JP2022129137A - ブランク、流動制御領域の設定方法、ブランクの設計方法及びブランクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる、ブランク、流動制御領域の設定方法、ブランクの設計方法及びブランクの製造方法を提供する。【解決手段】底面と、前記底面から立ち上がりかつ前記底面に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域を有する側面と、稜線を介して前記側面と接続される支持面とを備えるプレス金型を用いてプレス成形品を製造するための板状のブランク１０であって、前記コーナー領域に対応する前記ブランク１０の角部において、前記ブランク１０は流動制御領域Ａを包含し、前記流動制御領域Ａが、前記平面視における、前記ブランク１０のブランク形状及び前記ブランク１０の前記プレス金型との相対位置を設定したとき、前記流動制御領域が所定の範囲であることを特徴とするブランクを提供する。【選択図】図１０

Description

本発明は、ブランク、流動制御領域の設定方法、ブランクの設計方法及びブランクの製造方法に関する。

ＣＡＦＥ（Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ Ａｖｅｒａｇｅ Ｆｕｅｌ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）に基づく規制等のＣＯ_２排出量削減を目標として、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の展開が急速に進められている。現在は高価格帯の電気自動車が主流であるが、電気自動車の低価格化のためには鉄鋼材料等の金属を採用した部品の開発が必要である。その一例として、鉄鋼材料等を採用した、バッテリーボックス、フロントピラーロア、ドアインナー等の成形技術の開発が行なわれている。

通常、これらの部品は、底板部、縦壁部及びフランジ部を含むように構成され、縦壁部が湾曲した角部（コーナー部とも称する）を有し、複数の部材を溶接して組み立てることで製造される。しかし、従来の成形技術では角部の曲率半径が比較的小さい場合やプレス成形の深さが深い場合、角部近傍のフランジにおいてしわが生じることがあった。

フランジ部のしわを抑制する手法として、例えば特許文献１の技術では、金型の押さえ面にビードを設け、絞り成形時の材料の流れる方向を制御しようと試みている。しかしながら、特許文献１の技術では、プレス成形後の製品にビードの跡や疵がつく可能性が高く、外観を損なう虞がある。また特許文献１の技術では、高強度の鉄鋼材料等をプレス成形する場合、所望の効果が発揮できない可能性が高く、安定した生産を行うことが難しい。

特許第２５６０４１６号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる、ブランク、流動制御領域の設定方法、ブランクの設計方法及びブランクの製造方法を提供することを課題とする。

（１）本発明の一態様に係るブランクは、
底面と、底面から立ち上がりかつ底面に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域を有する側面と、稜線を介して側面と接続される支持面とを備えるプレス金型を用いてプレス成形品を製造するための板状のブランクであって、
コーナー領域に対応するブランクの角部において、ブランクは流動制御領域を包含し、
流動制御領域が、
上記平面視における、ブランクのブランク形状及びブランクのプレス金型との相対位置を設定したとき、
コーナー領域について、上記平面視で、コーナー領域に対応する稜線の湾曲領域の一方の終端点Ｐ１における稜線の法線を法線Ｌ１、湾曲領域の他方の終端点Ｐ２における稜線の法線を法線Ｌ２として、
湾曲領域において、終端点Ｐ１までの稜線の線長と終端点Ｐ２までの稜線の線長とが等しくなる点を点Ｐ３とし、法線Ｌ１と法線Ｌ２との交点Ｏと点Ｐ３とを通る直線を直線Ｌ３として、
ブランクの縁部と法線Ｌ１との交点を交点Ｍとし、ブランクの縁部と法線Ｌ２との交点を交点Ｎとし、交点Ｍと交点Ｎとを結ぶ線分Ｌ４として、
交点Ｏから交点Ｍまでの距離と交点Ｏから交点Ｎまでの距離のうちで、長い方の距離を長さＲとして、
線分Ｌ４と平行であって、その中点Ｈｃが直線Ｌ３と線分Ｌ４との交点Ｑと一致しかつ、長さＲの０．６倍の長さ及び線分Ｌ４の長さの０．８倍の長さのうちでいずれか短い方の長さを有する線分を線分Ｈとしたときに、
線分Ｈを、直線Ｌ３と平行かつ交点Ｏから遠ざかる方向に、長さＲの０．４倍の距離だけ平行移動させたときの、線分Ｈを平行移動させた範囲であることを特徴とする。

上記の構成からなるブランクでは、金型のコーナー領域に対応するブランクの角部の板面において流動制御領域が規定されているため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

（２）本発明の一態様に係る流動制御領域の設定方法は、
板状のブランクに流動制御領域を設定する方法であって、
底面と、底面から立ち上がりかつ底面に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域を有する側面と、稜線を介して側面と接続される支持面とを備えるプレス金型であって、ブランクをプレス成形するためのプレス金型の金型形状を設定する工程と、
上記平面視での、ブランクのブランク形状及びブランクのプレス金型との相対位置を設定する工程と、
プレス金型について、流動制御領域の設定対象とするコーナー領域を設定する工程と、
コーナー領域について、上記平面視で、コーナー領域に対応する稜線の湾曲領域の一方の終端点Ｐ１における稜線の法線Ｌ１と、湾曲領域の他方の終端点Ｐ２における稜線の法線Ｌ２とを設定する工程と、
湾曲領域に、終端点Ｐ１までの稜線部の線長と終端点Ｐ２までの稜線部の線長とが等しくなる点Ｐ３を設定し、法線Ｌ１と法線Ｌ２との交点Ｏと点Ｐ３とを通る直線Ｌ３を設定する工程と、
ブランクの縁部と法線Ｌ１との交点Ｍ、及びブランクの縁部と法線Ｌ２との交点Ｎを設定し、交点Ｍと交点Ｎとを結ぶ線分Ｌ４を設定する工程と、
交点Ｏから交点Ｍまでの距離と交点Ｏから交点Ｎまでの距離のうちで、長い方の距離を長さＲとして設定する工程と、
線分Ｌ４と平行であって、その中点Ｈｃが直線Ｌ３と線分Ｌ４との交点Ｑと一致しかつ、長さＲの０．６倍の長さ及び線分Ｌ４の長さの０．８倍の長さのうちでいずれか短い方の長さを有する線分Ｈを設定する工程と、
線分Ｈを、直線Ｌ３と平行かつ交点Ｏから遠ざかる方向に、長さＲの０．４倍の距離だけ平行移動させ、線分Ｈを平行移動させた範囲を流動制御領域と設定する工程と、を含むことを特徴とする。

上記の構成からなる流動制御領域の設定方法では、板状のブランクに対して、適切な流動制御領域を規定することができるため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

（３）本発明の一態様に係るブランクの設計方法は、
上記平面視において、上記（２）に記載の流動制御領域の設定方法によって設定された流動制御領域がブランク形状に包含されるようにブランク形状を設計することを特徴とする。

上記の構成からなるブランクの設計方法では、適切な流動制御領域を含むブランクを提供できるため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

（４）本発明の一態様に係るブランクの製造方法は、
上記（３）に記載のブランクの設計方法で設計されたブランク形状となるように、金属板を加工してブランクを製造することを特徴とする。

上記の構成からなるブランクの製造方法では、適切な流動制御領域を含むブランクを提供できるため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

本発明のブランク、流動制御領域の設定方法、ブランクの設計方法及びブランクの製造方法によれば、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る第一プレス金型のコーナー領域の付近を示す概略的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係る第一プレス金型のコーナー領域の付近を示す図であって、底面に垂直な方向の平面視での概略的な平面図である。 図２のＡ－Ａ’の位置を通る平面で第一プレス金型を断面視した概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る一組のプレス金型を説明するための概略的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係るブランクの概略的な平面図である。 本発明の一実施形態に係るブランクの概略的な平面図であって、ブランクの角部付近を示す図ある。 流動制御領域の設定方法を説明するためのフローチャートである。 金型のコーナー領域付近を示す図であって、金型の底面に垂直な方向の平面視での概略的な平面図である。 金型のコーナー領域付近における金型とブランクとを示す図であって、金型の底面に垂直な方向の平面視での概略的な平面図である。 図９において線分Ｈを移動させた状態の概略的な平面図である。 本発明の一実施形態に係るコーナー領域を説明するための概略的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係るコーナー領域を説明するための概略的な平面図であり、図１１のコーナー領域に本発明の一実施形態に係るブランクを重ねた状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係るコーナー領域とそれに対応する流動制御領域を説明するための概略的な平面図である。 本発明の一実施形態に係るコーナー領域とそれに対応する流動制御領域を説明するための概略的な平面図である。 本発明を好ましく用いることができる製品の一例を示す図である。 本発明を好ましく用いることができる製品の一例を示す図である。 本発明を好ましく用いることができる製品の一例を示す図である。 本発明を好ましく用いることができる製品の一例を示す図である。 実験例１のブランクの平面図である。 実験例２のブランクの平面図である。 実験例３のブランクの平面図である。 実験例４のブランクの平面図である。 実験例５のブランクの平面図である。

本発明者らは、プレス成形品のフランジ部に生じるしわを抑制するために、プレス成形されるブランクの形状を検討したところ、従来のブランクの形状に余剰部を設けることで、プレス成形時の材料の流動方向を制御でき、フランジ部のしわやコーナー部とその近傍における割れの抑制につながることを見出した。しかし一方、本発明者らは、単に余剰部を設けただけでは、このようなしわを効果的に抑制することができないことも見出した。そして、鋭意検討の結果、ブランクの形状や金型の形状に応じた適切な領域を設定することで、プレス成形品のフランジ部のしわを効果的に抑制できることを見出した。

以下、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されないことは自明である。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。また、以下の実施形態の各構成要素は、互いに組み合わせることができる。

［第一実施形態］
本実施形態に係るブランクは、底面と、底面から立ち上がりかつ底面に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域を有する側面と、稜線を介して側面と接続される支持面とを備えるプレス金型を用いてプレス成形品を製造するための板状のブランクである。先ず、本実施形態に係るプレス金型について説明する。

（プレス金型）
図１に、本実施形態に係るプレス金型（第一プレス金型１００）の一例を示す。また、図２に、第一プレス金型１００の側面１２０のコーナー領域１２１の付近を示す概略的な図であって、底面１１０に垂直な方向の平面視での平面図を示す。図１及び図２の例では、Ｘ軸は側面１２０の一方の平面領域（平面領域１２２ａ）が延在する方向と平行であり、Ｙ軸は側面１２０の他方の平面領域（平面領域１２２ｂ）が延在する方向と平行であり、Ｚ軸は底面１１０の垂線に平行である。

図１は第一プレス金型１００の側面１２０のコーナー領域１２１の付近を示す概略的な斜視図である。図１に示す第一プレス金型１００は、底面１１０と、底面１１０から立ち上がりかつ底面１１０に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域１２１を有する側面１２０と、稜線１３０を介して側面１２０と接続される支持面１４０とを備える。

底面１１０は、略平面状の面であってもよい。底面１１０は、その外縁１１１において側面１２０と接続される。底面１１０の外縁１１１の全てが側面１２０と接続されていてもよく、外縁１１１の一部が側面１２０と接続されていてもよい。外縁１１１の一部は、側面１２０のコーナー領域１２１に対応する、角部１１１ａを備えている。底面１１０と側面１２０とは、外縁１１１に沿って設けられた底面側稜線１１２を介して接続されていてもよい。底面側稜線１１２の各点における底面側稜線１１２の延在方向に垂直な断面視では、底面１１０と側面１２０とは底面側稜線１１２を介して滑らかに接続されている。底面側稜線１１２のうちで側面１２０のコーナー領域１２１と接続される部分を隅部１１２ａと称する。底面１１０は、プレス成形品に凹凸部を設けるための、底面１１０の面外方向に向く凹部又は凸部を有していてもよい。

側面１２０は、底面１１０に接続されかつ、底面１１０の面外方向に向けて立ち上がる。側面１２０の一部又は全部は、底面１１０の垂線と平行であってもよく、底面１１０の垂線に対して傾いていてもよい。側面１２０は、図１又は図２に示すように、底面１１０に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域１２１を有する。コーナー領域１２１は、終端部１２１ａ及び終端部１２１ｂにおいて側面１２０の平面領域１２２（平面領域１２２ａ及び平面領域１２２ｂ）に接続されている。コーナー領域１２１は、底面１１０に垂直な方向の平面視において異なる曲率半径を有する他のコーナー領域、あるいは緩やかに湾曲する側面１２０の領域と接続されてもよい。あるいは、コーナー領域１２１の終端部は側面１２０の端部であってもよい。図１及び図２の例では、底面１１０に垂直な方向の平面視において平面領域１２２ａと平面領域１２２ｂとは直交しているが、底面１１０に垂直な方向の平面視において平面領域１２２ａと平面領域１２２ｂとがなす角は、これに限定されない。

側面１２０は、底面１１０が接続される側の端部とは反対側の端部において、稜線１３０を介して支持面１４０と接続される。稜線１３０の各点における稜線１３０の延在方向に垂直な断面視で、支持面１４０は、側面１２０に対して底面１１０と反対側に設けられている。側面１２０のコーナー領域１２１と接続される稜線１３０の部分を湾曲領域１３１と称する。稜線１３０の湾曲領域１３１は、終端部１３１ａ及び終端部１３１ｂにおいて稜線１３０の直線領域１３２（直線領域１３２ａ及び直線領域１３２ｂ）に接続されている。湾曲領域１３１は、底面１１０に垂直な方向の平面視において異なる曲率半径を有する他の湾曲領域、あるいは緩やかに湾曲する稜線１３０の領域と接続されてもよい。あるいは、湾曲領域１３１の終端部は稜線１３０の端部であってもよい。湾曲領域１３１の終端部（終端部１３１ａ及び終端部１３１ｂ）は、後述する終端点Ｐ１及び終端点Ｐ２をそれぞれ含む。

図３に、図２のＡ－Ａ’の位置を通る平面で第一プレス金型を断面視した概略的な断面図を示す。図３に示すように、底面１１０と側面１２０のコーナー領域１２１とは底面側稜線１１２の隅部１１２ａを介して滑らかに接続され、側面１２０のコーナー領域１２１と支持面１４０とは稜線１３０の湾曲領域１３１を介して滑らかに接続されている。図３の例では、側面１２０のコーナー領域１２１は、底面１１０の垂線に対して傾いている。しかし、コーナー領域１２１は、底面１１０と直交する各断面において、底面１１０に対して垂直であってもよい。

第一プレス金型１００は、コーナー領域１２１を一又は複数備えていてもよい。第一プレス金型１００の底面１１０はプレス成形品の底板部と対応し、側面１２０はプレス成形品の縦壁部と対応し、支持面１４０はプレス成形品のフランジ部に対応する。

上述した第一プレス金型１００と、第二プレス金型２００と、第三プレス金型３００とを含む一組のプレス金型１０００によってプレス成形が実施される。第一プレス金型１００、第二プレス金型２００及び第三プレス金型３００を含む、一組のプレス金型１０００の一例を図４に示す。図４では、４つのコーナー領域１２１を備える第一プレス金型１００を含むプレス金型１０００を例示するが、プレス金型としてはこの形状に限定されず、コーナー領域１２１の数や底面１１０の形状は特に限定されない。

第二プレス金型２００は、第一プレス金型１００の底面１１０に対応する底面２１０と、第一プレス金型１００の側面１２０に対応する側面２２０と、第一プレス金型１００のコーナー領域１２１に対応するコーナー領域２２１を備えている。第二プレス金型２００の底面２１０と側面２２０の外面形状は、第一プレス金型１００の底面１１０と側面１２０の外面形状と対応する形状とされている。被加工材であるブランクを第一プレス金型１００と第二プレス金型２００の間に配置した状態で、第一プレス金型１００の底面１１０と第二プレス金型２００の底面２１０が近接する方向（プレス方向）に、第一プレス金型１００と第二プレス金型２００を相対的に移動させることで、第一プレス金型１００と第二プレス金型２００との間でブランクを塑性変形させる。第一プレス金型１００は、ダイとも称される。第二プレス金型２００は、パンチとも称される。

第三プレス金型３００は、第一プレス金型１００の支持面１４０に対応する支持面３４０を備えている。第一プレス金型１００の支持面１４０と第三プレス金型３００の支持面３４０は対向して配置され、第一プレス金型１００の支持面１４０と第三プレス金型３００の支持面３４０によって、被加工材であるブランクを挟持できる。ブランクは、第一プレス金型１００の支持面１４０と第三プレス金型３００の支持面３４０によって、その面外方向に移動せず、面内方向で移動できるように挟持される。第一プレス金型１００と第三プレス金型３００とによってブランクを挟持した状態で第一プレス金型１００と第二プレス金型２００を相対的に移動させる際には、第二プレス金型２００は第三プレス金型３００と相対的に移動する。第三プレス金型３００は、ホルダーとも称される。

第一プレス金型１００、第二プレス金型２００及び第三プレス金型３００は、それぞれが単一の部材から構成されてもよく、それぞれが分割された分割金型から構成されてもよい。またプレス金型１０００は、これらの金型以外の金型を備えていてもよい。

（ブランク）
本実施形態に係るブランクは、コーナー領域に対応するブランクの角部において、ブランクの板面において規定される流動制御領域を包含する。図５及び図６に、本実施形態に係るブランク１０の一例を示す。図５及び図６は、ブランク１０を板状のブランク１０の板面に垂直な方向の平面視における概略的な平面図である。ブランク１０は角部１１を有し、第一プレス金型１００によってブランク１０をプレス成形してプレス成形品に加工する際には、ブランク１０の角部１１は、第一プレス金型１００のコーナー領域１２１に対応する位置に配置される。

図６は、ブランク１０の角部１１の付近を示している。角部１１とは、ブランク１０の板面に垂直な方向の平面視において、略直線状のブランク１０の縁部１２が交わる箇所を意味する。ブランク１０は角部１１において流動制御領域Ａを包含する。

図５及び図６に例示する板状のブランク１０には、突出部１３が設けられている。突出部１３は、ブランクの角部１１に位置し、突出部１３では、ブランク１０の縁部１２の一部がブランク１０の外側へ向けて突出した形状となっている。ブランク１０の縁部１２の一部がブランク１０の外側へ向けて突出するとは、ブランク１０の板面に垂直な方向の平面視で、ブランク１０の中央部から縁部１２に向かう方向に突出することを意味する。突出部１３の形状は特に限定されず、真円形又は楕円形の一部、多角形の一部、あるいはこれらを組み合わせたものであってもよい。

図５の例では、ブランク１０の角部１１の全てに突出部１３が設けられている例を示しているが、ブランク１０の形状はこれに限定されず、流動制御領域Ａの設定対象となる角部にのみ突出部が設けられればよい。突出部１３の一部は、プレス成形品のフランジの一部となってもよく、プレス成形品からトリミングされてもよい。

ブランク１０は、鋼板、アルミ合金板、チタン合金板、又はこれらの複合材であってもよい。ブランク１０としては、引張強度が２７０から４４０ＭＰａの鋼板を用いることが、材料伸びの点からより好ましい。またブランク１０は、高強度鋼板であってもよく、例えば、引張強度が９８０ＭＰａ以上の鋼板であってもよい。本実施形態に係るブランク１０の引張強度が高い場合にも、しわや割れの抑制効果が得られる。また、ブランク１０には、防錆、防食の目的で、めっき処理等の加工が施されていてもよい。

（流動制御領域）
流動制御領域Ａは、第一プレス金型１００の金型形状に対応しかつ、ブランク１０の板面において規定された平行四辺形形状の領域である。ブランク１０の板面において規定される流動制御領域Ａは、第一プレス金型１００の底面１１０に垂直な方向の平面視における、ブランク１０のブランク形状及びブランク１０の第一プレス金型１００との相対位置を設定したとき、第一プレス金型１００のコーナー領域１２１について、上記平面視で、コーナー領域１２１に対応する第一プレス金型１００の稜線１３０の湾曲領域１３１の一方の終端点Ｐ１における稜線１３０の法線を法線Ｌ１、湾曲領域の他方の終端点Ｐ２における稜線１３０の法線を法線Ｌ２として、湾曲領域１３１において、終端点Ｐ１までの稜線１３０の線長と終端点Ｐ２までの稜線１３０の線長とが等しくなる点を点Ｐ３とし、法線Ｌ１と法線Ｌ２との交点Ｏと点Ｐ３とを通る直線を直線Ｌ３として、ブランク１０の縁部１２と法線Ｌ１との交点を交点Ｍとし、ブランク１０の縁部１２と法線Ｌ２との交点を交点Ｎとし、交点Ｍと交点Ｎとを結ぶ線分Ｌ４として、交点Ｏから交点Ｍまでの距離と交点Ｏから交点Ｎまでの距離のうちで、長い方の距離を長さＲとして、線分Ｌ４と平行であって、その中点Ｈｃが直線Ｌ３と線分Ｌ４との交点Ｑと一致しかつ、長さＲの０．６倍の長さ及び線分Ｌ４の長さの０．８倍の長さのうちでいずれか短い方の長さを有する線分を線分Ｈとしたときに、線分Ｈを、直線Ｌ３と平行かつ交点Ｏから遠ざかる方向に、長さＲの０．４倍の距離だけ平行移動させたときの、線分Ｈを平行移動させた範囲を流動制御領域Ａとする。

流動制御領域Ａの設定方法については、第二実施形態で説明する。

なお、ブランク１０が流動制御領域Ａを包含する形状であれば、上記の突出部１３は必須ではなく、ブランク１０自体が流動制御領域Ａを包含する形状となっていればよい。また、ブランク１０中の全ての角部１１において流動制御領域Ａが設定される必要はなく、その一部のみに流動制御領域Ａが設定され、さらにこの流動制御領域Ａを包含するように突出部１３が設けられていてもよい。

本実施形態に係るブランク１０では、第一プレス金型１００のコーナー領域１２１に対応するブランク１０の角部１１の板面において流動制御領域Ａが規定されている。そのため、このブランク１０よりプレス成形されるプレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

［第二実施形態］
本実施形態に係る流動制御領域の設定方法は、板状のブランクに流動制御領域を設定する方法である。本実施形態に係る流動制御領域の設定方法は、
底面と、底面から立ち上がりかつ底面に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域を有する側面と、稜線を介して側面と接続される支持面とを備えるプレス金型であって、ブランクをプレス成形するためのプレス金型の金型形状を設定する工程（Ｓ１０）と、
平面視での、ブランクのブランク形状及びブランクのプレス金型との相対位置を設定する工程（Ｓ２０）と、
プレス金型について、流動制御領域の設定対象とするコーナー領域を設定する工程（Ｓ３０）と、
コーナー領域について、平面視で、コーナー領域に対応する稜線の湾曲領域の一方の終端点Ｐ１における稜線の法線Ｌ１と、湾曲領域の他方の終端点Ｐ２における稜線の法線Ｌ２とを設定する工程（Ｓ４０）と、
湾曲領域に、終端点Ｐ１までの稜線部の線長と終端点Ｐ２までの稜線部の線長とが等しくなる点Ｐ３を設定し、法線Ｌ１と法線Ｌ２との交点Ｏと点Ｐ３とを通る直線Ｌ３を設定する工程（Ｓ５０）と、
ブランクの縁部と法線Ｌ１との交点Ｍ、及びブランクの縁部と法線Ｌ２との交点Ｎを設定し、交点Ｍと交点Ｎとを結ぶ線分Ｌ４を設定する工程（Ｓ６０）と、
交点Ｏから交点Ｍまでの距離と交点Ｏから交点Ｎまでの距離のうちで、長い方の距離を長さＲとして設定する工程（Ｓ７０）と、
線分Ｌ４と平行であって、その中点Ｈｃが直線Ｌ３と線分Ｌ４との交点Ｑと一致しかつ、長さＲの０．６倍の長さ及び線分Ｌ４の長さの０．８倍の長さのうちでいずれか短い方の長さを有する線分Ｈを設定する工程（Ｓ８０）と、
線分Ｈを、直線Ｌ３と平行かつ交点Ｏから遠ざかる方向に、長さＲの０．４倍の距離だけ平行移動させ、線分Ｈを平行移動させた範囲を流動制御領域と設定する工程（Ｓ９０）と、を含む。

（流動制御領域の設定方法）
以下に、本実施形態に係る流動制御領域Ａを設定する手順を説明する。図７に、本実施形態に係る流動制御領域Ａの設定方法のフローチャートを示す。

工程（Ｓ１０）では、底面と、底面から立ち上がりかつ底面に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域を有する側面と、稜線を介して側面と接続される支持面とを備えるプレス金型であって、ブランクをプレス成形するためのプレス金型の金型形状を設定する。プレス金型としては、第一実施形態で説明した第一プレス金型を含む金型を好ましく用いることができる。以下では、プレス金型をこの第一プレス金型として説明する。プレス金型は、ブランクからプレス成形するプレス成形品の形状に対応する形状である。

工程（Ｓ２０）では、平面視での、ブランクのブランク形状及びブランクの第一プレス金型との相対位置を設定する。ブランク形状は、所望のプレス成形品に対応する形状とする。ブランクとプレス金型との相対位置は、所望のプレス成形品となるように設定される。

工程（Ｓ３０）では、プレス金型について、流動制御領域の設定対象とするコーナー領域を設定する。流動制御領域を設定する対象とするコーナー領域は、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視において、側面に対して底面側から支持面側へ凸となるコーナー領域とする。すなわち、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視において、側面に対して支持面側から底面側へ凸となるコーナー領域は、上記実施形態の対象とはならない。底面に垂直な方向の平面視において互いに異なる曲率半径を有する複数のコーナー領域が接続されている場合、これら複数のコーナー領域を一つのコーナー領域として、上記の流動制御領域を設定する。

工程（Ｓ４０）では、コーナー領域について、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視で、コーナー領域に対応する稜線の湾曲領域の一方の終端点Ｐ１における稜線の法線Ｌ１（破線で示す）と、湾曲領域の他方の終端点Ｐ２における稜線の法線Ｌ２（破線で示す）とを設定する。

図８に、第一プレス金型１００のコーナー領域１２１付近における、第一プレス金型１００の底面１１０に垂直な方向の平面視での概略的な平面図を示す。第一プレス金型１００の底面１１０に垂直な方向の平面視においては、稜線１３０が幅を有している。そのため、稜線１３０の延在方向における各点での、稜線１３０の延在方向に垂直な断面における側面１２０の延長面と支持面１４０の延長面とが交わる点で構成される仮想線を稜線１３０と見做し、稜線１３０の湾曲領域１３１の終端点Ｐ１及び終端点Ｐ２もこの仮想線上にあるものと見做す。

工程（Ｓ５０）では、湾曲領域１３１に、終端点Ｐ１までの稜線部の線長と終端点Ｐ２までの稜線部の線長とが等しくなる点Ｐ３を設定し、法線Ｌ１と法線Ｌ２との交点Ｏと点Ｐ３とを通る直線Ｌ３（破線で示す）を設定する。

工程（Ｓ６０）では、ブランク１０の縁部１２（一点鎖線又は実線で示す）と法線Ｌ１との交点Ｍ、及びブランクの縁部と法線Ｌ２との交点Ｎを設定し、交点Ｍと交点Ｎとを結ぶ線分Ｌ４（破線で示す）を設定する。図９に、第一プレス金型１００のコーナー領域１２１付近における、第一プレス金型１００の底面１１０に垂直な方向の平面視での、第一プレス金型１００とブランク１０とを重ね合わせた状態の概略的な平面図を示す。図９では、第一プレス金型１００とブランク１０との相対位置が合っている状態である。図９では、第一プレス金型１００の稜線１３０以外の構成を省略している。

工程（Ｓ７０）では、交点Ｏから交点Ｍまでの距離と交点Ｏから交点Ｎまでの距離のうちで、長い方の距離を長さＲとして設定する。

工程（Ｓ８０）では、線分Ｌ４と平行であって、その中点Ｈｃが直線Ｌ３と線分Ｌ４との交点Ｑと一致しかつ、長さＲの０．６倍の長さ及び線分Ｌ４の長さの０．８倍の長さのうちでいずれか短い方の長さを有する線分Ｈを設定する。

工程（Ｓ９０）では、線分Ｈを、直線Ｌ３と平行かつ交点Ｏから遠ざかる方向に、長さＲの０．４倍の距離だけ平行移動させ、線分Ｈを平行移動させた範囲を流動制御領域Ａと設定する。図１０に、図９において線分Ｈを移動させた状態の概略的な平面図を示す。流動制御領域Ａは、線分Ｈを平行移動させた領域であるため、ブランク１０の板面において規定された平行四辺形形状の領域となる。

なお、工程（Ｓ９０）の後にさらに流動制御領域Ａがブランク形状に包含されているか否かを判定する工程（Ｓ１００）を備えていてもよい。工程（Ｓ１００）では、上記の工程（Ｓ９０）において設定された流動制御領域Ａがブランク１０のブランク形状に包含されていない場合、例えば、流動制御領域Ａの一部がブランク１０のブランク形状からはみ出している場合、上記の工程（Ｓ２０）へ戻り、ブランク１０のブランク形状を再設定してもよい。

本実施形態に係る流動制御領域の設定方法では、板状のブランク１０に対して、適切な流動制御領域Ａを規定することができる。ブランク１０のブランク形状をこの流動制御領域Ａを包含する含む形状に設計することで、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

本発明では、上述した流動制御領域がブランクのブランク形状に包含されるようにブランクを設計することで、プレス成形品のフランジ部に発生するしわを効果的に抑制することができる。

また本発明では、上述した流動制御領域の設定方法に基づいて設計されたブランク形状となるように、金属板を加工してブランクを製造する。よって、本発明によれば、適切な流動制御領域を含むブランクを提供できるため、このブランクを用いてプレス成形をした際に、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

上記実施形態において、上記の流動制御領域を設定する対象とするコーナー領域は、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視において、側面に対して底面側から支持面側へ凸となるコーナー領域とする。すなわち、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視において、側面に対して支持面側から底面側へ凸となるコーナー領域は、上記実施形態の対象とはならない。例えば、図１１に示す第一プレス金型の側面領域Ｂは、側面に対して支持面側から底面側へ凸となっており、本発明に係る流動制御領域の設定方法の対象とはならない。

上記実施形態において、底面に垂直な方向の平面視において互いに異なる曲率半径を有する複数のコーナー領域が接続されている場合、これら複数のコーナー領域を一つのコーナー領域として、上記の流動制御領域を設定する。例えば、図１１に示す第一プレス金型の側面領域Ｃでは、コーナー領域１２１’とコーナー領域１２１’’という互いに異なる曲率半径を有する複数のコーナー領域を備える。図１１に示す第一プレス金型の側面領域Ｃは、側面に対して底面側から支持面側へ凸となっており、本発明に係る流動制御領域の設定方法の設定接対象とできる。この場合、図１２に示すような流動制御領域Ａを設定し、この流動制御領域Ａを包含するように、適切なブランクの形状を設計することができる。

上記実施形態に係るブランクでは、第一プレス金型１００の底面１１０に垂直な方向の平面視において、ブランク１０の縁部１２が、線分Ｌ４と平行な直線であって、交点Ｏから遠ざかる方向に長さの２倍の距離だけ線分Ｌ４から離れた位置にある直線Ｓよりも線分Ｌ４側に位置することがより好ましい。これにより、ブランク１０を製造する際の歩留まりを損ねることなく本発明の効果が十分に得られる。

上記実施形態に係るブランクの板厚は、ブランクをプレス成形して得られるプレス成形品に求められる特性によって適宜設定することがより好ましい。ブランクの板厚は、被加工材である金属板の平均板厚であってもよい。平均板厚は、金属板の複数の任意の点（例えば、縦壁部や底板部に成形される範囲における３点）における板厚の平均値としてもよい。また金属板の板厚は、予成形品の縦壁予成形部又は底板予成形部の板厚、又はプレス成形品の縦壁部又は底板部の板厚と実質的に同じであってもよい。また金属板の板厚は、第一金型と第二金型と間のクリアランス、又は第四金型と第五金型と間のクリアランスと実質的に同じであってもよい。

上記実施形態において、コーナー領域の曲率半径が、ブランクの板厚の３０倍以下であることがより好ましい。コーナー領域の曲率半径は、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視における曲率半径とする。

上記実施形態において、終端点Ｐ１における稜線の接線と終端点Ｐ２における稜線の接線とのなす角度は特に限定されない。例えば、図１３に示すような鋭角、あるいは図１４に示すような鈍角とすることができる。また、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視において、終端点Ｐ１における稜線の接線と終端点Ｐ２における稜線の接線とのなす角度が３０°以上１５０°以下であることがより好ましい。また、上記実施形態において、第一プレス金型の側面の平面領域は、底面に垂直な方向の平面視においてその曲率半径が５００ｍｍ以上である領域とすることが好ましい。また、上記実施形態において、第一プレス金型の側面の高さがブランク１０の板厚の２０倍以上２００倍以下であることがより好ましい。

上記実施形態において、プレス成形品は、最終製品であってもよく、さらに加工（プレス成形、切削、曲げ、溶接、加熱・冷却、めっき、塗装）を施して最終製品とするための中間品であってもよい。

また、本発明によれば、板状のブランクに流動制御領域を設定する方法であって、底面と、底面から立ち上がりかつ底面に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域を有する側面と、稜線を介して側面と接続される支持面とを備えるプレス金型であって、ブランクをプレス成形するためのプレス金型の金型形状を設定する工程と、上記平面視での、ブランクのブランク形状及びブランクのプレス金型との相対位置を設定する工程と、プレス金型について、流動制御領域の設定対象とするコーナー領域を設定する工程と、コーナー領域について、上記平面視で、コーナー領域に対応する稜線の湾曲領域の一方の終端点Ｐ１における稜線の法線Ｌ１と、湾曲領域の他方の終端点Ｐ２における稜線の法線Ｌ２とを設定する工程と、湾曲領域に、終端点Ｐ１までの稜線部の線長と終端点Ｐ２までの稜線部の線長とが等しくなる点Ｐ３を設定し、法線Ｌ１と法線Ｌ２との交点Ｏと点Ｐ３とを通る直線Ｌ３を設定する工程と、ブランクの縁部と法線Ｌ１との交点Ｍ、及びブランクの縁部と法線Ｌ２との交点Ｎを設定し、交点Ｍと交点Ｎとを結ぶ線分Ｌ４を設定する工程と、交点Ｏから交点Ｍまでの距離と交点Ｏから交点Ｎまでの距離のうちで、長い方の距離を長さＲとして設定する工程と、線分Ｌ４と平行であって、その中点Ｈｃが直線Ｌ３と線分Ｌ４との交点Ｑと一致しかつ、長さＲの０．６倍の長さ及び線分Ｌ４の長さの０．８倍の長さのうちでいずれか短い方の長さを有する線分Ｈを設定する工程と、線分Ｈを、直線Ｌ３と平行かつ交点Ｏから遠ざかる方向に、長さＲの０．４倍の距離だけ平行移動させ、線分Ｈを平行移動させた範囲を流動制御領域と設定する工程と、を含むことを特徴とする流動制御領域の設定方法によって設定された流動制御領域が、上記平面視において、ブランク形状に包含されるようにブランク形状を設計することを特徴とするブランクの設計方法が提供される。当該ブランクの設計方法では、適切な流動制御領域を含むブランクを提供できるため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

また、本発明によれば、上述のブランクの設計方法で設計されたブランク形状となるように、金属板を加工してブランクを製造することを特徴とするブランクの製造方法が提供される。当該ブランクの製造方法では、適切な流動制御領域を含むブランクを提供できるため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。

上記実施形態に係るプレス成形品は、第一プレス金型のコーナー領域に対応するコーナー部を有する、車両用のバッテリーボックスに代表されるバッテリーボックス、フロントピラーロア、ドアインナー、等の車両用の部品に好ましく用いることができる。図１５～図１８は、本発明に係るブランク、流動制御領域の設定方法、ブランクの設計方法及びブランクの製造方法を好ましく用いることができる製品の一例を説明するための図である。図１５の（ａ）に例示するプレス成形品はバッテリーボックスのコーナー部品３０１であり、二つのコーナー部３３１及び３３１’を有している。図１５の（ｂ）に例示するプレス成形品はバッテリーボックスのコーナー部品３０２であり、コーナー部３３２を有している。これらのプレス成形品を他の部材と接合するなどして、バッテリーボックス全体を形成するようにしてもよい。図１６に例示するプレス成形品は、コーナー部３３３を有するフロントピラー３０３である。このような全体がＬ字形状に湾曲した部材にも本発明は好ましく適用できる。図１７に例示するプレス成形品は、Ｃピラーのスティフナー３０４であり、コーナー部３３４近傍において縦壁が高くなっている。このように、縦壁の高さが均一ではない部材にも本発明は好ましく適用できる。図１８に例示するプレス成形品は、ドアインナー３０５である。本発明は、ドアインナー３０５のような曲率半径や開き角が異なる複数のコーナー部３３５及び３３５’を有するプレス成形品にも好ましく適用できる。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本実施例では、図１９から図２３に示すような形状の角部を有する各ブランクについてプレス成形を行い、プレス成形品のフランジ部にしわが生じるか確認を行った。また、各ブランクを用いたプレス成形品の縦壁部とその近傍に割れが生じるか確認を行った。全てのブランクに共通して、ブランクの引張強度は２７０ＭＰａ、板厚は０．８ｍｍとした。

第一実施形態で説明した第一プレス金型と、これに対応する第二プレス金型及び第三プレス金型を備える金型を用いて各ブランクをプレス成形した。第一プレス金型の側面のコーナー領域の曲率半径は１０ｍｍ、側面の平面部がなす角は９０°、側面の高さは１００ｍｍとした。

フランジ部のしわの評価としては、目視の検査で、プレス成形品のフランジ部におけるしわの有無を確認した。また、縦壁部の割れの評価は、ＦＬＤ（Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｌｉｍｉｔ Ｄｉａｇｒａｍ）分布のグラフに基づいて行った。各ブランクを用いたプレス成形品のそれぞれについて、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析により歪みを算出し、プレス成形品の各位置における歪みをプロットしたＦＬＤ分布のグラフを得た。このＦＬＤ分布のグラフ上で、歪が成形限界曲線上ないし成形限界曲線を超えない場合（歪をプロットした点が成形限界曲線上ないし成形限界曲線よりも原点側にある場合）を「割れ無し」、歪が成形限界曲線を超えた場合（歪をプロットした点が成形限界曲線を挟んで原点とは反対側にある場合）を「割れ有り」と判定した。

（実験例１）
実験例１では、図１９に示すブランクを用いた。図１９のブランクは、従来用いられている一般的な形状のブランクである。このブランク形状は流動制御領域Ａを包含していなかった。プレス成形品のフランジ部にしわが発生した。また、プレス成形品の縦壁部のコーナー部とその近傍で割れが生じた。
（実験例２）
実験例２では、図２０に示すブランクを用いた。図２０のブランクのブランク形状は流動制御領域Ａを包含する形状であった。フランジ部にしわが発生することなくプレス成形品を得ることができた。また、プレス成形品の縦壁部のコーナー部とその近傍では割れが発生しなかった。
（実験例３）
実験例３では、図２１に示すブランクを用いた。図２１のブランクのブランク形状は流動制御領域Ａを包含する形状であった。実験例３のブランクは実験例２のブランクとは異なる形状の突出部を有するものの、適切な流動制御領域Ａが設定され且つこの流動制御領域Ａを包含するようにブランク形状が設定されているため、フランジ部にしわが発生することなくプレス成形品を得ることができた。また、プレス成形品の縦壁部のコーナー部とその近傍では割れが発生しなかった。
（実験例４）
実験例４では、図２２に示すブランクを用いた。実験例４のブランクでは、流動制御領域Ａの一部がブランク形状からはみ出していた。すなわち、流動制御領域Ａを包含するようにブランク形状が規定されていなかった。実験例４では、プレス成形品のフランジ部にしわが発生した。また、プレス成形品の縦壁部のコーナー部とその近傍で割れが生じた。
（実験例５）
実験例５では、図２３に示すブランクを用いた。実験例５のブランクでは、流動制御領域Ａの一部がブランク形状からはみ出していた。すなわち、流動制御領域Ａを包含するようにブランク形状が規定されていなかった。実験例５では、プレス成形品のフランジ部にしわが発生した。また、プレス成形品の縦壁部のコーナー部とその近傍で割れが生じた。実験例５のブランク形状は角部において突出した箇所を有しているものの、流動制御領域Ａを包含するようにブランク形状が規定されていなかったため、しわ又は割れの抑制効果が得られなかったと考えられる。

なお、全ての実験例のブランク形状で、ブランクの縁部が、線分Ｌ４と平行な直線であって、交点Ｏから遠ざかる方向に長さの２倍の距離だけ線分Ｌ４から離れた位置にある直線よりも線分Ｌ４側に位置していた。

本発明のブランク、流動制御領域の設定方法、ブランクの設計方法及びブランクの製造方法によれば、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できるため、産業上極めて有用である。

１０ ブランク
１１ 角部
１２ 縁部
１３ 突出部
１００ 第一プレス金型
１１０ 底面
１２０ 側面
１２１ コーナー領域
１３０ 稜線
１３１ 湾曲領域
１４０ 支持面
２００ 第二プレス金型
３００ 第三プレス金型

Claims (4)

1. 底面と、前記底面から立ち上がりかつ前記底面に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域を有する側面と、稜線を介して前記側面と接続される支持面とを備えるプレス金型を用いてプレス成形品を製造するための板状のブランクであって、
   前記コーナー領域に対応する前記ブランクの角部において、前記ブランクは流動制御領域を包含し、
   前記流動制御領域が、
   前記平面視における、前記ブランクのブランク形状及び前記ブランクの前記プレス金型との相対位置を設定したとき、
   前記コーナー領域について、前記平面視で、前記コーナー領域に対応する前記稜線の湾曲領域の一方の終端点Ｐ１における前記稜線の法線を法線Ｌ１、前記湾曲領域の他方の終端点Ｐ２における前記稜線の法線を法線Ｌ２として、
   前記湾曲領域において、前記終端点Ｐ１までの稜線の線長と前記終端点Ｐ２までの稜線の線長とが等しくなる点を点Ｐ３とし、前記法線Ｌ１と前記法線Ｌ２との交点Ｏと前記点Ｐ３とを通る直線を直線Ｌ３として、
   前記ブランクの縁部と前記法線Ｌ１との交点を交点Ｍとし、前記ブランクの前記縁部と前記法線Ｌ２との交点を交点Ｎとし、前記交点Ｍと前記交点Ｎとを結ぶ線分Ｌ４として、
   前記交点Ｏから前記交点Ｍまでの距離と交点Ｏから交点Ｎまでの距離のうちで、長い方の距離を長さＲとして、
   前記線分Ｌ４と平行であって、その中点Ｈｃが前記直線Ｌ３と前記線分Ｌ４との交点Ｑと一致しかつ、前記長さＲの０．６倍の長さ及び前記線分Ｌ４の長さの０．８倍の長さのうちでいずれか短い方の長さを有する線分を線分Ｈとしたときに、
   前記線分Ｈを、前記直線Ｌ３と平行かつ前記交点Ｏから遠ざかる方向に、前記長さＲの０．４倍の距離だけ平行移動させたときの、前記線分Ｈを平行移動させた範囲である
   ことを特徴とするブランク。
2. 板状のブランクに流動制御領域を設定する方法であって、
   底面と、前記底面から立ち上がりかつ前記底面に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域を有する側面と、稜線を介して前記側面と接続される支持面とを備えるプレス金型であって、前記ブランクをプレス成形するためのプレス金型の金型形状を設定する工程と、
   前記平面視での、前記ブランクのブランク形状及び前記ブランクの前記プレス金型との相対位置を設定する工程と、
   前記プレス金型について、前記流動制御領域の設定対象とする前記コーナー領域を設定する工程と、
   前記コーナー領域について、前記平面視で、前記コーナー領域に対応する前記稜線の湾曲領域の一方の終端点Ｐ１における前記稜線の法線Ｌ１と、前記湾曲領域の他方の終端点Ｐ２における前記稜線の法線Ｌ２とを設定する工程と、
   前記湾曲領域に、前記終端点Ｐ１までの稜線部の線長と前記終端点Ｐ２までの稜線部の線長とが等しくなる点Ｐ３を設定し、前記法線Ｌ１と前記法線Ｌ２との交点Ｏと前記点Ｐ３とを通る直線Ｌ３を設定する工程と、
   前記ブランクの縁部と前記法線Ｌ１との交点Ｍ、及び前記ブランクの縁部と前記法線Ｌ２との交点Ｎを設定し、前記交点Ｍと前記交点Ｎとを結ぶ線分Ｌ４を設定する工程と、
   前記交点Ｏから前記交点Ｍまでの距離と交点Ｏから交点Ｎまでの距離のうちで、長い方の距離を長さＲとして設定する工程と、
   前記線分Ｌ４と平行であって、その中点Ｈｃが前記直線Ｌ３と前記線分Ｌ４との交点Ｑと一致しかつ、前記長さＲの０．６倍の長さ及び前記線分Ｌ４の長さの０．８倍の長さのうちでいずれか短い方の長さを有する線分Ｈを設定する工程と、
   前記線分Ｈを、前記直線Ｌ３と平行かつ前記交点Ｏから遠ざかる方向に、前記長さＲの０．４倍の距離だけ平行移動させ、前記線分Ｈを平行移動させた範囲を流動制御領域と設定する工程と、を含む
   ことを特徴とする流動制御領域の設定方法。
3. 前記平面視において、請求項２に記載の流動制御領域の設定方法によって設定された前記流動制御領域が前記ブランク形状に包含されるように前記ブランク形状を設計する
   ことを特徴とするブランクの設計方法。
4. 請求項３に記載のブランクの設計方法で設計されたブランク形状となるように、金属板を加工してブランクを製造する
   ことを特徴とするブランクの製造方法。

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