JP6759645B2 - プレス成形品を製造する方法及びプレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形品を製造する方法及びプレス装置に関する。

自動車の車体は、多数の成形パネルの縁部同士を重ね合わせて、スポット溶接により接合して箱体とし、この箱体の要所に構造部材をスポット溶接により接合することにより、組み立てられる。例えば、自動車の車体の側部（ボディサイド）には、構造部材として、フロアパネルの両側部に接合されるサイドシル、サイドシルの前部に上方へ向けて立設されるＡピラーロアー及びＡピラーアッパー、Ａピラーアッパーの上端部に接合されるルーフレール、更には、サイドシル及びルーフレールを接合するＢピラー等が用いられる。

Ａピラーロアー、Ａピラーアッパー、ルーフレール等の構造部材の構成要素（例えば、それぞれのアウターパネル）は、一般的に、長手方向へ延びて存在する天板と、この天板の両側にそれぞれつながる２つの凸稜線部と、これら２つの凸稜線部にそれぞれつながる２つの縦壁と、これら２つの縦壁にそれぞれつながる２つの凹稜線部と、これら２つの凹稜線部にそれぞれつながる２つのフランジとからなる略ハット型の縦断面形状を有することが多い。

上述の構成要素は、比較的複雑な縦断面形状を有するとともに長尺である。そこで、製造コストの上昇を抑制するために、上述の構成要素は、一般的に、冷間でのプレス成形により製造されている。また、燃費向上のための車体の軽量化及び強度向上を両立するために、上述の構造部材として、例えば、引張強度が４４０ＭＰａ以上の高張力鋼板を用いる薄肉化も推進されている。

しかし、高張力鋼板を冷間でのプレス成形により、例えば、ルーフレールアウターパネル（以下、ルーフ部材という。ルーフ部材とは、自動車の構造部材である。）のような、長手方向に湾曲している構成要素を製造しようとすると、プレス型から離型の際にスプリングバックが発生して、天板にねじれが生じるおそれがある。その結果、ルーフ部材を所望の形状に成形できないという形状凍結性の問題が生じる。

例えば、特許文献１には、長手方向へ均一なハット型の縦断面を有するプレス成形品を製造する際に、段差を付与することにより口開きの発生を抑制して形状凍結性を高める発明が開示されている。

また、特許文献２には、天板、縦壁及びフランジを有し、長手方向に湾曲するプレス成形品を製造する際に、１工程目で形成したフランジを２工程目で曲げ戻してフランジの残留応力を低減することで形状凍結性を高める発明が開示されている。

特開２００４−３１４１２３号公報 特許第５３８２２８１号明細書

特許文献１により開示された発明により、例えば、Ａピラーロアー、Ａピラーアッパー及びルーフレールの構成部材の構成要素のように、その長手方向に湾曲した形状のプレス成形品を製造すると、離型後のスプリングバックにより湾曲壁に曲がりが生じ、所望の形状に成形できない。

特許文献２により開示された発明により、長手方向及び高さ方向へ湾曲するとともに長手方向中心付近に屈曲部を有するプレス成形品を製造すると、フランジの残留応力、縦壁及び天板の面内の残留応力並びに縦壁及び天板の面内の偏差残留応力が発生する。その結果、プレス成形品には離型後のスプリングバックにより天板側から見た曲がり（縦壁の板厚方向への曲がり）が生じ、所望の形状に成形できない。

特許文献１及び特許文献２において生じる離型後のスプリングパックの原因の一つにダイ穴に向かって流入するブランクに生じる流入抵抗（変形抵抗）により発生した引張応力が挙げられる。

本発明は、湾曲壁の板厚方向への曲がりの発生が抑制された特定プレス成形品を製造する方法の提供を目的とする。ここで、特定プレス成形品とは、板厚方向に対して凸状に湾曲している湾曲壁と、一端が前記湾曲壁の湾曲している端に繋がり、前記板厚方向において前記湾曲壁が凸状に湾曲している側と反対側に配置されているフランジとを含んで構成されるプレス成形品をいう（以下、本明細書において同様とする）。なお、特定プレス成形品は、別の観点では、湾曲壁とフランジとの間の稜線が湾曲壁（フランジの外側）に向かって凸に湾曲したプレス成形品である。

本発明に係るプレス成形品を製造する方法は、ダイ、パンチ及びホルダを用いて、板厚方向に対して凸状に湾曲している湾曲壁と、一端が前記湾曲壁の湾曲している端に繋がり、前記板厚方向において前記湾曲壁が凸状に湾曲している側と反対側に配置されているフランジとを含んで構成されるプレス成形品を製造する方法であって、ブランクにおける前記フランジが形成される部分を６０°以下の傾斜角で撓ませる第１工程と、前記第１工程の後、前記ダイと前記ホルダとで前記部分を挟んだ状態で、前記ダイと前記パンチとで前記ブランクをプレスして、前記ブランクに前記湾曲壁及び前記フランジを形成する第２工程と、を含み、前記ダイは、ダイ穴と、該ダイ穴に向かって凸に湾曲する稜線を形成するダイ肩と、前記ダイ肩を挟んで前記ダイ穴と反対側にある前記ダイ肩に隣接する第１面と前記稜線の法線上にある前記第１面に対して境界の傾斜角が６０°以下の凹状の第２面を備える板押さえ面とを備え、前記ホルダは、前記ダイの前記板押さえ面に対応した形状の板押さえ面を備え、前記第１面と前記第２面との境界は、前記ダイ穴に向かって突出するように湾曲しており、前記稜線の法線方向での前記第１面と前記第２面との境界の曲率半径は、前記ブランクの板厚の５倍以上であり、前記稜線の最も小さい曲率半径の箇所の法線上での前記第１面と前記第２面との傾斜角は３０°以上であり、前記第２面は、前記ダイの前記板押さえ面の短手方向の端から前記ダイ穴に近づくにつれて凹み量が次第に小さくなる曲面である。

本発明に係るプレス装置は、ダイ穴と、該ダイ穴に向かって凸に湾曲する稜線を形成するダイ肩と、前記ダイ肩を挟んで前記ダイ穴と反対側にある前記ダイ肩に隣接する第１面と前記稜線の法線上にある前記第１面に対して境界の傾斜角が６０°以下の凹状の第２面を備える板押さえ面とを備えるダイと、前記ダイの前記板押さえ面に対応した形状の板押さえ面を備えるホルダと、を備え、前記第１面と前記第２面との境界は、前記ダイ穴に向かって突出するように湾曲しており、前記稜線の法線方向での前記第１面と前記第２面との境界の曲率半径は、前記ブランクの板厚の５倍以上であり、前記稜線の最も小さい曲率半径の箇所の法線上での前記第１面と前記第２面との傾斜角は３０°以上であり、前記第２面は、前記ダイの前記板押さえ面の短手方向の端から前記ダイ穴に近づくにつれて凹み量が次第に小さくなる曲面である。対応した形状とは凸と凹が反転した形状を意味する。ホルダはダイに向けて相対移動し、それぞれの板押さえ面でブランクを挟んで撓ませることができる。第１面は湾曲していてもよく、その場合第１面に対して凸状又は凹状の第２面とは第１面より更に凹凸が大きいことを意味する。別の観点では稜線に平行な断面上で、第１面のみの断面上の面の表面長さより第２面を含む断面上の面の表面長さの方が長いことを意味する。

本発明に係るプレス成形品を製造する方法を用いれば、湾曲壁の板厚方向への曲がりの発生が抑制された特定プレス成形品を製造することができる。

本発明に係るプレス装置を用いれば、湾曲壁の板厚方向への曲がりの発生が抑制された特定プレス成形品を製造することができる。

第１実施形態のルーフ部材（プレス成形品）の上面図及びルーフ部材の一端部の正面図である。 第１実施形態のルーフ部材の一部を縦断面図で表した斜視図である。 第１実施形態のルーフ部材の製造方法において用いられるプレス装置の金型の図であって、上型の一部を断面にした斜視図である。 第１実施形態のルーフ部材の製造方法において用いられるプレス装置がブランクをプレス成形してルーフ部材を製造している状態を示す縦断面図である。 第１実施形態のルーフ部材の製造方法において用いられるプレス装置の金型がブランクを挟んでいる状態を示す図であって、図３の矢印５の方向から見た図に相当する側面図である。 比較形態のルーフ部材の製造方法において用いられるプレス装置がブランクをプレス成形してルーフ部材を製造している状態を示す縦断面図である。 ルーフ部材の曲がりの評価方法を説明するための図であって、図１のルーフ部材の一端部の正面図に相当する図である。 比較形態のルーフ部材の製造方法において用いられるプレス装置がブランクをプレス成形してルーフ部材を製造する際に、凸状に湾曲しているダイ肩から溝（ダイ穴）に流入するブランクに働く力を示すために図５のブランクを上方向から見た平面図である。 第１実施形態のルーフ部材の製造方法において用いられるプレス装置の金型がブランクを挟んでいる状態において、ブランクにおける金型に挟まれて撓んだ部分に働く力を説明するための図５に相当する側面図である。 第２実施形態のルーフ部材を示す上面図である。 第１実施形態の実施例（実施例１〜５）のルーフ部材の曲がりと、比較例（比較例１〜４）のルーフ部材の曲がりとについてのシミュレーションによる評価結果を示す表である。 第２実施形態の実施例（実施例６）のルーフ部材の曲がりと、比較例（比較例５）のルーフ部材の曲がりとについてのシミュレーションによる評価結果を示す表である。 変形例のルーフ部材の製造方法において用いられるプレス装置の金型の斜視図である。 変形例のルーフ部材の製造方法において用いられるプレス装置がブランクをプレス成形してルーフ部材を製造している状態を示す縦断面図である。

≪概要≫
以下、本発明を実施するための形態（第１実施形態及び第２実施形態）について説明する。次いで、実施例について説明する。

≪第１実施形態≫
以下、第１実施形態について説明する。まず、本実施形態のルーフ部材１（図１及び図２参照）の構成について説明する。次いで、本実施形態のプレス装置１８（図３及び図４参照）の構成について説明する。次いで、本実施形態のルーフ部材１の製造方法について説明する。次いで、本実施形態の作用について説明する。なお、本実施形態のルーフ部材１は、後述する実施例における実施例１に相当する（図８の表参照）。

＜ルーフ部材の構成＞
まず、本実施形態のルーフ部材１の構成について、図面を参照しつつ説明する。ここで、ルーフ部材１は、プレス成形品及び特定プレス成形品の一例である。

図１及び図２に示されるように、ルーフ部材１は、天板２と、２つの縦壁４ａ、４ｂと、２つのフランジ６ａ、６ｂと、を一体的に含んで構成されている、縦断面形状が略ハット型の長尺部材とされている。ルーフ部材１は、一例として引張強度が１３１０ＭＰａ級の高張力鋼板を素材とする冷間プレス成形品とされている。

天板２は、図１及び図２に示されるように、長尺とされている。また、天板２は、（天板２の）上側から見ると、図１に示されるように、長手方向（図中矢印Ｌ１）に沿って湾曲している。

２つの縦壁４ａ、４ｂは、それぞれ天板２の短手方向の両端から延びた状態で互いに対向している。また、２つの縦壁４ａ、４ｂは、図１に示されるように、天板２の上側から見て、天板２の長手方向に沿って湾曲している。すなわち、本実施形態の２つの縦壁４ａ、４ｂは、それぞれ天板２の短手方向の両端から延びた状態で互いに対向し、天板２の上側から見て湾曲している。縦壁４ａは縦壁４ｂ側(縦壁４ｂ側に対向する側)に向かって凸状に湾曲し、縦壁４ｂは縦壁４ａ側(縦壁４ａ側に対向する側)と反対側に向かって凹状に湾曲している。別の見方をすると、縦壁４ａは、その板厚方向（図中矢印Ａ方向）の一方に対して凸状に湾曲している湾曲壁であるといえる。ここで、縦壁４ａは、湾曲壁の一例である。

フランジ６ａは、図１及び図２に示されるように、縦壁４ａにおける天板２に繋がっている側と反対側の端にその一端が繋がっている。フランジ６ａは、縦壁４ａにおける天板２に繋がっている側と反対側の端における長手方向の全域に繋がっている。また、フランジ６ａは、縦壁４ａの板厚方向において天板２とは反対側に延びている。そして、フランジ６ａの縦壁４ａに繋がっている側の端は天板２の上側から見て天板２側（縦壁４ａ側）に凸状に湾曲し、フランジ６ａの縦壁４ａに繋がっている側と反対側の端は天板２の上側から見て天板２の反対側（縦壁４ａ側）に凹状に湾曲している。なお、フランジ６ａの長手方向の各部に対して形成する縦壁４ａに対する各角度のうち小さい方の角度は、鈍角とされている。

フランジ６ｂは、図１及び図２に示されるように、縦壁４ｂにおける天板２に繋がっている側と反対側の端にその一端が繋がっている。また、フランジ６ｂは、縦壁４ｂの板厚方向において天板２とは反対側に延びている。そして、フランジ６ｂの縦壁４ｂに繋がっている側と反対側の端は、天板２の上側から見て天板２の反対側に凸状に湾曲している。なお、フランジ６ａは、縦壁４ｂにおける天板２に繋がっている側と反対側の端における長手方向の全域に繋がっている。なお、フランジ６ｂの長手方向の各部に対して形成する縦壁４ｂに対する各角度のうち小さい方の角度は、鈍角とされている。

また、ルーフ部材１は、図１及び図２に示されるように、一方の端部１ａを含む第１の部分８と、他方の端部１ｂを含む第３の部分１０と、第１の部分８と第３の部分１０とを繋ぐ第２の部分９と、を含んで一体的に構成されているといえる。

ここで、本実施形態では、上面視で（天板２の上側から見て）、第１の部分８の曲率半径が一例として２０００（ｍｍ）より大きく９０００（ｍｍ）以下とされ、第２の部分９の曲率半径が一例として５００（ｍｍ）以上２０００（ｍｍ）以下とされ、第３の部分１０の曲率半径が一例として２０００（ｍｍ）より大きく９０００（ｍｍ）以下とされている。また、第１の部分８の縦壁４ａの曲率半径は一例として２０００（ｍｍ）より大きく９０００（ｍｍ）以下とされ、第２の部分９の縦壁４ａの曲率半径は一例として５００（ｍｍ）以上２０００（ｍｍ）以下とされ、第３の部分１０の縦壁４ａの曲率半径は一例として２０００（ｍｍ）より大きく９０００（ｍｍ）以下とされている。すなわち、第２の部分９の縦壁４ａの曲率半径は、その長手方向の両側の部分８、１０の縦壁４ａの曲率半径よりも小さい。

なお、本実施形態のルーフ部材１は、図１及び図２に示されるように、長手方向における両端が、開口した状態とされている。

以上が、本実施形態のルーフ部材１の構成についての説明である。

＜プレス装置の構成＞
次に、本実施形態のプレス装置１８について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態のプレス装置１８は、ブランク３０（図４参照）を絞り加工によりプレス成形して、本実施形態のルーフ部材１を製造するためのものである。プレス装置１８は、図３及び図４に示されるように、金型２０と、移動装置２５と、を含んで構成されている。ここで、ブランク３０とは、ルーフ部材１を製造するための基材である長尺の高張力鋼板（本実施形態の場合、引張強度が一例として１３１０ＭＰａ級の高張力鋼板）である。なお、本明細書において「プレス成形する」とは、成形対象品（本実施形態の場合、一例としてブランク３０のことをいう。）を金型２０にセットしてから型閉じして型開きをするまでの行為のことをいう。すなわち、「プレス成形する」とは、成形対象品をプレス（加圧）して成形することを意味する。

金型２０は、図３及び図４に示されるように、上型２１と、下型２２と、第１ホルダ２３と、第２ホルダ２４とを有している。上型２１は上側、下型２２は下側に配置されている。ここで、上型２１はダイの一例、下型２２はパンチの一例である。

上型２１と下型２２とは、図３に示されるように、それぞれ長尺とされている。上型２１と下型２２との対向方向（以下、本明細書では上下方向という場合がある。）から見ると、下型２２は長手方向に沿って湾曲して突出し、上型２１には下型２２に沿って湾曲する長尺な溝２１ａ（ダイ穴）が形成されている。すなわち、上型２１には、長手方向に沿って湾曲する溝２１ａが形成されている。ここで、溝２１ａは、ダイ穴の一例である。なお、下型２２は、移動装置２５により上型２１に向けて相対移動されると、溝２１ａに嵌るようになっている。すなわち、下型２２の形状は、溝２１ａに嵌る形状とされている。

溝２１ａの短手方向両側は、型閉じ面２１ｂとされている。本実施形態の型閉じ面２１ｂは、図３及び図４に示されるように、上下方向に垂直な平面とされている。すなわち、溝２１ａは、その短手方向の両側に型閉じ面２１ｂに隣接している。ここで、型閉じ面２１ｂは、第１面の一例である。溝２１ａは、図３に示されるように、長尺な底面２１ａ１と、底面２１ａ１の短手方向の一端に繋がる湾曲面２１ａ２と、他端に繋がる湾曲面２１ａ３とを含む面により形成されている。そして、湾曲面２１ａ３における縁２１ａ３１（ダイ肩）は、溝２１ａに向かって凸状に湾曲する稜線とされている。本明細書では、湾曲面２１ａ３における縁を含む部分をダイ肩という。また、図４に示されるように、上型２１を上下方向から見ると、湾曲面２１ａ２は短手方向（湾曲面２１ａ２と湾曲面２１ａ３とが対向する方向）に凹状に湾曲し、湾曲面２１ａ３は短手方向に凸状に湾曲している。

上型２１は、上型２１の長手方向から見て、溝２１ａの底（底面２１ａ１）から溝２１ａの開口側に向けて（上側から下側に向けて）、溝２１ａの幅が連続的に広くなっている。下型２２は、下型２２の長手方向から見ると、下側から上側に向けて、突出する部分の幅が連続的に狭くなっている。

また、図３及び図５に示されるように、上型２１における長手方向の中央の板押さえ面には、型閉じ面２１ｂを挟んで溝２１ａの反対側であって、溝２１ａにおける湾曲面２１ａ３１側（ダイ肩側）には、凹み面２１ｃが形成されている。凹み面２１ｃは、図５に示されるように、上型２１の短手方向から見ると、長手方向で湾曲状に凹んだ面とされている。すなわち、凹み面２１ｃは、型閉じ面２１ｂに対する凹状の面とされている。ここで、凹み面２１ｃは、第２面の一例である。また、凹み面２１ｃの長手方向の中央の位置での横断面の上下方向に対する（境界の）傾斜角θ（図４参照）は、一例として４５（°）とされている。なお、上型２１の短手方向における、凹み面２１ｃの長手方向の中央の溝２１ａ側の縁と、溝２１ａの縁２１ａ３１との離間距離Ｄ１（図４参照）は、一例として２４．００（ｍｍ）とされている。以下、離間距離Ｄ１をホルダーオフセット量という。なお、溝２１ａにおける湾曲面２１ａ３側（ダイ肩側）とは、湾曲面２１ａ３における縁２１ａ３１の法線の方向（本実施形態では短手方向）における溝２１ａの外側である。また、凹み面２１は、溝２１ａにおける長手方向において最も曲率半径が小さい部分の短手方向（法線方向）側に形成されている。別の見方をすれば、凹み面２１ｃは、溝２１ａの縁２１ａ３１における最も曲率半径の小さい部分の短手方向（法線方向）側に形成されている。

ここで、凹み面２１ｃについて詳しく説明すると、凹み面２１ｃとは、以下のような形状とされている。すなわち、凹み面２１ｃは、上型２１を短手方向から見て、長手方向の中央から長手方向の両端側に離れるにしたがって、第１ホルダ２３の上面（後述する型閉じ面２３ａ）からの凹み量が次第に小さくなるように形成されている（図３及び図５参照）。また、別の見方をすると、凹み面２１ｃは、上型２１を長手方向に見ると、図４に示されるように、短手方向の端から溝２１ａ側（縁２１ａ３１側）に近づくにつれて型閉じ面２３ａからの凹み量が次第に小さくなるように形成されている。

一般に、絞り成形においてブランクの過剰流入によるしわや板厚変動を防止するため、ダイとホルダの板押さえ面に凹凸（ビード）を設けることにより、ダイ穴に流入するブランクの流入抵抗を作りだすことがある。一方、本実施形態は、ブランクの流入の際に生じる変形抵抗や流入抵抗によりルーフ部材１（プレス成形品の一例）の寸法精度の悪化を抑制するためのものである。したがって、凹み面２１ｃとビードとは形状が異なる。型閉じ面２１ｂと凹み面２１ｃとの境界はなだらかである。ビードでは高い流入抵抗を発生させるため、ビードと型閉じ面の境界は急激に曲がる。具体的には、第１に、ビードと型閉じ面とのなす角は９０°に近いのに対し、図４に示されるブランク３０の流入方向（稜線の法線方向）での型閉じ面２１ｂと凹み面２１ｃのなす角（境界の傾斜角θのことをいう。）は６０°以下であることが望ましい。傾斜角θが小さいと上記の作用効果（ルーフ部材１の寸法精度の悪化を抑制すること）を奏し難くなるため、稜線の最も小さい曲率半径の箇所の法線上での傾斜角θは３０°以上であることが望ましい。第２に、ビードと型閉じ面との境界の曲率半径は小さいが、ブランク３０の流入方向（稜線の法線方向）での型閉じ面２１ｂと凹み面２１ｃとの境界の曲率半径は１０ｍｍ以上（ブランク３０の板厚の５倍以上）であることが望ましい。さらに、図４に示される形態とは異なり、凹み面２１ｃの中に頂点があると流入するブランク３０が頂点を通過するまで長手方向に引き伸ばされる変形抵抗により流入抵抗が生じてしまう。故に、前述したように、凹み面２１ｃは、上型２１を長手方向に見ると、図４に示されるように、短手方向の端から溝２１ａ側（縁２１ａ３１側）に近づくにつれて型閉じ面２３ａからの凹み量が次第に小さくなるように形成されていることが望ましい。後述するホルダの板押さえ面に設けられる凸面２３ｂも、凹み面２１ｃと対になる形状であるため同様である。

第１ホルダ２３及び第２ホルダ２４は、図３に示されるように、長尺とされ、それぞれ下型２２の短手方向両側に配置さている。また、第１ホルダ２３及び第２ホルダ２４は、それぞれ、ばね２６、２７により上側に付勢されている。

第２ホルダ２３は、図３及び図４に示されるように、上型２１における凹み面２１ｃ及び型閉じ面２１ｂの形成されている部分の下型に配置されている。第２ホルダ２３の上面には、上下方向に垂直な型閉じ面２３ａと、凹み面２１ｃに合わせて嵌る湾曲状の凸面２３ｂとが形成されている。

移動装置２５は、上型２１を下型２２に向けて移動させるようになっている。すなわち、移動装置２５は、上型２１を下型２２に対して相対的に移動させるようになっている。

そして、上型２１と下型２２との隙間にブランク３０が配置された状態で、移動装置２５が上型２１を下型２２に向けて移動させると、図４に示されるように、ブランク３０における短手方向の両端側がそれぞれ第１ホルダ２３及び第２ホルダ２４と上型２１とに挟まれた状態で、ブランク３０がプレス成形されてルーフ部材１が製造されるようになっている。なお、前述のとおり、上型２１に凹み面２１ｃが形成され、第１ホルダ２３に凸面２３ｂが形成されていることから、本実施形態のプレス装置１８は、ブランク３０を変形させて天板２、縦壁４ａ、４ｂ及びフランジ６ａ、６ｂを形成する前に、ブランク３０における第１ホルダ２３と上型２１とに挟まれた部分を凹み面２１ｃ（又は凸面２３ｂ）の形状に撓ませてから、ルーフ部材１を製造するようになっている。

以上のとおり、プレス装置１８について説明したが、プレス装置１８について別の見方をすると、以下のとおりとなる。すなわち、本実施形態のプレス装置１８は、前述のとおり、少なくとも、上型２１と、下型２２と、第１ホルダ２３と、を備えている。そして、上型２１は、溝２１ａと、溝２１ａに向かって凸に湾曲する稜線（湾曲面２１ａ３の縁２１ａ３１）を形成するダイ肩と、縁２１ａ３１に対する法線の方向であって、溝２１ａにおけるダイ肩側に形成され、溝２１ａに隣接する型閉じ面２１ｂに対して凹状の凹み面２１ｃと、を有する。また、下型２２は、上型２１に対向して配置され、上型２１に向けて相対移動して、溝２１ａに嵌るようになっている。さらに、第１ホルダ２３には上型２１の凹み面２１ｃに対向する凸面２３ｂが形成されている。そして、第１ホルダ２３は、上型２１に向けて相対移動して、凸面２３ｂと上型２１の凹み面２１ｃとでブランク３０を撓ませて、凸面２３ｂと上型２１の凹み面２１ｃとでブランク３０を挟むようになっている。

以上が、本実施形態のプレス装置１８の構成についての説明である。

＜ルーフ部材の製造方法＞
次に、本実施形態のルーフ部材１の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態のルーフ部材１の製造方法は、プレス装置１８を用いて行われる。また、本実施形態のルーフ部材１の製造方法は、後述する第１工程と、第２工程と、を含む。

［第１工程］
第１工程は、上型２１と下型２２との隙間にブランク３０を配置して、第１ホルダ２３及び第２ホルダ２４と、上型２１とで、ブランク３０を挟んで、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分をなだからに撓ませる工程である。ここで、ならだかにとは、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分の境界の傾斜角が６０°以下で撓ませることを意味する。具体的には、作業者がプレス装置１８を操作すると、移動装置２５により上型２１が下型２２側に移動されて、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分が第１ホルダ２３と上型２１とに、ブランク３０におけるフランジ６ｂが形成される部分が第２ホルダ２４と上型２１とに、挟まれる。この場合、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分は、第１ホルダ２３と上型２１とにより凹み面２１ｃ（又は凸面２３ｂ）に沿った形状に撓まされる（塑性変形される）。なお、第１工程の終了時には、ブランク３０における天板２及び縦壁４ａ、４ｂが形成される部分は、まだ平坦な状態とされている（図示省略）。すなわち、第１工程の終了時には、下型２２の上面は、上型２１の型閉じ面２１ｂよりも上下方向において下側に位置している。

［第２工程］
第２工程は、第１工程の後の工程であって、上型２１と第１ホルダ２３とでブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分を挟んだ状態で、上型２１と第１ホルダ２３とでブランク３０をプレスして、ブランク３０に天板２、縦壁４ａ、４ｂ及びフランジ６ａ、６ｂを形成する工程である。具体的には、移動装置２５により上型２１を下型２２に向けて移動させることで、下型２２が上型２１の溝２１ａに嵌って、ブランク３０から天板２、縦壁４ａ、４ｂ及びフランジ６ａ、６ｂがプレス成形される。そして、第２工程が終了すると、ルーフ部材１が製造される。

以上が、本実施形態のルーフ部材１の製造方法についての説明である。

＜作用＞
次に、本実施形態の作用について、本実施形態を後述する比較形態と比較して説明する。比較形態の説明において、本実施形態で用いた部品等と同じ部品等を用いる場合、図示しない場合であってもその部品等の符号をそのまま用いる。なお、比較形態のルーフ部材（図示省略）は、後述する比較例における比較例１に相当する（図１１の表参照）。

比較形態の場合、その製造工程において、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分が撓ませられずに、ルーフ部材が製造される。すなわち、比較形態の場合、図６に示されるように、プレス装置１８Ａの上型２１の型閉じ面２１ｂには凹み面２１ｃが形成されておらず、第１ホルダ２３の型閉じ面２３ａには凸面２３ｂが形成されていない。比較形態のルーフ部材は、これらの点以外、本実施形態のプレス装置１８（図４参照）と同様の構成のプレス装置１８Ａを用いて製造される。

ここで、先端部曲がり及び後端部曲がりの評価では、比較形態のルーフ部材の製造に基づくシミュレーションで作成したルーフ部材のデータ及び本実施形態のルーフ部材の製造に基づくシミュレーションで作成したルーフ部材１のデータ（以下、測定データという。）と、設計データとを比較した。具体的には、天板２の長手方向の中心部分の断面を一致（ベストフィット）させて、設計データの中心位置に対する、測定したデータの一端１ａ（他端１ｂ）の中心位置の幅方向におけるずれ量を先端部曲がり（後端部曲がり）とし、先端部曲がりの値と後端部曲がりの値との平均の値を平均曲がり量とした（図７参照）。

そして、比較形態（比較例１）の評価結果によると、図１１の表に示されるように、先端部曲がりが１１．１２（ｍｍ）、後端部曲がりが５．０７（ｍｍ）、平均曲がり量が８．０９５（ｍｍ）であった。

これに対して、本実施形態（実施例１）の評価結果によると、図１１の表に示されるように、本実施形態のルーフ部材１の製造に基づくシミュレーションで作成したルーフ部材１の先端部曲がりが５．５６（ｍｍ）、後端部曲がりが２．５４（ｍｍ）、平均曲がり量が４．０５（ｍｍ）であった。すなわち、本実施形態の評価結果におけるすべての評価項目の値は、比較形態の評価結果におけるすべての評価項目の値に比べて小さい。別言すれば、本実施形態のルーフ部材１は、比較形態のルーフ部材に比べて、縦壁６ａの板厚方向への曲がりの発生が抑制されているといえる。なお、本明細書における「縦壁６ａの板厚方向への曲がりの発生が抑制されている」とは、「縦壁６ａの板厚方向への曲がり量が相対的に少ない」ことを意味する。

以上のように、本実施形態の場合、比較形態の場合に比べて、縦壁６ａの板厚方向への曲がりの発生が抑制されている理由は、以下のように推認される。すなわち、比較形態の場合、前述のとおり、その製造工程において、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分が撓ませられずに、ルーフ部材が製造される。ここで、図８は、比較形態において第２工程の際に、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分に働く力（図中の矢印）を示す模式図である。２本の二点鎖線の間の領域Ｅは、ブランク３０における天板２及び縦壁４ａ、４ｂが形成される部分である。図８に示されるように、比較形態の場合、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分は、第２工程において、溝２１ａ側（溝２１ａに向かって凸状に湾曲する稜線）側に流入する際、稜線からの法線方向に引っ張られる。その結果、比較形態の場合、第２工程が終了して製造されたルーフ部材のフランジ６ａにはその長手方向に引張応力が働く。その結果、比較形態のルーフ部材は、フランジ６ａのスプリングバックにより曲がりが発生したと推認される。これに対して、本実施形態の場合、第１程において、図９に示されるように、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分を撓まされる。その際、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分は、図９の矢印の方向に引き延ばされる（この場合、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分は塑性変形される）。そして、本実施形態の場合、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分が第１工程で引き延ばされた後に、第２工程でルーフ部材１がプレス成形されて製造される。そのため、本実施形態の場合、比較形態の場合に比べて、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分が、第２工程で溝２１ａ側に流入する際に長手方向に引き延ばされ難い。その結果、本実施形態の場合、比較形態の場合に比べて、ルーフ部材１のフランジ６ａの長手方向に働く引張応力が低減されると推認される。

したがって、本実施形態の製造方法により製造されたルーフ部材１は、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分が撓ませられずに製造される場合に比べて、縦壁６ａの板厚方向への曲がりの発生が抑制される。

また、本実施形態の場合、第１程において、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分に対する長手方向の一部であって、溝２１ａの縁２１ａ３１における最も曲率半径の小さい部分の短手方向（法線方向）側の部分を撓まされる（図９参照）。ルーフ部材１における溝２１ａの縁２１ａ３１における最も曲率半径の小さい部分は、他の部分に比べてスプリングバックし易い部分と考えられる。そして、本実施形態の場合、前述のとおり、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分のうち溝２１ａの縁２１ａ３１における最も曲率半径の小さい部分の短手方向（法線方向）側の部分が、図９の矢印の方向に引き延ばされる。したがって、本実施形態の製造方法により製造されたルーフ部材１は、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分のうち溝２１ａの縁２１ａ３１における最も曲率半径の小さい部分以外の部分の短手方向（法線方向）側の部分を撓ませる場合に比べて、縦壁６ａの板厚方向への曲がりの発生が抑制される。

また、本実施形態の場合、ブランク３０における撓まされる部分は、単に撓んでいるのではなく、第２工程においてブランク３０が流入する方向に向かって連続的に凸状又は凹状となるように変形される。そのため、本実施形態の場合、第２工程において、ブランク３０が容易に流入し易いといえる。

以上が、本実施形態の作用についての説明である。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態について説明する。まず、本実施形態のルーフ部材１Ａ（図１０参照）の構成について説明する。次いで、本実施形態のプレス装置（図示省略）の構成について説明する。次いで、本実施形態のルーフ部材１Ａの製造方法について説明する。次いで、本実施形態の作用について説明する。なお、以下の説明では、本実施形態について第１実施形態と異なる部分について説明する。また、本実施形態の説明において、第１実施形態で用いた部品等と同じ部品等を用いる場合、図示しない場合であってもその部品等の符号をそのまま用いる。

＜ルーフ部材の構成＞
まず、本実施形態のルーフ部材１Ａの構成について、図面を参照しつつ説明する。ここで、ルーフ部材１Ａは、プレス成形品及び特定プレス成形品の一例である。

本実施形態のルーフ部材１Ａ（図１０参照）は、第１実施形態のルーフ部材１（図１参照）と異なり、両端が開口していない。そのため、天板２、縦壁４ａ及び縦壁４ｂの長手方向の一端に縦壁４ｃ、天板２、縦壁４ａ及び縦壁４ｂの長手方向の他端に縦壁４ｄがそれぞれ繋がっている。また、縦壁４ｃ、フランジ６ａ及びフランジ６ｂの一端にはフランジ６ｃが、縦壁４ｄ、フランジ６ａ及びフランジ６ｂの他端にはフランジ６ｄが繋がっている。すなわち、ルーフ部材１Ａは、いわゆる皿型部材とされている。本実施形態のルーフ部材１Ａは、上記の点以外、第１実施形態のルーフ部材１と同様の構成とされている。

＜プレス装置の構成＞
次に、本実施形態のプレス装置（図示省略）について説明する。本実施形態のプレス装置は、ルーフ部材１Ａを製造するためのものである。

本実施形態のプレス装置は、第１実施形態のプレス装置１８と異なり、上型の溝には、長手方向の両端側に、縦壁４ｃ、４ｄを成形するための傾斜壁が形成されている。また、下型の形状は、上記溝に合わせて嵌る形状とされている。本実施形態のプレス装置は、上記の点以外、第１実施形態のプレス装置１８と同様の構成とされている。

＜ルーフ部材の製造方法＞
次に、本実施形態のルーフ部材１Ａの製造方法について説明する。本実施形態のルーフ部材１Ａの製造方法は、第１実施形態のプレス装置１８に換えて、本実施形態のプレス装置を用いる点以外は、第１実施形態の場合と同じである。

＜作用＞
本実施形態の作用は、第１の実施形態の作用と同様である（後述する図１２の表を参照）。

以上が、第２実施形態についての説明である。

≪実施例≫
次に、実施例及び比較例について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、本実施形態及び比較形態で用いた部品等の符号と同様の部品等の符号を用いる場合、その部品等の符号をそのまま用いる。

＜図１１の表についての説明＞
図１１の表には、第１実施形態の実施例１〜５及び前述の比較形態の比較例１〜４についてのシミュレーションの条件と、評価結果とが記載されている。ここで、図１１の表について説明すると、板厚とは、シミュレーションに用いたブランク３０の厚みである。強度とは、シミュレーションに用いたブランク３０の引張強度である。なお、ホルダーオフセット量、先端部曲がり、後端部曲がり及び平均曲がり量については、前述の説明のとおりである。ここで、ホルダーオフセット量の欄が「なし」とは、前述の比較形態の場合と同様に、プレス装置１８Ａの上型２１には凹み面２１ｃが形成されておらず、第１ホルダ２３には凸面２３ｂが形成されていないことを意味する。

＜評価結果及び考察＞
図１１の表から、実施例１〜５のルーフ部材１は、比較例１〜４のルーフ部材に比べて、板厚及び強度が同じ条件の場合に、曲がりが小さい（平均曲がり量が少ない）ことがわかる。以上のことから、本実施形態（実施例１）の例である実施例２〜５は、比較形態（比較例１）の例である比較例（比較例２〜４）に比べて、前述の本実施形態の作用を奏すると考えられる。

＜図１２の表についての説明＞
図１２の表には、第２実施形態の実施例６及びその比較例（図１０のルーフ部材１Ａと同じ形状のルーフ部材を、第１工程において、ブランク３０を撓ませずに製造した場合）の比較例５についてのシミュレーションの条件と、評価結果とが記載されている。

＜評価結果及び考察＞
図１２の表から、実施例６のルーフ部材１Ａは、比較例５のルーフ部材に比べて、板厚及び強度が同じ条件であるにも関わらず、曲がりが小さい（平均曲がり量が少ない）ことがわかる。以上のことから、第２実施形態の例である実施例６は、比較例５に比べて、第１実施形態の作用と同様の作用を奏すると考えられる。

以上のとおり、本発明を特定の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲には前述した本実施形態以外の形態も含まれる。例えば、本発明の技術的範囲には、下記のような形態も含まれる。

第１及び第２実施形態及び実施例では、プレス成形品の一例はルーフ部材であるとして説明した。しかしながら、本実施形態の第１工程及び第２工程を含む方法により製造される物であれば、プレス成形品は、ルーフ部材以外の自動車用の部品であってもよい。また、本実施形態の第１工程及び第２工程を含む方法により製造される物であれば、自動車用の部品以外の部品であってもよい。

第１及び第２実施形態及び実施例では、上型２１に凹み面２１ｃが、第１ホルダ２３に凸面２３ｂが形成されているとして説明した。しかしながら、第２工程の前の第１工程において、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分を撓ませることができれば、上型２１に凸面２３ｂが、第１ホルダ２３に凹み面２１ｃが形成されていてもよい。また、第２工程の前の第１工程において、ブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分を撓ませることができれば、凹み面２１ｃ及び凸面２３ｂの形状は、第１及び第２実施形態及び実施例の場合と異なる形状であってもよい。

第１及び第２実施形態及び実施例では、第１工程において、上型２１と第１ホルダ２３とで、ブランク３０を挟んで撓ませるとして説明した。しかしながら、プレス装置１８を用いずに予めブランク３０におけるフランジ６ａが形成される部分を撓ませてから、プレス装置１８により第２工程のみを行ってルーフ部材１、１Ａを製造してもよい。

第１及び第２実施形態及び実施例のプレス成形品は、天板と、２つの縦壁と、２つのフランジとを含んで構成されているとして説明した。しかしながら、プレス成形品が、板厚方向に対して凸状に湾曲している湾曲壁と、一端が前記湾曲壁の湾曲している端に繋がり、前記板厚方向において前記湾曲壁が凸状に湾曲している側と反対側に配置されているフランジとを含んで構成されるものであれば、その他の構成要素の有無は問わない。例えば、本発明の技術的範囲に含まれるプレス成形品には、湾曲壁に対向するもう１つの縦壁がない形態とされる、天板、湾曲壁及びフランジで構成される形態であってもよい。また、本発明の技術的範囲に含まれるプレス成形品には、天板がなくてもよい。具体的には、図１３及び図１４に示される、金型２０Ｂ及びプレス装置１８Ｂにより、長手方向に湾曲する湾曲壁と当該湾曲壁に繋がるフランジとを含むプレス成形品が製造されれば、例えば、上型２１の溝２１ａの横断面の形状は、溝の底２１ａ１の短手方向の両端部がない、すなわち、円弧状であってもよい。なお、図１３及び図１４に図示された部品等のうち第１実施形態及び第２実施形態で用いた部品は同じ符号が付されている。

１ ルーフ部材（プレス成形品の一例）
４ａ 縦壁（湾曲壁の一例）
６ａ フランジ
１８ プレス装置
２１ 上型（第１ダイの一例）
２２ 下型（パンチの一例）
２１ａ 溝（ダイ穴の一例）
２１ｂ 型閉じ面（第１面の一例）
２１ｃ 凹み面（第２面の一例）
３０ ブランク

Claims (3)

1. ダイ、パンチ及びホルダを用いて、板厚方向に対して凸状に湾曲している湾曲壁と、一端が前記湾曲壁の湾曲している端に繋がり、前記板厚方向において前記湾曲壁が凸状に湾曲している側と反対側に配置されているフランジとを含んで構成されるプレス成形品を製造する方法であって、
   ブランクにおける前記フランジが形成される部分を６０°以下の傾斜角で撓ませる第１工程と、
   前記第１工程の後、前記ダイと前記ホルダとで前記部分を挟んだ状態で、前記ダイと前記パンチとで前記ブランクをプレスして、前記ブランクに前記湾曲壁及び前記フランジを形成する第２工程と、
   を含み、
   前記ダイは、ダイ穴と、該ダイ穴に向かって凸に湾曲する稜線を形成するダイ肩と、前記ダイ肩を挟んで前記ダイ穴と反対側にある前記ダイ肩に隣接する第１面と前記稜線の法線上にある前記第１面に対して境界の傾斜角が６０°以下の凹状の第２面を備える板押さえ面とを備え、
   前記ホルダは、前記ダイの前記板押さえ面に対応した形状の板押さえ面を備え、
   前記第１面と前記第２面との境界は、前記ダイ穴に向かって突出するように湾曲しており、
   前記稜線の法線方向での前記第１面と前記第２面との境界の曲率半径は、前記ブランクの板厚の５倍以上であり、
   前記稜線の最も小さい曲率半径の箇所の法線上での前記第１面と前記第２面との傾斜角は３０°以上であり、
   前記第２面は、前記ダイの前記板押さえ面の短手方向の端から前記ダイ穴に近づくにつれて凹み量が次第に小さくなる曲面である、
   プレス成形品を製造する方法。
2. 前記第１工程では、前記ダイと前記ホルダとで前記部分を挟んで前記部分を撓ませる、
   請求項１に記載のプレス成形品を製造する方法。
3. ダイ穴と、該ダイ穴に向かって凸に湾曲する稜線を形成するダイ肩と、前記ダイ肩を挟んで前記ダイ穴と反対側にある前記ダイ肩に隣接する第１面と前記稜線の法線上にある前記第１面に対して境界の傾斜角が６０°以下の凹状の第２面を備える板押さえ面とを備えるダイと、
   前記ダイの前記板押さえ面に対応した形状の板押さえ面を備えるホルダと、
   を備え、
   前記第１面と前記第２面との境界は、前記ダイ穴に向かって突出するように湾曲しており、
   前記稜線の法線方向での前記第１面と前記第２面との境界の曲率半径は、前記ブランクの板厚の５倍以上であり、
   前記稜線の最も小さい曲率半径の箇所の法線上での前記第１面と前記第２面との傾斜角は３０°以上であり、
   前記第２面は、前記ダイの前記板押さえ面の短手方向の端から前記ダイ穴に近づくにつれて凹み量が次第に小さくなる曲面である、
   プレス装置。

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