JP7323824B2 - プレス成形品の製造方法及びプレス成形装置 - Google Patents

プレス成形品の製造方法及びプレス成形装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7323824B2
JP7323824B2 JP2021548929A JP2021548929A JP7323824B2 JP 7323824 B2 JP7323824 B2 JP 7323824B2 JP 2021548929 A JP2021548929 A JP 2021548929A JP 2021548929 A JP2021548929 A JP 2021548929A JP 7323824 B2 JP7323824 B2 JP 7323824B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
lower mold
press
upper mold
die
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021548929A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021060274A1 (ja
Inventor
亮 黒田
康治 田中
隆司 宮城
操 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Publication of JPWO2021060274A1 publication Critical patent/JPWO2021060274A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7323824B2 publication Critical patent/JP7323824B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • B21D22/26Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02Stamping using rigid devices or tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/005Multi-stage presses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/08Dies with different parts for several steps in a process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/16Additional equipment in association with the tools, e.g. for shearing, for trimming
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00Making hollow objects
    • B21D51/16Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/52Making hollow objects characterised by the use of the objects boxes, cigarette cases, or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2410/00Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/10Housings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2410/00Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/12Production or manufacturing of vehicle parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

本発明は、プレス成形品の製造方法びプレス成形装置に関する。
本願は、2019年9月24日に、日本に出願された特願2019-172982号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
電気自動車では、大容量のバッテリーを搭載する必要がある。バッテリーは、例えば、シートの下方において、矩形の底板の四辺からそれぞれ縦壁が立ち上がる箱形のバッテリーケースに収容されている(例えば、特許文献1参照)。このようなバッテリーケースでは、車両が衝突した際のバッテリーの破損を防止するために強度や耐衝撃性が求められる。一方、強度や耐衝撃性を求めるあまり部材厚を大きくしてしまうと、重量が大きくなり燃費効率低下につながってしまう。このため、バッテリーケースに用いる鋼材には高強度材が用いられる。また、このようなバッテリーケースでは、車両内部における空間的な制約から最小限の空間でできるだけ多くのバッテリーを搭載することが求められる。すなわち、バッテリーケース自体の容量に占める当該バッテリーケースに収容可能なバッテリーの体積比率をできる限り高くすることが求められる。このため、バッテリーケースを構成する箱型の部材において、底板と縦壁とで形成される稜線部分や、縦壁同士で形成される稜線部分の断面の曲線形状はできる限り小さい曲率半径であることが求められる。
上記のような箱形のバッテリーケースを製造する方法の一つとして、鋼板をプレス成形する方法がある。具体的には、鋼板をバッテリーケースの形状と対応した金型でプレスすることで絞り成形を行い、縦壁となる部分を形成する。このようなプレス成形では、部材を溶接したり、複数の部材を組み立てたりする場合と比較して、最小限の部材数と工程数で所望の形状のバッテリーケースを製造することができるところに利点がある。
特開2017-196952号公報
しかしながら、箱形のバッテリーケースなどの底板と2つの縦壁のそれぞれとが接続された各稜線と、縦壁同士が接続された稜線との3つの稜線が交わる隅部をプレス成形により形成する場合には、以下の問題がある。すなわち、鋼板などの矩形状に形成された被加工材において、互いに接続される両縁からそれぞれ縦壁となる部分を絞り成形により形成するが、その際に隅部となる部分において、両縦壁を形成するために必要な材料を縦壁部分に流入させることができず部材厚減少が生じてしまう。特に、稜線部分の断面の曲線形状の曲率半径が小さくなればなるほど稜線部分に材料が拘束されて縦壁部分に十分な材料を流入させることができずより一層部材厚減少が顕著になってしまう。さらに、強度及び耐衝撃性と、軽量化とを両立するために高強度材が用いられると、より一層成形は困難となってしまう。このため、箱形のバッテリーケースなどの底板と2つの縦壁のそれぞれとが接続された各稜線と、縦壁同士が接続された稜線との3つの稜線が交わる隅部を有するような形状を、部材厚減少を抑制しつつプレス成形する方法が望まれていた。
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、底板と2つの縦壁のそれぞれとが接続された各稜線と、縦壁同士が接続された稜線との3つの稜線が交わる隅部を、部材厚減少を抑制してプレス成形することが可能なプレス成形品の製造方法、プレス成形品及びプレス成形装置を提供するものである。
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係るプレス成形品の製造方法は、第一縁部及び前記第一縁部と交差する方向に延びて前記第一縁部と接続される第二縁部を有する板状の被加工材から、基板部、前記第一縁部側で前記基板部から第一稜線を介して立ち上がり前記第二縁部まで延びる第一立上部、及び、前記第一立上部の上縁部に沿って前記第二縁部まで延びる第二稜線を介して前記基板部と反対側に延びる第一帯部を形成する第一工程と、前記第二縁部に沿って、前記基板部、前記第一立上部、及び、前記第一帯部の前記第二縁部を含む帯状の第一範囲を両側から第一上型及び第一下型で挟み込むとともに、前記第一範囲と隣接して前記基板部、前記第一立上部、及び、前記第一帯部を含む第二範囲を両側から第二上型及び第二下型で挟み込み、前記第二上型及び第二下型に対して前記第一上型及び第一下型を、前記基板部に対して前記第一立上部が立ち上がる側に相対移動させて、前記第一下型と前記第二上型との間に全体が前記第一立上部と同じ側に立ち上がるとともに、前記第一立上部と縦稜線を介して接続される第二立上部を形成する第二工程とを備え、前記第二工程では、前記第二立上部のうち、前記縦稜線と接続される部分をせん断変形させ、前記第二工程実施後の被加工材を、前記第一稜線を境として、前記第一帯部側を第三上型及び第三下型で挟み込むとともに、前記基板部側を第四上型及び第四下型で挟み込み、前記第四上型及び前記第四下型に対して前記第三上型及び前記第三下型を相対移動させて、前記第一立上部の立ち上がる高さを高くする第三工程を備え、前記第三工程では、前記第二立上部のうち、前記第一帯部と隣接するとともに前記第二工程で前記せん断変形させた範囲と隣接する範囲を前記第二縁部に沿う方向にせん断変形させる。
この方法によれば、第一工程では、板状の被加工材の第一縁部側において、当該被加工材から一方の縦壁部となる第一立上部と、第一帯部とを形成する。次に、第二工程では、被加工材の第二縁部側において上記第一範囲を第一上型及び第一下型で挟み込むとともに、上記第二範囲を第二上型及び第二下型で挟み込んで、第二上型及び第二下型に対して第一上型及び第一下型を相対移動することで、他方の縦壁部となる第二立上部が形成される。ここで、第一工程後の状態で基板部となっている範囲では、第一上型及び第一下型で挟み込まれた部分の一部の材料を、第二立上部が形成されるのにしたがって第二立上部へと流入させることで第二立上部の部材厚減少を抑制することができる。また、第一工程後の状態で第一帯部となっている範囲では、同様に、第一上型及び第一下型で挟み込まれている部分の一部の材料を、第二立上部が形成されるのにしたがって第二立上部へと流入させることで第二立上部の部材厚減少を抑制することができる。一方、第一工程後の状態で第二立上部となる部分のうち、基板部となっている範囲と第一帯部となっている範囲との間、すなわち、第二立上部において第一立上部と第二立上部とが接続される縦稜線と接続される部分では、当該部分を第二工程においてせん断変形させることで、部材厚の変化を抑制しつつ第二立上部の形成に追従して所望の形状に塑性変形させることができる。
上記の方法によれば、第二工程実施後に、第一帯部側を第三上型及び第三下型で挟み込むとともに、基板部側を第四上型及び第四下型で挟み込み、第四上型及び第四下型に対して第三上型及び第三下型を相対移動させることで第一立上部の高さを高くする。このため、第一工程での第一立上部の高さを抑制して第二工程における1回の加工におけるせん断変形量を抑制することができるとともに、第一立上部を所望の高さに形成することができる。この際、第一立上部を高くするのに伴って必要な材料は、第一帯部から流入されることで、第一立上部の部材厚減少を抑制するが、第二立上部のうち第一帯部と隣接する部分では、第二工程でせん断変形させた範囲と隣接する範囲を第二縁部に沿う方向にせん断変形させることで、部材厚の変化を抑制しつつ第一立上部の形成に追従して所望の形状に塑性変形させることができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記第三工程実施後にさらに前記第二工程を実施するようにして、前記第二工程と前記第三工程を交互に少なくともそれぞれ1回以上実施するものとしても良い。
この方法によれば、第二工程と第三工程を交互に少なくとも1回以上実施することで、第一立上部及び第二立上部の形成を複数回に分けることができ、これにより各工程における1回の加工でのせん断変形量を抑制することができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記被加工材は、前記第一縁部及び前記第二縁部を、それぞれ互いに向かい合うようにして対をなして備え、前記第一工程を、対をなす前記第一縁部それぞれについて実施し、前記第二工程を、対をなす前記第二縁部それぞれについて実施し、前記第三工程を、対をなす前記第一縁部それぞれについて実施することで、一対の前記第一立上部及び一対の前記第二立上部が前記基板部を囲むようにして一方に開口した箱体を形成するものとしても良い。
この方法によれば、例えばバッテリーケースのような一方に開口した箱体を形成することができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記第二工程及び前記第三工程のうち、最後に実施した工程後に、前記第一上型及び前記第一下型で挟み込まれた第二帯部と、前記第一帯部との間の高さ位置で、前記第一立上部を前記第一縁部に沿って切断する第四工程と、前記第四工程実施後に、前記第一立上部のうち、前記第一帯部よりも上に立ち上がっている部分を、前記第一帯部と連続した面となるように折り曲げる第五工程とを備えるものとしても良い。
この方法によれば、第一立上部及び第二立上部の各上縁に接続されるフランジ状の帯部を連続した面となるように形成することができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記第二工程では、前記第一上型及び前記第一下型を、それぞれ、前記被加工材のうち前記第一帯部及び前記第一立上部を少なくとも挟み込む端型と、前記端型に対し間隔を有して配されて前記被加工材のうち、前記第一立上部よりも前記基板部側を挟み込む中央型とにより構成し、前記第一上型及び前記第一下型を前記第二上型及び前記第二下型に対して相対移動させるのに従って、前記第一上型及び前記第一下型の前記端型を前記中央型に近接させるように移動させるものとしても良い。
この方法によれば、中央型に対して端型を互いの隙間を狭めるように相対移動させることによって、第一縁部に沿う方向視して中央型と端型の間に位置し、第二立上部のうち縦稜線と接続される部分を、効果的にせん断変形させることができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記端型と前記中央型との隙間は、前記第一縁部に沿う方向の途中に第二縁部に沿う部分を有して形成されているものとしても良い。
この方法によれば、第二工程において、第二立上部のうち、縦稜線と接続される部分について、隙間の大きさに応じて効果的にせん断変形させることができるとともに、当該隙間が形成された範囲において第一上型及び第一下型による面圧が低下してしまうことを抑制することができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記縦稜線の内側部分を上面視して曲率半径20mm以下の凹曲線形状に形成するものとしても良い。
この方法によれば、縦稜線の内側部分の凹曲線形状を曲率半径で20mm以下とすることで基板部と第一立上部及び第二立上部で囲まれる空間の容積を大きくすることができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記第二工程では、前記第一上型及び前記第一下型によって前記被加工材を挟み込む面圧と、前記第二上型及び前記第二下型によって前記被加工材を挟み込む面圧とは、式(1)に基づいて求められる面圧であるものとしても良い。
P=Y/590×t/1.4×P0 (1)
ただし、P:被加工材を挟み込む面圧(MPa)
Y:被加工材の引張強度(MPa)
t:被加工材の厚さ(mm)
P0:基準面圧=0.1MPa
この方法によれば、被加工材の強度及び厚さに応じて適切な面圧を加えて第二工程を実施することができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記被加工材を形成する鋼材の引張強度は440MPa以上であるものとしても良い。
この方法によれば、部材厚の減少を抑制しつつ、高強度のプレス成形品を提供することができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記せん断変形させる部位は、前記第一工程実施前の前記被加工材の厚さの85%以上の厚さで形成されているものとしても良い。
この方法によれば、高強度かつ、3つの稜線が交わる隅部の丸みがより小さいプレス成形品を提供することができる。
また、上記のプレス成形品の製造方法において、前記第二立上部のみせん断変形させても良い。
この方法によれば、部材厚の減少をより抑制しつつ、高強度のプレス成形品を提供することができる。
また、本発明の一態様に係るプレス成形装置は、第一底面、前記第一底面から立ち上がる第一壁面、及び、前記第一壁面の上縁から前記第一底面と反対側へ延びる第一フランジ面を備える第一下型と、前記第一下型と対応する形状に形成され前記第一下型との間で被加工材を挟み込む第一上型と、第二底面、前記第二底面から立ち上がる第二壁面、及び、前記第二壁面の上縁から前記第二底面と反対側へ延びる第二フランジ面を備え、前記第一下型に隣接して配置される第二下型と、前記第二下型と対応する形状に形成され前記第二下型との間で被加工材を挟み込む第二上型と、前記第一上型と前記第二上型との間の間隔及び前記第一下型と前記第二下型との間の間隔を維持した状態で、前記第一上型及び前記第一下型に対して前記第二上型及び前記第二下型を前記第一上型側から前記第一下型側へ相対移動させる駆動部とを備え、前記第一下型は、前記第一壁面及び前記第一フランジ面を少なくとも含む下端型と、前記下端型に対し間隔を有して、前記被加工材のうち、前記第二壁面に対して前記第二フランジ面と反対側となる部分を挟み込む下中央型とを備え、前記第一上型は、前記第一下型の前記下端型と対応する上端型と、前記第一下型の前記下中央型と対応する上中央型とを備え、前記駆動部は、前記第一上型及び前記第一下型に対して前記第二上型及び前記第二下型を相対移動させるのに従って、前記第一下型及び前記第一上型のそれぞれについて、前記下端型及び前記上端型を前記下中央型及び前記上中央型に近接させるように移動させる
この構成によれば、上記の基板部、第一立上部及び第一帯部が形成された被加工材を、第一下型及び第一上型で挟み込むとともに、第二上型及び第二下型で挟み込み、駆動部によって第一上型及び第一下型に対して第二上型及び第二下型を相対移動させることで、上記第二工程を実施することができる。
上記の構成によれば、駆動部によって第一下型及び第一上型のそれぞれについて下端型及び上端型を下中央型及び上中央型に近接させるように移動させることで、基板部となっている範囲と、第一帯部となっている範囲との間、すなわち、第二立上部において、第一立上部と第二立上部とが接続される縦稜線と接続される部分について、せん断変形させて、部材厚の変化を抑制しつつ第二立上部の形成に追従して所望の形状に塑性変形させることができる。
また、上記のプレス成形装置において、第三底面、前記第三底面から立ち上がる第三壁面、及び、前記第三壁面の上縁から前記第三底面と反対側へ延びる第三フランジ面を備える第三下型と、前記第三下型と対応する形状に形成され前記第三下型との間で被加工材を挟み込む第三上型と、第四底面、前記第四底面から立ち上がる第四壁面、及び、前記第四壁面の上縁から前記第四底面と反対側へ延びる第四フランジ面を備え、前記第三下型に隣接して配置される第四下型と、前記第四下型と対応する形状に形成され前記第四下型との間で被加工材を挟み込む第四上型とをさらに備え、前記第一下型、前記第一上型、前記第二下型及び前記第二上型の組と、前記第三下型、前記第三上型、前記第四下型及び前記第四上型の組とを交換可能であり、前記駆動部は、前記第三上型及び前記第三下型に対して、前記第四上型及び前記第四下型を相対移動させるものとしても良い。
この構成によれば、第一下型、第一上型、第二下型及び第二上型の組から、第三下型、第三上型、第四下型及び第四上型の組に交換して、駆動部により第三上型及び第三下型に対して、第四上型及び第四下型を相対移動させることで、上記第三工程を実施することができる。
本発明によれば、底板と2つの縦壁のそれぞれとが接続された各稜線と、縦壁同士が接続された稜線との3つの稜線が交わる隅部を、部材厚減少を抑制してプレス成形することができる。
第1の実施形態のプレス成形品の製造方法で製造されるプレス成形品の一例を示す上方視した斜視図である。 図1に示す断面線I-Iで破断した第一方向視した断面図である。 図1に示す断面線II-IIで破断した第二方向視した断面図である。 図1に示す縦稜線近傍を拡大した上方視した部分斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法を示すフロー図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法に用いられるブランクを示す上方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第一工程に用いられる金型を示す上方視した分解斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第一工程実施後の第一中間プレス成形品を示す上方視した斜視図である。 図1に示す断面線III-IIIで破断した第一方向視した断面図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第二工程に用いられる金型を示す上方視した分解斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第二工程に用いられる金型のうち、上型を示す下方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第二工程に用いられる金型のうち、下型を示す上方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法の第二工程における金型の状態を示す上方視した斜視図であり、(a)第二工程実施前、(b)第二工程実施中、(c)第二工程実施後の状態をそれぞれ示している。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法の第二工程における中間プレス成形品の状態を示す上方視した斜視図であり、(a)第二工程実施前、(b)第二工程実施中、(c)第二工程実施後の状態をそれぞれ示している。 図14に示す断面線IV-IVで破断した第一方向視した断面図であり、(a)第二工程実施前、(b)第二工程実施中、(c)第二工程実施後の状態をそれぞれ示している。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第二工程実施後の第二中間プレス成形品を示す上方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第三工程に用いられる金型を示す上方視した分解斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第三工程に用いられる金型のうち、上型を示す下方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第三工程に用いられる金型のうち、下型を示す上方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法の第三工程における金型の状態を示す上方視した斜視図であり、(a)第三工程実施前、(b)第三工程実施後の状態をそれぞれ示している。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法の第三工程における中間プレス成形品の状態を示す上方視した斜視図であり、(a)第三工程実施前、(b)第三工程実施後の状態をそれぞれ示している。 図21に示す断面線IV-IVで破断した第一方向視した断面図であり、(a)第三工程実施前、(b)第三工程実施後の状態をそれぞれ示している。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第三工程実施後の第三中間プレス成形品を示す上方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第四工程実施後の第四中間プレス成形品を示す上方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第五工程に用いられる金型を示す上方視した分解斜視図である。 図25に示す断面線V-Vで破断した第二方向視した断面図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法において、第五工程実施後の第五中間プレス成形品を示す上方視した部分斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法で製造されるプレス成形品の第1変形例を示す上方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法で製造されるプレス成形品の第2変形例を示す上方視した斜視図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法の第二工程で実施されるせん断変形の変形態様の第3変形例を示す第一方向視した断面図である。 第1の実施形態のプレス成形品の製造方法の第二工程で実施されるせん断変形の変形態様の第4変形例を示す第一方向視した断面図である。 第2の実施形態のプレス成形装置の概要を示し、第1の実施形態のプレス成形品の製造方法における第二工程で用いられる装置であって、図33の断面線VII-VIIで破断した断面である。 第2の実施形態のプレス成形装置の概要を示し、第1の実施形態のプレス成形品の製造方法における第二工程で用いられる装置であって、図32の断面線VI-VIで破断した断面である。 第2の実施形態のプレス成形装置の概要を示し、第1の実施形態のプレス成形品の製造方法における第三工程で用いられる装置であって、図35の断面線IX-IXで破断した断面である。 第2の実施形態のプレス成形装置の概要を示し、第1の実施形態のプレス成形品の製造方法における第三工程で用いられる装置であって、図34の断面線VIII-VIIIで破断した断面である。 第2の実施形態の変形例のプレス成形装置の概要を示し、第1の実施形態のプレス成形品の製造方法における第二工程で用いられる装置である。 第1実施例のプレス成形品の製造方法において、第二工程実施後の第二中間プレス成形品の歪みの解析結果を示す上方視した斜視図である。 第1実施例のプレス成形品の製造方法において、第二工程実施後の第二中間プレス成形品の最小主歪みと最大主歪みとの関係を示すグラフである。 第1実施例のプレス成形品の製造方法において、第二工程実施後の第二中間プレス成形品の厚さの解析結果を示す上方視した斜視図である。 第1実施例のプレス成形品の製造方法において、第三工程実施後の第三中間プレス成形品の歪みの解析結果を示す上方視した斜視図である。 第1実施例のプレス成形品の製造方法において、第三工程実施後の第三中間プレス成形品の最小主歪みと最大主歪みとの関係を示すグラフである。 第1実施例のプレス成形品の製造方法において、第三工程実施後の第三中間プレス成形品の厚さの解析結果を示す上方視した斜視図である。 第1実施例のプレス成形品の製造方法において、完成したプレス成形品の厚さの解析結果を示す上方視した斜視図である。 第2実施例のプレス成形品の製造方法において縦稜線の内側部分の曲率半径R3が5mmである場合の、プレス成形品の厚さの解析結果を示す表である。 第2実施例のプレス成形品の製造方法において縦稜線の内側部分の曲率半径R3が10mmである場合の、プレス成形品の厚さの解析結果を示す表である。 第2実施例のプレス成形品の製造方法において縦稜線の内側部分の曲率半径R3が15mmである場合の、プレス成形品の厚さの解析結果を示す表である。 第2実施例のプレス成形品の製造方法において縦稜線の内側部分の曲率半径R3が20mmである場合の、プレス成形品の厚さの解析結果を示す表である。
(第1実施形態)
以下、本発明に係る第1実施形態について図1から図27を参照して説明する。図1は、本実施形態のプレス成形品100の製造方法で製造されるプレス成形品100の例を示している。図1に示すように、本実施形態のプレス成形品100は、例えば、電気自動車においてシートの下方に配置され、バッテリーを収容するバッテリー収容ケースである。図1から図4に示すように、プレス成形品100は、底板部101と、底板部101の側縁に沿って配される第一壁部110及び第二壁部120と、第一壁部110及び第二壁部120の上縁に沿って配される第一フランジ130及び第二フランジ140とを備える。底板部101は、上面102及び下面103を有する板状の形成されている。本実施形態では、底板部101は、一対の第一側縁101aと、第一側縁101aと直交する一対の第二側縁101bとを有する矩形状に形成されている。また、底板部101の上面102には、第二側縁101bに沿って延びる溝104が形成されている。溝104は、第一側縁101aに沿って間隔を有して複数配されている。また、底板部101の下面103には、溝104と対応して第二側縁101bに沿って延びる凸条105が形成されている。なお、以下において、第一側縁101aが延びる方向を第一方向X、第二側縁101bが延び、第一方向Xに直交する方向を第二方向Y、第一方向X及び第二方向Yに直交する方向、すなわち底板部101の上面102及び下面103に直交する上下方向を第三方向Zと称する。
図1に示すように、一対の第一壁部110は、底板部101において第二方向Y両側に位置する第一側縁101aから第三方向Z上方に向けて立ち上がっている。上面視(第三方向Z視)で、第二方向Y両側における底板部101の縁部を第一側縁101aとする。第一壁部110と底板部101とは、第一稜線106を介して接続されている。第一壁部110は、底板部101の上面102に接続される第一内面111と、底板部101の下面103に接続される第一外面112とを有する。図2に示すように、第一稜線106は、底板部101の上面102と第一壁部110の第一内面111とが接続される内側部分で凹曲線状に形成されている。また、第一稜線106は、底板部101の下面103と第一壁部110の第一外面112とが接続される外側部分で凸曲線状に形成されている。第一稜線106の内側部分の曲率半径R1は、40mm以下であることがプレス成形品100の内部に収容可能な容量を大きくする点で好ましい。さらには、第一稜線106の内側部分の曲率半径R1は、20mm以下であることが、平面から構成される、3つの稜線が交わる隅部の幾何学的な構造が、内部充填剤・素材の衝撃力からの保護の観点から、高強度材でも成り立つ点で好ましい。また、一対の第二壁部120は、底板部101において第一方向X両側に位置する第二側縁101bから第三方向Z上方に向けて立ち上がっている。上面視(第三方向Z視)で、第一方向X両側における底板部101の縁部を第二側縁101bとする。第二壁部120と底板部101とは、第二稜線107を介して接続されている。第二壁部120は、底板部101の上面102に接続される第二内面121と、底板部101の下面103に接続される第二外面122とを有する。図3に示すように、第二稜線107は、底板部101の上面102と第二壁部120の第二内面121とが接続される内側部分で凹曲線状に形成されている。また、第二稜線107は、底板部101の下面と第二壁部120の第二外面122とが接続される外側部分で凸曲線状に形成されている。第二稜線107の内側部分の曲率半径R2は、20mm以下であることがプレス成形品100の内部に収容可能な容量を大きくする点で好ましい。さらには、第二稜線107の内側部分の曲率半径R2は、10mm以下であることが、平面から構成される、3つの稜線が交わる隅部の構造が高強度材かつ、切欠き切断・接合や重なり合せを要しない可展開面からなる構造として容易に成り立つ点で好ましい。また、図4に示すように、第一壁部110と第二壁部120とは、第三方向Zに延びる縦稜線108を介して接続されている。図4に示すように、縦稜線108は、第一内面111と第二内面121とが接続される内側部分で凹曲線状に形成されている。また、縦稜線108は、第一外面112と第二外面122とが接続される外側部分で凸曲線状に形成されている。縦稜線108の内側部分の曲率半径R3は、上面視(第三方向Z視)して20mm以下であることがプレス成形品100の内部に収容可能容量を大きくする点で好ましい。第一稜線106の内側部分の曲率半径R1と第二稜線107の内側部分の曲率半径R2が異なることが、後述する第三稜線115と第四稜線125との幾何学的な関係が成り立つ観点から、一枚の平板から、隅部の形状が高強度材かつ、切欠き切断・接合や重なり合せを要しない可展開面からなる構造として容易に成り立つ点で好ましい。曲率半径R1は、第一稜線106に沿った方向の断面視における第一稜線106の内側部分の曲率半径である。曲率半径R2は、第二稜線107に沿った方向の断面視における第二稜線107の内側部分の曲率半径である。
図1に示すように、第一フランジ130は、一対の第一壁部110のそれぞれにおいて上縁から、第一壁部110に対して底板部101と反対側、すなわち外側に向けて張り出している。第一フランジ130は第一壁部110の上縁に沿って第一方向Xに沿って延びている。第一フランジ130は、第一内面111に接続される第一上面131と、第一外面112に接続される第一下面132とを有する。第一フランジ130と第一壁部110は、第三稜線115を介して接続されている。図2に示すように、第三稜線115は、第一壁部110の第一内面111と第一フランジ130の第一上面131とが接続される内側部分で凸曲線状に形成されている。また、第三稜線115は、第一壁部110の第一外面112と第一フランジ130の第一下面132とが接続される外側部分で凹曲線状に形成されている。
図1に示すように、第二フランジ140は、一対の第二壁部120のそれぞれにおいて上縁から、第二壁部120に対して底板部101と反対側、すなわち外側に向けて張り出している。第二フランジ140は第二壁部120の上縁に沿って第二方向Yに沿って延びている。第二フランジ140は、第二内面121に接続される第二上面141と、第二外面122に接続される第二下面142とを有する。第二フランジ140と第二壁部120は、第四稜線125を介して接続されている。図3に示すように、第四稜線125は、第二壁部120の第二内面121と第二フランジ140の第二上面141とが接続される内側部分で凸曲線状に形成されている。また、第四稜線125は、第二壁部120の第二外面122と第二フランジ140の第二下面142とが接続される外側部分で凹曲線状に形成されている。第一フランジ130の第一上面131と第二フランジ140の第二上面141とは同一面となるように連なっている。なお、第三稜線115の内側部分の曲率半径R4と第四稜線125の内側部分の曲率半径R5が異なることが、平面から構成される、隅部の形状が高強度材かつ、切欠き切断・接合や重なり合せを要しない可展開面からなる構造として容易に成り立つ点で好ましい。曲率半径R4は、第三稜線115に沿った方向の断面視における第三稜線115の内側部分の曲率半径である。曲率半径R5は、第四稜線125に沿った方向の断面視における第四稜線125の内側部分の曲率半径である。曲率半径R4は、40mm以下であることが平面から構成される、隅部の形状が高強度材かつ、切欠き切断・接合や重なり合せを要しない可展開面からなる構造として容易に成り立つ点で好ましい。また曲率半径R5は、10mm以下であることが平面から構成される、隅部の形状が高強度材かつ、切欠き切断・接合や重なり合せを要しない可展開面からなる構造として容易に成り立つ点で好ましい。
このようなプレス成形品100を形成する材質は、後述するプレス成形品100の製造方法によってプレス成形する際に塑性加工が可能な金属材料であり、例えば鋼材である。また、プレス成形品100として、上記のようなバッテリー収容ケースに適用する場合などには、プレス成形品100を形成する材料の引張強度は、自動車の衝突時におけるバッテリー保護の観点から440MPa以上であることが好ましい。また、加工性を向上させる観点から、プレス成形品100を形成する材料の引張強度を1180MPa以下としても良い。また、プレス成形品100の第一壁部110は、底板部101の中央の厚さの85%以上の厚さとすることが好ましい。プレス成形品100の第二壁部120は、底板部101の中央の厚さの85%以上の厚さとすることが好ましい。プレス成形品100の第一フランジ130は、底板部101の中央の厚さの85%以上の厚さとすることが好ましい。プレス成形品100の第二フランジ140の厚さは底板部101の中央の厚さの85%以上の厚さとすることが好ましい。なお、底板部101の中央の厚さを基準として第一壁部110、第二壁部120、第一フランジ130または第二フランジ140の厚さを規定したが、後述するプレス成形品100の製造方法でブランク1からプレス成形をする際に、ブランク1の厚さから変化がない部位が他にあれば他の部位を基準として厚さを規定しても良い。
次に、本実施形態のプレス成形品100の製造方法について説明する。図5に示すように、本実施形態のプレス成形品100の製造方法は、第一壁部110に対応する部分を形成する第一工程S1と、第二壁部120に対応する部分を形成する第二工程S2と、第一壁部110に対応する部分を形成する第三工程S3と、第二フランジ140を形成するための第四工程S4及び第五工程S5と、第一フランジ130及び第二フランジ140を所望の形状に整える第六工程S6とを備える。以下、各工程を詳細に説明する。なお、第一工程S1を実施する前の未加工の平板状に形成されたものをブランクと称し、ブランクに各工程での加工を実施したものを中間プレス成形品と称し、また、各工程を実施することで所望の形状とされたものをプレス成形品と称する。また、ブランク及び中間プレス成形品を含む概念として、本実施形態のプレス成形品100の製造方法の各工程が実施される対象を被加工材と称する。
第一工程S1では、図6に示すような平板状のブランク1から、図8に示すような第一壁部110に対応する部分として第一立上部10Aを形成するとともに、第一フランジ130と対応する部分として第一帯部20Aを形成し、第一中間プレス成形品を成形する。ブランク1は、第一方向Xに沿う一対の第一縁部1aと、一対の第一縁部1aに接続され第二方向Yに沿う一対の第二縁部1bとを備える。ブランク1は、第一工程S1~第六工程S6を実施することで、中央に示す2点鎖線で囲まれた範囲Aにより図1に示すプレス成形品100の底板部101を形成し、その周囲の範囲Bによって第一壁部110、第二壁部120、第一フランジ130及び第二フランジ140が形成される。なお、第一工程S1は、第二工程S2を実施するための形状構築であり、スタンピング成形など様々な加工手法によって実施可能である。そして、第一工程S1実施後の第一中間プレス成形品2の部材厚さが、第一工程S1実施前のブランク1の部材厚さの85%以上となるような成形手法であることが望ましい。より精度よく、すなわち加工伸び・縮みによる板厚減少・増加がより少なく、元板厚に近い状態で成形を実施するという観点からは、第一工程S1を実施して第一立上部10Aを形成した後に、金型を変更し、第二工程S2を実施して後述する第二立上部40Aを形成することが好ましい。また、第二工程S2実施時にブランク1を後述する第二工程S2で用いる金型で挟み込むことでブランク1から第一中間プレス成形品2を成形することができるのであれば、第一工程S1を第二工程S2と独立して実施する必要はなく、第一工程S1を第二工程S2とともに実施しても良い。
図7は、第一工程S1で用いる金型で構成された第一組200の金型の概要を示している。第一組200の金型は、底板部101に対応する部分を含む基板部30Aを第三方向Zから挟み込む底板上型210及び底板下型220と、第一立上部10A及び第一帯部20Aを形成する側部上型230及び側部下型240とを備える。底板上型210及び底板下型220と、側部上型230及び側部下型240は、本工程で形成する第一立上部10Aの厚さに応じた寸法だけ第二方向Yに離間して、互いの間に隙間が形成されている。底板上型210は、底板部101の上面102と対応して溝104を形成可能な凸部211が形成されたプレス面212を有する。また、底板下型220は、底板部101の下面103と対応して凸条105を形成可能な凹部221が形成されたプレス面222を有する。底板上型210及び底板下型220は、ブランク1を第一方向Xに沿って全体にわたって挟み込むとともに、第二方向Yに基板部30Aとなる部分のみを挟み込む。底板上型210及び底板下型220によって挟み込まれる範囲の第二方向Y両側は側部上型230及び側部下型240によって挟み込まれる。
側部上型230及び側部下型240は、一対の第一立上部10A及び第一帯部20Aと対応して一対設けられている。それぞれの側部上型230及び側部下型240は、対応する第一立上部10A及び第一帯部20Aとなる部分を挟み込む。そして、底板上型210と底板下型220、及び、側部上型230と側部下型240でブランク1に対してそれぞれ面圧をかけた状態とする。この状態で、側部上型230及び側部下型240に対して底板上型210及び底板下型220を第三方向Z下方に相対移動させる。面圧の大きさは、例えば後述する第二工程S2の式(1)で求められる。本実施形態では側部上型230及び側部下型240を固定して底板上型210及び底板下型220を第三方向Z下方に移動させるが、これに限ることなく、底板上型210及び底板下型220を固定して側部上型230及び側部下型240を第三方向Z上方に移動させても良く、また、側部上型230と側部下型240、及び、底板上型210と底板下型220の両組を第三方向Zに移動させて相対的に移動させるようにしても良い。
そして、第一立上部10Aが所望の高さに達したところで、側部上型230及び側部下型240に対する底板上型210及び底板下型220の相対移動を停止する。これにより、図8及び図9に示す第一中間プレス成形品2が形成される。すなわち、第一方向Xに沿って一対の第二縁部1b間にわたり、基板部30Aにおいて第一方向Xの延びる第一稜線106aを介して接続され第三方向Z上方へ延びる第一立上部10Aが形成される。さらに、側部上型230及び側部下型240に挟まれた状態で残った部分により、第一立上部10Aの上縁に沿って延び、第二方向Yの外側へ張り出す第一帯部20Aが形成される。なお、第一工程S1実施後の第一立上部10Aの高さは、完成品であるプレス成形品100の第一壁部110の高さよりも低くて良い。
次に、第二工程S2を実施する。第二工程S2では、第一工程S1で成形された第一中間プレス成形品2から第二壁部120に対応する部分として第二立上部40Aを形成するとともに、第二フランジ140に対応する部分として第二帯部50Aを形成する。なお、後述するように第二工程S2とその後の第三工程S3を繰り返す場合には、第三工程S3実施後の第二工程S2では、第三工程S3を実施した後の第三中間プレス成形品4を用いる。図10は、第二工程S2で用いる金型で構成された第二組300の金型の概要を示している。図10に示すように、第二組300の金型は、第一上型310及び第一下型320と、第二上型330及び第二下型340とを備える。第一上型310及び第一下型320は、基板部30Aにおいて第二縁部1bに沿って、基板部30A、第一立上部10A、及び、第一帯部20Aの各第二縁部1bを含む帯状の第一範囲Cを第三方向Zの両側から挟み込む。第一範囲Cは、一対の第二縁部1bと対応して一対設けられている。また、第二上型330及び第二下型340は、第一範囲Cと隣接して基板部30A、第一立上部10A、及び、第一帯部20Aを含む第二範囲Dを第三方向Zの両側から挟み込む。本実施形態において、第二の範囲Dは一対の第一の範囲Cの間の範囲である。
図10及び図11に示すように、第二上型330は、基板部30Aの上面に当接する基板部側プレス面331と、第一帯部20Aの上面に当接する帯部側プレス面332と、基板部側プレス面331と帯部側プレス面332との間に形成され第一立上部10Aに沿う段差部333とを有する。さらに、第二上型330は、第二方向Yに沿って第一上型310側に第二立上部40Aを形成するガイド面334を有する。ガイド面334は、第二方向Y沿って全体にわたり基板部側プレス面331、段差部333、及び帯部側プレス面332を横断するように形成されている。第二上型330の基板部側プレス面331には、第一工程S1で形成された溝104と対応した凸部331aが形成されている。図10及び図12に示すように、第二下型340は、基板部30Aの下面に当接する基板部側プレス面(第二底面)341と、第一帯部20Aの下面に当接する帯部側プレス面(第二フランジ面)342と、基板部側プレス面341と帯部側プレス面342との間に形成され第一立上部10Aに沿う段差部(第二壁面)343とを有する。帯部側プレス面342は、段差部343の上縁から基板部側プレス面341の反対側へ延びている。第二上型330の段差部333と第二下型340の段差部343との間に第一工程S1で形成された第一立上部10Aが配される。また、第二下型340の基板部側プレス面341には、第一工程S1で形成された溝104と対応した凹部341aが形成されている。
図10及び図11に示すように、第一上型310は、基板部30Aの上面に当接する基板部側プレス面311と、第一帯部20Aの上面に当接する帯部側プレス面312と、基板部側プレス面311と帯部側プレス面312との間に形成され第一立上部10Aに沿う段差部313とを有する。さらに、第一上型310は、隣接する第二上型330のガイド面334と対向するように第二立上部40Aを形成するガイド面314を備える。ガイド面314は、第二方向Y沿って全体にわたり基板部側プレス面331、段差部333、及び帯部側プレス面332を横断するように形成されている。第一上型310のガイド面314は、第二上型330のガイド面334に対して、本工程で形成する第二立上部40Aの厚さに応じた寸法だけ第一方向Xに離間して、互いの間に隙間が形成されている。図10及び図12に示すように、第一下型320は、基板部30Aの下面に当接する基板部側プレス面(第一底面)321と、第一帯部20Aの下面に当接する帯部側プレス面(第一フランジ面)322と、基板部側プレス面321と帯部側プレス面322との間に形成され第一立上部10Aに沿う段差部(第一壁面)323とを有する。帯部側プレス面322は、段差部323の上縁から基板部側プレス面321と反対側へ延びている。また、第一上型310の段差部313と第一下型320の段差部323との間に第一工程S1で形成された第一立上部10Aが配される。
ここで、本実施形態では、第一上型310及び第一下型320は、ともに第二方向Yに沿って複数の型に分割されている。具体的には、第一上型310は、一対の端型(上端型)310Aと、中央型(上中央型)310Bとで構成されている。一対の端型310Aは、帯部側プレス面312及び段差部313と、基板部側プレス面311の内、段差部313と隣接する一部の範囲を含んでいる。中央型310Bは、端型310Aに隣接して配されている。中央型310Bは、被加工材のうち、段差部323に対して帯部側プレス面322と反対側となる部分を挟み込む。中央型310Bは、一対の端型310Aの間で端型310Aそれぞれと隙間M1を有して配されている。中央型310Bと端型310Aの隙間M1は、第一方向Xに横断しているが直線状に形成されていない。具体的には、隙間M1は、第一方向Xに沿い内側となるガイド面314まで到達する内側部分M1aと、第一方向Xに沿いガイド面314と反対側で第一上型310の外側まで到達する外側部分M1bと、内側部分M1aと外側部分M1bとを接続し第二方向Yに沿う中間部分M1cとを有する。同様に第一下型320は、一対の端型(下端型)320Aと、中央型(下中央型)320Bとで構成されている。一対の端型320Aは、帯部側プレス面332及び段差部333と、基板部側プレス面331の内、段差部333と隣接する一部の範囲を含んでいる。中央型320Bは、端型320Aに隣接して配されている。第一下型320においても同様に、中央型320Bは一対の端型320Aの間で端型320Aそれぞれと隙間M2を有して配されている。そして、中央型320Bと端型320Aの隙間M2は、第一方向Xに横断しているが直線状に形成されていない。具体的には、隙間M2は、第一方向Xに沿い内側まで到達する内側部分M2aと、第一上型310の外側まで到達する外側部分M2bと、内側部分M2aと外側部分M2bとを接続し第二方向Yに沿う中間部分M2cとを有する。第一上型310及び第一下型320の端型310A、320Aは第二方向Yに移動可能となっている。
以上のような金型の構成により第二工程S2では以下のようにプレス成形を実施する。すなわち、まず、第一上型310と第一下型320とで第一中間プレス成形品2を挟み込み、また、第二上型330と第二下型340とで第一中間プレス成形品2を挟み込む。
具体的には、例えば図13(a)に示すように、第一下型320及び第二下型340を固定し、第一上型310及び第二上型330を下降させて第一中間プレス成形品2を挟み込む。なお、上述のように第一工程S1を独立して実施して成形された第一中間プレス成形品2を挟み込むのではなく、第一上型310と第一下型320、及び、第二上型330と第二下型340によりブランク1を挟み込み、挟み込む際に第一工程S1を実施して第一中間プレス成形品2を成形するものとしても良い。
そして、第一中間プレス成形品2第一帯部20Aには面外変形が不能となるような面圧がかけられる。このような面圧は、例えば以下の式で求められる。
P=Y/590×t/1.4×P0 ・・・・・(1)
ただし、P:中間プレス成形品を挟み込む面圧(MPa)
Y:中間プレス成形品の引張強度(MPa)
t:中間プレス成形品の厚さ(mm)
P0:基準面圧=0.1MPa
この状態で、図13(a)の状態から、図13(b)の状態を経て図13(c)の状態へ移行するように、第一上型310及び第一下型320に対して第二上型330及び第二下型340を第三方向Z下方に相対移動させる。本実施形態では第一上型310及び第一下型320を第三方向Zに固定して第二上型330及び第二下型340を第三方向Z下方に移動させるが、これに限ることはない。第二上型330及び第二下型340を固定して第一上型310及び第一下型320を第三方向Z上方へ移動させても良く、また、第一上型310と第一下型320、及び、第二上型330と第二下型340の両組を第三方向Zに移動させて相対的に移動させるようにしても良い。また、図13(b)及び(c)に示すように、本実施形態では、第一上型310及び第一下型320に対する第二上型330及び第二下型340の第三方向Z下方への相対移動とともに、第一上型310及び第一下型320の各端型310A、320Aを中央型310B、320Bに近づけるように、第二方向Y内側へと移動させる。これにより、第一上型310及び第一下型320の段差部313、323同士で挟み込まれた第一立上部10Aを第二方向Y内側へと移動させるように、第一中間プレス成形品2に負荷をかけることができる。
ここで、第一中間プレス成形品2において、第二上型330及び第二下型340で挟み込まれた基板部30Aでは、第二上型330及び第二下型340で挟み込まれたまま第一方向X両側に材料が移動しないようにするのに十分な摩擦抵抗が与えられている。このような摩擦抵抗は、第二上型330及び第二下型340によりかけられる面圧と、第二上型330及び第二下型340と第一中間プレス成形品2との摩擦係数により与えられている。摩擦係数は、第二上型330及び第二下型340の各プレス面331、332、341、342の表面粗さ、第二上型330及び第二下型340と第一中間プレス成形品2との間の潤滑材の種類などにより調整できる。
また、第一上型310及び第一下型320で挟み込まれた部分には、当該部分が面外変形(第三方向Zへの変形)しないような面圧が第一上型310及び第一下型320によりかけられている。また、第一上型310及び第一下型320で挟み込まれた部分には、第二工程S2におけるプレス成形に伴って、当該部分が基板部30Aに向かって移動可能なように、第一上型310及び第一下型320と第一中間プレス成形品2との間の摩擦係数が調整されている。摩擦係数は、第一上型310及び第一下型320の各プレス面311、312、321、322の表面粗さ、第一上型310及び第一下型320と第一中間プレス成形品2との間の潤滑材の種類などにより調整できる。
したがって、第一上型310及び第一下型320に対して第二上型330及び第二下型340を第三方向Z下方に相対移動させることで、第一上型310及び第一下型320に挟み込まれた部分が面外変形を抑制されながら基板部30A側へ流入し、基板部30Aから第三方向Z上方へ立ち上がる第二立上部40Aが形成される。第二立上部40Aは、その全体が、基板部30Aから第一立上部10Aが立ち上がる側に形成される。なお、第二立上部40Aの形成に伴って第二立上部40A及び第二帯部50Aにおいて変形モードとして引張塑性変形が含まれても良いが、第二工程S2実施前に対して第二工程S2実施後の部材厚が85%以上となる範囲での引張塑性変形であることが好ましい。そして、第二立上部40Aが所望の高さに達したところで、第一上型310及び第一下型320に対する第二上型330及び第二下型340の相対移動を停止する。これにより、図16に示すような第二中間プレス成形品3が形成される。すなわち、第二方向Yに沿って一対の第一縁部1a間にわたり、基板部30Aと第二稜線107aを介して接続されて第三方向Z上方へ延びるとともに、第一立上部10Aと縦稜線108を介して接続される第二立上部40Aが形成される。さらに、第一上型310及び第一下型320に挟まれた状態で残った部分により、第二立上部40Aの上縁に沿って延び、外側へ張り出す第二帯部50Aが形成される。なお、本実施形態においては、第二工程S2実施後の第二立上部40Aの高さを、直前の第一工程S1実施後の第一立上部10Aの高さよりも高くする。
ここで、上記のとおり、第一上型310及び第一下型320に対する第二上型330及び第二下型340の第三方向Z下方への相対移動とともに、第一上型310及び第一下型320の各端型310A、320Aを中央型310B、320Bに近づけるように、第二方向Y内側へと移動させる。このため、第二工程S2において形成される第二立上部40Aのうち、縦稜線108と接続される部分では、他の部分と変形態様が異なってくる。図14(a)~(c)は、それぞれ図13(a)~(c)のそれぞれの金型の状態と対応する第二立上部40Aの詳細を示している。また、図15(a)~(c)は、それぞれ図13(a)~(c)の金型の状態と対応する縦稜線108近傍での第一方向X断面視した中間プレス成形品の状態を示している。図14(a)及び図15(a)に示す第二工程S2実施前の第一中間プレス成形品2から、図14(b)及び図15(b)に示す状態、さらには図14(c)及び図15(c)に示す第二工程S2完了の状態まで第二立上部40Aが次第に形成される。そして、第二立上部40Aが形成されるのに伴って、第二立上部40Aに第一帯部20Aから材料が流入しつつ、第二上型330及び第二下型340で挟み込まれた第一立上部10Aの部分に対して、第一上型310及び第一下型320で挟み込まれた第一立上部10Aの部分が第三方向Zに離間するとともに第二方向Yへも離間する。
このため、第二立上部40Aにおいて縦稜線108に接続される範囲E、言い換えれば第二上型330及び第二下型340で挟み込まれた第一立上部10Aの部分と、第一上型310及び第一下型320で挟み込まれた第一立上部10Aの部分との間の範囲では、効果的にせん断変形が生じさせることができる。せん断変形では面積の変化がないまま(または面積の変化が抑制された状態で)変形するため、部材厚の変化を伴うことがなく(または部材厚の変化が抑制され)変形することができる。これにより、第二立上部40Aにおいて、縦稜線108に接続して第一立上部10Aによる形状の拘束を受ける範囲Eにおいても部材厚の変化を抑制してプレス成形を行うことができる。
次に、第三工程S3を実施する。第三工程S3では、第二工程S2で成形された図16に示す第二中間プレス成形品3から第一立上部10Aの高さを高くする。図17は、第三工程S3で用いる金型で構成された第三組400の金型の概要を示している。図17に示すように、第三組400の金型は、第三上型410及び第三下型420と、第四上型430及び第四下型440とを備える。第三上型410及び第三下型420は、基板部30Aと第一立上部10Aとの間の第一稜線106aを境として、第一帯部20A側を両側から挟み込む。第四上型430及び第四下型440は、第一稜線106aを境として基板部30A側を挟み込む。
図17及び図18に示すように、第四上型430は、基板部30Aの上面102に当接する基板部側プレス面431と、第二帯部50Aの上面に当接する帯部側プレス面432と、基板部側プレス面431と帯部側プレス面432との間に形成され第二立上部40Aに沿う段差部433とを有する。さらに、第四上型430は、第一立上部10Aを形成するガイド面434を備える。ガイド面434は、第二方向Y両側に、第一方向X沿って全体にわたり基板部側プレス面431、段差部433、及び帯部側プレス面432を横断するように形成されている。第四上型430の基板部側プレス面431には、第一工程S1で形成された溝104と対応した凸部431aが形成されている。図17及び図19に示すように、第四下型440は、基板部30Aの下面に当接する基板部側プレス面(第四底面)441と、第二帯部50Aの下面に当接する帯部側プレス面(第四フランジ面)442と、基板部側プレス面441と帯部側プレス面442との間に形成され第二立上部40Aに沿う段差部(第四壁面)443とを有する。帯部側プレス面442は、段差部443から基板部側プレス面441と反対側へ延びている。また、第四上型430の段差部433と第四下型440の段差部443との間に第二工程S2で形成された第二立上部40Aが配される。また、第四下型440の基板部側プレス面441には、第一工程S1で形成された溝104と対応した凹部441aが形成されている。
図17及び図18に示すように、第三上型410は、第一帯部20Aの上面に当接する帯部側プレス面411と、第一帯部20Aと接続される第二立上部40Aに沿う段差部412とを有する。帯部側プレス面411は、段差部412により第一の部分411aと、第一の部分411aの第一方向X両側に配された第二の部分411bとに分離されている。さらに、第三上型410は、第一立上部10Aを形成するガイド面414を備える。ガイド面414は、隣接する第四上型430のガイド面434と対向するように、第一方向X沿って全体にわたり帯部側プレス面411及び段差部412を横断するように形成されている。第三上型410のガイド面414は、第四上型430のガイド面434に対して、本工程で形成する第一立上部10Aの厚さに応じた寸法だけ第二方向Yに離間して、互いの間に隙間が形成されている。図17及び図19に示すように、第三下型420は、第一帯部20Aの下面に当接する帯部側プレス面421と、第一帯部20Aと接続される第二立上部40Aに沿う段差部(第三壁面)422とを有する。第三上型410の段差部412と第三下型420の段差部422との間に第二工程S2で形成された第二立上部40Aのうち第一帯部20Aと接続される部分が配される。すなわち、帯部側プレス面421は、段差部422により第一の部分(第三底面)421aと、第一の部分421aの第一方向X両側に配された第二の部分(第三フランジ面)421bとに分離されている。第二の部分421bは、段差部422の上縁から第一の部分421aと反対側に延びている。
以上のような金型の構成により第三工程S3では以下のようにプレス成形を実施する。すなわち、まず、第三上型410と第三下型420とで第二中間プレス成形品3を挟み込み、また、第四上型430と第四下型440とで第二中間プレス成形品3を挟み込む。具体的には、例えば図20(a)に示すように、第三下型420及び第四下型440を固定し、第三上型410及び第四上型430を下降させて第二中間プレス成形品3を挟み込む。そして、第二中間プレス成形品3の第一帯部20A及び第二帯部50Aには面外変形が不能となるような面圧がかけられる。面圧の大きさは、例えば、第二工程S2同様に式(1)に基づいて求められる。この状態で、図20(a)の状態から図20(b)の状態へ移行するように、第三上型410及び第三下型420に対して第四上型430及び第四下型440を第三方向Z下方に相対移動させる。本実施形態では第三上型410及び第三下型420を第三方向Zに固定して第四上型430及び第四下型440を第三方向Z下方に移動させるが、これに限ることはない。第四上型430及び第四下型440を固定して第三上型410及び第三下型420を第三方向Z上方に移動させても良く、また、第三上型410と第三下型420、及び、第四上型430と第四下型440の両組を第三方向Zに移動させて相対的に移動させるようにしても良い。
ここで、第二中間プレス成形品3において、第四上型430及び第四下型440で挟み込まれた基板部30A及び第二帯部50Aには、第二方向Y両側に材料が流入しないようにするのに十分な摩擦抵抗が与えられている。当該摩擦抵抗は、第四上型430及び第四下型440によりかけられる面圧と、第四上型430及び第四下型440と第二中間プレス成形品3との摩擦係数により与えられている。摩擦係数は、第四上型430及び第四下型440のプレス面の表面粗さ、第四上型430及び第四下型440と第二中間プレス成形品3との間の潤滑材の種類などにより調整できる。
また、第三上型410及び第三下型420で挟み込まれた第一帯部20Aには、当該部分が面外変形(第三方向Zへの変形)しないような面圧が第三上型410及び第三下型420によりかけられている。一方、第三上型410及び第三下型420で挟み込まれた第一帯部20Aには、第三工程S3におけるプレス成形に伴って、当該部分が基板部30Aに向かって移動可能なように、第三上型410及び第三下型420と第二中間プレス成形品3との間の摩擦係数が調整されている。摩擦係数は、第三上型410及び第三下型420のプレス面の表面粗さ、第三上型410及び第三下型420と第二中間プレス成形品3との間の潤滑材の種類などにより調整できる。
したがって、第三上型410及び第三下型420に対して第四上型430及び第四下型440を第三方向Z下方に相対移動させることで、第三上型410及び第三下型420に挟み込まれた第一帯部20Aが面外変形を抑制されながら基板部30A側へ流入し、基板部30Aから第三方向Z上方へ立ち上がる第一立上部10Bが高くなるように形成される。また、第三上型410及び第三下型420に挟まれた状態で残った部分により第一帯部20Bが形成される。なお、第一立上部10Bの形成に伴って第一立上部10B及び第一帯部20Bにおいて変形モードとして引張塑性変形が含まれても良いが、第三工程S3実施前に対して第三工程S3実施後の部材厚が85%以上となる範囲での引張塑性変形であることが好ましい。そして、第一立上部10Bが所望の高さに達したところで、第三上型410及び第三下型420に対する第四上型430及び第四下型440の相対移動を停止する。これにより、図23に示す第三中間プレス成形品4が形成される。なお、本実施形態においては、直前の第二工程S2実施後の第二立上部40Aの高さに対して、第三工程S3実施後の第一立上部10Bの高さを低く、かつ、完成品としてのプレス成形品100の第一壁部110の高さと等しくする。また、第一帯部20Bの幅は、完成品としての第一フランジ130の幅よりも同じか、または、大きくする。
ここで、第三工程S3では、第一立上部10Bが形成されるのに伴って第二立上部40Aにおいても第一立上部10B近傍の範囲で変形が生じる。図21(a)、(b)は、それぞれ図20(a)、(b)の金型の状態と対応する第二立上部40Aの詳細を示す詳細図である。また、図22(a)、(b)は、それぞれ図20(a)、(b)の金型の状態と対応する縦稜線108近傍での第一方向X断面視した中間プレス成形品の状態を示している。図21及び図22に示すように、第一帯部20Aにおける第二立上部40Aに隣接する部分のうち、第二立上部40Aの下側に位置する部分は第二立上部40Aによる拘束を受けて、他の部分に比較して第一立上部10Aへの材料の流入が相対的に抑制される。一方、第一帯部20Aにおける第二立上部40Aに隣接する部分のうち、第二立上部40Aの上側に位置する部分は、同様に第二立上部40Aによる拘束を受けるが、自由端である第二縁部1b近傍であるため相対的に拘束力が小さい。このため、第二立上部40Aのうち、第一帯部20Aと隣接するとともに第二工程S2でせん断変形させた範囲Eと隣接する範囲Fは、その両側の第一帯部20Aの各部分の相対差の影響を受けて第二縁部1bに沿う方向にせん断変形して第一立上部10Bの高さの変化に追従させることができる。このため、第一立上部10B近傍において第二立上部40Aが引張塑性変形して部材厚が減少してしまうことを抑制することができる。
次に、第四工程S4を実施する。第四工程S4では、第一工程S1から第三工程S3を実施して形成された中間プレス成形品において不要の部分を切断する。具体的には、図23に示すように、本実施形態においては、第三工程S3実施後の第三中間プレス成形品4の第二立上部40Aを、第一帯部20Bの上面から所定の高さHとなる切断線Gで切断する。所定の高さHとしては、完成品であるプレス成形品100の第二フランジ140の幅以上の大きさとする。これにより図24に示すように、第二立上部40Aのうち、第一帯部20Bから所定の高さHよりも高い部分が除去された第二立上部40Bとなるとともに、第二帯部50Aが除去された第四中間プレス成形品5が形成される。
次に、第五工程S5を実施する。第五工程S5では第四中間プレス成形品5から第二フランジ140となる部分を形成する。図25は、第五工程S5で用いる金型500の概要を示している。図25に示すように、第五工程S5で用いる金型500は、第四中間プレス成形品5を支持するパンチ510と、第四中間プレス成形品5をパンチ510とともに挟み込むパッド520と、第二立上部40Bの折り曲げ可能を行うダイ530とを備える。パンチ510は、第四中間プレス成形品5の基板部30Aの下面を支持する第一支持面511と、第一立上部10Bを支持する第二支持面512と、第四中間プレス成形品5の第二立上部40Bを支持する第三支持面513と、第一帯部20B及びダイ530による折り曲げ加工後の第二フランジ140となる部分を支持する第四支持面514とを有する。第一支持面511には、第一工程S1で形成された凸条105と対応した凹部511aが形成されている。また、パッド520は、第四中間プレス成形品5の基板部30Aの上面に当接する第一当接面521と、第一立上部10Bを支持する第二当接面522と、第四中間プレス成形品5の第二立上部40Bに当接する第三当接面523と、第一帯部20Bに当接する第四当接面524とを有する。第一当接面521には、第一工程S1で形成された溝104と対応した凸部521aが形成されている。また、ダイ530は、第二立上部40Bと対応して対をなして設けられて、それぞれ第二方向Yに沿って配されている。一対のダイ530は、互いの離間距離を近接離間するように、第一方向Xに移動可能である。
そして、第四中間プレス成形品5をパンチ510に配置し、パッド520とパンチ510との間で挟み込む。この状態で、図26に示すように、ダイ530を、第二立上部40Aの第一方向X内側に配置し第一方向X外側へ移動させることで、第二立上部40Bのうち第一帯部20Bよりも突出している部分を外側に折り曲げ、第二フランジ140となる部分140´が形成された図27に示す第五中間プレス成形品6が形成される。この際、第二フランジ140となる部分140´の上面と第一帯部20Aの上面が同一面で連なるように折り曲げる。
最後に第六工程S6として、図27に示すように、切断線Kにより、第一帯部20Aの外縁側を第一フランジ130として必要な幅に切断し、また、第五工程S5で形成された第二フランジ140となる部分140´の外縁側を第二フランジ140として必要な幅に切断することで、図1に示すプレス成形品100が完成する。
以上のように、本実施形態のプレス成形品100の製造方法によれば、第二工程S2では、第一工程S1後の状態で基板部30Aとなっている範囲において、第一上型310及び第一下型320で挟み込まれた部分の一部の材料を、第二立上部40Aが形成されるのにしたがって第二立上部40Aへと流入させることで第二立上部40Aの部材厚減少を抑制することができる。また、第一工程S1後の状態で第一帯部20Aとなっている範囲において、同様に、第一上型310及び第一下型320で挟み込まれている部分の一部の材料を、第二立上部40Aが形成されるのにしたがって第二立上部40Aへと流入させることで第二立上部40Aの部材厚減少を抑制することができる。一方、第一工程S1後の状態で第二立上部40Aとなる部分のうち、基板部30Aとなっている範囲と第一帯部20Aとなっている範囲との間、すなわち、第二立上部40Aにおいて、第一立上部10Aと第二立上部40Aとが接続される縦稜線108と接続される部分では、第二工程S2においてせん断変形させることで、部材厚の変化を抑制しつつ第二立上部40Aの形成に追従して所望の形状に塑性変形させることができる。そして、せん断変形させる部位は、第一工程S1実施前の被加工材(ブランク)の厚さの85%以上の厚さで形成されるものとすることで、部材厚の減少を最小限に抑制することができる。
そして、上記のように、第二工程S2では、第一上型310及び第一下型320を、それぞれ、被加工材(中間プレス成形品)のうち第一帯部20A及び第一立上部10Aを少なくとも挟み込む端型310A、320Aと、端型310A、320Aに対し間隔を有して配されて、被加工材のうち第一立上部10Aよりも基板部30A側を挟み込む中央型310B、320Bとにより構成し、第一上型310及び第一下型320を第二上型330及び第二下型340に対して相対移動させるのに従って、第一上型310及び第一下型320の端型310A、320Aを中央型310B、320Bに近接させるように移動させるものとした。このように、中央型310B、320Bに対して端型310A、320Aを互いの隙間を狭めるように相対移動させることによって、第一縁部1aに沿う方向(第一方向X)視して中央型310B、320Bと端型310A、320Aとの間に位置して第二立上部40Aのうち縦稜線108と接続される部分を、効果的にせん断変形させることができる。また、端型310A、320Aと中央型310B、320Bとの隙間M1、M2は、第一縁部1aに沿う方向の途中に第二縁部1bに沿う中間部分M1c、M2cを有して形成することで、当該隙間M1、M2が形成された範囲において第一上型310及び第一下型320による面圧が低下してしまうことを抑制することができる。
なお、第一上型310及び第一下型320の分割数としては、上記のように一対の端型310A、320Aと、中央型310B、320Bの3分割には限られない。第一上型310及び第一下型320を第二上型330及び第二下型340に対して第三方向Zに相対移動させるのに従って第二方向Yに移動する端型310A、320Aが第一立上部10Aを含んで被加工材を挟み込むように構成されていればよい。例えば、一対の端型310A、320A同士が隙間を有して配されていて中央型を省略した構成としても良いし、互いに隙間を有して第二方向Yに配列した複数の中央型を有していても良い。また、隙間M1は、第一方向Xに沿う外側部分M1a、M2a及び内側部分M1b、M2bと、第二方向Yに沿う中間部分M1c、M2cとを備えるものとしたが、これに限られない。例えば、隙間M1を第一方向Xに対して第二方向Yに傾斜するような直線状としても第二方向Yに沿って隙間M1が形成された位置で面圧が低下してしまうことを抑制することができる。また、当該面圧の低下の影響が小さい場合には隙間M1を第一方向Xに延びる直線状の隙間としても良い。
また、上記実施形態では、第三工程S3を実施することで、第一工程S1での第一立上部10Aの高さを抑制して第二工程S2における1回の加工におけるせん断変形量を抑制することができるとともに、第一立上部10Bを所望の高さに形成することができる。この際、第一立上部10Aを高くするのに伴って必要な材料は、第一帯部20Aから流入されることで、第一立上部10Aの部材厚減少を抑制するが、第二立上部40Aのうち第一帯部20Aと隣接する部分では、第二工程S2でせん断変形させた範囲と隣接する範囲を第二縁部1bに沿う方向(第二方向Y)にせん断変形させることで、部材厚の変化を抑制しつつ第一立上部10Aの形成に追従して所望の形状に塑性変形させることができる。そして、せん断変形させる部位は、第二工程S2実施前の被加工材の厚さの85%以上の厚さで形成されるものとすることで、部材厚の減少を最小限に抑制することができる。
また上記実施形態では、第一工程S1を、対をなす第一縁部1aそれぞれについて実施し、第二工程S2を、対をなす第二縁部1bそれぞれについて実施し、第三工程S3を、対をなす第一縁部1aそれぞれについて実施することで、一対の第一立上部10A及び一対の第二立上部40Aが基板部30Aを囲むようにして箱体を形成することができ、これにより例えばバッテリーケースのような一方に開口した箱体を部材厚の減少を抑制しつつ形成することができる。なお、本実施形態のプレス成形品の製造方法は、当該箱体を製造する方法に限定されるものではなく、図28及び図29に示すような形状にも適用可能である。すなわち、図28に示すように、矩形状の底板部101(基板部30A)に対して一辺のみ第一壁部110(第一立上部10A、10B)を形成し、当該第一壁部110(第一立上部10A、10B)の両側に第二壁部120(第二立上部40A)を形成するように底板部101(基板部30A)から立ち上がる部分を第三方向Z視してU字状に形成しても良い。また、図29に示すように、矩形状の底板部101(基板部30A)に対して一辺のみ第一壁部110(第一立上部10A、10B)を形成し、当該第一壁部110(第一立上部10A、10B)の片側に第二壁部120(第二立上部40A)を形成するように底板部101(基板部30A)から立ち上がる部分を第三方向Z視してL字状に形成しても良い。また、上記実施形態では、底板部101(基板部30A)を矩形状とし、第一壁部110(第一立上部10A、10B)と第二壁部120(第二立上部40A)が第三方向Z視して直交するものとしたが、これに限ることはない、底板部101(基板部30A)が平行四辺形やひし形であったり、矩形以外の多角形であったりして、第一壁部110(第一立上部10A、10B)と第二壁部120(第二立上部40A)が第三方向Z視して直角以外の角度で交差するようにしても良い。底板部101(基板部30A)の隣り合う側縁から立ち上がる二つの壁部を形成する場合において適用可能であり、少なくとも第二立上部40Aを形成するにあたって、第一立上部10Aと接続する縦稜線108を含む範囲おいてせん断変形をさせることで同様の作用効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、第二工程S2及び第三工程S3のうち、最後に実施した工程後に、第一上型310及び第一下型320で挟み込まれた第二帯部50Aと、第一帯部20Aとの間の高さ位置で、第二立上部40Aを第二縁部1bに沿って切断する第四工程S4と、第四工程S4実施後に、第二立上部40Aのうち、第一帯部20Aよりも上に立ち上がっている部分を、第一帯部20Aと連続した面となるように折り曲げる第五工程S5とを実施した。これにより、第一立上部10A及び第二立上部40Aの各上縁に接続されるフランジ状の帯部を連続した面となるように形成することができる。
ただし、上記実施形態においては、第一工程S1~第六工程S6までを実施してプレス成形品100を製造するものとしたがこれに限るものではない。少なくとも第一工程S1及び第二工程S2を実施し、第二工程S2において図14に示す第二立上部40Aにおいて縦稜線108に接続される範囲Eにおいてせん断変形させることで所望の形状のプレス成形品が形成されれば良い。すなわち、第二工程S2後の形状、または、第三工程S3実施後の形状を完成品であるプレス成形品としても良く、さらには、第二工程S2実施後または第三工程S3実施後に第四工程S4、第四工程S4及び第五工程S5、または、第四工程S4~第六工程S6を実施し、いずれかの実施後の形状を完成品であるプレス成形品としても良い。
また、第三工程S3実施後にさらに第二工程S2を実施するようにしても良く、さらに第二工程S2実施後に第三工程S3を実施しても良く、第二工程S2と第三工程S3を交互に少なくともそれぞれ1回以上、さらにいずれかを複数回実施するものとしても良い。このようにして、第一立上部10A及び第二立上部40Aの形成を複数回に分けることで、各工程における1回の加工でのせん断変形量を抑制することができる。そして、第二工程S2及び第三工程S3のいずれかを複数回実施後に、その実施後の形状を完成品であるプレス成形品としても良く、さらには、第二工程S2実施後または第三工程S3実施後に第四工程S4、第四工程S4及び第五工程S5、または、第四工程S4~第四工程S6を実施し、いずれかの実施後の形状を完成品であるプレス成形品としても良い。
また、上記第二工程S2では、図15に示すように、第二立上部40Aにおいて縦稜線108に接続される範囲Eについて、プレス成形品100において第一壁部110と第一フランジ130との間の第三稜線115を形成する凸曲線状の部分を含む第一立上部10Aと第二立上部40Aとの接続部分において、当該凸曲線状の部分を第三方向Zに傾斜した辺E1とし、当該辺E1を第三方向Zに対して第二方向Yに傾斜する方向に平行移動させるような平行四辺形の範囲とし、当該範囲Eについてせん断変形させるものとしたが、これに限らない。図30及び図31は、変形例を示している。図30に示すように、傾斜した辺E1を第三方向Zに平行移動させるような平行四辺形の範囲E´についてせん断変形させるようにしても良い。例えば、上記第二工程S2において、中央型に対して端型を移動させることなく、第一上型310及び第一下型320に対して第二上型330及び第二下型340を第三方向Zに相対移動させることで実現することができる。また、傾斜した辺を含む平行四辺形の範囲でせん断変形させるものに限られない。せん断変形する範囲E´´のうちの一辺を、図31に示すように第三方向Zに平行な辺E1´´とし、当該辺を第三方向Zに対して第二方向Yに傾斜する方向に平行移動させるような平行四辺形の範囲としてせん断変形させるものとしても良い。少なくとも第一立上部10Aと第二工程S2で形成する第二立上部40Aとが接続される縦稜線108を形成する辺に沿う方向とせん断変形させる方向とが、平行及び直交しないような範囲についてせん断変形するものとすればよい。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図32~図35は、本発明の第2の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図32及び図33は、第1実施形態のプレス成形品の製造方法における第二工程S2で用いるプレス成形装置の一例を示している。また、図34及び図35は、第1実施形態のプレス成形品の製造方法における第三工程S3で用いるプレス成形装置の一例を示している。図32及び図33に示すように、第二工程S2で用いる第一プレス成形装置600は、図10~図12に示す第二組300の金型と、金型を取り付ける金型取付部610と、金型取付部610を支持するボルスタ620及びスライダ625と、金型を移動させる駆動部630とを備える。金型取付部610は、上型を支持する上側取付部611と、下型を支持する下側取付部612とを有する。ボルスタ620は、支持面600aに固定されている。また、スライダ625は、天井面600bに駆動部630を介して固定されており、駆動部630の駆動により第三方向Zに移動可能である。また、第一上型310は、一対の端型310Aと、中央型310Bに加えて、中央型310Bから第二方向Y両側に延びる一対の張出部310Cを有する。張出部310Cは、中央型310Bの上部に固定されていて第二方向Yに張り出している。一対の端型310Aは、それぞれ対応する張出部310Cの下面に沿って第二方向Yに移動可能となるように張出部310Cに支持されている。
上側取付部611は、スライダ625に固定されている。上側取付部611は、第一上型310を支持する一対の第一上側支持部611aと、一対の第一上側支持部611aの間に設けられて第二上型330を支持する第二上側支持部611bとを有する。第一上型310の中央型310B及び張出部310Cは、駆動部630を介して第一上側支持部611aに支持されている。第二上型330は、第二上側支持部611bの下面に固定されている。さらに、上側取付部611は、第一上側支持部611aの第一方向X外側に配された上側ガイド部611cと、一対の第一下型320と対応して第一上側支持部611aの第二方向Y外側に配された一対のカム部611dとを有する。一対の端型310Aは、上側への移動を張出部310Cによって規制されるとともに、第一方向Xへ移動を上側ガイド部611c及び第二上側支持部611bに規制されつつ、第二方向Yに移動可能である。また、カム部611dは、第一上側支持部611aから下方に向けて突出している。カム部611dの先端側には、端型310Aに面するカム面611eが形成されている。カム面611eは、下端から上方に向かうにしたがって第二方向Y内側へ向かうように傾斜している。
下側取付部612は、ボルスタ620に固定されている。下側取付部612は、第一下型320を支持する一対の第一下側支持部612aと、一対の第一下側支持部612aの間に設けられて第二下型340を支持する第二下側支持部612bとを有する。第二下型340は、駆動部630を介して第二下側支持部612bに支持されている。また、第一下型320のうち、中央型320Bは、対応する第一下側支持部612aに固定されている。第一下型320のうち、端型320Aは、対応する第一下側支持部612aの上面に移動可能に支持されている。また、下側取付部612は、一対の第一下型320と対応して、それぞれ一対の第一下側支持部612aの第一方向X外側に設けられた一対の下側ガイド部612cと、それぞれ一対の第一下側支持部612aの第二方向Y外側に設けられた一対の下側規制部612dとをさらに有する。一対の端型320Aのそれぞれは、対応する下側規制部612dにより、第二方向Y外側への移動が規制されている。また、一対の端型320Aのそれぞれは、対応する下側ガイド部612cと中央型320Bとによって第一方向X両側への移動が規制され、これにより第一下側支持部612aの上面に沿って第二方向Yへの移動が可能となっている。また、一対の端型320Aにおいて、それぞれ第二方向Yの外側の端部には、上側取付部611のカム面611eと対向する傾斜面320eが形成されている。傾斜面320eは、下端から上方に向かうにしたがって第二方向Y内側へ向かうように傾斜している。
駆動部630は、スライダ625を第三方向Zに移動させる第一駆動部631と、第一上側支持部611aと第一上型310の張出部310Cとの間に設けられて第三方向Zに反力を与える第二駆動部632と、第二下側支持部612bと第二下型340との間に設けられて第三方向Zに反力を与える第三駆動部633とを有する。第一駆動部631は天井面600bに移動不能に固定されている。第一駆動部631は、例えば油圧シリンダで駆動力(以下、成形荷重という)を発生させて第三方向Zに伸長させることが可能である。また、第二駆動部632は、例えばガスシリンダで、内部に作動ガスが充填されている。このため、第二駆動部632は、第一駆動部631の駆動力により圧縮しつつ、その圧縮量に応じた反力(以下、パッド荷重という)を第一上側支持部611a及び第一上型310の張出部310Cに与えることが可能である。また、第三駆動部633は、例えばクッションピンであり、内部に作動油が充填されている。このため、第三駆動部633は、第一駆動部631の駆動力により圧縮しつつ、その圧縮量に応じた反力(以下、クッション荷重という)を第二下側支持部612b及び第二下型340に与えることが可能である。なお、第三駆動部633は、下側取付部612の第二下側支持部612b、及び、ボルスタ620に貫通孔を形成して、当該貫通孔を通して支持面600aに支持されていてもよい。
したがって、第一駆動部631を駆動させて伸長させることで、スライダ625、上側取付部611、第一上型310及び第二上型330を第三方向Z下方に移動させて、第一上型310及び第二上型330と、第一下型320及び第二下型340との間で、被加工材である第一中間プレス成形品2を挟み込むことが可能である。そして、第一駆動部631をさらに伸長させることで、第二駆動部632が圧縮して第一上側支持部611aの変位を吸収しつつ、第二駆動部632によって発生する反力に応じて第一上型310と第一下型320との間で第一中間プレス成形品2に面外変形不能となるような加圧力を作用させることが可能となる。また、第三駆動部633が圧縮して第二上型330及び第二下型340の変位を吸収しつつ、第三駆動部633によって発生する反力に応じて第二上型330と第二下型340との間で第一中間プレス成形品2に加圧力を作用させることが可能となる。そして、第一上型310及び第一下型320に対して、第二上型330及び第二下型340が下方に変位することで、第一中間プレス成形品2に対して第二工程S2における加工を実施することが可能となる。この際、カム面611eと傾斜面320eが摺動することで、第一下型320の端型320Aと、第一上型310の端型310Aとが第二方向Y中央側へと移動し、中央型310B、320Bと端型310A、320Aとの隙間M1、M2を狭めることが可能である。なお、駆動部630は、第一上型310と第二上型330との間の間隔及び第一下型320と第二下型340との間の間隔を維持した状態で、第一上型310及び第一下型320に対して第二上型330及び第二下型340を第一上型310側から第一下型320側へ相対移動させるように構成されていてもよい。
図34及び図35に示すように、第三工程S3で用いる第二プレス成形装置700は、図17~図19に示す第三組400の金型と、金型を取り付ける金型取付部710と、金型取付部710を支持するボルスタ720及びスライダ725と、金型を移動させる駆動部730とを有する。金型取付部710は、上型を支持する上側取付部711と、下型を支持する下側取付部712とを有する。ボルスタ720は、支持面700aに固定されている。また、スライダ725は、天井面700bに駆動部730を介して固定されており、駆動部730の駆動により第三方向Zに移動可能である。
上側取付部711は、スライダ725に固定されている。上側取付部711は、第三上型410を支持する一対の第一上側支持部711aと、一対の第一上側支持部711aの間に設けられて第四上型430を支持する第二上側支持部711bとを有する。第三上型410は、駆動部730を介して第一上側支持部711aに支持されている。第四上型430は第二上側支持部711bの下面に固定されている。さらに、上側取付部711は、第二上側支持部711bの第一方向X両外側に配された上側規制部711cと、一対の第一上側支持部711aの第二方向Y外側に配された上側ガイド部711dとを有する。上側ガイド部711dにより、第三上型410は第二方向Y外側への移動が規制されつつ、第三方向Zに移動が可能である。
下側取付部712は、ボルスタ720に固定されている。下側取付部712は、第三下型420を支持する一対の第一下側支持部712aと、一対の第一下側支持部712aの間に設けられて第四下型440を支持する第二下側支持部712bとを有する。第三下型420は、第一下側支持部712aの上面に固定されている。第四下型440は、駆動部730を介して下側取付部712の第二下側支持部712bに支持されている。さらに、下側取付部712は、第二下側支持部712bの第一方向X両外側に配された下側ガイド部712cと、第一下側支持部712aの第二方向Y外側にそれぞれ配された下側規制部712dとを有する。下側ガイド部712cにより、第四下型440は、第一方向X外側への移動が規制されつつ、第三方向Zに移動が可能である。
駆動部730は、スライダ725を第三方向Zに移動させる第一駆動部731と、第一上側支持部711aと第三上型410との間に設けられて第三方向Zに反力を与える第二駆動部732と、第二下側支持部712bと第四下型440との間に設けられて第三方向Zに反力を与える第三駆動部733とを有する。第一駆動部731は、天井面700bに移動不能に固定されている。第一駆動部731は、例えば油圧シリンダで、駆動力(以下、成形荷重という)を発生させて第三方向Zに伸長させることが可能である。また、第二駆動部732は、例えばガスシリンダで、内部に作動ガスが充填されている。このため、第二駆動部732は、第一駆動部731の駆動力により圧縮しつつ、その圧縮量に応じた反力(以下、パッド荷重という)を第一上側支持部711a及び第三上型410に与えることが可能である。また、第三駆動部733は、例えばクッションピンであり、内部に作動油が充填されている。このため、第三駆動部733は、第一駆動部731の駆動力により圧縮しつつ、その圧縮量に応じた反力(以下、クッション荷重という)を第二下側支持部712b及び第四下型440に与えることが可能である。なお、第三駆動部733は、下側取付部712の第二下側支持部712b、及び、ボルスタ720に貫通孔を形成して、当該貫通孔を通して支持面700aに支持されていてもよい。
したがって、第一駆動部731を駆動させて伸長させることで、スライダ725、上側取付部711、第三上型410及び第四上型430を第三方向Z下方に移動させて、第三上型410及び第四上型430と、第三下型420及び第四下型440との間で、被加工材である第二中間プレス成形品3を挟み込むことが可能である。そして、第一駆動部731をさらに伸長させることで、第二駆動部732が圧縮して第一上側支持部711aの変位を吸収しつつ、第二駆動部732によって発生する反力に応じて第三上型410と第三下型420との間で第二中間プレス成形品3に面外変形不能となるような加圧力を作用させることが可能となる。また、第三駆動部733が圧縮して第四上型430及び第四下型440の変位を吸収しつつ、第三駆動部733によって発生する反力に応じて第四上型430と第四下型440との間で第二中間プレス成形品3に加圧力を作用させることが可能となる。そして、第三上型410及び第三下型420に対して、第四上型430及び第四下型440が下方に変位することで、第二中間プレス成形品3に対して第三工程S3における加工を実施することが可能となる。
なお、上記実施形態で示した第一プレス成形装置600及び第二プレス成形装置700は、第二工程S2及び第三工程S3を実施できる装置の一例であり、これに限るものではない。各上側取付部及び下側取付部の構成、各駆動部の構成について適宜変更可能である。また、上記実施形態の第一プレス成形装置600では、カム面611eと傾斜面320eとにより端型310A、320Aを第二方向Yに移動させる機構としたがこれに限るものではない。図36は、変形例の第一プレス成形装置600´を示している。図36に示すように、第一プレス成形装置600´は、金型取付部610´の上側取付部611´が、カム部を有しない構成となっている。また、駆動部630´は、第一駆動部631、第二駆動部632及び第三駆動部633に加えて第四駆動部634を有している。第四駆動部634は、例えば油圧シリンダで、第一下型320の一対の端型320Bの第二方向Y両外側に各端型320Bと対応して設けられている。そして、第四駆動部634は、第一駆動部631の駆動とともに駆動することで、対応する端型320Bを第二方向Y中央に向かって移動させることが可能である。このようにカムによって端型310A、320Aを第二方向Yに移動させる機構に代えて、独立した第四駆動部634によって端型310A、320Aを第二方向Yに移動させても良い。
また、上記実施形態では、第二工程S2を実施する第一プレス成形装置600と、第三工程S3を実施する第二プレス成形装置700とを別装置としたがこれに限られず、一つの装置として金型を交換可能としても良い。例えば、図32及び図33に示す金型取付部610及び第二組300の金型と、第二駆動部632及び第三駆動部633とによって第一のユニットを構成する。また、金型取付部710及び第三組400の金型と、第二駆動部732及び第三駆動部733とによって第二のユニットを構成する。そして、図32及び図33に示すスライダ625とボルスタ620との間で、第一のユニットと第二のユニットとを交換可能としても良い。
次に、第一実施形態のプレス成形品の製造方法によりプレス成形品100を製造した際の応力状態を解析した実施例1を説明する。本実施例1で示される発明例では、プレス成形品100には、GA590DP材(引張強さ626MPa、降伏強度342MPa、ヤング率21000MPa、ポワソン比0.30)を使用した。ブランク1の厚さは2mmとした。具体的な形状として第一壁部110及び第二壁部120の高さ(底板部101の上面102から第一フランジ130の第一上面131及び第二フランジ140の第二上面141までの第三方向Zの距離)を100mmとした。また、第一フランジ130及び第二フランジ140の幅を30mmとした。また底板部101の大きさは第一方向Xの幅を910mm、第二方向Yの幅を1500mmとした。また、図1に示すR1を40mm、R2を10mm、R3を10mmとした。
まず第一工程S1について、第一立上部10Aの高さ(基板部30Aの上面から第一帯部20Aの上面までの第三方向Zの距離)が60mmとなるまで実施した。次に、第二工程S2について、第二立上部40Aの高さ(基板部30Aの上面から第二帯部50Aの上面までの第三方向Zの距離)が150mmとなるまで実施した。この際のパッド荷重は25.7tonf、クッション荷重は56.8tonf、成形荷重は250.0tonfとした。
図37は、第二工程S2実施後の第一中間プレス成形品2の歪みの大きさを色の濃さにより示している。色の濃い部位ほど歪みが大きい。基板部30Aを含む最も薄い範囲(無色部)では歪みが生じていない。一方、第二工程S2で形成された第二立上部40Aにおいて第一立上部10Aと隣接する範囲では歪みが生じていることが示されている。図38は、図37の示す第一中間プレス成形品2の各位置における歪みについて、横軸を最小主歪み、縦軸を最大主歪みとしてプロットしたものである。直線Lは横軸及び縦軸に対して45度傾斜した直線、すなわち|最大主歪み|=|最小主歪み|となる直線である。直線L1は、|最大主歪み|=2×|最小主歪み|となる直線である、直線L2は、|最大主歪み|=0.5×|最小主歪み|となる直線である。直線Lについては、|最大主歪み|=|最小主歪み|であることから、ある方向の伸びに対して、当該伸びる方向に対して直交する方向へ同じ比率で縮むことを意味する。すなわち、直線L上にプロットされるような歪みが生じている部分では、せん断変形が生じているために、部材の厚み方向への変化がない。一方、直線Lに対して直線L1、L2よりも外側の領域については、歪みの伸縮比率が大きく異なり、直線L1側では部材の厚みの減少、直線L2側では部材の厚みの増加となり、歪みが大きくなるほど成形性への影響は顕著に現れる。本発明例についてプロット分布をみると、全て直線L近傍に分布しており、せん断変形による厚み減少が抑制されているのは明らかである。このように各位置の歪みはいずれも直線Lに沿って分布していることから、第一中間プレス成形品2において歪みが生じている部位でもせん断変形による歪みが生じており、したがって厚みの減少が抑制されていることが明らかである。
図39は、第二工程S2実施後の部材の厚み減少率を色の濃さにより示している。厚み減少率は、第二工程S2実施前の厚みに対する、第二工程実施後の同じ位置における厚みの減少率を示している。色の濃い部位ほど厚み減少率が大きくなっている。基板部30Aを含む色が最も薄い範囲(無色部)では厚みの減少率が2.5%未満に保たれている。第一稜線106と第二稜線107と縦稜線108とが接続されるせん断変形が生じている隅部分においても厚み減少率は2.5%未満に保たれている。一方、最も厚さが小さくなっていた第二立上部40Aにおいて第三稜線115と接続される部位においても、厚み減少率は、6.5%に抑えることができている。
次に、第三工程S3について、第一立上部10Bの高さ(基板部30Aの上面から第一帯部20Bの上面までの第三方向Zの距離)が100mmとなるまで実施した。この際のパッド荷重は59.7tonf、クッション荷重は99.4tonf、成形荷重は318.0tonfとした。
図40は、第三工程S3実施後の第二中間プレス成形品3の歪みの大きさを色の濃さにより示している。色の濃い部位ほど歪みが大きい。基板部30Aを含む最も薄い範囲(無色部)では歪みが生じていない。一方、第二立上部40Aにおいて、第二工程S2でせん断変形された部位を含む範囲、及び、第一帯部20Bと接続する範囲では、歪みが生じていることが示されている。図41は、図40の示す第二中間プレス成形品3の各位置における歪みについて、横軸を最小主歪み、縦軸を最大主歪みとしてプロットしたものである。詳細は図37と同様である。図41に示すように、いずれの位置の歪みも、第二象限において直線Lに沿って分布している。このように各位置の歪みはいずれも直線Lに沿って分布していることから、第二中間プレス成形品3において歪みが生じている部位でもせん断変形による歪みが生じており、したがって厚みの減少が抑制されていることが明らかである。
図42は、第三工程S3実施後の部材の厚み減少率を色の濃さにより示している。色の濃い部位ほど厚み減少率が大きくなっている。基板部30Aを含む色が最も薄い範囲(無色部)では厚みの減少率が2.5%未満に保たれている。一方、第一立上部10B及び第二立上部40Aにおいて互い隣接する範囲、第二立上部40Aと第二帯部50Aとが接続する範囲では若干厚みが小さくなっていることが認められる。しかしながら、最も厚さが小さくなっていた第一稜線106と第二稜線107と縦稜線108とが接続される隅部分においても厚み減少率は6.6%に抑えることができている。
図43は、第六工程S6実施後の部材の厚み減少率を色の濃さにより示している。色の濃い部位ほど厚み減少率が大きくなっている。基板部30Aを含む最も薄い範囲(無色部)では厚みの減少率が2.5%未満に保たれている。一方、第一壁部110及び第二壁部120において互い隣接する範囲、第二フランジ140において縦稜線108に近接する範囲では若干厚みが小さくなっていることが認められる。しかしながら、第一稜線106と第二稜線107と縦稜線108とが接続される隅部分において最も厚さが小さくなったが、その厚さ減少率は6.7%に抑えることができた。
以上のように、各工程実施前後での厚さの変化を、工程実施前の厚さに対して工程実施後の厚さが85%以上となるように抑制することができたととともに、全工程を通した厚さの変化を、ブランクの厚さに対して、プレス成形品100として完成した後の各位置の厚さが85%以上となるように抑制することができた。
次に、実施例2として、縦稜線108のR3の大きさを変化させつつ、上記実施形態のプレス成形品の製造方法でプレス成形品100を製造した発明例と、絞り加工により第一壁部110及び第二壁部120を同時に形成した比較例とで、加工前後の厚さの変化を解析した。R3の大きさは、5、10、15、20mmとした。図44~図47は解析結果を示しており、厚さが小さいほど濃く示されている。図44の解析結果ではR3を5mmとした。図45の解析結果ではR3を10mmとした。図46の解析結果ではR3を15mmとした。図47の解析結果ではR3を20mmとした。図44~図47に示すように、発明例では、曲率半径R3がいずれの条件であっても、ブランク1に対する厚さが85%以上となるように加工することができた。一方、比較例では、R3がいずれの条件であっても、いずれかの部位でブランク1に対する厚さが85%未満となった。厚さの減少が著しい部位としては、第一稜線106、第二稜線107及び縦稜線108が接続する隅部分、及び、第二壁部120おいて縦稜線108に近接する部位であった。発明例では上記のとおり当該部位においてせん断変形により加工がおこなわれていため部材厚の減少が抑制されていた。一方、比較例では絞り加工であるため、当該部位においても引張変形が支配的であり、これにより引張変形する方向と直交する方向、すなわち厚さ方向で圧縮変形が生じてしまったことに起因する部材厚の減少が生じたと考えられる。
以上、本発明の実施形態及び実施例について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
本発明は、底板と2つの縦壁のそれぞれとが接続された各稜線と、縦壁同士が接続された稜線との3つの稜線が交わる隅部を、部材厚減少を抑制してプレス成形することができるため、産業上有用である。
1 ブランク(被加工材)
1a 第一縁部
1b 第二縁部
10A、10B 第一立上部
20A、20b 第一帯部
30A 基板部
40A 第二立上部
50A 第二帯部
100 プレス成形品
101 底板部
106 第一稜線
107 第二稜線
108 縦稜線
110 第一壁部
120 第二壁部
130 第一フランジ
140 第二フランジ
310 第一上型
320 第一下型
330 第二上型
340 第二下型
310A、320A 端型
310B、320B 中央型
410 第三上型
420 第三下型
430 第四上型
440 第四下型
600、700 プレス成形装置
630、730 駆動部
M1 隙間
S1 第一工程
S2 第二工程
S3 第三工程
S4 第四工程
S5 第五工程

Claims (13)

  1. 第一縁部及び前記第一縁部と交差する方向に延びて前記第一縁部と接続される第二縁部を有する板状の被加工材から、基板部、前記第一縁部側で前記基板部から第一稜線を介して立ち上がり前記第二縁部まで延びる第一立上部、及び、前記第一立上部の上縁部に沿って前記第二縁部まで延びる第二稜線を介して前記基板部と反対側に延びる第一帯部を形成する第一工程と、
    前記第二縁部に沿って、前記基板部、前記第一立上部、及び、前記第一帯部の前記第二縁部を含む帯状の第一範囲を両側から第一上型及び第一下型で挟み込むとともに、前記第一範囲と隣接して前記基板部、前記第一立上部、及び、前記第一帯部を含む第二範囲を両側から第二上型及び第二下型で挟み込み、前記第二上型及び第二下型に対して前記第一上型及び第一下型を、前記基板部に対して前記第一立上部が立ち上がる側に相対移動させて、前記第一下型と前記第二上型との間に全体が前記第一立上部と同じ側に立ち上がるとともに、前記第一立上部と縦稜線を介して接続される第二立上部を形成する第二工程とを備え、
    前記第二工程では、前記第二立上部のうち、前記縦稜線と接続される部分をせん断変形させ
    前記第二工程実施後の被加工材を、前記第一稜線を境として、前記第一帯部側を第三上型及び第三下型で挟み込むとともに、前記基板部側を第四上型及び第四下型で挟み込み、前記第四上型及び前記第四下型に対して前記第三上型及び前記第三下型を相対移動させて、前記第一立上部の立ち上がる高さを高くする第三工程を備え、
    前記第三工程では、前記第二立上部のうち、前記第一帯部と隣接するとともに前記第二工程で前記せん断変形させた範囲と隣接する範囲を前記第二縁部に沿う方向にせん断変形させるプレス成形品の製造方法。
  2. 前記第三工程実施後にさらに前記第二工程を実施するようにして、前記第二工程と前記第三工程を交互に少なくともそれぞれ1回以上実施する請求項に記載のプレス成形品の製造方法。
  3. 前記被加工材は、前記第一縁部及び前記第二縁部を、それぞれ互いに向かい合うようにして対をなして備え、
    前記第一工程を、対をなす前記第一縁部それぞれについて実施し、
    前記第二工程を、対をなす前記第二縁部それぞれについて実施し、
    前記第三工程を、対をなす前記第一縁部それぞれについて実施することで、
    一対の前記第一立上部及び一対の前記第二立上部が前記基板部を囲むようにして一方に開口した箱体を形成する請求項または請求項に記載のプレス成形品の製造方法。
  4. 前記第二工程及び前記第三工程のうち、最後に実施した工程後に、前記第一上型及び前記第一下型で挟み込まれた第二帯部と、前記第一帯部との間の高さ位置で、前記第二立上部を前記第二縁部に沿って切断する第四工程と、
    前記第四工程実施後に、前記第二立上部のうち、前記第一帯部よりも上に立ち上がっている部分を、前記第一帯部と連続した面となるように折り曲げる第五工程とを備える請求項から請求項のいずれか一項に記載のプレス成形品の製造方法。
  5. 前記第二工程では、前記第一上型及び前記第一下型を、それぞれ、前記被加工材のうち前記第一帯部及び前記第一立上部を少なくとも挟み込む端型と、前記端型に対し間隔を有して配されて前記被加工材のうち、前記第一立上部よりも前記基板部側を挟み込む中央型とにより構成し、前記第一上型及び前記第一下型を前記第二上型及び前記第二下型に対して相対移動させるのに従って、前記第一上型及び前記第一下型の前記端型を前記中央型に近接させるように移動させる請求項1から請求項のいずれか一項に記載のプレス成形品の製造方法。
  6. 前記端型と前記中央型との隙間は、前記第一縁部に沿う方向の途中に前記第二縁部に沿う部分を有して形成されている請求項に記載のプレス成形品の製造方法。
  7. 前記縦稜線の内側部分を上面視して曲率半径20mm以下の凹曲線形状に形成する請求項1から請求項のいずれか一項に記載のプレス成形品の製造方法。
  8. 前記第二工程では、前記第一上型及び前記第一下型によって前記被加工材を挟み込む面圧と、前記第二上型及び前記第二下型によって前記被加工材を挟み込む面圧とは、式(1)に基づいて求められる面圧である請求項1から請求項のいずれか一項に記載のプレス成形品の製造方法。
    P=Y/590×t/1.4×P0 (1)
    ただし、P:被加工材を挟み込む面圧(MPa)
    Y:被加工材の引張強度(MPa)
    t:被加工材の厚さ(mm)
    P0:基準面圧=0.1MPa
  9. 前記被加工材を形成する鋼材の引張強度は440MPa以上である請求項1から請求項のいずれか一項に記載のプレス成形品の製造方法。
  10. 前記せん断変形させる部位は、前記第一工程実施前の前記被加工材の厚さの85%以上の厚さで形成されている請求項1から請求項のいずれか一項に記載のプレス成形品の製造方法。
  11. 前記第二立上部のみせん断変形させる請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のプレス成形品の製造方法。
  12. 第一底面、前記第一底面から立ち上がる第一壁面、及び、前記第一壁面の上縁から前記第一底面と反対側へ延びる第一フランジ面を備える第一下型と、
    前記第一下型と対応する形状に形成され前記第一下型との間で被加工材を挟み込む第一上型と、
    第二底面、前記第二底面から立ち上がる第二壁面、及び、前記第二壁面の上縁から前記第二底面と反対側へ延びる第二フランジ面を備え、前記第一下型に隣接して配置される第二下型と、
    前記第二下型と対応する形状に形成され前記第二下型との間で被加工材を挟み込む第二上型と、
    前記第一上型と前記第二上型との間の間隔及び前記第一下型と前記第二下型との間の間隔を維持した状態で、前記第一上型及び前記第一下型に対して前記第二上型及び前記第二下型を前記第一上型側から前記第一下型側へ相対移動させる駆動部とを備え
    前記第一下型は、前記第一壁面及び前記第一フランジ面を少なくとも含む下端型と、前記下端型に対し間隔を有して、前記被加工材のうち、前記第一壁面に対して前記第一フランジ面と反対側となる部分を挟み込む下中央型とを備え、
    前記第一上型は、前記第一下型の前記下端型と対応する上端型と、前記第一下型の前記下中央型と対応する上中央型とを備え、
    前記駆動部は、前記第一上型及び前記第一下型に対して前記第二上型及び前記第二下型を相対移動させるのに従って、前記第一下型及び前記第一上型のそれぞれについて、前記下端型及び前記上端型を前記下中央型及び前記上中央型に近接させるように移動させるプレス成形装置。
  13. 第三底面、前記第三底面から立ち上がる第三壁面、及び、前記第三壁面の上縁から前記第三底面と反対側へ延びる第三フランジ面を備える第三下型と、
    前記第三下型と対応する形状に形成され前記第三下型との間で被加工材を挟み込む第三上型と、
    第四底面、前記第四底面から立ち上がる第四壁面、及び、前記第四壁面の上縁から前記第四底面と反対側へ延びる第四フランジ面を備え、前記第三下型に隣接して配置される第四下型と、
    前記第四下型と対応する形状に形成され前記第四下型との間で被加工材を挟み込む第四上型とをさらに備え、
    前記第一下型、前記第一上型、前記第二下型及び前記第二上型の組と、前記第三下型、前記第三上型、前記第四下型及び前記第四上型の組とを交換可能であり、
    前記駆動部は、前記第三上型及び前記第三下型に対して、前記第四上型及び前記第四下型を相対移動させる請求項12に記載のプレス成形装置。
JP2021548929A 2019-09-24 2020-09-23 プレス成形品の製造方法及びプレス成形装置 Active JP7323824B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019172982 2019-09-24
JP2019172982 2019-09-24
PCT/JP2020/035792 WO2021060274A1 (ja) 2019-09-24 2020-09-23 プレス成形品の製造方法、プレス成形品及びプレス成形装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021060274A1 JPWO2021060274A1 (ja) 2021-04-01
JP7323824B2 true JP7323824B2 (ja) 2023-08-09

Family

ID=75165835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021548929A Active JP7323824B2 (ja) 2019-09-24 2020-09-23 プレス成形品の製造方法及びプレス成形装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11925968B2 (ja)
EP (1) EP4035789A4 (ja)
JP (1) JP7323824B2 (ja)
KR (1) KR20220048029A (ja)
CN (1) CN114430703B (ja)
WO (1) WO2021060274A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115732831B (zh) * 2022-10-26 2024-09-17 华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司 车用电池包托盘、电池包及车辆

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208384A (ja) 2001-01-11 2002-07-26 Sony Corp 非水電解質電池およびその製造方法
JP2006289453A (ja) 2005-04-12 2006-10-26 Nippon Steel Corp プレス成形方法および成形装置
JP2013154389A (ja) 2012-01-31 2013-08-15 Showa Denko Packaging Co Ltd 絞り加工用金型
WO2016194963A1 (ja) 2015-06-01 2016-12-08 新日鐵住金株式会社 プレス成形品、プレス成形方法、およびプレス成形装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8528589D0 (en) * 1985-11-20 1985-12-24 R S M Ind Ltd Floor panel
JPS63168231A (ja) * 1987-01-05 1988-07-12 Sumitomo Metal Ind Ltd 角筒絞り成形方法
US5600991A (en) * 1995-02-10 1997-02-11 Ogihara America Corporation Stretch controlled forming mechanism and method for forming multiple gauge welded blanks
CN105592949B (zh) * 2013-10-09 2017-05-24 新日铁住金株式会社 汽车车身用结构构件的制造方法以及压制成型装置
WO2015053036A1 (ja) * 2013-10-09 2015-04-16 新日鐵住金株式会社 プレス成形体の製造方法及びプレス成形装置
JP2017196952A (ja) 2016-04-26 2017-11-02 トヨタ自動車株式会社 車両のバッテリ搭載構造
CA3029405A1 (en) * 2016-06-27 2018-01-04 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method and apparatus for producing pressed component
JP7275692B2 (ja) 2018-03-27 2023-05-18 三菱ケミカル株式会社 ポリエステル樹脂とその製造方法、トナー、液体現像剤及びインクジェット用インクとその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208384A (ja) 2001-01-11 2002-07-26 Sony Corp 非水電解質電池およびその製造方法
JP2006289453A (ja) 2005-04-12 2006-10-26 Nippon Steel Corp プレス成形方法および成形装置
JP2013154389A (ja) 2012-01-31 2013-08-15 Showa Denko Packaging Co Ltd 絞り加工用金型
WO2016194963A1 (ja) 2015-06-01 2016-12-08 新日鐵住金株式会社 プレス成形品、プレス成形方法、およびプレス成形装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4035789A4 (en) 2023-03-01
CN114430703B (zh) 2024-08-02
EP4035789A1 (en) 2022-08-03
WO2021060274A1 (ja) 2021-04-01
KR20220048029A (ko) 2022-04-19
CN114430703A (zh) 2022-05-03
JPWO2021060274A1 (ja) 2021-04-01
US20220371070A1 (en) 2022-11-24
US11925968B2 (en) 2024-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI628013B (zh) 壓製成形裝置及壓製成形方法
US10471493B2 (en) Pressed component manufacturing method, press, and press line
JP5470812B2 (ja) プレス成形品の製造方法および製造装置、並びにプレス成形品
JP4746914B2 (ja) プレス方法およびプレス型
US20070125149A1 (en) Press-formed member having corner portion, press-formed member manufacturing apparatus and press-formed member manufacturing method
KR101867744B1 (ko) 프레스 성형 방법 및 프레스 제품의 제조 방법 그리고 프레스 성형 장치
KR20190056438A (ko) 프레스 성형품의 제조 방법 및 제조 장치
CN108698105B (zh) 冲压成型品的制造方法
WO2018180712A1 (ja) プレス成形装置及びプレス成形品の製造方法
JP7323824B2 (ja) プレス成形品の製造方法及びプレス成形装置
EP3915694B1 (en) Press molding method and press machine
EP3895824B1 (en) Press forming method
CN102225445A (zh) 一种轿车左右侧梁加强板的冲压成型模具
JP7265141B2 (ja) プレス成形用ブランク、プレス成形用ブランクの製造方法、連結成形品の製造方法、プレス成形品の製造方法、プレス成形用金型、およびプレス成形装置
JP5890654B2 (ja) プレス成形方法
JP7432651B2 (ja) プレス用金型
KR20210141652A (ko) 프레스 성형 방법
WO2009096309A1 (ja) 板金プレス加工方法、その金型及び成形品
TWI554343B (zh) 壓製成形模具及壓製成形品之製造方法
JP7364994B1 (ja) プレス成形装置および成形品の製造方法
JP7572611B2 (ja) プレス成形方法、プレス成形用金型およびプレス成形用金型の設計方法
WO2023238872A1 (ja) プレス成形装置および成形品の製造方法
JP2022139470A (ja) プレス装置及びプレス成形品の製造方法
JP2022072562A (ja) プレス成形方法、プレス成形用金型およびプレス成形用金型の設計方法
CN202061995U (zh) 轿车左右侧梁加强板的冲压成型模具

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230627

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230710

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7323824

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151