JP7020599B1 - プレス部品の製造方法、金型の設計方法、金型形状設計装置、及び金型 - Google Patents

Abstract

大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても適用可能な、プレス部品の製造方法及び金型の設計方法を提供する。絞り成形で実行されるプレス工程を含む２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形するプレス部品の製造方法であって、上記金属板を一回のプレス工程で上記最終部品形状にプレス成形する場合における、成形前の金属板に対する上記最終部品形状の断面線長の増加量に基づき、上記最終部品形状に成形するために必要な材料の流入量を求め、求めた材料の流入量を、最終のプレス工程を含む各工程に分配し、分配した流入量に基づき、最終のプレス工程以外の工程でのプレス成形後の予成形形状を決定する。

Description

本発明は、絞り成形を含む複数のプレス工程で目的とするプレス部品を製造するための技術に関する。

軽量化、空力性能、意匠性、衝突安全性等様々な観点から、自動車部品に求められる性能は、近年ますます高くなっている。そのため、通常のプレス方法では成形困難な部品形状の製造が求められてきている。また、車両価格の問題、省資源化やＣＯ_２削減の問題から製品を作製する際に使用する材料の削減、つまり材料歩留りの向上が求められている。

プレス成形での成形性を向上させる方法として、例えば特許文献１や特許文献２に記載の方法がある。特許文献１には、複数工程の張出し成形での各工程の金型形状を適正化することによって、成形性を向上する手法が開示されている。また、特許文献２では、プレス金型の局所領域を個別の可動ポンチとして駆動可能としている。そして、特許文献２には、予めブランクを型内に呼び込んでから、上記可動ポンチで成形を行うことにで、成形不具合を回避する方法が開示されている。

特許第５８６７６５７号公報 特開２００７－３２６１１２号公報

特許文献１に記載の方法は、張出し成形若しくは流入量の小さい絞り張出し成形を対象としている。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、大きく絞り込まないと成形できないような部品形状には適用が困難である。具体的には、特許文献１に記載の方法は、最終形状の初期状態に対する線長の増加分が材料の一様伸び分をはるかに超えるような成形を行う際には、適用が困難である。

特許文献２に記載の方法は、予め可動ポンチで呼び込んだ部位を加圧しながら成形する。このため、加圧されている部位には材料移動や変形がそれ以上おこらず、効果が限定的である。また、特許文献２には、金型の詳細な設計方法や可動ポンチの設定範囲等について開示されていない。

本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても適用可能な、プレス部品の製造方法及び金型の設計方法を提供することを目的とする。

課題を解決するために、本発明の一態様は、絞り成形で実行されるプレス工程を含む２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形するプレス部品の製造方法であって、上記金属板を一回のプレス工程で上記最終部品形状にプレス成形する場合における、成形前の金属板に対する上記最終部品形状の断面線長の増加量に基づき、上記最終部品形状に成形するために必要な材料の流入量を求め、求めた材料の流入量を、最終のプレス工程を含む各工程に分配し、分配した流入量に基づき、最終のプレス工程以外の工程でのプレス成形後の予成形形状を決定することを要旨とする。

また、本発明の態様は、絞り成形で実行されるプレス工程を含む２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形する際に用いられる金型の設計方法であって、上記金属板を一回のプレス工程で上記最終部品形状にプレス成形する場合における、成形前の金属板に対する上記最終部品形状の断面線長の増加量に基づき、上記最終部品形状に成形するために必要な材料の流入量を求め、求めた材料の流入量を、最終のプレス工程を含む各工程に分配し、分配した流入量に基づき、最終のプレス工程以外の工程で用いる金型形状を決定することを要旨とする。

また、本発明の態様は、複数のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形する際における、最終のプレス工程を除く各工程で使用する金型の金型形状を求める金型形状設計装置であって、上記複数のプレス工程から１の工程を選択して選択工程とし、その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状とし、上記複数のプレス工程から選択され、上記選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程とし、その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状としたとき、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含み、成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に上記選択部品形状を切断する複数の断面を設定する断面設定部と、各断面毎に、断面で切断した上記選択部品形状の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した上記基準形状での断面線長と、上記金属板の材料の一様伸びとに基づき、上記基準形状を上記選択部品形状に成形するために必要な材料の流入量をそれぞれ求める流入量算出部と、各断面毎に、求めた上記流入量を、上記基準工程から上記選択工程までの各工程に分配する流入量分配部と、上記分配された流入量に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程における、各断面毎の断面線長をそれぞれ算出する断面線長算出部と、上記算出した断面線長に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程での金型形状を決定する形状決定部と、を備えることを要旨とする。

本発明の態様によれば、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても、より確実にプレス部品の製造が可能となる。
そして、本発明の態様によれば、複数工程のプレス加工を通して材料の伸びを十分に得たうえで、過不足なく材料を製品内に流入させることが出来る。このため、本発明の態様によれば、製品内の割れ、しわを抑制しつつ最大限に材料歩留りを向上させることが可能となる。

本発明に基づく実施形態に係る形状決定の処理を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る選択部品形状（最終部品形状）の例を示す図である。 軸の設定例を示す平面図である。 複数の断面の設定例を示す図である。 選択部品形状（最終部品形状）と基準形状（ブランク形状）との関係例を示す図である。 実施例での設定例を説明する図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態のプレス部品の製造方法は、２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形するプレス部品の製造方法である。但し、２工程以上のプレス工程は、絞り成形で実行されるプレス工程を含む。

例えば、本実施形態のプレス部品の製造方法は、絞り成形で実行されるプレス工程を含む２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状（目的の部品形状）にプレス成形する。このプレス部品の製造を行う際に、金属板を一回のプレス工程で最終部品形状にプレス成形する場合における、成形前の金属板に対する最終部品形状での断面部品形状の線長の増加量を求める。その線長の増加量に基づき、最終部品形状に成形するために必要な材料の流入量を求める。求めた材料の流入量を各工程に分配して、最終のプレス工程以外の工程での、プレス成形後の予成形形状を決定する。
その求めた予成形形状を実現するための各工程での金型を設計する。そして、その設計した金型を用いて各工程のプレス成形を実行することで、上記目的とする最終部品形状の製品（プレス部品）を製造する。

次に、上記の最終部品形状の製品（プレス部品）を成形するための各工程での、プレス成形後の各予成形形状を求める方法、及びその求めた予成形形状を実現するための各工程での金型を設計する方法について説明する。
本実施形態では、図１に示すような機能ブロック１０～１３を有する金型形状設計装置を用いて、各工程での予成形形状を決定し、各工程での金型を設計する。

（金型形状設計装置）
金型形状設計装置は、コンピュータで実行されるプログラムの形で提供され、図１に示すように、断面設定工程を構成する断面設定部１０、必要流入量演算工程を構成する必要流入量演算部１１、断面部品線長演算部１２、形状決定工程を構成する形状決定部１３を備え、この順番に処理が行われる。
ここで、複数のプレス工程から１の工程を選択し、選択した工程を選択工程と記載する。その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状１と記載する。複数のプレス工程から選択され、選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程と記載する。その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状６と記載する。

そして、基準工程から選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含むように設定する。
本実施形態では、選択工程を最終プレス工程とした場合を例に挙げて説明する。この場合、選択部品形状１は、最終部品形状となる。また、本実施形態では、基準工程を最初のプレス工程とした場合を例に挙げて説明する。この場合、基準形状６は、平板などのプレス成形前のブランク形状となる（図５参照）。

本実施形態は、選択部品形状１が、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向、例えば全方向から内側（中央側）に向けて、材料の流入がある形状である場合により有効である。その選択部品形状１は、例えば、天板部１Ａと、天板部１Ａの外周全周に連続する平面視で無端環状の側壁部１Ｂを有する張出成形で成形されるような形状とする。図２に選択部品形状１の例を示す。

（断面設定部１０）
断面設定部１０は、成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に、選択部品形状１を切断する複数の断面を設定する。板厚方向に沿った方向は、例えばプレス方向である。
本実施形態の断面設定部１０は、まず、基準形状６の金属板を選択部品形状１に１工程で絞り成形した際に材料が主に流れ込む方向に対し、成形前の金属板の板厚方向に沿った方向で交差する軸αを設定する（図３参照）。例えば、材料が主に流れ込む方向に対し垂直な軸α（プレス方向に延びる軸α）を設定する。図３中、矢印で示す線は、材料が主に流れ込む方向を示す。軸αは、プレス方向や、加工前のブランクの板厚方向に延びるように設定するとよい。
ここで、材料が主に流れ込む方向とは、代表的な材料の流れ方向を指し、例えば、所定量以上の材料が流れ込む方向や、大まかな材料の移動方向を指す。

選択部品形状１への絞り成形が、板の外周全方向から材料の流入がある形状である場合を想定する。この場合、平面視において、その外周全方向からの材料の流入方法の中心位置若しくは中心位置近傍、例えば、天板部１Ａの中央位置に、軸αを設定することが好ましい。
そして、断面設定部１０は、その軸αを含むｎ個の平面で切断した、ｎ個の断面を設定する。各断面は、板厚に沿った方向に延在し、且つ互いに異なる平面での断面である。この複数の断面は、軸αを含む平面である。このため、図４のように、各断面３は、軸αを中心に円周方向に沿って並んだような配置となっている。なお、軸αを含む平面とは、軸αを通る平面を指す。

ここで、上記説明では、目的の形状にプレス成形する際の材料の流れ方向に応じて軸αを設定しているが、これに限定されない。例えば、軸αを、選択部品形状１における天板部の中央部や、平面視における選択部品形状１の重心位置などに設定しても良い。また、軸αを複数設定し、軸毎に断面を設定したりしてもよい。
また、上記の複数の断面を、軸とは関係無く設定してもよい。例えば、選択部品形状１の天板部を通過する位置に、平面視、格子状に複数の断面を規定する平面を設定してもよい。
ただし、軸αを基準に、平面視で放射状に延びる平面で複数の断面３を規定する場合、平面視で隣り合う断面間の線長差の調整が容易になる。また、選択部品形状１が、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状である場合、軸αを基準とすると良い。この場合、材料の流れ方向に沿った方向に沿って、各断面が設定され易くなる。この結果、より適正に、材料の流れ量の分配が可能となる。

＜選択部品形状１の例＞
ここで、図２に示す選択部品形状１の例は、自動車のホイルハウスを模したものである。この例のような場合、成形深さが深いため、割れなく且つ歩留まりよく成形することは、一般的に困難である。この形状を絞り成形で成形する場合、製品に対し、材料が流入する方向は図２に示される方向となる。この場合、例えば、この材料が流入する方向におおよそ垂直かつｚ軸に平行な軸αを設定する（図３）。次に、軸αを含むｎ個の平面群を設定する（図４）。この平面群によるｎ個の目標形状の切断面（図４における、符号３での面）の形状が、求める部品断面形状となる。ｎは、１以上の整数であればよい。ただし、断面３が多い程、より精密に流入量を見積もって、金型を設計することが可能となる。このため、断面数は、５≦ｎとすることが望ましい。

（必要流入量演算部１１）
必要流入量演算部１１は、各断面毎に、断面で切断した選択部品形状１の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した基準形状６での断面線長と、金属板の材料の一様伸びとに基づき、基準形状６を選択部品形状１に成形するために必要な材料の流入量をそれぞれ求める。
必要流入量演算部１１は、線長算出部１１Ａと流入量算出部１１Ｂを備える。
ここで、本明細書では、複数の断面の数をｎとする。各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とする。各断面毎に、同一の断面で切断した、選択部品形状１での線長をＬ_ｉ１、基準形状６での線長をＬ_ｉ２とする。材料の一様伸びをＥｌとする。基準工程から選択工程までのプレス工程の数をｍとする。そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とする。

＜線長算出部１１Ａ＞
線長算出部１１Ａは、設定した各断面で、選択部品形状１を切断した各部品断面形状をＳ_ｉ （ここで、１≦ｉ≦ｎ）とする。そして、同一の断面での選択部品形状１での線長（Ｌ_ｉ１）、及び基準形状６での線長（Ｌ_ｉ２）をそれぞれ算出する。すなわち断面毎に、図５に示すように、選択部品形状１での線長（Ｌ_ｉ１）及びその断面をプレス方向に投影したときの基準形状６（本実施形態では平面形状）での線長（Ｌ_ｉ２）をそれぞれ算出する。

＜流入量算出部１１Ｂ＞
流入量算出部１１Ｂは、金属板の材料の一様伸び（Ｅｌ）と、線長算出工程が算出した選択部品形状１での線長（Ｌ_ｉ１）及び基準形状６での線長（Ｌ_ｉ２）とから、各断面毎に、各断面で選択部品形状１の成形に必要な流入量（Ｌ_ｉ３）を算出する。
本実施形態では、（１）式から、成形に必要な流入量（Ｌ_ｉ３）を算出する。
Ｌ_ｉ３＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａＥｌ ・・・（１）
ただし、０＜ａ＜１である。

ここで、Ｌ_ｉ１は、選択部品形状１（本実施形態では最終部品形状）でのｉ番目の断面の断面線長である。Ｌ_ｉ２は、基準形状６（本実施形態では初期状態）でのｉ番目の断面の断面線長である。このため、初期状態から最終状態の断面線長になるためには、（Ｌ_ｉ１ －Ｌ_ｉ２）の長さ分、線長を伸ばす（増加させる）必要がある。この伸ばす長さは、材料が伸びる量（ａＥｌ）と流入量（Ｌ_ｉ３）との和で補う必要がある。
材料が伸びる量には、材料の一様のび（Ｅｌ）によって限界があり、それで補えない分、流入させる必要がある。

材料の一様伸びの限界に対しどの程度材料を伸ばすかを設定する定数が、式（１）中の係数ａである。ａ＝０の場合は、材料は全く伸びず、足りない線長は全て流入で補うことを意味する。ａ＝１の場合は、材料は設計領域内全てで限界まで伸び、それでも足りない量を流入で補うことを意味する。理論的には、ａは、０以上１以下の全ての実数を取りうる。しかし、ａ＝０の場合は材料の伸びが全くないことを想定しており、本発明の方法を使用する意味がない。また、ａ＝１の場合は設計範囲内全てを限界まで伸ばす必要があるが、通常のプレス成形ではそのような成形は極めて困難である。このため、０と１は、ａの範囲から除外している。望ましいａの範囲は、０．２≦ａ≦０．８である。

（断面部品線長演算部１２）
断面部品線長演算部１２は、各断面毎に、求めた流入量を、基準工程から選択工程までの各工程に分配する。断面部品線長演算部１２は、分配された流入量に基づき、基準工程から選択工程の１つ前の工程までの各工程での断面線長をそれぞれ演算する。
断面部品線長演算部１２は、流入量配分工程を構成する流入量分配部１２Ａと、断面線長算出工程を構成する断面線長算出部１２Ｂとを備える。

＜流入量分配部１２Ａ＞
流入量分配部１２Ａは、各断面毎に、求めた流入量を、基準工程から選択工程までの各工程に分配する処理を実行する。
必要流入量演算部１１で得られた流入量Ｌ_ｉ３は、基準工程から選択工程までの全ての工程の流入量の和として流入させればよい。このため、各工程で流入量を分配することが可能である。

流入量分配部１２Ａでは、断面毎に、ｉ番目の断面における、ｋ回目の工程の流入量を、ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３として分配する。
ここで、ｋは、工程の番号である。基準工程がｋ＝１、選択工程がｋ＝ｍとなる。また、ｉは各断面の番号である。すなわち、係数ｂ_ｋで、全ｍ回のプレス工程の内、ｋ回目の工程でどの程度材料を流入させるかを設定する。
また、Σ_ｋ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３）＝Ｌ_ｉ３である。このため、Σ_ｋ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足するように設定する。また、０≦ｂ_ｋ≦１と設定する。

たとえば、２工程で成形を行う場合（ｍ＝２）は、一工程目の流入量をｂ_１×Ｌ_ｉ３、二工程目の流入量をｂ_２×Ｌ_ｉ３と設定することになる（但し、ｂ_１＋ｂ_２＝１）。このとき、ｂ_１＝０の場合は、一工程目で材料を全く流入させないことを意味する。ｂ_２＝０の場合は、同じく２工程目で材料を全く流入させないことを意味する。
一般に、最終のプレス工程では外観、部品形状精度等の観点から流入を抑え、部品に張力を与えることが望ましい。このため、ｂ_ｍ＜１であることが望ましい。一方、それ以前の成形ではｂ_ｍを可能な範囲で限り小さくする。このため、ｂ_ｋ＞０（ｋ＜ｍ）であることが望ましい。

＜断面線長算出部１２Ｂ＞
断面線長算出部１２Ｂは、分配された流入量に基づき、基準工程から選択工程の１つ前の工程までの各工程における、各断面毎の断面線長をそれぞれ算出する。
各断面において、各工程での断面線長（Ｌ_ｉ４）は、その工程までに流入させた材料の和と、初期状態の線長の和である。このため、式（２）で表される。
断面線長算出部１２Ｂは、（２）式によって、各断面において、ｊ回目の工程での断面線長（Ｌ_ｉ４）を求める。なお、ｊは、１≦ｊ≦ｍ－１の値を取る。ｊ回目の工程での断面線長は、選択部品形状１の断面となるため、求める必要がない。
Ｌ_ｉ４＝Ｌ_ｉ２ ＋ （ｂ_１＋…＋ｂ_ｊ）・Ｌ_ｉ３
＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）

（形状決定部１３）
形状決定部１３は、算出した断面線長に基づき、基準工程から選択工程の１つ前の工程までの各工程での、プレス成形後の予成形形状を決定する。そして、その決定した予成形形状となる金型形状を決定する。
本実施形態の形状決定部１３は、調整工程を構成する調整部１３Ａと形状設定部１３Ｂを備える。調整部１３Ａは設けなくて良い。

＜調整部１３Ａ＞
調整部１３Ａは、断面線長算出部１２Ｂが算出した各断面毎の断面線長の総和を変えないという条件で、各断面毎の断面線長の長さを調整する。この調整は、基準工程から選択工程の１つ前の工程の各工程毎に、実行する。調整部１３Ａは、例えば、軸αの延在方向（プレス方向）からみて隣り合う断面間の、断面線長の差に基づき、断面線長を調整する。例えば、隣り合う断面間の線長差同士の差が小さくなるように調整する。
本実施形態の調整部１３Ａは、対象とする工程での、断面線長Ｌ_１４～Ｌ_ｎ４の総和が変わらないという条件に基づき、断面線長Ｌ_１４～Ｌ_ｎ４の分布を調整して、調整後の断面線長Ｌ_１５～Ｌ_ｎ５を算出する。

ここで、断面線長算出部１２Ｂが、各プレス工程での予成形形状を規定する、断面毎の断面線長Ｌ_ｉ４を算出する。これらの各断面線長のうち、ある工程の１つ前の工程での断面線長Ｌ_{（ｉ－１）}４と１つ後の工程での断面線長Ｌ_{（ｉ＋１）}４の断面に対し、極端に、ある工程での断面線長Ｌ_ｉ４が長い、若しくは短いような断面が存在する場合がある。この場合、その場所で、急激に部品形状が変化していることを意味する。この場合、成形中、その箇所に対し、極端にひずみ、若しくは材料余りが集中してしまい、割れやしわが発生する可能性がある。それを防ぐため、本実施形態の調整部１３Ａでは、隣り合う工程での断面線長差である、Ｌ_ｉ４とＬ_{（ｉ－１）}４、及びＬ_{（ｉ＋１）}４との線長差が小さくなるように、周方向の線長分布を変化させて、断面線長Ｌ_ｉ５を求める。

具体的には、下記の（３）式、及び（４）式を満たすようにＬ_ｉ５を決定する。
Ｌ_ｉ５≦ｃ・（Ｌ_{（ｉ－１）}４＋Ｌ_{（ｉ＋１）}４）／２
・・・（３）
ただし、 ０．７５≦ｃ≦１．２５である。
Ｌ_１５＋…＋Ｌ_ｉ５＋…Ｌ_ｎ５＝Ｌ_１４＋…＋Ｌ_ｉ４＋…Ｌ_ｎ４
・・・（４）
（３）式中のｃによって、隣り合う断面との線長の差の上下限を規定する。ｃの範囲は、０．７５≦ｃ≦１．２５、望ましくは０．８５≦ｃ≦１．１５である。
また、Ｌ_ｉ５は（４）式を満たす必要がある。すなわち、Ｌ_ｉ４の全ての和とＬ_ｉ５の全ての和が等しくなるように規定する。

断面線長の和は、断面の数ｎが大きくなればなるほど表面積に近づいていく。この観点からも、ｎは大きい数をとった方が良い。すなわち、Ｌ_ｉ４の全ての和とＬ_ｉ５の全ての和が等しくなるように規定することは、表面積を変えずに断面形状を変えることに相当する。表面積を変えずに部分的に線長を調整することにより、全体としての材料の伸びは変えずに局所的な材料の伸びを抑制することができる。本実施形態の調整部１３Ａでは、（３）式までの処理を行った後に、（４）式の条件を満たしていない場合、下記の（５）式の操作を行い、（４）式を満たすようＬ_ｉ５を調整する。
Ｌ_ｉ５≦ｄ・（Ｌ_{（ｉ－１）}５＋Ｌ_{（ｉ＋１）}５）／２ ・・・（５）
ただし、 ０．７５≦ｄ≦１．２５とする。
ｄの範囲は、望ましくは０．８５≦ｄ≦１．１５である。

＜形状設定部１３Ｂ＞
形状設定部１３Ｂは、上記全ての処理を経て得られた断面線長Ｌ_ｉ５を用い、（ｍ－１）工程分の予成形形状の設計を行う。（ｍ－１）工程は、基準工程から選択工程の１つ前の工程までの工程である。
各工程の設計は、ｉ番目の位置の断面がＬ_ｉ５の線長を持ち、且つ、隣り合う（ｉ－１）番目及び（ｉ＋１）番目の断面と滑らかにつながるような連続曲面を組み合わせて行う。設計形状は、（１）～（４）の条件を満たすことが望ましい。
（１） 設計部位以外の形状と滑らかに接続する
（２） 断面は滑らかな曲線であり断面中に特異点を持たない
（３） 次工程の金型にセットした時に金型に干渉しない
（４） 次工程でブランクホールド前にダイに接触しない

そして、求めた形状の予成形形状に対応する、金型の金型形状を設計する。
ここで、現在のプレス工程数では、必要な材料の流入量の分配をうまく出来ない場合には、プレス工程数を増やして、再度、上記の処理を実行すればよい。また、各工程での流入量の分配に所定以上の余裕がある場合には、工程数を減らして、上記の各工程での予成形形状（金型形状）の設計を実行しても構わない。本実施形態の処理によって、最終部品形状に基づき、工程数の最適化を行うようにしても良い。

（金型）
本実施形態の金型形状設計装置で設計された、各工程で使用する金型の例について説明する。
以下に説明する金型は、基準工程から選択工程までの各工程で使用される各金型である。その各金型の成形面は、次のようになっている。
選択工程の金型の成形面は、選択部品形状に倣った形状である。
ここで、成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に上記選択部品形状を切断する複数の断面を設定する。例えば、基準形状の金属板を、選択工程の金型を用いて選択部品形状に１工程で絞り成形した際に、材料が主に流れ込む方向に交差し且つ上記板厚方向に沿った方向に延びる軸を設定し、上記軸を含む複数の平面で切断する複数の断面を設定する。

上記各断面毎に、断面で切断した選択部品形状の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した基準形状での断面線長と、金属板の材料の一様伸びとに基づき設定された材料の流入量から、各工程の金型の成形面における、上記複数の断面で切断した各断面形状が設定される。

また、複数の断面の数をｎとし、各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とし、各断面毎に、同一の断面で切断した、上記選択部品形状での線長をＬ_ｉ１、上記基準形状での線長をＬ_ｉ２とし、材料の一様伸びをＥｌとし、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程の数をｍとし、そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とする。

この場合、上記設定された材料の流入量について、断面ｉでの流入量（Ｌ_ｉ３）は、下記（１）式で設定される。
また、ｊ回目の工程で用いる金型の成形面における、断面ｉの断面線長（Ｌ_ｉ４）は、下記（２）式で表される。
なお、係数ｂ_ｋ （１≦ｋ≦ｍ）は、Σ_ｊ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足する。

Ｌ_ｉ３ ＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａ・Ｅｌ ・・・（１）
ただし、０＜ａ＜１ とする
Ｌ_ｉ４ ＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）
ただし、０≦ｂ_ｋ≦１ とする

ここで、選択工程は、最終のプレス工程であり、基準工程は、最初のプレス工程であっても良い。
また、選択部品形状は、例えば、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状である。
例えば、選択部品形状は、天板部と、天板部の外周全周に連続する無端環状の側壁部とを備える形状である。

また、各工程毎の金型の成形面において、隣り合う断面間の断面線長の差が、予め設定した設定値以下である、ことが好ましい。
例えば、対象とする工程での成形面における、断面線長Ｌ_１４～Ｌ_ｎ４の総和が変わらないという条件に基づき、断面線長Ｌ_１４～Ｌ_ｎ４の分布を調整して、調整後の断面線長Ｌ_１５～Ｌ_ｎ５を設定する。

ここで、各プレス工程での成形面の形状を規定する、断面毎の断面線長Ｌ_ｉ４を算出する。これらの各断面線長のうち、ある工程の１つ前の工程での断面線長Ｌ_{（ｉ－１）}４と１つ後の工程での断面線長Ｌ_{（ｉ＋１）}４に対し、極端に、ある工程での断面線長Ｌ_ｉ４が長い、若しくは短いような断面が存在する場合がある。この場合、その場所で、急激に部品形状が変化していることを意味する。この場合、成形中に、その箇所に対し、極端にひずみ若しくは材料余りが集中してしまい、割れやしわが発生する可能性がある。それを防ぐため、隣り合う工程での断面線長差である、Ｌ_ｉ４とＬ_{（ｉ－１）}４及びＬ_{（ｉ＋１）}４との線長差が小さくなるように、周方向の線長分布を変化させて、断面線長Ｌ_ｉ５を求める。

具体的には、下記の（３）式、及び（４）式を満たすように、Ｌ_ｉ５を決定する。
Ｌ_ｉ５≦ｃ・（Ｌ_{（ｉ－１）}４＋Ｌ_{（ｉ＋１）}４）／２
・・・（３）
ただし、 ０．７５≦ｃ≦１．２５である。
Ｌ_１５＋…＋Ｌ_ｉ５＋…Ｌ_ｎ５＝Ｌ_１４＋…＋Ｌ_ｉ４＋…Ｌ_ｎ４
・・・（４）
（３）式中のｃによって、隣り合う断面との線長の差の上下限を規定する。ｃの範囲は、０．７５≦ｃ≦１．２５、望ましくは０．８５≦ｃ≦１．１５である。
また、Ｌ_ｉ５は（４）式を満たす必要がある。すなわち、Ｌ_ｉ４の全ての和とＬ_ｉ５の全ての和が等しくなるように規定する。

断面線長の和は、断面の数ｎが大きくなればなるほど表面積に近づいていく。この観点からも、ｎは、大きい数をとった方が良い。すなわち、Ｌ_ｉ４の全ての和とＬ_ｉ５の全ての和が等しくなるように規定することは、表面積を変えずに断面形状を変えることに相当する。表面積を変えずに部分的に線長を調整することにより、全体としての材料の伸びは変えずに、局所的な材料の伸びを抑制することができる。
（３）式までの処理を行った後に（４）式の条件を満たしていない場合、下記の（５）式の操作を行い、（４）式を満たすようＬ_ｉ５を調整する。
Ｌ_ｉ５≦ｄ・（Ｌ_{（ｉ－１）}５＋Ｌ_{（ｉ＋１）}５）／２ ・・・（５）
ただし、 ０．７５≦ｄ≦１．２５とする。
ｄの範囲は、望ましくは０．８５≦ｄ≦１．１５である。

（動作その他）
本実施形態では、絞り成形で実行されるプレス工程を含む２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形する。このプレス部品の製造の際に、各断面における各工程での流入量を適正な値に設定して、各工程での各予成形形状（金型形状）を設定する。
このため、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても、各プレス工程で稼ぐ材料の流入量を適正に設定できる。この結果、製造したプレス部品において、割れ、しわの発生を抑制可能となる。
更に、プレス成形の際のクッション圧や、金型のビード形状等を調整し、各箇所の流入量が断面線長Ｌ_ｉ３に近い値になるよう調整を行う。この結果、材料の流入を最小限とし、歩留りを向上させることが可能となる。

すなわち、本実施形態は、例えば、複数工程で絞り成形を行う際に、最終のプレス工程で得られる部品形状と初期状態のブランクからプレス方向にほぼ平行な複数の断面を設定する。そして、それら断面から最終的に必要な断面線長、初期の断面形状を算出する。その算出結果と使用する材料の一様伸びとを基に成形に必要な流入量を計算する。求めた流入量を各工程に分配し、各工程での断面線長を算出する。そして、算出した断面線長に基づき各工程（最終のプレス工程は不要）の金型形状（予成形形状）を設計する。その設計した金型を用いて各工程のプレス成形を行うことで、割れやしわがなく、かつ歩留りを最大限に向上させたプレス部品（最終部品形状のプレス部品）を得ることができる可能となる。

ここで、絞り成形で成形を行う際、材料の流入量が過小であれば、プレス部品内で材料が不足して材料の伸びが限界を超えることにより、割れが発生する。逆に、材料の流入量が過大であれば、プレス部品内の材料は十分となるため割れは発生しにくい。しかし、呼び込む材料が多すぎると、しわが発生することが懸念される。また、材料歩留りの観点から不利となるため、流入量を適正化することが重要となる。

また、一般的な成形方法で成形を行った場合、絞り成形では、摩擦抵抗、パンチ肩での曲げ抵抗等により、パンチ底の材料に導入されるひずみは小さい。このため、パンチ肩、ダイ肩、若しくはその中間の壁部でひずみが大きくなり、その箇所で割れることが多い。そのため、プレス部品全体としては、導入されるひずみ量が小さいにもかかわらず局所的にひずみが集中して割れてしまうおそれがある。すなわち、材料の伸びを十分に生かせているとは言い難いことが多い。
それに対し、本実施形態では、目標形状を絞り成形で成形する際に必要な流入量を過不足なく見積もることが可能となる。且つ、本実施形態では、その流入量を各工程で分割して流入させながら、適正な断面線長を持つ形状に成形する。この結果、通常の成形ではひずみが入りにくいパンチ底付近に、前工程で予めひずみを導入しておくことで成形性及び歩留りの向上を図ることも可能となる。

（その他）
本開示は、次の構成も取り得る。
（１）絞り成形で実行されるプレス工程を含む２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形するプレス部品の製造方法であって、上記金属板を一回のプレス工程で上記最終部品形状にプレス成形する場合における、成形前の金属板に対する上記最終部品形状の断面線長の増加量（上記最終部品形状の断面線長の成形前に対する増加量）に基づき、上記最終部品形状に成形するために必要な材料の流入量を求め、求めた材料の流入量を、最終のプレス工程を含む各工程に分配し、分配した流入量に基づき、最終のプレス工程以外の工程でのプレス成形後の予成形形状を決定する。

例えば、複数のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形するプレス部品の製造方法であって、上記複数のプレス工程から１の工程を選択して選択工程とし、その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状１とし、上記複数のプレス工程から選択され、上記選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程とし、その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状６としたとき、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含み、成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に上記選択部品形状１を切断する複数の断面を設定する断面設定工程と、各断面毎に、断面で切断した上記選択部品形状１の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した上記基準形状６での断面線長と、上記金属板の材料の一様伸びとに基づき、上記基準形状６を上記選択部品形状１に成形するために必要な材料の流入量をそれぞれ求める流入量算出工程と、各断面毎に、求めた上記流入量を、上記基準工程から上記選択工程までの各工程に分配する流入量分配工程と、上記分配された流入量に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程における、各断面毎の断面線長をそれぞれ算出する断面線長算出工程と、上記算出した断面線長に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程での、プレス成形後の予成形形状を決定する形状決定工程と、を備える構成とする。

このとき、上記選択工程は、最終のプレス工程であり、上記基準工程は、最初のプレス工程である、とすることができる。
この構成によれば、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても適用可能な、プレス部品の製造方法を提供可能となる。

（２）上記断面設定工程は、金属板を上記選択部品形状１に１工程で絞り成形した際に材料が主に流れ込む方向に交差し且つ成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に延びる軸αを設定し、上記設定される複数の断面を、上記軸αを含む複数の平面で切断した各断面とし、上記形状決定工程は、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程の各工程毎に、上記断面線長算出工程が算出した各断面毎の断面線長の総和を変えないという条件で、各断面毎の断面線長の長さを調整する調整工程を有し、上記形状決定工程は、上記調整工程で調整後の各断面毎の断面線長に基づき、プレス成形後の予成形形状を決定する。
例えば、上記調整工程では、上記軸αの延在方向からみて隣り合う断面間の断面線長の差に基づき、断面線長を調整する。

このとき、上記選択部品形状１が、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状である場合に好適である。
例えば、上記選択部品形状１は、天板部１Ａと、天板部１Ａの外周全周に連続する無端環状の側壁部１Ｂとを備える形状とする。
この構成によれば、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても、更に、各プレス工程で稼ぐ材料の流入量を適正に設定できる。

また、選択部品形状１が、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状である場合、軸αを基準に断面を規定する平面を設定することで、各断面位置が、材料の主な流れ方向に沿った方向に設定されやすくなり、材料の流れ量の分配がより適正に行われるようになる。
また、軸を基準に複数の断面を形成することで、複数の断面が、平面視で、軸を中心に放射状に設定されるため、調整部１３Ａにおける、円周方向全周の線長の調整が容易且つ確実に実行できるようなる。

（３）複数の断面の数をｎとし、各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とし、各断面毎に、同一の断面で切断した、上記選択部品形状１での線長をＬ_ｉ１、上記基準形状６での線長をＬ_ｉ２とし、材料の一様伸びをＥｌとし、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程の数をｍとし、そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とした場合、上記流入量算出工程で算出する、断面ｉでの流入量（Ｌ_ｉ３）は、下記（１）式で求め、上記断面線長算出工程で算出する、ｊ回目の工程での断面ｉの断面線長（Ｌ_ｉ４）は、下記（２）式で求め、（１）式中の係数ａによって、材料の一様伸びに対してどの程度材料を伸ばすかを設定し、（２）式中の係数ｂ_ｋによって、全ｍ回のプレス工程の内、ｊ回目の工程でどの程度材料を流入させるかを設定し、係数ｂ_ｋ （１≦ｋ≦ｍ）は、Σ_ｊ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足する、ように設定する。
Ｌ_ｉ３ ＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａ・Ｅｌ ・・・（１）
ただし、０＜ａ＜１ とする
Ｌ_ｉ４ ＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）
ただし、０≦ｂ_ｋ≦１ とする
この構成によれば、より確実に各工程での適切な断面線長を設定可能となる。

（４）絞り成形で実行されるプレス工程を含む２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形する際に用いられる金型の設計方法であって、上記金属板を一回のプレス工程で上記最終部品形状にプレス成形する場合における、成形前の金属板に対する上記最終部品形状の断面線長の増加量に基づき、上記最終部品形状に成形するために必要な材料の流入量を求め、求めた材料の流入量を、最終のプレス工程を含む各工程に分配し、分配した流入量に基づき、最終のプレス工程以外の工程で用いる金型形状を決定する。

例えば、複数のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形する際に用いられる金型の設計方法であって、上記複数のプレス工程から１の工程を選択して選択工程とし、その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状１とし、上記複数のプレス工程から選択され、上記選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程とし、その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状６としたとき、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含み、成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に上記選択部品形状１を切断する複数の断面を設定する断面設定工程と、各断面毎に、断面で切断した上記選択部品形状１の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した上記基準形状６での断面線長と、上記金属板の材料の一様伸びとに基づき、上記基準形状６を上記選択部品形状１に成形するために必要な材料の流入量をそれぞれ求める流入量算出工程と、各断面毎に、求めた上記流入量を、上記基準工程から上記選択工程までの各工程に分配する流入量分配工程と、上記分配された流入量に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程における、各断面毎の断面線長をそれぞれ算出する断面線長算出工程と、上記算出した断面線長に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程で用いる金型形状を決定する形状決定工程と、を備える。

上記選択工程は、最終のプレス工程であり、上記基準工程は、最初のプレス工程である、とすることが可能である。
この構成によれば、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても適用可能な、各工程の金型形状を設計可能となる。

（５）上記断面設定工程は、金属板を上記選択部品形状１に１工程で絞り成形した際に材料が主に流れ込む方向に交差し且つ成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に延びる軸αを設定し、上記設定される複数の断面を、上記軸αを含む複数の平面で切断した各断面とし、上記形状決定工程は、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程の各工程毎に、上記断面線長算出工程が算出した各断面毎の断面線長の総和を変えないという条件で、各断面毎の断面線長の長さを調整する調整工程を有し、上記形状決定工程は、上記調整工程で調整後の各断面毎の断面線長に基づき、プレス成形後の予成形形状を決定する。

上記調整工程では、例えば、上記軸αの延在方向からみて隣り合う断面間の、断面線長の差に基づき、断面線長を調整する。
このとき、上記選択部品形状１は、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状であることが好ましい。例えば、上記選択部品形状１は、天板部１Ａと、天板部１Ａの外周全周に連続する無端環状の側壁部１Ｂとを備える形状とする。
この構成によれば、外周方向全周から材料を流入させる必要があり、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても、更に、各プレス工程で稼ぐ材料の流入量を適正に設定できる金型を設計可能となる。

（６）複数の断面の数をｎとし、各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とし、各断面毎に、同一の断面で切断した、上記選択部品形状１での線長をＬ_ｉ１、上記基準形状６での線長をＬ_ｉ２とし、材料の一様伸びをＥｌとし、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程の数をｍとし、そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とした場合、上記流入量算出工程で算出する、断面ｉでの流入量（Ｌ_ｉ３）は、下記（１）式で求め、上記断面線長算出工程で算出する、ｊ回目の工程での断面ｉの断面線長（Ｌ_ｉ４）は、下記（２）式で求め、（１）式中の係数ａによって、材料の一様伸びに対してどの程度材料を伸ばすかを設定し、（２）式中の係数ｂ_ｋによって、全ｍ回のプレス工程の内、ｊ回目の工程でどの程度材料を流入させるかを設定し、係数ｂ_ｋ （１≦ｋ≦ｍ）は、Σ_ｊ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足する、ように構成する。
Ｌ_ｉ３ ＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａ・Ｅｌ ・・・（１）
ただし、０＜ａ＜１ とする
Ｌ_ｉ４ ＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）
ただし、０≦ｂ_ｋ≦１ とする
この構成によれば、より確実に各工程での適切な断面線長を設定した金型形状を設計可能となる。

（７）上記の金型の設計方法で設計した金型を用いたプレス部品の製造方法を提供する。
この構成によれば、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても適用可能な、プレス部品の製造方法を提供可能となる。

（８）複数のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形する際における、最終のプレス工程を除く各工程で使用する金型の金型形状を求める金型形状設計装置であって、上記複数のプレス工程から１の工程を選択して選択工程とし、その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状１とし、上記複数のプレス工程から選択され、上記選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程とし、その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状６としたとき、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含み、成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に上記選択部品形状１を切断する複数の断面を設定する断面設定部１０と、各断面毎に、断面で切断した上記選択部品形状１の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した上記基準形状６での断面線長と、上記金属板の材料の一様伸びとに基づき、上記基準形状６を上記選択部品形状１に成形するために必要な材料の流入量をそれぞれ求める流入量算出部１１Ｂと、各断面毎に、求めた上記流入量を、上記基準工程から上記選択工程までの各工程に分配する流入量分配部１２Ａと、上記分配された流入量に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程における、各断面毎の断面線長をそれぞれ算出する断面線長算出部１２Ｂと、上記算出した断面線長に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程での金型形状を決定する形状決定部１３と、を備える。

上記選択工程は、最終のプレス工程であり、上記基準工程は、最初のプレス工程である、とすることができる。
この構成によれば、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても適用可能な、各工程の金型形状を設計可能となる。

（９）上記断面設定部１０は、金属板を上記選択部品形状１に１工程で絞り成形した際に材料が主に流れ込む方向に交差し且つ成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に延びる軸αを設定し、上記設定される複数の断面を、上記軸αを含む複数の平面で切断した各断面とし、上記形状決定部１３は、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程の各工程毎に、上記断面線長算出部１２Ｂが算出した各断面毎の断面線長の総和を変えないという条件で、各断面毎の断面線長の長さを調整する調整部１３Ａを有し、上記形状決定部１３は、上記調整部１３Ａで調整後の各断面毎の断面線長に基づき、金型形状を決定する。

例えば、上記調整部１３Ａでは、上記軸αの延在方向からみて、隣り合う断面間の断面線長の差に基づき、断面線長を調整する。
上記選択部品形状１は、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状であることが好ましい。例えば、上記選択部品形状１は、天板部１Ａと、天板部１Ａの外周全周に連続する無端環状の側壁部１Ｂとを備える形状とする。
この構成によれば、外周方向全周から材料を流入させる必要があり、大きく絞り込まないと成形できないようなプレス部品形状を製造する場合であっても、更に、各プレス工程で稼ぐ材料の流入量を適正に設定できる金型を設計可能となる。

（１０）複数の断面の数をｎとし、各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とし、各断面毎に、同一の断面で切断した、上記選択部品形状１での線長をＬ_ｉ１、上記基準形状６での線長をＬ_ｉ２とし、材料の一様伸びをＥｌとし、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程の数をｍとし、そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とした場合、上記流入量算出部１１Ｂで算出する、断面ｉでの流入量（Ｌ_ｉ３）は、下記（１）式で求め、 上記断面線長算出部１２Ｂで算出する、ｊ回目の工程での断面ｉの断面線長（Ｌ_ｉ４）は、下記（２）式で求め、（１）式中の係数ａによって、材料の一様伸びに対してどの程度材料を伸ばすかを設定し、（２）式中の係数ｂ_ｋによって、全ｍ回のプレス工程の内、ｊ回目の工程でどの程度材料を流入させるかを設定し、係数ｂ_ｋ （１≦ｋ≦ｍ）は、Σ_ｊ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足する、構成とする。
Ｌ_ｉ３ ＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａ・Ｅｌ ・・・（１）
ただし、０＜ａ＜１ とする
Ｌ_ｉ４ ＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）
ただし、０≦ｂ_ｋ≦１ とする
この構成によれば、より確実に各工程での適切な断面線長を設定した金型形状を設計可能となる。

（１１）複数のプレス工程を経て金属板を最終部品形状にプレス成形してプレス部品の製造する際に、各工程で用いられる各金型であって、
上記複数のプレス工程から１の工程を選択して選択工程とし、その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状とし、上記複数のプレス工程から選択され、上記選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程とし、その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状とし、更に、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含み、
上記基準工程から上記選択工程までの各工程で使用される各金型の成形面について、
上記選択工程の金型の成形面は、上記選択部品形状に倣った形状であり、
上記基準形状の金属板を、上記選択工程の金型を用いて上記選択部品形状に１工程で絞り成形した際に、材料が主に流れ込む方向に交差し且つ上記板厚方向に沿った方向に延びる軸を設定し、上記軸を含む複数の平面で切断する複数の断面を設定し、
上記各断面毎に、断面で切断した上記選択部品形状の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した上記基準形状での断面線長と、上記金属板の材料の一様伸びとに基づき設定された材料の流入量から、各工程の金型の成形面における、上記複数の断面で切断した各断面形状が設定され、
上記複数の断面の数をｎとし、各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とし、各断面毎に、同一の断面で切断した、上記選択部品形状での線長をＬ_ｉ１、上記基準形状での線長をＬ_ｉ２とし、材料の一様伸びをＥｌとし、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程の数をｍとし、そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とした場合、
上記設定された材料の流入量について、断面ｉでの流入量（Ｌ_ｉ３）は、下記（１）式で設定され、
ｊ回目の工程で用いる金型の成形面における、断面ｉの断面線長（Ｌ_ｉ４）は、下記（２）式で表され、
係数ｂ_ｋ （１≦ｋ≦ｍ）は、Σ_ｊ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足する。
Ｌ_ｉ３ ＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａ・Ｅｌ ・・・（１）
ただし、０＜ａ＜１ とする
Ｌ_ｉ４ ＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）
ただし、０≦ｂ_ｋ≦１ とする

（１２）上記選択工程は、最終のプレス工程であり、上記基準工程は、最初のプレス工程である。
（１３）上記選択部品形状は、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状である。
（１４）上記選択部品形状は、天板部と、天板部の外周全周に連続する無端環状の側壁部とを備える形状である。
（１５）上記各工程毎の金型の成形面において、隣り合う断面間の断面線長の差が、予め設定した設定値以下である。

金属板からなるブランクを図２に示すような最終部品形状にプレス成形して製造する場合について検討した。
本実施形態に基づく実施例１では、断面の数ｎ＝２４、プレス工程の数ｍ＝２、係数ａ＝０．５、係数ｂ＝０．９、の条件で１回目のプレス工程での予成形形状を設計した。その予成形形状を図６に示す。この実施例１では、調整工程（調整部１３Ａ）の処理は省略した。この例では、第１回目のプレス工程（最初のプレス工程）は、絞り成形を有する。

なお、金属板として、材料の引張強度２７０ＭＰａ級のＧＡ鋼板（合金化溶融亜鉛めっき鋼板）を使用し、厚さを０．６５ｍｍｔとした。
この金属板を上記予成形形状の金型形状を用いて二回のプレス工程でプレス成形してみたところ、最終部品形状に成形することで割れ、しわなく良好な製品を得ことができた。
一方、一回のプレス工程で、ブランクから最終部品形状にプレス成形した場合、側壁部１Ｂの一部に大きな割れが発生し製品としての性能を満たしていなかった。

以上のように、本発明に基づき各工程での予成形形状（金型形状）を設計することで、割れ、しわなく良好な製品を得ることが可能となることが分かった。

ここで、本願が優先権を主張する、日本国特許出願２０２０－１４７６５６（２０２０年 ９月 ２日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。

１ 選択部品形状
１Ａ 天板部
１Ｂ 側壁部
６ 基準形状
１０ 断面設定部
１１ 必要流入量演算部
１１Ａ 線長算出部
１１Ｂ 流入量算出部
１２ 断面部品線長演算部
１２Ａ 流入量分配部
１２Ｂ 断面線長算出部
１３ 形状決定部
１３Ａ 調整部
１３Ｂ 形状設定部
α 軸

Claims (29)

1. 絞り成形で実行されるプレス工程を含む２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形するプレス部品の製造方法であって、
   上記金属板を一回のプレス工程で上記最終部品形状にプレス成形する場合における、成形前の金属板に対する上記最終部品形状の断面線長の増加量に基づき、上記最終部品形状に成形するために必要な材料の流入量を求め、
   求めた材料の流入量を、最終のプレス工程を含む各工程に分配し、分配した流入量に基づき、最終のプレス工程以外の工程でのプレス成形後の予成形形状を決定することを特徴とするプレス部品の製造方法。
2. 複数のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形するプレス部品の製造方法であって、
   上記複数のプレス工程から１の工程を選択して選択工程とし、その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状とし、上記複数のプレス工程から選択され、上記選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程とし、その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状としたとき、
   上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含み、
   成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に上記選択部品形状を切断する複数の断面を設定する断面設定工程と、
   各断面毎に、断面で切断した上記選択部品形状の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した上記基準形状での断面線長と、上記金属板の材料の一様伸びとに基づき、上記基準形状を上記選択部品形状に成形するために必要な材料の流入量をそれぞれ求める流入量算出工程と、
   各断面毎に、求めた上記流入量を、上記基準工程から上記選択工程までの各工程に分配する流入量分配工程と、
   上記分配された流入量に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程における、各断面毎の断面線長をそれぞれ算出する断面線長算出工程と、
   上記算出した断面線長に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程での、プレス成形後の予成形形状を決定する形状決定工程と、
   を備えることを特徴とするプレス部品の製造方法。
3. 上記選択工程は、最終のプレス工程であり、上記基準工程は、最初のプレス工程である、ことを特徴とする請求項２に記載したプレス部品の製造方法。
4. 上記断面設定工程は、上記基準形状の金属板を上記選択部品形状に１工程で絞り成形した際に材料が主に流れ込む方向に交差し且つ上記板厚方向に沿った方向に延びる軸を設定し、上記設定される複数の断面を、上記軸を含む複数の平面で切断した各断面とし、
   上記形状決定工程は、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程毎に、上記断面線長算出工程が算出した各断面毎の断面線長の総和を変えないという条件で、各断面毎の断面線長の長さを調整する調整工程を有し、
   上記形状決定工程は、上記調整工程で調整後の各断面毎の断面線長に基づき、プレス成形後の予成形形状を決定する、
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載したプレス部品の製造方法。
5. 上記調整工程では、隣り合う断面間の断面線長の差に基づき、断面線長を調整することを特徴とする請求項４に記載したプレス部品の製造方法。
6. 複数の断面の数をｎとし、各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とし、各断面毎に、同一の断面で切断した、上記選択部品形状での線長をＬ_ｉ１、上記基準形状での線長をＬ_ｉ２とし、材料の一様伸びをＥｌとし、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程の数をｍとし、そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とした場合、
   上記流入量算出工程で算出する、断面ｉでの流入量（Ｌ_ｉ３）は、下記（１）式で求め、
   上記断面線長算出工程で算出する、ｊ回目の工程での断面ｉの断面線長（Ｌ_ｉ４）は、下記（２）式で求め、
   （１）式中の係数ａによって、材料の一様伸びに対してどの程度材料を伸ばすかを設定し、（２）式中の係数ｂ_ｋによって、全ｍ回のプレス工程の内、ｊ回目の工程でどの程度材料を流入させるかを設定し、係数ｂ_ｋ （１≦ｋ≦ｍ）は、Σ_ｊ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足する、
   ことを特徴とする請求項２～請求項５のいずれか１項に記載したプレス部品の製造方法。
   Ｌ_ｉ３ ＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａ・Ｅｌ ・・・（１）
   ただし、０＜ａ＜１ とする
   Ｌ_ｉ４ ＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）
   ただし、０≦ｂ_ｋ≦１ とする
7. 上記選択部品形状は、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状であることを特徴とする請求項２～請求項６のいずれか１項に記載したプレス部品の製造方法。
8. 上記選択部品形状は、天板部と、天板部の外周全周に連続する無端環状の側壁部とを備える形状であることを特徴とする請求項７に記載したプレス部品の製造方法。
9. 絞り成形で実行されるプレス工程を含む２工程以上のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形する際に用いられる金型の設計方法であって、
   上記金属板を一回のプレス工程で上記最終部品形状にプレス成形する場合における、成形前の金属板に対する上記最終部品形状の断面線長の増加量に基づき、上記最終部品形状に成形するために必要な材料の流入量を求め、
   求めた材料の流入量を、最終のプレス工程を含む各工程に分配し、分配した流入量に基づき、最終のプレス工程以外の工程で用いる金型形状を決定することを特徴とする金型の設計方法。
10. 複数のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形する際に用いられる金型の設計方法であって、
    上記複数のプレス工程から１の工程を選択して選択工程とし、その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状とし、上記複数のプレス工程から選択され、上記選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程とし、その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状としたとき、
    上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含み、
    成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に上記選択部品形状を切断する複数の断面を設定する断面設定工程と、
    各断面毎に、断面で切断した上記選択部品形状の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した上記基準形状での断面線長と、上記金属板の材料の一様伸びとに基づき、上記基準形状を上記選択部品形状に成形するために必要な材料の流入量をそれぞれ求める流入量算出工程と、
    各断面毎に、求めた上記流入量を、上記基準工程から上記選択工程までの各工程に分配する流入量分配工程と、
    上記分配された流入量に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程における、各断面毎の断面線長をそれぞれ算出する断面線長算出工程と、
    上記算出した断面線長に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程で用いる金型形状を決定する形状決定工程と、
    を備えることを特徴とする金型の設計方法。
11. 上記選択工程は、最終のプレス工程であり、上記基準工程は、最初のプレス工程である、ことを特徴とする請求項１０に記載した金型の設計方法。
12. 上記断面設定工程は、上記基準形状の金属板を上記選択部品形状に１工程で絞り成形した際に材料が主に流れ込む方向に交差し且つ上記板厚方向に沿った方向に延びる軸を設定し、上記設定される複数の断面を、上記軸を含む複数の平面で切断した各断面とし、
    上記形状決定工程は、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程の各工程毎に、上記断面線長算出工程が算出した各断面毎の断面線長の総和を変えないという条件で、各断面毎の断面線長の長さを調整する調整工程を有し、
    上記形状決定工程は、上記調整工程で調整後の各断面毎の断面線長に基づき、プレス成形後の予成形形状を決定する、
    ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載した金型の設計方法。
13. 上記調整工程では、隣り合う断面間の断面線長の差に基づき、断面線長を調整することを特徴とする請求項１２に記載した金型の設計方法。
14. 複数の断面の数をｎとし、各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とし、各断面毎に、同一の断面で切断した、上記選択部品形状での線長をＬ_ｉ１、上記基準形状での線長をＬ_ｉ２とし、材料の一様伸びをＥｌとし、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程の数をｍとし、そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とした場合、
    上記流入量算出工程で算出する、断面ｉでの流入量（Ｌ_ｉ３）は、下記（１）式で求め、
    上記断面線長算出工程で算出する、ｊ回目の工程での断面ｉの断面線長（Ｌ_ｉ４）は、下記（２）式で求め、
    （１）式中の係数ａによって、材料の一様伸びに対してどの程度材料を伸ばすかを設定し、（２）式中の係数ｂ_ｋによって、全ｍ回のプレス工程の内、ｊ回目の工程でどの程度材料を流入させるかを設定し、係数ｂ_ｋ （１≦ｋ≦ｍ）は、Σ_ｊ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足する、
    ことを特徴とする請求項１０～請求項１３のいずれか１項に記載した金型の設計方法。
    Ｌ_ｉ３ ＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａ・Ｅｌ ・・・（１）
    ただし、０＜ａ＜１ とする
    Ｌ_ｉ４ ＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）
    ただし、０≦ｂ_ｋ≦１ とする
15. 上記選択部品形状は、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状であることを特徴とする請求項１０～請求項１４のいずれか１項に記載した金型の設計方法。
16. 上記選択部品形状は、天板部と、天板部の外周全周に連続する無端環状の側壁部とを備える形状であることを特徴とする請求項１５に記載した金型の設計方法。
17. 請求項９～請求項１６のいずれか１項に記載の金型の設計方法で設計した金型を用いたことを特徴とするプレス部品の製造方法。
18. 複数のプレス工程を経て、金属板を最終部品形状にプレス成形する際における、最終のプレス工程を除く各工程で使用する金型の金型形状を求める金型形状設計装置であって、
    上記複数のプレス工程から１の工程を選択して選択工程とし、その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状とし、上記複数のプレス工程から選択され、上記選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程とし、その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状としたとき、
    上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含み、
    成形前の金属板の板厚方向に沿った方向に上記選択部品形状を切断する複数の断面を設定する断面設定部と、
    各断面毎に、断面で切断した上記選択部品形状の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した上記基準形状での断面線長と、上記金属板の材料の一様伸びとに基づき、上記基準形状を上記選択部品形状に成形するために必要な材料の流入量をそれぞれ求める流入量算出部と、
    各断面毎に、求めた上記流入量を、上記基準工程から上記選択工程までの各工程に分配する流入量分配部と、
    上記分配された流入量に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程における、各断面毎の断面線長をそれぞれ算出する断面線長算出部と、
    上記算出した断面線長に基づき、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程までの各工程での金型形状を決定する形状決定部と、
    を備えることを特徴とする金型形状設計装置。
19. 上記選択工程は、最終のプレス工程であり、上記基準工程は、最初のプレス工程である、ことを特徴とする請求項１８に記載した金型形状設計装置。
20. 上記断面設定部は、上記基準形状の金属板を上記選択部品形状に１工程で絞り成形した際に材料が主に流れ込む方向に交差し且つ上記板厚方向に沿った方向に延びる軸を設定し、上記設定される複数の断面を、上記軸を含む複数の平面で切断した各断面とし、
    上記形状決定部は、上記基準工程から上記選択工程の１つ前の工程の各工程毎に、上記断面線長算出部が算出した各断面毎の断面線長の総和を変えないという条件で、各断面毎の断面線長の長さを調整する調整部を有し、
    上記形状決定部は、上記調整部で調整後の各断面毎の断面線長に基づき、金型形状を決定する、
    ことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載した金型形状設計装置。
21. 上記調整部では、隣り合う断面間の断面線長の差に基づき、断面線長を調整することを特徴とする請求項２０に記載した金型形状設計装置。
22. 複数の断面の数をｎとし、各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とし、各断面毎に、同一の断面で切断した、上記選択部品形状での線長をＬ_ｉ１、上記基準形状での線長をＬ_ｉ２とし、材料の一様伸びをＥｌとし、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程の数をｍとし、そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とした場合、
    上記流入量算出部で算出する、断面ｉでの流入量（Ｌ_ｉ３）は、下記（１）式で求め、
    上記断面線長算出部で算出する、ｊ回目の工程での断面ｉの断面線長（Ｌ_ｉ４）は、下記（２）式で求め、
    （１）式中の係数ａによって、材料の一様伸びに対してどの程度材料を伸ばすかを設定し、（２）式中の係数ｂ_ｋによって、全ｍ回のプレス工程の内、ｊ回目の工程でどの程度材料を流入させるかを設定し、係数ｂ_ｋ （１≦ｋ≦ｍ）は、Σ_ｊ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足する、
    ことを特徴とする請求項１８～請求項２１のいずれか１項に記載した金型形状設計装置。
    Ｌ_ｉ３ ＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａ・Ｅｌ ・・・（１）
    ただし、０＜ａ＜１ とする
    Ｌ_ｉ４ ＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）
    ただし、０≦ｂ_ｋ≦１ とする
23. 上記選択部品形状は、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状であることを特徴とする請求項１８～請求項２２のいずれか１項に記載した金型形状設計装置。
24. 上記選択部品形状は、天板部と、天板部の外周全周に連続する無端環状の側壁部とを備える形状であることを特徴とする請求項２３に記載した金型形状設計装置。
25. 複数のプレス工程を経て金属板を最終部品形状にプレス成形してプレス部品の製造する際に、各工程で用いられる各金型であって、
    上記複数のプレス工程から１の工程を選択して選択工程とし、その選択工程で得られる部品形状を選択部品形状とし、上記複数のプレス工程から選択され、上記選択工程よりも前に実行される１のプレス工程を基準工程とし、その基準工程でプレス成形する前の金属板の形状を基準形状とし、更に、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程に、絞り成形を有するプレス工程を含み、
    上記基準工程から上記選択工程までの各工程で使用される各金型の成形面について、
    上記選択工程の金型の成形面は、上記選択部品形状に倣った形状であり、
    上記基準形状の金属板を、上記選択工程の金型を用いて上記選択部品形状に１工程で絞り成形した際に、材料が主に流れ込む方向に交差し且つ上記板厚方向に沿った方向に延びる軸を設定し、上記軸を含む複数の平面で切断する複数の断面を設定し、
    上記各断面毎に、断面で切断した上記選択部品形状の断面線長と、その断面と同一の断面で切断した上記基準形状での断面線長と、上記金属板の材料の一様伸びとに基づき設定された材料の流入量から、各工程の金型の成形面における、上記複数の断面で切断した各断面形状が設定され、
    上記複数の断面の数をｎとし、各断面を識別する添え字をｉ （１≦ｉ≦ｎ）とし、各断面毎に、同一の断面で切断した、上記選択部品形状での線長をＬ_ｉ１、上記基準形状での線長をＬ_ｉ２とし、材料の一様伸びをＥｌとし、上記基準工程から上記選択工程までのプレス工程の数をｍとし、そのプレス工程を識別する添え字をｊ（１≦ｊ≦ｍ）とした場合、
    上記設定された材料の流入量について、断面ｉでの流入量（Ｌ_ｉ３）は、下記（１）式で設定され、
    ｊ回目の工程で用いる金型の成形面における、断面ｉの断面線長（Ｌ_ｉ４）は、下記（２）式で表され、
    係数ｂ_ｋ （１≦ｋ≦ｍ）は、Σ_ｊ＝１ ^ｍ（ｂ_ｋ）＝１を満足する、
    ことを特徴とする金型。
    Ｌ_ｉ３ ＝Ｌ_ｉ１ － Ｌ_ｉ２ － ａ・Ｅｌ ・・・（１）
    ただし、０＜ａ＜１ とする
    Ｌ_ｉ４ ＝Ｌ_ｉ２ ＋ Σ_ｋ＝１ ^ｊ（ｂ_ｋ・Ｌ_ｉ３） ・・・（２）
    ただし、０≦ｂ_ｋ≦１ とする
26. 上記選択工程は、最終のプレス工程であり、上記基準工程は、最初のプレス工程である、ことを特徴とする請求項２５に記載した金型。
27. 上記選択部品形状は、一回のプレス工程で成形した際に、平面視で、板の外周の複数方向から中央側に向けて材料の流入がある形状であることを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載した金型。
28. 上記選択部品形状は、天板部と、天板部の外周全周に連続する無端環状の側壁部とを備える形状であることを特徴とする請求項２７に記載した金型。
29. 上記各工程毎の金型の成形面において、隣り合う断面間の断面線長の差が、予め設定した設定値以下である、することを特徴とする請求項２５～請求項２８のいずれか１項に記載した金型。

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