JP2016203214A - プレス加工品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超ハイテン鋼にプレス成形を行う際の割れやしわを抑制する。【解決手段】本製造方法は、対面した状態で長手方向に延びる一対の長手縁部と、対面した状態で短手方向に延びる一対の短手縁部と、を有する引っ張り強度が９８０ＭＰａ以上の板状の超ハイテン鋼において、一方の短手縁部に沿って伸びる直線状のビードを形成するビード形成ステップと、ビード３０が形成された超ハイテン鋼に、少なくとも一部の区間が対面した状態で配される一対のラインに沿って同じ方向に突出する壁部３５，３６により隔てられた段差を形成する段差形成ステップと、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、プレス加工品の製造方法に関する。

絞り成形により車両のピラーを製造する際、ビードを設けることで面ひずみの発生を抑制することが知られている（例えば、特許文献１）。

特開平１１−２４４９５２号公報

しかしながら、引っ張り強度が９８０ＭＰａ以上の鋼材（以後、超ハイテン鋼と記載）は延性が低いため、超ハイテン鋼を加工する際には、絞り成形ではなく曲げ成形を行う場合が多い。このため、特許文献１と同様にしてビードを設けても、割れ等を十分に抑制できるとは限らない。

本発明は、超ハイテン鋼にプレス成形を行う際の割れやしわを抑制することを目的とする。

本発明の一側面は、対面した状態で長手方向に延びる一対の長手縁部と、対面した状態で短手方向に延びる一対の短手縁部と、を有する引っ張り強度が９８０ＭＰａ以上の板状の超ハイテン鋼において、一方の短手縁部に沿って伸びる直線状のビードを形成するビード形成ステップと、ビードが形成された超ハイテン鋼に、少なくとも一部の区間が対面した状態で配される一対のラインに沿って同じ方向に突出する壁部により隔てられた段差を形成する段差形成ステップと、を有し、ラインのうちの一方は、ビードと他方の短手縁部との間に位置する屈曲ラインとして構成されており、屈曲ラインは、一方の長手縁部を起点として一方の短手縁部に沿って伸びる第１区間と、他方の短手縁部を起点として第１区間と交差する方向に延びる第２区間と、を有していること、を特徴とするプレス加工製品の製造方法に関するものである。

上述した屈曲ラインを含む一対のラインに沿った段差をプレス成形する場合、屈曲ラインにおける第１区間や、第１区間に沿った一方の短手縁部の周辺の部分では、一方の短手縁部から第１区間に向かって材料が流入する。しかし、超ハイテン鋼は延性が低く、材料の流入量が変化した際、材料の伸びによって成形が行われ、第１区間や一方の短手縁部の周辺では割れが、屈曲部ではしわが生じやすくなる。

これに対し、上記製造方法では、第１区間と一方の短手縁部との間にこれらに沿ったビードが形成されており、これにより、一方の短手縁部から第１区間に向かう材料の流入量が調整され、割れやしわの発生が抑制される。したがって、超ハイテン鋼にプレス成形を行う際の割れやしわを抑制できる。

また、上記構成において、ビード形成ステップでは、さらに、ラインに沿った浅い段差を形成しても良い。
こうすることにより、段差形成ステップで段差を形成する際に、一方の短手縁部から第１区間に向かって材料が流入し易くなるため、割れの発生を抑制できる。

また、上記構成において、ビードは、当該製造方法により製造されるプレス加工製品の一部に相当する部分に形成されていても良い。
こうすることにより、板状の超ハイテン鋼にビードを形成するためだけに用いられる領域を確保する必要が無くなる。このため、超ハイテン鋼を無駄なく利用することができる。

また、上記構成において、当該製造方法により製造されるプレス加工製品とは、自動車を構成する部品であっても良い。
こうすることにより、超ハイテン鋼にプレス成形を行って自動車の部品を製造する際に、割れやしわを抑制できる。

本実施形態の製造方法に用いる材料である板状の超ハイテン鋼の平面図である。 本実施形態の製造方法におけるビード形成ステップで形成された中間成形品の前面図と（図２Ａ）、平面図と（図２Ｂ）、右側面図である（図２Ｃ）。 中間成形品のＡ−Ａ断面図と（図３Ａ）、Ｂ−Ｂ断面図と（図３Ｂ）、Ｃ−Ｃ断面図と（図３Ｃ）、Ｄ−Ｄ断面図と（図３Ｄ）、図３ＤにおけるＥの部分の拡大図である（図３Ｅ）。 本実施形態の製造方法における段差形成ステップで形成されたフロントピラーの前面図と（図４Ａ）、平面図と（図４Ｂ）、右側面図である（図４Ｃ）。 フロントピラーのＡ−Ａ断面図と（図５Ａ）、Ｂ−Ｂ断面図と（図５Ｂ）、Ｃ−Ｃ断面図と（図５Ｃ）、Ｄ−Ｄ断面図と（図５Ｄ）、図５ＤにおけるＥの部分の拡大図である（図５Ｅ）。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

［構成の説明］
本実施形態は、引っ張り強度が９８０ＭＰａ以上の板状の鋼材（超ハイテン鋼と記載）にプレス成形を行うことで、自動車のフロントピラーを製造する方法に関するものである。本実施形態の製造方法は、ビード形成ステップと段差形成ステップとを有しており、ビード形成ステップにてビードを形成することで、段差形成ステップでの割れやしわの発生を抑制する。

ビード形成ステップでは、超ハイテン鋼の板部材１（図１）に浅絞り成形を行い、段差形成ステップでの割れやしわの発生を抑制するビード２０が形成された中間成形品２（図２）を生成する。なお、以後、図面に向かって上側を上側、下側を下側、右側を右側、左側を左側と記載する。また、浅絞り成形に限らず、他のプレス成形法により板部材１から中間成形品２を生成しても良い。

板部材１は、略矩形状に構成されており、長手方向１ａ（上下方向）に延びる一対の左側縁部１４及び右側縁部１２と、短手方向１ｂ（左右方向）に延びる一対の上側縁部１１及び下側縁部１３とを有している。一例として、長手方向１ａの長さは８００ｍｍ程度、短手方向１ｂの長さは６００ｍｍ程度、厚さは１．５ｍｍ程度となっている。また、板部材１は、下側縁部１３は上側縁部１１よりも短く、下側に向かうほど、左右方向の長さが短くなっている。また、左側縁部１４の下端に位置する区間は、右側に屈曲しており、板部材１は、厳密には、上下方向に延びる五角形状に形成されている。

ここで、中間成形品２において、上側縁部２１の中央から右側縁部２２の中央よりやや下側の位置にかけて延びるＬ字状に屈曲したラインを、屈曲ライン２５とする。屈曲ライン２５は、右側縁部２２の中央よりやや下側の位置から、下側縁部２３に沿って左方に延びる第１区間２５ａと、上側縁部２１の中央から、第１区間２５ａに交差する方向に延びる直線状の第２区間２５ｂと、を有している。第１区間２５ａは、右側縁部２２から左方に直線状に延び、左右方向の中央より左側の部分が上方に湾曲した形状となっている。また、第２区間２５ｂは、第１区間２５ａの直線状の部分と略直交するように、上側縁部２１から下方に延びている。

また、中間成形品２において、上側縁部２１の中央からやや左側に寄った位置から、下側縁部２３の左端に隣接する位置にかけて上下方向に延びる略直線状のラインを、対面ライン２６とする。

また、中間成形品２において、屈曲ライン２５と上側縁部２１と右側縁部２２とに囲まれた領域を内側領域２７とし、対面ライン２６と上側縁部２１と左側縁部２４と下側縁部２３とに囲まれた領域を外側領域２８とする。また、中間成形品２において、内側領域２７と外側領域２８に挟まれたＬ字状の領域をＬ字天板領域２９とする。

さらに、Ｌ字天板領域２９における下側縁部２３に沿って左右方向に延びる帯状の部分を、短手部分２９ａとし、上側縁部２１から短手部分２９ａにかけて長手方向に延びる帯状の部分を、長手部分２９ｂとする。

短手部分２９ａには、下側縁部２３に沿って直線状に伸びる溝状のビード２０が形成されている。ビード２０は、図中の奥側に突出する溝状の部位として形成されている。なお、ビードは、一例として、幅が１０ｍｍ程度、深さが２ｍｍ程度となっていても良い（図３Ｅ）。

ビード形成ステップでは、板部材１における外側領域２８及び内側領域２７に相当する領域を上型と下型とにより上下から抑え、板部材１におけるＬ字天板領域２９に相当する領域をＬ字状の金型により下方から押し上げることで、浅絞り成形がなされる。

これにより、屈曲ライン２５及び対面ライン２６に沿って、ビード２０と同程度の高さの浅い段差が形成される（図３Ａ〜３Ｄ）。換言すれば、Ｌ字天板領域２９が、最大で数ｍｍ程度、内側領域２７及び外側領域２８から突出した状態になる。

なお、Ｌ字天板領域２９と内側領域２７との間の段差は、Ｌ字天板領域２９と外側領域２８との間の段差よりも小さい。また、内側領域２７及び外側領域２８は、上側縁部２１に向かって下るゆるい傾斜が形成された状態になる。このため、Ｌ字天板領域２９と、内側領域２７及び外側領域２８との間の段差は、上端が最も大きく、下側に向かうにつれ段差が小さくなる。

また、中間成形品２の長手方向２ａ，短手方向２ｂの長さは、板部材１の長手方向１ａ，短手方向１ｂの長さと同程度となっている。
続く段差形成ステップでは、中間成形品２の内側領域２７と外側領域２８に対し、曲げ成形を行い、フロントピラー３（図４）を生成する。なお、曲げ成形に限らず、他のプレス成形法により中間成形品２からフロントピラー３を生成しても良い。

段差形成ステップでは、中間成形品２のＬ字天板領域２９を上型と下型とにより上下から抑えた状態で、内側領域２７及び外側領域２８を金型により上方から押し下げることで曲げ成形がなされ、これにより、Ｌ字状のフロントピラー３が形成される。なお、フロントピラー３の長手方向３ａの長さは６００ｍｍ程度となっており、短手方向３ｂの長さは４５０ｍｍ程度となっている。

具体的には、屈曲ライン２５に沿って、図中の奥側に突出する５０ｍｍ程度の高さの内側壁部３５が形成されると共に、内側壁部３５の端部にフランジ状の内側領域３７が形成される（図５Ａ〜図５Ｄ）。なお、内側領域３７は、１００ｍｍ程度の幅を有するＬ字型の帯状の領域となっている。また、対面ライン２６に沿って、図中の奥側に突出する５０〜１００ｍｍ程度の高さの外側壁部３６が形成されると共に、外側壁部３６の端部にフランジ状の外側領域３８が形成される。なお、外側領域３８は、上下方向に沿って直線状に延びる幅が５０ｍｍ程度の帯状の領域となっている。

換言すれば、フロントピラー３は、内側壁部３５と外側壁部３６とにより隔てられた段差が形成された状態となる。Ｌ字天板領域３９と内側領域３７とは、内側領域３７から突出する内側壁部３５により隔てられ、Ｌ字天板領域３９と外側領域３８とは、外側領域３８から突出する外側壁部３６により隔てられた状態になる。

また、外側領域３８は、下側から上側に向かう傾斜が形成された状態になり、Ｌ字天板領域３９と外側領域３８との間の段差は、上端が最も大きく、下端が最も小さい。また、外側領域３８の下端では、Ｌ字天板領域３９と外側領域３８との間の段差と、Ｌ字天板領域３９と内側領域３７との間の段差とは、同程度となっている。

また、Ｌ字天板領域３９における下側縁部３３に沿って短手方向に延びる帯状の部分（中間成形品２のＬ字天板領域２９における短手部分２９ａに相当する部分）には、ビード形成ステップにて形成されたビード３０が残った状態になる（図５Ｅ）。

なお、フロントピラー３は、上側が車両の天井側に、下側が床側に、右側が後側に、左側が前側に位置した状態で車両に取り付けられる。
［効果］
フロントピラー３のＬ字天板領域３９において、下側縁部３３に沿って短手方向に延びる帯状の部分（中間成形品２のＬ字天板領域２９における短手部分２９ａに相当する部分）を、短手部分３９ａとする。また、Ｌ字天板領域３９において、上端から短手部分３９ａにかけて長手方向に延びる帯状の部分（中間成形品２のＬ字天板領域２９における長手部分２９ｂに相当する部分）を、長手部分３９ｂとする。また、短手部分３９ａと長手部分３９ｂの境目のうち、左方の部分を外側部分５とすると共に、右方の部分を内側部分６とする。

また、内側壁部３５において、中間成形品２の屈曲ライン２５の第１区間２５ａに相当する部分を、第１区間部分３５ａとする。また、内側壁部３５の右側の部分を右側部分４とする。

曲げ成形によりＬ字天板領域を板押さえしながら内側壁部３５や外側壁部３６を形成してフロントピラー３を生成する場合、短手部分３９ａや第１区間部分３５ａでは、下側縁部３３から第１区間部分３５ａに向かって材料が流入する。しかし、前記の材料の流入が少ない場合には、材料の伸びで成形を行うことになり、超ハイテン鋼は延性が低いため、右側部分４では割れが生じやすくなる。

これに対し、曲げ成形を行う際の天板面の板押さえの圧力を低くすることで、材料流入を促進させると、右側部分４の割れを抑制できる。しかし、外側部分５で割れが生じ易くなると共に、内側部分６にしわが発生し易くなる。

ここで、曲げ成形を行う際の天板面の板押さえの圧力を調整することで、材料の流入量を調整することが考えられるが、プレス機の能力（板押さえの圧力）には限界（上限）がある為、板押さえ圧力のみの調整により材料の流入量をコントロールするのは困難である。

そこで、本実施形態の製造方法では、ビード形成ステップにて、浅絞り成形により屈曲ライン２５や対面ライン２６に沿った段差を形成すると共に、屈曲ライン２５の第１区間２５ａと下側縁部２３との間に、これらに沿って伸びるビード２０が形成される。これにより、上述した方向の材料の流入量が調整され、右側部分４の割れ、及び、外側部分５の割れや内側部分６のしわの発生が抑制される。したがって、超ハイテン鋼にプレス成形を行う際の割れやしわを抑制できる。

［他の実施形態］
（１）本実施形態の屈曲ライン２５の第２区間２５ｂは、第１区間２５ａにおける直線状の部分と略直交するように配されている。しかしながら、これに限らず、第２区間２５ｂは、該直線状の部分に対し鋭角又は鈍角に交差するように配されていても良い。

また、第２区間２５ｂは直線状の区間となっているが、これに限らず、例えば、緩やかに湾曲した区間となっていても良い。また、第１区間２５ａには直線状の区間が含まれているが、これに限らず、例えば、第１区間２５ａは湾曲した区間のみから構成されていても良い。

（２）また、本実施形態の製造方法では、フロントピラー３に限らず、他の自動車部品（特に、自動車のボディシェルを構成する部品）として用いられるプレス加工品や、自動車部品以外のプレス加工品を製造することもできる。

（３）また、本実施形態の製造方法の材料となる超ハイテン鋼の板部材１は、縦長の五角形状となっているが、これに限らず、縦長又は横長の板状の超ハイテン鋼を材料として用いることができる。

また、本実施形態では、屈曲ライン２５と、上下方向に中間成形品２を縦断する直線状の対面ライン２６とに沿って段差が形成される。しかしながら、これに限らず、対面ライン２６は、上側縁部２１から左側縁部２４の中央よりやや下側の位置にかけて延びるＬ字状に形成されていても良い。換言すれば、屈曲ライン２５と、対面ライン２６と、右側縁部２２と、下側縁部２３と、左側縁部２４とにより囲まれた領域は、Ｔ字状に形成されていても良い。

このような場合であっても、屈曲ライン２５及び対面ライン２６の下方に、下側縁部２３に沿って直線状に伸びる溝状のビードを形成することで、同様の効果が得られる。
［特許請求の範囲との対応］
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。

超ハイテン鋼の板部材１の右側縁部１２，左側縁部１４が長手縁部の一例に、上側縁部１１，下側縁部１３が短手縁部の一例に相当する。

１…板部材、２…中間成形品、３…フロントピラー、４…右端部分、５…外側部分、６…内側部分、１１…上側縁部、１２…右側縁部、１３…下側縁部、１４…左側縁部、２０…ビード、２１…上側縁部、２２…右側縁部、２３…下側縁部、２４…左側縁部、２５…屈曲ライン、２６…対面ライン、２７…内側領域、２８…外側領域、２９…Ｌ字天板領域、３５…内側壁部、３６…外側壁部、３７…内側領域、３８…外側領域、３９…Ｌ字天板領域。

Claims (4)

1. 対面した状態で長手方向に延びる一対の長手縁部と、対面した状態で短手方向に延びる一対の短手縁部と、を有する引っ張り強度が９８０ＭＰａ以上の板状の超ハイテン鋼において、一方の前記短手縁部に沿って伸びる直線状のビードを形成するビード形成ステップと、
   前記ビードが形成された前記超ハイテン鋼に、少なくとも一部の区間が対面した状態で配される一対のラインに沿って同じ方向に突出する壁部により隔てられた段差を形成する段差形成ステップと、を有し、
   前記ラインのうちの一方は、前記ビードと他方の前記短手縁部との間に位置する屈曲ラインとして構成されており、
   前記屈曲ラインは、一方の前記長手縁部を起点として一方の前記短手縁部に沿って伸びる第１区間と、他方の前記短手縁部を起点として前記第１区間と交差する方向に延びる第２区間と、を有していること、
   を特徴とするプレス加工製品の製造方法。
2. 請求項１のプレス加工製品の製造方法において、
   前記ビード形成ステップでは、さらに、前記ラインに沿った浅い段差を形成すること、
   を特徴とするプレス加工製品の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプレス加工製品の製造方法において、
   前記ビードは、当該製造方法により製造される前記プレス加工製品の一部に相当する部分に形成されること、
   を特徴とするプレス加工製品の製造方法。
4. 請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のプレス加工製品の製造方法において、
   当該製造方法により製造される前記プレス加工製品とは、自動車を構成する部品であること、
   を特徴とするプレス加工製品の製造方法。