WO2015194401A1

WO2015194401A1 - 冷間プレス成形（ｃｏｌｄｐｒｅｓｓｆｏｒｍｉｎｇ）方法

Info

Publication number: WO2015194401A1
Application number: PCT/JP2015/066384
Authority: WO
Inventors: 健太郎佐藤; 和彦樋貝; 小日置　英明; 靖廣岸上; 和紀笹本; 高志米山
Original assignee: JFE Steel Corp; Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2016-12-16
Also published as: JP5863886B2; JP2016002560A

Abstract

本発明の一態様である冷間プレス成形方法は、長手方向に１０～３０ｍｍの断面深さで、かつ長手方向直交断面においてハット断面部（８）を有する第１成形部品（７）を絞り成形により成形する第１プレス成形工程と、第１成形部品（７）をトリミングしてトリミング部品を得るトリミング工程と、トリミング部品のハット断面部における天板部の一部をパッドで押え、かつハット断面部（１０）を有する製品形状部（１２）、連結Ｔ字形状におけるＴ字の縦辺に相当する部位の外側に連続するステップ形状部（３１）およびステップ形状部（３１）の外側に連続して斜め上方に立ち上がる傾斜面部（３３）を有する第２成形部品（９）をフォーム成形により成形する第２プレス成形工程と、を含むものである。

Description

冷間プレス成形（ｃｏｌｄ　ｐｒｅｓｓ　ｆｏｒｍｉｎｇ）方法

　本発明は、長手方向に断面高さが変化しつつ湾曲する湾曲部（curved　portion）を有するセンターピラー（center　pillar）部品（part）を製造する冷間プレス成形方法に関する。

　衝突安全性（crash　safety）向上と車体軽量化（weight　reduction　of　automotive　body）を両立するために、従来にない強度の高強度鋼板（high-strength　steel　sheet）が車体（automotive　body）に適用されるようになってきた。例えば、引張り強度（tensile　strength）で４４０ＭＰａ～５９０ＭＰａ級の高強度鋼板を車体に適用することが、一般的になってきている。最近では、車体の側面衝突（side　impact　crash）時の衝突特性（crash　worthiness）に重要となるセンターピラー部品に関して、強度レベルが９８０ＭＰａ級以上の高強度鋼板（超ハイテン材（ultra　high-strength　steel　sheet））の適用が検討されている。

　このような超ハイテン材は高い強度を有する一方、超ハイテン材の素材（steel　sheet）としての延性（ductility）は小さくなる。それ故、超ハイテン材には、プレス成形時にワレ（crack）やシワ（wrinkles）など成形不良が発生しやすい。そのため、ワレやシワのない製品を製造するために各種のプレス成形技術が検討されてきた。

　代表的なプレス成形方法として、絞り成形（drawing）がある。絞り成形は、ダイ（die）とシワ押さえ（blank　holder）により、素材を拘束しながら、この素材をパンチ（punch）とダイで成形する方法である。延性の高い５９０ＭＰａ級の鋼板が自動車部品の材料として用いられた場合、材料としての鋼板にワレやシワを発生させることなく、自動車部品の絞り成形が可能である。しかし、延性の小さい超ハイテン材が自動車部品の材料として用いられた場合、シワ押さえによって材料（steel　sheet）を拘束すると、材料としての超ハイテン材にワレが発生しやすい。また、絞り成形時のシワ押さえ圧を下げて材料の拘束を緩めると、前述した超ハイテン材のワレを回避できるが、材料あまりによるシワの発生が問題になる（例えば、図９参照）。

　また、絞り成形の場合、材料の変形が大きい分、大きなプレス加工力（press　forming　force）が必要となる。一般に、自動車部品などの製品の量産で用いられている大型プレス機の加工力は最大４９８０ｋＮ程度である。このため、超ハイテン材を適用した場合に、プレス加工力不足から製品の製造が難しいという問題もある。

　他の代表的なプレス成形方法として、フォーム成形（crash　forming）がある。フォーム成形は、上金型（upper　tool）と下金型（lower　tool）で材料を曲げながら成形する方法である。フォーム成形は、材料に付与する変形（deformation）を最小限に抑えることができるため、延性の小さい超ハイテン材のプレス成形に多く使われている。また、フォーム成形は、プレス加工力低減にも有効なプレス方法である。

　しかしながら、フォーム成形には、対応できる製品の形状に制約がある。すなわち、フォーム成形は、ロッカー（side　sill）部品など長手方向に単純な断面形状を有する部品のプレス成形には適用可能である。これに対し、フォーム成形は、本発明が対象としている部品のプレス成形、具体的には、長手方向に断面高さが変化しつつ湾曲する湾曲部を有するセンターピラー部品のプレス成形には適用が難しい。

　さらに第３の方法として、ワレが発生しない程度に材料を絞り成形し、続いて、絞り成形後の材料をフォーム成形するという２工程のプレス成形によってワレとシワの両方の発生を回避するという方法も考えられる。しかしながら、一般的なセンターピラー部品は長手方向に断面が変化しながら湾曲しており、フォーム成形によってこのセンターピラー部品を成形した場合、センターピラー部品の大きく湾曲するフランジ部に大きなシワが発生してしまう（例えば、図１０参照）。

　なお、超ハイテン材を用いたセンターピラー部品の製造方法としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１では、熱間プレス成形において、センターピラー部品の湾曲部フランジに発生するシワを低減するプレス成形方法が提案されている。この方法は、シワが発生しやすい湾曲部のみにおいて、ブランク（blank）形状を大きくしてシワ押さえで材料を拘束しながら絞り成形を行い、他の部分においてフォーム成形を行うプレス成形方法である。この方法では、シワ押さえによって材料の湾曲部を拘束しながら、この材料を絞り成形するため、シワが低減される効果がある。

特許第５１５１７８４号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の方法は、熱間プレス成形（hot　press　forming）であって、成形時に材料を高温にすることにより、材料強度（sheet　strength）を低くして材料を成形する。このため、上述した特許文献１に記載の方法を、冷間プレス成形を対象とする本発明の超ハイテン材のプレス加工へ適用することは難しい。

　また、材料の絞り成形部とフォーム成形部とをひとつの金型（tool　of　press　forming）で実現する必要があるため、金型構造が複雑になり、金型製作費用が高くなるという問題もある。さらに、絞り成形部とフォーム成形部との境界部は材料が複雑な変形をするため、本発明が対象とする延性の小さい超ハイテン材の冷間プレス成形ではワレ、シワの発生を十分防ぐことができないという問題もある。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、長手方向に断面高さが変化しつつ湾曲する湾曲部を有するセンターピラー部品を、９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材を用いた場合においてもワレやシワを発生させることなく製造できる冷間プレス成形方法を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る冷間プレス成形方法は、長手方向両端部において２つのＴ字の縦辺を対向させて連結した形状（連結Ｔ字形状）を有し、かつ長手方向に断面高さが変化しつつ湾曲する湾曲部を有するセンターピラー部品を製造する冷間プレス成形方法であって、長手方向両端部において連結Ｔ字形状を有し、長手方向に１０～３０ｍｍの断面深さで、かつ長手方向直交断面においてハット断面部（hat-shaped　cross　section　portion）を有する第１成形部品を、絞り成形によりプレス成形する第１プレス成形工程と、前記第１成形部品における連結Ｔ字形状のＴ字の横辺に相当する部位の左右両端、及び、フランジ部（flange　portion）の左右両側部をトリミング（trimming）してトリミング部品（part）を得るトリミング工程と、前記トリミング部品のハット断面部における天板部（top　plate　portion）の一部をパッド（pad）で押え、かつ天板部と縦壁部（side　wall　portion）とフランジ部とからなるハット断面部を有する製品形状部と、前記連結Ｔ字形状におけるＴ字の縦辺に相当する部位の外側に連続するステップ形状部（step-shape　portion）と、該ステップ形状部の外側に連続して斜め上方に立ち上がる傾斜面部（inclined　surface　portion）とをフォーム成形により成形する第２プレス成形工程とを含むことを特徴とするものである。

　本発明においては、絞り成形により、長手方向両端部において連結Ｔ字形状を有し、長手方向に１０～３０ｍｍの断面深さで、かつ長手方向直交断面においてハット断面部を有する第１成形部品（press　forming　part）を絞り成形によりプレス成形する第１プレス成形工程と、第１成形部品をトリミングしてトリミング部品を得るトリミング工程と、製品形状部とステップ形状部と傾斜面部とをフォーム成形により成形する第２プレス成形工程とを含むことにより、長手方向に断面高さが変化しつつ湾曲する湾曲部を有するセンターピラー部品を、９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材を用いた場合においても製品形状となる部分（ハット断面部）にワレやシワを発生させることなく、冷間プレス成形をすることができるという効果を奏する。

図１Ａは、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法で用いる第１金型の斜視図である。図１Ｂは、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法で用いる第２金型の斜視図である。図２は、図１Ｂに示す第２金型のＡ－Ａ矢視断面図である。図３Ａは、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法の成形対象であるセンターピラー部品の斜視図である。図３Ｂは、図３Ａに示すセンターピラー部品のＢ－Ｂ矢視断面図である。図３Ｃは、図３Ａに示すセンターピラー部品の側面図である。図４Ａは、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法の第１プレス成形工程で成形した第１成形部品の斜視図である。図４Ｂは、図４Ａに示す第１成形部品のＣ－Ｃ矢視断面図である。図５は、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法のトリミング工程で得られたトリミング部品の斜視図である。図６Ａは、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法の第２プレス成形工程で成形した第２成形部品の斜視図である。図６Ｂは、図６Ａに示す第２成形部品のＤ－Ｄ矢視断面図である。図７Ａは、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法における第２プレス成形工程の前半を説明する説明図である。図７Ｂは、図７Ａに示す第２プレス成形工程の前半を説明するためのＥ－Ｅ矢視断面図である。図８Ａは、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法における第２プレス成形工程の後半を説明する説明図である。図８Ｂは、図８Ａに示す第２プレス成形工程の後半を説明するためのＦ－Ｆ矢視断面図である。図９は、比較のために行ったプレス成形方法により成形されたセンターピラー部品の一例を示す斜視図である。図１０は、比較のために行ったプレス成形方法により成形されたセンターピラー部品の別例を示す斜視図である。

　以下に、本発明に係る冷間プレス成形方法の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一の添え字が付されている。

　本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法は、センターピラー部品１（図３Ａ～３Ｃ参照）を冷間プレス成形により製造する冷間プレス成形方法であって、絞り成形により、長手方向に１０～３０ｍｍの断面深さで、かつ長手方向直交断面においてハット断面部８を有する第１成形部品７（図４Ａ、４Ｂ参照）をプレス成形する第１プレス成形工程と、第１成形部品７における連結Ｔ字形状のＴ字の横辺に相当する部位（portion）の左右両端、及び、フランジ部の左右両側部をトリミングしてトリミング部品４（図５参照）を得るトリミング工程と、トリミング部品４のハット断面部８における天板部８ａの一部をパッド２３（図１Ｂ参照）で押え、かつ天板部１０ａと縦壁部１０ｂとフランジ部１０ｃからなるハット断面部１０を有する製品形状部１２と、トリミング部品４の連結Ｔ字形状におけるＴ字の縦辺に相当する部位の外側に連続するステップ形状部３１と、ステップ形状部３１の外側に連続して斜め上方に立ち上がる傾斜面部３３とを有する第２成形部品９（図６Ａ、６Ｂ参照）をフォーム成形により成形する第２プレス成形工程とを含んでいる。

　以下では、まず、センターピラー部品１について説明し、その後、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法の各工程について説明する。

＜センターピラー部品＞
　センターピラー部品１は、図３Ａ、３Ｃに示すように、長手方向に断面高さが変化しつつ湾曲する湾曲部５を有している。また、センターピラー部品１は、図３Ａに示すように、連結Ｔ字形状を有している。連結Ｔ字形状は、センターピラー部品１の長手方向両端部において２つのＴ字の縦辺を対向させて連結した形状である。このような連結Ｔ字形状をなすセンターピラー部品１のうち、Ｔ字の縦辺に相当する部位は、図３Ｂに示すように、センターピラー部品１の長手方向直交断面がハット形状になるよう、形成される。以下の説明において、当該部位は、ハット断面部３と称される。

　ハット断面部３は、図３Ａ～３Ｃに示すように、天板部３ａと、天板部３ａの側部に形成された縦壁部３ｂと、縦壁部３ｂの外側に連続して形成されたフランジ部３ｃとを有している。天板部３ａと縦壁部３ｂとの境界部分は、曲率半径Ｒが５～１０ｍｍであるＲ肩部（R-shoulder　portion）になっている。なお、センターピラー部品１の長手方向両端及びＴ字形状の横辺の両端には、縦壁部３ｂ及びフランジ部３ｃはない（図３Ａ参照）。

　本実施の形態では、上記のような形状を有するセンターピラー部品１が、強度レベル９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材をブランク材として用いた冷間プレス成形により、製造される。

　次に、本実施の形態に係る冷間プレス成形方法の各工程について、各工程で用いる金型及び各工程で成形される成形部品と共に説明する。

＜第１プレス成形工程＞
　本実施の形態に係る冷間プレス成形方法の各工程のうち、第１プレス成形工程は、第１金型１１（図１Ａ参照）を用いて、絞り成形により、長手方向に１０～３０ｍｍの断面深さで第１成形部品７（図４Ａ参照）をプレス成形する工程である。

≪第１金型≫
　第１金型１１は、第１プレス成形工程で使用されて、ブランク材から、図４Ａに示すような第１成形部品７を成形するための金型である。第１金型１１は、図１Ａに示すように、ダイ１３とパンチ１４とシワ押さえ１５とを有している。

　第１金型１１のダイ１３、パンチ１４及びシワ押さえ１５は、超ハイテン材などのブランク材を１０～３０ｍｍの断面深さで成形するように構成されている。すなわち、第１金型１１の深さは、１０～３０ｍｍに設定される。第１金型１１の深さの下限値を１０ｍｍに設定した理由は、上述したセンターピラー部品１のＲ肩部の曲率半径Ｒが５～１０ｍｍとなっていることから、たとえＲ肩部が最大の曲率半径Ｒを有する場合であっても、第１プレス成形工程によって、ブランク材を、センターピラー部品１の基となる第１成形部品７にプレス成形できるようにするためである。また、第１金型１１の深さの上限値を３０ｍｍに設定した理由は、第１金型１１の深さが３０ｍｍを超える場合、９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材をブランク材として用いて絞り成形を行う第１プレス成形工程において、第１成形部品７にワレが発生する危険があるからである。

≪第１成形部品≫
　第１成形部品７は、本実施の形態に係る冷間プレス成形方法によってブランク材からセンターピラー部品１を製造する過程において、第１金型１１によってプレス成形される中間部品（interim　part）である。第１成形部品７は、図４Ａ、４Ｂに示すように、長手方向両端部において連結Ｔ字形状を有し、長手方向に一定範囲の断面深さで、かつ長手方向直交断面において天板部８ａと縦壁部８ｂとフランジ部８ｃとからなるハット断面部８を有している。本実施の形態において、第１成形部品７の長手方向に沿った断面の深さ、すなわち、第１成形部品７の連結Ｔ字形状の部分及びハット断面部８の各断面深さは、１０～３０ｍｍである。なお、図４Ａ、４Ｂにおいて、第１成形部品７を構成する各部分のうち、製品形状であるセンターピラー部品１（図３Ａ～３Ｃ参照）と同様のものについては同じ添え字（ａ、ｂ、ｃ）を付している。

　以上のように、第１プレス成形工程においては、第１成形部品７の断面深さ、すなわち、絞り成形によってブランク材を第１成形部品７にプレス成形する際の成形深さを１０～３０ｍｍにしている。このため、９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材をブランク材に用いて絞り成形を行っても、第１成形部品７のワレの発生、延いては、センターピラー部品１のワレの発生を回避することができる。

＜トリミング工程＞
　本実施の形態に係る冷間プレス成形方法の各工程のうち、トリミング工程は、第１成形部品７における、連結Ｔ字形状のＴ字の横辺に相当する部位の左右両端、及び、フランジ部８ｃの左右両側部をトリミングしてトリミング部品４（図５参照）を得る工程である。なお、図５において、トリミング部品４を構成する各部分のうち、第１成形部品７と同様のものには同様の符号を付している。また、図５において、トリミング部品４を得るために第１成形部品７からトリミングして除去した部分は、斜線で示されている。本実施の形態に係る冷間プレス成形方法において、第１プレス成形工程による第１成形部品７に対し、このようにトリミングする理由は、次工程である第２プレス成形工程を容易にするためである。

＜第２プレス成形工程＞
　本実施の形態に係る冷間プレス成形方法の各工程のうち、第２プレス成形工程は、第２金型１７（図１Ｂ参照）を用いて、フォーム成形により、上述したトリミング工程によるトリミング部品４を第２成形部品９（図６Ａ、６Ｂ参照）にプレス成形する工程である。詳細には、本実施の形態において、第２プレス成形工程は、第１成形部品７をトリミングして得たトリミング部品４のハット断面部８における天板部８ａの一部を第２金型１７のパッド２３で押え、かつ天板部１０ａと縦壁部１０ｂとフランジ部１０ｃとからなるハット断面部１０を有する製品形状部１２と、トリミング部品４の連結Ｔ字形状におけるＴ字の縦辺に相当する部位の外側に連続するステップ形状部３１と、ステップ形状部３１の外側に連続して斜め上方に立ち上がる傾斜面部３３とを有する第２成形部品９（図６Ａ、６Ｂ参照）を、第２金型１７を用いてフォーム成形により成形する工程である。

≪第２金型≫
　第２金型１７は、第２プレス成形工程で使用され、上述したトリミング工程によって第１成形部品７をトリミングして得たトリミング部品４から第２成形部品９を成形するための金型である。第２金型１７は、図１Ｂに示すように、第２上金型１９と第２下金型２１とパッド２３とを有している。

　図２に示すように、第２金型１７は、第２成形部品９（図６Ａ参照）の製品形状部１２を成形する製品成形部として、上下一対の製品成形部２５Ｕと製品成形部２５Ｌとを有している。また、第２金型１７は、ステップ形状部３１（図６Ａ、６Ｂ参照）を成形するステップ形状部成形部として、上下一対のステップ形状部成形部２７Ｕとステップ形状部成形部２７Ｌとを有している。さらに、第２金型１７は、傾斜面部３３（図６Ａ、６Ｂ参照）を成形する傾斜面部成形部として、上下一対の傾斜面部成形部２９Ｕと傾斜面部成形部２９Ｌとを有している。

　詳細には、図２に示すように、第２上金型１９は、製品成形部２５Ｕとステップ形状部成形部２７Ｕと傾斜面部成形部２９Ｕとを有する。製品成形部２５Ｕは、成形対象（具体的にはセンターピラー部品１）の製品形状に対応する凹形状に形成される。ステップ形状部成形部２７Ｕは、製品成形部２５Ｕを挟んで両側に形成される。傾斜面部成形部２９Ｕは、製品成形部２５Ｕおよびステップ形状部成形部２７Ｕを挟んで両側に形成される。一方、図２に示すように、第２下金型２１は、製品成形部２５Ｌとステップ形状部成形部２７Ｌと傾斜面部成形部２９Ｌとを有する。製品成形部２５Ｌは、成形対象（具体的にはセンターピラー部品１）の製品形状に対応する凸形状に形成される。ステップ形状部成形部２７Ｌは、製品成形部２５Ｌを挟んで両側に形成される。傾斜面部成形部２９Ｌは、製品成形部２５Ｌおよびステップ形状部成形部２７Ｌを挟んで両側に形成される。

　パッド２３は、第２プレス成形工程において、トリミング部品４のハット断面部８における天板部８ａの一部を押えるものである。本実施の形態では、図１Ｂに一例として示すように、パッド２３は、天板部８ａ（図５参照）のうち略Ｔ字形状の範囲を押さえるように設けられる。これにより、パッド２３は、トリミング部品４のうちシワの発生が問題になる部位を押さえることができる。なお、本実施の形態において、パッド２３は、天板部８ａのさらに広い範囲を押さえるようにしてもよい。

≪第２成形部品≫
　第２成形部品９は、本実施の形態に係る冷間プレス成形方法によってブランク材からセンターピラー部品１を製造する過程において、第２金型１７によってトリミング部品４をプレス成形することによって製造される中間部品である。第２成形部品９は、図６Ａ、６Ｂに示すように、天板部１０ａと縦壁部１０ｂとフランジ部１０ｃとからなるハット断面部１０を有する製品形状部１２と、トリミング部品４の連結Ｔ字形状におけるＴ字の縦辺に相当する部位の外側に連続するステップ形状部３１と、ステップ形状部３１の外側に連続して斜め上方に立ち上がる傾斜面部３３とを有している。

　製品形状部１２は、目的とするセンターピラー部品１の製品形状を有するようにプレス成形された部分である。この製品形状部１２のハット断面部１０は、図６Ａ、６Ｂに示すように、第２成形部品９の長手方向直交断面がハット形状になるよう、形成される。ステップ形状部３１は、図６Ａ、６Ｂに示すように、ハット断面部１０のフランジ部１０ｃの外側に、段差をなして連続する。傾斜面部３３は、図６Ａ、６Ｂに示すように、ハット断面部１０を挟んだ両側のステップ形状部３１の外側に各々形成される。

　なお、図６Ａ、６Ｂにおいて、第２成形部品９を構成する各部分のうち、製品形状であるセンターピラー部品１（図３Ａ～３Ｃ参照）と同様のものについては同様の添え字を付している。図６Ａ、６Ｂに示すような構成を有する第２成形部品９は、ステップ形状部３１や傾斜面部３３等をトリミングすることにより、最終的な製品形状であるセンターピラー部品１（図３Ａ～３Ｃ参照）になる。

　次に、図７Ａ、７Ｂ及び図８Ａ、８Ｂに基づいて、第２プレス成形工程において第２成形部品９が成形される過程を詳細に説明する。図７Ａ、７Ｂ及び図８Ａ、８Ｂは、本発明の一実施の形態に係る冷間プレス成形方法のうち第２プレス成形工程の説明図である。

　図７Ａ、７Ｂは、本実施の形態における第２プレス成形工程の前半を説明するための図である。図７Ａ、７Ｂには、トリミング部品４から第２成形部品９へのプレス成形途中の部品６の状態を説明する図として、第２プレス成形工程の前半におけるプレス成形途中の部品６の状態変化が図示されている。特に、図７Ａには、第２プレス成形工程の前半におけるプレス成形途中の部品６のシワ状態を説明する平面図が図示されている。図７Ｂには、第２プレス成形工程の前半におけるプレス成形途中の部品６のプレス成形状態を説明する断面図、すなわち、図７Ａに示すプレス成形途中の部品６のＥ－Ｅ矢視断面図が図示されている。また、図７Ｂには、第２金型１７の第２上金型１９及び第２下金型２１のＥ－Ｅ矢視断面図が併せて図示されている。

　図８Ａ、８Ｂは、本実施の形態における第２プレス成形工程の後半を説明するための図である。図８Ａ、８Ｂには、上述したプレス成形途中の部品６の状態を説明する図として、第２プレス成形工程の後半におけるプレス成形途中の部品６の状態変化が図示されている。特に、図８Ａには、第２プレス成形工程の後半におけるプレス成形途中の部品６のシワ状態を説明する平面図が図示されている。図８Ｂには、第２プレス成形工程の後半におけるプレス成形途中の部品６のプレス成形状態を説明する断面図、すなわち、図８Ａに示すプレス成形途中の部品６のＦ－Ｆ矢視断面図が図示されている。また、図８Ｂには、第２金型１７の第２上金型１９及び第２下金型２１のＦ－Ｆ矢視断面図が併せて図示されている。

　また、図７Ａ、７Ｂ及び図８Ａ、８Ｂにおいて、状態ａ～ｅは、第２プレス成形工程における第２上金型１９の下死点（bottom　dead　center）までの距離に応じた、プレス成形途中の部品６および第２金型１７の各状態である。すなわち、図７Ａ、７Ｂにおいて、状態ａは、第２上金型１９の下死点までの距離が３０ｍｍの状態（３０ｍｍＵＰ）である。状態ｂは、第２上金型１９の下死点までの距離が２０ｍｍの状態（２０ｍｍＵＰ）である。状態ｃは、第２上金型１９の下死点までの距離が１０ｍｍの状態（１０ｍｍＵＰ）である。図８Ａ、８Ｂにおいて、状態ｄは、第２上金型１９の下死点までの距離が５ｍｍの状態（５ｍｍＵＰ）である。状態ｅは、第２上金型１９の下死点までの距離が２ｍｍの状態（２ｍｍＵＰ）である。

　さらに、図７Ａ、８Ａに示すプレス成形途中の部品６の各平面図においては、第２プレス成形工程においてプレス成形途中の部品６に生じたシワ５５が、波線によって示されている。本例では、第２上金型１９を第２下金型２１側に移動させる場合を例に挙げて、第２プレス成形工程により第２成形部品９が成形される過程を説明する。

　なお、第２金型１７の移動方向は、下方向（第２上金型１９が第２下金型２１に近づく方向）に限定されず、例えば上方向（第２下金型２１が第２上金型１９に近づく方向）であってもよい。すなわち、第２金型１７の移動方向は、第２上金型１９と第２下金型２１とが互いに近づく方向であればよい。このことは、上述した第１プレス成形工程の第１金型１１についても同様である。

　本実施の形態における第２プレス成形工程では、まず、第２下金型２１にトリミング部品４が載置され、第２下金型２１は、このトリミング部品４を受け支えた状態になる。この状態において、第２上金型１９は、第２下金型２１に向かって下動する。これにより、第２金型１７は、第２下金型２１に受け支えられた状態のトリミング部品４に対し第２上金型１９を押し付けて、このトリミング部品４のプレス成形を開始する。この際、第２金型１７は、第２上金型１９及び第２下金型２１の状態を、図７Ｂに示す状態ａにし、続いて、図７Ｂに示す状態ｂにする。

　状態ａにおいて、第２上金型１９は、プレス成形している途中のトリミング部品４、すなわち、プレス成形途中の部品６に対し、図７Ｂに示すように、ステップ形状部成形部２７Ｕを当接させる（図７Ｂ中の点線丸４１を参照）。続く状態ｂにおいて、ステップ形状部成形部２７Ｕは、図７Ｂ中の点線丸４１によって示されるように、プレス成形途中の部品６を、第２下金型２１のステップ形状部成形部２７Ｌに向けて押す。この際、第２下金型２１のうち、傾斜面部成形部２９Ｌの傾斜面の頂上部が、図７Ｂに示すように、プレス成形途中の部品６に当接する（図７Ｂ中の点線丸４３を参照）。また、図７Ｂに示す状態ａおよび状態ｂにおいて、第２下金型２１の製品成形部２５Ｌにおける肩部が、プレス成形途中の部品６に当接する（図７Ｂ中の点線丸４５を参照）。

　続いて、第２上金型１９は、状態ｂから更に、第２下金型２１に向かって下動する。これにより、第２金型１７は、プレス成形途中の部品６に対するプレス成形を更に進行させる。この際、第２金型１７は、第２上金型１９及び第２下金型２１の状態を、図７Ｂに示す状態ｂから状態ｃに変化させる。

　状態ｃにおいて、図７Ｂに示すように、ステップ形状部成形部２７Ｕおよび傾斜面部成形部２９Ｌは、プレス成形途中の部品６に対して次第に強く当接する（図７Ｂ中の点線丸４１、点線丸４３を参照）。これにより、ステップ形状部成形部２７Ｕおよび傾斜面部成形部２９Ｌとプレス成形途中の部品６との摩擦力（friction　force）が大きくなる。この結果、プレス成形途中の部品６の連結Ｔ字形状におけるＴ字の縦辺に相当する部位の外側部には、外側に向かう引張力（tensile　force）が作用する。このことにより、図７Ａ中の状態ａ、状態ｂ、および状態ｃに示されるように、プレス成形途中の部品６のうち、たとえ製品形状となる部分３５以外にシワ５５が発生しても、製品形状となる部分３５においてはシワ５５の発生が抑制される。

　その後、第２上金型１９は、状態ｃから更に、第２下金型２１に向かって下動する。これにより、第２金型１７は、プレス成形途中の部品６に対するプレス成形を更に進行させる。この際、第２金型１７は、第２上金型１９及び第２下金型２１の状態を、図７Ｂに示す状態ｃから図８Ｂに示す状態ｄに変化させ、続いて状態ｅに変化させる。

　状態ｄにおいて、図８Ｂに示すように、第２上金型１９は、製品成形部２５Ｕおよび傾斜面部成形部２９Ｕを、状態ｃ（図７Ｂ参照）に比して第２下金型２１へ更に近づける。これと同時に、ステップ形状部成形部２７Ｕは、プレス成形途中の部品６をステップ形状部成形部２７Ｌに向けて強く押し付ける。続く状態ｅにおいて、図８Ｂに示すように、第２上金型１９は、第２下金型２１へ更に近づいて、プレス成形途中の部品６を、第２下金型２１に更に強く押し付ける。この際、プレス成形途中の部品６は、図８Ｂに示すように、第２上金型１９と第２下金型２１とによって略全体を挟み込まれた状態になる。このような状態ｄおよび状態ｅを経て、プレス成形途中の部品６の変形がさらに大きくなる。これに伴い、ステップ形状部成形部２７Ｕ等とプレス成形途中の部品６との摩擦力が大きくなることから、上述した外側に向かう引張力が強くなり、この結果、プレス成形途中の部品６のシワの抑制効果が更に高くなる。

　上述したようなシワの抑制効果の高まりにより、図８Ａの状態ｅに示すように、プレス成形途中の部品６のうち、余肉部（extra　portion）３７にはシワ５５が発生しているものの、製品形状となる部分３５（例えば天板部１０ａやフランジ部１０ｃ）にはシワ５５が発生していない。この製品形状となる部分３５は、図６Ａに示す第２成形部品９のうちの製品形状部１２に相当する。以上のように、第２プレス成形工程において、第２成形部品９のうちの製品形状部１２（例えば天板部１０ａやフランジ部１０ｃ）におけるシワ（例えば図９、１０に例示されるシワ５５参照）の発生が抑えられる。

　一方、本実施の形態における第２プレス成形工程において、図８Ｂに示す製品成形部２５Ｕは、状態ｅの後、プレス成形途中の部品６を第２下金型２１の製品成形部２５Ｌ（図７Ｂ参照）に押圧して、製品形状となる部分３５のプレス成形を完了させる。この結果、プレス成形途中の部品６は、図６Ａに示した第２成形部品９にプレス成形される。このプレス成形後、第２成形部品９（図６Ａ参照）は、ステップ形状部３１や傾斜面部３３等がトリミングされてセンターピラー部品１（図３Ａ参照）になる。図６Ｂに示す第２成形部品９のハット断面部１０は、図３Ｂに示すセンターピラー部品１のハット断面部３に相当する。

　次に、本実施の形態に係る冷間プレス成形方法の効果について、比較のために行ったプレス成形（図９及び図１０参照）と共に説明する。

　センターピラー部品１（図３Ａ参照）と同形のセンターピラー部品の成形を目標として、深絞り成形１工程によって成形した比較部品としてのセンターピラー部品５１が、図９に示されている。

　また、本発明と同様の絞り成形と本発明とは異なるフォーム成形との２工程によって成形した比較部品としてのセンターピラー部品５７が、図１０に示されている。このセンターピラー部品５７の製造では、本実施の形態の第１プレス成形工程と同様の絞り成形を行った後に、この絞り成形による中間部品における連結Ｔ字形状のＴ字の横辺に相当する部位の左右両端、及び、フランジ部の左右両側部がトリミングされる。このトリミングによって得られたトリミング部品は、本実施の形態の第２プレス成形工程とは異なる金型を用いてフォーム成形される。この結果、図１０に示すセンターピラー部品５７が成形された。このセンターピラー部品５７のフォーム成形に用いた金型は、本実施の形態の第２金型１７（図１Ｂ参照）における製品成形部のみで形成される金型、すなわち図２に示すステップ形状部成形部（ステップ形状部成形部２７Ｕ、ステップ形状部成形部２７Ｌ）や傾斜面部成形部（傾斜面部成形部２９Ｕ、傾斜面部成形部２９Ｌ）を有していない金型である。

　まず、深絞り成形１工程によって成形されたセンターピラー部品５１には、図９に示すように、シワ押さえによる材料拘束（constraint　of　sheet）により、Ｒ肩部、特に天板部の略Ｔ字形状周辺においてワレ５３が発生した。このようなワレ５３はシワ押さえ圧を低減させることで回避できるが、そうした場合、図９に示すように、天板部にシワ５５が発生した。

　これに対し、本実施の形態に係る冷間プレス成形方法の場合、ワレが発生しないように、第１プレス成形工程において、図１Ａに示す第１金型１１は、長手方向に１０～３０ｍｍの断面深さで浅く第１成形部品７（図４Ａ参照）を絞り成形する。このため、ブランク材のシワ押さえ圧を低減しなくとも、第１成形部品７のＲ肩部にワレが発生することがない。延いては、センターピラー部品１のＲ肩部にワレが発生することを防止することができる。

　次に、本実施の形態の第１プレス成形工程と同様の絞り成形を行った後に、Ｔ字の横辺に相当する部位の左右両端、及び、フランジ部の左右両側部をトリミングし、本実施の形態の第２金型１７における製品成形部のみで形成される金型を用いてプレス成形した比較例では、絞り成形後にフォーム成形をすることで成形されたセンターピラー部品５７は、図１０に示すように、ワレの発生を回避できた。しかし、このセンターピラー部品５７には、図１０に示すように、フォーム成形の際にフランジ部に大きなシワ５５が発生した。これは、図１０に示すように長手方向に湾曲しているセンターピラー部品５７を成形する場合、このセンターピラー部品５７のフランジ部は縮みフランジ（shrink　flange）となるためである。

　これに対し、本実施の形態に係る冷間プレス成形方法の場合、第１プレス成形工程において、長手方向に１０～３０ｍｍの断面深さで第１成形部品７（図４Ａ参照）を絞り成形することにより、上述したように第１成形部品７のワレを防止することができた。続くトリミング工程において、この第１成形部品７のＴ字の横辺に相当する部位の左右両端、及び、フランジ部８ｃの左右両側部がトリミングされ、その後、第２プレス成形工程において、図５に示すトリミング部品４が、図６Ａに示す第２成形部品９にフォーム成形される。この第２プレス成形工程では、トリミング部品４の天板部８ａを第２金型１７のパッド２３で押さえるため、天板部８ａにシワが発生することを抑制することができる。かつ、ステップ形状部３１及び傾斜面部３３を成形することでプレス成形途中の部品６に対して外方に向かう引張力を付与しながら第２成形部品９を成形することから、第２成形部品９のフランジ部１０ｃでシワが発生することがない。延いては、センターピラー部品１の天板部３ａおよびフランジ部３ｃにシワが発生することを防止することができる。

　以上のように、本発明を適用することで、９８０ＭＰａ級以上の超ハイテン材をブランク材に用いた場合においても、製品形状であるセンターピラー部品１にワレやシワを発生させることなく、ブランク材からセンターピラー部品１をプレス成形することができる。

　以上のように、本発明に係る冷間プレス成形方法は、長手方向に断面高さが変化しつつ湾曲する連結Ｔ字形状の部品の製造に有用であり、特に、超ハイテン材をブランク材として用いた場合であっても、ワレやシワを発生させることなく、上述した形状の湾曲部を有するセンターピラー部品を製造する冷間プレス成形方法に適している。

　　１　センターピラー部品
　　３　ハット断面部
　　３ａ　天板部
　　３ｂ　縦壁部
　　３ｃ　フランジ部
　　４　トリミング部品
　　５　湾曲部
　　６　プレス成形途中の部品
　　７　第１成形部品
　　８　ハット断面部
　　８ａ　天板部
　　８ｂ　縦壁部
　　８ｃ　フランジ部
　　９　第２成形部品
　１０　ハット断面部
　１０ａ　天板部
　１０ｂ　縦壁部
　１０ｃ　フランジ部
　１１　第１金型
　１２　製品形状部
　１３　ダイ
　１４　パンチ
　１５　シワ押さえ
　１７　第２金型
　１９　第２上金型
　２１　第２下金型
　２３　パッド
　２５Ｕ　製品成形部（第２上金型）
　２５Ｌ　製品成形部（第２下金型）
　２７Ｕ　ステップ形状部成形部（第２上金型）
　２７Ｌ　ステップ形状部成形部（第２下金型）
　２９Ｕ　傾斜面部成形部（第２上金型）
　２９Ｌ　傾斜面部成形部（第２下金型）
　３１　ステップ形状部
　３３　傾斜面部
　３５　製品形状となる部分
　３７　余肉部
　４１、４３、４５　点線丸
　５１　センターピラー部品（比較部品その１）
　５３　ワレ
　５５　シワ
　５７　センターピラー部品（比較部品その２）

Claims

　長手方向両端部において２つのＴ字の縦辺を対向させて連結した形状（連結Ｔ字形状）を有し、かつ長手方向に断面高さが変化しつつ湾曲する湾曲部を有するセンターピラー部品を製造する冷間プレス成形方法であって、
　長手方向両端部において連結Ｔ字形状を有し、長手方向に１０～３０ｍｍの断面深さで、かつ長手方向直交断面においてハット断面部を有する第１成形部品を、絞り成形によりプレス成形する第１プレス成形工程と、
　前記第１成形部品における連結Ｔ字形状のＴ字の横辺に相当する部位の左右両端、及び、フランジ部の左右両側部をトリミングしてトリミング部品を得るトリミング工程と、
　前記トリミング部品のハット断面部における天板部の一部をパッドで押え、かつ天板部と縦壁部とフランジ部とからなるハット断面部を有する製品形状部と、前記連結Ｔ字形状におけるＴ字の縦辺に相当する部位の外側に連続するステップ形状部と、該ステップ形状部の外側に連続して斜め上方に立ち上がる傾斜面部とをフォーム成形により成形する第２プレス成形工程とを含むことを特徴とする冷間プレス成形方法。