JP6146483B2 - プレス成形装置、この成形装置を用いたプレス成形品の製造方法、及びプレス成形品 - Google Patents

Description

本発明は、平面視において長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した外形形状を有するプレス成形品に関する。更に詳しくは、本発明は、断面形状がハット形のプレス成形品を製造するためのプレス成形装置、この成形装置を用いたプレス成形品の製造方法、及びプレス成形品に関する。

自動車の車体は、各種の構造部材（例：フロントピラーロアーアウターレインフォースメント、フロントピラーインナー、サイドシルアウターレインフォースメントリア、サイドシルインナー、リアサイドメンバー等）を含む。構造部材にはプレス成形品が多用される。多くの場合、構造部材に用いられるプレス成形品の断面形状はハット形又は溝形である。

図１（ａ）及び（ｂ）は、ハット形断面のプレス成形品の一例を模式的に示す図である。これらの図のうち、図１（ａ）は側面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。図１（ｂ）に示すように、プレス成形品９０は、天板部９０ａと、縦壁部９０ｂ、９０ｃと、フランジ部９０ｄ、９０ｅと、を備える。縦壁部９０ｂ、９０ｃは、天板部９０ａの両側部にそれぞれ繋がる。フランジ部９０ｄ、９０ｅは、縦壁部９０ｂ、９０ｃにそれぞれ繋がる。図１（ａ）及び（ｂ）に示すプレス成形品９０は、平面視において長手方向に沿って直線状に延びる。

このようなハット形断面のプレス成形品は、パンチ及びダイを用いたプレス加工によって成形される。プレス成形の際、素材である金属板（例：鋼板）の縁部を押さえるために、ブランクホルダを用いる場合がある。ブランクホルダを用いたプレス成形は、絞り成形とも呼ばれる。また、プレス成形（絞り成形）では、ブランクホルダとともにパッドを用いる場合がある。

図２（ａ）〜図２（ｆ）は、従来の一般的なプレス成形（絞り成形）の加工工程を模式的に示す断面図である。これらの図のうち、図２（ａ）は成形開始前の状態を示す。図２（ｂ）はブランクホルダによって素材金属板を挟み込んだ状態を示す。図２（ｃ）はパッドによって素材金属板を挟み込んだ状態を示す。図２（ｄ）及び（ｅ）は順にダイへのパンチの押し込み過程の状態を示す。図２（ｆ）は成形完了時の状態を示す。図２（ａ）〜（ｆ）に示す加工工程は、素材金属板７０にプレス加工を施し、ハット形断面のプレス成形品を成形する場合を示している。このプレス成形品は、天板部、縦壁部及びフランジ部を有する。

プレス成形装置２０は上型４０と下型３０とを備える。上型４０はダイ５０とパッド４１とを含む。下型３０は、パンチ３１と、パンチ３１の両側部にそれぞれ隣接するブランクホルダ３２、３３と、を含む。

パンチ３１は、プレス成形品の形状が反映された型彫刻部を有する。すなわち、図２（ａ）に示すように、パンチ３１は、プレス成形品の天板部に対応する形状の先端面３１ａを有する。更に、パンチ３１は、プレス成形品の縦壁部に対応する形状の外側側面３１ｂ、３１ｃを有する。

ダイ５０は、プレス成形品の形状が反映された型彫刻部を有する。すなわち、ダイ５０は、プレス成形品のフランジ部に対応する形状の案内面５０ｃ、５０ｄを有する。更に、ダイ５０は、プレス成形品の縦壁部に対応する形状の内側側面５０ａ、５０ｂを有する。パッド４１は、ダイ５０の一部を構成し、プレス成形品の天板部に対応する形状の先端面を有する。

また、パッド４１は、パッド用加圧機構（例：ばね、ゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等）４２を介してダイ５０に装着されている。これにより、パッド４１はプレス方向にスライド可能となる。したがって、パッド４１はダイ５０に対して個別にスライド可能である。パッド４１の先端面は、パンチ３１の先端面３１ａに対向する。なお、パッド４１は、プレス成形装置のラム（図示省略）と一体となって同じ動きをする金型、固定用治具等に装着される場合もある。

ブランクホルダ３２、３３は、それぞれブランクホルダ用加圧機構（例：ばね、ゴム、油圧シリンダ、ガスシリンダ等）３６、３７によって、プレス方向にスライド可能に支持されている。ここで、プレス方向とは、プレス成形の際にパンチ３１とダイ５０とが相対的に移動する方向のことである。図２（ａ）〜（ｆ）に示すプレス成形装置２０では、上下方向がプレス方向となる。

このような構成のプレス成形装置２０を用い、図１に示すハット形断面のプレス成形品は以下の工程を経て製造される。図２（ａ）に示すように、上型４０が上方に退避した状態で、素材金属板７０が下型３０の上に載置される。その状態で上型４０が下降する。すると、図２（ｂ）に示すように、ダイ５０の案内面５０ｃ、５０ｄが素材金属板７０を介してブランクホルダ３２、３３に当接し、ブランクホルダ用加圧機構３６、３７が上向きに復元力を付与しながら下降する。このブランクホルダ用加圧機構３６、３７の復元力によってブランクホルダ３２、３３が素材金属板７０に押し付けられる。これにより、素材金属板７０がダイ５０とブランクホルダ３２、３３とによって挟み込まれる。

上型４０が更に下降すると、図２（ｃ）に示すように、パッド４１が素材金属板７０を介してパンチ３１に当接し、パッド用加圧機構４２が縮む。このパッド用加圧機構４２の復元力によってパッド４１が素材金属板７０に押し付けられる。これにより、素材金属板７０がパンチ３１とパッド４１とによって挟み込まれる。

このように素材金属板７０を挟み込んだ状態で、上型４０が更に下降する。すると、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、パンチ３１とダイ５０とが相対的に移動し、パンチ３１がダイ５０に押し込まれる。これにより、素材金属板７０の幅方向の両側部がダイ５０の案内面５０ｃ、５０ｄに沿って中央に向けて移動し、これに伴って、素材金属板７０の一部がダイ５０の型彫刻部内に押し込まれる。

そして、図２（ｆ）に示すように、上型４０が下死点に到達する。これにより、天板部がパンチ３１の先端面３１ａとパッド４１により仕上げられ、縦壁部がパンチ３１の外側側面３１ｂ、３１ｃとダイ５０の内側側面５０ａ、５０ｂによって仕上げられる。また、フランジ部は、ダイ５０の案内面５０ｃ、５０ｄとブランクホルダ３２、３３によって仕上げられる。このようなプレス成形により、ハット形断面のプレス成形品が製造される。

ハット形断面のプレス成形品を成形するための従来技術として、下記のものがある。

特開２００９−２５５１１６号公報（特許文献１）は、パンチ及びダイによるプレス成形でパッドを用いる技術を開示する。特許文献１の技術では、プレス成形中にパンチ位置、ダイ位置及びパッド位置を測定する。これらの測定値に基づき、パッドの位置を制御し、成形開始からダイとパッドの相対変位が零になるまで、パッドとパンチの相対変位が１０〜２０ｍｍの範囲内になるようにする。このようにパッドの位置を制御することにより、パンチとパッドの間の素材金属板に弛みを形成し、この形成した弛みをプレス成形の後期で押しつぶす。これにより、特許文献１では、曲げ領域が拡大し、その結果、スプリングバックを低減できる、としている。

国際公開ＷＯ２０１１／１４５６７９号公報（特許文献２）は、ダイ、曲げ型及びパッドを用いたプレス成形方法に関する技術を開示する。特許文献２の技術で製造されるプレス成形品は、平面視において長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した外形形状を有する。このプレス成形品は、天板部、天板部に繋がる縦壁部、及び縦壁部に繋がるフランジ部を備える。具体的には、天板部の両側部のうち、湾曲内側の側部には、全範囲にわたって縦壁部が形成される。天板部の湾曲外側の側部には、一方の端から湾曲するまでの範囲にのみ縦壁部が形成される。すなわち、特許文献２のプレス成形品は、天板部の湾曲外側の広い範囲で縦壁部が欠落した不完全なハット形断面である。

特許文献２の技術では、素材金属板をダイとパッド及び曲げ型との間に配置し、パッドを素材金属板に近接又は接触させた状態でプレス成形を行う。その際、素材金属板の少なくとも一部を、ダイの領域のうちの天板部に対応する領域の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。これにより、特許文献２では、プレス成形品の湾曲した領域において、フランジ部で割れの発生を抑制できるとともに、天板部でしわの発生を抑制できる、としている。

特開２００９−２５５１１６号公報 国際公開ＷＯ２０１１／１４５６７９号公報

車体構造部材（フロントピラー部、サイドシル部等）は、単独のプレス成形品から構成されたり、複数のプレス成形品がスポット溶接等によって接合されて構成される。フロントピラー部は、その下端をサイドシル部の先端と接合される。フロントピラー部のうちでサイドシル部と接合される部分は、フロントピラーロアーアウターレインフォースメント及びフロントピラーインナーで構成される。フロントピラーロアーアウターレインフォースメントには、ハット形断面のプレス成形品が用いられる。一例として、前記特許文献２に開示されたプレス成形品が挙げられる。

このようなフロントピラーロアーアウターレインフォースメントは、長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した形状とされる。車体剛性等の性能及び衝突安全性能の向上のためである。

図３（ａ）及び（ｂ）は、ハット形断面のプレス成形品の別例を模式的に示す図である。これらの図のうち、図３（ａ）は平面図を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。図３（ａ）及び（ｂ）に示すプレス成形品は、フロントピラーロアーアウターレインフォースメントに適用されるものであり、平面視において長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した外形形状を有し、長手方向の全範囲にわたってハット形断面を有する。以下、このような形状のプレス成形品を「特定プレス成形品」ともいう。なお、図３（ａ）及び（ｂ）には、説明の便宜上、フロントピラーロアーアウターレインフォースメントとして用いられるプレス成形品を例示し、サイドシル部と接合される下端側を長手方向の「後」と呼び（図３（ａ）中の円で囲った符号「Ｂ」参照）、この「後」とは反対の上端側を長手方向の「前」と呼ぶ（図３（ａ）中の円で囲った符号「Ｆ」参照）。

図３（ｂ）に示すように、プレス成形品１０は、天板部１０ａと、第１縦壁部１０ｂと、第２縦壁部１０ｃと、第１フランジ部１０ｄと、第２フランジ部１０ｅと、を備える。天板部１０ａは、Ｌ字状の湾曲領域を含む。第１縦壁部１０ｂは、天板部１０ａの両側部のうちの湾曲内側の側部の全範囲に繋がる。第２縦壁部１０ｃは、天板部１０ａの両側部のうちの湾曲外側の側部の全範囲に繋がる。第１フランジ部１０ｄは第１縦壁部１０ｂに繋がる。第２フランジ部１０ｅは第２縦壁部１０ｃに繋がる。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、天板部１０ａと第１縦壁部１０ｂとの境界部１０ｆは、天板部１０ａの湾曲領域に沿って湾曲した略１／４円弧の弧部位１０ｊ（以下、「天板部第１弧状部位」ともいう）を有する（図３（ａ）中の太線参照）。また、天板部１０ａと第２縦壁部１０ｃとの境界部１０ｇも、天板部１０ａの湾曲領域に沿って湾曲した略１／４円弧の弧状部位１０ｋ（以下、「天板部第２弧状部位」ともいう）を有する（図３（ａ）中の太線参照）。

特定プレス成形品１０は、パンチ、ダイ及びブランクホルダを用いたプレス成形により製造することができる。しかし、素材金属板として、高強度の金属板、例えば引張強度（ＴＳ）が５９０ＭＰａ以上の金属板を使用する場合、プレス成形品１０に割れ又はしわが発生し易い。

一方、素材金属板として、引張強度（ＴＳ）が５９０ＭＰａ未満の金属板を使用する場合であっても、第１縦壁部１０ｂの深さｄ１又は第２縦壁部１０ｃの深さｄ２が深いと、プレス成形品１０に割れ又はしわが発生し易い。また、天板部第１弧状部位１０ｊの曲率半径が小さい場合、又は天板部第２弧状部位１０ｋの曲率半径が小さい場合にも、プレス成形品１０に割れ又はしわが発生し易い。

図４（ａ）〜（ｃ）は、プレス成形によって特定プレス成形品を製造したときの板厚減少率の分布を示す図である。これらの図のうち、図４（ａ）は、パンチ、ダイ及びブランクホルダを用いた絞り成形により、前記図３に示す特定プレス成形品を製造した場合を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）と同じ絞り成形により、長手方向の一端が閉じられた形状の特定プレス成形品を製造した場合を示す。図４（ｃ）は、パンチ、ダイ及びブランクホルダに加えてパッドを用いた絞り成形により、前記図３に示す特定プレス成形品を製造した場合を示す。図４（ａ）〜（ｃ）では、濃淡によって板厚減少率を示し、プレス成形前の素材金属板７０の輪郭形状を実線で示す。板厚減少率は、素材金属板７０の厚みを基準とした板厚の減少率（％）である。

板厚減少率は、ＦＥＭ解析により求めた。その際、素材金属板は、板厚が１．６ｍｍの９８０ＭＰａ級デュアルフェーズ高強度鋼板とした。プレス成形品の寸法及び形状は、後述する実施例のものと同様とした。また、板厚減少率ｒｔｂ（％）は、下記（１）式により算出した。
ｒｔｂ＝（ｔｂ−ｔ）／ｔｂ×１００ ・・・（１）
上記（１）式中、ｔｂは素材金属板の板厚（ｍｍ）であり、ｔはプレス成形品の板厚（ｍｍ）である。

図４（ａ）に示すように、パンチ、ダイ及びブランクホルダを用いた絞り成形により、特定プレス成形品を製造した場合、天板部第２弧状部位の湾曲内側のＸ領域で、著しく減肉が発生している。ここで、素材金属板に採用した材料の特性により、板厚減少率が１８％程度を越えると、実際のプレス成形で得られる成形品に割れが発生する。このため、図４（ａ）に示す特定プレス成形品においては、Ｘ領域で割れが発生する。なお、Ｘ領域は、このＸ領域に隣接する天板部第２弧状部位、及びこの弧状部位の近傍を含む。

また、図４（ａ）に示す特定プレス成形品の場合、天板部第１弧状部位の湾曲外側のＹ領域で、板厚減少率が長手方向に沿って短いサイクルで増加と減少を繰り返している。これは、実際のプレス成形で得られる成形品にしわが発生することを意味する。このため、図４（ａ）に示す特定プレス成形品においては、Ｙ領域でしわが発生する。なお、Ｙ領域は、このＹ領域に隣接する天板部第１弧状部位、及びこの弧状部位の近傍を含む。

図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）と同じ絞り成形により、長手方向の一端が閉じられた形状の特定プレス成形品を製造した場合、図４（ａ）と同じくＸ領域で減肉が発生している。ただし、図４（ａ）と比較し、その減肉量が低減していることから、割れの発生が低減する。また、図４（ｂ）に示す特定プレス成形品においては、図４（ａ）と同じくＹ領域でしわが発生している。なお、図４（ｂ）に示す特定プレス成形品は、長手方向の後端で第１縦壁部及び第２縦壁部が繋がる形状であるため、この形状に合わせてパンチ、ダイ及び素材金属板の形状は変更された。

図４（ｃ）に示すように、パンチ、ダイ及びブランクホルダに加えてパッドを用いた絞り成形により、特定プレス成形品を製造した場合、図４（ａ）と同じくＸ領域で著しく減肉が発生している。このことから、Ｘ領域で割れが発生する。また、図４（ｃ）に示す特定プレス成形品においては、Ｙ領域でしわが抑制されている。

図４（ａ）〜（ｃ）に示す特定プレス成形品では、天板部の湾曲領域に対応する湾曲内側の第１フランジ部におけるＺ領域（前記図３（ａ）参照）に、大きく余肉が設けられている。この余肉は、素材金属板の幅を拡大することにより得られる。この余肉が設けられない場合、前記図３（ａ）に示すように、Ｚ領域で割れが発生し易い。また、Ｚ領域は、第１フランジ部と第１縦壁部との境界部のうちでＺ領域に隣接する弧状部位（以下、「フランジ部第１弧状部位」ともいう）、及びこの弧状部位の近傍を含む。

このような割れ又はしわの発生を抑制する方法として、特定プレス成形品の絞り成形に前記特許文献１の技術を適用することが考えられる。この場合、パンチ及びダイによるプレス成形でパッドを用いるので、Ｙ領域のしわをある程度低減することは可能である。しかし、その反面、天板部の湾曲領域に対応する湾曲外側の第２フランジ部におけるＷ領域（前記図３（ａ）参照）に、しわが発生する。Ｗ領域は、第２フランジ部と第２縦壁部との境界部のうちでＷ領域に隣接する弧状部位（以下、「フランジ部第２弧状部位」ともいう）、及びこの弧状部位の近傍を含む。

また、前記特許文献２の技術で製造対象とするプレス成形品は、縦壁部が広範囲で欠落した不完全なハット形断面のプレス成形品である。このため、特許文献２の技術は、特定プレス成形品の絞り成形に適用することは困難である。仮に、特許文献２の技術を特定プレス成形品の絞り成形に適用する場合、第２フランジ部におけるＷ領域（前記図３（ａ）参照）に、しわが発生する。

本発明は上記の実情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、平面視において長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した外形形状を有するとともに、長手方向の概ね全範囲にわたってハット形断面を有するプレス成形品に関し、下記の特性を有する、プレス成形装置、この成形装置を用いたプレス成形品の製造方法、及びプレス成形品を提供することである：
割れ及びしわが低減されたプレス成形品を得ること。

本発明の一実施形態によるプレス成形装置は、平面視において長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した外形形状を有するプレス成形品を製造するためのプレス成形装置である。
前記プレス成形品は、
Ｌ字状の湾曲領域を含む天板部と、
前記天板部の両側部のうちの湾曲内側の側部に繋がる第１縦壁部と、
前記天板部の両側部のうちの湾曲外側の側部に繋がる第２縦壁部と、
前記第１縦壁部に繋がる第１フランジ部と、
前記第２縦壁部に繋がる第２フランジ部と、を備える。

前記プレス成形装置は、パンチと、第１ブランクホルダと、第２ブランクホルダと、ダイと、パッドと、先行部と、拘束機構と、を備える。
パンチは、前記天板部、前記第１縦壁部及び前記第２縦壁部にそれぞれ対応する形状の先端面、第１外側側面及び第２外側側面を有する。
第１ブランクホルダは、前記パンチの湾曲内側に隣接し、プレス方向にスライド可能である。
第２ブランクホルダは、前記パンチの湾曲外側に隣接し、プレス方向にスライド可能である。
ダイは、前記パンチ、前記第１ブランクホルダ及び前記第２ブランクホルダと対を成し、前記第１縦壁部及び前記第２縦壁部にそれぞれ対応する形状の第１内側側面及び第２内側側面と、前記第１ブランクホルダ及び前記第２ブランクホルダにそれぞれ対向する第１案内面及び第２案内面と、を有する。
パッドは、前記ダイの一部を構成し、プレス方向にスライド可能であり、前記パンチの前記先端面の全領域のうち、少なくとも前記天板部の前記湾曲領域に対応する領域に対向する。
先行部は、前記ダイの一部を構成し、プレス方向にスライド可能であり、前記第１案内面及び前記第１内側側面の全領域のうち、少なくとも前記天板部の前記湾曲領域に対応する領域を含む。

前記プレス成形装置の動作は、以下のとおりである。
前記パンチと前記ダイとをプレス方向に相対的に移動させることにより、前記パンチを前記ダイに押し込んで金属板を前記プレス成形品に成形する際、前記先行部の前記第１案内面が前記ダイの前記第２案内面よりも先行し、前記第１縦壁部及び前記第１フランジ部が形成される。その後、前記拘束機構によって前記パンチに対する前記第１ブランクホルダ及び前記先行部のスライドが拘束され、この拘束状態で前記ダイへの前記パンチの押し込みが継続され、前記第２縦壁部及び第２フランジ部が形成される。

上記のプレス成形装置は、更に、クッションと、ストッパーと、を備える構成とすることができる。
クッションは、クッションピンを介して前記第１ブランクホルダをプレス方向にスライド可能に支持する。
ストッパーは、前記第１ブランクホルダのスライドを制限する。
この構成の場合、前記拘束機構は、前記第１ブランクホルダのスライドを前記ストッパーで制限しつつ前記クッションピンと前記第１ブランクホルダとを分離させることにより、前記第１ブランクホルダのスライドを拘束し、この第１ブランクホルダの拘束に伴って前記先行部のスライドを拘束する。

上記のプレス成形装置は、上記の構成に代えて、更に、加圧機構を備える構成とすることができる。
加圧機構は、前記第１ブランクホルダをプレス方向にスライド可能に支持する。
この構成の場合、前記拘束機構は、前記第１ブランクホルダのスライドを制限することによって前記第１ブランクホルダを拘束し、この第１ブランクホルダの拘束に伴って前記先行部のスライドを拘束する。

本発明の一実施形態によるプレス成形品の製造方法は、プレス成形により、金属板から上記のプレス成形品を製造する際、前記第１縦壁部及び前記第１フランジ部の成形を前記第２縦壁部及び前記第２フランジ部の成形よりも先行して実施する。

上記の製造方法は、下記の構成を採用することができる。
前記プレス成形品の製造方法は、上記のプレス成形装置を用い、保持工程と、成形工程と、を含む。
保持工程では、前記先行部の前記第１案内面が前記ダイの前記第２案内面よりも先行した状態で、前記第１ブランクホルダ、前記第２ブランクホルダ及び前記パッドによって前記金属板を挟み込む。
成形工程では、前記パンチと前記ダイとをプレス方向に相対的に移動させることにより、前記パンチを前記ダイに押し込んで前記金属板を前記プレス成形品に成形する。
前記成形工程は、第１ステップと、第２ステップと、を含む。
第１ステップでは、前記先行部の前記第１案内面が前記ダイの前記第２案内面よりも先行した状態で、前記ダイへの前記パンチの押し込みを行い、前記第１縦壁部及び前記第１フランジ部を成形する。
第２ステップでは、前記拘束機構によって前記パンチに対する前記第１ブランクホルダ及び前記先行部のスライドが拘束され、この拘束状態で前記ダイへの前記パンチの押し込みを継続し、前記第２縦壁部及び第２フランジ部を成形する。

本発明の一実施形態によるプレス成形品は、平面視において長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した外形形状を有する。
前記プレス成形品は、
Ｌ字状の湾曲領域を含む天板部と、
前記天板部の両側部のうちの湾曲内側の側部に繋がる第１縦壁部と、
前記天板部の両側部のうちの湾曲外側の側部に繋がる第２縦壁部と、
前記第１縦壁部に繋がる第１フランジ部と、
前記第２縦壁部に繋がる第２フランジ部と、を備え、
引張強度が５９０ＭＰａ以上である。

本発明のプレス成形装置、この成形装置を用いたプレス成形品の製造方法、及びプレス成形品は、下記の顕著な効果を有する：
割れ及びしわが低減されたプレス成形品を得ること。

図１（ａ）及び（ｂ）は、ハット形断面のプレス成形品の一例を模式的に示す図である。 図２（ａ）〜図２（ｆ）は、従来の一般的なプレス成形の加工工程を模式的に示す断面図である。 図３（ａ）及び（ｂ）は、ハット形断面のプレス成形品の別例を模式的に示す図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、プレス成形によって特定プレス成形品を製造したときの板厚減少率の分布を示す図である。 図５は、本発明の第１実施形態のプレス成形装置を模式的に示す断面図である。 図６（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１実施形態のプレス成形装置によるプレス成形の加工工程を模式的に示す断面図である。 図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２実施形態のプレス成形装置によるプレス成形の加工工程を模式的に示す断面図である。 図８は、本発明の第３実施形態のプレス成形装置における上型を模式的に示す断面図である。 図９は、先行部が下死点時に当接する領域の一例を模式的に示すプレス成形品の平面図である。 図１０は、パッドが下死点時に当接する領域の一例を模式的に示すプレス成形品の平面図である。 図１１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第４実施形態のプレス成形による加工工程を模式的に示す断面図である。 図１２は、実施例１のプレス成形によって製造されるプレス成形品を模式的に示す平面図である。 図１３は、実施例１のプレス成形によって特定プレス成形品を製造したときの板厚減少率の分布を示す図である。 図１４は、実施例２のプレス成形によって特定プレス成形品を製造したときの板厚減少率の分布の一例を示す図である。 図１５（ａ）〜（ｃ）は、実施例２の結果としてダイのストローク差と板厚減少率の関係を示す図である。

本発明者らは、上記目的を達成するため、種々の試験を行い、鋭意検討を重ねた。その結果、後述する図５に示すように、パッド４１とともにブランクホルダ３２、３３を用いるプレス成形（絞り成形）の際、ダイの湾曲内側の案内面（第１案内面）５０ｃが湾曲外側の案内面（第２案内面）５０ｄよりも先行するのが有効であることを見出した。この場合、天板部の湾曲領域の湾曲内側、より具体的には、第１縦壁部及び第１フランジ部を先行して仕上げる。これにより、素材金属板が湾曲内側に偏る。このため、第１案内面５０ｃが先行しない場合に比べて、天板部第２弧状部位１０ｋの近傍で、素材金属板が余剰な状態となる。この状態で、天板部の湾曲領域の湾曲外側、より具体的には、第２縦壁部及び第２フランジ部を仕上げる。これにより、天板部第２弧状部位１０ｋの湾曲内側のＸ領域で減肉を低減することができ、その結果として割れの発生を低減することが可能になる。

また、パッド４１とともにブランクホルダ３２、３３を用いることにより、天板部第１弧状部位１０ｊの湾曲外側のＹ領域でしわの発生を低減することができる。その結果、プレス成形品で板厚の変化を低減することが可能になる。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図５は、本発明の第１実施形態のプレス成形装置を模式的に示す断面図である。第１実施形態のプレス成形装置２０は、前記図３に示す特定プレス成形品１０を製造するための絞り成形に用いられる。なお、図５に示す断面は、前記図３（ａ）のＢ−Ｂ断面に対応する。後述する第２及び第３実施形態でも同様とする。

プレス成形装置２０は、ラム６１と、上型４０と、下型３０と、ボルスター６２と、クッション３５と、を備える。ラム６１はプレス方向（上下方向）にスライドする。ボルスター６２の下には、クッション３５が配置される。クッション３５は、スプリング、流体圧等によって上方に向かって均一な圧力を発生させる。なお、図５には素材金属板７０も示す。

下型３０は、パンチ３１と、第１ブランクホルダ３２と、第２ブランクホルダ３３と、を含む。パンチ３１は、プレス成形品１０の形状が反映された型彫刻部を有する。すなわち、パンチ３１は、プレス成形品１０の天板部１０ａに対応する形状の先端面３１ａを有する。更に、パンチ３１は、第１縦壁部１０ｂに対応する形状の第１外側側面３１ｂを有するとともに、第２縦壁部１０ｃに対応する形状の第２外側側面３１ｃを有する。したがって、パンチ３１の平面視での形状は、プレス成形品１０と同様に、長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した形状である。

第１ブランクホルダ３２は、パンチ３１の湾曲内側に配置され、パンチ３１と隣接する。また、第２ブランクホルダ３３は、パンチ３１の湾曲外側に配置され、パンチ３１と隣接する。

第１ブランクホルダ３２及び第２ブランクホルダ３３は、それぞれクッションピン３４の上端に装着されている。それらのクッションピン３４は、ボルスター６２を貫通し、個別にプレス方向（上下方向）に移動可能に支持されている。クッションピン３４の下端は、クッション３５に押し当てられる。このため、第１ブランクホルダ３２及び第２ブランクホルダ３３は、クッションピン３４を介してクッション３５より上向きの復元力を付与されながら、プレス方向にスライド可能に支持される。

第１ブランクホルダ３２を支持するクッションピン３４には、第１ブランクホルダ３２のスライド移動を制限するため、プレス成形装置に固定のストッパー５６が設けられる。ストッパー５６は、第１ブランクホルダ３２のスライドを拘束するとともに、後述するダイの先行部５４のスライドを拘束する拘束機構を構成する。また、第１ブランクホルダ３２は、クッションピン３４とは分離可能な状態でクッションピン３４に装着される。

上型４０は、ダイ５０（５１〜５３）とパッド４１とを含む。ダイ５０は、ダイプレート５１と、第１ダイ５２と、第２ダイ５３と、から構成され、これらの金型を一体とした状態のときにプレス成形品１０の形状が反映された型彫刻部を持つ。型彫刻部で言えば、パッド４１は、ダイ５０の一部を構成し、プレス成形品１０の天板部１０ａに対応する形状の先端面を有する。すなわち、パッド４１は、パンチ３１の先端面３１ａに対向して配置される。

第１ダイ５２は、第１ブランクホルダ３２に対向する。すなわち、第１ダイ５２は、パンチ３１（プレス成形品１０）の湾曲内側に配置される。第１ダイ５２は、プレス成形品１０の第１フランジ部１０ｄに対応する形状の第１案内面５０ｃを有する。更に、第１ダイ５２は、プレス成形品１０の第１縦壁部１０ｂに対応する形状の第１内側側面５０ａを有する。第１内側側面５０ａは、パンチ３１の第１外側側面３１ｂに対応する形状でもある。

第２ダイ５３は、第２ブランクホルダ３３に対向する。すなわち、第２ダイ５３は、パンチ３１（プレス成形品１０）の湾曲外側に配置される。第２ダイ５３は、プレス成形品１０の第２フランジ部１０ｅに対応する形状の第２案内面５０ｄを有する。更に、第２ダイ５３は、プレス成形品１０の第２縦壁部１０ｃに対応する形状の第２内側側面５０ｂを有する。第２内側側面５０ｂは、パンチ３１の第２外側側面３１ｃに対応する形状でもある。

ここで、パンチ３１（プレス成形品１０）の湾曲内側に配置される第１ダイ５２には、先行部５４が設けられる。先行部５４は、第１案内面５０ｃ及び第１内側側面５０ａの全領域のうち、少なくとも、プレス成形品１０の天板部１０ａの湾曲領域に対応する領域を含む。すなわち、先行部５４は、第１ダイ５２の第１案内面５０ｃ及び第１内側側面５０ａの一部を構成する。後述する図９を用いて説明するように、プレス成形品１０の第１フランジ部１０ｄと第１縦壁部１０ｂとの境界部１０ｈは、天板部１０ａの湾曲領域に沿って湾曲した略１／４円弧の弧状部位１０ｌ（フランジ部第１弧状部位）を含む。例えば、先行部５４が有する第１案内面５０ｃは、そのフランジ部第１弧状部位１０ｌの湾曲内側の領域を含む領域１０ｎに対応する。

先行部５４は、第１ダイ５２と一体であってもよいし、第１ダイ５２から分離独立したものであってもよい。図５には、先行部５４が第１ダイ５２と一体である場合を示す。先行部５４（第１ダイ５２）は、先行部用加圧機構（例：ばね、ゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等）５５を介して支持されている。これにより、先行部５４は、プレス方向にスライド可能となる。一方、第２ダイ５３は、ダイプレート５１に、例えばボルトによって固定される。したがって、先行部５４の第１案内面５０ｃは、第２ダイ５３の第２案内面５０ｄに対してスライド可能である。

パッド４１は、パッド用加圧機構（例：ばね、ゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等）４２を介して支持されている。これにより、パッド４１は、プレス方向にスライド可能となる。パッド４１は、パンチ３１の先端面３１ａの全領域のうち、少なくとも、プレス成形品１０の天板部１０ａの湾曲領域に対応する領域に対向する。すなわち、パッド４１は、ダイ５０の一部を構成する。例えば、パッド４１は、後述する図１０を用いて説明するように、プレス成形品１０の天板部第１弧状部位１０ｊの湾曲外側の領域を含む領域１０ｍに対応する。プレス成形品１０の天板部１０ａにおいて、パッド４１に対応する領域１０ｍ、その中でも天板部第１弧状部位１０ｊに隣接する領域は、しわが発生し易い領域（以下、「しわ発生領域」ともいう）である。

このような構成のプレス成形装置２０を用い、前記図３に示す特定プレス成形品１０は以下の工程を経て製造される。

図６（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１実施形態のプレス成形装置によるプレス成形（絞り成形）の加工工程を模式的に示す断面図である。これらの図のうちの図６（ａ）は成形開始前の状態を示す。６図（ｂ）はブランクホルダによって素材金属板を挟み込んだ状態を示す。図６（ｃ）はパッドによって素材金属板を挟み込んだ状態を示す。図６（ｄ）は先行部が拘束された時点の状態を示す。図６（ｅ）は成形完了時の状態を示す。

成形前の状態では、図６（ａ）に示すように、上型４０が上死点にあり、下型３０から上方に退避している。この状態のとき、上型４０に関して、パッド４１の先端面と第２ダイ５３の第２案内面５０ｄは、同じ高さ位置に配置される。ただし、パッド４１の先端面は、第２ダイ５３の第２案内面５０ｄよりも高い位置に配置されても構わない。先行部５４（第１ダイ５２）の第１案内面５０ｃは、第２ダイ５３の第２案内面５０ｄよりも低い位置に配置される。一方、下型３０に関しては、第１ブランクホルダ３２及び第２ブランクホルダ３３は、パンチよりも高い位置に配置される。更に、第１ブランクホルダ３２は、第２ブランクホルダ３３よりも高い位置に配置される。このような上型４０の配置により、プレス成形の際、先行部５４の第１案内面５０ｃが第２ダイ５３の第２案内面５０ｄよりも先行するようになる。そして、下型３０の上に（厳密には第１ブランクホルダ３２及び第２ブランクホルダ３３の上に）、素材金属板７０が載置される。

この状態から、上型４０が下降し、パンチ３１とダイ５０とがプレス方向に相対的に移動する。すると、図６（ｂ）に示すように、先行部５４及び第１ダイ５２の第１案内面５０ｃが素材金属板７０を介して第１ブランクホルダ３２に当接する。これと合わせ、第２ダイ５３の第２案内面５０ｄが素材金属板７０を介して第２ブランクホルダ３３に当接する。これにより素材金属板７０が、先行部５４（第１ダイ５２）と第１ブランクホルダ３２とによって挟み込まれ、更に第２ダイ５３と第２ブランクホルダ３３とによって挟み込まれる。その際、第１ブランクホルダ３２及び第２ブランクホルダ３３には、クッションピン３４を介してクッション３５の復元力が付与される。また、先行部５４には、先行部用加圧機構５５の復元力が付与される。

続いて、上型４０が更に下降する。すると、図６（ｃ）に示すように、パッド４１が素材金属板７０を介してパンチ３１に当接する。これにより、素材金属板７０がパンチ３１とパッド４１とによって挟み込まれる。その際、パンチ３１には、パッド用加圧機構４２の復元力が付与される。

先行部５４に付与される先行部用加圧機構５５の復元力は、第１ブランクホルダ３２に付与されるクッション３５の復元力より大きい。このため、先行部５４によって第１ブランクホルダ３２が押し込まれ、図６（ｃ）に示すように、先行部５４の第１案内面５０ｃが第２ダイ５３の第２案内面５０ｄよりも先行する状態が維持される。

このように素材金属板７０を挟み込んだ状態で、上型４０が更に下降する。すると、先行部５４の第１案内面５０ｃが第２ダイ５３の第２案内面５０ｄよりも先行した状態で、パンチ３１がダイ５０に押し込まれ、素材金属板７０が加工される。やがて、図６（ｄ）に示すように、素材金属板７０がパンチ３１の第１外側側面３１ｂに押し当てられることにより、素材金属板７０への第１縦壁部１０ｂの成形がほぼ完了する。この第１縦壁部１０ｂの成形は、第１ダイ５２（先行部５４）の第１内側側面５０ａが素材金属板７０に押し当てられることによっても行われる。また、先行部５４と第１ブランクホルダ３２とにより、素材金属板７０への第１フランジ部１０ｄの成形がほぼ完了する。一方、先行部５４の第１案内面５０ｃが第２ダイ５３の第２案内面５０ｄよりも先行した状態であるので、第２縦壁部１０ｃ及び第２フランジ部１０ｅの成形は継続中となる。

このように素材金属板７０から第１縦壁部１０ｂ及び第１フランジ部１０ｄを先行して成形すると、素材金属板７０が湾曲内側の先行部５４側（第１ダイ５２側）に引き込まれる。より具体的には、前記図３に実線矢印で示す方向に素材金属板７０が引き込まれる。

図６（ｄ）に示すように、第１縦壁部１０ｂ及び第１フランジ部１０ｄの成形が完了した状態で、拘束機構（ストッパー）５６によって第１ブランクホルダ３２及び先行部５４のスライドが拘束される。これにより、成形された第１縦壁部１０ｂ及び第１フランジ部１０ｄの更なる変形が防止される。このような第１ブランクホルダ３２のスライドの拘束に伴い、先行部５４がパンチ３１に対してスライドするのも拘束される。

上型４０が更に下降する。すると、パンチ３１に対する第１ブランクホルダ３２及び先行部５４のスライドが拘束されていることから、第１ブランクホルダ３２とクッションピン３４とが分離するとともに、先行部５４がダイプレート５１側に押し込まれる。一方、第２ダイ５３は下降し、第２縦壁部１０ｃ及び第２フランジ部１０ｅの加工は継続する。

そして、図６（ｅ）に示すように、上型４０が下死点に到達する。これにより、第２縦壁部１０ｃ及び第２フランジ部１０ｅの成形が完了する。このようなプレス成形により、前記図３に示す特定プレス成形品１０が製造される。

本実施形態のプレス成形によれば、第１縦壁部１０ｂ及び第１フランジ部１０ｄの成形がほぼ完了した時、素材金属板７０が湾曲内側の先行部５４側（第１ダイ５２側）に引き込まれる。これにより、素材金属板７０は、天板部第２弧状部位１０ｋ及びその近傍で、余剰な状態となる。この状態から、パンチ３１の先端面３１ａ及び第２外側側面３１ｃによって、第２縦壁部１０ｃの成形が進行し、完了する。このため、素材金属板７０として高強度の金属板、例えば引張強度（ＴＳ）が５９０ＭＰａ以上の金属板を使用する場合であっても、天板部第２弧状部位１０ｋの湾曲内側のＸ領域（天板部１０ａ、図４参照）で減肉を低減することができ、その結果として割れの発生を低減することができる。これに伴い、Ｘ領域の湾曲外側の第２縦壁部１０ｃでも減肉を低減することができる。

また、本実施形態のプレス成形によれば、パッド４１が、少なくとも、天板部第１弧状部位１０ｊの湾曲外側で素材金属板７０と当接する。このパッド４１とパンチ３１とによる素材金属板７０の挟み込みにより、天板部第１弧状部位１０ｊの湾曲外側のＹ領域（天板部１０ａ、図４参照）でしわが形成されるのを低減することができる。加えて、第１ブランクホルダ３２及び第２ブランクホルダ３３を用いて素材金属板７０を挟み込んだ状態で絞り成形を行うので、素材金属板７０の幅方向に発生する張力が増加する。これによっても、Ｙ領域でしわが形成されるのを低減することができる。

特に、第２ブランクホルダ３３を用いることにより、フランジ部第２弧状部位の湾曲外側のＷ領域（図３参照）でしわが形成されるのを低減することもできる。

フランジ部第１弧状部位の湾曲内側のＺ領域（図３参照）における割れの発生は、素材金属板７０の幅を拡大すれば低減される。プレス成形の際、素材金属板７０のうちで長手方向の後側に位置する領域がＺ領域及びその周辺に向かって流入し易くなり、その結果として第１フランジ部１０ｄの湾曲内側に余肉部が形成されるからである。この余肉部をプレス成形後にトリミングにより除去すれば、所望の形状のプレス成形品を得ることができる。

以上のとおり、本実施形態のプレス成形によれば、プレス成形品１０の減肉が低減されるため、割れの発生を低減することができる。しかも、しわを低減することができる。その結果、プレス成形品１０の板厚の変化を低減できる。したがって、割れ及びしわが低減されたプレス成形品１０を得ることが可能になる。このようなプレス成形品１０は、本実施形態のプレス成形により、引張強度が５９０ＭＰａ以上の素材金属板７０を用いて成形される。したがって、プレス成形品１０の引張強度は、５９０ＭＰａ以上になり、好ましくは９８０ＭＰａ以上になり、更に好ましくは１１８０ＭＰａ以上になる。

本実施形態のプレス成形は、素材金属板７０として低強度の金属板を使用する場合にも適用できる。この場合、天板部第１弧状部位１０ｊの曲率半径が小さくても、板厚の変化、並びに割れ及びしわが低減されたプレス成形品１０を得ることができる。もちろん、天板部第２弧状部位１０ｋの曲率半径が小さくても、問題はない。また、第１縦壁部１０ｂの深さｄ１又は第２縦壁部１０ｃの深さｄ２が深くても、問題はない。したがって、本実施形態のプレス成形を用いれば、プレス成形品の形状設計の自由度が増す。

［第２実施形態］
図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２実施形態のプレス成形装置によるプレス成形（絞り成形）の加工工程を模式的に示す断面図である。これらの各図は、前記図６（ａ）〜（ｅ）の各図と同様の状況を示す。

第２実施形態のプレス成形装置２０は、前記図６に示す第１実施形態のプレス成形装置２０の構成を基本とする。後述する第３及び第４実施形態でも同様とする。第２実施形態のプレス成形装置２０は、第１実施形態のプレス成形装置２０と比較し、拘束機構を変形した点で相違する。第２実施形態では、第１ブランクホルダ３２が、クッションピンに代えて、第１ブランクホルダ用加圧機構３６によってプレス方向にスライド可能に支持されている。その第１ブランクホルダ用加圧機構３６として、例えば、ばね、ゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等を採用できる。

第２実施形態では、第１ブランクホルダ３２のスライドが、第１ブランクホルダ用加圧機構３６を介したストッパー５６によって制限される。この制限によって第１ブランクホルダ３２が拘束され、この第１ブランクホルダ３２の拘束に伴って先行部５４のスライドが拘束される。

［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態のプレス成形装置における上型を模式的に示す断面図である。第３実施形態のプレス成形装置２０は、第１及び第２実施形態のプレス成形装置２０と比較し、上型４０を変形した点で相違する。第３実施形態では、第１ダイ５２が第１ダイ本体５２ａと先行部５４とから構成される。第３実施形態の先行部５４は、第１案内面５０ｃに関しては幅方向の全域を構成し、第１内側側面５０ａに関しては第１案内面５０ｃ近傍の一部を構成する。第１ダイ本体５２ａは、先行部５４から除かれた第１内側側面５０ａの残部を構成する。第１ダイ本体５２ａは、ダイプレート５１に固定される。先行部５４は、第１ダイ本体５２ａに固定された先行部用加圧機構５５を介して支持される。

第３実施形態の場合、先行部５４と第１ダイ本体５２ａとの間に金型分割ラインが存在する。この金型分割ラインはプレス成形品１０に転写されるおそれがある。このため、プレス成形品１０の表面品質を確保する観点からは、上記第１及び第２実施形態のような先行部５４を採用することが好ましい。

上記第１〜第３実施形態では、先行部５４が第１案内面５０ｃの幅方向の全域を構成する。ただし、素材金属板７０にプレス成形（絞り成形）を行える限り、先行部５４が第１案内面５０ｃの幅方向の一部を構成する態様であっても構わない。

また、先行部５４は、第１ダイ５２の長手方向の全範囲にわたって設けられてもよいが、部分的に設けてられてもよい。先行部５４が部分的に設けられる場合、金型分割ラインが存在することになる。この金型分割ラインは、例えば、プレス成形品１０の表面品質の制約に応じ、更に金型及びプレス機にかかる偏荷重に応じ、適宜設定すればよい。もっとも、プレス成形品１０の表面品質を確保する観点から、先行部５４は、第１ダイ５２の長手方向の全範囲にわたって設けられるのが好ましい。

図９は、先行部が下死点時に当接する領域の一例を模式的に示すプレス成形品の平面図である。先行部５４は、少なくとも、フランジ部第１弧状部位１０ｌ（図９中の太線参照）の湾曲内側の領域１０ｎ（図９中の網掛け部参照）で当接する。天板部第２弧状部位１０ｋの湾曲内側のＸ領域（図４参照）で減肉を低減するためである。これと合わせ、第１フランジ部１０ｄのＺ領域（図３参照）で割れの発生を低減するためである。

図１０は、パッドが下死点時に当接する領域の一例を模式的に示すプレス成形品の平面図である。パッド４１は、少なくとも、天板部第１弧状部位１０ｊ（図１０中の太線参照）の湾曲外側の領域１０ｍ（図１０中の網掛け部参照）で当接する。天板部１０ａのＹ領域（図４参照）でしわを低減するためである。パッド４１が当接する領域１０ｍは、図１０に示すように、天板部１０ａの領域のうちで湾曲領域の長手方向前方の領域を含んでもよい。また、パッド４１が当接する領域１０ｍは、天板部１０ａの全領域であってもよい。この場合、パッド４１は、必要に応じて長手方向で分割して配置してもよい。

要するに、パッド４１は、少なくとも、天板部１０ａのしわ発生領域に当接するように配置される。多くの場合、しわ発生領域は、天板部第１弧状部位１０ｊ（図１０中の太線参照）の湾曲外側のＹ領域（図４参照）に存在する。しわ発生領域は、ＦＥＭ解析によって把握することができる。また、しわ発生領域は、従来の一般的なプレス成形方法によってプレス成形品を製造し、そのプレス成形品の表面性状を調査することによっても把握することができる。

ここで、フランジ部第１弧状部位の湾曲内側のＺ領域（図３参照）における割れの発生は、上記のとおり、素材金属板７０の幅を拡大し、第１フランジ部１０ｄの湾曲内側に余肉部を形成することによって低減できる。この場合、プレス成形の際に、素材金属板７０のうちで長手方向の後側に位置する領域がＺ領域及びその周辺に向かって流入する。この流入が阻害されるのを防止するため、素材金属板７０のうちで長手方向の後側に位置する領域にパッド４１を当接させる場合、その押し付け圧力を適宜設定するのが好ましい。

本実施形態のプレス成形では、先行部５４の第１案内面５０ｃを第２ダイ５３の第２案内面５０ｄよりも先行するように配置する。この先行部５４の先行量ｍ（単位：ｍｍ、図５参照）は、第２縦壁部１０ｃの深さｄ２（単位：ｍｍ、図３（ｂ）参照）に占める先行量ｍの比率（以下、「先行量比率」ともいう）Ｒを指標にして設定される。先行部５４の先行量ｍは、プレス成形品１０の形状や素材金属板７０の材質に応じて適宜設定され、例えば、先行量比率Ｒが３〜１００％となるように設定される。Ｘ領域（図４参照）の割れの発生をより低減する観点、金型及びプレス機に負荷される偏荷重の観点、並びに生産効率を向上しつつ、しわの発生を低減する観点から、先行部５４の先行量ｍは、先行量比率Ｒが１０〜７０％となるように設定するのが好ましい。先行量ｍは、押し込み過程での先行部５４と第２ダイ５３とのストローク差（すなわち、各々の下死点までの残りストロークの差）とも言える。

押し込み過程の序盤における先行部５４の配置は、先行部５４の第１案内面５０ｃと第２ダイ５３の第２案内面５０ｄとの高低差ｎ（単位：ｍｍ、前記図５参照）よって評価することができる。その高低差ｎは、前記図５に示すように、先行部５４の第１案内面５０ｃが第２ダイ５３の第２案内面５０ｄより突き出た状態を正の値とし、第２案内面５０ｄが先行部５４の第１案内面５０ｃより突き出た状態を負の値とする。

本実施形態のプレス成形では、第１案内面５０ｃと第２案内面５０ｄとの高低差ｎが、正の値、０（零）及び負の値のいずれであっても、Ｘ領域での割れの発生を低減できる。Ｘ領域での割れの発生をより低減する観点から、第１案内面５０ｃと第２案内面５０ｄとの高低差ｎは、正の値とし、押し込み過程の序盤に先行部５４の第１案内面５０ｃが第２ダイ５３の第２案内面５０ｄより突き出た状態とするのが好ましい。一方、金型及びプレス機に負荷される偏荷重の観点、並びに生産効率を向上しつつ、しわの発生を低減する観点から、第１案内面５０ｃと第２案内面５０ｄとの高低差ｎは、第１縦壁部１０ｂの深さｄ１より小さい値とするのが好ましい。

プレス成形品１０の第２縦壁部１０ｃと第２フランジ部１０ｅとの境界部１０ｉは、天板部１０ａの湾曲領域に沿って湾曲した略１／４円弧の弧状部位１０ｑ（フランジ部第２弧状部位）を含む（後述する図１２参照）。本実施形態のプレス成形では、第２ブランクホルダ３３と第２ダイ５３との間隔は、少なくとも、そのフランジ部第２弧状部位１０ｑの湾曲外側の領域で、素材金属板７０の板厚より大きい状態に維持することが好ましい。これにより、素材金属板７０のうちの第２ブランクホルダ３３と当接する部位がダイ５０の型彫刻部内に流入するのを促進することが可能になる。その結果、プレス成形品１０のＸ領域（図４参照）で減肉を低減することができる。また、Ｘ領域の湾曲外側の第２縦壁部１０ｃでも減肉を低減することができる。

第２ブランクホルダ３３と第２ダイ５３との間隔を素材金属板７０の板厚より大きい状態に維持する構成は、例えば、第２ブランクホルダ３３及び第２ダイ５３の互いに対向する面に段差を設けることにより実現できる。また、例えば、第２ブランクホルダ３３と第２ダイ５３との間に、互いの金型の面当て部となるディスタンスブロックを設けることにより実現できる。両者の組み合わせによっても実現できる。

第２ブランクホルダ３３と第２ダイ５３との間隔を素材金属板７０の板厚より大きい状態に維持する構成を採用する場合、第２ブランクホルダ３３と第２ダイ５３との間隔が過大であると、Ｗ領域（図３参照）にしわが発生するおそれがある。このため、第２ブランクホルダ３３と第２ダイ５３との間隔は、Ｗ領域にしわが発生しない程度に適宜設定すればよい。第２ブランクホルダ３３と第２ダイ５３との間隔ｄ（ｍｍ）は、例えば、下記（２）式を満足するように設定することができる。
ｔｂ×１．０１≦ｄ≦ｔｂ×１．５０ ・・・（２）
上記（２）式中、ｔｂは素材金属板の板厚（ｍｍ）である。

上記のとおり、第１フランジ部１０ｄの湾曲内側に余肉部を形成することによってＺ領域（図３参照）の割れを低減する場合、第２ブランクホルダ３３と第２ダイ５３との間隔を、第２フランジ部１０ｅの領域のうち、フランジ部第２弧状部位１０ｑから長手方向後方の領域（後述する図１２中の符号「１０ｐ」で示す網掛け部参照）で、素材金属板７０の板厚より大きい状態に維持することがより好ましい。加えて、第１ブランクホルダ３２と第１ダイ５２（先行部５４）との間隔を、第１フランジ部１０ｄの領域のうち、フランジ部第１弧状部位１０ｌから長手方向後方の領域（後述する図１２中の符号「１０ｏ」で示す網掛け部参照）で、素材金属板７０の板厚より大きい状態に維持することがより好ましい。

これにより、プレス成形品１０のＸ領域（図４参照）で減肉を低減することができ、また、Ｘ領域の湾曲外側の第２縦壁部１０ｃでも減肉を低減することができる。加えて、Ｚ領域（図３参照）での割れを低減する効果が向上する。

本実施形態のプレス成形は、素材金属板７０を挟み込む順序に限定はない。前記図６及び図７に示す加工工程のように、第１ブランクホルダ３２及び第２ブランクホルダ３３による挟み込みの後でパッド４１による挟み込みが実行されてもよいし、その逆の順序で挟み込みが実行されてもよい。

前記図５〜図８に示すプレス成形装置では、上型として、ダイとパッドを配置し、下型として、パンチとブランクホルダを配置した構成であるが、上下の金型の配置が上下で反転した構成であっても構わない。

なお、本実施形態のプレス成形の後にリストライク工程が追加されてもよい。リストライク工程では、不完全な形状の部位（例：微小なＲ部等）が最終形状に仕上げられる。

本実施形態のプレス成形によって製造された特定プレス成形品１０は、フロントピラーロアーアウターレインフォースメントのみならず、サイドシルインナー、サイドシルアウターレインフォースメントリア、フロントサイドメンバー、リアサイドメンバー等の構造部材に適用される。

これらの構造部材に適用される特定プレス成形品の場合、天板部第１弧状部位１０ｊ及び天板部第２弧状部位１０ｋの中心角は、例えば、１５〜１２０°に設計される。また、天板部第１弧状部位１０ｊの曲率半径は、例えば、３０〜６００ｍｍに設計される。天板部第２弧状部位１０ｋの曲率半径は、例えば、１０〜６００ｍｍ、又は∞（直線）に設計される。第１縦壁部１０ｂの深さｄ１は、例えば、２０〜３００ｍｍに設計され、第２縦壁部１０ｃの深さｄ２は、例えば、２０〜３００ｍｍに設計される。

より具体的には、特定プレス成形品をリアサイドメンバーとして用いる場合、弧状部位１０ｊ及び１０ｋの中心角は、例えば、１５〜８５°に設定される。また、天板部第１弧状部位１０ｊの曲率半径は、例えば、３０〜６００ｍｍに設定される。天板部第２弧状部位１０ｋの曲率半径は、例えば、３０〜６００ｍｍに設定される。第１縦壁部の深さｄ１は、例えば、３０〜３００ｍｍに設定され、第２縦壁部の深さｄ２は、例えば、３０〜３００ｍｍに設定される。

特定プレス成形品をフロントピラーロアーアウターレインフォースメントとして用いる場合、弧状部位１０ｊ及び１０ｋの中心角は、例えば、６０〜１２０°に設定される。また、天板部第１弧状部位１０ｊの曲率半径は、例えば、３０〜２００ｍｍに設定される。天板部第２弧状部位１０ｋの曲率半径は、例えば、１０〜２００ｍｍに設定される。第１縦壁部の深さｄ１及び第２縦壁部の深さｄ２は、例えば、２０〜２００ｍｍに設定される。

特定プレス成形品をフロントピラーインナーとして用いる場合、弧状部位１０ｊ及び１０ｋの中心角は、例えば、６０〜１２０°に設定される。また、天板部第１弧状部位１０ｊの曲率半径は、例えば、３０〜２００ｍｍに設定される。天板部第２弧状部位１０ｋの曲率半径は、例えば、１０〜２００ｍｍに設定される。第１縦壁部の深さｄ１及び第２縦壁部の深さｄ２は、例えば、２０〜２００ｍｍに設定される。

特定プレス成形品をサイドシルアウターレインフォースメントリアとして用いる場合、弧状部位１０ｊ及び１０ｋの中心角は、例えば、１５〜８５°に設定される。また、天板部第１弧状部位１０ｊの曲率半径は、例えば、３０〜４００ｍｍに設定される。天板部第２弧状部位１０ｋの曲率半径は、例えば、７０〜∞（直線）ｍｍに設定される。第１縦壁部の深さｄ１及び第２縦壁部の深さｄ２は、例えば、２０〜２００ｍｍに設定される。

［第４実施形態］
図１１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第４実施形態のプレス成形による加工工程を模式的に示す断面図である。第４実施形態では、プレス成形による加工工程が２つのステージに分かれる。第４実施形態のプレス成形によって最終的に得られるプレス成形品は、第１〜第３実施形態のプレス成形によって得られるプレス成形品と同じであるが、第１ステージ及び第２ステージを順に経て完成品に成形される。すなわち、ステージごとに別個のプレス成形装置が用いられ、第１ステージでは素材金属板から中間品が成形され、第２ステージではその中間品が完成品に仕上げられる。中間品は、天板部、この天板部の湾曲内側の第１縦壁部、及びこの第１縦壁部に繋がる第１フランジ部が完全に成形されたものであるが、天板部の湾曲外側の第２縦壁部、及びこの第２縦壁部に繋がる第２フランジ部が途中まで成形されたものである。

図１１（ａ）〜（ｄ）は第１ステージの加工工程を示す。これらの図のうち図１１（ａ）は第１ステージの成形開始前の状態を示す。図１１（ｂ）はブランクホルダによって素材金属板を挟み込んだ状態を示す。図１１（ｃ）はパッドによって素材金属板を挟み込んだ状態を示す。図１１（ｄ）は第１ステージの成形完了時の状態を示す。図１１（ｅ）〜（ｇ）は第２ステージの加工工程を示す。これらの図のうち図１１（ｅ）は第２ステージの成形開始前の状態を示す。図１１（ｆ）成形開始時の状態を示す。図１１（ｇ）は第２ステージの成形完了時の状態を示す。

第１ステージで用いられるプレス成形装置２０Ａは、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１及び第２実施形態のプレス成形装置２０と比較し、下記の点が相違する。上型４０のダイ５０に関し、パンチ３１の湾曲内側に配置される第１ダイ５２と先行部５４は一体であり、ダイプレート５１に固定される。すなわち、第１〜第３実施形態のような先行部用加圧機構５５は設置されていない。第１ダイ５２及び先行部５４の型彫刻部は、第１〜第３実施形態と同様に、完成品の形状を反映したものである。

また、第１ステージにおいて、パンチ３１の湾曲外側に配置される第２ダイ５３は、第１〜第３実施形態と同様に、ダイプレート５１に固定される。ただし、第２ダイ５３の型彫刻部は、完成品の形状の途中までが反映されたものである。すなわち、第２ダイ５３の内側側面５０ｂのプレス方向の深さは、完成品の第２縦壁部の深さよりも浅い。

第１ステージで用いられる下型３０に関しては、第１〜第３実施形態のような第１ブランクホルダ３２のスライド移動を制限するストッパー５６は設置されていない。

第２ステージで用いられるプレス成形装置２０Ｂは、図１１（ｅ）〜（ｇ）に示すように、第１及び第２実施形態のプレス成形装置２０と比較し、下記の点が相違する。上型４０のダイ５０に関し、パンチ３１の湾曲内側に配置される第１ダイ５２と先行部５４は、パッド４１を含めて一体である。これら一体の第１ダイ５２、先行部５４及びパッド４１は、パッド用加圧機構４２を介して支持されている。第１〜第３実施形態のような先行部用加圧機構５５は設置されていない。第１ダイ５２、先行部５４及びパッド４１の型彫刻部は、第１〜第３実施形態と同様に、完成品の形状を反映したものである。

また、第２ステージにおいて、パンチ３１の湾曲外側に配置される第２ダイ５３は、第１〜第３実施形態と同様に、ダイプレート５１に固定される。また、第２ダイ５３の型彫刻部は、第１〜第３実施形態と同様に、完成品の形状を反映したものである。

第２ステージで用いられる下型３０に関しては、パンチ３１の湾曲内側に隣接する第１ブランクホルダ３２は、パンチ３１と一体である。すなわち、第１〜第３実施形態のような第１ブランクホルダ３２を支持するクッションピン３４は設置されていない。

図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１ステージのプレス成形装置２０Ａによるプレス成形では、上型４０が下降し、パンチ３１とダイ５０とがプレス方向に相対的に移動する。これに伴い、第１〜第３実施形態と同様に、先行部５４（第１ダイ５２）の第１案内面５０ｃが第２ダイ５３の第２案内面５０ｄよりも先行する。そして、素材金属板７０に、第１縦壁部１０ｂ及び第１フランジ部１０ｄの形状が成形される。更に、素材金属板７０には、第２縦壁部１０ｃ及び第２フランジ部１０ｅの途中までの形状が成形される。このような第１ステージのプレス成形により、中間品７１が成形される。

図１１（ｅ）〜（ｇ）に示すように、第２ステージのプレス成形装置２０Ｂによるプレス成形では、上型４０が下降し、パンチ３１とダイ５０とがプレス方向に相対的に移動する。これに伴い、第１〜第３実施形態と同様に、第１ブランクホルダ３２及び先行部５４のスライドが拘束される。更に、第２ダイ５３の下降に伴って、第２縦壁部１０ｃ及び第２フランジ部１０ｅの形状が成形される。このような第１ステージ及び第２ステージを順に経たプレス成形により、前記図３に示す特定プレス成形品１０が製造される。

第４実施形態においても、第１縦壁部１０ｂ及び第１フランジ部１０ｄの成形が第２縦壁部１０ｃ及び第２フランジ部１０ｅの成形よりも先行するため、第１〜第３実施形態と同様の効果を奏する。

本発明の効果を確認するため、下記実施例１及び２のＦＥＭ解析を実施した。

［実施例１］
実施例１のＦＥＭ解析では、上記第１実施形態のプレス成形装置を用い、素材金属板を特定プレス成形品に成形した。得られたプレス成形品について、各部の板厚減少率、割れ及びしわを評価した。

素材金属板は、板厚が１．６ｍｍで、引張強さが９８０ＭＰａ級のデュアルフェーズ高強度鋼板とした。素材金属板の形状は、得られるプレス成形品において、幅が約１５ｍｍの第１フランジ部の湾曲内側に、幅が最大で９７ｍｍ程度の余肉部が形成されるように、設定した。

プレス成形品の天板部第１弧状部位の曲率半径は、８０ｍｍとした。また、プレス成形品の天板部第２弧状部位の曲率半径は、３６ｍｍとした。第１縦壁部の深さｄ１は４４ｍｍとし、第２縦壁部の深さｄ２は５１ｍｍとした。

先行部は、先行量ｍが２５ｍｍとなるように配置し、第１案内面と第２案内面との高低差ｎは１８ｍｍとした。パッドの押圧力は約１００ｋＮとし、第１ブランクホルダ及び第２ブランクホルダの押圧力は、第１フランジ部及び第２フランジ部それぞれの長手方向の実長さに応じて設定し、第１ブランクホルダで約１６０ｋＮとし、第２ブランクホルダで約２６０ｋＮとした。また、先行部の押圧力は、約６００ｋＮとした。

先行部は、第１ダイの長手方向の全範囲にわたって設けた。一方、パッドは、前記図１０に示す領域１０ｍに設けた。第１ブランクホルダの上面の一部に０．１ｍｍの段差を設け、第１ブランクホルダと先行部（第１ダイ）との間隔を素材金属板の板厚より大きい状態に維持した。第２ブランクホルダの上面の一部に０．１ｍｍの段差を設け、第２ブランクホルダと第２ダイとの間隔を素材金属板の板厚より大きい状態に維持した。

図１２は、実施例１のプレス成形によって製造されるプレス成形品を模式的に示す平面図である。第１フランジ部１０ｄの領域のうちの網掛け部で示される領域１０ｏは、第１ブランクホルダの上面に設けられた段差により、第１ブランクホルダと先行部（第１ダイ）との間隔が素材金属板の板厚より大きい状態に維持される領域である。第２フランジ部１０ｅの領域のうちの網掛け部で示される領域１０ｐは、第２ブランクホルダの上面に設けられた段差により、第２ブランクホルダと第２ダイとの間隔が素材金属板の板厚より大きい状態に維持される領域である。

第１フランジ部１０ｄの領域１０ｏは、フランジ部第１弧状部位１０ｌの湾曲内側の領域と、その弧状部位１０ｌから長手方向後方の全領域と、その弧状部位１０ｌの長手方向前方の近傍領域とした。第２フランジ部１０ｅの領域１０ｐは、フランジ部第２弧状部位１０ｑの湾曲外側の領域と、その弧状部位１０ｑから長手方向後方の全領域と、その弧状部位１０ｑの長手方向前方の近傍領域とした。

図１３は、実施例１のプレス成形によって特定プレス成形品を製造したときの板厚減少率の分布を示す図である。図１３では、濃淡によって板厚減少率を示し、プレス成形前の素材金属板７０の形状を実線で示す。板厚減少率ｒｔｂ（％）は、前記（１）式により算出した。板厚減少率は、素材金属板７０の厚みを基準とした板厚の減少率（％）である。

図１３の結果から以下のことが示される。天板部のＸ領域において、減肉が低減され、割れの発生が抑制された。天板部のＹ領域において、しわが抑制された。第１フランジ部のＺ領域において、割れの発生が抑制された。第２フランジ部のＷ領域において、しわが抑制された。プレス成形品全体の板厚減少率が−１０〜１１％となり、板厚の変化が低減された。

［実施例２］
実施例２のＦＥＭ解析では、実施例１と同様のプレス成形装置及び素材金属板を用い、先行部の先行量ｍ、すなわち先行部と第２ダイとのストローク差を種々変更して、特定プレス成形品に成形した。得られたプレス成形品について、各部の板厚減少率、割れ及びしわを評価した。なお、実施例２のプレス成形品における第１縦壁部の深さｄ１及び第２縦壁部の深さｄ２は、実施例１のプレス成形品のそれらよりも深くした。すなわち、実施例２のプレス成形品では、第１縦壁部の深さｄ１は５５ｍｍとし、第２縦壁部の深さｄ２は６０ｍｍとした。

図１４は、実施例２のプレス成形によって特定プレス成形品を製造したときの板厚減少率の分布の一例を示す図である。図１５（ａ）〜（ｃ）は、実施例２の結果としてダイのストローク差と板厚減少率の関係を示す図である。これらの図のうち、図１５（ａ）は第１フランジ部のＺ領域の結果を示す。図１５（ｂ）は天板部のＸ領域の結果を示す。図１５（ｃ）は天板部のＹ領域の結果を示す。

図１４及び図１５（ａ）〜（ｃ）の結果から以下のことが示される。先行部と第２ダイとのストローク差が１０〜４０ｍｍの範囲であれば、Ｚ領域及びＸ領域で割れが発生することなく、Ｙ領域でしわも発生しなかった。ストローク差、すなわち先行量ｍが１０〜４０ｍｍであることは、先行量比率Ｒ（第２縦壁部の深さｄ２に占める先行量ｍの比率）が１０〜７０％であることに相当する。このことから、先行量比率Ｒが１０〜７０％となる条件であれば、プレス成形品の各部で割れ及びしわが低減されることがわかった。

本発明は、自動車車体の構造部材の製造に有効に利用できる。

１０：プレス成形品、
１０ａ：天板部、 １０ｂ：第１縦壁部、 １０ｃ：第２縦壁部、
１０ｄ：第１フランジ部、 １０ｅ：第２フランジ部、
２０、２０Ａ、２０Ｂ：プレス成形装置、 ３０：下型、
３１：パンチ、 ３１ａ：パンチの先端面、
３１ｂ：パンチの第１外側側面、 ３１ｃ：パンチの第２外側側面、
３２：第１ブランクホルダ、 ３３：第２ブランクホルダ、
３４：クッションピン、 ３５：クッション、
３６：第１ブランクホルダ用加圧機構、
３７：第２ブランクホルダ用加圧機構、
４０：上型、 ４１：パッド、 ４２：パッド用加圧機構、
５０：ダイ、 ５０ａ：ダイの第１内側側面、
５０ｂ：ダイの第２内側側面、
５０ｃ：ダイの第１案内面、 ５０ｄ：ダイの第２案内面、
５１：ダイプレート、 ５２：第１ダイ、
５２ａ：第１ダイ本体、
５３：第２ダイ、 ５４：先行部、 ５５：先行部用加圧機構、
５６：ストッパー、
７０：素材金属板

Claims (5)

1. 平面視において長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した外形形状を有するプレス成形品を製造するためのプレス成形装置であって、
   前記プレス成形品は、
   Ｌ字状の湾曲領域を含む天板部と、
   前記天板部の両側部のうちの湾曲内側の側部に繋がる第１縦壁部と、
   前記天板部の両側部のうちの湾曲外側の側部に繋がる第２縦壁部と、
   前記第１縦壁部に繋がる第１フランジ部と、
   前記第２縦壁部に繋がる第２フランジ部と、を備え、
   前記プレス成形装置は、
   前記天板部、前記第１縦壁部及び前記第２縦壁部にそれぞれ対応する形状の先端面、第１外側側面及び第２外側側面を有するパンチと、
   前記パンチの湾曲内側に隣接し、プレス方向にスライド可能な第１ブランクホルダと、
   前記パンチの湾曲外側に隣接し、プレス方向にスライド可能な第２ブランクホルダと、
   前記パンチ、前記第１ブランクホルダ及び前記第２ブランクホルダと対を成すダイであって、前記第１縦壁部及び前記第２縦壁部にそれぞれ対応する形状の第１内側側面及び第２内側側面と、前記第１ブランクホルダ及び前記第２ブランクホルダにそれぞれ対向する第１案内面及び第２案内面と、を有するダイと、
   前記ダイの一部を構成し、プレス方向にスライド可能なパッドであって、前記パンチの前記先端面の全領域のうち、少なくとも前記天板部の前記湾曲領域に対応する領域に対向するパッドと、
   前記ダイの一部を構成し、プレス方向にスライド可能な先行部であって、前記第１案内面及び前記第１内側側面の全領域のうち、少なくとも前記天板部の前記湾曲領域に対応する領域を含む先行部と、
   拘束機構と、を備え、
   前記パンチと前記ダイとをプレス方向に相対的に移動させることにより、前記パンチを前記ダイに押し込んで金属板を前記プレス成形品に成形する際、前記先行部の前記第１案内面が前記ダイの前記第２案内面よりも先行し、前記第１縦壁部及び前記第１フランジ部が形成された後、前記拘束機構によって前記パンチに対する前記第１ブランクホルダ及び前記先行部のスライドが拘束され、この拘束状態で前記ダイへの前記パンチの押し込みが継続され、前記第２縦壁部及び第２フランジ部が形成される、プレス成形装置。
2. 請求項１に記載のプレス成形装置であって、
   前記プレス成形装置は、
   更に、クッションピンを介して前記第１ブランクホルダをプレス方向にスライド可能に支持するクッションと、
   前記第１ブランクホルダのスライドを制限するストッパーと、を備え、
   前記拘束機構は、前記第１ブランクホルダのスライドを前記ストッパーで制限しつつ前記クッションピンと前記第１ブランクホルダとを分離させることにより、前記第１ブランクホルダのスライドを拘束し、この第１ブランクホルダの拘束に伴って前記先行部のスライドを拘束する、プレス成形装置。
3. 請求項１に記載のプレス成形装置であって、
   前記プレス成形装置は、
   更に、前記第１ブランクホルダをプレス方向にスライド可能に支持する加圧機構を備え、
   前記拘束機構は、前記第１ブランクホルダのスライドを制限することによって前記第１ブランクホルダを拘束し、この第１ブランクホルダの拘束に伴って前記先行部のスライドを拘束する、プレス成形装置。
4. 平面視において長手方向に沿ってＬ字状に湾曲した外形形状を有するプレス成形品の製造方法であって、
   前記プレス成形品は、
   Ｌ字状の湾曲領域を含む天板部と、
   前記天板部の両側部のうちの湾曲内側の側部に繋がる第１縦壁部と、
   前記天板部の両側部のうちの湾曲外側の側部に繋がる第２縦壁部と、
   前記第１縦壁部に繋がる第１フランジ部と、
   前記第２縦壁部に繋がる第２フランジ部と、を備え、
   前記プレス成形品の製造方法は、
   プレス成形により、金属板から前記プレス成形品を製造する際、
   前記第１縦壁部及び前記第１フランジ部の成形を前記第２縦壁部及び前記第２フランジ部の成形完了よりも先に完了させる、プレス成形品の製造方法。
5. 請求項４に記載のプレス成形品の製造方法であって、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス成形装置を用い、
   前記先行部の前記第１案内面が前記ダイの前記第２案内面よりも先行した状態で、前記第１ブランクホルダ、前記第２ブランクホルダ及び前記パッドによって前記金属板を挟み込む保持工程と、
   前記パンチと前記ダイとをプレス方向に相対的に移動させることにより、前記パンチを前記ダイに押し込んで前記金属板を前記プレス成形品に成形する成形工程と、を含み、
   前記成形工程は、
   前記先行部の前記第１案内面が前記ダイの前記第２案内面よりも先行した状態で、前記ダイへの前記パンチの押し込みを行い、前記第１縦壁部及び前記第１フランジ部を成形する第１ステップと、
   前記拘束機構によって前記パンチに対する前記第１ブランクホルダ及び前記先行部のスライドが拘束され、この拘束状態で前記ダイへの前記パンチの押し込みを継続し、前記第２縦壁部及び第２フランジ部を成形する第２ステップと、を含む、プレス成形品の製造方法。

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