JP5958644B2 - プレス成形部材の製造方法及びプレス成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクから、溝底部、該溝底部の幅方向の端部に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成されたプレス成形部材を製造するプレス成形部材の製造方法及びプレス成形装置に関する。

自動車車体のフロア（以下、単に「フロア」という）は、車両走行時には車体の捻じり剛性や曲げ剛性を第一義的に担うだけではなく、衝突時には衝撃荷重の伝達を担い、さらに、自動車車体の重量にも大きく影響するため、高剛性かつ軽量という二律背反の特性を兼ね備えることが要求される。フロアは、互いに溶接されて接合される平板状のパネル（例えばダッシュパネル、フロントフロアパネル、リアフロアパネル等）と、溶接によりこれら平板状のパネルの車幅方向へ向けて固定配置されてフロアの剛性や強度を高める略ハット形断面を有する長尺のクロスメンバ類（例えばフロアクロスメンバ、シートクロスメンバ等）と、車体前後方向へ向けて固定配置されてフロアの剛性や強度を高める略ハット形断面を有する長尺のメンバ類（サイドシル、サイドメンバ等）とを有する。このうち、クロスメンバ類は、通常、その長手方向の両端部に形成される外向きフランジを接合代として、例えばフロントフロアパネルのトンネル部及びサイドシルといった他の部材に接合される。

図８Ａ〜図８Ｃは、クロスメンバ類の代表例であるフロアクロスメンバ１を示す説明図であり、図８Ａはフロアクロスメンバ１の斜視図、図８Ｂは図８ＡにおけるＶＩＩＩ矢視図、図８Ｃは図８Ｂにおける丸破線囲み部を拡大して示す説明図である。

例えばフロントフロアパネル２は、一般的に、フロントフロアパネル２の上面（室内側の面）に接合されて、フロントフロアパネル２の幅方向の略中心に膨出して形成されるトンネル部（図示を省略する）と、フロントフロアパネル２の幅方向の両側部にスポット溶接されるサイドシル３と備える。フロアクロスメンバ１を、長手方向の両端部に形成される外向きフランジ４を接合代として、トンネル部及びサイドシル３にスポット溶接等によって接合することにより、フロアの剛性及び衝撃荷重負荷時の荷重伝達特性が向上する。

図９Ａ、図９Ｂは、フロアクロスメンバ１の従来のプレス成形方法の概略を、特にメンバ１の長手方向の端部の領域を拡大して示す説明図であり、図９Ａはプレス成形が絞り成形である場合を示し、図９Ｂはプレス成形が展開ブランク６を用いた曲げ成形である場合を示す。

フロアクロスメンバ１は、これまで、図９Ａに示すように絞り成形によるプレス成形により成形素材５に余肉部５ａを成形し、切断線５ｂに沿って余肉部５ａを切断した後にフランジ５ｃを立ち上げるか、あるいは図９Ｂに示すように展開ブランク形状を有する展開ブランク６に、曲げ成形によるプレス成形を行うことにより、成形されてきた。なお、材料の歩留まり向上の観点からは、余肉部５ａの切断を伴う絞り成形によるプレス成形よりも曲げ成形によるプレス成形のほうが好ましい。

フロアクロスメンバ１は、自動車車体の剛性向上や側面衝突（側突）時の衝突荷重を伝達する役目を担う重要な構造部材である。このため、近年では、軽量化及び衝突安全性の向上の観点から、より薄くかつより強度の高い高張力鋼板、例えば引張強度が３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板（高強度鋼板又はハイテン）がフロアクロスメンバ１の素材として用いられるようになってきた。しかし、高張力鋼板の成形性は良好でないため、フロアクロスメンバ１の設計の自由度が低いことが問題になっている。

これを、図８Ａ〜図８Ｃを参照しながら具体的に説明する。
フロアクロスメンバ１の長手方向の端部の外向きフランジ４としては、図８Ｃの破線で示すように、稜線部１ａに沿う部分４ａを含む連続的で、かつある程度のフランジ幅とすることが、フロアクロスメンバ１とフロントフロアパネル２のトンネル部やサイドシル３との接合強度を高めて、フロアの剛性及び衝撃荷重負荷時の荷重伝達特性を高めるためには望ましい。

しかし、稜線部１ａに沿う部分４ａを含む連続的な外向きフランジ４を冷間でのプレス成形により形成し、かつある程度のフランジ幅を得ようとすると、基本的に稜線部１ａに沿う部分４ａの外周端部での伸びフランジ割れや、フロアクロスメンバ１の稜線部１ａの長手方向端部１ｂや稜線部１ａに沿う部分４ａの中央部から根元付近でのしわを生じ、所望の形状が得られ難い。これらの成形不具合は、フロアクロスメンバ１に用いられる鋼材の強度が高いほど、稜線部１ａに沿う部分４ａの成形における伸びフランジ率が高い形状であるほど（すなわち例えば図８Ｂにおける断面壁角度θや端部の立ち上がり角度α（図１Ｂを参照）が急峻であるほど）、発生し易い。

フロアクロスメンバ１は、自動車車体の軽量化のために高強度化される傾向にあるため、稜線部１ａに沿う部分４ａを含む連続的な外向きフランジ４の冷間での成形は、従来のプレス成形法では難しくなる傾向にある。このため、フロアクロスメンバ１の他部材との接合部近傍の剛性や荷重伝達の特性の低下を甘受しても、このようなプレス成形技術上の制約により、高張力鋼板からなるフロアクロスメンバ１の外向きフランジ４の稜線部１ａに沿う部分４ａに、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、稜線部１ａの長手方向端部１ｂにまで入り込む程度まで切欠き４ｂを設けて成形不良の発生を回避せざるを得ないのが現状である。

特許文献１〜４には、ハット形断面形状のプレス成形部材を製造するために、金型のパッドに工夫を施して、成形後の形状凍結性の向上を図る発明が開示されている。また、特許文献５には、パネル部品をプレス成形するために、金型の可動ポンチに工夫を施す発明が開示されている。

特許第４４３８４６８号公報 特開２００９−２５５１１６号公報 特開２０１２−０５１００５号公報 特開２０１０−８２６６０号公報 特開２００７−３２６１１２号公報

しかしながら、特許文献１〜５のいずれも、３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクから、溝底部、該溝底部の幅方向の端部に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成されたプレス成形部材を対象とするものではない。
本発明者らの検討結果によれば、従来の発明に基づいても、外向きフランジの稜線部に沿う部分に、稜線部に達するほどの切り欠きを設けたり、材料の歩留まり低下を生じたりすることなく、溝底部、稜線部、及び縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成された、３９０ＭＰａ以上、望ましくは５９０ＭＰａ以上、さらに望ましくは９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形部材を、プレス成形により製造することは難しかった。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、外向きフランジの稜線部に沿う部分に、稜線部に達するほどの切り欠きを設けたり、材料の歩留まり低下を生じたりすることなく、例えばフロアクロスメンバのような、溝底部、稜線部、及び縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成された、３９０ＭＰａ以上、望ましくは５９０ＭＰａ以上、さらに望ましくは９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形部材を、プレス成形により製造できるようにすることを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
（１）３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクから、パンチ及びダイを備えるプレス成形装置を用いて、溝底部、該溝底部の幅方向の端部に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成されたプレス成形品を得るプレス成形工程を有し、
前記プレス成形工程は、
前記ブランクの前記溝底部に成形される部分のうち少なくとも長手方向端部にある領域が、前記パンチにおける前記溝底部を形成するパンチ頂部から離れた状態となるようにして、前記稜線部に成形される部分の成形と前記外向きフランジの成形を開始する第１の工程と、
前記稜線部に成形される部分の成形が開始された時以降に、前記領域を前記パンチ頂部に接近させる第２の工程とを経て、
プレス成形の完了時には、前記溝底部の成形と、前記稜線部の成形と、前記縦壁部の成形と、前記外向きフランジの成形とが完了することを特徴とするプレス成形部材の製造方法。

（２）前記第１の工程では、前記パンチ頂部から出入り自在に設けられた第１のパッドを前記パンチ頂部から突出した状態とすることにより、前記領域が前記パンチ頂部から離れた状態となるようにし、
前記第２の工程では、前記第１のパッドを下降させることにより、前記領域を前記パンチ頂部に接近させることを特徴とする（１）に記載のプレス成形部材の製造方法。
（３）前記第１のパッドと、前記ブランクを挟んで前記第１のパッドとは反対側に備えられた第２のパッドとにより、前記ブランクを挟んで拘束することを特徴とする（２）に記載のプレス成形部材の製造方法。
（４）前記プレス成形品に対する後プレス成形工程を備え、
前記後プレス成形工程では、前記プレス成形品の前記外向きフランジをさらに立ち上げることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のプレス成形部材の製造方法。

（５）３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクから、パンチ及びダイを備えるプレス成形装置を用いて、溝底部、該溝底部の幅方向の端部に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成されたプレス成形品を得るプレス成形工程を有し、
前記プレス成形工程は、
プレス成形の途中で、いったん、前記ブランクの前記稜線部に成形される部分の曲率半径ｒ_ｐが、プレス成形の完了時点での前記稜線部の曲率半径ｒ_ｆよりも大きくなる状態とし、
その後のプレス成形の過程で、前記曲率半径ｒ_ｐを前記曲率半径ｒ_ｆに近づけて、
プレス成形の完了時には、前記溝底部の成形と、前記稜線部の成形と、前記縦壁部の成形と、前記外向きフランジの成形とが完了することを特徴とするプレス成形部材の製造方法。
（６）前記曲率半径ｒ_ｐが前記曲率半径ｒ_ｆよりも大きくなる状態では、曲率が形成される領域が、プレス成形の完了時点での前記稜線部の領域よりも広く、前記溝底部側に延長されて広くされる状態となることを特徴とする（５）に記載のプレス成形部材の製造方法。

（７）３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクから、溝底部、該溝底部の幅方向の端部に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成されたプレス成形部材を製造するプレス成形装置であって、
パンチと、
ダイと、
前記パンチにおける前記溝底部を形成するパンチ頂部から出入り自在で、前記ブランクの一方の面に当接する第１のパッドを備え、
前記第１のパッドを前記パンチ頂部から突出した状態とすることにより、前記ブランクの前記溝底部に成形される部分のうち少なくとも長手方向端部にある領域が、前記パンチにおける前記溝底部を形成するパンチ頂部から離れた状態となるようにして、前記稜線部に成形される部分の成形と前記外向きフランジの成形を開始し、
前記稜線部に成形される部分の成形が開始された時以降に、前記第１のパッドを下降させて、前記領域を前記パンチ頂部に接近させ、
プレス成形の完了時には、前記溝底部の成形と、前記稜線部の成形と、前記縦壁部の成形と、前記外向きフランジの成形とが完了することを特徴とするプレス成形装置。

本発明によれば、外向きフランジの稜線部に沿う部分に、稜線部に達するほどの切り欠きを設けたり、材料の歩留まり低下を生じたりすることなく、溝底部、稜線部、及び縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成された、３９０ＭＰａ以上、望ましくは５９０ＭＰａ以上、さらに望ましくは９８０ＭＰａ以上の高張力鋼板製のプレス成形部材を、プレス成形により製造することが可能になる。

このプレス成形部材によれば、稜線部の長手方向の端部を切り欠くことなく、他の部材と接合することができるので、このプレス成形部材と他の部材との接合部近傍の剛性や荷重伝達の特性を高めることができる。これにより、このプレス成形部材を例えばフロアクロスメンバとして用いると、ボディシェルの曲げ剛性や捩じり剛性を高めることができ、自動車の操縦安定性や乗り心地、騒音を改善・向上することができる。

図１Ａは、プレス成形部材の斜視図である。 図１Ｂは、図１ＡにおけるＩ矢視図である。 図１Ｃは、プレス成形部材の長手方向の中間位置での断面図である。 図２は、プレス成形工程で用いるプレス成形装置のプレス金型の例を示す図である。 図３Ａは、プレス成形工程の状態を模式的に示す説明図であり、プレス成形の開始前の状態を示す図である。 図３Ｂは、プレス成形工程の状態を模式的に示す説明図であり、プレス成形の途中の状態を示す図である。 図３Ｃは、プレス成形工程の状態を模式的に示す説明図であり、プレス成形の途中の状態を示す図である。 図３Ｄは、プレス成形工程の状態を模式的に示す説明図であり、プレス成形の完了時の状態を示す図である。 図４Ａは、プレス成形工程によるプレス成形の開始前の状態を示す図である。 図４Ｂは、プレス成形工程によるプレス成形の途中の状態を示す図である。 図４Ｃは、プレス成形工程によるプレス成形の完了時の状態を示す図である。 図５Ａは、プレス成形工程で得るプレス成形品の一部を示す斜視図である。 図５Ｂは、後プレス成形工程で得るプレス成形品の一部を示す斜視図である。 図６Ａは、インナーパッド先行量Ｉｐに対する、外向きフランジの稜線部に沿う部分の端部における板厚歪の数値解析結果を示す特性図である。 図６Ｂは、インナーパッド先行量Ｉｐに対する、外向きフランジの稜線部に沿う部分の根元部（稜線部の立ち上がり部）の近傍における板厚歪の数値解析結果を示す特性図である。 図７は、インナーパッド先行量Ｉｐに対する、外向きフランジの外周端部における板厚歪の測定結果を示す特性図である。 図８Ａは、従来のフロアクロスメンバの斜視図である。 図８Ｂは、図８ＡにおけるＶＩＩＩ矢視図である。 図８Ｃは、図８Ｂにおける丸破線囲み部を拡大して示す説明図である。 図９Ａは、フロアクロスメンバの従来のプレス成形方法の概略を示す説明図であり、プレス成形が絞り成形である場合を示す図である。 図９Ｂは、フロアクロスメンバの従来のプレス成形方法の概略を示す説明図であり、プレス成形が展開ブランクを用いた曲げ成形である場合を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係るプレス成形部材の製造方法は、製品形状に基づく形状の鋼板の展開ブランク（以下、単に「ブランク」という）からプレス成形品を得るプレス成形工程を有する。そして、該プレス工程のみでは所定の形状が得られない場合は、さらに該プレス成形品を成形して、製品としてのプレス成形部材とする後プレス成形工程を有する。なお、展開ブランクを用いるとしたが、それに限らず、例えばプレス成形工程の後に、外向きフランジの一部を切り落とすトリムを行う場合にも本発明は適用可能である。

そこで、まず、製品としてのプレス成形部材の形状について説明し、続いて、プレス成形工程、後プレス成形工程の順に説明する。
（１）プレス成形部材
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明が対象とするプレス成形部材１００の一例を示す説明図であり、図１Ａはプレス成形部材１００の斜視図、図１Ｂは図１ＡにおけるＩ矢視図、図１Ｃはプレス成形部材１００の長手方向の中間位置での断面図（外向きフランジ１０６の図示は省略）である。

プレス成形部材１００は、３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクをプレス成形したものであり、長尺でかつ略ハット形断面形状を有する。すなわち、プレス成形部材１００は、長尺の溝底部１０１と、この溝底部１０１の幅方向の両端部に連続する２つの稜線部１０２、１０２と、これら２つの稜線部１０２、１０２にそれぞれ連続する２つの縦壁部１０３、１０３と、これら２つの縦壁部１０３、１０３にそれぞれ連続する２つの曲線部１０４、１０４と、これら２つの曲線部１０４、１０４にそれぞれ連続する２つのフランジ１０５、１０５とを有する。

プレス成形部材１００の長手方向の端部には、稜線部１０２に沿う部分１０６ａを含む外向きフランジ１０６が形成されている。この例では、プレス成形部材１００の長手方向の両端部に、溝底部１０１から２つの縦壁部１０３、１０３の下部にかけて連続する外向きフランジ１０６が形成されており、外向きフランジ１０６がフランジ１０５にもつながっている。
図１Ｂに示すように、プレス成形部材１００の端部の立ち上がり角度はαである。外向きフランジ１０６のうち溝底部１０１に沿う部分の立ち上がり角度は、被接合面に合わせた角度で立ち上がり、例えばプレス成形部材１００の端部の立ち上がり角度と同じである被接合面の平坦面に繋げる場合はαである。また、外向きフランジ１０６のうち縦壁部１０３に沿う部分は、被接合面に合わせた角度で立ち上がり、例えば被接合面の平坦面に直角に繋げる場合は、縦壁部１０３に対して略垂直に立ち上がる。

このようなプレス成形部材１００は、特に自動車構造部材（例えばフロアクロスメンバ等のクロスメンバ類や、サイドシルやサイドメンバ等のメンバ類）として好適である。また、このような用途においては、鋼材としては例えば９８０ＭＰａ級のデュアルフェーズ鋼板といった高張力鋼板の使用が好適であり、本発明を適用することにより、成形に困難さが伴う高張力鋼板を使用してもプレス成形部材１００を製造することができる。

本実施形態では、プレス成形部材がこのような長尺でかつ略ハット形断面形状を有するのものを代表例として説明する。しかしながら、本発明が対象とするプレス成形部材はこれに限定されず、例えば断面が略コの字形の形状のもの、略ハット形の一部である形状（一例としては、断面の略ハット形の片側半分である形状）のものや、溝底部の長手方向の長さが幅と同程度の比較的短尺のものにも同様に適用できる。

（２）プレス成形工程
図２に、プレス成形工程で用いるプレス成形装置２００のプレス金型の例を示す。
プレス成形装置２００は、パンチ２０１と、ダイ２０２とを備える。パンチ２０１及びダイ２０２の両端には壁面が設けられており、壁面に外向きフランジ１０６を形成するための外向きフランジ成形面２０１ａ、２０２ａが設けられている。
また、プレス成形装置２００は、パンチ頂部２０１ｂから出入り自在で、ブランク３００（図２では図示しない）の一方の面に当接する第１のパッド（インナーパッド）２０３を備える。パンチ２０１には、第１のパッド２０３を完全に収容可能な大きさを有するパッド収容穴２０１ｃが設けられている。パッド収容穴２０１ｃの底には、例えばガスシリンダや巻きばねの加圧部材が配置されており、又はプレス機に備えたクッション機構に繋がっており、これらによって第１のパッド２０３をブランク３００の方向へ付勢可能になっている。
また、プレス成形装置２００は、ブランク３００（図２では図示しない）の他方の表面に当接し、ダイ２０２の移動方向へ移動可能な第２のパッド２０４及び加圧部材（図示しない）を備える。第２のパッド２０４の長手方向の両端部は立ち上がっており、ダイ２０２の外向きフランジ成形面２０２ａと相まって外向きフランジ成形面を構成する。

図３Ａ〜図３Ｄは、プレス成形工程の状態を模式的に示す説明図である。
図３Ａに、プレス成形の開始前の状態を示す。また、図４Ａは、図３Ａと同様にプレス成形の開始前の状態を示し、各部の形状等をより具体的に示したものである。
第１のパッド２０３は、パンチ頂部２０１ｂの幅方向中央で、ブランク３００の溝底部１０１に成形される部分の一部の領域３００ａに対向する位置に設けられる。

第１のパッド２０３は、加圧部材によりブランク３００の方向へ付勢され、パンチ頂部２０１ｂから突出した位置でブランク３００の領域３００ａを支持する。このようにして、第１のパッド２０３は、ブランク３００の溝底部１０１に成形される部分の一部を、インナーパッド先行量（すなわち第１のパッド２０３がパンチ頂部２０１ｂから突出した長さ）Ｉｐだけ、パンチ頂部２０１ｂのパンチ面から離している。

一方、第２のパッド２０４は加圧部材によりブランク３００の方向へ付勢され、ブランク３００の溝底部１０１に成形される部分を第１のパッド２０３と挟んで拘束する。
このときのブランク３００は、図３Ａに示すように、幅方向断面から見るとほぼ平坦だが、図４Ａに示すように、長手方向の端部の一部が立ち上がるように変形している。パンチ２０１には外向きフランジ１０６を形成するための外向きフランジ成形面２０１ａがパンチ頂部２０１ｂよりも高い位置まで設けられているためである。なお、インナーパッド先行量Ｉｐによっては変形していないこともあり得る。

ブランク３００における、第１のパッド２０３によって支持される領域３００ａとは、図３Ａ、図４Ａの例では、溝底部１０１に成形される部分の幅方向中央部で、長手方向の全長にわたる領域である。すなわち、第１のパッド２０３の幅方向の端部が、パッド２０１のパッド頂部２０１ｂの稜線のＲ止まりよりも内側に設定されることが、割れの要因である伸びフランジ端面への伸び変形が分散され、しわ要因であるフランジ根元近傍の縮み変形が低減されるため、望ましい。また、長手方向の全長にわたる領域に第１のパッド２０３が存在していなくてもよく、溝底部１０１に成形される部分のうち少なくとも長手方向端部にある領域がパンチ頂部２０１ｂから離れるようにするものであればよい。

図３Ｂ、図３Ｃに、プレス成形の途中の状態を示す。また、図４Ｂは、図３Ｂ、図３Ｃと同様にプレス成形の途中の状態を示し、各部の形状等をより具体的に示したものである。なお、図４Ｂでは、見易さを考慮してダイ２０２を省略する。
なお、前述したようにブランク３００が既に図４Ａに示すように変形していることがあるので、ここでいうプレス成形の開始とは、図３Ｂに示すようにブランク３００の稜線部１０２に成形される部分の成形の開始をいう。プレス成形の開始時には、稜線部１０２に成形される部分とあわせて、外向きフランジ１０６に成形される部分、特に外向きフランジ１０６の部分１０６ａに成形される部分の成形も実質的に開始される。

図３Ｃに示すように、ダイ２０２における溝底部１０１を形成する面或いは線が、第２のパッド２０４の溝底部１０１に当接している面とほぼ同じ高さになると、第１のパッド２０３が下降を始めて、インナーパッド先行量Ｉｐが小さくなり始める。ダイ２０２に連動して第２のパッド２０４が下降し、第２のパッド２０４に押されて第１のパッド２０３が下降を始めるようにするのが、装置構造上容易に実現可能である。なお、インナーパッド先行量Ｉｐは、プレス成形の開始と同時から徐々に小さくなり始めてもよい。

図３Ｄに、プレス成形の完了時、すなわち成形下死点における状態を示す。また、図４Ｃは、図３Ｄと同様にプレス成形の完了時の状態を示し、各部の形状等をより具体的に示したものである。なお、図４Ｃでは、見易さを考慮してダイ２０２を省略する。
プレス成形の完了時には、第１のパッド２０３はパッド収容穴２０１ｃに収容されて、インナーパッド先行量Ｉｐはゼロになる。すなわち、第１のパッド２０３がパンチ頂部２０１ｂと面一となる。

ここで、プレス成形工程でのプレス成形の完了時には、溝底部１０１の成形と、稜線部１０２の成形と、縦壁部１０３の成形と、曲線部１０４の成形と、フランジ１０５の成形と、外向きフランジ１０６の成形とが完了する。ただし、外向きフランジ１０６は、図５Ａに示すように、プレス成形品の長手方向の斜め外側方向に延出する状態となっている。すなわち、外向きフランジ１０６のうち溝底部１０１から２つの稜線部１０２、１０２にかけて形成される部分の立ち上がり角度は、図１Ｂで説明した外向きフランジ１０６の立ち上がり角度αよりも小さくなっている。例えば製品としてのプレス成形部材１００の外向きフランジ１０６の立ち上がり角度αが８０度であるのに対して、プレス成形工程で得るプレス成形品では、外向きフランジ１０６の立ち上がり角度が６０度となっている。また、外向きフランジ１０６のうち縦壁部１０３に沿う部分は、縦壁部１０３に対して垂直ではなく、所定の角度で寝た状態で立ち上っている。

以上の工程について換言すると、第１のパッド２０３でブランク３００の領域３００ａを押し上げた状態とすることにより、プレス成形の途中で、いったん、ブランク３００の稜線部１０２に成形される部分の曲率半径ｒ_ｐが、プレス成形の完了時点での稜線部１０２の曲率半径ｒ_ｆよりも大きくなる状態とする（図３Ｂ及び図３Ｃを参照のこと）。このとき、より詳細には、曲率が形成される領域が、プレス成形の完了時点での稜線部１０２の領域よりも広く、溝底部１０１側に延長されて広くされる状態となる。
そして、その後のプレス成形の過程で、ブランク３００の領域３００ａをパンチ頂部２０１ｂに接近させることにより、曲率半径ｒ_ｐが小さくなって曲率半径ｒ_ｆに近づくようにする。なお、稜線部１０２に成形される部分の中には第１のパッド２０３の肩に接触している等により局所的には曲率半径ｒ_ｆより小さくなっている箇所は存在し得るが、曲率半径ｒ_ｐとはそのようなミクロな形状に関する値ではなく、稜線部１０２に成形される部分の全体的な形状に関する値である。
そして、プレス成形の完了時である成形下死点では、第１のパッド２０３がパッド収容穴２０１ｃに完全に収容されることにより、曲率半径ｒ_ｆが曲率半径ｒ_ｐに一致することになる。

以上のように、稜線部１０２と、それにあわせて外向きフランジ１０６の部分１０６ａとを成形する際に、急激に最終形状に成形してしまうのではなく、第１のパッド２０３を用いることによりプレス成形の開始時から途中までは比較的緩慢に成形することにより、外向きフランジ１０６の部分１０６ａの外周端部での伸びフランジ割れの発生や、稜線部１０２における外向きフランジ１０６の近傍部又は外向きフランジ１０６における根元付近（図１の部位１０２ａを参照のこと）でのしわの発生を低減又は防止する。

また、プレス成形の開始時から完了時まで、第１のパッド２０３及び第２のパッド２０４によりブランク３００の領域３００ａを挟んで拘束することが、ブランク３００の位置ずれによる成形性の低下の防止や、成形品の寸法精度の低下の抑制のために望ましい。

プレス成形工程で得るプレス成形品は、このままで製品としてのプレス成形部材となっている場合もあれば、後述するようにこれを中間成形品として後プレス成形工程に進む場合もある。

（３）後プレス成形工程
図５Ａに示すように、前述したプレス成形工程で得るプレス成形品では、外向きフランジ１０６は、プレス成形品の長手方向の斜め外側方向に延出する状態となっている。
後プレス成形工程では、図５Ｂに示すように、プレス成形工程で得るプレス成形品の外向きフランジ１０６をさらに立ち上げる（図５Ｂの矢印を参照のこと）。すなわち、外向きフランジ１０６のうち溝底部１０１に沿う部分を立ち上げて、その立ち上がり角度をαにする。また、外向きフランジ１０６のうち縦壁部１０３に沿う部分を立ち上げて、縦壁部１０３に対して例えば略垂直にする。
外向きフランジ１０６を立ち上げる手法としては、カム機構を用いた工法でもよいし、例えばカム機構を用いない曲げ工法によってもよい。

すなわち、後プレス成形工程とは、プレス成形工程で得るプレス成形品を中間成形品として、その外向きフランジ１０６を立ち上げることで、製品としてのプレス成形部材１００を得る工程であるともいえる。もちろん、プレス成形部材における外向きフランジの寸法や立ち上がりの程度が緩い場合等、プレス成形工程で得るプレス成形品を、このままで製品としてのプレス成形部材とすることができる場合があり、この場合は後プレス成形工程を省略してもよい。

図６Ａ、図６Ｂに、板厚１．４ｍｍの９８０ＭＰａ級デュアルフェーズ鋼板を、前述したプレス成形工程でプレス成形するときの状態をモデル化して数値解析した結果を示す。
対象とするプレス成形品は、高さ（フランジ１０５の下面から溝底部１０１の上面まで）が１００ｍｍ、稜線部１０２の曲率が１２ｍｍ、断面壁角度θが８０度、立ち上がり角度αが８０度、溝底部１０１の平坦部幅が６０ｍｍ、外向きフランジ１０６のフランジ幅（部分１０６ａの近傍以外）が１５ｍｍ、外向きフランジ１０６の立ち上がり部の曲率が３ｍｍとした。また、プレス金型は概ねプレス成形部材に対応した形状であるが、本事例ではプレス成形工程及び後プレス成形工程による成形とした。プレス成形工程において、溝底部１０１、稜線部１０２及び縦壁部１０３に対応する部分の金型の外向きフランジ１０６の立ち上がり角度は６０度とし、プレス成形工程のインナーパッド幅は４４ｍｍとした。
図６Ａは、インナーパッド先行量Ｉｐに対する、外向きフランジ１０６の部分１０６ａの外周端部における板厚歪の数値解析結果を示す。また、図６Ｂは、インナーパッド先行量Ｉｐに対する、外向きフランジ１０６の部分１０６ａの根元部（稜線部１０２の立ち上がり部）の近傍１０２ａにおける板厚歪の数値解析結果を示す。ｔ´／ｔ_０は、成形前の板厚に対する成形後の板厚の比である。
なお、インナーパッド先行量Ｉｐが０ｍｍとは、第１のパッド２０３が存在しないプレス金型と等価となる。

インナーパッド先行量Ｉｐが０ｍｍの場合、図６Ａに示すように、外向きフランジ１０６の部分１０６ａの外周端部における板厚歪が−０．１８程度にまで達していることから、板厚が薄くなって伸びフランジ割れの発生が懸念される。また、図６Ｂに示すように、外向きフランジ１０６の部分１０６ａの根元部（稜線部１０２の立ち上がり部）における板厚歪が０．１９程度にまで達していることから、しわの発生が懸念される。

それに対して、本発明を適用したプレス成形では、インナーパッド先行量Ｉｐを与えることによって、外向きフランジ１０６の部分１０６ａの外周端部における板厚減少、及び外向きフランジ１０６の部分１０６ａの根元部（稜線部１０２の立ち上がり部）の近傍１０２ａにおける増肉を抑えられることが分かる。これにより、伸びフランジ割れの抑制や、しわの発生の抑制を有効に実現することが可能になる。

図７に、５９０ＭＰａ級デュアルフェーズ鋼板（板厚１．３９ｍｍ）及び９８０ＭＰａ級デュアルフェーズ鋼板(板厚１．４ｍｍ)を、前述したプレス成形工程で実際にプレス成形して得た実験結果を示す。なお、対象とするプレス成形品は、図６Ａ、図６Ｂの場合と同じである。
図７は、インナーパッド先行量Ｉｐに対する、外向きフランジ１０６の外周端部における板厚歪の測定結果を示す。詳細には、外向きフランジ１０６の外周端部において最も肉薄となった部分での板厚歪である。
図７に示すように、より成形に困難さが伴う９８０ＭＰａ級デュアルフェーズ鋼板の場合でも、インナーパッド先行量Ｉｐを６ｍｍ〜１８ｍｍの範囲で設定することにより、伸びフランジ割れの抑制を有効に実現することが可能になる。

以上述べたように、外向きフランジ１０６の部分１０６ａに、稜線部１０２に達するほどの切り欠きを設けたり、材料の歩留まり低下を生じたりすることなく、部分１０６ａを含む連続的な外向きフランジ１０６の成形性を向上させることができる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態では、プレス成形工程及び後プレス成形工程ともに、ブランクホルダーを用いない曲げ成形によるプレス成形である場合を例にとって行ったが、本発明はこのプレス成形に限定されるものではなく、ブランクホルダーを用いる絞り成形によるプレス成形にも適用可能である。

また、上記実施形態では、パンチ２０１が下側、ダイ２０２が上側にあるとして説明したが、例えばこの上下関係が逆でもよい。

さらに、本発明においては、プレス成形工程又は後プレス成形工程は、冷間成形に限らず熱間成形（いわゆるホットスタンプ）であってもよい。ただし、熱間成形ではもともと良好な伸びフランジ成形が可能であるため、本発明は特に冷間成形に適用するのがより効果的である。

本発明は、自動車構造部材に限らず、３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクから、溝底部、該溝底部の幅方向の端部に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成されたプレス成形部材を製造するのに利用することができる。

Claims (7)

1. ３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクから、パンチ及びダイを備えるプレス成形装置を用いて、溝底部、該溝底部の幅方向の端部に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成されたプレス成形品を得るプレス成形工程を有し、
   前記プレス成形工程は、
   前記ブランクの前記溝底部に成形される部分のうち少なくとも長手方向端部にある領域が、前記パンチにおける前記溝底部を形成するパンチ頂部から離れた状態となるようにして、前記稜線部に成形される部分の成形と前記外向きフランジの成形を開始する第１の工程と、
   前記稜線部に成形される部分の成形が開始された時以降に、前記領域を前記パンチ頂部に接近させる第２の工程とを経て、
   プレス成形の完了時には、前記溝底部の成形と、前記稜線部の成形と、前記縦壁部の成形と、前記外向きフランジの成形とが完了することを特徴とするプレス成形部材の製造方法。
2. 前記第１の工程では、前記パンチ頂部から出入り自在に設けられた第１のパッドを前記パンチ頂部から突出した状態とすることにより、前記領域が前記パンチ頂部から離れた状態となるようにし、
   前記第２の工程では、前記第１のパッドを下降させることにより、前記領域を前記パンチ頂部に接近させることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形部材の製造方法。
3. 前記第１のパッドと、前記ブランクを挟んで前記第１のパッドとは反対側に備えられた第２のパッドとにより、前記ブランクを挟んで拘束することを特徴とする請求項２に記載のプレス成形部材の製造方法。
4. 前記プレス成形品に対する後プレス成形工程を備え、
   前記後プレス成形工程では、前記プレス成形品の前記外向きフランジをさらに立ち上げることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプレス成形部材の製造方法。
5. ３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクから、パンチ及びダイを備えるプレス成形装置を用いて、溝底部、該溝底部の幅方向の端部に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成されたプレス成形品を得るプレス成形工程を有し、
   前記プレス成形工程は、
   プレス成形の途中で、いったん、前記ブランクの前記稜線部に成形される部分の曲率半径ｒ_ｐが、プレス成形の完了時点での前記稜線部の曲率半径ｒ_ｆよりも大きくなる状態とし、
   その後のプレス成形の過程で、前記曲率半径ｒ_ｐを前記曲率半径ｒ_ｆに近づけて、
   プレス成形の完了時には、前記溝底部の成形と、前記稜線部の成形と、前記縦壁部の成形と、前記外向きフランジの成形とが完了することを特徴とするプレス成形部材の製造方法。
6. 前記曲率半径ｒ_ｐが前記曲率半径ｒ_ｆよりも大きくなる状態では、曲率が形成される領域が、プレス成形の完了時点での前記稜線部の領域よりも広く、前記溝底部側に延長されて広くされる状態となることを特徴とする請求項５に記載のプレス成形部材の製造方法。
7. ３９０ＭＰａ以上の高張力鋼板のブランクから、溝底部、該溝底部の幅方向の端部に連続する稜線部、及び該稜線部に連続する縦壁部を少なくとも有する断面形状を有し、長手方向の端部に、前記稜線部に沿う部分を含む外向きフランジが形成されたプレス成形部材を製造するプレス成形装置であって、
   パンチと、
   ダイと、
   前記パンチにおける前記溝底部を形成するパンチ頂部から出入り自在で、前記ブランクの一方の面に当接する第１のパッドを備え、
   前記第１のパッドを前記パンチ頂部から突出した状態とすることにより、前記ブランクの前記溝底部に成形される部分のうち少なくとも長手方向端部にある領域が、前記パンチにおける前記溝底部を形成するパンチ頂部から離れた状態となるようにして、前記稜線部に成形される部分の成形と前記外向きフランジの成形を開始し、
   前記稜線部に成形される部分の成形が開始された時以降に、前記第１のパッドを下降させて、前記領域を前記パンチ頂部に接近させ、
   プレス成形の完了時には、前記溝底部の成形と、前記稜線部の成形と、前記縦壁部の成形と、前記外向きフランジの成形とが完了することを特徴とするプレス成形装置。

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