びた後、カム金型１６２に引っ掛かり、フランジ部１５２の材料が湾曲縦壁部１５３に流入することにある。この場合、湾曲縦壁部１５３とフランジ部１５２との境界部分に、割れが発生する。

一方、本実施の形態では、主成形工程において、カム金型１６２は、図５（ａ）中Ｃ方向に移動される。カム金型１６２の図５（ａ）中Ｃ方向への移動は、天板部１５１からの湾曲縦壁部１５３への材料の流入や、フランジ部１５２から湾曲縦壁部１５３への材料の流入を防止する。これにより、天板部１５１と湾曲縦壁部１５３との境界部分におけるしわの発生や、フランジ部１５２と湾曲縦壁部１５３との境界部分における割れの発生を防止することが可能となる。

また、縦壁部３０を成形する工程は、予備成形工程の前に実行されるとともに、ブランク材１００に対して、天板部２０と縦壁部３０との境界部を成形する第３の成形工程を含むものである。

これによれば、第３の成形工程では、ブランク材１００にプレス成形を行って、天板部３０１と縦壁部との間に境界部分３０３を生成する。第３の成形工程で生成される境界部分３０３は、プレス成形により縦壁部を生成する際に、材料が天板部３０１から縦壁部に流入することを抑止する。その結果、天板部３０１と縦壁部との境界部分において、シワの発生が抑止される。

また、プレス成形により縦壁部を生成する際に、材料が天板部３０１から縦壁部に流入することを抑止する。その結果、湾曲縦壁部４０１の高さを、天板部３０１と縦壁部との間に境界部分３０３を生成せずに湾曲縦壁部４０１を生成するときの当該湾曲縦壁部の高さよりも高くすることが可能となる。

１０プレス成形品
２０天板部
３０縦壁部
３３湾曲縦壁部
４０フランジ部
１００ブランク材
１５０予備成形品
１５３湾曲縦壁部
１５３ａ段差部
１５３ｂ上部縦壁部
１５３ｃ下部縦壁部

Claims

湾曲部を含む外周縁部を有する天板部と、当該天板部の前記外周縁部に連続する縦壁部と、当該縦壁部に連続するフランジ部と、を有するプレス成形品を、金属板からなるブランク材のプレス成形により製造する方法であって、
前記縦壁部のうち、前記湾曲部に連続する湾曲縦壁部を成形する工程は、
前記湾曲縦壁部の高さ方向における所定位置に設けた段差部からフランジ部までの下部縦壁部が、前記段差部から前記天板部までの上部縦壁部に対して、前記フランジ部側に張り出した段差形状の湾曲縦壁部を生成する第１の成形工程と、
カム構造を有する金型を用いて、前記段差形状の湾曲縦壁部を平坦状の湾曲縦壁部にならす第２の成形工程と、
を含むことを特徴とするプレス成形品の製造方法。
前記プレス成形品の平面視において、前記湾曲部は円弧形状をしており、
前記第２の成形工程は、
前記プレス成形品の平面視における前記湾曲部の中心点及び前記湾曲部の中点を結ぶ直線に沿って、前記天板部の上面に平行な面に対して０度以上７５度以下の角度で、前記カム構造を有する金型を前記下部縦壁部に突き当てることで、段差形状の前記湾曲縦壁部をならす
ことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形品の製造方法。
前記湾曲縦壁部を成形する工程は、
前記第１の成形工程の前に実行されるとともに、前記ブランク材に対して、前記天板部と前記湾曲縦壁部との境界部を成形する第３の成形工程を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形品の製造方法。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法により製造されるプレス成形品。