WO2015064175A1 - プレス成形方法 - Google Patents

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WO2015064175A1
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press
top plate
molded
vertical wall
die
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塩崎　毅
玉井　良清
新宮　豊久
隼佑 飛田
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards

Definitions

  • a metal plate (sheet ⁇ ⁇ ⁇ forming) is press-formed (sheet forming) by a mold (sheet forming die), and a top wall portion (top portion) and vertical wall portions (side walls) formed on both sides of the top plate portion.
  • the present invention relates to a press molding method for manufacturing a press molded part having an L shape in a plan view provided with a wall portion and a flange portion continuously formed on the vertical wall portion.
  • a product having an L-shaped part such as a front pillar (reinforcement) which is a vehicle body frame part (vehicle body frame parts) is manufactured from a metal plate by press molding, a punch , Using a die consisting of a die and a blank holder. In this case, drawing is performed on the metal plate with the distance between the punch and the die close to each other with the entire periphery of the metal plate held by the die and the blank holder.
  • Patent Document 1 proposes a method of first drawing a sheet shallowly and then bending it with another mold to obtain a final product shape.
  • Patent Document 2 proposes a press molding method using a die unit including a die die, a pad, and a bending die as another technique related to the L-shaped skeleton member.
  • the L-shaped bent portion to be joined to other components is a top plate, one side wall extending on the top plate, and one flange surface connected to the side wall. It is only possible to manufacture a part having a shape having a shape of L, and an L-shaped part having a hat-shaped cross section shape over the entire length of the L-shaped part cannot be manufactured.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and even if a metal plate made of a high-strength steel sheet having a low ductility of 980 MPa or more is used as a blank, It is an object of the present invention to provide a press molding method capable of obtaining an L-shaped part having a hat cross-sectional shape over a wide range.
  • the press molding method includes a top plate portion, a vertical wall portion formed on both sides of the top plate portion by press molding a metal plate with a mold, and a flange portion formed continuously on the vertical wall portion. And a first mold having a first punch, a first die, a first blank holder, and a pad.
  • the metal plate is disposed so that the portion corresponding to the end portion of the L-shaped short side of the metal plate does not cover the first die and the first blank holder, and a part of the top plate portion is arranged.
  • an outer vertical wall portion including an L-shaped bent portion projects in an arc shape outward from the vertical wall portion of the press-molded part in a plan view, and the curvature radius of the projecting arc (radius of curvature) is larger than the radius of curvature of the L-shaped bent portion of the press-molded part, and the outside of the top plate portion of the L-shaped bent portion is larger than the outside of the top plate portion of the press-formed part.
  • the curvature radius of the cross section in a side view of the shoulder portion that extends to the protruding top plate portion is in a side view of the shoulder portion that extends to the outside of the top plate portion of the L-shaped bent portion of the press-formed part. Larger than the radius of curvature of the cross section ing.
  • a part of the top plate portion pressed by the pad in the first press molding step includes at least an L-shaped bent portion, and the first press molding is performed. This is a part that does not interfere with the part of the top plate part of the component that protrudes.
  • the press molding method according to the present invention when the first press molding process starts pressing with the pad, molding is performed from the position where the first punch starts to contact the metal plate to the bottom dead center position.
  • the position is 0% to 50% with respect to the depth.
  • the projecting amount of the vertical wall portion and the top plate portion is the amount of the projecting portion of the L-shaped bent portion of the first press molded component.
  • the ratio of the area to the area of the L-shaped bent portion of the press-molded part corresponding to the protruding portion is an amount that increases from 0.3% to 1.2%.
  • an L-shaped part having a hat cross-sectional shape over the entire length can be obtained even if a metal plate made of an ultra-high strength high-tensile material having a low ductility of 980 MPa or higher is used as a blank material.
  • FIG. 1A is an explanatory diagram of a press molding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is an explanatory diagram of a press molding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1C is an explanatory diagram of a press molding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1D is an explanatory diagram of a press molding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a press-molded part molded by the press molding method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of a first press-molded part molded in the first press molding step of the press molding method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a main part of a first press-molded part molded in the first press molding step of the press molding method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5 for explaining the main part of the first press-formed part formed in the first press forming step of the press forming method according to the embodiment of the present invention. It is explanatory drawing of.
  • FIG. 8 is a side view including a partial cross section of the first mold used in the first press molding step of the press molding method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a first mold (first punch, first die, blank holder) used in the first press molding step of the press molding method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a first mold (first punch) used in the first press molding step of the press molding method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of the arrangement of pads of the first mold used in the first press molding step of the press molding method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a side view including a partial cross section of the second mold used in the second press molding step of the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of the arrangement of the metal plates in the first press forming step of the press forming method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view of a second press-formed part (front pillar) formed by the press-forming method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is an example of an axial cross-sectional view on a plan view of a second press-formed part (front pillar) formed by the press-forming method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram of a first mold (first punch, blank holder) used in the first press molding step of the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of a first mold (first punch) used in the first press molding step of the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • 18 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram of a first mold (first die, pad) used in the first press molding step of the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram of the pad press timing in the first press molding step of the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram of a second mold (second punch) used in the second press molding step of the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram of a second mold (second die) used in the second press molding step of the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 23A is an explanatory diagram of a pad pressing range in the first press molding step of the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 23B is an explanatory diagram of a pad pressing range in the first press molding step of the press molding method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24A is an explanatory diagram of the arrangement of the metal plates in the first press forming step of the press forming method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24B is an explanatory diagram of the arrangement of the metal plates in the first press forming step of the press forming method according to the comparative example of the present invention.
  • the press molding method includes a first press molding step shown in FIGS. 1A to 1B and a second press molding step shown in FIGS. 1C to 1D.
  • the first press forming step the first punch 3, the first die 5, the blank holder 7, and the first die 1 having the pad 9 are used to form the metal plate 11 into the first press formed part 27 having an intermediate shape.
  • Press molding the first press-molded part 27 molded by the first press molding step is formed into a product shape (top plate portion and vertical wall by a second die 13 having a second punch 15 and a second die 17.
  • the second part is press-molded into a second press-molded part having the same shape as the press-molded part 19.
  • the press-molded part 19 which is a completed product shown in FIGS. 2 and 3 is manufactured.
  • press-formed part 19 that is a finished product
  • first press-formed part 27 having an intermediate shape
  • second press-formed part having a product shape
  • first mold 1 and the second mold 13 will be described.
  • press molding method first press molding process, second press molding process
  • the press-molded component 19 includes a top plate portion 21, a vertical wall portion 23 formed on both sides, and a flange portion 25 formed continuously with the vertical wall portion 23. It has an L shape in plan view (see FIG. 3).
  • the cross section orthogonal to the axis on the plan view of the press-formed part 19 has a hat shape as shown in FIG. 4, for example, over the entire length of the L shape.
  • the top plate portion 21 has an L shape having a long side and a short side in plan view.
  • the top plate portion 21 has a plurality of convex portions 21a.
  • a stepped portion is formed at the end of the short side, and this reduced portion serves as a connection portion 21b for connecting to other components.
  • the vertical wall portion 23 and the flange portion 25 are not formed at the end portion of the short side. Note that the vertical wall portion 23 is inclined.
  • the press-molded part 19 is a part having a bent portion that bends rapidly and having a hat cross-sectional shape over the entire length. Therefore, when such a press-molded part 19 is manufactured by ordinary press molding using an ultra-high strength high-tensile material having low ductility, wrinkles are generated at the top plate portion 21 of the L-shaped bent portion, or the bent portion. The vertical wall portion 23 is easily cracked at the shoulder. Therefore, in the present embodiment, in order to manufacture such a press-formed part 19, as described below, the first press-formed part 27 having an intermediate shape is once formed, and the first press-formed part 27 is then formed. To form a second press-molded part having a product shape.
  • the first press molded part 27 is a part molded in the first press molding process.
  • the first press-formed part 27 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 5 is a plan view of the first press-formed part.
  • FIG. 6 schematically shows a cross-sectional view perpendicular to the height direction at the center of the height of the vertical wall portion 23.
  • FIG. 7 schematically shows a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 6 and 7, the shape of the press-formed part 19 is indicated by a two-dot chain line for comparison. 5 to 7, the same reference numerals are given to the same components as the press-formed parts 19 (see FIGS. 2 to 4).
  • the first press-molded component 27 includes a vertical wall projecting portion that projects in an arc shape outside the vertical wall portion 23 of the press-molded component 19 in a plan view on the outer vertical wall portion 23 including an L-shaped bent portion. 29 is formed.
  • the radius of curvature R Bm of the arc of the vertical wall overhanging portion 29 is larger than the radius of curvature R Bp outside the L-shaped bent portion of the press-formed part 19.
  • the outer vertical wall portion 23 refers to the vertical wall portion 23 outside the bent portion of the L-shaped bent portion.
  • the first press-molded component 27 has an arc shape on the outside of the top plate portion 21 of the L-shaped bent portion and from the outside of the top plate portion 21 of the L-shaped bent portion of the press-formed component 19 in a side view.
  • a stretching portion 31 is formed on the top plate.
  • the curvature radius R Sm of the cross section in a side view of the shoulder connected to the top plate overhanging portion 31 is the outer side of the top plate portion 21 of the L-shaped bent portion of the press-formed part 19. It is larger than the curvature radius R Sp of the cross section in the side view of the shoulder portion connected to.
  • the projecting amount of the vertical wall portion 23 and the top plate portion 21 is such that the area of the projecting portion of the L-shaped bent portion of the first press-molded component 27 is the L-shaped shape of the press-molded component 19 corresponding to the projecting portion. It is desirable that the amount is an amount that is increased by 0.3% to 1.2% in area ratio from the area of the bent portion.
  • the overhanging portion means the vertical wall overhanging portion 29 and the top plate overhanging portion 31, and the area (in the side view and / or the plan view) of the overhanging portion is the vertical wall overhanging portion 29. And the total area of the top plate overhanging portion 31. If the area ratio increment is less than 0.3%, cracking cannot be avoided.
  • the shape of the first press-formed part 27 is substantially the same as the shape of the press-formed part 19 except for the vertical wall overhanging portion 29 and the top plate overhanging portion 31.
  • the second press-molded part is a part molded in the second press-molding process, and the product shape (the same shape as the top plate part 21 and the vertical wall part 23 of the press-formed part 19) is formed on the top plate part and the vertical wall part. I have it.
  • the shape of the second press-formed part is substantially the same as that of the press-formed part 19 shown in FIG.
  • the first mold 1 is a mold used for forming the metal plate 11 into the first press-molded part 27 in the first press-forming process. As shown in FIG. 8, the first mold 1 includes a first punch 3, a first die 5, a blank holder 7 that holds the metal plate 11 between the first die 5, a first punch 3, It has the pad 9 which clamps a part of metal plate 11 in cooperation. The first punch 3 is attached to a bolster 33 and the first die 5 is attached to a slider 35.
  • each configuration of the first mold 1 will be described in detail with reference to FIGS.
  • the first punch 3 has an L shape in plan view, and has a top plate forming surface portion 41 for forming the top plate portion 21 and a periphery of the top plate forming surface portion 41.
  • a vertical wall forming surface portion 43 for forming the vertical wall portion 23 is provided. 10 and 11, the vertical wall molding surface portion 43 is inclined.
  • the top plate forming surface portion 41 is provided with a top plate overhang forming portion 41 a for forming the top plate overhang portion 31 of the first press-molded part 27, and the vertical wall forming surface portion 43 has a vertical wall overhang portion.
  • a vertical wall projecting part 43 a for molding the 29 is provided.
  • the center of the first die 5 is recessed in a substantially L shape, and the surface in the recess is a molding surface 5 a corresponding to the first punch 3.
  • a pad storage portion 5b is provided at a position including the L-shaped bent portion on the molding surface 5a, and the pad 9 is disposed in the pad storage portion 5b (see FIG. 8).
  • a surface around the molding surface 5 a of the first die 5 is a sandwiching surface 5 c that sandwiches the metal plate 11 with the blank holder 7.
  • the blank holder 7 is supported by a cushion pin 37 so as to be movable up and down. Further, as shown in FIGS. 8 and 9, a punch holder 7a is provided in the center of the blank holder 7, and the first punch 3 is arranged in the punch holder 7a.
  • the blank holder 7 is supported so as to be positioned above the upper surface of the first punch 3 before the press molding is started, and can be pushed down by the first die 5 during the press molding. When the blank holder 7 is pushed down, the first punch 3 protrudes relatively from the blank holder 7 so that the upper portion of the first punch 3 is inserted into the first die 5.
  • the pad 9 is provided so as to be pressed toward the first punch 3 by a spring 39, and sandwiches the metal plate 11 in cooperation with the first punch 3.
  • the pad 9 has a shape capable of pressing a portion indicated by a two-dot chain line in FIG. That is, the portion where the pad 9 can be pressed includes at least an L-shaped bent portion of the portion corresponding to the top plate portion 21 of the first press-molded component 27 in FIG. In the bent portion of the letter shape, it corresponds to a position that does not overlap with the position where the top plate portion 21 protrudes (top plate protruding portion 31).
  • the second mold 13 is a mold for forming the first press-molded part 27 into the second press-molded part in the second press-molding step.
  • the second punch 15 and the second die 17 are Have The second punch 15 is attached to the bolster 33, and the second die 17 is attached to the slider 35. Below, each structure of the 2nd metal mold
  • the second punch 15 has a molding surface 15a for molding the product shape of the second press-molded part, and the projecting portions of the first press-molded part 27 (the vertical wall projecting portion 29 and the top plate projecting portion 31) (FIG. 5 to 7) can be formed into a second press-formed part having a product shape.
  • the second die 17 has a molding surface 17a corresponding to the molding surface 15a of the second punch 15, and cooperates with the second punch 15 to mold the first press-molded part 27 into the second press-molded part. is there. If necessary, the second die 17 is provided with a knock-out pin for facilitating the removal of the product when the second press-molded part is stuck on the molding surface 17a after completion of molding. Also good.
  • the first press molding step is a step of placing the metal plate 11 on the first mold 1 shown in FIG. 8 and pressing the part of the top plate portion 21 with the pad 9 to press mold the first press molded component 27. is there. This will be described in more detail below.
  • the metal plate 11 is arranged so that the portion 11 a corresponding to the L-shaped short side end portion of the second press-formed part of the metal plate 11 does not cover the blank holder 7.
  • the load on the metal plate 11 at the portion is large, and the portion corresponding to the shoulder of the first punch 3 in the metal plate 11 Cracks may occur, or wrinkles may occur in the flange portion 25 (see FIG. 5) near the component corner. Therefore, the metal plate 11 is arranged as described above to avoid the occurrence of cracks and wrinkles.
  • the first die 5 When the metal plate 11 is sandwiched, the first die 5 is moved downward, whereby the first punch 3 is pressed against the metal plate 11 and press forming is performed.
  • a part of the top plate portion 21 of the metal plate 11 is pressed by the pad 9.
  • the part of the top plate portion 21 is a portion that includes at least an L-shaped bent portion and does not interfere with the top plate overhanging portion 31 in the first press-molded part 27. In this manner, pressing the metal plate 11 with the pad 9 is effective in suppressing the generation of wrinkles at the L-shaped bent portion.
  • the metal plate 11 of the material is formed during press forming. It is easy to generate wrinkles by moving to the bent part. Therefore, in the present invention, the metal plate 11 is pressed by the pad 9 in order to suppress the generation of wrinkles. If the range of the metal plate 11 pressed by the pad 9 is at least an L-shaped bent portion, generation of wrinkles can be prevented. Furthermore, you may press the top-plate part 21 in a wider range. It should be noted that the range of the metal plate 11 held by the pad 9 does not interfere with the top plate overhanging portion 31 (see FIG. 7).
  • the position at which the first punch 3 starts to contact the metal plate 11 with respect to the forming depth up to the bottom dead center position of the pad 9 is 0%, and the bottom dead center position is 100%. In that case, it is preferable that the timing (time) for pressing the metal plate 11 with the pad 9 starts at a position where the first punch 3 is 0% to 50% of the forming depth.
  • the pad pressing start timing means the timing at which the pad 9 starts to press the metal plate 11.
  • the first punch 3 is at a position after 0% of the forming depth when the pad pressing starts, the swelling of the metal plate 11 at the top plate portion 21 starting from the initial contact between the first punch 3 and the metal plate 11 is suppressed. And generation of wrinkles is effectively suppressed.
  • the position of 0% of the forming depth is simply referred to as “0% position”, and the other positions are the same.
  • the pad pressing start time is before the 0% position (for example, ⁇ 100% ( ⁇ 100%) position)
  • the metal plate 11 is sandwiched between the first die 5 and the blank holder 7, the pad 9 The metal plate 11 is pushed in the first punch 3 direction. If it does so, since the metal plate 11 will shift
  • the pad pressing start time it is preferable to set the pad pressing start time to the 50% position.
  • the average pressure (pad pressure) at which the first punch 3 and the pad 9 hold down the metal plate 11 is desirably 3 MPa or more. If it carries out like this, generation
  • the first press-formed part 27 is formed.
  • a vertical wall overhanging portion 29 and a top plate overhanging portion 31 are formed in the bent portion of the first press-formed component 27, and the shape of the bent portion of the press-formed component 19 is larger than that of the bent portion. Since it has a gradual curvature, no cracks occur in the L-shaped bend.
  • the second press molding process is a process in which the first press molded part 27 molded by the first press molding process is press molded into the second press molded part by the second mold 13.
  • the first press-molded component 27 is placed on the second punch 15, and as shown in FIG. 1D, the second die 17 is moved downward in this state, whereby the first press-molded part 27 is moved.
  • the vertical wall overhanging portion 29 and the top plate overhanging portion 31 of the component 27 are compressed and formed into a second press-formed component. Thereafter, the unnecessary surrounding portion of the second press-formed part is cut (trimmed) to become the first press-formed part 19.
  • the metal plate 11 is press-formed as the first press-formed part 27 having an intermediate shape.
  • the first press molded part 27 molded in the first press molding process is press molded into a second press molded part having a product shape with respect to the top plate portion 21 and the vertical wall portion 23.
  • the In the first press-molded component 27, an outer vertical wall portion 23 including an L-shaped bent portion projects in an arc shape outward from the vertical wall portion 23 of the press-molded component 19 in a plan view.
  • the radius of curvature R Bm of the protruding arc is larger than the radius of curvature R Bp of the L-shaped bent portion of the press-formed part.
  • the outside of the top plate portion 21 of the L-shaped bent portion protrudes from the outside of the top plate portion 21 of the press-formed part 19.
  • the radius of curvature R Sm of the cross section of the shoulder connected to the protruding top plate 21 in a side view is a side curvature of the shoulder connected to the outside of the top plate 21 of the L-shaped bent portion of the press-formed part 19. Greater than the radius of curvature R Sp of the cross section.
  • the timing of trimming is not limited to this.
  • the first press-molded part 27 may be trimmed after the first press molding process, and trimmed again as a finish after the second press molding process.
  • front pillar 51 a front pillar reinforcement (hereinafter simply referred to as “front pillar 51”) of an automobile body, which is an L-shaped part shown in FIG.
  • the part was molded and a second press molded part was formed.
  • the front pillar 51 was manufactured by trimming each second press-formed part, and wrinkles and cracks were evaluated for each manufactured front pillar 51.
  • a front pillar 51 (see FIGS. 14 and 15), which is a completed part, and a mold for press-molding the first press-formed part and the second press-formed part of the front pillar 51 (see FIGS. 16 to 22).
  • the press molding conditions in the first press molding process see Table 1 and FIGS. 23A, 23B, 24A, and 24B
  • the evaluation results of the manufactured front pillar 51 see Table 2
  • the front pillar 51 includes an L-shaped top plate portion 53 having a long side and a short side in a plan view, a vertical wall portion 55 formed around the top plate portion 53, and a vertical And a flange portion 57 formed continuously with the wall portion 55.
  • the front pillar 51 has a substantially hat-shaped axially orthogonal cross section on the plan view over the entire length. The vertical wall portion 55 and the flange portion 57 are not formed at the short side end portion of the top plate portion 53.
  • the molds (first mold and second mold) used for press molding will be described.
  • the first mold (blank holder 61, first punch 65, first die 69, pad 73) shown in FIGS. 16 to 19 was used.
  • the first punch 65 has an L shape in plan view.
  • the blank holder 61 is supported by cushion pins 59 as shown in FIG.
  • a punch accommodating portion 61a is provided, and a first punch 65 having an L shape in a plan view is disposed in the punch accommodating portion 61a.
  • the first punch 65 is a part corresponding to the outside of the L-shaped bent portion in order to perform an experiment in which the protruding portion (vertical wall protruding portion and top plate protruding portion) of the first press-molded part is changed.
  • the replaceable portion 67 is formed with a vertical wall projecting portion 67a and a top plate projecting portion 67b.
  • the shape and amount of the overhanging portion can be changed. For example, if the vertical wall overhanging portion 67a is not provided, the vertical wall overhanging portion is not formed and only the top plate overhanging portion is formed, or if the size of the top plate overhanging forming portion 67b is changed, the ceiling The overhang amount of the plate overhang changes.
  • the blank holder 61 has a replaceable portion 63 (see FIG. 16) in a part corresponding to the outside of the L-shaped bent portion, and can correspond to the shape of the replaceable portion 67 of the first punch 65. Yes.
  • the first die 69 has a recess 69a into which the first punch 65 is inserted as shown in FIG.
  • a pad storage portion 69b is provided on the bottom surface of the recessed portion 69a of the first die 69, and a pad 73 is disposed on the pad storage portion 69b.
  • the first die 69 has a replaceable portion 71 corresponding to the replaceable portion 63 of the blank holder 61 and the replaceable portion 67 of the first punch 65.
  • the first die 69 is attached to the slider 35 as shown in FIG.
  • the pad 73 is connected to a gas cylinder (not shown) provided on the slider 35 to generate a load, and metal blocks (not shown) having different thicknesses are inserted between the slider 35 and the gas cylinder. Thus, the protruding position of the pad 73 can be adjusted.
  • the second mold (second punch 75, second die 77) shown in FIGS. 21 and 22 was used.
  • the second punch 75 has a portion corresponding to the overhang portion so that the overhang portion (vertical wall overhang portion and top plate overhang portion) of the first press-molded part is formed into a product shape.
  • Product shape As shown in FIG. 22, the second die 77 has a recess 77a into which the second punch 75 is inserted.
  • the press molding conditions in the first press molding process will be described in detail.
  • the target parameters are the material of the metal plate 79, the area increase rate (%), the ratio of the curvature radius of the vertical wall, the ratio of the curvature radius of the shoulder, the blank holder pressure (MPa), the pad pressing range, the pad Pressure (MPa), pad protrusion position (%), material metal plate arrangement.
  • MPa blank holder pressure
  • MPa pad pressing range
  • pad pressure MPa
  • pad protrusion position %
  • the material of the metal plate 79 As the material of the metal plate 79, two types of ultra-high strength high-tensile materials with low ductility, tensile strength of 980 MPa class and 1180 MPa class cold-rolled steel sheets were used.
  • the plate thickness was 1.4 mm.
  • the area increase rate means the increase rate of the area of the L-shaped bent portion of the first press-molded part with respect to the area of the L-shaped bent portion of the product shape corresponding to the protruding portion.
  • the area increase rate is the area increase rate of the projecting part between the vertical wall part outside the L-shaped bent part and the top plate part in the first press-molded part with respect to the product shape, and is 0.3% to 1.2% Is a preferable range.
  • the ratio of the radius of curvature of the vertical wall portion means the ratio of the radius of curvature R Bm to the radius of curvature R Bp of the vertical wall portion (see FIG. 6).
  • the ratio of the radius of curvature of the vertical wall portion is a value obtained by R Bm / R Bp , and when this value is 1.0, it means that no vertical wall overhanging portion is provided. This means that the amount of overhang of the vertical wall overhang in the press-formed part is increased.
  • the ratio of the radius of curvature of the vertical wall was changed between 1.0 and 2.0.
  • the ratio of the curvature radius of the shoulder means the ratio of the curvature radius R Sm to the curvature radius R Sp of the shoulder (see FIG. 7).
  • the ratio of the radius of curvature of the shoulder is a value determined by R Sm / R Sp . If this value is 1.0, it means that the top plate overhang is not provided. This means that the amount of overhang of the top plate overhang in the molded part is increased.
  • the ratio of the shoulder radius of curvature was varied between 1.0 and 2.1.
  • the blank holder pressure is an average pressure in the region of the metal plate 79 sandwiched between the first die 69 and the blank holder 61, and 0.7 MPa or more is a preferable range.
  • the pad pressing range was changed using two types of pads 73 as shown in FIGS. 23A and 23B.
  • the pad pressing range is shown surrounded by a two-dot chain line.
  • the pad pressing range in FIG. 23A is a range including a portion corresponding to the L-shaped bent portion in the metal plate 79, and the pad pressing range in FIG. 23B is a partial range corresponding to the bent portion.
  • the top plate overmolding portion 67b of the first punch 65 (replaceable portion 67 (see FIG. 17)) is not pressed.
  • the ranges shown in FIGS. 23A and 23B are both within the scope of the present invention.
  • the pad protruding position is when the metal plate 79 is sandwiched between the first die 69 and the blank holder 61 with the pad 73 (see FIG. 19) removed, and the pad 73 is installed in this state.
  • the position where the pad 73 is in contact with the metal plate 79 is the 0% position of the pad protruding position.
  • the molding depth was 100% of the pad protruding position, with the upper direction from the origin being positive and the lower direction being negative.
  • the pad protruding position is preferably in the range of 0% to 50%.
  • FIGS. 24A and 24B The material metal plate arrangement was two patterns as shown in FIGS. 24A and 24B.
  • FIG. 24A shows a case where the metal plate 79 is arranged so that the portion 79a corresponding to the L-shaped short side end portion of the metal plate 79 does not cover the blank holder 61, and FIG. The case where the metal plate 79 is arrange
  • the material has a tensile strength of 980 MPa class expressed as 980 and a 1180 MPa class expressed as 1180.
  • the conditions shown in Invention Example 1 to Invention Example 15 in Table 1 are the ratio of the radius of curvature of the vertical wall (**), the ratio of the radius of curvature of the shoulder (***), the pad pressing range, the material metal plate The arrangement is within the scope of the present invention.
  • the conditions shown in Invention Example 1 to Invention Example 10 are in the preferred ranges of area increase rate ((%) *), blank holder pressure (MPa), pad pressure (MPa), and pad protrusion position (%). .
  • the conditions shown in Comparative Examples 1 to 4 are that the numerical values of the specific parameters are outside the scope of the present invention (see the underlined parameters in Table 1).
  • a first press-molded part is formed by performing a first press-molding process based on the conditions in Table 1 above, the first press-molded part is further press-molded in the second press-molded part, and the second press-molded part is Obtained. Then, the front pillar 51 was manufactured by trimming an excess portion around the second press-formed part. Table 2 shows the evaluation results of the front pillar 51 manufactured for each press molding condition.
  • Evaluation items are cracks in the portion corresponding to the shoulder of the first punch 65 (hereinafter simply referred to as “shoulder”), cracks in the top plate 53, cracks in the flange 57, and cracks (see FIG. 14).
  • the evaluation of wrinkles was made visually.
  • “ ⁇ ” is shown when no wrinkle is seen, “ ⁇ ” is shown when slight wrinkle is seen but within the allowable range, “ ⁇ ” when it is minute, and “x” when it is remarkable.
  • the evaluation of cracks was also made visually.
  • “O” is indicated when no crack is observed, “ ⁇ ” is indicated when only a slight crack is observed, and “X” is indicated when crack is observed.
  • comprehensive evaluation of wrinkles and cracks was performed.
  • OK when it is acceptable as a product
  • NG when it is not acceptable, it is denoted as NG.
  • Comparative Examples 1 to 4 the overall evaluation was NG (defective).
  • the portion 79a corresponding to the short side end portion of the metal plate 79 was disposed so as to cover the blank holder 61, so that the shoulder portion was cracked.
  • the top plate 53 was wrinkled because it was not pressed by the pad 73.
  • Comparative Example 3 since the vertical wall overhanging portion was not formed with the first press-formed part, a crack occurred at the shoulder portion.
  • Comparative Example 4 since the top plate overhanging portion was not formed in the first press-formed part, a crack occurred in the shoulder portion.
  • the present invention by applying the present invention, even if an ultra-high-strength high-tensile material with low ductility is used, the occurrence of cracks is prevented and the generation of wrinkles is suppressed, and the accuracy is stable.
  • the front pillar 51 could be manufactured.
  • the present invention is a plane comprising a top plate portion formed by press-molding a metal plate with a mold, a vertical wall portion formed on both sides of the top plate portion, and a flange portion formed continuously on the vertical wall portion.
  • the present invention can be applied to a method of manufacturing a press-formed part having an L shape in view.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

本発明に係るプレス成形方法は、第１金型（１）によって金属板（１１）を中間形状を有する第１プレス成形部品（２７）をプレス成形する第１プレス成形工程と、第１プレス成形部品（２７）を製品形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを含み、第１プレス成形部品（２７）は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部（２３）に縦壁張出部（２９）と、Ｌ字形状の屈曲部の天板部（２１）の外側に天板張出部（３１）を有しており、縦壁張出部（２９）の曲率半径はプレス成形部品（１９）のＬ字形状の屈曲部の曲率半径よりも大きく、天板張出部（３１）に連なる肩部の曲率半径はプレス成形部品（１９）のＬ字形状の屈曲部の天板部（２１）の外側に連なる肩部の曲率半径より大きいことを特徴とするものである。

Description

プレス成形方法
　本発明は、金型(sheet forming die)により金属板(metal sheet)をプレス成形(sheet forming)して天板部(top portion)とその天板部の両側に形成された縦壁部(side wall portion)とその縦壁部に連続して形成されたフランジ部(flange portion)とを備えた平面視でＬ字形状を有するプレス成形部品を製造するためのプレス成形方法に関する。
　一般に、自動車の車体骨格部品(vehicle body frame parts)であるフロントピラー(pillar)リンフォースメント(reinforcement)などのＬ字形状部を有する製品を金属板からプレス成形により製造する場合、パンチ(punch)、ダイ(die)およびブランクホルダー（皺押さえ）(blank holder)からなる金型を用いて行われる。この場合、金属板の周囲全てをダイとブランクホルダーにより押さえた状態でパンチとダイとの間の距離を近づけて金属板に絞り加工(drawing)が施される。
　このようなプレス成形において、急激に曲がる屈曲部(bent portion)を有するＬ字形状部品をプレス成形する場合、Ｌ字形状部の天板部で皺(wrinkles)が生じやすい。ダイとブランクホルダーでの押さえ力を高めていくと、その皺が抑制される一方、部品の肩部(shoulder portion)や縦壁部で割れが発生しやすくなる。特に近年、自動車車体の安全性向上および軽量化(weight reduction of automotive body)を達成するために、成形素材(blank)となる金属板の強度が益々高くなってきており、従来の軟質鋼板ほどの延性(ductility)は期待できない。そのため、プレス成形時の割れおよび皺への防止対策が重要な課題となっている。
　Ｌ字形状部品をプレス成形する技術として、特許文献１には、まず浅く絞り成形した後に別の金型でさらに曲げ成形して最終製品形状とする方法が提案されている。また、特許文献２には、Ｌ字形状を有する骨格部材に関する他の技術として、ダイ金型、パッド(pad)および曲げ型からなる金型ユニットを用いたプレス成形方法が提案されている。
国際公開第２０１２／０７０６２３号パンフレット 国際公開第２０１１／１４５６７９号パンフレット
　しかしながら、特許文献１，２に記載の技術では、他部品と接合されるＬ字曲がり部は天板とその天板に延設された一つの側壁とさらにその側壁に連結された一つのフランジ面を持つ形状の部品(part)しか作製できず、Ｌ字形状部品の全長に渡ってハット断面(hat-shaped cross section)形状となるＬ字形状部品を作製することができない。
　本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、９８０ＭＰａ級以上の延性の低い超高強度なハイテン材(high-strength steel sheet)からなる金属板をブランク材に用いても、全長に渡ってハット断面形状となるＬ字形状部品を得ることができるプレス成形方法を提供することを目的とする。
　本発明に係るプレス成形方法は、金型により金属板をプレス成形して天板部とその天板部の両側に形成された縦壁部とその縦壁部に連続して形成されたフランジ部とを備えた平面視でＬ字形状を有するプレス成形部品を製造するためのプレス成形方法であって、第１パンチと、第１ダイと、第１ブランクホルダーと、パッドを有する第１金型に、前記金属板における前記Ｌ字形状の短辺の端部に相当する部位が前記第１ダイと前記第１ブランクホルダーにかからないように該金属板を配置し、かつ天板部の一部を前記パッドで押さえることによって、該金属板を中間形状を有する第１プレス成形部品にプレス成形する第１プレス成形工程と、該第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品を第２パンチと第２ダイを有する第２金型によって、天板部及び縦壁部が前記プレス成形部品と同一の形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを含み、前記第１プレス成形工程において成形される前記第１プレス成形部品は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部が平面視で前記プレス成形部品の縦壁部より外側に円弧状に張り出しており、この張り出した円弧の曲率半径(radius of curvature)が前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の曲率半径よりも大きく、かつ、Ｌ字形状の屈曲部の天板部の外側が前記プレス成形部品の天板部の外側より張り出しているとともに、張り出した天板部に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径は、前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の天板部の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径より大きくなっている。
　上記の本発明に係るプレス成形方法であって、前記第１プレス成形工程において前記パッドで押さえる前記天板部の一部は、少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、前記第１プレス成形部品における天板部の張り出している部位と干渉しない部位である。
　上記の本発明に係るプレス成形方法であって、前記第１プレス成形工程において前記パッドで押さえ始める時機は、前記第１パンチが前記金属板に接触を開始した位置から下死点位置までの成形深さに対して０％から５０％の位置である。
　上記の本発明に係るプレス成形方法であって、前記第１プレス成形工程において縦壁部と天板部との張り出し量は、前記第１プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分の面積の、該張り出し部分に対応する前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の面積に対する面積比率が０．３％から１．２％増となる量である。
　本発明によれば、９８０ＭＰａ級以上の延性の低い超高強度なハイテン材からなる金属板をブランク材に用いても、全長に渡ってハット断面形状となるＬ字形状部品を得ることができる。
図１Ａは、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図である。 図１Ｂは、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図である。 図１Ｃは、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図である。 図１Ｄは、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の説明図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法で成形されるプレス成形部品の斜視図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法で成形されるプレス成形部品の平面図である。 図４は、図３におけるＡ－Ａ矢視断面図である。 図５は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で成形する第１プレス成形部品の平面図である。 図６は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で成形する第１プレス成形部品の要部の説明図である。 図７は、図５におけるＢ－Ｂ矢視断面図であり、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で成形する第１プレス成形部品の要部を説明するための説明図である。 図８は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型の一部断面を含む側面図である。 図９は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１パンチ、第１ダイ、ブランクホルダー）の説明図である。 図１０は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１パンチ）の説明図である。 図１１は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型のパッドの配置の説明図である。 図１２は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第２プレス成形工程で用いる第２金型の一部断面を含む側面図である。 図１３は、本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程における金属板の配置の説明図である。 図１４は、本発明の実施例に係るプレス成形方法で成形する第２プレス成形部品（フロントピラー）の斜視図である。 図１５は、本発明の実施例に係るプレス成形方法で成形する第２プレス成形部品（フロントピラー）の平面図上の軸直交断面図の一例である。 図１６は、本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１パンチ、ブランクホルダー）の説明図である。 図１７は、本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１パンチ）の説明図である。 図１８は、図１７におけるＣ－Ｃ矢視断面図である。 図１９は、本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程で用いる第１金型（第１ダイ、パッド）の説明図である。 図２０は、本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程におけるパッド押さえ時機の説明図である。 図２１は、本発明の実施例に係るプレス成形方法の第２プレス成形工程で用いる第２金型（第２パンチ）の説明図である。 図２２は、本発明の実施例に係るプレス成形方法の第２プレス成形工程で用いる第２金型（第２ダイ）の説明図である。 図２３Ａは、本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程におけるパッド押さえ範囲の説明図である。 図２３Ｂは、本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程におけるパッド押さえ範囲の説明図である。 図２４Ａは、本発明の実施例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程における金属板の配置の説明図である。 図２４Ｂは、本発明の比較例に係るプレス成形方法の第１プレス成形工程における金属板の配置の説明図である。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
　本発明の一実施の形態に係るプレス成形方法は、図１Ａ～１Ｂに示す第１プレス成形工程と、図１Ｃ～１Ｄに示す第２プレス成形工程とを含む。第１プレス成形工程は、第１パンチ３と、第１ダイ５と、ブランクホルダー７と、パッド９を有する第１金型１によって金属板１１を、中間形状を有する第１プレス成形部品２７にプレス成形する。第２プレス成形工程は、該第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品２７を第２パンチ１５と第２ダイ１７を有する第２金型１３によって製品形状（天板部及び縦壁部がプレス成形部品１９と同一形状）を有する第２プレス成形部品にプレス成形する。これにより、図２及び図３に示す完成品であるプレス成形部品１９が製造される。
　まず、完成品であるプレス成形部品１９、中間形状を有する第１プレス成形部品２７、製品形状を有する第２プレス成形部品について説明する。次に、第１金型１、第２金型１３について説明する。その後、プレス成形方法（第１プレス成形工程、第２プレス成形工程）について説明する。
＜プレス成形部品＞
　プレス成形部品１９は、図２及び図３に示すように、天板部２１と、両側に形成された縦壁部２３と、縦壁部２３に連続して形成されたフランジ部２５とを備えており、平面視でＬ字形状を有している（図３参照）。プレス成形部品１９の平面図上の軸に対する直交断面はＬ字形状の全長に渡って、例えば図４に示すようなハット形状になっている。
　天板部２１は、平面視で長辺と短辺とからなるＬ字形状になっている。天板部２１は複数の凸部２１ａを有している。短辺の端部には縮形する段部が形成されており、この縮形部分が他の部品と接続するための接続部２１ｂになっている。この短辺の端部には縦壁部２３及びフランジ部２５は形成されていない。なお、縦壁部２３は傾斜している。
　このようにプレス成形部品１９は、急激に曲がる屈曲部を有し、全長に渡ってハット断面形状を有する部品である。それ故、延性の低い超高強度なハイテン材を用いて通常のプレス成形によってこのようなプレス成形部品１９を製造すると、Ｌ字形状の屈曲部の天板部２１で皺が生じたり、屈曲部の縦壁部２３の肩部で割れが生じたりしやすい。そこで、本実施の形態では、このようなプレス成形部品１９を製造するために、以下に説明するように、一旦、中間形状を有する第１プレス成形部品２７を成形し、第１プレス成形部品２７から製品形状を有する第２プレス成形部品を成形する。
＜第１プレス成形部品＞
　第１プレス成形部品２７は、第１プレス成形工程において成形される部品である。第１プレス成形部品２７について、図５～図７に基づいて説明する。図５は、第１プレス成形部品の平面図である。図６は、縦壁部２３の高さの中央における、高さ方向直交断面図を模式的に表したものである。図７は、図５のＢ－Ｂ矢視断面図を模式的に表したものである。図６及び図７において、比較のためにプレス成形部品１９の形状を二点鎖線で表している。なお、図５～図７において、プレス成形部品１９（図２～図４参照）と同様のものには同一の符号を付している。
　第１プレス成形部品２７には、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部２３に、平面視でプレス成形部品１９の縦壁部２３より外側に円弧状に張り出す縦壁張出部２９が形成されている。そして図６に示すように、縦壁張出部２９の円弧の曲率半径ＲBmがプレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の外側の曲率半径ＲBpよりも大きくなっている。なお、外側の縦壁部２３とは、図６を見れば明らかなように、Ｌ字形状の屈曲部における屈曲の外側にある縦壁部２３をいう。
　さらに、第１プレス成形部品２７には、Ｌ字形状の屈曲部の天板部２１の外側に、プレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の天板部２１の外側より側面視で円弧状に張り出した天板張出(stretching)部３１が形成されている。そして、図７に示すように、天板張出部３１に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径ＲSmが、プレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の天板部２１の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径ＲSpより大きくなっている。
　縦壁部２３と天板部２１との張り出し量は、第１プレス成形部品２７のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分の面積が、その張り出し部分に対応するプレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の面積より面積比率で０．３％から１．２％増となる量であることが望ましい。ここで、張り出し部分とは、縦壁張出部２９及び天板張出部３１を意味し、張りだし部分の（側面図及び／または平面図での）面積とは、縦壁張出部２９と天板張出部３１の面積の合計を意味する。面積比率の増分が０．３％より少ないと、割れを回避することができない。また、面積比率の増分が１．２％を超えると、第２プレス成形工程で第１プレス成形部品２７をプレス成形部品１９にプレス成形する際に、張り出し部分の材料が余り、プレス成形部品１９にすることができない虞れがある。
　第１プレス成形部品２７の形状は、縦壁張出部２９と天板張出部３１とを除き、プレス成形部品１９の形状とほぼ同一である。
＜第２プレス成形部品＞
　第２プレス成形部品は、第２プレス成形工程において成形される部品であり、天板部及び縦壁部において製品形状（プレス成形部品１９の天板部２１及び縦壁部２３と同一形状）を有するものである。なお、第２プレス成形部品の形状は図２に示すプレス成形部品１９と略同一であるので図示を省略している。
　次に、上記の第１プレス成形部品２７と第２プレス成形部品を成形するための第１金型１と第２金型１３について説明する。
＜第１金型＞
　第１金型１は、第１プレス成形工程において金属板１１を第１プレス成形部品２７に成形するために用いられる金型である。第１金型１は、図８に示すように、第１パンチ３と、第１ダイ５と、第１ダイ５との間で金属板１１を挟持するブランクホルダー７と、第１パンチ３と協働して金属板１１の一部を挟持するパッド９を有する。第１パンチ３はボルスター(bolster)３３に取り付けられており、第１ダイ５はスライダ(slider)３５に取り付けられている。以下、図８～図１１に基づいて、第１金型１の各構成について詳細に説明する。
≪第１パンチ≫
　第１パンチ３は、図９～図１１に示すように、平面視でＬ字形状を有しており、天板部２１を成形する天板成形面部４１と、天板成形面部４１の周囲に縦壁部２３を成形する縦壁成形面部４３とを備えている。なお、図１０及び図１１において、縦壁成形面部４３は傾斜している。
　天板成形面部４１には第１プレス成形部品２７の天板張出部３１を成形するための天板張出成形部４１ａが設けられており、縦壁成形面部４３には縦壁張出部２９を成形するための縦壁張出成形部４３ａが設けられている。第１パンチ３を上記のような形状にすることにより、第１プレス成形工程において第１プレス成形部品２７を成形する際に、第１プレス成形部品２７のＬ字形状の屈曲部において、天板部２１の外側に連なる肩部の割れ(crack)を回避することができる。
≪第１ダイ≫
　図９に示すように、第１ダイ５の中央は、略Ｌ字形状に凹陥しており、その凹陥内の表面が第１パンチ３に対応する成形面５ａになっている。成形面５ａにおけるＬ字形状の屈曲部を含む位置にはパッド収納部５ｂが設けられており、このパッド収納部５ｂにパッド９が配置されている（図８参照）。第１ダイ５の成形面５ａの周囲の面は、ブランクホルダー７との間で金属板１１を挟持する挟持面５ｃになっている。
≪ブランクホルダー≫
　図８に示すように、ブランクホルダー７は、クッションピン(cushion pin)３７によって、上下動可能に支持されている。また、図８及び図９に示すように、ブランクホルダー７の中央には、パンチ収納部７ａが設けられており、パンチ収納部７ａに第１パンチ３が配置されている。ブランクホルダー７は、プレス成形開始前には第１パンチ３の上面よりも上方に位置するように支持されており、プレス成形時には第１ダイ５によって押し下げ可能になっている。ブランクホルダー７が押し下げられると、第１パンチ３が相対的にブランクホルダー７から突き出して、第１パンチ３の上部が第１ダイ５に挿入されるようになっている。
≪パッド≫
　図８に示すように、パッド９は、バネ３９によって第１パンチ３側に押圧可能に設けられており、第１パンチ３と協働して金属板１１を挟持する。パッド９は、図１１中に二点鎖線で示す部位を押圧可能な形状になっている。すなわちパッド９が押圧可能な部位は、図５の第１プレス成形部品２７の天板部２１に相当する部位のうち少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、第１プレス成形部品２７のＬ字形状の屈曲部において、天板部２１の張り出した位置（天板張出部３１）とは重複しない位置に相当する。こうすることで、天板部２１のＬ字形状の屈曲部の内側における皺の発生を抑制することができる。
＜第２金型＞
　第２金型１３は、第２プレス成形工程において、第１プレス成形部品２７を第２プレス成形部品に成形する金型であり、図１２に示す通り、第２パンチ１５と第２ダイ１７とを有する。第２パンチ１５はボルスター３３に取り付けられており、第２ダイ１７はスライダ３５に取り付けられている。以下に、第２金型１３の各構成について説明する。
≪第２パンチ≫
　第２パンチ１５は、第２プレス成形部品の製品形状を成形する成形面１５ａを有し、第１プレス成形部品２７の張り出し部分（縦壁張出部２９及び天板張出部３１）（図５～図７参照）を押し縮めることで、製品形状を有する第２プレス成形部品に成形することができる。
≪第２ダイ≫
　第２ダイ１７は、第２パンチ１５の成形面１５ａに対応する成形面１７ａを有し、第２パンチ１５と協働して第１プレス成形部品２７を第２プレス成形部品に成形するものである。なお、第２ダイ１７には、必要ならば、成形終了後に成形面１７ａに第２プレス成形部品が張り付いた場合に製品の取り出しを容易にするノックアウトピン(knock-out pin)が配置されてもよい。
＜プレス成形方法＞
　次に、本発明に係るプレス成形方法（第１プレス成形工程、第２プレス成形工程）について説明する。
≪第１プレス成形工程≫
　第１プレス成形工程は、図８に示す第１金型１に金属板１１を配置し、かつ天板部２１の一部をパッド９で押さえて第１プレス成形部品２７をプレス成形する工程である。以下、より詳細に説明する。
　図１３に示すように、金属板１１は、金属板１１における第２プレス成形部品のＬ字形状の短辺端部に相当する部位１１ａがブランクホルダー７にかからないように配置される。短辺端部に相当する部位１１ａがブランクホルダー７にかかるようにしてプレス成形すると、該部位での金属板１１への負荷が大きく、金属板１１における第１パンチ３の肩部に対応する部位に割れが発生したり、部品コーナー付近のフランジ部２５（図５参照）に皺が発生したりする。そこで、上記のように金属板１１を配置して割れや皺の発生を回避する。
　図１Ａ～図１Ｂに示すように、金属板１１が配置されたら、金属板１１を第１ダイ５とブランクホルダー７とが挟持する。こうすることで、フランジ部２５の皺の発生が抑制される。金属板１１を挟持しないと、第１パンチ３が押し込まれていく際に、部品形状の変化部周辺の金属板１１の自由に動ける部分が流れ込み、皺が発生しやすくなる。特に、部品のフランジ部２５となる金属板１１の端部付近では、金属板１１が容易に変形できるため大きな皺が発生する。このため、プレス成形初期から金属板１１を第１ダイ５とブランクホルダー７で押さえることが必要となる。なお、第１ダイ５とブランクホルダー７とで金属板１１を押さえる平均圧力（ブランクホルダー圧力）は、０．７ＭＰａ以上とすることが望ましい。
　金属板１１が挟持されたら、第１ダイ５が下動することで、金属板１１に第１パンチ３が押し付けられてプレス成形が行われる。プレス成形中は、パッド９によって金属板１１における天板部２１の一部が押さえられる。ここで、天板部２１の一部とは、少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、第１プレス成形部品２７における天板張出部３１と干渉しない部位である。このように、パッド９によって金属板１１を押さえることは、Ｌ字形状の屈曲部における皺の発生を抑制するのに有効である。上述したように、金属板１１における第２プレス成形部品の短辺端部に相当する部位１１ａはブランクホルダー７にかからないように配置しているので、プレス成形中おいて、材料の金属板１１が屈曲部に移動して皺が発生しやすい。そこで本発明では、皺の発生を抑制するために、金属板１１がパッド９で押さえられる。パッド９で押さえられる金属板１１の範囲を少なくともＬ字形状の屈曲部とすれば、皺の発生が防止される。さらに広い範囲で天板部２１を押さえてもよい。なお、パッド９によって押さえられる金属板１１の範囲が、天板張出部３１（図７参照）と干渉しないようにする。
　パッド９の下死点位置までの成形深さに対して、第１パンチ３が金属板１１に接触を開始した位置を０％、下死点位置を１００％とする。その場合、パッド９で金属板１１を押さえるタイミング（時機）は、第１パンチ３が成形深さの０％から５０％の位置で開始することが好ましい。なお、以降の説明において、パッド押さえ開始時機とは、パッド９で金属板１１を押さえ始めるタイミングのことを意味する。
　パッド押さえ開始時機が第１パンチ３が成形深さの０％以降の位置であれば、第１パンチ３と金属板１１との接触初期から始まる天板部２１での金属板１１のふくらみが抑制され、皺の発生が効果的に抑制される。以下、成形深さの０％の位置を単に「０％位置」とし、他の位置も同様とする。一方、パッド押さえ開始時機が０％位置より前（例えば－１００％（マイナス１００％）位置）であれば、第１ダイ５とブランクホルダー７とで金属板１１を挟持する前に、パッド９が金属板１１を第１パンチ３方向に押し込むことになる。そうすると、金属板１１がずれて成形後の部品形状に対して過大な材料余りが発生してしまうため好ましくない。
　また、第１パンチ３が成形深さの５０％の位置を越えてから第１パンチ３とパッド９とが金属板１１を押さえ始めても、すでに天板部２１で波状になったふくらみが大きく皺を抑制しきれないため、パッド押さえ開始時機は、５０％位置までとするのが好ましい。
　第１パンチ３とパッド９とが金属板１１を押さえる平均圧力（パッド圧力）は３ＭＰａ以上とすることが望ましい。こうすると、天板部２１における皺の発生が抑制される。
　このようにして、第１プレス成形部品２７が成形される。第１プレス成形部品２７の屈曲部には、縦壁張出部２９と天板張出部３１（図５～図７参照）とが形成されて、プレス成形部品１９の屈曲部の形状よりも緩やかな曲率(curvature)となっているため、Ｌ字形状の屈曲部に割れが発生することはない。
≪第２プレス成形工程≫
　第２プレス成形工程は、第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品２７を、第２金型１３によって第２プレス成形部品にプレス成形する工程である。まず、図１Ｃに示すように、第２パンチ１５に第１プレス成形部品２７が載置され、図１Ｄに示すように、この状態で第２ダイ１７が下動することで、第１プレス成形部品２７の縦壁張出部２９と天板張出部３１とが押し縮められて第２プレス成形部品に成形される。その後、第２プレス成形部品は周囲の不要な部分が切除（トリミング(trimming)）されて第１プレス成形部品１９となる。
　以上のように、本実施の形態では、第１プレス成形工程において、金属板１１が中間形状を有する第１プレス成形部品２７としてプレス成形される。次に、第２プレス成形工程において、第１プレス成形工程で成形された第１プレス成形部品２７が、天板部２１及び縦壁部２３について製品形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形される。第１プレス成形部品２７は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部２３が平面視でプレス成形部品１９の縦壁部２３より外側に円弧状に張り出している。この張り出した円弧の曲率半径ＲＢｍがプレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の曲率半径ＲＢｐよりも大きい。また、Ｌ字形状の屈曲部の天板部２１の外側がプレス成形部品１９の天板部２１の外側より張り出している。この張り出した天板部２１に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径ＲＳｍは、プレス成形部品１９のＬ字形状の屈曲部の天板部２１の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径ＲＳｐより大きい。これにより、延性の低い超高強度なハイテン材からなる金属板をブランク材に用いても、Ｌ字形状の屈曲部に割れが発生することなく、Ｌ字形状の全長に渡ってハット断面形状となるＬ字形状部品であるプレス成形部品１９が精度よく安定して得られる。
　なお、上記ではパッド９は、バネ３９によって金属板１１を押圧する例を示したが、後述する実施例のように、ガスシリンダーによって金属板１１を押圧するようにしてもよい。
　また、上記では、第２プレス成形工程後に第２プレス成形部品についてトリミングを行ってプレス成形部品１９にする例を示したが、トリミングを行うタイミングはこれに限らない。例えば第１プレス成形工程後に第１プレス成形部品２７についてトリミングを行い、第２プレス成形工程後に仕上げとして再度トリミングを行うようにしてもよい。
［実施例］
　本発明のプレス成形方法による作用効果について確認するために、具体的な実験を行った。実験では、図１４に示すＬ字形状を有する部品である自動車車体のフロントピラーリンフォースメント（以下、単に「フロントピラー５１」という）を製造するために、様々なプレス成形条件で第１プレス成形部品を成形し、第２プレス成形部品を成形した。そして、各第２プレス成形部品をトリミングしてフロントピラー５１を製造し、製造された各フロントピラー５１について皺や割れの評価を行った。
　以下に、完成部品であるフロントピラー５１（図１４及び図１５参照）、フロントピラー５１の第１プレス成形部品及び第２プレス成形部品をプレス成形するための金型（図１６～図２２参照）について説明する。その後に、第１プレス成形工程におけるプレス成形条件（表１及び図２３Ａ、図２３Ｂ、図２４Ａ、図２４Ｂ参照）及び製造されたフロントピラー５１の評価結果（表２参照）について詳細に説明する。なお、第１プレス成形部品及び第２プレス成形部品については上記の実施の形態と同様であるので、これらの詳細な説明は省略する。
　まず、フロントピラー５１について説明する。フロントピラー５１は、図１４に示すように、平面視で長辺と短辺とからなるＬ字形状の天板部５３と、天板部５３の周囲に形成された縦壁部５５と、縦壁部５５に連続して形成されたフランジ部５７とを有している。そして、図１５に示すように、このフロントピラー５１は、全長に渡って平面図上の軸直交断面が略ハット形になっている。天板部５３の短辺端部には、縦壁部５５とフランジ部５７は形成されていない。
　次に、プレス成形に用いた金型（第１金型、第２金型）について説明する。第１プレス成形工程では、図１６～図１９に示す第１金型（ブランクホルダー６１、第１パンチ６５、第１ダイ６９、パッド７３）を用いた。第１パンチ６５は、図１６に示すように、平面視でＬ字形状を有している。
　ブランクホルダー６１は、図１６に示すように、クッションピン５９で支持されている。ブランクホルダー６１の中央には、パンチ収納部６１ａが設けられており、パンチ収納部６１ａに平面視でＬ字形状を有する第１パンチ６５が配置されている。この第１パンチ６５は、第１プレス成形部品の張り出し部分（縦壁張出部と天板張出部）を変化させた実験を行うために、Ｌ字形状の屈曲部の外側に相当する一部分に取替え可能部６７を有している。
　取替え可能部６７には、図１７及び図１８（図１７のＣ－Ｃ矢視断面図）に示すように、縦壁張出成形部６７ａと天板張出成形部６７ｂとが形成されており、取替え可能部６７を任意のものに取り換えることにより、張り出し部分（縦壁張出部及び天板張出部）の形状や張出量を変更できるようになっている。例えば、縦壁張出成形部６７ａを設けなければ縦壁張出部が成形されずに天板張出部のみが成形されたり、天板張出成形部６７ｂの大きさを変化させれば天板張出部の張出量が変化したりする。ブランクホルダー６１は、Ｌ字形状の屈曲部の外側に相当する一部分に取替え可能部６３（図１６参照）を有しており、第１パンチ６５の取替え可能部６７の形状に対応可能になっている。
　第１ダイ６９は、図１９に示すように、第１パンチ６５が挿入される凹陥部６９ａを有している。第１ダイ６９の凹陥部６９ａの底面にはパッド収納部６９ｂが設けられており、パッド収納部６９ｂにはパッド７３が配置されている。第１ダイ６９は、ブランクホルダー６１の取替え可能部６３と第１パンチ６５の取替え可能部６７に対応する取替え可能部７１を有している。第１ダイ６９は、図２０に示すように、スライダ３５に取り付けられている。パッド７３は、スライダ３５に設けられたガスシリンダー（図示なし）に繋がって荷重を発生させるようになっており、スライダ３５とガスシリンダーとの間に厚さの異なる金属ブロック（図示なし）を入れることで、パッド７３の突き出し位置が調整可能になっている。
　第２プレス成形工程では、図２１及び図２２に示す第２金型（第２パンチ７５、第２ダイ７７）を用いた。第２パンチ７５は、図２１に示すように、第１プレス成形部品の張り出し部分（縦壁張出部と天板張出部）を製品形状に成形するように、張り出し部分に対応する部分が製品形状になっている。第２ダイ７７は、図２２に示すように、第２パンチ７５が挿入される凹陥部７７ａを有している。
　次に、第１プレス成形工程におけるプレス成形条件について詳細に説明する。第１プレス成形工程では、以下に示すパラメータを様々に組み合わせてプレス成形を行った。すなわち、対象のパラメータとは、金属板７９の材料、面積増加率（％）、縦壁部の曲率半径の比、肩部の曲率半径の比、ブランクホルダー圧力（ＭＰａ）、パッド押さえ範囲、パッド圧力（ＭＰａ）、パッド突き出し位置（％）、素材金属板配置である。以下に、上記パラメータのそれぞれについて詳細に説明する。
　金属板７９の材料としては、引張強度９８０ＭＰａ級および１１８０ＭＰａ級冷延鋼板の２種類の延性の低い超高強度なハイテン材を用いた。なお、板厚は、１．４ｍｍとした。
　面積増加率とは、第１プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分の面積の、その張り出し部分に対応する製品形状のＬ字形状の屈曲部の面積に対する増加率を意味する。面積増加率は、製品形状に対する第１プレス成形部品におけるＬ字形状の屈曲部の外側の縦壁部と天板部との張り出し部分の面積増加率であり、０．３％～１．２％の増加が好ましい範囲である。
　縦壁部の曲率半径の比とは、縦壁部における曲率半径ＲBpに対する曲率半径ＲBmの比（図６参照）を意味する。縦壁部の曲率半径の比はＲBm／ＲBpによって求められる値であり、この値が１．０の場合は縦壁張出部を設けないことを意味し、値を大きくすれば第１プレス成形部品における縦壁張出部の張出量が多くなることを意味している。縦壁部の曲率半径の比は、１．０～２．０の間で変化させた。
　肩部の曲率半径の比とは、肩部における曲率半径ＲSpに対する曲率半径ＲSmの比（図７参照）を意味する。肩部の曲率半径の比はＲSm／ＲSpによって求められる値であり、この値が１．０の場合は天板張出部を設けないことを意味し、値を大きくすれば第１プレス成形部品における天板張出部の張出量が多くなることを意味している。肩部の曲率半径の比は、１．０～２．１の間で変化させた。
　ブランクホルダー圧力とは、第１ダイ６９とブランクホルダー６１とで挟まれた金属板７９の領域における平均圧力であり、０．７ＭＰａ以上が好ましい範囲である。
　パッド押さえ範囲は、２種類のパッド７３を用いて図２３Ａ，２３Ｂに示すように変更した。図２３Ａ，２３Ｂではパッド押さえ範囲を二点鎖線で囲んで示している。図２３Ａのパッド押さえ範囲は、金属板７９におけるＬ字形状の屈曲部に相当する部位を含む範囲であり、図２３Ｂのパッド押さえ範囲は、屈曲部に相当する部位の一部の範囲である。いずれにおいても、第１パンチ６５（取替え可能部６７（図１７参照））の天板張出成形部６７ｂを押さえないようになっている。図２３Ａ，２３Ｂに示す範囲は、ともに本発明の範囲である。
　パッド突き出し位置とは、図２０に示すように、パッド７３（図１９参照）を外した状態で第１ダイ６９とブランクホルダー６１とで金属板７９を挟み、この状態でパッド７３を設置したときのパッド７３の位置を意味する。具体的に、パッド７３が金属板７９に接触する位置をパッド突き出し位置の０％位置とした。また、原点よりも上方を正、下方を負の方向として、成形深さをパッド突き出し位置の１００％位置とした。パッド突き出し位置は、０％から５０％の位置が好ましい範囲である。
　素材金属板配置は、図２４Ａ，２４Ｂに示すように２パターンとした。図２４Ａは、金属板７９におけるＬ字形状の短辺端部に相当する部位７９ａがブランクホルダー６１にかからないように金属板７９を配置した場合を示し、図２４Ｂは、比較例として、部位７９ａがブランクホルダー６１にかかるように金属板７９を配置した場合を示す。
　表１は、これらのプレス成形条件についてまとめたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１において、材料は、引張強度９８０ＭＰａ級が９８０と表記され、１１８０ＭＰａ級が１１８０と表記されている。表１の本発明例１～本発明例１５に示す条件は、縦壁部の曲率半径の比（**）、肩部の曲率半径の比（***）、パッド押さえ範囲、素材金属板配置が本発明の範囲のものである。本発明例１～本発明例１０に示す条件は、面積増加率（（％）*）、ブランクホルダー圧力（ＭＰａ）、パッド圧力（ＭＰａ）、パッド突き出し位置（％）が好ましい範囲のものである。比較例１～比較例４に示す条件は、特定のパラメータの数値が本発明の範囲外のものである（表１中において下線を付したパラメータを参照）。
　上記表１の各条件に基づいて第１プレス成形工程を行って第１プレス成形部品を成形し、該第１プレス成形部品を第２プレス成形工程においてさらにプレス成形し、第２プレス成形部品を得た。そして、第２プレス成形部品の周囲の余分な部分をトリミングしてフロントピラー５１を製造した。表２は、プレス成形条件毎に製造されたフロントピラー５１の評価結果を示すものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　評価項目は、第１パンチ６５の肩部に対応する部位（以下、単に「肩部」という）の割れ、天板部５３の皺、フランジ部５７の割れ及び皺である（図１４参照）。皺の評価は目視で行った。表２において、皺が見られない場合は◎、わずかに皺が見られたが許容範囲の場合は○、微小な場合は△、顕著な場合は×と表記されている。また、割れの評価も目視で行った。表２において、割れが見られない場合は○、ほんのわずかに割れが見られた場合は△、割れが見られた場合は×と表記されている。そして、皺および割れの総合評価を行った。表２において、製品として許容できる場合はＯＫ、許容できない場合はＮＧと表記されている。
　表２に示すとおり、本発明例１～本発明例１５においては、割れについては、肩部においてほんのわずかに割れが見られたもの（本発明例１１）があったものの、それ以外では、肩部及びフランジ部５７において割れは見られなかった。同様に、ほとんどのものにおいて皺は見られなく、顕著な場合もなかった。以上のことから、本発明例１～本発明例１５のすべてにおいて総合評価がＯＫと評価され、良好なプレス成形をすることができた。
　一方、比較例１～比較例４では総合評価がＮＧ（不良）であった。比較例１では、図２４Ｂに示すように金属板７９における短辺端部に相当する部位７９ａがブランクホルダー６１にかかるように配置されたため肩部に割れが生じた。比較例２では、パッド７３で押さえられなかったため天板部５３の皺が発生した。比較例３では、第１プレス成形部品で縦壁張出部が成形されなかったために、肩部で割れが生じた。比較例４では、第１プレス成形部品で天板張出部が形成されなかったために、肩部で割れが生じた。
　以上のように、本実施例では、本発明を適用することで、延性の低い超高強度なハイテン材を用いても、割れの発生を回避し、かつ皺の発生を抑制し、精度よく安定してフロントピラー５１を製造することができた。
　また、上記実施の形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。
　本発明は、金型により金属板をプレス成形して天板部とその天板部の両側に形成された縦壁部とその縦壁部に連続して形成されたフランジ部とを備えた平面視でＬ字形状を有するプレス成形部品を製造する方法に適用することができる。
　　１　第１金型
　　３　第１パンチ
　　５　第１ダイ
　　５ａ　成形面
　　５ｂ　パッド収納部
　　５ｃ　挟持面
　　７　ブランクホルダー
　　７ａ　パンチ収納部
　　９　パッド
　１１　金属板
　１１ａ　Ｌ字形状の短辺端部に相当する部位
　１３　第２金型
　１５　第２パンチ
　１５ａ　成形面
　１７　第２ダイ
　１７ａ　成形面
　１９　プレス成形部品
　２１　天板部
　２１ａ　凸部
　２１ｂ　接続部
　２３　縦壁部
　２５　フランジ部
　２７　第１プレス成形部品
　２９　縦壁張出部
　３１　天板張出部
　３３　ボルスター
　３５　スライダ
　３７　クッションピン
　３９　バネ
　４１　天板成形面部
　４１ａ　天板張出成形部
　４３　縦壁成形面部
　４３ａ　縦壁張出成形部
　５１　フロントピラー
　５３　天板部
　５５　縦壁部
　５７　フランジ部
　５９　クッションピン
　６１　ブランクホルダー
　６１ａ　パンチ収納部
　６３　取替え可能部
　６５　第１パンチ
　６７　取替え可能部
　６７ａ　縦壁張出成形部
　６７ｂ　天板張出成形部
　６９　第１ダイ
　６９ａ　凹陥部
　６９ｂ　パッド収納部
　７１　取替え可能部
　７３　パッド
　７５　第２パンチ
　７７　第２ダイ
　７７ａ　凹陥部
　７９　金属板
　７９ａ　Ｌ字形状の短辺端部に相当する部位

Claims (4)

  1. 　金型により金属板をプレス成形して天板部とその天板部の両側に形成された縦壁部とその縦壁部に連続して形成されたフランジ部とを備えた平面視でＬ字形状を有するプレス成形部品を製造するためのプレス成形方法であって、
    　第１パンチと、第１ダイと、第１ブランクホルダーと、パッドを有する第１金型に、前記金属板における前記Ｌ字形状の短辺の端部に相当する部位が前記第１ダイと前記第１ブランクホルダーにかからないように該金属板を配置し、かつ天板部の一部を前記パッドで押さえることによって、該金属板を中間形状を有する第１プレス成形部品にプレス成形する第１プレス成形工程と、該第１プレス成形工程によって成形された第１プレス成形部品を第２パンチと第２ダイを有する第２金型によって、天板部及び縦壁部が前記プレス成形部品と同一の形状を有する第２プレス成形部品にプレス成形する第２プレス成形工程とを含み、
    　前記第１プレス成形工程において成形される前記第１プレス成形部品は、Ｌ字形状の屈曲部を含む外側の縦壁部が平面視で前記プレス成形部品の縦壁部より外側に円弧状に張り出しており、この張り出した円弧の曲率半径が前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の曲率半径よりも大きく、かつ、Ｌ字形状の屈曲部の天板部の外側が前記プレス成形部品の天板部の外側より張り出しているとともに、張り出した天板部に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径は、前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の天板部の外側に連なる肩部の側面視での断面の曲率半径より大きくなっているプレス成形方法。
  2. 　前記第１プレス成形工程において前記パッドで押さえる前記天板部の一部は、少なくともＬ字形状の屈曲部を含み、かつ、前記第１プレス成形部品における天板部の張り出している部位と干渉しない部位である請求項１記載のプレス成形方法。
  3. 　前記第１プレス成形工程において前記パッドで押さえ始める時機は、前記第１パンチが前記金属板に接触を開始した位置から下死点位置までの成形深さに対して０％から５０％の位置である請求項１又は２に記載のプレス成形方法。
  4. 　前記第１プレス成形工程において縦壁部と天板部との張り出し量は、前記第１プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の張り出し部分の面積の、該張り出し部分に対応する前記プレス成形部品のＬ字形状の屈曲部の面積に対する面積比率が０．３％から１．２％増となる量である請求項１乃至３の何れか一項に記載のプレス成形方法。
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