WO2017131042A1

WO2017131042A1 - プレス装置及びプレス成形品の製造方法

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Publication number: WO2017131042A1
Application number: PCT/JP2017/002576
Authority: WO
Inventors: 伊藤　泰弘
Original assignee: 新日鐵住金株式会社
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2017-08-03
Also published as: KR102091775B1; US20190015887A1; US10933457B2; JPWO2017131042A1; CA3011213C; BR112018014338A2; EP3409395A1; MX2018009039A; CA3011213A1; KR20180104693A; EP3409395A4; JP6645519B2; CN108602106A; RU2706398C1; CN108602106B

Abstract

プレス成形品の製造方法は、第１工程と、第２工程と、を備える。第１工程では、パンチ（１３）と、第１ダイ（１１）と、を用いてブランク（Ｓ）に凹部（８）をプレス成形する。パンチ（１３）は、プレス成形品の全体形状に対応する形状を備える。第１ダイ（１１）は、少なくとも凹部の形状に対応する形状を備える。第２工程では、パンチ（１３）と、第２ダイ（１２）と、を用いてブランク（Ｓ）に縦壁部（５）及び稜線部をプレス成形する。第２ダイ（１２）は、第１ダイ（１１）の隣に配置される。第２ダイ（１２）は、少なくとも縦壁部（５）及び稜線部の形状に対応する形状を備える。第１工程は、第２工程よりも後に終了する。プレス成形品の製造方法は、耐疲労性に優れたプレス成形品を製造できる。

Description

プレス装置及びプレス成形品の製造方法

　本発明は、プレス成形によって素材金属板からプレス成形品（例：自動車用ロアアーム）を製造するためのプレス装置及びその製造方法に関する。

　自動車において、車輪は懸架装置（サスペンション）を介して車体に取り付けられる。この懸架装置を構成する部材の一つがロアアームである。自動車用ロアアーム（以下、単に「ロアアーム」ともいう）の一端部は、懸架装置のフレーム（具体的にはサスペンションメンバー）を介して車体に取り付けられる。ロアアームの他端部には、車輪（具体的にはホイール）が取り付けられる。

　図１にロアアームの一例を示す。図１に示すプレス成形品１は、本体部２と、突起部３とを含む。本体部２は、Ｌ字形状又は弓形状である。本体部２の両端のうち、一方の端部（以下、「第１端部」ともいう）２ａは、自動車車体に取り付けられる端部である。他方の端部（以下、「第２端部」ともいう）２ｂは、自動車車輪に取り付けられる端部である。なお、図１には、車輪に連結される側を符号「ＷＨ」で示し、車体に連結される側を符号「Ｂ」で示す。

　突起部３は、本体部２の湾曲の外側に突出する。図１では、本体部２の長手方向のほぼ中間（換言すると、第１端部２ａと第２端部２ｂのほぼ中間）に突起部３が設けられている。突起部３も自動車車体に取り付けられる部分である。

　本体部２及び突起部３の断面形状はいずれも溝形である。つまり、本体部２及び突起部３は、それぞれ、天板部４と、２つの縦壁部、すなわち５ａ、５ｂ及び５ｃの中から２つ、とを備える。縦壁部５ａは、プレス成形品１の本体部２の第１端部２ａと本体部２の第２端部２ｂの間を延在する。縦壁部５ｂは、本体部２の第１端部２ａと突起部３の間を延在する。縦壁部５ｃは、本体部２の第２端部２ｂと突起部３の間を延在する。以下、縦壁部は図１中の縦壁部５ａのことを示し、符号は５とする。縦壁部５は、図１に示すように、突起部３側に湾曲する（以下、単に「内側に湾曲する」ともいう）。天板部４は縦壁部５に稜線部６を介してつながる。稜線部６は天板部４側に湾曲する。天板部４は、縁部７と凹部８とを含む。縁部７は、稜線部６に隣接する。凹部８は、縁部７に沿う。また、凹部８は、底面８ｂと内壁面８ｃとを有する。凹部８の底面８ｂは、端部８ａを有する。

　図１では、凹部８は、本体部２の天板部４の表面の、突起部３と第１端部２ａと第２端部２ｂの近傍までの領域に設けられる。

　このような形状のプレス成形品１は、素材金属板（ブランク）をプレス成形して製造される。プレス成形プレス成形に関する従来技術については下記のものがある。

　特開２００７－１４４５０７号公報（特許文献１）には、形状凍結性に優れたプレス成形品の製造方法が開示されている。プレス成形品の縦壁部を成形する際、縦壁部は曲げ、曲げ戻し変形を受けるため、縦壁部が反りやすい（スプリングバックしやすい）。この反りを解消するため特許文献１の製造方法では、縦壁部が波板形状に成形される。これにより、縦壁部の反り（スプリングバック）が抑制される、と特許文献１には記載されている。

特開２００７－１４４５０７号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の製造方法をロアアームに代表されるような自動車の足回り部品（サスペンション部品）等の製造に適用した場合、成形された部品の性能（耐疲労性を含む）が低下することがある。特に、足回り部品は、自動車の走行時の振動によって繰り返し荷重が負荷されるため、耐疲労性が必要となる。

　図２Ａ～図２Ｃは、ロアアームに使用されるプレス成形品の、一般的な製造工程の一例を示す断面図である。図１に示すプレス成形品１を製造する場合を説明する。図２Ａは、一般的な製造方法における、プレス成形前の段階を示す図である。図２Ｂは、一般的な製造方法における、プレス成形中の段階を示す図である。図２Ｃは、一般的な製造方法における、プレス成形終了時の段階を示す図である。

　図１に示すプレス成形品１を製造する場合、図２Ａに示すように、上型として第１ダイ１０１及び第２ダイ１０２が用いられ、下型として上型と対向するパンチ１０３が用いられる。第１ダイ１０１及び第２ダイ１０２は、上部ホルダ１０４の下側に配置される。パンチ１０３は、下部ホルダ１０５に支持される。上部ホルダ１０４は、図示しないスライドに取り付けられる。

　最初に、図２Ａに示すように、金属板等からなるブランクＳをパンチ１０３の所定の位置に配置する。ブランクＳは、予めプレス成形により成形された凹部１０６を備える。ブランクＳは、最終製品であるプレス成形品の凹部と同じ形状の凹部を備える。その後、図示しないスライドが降下し、第１ダイ１０１及び第２ダイ１０２も降下する。

　次に、図２Ｂに示すように、まず、第１ダイ１０１とパンチ１０３でブランクＳの凹部１０６を挟む。その後、図２Ｃに示すように、スライドが更に降下し、第２ダイ１０２とパンチ１０３による成形が終了する。すなわち、第１ダイ１０１及びパンチ１０３によってブランクＳの凹部１０６を拘束した状態で、第２ダイ１０２とパンチ１０３によって縦壁部１０７を成形し、プレス成形品１００が得られる。

　図３は、図２Ｃ中のプレス成形品の稜線部近傍の拡大図である。第２ダイ１０２が成形下死点に到達したとき、プレス成形品１００の稜線部１０８の裏側（図３中のパンチ１０３側）には、圧縮応力が生じる。第１ダイ１０１及び第２ダイ１０２が離型し、拘束が解かれると、図３中の矢印の方向に復元力が働き、プレス成形品１００は成形前の形状に戻ろうとする（以下、この現象をスプリングバックともいう）。復元力による変位量（以下、スプリングバック量という）が大きいと、プレス成形品１００の稜線部１０８の裏側には、圧縮応力に代わって引張応力が生じて残存する（以下、残存する引張応力を残留引張応力ともいう）。残留引張応力を有するプレス成形品は、繰り返し荷重が負荷されると、残留引張応力を有する部分に亀裂が生じやすい。すなわち、プレス成形品が残留引張応力を有すると、耐疲労性が低下する。特に、図１に示す内側に湾曲する縦壁部５を有するロアアームの耐疲労性は、低下しやすい。内側に湾曲する縦壁部５の成形は伸びフランジ成形であるため、成形下死点において稜線部６の裏側（断面の内側）に圧縮応力が生じやすく、スプリングバック量が大きくなりやすいからである。

　ロアアーム等のプレス成形品の製造に特許文献１の製造方法を適用した場合、稜線部の残留応力は十分に低減されない。そのため、特許文献１の製造方法では、上述したプレス成形品の耐疲労性の低下を招くスプリングバックを抑制するには十分ではない。

　更に、特許文献１に記載の製造方法は、一定断面を有する部品を対象としている。そのため、例えば、ロアアームのような、凹部を有する天板部及び部品長手方向に湾曲する縦壁部（稜線部）を有する部品に適用しても、優れた耐疲労性は確保できない。

　本発明は上記の実情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、耐疲労性の低下が抑制されたプレス成形品を製造するためのプレス装置及びその製造方法を提供することである。

　本発明の実施形態によるプレス装置は、パンチと、第１ダイと、第２ダイと、を備える。パンチは、頂面と、側面と、頂面と側面とをつなぐパンチ肩と、を有する。パンチ肩は頂面側に湾曲する。頂面には凹部が形成される。第１ダイは、パンチの凹部に対向して配置される。第１ダイは、凹部に対応する形状の凸部を有する。凹部に対応する形状の凸部とは、凹部と形状が反転した凸部を意味する。厳密にはブランクの厚さの分、凹部より凸部は小さい。第２ダイは、第１ダイの隣に配置される。第２ダイは、パンチのパンチ肩及び側面に対応する凹形状を有する。パンチのパンチ肩及び側面に対応する凹形状とは、パンチのパンチ肩及び側面の形状と反転した形状を意味する。プレス成形では、第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。そうするために、プレス装置は第１ダイと第２ダイの動きを機械的又は電気的に制御する。

　機械的に制御する場合、プレス装置は、更に、第１ダイと第２ダイの上側に配置される上部ホルダと、上部ホルダと第１ダイの間に配置される第１加圧部材と、上部ホルダと第２ダイの間に配置される第２加圧部材と、を備える。第２ダイの凹形状から延びる第１ダイに隣接する縁は、第１ダイの凸部から延びる第２ダイに隣接する縁より低い位置にある。このため、プレス成形では、第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。

　更に、上部ホルダと第２加圧部材の間に第１ダイの一部が配置されてもよい。この場合、プレス装置は、第１ダイの上側に配置される上部ホルダと、上部ホルダと第１ダイの間に配置される第１加圧部材と、第２ダイの上側において第１ダイと第２ダイの間に配置される第２加圧部材と、を備える。第２ダイの凹形状から延びる第１ダイに隣接する縁は、第１ダイの凸部から延びる第２ダイに隣接する縁より低い位置にある。このため、プレス成形では、第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。第１加圧部材の加圧力は第２部材の加圧力より大きい。第１加圧部材の加圧力より第２部材の加圧力の方が大きいと第１ダイでプレス成形できなくなるためである。

　電気的に制御する場合、プレス装置は、更に、第１ダイ及び第２ダイの移動を司る制御機構を備える。制御機構は、第２ダイを成形下死点に到達させた後に第１ダイを成形下死点に到達させる。このため、プレス成形では、第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。

　本発明の実施形態によるプレス装置は、パンチと、第１ダイと、第２ダイと、第３ダイとを備える。パンチは、頂面と、側面と、頂面と側面とをつなぐパンチ肩と、を有する。パンチ肩は頂面側に湾曲する。頂面には底面と内壁面とを有する凹部が形成される。第１ダイは、パンチの凹部のうち少なくとも内壁面に対向して配置される。第１ダイは、凹部の内壁面に対応する形状の凸部を有する。内壁面に対応する形状の凸部とは、内壁面と形状が反転した凸部を意味する。第２ダイは、第１ダイの隣に配置される。第２ダイは、パンチのパンチ肩及び側面に対応する凹形状を有する。第３ダイは、第１ダイの隣に配置される。第３ダイは、第１ダイを挟んで第２ダイとは反対側に配置される。プレス成形では、第３ダイが成形下死点に到達した後、第２ダイが成形下死点に達する。第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。そうするために、プレス装置は第１ダイ、第２ダイ及び第３ダイの動きを機械的又は電気的に制御する。

　機械的に制御する場合、プレス装置は、更に、上部ホルダと、第１加圧部材と、第２加圧部材と、第３加圧部材と、を備える。上部ホルダは、第１ダイと第２ダイと第３ダイの上側に配置される。第１加圧部材は、上部ホルダと第１ダイの間に配置される。第２加圧部材は、上部ホルダと第２ダイの間に配置される。第３加圧部材は、上部ホルダと第３ダイの間に配置される。第３ダイの第１ダイに隣接するパンチ側の縁は、第２ダイの凹形状から延びる第１ダイに隣接する縁より低い位置にある。第２ダイの凹形状から延びる第１ダイに隣接する縁は、第１ダイの凸部から延びる第２ダイと隣接する縁より低い位置にある。このため、プレス成形では、第３ダイが成形下死点に到達した後、第２ダイが成形下死点に達する。第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。

　更に、第２加圧部材と第３加圧部材の少なくとも一方と上部ホルダと間に第１ダイの一部が配置されてもよい。この場合、プレス装置は、第１ダイと第２ダイの上側に配置される上部ホルダと、上部ホルダと第１ダイの間に配置される第１加圧部材と、第２ダイの上側に配置される第２加圧部材と、第３ダイの上側に配置される第３加圧部材と、を備える。第２加圧部材と第３加圧部材の少なくとも一方は、第１ダイの下側に配置される。第３ダイの第１ダイに隣接するパンチ側の縁は、第２ダイの凹形状から延びる第１ダイに隣接する縁より低い位置にある。第２ダイの凹形状から延びる第１ダイに隣接する縁は、第１ダイの凸部から延びる第２ダイに隣接する縁より低い位置にある。このため、プレス成形では、第３ダイ、第２ダイ、第１ダイの順に成形下死点に達する。第１加圧部材の加圧力は、第１ダイの下に配置される第２加圧部材と第３加圧部材の加圧力の合計より大きい。第１加圧部材の加圧力より第１ダイの下に配置される第２加圧部材と第３加圧部材の加圧力の合計の方が大きいと第１ダイでプレス成形できなくなるためである。

　電気的に制御する場合、プレス装置は、更に、第１ダイ、第２ダイ及び第３ダイの移動を司る制御機構を備える。制御機構は、第３ダイを成形下死点に到達させた後、第２ダイを成形下死点に到達させる。その後に、制御機構は、第１ダイを成形下死点に到達させる。このため、プレス成形では、第３ダイが成形下死点に到達した後、第２ダイが成形下死点に達する。第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。

　本発明の実施形態によるプレス成形品の製造方法は、第１工程と、第２工程と、を備える。プレス成形品は、天板部と、縦壁部と、天板部と縦壁部とをつなぐ稜線部と、を備える。稜線部は天板部側に湾曲する。天板部には凹部が形成される。第１工程では、パンチと、第１ダイと、を用いてブランクに凹部をプレス成形する。パンチは、プレス成形品の全体形状に対応する形状を備える。第１ダイは、少なくとも凹部の形状に対応する形状を備える。凹部の形状に対応する形状とは、凹部と形状が反転した凸部を意味する。第１ダイの凸部により天板部の凹部は成形される。第２工程では、パンチと、第２ダイと、を用いてブランクに縦壁部及び稜線部をプレス成形する。第２ダイは、第１ダイの隣に配置される。第２ダイは、少なくとも縦壁部及び稜線部の形状に対応する形状を備える。縦壁部及び稜線部の形状に対応するとは、縦壁部と稜線部の形状に沿った凹形状を備えることを意味する。第１工程は、第２工程よりも後に終了する。

　本発明の実施形態によるプレス成形品の製造方法は、第１工程と、第２工程と、を備える。プレス成形品は、天板部と、縦壁部と、天板部と縦壁部とをつなぐ稜線部と、を備える。稜線部は天板部側に湾曲する。天板部には、底面と内壁面とを有する凹部が形成される。第１工程では、パンチと、第１ダイと、を用いてブランクに少なくとも内壁面をプレス成形する。パンチは、プレス成形品の全体形状に対応する形状を備える。第１ダイは、少なくとも凹部の内壁面の形状に対応する形状を備える。第２工程では、パンチと、第２ダイと、を用いてブランクに縦壁部及び稜線部をプレス成形する。第２ダイは、第１ダイの隣に配置される。第２ダイは、少なくとも縦壁部及び稜線部の形状に対応する形状を備える。第１工程及び第２工程では、パンチと、第３ダイと、を用いてブランクを挟み込む。第３ダイは、プレス成形品の凹部の底面の少なくとも一部の形状に対応する形状を備える。第１工程は、第２工程よりも後に終了する。

　本発明のプレス装置及び製造方法は、プレス成形品の耐疲労性の低下を抑制できる。

図１は、ロアアームとして成り立つプレス成形品の形状例を模式的に示す斜視図である。図２Ａは、一般的な製造方法において、プレス成形前の段階を示す図である。図２Ｂは、一般的な製造方法において、プレス成形中の段階を示す図である。図２Ｃは、一般的な製造方法において、プレス成形終了時の段階を示す図である。図３は、図２Ｃ中のプレス成形品の稜線部近傍の拡大図である。図４は、第１実施形態のプレス装置を示す断面図である。図５Ａは、第１実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形前の段階を示す図である。図５Ｂは、第１実施形態のプレス成形工程において、プレス成形中の段階を示す図である。図５Ｃは、第１実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形終了時の段階を示す図である。図６は、図５Ｃ中のロアアームの稜線部の近傍を拡大した断面図である。図７Ａは、第２実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形前の段階を示す図である。図７Ｂは、第２実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形中の段階を示す図である。図７Ｃは、第２実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形終了時の段階を示す図である。図８は、図７Ａ～図７Ｃとは異なるブランクを用いた第２実施形態の第１工程及び第２工程の一例を示す断面図である。図９は、第３実施形態のプレス装置を示す断面図である。図１０は、図９中のパンチ肩近傍の拡大図である。図１１Ａは、第３実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形前の段階を示す図である。図１１Ｂは、第３実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形中の段階を示す図である。図１１Ｃは、第３実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形終了時の段階を示す図である。図１２は、第１実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。図１３は、第３実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。図１４は、第１実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。図１５は、第３実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。図１６は、第３実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。

　本実施形態によるプレス装置は、パンチと、第１ダイと、第２ダイと、を備える。パンチは、頂面と、側面と、頂面と側面とをつなぐパンチ肩と、を有する。パンチ肩は頂面側に湾曲する。頂面に凹部が形成される。第１ダイは、パンチの凹部に対向して配置される。第１ダイは、凹部に対応する形状の凸部を有する。第２ダイは、第１ダイの隣に配置される。第２ダイは、パンチのパンチ肩及び側面に対応する形状の凹部を有する。プレス成形では、第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。そうするために、第１ダイと第２ダイの動きを機械的又は電気的に制御する。

　電気的に制御する場合、プレス装置は、第１ダイ及び第２ダイの移動を司る制御機構を備える。制御機構は、第２ダイを成形下死点に到達させた後に第１ダイを成形下死点に到達させる。このため、プレス成形では、第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。

　本実施形態のプレス装置によれば、第１ダイによる成形が第２ダイによる成形よりも後に終了する。つまり、第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。すなわち、プレス成形品の縦壁部を成形した後、凹部が成形される。これにより、第１ダイによってブランク（被加工材）が加工されるとき、ブランクはパンチの凹部に向かって引き込まれる。このとき、ブランクの材料が、縦壁部側から凹部側へ流入する。凹部側へ材料が流入すると、プレス成形品の稜線部の裏側に引張方向の力が負荷されるため、圧縮応力が低減する。その結果、縦壁部のスプリングバック量が低減され、稜線部の裏側の残留応力は従来よりも低減される。したがって、ロアアーム１の耐疲労性の低下が抑制される。

　プレス成形品の長手方向に垂直な断面でみたとき、縦壁部を片側にのみ有するプレス成形品を製造する場合、以下のようなプレス装置が適用できる。

　本実施形態によるプレス装置は、パンチと、第１ダイと、第２ダイと、第３ダイと、を備える。パンチは、頂面と、側面と、頂面と側面とをつなぐパンチ肩と、を有する。パンチ肩は頂面側に湾曲する。頂面に底面と内壁面とを有する凹部が形成される。第１ダイは、パンチの凹部のうち少なくとも内壁面に対向して配置される。第１ダイは、凹部の内壁面に対応する形状の凸部を有する。第２ダイは、第１ダイの隣に配置される。第２ダイは、パンチのパンチ肩及び側面に対応する形状の凹部を有する。第３ダイは、第１ダイの隣であって、第１ダイを挟んで第２ダイとは反対側に配置される。プレス成形では、第３ダイが成形下死点に到達した後、第２ダイが成形下死点に到達する。更に第２ダイが成形下死点に到達した後、第１ダイが成形下死点に達する。そうするために、第１ダイと第２ダイと第３ダイの動きを機械的又は電気的に制御する。

　機械的に制御する場合、プレス装置は、更に、第１ダイと第２ダイの上側に配置される上部ホルダと、上部ホルダと第１ダイの間に配置される第１加圧部材と、上部ホルダと第２ダイの間に配置される第２加圧部材と、上部ホルダと第３ダイの間に配置される第３加圧部材と、を備える。第３ダイの第１ダイに隣接するパンチ側の縁は、第２ダイの凹形状から延びる第１ダイに隣接する縁より低い位置にある。第２ダイの凹形状から延びる第１ダイに隣接する縁は、第１ダイの凸部から延びる第２ダイに隣接する縁より低い位置にある。このため、プレス成形では、第３ダイ、第２ダイ、第１ダイの順に成形下死点に達する。

　電気的に制御する場合、プレス装置は、第１ダイ、第２ダイ及び第３ダイの移動を司る制御機構を備える。制御機構は、第３ダイ、第２ダイ、第１ダイの順に成形下死点に到達させる何れの場合でも、第３ダイの成形下死点到達から第１ダイの成形下死点到達までの間、第３ダイは成形下死点にある。第２ダイの成形下死点到達から第１ダイの成形下死点到達までの間、第２ダイは成形下死点にある。

　上記のプレス装置において、パンチ肩の断面における曲率半径は、２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であるのが好ましい。パンチ肩の最大湾曲半径は、１００ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下であるのが好ましい。また、パンチ肩とパンチの凹部との間の幅は、１５ｍｍ以下であるのが好ましい。パンチの凹部の深さは、３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であるのが好ましい。

　プレス成形品の稜線に垂直な断面でみたとき、縦壁部を片側にのみ有するプレス成形品を製造する場合、以下のような製造方法が適用できる。

　上記の製造方法において、第１工程の前に、ブランクとして、プレス成形品の凹部に対応する領域に凹部の深さよりも浅い陥没部を有するブランクを準備してもよい。

　上記の製造方法において、稜線部の断面における曲率半径は、２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であるのが好ましい。縦壁部の高さは、１７ｍｍ以上、３５ｍｍ以下であるのが好ましい。稜線部の最大湾曲半径は、１００ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下であるのが好ましい。天板部における稜線部と凹部との間の幅は、１５ｍｍ以下であるのが好ましい。天板部における凹部の深さは、３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であるのが好ましい。

　上記の製造方法は、自動車の足回り部品の製造に特に適する。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。

　［第１実施形態］
　［プレス成形品］
　第１実施形態の製造方法によって製造されるプレス成形品について、図１を参照して説明する。プレス成形品１は、縦壁部５と、天板部４と、を備える。縦壁部５は、プレス成形品１の本体部２の第１端部２ａと本体部２の第２端部２ｂの間を延在し、内側に湾曲する。天板部４は、縦壁部５に稜線部６を介してつながる。天板部４には、稜線部６に隣接する縁部７に沿って凹部８が形成されている。このようなプレス成形品１は、ロアアームに適用される。以下では、プレス成形品１として図１に示すロアアームを製造する場合を例示する。

　［プレス装置］
　第１実施形態の製造方法で用いるプレス装置について図４を参照して説明する。

　図４は、第１実施形態のプレス装置の断面図である。プレス装置１０は、下型としてパンチ１３を備え、上型として第１ダイ１１と第２ダイ１２とを備える。パンチ１３には、図１に示すロアアーム１の全体の形状が形成されている。パンチ１３は、頂面１４と、側面１５と、パンチ肩１６とを備える。また、頂面１４は凹部１７とパンチ肩１６との間の領域も含む。頂面１４には、図１に示すロアアーム１の天板部４の形状が形成されている。すなわち、頂面１４は凹部１７を有する。側面１５には、図１に示すロアアーム１の縦壁部５の形状が形成されている。パンチ肩１６は、頂面１４と側面１５とをつなぐ。パンチ肩１６の輪郭は円弧である。パンチ肩１６は、図１に示すロアアーム１の稜線部６の形状が形成されている。パンチ肩１６は、頂面１４側に湾曲する。すなわち、パンチ肩１６は、図１に示すように内側（天板部４側）に湾曲したロアアーム１の稜線部６を成形する。

　第１ダイ１１は、パンチ１３の凹部１７と対向する。第１ダイ１１は、パンチ１３の凹部１７に対応する形状の凸部１８を有する。すなわち、凸部１８の形状は凹部１７が凹凸反転した形状である。厳密にはブランクの厚さの分、凸部１８は凹部１７より小さい。要するに、第１ダイ１１には、少なくとも図１に示すロアアーム１の凹部８の形状が形成されている。

　第２ダイ１２は、第１ダイ１１の隣に配置される。第２ダイ１２は、パンチ１３のパンチ肩１６及び側面１５に対応する形状の凹形状１９を有する。すなわち、凹形状１９の形状はパンチ肩１６と側面１５が凹凸反転した形状である。また、厳密にはブランクの厚さの分、凹形状１９の形状はパンチ肩１６と側面１５からずれている。要するに、第２ダイ１２には、少なくとも図１に示すロアアーム１の縦壁部５及び稜線部６の形状が形成されている。

　第１ダイ１１及び第２ダイ１２は、上部ホルダ２０の下側に配置される。第１ダイ１１及び第２ダイ１２と上部ホルダ２０との間にはそれぞれ、第１加圧部材６１及び第２加圧部材６２が設けられる。第１加圧部材６１及び第２加圧部材６２は、油圧シリンダ、ガスシリンダ、ばね、ゴム等である。上部ホルダ２０は、図示しないスライドに取り付けられる。パンチ１３は、下部ホルダ２１に固定される。下部ホルダ２１は、図示しないボルスタプレートに取り付けられる。第１加圧部材６１及び第２加圧部材６２が無負荷状態（上部ホルダ２０が上がっている）のとき、第２ダイ１２の凹形状１９から延びる第１ダイ１１に隣接する縁は、第１ダイ１１の凸部１８から延びる第２ダイ１２と隣接する縁より低い位置にある。このため、上部ホルダ２０が降下し、第２ダイ１２が成形下死点に到達した後、第１ダイ１１が成形下死点に到達する。

　プレス装置１０は、図４に示す場合に限定されない。変形例について説明する。

　図１４は、第１実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。図４との相違点は、第１ダイ１１は第２ダイ１２の上側まであり、第２ダイの上側にある第２加圧部材６２は、第１ダイ１１と第２ダイ１２の間にあることである。第２ダイ１２は第１ダイ１１の凸部１８から延びる縁に隣接し、第１ダイ１１の下側に配置される。この変形例においても、第１加圧部材６１及び第２加圧部材６２が無負荷状態（上部ホルダ２０が上がっている）のとき、第２ダイ１２の凹形状１９から延びる第１ダイ１１に隣接する縁７２は、第１ダイ１１の凸部１８から延びる第２ダイ１２と隣接する縁７１より低い位置にある。このため、上部ホルダ２０が降下し、第２ダイ１２が成形下死点に到達した後、第１ダイ１１が成形下死点に到達する。

　別の変形例について説明する。プレス装置１０は、図４に示す場合に限定されない。

　図１２は、第１実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。例えば、第１ダイ１１及び第２ダイ１２は、それぞれ個別に可動するスライドに取り付けられてもよい。この場合、個別に可動するスライドが第１加圧部材６１及び第２加圧部材６２である。プレス装置１０は、さらに制御機構２３を備える。制御機構２３は制御コンピュータであって、第１加圧部材６１及び第２加圧部材６２に指示を出し、第１ダイ１１及び第２ダイ１２の移動を司る。制御機構２３は、第２ダイ１２を成形下死点に到達させる。その後、第１ダイ１１を成形下死点に到達させる。

　［製造方法］
　上述のプレス装置を用いて図１に示すロアアーム１を製造する方法を説明する。第１実施形態の製造方法は、準備工程と、ブランク配置工程と、第１工程と、第２工程とを含む。以下、各工程について説明する。

　［準備工程］
　準備工程では、金属板からなるブランクを準備する。ブランクは、例えば、金属板を打ち抜き加工（ブランキング）して得られる。金属板は、例えば、鋼板、アルミニウム、アルミニウム合金等である。金属板が鋼板である場合、第１実施形態の製造方法は、鋼板の厚みｔが、１．８ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下である場合に特に有効である。このようにブランクは自作してもよいし、適当な形状の金属板が販売されていれば、それを購入してブランクとしてもよい。

　［ブランク配置工程］
　ブランク配置工程では、準備工程で準備したブランクがプレス装置の第１ダイ１１とパンチ１３の間に配置される。このとき、ブランクの端部側はプレス装置の第２ダイ１２とパンチ１３の間に配置される。ブランクの端部はプレス装置の第２ダイ１２とパンチ１３の間にあってもよいし、第２ダイ１２とパンチ１３の間からはみだしていてもよい。

　上述したように、一般的なロアアームの製造方法では、第１ダイ１０１及びパンチ１０３によって凹部１０６を挟んだ状態で、第２ダイ１０２によって縦壁部１０７が成形される（図２Ａ～図２Ｃ参照）。具体的には、縦壁部１０７を成形する際、凹部１０６は第１ダイ１０１とパンチ１０３とによって挟まれている。このため、縦壁部１０７を成形中に、材料が凹部１０６側へ流入しにくい。このような一般的な製造方法で、凹部を有する天板部及び内側に湾曲する縦壁部を備えるロアアームを製造すると、ロアアームの耐疲労性が低下する。

　そこで、第１実施形態の製造方法では、ロアアームの耐疲労性の低下を抑制するため、第１ダイの押し込みによる成形が、第２ダイの押し込みによる成形よりも後に終了するようにプレス成形を行う。

　［第１工程及び第２工程］
　図５Ａ～図５Ｃは、ロアアームとして成り立つプレス成形品に関し、第１実施形態の製造方法による第１工程及び第２工程の一例を説明する断面図である。図５Ａは、第１実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形前の段階を示す図である。図５Ｂは、第１実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形中の段階を示す図である。図５Ｃは、第１実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形終了時の段階を示す図である。

　図５Ａに示すように、ブランクＳをプレス装置１０の所定の位置に配置する。その後、図示しないスライドが下降し、先ず、第２ダイ１２とパンチ１３とによって縦壁部５が成形される（図５Ｂ参照）。

　図５Ｂに示すように、第２ダイ１２によるブランクＳの加工が終了したとき、第１ダイ１１によるブランクＳの加工は終了していない。したがって、ブランクＳのうち、ロアアーム１の凹部８に成形される領域と、パンチ底面１３ａとの間には空間ＳＰが存在する。この状態から、スライドが更に下降し、最終的に、第１ダイ１１によって凹部８が成形される（図５Ｃ参照）。また、この凹部８の成形に伴って、縁部７も成形される。

　第１ダイ１１によってブランクＳが加工されるとき、この空間ＳＰが存在する分、ブランクＳはパンチ１３の底面１３ａに向かって引き込まれる。このとき、ブランクＳの材料が、縦壁部５側から凹部８側へ流入する（図５Ｃ参照）。凹部８側へ材料が流入すると、稜線部６の裏側に引張方向の力が負荷されるため、圧縮応力が低減する。圧縮応力の低減に伴い、縦壁部５の復元力も小さくなり、離型後、縦壁部５のスプリングバック量が低減される。スプリングバック量が低減されると、稜線部６の裏側の残留応力は、圧縮方向のままか、あるいは残留応力が引張方向に作用したとしても、僅かな引張応力であり、残留引張応力は従来よりも低減できる。したがって、ロアアーム１の耐疲労性の低下が抑制される。

　図５Ｃに示すように、第１ダイ１１によるブランクＳの加工が終了すると、凹部８が成形され、図１に示すロアアーム１が得られる。

　ここで、第１ダイ１１と第２ダイ１２との分割線について図６を参照して説明する。

　図６は、図５Ｃ中のロアアームの稜線部６近傍を拡大した断面図である。第１実施形態のロアアーム１において、稜線部６は、図６中の境界Ｐ１～境界Ｐ２までの領域をいう。境界Ｐ１は、稜線部６と縦壁部５との境界である。境界Ｐ２は、稜線部６と縁部７との境界である。境界Ｐ１と境界Ｐ２は稜線部６の輪郭である。縁部７は、境界Ｐ２～境界Ｐ３までの領域をいう。境界Ｐ３は、縁部７と凹部８との境界である。なお、図６では、凹部８の端部８ａの輪郭が、円弧である場合を示す。この場合、境界Ｐ３は端部８ａの一端である。

　第１ダイ１１と第２ダイ１２との分割線は、境界Ｐ２～境界Ｐ３の間に設けられるのが好ましい。その理由は次のとおりである。第１ダイ１１と第２ダイ１２との分割線が、境界Ｐ２よりも外側（縦壁部５側）であれば、第１ダイ１１の端部が鋭利になる。その結果第１ダイ１１が破損しやすくなる。また、第１ダイ１１と第２ダイ１２との分割線が、境界Ｐ３よりも内側（凹部８側）であれば、第１ダイ１１によって凹部８が成形される際、第２ダイ１２及びパンチ１３による摩擦抵抗が大きくなる。第２ダイ１２及びパンチ１３による摩擦抵抗が大きいと、材料が凹部８側に流入しにくい。その結果、第２ダイ１２の端部が鋭利になり、第２ダイ１２が破損しやすくなる。

　［第２実施形態］
　第１実施形態では、ブランクＳが平板である場合を説明した。しかし、ブランクＳは平板である場合に限定されない。例えば、ブランクＳは金属板に予備的に一工程又は複数工程のプレス成形が施されてなる中間成形品であってもよい。

　第２実施形態は、準備工程で準備されるブランクＳが、陥没部を有する点で第１実施形態と相違する。第２実施形態の製造方法のその他の構成は、第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。

　［準備工程］
　第２実施形態の準備工程では、陥没部を有し、金属板からなるブランクＳを準備する。陥没部は、第１工程及び第２工程前に、予め、素材金属板にプレス成形を施すことにより成形される。第２実施形態のブランクＳの陥没部は、製品であるプレス成形品の凹部の深さよりも浅い。後述するように、ブランクＳとパンチ底面との間に空間を設け、凹部を成形する際に材料を流動させるためである。

　図７Ａ～図７Ｃは、ロアアームとして成り立つプレス成形品に関し、第２実施形態の製造方法による第１工程及び第２工程の一例を説明する断面図である。図７Ａは、第２実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形前の段階を示す図である。図７Ｂは、第２実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形中の段階を示す図である。図７Ｃは、第２実施形態の第１工程及び第２工程において、プレス成形終了時の段階を示す図である。

　図７Ａに示すように、第２実施形態では、準備工程で準備されるブランクＳは、陥没部９ａを有する。陥没部９ａは、ロアアーム１の凹部８に対応する領域に設けられる。陥没部９ａの深さは、凹部８の深さよりも浅い。陥没部９ａは、第１ダイ１１とパンチ１３とによって凹部８に成形される。この場合、第１工程及び第２工程において、第１ダイ１１によるブランクＳの成形量が少ない。したがって、成形されたロアアーム１の凹部８に割れ等の欠陥が生じにくい。この場合であっても、図７Ｂに示すように、第２ダイ１２による成形が終了したとき、ブランクＳの陥没部９ａとパンチ底面１３ａとの間に空間ＳＰが設けられる。第１ダイ１１がブランクＳを加工している間、材料を縦壁部５側から凹部８側へ流入させるためである（図７Ｃ参照）。

　図８は、図７Ａ～図７Ｃとは異なるブランクを用いた第２実施形態の第１工程及び第２工程の一例を示す断面図である。図８は、第２ダイによるプレス成形が終了した段階を示す。図８に示すブランクＳは、上記陥没部９ａに代えて隆起部９ｂを有する。隆起部９ｂは、ロアアーム１の凹部８に対応する領域に設けられる。隆起部９ｂの高さは、凹部８の深さよりも低い。隆起部９ｂは、第１ダイ１１とパンチ１３とによって凹部８に成形される。この場合であっても、ブランクＳの隆起部９ｂとパンチ底面１３ａとの間に空間ＳＰが設けられる。したがって、上記陥没部９ａの場合と同様に、離型後、縦壁部５のスプリングバック量が低減され、ロアアーム１の耐疲労性の低下が抑制される。陥没部９ａの深さ及び隆起部９ｂの高さは、材料の強度、板厚、延性等を考慮して適宜設定される。

　［第３実施形態］
　第３実施形態は、第１実施形態を基本とする。しかし、第３実施形態では、プレス成形品が片側にのみ縦壁部を有する点が第１実施形態と相違する。また、このようなプレス成形品を製造するため、第１実施形態のプレス装置にさらに、第３ダイが追加される点も第１実施形態と相違する。第３実施形態のプレス装置及び製造方法により製造されるプレス成形品は、例えば、ロアアームの補強部材（レインフォースメント）、自動車の車体フレーム部品等である。以下では、プレス成形品がロアアームの補強部材（以下、単に「補強部材」ともいう）である場合を説明する。

　［プレス成形品］
　第３実施形態の製造方法によって製造される補強部材は、図１に示すロアアーム１の縦壁部５ａのみを有する。言い換えると、図１に示すロアアーム１の縦壁部５ｂ及び５ｃが存在しない。補強部材のその他の構成は、第１実施形態のロアアーム１と同じである。すなわち、第３実施形態の補強部材も図１に示すロアアーム同様に、内側に湾曲する縦壁部及び稜線部を有する。第３実施形態の補強部材は、例えば、図１に示すロアアームの裏側に取り付けられる。補強部材は、図１に示すロアアームの湾曲する稜線部６近傍を補強する。このような補強部材を従来の製造方法で製造すると、上述したロアアームと同様に、補強部材の耐疲労性が低下しやすい。

　［プレス装置］
　第３実施形態の製造方法で用いるプレス装置について図９を参照して説明する。

　図９は、第３実施形態のプレス装置の断面図である。プレス装置３０は、下型としてパンチ３４を備え、上型として第１ダイ３１と第２ダイ３２と第３ダイ３３とを備える。パンチ３４には、補強部材の全体の形状が形成されている。パンチ３４は、頂面３５と、側面３６と、パンチ肩３７とを備える。頂面３５には、補強部材の天板部の形状が形成されている。側面３６は、補強部材の縦壁部の形状が形成されている。パンチ肩３７は、頂面３５と側面３６とをつなぐ。パンチ肩３７の輪郭は円弧である。パンチ肩３７は、補強部材の稜線部の形状が形成されている。パンチ肩３７は、パンチ３４の延在方向（補強部材の長手方向）に沿って頂面３５側に湾曲している。したがって、成形される補強部材の稜線部は、内側（天板部側）に湾曲する。

　図１０は、図９中のパンチ肩近傍の拡大図である。ここで、側面３６は境界Ｐ４～境界Ｐ５までの領域をいう。境界Ｐ４はパンチ３４の側面３６の下端を示す。境界Ｐ５はパンチ３４の側面３６とパンチ肩３７との境界である。パンチ肩３７の輪郭の一端を示す。境界Ｐ６はパンチ肩３７と頂面３５との境界である。パンチ肩３７は境界Ｐ５～境界Ｐ６までの領域である。境界Ｐ５と境界Ｐ６はパンチ肩３７の輪郭である。頂面３５は、境界Ｐ６から第３ダイ側（図１０中の左側）の領域を示す。

　頂面３５は、平坦部３５ａと凹部３５ｂとを有する。平坦部３５ａは境界Ｐ６～境界Ｐ７の領域である。境界Ｐ７は平坦部３５ａと凹部３５ｂとの境界である。さらに凹部３５ｂは内壁面４０と底面３９とを有する。内壁面４０は境界Ｐ７～Ｐ８までの領域である。内壁面４０の両端部の輪郭は円弧である。すなわち、境界Ｐ７及びＰ８は、内壁面４０の端である。また、境界Ｐ８は内壁面４０と底面３９との境界である。凹部３５ｂの底面３９は、境界Ｐ８～パンチ３４の端までの領域である。

　第１ダイ３１は、パンチ３４の凹部３５ｂのうち少なくとも内壁面４０とプレス方向で対向する。第１ダイ３１は、パンチ３４の凹部３５ｂの内壁面４０に対応する形状の凸部４１を有する。換言すると、第１ダイ３１はパンチ３４の凹部３５ｂと凹凸が反転した凸部４１を有する。すなわち、第１ダイ３１には、少なくとも補強部材の内壁面８ｃ（図１参照）の形状が形成されている。ここで、第１ダイ３１は、パンチ３４の平坦部３５ａとプレス方向に対向してもよい。第１ダイ３１は、パンチ肩３７とはプレス方向に対向しない。上述したように、第１ダイ３１の端部が鋭利になり破損しやすいからである。また、第１ダイ３１はパンチ３４の底面３９とプレス方向に対向してもよい。しかしながら、第１ダイ３１はパンチ３４の底面３９の全域とはプレス方向に対向しない。後述する第３ダイ３３がブランクＳを挟み込む領域を残すためである。

　第２ダイ３２は、第１実施形態の第２ダイ１２（図４参照）と同様である。すなわち、第２ダイ３２は、第１ダイ３１の隣に配置される。第２ダイ３２は、パンチ３４のパンチ肩３７及び側面３６に対応する形状の凹形状４２を有する。換言すると、第２ダイ３２は、パンチ３４のパンチ肩３７及び側面３６の凹凸が反転した形状の凹形状４２を備える。すなわち、第２ダイ３２には、少なくとも補強部材の縦壁部５及び稜線部６（図１参照）の形状が形成されている。

　図９に示すように、第３ダイ３３は、第１ダイ３１の隣に配置される。ここで、第３ダイ３３は、第１ダイ３１を挟んで第２ダイ３２とは反対側に配置される。第３ダイ３３には、補強部材の凹部の底面の少なくとも一部の形状に対応する形状が形成されている。第３ダイ３３は、パンチ３４の底面３９と対向する。第３ダイ３３がパンチ３４の底面３９と対向する領域は特に限定されない。第３ダイ３３がパンチ３４の底面３９と対向する領域は、第１ダイ３１の大きさによって適宜設定される。しかしながら、第３ダイ３３は、パンチ３４の内壁面４０とはプレス方向に対向しない。上述したように、パンチ３４の内壁面は第１ダイ３１とプレス方向に対向する。これにより、第１ダイ３１がプレス成形中にブランクの材料を流入させることができるからである。

　第１ダイ３１、第２ダイ３２及び第３ダイ３３は、上部ホルダ４３の下側に配置される。第１ダイ３１、第２ダイ３２及び第３ダイ３３と上部ホルダ４３との間にはそれぞれ、第１加圧部材６１、第２加圧部材６２及び第３加圧部材６３が設けられる。上部ホルダ４３は、図示しないスライドに取り付けられる。パンチ３４は、下部ホルダ４４に固定される。下部ホルダ４４は、第１実施形態と同様に図示しないボルスタプレートに取り付けられる。

　第１加圧部材６１、第２加圧部材６２及び第３加圧部材６３が無負荷状態（上部ホルダ４３が上がっている）のとき、第３ダイ３３の第１ダイ３１に隣接するパンチ３４側の縁７３は、第２ダイ３２の凹形状４２から延びる第１ダイ３１に隣接する縁７２より低い位置にある。縁同士の高さの差は、パンチ３４の平坦部３５ａとパンチ３４の底面３９の高さの差より大である。第１加圧部材６１、第２加圧部材６２及び第３加圧部材６３が無負荷状態（上部ホルダ４３が上がっている）のとき、第２ダイ３２の凹形状４２から延びる第１ダイ３１に隣接する縁７２は、第１ダイ３１の凸部４１から延びる第２ダイ３２と隣接する縁７１より低い位置にある。このため、上部ホルダ４３が降下し、第３ダイ３３、第２ダイ３２、第１ダイ３１の順に成形下死点に到達する。

　プレス装置３０は、図９に示す場合に限定されない。変形例について説明する。

　図１５は、第３実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。図９との相違点は、第１ダイ３１は第２ダイ３２の上側まであり、第２ダイ３２の上側にある第２加圧部材６２は、第１ダイ３１と第２ダイ３２の間にあることである。第２ダイ３２は第１ダイ３１の凸部４１から延びる縁７１に隣接し、第１ダイ４１の下側に配置される。この変形例においても、第１加圧部材６１、第２加圧部材６２及び第３加圧部材６３が無負荷状態（上部ホルダ４３が上がっている）のとき、第３ダイ３３の第１ダイ３１に隣接するパンチ３４側の縁７３は、第２ダイ３２の凹形状４２から延びる第１ダイ３１に隣接する縁７２より低い位置にある。縁同士の高さの差は、パンチ３４の平坦部３５ａとパンチ３４の底面３９の高さの差より大である。第１加圧部材６１、第２加圧部材６２及び第３加圧部材６３が無負荷状態（上部ホルダ４３が上がっている）のとき、第２ダイ３２の凹形状４２から延びる第１ダイ３１に隣接する縁７２は、第１ダイ３１の凸部４１から延びる第２ダイ３２と隣接する縁７１より低い位置にある。このため、上部ホルダ４３が降下し、第３ダイ３３、第２ダイ３２、第１ダイ３１の順に成形下死点に到達する。

　図１６は、第３実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。別の例として、図１６に示すように、第１ダイ３１は第３ダイ３３の上側まであり、第３ダイ３３の上側にある第３加圧部材６３は、第１ダイ３１と第３ダイ３３の間にあってもよい。

　別の変形例について説明する。プレス装置３０は、図９に示す場合に限定されない。

　図１３は、第３実施形態のプレス装置の変形例を示す断面図である。例えば、第１ダイ３１、第２ダイ３２及び第３ダイ３３は、それぞれ個別に可動するスライドに取り付けられてもよい。この場合、個別に可動するスライドが第１加圧部材６１、第２加圧部材６２及び第３加圧部材６３である。プレス装置３０は、さらに制御機構２４を備える。制御機構２４は、第１ダイ３１、第２ダイ３２及び第３ダイ３３の移動を司る。制御装置は第３ダイ３３、第２ダイ３２第１ダイ３１の順に成形下死点に到達させる指示をする。第１加圧部材６１、第２加圧部材６２及び第３加圧部材６３は制御機構２４の指示を受け、第１ダイ、第２ダイと第３ダイを移動させる。

　［製造方法］
　第３実施形態のプレス装置を用いて補強部材を製造する方法を説明する。第３実施形態の製造方法は、第１実施形態の製造方法を基本とする。第３実施形態の製造方法は、第１工程及び第２工程において第３ダイでブランクを押え込んだ状態で、第１ダイ及び第２ダイによってプレス成形を実施する点で第１実施形態と相違する。第３実施形態の製造方法において準備工程は、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。以下、第３実施形態の製造方法の第１工程及び第２工程について説明する。

　［第１工程及び第２工程］
　第３実施形態では、上述したように断面視において、片側にのみ縦壁部を有する補強部材を製造する。したがって、縦壁部を成形する第２ダイは片側にのみ配置される。このようなプレス装置でプレス成形を行うと、第２ダイがブランクをプレス成形するとき、ブランクは拘束されていない。このため、第２ダイがプレス成形中にブランクが動くことがあり、安定してプレス成形を実施しにくい。そこで、第３実施形態では、第１実施形態のプレス装置に第３ダイを追加する。そして、この第３ダイによってブランクを拘束した状態で、第１実施形態と同様に第１ダイ及び第２ダイによってブランクをプレス成形し、補強部材を製造する。これにより、片側にのみ縦壁部を有する補強部材を製造する場合、安定してプレス成形を実施できる。また、第１ダイがプレス成形中にブランクの材料を流入させることができ、成形された補強部材の耐疲労性の低下を抑制できる。

　図１１Ａ～図１１Ｃは、第３実施形態の製造方法による第１工程及び第２工程の一例を説明する断面図である。図１１Ａは、第３実施形態の第１工程及び第２工程において、加工前の段階を示す図である。図１１Ｂは、第３実施形態の第１工程及び第２工程において、加工中の段階を示す図である。図１１Ｃは、第３実施形態の第１工程及び第２工程において、加工終了時の段階を示す図である。

　図１１Ａに示すように、ブランクＳをプレス装置３０の所定の位置に配置した後、図示しないスライドが下降し、先ず第３ダイ３３とパンチ３４とによってブランクＳを挟み込む。ここで、ブランクＳを挟み込む際、第３ダイ３３とパンチ３４とによってブランクＳを成形してもよい。

　図１１Ｂに示すように、第３ダイ３３によって拘束された状態で、第２ダイ３２とパンチ３４とによってブランクＳをプレス成形する。第１実施形態と同様に、第２ダイ３２によるブランクＳの加工が終了したとき、第１ダイ３１によるブランクＳの加工は終了していない。この状態から、スライドが更に下降し、最終的に、第１ダイ３１によって補強部材５０の凹部５１が成形される（図１１Ｃ参照）。また、この凹部５１の成形に伴って、縁部５２も成形される。これにより、第３実施形態においても第１実施形態と同様に、離型後、縦壁部のスプリングバック量が低減され、補強部材５０の耐疲労性の低下が抑制される。

　以上、第３実施形態のロアアームの補強部材の製造方法について説明した。

　以下、上述した第１～第３実施形態のプレス装置の好適な態様を示す。

　［パンチ肩の曲率半径］
　パンチ肩１６の断面における曲率半径は、２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下が好ましい。ここで、パンチ肩１６の断面とは、図４に示すようなパンチ肩１６の延在方向（ロアアームの延在方向）に垂直な断面をいう。パンチ肩１６の曲率半径が２ｍｍ未満であれば、プレス成形の際、第２ダイ１２よって成形される縦壁部が急激に折れ曲がる。そのため、第１ダイ１１によってロアアームの凹部が成形されている際、材料が縦壁部側から凹部側へ流れ込みにくい。パンチ肩１６の曲率半径が１０ｍｍよりも大きければ、成形されたロアアームの稜線部の曲率半径が大きくなる。これにより、ロアアームの断面二次モーメントが小さいため、ロアアーム１の強度が不十分になる。

　［パンチ肩の最大湾曲半径］
　図１に示すように、本実施形態のロアアーム１の縦壁部５は内側に湾曲する。上述したように、縦壁部５は伸びフランジ成形によって加工される。縦壁部５につながる稜線部６は湾曲する。稜線部６の湾曲半径が小さい程、成形されたロアアーム１の稜線部６の裏側に生じる残留引張応力が大きくなり、ロアアーム１の耐疲労性が低下しやすい。

　稜線部６はパンチ１３のパンチ肩１６と第２ダイ１２によって成形される。パンチ１３のパンチ肩１６も稜線部６の形状と同様に内側（頂面側）に湾曲する。この湾曲するパンチ肩１６の最大湾曲半径は、１００ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下であるのが好ましい。その理由は次の通りである。パンチ肩１６の最大湾曲半径が１００ｍｍ未満であれば、成形される稜線部６及び縦壁部５が急激に内側に湾曲するため、稜線部６に沿う方向の残留引張応力が大きくなりやすい。パンチ肩１６の最大湾曲半径が２５０ｍｍよりも大きければ、自動車のサスペンションメンバーの配置場所が制限され、設計自由度が少なくなる。なお、パンチ肩１６の最大湾曲半径は、パンチ肩１６の曲率半径が位置により異なる場合は、それらのうちの最大の曲率半径をいう。

　［パンチ肩とパンチの凹部との間の幅］
　パンチ肩とパンチの凹部との間の幅について図１０に示す第３実施形態のプレス装置を例として参照して説明する。以下のパンチ肩３７とパンチ３４の凹部３５ｂとの間の幅に関する限定は、第１及び第２実施形態のプレス装置にも適用できる。

　パンチ肩３７とパンチ３４の凹部３５ｂとの間の幅は、１５ｍｍ以下であるのが好ましい。パンチ肩３７とパンチ３４の凹部３５ｂとの間の幅は、図１０に示す境界Ｐ６と境界Ｐ７との間の距離をいう。パンチ肩３７とパンチ３４の凹部３５ｂとの間の幅が１５ｍｍよりも大きければ、第２ダイ３２及びパンチ３４による摩擦抵抗が大きくなる。このため、第１ダイ３１による（図示しない）プレス成形品の凹部の成形により、材料がプレス成形品の凹部側に流入しにくい。なお、パンチ肩３７とパンチ３４の凹部３５ｂとの間の幅の下限は特に限定されない。パンチ肩３７とパンチ３４の凹部３５ｂとの間の幅は０であってもよい。この場合、パンチ肩３７とパンチ３４の凹部３５ｂとは滑らかにつながる。

　［パンチの凹部の深さ］
　パンチの凹部の深さについて図１０に示す第３実施形態のプレス装置を例として参照して説明する。以下のパンチ３４の凹部３５ｂの深さに関する限定は、第１及び第２実施形態のプレス装置にも適用できる。

　パンチ３４の凹部３５ｂの深さは、３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であるのが好ましい。パンチ３４の凹部３５ｂの深さは、図１０に示すパンチ３４の平坦部３５ａから凹部３５ｂの底面３９までの距離をいう。パンチ３４の凹部３５ｂの深さが３ｍｍ未満であれば、第１ダイ３１によって行われる（図示しない）プレス成形品の凹部の成形によるプレス成形品の凹部側への材料の流入量が十分でない。パンチ３４の凹部３５ｂの深さが２０ｍｍよりも大きければ、第１ダイ３１による成形量が多いため、ブランクが割れやすい。

　以下、上述した第１～第３実施形態のプレス成形品の製造方法の好適な態様を示す。

　［稜線部の曲率半径］
　図６に示すように、ロアアームの稜線部６の輪郭は円弧である。稜線部６の断面における曲率半径は、２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下が好ましい。ここで、稜線部６の断面とは、稜線部６におけるロアアーム１の延在方向に垂直な断面をいう。稜線部６の曲率半径が２ｍｍ未満であれば、縦壁部５が急激に折れ曲がるため、第１ダイ１１によって凹部８が成形されている際、材料が縦壁部５側から凹部８側へ流れ込みにくい。稜線部６の曲率半径が１０ｍｍよりも大きければ、ロアアームの断面二次モーメントが小さいため、ロアアーム１の強度が不十分になる。

　［縦壁部の高さ］
　図６に示される、縦壁部５の高さｈは、１７ｍｍ以上、３５ｍｍ以下であるのが好ましい。縦壁部５の高さｈは、縁部７と縦壁部５の端部との間の距離をいう。縦壁部５の高さｈが１７ｍｍ未満であれば、ロアアーム１の断面二次モーメントが小さいため、ロアアーム１の強度が不十分になる。縦壁部５の高さが３５ｍｍよりも高ければ、第２ダイ１２及びパンチ１３による摩擦抵抗が大きいため、第１ダイ１１によって凹部８が成形されている際、材料が縦壁部５側から凹部８側へ流れ込みにくい。

　［稜線部の最大湾曲半径］
　図１に示すように、本実施形態のロアアーム１の稜線部６は内側に湾曲する。稜線部６の湾曲半径が小さい程、成形されたロアアーム１の稜線部６の裏側に生じる残留引張応力が大きくなり、ロアアーム１の耐疲労性が低下しやすい。この湾曲する稜線部６の最大湾曲半径は、１００ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下であるのが好ましい。その理由は次の通りである。稜線部６の最大湾曲半径が１００ｍｍ未満であれば、稜線部６が急激に内側に湾曲するため、稜線部６に沿う方向の残留引張応力が大きくなりやすい。稜線部６の最大湾曲半径が２５０ｍｍよりも大きければ、自動車のサスペンションメンバーの配置場所が制限され、設計自由度が少なくなる。なお、稜線部６の最大湾曲半径は、稜線部６の曲率半径をいい、稜線部６の曲率半径が位置により異なる場合は、それらのうちの最大の曲率半径をいう。

　［縁部の幅］
　縁部７の幅Ｗは、１５ｍｍ以下であるのが好ましい。縁部７の幅Ｗは、図６に示すように、境界Ｐ２と境界Ｐ３との間の距離をいう。縁部７の幅Ｗが１５ｍｍよりも大きければ、第２ダイ１２及びパンチ１３による摩擦抵抗が大きくなる。このため、第１ダイ１１によって凹部８が成形されている際、材料が凹部８側に流入しにくい。なお、縁部７の幅Ｗの下限は特に限定されない。縁部７の幅Ｗは０であってもよい。この場合、稜線部６と凹部８の端部８ａは滑らかにつながる。

　［凹部の深さ］
　凹部８の深さＤは、３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であるのが好ましい。凹部８の深さＤは、図６に示すように、縁部７から凹部８の底面８ｂまでの距離をいう。凹部８の深さＤが３ｍｍ未満であれば、第１ダイ１１によって凹部８が成形されている際、凹部８側への材料の流入量が十分でない。凹部８の深さＤが２０ｍｍよりも大きければ、第１ダイ１１による成形量が多いため、ブランクＳが割れやすい。

　上述では、本実施形態の製造方法によって製造されるプレス成形品が、自動車用のロアアームである場合を説明した。しかし、プレス成形品はロアアームに限定されない。本実施形態の製造方法は、凹部及び内側に湾曲する縦壁部を有し、優れた耐疲労性が必要とされるプレス成形品の製造に有効である。そのようなプレス成形品は、例えば、自動車の足回り部品である。足回り部品は、ロアアームの他に、アッパーアーム等がある。

　本実施形態のプレス装置１０は、上型として第１ダイ１１及び第２ダイ１２を有し、下型としてパンチ１３を有する場合を示す。しかしながら、これらの配置は特に限定されない。すなわち、プレス装置１０は、第１ダイ１１及び第２ダイ１２と、パンチ１３との配置は上下反転してもよい。要するに、第１ダイ１１及び第２ダイ１２が、パンチ１３に対して相対的に移動する構成であればよい。

　本発明の効果を確認するため、ＦＥＭ解析による下記の試験を実施した。ＦＥＭ解析では、素材金属板をプレス成形することにより、ロアアームとして成り立つプレス成形品を製造することを想定した。本発明例として、図７Ａ～図７Ｃに示す第２実施形態の製造方法を想定した。比較例として、図２Ａ～図２Ｃに示す一般的な製造方法を想定した。すなわち、本発明例は、第１ダイ１１による成形が、第２ダイ１２による成形よりも後で終了する点で比較例と異なる。また、本発明例ではブランクＳが陥没部９ａを有するのに対し、比較例ではブランクＳが予め成形された凹部１０６を有する点で異なる。それ以外の条件は、本発明例と比較例とで同じであった。各製造方法で製造されたプレス成形品において、成形下死点におけるプレス成形品の稜線部に負荷される応力及び離型後のプレス成形品の残留応力を評価した。

　本発明例及び比較例では、図１に示す形状のプレス成形品を作製した。素材金属板は、板厚が２．６ｍｍで、引張強さが９８０ＭＰａの鋼板であった。成形したプレス成形品の稜線部の曲率半径は、８ｍｍであった。成形したプレス成形品の縦壁部の高さは、２３ｍｍであった。成形したプレス成形品の稜線部の最大湾曲半径は、１６０ｍｍであった。

　［解析結果］
　本発明例において、離型後の稜線部に負荷される応力は引張応力であって、その最大値は５０ＭＰａであった。

　比較例において、離型後の稜線部に負荷される応力は引張応力であって、その最大値は３４０ＭＰａであった。

　これらのことから、本実施形態の製造方法によれば、成形後のプレス成形品の稜線部における残留引張応力を低減でき、プレス成形品の耐疲労性の低下を抑制できることが明らかになった。

　本発明のプレス成形品の製造方法は、自動車用ロアアームに準じた形状のプレス成形品の製造に有用である。特に、本発明の製造方法は、優れた耐疲労性を有するロアアームの製造に有用である。

　１：プレス成形品（ロアアーム）、　２：本体部、　３：突起部、　５：縦壁部、　６：稜線部、　７：縁部、　８：凹部、　９ａ：陥没部、　９ｂ：隆起部、　１０、３０：プレス装置、　１１、３１：第１ダイ、　１２、３２：第２ダイ、　３３：第３ダイ、　１３、３４：パンチ、　１３ａ：パンチ底面、　１４：パンチ頂面、　１５：パンチ側面、　１６：パンチ肩、　１７：パンチの凹部、　１８：第１ダイの凸部、　１９：第２ダイの凹形状、　２０：上部ホルダ、　２１：下部ホルダ、　６１：第１加圧部材、　６２：第２加圧部材、　６３：第３加圧部材、　Ｂ：車体側、　ＷＨ：車輪側、　Ｄ：凹部の深さ、　ｈ：縦壁部の高さ、　Ｗ：縁部の幅、　Ｓ：ブランク、　ＳＰ：ブランクとパンチとの間の空間

Claims

　頂面と、側面と、前記頂面と前記側面とをつなぐパンチ肩と、を有し、前記パンチ肩が前記頂面側に湾曲し、前記頂面に凹部が形成されたパンチと、
　前記パンチの前記凹部に対向して配置され、前記凹部に対応する形状の凸部を有する第１ダイと、
　前記第１ダイの隣に配置され、前記パンチの前記パンチ肩及び前記側面に対応する凹形状を有する第２ダイと、
　前記第１ダイと前記第２ダイの上側に配置される上部ホルダと、
　前記上部ホルダと前記第１ダイの間に配置される第１加圧部材と、
　前記上部ホルダと前記第２ダイの間に配置される第２加圧部材と、を備え、
　前記第２ダイの前記凹形状から延びる前記第１ダイに隣接する縁は、前記第１ダイの前記凸部から延びる前記第２ダイに隣接する縁より低い位置にある、プレス装置。
　請求項１に記載のプレス装置であって、
　前記上部ホルダと前記第２加圧部材の間に前記第１ダイの一部が配置される、プレス装置。
　頂面と、側面と、前記頂面と前記側面とをつなぐパンチ肩と、を有し、前記パンチ肩が前記頂面側に湾曲し、前記頂面に凹部が形成されたパンチと、
　前記パンチの前記凹部に対向して配置され、前記凹部に対応する形状の凸部を有する第１ダイと、
　前記第１ダイの隣に配置され、前記パンチの前記パンチ肩及び前記側面に対応する凹形状を有する第２ダイと、
　前記第１ダイ及び前記第２ダイの移動を司り、前記第２ダイを成形下死点に到達させた後に前記第１ダイを成形下死点に到達させる制御機構と、を備えた、プレス装置。
　頂面と、側面と、前記頂面と前記側面とをつなぐパンチ肩と、を有し、前記パンチ肩が前記頂面側に湾曲し、前記頂面に底面と内壁面とを有する凹部が形成されたパンチと、
　前記パンチの前記凹部のうち少なくとも前記内壁面に対向して配置され、前記凹部の前記内壁面に対応する形状の凸部を有する第１ダイと、
　前記第１ダイの隣に配置され、前記パンチの前記パンチ肩及び前記側面に対応する凹形状を有する第２ダイと、
　前記第１ダイの隣であって、前記第１ダイを挟んで前記第２ダイとは反対側に配置された第３ダイと、
　前記第１ダイと前記第２ダイと前記第３ダイの上側に配置される上部ホルダと、
　前記上部ホルダと前記第１ダイの間に配置される第１加圧部材と、
　前記上部ホルダと前記第２ダイの間に配置される第２加圧部材と、
　前記上部ホルダと前記第３ダイの間に配置される第３加圧部材と、を備え、
　前記第３ダイの前記第１ダイに隣接する前記パンチ側の縁は、前記第２ダイの前記凹形状から延びる前記第１ダイに隣接する縁より低い位置にあり、
　前記第２ダイの前記凹形状から延びる前記第１ダイに隣接する縁は、前記第１ダイの前記凸部から延びる前記第２ダイと隣接する縁より低い位置にある、プレス装置。
　請求項４に記載のプレス装置であって、
　前記第２加圧部材と前記第３加圧部材の少なくとも一方と前記上部ホルダとの間に前記第１ダイの一部が配置される、プレス装置。
　頂面と、側面と、前記頂面と前記側面とをつなぐパンチ肩と、を有し、前記パンチ肩が前記頂面側に湾曲し、前記頂面に底面と内壁面とを有する凹部が形成されたパンチと、
　前記パンチの前記凹部のうち少なくとも前記内壁面に対向して配置され、前記凹部の前記内壁面に対応する形状の凸部を有する第１ダイと、
　前記第１ダイの隣に配置され、前記パンチの前記パンチ肩及び前記側面に対応する凹形状を有する第２ダイと、
　前記第１ダイの隣であって、前記第１ダイを挟んで前記第２ダイとは反対側に配置された第３ダイと、
　前記第１ダイ、前記第２ダイ及び前記第３ダイの移動を司り、前記第３ダイを成形下死点に到達させた後、前記第２ダイを成形下死点に到達させ、その後に前記第１ダイを成形下死点に到達させる制御機構と、を備えた、プレス装置。
　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のプレス装置であって、
　前記パンチ肩の断面における曲率半径は、２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である、プレス装置。
　請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のプレス装置であって、
　前記パンチ肩の最大湾曲半径は、１００ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下である、プレス装置。
　請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のプレス装置であって、
　前記パンチ肩と前記パンチの前記凹部との間の幅は、１５ｍｍ以下である、プレス装置。
　請求項１～請求項９のいずれか１項に記載のプレス装置であって、
　前記パンチの前記凹部の深さは、３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下である、プレス装置。
　プレス成形品の製造方法であって、
　前記プレス成形品は、天板部と、縦壁部と、前記天板部と前記縦壁部とをつなぐ稜線部を備え、前記稜線部は前記天板部側に湾曲し、前記天板部に凹部が形成され、
　前記製造方法は、
　前記プレス成形品の全体形状に対応する形状を備えたパンチと、少なくとも前記凹部の形状に対応する形状を備えた第１ダイと、を用いてブランクに前記凹部をプレス成形する第１工程と、
　前記パンチと、前記第１ダイの隣に配置され少なくとも前記縦壁部及び前記稜線部の形状に対応する形状を備えた第２ダイと、を用いて前記ブランクに前記縦壁部及び前記稜線部をプレス成形する第２工程と、を備え、
　前記第１工程は、前記第２工程よりも後に終了する、プレス成形品の製造方法。
　プレス成形品の製造方法であって、
　前記プレス成形品は、天板部と、縦壁部と、前記天板部と前記縦壁部とをつなぐ稜線部を備え、前記稜線部は前記天板部側に湾曲し、前記天板部に底面と内壁面とを有する凹部が形成され、
　前記製造方法は、
　前記プレス成形品の全体形状に対応する形状を備えたパンチと、少なくとも前記凹部の前記内壁面の形状に対応する形状を備えた第１ダイと、を用いてブランクに少なくとも前記内壁面をプレス成形する第１工程と、
　前記パンチと、前記第１ダイの隣に配置され少なくとも前記縦壁部及び前記稜線部の形状に対応する形状を備えた第２ダイと、を用いて前記ブランクに前記縦壁部及び前記稜線部をプレス成形する第２工程と、を備え、
　前記第１工程及び前記第２工程では、前記パンチと、前記プレス成形品の前記凹部の前記底面の少なくとも一部の形状に対応する形状を備えた第３ダイと、を用いて前記ブランクを挟み込み、前記第１工程は、前記第２工程よりも後に終了する、プレス成形品の製造方法。
　請求項１１又は請求項１２に記載のプレス成形品の製造方法であって、
　前記ブランクは、前記プレス成形品の前記凹部に対応する領域に前記凹部の深さよりも浅い陥没部を有する、プレス成形品の製造方法。
　請求項１１～請求項１３のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
　前記稜線部の断面における曲率半径は、２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である、プレス成形品の製造方法。
　請求項１１～請求項１４のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
　前記縦壁部の高さは、１７ｍｍ以上、３５ｍｍ以下である、プレス成形品の製造方法。
　請求項１１～請求項１５のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
　前記稜線部の最大湾曲半径は、１００ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下である、プレス成形品の製造方法。
　請求項１１～請求項１６のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
　前記天板部における前記稜線部と前記凹部との間の幅は、１５ｍｍ以下である、プレス成形品の製造方法。
　請求項１１～請求項１７のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
　前記天板部における前記凹部の深さは、３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下である、プレス成形品の製造方法。
　請求項１１～請求項１８のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
　前記プレス成形品は、自動車の足回り部品である、プレス成形品の製造方法。