JP2005125384A - プレス成形品とプレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】難成形形状のプレス成形品であっても、成形し易くするために複数のピースに分割する必要なく、１枚のプレートに僅かな工程の加工を施すことにより、板厚の減少、亀裂やネックあるいはしわ等が生じることもなく、容易に成形でき、コスト的に極めて有利なプレス成形方法とプレス成形品を提供する。
【解決手段】平坦な基板３が断面ハットチャネル状となるように、一方の側辺３ｂから他方の側辺３ｂまでチャネル部Ｃ_１，Ｃ_２を形成し、当該チャネル部Ｃ_１，Ｃ_２の軸線に直交する折り曲げ線２を中心に折り曲げたプレス成形品Ｗ_１，Ｗ_２をプレス成形する場合、当該プレス成形品Ｗ_１，Ｗ_２が有する外形を、チャネル部Ｃ_１，Ｃ_２の長手軸線に直交する方向に牽引しかつ折り曲げ線２を中心に基板３の平板部４ａ，４ｂが近接するように折り曲げることにより得られた形状に対応する形状の予備成形品Ｗａ，Ｗｂを予備成形した後、最終形態の型に押し付けて成形することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、難成形部を有するプレス成形品と、該プレス成形品の成形方法に関する。

プレス成形品は、一般に、ブランク材が円滑に型内に入り込み、亀裂やネックあるいはしわ等が生じないように成形することが好ましいが、成形品の形状によっては、きわめて困難な場合がある。例えば、図９，１０に示すように、前後方向に長い自動車のフロアパネルＦＰは、その中間位置に折曲部１が設けられているが、この折曲部１の下面等に沿ってレインフォース等として機能するプレス成形品Ｗ_１，Ｗ_２をスポット溶接Ｓ等により取付けることがある。

このプレス成形品Ｗ_１，Ｗ_２は、図１１に示すように、折り曲げ線２を中心に所定の曲げ角θで折り曲げられ、しかも一方の側辺から他方の側辺まで前記折り曲げ線２を越えて深溝のチャネル部Ｃが形成された、断面ハットチャネル状をしたものである。

ここに、本明細書では、「断面ハットチャネル状」とは、チャネル部Ｃが形成されたプレートを、当該チャネル部Ｃの長手軸線に直交する軸線を中心に山折りすることにより、山型プレートの上にチャネル部Ｃが突出した形状の「凸型ハットチャネル状」のものと、前記軸線を中心に谷折りすることにより、谷型プレートの内方に向かってチャネル部Ｃが突出した形状の「凹型ハットチャネル状」のものとを含む意味である。

さらに詳述すれば、プレス成形品Ｗ_１は、図１２Ａに示すように、一対の主辺３ａと側辺３ｂとを有する矩形で平坦な基板３の一方の主辺３ａから他方の主辺３ａまで伸びる折り曲げ線２を中心に、略９０°の曲げ角θで折り曲げた形状であって、この折り曲げられた基板３の外方に突出するように、側辺３ｂから折り曲げ線２を越えて他方の側辺３ｂまで断面矩形状をした深溝のチャネル部Ｃ_１を形成した、凸型ハットチャネル状をしたものである。

ここに、チャネル部Ｃ_１は、図１２Ｂに示すように、基板３の側辺３ｂから折り曲げ線２で直立に立てた線５までのチャネル主部Ｃ_１ａと、両チャネル主部Ｃ_１ａの端部間に形成された所定の曲率半径ｒを有するチャネル角部Ｃ_１ｂとを有している。

両チャネル主部Ｃ_１ａは、頂板部７と一対の側板部８からなる断面が矩形状をした部分で、通常のドロー成形により比較的容易に成形できる部分であるが、チャネル角部Ｃ_１ｂは、所定の曲率半径ｒを有する頂板部７と一対の円弧状側板部８からなる断面が矩形状部分であり、前記チャネル主部Ｃ_１ａと一体に連続するように形成しなければならず、通常の成形では容易に成形することが難しい部分（以下、単に難成形部）である。

チャネル角部Ｃ_１ｂは、基板３をドロー成形すると、頂板部７と両側板部８が交差する角部９は、材料の流入不足により板厚ｔが薄くなり、これをさらに所定の曲率半径ｒで曲げると、薄い板厚ｔがさらに薄くなる。特に、チャネル部Ｃ_１（Ｃ_１ａとＣ_１ｂの総称）の周辺に平板部４ａ，４ｂという大きな面積の材料が存在していると、ドロー成形時に材料がチャネル部Ｃ_１内に入り込まず、板厚ｔが減少し、亀裂が発生する。

このような凸型ハットチャネル状をしたプレス成形品Ｗ_１の難成形部は、図１２Ａに破線ハッチングで示す部分であり、チャネル角部Ｃ_１ｂのみでなく、折り曲げ線２に沿った部分も含まれ、かなり広い部分であるが、主としては、チャネル角部Ｃ_１ｂとその近傍である。

また、プレス成形品Ｗ_２は、図１３Ａに示すようなもので、前記プレス成形品Ｗ_１とは異なり、平坦な基板３を曲げ角θが略９０°となるように谷折りし、折り曲げられた基板３の内方に向かって突出するようにチャネル部Ｃ_２を形成したものである。なお、図１３に関しては、図１２と共通する部分に同一符号を付し説明を省略することもある。

このチャネル部Ｃ_２も、断面矩形状をした深溝であるが、図１３Ｂに示すように、基板３の側辺３ｂから前記折り曲げ線２で直立に立てた線５までの両チャネル主部Ｃ_２ａと、両チャネル主部Ｃ_２ａの端部間に形成された所定の曲率半径ｒを有するチャネル角部Ｃ_２ｂとを有している。

この凹型ハットチャネル状をしたプレス成形品Ｗ_２の難成形部は、図１３Ａに破線ハッチングで示すように、チャネル角部Ｃ_２ｂやその近傍あるいは折り曲げ線２に沿ったかなり広い領域である。

このようにかなり広い領域に難成形部を有する断面ハットチャネル状のプレス成形品Ｗ_１，Ｗ_２の成形方法としては、種々考えられるが、主として、下記の方法がある。

１）図１４Ａ，Ｂに示すように、チャネル部Ｃを２分割あるいは３分割して成形し易いピースＰ_１，Ｐ_２あるいはＰ_３，Ｐ_４，Ｐ_５に分割し、これら各ピースＰ_１〜Ｐ_５を予め折り曲げ等により成形した後、溶接あるいはスポット溶接Ｓ等により接合する方法。

２）図１５Ａに示すように、成形し易い部分まで成形し、成形が困難な部分は切り欠きを入れて除去した状態のまま、フロアパネルＦＰ等に取付ける方法。

３）図１５Ｂに示すように、成形し易い部分まで成形し、成形が困難な部分は切り欠きを入れて除去し、この切欠部Ｋを塞ぐように別ピースＰ_６を形成し溶接あるいはスポット溶接Ｓ等により接合する方法。

４）下記特許文献１のように、製品形状から成形に必要な材料の展開図を作り、この展開図から素材形状を任意に定め、製品形状の外形ラインにおける複数ポイントでの展開図と素材形状との線長差と材料の伸び率を考慮し、プレス成形した場合のフランジ部の形状をシュミレーションして定める方法。
特開２０００−２０２５３４号公報（特許請求の範囲、要約等参照）

しかし、前述した１）３）の方法では、多数の工程あるいは金型が必要となり、費用が嵩むのみでなく、表面にスポット溶接痕等が残る。特に、分割したピースを溶接等により接合すると、精度的、重量的にも好ましくなく、板金などによる手直しも必要となり、場合によっては剛性が低下する虞もある。

２）の方法では、工数的には比較的少ないものの、剛性が低下し、実用上問題となる虞がある。

前述した４）の方法では、単にフランジ部分の形状を求めることができるのみであり、実際のプレス成形における難成形部を容易に成形することはできず、しかも、シュミレーションするための高価なソフトウェアやコンピュータが必要になる。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたもので、難成形形状のプレス成形品であっても、成形し易くするために複数のピースに分割する必要なく、１枚のプレートに僅かな工程の加工を施すことにより、板厚の減少、亀裂やネックあるいはしわ等が生じることもなく、容易に成形でき、コスト的にも剛性の面でも極めて有利なプレス成形方法とプレス成形品を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、平坦な基板が断面ハットチャネル状となるように、一方の側辺から他方の側辺までチャネル部を形成し、当該チャネル部の軸線に直交する折り曲げ線を中心に折り曲げたプレス成形品をプレス成形する場合、当該プレス成形品が有する外形を、前記チャネル部の長手軸線に直交する方向に牽引しかつ折り曲げ線を中心に前記基板の平板部が近接するように折り曲げることにより得られた形状に対応する形状の予備成形品を成形した後、この予備成形品を最終形態の型に押し付けて成形することを特徴とする。

このように、プレス成形品が有する外形を、チャネル部の長手軸線に直交する方向に牽引しかつ折り曲げ線を中心に折り曲げれば、難成形部に相当する部分の断面形状がなだらかな成形容易な形状になるので、この形状に対応する形状の予備成形品を成形した後に、この予備成形品を最終形態に成形すると、難成形部があっても、予め周囲から材料を取り込んだ状態で最終形態に成形できる。

また、成形時の材料の移動が円滑になり、チャネル周辺に存在する大きな面積の部分を切り取って小さくする必要なく成形でき、１枚のプレートに僅かな工程の加工を施すことにより、肉厚の薄肉化、亀裂、ネックあるいはしわ等の発生がない、剛性の面でも有利な、極めて仕上がりのよいプレス成形品を、僅かな工程で容易にかつ低コストで成形できる。

請求項１の発明では、チャネル部を備えたプレス成形品が有する外形を、チャネル部を引き伸ばすように牽引しかつ折り曲げることにより得られた形状に対応する形状の予備成形品、いわば成形し易い形状の予備成形品を成形し、この予備成形品から最終形態に仕上げるので、難成形部を有するプレス成形品であっても、予め周囲から材料を取り込んだ状態で最終形態に成形できる。また、成形時の材料の移動が円滑になり、チャネル周辺に存在する大きな面積の部分を切り取って小さくする必要なく成形できる。したがって、複数の成形し易いピースに分割する必要はなく、板厚の減少、亀裂やネックあるいはしわ等が生じることもなく、１枚のプレートを僅かな工程で容易に成形でき、コスト的にも剛性の面でも極めて有利となる。

請求項２の発明は、凸型ハットチャネル状成形品の予備成形品を成形する予備成形工程で、まず、牽引により変形した形状の頂板膨出部と側板膨出部とを形成するので、難成形部を形成するための材料を簡単に確保でき、この成形時にわれやしわ等が生じるという問題もなく成形できる。

請求項３の発明は、前記予備成形工程で、頂板膨出部と側板膨出部の各側縁から両側辺までの基板に、各膨出部が有する幅で、各膨出部の深さが深くなる方向に押圧変形し、材料の不足分を補足した折り曲げ板部を形成するので、チャネル主部を形成するための材料を簡単に確保することができる。

請求項４の発明は、前記予備成形工程で、折り曲げ線を中心に折り曲げると共に、折り曲げ板部を頂板膨出部及び側板膨出部の側縁から滑らかに伸びるように成形するので、成形に必要な材料を確保した状態でプレス成形品の形状に対応する状態にすることができる。

請求項５の発明は、凹型ハットチャネル状成形品の予備成形品を成形する予備成形工程で、まず、牽引により変形した形状の側板膨出部と延長膨出部を形成するので、難成形部を形成するための材料を簡単に確保でき、この成形時にわれやしわ等が生じるという問題もなく成形できる。

請求項６の発明は、前記予備成形工程で、側板膨出部と延長膨出部の各側縁から両側辺までの基板に、各膨出部が有する幅で、各膨出部の深さが深くなる方向に押圧変形し、材料の不足分を補足した折り曲げ板部を形成するので、チャネル主部を形成するための材料を簡単に確保することができる。

請求項７の発明は、前記予備成形工程で、折り曲げ線を中心に折り曲げると共に、折り曲げ板部を側板膨出部及び延長膨出部の側縁から滑らかに伸びるように成形するので、成形に必要な材料を確保した状態でプレス成形品の形状に対応する状態にすることができ、これによって、より精度のよいプレス成形を行なうことができる。

請求項９の発明は、断面ハットチャネル状の基板を７５°〜１２０°の曲げ角で折り曲げたプレス成形品の、チャネル主部とチャネル角部とからなるチャネル部が、所定幅の頂板部と所定高さの一対の側板部が均一な肉厚を有する矩形状断面となるように一体に形成したので、折曲部を有するプレートに沿って取付けるプレート部品として、精度的重量的剛性的に好ましいものとなる。

請求項１０の発明は、チャネル部の長手軸線に直交する方向に牽引しかつ前記折り曲げ線を中心に前記基板の平板部が近接するように折り曲げることにより得られた形状に対応する形状の予備成形品を最終形態の型に押し付けて成形したプレス成形品であるため、複数の成形し易いピースに分割する必要がなく、１枚のプレートを絞り曲げ成形することのみであり、成形の中間工程で、いわゆるトリミングもせず、板厚の減少なく所定形状に成形された、コスト的に極めて有利なプレス成形品となる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１実施形態は、凸型ハットチャネル状のプレス成形品Ｗ_１を形成する場合であるが、まず、第１実施形態のプレス成形方法の概略を、図１〜３について述べる。

ここに、図１は第１実施形態に係るプレス成形品の概略斜視図、図２は同プレス成形品の予備成形品を示す概略斜視図、図３は図２の３−３線に沿う矢視断面図である。なお、図１２に示す部材と共通する部材には同一符号を使用し、一部説明を省略することがある。

前述したように、深溝のチャネル部Ｃ_１の近傍に、材料の流れ込みを難しくする大きな面積の平板部４ａ，４ｂと折り曲げ線２を有するプレス成形品Ｗ_１では、チャネル角部Ｃ_１ｂ及び折り曲げ線２の近傍（図１の破線ハッチングで示す部分）が成形困難な難成形部となる。

このような難成形部を有するプレス成形品Ｗ_１であっても、図１に示す当該プレス成形品が有している外形を、チャネル部Ｃ_１の長手軸線に直交する方向（白抜き矢印）に牽引しかつ折り曲げ線２を中心に基板３の平板部４ａ，４ｂを相互に近接（矢印方向）するように折り曲げることにより得られた形状に対応する形状に成形すれば、図２に示すように、難成形部に相当する部分の断面形状が、なだらかで成形容易な形状になる。

つまり、チャネル角部Ｃ_１ｂでは、曲率半径が小さくなり、側板部８が外方に押し出され、図３に示すように、頂板部７に対応する部分（後述の頂板膨出部２２）と側板部８に対応する部分（後述の側板膨出部２３）との間の角度α_１、側板部８に対応する部分（側板膨出部２３）と平板部４ａ，４ｂとの間の角度α_２が鈍角になり、また、チャネル主部Ｃ_１ａにおいても、頂板部７と側板部８の間の角度も、牽引により鈍角になる。

このようにチャネル角部Ｃ_１ｂの頂板部７と両側板部８が交差する外側角部９（図１２Ｃ参照）が、９０°より大きな角度になると、チャネル部Ｃ_１の周辺に平板部４ａ，４ｂのような大きな材料があっても、材料の均一な伸びと周囲からの取り込みにより、チャネル角部Ｃ_１ｂを形成するための材料が確保でき、外側角部９を形成する場合でも、材料の流入不足により板厚ｔが薄くなることはなく、成形が容易になる。

一方、チャネル角部Ｃ_１ｂの両側板部８が平板部４ａ，４ｂと交差する内側角部１０（図１２Ｃ参照）においても、同様に両者間の角度α_２が９０°より大きな角度になり、成形が容易になる。

特に、前記難成形部のチャネル角部Ｃ_１ｂにおいては、前記牽引により単に頂板部７と側板部８との間の角度α_１や、側板部８と平板部４ａ，４ｂとの間の角度α_２が９０°より大きな角度になるのみでなく、頂板部７が断面半円筒状で、側板部８が半円錐状に膨出した形状となり、材料的には殆ど完成時のチャネル角部Ｃ_１ｂと近似する状態となることから、この材料量的な面からしても、後の成形が極めて円滑で、成形性の良好なものとなる。

つまり、前記牽引により、最も成形しにくいチャネル角部Ｃ_１ｂが成形し易い形状となるのみでなく、その周辺の難成形部も成形が容易となり、しかも、形状的には製品形状とは程遠い形状に見えるが、適正材料量を確保した状態になっており、後の成形時に、しわやわれが生じるという問題もない。特に、成形品形状から成形容易な形状を見出しているため、材料としての面積が多すぎたり少なすぎたりすることもない。

したがって、完成品となる前の予備成形品Ｗａとして、チャネル部Ｃ_１の長手軸線に直交する方向に牽引しかつ折り曲げ線２を中心に基板３の平板部４ａ，４ｂを相互に近接させるように折り曲げたときに生じる変形した形状のもの、つまり、両チャネル主部Ｃ_１ａの頂板部７及び側板部８に対応する板部２０及び２１（後述の折り曲げ板部）と、チャネル角部Ｃ_１ｂの頂板部７及び側板部８に対応する頂板膨出部２２及び側板膨出部２３と、を有するもの、を成形すれば、この予備成形段階までは、亀裂やネックあるいはしわ等が生じることなく成形できる。

そして、この予備成形品Ｗａを最終形態の型に押し付けてフォーム成形すれば、所望の材料量が確保されているため、亀裂等の問題が生じることなく成形できる。
しかも、図１２Ｃに示す外側角部９及び１０や、図１２Ｂに示すチャネル角部Ｃ_１ｂの内方側角部も極めて小さな曲率半径に成形でき、仕上がりのよい成形品にすることができる。

なお、予備成形品Ｗａに関し、各部位の数値を検証した結果、両平板部４ａ，４ｂを相互に近接した予備成形品Ｗａは、前記角度α_１、α_２が、約１４２°〜１４５°程度にすれば、好ましい成形性が得られることが判明している。

したがって、本実施形態のプレス成形方法では、まず、予備成形品Ｗａを目指して成形を開始することになる。以下、本実施形態のプレス成形方法を工程順に説明する。

図４は本発明の第１実施形態に係るプレス成形方法を工程順に示し、（Ａ）は第１工程、（Ｂ）は第２工程、（Ｄ）は第３工程、（Ｅ）は第４工程の各成形状態を示す概略斜視図、（Ｃ）は図４（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。

＜第１工程＞
本実施形態のプレス成形方法は、まず、図４Ａに示すように、基板３の中央部に前記頂板膨出部２２と側板膨出部２３からなる複合膨出部２５を成形する。頂板膨出部２２は、半円筒形状であり、頂板部７の幅Ｌ_１（図１参照）に対応する幅を有し、側板膨出部２３は、その軸方向両端に同軸的に設けられた半円錐形状のものであり、側板部８の幅Ｌ_２に対応する長さの母線Ｂ_１（図４Ｃ参照）を有している。

これら両膨出部２２，２３からなる複合膨出部２５は１回のドロー成形で形成する。複合膨出部２５のドロー成形により、頂板膨出部２２及び側板膨出部２３は、周囲から材料を予め取り込むことができ、この段階までは問題なく成形できる。

＜第２工程＞
次に、図４Ｂに示すように、前記頂板膨出部２２と側板膨出部２３から両側辺３ｂまでの基板３をドロー成形し、前記頂板部７と各側板部８の幅Ｌ_１，Ｌ_２（図１参照）に対応する幅Ｄ_１，Ｄ_２の折り曲げ板部２０，２１を形成する。

この折り曲げ板部２０，２１は、後にチャネル主部Ｃ_１ａの頂板部７や側板部８になる部分であるが、基板３のドロー成形は、頂板膨出部２２と側板膨出部２３の深さが深くなる方向に押し下げる。つまり、図４Ｃに示すように、平板部４ａ，４ｂが、前記第１工程で形成された頂板膨出部２２及び側板膨出部２３の深さが深くなる方向であって、折り曲げ板部２１の幅Ｄ_２と側板膨出部２３の母線の長さＢ_１がほぼ等しくなる深さまで、平行に押し下げる。

この平行押し下げにより、基板３の中間部が凹状になるように押圧変形され、頂板膨出部２２及び側板膨出部２３に平板部４ａ，４ｂの肉が部分的に引き込まれることになり、しわの発生も抑制される。

この結果、チャネル主部Ｃ_１ａの頂板部７や側板部８になる部分の材料を、予め周囲から取り込むことができ、この段階で既に材料の量的な点に関しては完成品と近似した状態になる。

この折り曲げ板部２０，２１の成形も、通常のドロー成形で、問題なく成形できる。

＜第３工程＞
第３工程では、図４Ｄに示すように、前記折り曲げ線２を中心に折り曲げるようにフォーム成形を行い、前記予備成形体Ｗａを形成する。

この場合、前記第２工程において凹状に成形した折り曲げ板部２０，２１を、両膨出部２２，２３の側縁から滑らかに伸びるようにフォーム成形し、予備成形品Ｗａの形状に仕上げる。

この成形により、図４Ｃに示すように凹状に折り曲げられていた板部２０，２１が凸状に反転され、両チャネル主部Ｃ_１ａの頂板部７及び側板部８に対応する板部２０及び２１と、チャネル角部Ｃ_１ｂの頂板部７及び側板部８に対応する頂板膨出部２２及び側板膨出部２３と、平板部４ａ，４ｂと、を有するものが形成される。

この予備成形品Ｗａは、第２工程での材料状態が、そのまま保持され、形状的にも、より完成品に近似したものとなる。ただし、この第３工程は、材料が量的に確保された状態の第２工程で得られた成形品から、成形品形状を得るための仮形状を成形するものであるため、省略しても問題はない。

＜第４工程＞
最後に、図４Ｅに示すように、前記予備成形品Ｗａを最終形態の型を用いてフォーム成形する。前記予備成形品Ｗａは、形状的にも材料量的にも、完成品に近似した状態となっているため、最終形態の型を用いてフォーム成形しても、問題なく成形することができる。

前記予備成形品Ｗａは、予め周囲から材料を取り込んだ状態に形成されているので、これを最終形態の型内に入れて成形する場合、難成形部があっても肉厚が薄肉化することはなく、亀裂、ネックあるいはしわ等も発生せず、難成形部を有するプレス成形品Ｗ_１を１回のフォーム成形で形成できる。

このように本実施形態では、１枚の板材に対し僅かな工程を施すのみで極めて仕上がりのよいプレス成形品に成形でき、切欠きなどもないので、剛性的にもコスト的にも極めて有利となる。

前述した実施形態は、凸型ハットチャネル状のプレス成形品Ｗ_１に適用したものであるが、本発明は、下記する第２の実施形態のように、チャネル部Ｃ_２が内方に突出する凹型ハットチャネル状のプレス成形品Ｗ_２にも適用できる。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２実施形態は、凹型ハットチャネル状のプレス成形品Ｗ_２を形成する場合で、まず、その概略を、図５〜７について述べる。

ここに、図５は第２実施形態に係るプレス成形品の概略斜視図、図６は同プレス成形品の予備成形品を示す概略斜視図、図７は図６の７−７線に沿う矢視断面図である。なお、図１３に示す部材と共通する部材には同一符号を使用し、一部説明を省略することがある。

この第２実施形態のプレス成形方法の概略も基本的に第１実施形態の場合と同様である。図５及び図６について概説する。このプレス成形品Ｗ_２では、図５の斜めの破線で示す部分が難成形部となるが、特に、チャネル角部Ｃ_２ｂが成形困難な部分である。

このような難成形部を有するプレス成形品Ｗ_２であっても、図５に示すプレス成形品が有している外形を、チャネル部Ｃ_２の長手軸線に直交する方向（白抜き矢印）に牽引しかつ折り曲げ線２を中心に基板３の平板部４ａ，４ｂを相互に近接（矢印方向）するように折り曲げることにより得られた形状に対応する形状に成形すれば、図６に示すように、難成形部に相当する部分の断面形状が、なだらかで成形容易な形状になる。

つまり、チャネル角部Ｃ_２ｂでは、曲率半径が小さくなり、側板部８が外方に押し出され、図７に示すように、頂板部７に対応する部分（後述の頂板凸部２２’）と側板部８に対応する部分（後述の側板膨出部２３’）との間の角度α_１や、側板部８に対応する部分（側板膨出部２３’）と平板部４ａ，４ｂとの間の角度α_２が鈍角になり、また、チャネル主部Ｃ_２ａにおいても、頂板部７と側板部８の間の角度は、牽引により鈍角になる。

側板部８に対応する部分は、半円錐状をした形状となり、各側板膨出部２３’から前記各辺３ａ，３ｂまでの平板部４ａ，４ｂに対応する部分は、前記側板膨出部２３’を延長した膨出部２４（延長膨出部と略称する）であり、半円筒状をした形状となる。

この結果、前述のものと同様、チャネル部Ｃ_２の周辺に平板部４ａ，４ｂのような大きな周辺材料があっても、チャネル角部Ｃ_２ｂを形成するための材料は周囲から取り込まれ、材料が量的な面で確保されることになり、外側角部９（図１３Ｃ参照）を形成する場合でも、材料の流入不足により板厚ｔが薄くなることはなく、成形が容易にできる。

チャネル角部Ｃ_２ｂの内側角部１０（図１３Ｃ参照）においても、両者間の角度α_２が９０°より大きな角度になり、成形が容易にできる。

特に、前記難成形部のチャネル角部Ｃ_２ｂにおいては、前記牽引により角度α_１、α_２（図７参照）が鈍角になるのみでなく、頂板部７が断面半円筒状、側板部８が半円錐状に膨出した形状、平板部４ａ，４ｂが半円筒状の延長膨出部２４となり、材料的には殆ど完成時のチャネル角部Ｃ_２ｂの状態となり、後の成形が極めて容易になる。

つまり、前記牽引により、最も成形しにくいチャネル角部Ｃ_２ｂが成形し易い形状となるのみでなく、その周辺の難成形部も成形が容易となり、しかも、形状的には製品形状とは程遠い形状に見えるが、適正材料量を確保した状態になっており、後の成形時に、しわやわれが生じるという問題もない。特に、成形品形状から成形容易な形状を見出しているため、材料としての面積が多すぎたり少なすぎたりすることもない。

したがって、完成品となる前の予備成形品Ｗｂとして、チャネル部Ｃ_２の長手軸線に直交する方向に牽引しかつ折り曲げ線２を中心に基板３の平板部４ａ，４ｂを相互に近接させたときに生じる形状のもの、つまり、両チャネル主部Ｃ_２ａの頂板部７及び側板部８に対応する板部２０’及び２１’と、チャネル角部Ｃ_２ｂの頂板部７及び側板部８に対応する頂板部２２’及び側板膨出部２３’と、平板部４ａ，４ｂに対応する延長膨出部２４と、を有するもの、を成形すれば、この予備成形段階までは、亀裂やネックあるいはしわ等が生じることなく成形できる。

そして、この予備成形品Ｗｂを最終形態の型に押し付けるフォーム成形すれば、所望の材料量が確保されているため、亀裂等の問題が生じることなく成形できる。しかも、図１３Ｃに示す外側角部９及び１０や、図１３Ｂに示すチャネル角部Ｃ_２ｂの内方側角部も極めて小さな曲率半径に成形でき、仕上がりのよい成形品にすることができる。

なお、予備成形品Ｗｂに関し、各部位の数値を検証した結果、両平板部４ａ，４ｂを相互に近接した予備成形品Ｗｂは、前記角度α_１、α_２が、約１４２°〜１４５°程度にすれば、好ましい成形性が得られることが判明している。

以下、第２実施形態のプレス成形方法を工程順に説明する。

図８は本発明の第２実施形態に係るプレス成形方法を工程順に示し、（Ａ）は第１工程、（Ｂ）は第２工程、（Ｄ）は第３工程、（Ｅ）は第４工程の各成形状態を示す概略斜視図、（Ｃ）は図８（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。

＜第１工程＞
本実施形態のプレス成形方法は、まず、図８Ａに示すように、基板３の中間部に、延長膨出部２４と側板膨出部２３’からなる複合膨出部２５’を一対形成する。複合膨出部２５’間は、頂板部７の幅Ｌ_１（図５参照）に対応する幅だけ離間する。

延長膨出部２４は、平板部４ａ，４ｂの一部となる部分で半円筒形状であり、平板部４ａ，４ｂの長さＬ_３（図５参照）に対応する長さを有している。

この延長膨出部２４の軸方向内端に同軸的に半円錐形状の側板膨出部２３’が設けられているが、この側板膨出部２３’は、側板部８の幅Ｌ_２に対応する長さの母線Ｂ_２（図８Ｃ参照）を有している。これら両膨出部２３’，２４からなる各複合膨出部２５’は、１回のドロー成形により、周囲から材料を予め取り込むことができ、この段階までは問題なく成形できる。

＜第２工程＞
次に、図８Ｂに示すように、頂板部７の幅Ｌ_１に対応する中央部分は成形することなく、そのままの状態で残し、側板膨出部２３’と延長膨出部２４から両側辺３ｂまでの基板３をドロー成形し、側板部８の幅Ｌ_２と平板部４ａ，４ｂの長さＬ_３（図５参照）に対応する幅Ｄ_２，Ｄ_３の折り曲げ板部２１’，２４’を形成する。

この折り曲げ板部２４’，２１’は、後に平板部４ａ，４ｂやチャネル主部Ｃ_２ａの側板部８になる部分であるが、基板３のドロー成形は、側板膨出部２３’と延長膨出部２４の深さが深くなる方向に押し下げる。つまり、図８Ｃに示すように、平板部４ａ，４ｂが、前記第１工程で形成された側板膨出部２３’と延長膨出部２４の深さが深くなる方向であって、折り曲げ板部２１’の幅Ｄ_２と側板膨出部２３’の母線の長さＢ_２がほぼ等しくなる深さまで、平行に押し下げる。

この平行押し下げにより、基板３の中間部が凸状になるように押圧変形され、側板膨出部２３’と延長膨出部２４に平板部４ａ，４ｂの材料がさらに引き込まれることになり、しわの発生も抑制される。

この結果、平板部４ａ，４ｂやチャネル部Ｃ_２の側板部８になる部分の材料を、予め周囲から取り込むことができ、この段階で既に材料の量的な点に関しては完成品と近似した状態になる。

この折り曲げ板部２１’，２４’の成形も、通常のドロー成形で、問題なく成形できる。

＜第３工程＞
第３工程では、図８Ｄに示すように、前記折り曲げ線２を中心に折り曲げるフォーム成形を行い、前記予備成形体Ｗｂを形成する。

この第３工程では、前記第２工程と同様、側板膨出部２３’と延長膨出部２４の深さが深くなる方向に押圧することにより、前記側板膨出部２３’及び延長膨出部２４の側縁が滑らかに伸びるように折り曲げ板部２１’、２４’をフォーム成形する。また、頂板部７に対応する板部２０’も一緒に成形される。この結果，全体的に前記予備成形品Ｗｂの形状に仕上げることができる。

この成形により、両チャネル主部Ｃ_２ａの頂板部７に対応する板部２０’と、側板部８に対応する板部２１’と、チャネル角部Ｃ_２ｂの頂板部７に対応する頂板２２’と、側板部８に対応する側板膨出部２３’と、平板部４ａ，４ｂに対応する延長膨出部２４及び板部２４’と、を有するものが形成される。

この予備成形品Ｗｂは、第２工程での材料状態が、そのまま保持され、形状的にも、より完成品に近似したものとなる。ただし、この第３工程は、材料が量的に確保された状態の第２工程で得られた成形品から成形品形状を得るための仮形状を成形するものであるため、省略しても問題はない。

＜第４工程＞
最後に、図８Ｅに示すように、予備成形品Ｗｂを最終形態の型を用いてフォーム成形する。予備成形品Ｗｂは、形状的にも材料量的にも、完成品に近似した状態となっているため、最終形態の型を用いてフォーム成形しても、問題なく成形することができる。

前記予備成形品Ｗｂは、予め周囲から材料を取り込んだ状態に形成されているので、これを最終形態の型内に入れて成形する場合、難成形部があっても肉厚が薄肉化することはなく、亀裂、ネックあるいはしわ等も発生せず、難成形部を有するプレス成形品Ｗ_２を１回のフォーム成形で形成できる。しかも、図１３Ｃに示す外側角部９及び１０や、図１３Ｂに示すチャネル角部Ｃ_２ｂの内方側角部も極めて小さな曲率半径でも成形でき、仕上がりのよい成形品にすることができる。

このように本実施形態では、１枚の板材に対し僅かな工程を施すのみで極めて仕上がりのよいプレス成形品に成形でき、切欠きなどもないので、剛性的にもコスト的にも極めて有利となる。

本発明は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々変更使用することができる。

前述した実施形態では、曲げ角θが略９０°であるが、これのみに限定されるものではなく、７５°〜１２０°の範囲であれば、十分成形できることが実験により判明している。

実験によれば、凸型ハットチャネル状のプレス成形品Ｗ_１の場合、板厚ｔが０．６ｍｍ〜０．８ｍｍのＳＰＣＣ材あるいはＳＡ１Ｄ材を使用し、頂板部の幅Ｌ_１が２５ｍｍ〜３０ｍｍ、側板部の幅Ｌ_２が２０ｍｍ〜２５ｍｍ、平板部の長さが７０〜８０ｍｍ、チャネル角部の内側の曲率半径が２ｍｍ、外側の曲率半径が２５ｍｍ、で成形した場合、曲げ角θが７５°以下にすると、僅かにしわが生じることが判明した。

また、凹型ハットチャネル状のプレス成形品Ｗ_２の場合も、前記したものと同様な材料や寸法を有するもので成形した場合、曲げ角θが７５°以下にすると、僅かにしわが生じることが判明した。

ただ、このようなプレス成形品は、曲げ角θが１２０°以上になると、チャネル部を引き伸ばすように牽引しなくても、実質的に成形可能となることも判明した。

なお、前記実験は、各部の寸法が小さい、比較的小型のプレス成形品の場合であるが、例えば、自動車のフロアパネル等に使用するものの場合には、前記各部の寸法が殆ど倍になる。このような大型のプレス成形品の場合であっても、曲げ角θは、同様の範囲である。

本発明の第１実施形態に係るプレス成形品の概略斜視図である。 第１実施形態に係る予備成形品を示す概略斜視図である。 図２の３−３線に沿う矢視断面図である。 図４は本発明の第１実施形態に係るプレス成形方法を工程順に示し、（Ａ）は第１工程、（Ｂ）は第２工程、（Ｄ）は第３工程、（Ｅ）は第４工程の各成形状態を示す概略斜視図、（Ｃ）は図４（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。 第２実施形態に係るプレス成形品の概略斜視図である。 第２実施形態に係る予備成形品を示す概略斜視図である。 図６の７−７線に沿う矢視断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプレス成形方法を工程順に示し、（Ａ）は第１工程、（Ｂ）は第２工程、（Ｄ）は第３工程、（Ｅ）は第４工程の各成形状態を示す概略斜視図、（Ｃ）は図８（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。 プレス成形品の使用状態を示す概略断面図である。 図９の１０−１０線に沿う矢視断面図である。 自動車のフロアパネルに取付けるプレス成形品の一例を示す概略斜視図である。 従来のプレス成形品の一例を示し、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図、（Ｃ）は図１２（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。 従来のプレス成形品の他の例を示し、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）は図１３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図、（Ｃ）は図１３（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。 従来のプレス成形方法例を示し、（Ａ）は２分割したピースを溶接した状態の概略断面図、（Ｂ）は３分割したピースを溶接した状態の概略断面図である。 従来の他のプレス成形方法例を示し、（Ａ）は切込みを入れたものの概略斜視図、（Ｂ）は切込み部分を別ピースにより閉鎖したものの概略斜視図である。

符号の説明

２…折り曲げ線、
３…基板、
３ａ…主辺、
３ｂ…側辺、
４ａ，４ｂ…平板部、
７…頂板部、
８…側板部、
２０，２０’，２１，２１’，２４’…折り曲げ板部、
２２…頂板膨出部、
２３，２３’…側板膨出部、
２４…延長膨出部、
Ｃ_１，Ｃ_２…チャネル部、
Ｃ_１ａ，Ｃ_２ａ…チャネル主部、
Ｃ_１ｂ，Ｃ_２ｂ…チャネル角部、
Ｄ_１…頂板膨出部に対応する折り曲げ板部の幅、
Ｄ_２…側板膨出部に対応する折り曲げ板部の幅、
Ｄ_３…平板部に対応する折り曲げ板部の幅、
Ｌ_１…頂板部の幅、
Ｌ_２…側板部の幅、
Ｌ_３…平板部の幅、
Ｗ_１，Ｗ_２…プレス成形品、
Ｗａ，Ｗｂ…予備成形品、
θ…曲げ角。

Claims (10)

1. 一対の主辺と側辺とを有する平坦な基板が断面ハットチャネル状となるように、前記一方の側辺から他方の側辺までチャネル部を形成し、当該チャネル部の軸線に直交する折り曲げ線を中心に所定の曲げ角で折り曲げたプレス成形品を成形するプレス成形方法において、
   前記プレス成形品が有する外形を、前記チャネル部の長手軸線に直交する方向に牽引しかつ前記折り曲げ線を中心に前記基板の平板部が近接するように折り曲げることにより得られた形状に対応する形状の予備成形品を成形する予備成形工程と、当該予備成形品を最終形態の型に押し付けて成形する最終成形工程と、からなるプレス成形方法。
2. 前記予備成形工程は、凸型ハットチャネル状のプレス成形品を成形する場合、前記牽引により変形した前記チャネル部のチャネル角部における頂板膨出部と、一対の側板部に対応する形状の側板膨出部と、を前記基板に形成する第１工程を有する請求項１に記載のプレス成形方法。
3. 前記予備成形工程は、さらに、前記頂板膨出部と側板膨出部から両側辺までの基板を、前記頂板膨出部と側板膨出部の深さが深くなる方向に押圧変形して折り曲げ板部を形成する第２工程を有する請求項２に記載のプレス成形方法。
4. 前記予備成形工程は、さらに、前記折り曲げ線を中心に折り曲げると共に、前記折り曲げ板部を前記頂板膨出部及び側板膨出部の側縁から滑らかに伸びるように成形する第３工程を有する請求項３に記載のプレス成形方法。
5. 前記予備成形工程は、凹型ハットチャネル状のプレス成形品を成形する場合、前記牽引により変形した前記チャネル部のチャネル角部における一対の側板部に対応する形状の側板膨出部と、当該各側板膨出部から前記各主辺まで前記側板膨出部を延長する延長膨出部と、を前記基板に形成する第１工程を有する請求項１に記載のプレス成形方法。
6. 前記予備成形工程は、さらに、前記側板膨出部と延長膨出部から両側辺までの基板を、前記側板膨出部と延長膨出部の深さが深くなる方向に押圧変形して折り曲げ板部を形成する第２工程を有する請求項５に記載のプレス成形方法。
7. 前記予備成形工程は、さらに、前記折り曲げ線を中心に折り曲げると共に、前記折り曲げ板部を前記側板膨出部及び延長膨出部の側縁から滑らかに伸びるように成形する第３工程を有する請求項６に記載のプレス成形方法。
8. 前記曲げ角は、７５°〜１２０°である請求項１に記載のプレス成形方法。
9. 一対の主辺と側辺とを有する平坦な基板が断面ハットチャネル状となるように、前記一方の側辺から他方の側辺までチャネル部を形成し、当該チャネル部の軸線に直交する折り曲げ線を中心に７５°〜１２０°の曲げ角で折り曲げたプレス成形品であって、
   前記チャネル部は、基板の各側辺から折り曲げ線までのチャネル主部と、両チャネル主部の端部間のチャネル角部とを有し、前記チャネル主部とチャネル角部が所定幅の頂板部と所定高さの一対の側板部が均一な肉厚を有する矩形状断面となるように一体に形成したことを特徴とするプレス成形品。
10. 前記プレス成形品は、プレス成形品が有する外形を、前記チャネル部の長手軸線に直交する方向に牽引しかつ前記折り曲げ線を中心に前記基板の平板部が近接するように折り曲げることにより得られた形状に対応する形状の予備成形品を最終形態の型に押し付けて成形したことを特徴とする請求項９に記載のプレス成形品。

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