JP2019022912A - 成形品の製造方法、及び金型 - Google Patents

Abstract

【課題】成形不良の発生を抑制することが可能な成形品の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】金属板をＵ字形にプレス成形し、長手方向に直線状に延びる底部を有するＵ成形品を得る第１工程と、プレス成形によりＵ成形品の底部が内側に凸になるように長手方向に曲げ加工し、Ｕ断面曲げ加工品を得る第２工程とを含み、第２工程において、前記曲げ加工と同時にＵ成形品の曲がり予定部の一部に端部と底部とを結ぶ方向の外力を加える製造方法により成形品を製造する。【選択図】図１

Description

本発明は、金属板を用いた成形品の製造方法、当該製造方法に用いられる金型、及び当該製造方法により製造される管状成形品に関するものである。

自動車部品や家庭用電気製品をはじめ、車両、建材、船舶等には、曲がり形状を有する曲管や、長手方向に外径が異なる異径管、及び長手方向に断面形状が異なる異形断面管等の管状部品が多用されている。このため、このような管状部品を製造する技術の開発が推進されている。

従来、管状部品の製造においては、ストレート形状の厚肉大径管を中心にＵＯ成形が行われてきた。例えば特開昭５８−３２０１０号公報には、Ｃプレス、Ｕプレス、Ｏプレスを順に行い、ストレート形状の鋼管を成形する技術が開示されている。しかしながら、従来のＵＯ成形では、曲管や異径管、異形断面管を成形することは困難である。

近年、ＵＯ成形を発展させて、曲管や異径管、異形断面管等の３次元形状を有する管状部品を成形する技術が開発されている。例えば国際公開第２００５／００２７５３号パンフレットには、縦方向端部用のガイドブレードを備える金型を用いてＵＯ成形を行い、ストレート形状の異径管を製造する方法が提案されている。また、特許第３１１４９１８号公報及び特開２００８−８０３８１号公報には、Ｕ成形時に長手方向の曲げ加工を行う方法であって、Ｕ成形工程を絞り加工を含む工程とする、湾曲中空パイプの製造方法が提案されている。

しかしながら、国際公開第２００５／００２７５３号パンフレットに記載の方法は、ストレート形状の異径管の製造方法であり、曲管を成形することは困難である。また、特許第３１１４９１８号公報及び特開２００８−８０３８１号公報に記載の方法は、現実的には工程数が多く、歩留りが低いという問題がある。

特許第３１１４９１８号公報及び特開２００８−８０３８１号公報に記載されているような、Ｕ成形時に長手方向の曲げ加工を行う方法では、成形品の形状や素材によってはＵ成形中に割れやシワ、縦壁の折れ込み等の成形不良が発生するという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、長手方向に曲げ加工して成形品を製造するに際して、成形不良の発生を抑制することが可能な、成形品の製造方法、当該製造方法に用いられる金型、及び当該製造方法に得られる管状成形品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明者らが完成した発明の要旨は、以下のとおりである。

[１] 金属板をＵ字形にプレス成形し、長手方向に直線状に延びる底部を有するＵ成形品を得る第１工程と、プレス成形により上記Ｕ成形品の底部が内側に凸になるように長手方向に曲げ加工し、Ｕ断面曲げ加工品を得る第２工程と、を含むことを特徴とする成形品の製造方法。

[２] 上記第２工程において、上記曲げ加工と同時に、上記Ｕ成形品の曲がり予定部の少なくとも一部に、端部と底部とを結ぶ方向の外力を加えることを特徴とする、上記[１]に記載の成形品の製造方法。

[３] 上記外力を、上記Ｕ成形品の長手方向に沿った端部を上記Ｕ成形品の底部の外側に向けて面内方向に圧縮することにより加える、上記[２]に記載の成形品の製造方法。

[４] 上記Ｕ断面曲げ加工品を閉断面に成形し、管状成形品を得る第３工程をさらに含む、上記[１]から[３]のいずれか１つに記載の成形品の製造方法。

[５]Ｕ成形品を底部が内側に凸になるように長手方向に曲げ加工して、Ｕ断面曲げ加工品を得るための金型であって、ダイと、ポンチと、上記ポンチの側面に配置され、上記Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、上記Ｕ成形品の曲がり予定部の少なくとも一部を、面内方向に圧縮するパッドと、を備えることを特徴とする金型。

[６]金属板からなり、軸方向に延びる突合せ部を１つのみ有する管状成形品であって、上記突合せ部とは周方向反対側に位置する底部が軸方向に内側に凸になる曲がり部を有し、上記曲がり部の上記突合せ部における板厚Ｈ１と上記曲がり部の上記底部における板厚Ｈ２との比率Ｈ１／Ｈ２が下記式（１）を満たすことを特徴とする管状成形品。
Ｈ１／Ｈ２≧Ｒｉ／（Ｒｉ＋Ｄ） （１）
（上記式（１）中、Ｒｉは曲がり部の底部側の曲率半径であり、Ｄは突合せ部及び管状成形品の中心線を含む断面の曲がり部の幅である。）

本発明に係る成形品の製造方法においては、Ｕ成形及び長手方向の曲げ加工を別々に行っている。従って、本発明に係る成形品の製造方法によれば、Ｕ断面曲げ加工品の成形不良の発生を抑制することができ、ひいては成形品についても成形不良の発生を抑制することができる。なお、本発明に係る金型よれば、上記製造方法を効率的に実施することができ、ひいては本発明に係る管状成形品を得ることができる。

本発明に係る成形品の製造方法における第１工程及び第２工程の一例を示す工程図である。 本発明に係る成形品の製造方法における第３工程の一例を示す工程図である。 本発明に係る成形品の製造方法に用いられる金属板の一例を示す概略平面図である。 本発明に係る管状成形品の一例を示す概略斜視図である。 本発明に係る成形品の製造方法における第１工程の一例を示す工程図である。 本発明に係る成形品の製造方法における第２工程の一例を示す工程図である。 本発明に係る成形品の製造方法における第１工程の他の例を示す工程図である。 本発明に係る成形品の製造方法における第２工程の他の例を示す工程図である。 本発明に係る成形品の製造方法における第３工程の一例を示す工程図である。 本発明に係る管状成形品の他の例を示す概略斜視図である。 本発明に係る管状成形品の他の例を示す概略正面図、側面図、上面図及び断面図である。 本発明に係る管状成形品の他の例を示す概略正面図、側面図、上面図及び断面図である。 実施例３の曲げ中心の断面における減肉率を示すグラフである。 実施例２、３の比率（Ｈ１／Ｈ２）の調査結果を示すグラフである。

以下、本発明に係る成形品の製造方法、金型、及び管状成形品について詳細に説明する。

Ａ．成形品の製造方法
＜基本形態＞
基本形態の成形品の製造方法は、金属板をＵ字形にプレス成形し、長手方向に直線状に延びる底部を有するＵ成形品を得る第１工程と、プレス成形により上記Ｕ成形品の底部が内側に凸になるように長手方向に曲げ加工し、Ｕ断面曲げ加工品を得る第２工程と、を含む。そして、基本形態の成形品の製造方法では、上記第２工程終了後に、例えば、上記Ｕ断面曲げ加工品を閉断面に成形し、管状成形品を得る第３工程をさらに行うことができる。なお、第３工程の代りに、ピアシング(穴あけ)やバーリング、トリミング(管端部切断)などを行うことができる。また、ピアシングなどは、第１工程の前、第２工程の前、又は第３工程の前に行うこともできる。

基本形態の成形品の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）〜（ｆ）及び図２（ａ）〜（ｃ）は基本形態の成形品の製造方法の一例を示す工程図である。図１（ａ）、（ｄ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｅ）は図１（ｄ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｃ）、（ｆ）は斜視図、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ｃ）は斜視図である。

まず、第１工程では、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｕ成形用の第１金型を準備する。Ｕ成形用の第１金型は、ダイ１１及びポンチ１２を有しており、ダイ１１の凹部の底部１１ａ及びポンチ１２の底部１２ａはいずれも長手方向に直線状に延びている。このＵ成形用の第１金型のダイ１１及びポンチ１２の間に金属板１ａを載置し、金属板１ａをＵ成形する。これにより、図１（ｃ）に示すように、長手方向ｘに直線状に延びる底部２を有するＵ成形品１ｂが得られる。

次に、第２工程では、図１（ｄ）、（ｅ）に示すように、曲げ加工用の第２金型を準備する。曲げ加工用の第２金型は、ダイ２１及びポンチ２２を有しており、ダイ２１の凹部の底部２１ａは長手方向に凸に湾曲して形成され、ポンチ２２の底部２２ａは長手方向に凹に湾曲して形成されている。この曲げ加工用の第２金型のダイ２１及びポンチ２２の間にＵ成形品１ｂを載置し、Ｕ成形品１ｂを長手方向ｘに曲げ加工する。これにより、図１（ｆ）に示すように、Ｕ断面曲げ加工品１ｃが得られる。Ｕ断面曲げ加工品１ｃは、底部３が長手方向に内側に凸に湾曲して形成されており、底部３が長手方向に内側に凸になる曲がり部１０ａと、長手方向に直線状に延びる底部３を有し、Ｕ断面におけるＵ字の全長が中心線に沿って等しいストレート部１０ｂとを有している。

次に、第３工程では、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｏ成形用の第３金型を準備する。Ｏ成形用の第３金型は、ダイ３１及びポンチ３２を有しており、ダイ３１の凹部の底部３１ａは長手方向に凸に湾曲して形成され、ポンチ３２の凹部の底部３２ａは長手方向に凹に湾曲して形成され、ダイ３１の凹部及びポンチ３２の凹部はいずれも半円形の断面形状を有している。このＯ成形用の第３金型のダイ３１及びポンチ３２の間にＵ断面曲げ加工品１ｃを載置し、Ｕ断面曲げ加工品１ｃをＯ成形する。これにより、図２（ｃ）に示すように、管状成形品１ｄが得られる。管状成形品１ｄは、突合せ部４が外側に凸に湾曲して形成され、突合せ部４の周方向反対側に位置する底部５が軸方向に内側に凸に湾曲して形成されており、底部５が軸方向に内側に凸になる曲がり部１０ａと、軸方向に直線状に延びる底部５を有し、周方向の長さが中心線に沿って等しいストレート部１０ｂとを有している。

従来のようにＵ成形及び長手方向の曲げ加工を同時に行う場合には、縦壁（側面視で加工対象物のＵ字の両端の直線部分）に面外方向の力が作用しやすく、端部（当該直線部分の特に終端部付近）に折れ込みが発生しやすい。また、この場合、金属板を板幅方向に曲げるとともに長手方向にも曲げるため、ほぼ平坦に近い状態の底部に圧縮力が生じ、シワが発生しやすい。

これに対し、本発明に係る基本形態においては、Ｕ成形（第１工程）及び長手方向の曲げ加工（第２工程）を別工程で行うため、第２工程における曲げ加工時に縦壁（側面視でＵ成形品のＵ字の両端の直線部分）に対して面外方向に作用する力を低減することができ、ひいては、端部（当該直線部分の特に終端部付近）での折れ込みの発生を抑制することができる。また、基本形態においては、従来のように金属板を板幅方向及び長手方向に同時に曲げるのではなく、金属板を一旦板幅方向に曲げて得られたＵ成形品を長手方向に曲げ加工するので、長手方向に曲げ加工する際には、底部（Ｕ字の底部分）の剛性を高い状態に維持することができる。このため、長手方向における安定した曲げ加工が可能となり、曲がり部の底部でのシワの発生を抑制することができ、ひいては、成形不良のないＵ断面曲げ加工品、ひいては管状成形品を得ることができる。

以下、基本形態の成形品の製造方法における各工程をより詳細に説明する。

（１）第１工程
第１工程では、金属板をＵ字形にプレス成形し、長手方向に直線状に延びる底部を有するＵ成形品を得る。Ｕ成形方法としては、プレス成形、ロールフォーミングを採用することができる。

金属板としては、成形可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば熱間圧延鋼板、冷間圧延鋼板、めっき鋼板等を用いることができる。また、金属板には、複数の金属板をつなぎ合わせたもの、いわゆるテーラードブランクを用いてもよい。また、差厚鋼板を用いることもできる。また、複数の金属板を重ね合わせたものや金属板に非金属素材を重ね合わせたもの、即ちいわゆる積層板を用いてもよい。

金属板の材料としては、成形可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えばＦｅ系（例えば、炭素鋼、ステンレス鋼等）、Ａｌ系（例えば、Ａｌ、又はＡｌとＣｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ等の少なくともいずれかとを含む合金）、Ｃｕ系（例えば、Ｃｕ、又はＣｕとＡｌ、Ａｇ、Ａｓ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｄ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｚｒ等の少なくともいずれかとを含む合金）、Ｔｉ系（例えば、Ｔｉ、又はＴｉとＮ、Ｃ、Ｈ、Ｆｅ、Ｏ、Ａｌ、Ｖ等の少なくともいずれかとを含む合金）等の材料が挙げられる。

金属板の板厚としては、成形可能な程度であればよく、材料や成形品の形状等に応じて異なるが、例えば０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内とすることができる。但し、板厚が小さすぎると、曲げ加工時に曲がり部にシワや割れが発生するおそれがある一方、板厚が大きすぎると、成形に過大な荷重を要する場合があるため、板厚は１．０ｍｍ〜５．０ｍｍとすることが好ましい。

金属板の形状としては、成形品の形状に応じて適宜調整される。例えば、曲げ加工時には曲がり部のＵ断面におけるＵ字の全長が減少するため、金属板の曲がり部になる領域の板幅を、目的とするＵ断面曲げ加工品のＵ断面の長さよりも大きくなるように設計することが好ましい。具体的には、図１（ｆ）に示すような曲がり部１０ａ及びストレート部１０ｂを有するＵ断面曲げ加工品１ｃを作製する場合、図３に示すように金属板１ａの曲がり部になる領域の板幅ｄ２を、ストレート部になる領域の板幅ｄ１よりも広く設計することが好ましい。

第１工程で得られるＵ成形品は、長手方向に直線状に延びる底部を有するものであり、Ｕ成形品の長手方向の断面において底部が直線状に形成されている。

（２）第２工程
第２工程では、プレス成形により上記Ｕ成形品を上記底部が内側に凸になるように長手方向に曲げ加工し、Ｕ断面曲げ加工品を得る。本工程における曲げ加工方法としては、プレス成形を採用することができる。

曲げ加工での曲率半径は、材料や成形品の形状等に応じて異なるが、例えばＵ断面の幅の０．５倍〜１０倍の範囲内で設定することができる。曲率半径が小さいと、曲げ加工時に曲がり部にシワや割れが発生するおそれがある。また、曲率半径が大きいと、Ｕ成形及び長手方向の曲げ加工を別工程で行うことの効果（即ち、成形不良の発生の抑制）が十分に得られない場合がある。ここで、Ｕ断面の幅とは、例えば図１（ｅ）に示されるような幅ｗを指す。

（３）第３工程
第３工程では、Ｕ断面曲げ加工品を閉断面にプレス成形し、管状成形品を得る。ここで、閉断面とは、完全に閉じた断面だけでなく、突き合わされた端部の間に隙間が存在する場合も含まれる概念である。即ち、管状成形品の突合せ部では、端部同士が密着していてもよく離れていてもよい。即ち、突合せ部には隙間があってもよい。

閉断面に成形する方法としては、プレス成形を採用することができる。また、閉断面に成形する際には、必要に応じて中子を用いてもよい。中子を用いることにより、周方向の断面形状が複雑な形状であっても安定して管状成形品を成形することができる。

第３工程で得られる管状成形品は、突合せ部の周方向反対側に位置する底部が軸方向に内側に凸になる曲がり部を有するものであり、軸方向の断面において底部が内側に凸になるように湾曲して形成されている。突合せ部は、例えば外側に凸になるように湾曲して形成されていてもよく、直線状に形成されていてもよい。

管状成形品の周方向の断面形状は、特に限定されるものではなく、円形、楕円形、四角形や、上下非対称の形状等、種々の形状にすることができる。

（４）その他の工程
基本形態において、第３工程後に、管状成形品の突合せ部を溶接する溶接工程を行ってもよい。溶接方法としては、例えばアーク溶接、レーザ溶接等が挙げられる。また、基本形態においては、第１工程前に、金属板の端曲げ、いわゆるＣ成形等の加工を行ってもよい。

（５）成形品
基本形態により製造される成形品は、管状成形品である。また、管状成形品の形状としては、基本形態の方法により良好に成形可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば図４（ａ）に示すような周方向の断面形状が円形状である曲管や、図４（ｂ）に示すような周方向の断面形状が上下非対称の形状である曲管、図示しないが異径管や異形断面管等を例示することができる。

以上により、図１及び図２に示す成形品の製造方法（基本形態）によれば、特に、第２工程において、Ｕ成形及び長手方向の曲げ加工を別々に行うことにより、成形不良の発生を抑制することが可能となる。

＜応用形態＞
次に、上述した基本形態を改良した応用形態１、２について詳述する。

（応用形態１：Ｕ成形品の曲がり予定部の少なくとも一部に、端部と底部とを結ぶ方向の外力を加えることに関する変形例）
応用形態１の成形品の製造方法では、基本形態において述べた第２工程において、曲げ加工と同時に、Ｕ成形品の曲がり予定部の少なくとも一部に、端部と底部とを結ぶ方向の外力を加える。ここで、Ｕ成形品の曲がり予定部とは、第２工程終了時に得られるＵ断面曲げ加工品のうち曲がり部となっている領域、に対応する領域をいう。また、底部の外側とは、曲げ加工時のポンチの移動方向側をいう。

このような、「曲げ加工と同時に、Ｕ成形品の曲がり予定部の少なくとも一部に、端部と底部とを結ぶ方向の外力を加える」例としては、「当該外力を、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部をＵ成形品の底部の外側に向けて面内方向に圧縮することにより加える」タイプと、「当該外力を、Ｕ成形品の縦壁をU成形品の底部の内側（曲げ加工時のポンチの移動方向の逆向き）に向けて面内方向に引張ることにより加える」タイプと、を挙げることができる。

応用形態１の成形品の製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、以下では、第２工程における外力を、「Ｕ成形品の長手方向に沿った端部を、Ｕ成形品の底部の外側に向けて面内方向に圧縮することにより加える」タイプについて詳述する。

図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜（ｅ）は本実施態様の成形品の製造方法の一例を示す工程図である。図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は正面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図５（ｄ）は斜視図である。また、図６（ａ）、（ｃ）は正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｄ）は図６（ｃ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｅ）は斜視図である。

まず、図５（ａ）に示すように、曲がり予定部（曲がり部になる領域）の板幅ｄ２が、ストレート部になる領域の板幅ｄ１よりも広い金属板１ａを準備する。

次に、第１工程では、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｕ成形用の第１金型を準備する。Ｕ成形用の第１金型は、ダイ１１及びポンチ１２を有しており、ダイ１１の凹部の底部１１ａ及びポンチ１２の底部１２ａはいずれも長手方向に直線状に延びている。このＵ成形用の第１金型のダイ１１及びポンチ１２の間に金属板１ａを載置し、金属板１ａをＵ成形する。これにより、図５（ｄ）に示すように、長手方向ｘに直線状に延びる底部２を有するＵ成形品１ｂが得られる。

さらに、第２工程では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、曲げ加工用の第２金型を準備する。曲げ加工用の第２金型は、ダイ２１と、ポンチ２２と、ポンチ２２の両側面に配置されたパッド２３とを有しており、ダイ２１の凹部の底部２１ａは長手方向に凸に湾曲して形成され、ポンチ２２の底部２２ａは長手方向に凹に湾曲して形成されている。

パッド２３は、Ｕ成形品１ｂの長手方向ｘに沿った端部６の、Ｕ成形品１ｂの曲がり予定部（Ｕ断面曲げ加工品において曲がり部となる領域）７の少なくとも一部を面内方向に圧縮するものであり、上下に移動可能である。図６に示す例では、パッド２３は曲がり予定部７の全部を圧縮するタイプのものであるが、本発明に係るパッドはこのようなタイプに限らず、曲がり予定部７の一部を圧縮するタイプであってよい。

続いて、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、曲げ加工用の第２金型のダイ２１及びポンチ２２の間にＵ成形品１ｂを載置し、Ｕ成形品１ｂを長手方向ｘに曲げ加工する。この際、Ｕ成形品１ｂの長手方向ｘに沿った端部６の、Ｕ断面曲げ加工品の曲がり予定部７の少なくとも一部を面内方向に圧縮する。これにより、図６（ｅ）に示すように、Ｕ断面曲げ加工品１ｃが得られる。Ｕ断面曲げ加工品１ｃは、底部３が長手方向に内側に凸に湾曲して形成されており、底部３が長手方向に内側に凸になる曲がり部１０ａと、長手方向に直線状に延びる底部３を有し、Ｕ断面の長さが中心線に沿って等しいストレート部１０ｂとを有している。

以上により、図５及び図６に示す成形品の製造方法（応用形態１）によれば、上述した基本形態において奏される効果「成形不良の発生の抑制」のみならず、特に、第２工程において、Ｕ成形品の曲がり予定部の少なくとも一部を、Ｕ成形品の底部の外側に向けて外力を加えることで、Ｕ断面曲げ加工品について、局所的な板厚の変化、即ち減肉と増肉、を抑制することができるのみならず、曲がり部の底部でのシワの発生をさらに抑制することができる。そして、基本形態と同様に第３工程を経て、所望の管状成形品を得ることができる。

ここで、図６（ｅ）に示す加工品１ｃについて、局所的な板厚の変化、即ち減肉と増肉、を抑制することができる具体的根拠は、以下のとおりである。即ち、応用形態１では、第２工程においてパッド２３による曲がり予定部７の少なくとも一部の面内方向への圧縮により、曲がり予定部の底部の少なくとも一部が金型に押し当てられるとともに、曲げ加工の中立軸（長手方向に伸び縮みしない位置）が、面内方向に圧縮しない場合に比べて底部側に移動する。このため、図６（ｅ）に示す加工品１ｃでは、曲がり部１０ａにて、底部３側の板厚増加を抑制することができるだけでなく、長手方向に沿った端部８側に対しては圧縮により材料が供給されるため板厚減少を抑制することができる。従って、曲がり部１０ａの長手方向に沿った端部での割れや底部でのシワの発生を抑制することができるのみならず、Ｕ断面曲げ加工品のＵ断面の板厚分布を均一にすることができる。

このように、応用形態１においては、板厚分布の均一化を図ることができるため、Ｕ断面曲げ加工品１ｃの長手方向における曲がり部の成形可能範囲を基本形態に比べて拡大させることができる。このため、例えば曲率半径が比較的小さい曲がり部を有するＵ断面曲げ加工品やテーパー部を有するＵ断面曲げ加工品も、シワや割れの発生を抑制しつつ、安定して成形可能である。

さらに、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、曲がり予定部（Ｕ断面曲げ加工品の曲がり部になる領域）の少なくとも一部を面内方向に圧縮する際には、曲げ加工中に常に圧縮していなくてもよく、少なくとも曲げ加工中のいずれかの時点で圧縮すればよい。

加えて、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、曲がり予定部の少なくとも一部を面内方向に圧縮する際の圧力としては、曲がり部の長手方向に沿った端部での板厚減少及び底部での板厚増加を抑制することができる程度であればよく、成形品の形状、曲げ加工用の第２金型のパッドの形状、金属板の板厚や材料等に応じて適宜調整することができる。

（応用形態２：管状成形品の形状に関する変形例）
応用形態２の成形品の製造方法は、基本形態及び応用形態１において得られる成形品の形状に改良を加えた製造方法である。

図７（ａ）〜（ｆ）及び図８（ａ）〜（ｆ）は応用形態２の成形品の製造方法の一例を示す工程図である。図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は斜視図、図７（ｃ）は正面図、図７（ｄ）は図７（ｃ）の左側面図、図７（ｅ）は図７（ｃ）の右側面図、図７（ｆ）は図７（ｃ）の上面図である。また、図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）は正面図、図８（ｃ）は正面図、図８（ｄ）は図８（ｃ）の左側面図、図８（ｅ）は図８（ｃ）の右側面図、図８（ｆ）は図８（ｃ）の上面図である。

まず、図７（ａ）に示すような金属板１ａを準備する。

次に、第１工程では、図７（ｂ）に示すように、Ｕ成形用の第１金型を準備する。Ｕ成形用の第１金型は、ダイ１１及びポンチ１２を有しており、ダイ１１の凹部の底部１１ａ及びポンチ１２の底部１２ａはいずれも長手方向に直線状に延びている。このＵ成形用の第１金型のダイ１１及びポンチ１２の間に金属板１ａを載置し、金属板１ａをＵ成形する。これにより、図７（ｃ）〜（ｆ）に示すように、長手方向ｘに直線状に延びる底部２を有するＵ成形品１ｂが得られる。

さらに、第２工程では、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、曲げ加工用の第２金型を準備する。曲げ加工用の第２金型は、ダイ２１と、ポンチ２２と、ポンチ２２の両側面に配置されたパッド２３とを有しており、ダイ２１の凹部の底部２１ａは長手方向に凸に湾曲して形成され、ポンチ２２の底部２２ａは長手方向に凹に湾曲して形成されている。パッド２３は、Ｕ成形品１ｂの長手方向ｘに沿った端部６の、Ｕ断面曲げ加工品の曲がり部になる領域７を面内方向に圧縮するものであり、上下に移動可能である。

続いて、図８（ｂ）に示すように、曲げ加工用の第２金型のダイ２１及びポンチ２２の間にＵ成形品１ｂを載置し、Ｕ成形品１ｂを長手方向ｘに曲げ加工する。この際、Ｕ成形品１ｂの長手方向ｘに沿った端部６の、Ｕ断面曲げ加工品の曲がり部になる領域７を面内方向に圧縮する。これにより、図８（ｃ）〜（ｆ）に示すように、Ｕ断面曲げ加工品１ｃが得られる。Ｕ断面曲げ加工品１ｃは、底部３が長手方向に内側に凸に湾曲して形成されており、底部３が長手方向に内側に凸になる曲がり部１０ａと、長手方向に直線状に延びる底部３を有し、Ｕ断面の長さが中心線に沿って等しいストレート部１０ｂと、長手方向に直線状に延びる底部３を有し、Ｕ断面の長さが中心線に沿って増加するテーパー部１０ｃとを有している。

応用形態２においては、応用形態１と同様に、第２工程にてＵ成形品を曲げ加工してＵ断面曲げ加工品を得る際に、Ｕ成形品を曲げ加工するとともに、上記のようなＵ断面曲げ加工品の曲がり予定部（曲がり部になる領域）の少なくとも一部を面内方向に圧縮する。

以上により、図７、図８に示す成形品の製造方法（応用形態２）によれば、応用形態１と同様に、基本形態において奏される効果「成形不良の発生の抑制」のみならず、特に、第２工程において、Ｕ成形品の曲がり予定部の少なくとも一部を、Ｕ成形品の底部の外側に向けて外力を加えることで、Ｕ断面曲げ加工品について、局所的な板厚の変化、即ち減肉、を抑制することができる。そして、基本形態及び応用形態１と同様に第３工程を経て、所望の管状成形品を得ることができる。

ここで、応用形態２における第３工程について、詳述する。即ち、上記のよう形成されたＵ断面曲げ加工品（図８（ｃ）〜図８（ｆ））に対しては、さらに、図９に示すように、Ｕ断面曲げ加工品を閉断面に成形する。

図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は正面図、図９（ｃ）は正面図、図９（ｄ）は図９（ｃ）の左側面図、図９（ｅ）は図９（ｃ）の右側面図である。

第３工程では、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｏ成形用の第３金型を準備する。Ｏ成形用の第３金型は、ダイ３１及びポンチ３２を有しており、ダイ３１の凹部の底部３１ａは長手方向に凸に湾曲して形成され、ポンチ３２の凹部の底部３２ａは長手方向に凹に湾曲して形成され、ダイ３１の凹部及びポンチ３２の凹部はいずれも半円形の断面形状を有している。

このＯ成形用の第３金型のダイ３１及びポンチ３２の間にＵ断面曲げ加工品１ｃを載置し、Ｕ断面曲げ加工品１ｃをＯ成形する。これにより、図９（ｃ）〜（ｅ）に示すように、管状成形品１ｄが得られる。管状成形品１ｄは、突合せ部４が内側に凸に湾曲して形成され、突合せ部４の周方向反対側に位置する底部５が軸方向に内側に凸に湾曲して形成されており、底部５が軸方向に内側に凸になる曲がり部１０ａと、軸方向に直線状に延びる底部５を有し、周方向の長さが中心線に沿って等しいストレート部１０ｂと、軸方向に直線状に延びる底部５を有し、周方向の長さが中心線に沿って増加するテーパー部１０ｃとを有している。

以上に示した、基本形態及び応用形態１、２によって、様々な成形品が得られる。即ち、得られる成形品としては、様々な形状のＵ断面曲げ加工品を介して得られた様々な形状の管状成形品であり、これらは、第３工程や溶接工程の有無等に応じて適宜選択される。

また、成形品の形状としては、例えば管状成形品１ｄの場合、図１０（ａ）、（ｂ）に示すような周方向の断面形状が円形状であり、曲がり部１０ａとストレート部１０ｂとを有する曲管や、図１０（ｃ）に示すような周方向の断面形状が円形状であり、曲がり部１０ａとストレート部１０ｂとテーパー部１０ｃとを有するラッパ状の異径管、図１０（ｄ）に示すような周方向の断面形状が円形状から四角形状に変化し、曲がり部１０ａとストレート部１０ｂとテーパー部１０ｃとを有するラッパ状の異径管、図１０（ｅ）に示すような周方向の断面形状が上下非対称の形状であり、曲がり部１０ａとストレート部１０ｂとを有する曲管、そして図１０（ｆ）に示すような曲がり部１０ａ、ストレート部１０ｂ及びテーパー部１０ｃをそれぞれ複数有する異径管等を例示することができる。

Ｂ．金型
本発明に係る金型は、Ｕ成形品を底部が内側に凸になるように長手方向に曲げ加工して、Ｕ断面曲げ加工品を得るためのものであって、ダイと、ポンチと、上記ポンチの側面に配置され、上記Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、上記Ｕ成形品の曲がり予定部の少なくとも一部を、面内方向に圧縮するパッドと、を備えることを特徴とするものである。即ち、本発明に係る金型は、上述の応用形態１、２において、成形品の製造方法における第２工程にて用いられるものである。

図６（ａ）、（ｂ）に本発明に係る金型の一例を示し、図８（ａ）、（ｂ）に本発明に係る金型の他の例を示す。図６（ａ）、（ｂ）（図８（ａ）、（ｂ））に示すように、金型は、ダイ２１と、ポンチ２２と、ポンチ２２の両側面に配置されたパッド２３とを有している。ダイ２１の凹部の底部２１ａは長手方向に凸に湾曲して形成され、ポンチ２２の底部２２ａは長手方向に凹に湾曲して形成されている。パッド２３は、Ｕ成形品１ｂの長手方向ｘに沿った端部６の、Ｕ成形品の曲がり予定部７の少なくとも一部を面内方向に圧縮するものであり、上下に移動可能である。

本発明に係る金型では、上記のような所定のパッドを有することにより、金型を用いた曲げ加工時に、パッドによって、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、曲がり予定部の少なくとも一部を面内方向に圧縮することができる。そのため、図６（ｅ）や図８（ｃ）〜（ｆ）に示すようなＵ断面曲げ加工品１ｃにおいて、曲がり部１０ａにて、長手方向に沿った端部８での板厚減少や底部３での板厚増加を抑制することができる。従って、本発明に係る金型を用いることにより、曲がり部の底部でのシワや長手方向に沿った端部での割れの発生を高いレベルで抑制することができるのみならず、Ｕ断面曲げ加工品のＵ断面の板厚分布を均一にすることができる。以上により、本発明に係る金型を用いることにより、Ｕ断面曲げ加工品１ｃの長手方向における曲がり部の成形可能範囲（成形可能な部品の形状の種類の数や複雑さの程度）を従来技術に比べて適宜拡大させることができる。これにより、例えば曲率半径が比較的小さい曲がり部を有するＵ断面曲げ加工品やテーパー部を有するＵ断面曲げ加工品であっても、シワや割れの発生を抑制することができ、ひいては、成形不良の発生を高いレベルで抑制することができる。

以下、本発明に係る金型における各構成について説明する。

１．パッド
パッドは、ポンチの両側面に配置され、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、曲がり予定部の少なくとも一部を面内方向に圧縮するものである。

パッドとＵ成形品とが当接する部分は、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、曲がり予定部（即ち、Ｕ断面曲げ加工品において曲がり部となる領域）の少なくとも一部とする。曲がり予定部が広すぎると、目的としない領域も面内方向に圧縮されてしまうことになり、成形不良が発生するおそれがある。また、曲がり予定部が狭すぎると、曲がり部の長手方向に沿った端部での板厚減少や底部での板厚増加を十分に抑制することができず、成形不良の抑制が高いレベルで実現されないばかりか、Ｕ断面の板厚分布の均一化が困難になるおそれがある。

パッドの成形品に当接する部分の形状は、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、曲がり予定部の少なくとも一部を面内方向に圧縮することができる形状であればよく、Ｕ成形品の形状等に応じて適宜設計することができる。Ｕ成形品を曲げ加工するにつれて、Ｕ成形品の形状は変化し、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の形状も変化する。そのため、例えば曲げ加工の初期、中期、後期のＵ成形品の長手方向に沿った端部の形状を仮定した場合、パッドのＵ成形品に当接する部分の形状は、曲げ加工の初期又は中期のＵ成形品の長手方向に沿った端部の形状に対応する形状であることが好ましい。パッドのＵ成形品に当接する部分の形状が、曲げ加工の後期の成形品の長手方向に沿った端部の形状に対応する形状であると、パッドによって、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、曲がり予定部の少なくとも一部を面内方向に圧縮することが困難になる場合がある。

また、パッドは、パッドの進行方向に沿って複数のブロックに分割されたものであってもよい。この場合、パッドを構成する各ブロックを個々に上下に移動させることで、曲げ加工中のＵ成形品の端部の形状の変化に伴い、パッドのＵ成形品に当接する部分の形状を変化させることができる。

また、パッドのＵ成形品と当接する部分には、弾性部材が配置されていてもよい。この場合、曲げ加工中のＵ成形品の端部の形状の変化に伴い、弾性部材を弾性変形させることができる。弾性部材の材料としては、例えば硬質のゴム、ウレタン、樹脂材料等が挙げられる。

パッドは、ポンチの両側面にそれぞれ配置される。パッドは、ポンチと一体化されていてもよく、ポンチと独立して配置されていてもよい。パッドがポンチと一体化され、ポンチに固定されている場合であっても、パッドによって、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、曲がり予定部の少なくとも一部を面内方向に圧縮することはできるため、Ｕ断面曲げ加工品の長手方向に沿った端部の板厚減少や底部の板厚増加を抑制する効果が得られる。特に、パッドがポンチと独立して配置されており、かつ、パッド及びポンチが個々に上下に移動可能であることが、長手方向の曲げと端部圧縮とのタイミングを自在に制御できるという観点から好ましい。

また、パッドはポンチに対して相対的に上下可動となるように、スプリング等を介してポンチ又はプレス装置（ダイ及びポンチの相対位置を制御する装置）に取り付けられていることが好ましい。

パッドの材料としては、一般的な金型の材料と同様とすることができる。

２．ダイ及びポンチ
ダイ及びポンチは、Ｕ成形品を底部が内側に凸になるように長手方向に曲げ加工し、Ｕ断面曲げ加工品を得ることができるものであればよく、成形品の形状等に応じて適宜設計することができる。

Ｃ．管状成形品
本発明に係る管状成形品は、金属板からなり、軸方向に延びる突合せ部を１つのみ有するものであって、上記突合せ部とは周方向反対側に位置する底部が軸方向に内側に凸になる曲がり部を有し、上記曲がり部の上記突合せ部における板厚Ｈ１と上記曲がり部の上記底部における板厚Ｈ２との比率Ｈ１／Ｈ２が下記式（２）を満たすことを特徴とするものである。
Ｈ１／Ｈ２≧Ｒｉ／（Ｒｉ＋Ｄ） （２）
（上記式（２）中、Ｒｉは曲がり部の底部側の曲率半径であり、Ｄは突合せ部及び管状成形品の中心線を含む断面の曲がり部の幅である。）

図１１（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る管状成形品の一例を示す図であり、図１１（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は左側面図、図１１（ｃ）は右側面図、図１１（ｄ）は上面図、図１１（ｅ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図１１（ａ）〜（ｅ）に示す管状成形品１ｄは、金属板からなり、軸方向に延びる突合せ部４を１つのみ有しており、１枚の金属板を管状に成形したものである。管状成形品１ｄは、突合せ部４とは周方向反対側に位置する底部５が軸方向に内側に凸になる曲がり部１０ａと、軸方向に直線状に延びる底部５を有し、周方向の長さが中心線Ｓに沿って等しいストレート部１０ｂとを有している。また、曲がり部１０ａの突合せ部４における板厚Ｈ１と曲がり部１０ａの底部５における板厚Ｈ２との比率Ｈ１／Ｈ２が所定の範囲となっている。

図１２（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る管状成形品の他の例を示す図であり、図１２（ａ）は正面図、図１２（ｂ）は左側面図、図１２（ｃ）は右側面図、図１２（ｄ）は上面図、図１２（ｅ）は図１２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図１２（ａ）〜（ｅ）に示す管状成形品１ｄは、金属板からなり、軸方向に延びる突合せ部４を１つのみ有しており、１枚の金属板を管状に成形したものである。管状成形品１ｄは、突合せ部４とは周方向反対側に位置する底部５が軸方向に内側に凸になる曲がり部１０ａと、軸方向に直線状に延びる底部５を有し、周方向の長さが中心線Ｓに沿って等しいストレート部１０ｂと、軸方向に直線状に延びる底部５を有し、周方向の長さが中心線Ｓに沿って増加するテーパー部１０ｃとを有しており、曲がり部１０ａ、ストレート部１０ｂ及びテーパー部１０ｃをそれぞれ複数有している。また、曲がり部１０ａではいずれも、曲がり部１０ａの突合せ部４における板厚Ｈ１と曲がり部１０ａの底部５における板厚Ｈ２との比率Ｈ１／Ｈ２が所定の範囲となっている。

ここで、Ｕ成形品を曲げ加工するに際して、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、曲がり予定部を面内方向に全く圧縮しないで得られた管状成形品では、通常、Ｈ１／Ｈ２はＲｉ／（Ｒｉ＋Ｄ）未満になり、上記式（２）を満たさない。これは、一般的に、曲げ加工時に、曲がり部の突合せ部（曲げ外側）では引張応力が働くために板厚が減少しやすく、曲がり部の底部（曲げ内側）では圧縮応力が働くために板厚が増加しやすいためである。これに対し、本発明に係る管状成形品においては、Ｈ１／Ｈ２が上記式（２）を満たすため、曲がり部では均一な板厚分布とすることができる。従って、本発明に係る管状成形品によれば、曲がり部の突合せ部での割れや底部でのシワの発生を高いレベルで抑制して成形不良をなくすことができるだけでなく、周方向の板厚分布を均一とすることもできる。

以下、本発明に係る管状成形品における各構成等について説明する。

１．突合せ部
本発明に係る管状成形品は、軸方向に延びる突合せ部を１つのみ有する。ここで、管状成形品が軸方向に延びる突合せ部を１つのみ有するとは、１枚の金属板が管状に成形されたものであることを意味する。従って、予め金属板を管状に成形して複数の管状部材を作製し、管状部材同士を溶接してなる管状成形品は、その長手方向において突合せ部を複数有するだけでなく、周方向にも突合せ部を有するため、本発明に係る管状成形品には含まれない。

突合せ部では、端部同士が密着していてもよく離れていてもよい。即ち、突合せ部には隙間があってもよい。また、突合せ部は溶接されていてもよい。突合せ部の端部同士が離間している場合、その離間の程度は、端部同士の（最短）距離が、１ｍｍから断面Ｕ字の全長の１０0%とすることができる。

管状成形品を突合せ部が真上に位置するように見たときに、突合せ部及び中心線は直線状になっていることが、成形不良が発生しにくいため好ましいが、わずかに湾曲していても構わない。

また、管状成形品は、１枚の金属板が管状に成形されたものであればよく、例えば１枚のテーラードブランクを管状に成形したものであってもよい。

２．曲がり部
曲がり部は、上記突合せ部とは周方向反対側に位置する底部が軸方向に内側に凸になる部分である。ここで、管状成形品の底部とは、突合せ部及び中心線を含む断面において、突合せ部とは反対側に位置する部分をいう。管状成形品は、曲がり部を１つ有していてもよく複数有していてもよい。

曲がり部の突合せ部における板厚Ｈ１と、曲がり部の底部における板厚Ｈ２との比率Ｈ１／Ｈ２は下記式（３）を満たす。
Ｈ１／Ｈ２≧Ｒｉ／（Ｒｉ＋Ｄ） （３）
（上記式（３）中、Ｒｉは曲がり部の底部側の曲率半径であり、Ｄは突合せ部及び管状成形品の中心線を含む断面の曲がり部の幅である。）

曲がり部の突合せ部における板厚Ｈ１及び曲がり部の底部における板厚Ｈ２は、長手方向や周方向に分布があってもよいが、長手方向や周方向に均一であることが好ましい。ここで、曲がり部の突合せ部における板厚Ｈ１は、管状成形品の長手方向における曲げ中心での突合せ部の板厚とする。同様に、曲がり部の底部における板厚Ｈ２は、管状成形品の長手方向における曲げ中心での底部の板厚とする。

また、突合せ部及び管状成形品の中心線を含む断面における、曲がり部の幅Ｄ（例えば、図１１参照）は、曲げ中心における幅とする。同様に、曲がり部の底部側の曲率半径Ｒｉ（例えば、同図参照）は、曲がり部の底部と、突合せ部及び曲げ中心線を含む面との交線の曲率半径とする。

次に、曲がり部の突合せ部における板厚減少率Ｔは、下記式（４）を満たすことが好ましい。
Ｔ＜Ｄ／２(Ｒｉ＋Ｄ） （４）
（上記式（４）中、Ｒｉは曲がり部の底部側の曲率半径であり、Ｄは突合せ部及び管状成形品の中心線を含む断面の曲がり部の幅である。）

ここで、曲がり部の突合せ部における板厚減少率Ｔは、下記式（５）で求められる。
Ｔ＝（Ｈ０−Ｈ１）／Ｈ０×１００ ［％］ （５）
（上記式（５）中、Ｈ０は金属板の曲がり部になる領域の板厚であり、Ｈ１は曲がり部の突合せ部における板厚である。）

本発明に係る管状成形品においては、上述したように、曲がり部では均一な板厚分布とすることができ、局所的な板厚減少を抑制することができるため、曲がり部の突合せ部における板厚減少率Ｔが上記式（５）を満たすことになる。

例えば図１１に示すように、突合せ部４及び管状成形品１ｄの中心線Ｓを含む断面の曲がり部１０ａの幅をＤ、曲がり部１０ａの底部５側の曲率半径をＲｉとした場合には、曲がり部１０ａの突合せ部４における板厚減少率がＤ／２(Ｒｉ＋Ｄ）未満であることが好ましい。

同様に、例えば図１２に示すように、突合せ部４及び管状成形品１ｄの中心線Ｓを含む断面の曲がり部１０ａの幅をそれぞれＤ１、Ｄ２、曲がり部１０ａの底部５側の曲率半径をそれぞれＲｉ１、Ｒｉ２としたとき、曲がり部１０ａの突合せ部４における板厚減少率はそれぞれＤ１／２(Ｒｉ１＋Ｄ１）未満、Ｄ２／２(Ｒｉ２＋Ｄ２）未満であることが好ましい。

３．ストレート部及びテーパー部
本発明に係る管状成形品は、ストレート部やテーパー部を有していてもよい。また、ストレート部及びテーパー部の数は１つであってもよく複数であってもよい。

４．管状成形品の形状
管状成形品の形状としては、上述したとおり、図２（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）、図９（ｃ）〜（ｅ）、及び図１０（ａ）〜（ｆ）のいずれに記載されているタイプでもよい。

以上に示した、本発明に係る成形品の製造方法、金型、及び管状成形品は、上述した実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は例示であり、本発明に係る特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものであれば、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例により、本発明の効果を実証する。

＜管状成形品の作製＞
［実施例１］
図１１に示すような曲がり丸管（管状成形品）を作製した。管状成形品の曲がり部の曲率半径は２１５ｍｍ、曲げ角度（一方のストレート部１０ｂにおける中心線Ｓの延長線と、他方のストレート部１０ｂにおける中心線Ｓとのなす鋭角をいう。以下同様。）は４０°、曲がり丸管の外径は６５ｍｍ、ストレート部の長さはそれぞれ１５０ｍｍとした。

金属板には、図３に示すような、長手方向両端の幅よりも曲げ中心（長手方向中心）の幅が広い形状を有し、引張強さ（ＴＳ）が４４０ＭＰａであって、板厚が２．６ｍｍの熱間圧延鋼板を用いた。そして、図１及び図２に示すような金型を用いて、Ｕ成形、曲げ加工及びＯ成形を順に行い、実施例１の管状成形品を得た。

［比較例１］
Ｕ成形及び曲げ加工を同時に行ったこと以外は、実施例１の管状成形品の作製と全く同じ手法で、比較例１の成形体を得た。但し、比較例１の場合、後述するように、本発明の第２の工程までを行い、第３工程（閉断面化）は行っていない。

［実施例２］
図１に示す金型の代りに図５、６に示す金型を用いたこと以外は、実施例１の管状成形品の作製と全く同じ手法で、実施例２の管状成形品を得た。

［実施例３］
管状成形品の曲がり部の曲率半径を６５ｍｍとしたこと以外は実施例２の管状成形品の作製と全く同じ手法で、実施例３の管状成形品を得た。

［比較例２］
Ｕ成形及び曲げ加工を同時に行ったこと以外は、実施例２の管状成形品の作製と全く同じ手法で、比較例２の成形体を得た。但し、比較例２の場合、比較例１の場合と同様に、後述するように、本発明の第２の工程までを行い、第３工程（閉断面化）は行っていない。

［実施例４］
図９（ｃ）〜（ｅ）に示すようなラッパ状の異径管（管状成形品）を作製した。管状成形品の曲がり部の曲率半径は８０ｍｍ、曲げ角度は１０°、ストレート部の外径は４０ｍｍ、ストレート部の長さはそれぞれ１５０ｍｍとした。

金属板には、引張強さ（ＴＳ）が３９０ＭＰａであって、板厚が２．０ｍｍの冷間圧延鋼板を用いた。そして、図７、図８及び図９に示すような金型を用いて、Ｕ成形、曲げ加工及びＯ成形を順に行い、実施例４の管状成形品を得た。

［比較例３］
Ｕ成形及び曲げ加工を同時に行ったこと以外は、実施例４の管状成形品の作製と全く同じ手法で、比較例３の成形体を得た。但し、比較例３の場合、比較例１、２の場合と同様に、後述するように、本発明の第２の工程までを行い、第３工程（閉断面化）は行っていない。

＜評価＞
[成形不良に関する評価]
このようにして得られた実施例１〜４及び比較例１〜３の管状成形品（又は成形体）のそれぞれについて、成形途中（Ｕ断面曲げ加工品）における縦壁の折れ込みの発生、周方向端部の割れの発生、及び底部のシワの発生を調査した。また、上記の管状成形品のそれぞれについて、成形完了時における溶接不良について調査した。これらの結果を以下に併記する。なお、「縦壁の折れ込みの発生」がある例（具体的には、比較例１、２）や、「周方向端部の割れの発生」がある例（具体的には、比較例３）については、それ以降の成形が不可能となるため、本発明の第３工程は行っていない。このため、「縦壁の折れ込みの発生」がある例では「割れ」「シワ」「溶接不良」が発生するかどうか判断できず、「周方向端部の割れの発生」がある例では「シワ」「溶接不良」が発生するかどうか判断できなかった。

表１によれば、本願発明の技術的思想の範囲に含まれる実施例１〜４については、いずれも、全ての項目で「無し」との良好な結果が出ていることが判る。これに対し、本願発明の技術的思想の範囲外である比較例１〜３については、いずれも、少なくともいずれかの項目において不所望な結果が出ていることが判る。各試験例について、以下にそれらの結果を分析する。

実施例１については、管状成形品を作製するに際し、曲がり部に割れやシワが発生することなく曲げ加工を行うことが可能であった。また、Ｏ成形では、突合せ部が良好な状態であり、レーザアークハイブリッド溶接により接合可能であった。これは、Ｕ成形と曲げ加工とを別工程において行ったためである、と考えられる。

比較例１、比較例２については、成形体を作製するに際し、Ｕ断面曲げ加工品の作製時に縦壁の折れ込みが発生したため、Ｕ断面曲げ加工品の段階で成形不良が発生した。これは、Ｕ成形と曲げ加工とを同一工程において行ったためである、と考えられる。

実施例２、実施例３、及び実施例４については、管状成形品を作製するに際し、曲がり部に割れやシワが発生することなく曲げ加工を行うことが可能であった。また、Ｏ成形では、突合せ部が良好な状態であり、レーザアークハイブリッド溶接により接合可能であった。さらに、Ｏ成形後の突合せ部の板厚減少率は概ねゼロであった。これは、Ｕ成形と曲げ加工とを別工程において行い、しかも曲げ工程中にパッドを使用してＵ成形品の曲り予定部の少なくとも一部に、底部の外側に向けて外力を加えたためである、と考えられる。

比較例３については、管状成形品を作製するに際し、Ｕ断面曲げ加工品の作製時に周方向端部に割れが発生したため、Ｕ断面曲げ加工品の段階で成形不良が発生し、Ｏ成形を試みたがレーザアークハイブリッド溶接によっても接合ができなかった。これは、Ｕ成形と曲げ加工とを同一工程において行ったためである、と考えられる。

[減肉率に関する評価]
また、実施例３については、管状成形品の長手方向における曲げ中心の断面における減肉率を測定した。ここで、減肉率とは、曲げ加工前後における、各部位の厚みの減少率をいう。本評価では、底部の位置を０度とし、その周方向反対側である突合せ部の位置を１８０度とした場合の、減肉率について調査した。その結果を図１３に示す。なお、表１３中実線は実施例３の結果を示し、点線は、実施例３と同寸法の管状成形品を、鋼管を素材とする均等曲げで作製した場合の計算値である。

図１３によれば、実施例３においては、減肉率が約−５％〜約−１５％の間に収まっており、全く減肉していないことが判る。これは、曲げ加工時にパッドを使用して、Ｕ成形品の長手方向に沿った端部をＵ成形品の底部の外側に向けて面内方向に圧縮したからである、と考えられる。

[比率Ｈ１／Ｈ２に関する評価]
さらに、実施例２、実施例３等について、下記式（６）を満たすか否か調査した。その結果を図１４に示す。
Ｈ１／Ｈ２≧Ｒｉ／（Ｒｉ＋Ｄ） （６）
（上記式（６）中、Ｈ１は曲がり部の突合せ部における板厚であり、Ｈ２は曲がり部の底部における板厚Ｈ２であり、Ｒｉは曲がり部の底部側の曲率半径であり、Ｄは突合せ部及び管状成形品の中心線を含む断面の曲がり部の幅である。）

なお、図１４中、実施例１Ａは、実施例１と同じ寸法の管状成形品を、鋼管を素材とする回転引き曲げにより作製した場合の測定値である。また、棒グラフが示す値は上記式（６）の左辺（Ｈ１／Ｈ２）に相当し、点線は上記式（６）の右辺に相当する。

図１４によれば、実施例２、３については、いずれも、上記式（６）を満たすことが判る。従って、実施例２、３については、曲がり部において均一な板厚分布とすることができていることが判る。

１ａ 金属板
１ｂ Ｕ成形品
１ｃ Ｕ断面曲げ加工品
１ｄ 管状成形品
２、３、５ 底部
４ 突合せ部
６ Ｕ成形品の長手方向に沿った端部
７ 曲がり予定部（曲がり部になる領域）
８ Ｕ断面曲げ加工品の長手方向に沿った端部
１０ａ 曲がり部
１０ｂ ストレート部
１０ｃ テーパー部
１１、２１、３１ ダイ
１２、２２、３２ ポンチ
１１ａ、２１ａ、３１ａ ダイの凹部の底部
１２ａ、２２ａ、３２ａ ポンチの底部
２３ パッド
ｘ 長手方向

Claims (3)

1. 金属板をＵ字形にプレス成形し、長手方向に直線状に延びる底部を有するＵ成形品を得る第１工程と、
   プレス成形により前記Ｕ成形品の底部が内側に凸になるように長手方向に曲げ加工し、Ｕ断面曲げ加工品を得る第２工程と
   を含み、
   前記第２工程において、前記曲げ加工と同時に、前記Ｕ成形品の曲がり予定部の一部に、端部と底部とを結ぶ方向の外力を加えることを特徴とする成形品の製造方法。
2. 前記外力を、前記Ｕ成形品の長手方向に沿った端部を前記Ｕ成形品の底部の外側に向けて面内方向に圧縮することにより加える、請求項１に記載の成形品の製造方法。
3. Ｕ成形品を底部が内側に凸になるように長手方向に曲げ加工して、Ｕ断面曲げ加工品を得るための金型であって、
   ダイと、
   ポンチと、
   前記ポンチの側面で、かつ、長手方向において前記Ｕ成形品の曲がり予定部に対応する位置に配置され、前記Ｕ成形品の長手方向に沿った端部の、前記Ｕ成形品の前記曲がり予定部の一部を、面内方向に圧縮するパッドと、
   を備えることを特徴とする金型。

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