JP6196921B2 - プレス部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車の構造部材や補強部材に使用されるような高張力鋼板を冷間プレスで曲げ加工するプレス部品の製造方法に関する。

近年、自動車業界においては、地球温暖化の原因となる二酸化炭素排出量を低減すべく燃費向上が急務となっている。その方策の１つとして、車体の軽量化が求められている。一方、自動車の衝突安全性に関する規制は、近年益々厳しくなっている。そこで、車体における軽量化と衝突安全性の要求を同時に満足させるため、車体の構造部材や補強部材には、高張力鋼板（ハイテン材）の適用が進められている。
しかし、図１０、図１１に示すように、高張力鋼板Ｚ１を略ハット形断面を備え長手方向に湾曲した車体の構造部材（又は補強部材）に用いる場合、曲げ加工時の伸びフランジ成形による引張応力Ｐ１や縮みフランジ成形による圧縮応力Ｐ２が製品１０１に大きく残留し、それらの残留応力に基づく曲げモーメントが製品１０１に作用して、断面形状の捻れやスプリングバック等が生じる形状凍結不良が増大する問題があった。特に、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板を適用する場合には、形状凍結不良（例えば、図１１に示す捻れ量Ｍ１、Ｍ２）が著しく増加するため、鋼板を高温に加熱した後にプレス成形するホットスタンプが検討されている。ところが、ホットスタンプでは、加熱工程及び冷却工程が必要であること、金型内にスケールが残留することなどの理由から、設備費が増加する問題や生産性が低下する問題があった。

そのため、例えば、特許文献１には、ホットスタンプ等の熱処理を施さず、冷間プレスの曲げ加工で、伸びフランジ成形や縮みフランジ成形による形状凍結不良（捻れ、スプリングバック）を解決するため、捻れやスプリングバックの原因となる残留応力・曲げモーメントを低減する方法が開示されている。
特許文献１の方法は、素材板をその長手方向に沿ってカーブした折り曲げ線で折り曲げる際に、一旦所望の曲げ角度よりも所定角度オーバベンドした後、略所望の曲げ角度まで積極的に曲げ戻すことを特徴とする折り曲げ品のねじれ防止方法である。

特２００４−１９５５３５号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、素材板の長手方向に沿ってカーブした同一の折り曲げ線を基準に、オーバベンドと曲げ戻しの両方を行う方法である。そのため、伸びフランジ部又は縮みフランジ部において、折り曲げ線から遠い位置にある先端側フランジ部（フランジ縁側）の残留応力と、折り曲げ線から近い位置にある根元側フランジ部（フランジ根元側）の残留応力とが、曲げ戻し後に逆方向の残留応力に形成され（特許文献１の図３（ｂ）参照）、逆方向の残留応力に基づく曲げモーメントが製品に複雑に作用することになる。その結果、適正なオーバベンド量を予測することが困難となる問題があった。特に、自動車の構造部材や補強部材のように、製品の側壁を構成するフランジ部にもステップ状の折り曲げ線がある場合には、その側壁（フランジ部）の折り曲げ線によって形状凍結されるので、適正なオーバベンド量を予測することがいっそう困難となる問題があった。

また、根元側フランジ部についてもオーバベンドと曲げ戻しの両方を行うので、オーバベンドと曲げ戻しとをそれぞれ別々に簡単な構造の曲げ型で加工しようとすると、製品の位置決めや取出しが困難となる問題があった。そのため、オーバベンドと曲げ戻しとを同一の金型で加工できる特殊なカム曲げ型構造（特許文献１の図５、図６、図７参照）とする必要があった。その結果、型構造も複雑となって、型費が増加する問題があった。
また、素材板の折り曲げ線における曲率が長手方向に沿って変化している場合、それぞれの箇所毎に適正なオーバベンド量が異なる。そのため、金型の傾動型（カム曲げ刃）等を分割し、別々にオーバベンド量を設定する必要があり、型構造も複雑となって、型費がさらに増加する問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、冷間プレスの簡単な曲げ加工によって高張力鋼板の形状凍結不良を低減できるプレス部品の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るプレス部品の製造方法は、次のような構成を有している。
（１）高張力鋼板からなる長尺状の素材板から冷間プレスのプレス方向への曲げ加工によって形成する略ハット形断面を備え長手方向で湾曲したプレス部品の製造方法であって、
前記プレス部品は、予め曲げ加工された前記略ハット形断面における根元側フランジ部が固定され、先端側フランジ部のみが残留応力をキャンセルする方向に曲げ戻されることを特徴とする。ここで、「残留応力をキャンセルする方向」とは、伸びフランジ成形部の伸び率を減少させる方向又は縮みフランジ成形部の縮み率を減少させる方向を意味する。

本発明においては、プレス部品は、予め曲げ加工された略ハット形断面における根元側フランジ部が固定され、先端側フランジ部のみが残留応力をキャンセルする方向に曲げ戻されるので、伸びフランジ成形や縮みフランジ成形によって先端側フランジ部に発生する大きな残留応力のみを減少させて、根元側フランジ部の小さな残留応力に近づけることができる。そのため、先端側フランジ部における残留応力と根元側フランジ部における残留応力との差異が減少し、残留応力に基づく曲げモーメントを全体的に低減させ、プレス部品の捻れ量を減少させることができる。
また、曲げ戻しを先端側フランジ部のみに限定したので、曲げ戻し量の予測が容易となり、型構造を単純化することもできる。
また、先端側フランジ部のみが曲げ戻されるので、根元側フランジ部と先端側フランジ部との間には曲げ戻しによる新たな折り曲げ線が形成される。そのため、この新たな折り曲げ線によって、先端側フランジ部の形状凍結を促進させることができる。
その結果、高張力鋼板からなる素材板を、冷間プレスで曲げ加工したときに発生する捻れやスプリングバック等の形状凍結不良を、冷間プレスの簡単な曲げ加工によって大幅に低減することができる。

（２）（１）に記載されたプレス部品の製造方法において、
前記先端側フランジ部は、曲げ戻し前のフランジ面に対して長手方向で略平行に曲げ戻されることを特徴とする。

本発明においては、先端側フランジ部は、曲げ戻し前のフランジ面に対して長手方向で略平行に曲げ戻されるので、曲げ戻しによる残留応力のキャンセルを長手方向で略均一に行うことができる。そのため、長手方向で湾曲したプレス部品の捻れを略均一に減少させることができる。

（３）（１）又は（２）に記載されたプレス部品の製造方法において、
前記根元側フランジ部を所定の形状に曲げ加工し、前記先端側フランジ部を所定の形状に対してプレス方向で略平行に変位するよう余分に曲げ加工して中間品を形成する第１工程と、前記中間品における余分に曲げ加工したフランジ面のみを所定の形状にプレス方向で曲げ戻して前記先端側フランジ部を形成する第２工程とを備えることを特徴とする。

本発明においては、根元側フランジ部を所定の形状に曲げ加工し、先端側フランジ部を所定の形状に対してプレス方向で略平行に変位するよう余分に曲げ加工して中間品を形成する第１工程と、中間品における余分に曲げ加工したフランジ面のみを所定の形状にプレス方向で曲げ戻して先端側フランジ部を形成する第２工程とを備えるので、特殊な構造のカム曲げ型を用いず、簡単な構造の曲げ型で加工することができる。また、第１工程で曲げ加工した根元側フランジ部を基準にして第２工程における中間品の位置決め行うことができる。そのため、型費を低減できるとともに、第２工程における中間品の位置決めが安定し、プレス部品の精度を向上させることができる。
また、第１工程で、先端側フランジ部を所定の形状に対してプレス方向で略平行に変位するよう余分に曲げ加工して中間品を形成したので、第２工程で曲げ戻すとき、余分に曲げ加工したフランジ面にダイ刃をプレス方向で略均一に当接させることができ、局部的な伸び成形や縮み成形を回避することができる。そのため、曲げ戻し時におけるキレツやシワなどを防止でき、かつ、残留応力をより一層均一にキャンセルすることができる。

（４）（３）に記載されたプレス部品の製造方法において、
前記第１工程では、前記先端側フランジ部の内、略ハット形断面の一端側を縮み率が３〜４％以内で曲げ加工し、略ハット形断面の他端側を伸び率が６〜７％以内で曲げ加工して、前記中間品を形成すること、
前記第２工程では、前記一端側を引張応力が生じない範囲内で曲げ戻し、前記他端側を圧縮応力が生じない範囲内で曲げ戻して、前記先端側フランジ部を形成することを特徴とする。

本発明においては、第１工程では、先端側フランジ部の内、略ハット形断面の一端側を縮み率が３〜４％以内で曲げ加工し、略ハット形断面の他端側を伸び率が６〜７％以内で曲げ加工して、中間品を形成するので、第１工程において、縮みフランジ成形に伴うシワや伸びフランジ成形に伴うキレツを防止することができる。また、第２工程では、一端側を引張応力が生じない範囲内で曲げ戻し、他端側を圧縮応力が生じない範囲内で曲げ戻して、先端側フランジ部を形成するので、略ハット形断面の一端側と他端側とで捻れ等の原因となる残留応力のバラツキをそれぞれ減少させることができる。そのため、プレス部品における曲げ加工不良を防止しつつ、略ハット形断面の残留応力が全体的に均一化されて、捻れ等をより一層低減できる。

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載されたプレス部品の製造方法において、
前記先端側フランジ部は、前記プレス部品と接合される他の部品との接合面を構成することを特徴とする。

本発明においては、先端側フランジ部は、プレス部品と接合される他の部品との接合面を構成するので、プレス部品に捻れ等が多少残ったとしても、先端側フランジ部の曲げ戻し量を他の部品の寸法精度に適合させるように設定することによって、他の部品との組付け精度を向上させることができる。

（６）（１）乃至（５）のいずれか１つに記載されたプレス部品の製造方法において、
前記プレス部品は、自動車における車体の構造部材又は補強部材であることを特徴とする。

本発明においては、プレス部品は、自動車における車体の構造部材又は補強部材であるので、車体における軽量化と衝突安全性の要求を同時に満足させることができる。ここで、車体の構造部材には、車体床下の骨格を形成するフロントサイドメンバーやリヤサイドメンバー等が該当し、車体の補強部材には、バンパーＲ／Ｆ（バンパー・リーン・フォースメント）やピラーＲ／Ｆ（ピラー・リーン・フォースメント）、ルーフＲ／Ｆ（ルーフ・リーン・フォースメント）等が該当する。特に、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板を冷間プレスの簡単な曲げ型で加工でき、ホットスタンプ等によることなく低コストで、車体の構造部材又は補強部材としての強度を高めることができる。

本発明によれば、冷間プレスの簡単な曲げ加工によって高張力鋼板の形状凍結不良を低減できるプレス部品の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るプレス部品を備える自動車の側面図である。 図１に示すＡ−Ａ断面図である。 図２に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）を表す平面図である。 図３に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）の曲げ戻し量を表す拡大断面図である。（ａ）は、曲げ戻し前の断面図であり、（ｂ）は、曲げ戻し後の断面図である。 図４（ａ）に示す断面に曲げ加工する金型の断面図である。 図４（ｂ）に示す断面に曲げ戻し加工する金型の断面図である。 図３に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）の縮みフランジ部（Ｂの領域）における応力分布を表すＣＡＥ解析図である。（ａ）は、曲げ戻し前のＣＡＥ解析図であり、（ｂ）は、曲げ戻し後のＣＡＥ解析図である。 図３に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）の伸びフランジ部（Ｃの領域）における応力分布を表すＣＡＥ解析図である。（ａ）は、曲げ戻し前のＣＡＥ解析図であり、（ｂ）は、曲げ戻し後のＣＡＥ解析図である。 図３に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）の捻れ量の測定結果を表す拡大断面図である。 高張力鋼板を略ハット形断面を備え長手方向に湾曲した車体の構造部材（又は補強部材）に曲げ加工した時の残留応力を表す模式的斜視図である。 図１０に示す構造部材（又は補強部材）の捻れ量の測定結果を表す拡大断面図である。

次に、本発明の実施形態に係るプレス部品の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。はじめに、本実施形態に係るプレス部品の構造を説明し、その後、当該プレス部品の製造方法を説明する。また、上記製造方法によって曲げ加工したプレス部品における、応力分布を表すＣＡＥ解析結果と、捻れ量の測定結果とを説明する。最後に、本実施形態に係るプレス部品の製造方法における作用効果を説明する。

＜プレス部品の構造＞
まず、本実施形態に係るプレス部品の構造を、図１〜図３を用いて説明する。図１に、本発明の実施形態に係るプレス部品を備える自動車の側面図を示す。図２に、図１に示すＡ−Ａ断面図を示す。図３に、図２に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）を表す平面図を示す。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係るプレス部品１は、自動車１０の車体前側方に位置するフロントピラー部に含まれる補強部材であって、一般にピラーＲ／Ｆ（ピラー・リーン・フォースメント）と称される。ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１は、ピラーアウタ２とピラーインナ３とで構成されるボックス断面の中に配置され、略ハット形断面を備えて長手方向（図３に示す矢印Ｄの方向）に湾曲した長尺部材に形成されている。

図２に示すように、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１には、略ハット形断面の中央に位置する上端部１１と、車両前方に位置するステップ状の縮みフランジ部１２、１３、１４と、車両後方に位置するステップ状の伸びフランジ部１５、１６、１７、１８とを備えている。縮みフランジ部の先端側フランジ部１４及び伸びフランジ部の先端側フランジ部１８は、いずれもピラーアウタ２とピラーインナ３との間に挟まれて接合されることによって、ピラーアウタ２とピラーインナ３とで構成されるボックス断面の補強効果を高めている。また、縮みフランジ部の先端側フランジ部１４は、車両前方のウィンドシールドガラス５のシール面を補強し、伸びフランジ部の先端側フランジ部１８は、ドア開口部７の周縁に係合されるウェザーストリップ４のシール面を補強している。なお、ウィンドシールドガラス５とウェザーストリップ４との間には、内装部材６が装着されている。

図２、図３に示すように、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１は、長手方向（矢印Ｄの方向）に湾曲した形状を備え、縮みフランジ部１２、１３、１４は、その湾曲形状の外周側に位置し、伸びフランジ部１５、１６、１７、１８は、湾曲形状の内周側に位置する。図３において、領域Ｂには縮みフランジ成形が含まれ、領域Ｃには伸びフランジ成形の領域が含まれる。ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１は、板厚が０．７〜１．０ｍｍ程度で、引張強度が９８０ＭＰａの高張力鋼板からなる素材板を曲げ加工されたものである。

＜プレス部品の製造方法＞
次に、本実施形態に係るプレス部品の製造方法を、図４〜図６を用いて説明する。図４に、図３に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）の曲げ戻し量を表す拡大断面図を示す。なお、図４（ａ）は、曲げ戻し前の断面図であり、図４（ｂ）は、曲げ戻し後の断面図である。図５に、図４（ａ）に示す断面に曲げ加工する金型の断面図を示す。図６に、図４（ｂ）に示す断面に曲げ戻し加工する金型の断面図を示す。ここで、図５及び図６は、いずれも曲げ加工が完了したプレス下死点の状態を表す。

図４に示すように、本実施形態に係るピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１の製造方法は、略ハット形断面における上端部１１及び根元側フランジ部１２、１５をプレス方向で所定の形状に曲げ加工し、先端側フランジ部１４、１８を所定の形状に対してプレス方向で略平行に変位するよう余分に曲げ加工して、中間品１ｂを形成する第１工程（図４（ａ））と、中間品１ｂにおける余分に曲げ加工したフランジ面１４ｂ、１８ｂのみをプレス方向で所定の形状に曲げ戻す第２工程（図４（ｂ））とを備えている。そのため、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１は、第１工程及び第２工程に、それぞれプレス方向で曲げ加工できる簡単な構造の曲げ型を用いることができる。また、第２工程の曲げ型にて、略ハット形断面における上端部１１及び根元側フランジ部１２、１５が固定され、先端側フランジ部１４、１８のみが残留応力をキャンセルする方向に曲げ戻される。ここで、「残留応力をキャンセルする方向」とは、伸びフランジ成形部の伸び率を減少させる方向又は縮みフランジ成形部の縮み率を減少させる方向を意味する。先端側フランジ部１４は、縮み率が大きくなる領域であり、先端側フランジ部１８は、伸び率が大きくなる領域である。

第１工程（図４（ａ））では、縮み率の大きい先端側フランジ部１４が、縮み率の小さい根元側フランジ部１２から面沿いに延びるフランジ面１４ｂまで余分に曲げ加工されている。第１工程で曲げ加工する量は、一般に、高張力鋼板において縮みフランジ成形に伴うシワが生じない範囲といわれている、縮み率が３〜４％程度を限度とする。また、余分に曲げ加工する量は、所定の形状に曲げ戻したときの圧縮応力が零となることが好ましいが、少なくとも引張応力が生じない範囲内で曲げ戻すことを条件にして応力解析しながら設定する。隣接した位置に圧縮応力と引張応力とが混在すると、捻れ等の原因となる曲げモーメントが複雑に作用するからである。なお、応力解析に用いる解析ソフトには、例えば、ＥＳＩ社の「ＰＡＭ−ＳＴＡＭＰ ２Ｇ」（商品名）などがある。第２工程（図４（ｂ））にて、余分に曲げ加工されたフランジ面１４ｂは、所定の形状に曲げ戻されて、先端側フランジ部１４が形成される。フランジ面１４ｂが曲げ戻されるとき、根元側フランジ部１２と先端側フランジ部１４との間には、新たな折り曲げ線１３１、１４１と新たなステップ面１３が形成される。先端側フランジ部１４は、曲げ戻し前のフランジ面１４ｂに対して長手方向で略平行に曲げ戻される。また、先端側フランジ部１４は、曲げ戻し前のフランジ面１４ｂに対して断面方向（プレス方向）においても略平行に曲げ戻されている。先端側フランジ部１４は、ピラーアウタ２及びピラーインナ３（車体の他の部品）と接合される接合面を構成するので、先端側フランジ部１４の曲げ戻し量をピラーアウタ２及びピラーインナ３（車体の他の部品）の寸法精度に適合させるように設定することができる。

また、第１工程（図４（ａ））では、伸び率の大きい先端側フランジ部１８が、伸び率の小さい根元側フランジ部１５から先端側へ延設されたステップ面１６、１７ｂと交差するフランジ面１８ｂまで余分に曲げ加工されている。第１工程で曲げ加工する量は、一般に、高張力鋼板において伸びフランジ成形に伴うキレツが生じない範囲といわれている、伸び率が６〜７％程度を限度とする。また、余分に曲げ加工する量は、所定の形状に曲げ戻したときの引張応力が零となることが好ましいが、少なくとも圧縮応力が生じない範囲内で曲げ戻すことを条件にして応力解析しながら設定する。隣接した位置に圧縮応力と引張応力とが混在すると、捻れ等の原因となる曲げモーメントが複雑に作用するからである。第２工程（図４（ｂ））にて、余分に曲げ加工されたフランジ面１８ｂは、所定の形状に曲げ戻される。フランジ面１８ｂが曲げ戻されるとき、ステップ面１７ｂの断面方向の長さが短縮され、ステップ面１６と先端側フランジ部１８との間には、新たな折り曲げ線１８１と新たなステップ面１７が形成される。先端側フランジ部１８は、曲げ戻し前のフランジ面１８ｂに対して長手方向で略平行に曲げ戻される。また、先端側フランジ部１８は、曲げ戻し前のフランジ面１８ｂに対して断面方向（プレス方向）においても略平行に曲げ戻されている。先端側フランジ部１８は、ピラーアウタ２及びピラーインナ３（車体の他の部品）と接合される接合面を構成するので、先端側フランジ部１８の曲げ戻し量をピラーアウタ２及びピラーインナ３（車体の他の部品）の寸法精度に適合させるように設定することができる。

図５に示すように、前述した第１工程（図４（ａ））は、冷間プレスのプレス方向への曲げ加工を行うスタンプ曲げ用の金型２０を用いて行う。金型２０は、下端にダイ刃２２が固定された上型２１と、上端に曲げ戻し前の形状に形成されたポンチ面を有する下型２５とを備えている。上型２１には、素材板Ｚを下型２５のポンチ面に弾性体２４によって押圧するパッド２３が、部分的に内蔵されている。

高張力鋼板からなる長尺状の素材板Ｚは、曲げ加工される前の展開形状に打ち抜かれている。この素材板Ｚを、下型２５のポンチ面に載置して、上型２１を下降させると、パッド２３がダイ刃２２より先行して素材板Ｚに当接し、素材板Ｚをポンチ面に押圧する。パッド２３が素材板Ｚをポンチ面に押圧することによって、素材板Ｚの位置ズレを防止する。上型２１を更に下降させると、ダイ刃２２が素材板Ｚに当接し、プレス下死点にて、素材板Ｚをポンチ面に沿わせて、曲げ戻し前の形状（中間品１ｂ）に曲げ加工する。上型２１はプレス上死点まで上昇すると、曲げ戻し前の中間品１ｂを取出すことができる。

図６に示すように、前述した第２工程（図４（ｂ））は、冷間プレスのプレス方向への曲げ加工を行うクッション曲げ用の金型３０を用いて行う。金型３０は、下端に曲げ戻し後の形状に形成されたダイ面を有する上型３１と、上端にポンチ面が形成されたクッションパッド３２と、クッションパッド３２の両側に位置するダイ刃３３、３４が固定された下型３６とを備えている。下型３６には、クッションパッド３２を所定位置まで上昇させる弾性体３５が内蔵されている。

前述した中間品１ｂを、クッションパッド３２のポンチ面に載置して、上型２１を下降させると、上型３１のダイ面が中間品１ｂに当接し、中間品１ｂをクッションパッド３２に押圧する。クッションパッド３２が中間品１ｂの上端部１１及び根元側フランジ部１２、１５を支持することによって、中間品１ｂの位置ズレを防止する。上型３１を更に下降させると、ダイ刃３３、３４が中間品１ｂのフランジ面１４ｂ、１８ｂに略均一に当接し、プレス下死点にて、フランジ面１４ｂ、１８ｂを上型３１のダイ面に沿わせるように曲げ戻し加工する。曲げ戻し加工が完了すると、上型３１はプレス上死点まで上昇するので、曲げ戻し後の完成品であるピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１を取出すことができる。

以上のように、本実施形態に係るピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１の製造方法は、高張力鋼板からなる長尺状の素材板Ｚから冷間プレスのプレス方向への曲げ加工によって形成する略ハット形断面を備え長手方向で湾曲したプレス部品の製造方法であって、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１は、略ハット形断面における根元側フランジ部１２、１５を固定し、先端側フランジ部１４、１８のみが残留応力をキャンセルする方向に曲げ戻される。このとき、先端側フランジ部１４、１８は、曲げ戻し前のフランジ面１４ｂ、１８ｂに対して長手方向及び断面方向で略平行に曲げ戻される。

＜応力分布を表すＣＡＥ解析結果と捻れ量の測定結果＞
次に、本実施形態に係る製造方法によって曲げ加工した中間品１ｂと完成品であるプレス部品（ピラーＲ／Ｆ）１における応力分布を表すＣＡＥ解析結果と、完成品の捻れ量の測定結果とを、図７〜図９を用いて説明する。図７に、図３に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）の縮みフランジ部（領域Ｂ）における応力分布を表すＣＡＥ解析図を示す。なお、図７（ａ）は、曲げ戻し前のＣＡＥ解析図であり、図７（ｂ）は、曲げ戻し後のＣＡＥ解析図である。図８に、図３に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）の伸びフランジ部（領域Ｃ）における応力分布を表すＣＡＥ解析図を示す。なお、図８（ａ）は、曲げ戻し前のＣＡＥ解析図であり、図８（ｂ）は、曲げ戻し後のＣＡＥ解析図である。図９に、図３に示すピラーＲ／Ｆ（プレス部品）の捻れ量の測定結果を表す拡大断面図を示す。

図７、図８は、曲げ加工に基づいて発生する残留応力の分布を等高線で表したものであり、圧縮応力をマイナスとし、引張応力をプラスとして、応力の水準をドットの濃度で（i）〜（vi）の６段階に分けて表示している。ドットの濃度は、圧縮応力が増加するに従って薄くなり、引張応力が増加するに従って濃くなる。ドットが無い白色の領域（i）は、圧縮応力が最大となる−６００ＭＰａを表し、ドットが塗りつぶされた黒色の領域（vi）は、引張応力が最大となる＋６００ＭＰａを表す。

図７に示すように、縮みフランジ部（領域Ｂ）における曲げ戻し前の状態（図７（ａ））では、圧縮応力の大きい水準（i）、（ii）が多いのに比較して、曲げ戻し後の状態（図７（ｂ））では、圧縮応力の小さい水準（iii）が多くなっている。また、曲げ戻し後の状態（図７（ｂ））では、縮みフランジ部の先端側において圧縮応力の最大水準（i）が無くなり、全体として圧縮応力が低減されつつ、長手方向及び断面方向で均一化されている。

また、図８に示すように、伸びフランジ部（領域Ｃ）における曲げ戻し前の状態（図８（ａ））では、引張応力の大きい水準（vi）、（v）が多いのに比較して、曲げ戻し後の状態（図８（ｂ））では、引張応力の最大水準（vi）が大幅に減少している。また、曲げ戻し後の状態（図８（ｂ））では、伸びフランジ部の先端側において引張応力の小さい水準（iv）が多くなり、全体として引張応力が低減されつつ、長手方向及び断面方向で均一化されている。

その結果、図９に示すように、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１の捻れ量ｍ１、ｍ２が、従来の方法で曲げ加工した場合（図１１に示す捻れ量Ｍ１、Ｍ２）に比較して、１／３〜１／４に減少することを確認できた。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係るピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１の製造方法によれば、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１は、予め曲げ加工された略ハット形断面における根元側フランジ部１２、１５が固定され、先端側フランジ部１４、１８のみが残留応力をキャンセルする方向に曲げ戻されるので、伸びフランジ成形や縮みフランジ成形によって発生する先端側フランジ部１４、１８の大きな残留応力のみを減少させて、根元側フランジ部１２、１５の小さな残留応力に近づけることができる。そのため、先端側フランジ部１４、１８における残留応力と根元側フランジ部１２、１５における残留応力との差異が減少し、残留応力に基づく曲げモーメントを全体的に低減させ、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１の捻れ量ｍ１、ｍ２を減少させることができる。

また、曲げ戻しを先端側フランジ部１４、１８のみに限定したので、曲げ戻し量の予測が容易となり、型構造を単純化することもできる。
また、先端側フランジ部１４、１８のみが曲げ戻されるので、根元側フランジ部１２、１５と先端側フランジ部１４、１８との間には、曲げ戻しによる新たな折り曲げ線１３１、１４１、１８１が形成される。そのため、この新たな折り曲げ線によって、先端側フランジ部１４、１８の形状凍結を促進させることができる。
その結果、高張力鋼板からなる素材板Ｚを、冷間プレスで曲げ加工したときに発生する捻れやスプリングバック等の形状凍結不良を、冷間プレスの簡単な曲げ加工によって大幅に低減することができる。

また、本実施形態によれば、先端側フランジ部１４、１８は、曲げ戻し前のフランジ面１４ｂ、１８ｂに対して長手方向で略平行に曲げ戻されるので、曲げ戻しによる残留応力のキャンセルを長手方向で略均一に行うことができる。そのため、長手方向で湾曲したピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１の捻れ量ｍ１、ｍ２を略均一に減少させることができる。

また、本実施形態によれば、根元側フランジ部１２、１５を所定の形状に曲げ加工し、先端側フランジ部１４、１８を所定の形状に対してプレス方向で略平行に変位するよう余分に曲げ加工して中間品１ｂを形成する第１工程と、中間品１ｂにおける余分に曲げ加工したフランジ面のみを所定の形状にプレス方向で曲げ戻して先端側フランジ部１４、１８を形成する第２工程とを備えるので、特殊な構造のカム曲げ型を用いず、簡単な構造の曲げ型で加工することができる。また、第１工程で曲げ加工した根元側フランジ部１２、１５を基準にして第２工程における中間品１ｂの位置決め行うことができる。そのため、型費を低減できるとともに、第２工程における中間品１ｂの位置決めが安定し、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１の精度を向上させることができる。
また、第１工程で、先端側フランジ部１４、１８を所定の形状に対してプレス方向で略平行に変位するよう余分に曲げ加工して中間品１ｂを形成したので、第２工程で曲げ戻すとき、余分に曲げ加工したフランジ面１４ｂ、１８ｂにダイ刃３３、３４をプレス方向で略均一に当接させることができ、局部的な伸び成形や縮み成形を回避することができる。そのため、曲げ戻し時におけるキレツやシワなどを防止でき、かつ、残留応力をより一層均一にキャンセルすることができる。

また、本実施形態によれば、第１工程では、先端側フランジ部１４、１８の内、略ハット形断面の一端側（１４）を縮み率が３〜４％以内で曲げ加工し、略ハット形断面の他端側（１８）を伸び率が６〜７％以内で曲げ加工して、中間品１ｂを形成するので、第１工程において、縮みフランジ成形に伴うシワや伸びフランジ成形に伴うキレツを防止することができる。また、第２工程では、一端側（１４）を引張応力が生じない範囲内で曲げ戻し、他端側（１８）を圧縮応力が生じない範囲内で曲げ戻して、先端側フランジ部１４、１８を形成するので、略ハット形断面の一端側と他端側とで捻れ等の原因となる残留応力のバラツキをそれぞれ減少させることができる。そのため、プレス部品１における曲げ加工不良を防止しつつ、略ハット形断面の残留応力が全体的に均一化されて、捻れ等をより一層低減できる。

また、本実施形態によれば、先端側フランジ部１４、１８は、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１と接合されるピラーアウタ２、ピラーインナ３（他の部品）との接合面を構成するので、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１に捻れ等が多少残ったとしても、先端側フランジ部１４、１８の曲げ戻し量をピラーアウタ２、ピラーインナ３（他の部品）の寸法精度に適合させるように設定することによって、ピラーアウタ２、ピラーインナ３（他の部品）との組付け精度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）１は、自動車における車体の構造部材又は補強部材であるので、車体における軽量化と衝突安全性の要求を同時に満足させることができる。特に、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板を冷間プレスの簡単な曲げ型で加工でき、ホットスタンプ等によることなく低コストで、車体の構造部材又は補強部材としての強度を高めることができる。

本発明は、例えば、自動車の構造部材や補強部材に使用されるような高張力鋼板を冷間プレスで曲げ加工するプレス部品の製造方法に利用できる。

１ ピラーＲ／Ｆ（プレス部品）
１ｂ 中間品
２ ピラーアウタ
３ ピラーインナ
４ ウェザーストリップ
５ ウィンドシールドガラス
１０ 自動車
１１ 上端部
１２、１３、１４ 縮みフランジ部
１５、１６、１７、１８ 伸びフランジ部
１２、１５ 根元側フランジ部
１４、１８ 先端側フランジ部
１４ 一端側
１８ 他端側
１４ｂ、１８ｂ フランジ面
１３、１６、１７ ステップ面
２０、３０ 金型
２１、３１ 上型
２２、３３、３４ ダイ刃
２３ パッド
２５、３６ 下型
３２ クッションパッド

Claims (5)

1. 高張力鋼板からなる長尺状の素材板から冷間プレスのプレス方向への曲げ加工によって形成する略ハット形断面を備え長手方向で湾曲したプレス部品の製造方法であって、
   前記プレス部品は、予め曲げ加工された前記略ハット形断面における根元側フランジ部が固定され、先端側フランジ部のみが残留応力をキャンセルする方向に曲げ戻されること、
   前記根元側フランジ部を所定の形状に曲げ加工し、前記先端側フランジ部を所定の形状に対してプレス方向で略平行に変位するよう余分に曲げ加工して中間品を形成する第１工程と、前記中間品における余分に曲げ加工したフランジ面のみを所定の形状に曲げ戻して前記先端側フランジ部を形成する第２工程とを備えること、
   前記第１工程では、縮み率の大きい先端側フランジ部が、縮み率の小さい根元側フランジ部から面沿いに延びるフランジ面まで余分に曲げ加工され、前記第２工程にて、前記フランジ面が曲げ戻されるとき、前記根元側フランジ部と前記先端側フランジ部との間には、新たな折り曲げ線と新たなステップ面が形成されることを特徴とするプレス部品の製造方法。
2. 請求項１に記載されたプレス部品の製造方法において、
   前記先端側フランジ部は、曲げ戻し前のフランジ面に対して長手方向で略平行に曲げ戻されることを特徴とするプレス部品の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたプレス部品の製造方法において、
   前記第１工程では、前記先端側フランジ部の内、略ハット形断面の一端側を縮み率が３〜４％以内で曲げ加工し、略ハット形断面の他端側を伸び率が６〜７％以内で曲げ加工して、前記中間品を形成すること、
   前記第２工程では、前記一端側を引張応力が生じない範囲内で曲げ戻し、前記他端側を圧縮応力が生じない範囲内で曲げ戻して、前記先端側フランジ部を形成することを特徴とするプレス部品の製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載されたプレス部品の製造方法において、
   前記先端側フランジ部は、前記プレス部品と接合される他の部品との接合面を構成することを特徴とするプレス部品の製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載されたプレス部品の製造方法において、
   前記プレス部品は、自動車における車体の構造部材又は補強部材であることを特徴とするプレス部品の製造方法。