JP5598434B2 - 成形部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄鋼材料や軽合金材料などの金属板材からなるブランク材に、打抜加工によって下穴を形成した後、下穴の周囲をバーリング成形により拡開しながら筒状に打ち出すことによってスリーブ部を形成し、このスリーブ部の先端側をフランジ成形により拡径方向に折り曲げることによってフランジ部を形成する成形部材の製造方法に関する。

金属板材、特に鋼板材からなるブランク材（被成形部材）は、プレス加工により様々な形状の部材に成形することができる。また、プレス加工は、せん断加工（分離加工）と、成形加工とに大別される。このうち、成形加工において特に重要となるのが、ブランク材の端部において塑性変形を受けるバーリング成形とフランジ成形である。

このようなバーリング成形やフランジ成形によって塑性変形を受ける部位では、その端部に向かってひずみ勾配を持ち、成形時に割れ等を発生することがあるため、この部位での成形性の向上が課題となっている（例えば、特許文献１を参照。）。

この課題に対して鉄鋼材料の分野では、素材そのものの成形性を高めることを目指して、例えば、バーリング成形やフランジ成形性に優れた鋼材の開発が進められている。一方で、下記特許文献１には、素板形状の局所的な修正を行うことで、破断危険部位の変形勾配を緩和させ、成形性を向上させる技術が開示されている。

特開２００９−２１４１１８号公報

ところで、上述したバーリング成形やフランジ成形を受けるブランク材では、製品の意匠により、その端部形状が予め決められていることがある。特に、ブランク材の端部形状は、一定の曲率を有する曲線部と、直線状を為す直線部から構成される場合があるため、このような端部形状において成形性を高めることが求められている。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、バーリング成形及びフランジ成形が施されるブランク材、特に、バーリング成形後にフランジ成形を施すことで、その端部形状が曲線部と直線部を含むブランク材において、その端部ひずみ（変形量）を低減し、成形性を大幅に向上させることを可能としたバーリング成形性及びフランジ成形性に優れた成形部材の製造方法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、本発明者らは、バーリング成形後にフランジ成形を施すことで、その端部形状が曲線部と直線部を含むブランク材のフランジ変形端部における破断状況を調べた。その結果、フランジ変形端部における曲線部と直線部の境界付近で変形が集中し、破断が生じることがわかった。

そこで、本発明者らは、種々の検討を重ねた結果、バーリング成形及びフランジ成形が施されるブランク材のフランジ変形端部において、その曲線部と直線部の境界付近を形成する際に、そのトリム形状の曲率差の最適化を図ることで、境界付近での塑性変形の集中を緩和し、ブランク材の成形性を高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１） 金属板材からなるブランク材に打抜加工によって下穴を形成する工程と、
前記ブランク材の下穴の周囲をバーリング成形により拡開しながら筒状に打ち出すことによってスリーブ部を形成する工程と、
前記スリーブ部の先端側をフランジ成形により拡径方向に折り曲げることによってフランジ部を形成する工程とを含む成形部材の製造方法であって、
前記下穴の最小半径をＲ_１［ｍｍ］、前記下穴を所定のクリアランスで打抜加工した際の当該クリアランスにおける穴拡げ限界値をλとしたときに、前記スリーブ部の最大直径が２Ｒ_１・（λ＋１）［ｍｍ］以下、前記スリーブ部の最大高さがＲ_１・λ［ｍｍ］以下となる範囲で、前記バーリング成形を行い、
しかも、前記フランジ部の端縁部に、曲線状を為す曲線部と、直線状を為す直線部とを有して形成されるフランジ変形端部形状のうち、前記曲線部を形成するフランジ部の最小幅をｄ _１ 、前記直線部を形成するフランジ部の最小幅をｄ _２ としたときに、
ｄ _２ ／ｄ _１ ≧０．４２
となる範囲で、前記バーリング成形及びフランジ成形を行うことを特徴とする成形部材の製造方法。
（２） 更に、ランクフォード値をｒ、前記穴拡げ限界値λの真ひずみ相当の板厚減少値をεｗ^ＣＬとしたときに、
ｄ_２／ｄ_１≧（ｄ_２／ｄ_１）^ＣＬ、
（ｄ_２／ｄ_１）^ＣＬ＝｛（Ｂ^２−４Ａ（Ｃ−εｗ^ＣＬ））^０．５−Ｂ｝／２Ａ、
εｗ^ＣＬ＝（ｒ／（１＋ｒ））・ｌｎ（１＋λ）、
−０．１８≦Ａ≦０．１７、
０．０５５≦Ｂ≦０．０６、
０．２９９≦Ｃ≦０．３０５
の関係を満足するｒ値及びλ値を有した冷延鋼板を用いることを特徴とする（１）に記載の成形部材の製造方法。
（３） 更に、前記曲線部を形成するフランジ部の最大直径をφ_１としたときに、
λ≧（φ_１−２Ｒ_１）／２Ｒ_１
となる範囲で、前記バーリング成形及びフランジ成形を行うことを特徴とする（１）又は（２）に記載の成形部材の製造方法。
（４） 前記ブランク材として、厚みが０．５〜１．８ｍｍの鋼板を用いることを特徴とする（１）〜（３）の何れか一項に記載の成形部材の製造方法。
（５） 前記ブランク材として、引張強さが４４０ＭＰａ以下の冷延鋼板を用いることを特徴とする（１）〜（４）の何れか一項に記載の成形部材の製造方法。

以上のように、本発明によれば、バーリング成形及びフランジ成形が施されるブランク材、特に、バーリング成形後にフランジ成形を施すことで、その端部形状が曲線部と直線部を含むブランク材において、その端部ひずみ（変形量）を低減し、成形性を大幅に向上させることが可能である。

図１は、本発明を適用して製造される成形部材の一例を示す平面図、Ｘ方向断面図、及びＹ方向断面図である。 図２は、ブランク材に打抜加工によって下穴が形成された状態を示す平面図である。 図３は、ブランク材にバーリング成形によってスリーブ部が形成された状態を示す平面図、Ｘ方向断面図、及びＹ方向断面図である。 図４（ａ）は、バーリング成形の初期段階を示す斜視図、バーリング成形の終了段階を示す斜視図である。 図５（ａ）は、フランジ成形後の破断危険部位を示す平面図、バーリング成形後の破断危険部位を示す平面図である。 図６は、ｄ_２／ｄ_１の値と板厚減少値との関係を示す特性図である。 図７は、鋼種Ａ〜Ｆにおけるｄ_２／ｄ_１の値と板厚減少値との関係を示す特性図である。 図８は、Ｒ_２／Ｒ_３の値と板厚減少値との関係を示す特性図である。 図９は、トリム曲線の位置と板厚減少値との関係を示す特性図である。

以下、本発明を適用した成形部材の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明を適用して製造される成形部材は、例えば図１に示すように、鉄鋼材料や軽合金材料などの金属板材からなるブランク材１に、打抜加工によって下穴２を形成した後、下穴２の周囲をバーリング成形により拡開しながら円筒状に打ち出すことによって形成されたスリーブ部３と、このスリーブ部３の先端側をフランジ成形により拡径方向に折り曲げることによって形成されたフランジ部４とを備えて概略構成されている。

また、この成形部材は、フランジ部４の端縁部に、曲線状を為す曲線部４ａと、直線状を為す直線部４ｂとを含むフランジ変形端部形状を有している。具体的に、このフランジ変形端部形状は、曲線部４ａによって一定の曲率Ｒで円弧状に形成されたフランジ部４の一部に所定の長さＬで直線状に形成された直線部４ｂを設けた形状となっている。換言すると、このフランジ変形端部形状は、下穴２の中心Ｏを通る分割線Ｘを挟んだ両側に、一対の直線部４ｂが所定の長さＬで平行に配置されて、これら直線部４ｂの間で曲線部４ａが一定の曲率Ｒで円弧を描くようにして、スリーブ部３の先端から拡径方向に突出されたフランジ部４を形成している。

ここで、上記図１に示す成形部材において、ブランク材１の板厚をｔとし、スリーブ部３の最大直径をφ_０、スリーブ部３の高さ（ブランク材１の板厚中心からフランジ部４の板厚中心までのＺ方向距離）をＨ_１とし、フランジ部４の最大直径をφ_１（＝２Ｒ）、曲線部４ａを形成するフランジ部４の最小幅をｄ_１、直線部４ａを形成するフランジ部４の最小幅をｄ_２として表すものとする。

本発明を適用した成形部材の製造方法は、ブランク材１に打抜加工によって下穴２を形成する工程と、ブランク材１の下穴２の周囲をバーリング成形により拡開しながら円筒状に打ち出すことによってスリーブ部３を形成する工程と、スリーブ部３の先端側をフランジ成形により拡径方向に折り曲げることによってフランジ部４を形成する工程とを経ることによって、上記図１に示す成形部材を成形する。

このうち、ブランク材１には、打抜加工によって図２に示すようなトリム形状を有する下穴２を形成する。具体的に、この下穴２のトリム形状は、図２中に示すＸＹ面において、上記下穴２の中心Ｏから半径Ｒ_１の円弧を描く第１のトリム曲線２ａと、上記下穴２の中心Ｏよりも−Ｘ方向にオフセットした位置Ｏ’から半径Ｒ_２（＜Ｒ_１）の円弧を描く第２のトリム曲線２ｂと、これら第１及び第２のトリム曲線２ａ，２ｂに接する半径Ｒ_３（＜Ｒ_２）の円弧を描く第３のトリム曲線２ｃとを連続的に結ぶことによって描かれる形状である。

そして、スリーブ部３は、バーリング成形後に図３に示すようなスリーブ変形端部形状となる。具体的に、このスリーブ変形端部形状は、上記下穴２の第１のトリム曲線２ａを描く部分によって、先端側に向かって凸となる第１の曲線部３ａと、上記下穴２の第２のトリム曲線２ｂを描く部分によって、基端側に向かって凹となる第２の曲線部３ｂとを形成している。また、上記下穴２の第３のトリム曲線２ｃを描く部分は、これら第１の曲線部３ａと第２の曲線部３ｂとの間を連続的に結ぶ部分となる。

ここで、本発明では、下穴２を所定のクリアランスで打抜加工した際の当該クリアランスにおける穴拡げ限界値をλとした場合、スリーブ部３の最大直径φ_０が２Ｒ_１・（λ＋１）［ｍｍ］以下、スリーブ部３の最大高さＨ_０がＲ_１・λ［ｍｍ］以下となる範囲で、バーリング成形を行う。

なお、上記第１のトリム曲線２ａの半径Ｒ_１は、下穴２の最小半径を表し、上記スリーブ部３の最大高さＨ_０は、バーリング成形後のブランク材１の板厚中心からスリーブ部３の先端（第１の曲線部３ａの先端）までのＺ方向距離を表す。

上記穴拡げ限界値をλとした場合、バーリング成形による拡径可能な半径はＲ_１・（１＋λ）［ｍｍ］となるため、スリーブ部３の最大直径φ_０は２Ｒ_１・（λ＋１）［ｍｍ］以下となる。また、バーリング成形による拡径長さは、拡径後の径と拡径前の径の差となるため、この差がＲ_１・（１＋λ）−Ｒ_１となり、その結果、スリーブ部３の最大高さＨ_０はＲ_１・λ［ｍｍ］以下となる。

そして、フランジ部４は、フランジ成形後に上記図１に示すようなフランジ変形端部形状となる。すなわち、このフランジ変形端部形状は、上記スリーブ部３の第１の曲線部３ａとなる部分によって上記フランジ部４の曲線部４ａを形成し、上記スリーブ部３の第２の曲線部３ｂとなる部分によって上記フランジ部４の直線部４ｂを形成している。なお、上記フランジ部４の曲線部４ａと直線部４ｂの境界部分が、上記下穴２の第３のトリム曲線２ｃの中央部分に該当する。

ところで、本発明者らは、バーリング成形後にフランジ成形を施すことで、その端部形状が曲線部４ａと直線部４ｂを含むブランク材のフランジ変形端部における破断状況を調べた結果、フランジ変形端部における曲線部４ａと直線部４ｂの境界付近で変形が集中し、破断が生じることがわかった。

すなわち、上記図１に示す成形部材において、フランジ部４の端部変形量は、上述したスリーブ部３の第１の曲線部３ａ及び第２の曲線部３ｂの位置によって不均一となる。具体的に、図４（ａ）に示すバーリング成形の初期段階において、円錐又は円筒状のバーリングポンチ１００を用いて、ブランク材１の下穴２の周囲を拡開しながら円筒状に打ち出されるスリーブ部３の第１の曲線部３ａ及び第２の曲線部３ｂは、共にバーリング変形を受けることになる。一方、図４（ｂ）に示すバーリング成形の終了段階において、第１の曲線部３ａは、バーリング変形を受けるものの、この第１の曲線部３ａよりも高さの低い第２の曲線部３ｂでは、バーリング変形を担う面積が小さく、穴縁方向の引張変形を受けることで端部にひずみ集中が発生する。また、バーリング成形に伴う板厚減少も、この部位で顕著に発生することになる。

そして、バーリング成形後にフランジ成形を受けることによって、上記スリーブ部３の第２の曲線部３ｂは、上記フランジ部４の直線部４ｂとなる。したがって、この部分では、バーリング成形時に既にひずみ集中に伴う板厚減少が生じており、フランジ成形時に更にひずみ集中が顕著となることで、板厚減少が進むことになる。

このため、図５（ａ）に示すように、成形部材の破断危険部位Ｓは、フランジ部４の直線部４ｂの端部付近となる。また、この破断危険部位Ｓは、図５（ｂ）に示すように、バーリング成形時のひずみ集中部であるスリーブ部３の第２の曲線部３ｂと相対的に同位置となる。

そこで、本発明者らは、上記知見に基づいて種々の検討を重ねた結果、バーリング成形及びフランジ成形が施されるブランク材のフランジ変形端部において、その曲線部４ａと直線部４ｂの境界付近を形成する際に、下穴２のトリム形状における曲率差を最適化することで、境界付近での塑性変形の集中を緩和し、ブランク材の成形性を高めることができることを見出した。

すなわち、バーリング成形後にフランジ成形を施すことで、その端部形状が曲線部４ａと直線部４ｂを含むブランク材のフランジ変形端部における破断を抑制するためには、上述したフランジ部４の端部変形量（板厚減少量及び塑性ひずみ）を低減することが効果的である。

例えば、バーリング成形を受ける下穴２のトリム形状が曲率一定の閉曲線、すなわち円となる場合、端部変形量は、下穴２の直径とバーリング成形後のスリーブ部３の直径との差と共に、勾配正の関係で増大することが一般的には知られている。

したがって、この端部変形量を低減するためには、上記図５（ｂ）に示す破断危険部位Ｓ、すなわち図３に示すスリーブ部３の第２の曲線部３ｂを、図３中に示すＹＺ面から見て−Ｚ方向に移動させ、このバーリング変形時の変形量そのものを低減させることが有効であると考えられる。

これにより、上記図５（ａ）に示すフランジ部４の直線部４ｂは、フランジ成形後に図５中に示すＸＹ平面から見て＋Ｘ方向に移動することになる。そして、これは、図２及び図５（ｂ）に示す第２のトリム曲線２ｂの頂点ＰをＸＹ面から見て−Ｘ方向に移動することに等しい。

なお、この移動量は、図２中に示す第２のトリム曲線２ｂの頂点ＰにおけるＸ座標が、上記スリーブ部３（バーリングポンチ１００）の直径φ_０から第１のトリム曲線２ａの半径Ｒ_１の２倍を差し引いた値（φ_０−２Ｒ_１）以内となる。

また、本発明者らは、曲線部４ａを形成するフランジ部４の最小幅ｄ_１、直線部４ｂを形成するフランジ部４の最小幅ｄ_２としたときに、ｄ_２／ｄ_１の値を０．５６から０．２８とし、直線部４ｂを＋Ｘ方向に移動させた場合と、ｄ_２／ｄ_１の値を０．１４として、直線部４ｂを＋Ｘ方向に移動させた場合との成形部材の板厚減少値の比較を下記実施例１にて行った。なお、ブランク材には、引張り強さが４４０ＭＰａ以下の鋼板を用いている。

その結果、予想に反して、ｄ_２／ｄ_１を０．５６から０．２８となるまで＋Ｘ方向へと移動させることで、板厚減少値がほとんど変わらないもののわずかに減少し、その後、０．２８から０．１４と＋Ｘ方向へと移動させると板厚減少値が増加した。

次に、本発明者らは、この現象を詳細に調査するために、下記実施例２において、ｄ_２／ｄ_１が０．２８となる直線部４ｂの位置にて、第２のトリム曲線２ｂの半径Ｒ_２を増加させた場合の板厚減少値を測定した。

その結果、板厚減少値は、第２のトリム曲線２ｂの半径Ｒ_２が増加するのに伴って放物線状に低下した。これは、第２のトリム曲線２ｂの半径Ｒ_２を増加させることで、変形を担う面積を増加させ、引張変形を低減させたためと考えられる。

次に、本発明者らは、下記実施例３において、ｄ_２／ｄ_１が０．２８となる直線部４ｂの位置にて、第２のトリム曲線２ｂの中心Ｏ’を上記図２中に示す下穴２の中心Ｏ側（＋Ｘ方向）に移動した場合の板厚減少値を測定した。

その結果、板厚減少値は、第２のトリム曲線２ｂの中心Ｏ’が下穴２の中心Ｏ側に移動するのに伴って増加した。これは、上記スリーブ部３（バーリングポンチ１００）の直径φ_０と第２のトリム曲線２ｂとの距離、すなわち、バーリング変形時の変形量そのものが増加するためと考えられる。

ここで、下記実施例１では、直線部４ｂを−Ｘ方向に移動させる（ｄ_２／ｄ_１の値を減少させる）ことを行ったが、成形部材の直線部４ｂの直線性を保つために、第２のトリム曲線２ｂの半径Ｒ_２を増加させつつ、直線部４ｂの位置を下穴２の中心方向に移動させており、下記実施例２及び実施例３で検証した現象が競合した結果であると考えられる。

したがって、バーリング成形後にフランジ成形を施すことで、その端部形状が曲線部４ａと直線部４ｂを含むブランク材１において、ｄ_２／ｄ_１の値が０．４２以上であれば、板厚減少値はほとんど飽和傾向にあることから、本発明ではｄ_２／ｄ_１≧０．４２となる範囲で、バーリング成形及びフランジ成形を行う。これにより、フランジ部４の端部変形量（板厚減少量及び塑性ひずみ）を低減し、このフランジ変形端部における破断を抑制すると共に、成形性を大幅に向上させることが可能となる。

また、穴拡げ限界値λの真ひずみ相当の板厚減少値εｗ^ＣＬは、下記式（１）で表される。なお、下記式（１）中のｒは、成形部材のランクフォード値を表す。
εｗ^ＣＬ＝（ｒ／（１＋ｒ））・ｌｎ（１＋λ） …（１）

上記式（１）に従えば、成形部材の端部の板厚減少値が上記式（１）以下の値であれば、成形による破断は発生しない。

また、下記実施例１の結果から、ｄ_２／ｄ_１≧０．４２となる範囲での板厚減少値εｗ^ＣＬとｄ_２／ｄ_１との関係は、下記式（２）で表される２次式にて近似される。
（ｄ_２／ｄ_１）^ＣＬ＝｛（Ｂ^２−４Ａ（Ｃ−εｗ^ＣＬ））^０．５−Ｂ｝／２Ａ …（２）
但し、
−０．１８≦Ａ≦０．１７、
０．０５５≦Ｂ≦０．０６、
０．２９９≦Ｃ≦０．３０５
なお、上記Ａ，Ｂ，Ｃの各値は、各ｄ_２／ｄ_１での平均値をもとに二次方程式での回帰曲線を算出し、各係数を変数として全プロットの上限／下限となる値を算出したものである。

したがって、下記式（３）の関係を満たすことで、成形による破断が発生しないと判定される。
ｄ_２／ｄ_１≧（ｄ_２／ｄ_１）^ＣＬ …（３）

以上のことから、上記式（３）の関係を満足するランクフォード値ｒ及び穴拡げ限界値λを有した冷延鋼板を用いることが好ましい。逆に、上記式（３）からは、設計上の制約によりｄ_２／ｄ_１の値が決まった際に、成形部材のブランク材１に求められる必要特性であるランクフォード値ｒ及び穴拡げ限界値λが求まるため、鋼板選定が容易となる。

また、本発明の成形部材においては、下穴２の最小半径がＲ_１である第１のトリム曲線２ａから、バーリング成形時に直径φ_０のスリーブ部３を経て、フランジ成形時にフランジ部４の最大直径がφ_１である曲線部４ａまで、成形端部が変形を受けることになる。また、この端部の拡径相当のひずみ量εは、下記式（４）で表される。
ε＝（φ_１−２Ｒ_１）／２Ｒ_１ …（４）

したがって、上記穴拡げ限界値λがε以下である場合には、端部全面で成形による破断を発生させることから、本発明では、下記式（５）の関係を満足する範囲で、バーリング成形及びフランジ成形を行うことが好ましい。
λ≧（φ_１−２Ｒ_１）／２Ｒ_１ …（５）

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（実施例１）
先ず、実施例１では、上記図１に示す成形部材のｄ_１／φ_０が０．１、２Ｒ_１／φ_０が０．２５となるフランジ変形端部形状において、ｄ_２／ｄ_１の値を０．１４〜０．７の範囲で変えながら、ブランク材１の成形を行い、その板厚減少値（板厚方向ひずみ）を測定した。

ブランク材には、表１中に示す冷延鋼板（鋼種Ａ）を用いた。なお、表１中の摩擦係数は、幅２０ｍｍの平板ビード引抜き試験により、摺動抵抗を測定することで同定した。また、ＪＩＳ１３号試験片を用いた引張試験を行い、表１中の降伏応力、引張強さ、均一伸び、全伸び、及びｒ値を求めた。穴拡げ限界値λの同定には、φ１０ｍｍの丸穴に対して頂角９０度の円錐ポンチの穴拡げ加工を施し、打抜き穴の端部に亀裂が発生した時点での拡径率をλ値として測定した。その結果、打抜加工時の片側クリアランスが２０％では、λ値が１１４％、片側クリアランスが１０％では、λ値が１３４％であった。したがって、λ値が高かった片側クリアランスが１０％にて打抜加工を行った。また、バーリング成形時に用いるバーリングポンチ１００の肩Ｒは、下穴２の第１のトリム曲線２ａと突き出した第２のトリム曲線２ｂとの幅以下となるようにした。

そして、成形前にブランク材１の下穴２を中心とした円を２６０等分し、その投影方向にグリッドを描き、このグリッド間隔をゲージ長さとして、バーリング成形及びフランジ成形後のグリッド間隔をそれぞれ測定することで、成形部材の端部ひずみ量を測定し、測定されたひずみ値とランクフォード値から、成形端部の板厚減少値（最大値）を求めた。その結果を図６に示す。なお、板厚減少値は、ｄ_２／ｄ_１の値によらず、何れもフランジ部４の曲線部４ｂと直線部４ａの境界付近の直線部４ａ側で最大値を示した。また、成形後のブランク材１の成形端部には、成形による亀裂は認められなかった。

図６に示すように、ｄ_２／ｄ_１の値が０．４２以上では、成形端部の板厚減少値が飽和傾向にあるのに対して、ｄ_２／ｄ_１の値が０．４２未満では、成形端部の板厚減少値が増加傾向にある。また、この板厚減少値の増加傾向は、放物線状となっている。

また、表１に示す各種の冷延鋼板（鋼種Ａ〜Ｆ）を用いて、実施例１と同様の測定を行った。その結果、図７に示すように、鋼種によらずｄ_２／ｄ_１の値がおよそ０．４以上となることで、板厚減少値の低下は飽和傾向にあることがわかった。また、引張強さが４４０ＭＰａ以下の冷延鋼板では、０．４２を下限として飽和への推移が認められた。したがって、板厚減少値の低下を目指すためには、ｄ_２／ｄ_１の値は０．４２以上とすることが好ましいことがわかる。

（実施例２）
次に、実施例２では、実施例１の現象を詳細に調査するために、ｄ_２／ｄ_１の値が０．２８となる直線部４ａの位置にて、第２のトリム曲線２ｂの半径Ｒ_２として、Ｒ_２／Ｒ_３を０．３３から０．４６５の範囲で増加させた場合の板厚減少値を測定した。その結果を図８に示す。なお、実施例２では、実施例１と同様の冷延鋼板（鋼種Ａ）を用いた。

その結果、図８に示すように、板厚減少値は放物線状に減少した。これは、上述したように第２のトリム曲線２ｂの半径Ｒ_２を増加させることで、変形を担う面積を増加させ、引張変形を低減させたためと考えられる。

（実施例３）
次に、実施例３では、ｄ_２／ｄ_１の値が０．２８となる直線部４ａの位置にて、第２のトリム曲線２ｂの半径Ｒ_２として、第２のトリム曲線２ｂの中心Ｏ’を下穴２の中心Ｏ側に移動した場合の板厚減少値を測定した。その結果を図９に示す。

その結果、図９に示すように、板厚減少値は、第２のトリム曲線２ｂの中心Ｏ’が下穴２の中心Ｏ側に移動するのに伴って増加した。これは、上記スリーブ部３（バーリングポンチ１００）の直径φ_０と第２のトリム曲線２ｂとの距離、すなわち、バーリング変形時の変形量そのものが増加するためと考えられる。なお、その増加傾向は、上記実施例２に示す第２のトリム曲線２ｂの半径Ｒ_２の大きさの影響ほど顕著ではない。

（実施例４）
次に、実施例４では、図６に示すように、クリアランス１０％の条件においてεｗ^ＣＬが０．４５となり、成形後の板厚減少値が０．４５以上となれば、成形部材は破断する危険性が高いことがわかる。

成形端部の板厚減少値は最大で０．３０２であり、εｗ^ＣＬは０．４５であったため、成形端部の変形に耐えうる鋼種であったことがわかる。

次に、クリアランス４０％の条件にて当該クリアランスにおける穴拡げ限界値λを意図的に下げ、鋼種Ａにて同様の成形を行った。穴拡げ試験での穴拡げ限界値は０．６６であり、εｗＣＬは０．３０となる。

図６中に×印で示すように、クリアランス値を４０％にて成形したとき、ｄ_２／ｄ_１の値が０．２８以下では、フランジ部４の曲線部４ｂと直線部４ａの境界付近の直線部４ａ側で亀裂が発生した。したがって、εｗ^ＣＬが０．３０である鋼種においては、ｄ_２／ｄ_１の値が０．２８以下で成形不可能と判定できる。

また、ｄ_２／ｄ_１を設計要件にしたがって固定した場合、例えば、本実施例における表１中の各鋼種を候補材とした場合、各鋼種の穴拡げ限界値λから板厚減少値εｗ^ＣＬ _１を事前に調査しておき、近似曲線の上限曲線との交点以上となるｄ_２／ｄ_１の板厚減少値と、上記式（２）から見積もられる板厚減少値εｗ^ＣＬ _２とを比較し、εｗ^ＣＬ _１がεｗ^ＣＬ _２以上であれば、何れの鋼種でも成形可能であると判定できるため、成形可能な鋼種の選定が可能となる。

１…ブランク材 ２…下穴 ２ａ…第１のトリム曲線 ２ｂ…第２のトリム曲線 ２ｃ…第３のトリム曲線 ３…スリーブ部 ３ａ…第１の曲線部 ３ｂ…第２の曲線部 ４…フランジ部 ４ａ…曲線部 ４ｂ…直線部

Claims (5)

1. 金属板材からなるブランク材に打抜加工によって下穴を形成する工程と、
   前記ブランク材の下穴の周囲をバーリング成形により拡開しながら筒状に打ち出すことによってスリーブ部を形成する工程と、
   前記スリーブ部の先端側をフランジ成形により拡径方向に折り曲げることによってフランジ部を形成する工程とを含む成形部材の製造方法であって、
   前記下穴の最小半径をＲ_１［ｍｍ］、前記下穴を所定のクリアランスで打抜加工した際の当該クリアランスにおける穴拡げ限界値をλとしたときに、前記スリーブ部の最大直径が２Ｒ_１・（λ＋１）［ｍｍ］以下、前記スリーブ部の最大高さがＲ_１・λ［ｍｍ］以下となる範囲で、前記バーリング成形を行い、
   しかも、前記フランジ部の端縁部に、曲線状を為す曲線部と、直線状を為す直線部とを有して形成されるフランジ変形端部形状のうち、前記曲線部を形成するフランジ部の最小幅をｄ _１ 、前記直線部を形成するフランジ部の最小幅をｄ _２ としたときに、
   ｄ _２ ／ｄ _１ ≧０．４２
   となる範囲で、前記バーリング成形及びフランジ成形を行うことを特徴とする成形部材の製造方法。
2. 更に、ランクフォード値をｒ、前記穴拡げ限界値λの真ひずみ相当の板厚減少値をεｗ^ＣＬとしたときに、
   ｄ_２／ｄ_１≧（ｄ_２／ｄ_１）^ＣＬ、
   （ｄ_２／ｄ_１）^ＣＬ＝｛（Ｂ^２−４Ａ（Ｃ−εｗ^ＣＬ））^０．５−Ｂ｝／２Ａ、
   εｗ^ＣＬ＝（ｒ／（１＋ｒ））・ｌｎ（１＋λ）、
   −０．１８≦Ａ≦０．１７、
   ０．０５５≦Ｂ≦０．０６、
   ０．２９９≦Ｃ≦０．３０５
   の関係を満足するｒ値及びλ値を有した冷延鋼板を用いることを特徴とする請求項１に記載の成形部材の製造方法。
3. 更に、前記曲線部を形成するフランジ部の最大直径をφ_１としたときに、
   λ≧（φ_１−２Ｒ_１）／２Ｒ_１
   となる範囲で、前記バーリング成形及びフランジ成形を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の成形部材の製造方法。
4. 前記ブランク材として、厚みが０．５〜１．８ｍｍの鋼板を用いることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の成形部材の製造方法。
5. 前記ブランク材として、引張強さが４４０ＭＰａ以下の冷延鋼板を用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の成形部材の製造方法。