WO2021205947A1

WO2021205947A1 - プレス成形体の製造方法およびプレス成形体の製造装置

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Publication number: WO2021205947A1
Application number: PCT/JP2021/013616
Authority: WO
Inventors: 遼馬加藤; 亮田畑; 伊藤　泰弘
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: JPWO2021205947A1; JP7421150B2

Abstract

第１壁と、第１壁に対して交差する方向に延びる第２壁と、第１壁と第２壁とを繋ぐ稜線部と、を備え、第１壁を法線方向から見て第２壁が第１壁に向けて窪む内向き湾曲部を有するプレス成形体の製造方法であって、パンチ（１１）とパッド（１２）とでブランク（Ｂ）を挟んで押圧したまま、パッド（１２）側からパンチ（１１）側にダイ（１３）を近接させてブランク（Ｂ）をプレス加工するプレス工程を備え、プレス工程では、内向き湾曲部において、ブランク（Ｂ）のうち稜線部の一部をパンチ（１１）とパッド（１２）とで押圧したまま、稜線部を成形するとともに第２壁の少なくとも一部を成形する。

Description

プレス成形体の製造方法およびプレス成形体の製造装置

　本発明は、プレス成形体の製造方法およびプレス成形体の製造装置に関する。
　本願は、２０２０年４月１０日に、日本に出願された特願２０２０－０７１０３６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　地球環境問題を背景とした自動車用部品の軽量化、および、自動車の衝突安全性の両立のため、自動車部品の高強度薄肉化が必要である。一方、高強度薄肉化に伴い、破断やしわといった成形不良が生じる傾向となる。この種の成形不良を抑制する方法として、例えば下記特許文献１に記載のプレス成形体の製造方法が知られている。

特許第５５６９６６１号

　ここで本願発明者らは、鋭意検討した結果、例えば、自動車の骨格部品の１つであるフロントサイドメンバーをプレス成形する際、フロントサイドメンバーにおける上面視の内向き湾曲部や側面視の鞍型部（プレス成形時に縮み変形が生じる部位）それぞれを成形する稜線部にしわが生じ易いことを見出した。

　本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、プレス成形時におけるしわの発生を抑制することを目的とする。

　（１）本発明の一態様に係るプレス成形体の製造方法は、第１壁と、前記第１壁に対して交差する方向に延びる第２壁と、前記第１壁と前記第２壁とを繋ぐ稜線部と、を備え、前記第１壁を法線方向から見て前記第２壁が前記第１壁に向けて窪む内向き湾曲部を有するプレス成形体の製造方法であって、パンチとパッドとでブランクを挟んで押圧したまま、前記パッド側から前記パンチ側にダイを近接させて前記ブランクをプレス加工するプレス工程を備え、前記プレス工程では、前記内向き湾曲部において、前記ブランクのうち前記稜線部の一部を前記パンチと前記パッドとで押圧したまま、前記第２壁の少なくとも一部を成形する。

　（２）本発明の一態様に係るプレス成形体の製造方法は、第１壁と、前記第１壁に対して交差する方向に延びる第２壁と、前記第１壁と前記第２壁とを繋ぐ稜線部と、を備え、前記第２壁を法線方向から見て前記第１壁が前記第２壁に向けて窪む鞍型部を有するプレス成形体の製造方法であって、パンチとパッドとでブランクを挟んで押圧したまま、前記パッド側から前記パンチ側にダイを近接させて前記ブランクをプレス加工するプレス工程を備え、前記プレス工程では、前記鞍型部において、前記ブランクのうち前記稜線部の一部を前記パンチと前記パッドとで押圧したまま、前記第２壁の少なくとも一部を成形する。

　本願発明者らは、ブランクからプレス成形体を製造する製造方法において、しわの発生に関する以下の事項を見出した。
（Ａ）プレス成形体の内向き湾曲部および鞍型部それぞれを成形する稜線部にしわが発生し易いこと。
（Ｂ）前述のしわが発生する要因の１つとして、パンチおよびダイで第２壁を成形するときに、プレス成形体の内向き湾曲部や鞍型部においてブランクが縮み変形して撓むという現象があること。
（Ｃ）前述の撓みは、第２壁を成形する過程で、ブランクが伸びフランジ加工される際に発生すること。
（Ｄ）プレス成形体の内向き湾曲部および鞍型部それぞれでは、第２壁が成形開始から終了まで伸びフランジ加工されること。
（Ｅ）前述の撓みは、ブランクの稜線部の一部をパッドで押圧しながら第２壁の少なくとも一部を成形することによって抑制可能であること。

　上記（Ｄ）に関してより詳細に説明する。
　プレス成形体の内向き湾曲部では、ブランクの一部をプレス成形体の第２壁に成形する過程で、ブランクのうちの第２壁となる部分が内向き湾曲部に沿って伸びフランジ変形させられる。また、第２壁となる部分におけるブランクの伸び変形量は、プレス成形の進行に伴って増大する。すなわち、第２壁となる部分のうち第１壁となる部分から離れる程、伸び変形量が多くなる。一方、プレス成形体の内向き湾曲部における稜線部および第１壁となる部分には、周囲からの材料流動が発生する。この材料流動による圧縮変形が、しわの発生要因となる。
　また、プレス成形体の鞍型部では、ブランクの一部をプレス成形体の第２壁に成形する過程で、ブランクのうち第２壁となる部分がダイに押されて曲げられる。このとき、第２壁となる部分は鞍型部に沿って伸びフランジ変形させられる。第２壁となる部分におけるブランクの伸び変形量は、上記内向き湾曲部と同様に、プレス成形の進行に伴って増大する。すなわち、第２壁となる部分のうち第１壁となる部分から離れる程、伸び変形量が多くなる。一方、鞍型部における稜線部および第１壁となる部分には、上記内向き湾曲部と同様に、周囲からの材料流動が発生する。この材料流動による圧縮変形が、しわの発生要因となる。

　以上の事項を見出した本願発明者らは、パンチとパッドとの間で、ブランクのうちの稜線部の一部を押圧したまま、パンチとダイとによって第２壁の少なくとも一部を成形することについて想到した。これにより、前述の伸びフランジ変形に伴う圧縮変形を抑制し得る。そのため、当該圧縮変形に起因する内向き湾曲部や鞍型部におけるしわの発生を抑制し得る。結果として、しわの発生を抑制して高品質なプレス成形体を成形することができる。

　（３）上記（１）又は（２）に係るプレス成形体の製造方法は、前記プレス工程では、前記パッドと前記パンチとが前記ブランクを間に挟んで近接することで前記ブランクを押圧し、且つ、前記パッドと前記パンチとが近接する方向と同じ方向に前記ダイと前記パンチとが移動して、前記ダイ及び前記パンチで前記第２壁を押圧してもよい。

　上記のようにパッドとパンチとが近接する方向と同じ方向にダイとパンチとが移動するので、パッドとパンチとが近接する方向と異なる方向の動作が不要となる。よって、製造装置における部品点数が減ることで、メンテナンスや部品交換作業が減る。

　（４）本発明の一態様に係るプレス成形体の製造装置は、パンチ、パッドおよびダイを備え、上記（１）から（３）のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法に用いられるプレス成形体の製造装置であって、前記パッドは、前記ブランクのうちの前記第１壁となる部分を押圧する第１面と、前記第１面の側縁に設けられ、前記ブランクのうちの前記稜線部の一部を押圧する突起と、を備える。

　パッドが成形体の稜線部を押圧する突起を備えることにより、ブランクのうちの稜線部となる部分を効果的に押圧することができる。

　（５）上記（４）に係るプレス成形体の製造装置では、前記第１面および前記突起を横断する横断面において、前記突起が前記パンチ側に向けて凸となる曲線をなしてもよい。

　上記のように突起がパンチ側に向けて凸となる曲線をなす場合、この曲線の曲率を適宜調整することで、突起による前述の押圧をより効果的にすることができる。

　（６）上記（４）又は（５）に係るプレス成形体の製造装置では、前記パンチ、前記パッドおよび前記ダイを含む横断面において、前記パッドの端面は、前記パンチのうち前記第２壁に接する部位と前記パンチのうち前記稜線部に接する部位との境界を通り、且つ前記パンチと前記ダイとの相対的移動方向に平行な直線に接する位置又は前記直線より前記第１壁側に配置されてもよい。

　上記のようにパッドを配置することで、パッドが押圧する範囲は、ブランクの第１壁及び稜線部の一部となる。第２壁はダイで押圧される。これにより、第２壁に形状を付与することができる。また、第２壁成形中に生じる稜線部でのブランクの撓み（後にしわとなる）を抑制できる。

　本発明によれば、プレス成形時におけるしわの発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るプレス成形体の製造方法により製造されるプレス成形体の斜視図である。図１に示すプレス成形体の上面図である。図１に示すプレス成形体の側面図である。本発明の一実施形態に係るプレス成形体の製造方法に用いられるプレス成形体の製造装置の分解斜視図である。図４に示す製造装置の断面図であって、ブランクがプレス加工されていない状態を示す図である。図４に示す製造装置の断面図であって、ブランクがプレス加工されている状態を示す図である。図５に示す断面の一部を拡大して示す図である。図６に示す断面の一部を拡大して示す図である。図４に示すパッドの外形の一部を概略的に示す図である。本発明の一実施形態に係るプレス成形体の製造方法の作用効果を説明するための図であって、プレス成形体の内向き湾曲部を局所的に拡大し、かつ簡略化した斜視図である。本発明の一実施形態に係るプレス成形体の製造方法の作用効果を説明するための図であって、プレス成形体の鞍型部を局所的に拡大し、かつ簡略化した斜視図である。本発明の比較例に係るプレス成形体の製造方法に用いられるプレス成形体の製造装置の分解斜視図である。ブランクがプレス加工されているときの図１２に示す製造装置の断面の一部を拡大して示す図である。図１２に示すパッドの外形の一部を概略的に示す図である。比較例の製造方法を前提として計算したシミュレーションの結果を示す図であって、肉厚を濃淡で示したプレス成形体の上面図である。比較例の製造方法を前提として計算したシミュレーションの結果を示す図であって、肉厚を濃淡で示したプレス成形体の側面図である。実施例の製造方法を前提として計算したシミュレーションの結果を示す図であって、肉厚を濃淡で示したプレス成形体の上面図である。実施例の製造方法を前提として計算したシミュレーションの結果を示す図であって、肉厚を濃淡で示したプレス成形体の側面図である。

　以下、図１から図１１を参照し、本発明の一実施形態に係るプレス成形体３０の製造方法を説明する。この製造方法では、製造装置１０を用いてブランクＢからプレス成形体３０を製造する。

（プレス成形体３０）
　プレス成形体３０の製造方法の説明にあたり、まず、この製造方法により製造されるプレス成形体３０について説明する。

　図１から図３に示すように、プレス成形体３０は、いわゆるフロントサイドメンバーである。プレス成形体３０の形状は、チャンネル形状である。プレス成形体３０では、その長さ方向Ｘの長さが、その幅方向Ｙの長さよりも長い。プレス成形体３０は、その高さ方向Ｚの一方に向けて開口している。

　プレス成形体３０は、第１壁３１と、第２壁３２と、稜線部３３と、フランジ３４と、を備えている。
　第１壁３１は、その法線方向から見て概ね矩形状をなす。第１壁３１は、プレス成形体３０がなすチャンネル形状の溝底面を成形している。
　なお、第１壁３１の長さ方向Ｘの長さは、例えば６４０ｍｍ以上９６０ｍｍ以下である。第１壁３１の幅方向Ｙの長さは、例えば７０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下である。第１壁３１の厚さは、例えば０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。第１壁３１の引張強さは、例えば７８０ＭＰａ以上１４７０ＭＰａ以下である。

　第２壁３２は、第１壁３１に対して交差する方向に延びる。第２壁３２は、第１壁３１における幅方向Ｙの端縁に稜線部３３を介して配置される。第２壁３２は、第１壁３１を幅方向Ｙに挟んで２つ設けられている。第２壁３２は、プレス成形体３０の高さ方向Ｚに延びる。第２壁３２は、前記チャンネル形状の溝側面を成形している。

　稜線部３３は、第１壁３１の幅方向Ｙの両側の端縁それぞれに設けられる。それぞれの稜線部３３は、第２壁３２と第１壁３１とを繋ぐ。稜線部３３は、長さ方向Ｘに延びる。稜線部３３は、長さ方向Ｘに直交する横断面（幅方向Ｙに沿う断面）で見た場合において、曲線をなす。稜線部３３がなす曲線は、プレス成形体３０の外側に向けて凸となる。
　フランジ３４は、第２壁３２から幅方向Ｙに突出している。フランジ３４は、各第２壁３２のうち、高さ方向Ｚに沿って稜線部３３とは反対側に位置する端縁に設けられている。フランジ３４は、各第２壁３２の端縁に沿って長さ方向Ｘに延びている。

　プレス成形体３０には、内向き湾曲部３０ａと、鞍型部３０ｂと、が成形されている。
　図２に示すように、内向き湾曲部３０ａは、プレス成形体３０の上面視において、プレス成形体３０の内側に向けて窪む部分である。プレス成形体３０の上面視は、第１壁３１を、法線方向に沿って第２壁３２が成形される側とは反対側（第１壁３１の法線方向に沿って、第１壁３１を間に挟んだ第２壁３２の反対側）から見る見方である。本実施形態では、内向き湾曲部３０ａは、プレス成形体３０の長さ方向Ｘの一方の端部において、第１壁３１の幅方向Ｙの一方の側縁が内側に窪むことで成形されている。

　内向き湾曲部３０ａは、第１壁３１の内向き湾曲部３１ａと、第２壁３２の内向き湾曲部３２ａと、稜線部３３の内向き湾曲部３３ａと、からなる。第１壁３１の内向き湾曲部３１ａは、第１壁３１のうち、プレス成形体３０の上面視において幅方向Ｙに湾曲する部分である。第２壁３２の内向き湾曲部３２ａは、第２壁３２のうち、プレス成形体３０の上面視において第１壁３１（内向き湾曲部３１ａ）に向けて窪む部分である。稜線部３３の内向き湾曲部３３ａは、稜線部３３のうち、プレス成形体３０の上面視において第１壁３１（内向き湾曲部３１ａ）に向けて窪む部分である。

　図３に示すように、鞍型部３０ｂは、プレス成形体３０の側面視において、プレス成形体３０の内側に向けて窪む部分である。プレス成形体３０の側面視は、第２壁３２を法線方向に沿って第１壁３１が成形される側とは反対側（第２壁３２の法線方向に沿って、第２壁３２を間に挟んだ第１壁３１の反対側）から見る見方である。本実施形態では、鞍型部３０ｂは、プレス成形体３０の長さ方向Ｘの略中央部が、高さ方向Ｚに窪むことで成形されている。

　鞍型部３０ｂは、第２壁３２の鞍型部３２ｂと、第１壁３１の鞍型部３１ｂと、稜線部３３の鞍型部３３ｂと、からなる。第２壁３２の鞍型部３２ｂは、第１壁３１のうち、プレス成形体３０の側面視において高さ方向Ｚに湾曲する部分である。第１壁３１の鞍型部３１ｂは、第１壁３１のうち、プレス成形体３０の側面視において第２壁３２（鞍型部３２ｂ）に向けて窪む部分である。稜線部３３の鞍型部３３ｂは、稜線部３３のうち、プレス成形体３０の側面視において第２壁３２（鞍型部３２ｂ）に向けて窪む部分である。

（製造装置１０）
　次に、前記製造方法に用いられる製造装置１０について説明する。

　図４から図９に示すように、製造装置１０は、パンチ１１と、パッド１２と、ダイ１３と、を備えている。ブランクＢは、パンチ１１とパッド１２との間に保持される。ブランクＢが前述のように保持された状態で、ダイ１３がパンチ１１に対して接近し、パンチ１１とダイ１３との間でブランクＢがプレス加工される。

　なお以下では、プレス加工時にパンチ１１とダイ１３とが接近する方向をプレス方向Ｄｚという。プレス方向Ｄｚは、この製造装置１０によって製造されるプレス成形体３０においては、高さ方向Ｚとなる。プレス方向Ｄｚに沿うパンチ１１側を第１側Ｄｚ１といい、ダイ１３側を第２側Ｄｚ２という。

　ここで図示の例では、プレス方向Ｄｚが鉛直方向であり、第１側Ｄｚ１が下方であり、第２側Ｄｚ２が上方である。すなわち、パンチ１１とダイ１３とが鉛直方向に対向していて、パンチ１１がダイ１３に対して下方に位置している。ただし、第１側Ｄｚ１が上方であってもよく、すなわち、パンチ１１がダイ１３に対して上方に位置していてもよい。さらに、プレス方向Ｄｚが水平方向であってもよく、すなわち、パンチ１１とダイ１３とが水平方向に対向していてもよい。

　パンチ１１は、第１凸部１４を備えている。第１凸部１４は、ブランクＢを支持する。第１凸部１４は、パンチ１１から第２側Ｄｚ２に突出している。第１凸部１４は、第１凸部１４をプレス方向Ｄｚから見た平面視において、第１方向Ｄｘよりも第２方向Ｄｙに短い。なお、第１方向Ｄｘおよび第２方向Ｄｙは、いずれもプレス方向Ｄｚに直交する方向である。第１方向Ｄｘおよび第２方向Ｄｙは、互いに直交する。第１方向Ｄｘは、この製造装置１０によって製造されるプレス成形体３０においては、長さ方向Ｘとなる。第２方向Ｄｙは、製造装置１０によって製造されるプレス成形体３０においては、幅方向Ｙとなる。

　第１凸部１４は、頂面１４ａと、側面１４ｂと、を備えている。頂面１４ａは、第２側Ｄｚ２を向く。側面１４ｂは、第２方向Ｄｙを向く。第１凸部１４は、後述するダイ１３の第２凸部１５との間で、ブランクＢをプレス加工する。

　パッド１２は、第１凸部１４の頂面１４ａとの間でブランクＢを押圧する。パッド１２は、第１面１６と、突起１７（図７から図９参照）と、を備えている。
　第１面１６は、ブランクＢのうちの第１壁３１となる部分を押圧する。第１面１６は、第１側Ｄｚ１を向く。第１面１６は、第１方向Ｄｘよりも第２方向Ｄｙに短い。第１面１６は、第１凸部１４の頂面１４ａとの間に、ブランクＢを挟む。

　突起１７は、ブランクＢのうち少なくとも内向き湾曲部３０ａおよび鞍型部３０ｂの稜線部３３となる部分を押圧する。突起１７は、第１面１６の第２方向Ｄｙにおける少なくとも一方の側縁に設けられている。本実施形態の変形例においては、突起１７は、第１面１６を第２方向Ｄｙに挟んで２つ設けられてもよい。

　突起１７を横断面で見た場合において、突起１７（突起１７の表面）は、第１側Ｄｚ１に向けて凸となる曲線をなす。前記横断面は、第１面１６および両突起１７を横断する断面である。前記横断面は、第１方向Ｄｘに直交する断面である。前記横断面は、第２方向Ｄｙに沿う断面である。

　突起１７を横断面で見た場合において、突起１７がなす曲線の曲率半径は、例えば７．０ｍｍ以下とされ、５．０ｍｍ以下であることが好ましく、３．０ｍｍ以下であることがより好ましい。当該曲率半径が小さい程、プレス成形体３０のプレス成形時に稜線部３３となる部位をパッド１２で押さえ易くなり、しわの発生を抑制し易くなる。ただし、突起１７の上記曲率半径の好ましい範囲は、稜線部３３の曲率半径や第２壁３２の傾き等のプレス成形体３０の形状にも依存する。
　また、パッド１２の耐久性の観点からは、突起１７の上記曲率半径がある程度大きいことが好ましい。よって、当該曲率半径は、例えば０．５ｍｍ以上とされてもよく、１．０ｍｍ以上とされてもよい。

　パンチ１１、パッド１２およびダイ１３を含む横断面において、パッド１２の端面１８は、パンチ１１のうち第２壁３２に接する部位とパンチ１１のうち稜線部３３に接する部位との境界３４を通り、且つパンチ１１とダイ１３との相対的移動方向に平行な直線Ｌｚに接する位置又は直線Ｌｚより第１壁３１側に配置される。第１壁３１は、プレス成形体３０がなすチャンネル形状の溝底面を成形し、第１壁３１における幅方向Ｙの端縁に稜線部３３を介して第２壁３２が配置される。

　本実施形態において、パンチ１１とダイ１３との相対的移動方向とは、パンチ１１とダイ１３とが接近する方向、すなわちプレス方向Ｄｚである。図８では、パッド１２が破線で示す直線Ｌｚに接する位置に配置することが示されている。すなわち、パッド１２の端面１８が直線Ｌｚに接する位置に配置される。

　パッド１２の端面１８は、直線Ｌｚより第１壁３１側（内側）に配置されてもよい。直線Ｌｚより第１壁３１側とは、パッド１２の横断面（第２方向Ｄｙおよびプレス方向Ｄｚの両方向に沿う断面）において、パッド１２の中央側である。図８においては、パッド１２の端面１８の紙面右側が直線Ｌｚの第１壁３１側である。パッド１２の端面１８は、例えば、稜線部３３の曲率半径を１とした場合、第２方向Ｄｙにおいて直線Ｌｚから第１壁３１側に、０から４／５の間の範囲に配置される。直線Ｌｚから第１壁３１側に０とは、パッド１２の端面１８が直線Ｌｚに接する位置である。このようにパッド１２の端面１８が配置されることで、突起１７が確実に稜線部３３となる部分を押圧することができる。

　パッド１２は、直線Ｌｚより外側に配置されない。外側とは、パッド１２の横断面（第２方向Ｄｙに沿う断面）において、直線Ｌｚから前記第１壁３１側と反対側である。図８においては、パッド１２の端面１８の紙面左側が直線Ｌｚの外側である。

　パッド１２が、直線Ｌｚに接する位置又は直線Ｌｚより第１壁３１側に配置されることにより、後述する第２凸部１５を備えるダイ１３がプレス方向Ｄｚに沿って移動することができる。

　ダイ１３は、第２凸部１５を備えている。第２凸部１５は、第２方向Ｄｙに間隔をあけて２つ設けられている。２つの第２凸部１５の間には、凹部１９が設けられている。これらの第２凸部１５、凹部１９はいずれも、第１方向Ｄｘに長い。
　プレス成形体３０のプレス成形時、凹部１９には、パッド１２が配置される。パッド１２とダイ１３とは、弾性要素２０を介して連結されている。弾性要素２０は、パッド１２がパンチ１１からプレス方向Ｄｚに圧縮力を受けたときに、弾性的に圧縮変形する。

　それぞれの第２凸部１５は、頂面１５ａと、側面１５ｂと、を備えている。頂面１５ａは、第１側Ｄｚ１を向く。側面１５ｂは、頂面１５ａの凹部１９側に成形され、第２方向Ｄｙを向く。第２凸部１５は、パッド１２およびパンチ１１に押圧されたブランクＢをプレスする。ダイ１３の側面１５ｂとパンチ１１の側面１４ｂで第２壁３２を押圧する。

（製造方法）
　次に、前記製造方法について説明する。
　図５から図９に示すように、この製造方法では、パンチ１１の第１凸部１４とパッド１２との間で、ブランクＢのうちの第１壁３１および稜線部３３の一部を押圧する。すなわち、パッド１２が、ブランクＢのうちの第１壁３１の一部、および、ブランクＢのうちの稜線部３３の一部それぞれに押し当てられる。このようにパンチ１１とパッド１２とでブランクＢを押圧したまま、ダイ１３をパッド１２側からパンチ１１に近接させてブランクＢをプレス加工する（プレス工程）。プレス工程では、内向き湾曲部３０ａにおいて、ブランクＢのうち稜線部３３の一部をパンチ１１とパッド１２とで押圧したまま、第２壁３２の少なくとも一部を成形する。このようなプレス工程により、パッド１２は、ブランクＢの第１壁３１及び稜線部３３の一部を押圧する。第２壁３２はダイ１３で押圧される。具体的には、ダイ１３の側面１５ｂが第２壁を押圧する。このような構成により、ブランクを効果的に押圧することができ、しわの発生を抑制することができる。

　プレス工程では、パッド１２とパンチ１１とがブランクＢを間に挟んで近接することでブランクＢを押圧し、且つ、パッド１２とパンチ１１とが近接する方向と同じ方向にダイ１３とパンチ１１とが移動する。図５から図９に示すように、プレス方向Ｄｚの方向でダイ１３とパンチ１１とが移動する。これにより、ダイ１３及びパンチ１１で第２壁３２を押圧する。パッド１２とパンチ１１とが近接する方向と同じ方向にダイ１３とパンチ１１とが移動して第２壁３２を押圧するので、第２壁３２を押圧するためのパッド１２とパンチ１１とが近接する方向と異なる方向の動作が不要となる。

　プレス工程では、稜線部３３となる部分の少なくとも一部をパッド１２で押圧し、稜線部３３の少なくとも一部と第２壁３２の少なくとも一部を一工程で成形する。または、プレス加工では、稜線部３３を成形した後に、稜線部３３の一部をパッド１２で押圧したまま、第２壁３２の少なくとも一部を成形する。

　パッド１２は、稜線部３３および第２壁３２の成形開始から用いられてもよく、稜線部３３および第２壁３２の成形途中から用いられてもよい。すなわち、プレス成形体３０の成形開始時にはパッド１２が用いられなくてもよい。例えば、ダイ１３がブランクＢに接触してからプレス成形体３０の高さの１０％程度以下または数ｍｍ程度以下、ダイ１３をパンチ１１側に移動させた後、パッド１２を上記のように配置してもよい。
　また、パッド１２は、第２壁３２の成形開始から成形完了まで用いられてもよく、第２壁３２の成形途中まで用いられてもよい。すなわち、第２壁３２の成形途中でダイ１３とブランクＢとの間からパッド１２が取り除かれてもよい。

　ただし、内向き湾曲部３０ａおよび鞍型部３０ｂにおけるしわの発生を抑制し易くする観点からは、稜線部３３および第２壁３２の成形開始から成形完了まで、パッド１２によってブランクＢのうち稜線部３３となる部分の一部を押圧することが好ましい。すなわち、パンチ１１とパッド１２とでブランクＢを押圧したまま、ダイ１３をパンチ１１に対して上死点から下死点まで移動させることが好ましい。このとき、第２凸部１５の頂面１５ａによって、ブランクＢのうちの第２壁３２となる部分がプレスされる。そして、第１凸部１４の側面１４ｂと第２凸部１５の側面１５ｂとの間で第２壁３２が成形される。

　なお上死点とは、ダイ１３がパンチ１１にプレス方向Ｄｚに接近する過程で、第２凸部１５がブランクＢに接触し始めるときの位置（第２壁３２の成形開始時における位置）である。また下死点とは、ダイ１３がパンチ１１にプレス方向Ｄｚに接近する過程で、ダイ１３とパンチ１１との更なる接近が規制されたときの位置（第２壁３２の成形完了時における位置）である。下死点において、第２壁３２は、第１凸部１４と第２凸部１５との間で成形が完了している。すなわち、図６および図８に示す状態は、上死点と下死点との間に位置する状態（プレス成形の途中の段階での状態）を示していて、下死点においては、図６および図８に示す状態と異なり、ブランクＢとパンチ１１が密着するとともに、ダイ１３がブランクＢに密着する。

　本実施形態では、パンチ１１がダイ１３に対して下方に位置し、ダイ１３がパンチ１１に対して下降するため、下死点におけるダイ１３が、上死点におけるダイ１３よりも下方に位置する。しかしながら、パンチ１１がダイ１３に対して上昇する場合、下死点におけるダイ１３と上死点におけるダイ１３とが、プレス方向Ｄｚに同等の位置となる。さらに、パンチ１１がダイ１３に対して上方に位置する場合であって、ダイ１３がパンチ１１に対して上昇する場合、下死点におけるダイ１３が、上死点におけるダイ１３よりも上方に位置する。

　なお、パッド１２が突起１７を備えることにより、ブランクＢのうちの稜線部３３となる部分を効果的に押圧することができる。
　しかも本実施形態では、突起１７を横断面で見た場合において、突起１７が第１側Ｄｚ１に向けて凸となる曲線をなす。よって、この曲線の曲率を適宜調整することで、突起１７による前述の押圧をより効果的にすることができる。すなわち図９に示すように、曲率が大きく曲率半径が小さい突起１７（図９に示す突起１７ａ）である場合、曲率が小さく曲率半径が大きい突起１７（図９に示す突起１７ｂ）である場合に比べて、第１凸部１４と突起１７との間でブランクＢのうちの稜線部３３となる部分を、広い範囲にわたって押圧（接触）することができる。突起１７の曲率半径が０．２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの場合、稜線部３３の押圧範囲（稜線部３３が突起１７によって押圧される範囲の割合）は、それぞれ稜線部３３の８４％、５７％、３８％、２５％を押圧する。

（作用効果）
　本願発明者らは、ブランクＢからプレス成形体３０を製造する製造方法において、しわの発生に関する以下の事項を見出した。
（Ａ）プレス成形体３０の内向き湾曲部３０ａおよび鞍型部３０ｂそれぞれを成形する稜線部３３にしわが発生し易いこと。
（Ｂ）前述のしわが発生する要因の１つとして、パンチ１１およびダイ１３で第２壁３２を成形するときに、プレス成形体３０の内向き湾曲部３０ａや鞍型部３０ｂが縮み変形して撓むという現象があること。
（Ｃ）前述の撓みは、第２壁３２を成形する過程で、ブランクＢが伸びフランジ加工される際に発生すること。
（Ｄ）プレス成形体３０の内向き湾曲部３０ａおよび鞍型部３０ｂそれぞれでは、第２壁３２が成形開始から終了まで伸びフランジ加工されること。
（Ｅ）前述の撓みは、ブランクＢの稜線部３３となる部位の少なくとも一部をパッド１２で押圧しながら第２壁３２の少なくとも一部を成形することによって抑制可能であること。

　上記（Ｄ）に関してより詳細に説明する。
　プレス成形体３０の内向き湾曲部３０ａでは、図１０に示すように、ブランクＢの一部を第２壁３２に成形する過程（図中符号１１１）で、ブランクＢのうちの第２壁３２となる部分が、内向き湾曲部３０ａに沿って伸び変形させられる（図中符号１１２）。このとき、第２壁３２となる部分におけるブランクＢの伸び変形量は、プレス成形の進行に伴って増大し、下死点に近づくほど多くなる。すなわち、第２壁３２となる部分のうち第１壁３１となる部分から離れる程、伸び変形量が多くなる。一方、内向き湾曲部３０ａにおける稜線部３３および第１壁３１となる部分には、周囲からの材料移動（図中符号１１３）が発生する。この材料流動による圧縮変形が、しわの発生要因となる。

　また、プレス成形体３０の鞍型部３０ｂでは、図１１に示すように、ブランクＢの一部を第２壁３２に成形する過程（図中符号１２１）で、ブランクＢのうちの第２壁３２となる部分が、第２凸部１５の頂面１５ａによって押されて曲げられる。このとき、第２壁３２となる部分は鞍型部３０ｂに沿って伸びフランジ変形させられる（図中符号１２２）。第２壁３２となる部分におけるブランクＢの伸び変形量は、上記内向き湾曲部３０ａと同様に、プレス成形の進行に伴って増大し、下死点に近づくほど多くなる。すなわち、第２壁３２となる部分のうち第１壁３１となる部分から離れる程、伸び変形量が多くなる。一方、鞍型部３０ｂおける稜線部３３および第１壁３１となる部分には、周囲からの材料移動（図中符号１２３）が発生する。この材料流動による圧縮変形が、しわの発生要因となる。

　以上の事項を見出した本願発明者らは、パンチ１１とパッド１２との間で、ブランクＢのうちの第１壁３１および稜線部３３の一部を押圧したまま、パンチ１１とダイ１３とによって第２壁３２の少なくとも一部を成形することについて想到した。これにより、前述の伸びフランジ変形に伴う圧縮変形を抑制し得る。そのため、当該圧縮変形に起因する内向き湾曲部３０ａや鞍型部３０ｂにおけるしわの発生を抑制し得る。結果として、しわの発生を抑制して高品質なプレス成形体３０を成形することができる。

　なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

　前記製造方法によって製造されるプレス成形体３０は、フロントサイドメンバーに限られない。

　その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

　次に、上記作用効果について検証した検証試験を実施した。
　この検証試験では、実施例および比較例の各製造方法に関するシミュレーションを実施した。
　実施例および比較例の各製造方法では、いずれも図１から図３に示すプレス成形体３０を製造する。

　実施例に係る製造方法では、図４から図１１に示す製造装置１０を用いる。
　比較例に係る製造方法では、図１２から図１４に示す製造装置１０Ａを用いる。比較例に係る製造装置１０Ａでは、実施例に係る製造装置１０に比べて、パッド１２が異なっている。比較例に係る製造装置１０Ａでは、パッド１２が、第１面１６を備えているものの、突起１７を備えていない。

　実施例に係る製造方法では、図３から図８に示すように、パンチ１１とパッド１２との間で、ブランクＢのうちの第１壁３１となる部分、および、ブランクＢのうちの稜線部３３となる部分の第１壁３１側の一部を押圧したまま、ダイ１３をパンチ１１に対して上死点から下死点まで移動させる。
　比較例に係る製造方法では、図１３に示すように、パンチ１１とパッド１２との間で、ブランクＢのうちの第１壁３１となる部分を押圧するものの、稜線部３３となる部分は押圧しない状態で、ダイ１３をパンチ１１に対して上死点から下死点まで移動させる。

　結果を図１５から図１８に示す。図１５から図１８は、比較例および実施例の各製造方法を前提として計算したシミュレーションの結果を示す図であって、肉厚を濃淡で示したプレス成形体の上面図や側面図である。図１５および図１６は比較例である。図１７および図１８は実施例である。図１５および図１７は上面図である。図１６および図１８は側面図である。図１５から図１８では、肉厚が小さいほど色が濃く、肉厚が大きいほど色が薄い。

　この結果から、図１５および図１６に示す比較例のプレス成形体３０Ａよりも、図１７および図１８に示す実施例のプレス成形体３０では、内向き湾曲部３０ａ、鞍型部３０ｂのいずれについても、肉厚が大きい範囲（色が薄い範囲）が狭まっていることが確認される。すなわち、比較例よりも実施例では、内向き湾曲部３０ａ、鞍型部３０ｂへの材料流動が抑制されていることが確認された。

　本発明によれば、プレス成形時におけるしわの発生を抑制することができる。よって、本発明は高い産業上の理由可能性を有する。

１０　製造装置
１１　パンチ
１２　パッド
１３　ダイ
１４　第１凸部
１４ａ　頂面
１４ｂ　側面
１５　第２凸部
１５ａ　頂面
１５ｂ　側面
１６　第１面
１７　突起
３０　プレス成形体
３１　第１壁
３１ｂ　鞍型部
３２　第２壁
３３　稜線部
Ｂ　ブランク

Claims

　第１壁と、前記第１壁に対して交差する方向に延びる第２壁と、前記第１壁と前記第２壁とを繋ぐ稜線部と、を備え、前記第１壁を法線方向から見て前記第２壁が前記第１壁に向けて窪む内向き湾曲部を有するプレス成形体の製造方法であって、
　パンチとパッドとでブランクを挟んで押圧したまま、前記パッド側から前記パンチ側にダイを近接させて前記ブランクをプレス加工するプレス工程を備え、
　前記プレス工程では、前記内向き湾曲部において、前記ブランクのうち前記稜線部の一部を前記パンチと前記パッドとで押圧したまま、前記第２壁の少なくとも一部を成形する、プレス成形体の製造方法。
　第１壁と、前記第１壁に対して交差する方向に延びる第２壁と、前記第１壁と前記第２壁とを繋ぐ稜線部と、を備え、前記第２壁を法線方向から見て前記第１壁が前記第２壁に向けて窪む鞍型部を有するプレス成形体の製造方法であって、
　パンチとパッドとでブランクを挟んで押圧したまま、前記パッド側から前記パンチ側にダイを近接させて前記ブランクをプレス加工するプレス工程を備え、
　前記プレス工程では、前記鞍型部において、前記ブランクのうち前記稜線部の一部を前記パンチと前記パッドとで押圧したまま、前記第２壁の少なくとも一部を成形する、プレス成形体の製造方法。
　前記プレス工程では、前記パッドと前記パンチとが前記ブランクを間に挟んで近接することで前記ブランクを押圧し、且つ、前記パッドと前記パンチとが近接する方向と同じ方向に前記ダイと前記パンチとが移動して、前記ダイ及び前記パンチで前記第２壁を押圧する、請求項１又は請求項２に記載のプレス成形体の製造方法。
　パンチ、パッドおよびダイを備え、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法に用いられるプレス成形体の製造装置であって、
　前記パッドは、
　　前記ブランクのうちの前記第１壁となる部分を押圧する第１面と、
　　前記第１面の側縁に設けられ、前記ブランクのうちの前記稜線部の一部を押圧する突起と、を備える、プレス成形体の製造装置。
　前記第１面および前記突起を横断する横断面において、前記突起が前記パンチ側に向けて凸となる曲線をなす、請求項４に記載のプレス成形体の製造装置。
　前記パンチ、前記パッドおよび前記ダイを含む横断面において、
　前記パッドの端面は、前記パンチのうち前記第２壁に接する部位と前記パンチのうち前記稜線部に接する部位との境界を通り、且つ前記パンチと前記ダイとの相対的移動方向に平行な直線に接する位置又は前記直線より前記第１壁側に配置される、請求項４又は請求項５に記載のプレス成形体の製造装置。