JP6052478B1 - 伸びフランジ成形部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

伸びフランジ成形を伴って製造される伸びフランジ成形部品を、伸びフランジ割れを抑制して製造する。第１凹状外周縁部（３ａ）を有する天板部（３）と縦壁部（５）に連続して天板部（３）側に屈曲し第２凹状外周縁部（７ａ）を有するフランジ部（７）を備える伸びフランジ成形部品を製造する製造方法である。第２凹状外周縁部（７ａ）に沿ってフランジ部（７）となる位置に第２凹状外周縁部（７ａ）を囲むように稜線（９）が延び且つ板厚方向に屈曲したステップ形状部（８）を形成する。

Description

本発明は、天板部に外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有することで、フランジ部が伸びフランジ成形を伴って製造される伸びフランジ成形部品を製造する技術に関する。
そのような伸びフランジ成形部品としては、例えば自動車の車体骨格部品として用いられるプレス成形部品であって、平面視でＬ字形状部又はＴ字形状部を有する部品が例示できる。本発明は、特に９８０ＭＰａ以上の超ハイテン材を素材としてプレス成形で製造する場合に好適な技術である。

自動車の車体骨格部品であるフロントピラーリンフォースメントやセンターピラーリンフォースメントなどＬ字形状部（図１１参照）あるいはＴ字形状部を有する部品（図１２参照）を、平板状の金属板からプレス成形によって製造する場合、一般に絞り成形や曲げ成形が採用される。
絞り成形は、通常、パンチ、ダイ、およびシワ押さえ（ブランクホルダー）からなる金型を用いて行われ、金属板の周囲をダイとブランクホルダーで押さえた状態で、パンチとダイの間の距離を近づけて金属板に絞り加工を施す方法である。また、曲げ成形は、通常、パンチ、パッドおよびダイからなる金型を用いて行われ、金属板をパンチとパッドで挟んだ状態で、ダイを相対移動させることによって曲げ加工を施す方法である。

急激に曲がる形状となっているＬ字形状部あるいはＴ字形状部を、前記のような絞り成形だけで成形すると、割れやシワなどが発生しやすい。特に近年、自動車車体の安全性向上および軽量化を達成するために成形素材となる金属板の強度が益々高くなってきており、このような高強度の金属板は、従来用いられていた軟質鋼板ほどの延性を期待できないため、プレス成形時の割れおよびシワへの対策が重要となっている。
前記のプレス成形によって特に割れが発生しやすい部位は、湾曲部の伸びフランジ成形部である。この部位では、材料端面が周縁方向に伸ばされながら材料が流入する変形状態となる。

これに対し、特許文献１に記載の技術がある。この特許文献１に記載の技術は、Ｌ字形状を有する部品をプレス成形するに際し、金属素材の一部を、ダイ金型における天板部に対応する部位上でスライドさせながら縦壁部及びフランジ部を成形するというものである。
そして、この特許文献１には、Ｌ字形状部のＬ字下側部に対応する部位が縦壁部に向けて引き込まれるため、フランジ部において過度な引張りが発生するのが軽減され、割れの発生を防止できると記載されている（特許文献１の段落番号０００９を参照）。

特開２０１２−２４５５３６号公報

しかしながら、特許文献１では、天板部の一部に相当する部位の金属素材をスライドさせるため、金属素材の端面に応力集中する箇所ができて、湾曲部の伸びフランジ割れに加えて端面の割れが発生しやすい。このため、特許文献１の方法では、強度が高い鋼板への適用は難しい。
本発明は、かかる課題に着目してなされたものであり、伸びフランジ成形を伴って製造される伸びフランジ成形部品を、伸びフランジ割れを抑制して製造できる伸びフランジ成形部品の製造方法を目的としている。

課題を解決するために、本発明の一態様は、外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有する天板部と、その天板部の前記凹状外周縁部に連続する縦壁部と、その縦壁部に連続して前記天板部側に屈曲し且つ外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有するフランジ部を備える伸びフランジ成形部品を製造する製造方法であって、
前記天板部の凹状外周縁部を第１凹状外周縁部と定義し、前記フランジ部の凹状外周縁部を第２凹状外周縁部と定義した場合、
前記フランジ部となる位置に第２凹状外周縁部を囲むように稜線が延び且つ板厚方向に屈曲したステップ形状部を形成した後前記縦壁部を形成し、
前記第２凹状外周縁部の輪郭形状を、２本の直線部と、その２本の直線部間を繋ぐ凹状の曲線部で規定したときに、前記２本の直線部の各延長線で形成される前記第２凹状外周縁部側の交角が６０度以上９０度以下であり、
前記２本の直線部の各延長線のうち、両延長線が交差する位置までの各延長線部分をそれぞれ基準線とし、
前記２本の基準線で形成される角の垂線２等分線を中央線とし、
前記中央線における前記第２凹状外周縁部との交点からの距離が２０ｍｍ及び５０ｍｍでそれぞれ当該中央線に直交する２本の直交線の間に位置する領域を第１ステップ形成領域とし、
前記ステップ形状部の稜線は、前記第１ステップ形成領域ＡＲ１内を前記第２凹状外周縁部に沿った方向に延びる第１の稜線と、その第１の稜線の端部にそれぞれ連続して前記各基準線に沿って延びる左右の第２の稜線とから構成されることを特徴とする伸びフランジ成形部品の製造方法である。

また本発明の他の態様は、外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有する天板部と、その天板部の前記凹状外周縁部に連続する縦壁部と、その縦壁部に連続して前記天板部側に屈曲し且つ外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有するフランジ部を備える伸びフランジ成形部品を製造する製造方法であって、
前記天板部の凹状外周縁部を第１凹状外周縁部と定義し、前記フランジ部の凹状外周縁部を第２凹状外周縁部と定義した場合、
前記フランジ部となる位置に第２凹状外周縁部を囲むように稜線が延び且つ板厚方向に屈曲したステップ形状部を形成し、
前記第２凹状外周縁部の輪郭形状を、２本の直線部と、その２本の直線部間を繋ぐ凹状の曲線部で規定したときに、前記２本の直線部の各延長線で形成される前記第２凹状外周縁部側の交角が９０度以上１２０度以下であり、
前記曲線部の両端部からそれぞれ連続する前記直線部に垂直な各垂直線のうち、当該２つの垂直線が交差するまでの各垂直線部分を、前記曲線部の両端部を結んだ線で、フランジ部となる位置に折り返した線をそれぞれ基準線とし、
前記２本の基準線で形成される角の垂線２等分線を中央線とし、
前記中央線における前記第２凹状外周縁部との交点からの距離が２０ｍｍ及び５０ｍｍでそれぞれ当該中央線に直交する２本の直交線の間に位置する領域を第１ステップ形成領域ＡＲ１とし、
前記ステップ形状部の稜線は、前記第１ステップ形成領域内を前記第２凹状外周縁部に沿った方向に延びる第１の稜線と、その第１の稜線の端部にそれぞれ連続して前記各基準線に沿って延びる左右の第２の稜線とから構成されることを特徴とする伸びフランジ成形部品の製造方法である。

本発明の態様によれば、仮に強度レベル９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材を使用したとしても、伸びフランジ割れが発生しやすい第２凹状外周縁部を囲むようにステップ形状部を予め設けておくことで、曲げ成形の際における伸びフランジ割れを抑制出来る。
以上のことから、本発明によれば、仮に強度レベル９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材から伸びフランジ成形を伴って伸びフランジ成形部品を製造する場合であっても、伸びフランジ割れを抑制して製造することが可能となる。

本発明に基づく実施形態に係る伸びフランジ成形部品の例を説明する斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係るステップ付き中間部品を説明する斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係る第１工程で使用する金型を説明する模式的断面図である。 本発明に基づく実施形態に係る第１工程後のステップ付き中間部品を説明する模式的断面図である。 本発明に基づく実施形態に係るステップ形状の例を示す模式図である。 ステップ形状部の決定方法を説明する図である。 第１の決定方法を説明する図である。 第２の決定方法を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る第２工程で用いる金型の一部断面を含む斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係る第２工程の説明図である。 Ａピラーを示す図である。 Ｂピラーを示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材をプレス成形前の素板（ブランク材）として用いて、伸びフランジ成形部となる部位を有する伸びフランジ成形部品を製造する場合を例に挙げて説明する。本発明の製造方法は、強度が９８０ＭＰａ以下の金属板からなる素材であっても適用可能である。

なお、伸びフランジ成形部となる部位としては、例えばＡピラー（図１１参照）やＢピラー（図１２参照）が挙げられる。
また、以下においては、伸びフランジ成形部品における伸びフランジ成形部となる部位を含む部分に着目して説明するものとし、各図においては当該部分のみを図示しており、当該部分を「伸びフランジ成形部１」という。なお、金型においても当該部位を成形する部位のみを図示している。他の部位も同時に成形しても良いことは勿論である。

また、適宜、フランジ部形成位置よりも外方位置の素材部分（第３工程でトリミングされる部分）を省略して図示している。
本実施形態の製造方法で製造される伸びフランジ成形部１は、図１に示すように、外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部３ａを有する天板部３と、天板部３における凹状外周縁部３ａに沿って成形された縦壁部５と、縦壁部５に連続して前記天板部３側に屈曲し且つ外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部７ａを有するフランジ部７を有しており、フランジ部７がプレス成形の際に伸びフランジ成形となる部位である。

ここで、本明細書では、天板部３の凹状外周縁部３ａを第１凹状外周縁部３ａと、フランジ部７の凹状外周縁部７ａを第２凹状外周縁部７ａとも呼ぶ。この第１凹状外周縁部３ａの輪郭形状と第２凹状外周縁部７ａの輪郭形状は、通常一致若しくは似た輪郭形状となっている。勿論、第１凹状外周縁部３ａの輪郭形状と第２凹状外周縁部７ａの各輪郭形状の湾曲の曲率形状は異なっていても良い。

本実施形態の伸びフランジ成形部品の製造方法は、例えば第１工程、第２工程、及び第３工程を備え、この順に実行される。
第１工程では、プレス成形前の平板状の素板（ブランク材）に対し、フランジ部７となる位置にステップ形状部８を付与したステップ付き中間部品（図２参照）を製造する工程である。図２では、フランジ部７より外方の素材部分を省略している。他の図においても、見やすくするために適宜、フランジ部７より外方の素材部分を省略している。

第２工程では、天板部３の第１凹状外周縁部３ａを形成すると共にその第１凹状外周縁部３ａに沿って縦壁部５及びフランジ部７を形成し、第２の中間部品とする工程である。
第３工程では、第２の中間部品をトリミングして、フランジ部７の外周縁を整形して、前記の伸びフランジ成形部品を製造する工程である。
なお、第３工程を省略して、第１工程の前に、成形前の素材（ブランク材とも呼ぶ）をトリミングするようにしても良い。

以下、各工程について詳細に説明する。
［第１工程］
第１工程は、図２に示すように、平板状の素板（ブランク材）のフランジ部７となる位置にステップ状の段部からなるステップ形成部を形成する。
即ち、第１工程は、図３に示すような金型を使用して、ブランク材１０を、シワ押え１２とダイ１３で挟持してステップ形状部８を形成する。

シワ押え１２とダイ１３との対向面には、フランジ部７となる位置と対向する位置に、図３に示すような、第２凹状外周縁部７ａに沿って第２凹状外周縁部７ａを囲むように延び且つ互いに係合可能な凹状と凸状の段部１２ａ、１３ａが形成されている。そして、そのシワ押え１２とダイ１３でブランク材１０を挟持する際に、その凹状と凸状の段部１２ａ、１３ａで挟まれたブランク材の部分に板厚方向に段状に屈曲して、図４に示すようなステップ形状部８が形成される。ステップ形状部８の例を図５に示す。

ステップ形状部８のステップの高さ（板厚方向の高さ）は３ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。
この形成されたステップ形状部８は、フランジ部７形成位置に対し、第２工程で形成される第２凹状外周縁部７ａに沿って該第２凹状外周縁部７ａを囲むように、稜線９が延びた状態に形成される。

〈ステップ形状部８について〉
ステップ形状部８は、内側に凹の第２凹状外周縁部７ａに沿って且つ該第２凹状外周縁部７ａ、特に湾曲部を囲むように稜線９が延びるように形成されている。
このステップ形状部８の稜線９の決定方法の好適な決定方法の一例について、次に説明する。

本実施形態のステップ形状部８を決定する稜線９は、第１の稜線とその第１の稜線に連続する左右の第２の稜線からなる。
本実施形態では、まず第２凹状外周縁部７ａの輪郭形状を、図６に示すように、２本の直線部２０と、その２本の直線部２０間を繋ぐ凹状の曲線部２１で規定する。
そして、前記２本の直線部２０の各延長線で形成される前記凹状外周縁部側の交角の角度θに応じて、該角度θが６０度以上９０度以下の第１の決定方法と、角度θが９０度以上１２０度以下の第２の決定方法の２つに分ける。交角の角度θが９０度の場合は第１の決定方法でも、第２の決定方法でも構わない。

（第１の決定方法）
第１の決定方法を図７を参照して説明する。
第１の決定方法では、まず、前記２本の直線部２０の各延長線のうち、両延長線が交差する位置までの各延長線部分をそれぞれ基準線２２とする。
続けて、２本の基準線２２で形成される角の垂線２等分線を中央線２３とする。
更に、中央線２３における第２凹状外周縁部７ａとの交点からの距離が２０ｍｍ及び５０ｍｍでそれぞれ当該中央線２３に直交する２本の直交線の間に位置する領域を第１ステップ形成領域ＡＲ１（図７（ｂ）のハッチング部分）とする。

そして、第１ステップ形成領域ＡＲ１内を前記第２凹状外周縁部７ａに沿った方向に延びるようにして、第１の稜線９Ａを決定する。この第１の稜線９Ａは、直線でも曲線でも良いが、中央線２３に対して左右対称な線であることが好ましい。本実施形態では、前記の直交線と平行な直線の場合を例示している。中央線２３に対して左右対称な線とは、直線の他、中央線２３との交点を中心にして左右対象に延びる楕円の一部の曲線や放物線などが例示出来る。但し、第１の稜線９Ａの途中に、角となるような曲率急峻部が無いことが好ましい。

第１の稜線９Ａの端部９Ａａは、各基準線２２との交点若しくはその近傍位置とする。
次に、その第１の稜線９Ａの各端部に連続して、フランジ外周縁部まで延びる左右の第２の稜線９Ｂを決定する。第２の稜線９Ｂは、それぞれ各基準線２２に沿って延びるように設定する。
基準線２２に沿って延びる第２の稜線９Ｂは、基準となる基準線２２と平行で且つ該基準線２２と直交する左右両方向にそれぞれ５ｍｍオフセットした２本の線内の領域ＡＲ２（図７（ａ）のハッチング部分）内を延びるように設定することが好ましい。

ここで、第１の稜線９Ａと第２の稜線９Ｂの接続部はアールがつくように設定して丸めておく。
このようにすることで、ステップ形状部８は、第２凹状外周縁部７ａに沿って該第２凹状外周縁部７ａを囲むように稜線９が延びるように形成される。

（第２の決定方法）
第２の決定方法を図８を参照して説明する。
曲線部２１の両端部から、それぞれ連続する前記直線部２０に垂直な各垂直線２５を決定する。
次に、その２つの垂直線２５が交差するまでの各垂直線部分を、前記曲線部２１の両端部を結んだ直線２６で、フランジ部７となる位置に折り返した線をそれぞれ基準線２２とする。
以降の第１の稜線９Ａ及び第２の稜線９Ｂの決定方法は、前記の第１の決定方法と同じであるため、省略する。

［第２工程］
第２工程は、第１工程で成形したステップ形状部８を付与したステップ付き中間部品を、第２の中間部品に曲げ成形する工程である。
この第２工程では、第１工程で形成したステップ付き中間部品の天板部３となる部分を、パンチとパッドで挟んだ状態で、ダイをパンチに沿って相対移動させることで、縦壁部５を絞り成形すると共に、フランジ部７を天板部３側に屈曲するように成形する。

＜第２工程用金型＞
第２工程で用いる第２工程用金型について、図９を参照して説明する。
第２工程用金型は、図９に示すように、パンチ３０と、ダイ３２と、ステップ付き中間部品における天板部３に相当する部位を挟圧するパッド３１とを有している。図９の板形状は、第２工程で縦壁部の成形途中の状態を表している。

＜パンチ＞
パンチ３０は、天板部挟圧用の立上り部３０Ａと、その立上り部３０Ａの下端側に連続してブランク材の少なくともフランジ部７形成位置に下側から対向可能なフランジ対向面３０ａを有する。
立上り部３０Ａの上面は、パッド３１と協働して被成形材の天板部３を狭圧する狭圧面になっている。
また、立上り部３０Ａの側面３０ｂは、第１凹状外周縁部３ａと同じ曲率の湾曲面が形成されており、伸びフランジ成形部における縦壁部５を成形する形状になっている。即ち、立上り部３０Ａの側面の高さは、縦壁部５と同じ高さに設定されている。
なお、図９及び図１０においては、その一部のみを図示している。

＜パッド＞
パッド３１は、パンチ３０に対して離接可能に設けられており、ステップ付き中間部品における天板部３に相当する部位を、パンチ３０の立上り部３０Ａ上面と協働して挟圧できるようになっている。即ち、パッド３１は、下面が天板部３の第１凹状外周縁部３ａに沿った形状を有して、天板部３における少なくとも第１凹状外周縁部３ａ側に沿った部分を、パンチ３０と一緒に挟み込み可能となっている。

＜ダイ＞
ダイ３２の側面は、パンチ３０の側面と協働して縦壁部５を成形する湾曲面になっている。そのダイ３２の側面は、その上部側面には外方に張り出した張出部３２ａが形成され、その張出部３２ａがパッド３１の上面に当接することで、それ以上ダイ３２が下方に移動することを規制する。そして、その位置が下死点の位置となる。また、その張出部３２ａから下端位置までのダイ側面の高さは、縦壁部５の高さとパッド３１の高さとの和に設定されている。

また、パンチ３０のフランジ部７に対向する下面に、段差３２ｂ（ステップ形状部逃がし部）を設け、ダイ３２が下死点まで移動するまで、ダイ３２がステップ形状部８を狭圧しない構造にしてもよい。この場合、段差３２ｂの下方への突出部分３２ｃが、ステップ形状部８と対向しないように設定する。
パンチ３０のフランジ対向面３０ａとダイ３２のステップ形状部逃がし部との高低差は、ステップ付き中間部品に形成したステップ形状部８の高さと等しいか該高さよりも大きくなるように設定する。

このように設定することで、下死点近傍において、ダイ３２とステップ形状部逃がし部とによりできる空隙にステップ形状部８が配置され、ステップ形状部８がプレス成形中に拘束、狭圧されることがない。このように、プレス成形中にステップ形状部８を含む部位が拘束されず自由に変形することで、特定の部位に応力集中することがなくなり、割れの発生を防止できる。

なお、ステップ形状部８がパンチ３０のフランジ対向面３０ａ側に凸となる場合は、フランジ対向面３０ａに逃がし部を設定する。
以上のように構成された第２工程用金型を用いた第２工程について、第２工程用金型の動作と共に、図１０に基づいて説明する。
図１０は、ステップ付き中間部品が中間部品プレス成形されるまでを説明する図である。図１０（ａ）は、パンチ３０とパッド３１でステップ部付き成形品の天板部３を狭圧した状態を、図１０（ｂ）はダイ３２を相対的にプレス成形下死点の状態をそれぞれ示している。

まず、図１０（ａ）のように、ステップ付き中間部品の天板部３をパンチ３０の上面に載置して、パンチ３０とパッド３１で挟持する。なお、パッド３１は、伸びフランジ成形部における天板部３に相当する部位の全面に配置するのではなく、パンチ３０の第１凹状外周縁部３ａに対応した湾曲を有する側面から内方に少しずれた位置に配置する。
この状態で、図１０（ｂ）の位置まで、ダイ３２をパンチ３０の側面に沿って、フランジ対向面３０ａに向けて相対移動させることで、第１凹状外周縁部３ａ及びその第１凹状外周縁部３ａに連続する縦壁部５を絞り成形で形成すると共に、フランジ部７を成形する。

このとき、ステップ付き中間部品におけるステップ形状部８が形成されている部位は伸びフランジ成形となって周縁方向の引張応力が作用するが、プレス成形前の素板の端面と異なり、ステップ形状部８の稜線９は連続した形状であるので、割れの起点が存在せず割れが発生しにくい。また、ステップ形状部８の稜線９が連続形状であることから、応力集中することなく均一な引張応力が付加されるので、この点でも割れが発生しにくい。

さらに、本実施形態のステップ形状部８は、平面視において第２凹状外周縁部７ａに沿って延在しているので、ステップ形状部８に作用する引張応力をより均一化させることができる。
また、第１工程において、前記で規定したステップ形状部８を伸び成形されるフランジ部の湾曲部近傍に成形することで、第２凹状外周縁部７ａとなる部分が第２工程時に伸びフランジ変形を受けた場合でも、ステップ形状部８の形状剛性によりひずみが分散し易く、第２凹状外周縁部７ａとなる部分にひずみが集中することを防ぐことができる。

さらに、第１工程において前記で規定したステップ形状部８を成形することで、第２凹状外周縁部７ａが第２工程時に伸びフランジ変形を受けた際に、ステップ形成部を一定の高さで形成することで第２凹状外周縁部７ａとなる部分が平坦化して、線長差を稼ぐことができる。そのため、第２凹状外周縁部７ａに強い周縁方向の引張応力が作用し難い。
このように、第２凹状外周縁部７ａとなる部分に作用する引張応力を均一化することで、仮に、第３工程の代わりに、第１工程までに製品の外形形状に沿ってトリミングを実施したとしても、ステップ形状部８の外側の端面に対しても均一化された応力が作用することになり、端面にバリや微小なキズなどが残留していても応力集中が緩和して、この点においても割れ抑制効果を奏することができる。

また、成形途中において、ステップ形状部８を含む部位は金型で拘束されていないため３次元的に自由に変形する（移動する又は逃げる）ことができ、この点でも成形途中の部品の端面に集中して作用する引張応力を緩和することができる。
以上のようにして、割れが発生することなく第２の中間部品が成形される。
ここで、前記説明では、ダイ下面にステップ形状部逃がし部を設ける場合を例示しているが。ダイ下面を、フランジ部７の上面に係合する形状としておいても勿論構わない。
また前記ステップ形状部８が縦壁部５となる位置のフランジ部形成位置側にも跨るように形成されていても良い。

［第３工程］
第３工程では、第２の中間部品のフランジ部７の外側の部位をトリミングして伸びフランジ成形部を含む伸びフランジ成形部品を製造する。

以上のように、本実施形態においては、最初にステップ形状部８を形成するので、プレス成形前の素板として９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材を用いた場合であっても、割れを抑制でき、良好に伸びフランジ成形部を含む伸びフランジ成形部品を製造することができる。

［本実施形態の効果］
（１）ブランク材を、第２凹状外周縁部７ａに沿って前記フランジ部７となる位置に第２凹状外周縁部７ａを囲むように稜線９が延び且つ板厚方向に屈曲したステップ形状部８を形成した後、第１凹状外周縁部３ａに沿って縦壁部５を絞り成形する。
この構成によれば、仮に強度レベル９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材を使用したとしても、伸びフランジ割れが発生しやすい第２凹状外周縁部７ａを囲むようにステップ形状部８を予め設けておくことで、曲げ成形の際における伸びフランジ割れを抑制出来る。
以上のことから、本実施形態によれば、仮に強度レベル９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材から伸びフランジ成形を伴って伸びフランジ成形部品を製造する場合であっても、伸びフランジ割れを抑制して製造することが可能となる。

（２）第２工程後に、前記フランジ部７の外側の部位をトリミングする第３工程を備える。
予め、プレス成形前の素板（ブランク材）に対し、打ち抜き加工やレーザー加工でトリミングすると、材料端面にはバリや微小なキズなどが残留しており、変形を加えたときに局所的な応力集中が発生しやすい状態になっている。そのため、材料端面には成形途中で伸びフランジ割れと称する亀裂が発生し、超ハイテン材（強度レベルが９８０ＭＰａ級以上の高強度鋼板）の場合、その亀裂が急速に伝播して大きな割れが発生しやすい。
これに対し、第２工程後にフランジ部７の外側部位をトリミングして、フランジ部７の外周縁を整形することで、更にフランジ部７の端面に伸びフランジ割れが生じ難くなる。

（３）ステップ形状部８の稜線９の決定を前記の第１の決定方法若しくは第２の決定方法で決定する。
この構成によれば、第２凹状外周縁部７ａの程度に応じて、伸びフランジ割れ防止のための適切なステップ形状部８を決定することが可能となる。

（４）基準線２２に沿って延びる第２の稜線９Ｂは、対象とする前記基準線２２と平行で且つ該基準線２２から左右両方向にそれぞれ５ｍｍオフセットした２本の線内の領域内を延びる。
この構成によれば、伸びフランジ割れ防止のための第２の稜線９Ｂを、所定の自由度を持ってより確実決定可能となる。

（５）ステップ形状部８のステップの高さは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とする。
この範囲にステップ形状部８の高さを規定することで、仮に強度レベル９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材を使用したとしても、伸びフランジ割れをより確実に抑えることが可能となる。

１１８０ＭＰａ級冷延鋼板（板厚１．４ｍｍ）を想定して、凹状外周縁部を形成する直線間の角度が６０°以上９０°以下の伸びフランジ部７を有する部品の例として図１１に示すＡピラーの成形解析を実施した。
また、凹状外周縁部を形成する直線間の角度が９０°より大きく１２０°以下の伸びフランジ部７を有する部品の例として図１２に示すＢピラーの成形解析を実施した。

加工工程は、前記のように第１工程でステップ形状部８を形成し、第２工程で縦壁部５及びフランジ部７を絞り成形する場合である。
ここでは、鋭角として８０度を採用し、鈍角として１１０度を採用した。
また、縦壁部５の高さを４０ｍｍとして評価を行った。
また第１の稜線９Ａは中央線２３に直交する直線で定義した。
前記の解析は汎用動的陽解法ソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡを使用し、成形解析後、伸びフランジ部７に１０％以上の板厚減少率が確認された場合に割れが発生したものとして、成形性の評価を行った。

〈実施例１〉
そして実施例１として、フラット部形成位置にステップ形状部８の有無の評価を行った。
実施例１では、前記の２部品を対象に、フランジ部７形成位置に第２凹状外周縁部７ａに沿ったステップ形状部８を有する場合と、有さない場合とにおいて伸びフランジ割れが生じるかどうかを評価した。
ステップ形状部８の稜線９の決定方法は、上述の第１の決定方法及び第２の決定方法で決定した。

そしてステップ形状部８を有する場合のステップ形状部８は、第１の稜線９Ａを、第２凹状外周縁部７ａから３０ｍｍの位置を中央線２３に直交する直線で設定し、ステップの高さは５ｍｍで統一した。また第２の稜線９Ｂは基準線２２と一致させた。
評価結果を表１に示す。

表１から分かるように、ステップ形状部８を有さない場合には、ＡピラーおよびＢピラーの成形ともに伸びフランジ割れが発生すると評価された。一方、第１工程で本発明に基づくステップ形状を形成した場合には、ＡピラーおよびＢピラーの成形ともに伸びフランジ割れが発生しないと評価された。
すなわち、ステップ形状部８を有さない場合では、第２工程の成形によって割れ危険部にひずみが集中することで伸びフランジ割れしてしまうのに対して、ステップ形状部８を有する場合では凹状外周縁部に加わるひずみが分散することにより伸びフランジ割れを抑制することができたと考えられる。

〈実施例２〉
実施例２として、第１の稜線９Ａ位置について評価を行った。
実施例２では、前記２部品を対象に、ステップ形状部８を有する場合において、ステップ形状部８に第１の稜線９Ａを設定する際の凹状外周縁部からの距離によって伸びフランジ割れが生じるかどうかについて評価を行った。
このとき、第２の稜線９Ｂは基準線２２と一致させ、ステップ高さは５ｍｍで統一した。
評価結果を表２に示す。

表２から分かるように、第２工程の成形によって第１の稜線９Ａの設定位置が第２凹状外周縁部７ａから２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲から外れた場合には伸びフランジ割れが発生すると評価された。
これは、第１の稜線９Ａを２０ｍｍ以下に設定すると、第２凹状外周縁部７ａ近傍でステップ形状部８が成形されるため、ステップ形状部８の成形時に発生するひずみが第２凹状外周縁部７ａに伝播してしまうため、割れが発生し易くなると考えられる。また、第１の稜線９Ａが５０ｍｍ以上に設定されると、第２工程の成形中にステップが平坦化する効果が小さくなり、線長差が小さくなってしまうため割れが発生されたものと考えられる。

〈実施例３〉
実施例３として第２の稜線９Ｂの位置による効果について評価した。
実施例３では、前記２部品を対象に、ステップ形状部８を有する場合において、ステップの第２の稜線９Ｂ位置を基準線２２から左右にオフセットする量によって伸びフランジ割れが生じるかどうかを評価した。
このときの第１の稜線９Ａの位置は第２凹状外周縁部７ａから３０ｍｍとし、ステップ高さは５ｍｍで統一した。
評価結果を表３に示す。

表３から分かるように、第２工程の成形によって第２の稜線９Ｂの基準線２２からのオフセットを±５ｍｍを越えると、伸びフランジ割れが発生すると評価された。
これは、基準線２２から内側へのオフセット量が５ｍｍより大きくなると、第２凹状外周縁部７ａに成形されるステップの領域が狭くなり、ひずみを分散できる範囲が狭くなってしまう他、第２凹状外周縁部７ａ上にステップの段差が成形されてしまうため、縁部での割れを誘発する恐れがあるからと推定される。また、基準線２２から外側へのオフセット量が５ｍｍを越えると、ステップ形状部８が縦壁付近にまで成形されてしまうため、凹状外周縁部のひずみを分散させるために十分な形状剛性を確保できないため、割れが発生したものと考えられる。

〈実施例４〉
実施例４として、ステップ形状のステップ高さを評価した。
実施例４では、前記２部品を対象に、ステップ形状部８を有する場合において、ステップ形状部８の高さによって伸びフランジ割れが生じるかどうかについて評価した。
ステップの第２の稜線９Ｂは基準線２２と一致させ、第１の稜線９Ａの位置はブランク湾曲部の端面から３０ｍｍで統一した。
評価結果を表４に示す。

表４から分かるように、第１工程の成形によってステップの高さを３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲以外で設定した場合には、第２工程の曲げ成形で伸びフランジ割れが発生すると評価された。
これはステップの高さが３ｍｍ未満の場合では、伸びフランジ割れを抑制する要因の一つである線長差の増加が見込めないため、割れが生じ易く、ステップ高さが１０ｍｍを越えると、第１工程においてステップ形状部８を成形する段階で割れが発生してしまうと推定される。

以上、本願が優先権を主張する、日本国特許出願２０１５−１２１３９０（２０１５年６月１６日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。

１ フランジ成形部
３ 天板部
３ａ 第１凹状外周縁部
５ 縦壁部
７ フランジ部
７ａ 第２凹状外周縁部
８ ステップ形状部
９ 稜線
９Ａ 第１の稜線
９Ｂ 第２の稜線
１０ ブランク材
１２ａ 段部
１３ ダイ
２０ 直線部
２１ 曲線部
２２ 基準線
２３ 中央線
２５ 垂直線
３０ パンチ
３０ａ フランジ対向面
３１ パッド
３２ ダイ
３２ａ 張出部
３２ｂ 段差
３２ｃ 突出部分
ＡＲ１ 第１ステップ形成領域
ＡＲ２ 領域
θ 角度

Claims (4)

1. 外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有する天板部と、その天板部の前記凹状外周縁部に連続する縦壁部と、その縦壁部に連続して前記天板部側に屈曲し且つ外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有するフランジ部を備える伸びフランジ成形部品を製造する製造方法であって、
   前記天板部の凹状外周縁部を第１凹状外周縁部と定義し、前記フランジ部の凹状外周縁部を第２凹状外周縁部と定義した場合、
   前記フランジ部となる位置に第２凹状外周縁部を囲むように稜線が延び且つ板厚方向に屈曲したステップ形状部を形成した後前記縦壁部を形成し、
   前記第２凹状外周縁部の輪郭形状を、２本の直線部と、その２本の直線部間を繋ぐ凹状の曲線部で規定したときに、前記２本の直線部の各延長線で形成される前記第２凹状外周縁部側の交角が６０度以上９０度以下であり、
   前記２本の直線部の各延長線のうち、両延長線が交差する位置までの各延長線部分をそれぞれ基準線とし、
   前記２本の基準線で形成される角の垂線２等分線を中央線とし、
   前記中央線における前記第２凹状外周縁部との交点からの距離が２０ｍｍ及び５０ｍｍでそれぞれ当該中央線に直交する２本の直交線の間に位置する領域を第１ステップ形成領域とし、
   前記ステップ形状部の稜線は、前記第１ステップ形成領域ＡＲ１内を前記第２凹状外周縁部に沿った方向に延びる第１の稜線と、その第１の稜線の端部にそれぞれ連続して前記各基準線に沿って延びる左右の第２の稜線とから構成されることを特徴とする伸びフランジ成形部品の製造方法。
2. 外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有する天板部と、その天板部の前記凹状外周縁部に連続する縦壁部と、その縦壁部に連続して前記天板部側に屈曲し且つ外周縁の一部が内方に凹むように湾曲した凹状外周縁部を有するフランジ部を備える伸びフランジ成形部品を製造する製造方法であって、
   前記天板部の凹状外周縁部を第１凹状外周縁部と定義し、前記フランジ部の凹状外周縁部を第２凹状外周縁部と定義した場合、
   前記フランジ部となる位置に第２凹状外周縁部を囲むように稜線が延び且つ板厚方向に屈曲したステップ形状部を形成した後前記縦壁部を形成し、
   前記第２凹状外周縁部の輪郭形状を、２本の直線部と、その２本の直線部間を繋ぐ凹状の曲線部で規定したときに、前記２本の直線部の各延長線で形成される前記第２凹状外周縁部側の交角が９０度以上１２０度以下であり、
   前記曲線部の両端部からそれぞれ連続する前記直線部に垂直な各垂直線のうち、当該２つの垂直線が交差するまでの各垂直線部分を、前記曲線部の両端部を結んだ線で、フランジ部となる位置に折り返した線をそれぞれ基準線とし、
   前記２本の基準線で形成される角の垂線２等分線を中央線とし、
   前記中央線における前記第２凹状外周縁部との交点からの距離が２０ｍｍ及び５０ｍｍでそれぞれ当該中央線に直交する２本の直交線の間に位置する領域を第１ステップ形成領域ＡＲ１とし、
   前記ステップ形状部の稜線は、前記第１ステップ形成領域内を前記第２凹状外周縁部に沿った方向に延びる第１の稜線と、その第１の稜線の端部にそれぞれ連続して前記各基準線に沿って延びる左右の第２の稜線とから構成されることを特徴とする伸びフランジ成形部品の製造方法。
3. 前記基準線に沿って延びる第２の稜線は、対象とする前記基準線と平行で且つ該基準線から左右両方向にそれぞれ５ｍｍオフセットした２本の線内の領域内を延びることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した伸びフランジ成形部品の製造方法。
4. 前記ステップ形状部のステップの高さは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した伸びフランジ成形部品の製造方法。

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