JP7131076B2 - プレス品を生産する方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス品を生産する方法に関する。さらに詳しくは、曲げ成形により伸びフランジ部を含むプレス品を生産する方法に関する。

車両の車体フレームには高い強度が要求される。そのため、車体フレームの材料には高強度の鋼板等の金属が採用されることが多い。このような高強度の金属を材料とする車体フレームを構成する部品は、プレスによって成形される。

車体フレームを構成する部品の断面形状は、天板部及び縦壁部を含むＵ字形状又はハット形状であることが多い。また、車体フレームは湾曲した部分を有することが多い。湾曲した部分は例えば、４輪自動車の上下方向に延びるセンターピラーのＴ字形状の上端部及び下端部である。プレスによって湾曲した部分を有する部品を成形すると、材料の変形に伴い湾曲した部分が引張応力を受ける。この引張応力を受ける湾曲した部分は「伸びフランジ部」と言われる。伸びフランジ部に過剰な引張応力が負荷される成形を行うと、伸びフランジ部で破断が生じやすい。

破断を抑制したプレス品を生産する方法は例えば、特開２０１７－１３６６２４号公報（特許文献１）に開示されている。

特許文献１に記載のプレス品を生産する方法では、ダイ、ダイから突出する押圧部材、ダイ及び押圧部材と対向するブランクホルダ、及びダイと対向し、ブランクホルダの外側に配置されたパンチを含むプレス装置でブランクを曲げ成形する。具体的には、ブランクをブランクホルダと押圧部材とで挟み込む。その後、押圧部材と押圧部材の外側に配置されたダイの凸部とでブランクを曲げ成形する。これにより、プレス品の成形不良が抑制される、と特許文献１には記載されている。

特開２０１７－１３６６２４号公報

しかしながら、一般に、伸びフランジ部を含むプレス品を曲げ成形すれば、シワが生じやすい。特に、ハット断面形状等のプレス品の天板部にシワが発生しやすい。このようなシワの発生を抑えようとすると、伸びフランジ部を含むプレス品の端部等にて破断が生じやすい。そのため伸びフランジ部を含むプレス品の成形においては、所望の形状に成形しつつ、シワの発生及び破断の双方を回避することが困難であることが多い。

本発明の目的は、シワの発生及び破断を抑制しながら、所望の形状のプレス品を生産する方法を提供することである。

本実施形態のプレス品を生産する方法は、パンチ、パンチと対向するダイ及びパンチと対向するパッドを含むプレス装置によって、曲げ成形により伸びフランジ部を含むプレス品を生産する。プレス品を生産する方法は、配置工程と、第３領域拘束工程と、第１領域押し込み工程と、第２領域加工工程と、を含む。配置工程では、プレス品の伸びフランジ部の端となる部分を含む第１領域、第１領域よりも内側に位置する第２領域、第２領域よりも内側に位置する第３領域を含むブランクをプレス装置に配置する。第３領域拘束工程では、配置工程後、パッドとパンチとを近づけ、パッドとパンチとでブランクとパッドとの間に隙間を空けて第３領域を拘束する。第１領域押し込み工程では、第３領域拘束工程後、ダイとパンチとを近づけ、ダイと第１領域を接触させ、ダイによって第１領域をパンチ側に押し込む。第２領域加工工程では、第１領域押し込み工程の開始後、パンチと第２領域を接触させ、かつ、ダイと第２領域を接触させて、パンチ及びダイによって第２領域を加工する。

本発明によるプレス品を生産する方法によれば、シワの発生及び破断を抑制しながら、ブランクを所望の形状のプレス品を生産することができる。

図１は、曲げ成形を示す断面図である。 図２は、パッド曲げ成形を示す断面図である。 図３は、伸びフランジ部を含むプレス品の斜視図である。 図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線での断面図である。 図５は、第１実施形態のプレス装置を示す断面図である。 図６は、ブランクの平面図である。 図７は、第１実施形態の配置工程を示す断面図である。 図８は、第１実施形態の第３領域拘束工程を示す断面図である。 図９は、第１実施形態の第１領域押し込み工程を示す断面図である。 図１０は、第１実施形態の第２領域加工工程を示す断面図である。 図１１は、第１実施形態の第２領域加工工程終了時を示す断面図である。 図１２は、第２実施形態のプレス装置を示す断面図である。 図１３は、第２実施形態の配置工程を示す断面図である。 図１４は、第２実施形態の第３領域拘束工程を示す断面図である。 図１５は、第２実施形態の第１領域押し込み工程を示す断面図である。 図１６は、第２実施形態の第２領域加工工程を示す断面図である。 図１７は、第２実施形態の第２領域加工工程終了時を示す断面図である。 図１８は、第３実施形態のプレス装置を示す断面図である。 図１９は、第３実施形態の配置工程を示す断面図である。 図２０は、第３実施形態の第３領域拘束工程を示す断面図である。 図２１は、第３実施形態の第１領域押し込み工程を示す断面図である。 図２２は、第３実施形態の第２領域加工工程を示す断面図である。 図２３は、第３実施形態の第２領域加工工程終了時を示す断面図である。 図２４は、本実施例で成形したプレス品のモデルの斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［曲げ成形及びパッド曲げ成形］
初めに、一般的な曲げ成形及び一般的なパッド曲げ成形について説明する。

図１は、曲げ成形を示す断面図である。以下、「断面」は特に断りのない限りプレス方向に沿った断面を意味する。図１を参照して、一般的な曲げ成形は、パンチ１０１及びダイ１０２によって行われる。ブランク１０をパンチ１０１の上に配置し、ダイ１０２を下降させる。ダイのパンチに最も近いダイ頂部１０３がブランク１０の一方の端部と接触する。ダイ頂部１０３がブランク１０の一方の端部と接触すると、パンチ頂部１０４上のブランクの他方の端部がパンチ頂部１０４から離れる。ブランク１０の他方の端部がパンチ頂部１０４から離れているため、ダイ１０２とパンチ頂部１０４との間に余剰な材料が存在する。この状態からダイ１０２を下死点に到達させると、この余剰な材料がシワとなる。この曲げ成形によるシワの発生を抑制する方法として、パッド曲げ成形がある。

図２は、パッド曲げ成形を示す断面図である。図２を参照して、一般的なパッド曲げ成形は、パンチ１０１、ダイ１０２及びパッド１１０によって行われる。上述したように、単なる曲げ成形では、ダイ頂部１０３がブランク１０の一方の端部を加工し始めると、ブランク１０の他方の端部がパンチ頂部１０４から離れる。そこで、パッド曲げ成形では、パッド１１０がパンチ頂部１０４にブランクの他方の端部を押し付ける。その後、ダイ頂部１０３がブランクの一方の端部を加工し始める。したがって、曲げ成形中、ブランクの他方の端部がパンチ頂部１０４から離れることがなく、シワの発生が抑制される。

しかしながら、パッド曲げ成形では、成形中、パンチ１０１とパッド１１０とによってブランク１０が挟まれている。したがって、パッド曲げ成形中、パンチ１０１とパッド１１０とで挟まれているブランクの領域では、材料の流動が抑制される。そのため、特に伸びフランジ部を含むプレス品をパッド曲げ成形すると、ブランクの伸びフランジ部に破断が生じることがある。

［伸びフランジ部］
図３は、伸びフランジ部を含むプレス品の斜視図である。図３では、伸びフランジ部を含むプレス品の例として、４輪自動車のセンターピラーの下端部を示す。図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線での断面図である。図３及び図４を参照して、センターピラー１０５の延伸方向に垂直な断面、すなわち水平方向断面は、ハット形状である。センターピラー１０５は、天板部１０７と、縦壁部１０８と、フランジ部１０９とを含む。センターピラー１０５の下端部はサイドステップ１０６と繋がるため、Ｔ字形状である。そのため、センターピラー１０５の下端部は略直角に湾曲している。この湾曲している部分の成形中、湾曲している縦壁部１０８及び湾曲しているフランジ部１０９では、材料が図３中の矢印の方向に移動する。したがって、湾曲している縦壁部１０８及び湾曲しているフランジ部１０９には引張応力が生じる。本明細書では、このような成形中に引張応力を受ける湾曲した部分を伸びフランジ部という。この引張応力が過剰に大きくなれば、ブランクは破断する。

本発明者は、シワを抑制し、かつ、伸びフランジ部での破断を抑制するパッド曲げ成形を検討した。上述したように、パッド曲げ成形では、パッドとパンチとでブランクを挟むことによって材料が流動し難い。そのため、パッド曲げ成形中に、伸びフランジ部に材料が流れ込まず、引張応力が大きくなり、破断しやすくなる。

そこで本発明者は、パッド曲げ成形において、僅かな隙間を空けてブランクをパッドとパンチとで挟む（拘束する）という着想に至った。これにより、パッド曲げ成形中、パッドとパンチとによってブランクが完全に挟まれないため、一般的なパッド曲げ成形と比べて材料が流動し易くなる。したがって、パッド曲げ成形中に伸びフランジ部に材料が流れ込みやすくなり、伸びフランジ部の破断を抑制できる。また、パッドとパンチとの間の距離はブランクの板厚よりも僅かに大きいだけであるので、パッド曲げ成形中にブランクがパンチから大きく離れることがなく、シワの発生も抑制できる。

さらに本発明者は、ダイによって最初に成形し始める領域を、パッドとパンチとでブランクを拘束する位置からより離すという着想に至った。換言すれば、ブランクの伸びフランジ部の端から最初にダイと接触するブランクの位置までの領域（第１領域）と、パッドとパンチとで拘束しているブランクの領域（第３領域）との間に、パッド曲げ成形開始後、一定時間ダイに接触しない領域（第２領域）を設ける。これにより、ブランクの第１領域がダイによってパンチ側に押し込まれ始めてから一定時間後に第２領域がダイによってパンチ側に押し込まれ始める。このことは、ダイの第１領域と接触する部分の成形ストロークが、ダイの第２領域と接触する部分の成形ストロークよりも大きいことを意味する。ブランクの第１領域の成形ストロークが増大することによって、ブランクの第１領域が成形されている時間が長くなる。また、パッドとパンチとで挟まれていないブランクの領域（第１領域及び第２領域）がパンチ側に押し込まれている間、パッドとパンチとで挟まれているブランクの領域（第３領域）の材料は流動する。したがって、第１領域が成形されている時間が長くなった分、ブランクの第３領域の材料が流動する時間も長くなる。これにより、成形中にブランクの第３領域から伸びフランジ部に材料が流れ込み易くなり、伸びフランジ部の破断が抑制できる。

（１）以上の知見に基づいた本実施形態のプレス品を生産する方法は、パンチ、パンチと対向するダイ及びパンチと対向するパッドを含むプレス装置によって、曲げ成形により伸びフランジ部を含むプレス品を生産する。プレス品を生産する方法は、配置工程と、第３領域拘束工程と、第１領域押し込み工程と、第２領域加工工程と、を含む。配置工程では、プレス品の伸びフランジ部の端となる部分を含む第１領域、第１領域よりも内側に位置する第２領域、第２領域よりも内側に位置する第３領域を含むブランクをプレス装置に配置する。第３領域拘束工程では、配置工程後、パッドとパンチとを近づけ、パッドとパンチとでブランクとパッドとの間に隙間を空けて第３領域を拘束する。第１領域押し込み工程では、第３領域拘束工程後、ダイとパンチとを近づけ、ダイと第１領域を接触させ、ダイによって第１領域をパンチ側に押し込む。第２領域加工工程では、第１領域押し込み工程の開始後、パンチと第２領域を接触させ、かつ、ダイと第２領域を接触させて、パンチ及びダイによって第２領域を加工する。

配置工程では、プレス方向においてパッドとパンチとの距離はブランクの板厚よりも僅かに大きい。すなわち、ブランクの第３領域とパッドとの間に僅かな隙間が設けられる。これにより、ブランクの第３領域の材料が流動し易くなり、曲げ成形中、伸びフランジ部にブランクの第３領域の材料が流れ込みやすい。そのため、伸びフランジ部での破断が抑制される。また、ブランクの第３領域とパッドとの隙間は僅かであるため、曲げ成形中、ブランクの第３領域がパンチから大きく離れない。したがって、プレス品のシワの発生が抑制される。また、第１領域押し込み工程では、伸びフランジ部の端側にあるブランクの第１領域が先行してダイによりパンチに向けて押し込まれる。第１領域の押し込みが開始されてから一定時間後に、ブランクの第２領域がパンチ及びダイによって加工される。つまり、ダイのブランクの第１領域と接触する部分の成形ストロークが、パッドのみを使用する場合（従来のパッド曲げ成形）と比べて増大する。そして、上述したように成形ストロークが増大することで、成形中にブランクの第３領域から伸びフランジ部への材料の流れ込みが多くなる。このため、伸びフランジ部に材料が供給されやすく、伸びフランジ部での破断が抑制される。

（２）上記（１）のプレス品を生産する方法において、第３領域拘束工程では、隙間はブランクの板厚の１２０％以下であるのが好ましい。また、隙間はブランクの板厚の１１０％以下であるのがより好ましい。

隙間が大きすぎれば、曲げ成形中にブランクの第３領域がパンチから大きく離れるため、隙間は所定以下である方がよい。なお、隙間とは、ブランクの第３領域を拘束するパンチの領域とパッドの領域とのプレス方向に沿った距離を意味する。

（３）上記（１）又は（２）のプレス品を生産する方法において、第２領域加工工程では、ダイ又はパンチを下死点に到達させ、第２領域の加工の終了と同時に第１領域の加工も終了させるのが好ましい。

一体のパンチ及び一体のダイを用い、曲げ成形を実施すれば、ブランクの第１領域及び第２領域は同時に加工が終了する。一体のパンチ及び一体のダイを用いれば、プレス装置の構造が簡素になる。

（４）上記（３）のプレス品を生産する方法において、ブランクは、第１領域押し込み工程の開始前に予め加熱されるのが好ましい。

ブランクを加熱することでブランクの延性が高くなり、難成形のプレス品を成形しやすくなる。また、本実施形態のプレス品を生産する方法では、第１領域の押し込み後第２領域の加工開始前までの一定時間、第２領域は金型と接触しない。これにより、ダイの下死点到達前におけるブランクと金型との接触時間及び接触領域を極力低減することができるので、局所的な変形や特性のムラの発生を回避でき、熱間又は温間での曲げ成形の成形性を向上させることができる。

（５）上記（４）のプレス品を生産する方法において、ブランクは鋼製であり、ブランクの加熱温度は７００℃以上であるのが好ましい。

多くの鋼では、７００℃以上に加熱することで金属組織がオーステナイト化する。７００℃以上に加熱されたブランクをプレス成形すれば、ブランクと金型との接触により、ブランクが焼入れされる。これにより、高強度のプレス品が得られる。このような方法はホットスタンプと言われる。

（６）上記（１）～（５）のプレス品を生産する方法は次のような構成で実現できる。ダイは、ダイのダイ頂部よりもパンチに向かって突出する突起部を含む。第１領域押し込み工程では、突起部と第１領域を接触させ、突起部によって第１領域をパンチ側に押し込む。

（７）上記（１）～（６）のプレス品を生産する方法は次のような構成でも実現できる。パンチは、パンチの先端加工部よりもダイに向かって突出し、ダイ又はパンチが下死点に到達した際にパンチの凹部に収容されるインナーパッドを含む。配置工程において、第３領域がインナーパッドに対応する位置になるようにブランクを配置する。第３領域拘束工程では、パッドとインナーパッドとを近づけ、パッドとインナーパッドとで隙間を空けて第３領域を拘束する。

以下、本実施形態のプレス品を生産する方法について詳述する。プレス品を生産する方法は、配置工程と、第３領域拘束工程と、第１領域押し込み工程と、第２領域加工工程とを含む。本実施形態のプレス品を生産する方法は、曲げ成形により伸びフランジ部を含むプレス品を生産する方法である。

［第１実施形態］
［プレス装置］
第１実施形態のプレス装置について説明する。第１実施形態のプレス装置は、後述する第１実施形態のプレス品を生産する方法を実施するための装置である。

図５は、第１実施形態のプレス装置を示す断面図である。図５を参照して、プレス装置１は、パンチ３と、ダイ２と、パッド４と、ディスタンスブロック５とを含む。

パンチ３は、下型として配置され、プレス方向においてダイ２と対向する。パンチ３は例えば、ボルスタプレートに固定される。パンチ３は、パンチ頂部３１と、パンチ肩部３０と、パンチ縦壁部３２と、パンチ底部３３とを含む。パンチ頂部３１は、プレス方向においてパンチ底部３３よりもダイ２側に突出する。換言すれば、パンチ頂部３１は、パンチ底部３３よりも鉛直方向において上方に配置される。パンチ頂部３１はプレス品の天板部の形状に対応する形状を有する。パンチ肩部３０は、パンチ頂部３１とパンチ縦壁部３２との間に設けられ、両者をつなぐ。断面視で、パンチ肩部３０は湾曲した形状を有する。

パンチ底部３３は、パンチ頂部３１の外側に配置される。別の言葉で言えば、パンチ底部３３は、平面視で、パンチ頂部３１の周囲に配置される。つまり、本明細書でいう「外側」とはプレス装置１の外枠方向を意味する。パンチ底部３３は、パンチ頂部３１よりも鉛直方向において下方に配置される。パンチ底部３３はプレス品のフランジ部の形状に対応する形状を有する。

パンチ縦壁部３２は、パンチ頂部３１とパンチ底部３３との間に配置され、パンチ頂部３１とパンチ底部３３とをつなぐ。パンチ縦壁部３２は、鉛直方向に延びる。ここで、パンチ縦壁部３２は厳密に鉛直方向に延びる場合に限定されず、鉛直方向から０～４５度傾斜した方向に延びる場合も含む。後述する、ダイ縦壁部２２も同様である。パンチ縦壁部３２はプレス品の縦壁部の形状に対応する形状を有する。

ダイ２は、上型として配置される。ダイ２は例えば、スライドに取り付けられる。スライドは周知の構成に取り付けられ、スライドをパンチ３に接近及び離間させることで、ダイ２がパンチ３に接近及び離間する。

ダイ２は、突起部６と、ダイ頂部２３と、ダイ肩部２０と、ダイ縦壁部２２と、凹部２１とを含む。凹部２１は、パッド４を収容可能である。凹部２１は、パンチ頂部３１と対向する。

ダイ頂部２３は、凹部２１の外側に配置される。ダイ頂部２３は、パンチ底部３３と対向する。ダイ頂部２３は、プレス方向において凹部２１よりもパンチ３側に突出する。すなわち、ダイ頂部２３は、凹部２１よりも鉛直方向において下方に配置される。ダイ頂部２３は、プレス品のフランジ部の形状に対応する形状を有する。ダイ肩部２０は、ダイ頂部２３とダイ縦壁部２２との間に設けられ、両者をつなぐ。断面視で、ダイ肩部２０は湾曲した形状を有する。

ダイ縦壁部２２は、凹部２１とダイ頂部２３との間に配置され、凹部２１とダイ頂部２３とをつなぐ。ダイ縦壁部２２は、鉛直方向に延びる。ダイ縦壁部２２は、プレス品の縦壁部の形状に対応する形状を有する。

突起部６は、ダイ頂部２３の外側に配置される。突起部６は、先端部２５を含む。突起部の先端部２５は、プレス方向においてダイ頂部２３よりもパンチ３側に突出する。すなわち、突起部６の先端部２５は、ダイ頂部２３よりも鉛直方向において下方に配置される。突起部６の先端部２５は、ダイの各部分のうち最もパンチ３側に向けて突出する。突起部６の先端部２５は、プレス品の形状に対応する形状を有さない。なぜなら、後述するように、ダイ２が下死点に到達した際、突起部６はブランクと接触しないからである。

パッド４は、ダイ２の凹部２１に弾性部材７を介して取り付けられる。弾性部材７は例えば、スプリング、ダイクッション、油圧シリンダ等である。パッド４は、パッド先端部４１を含む。パッド先端部４１は、パンチ頂部３１とプレス方向において対向する。ダイ２が上死点の位置であるとき、パッド先端部４１は、プレス方向においてダイの突起部６の先端部２５よりもパンチ３側に突出する。したがって、ダイ２が下降すると、最初にパッド先端部４１とパンチ頂部３１とでブランクの第３領域を拘束できる。

ディスタンスブロック５は、パンチのパンチ頂部３１上に配置される。ディスタンスブロック５は、パッド４とプレス方向において対向する位置に配置される。ただし、ディスタンスブロック５はブランクが配置される位置には配置されない。ディスタンスブロック５は、パッド４とパンチ頂部３１との距離をブランクの第３領域の板厚よりも大きく維持する。したがって、この機能を有するのであればディスタンスブロック５の材質は特に限定されない。しかしながら、パッド４がディスタンスブロック５に接触した後、ダイ２がさらに下降すると弾性部材７の弾性機能により、パッド４はディスタンスブロック５に力を加える。したがって、ディスタンスブロック５は、パッド４とパンチ３との距離を維持するため、鋼等の強度の高い金属であるのが好ましい。

［プレス品を生産する方法］
第１実施形態のプレス品を生産する方法について説明する。第１実施形態のプレス品を生産する方法では、上述の第１実施形態のプレス装置を用いる。第１実施形態のプレス品を生産する方法は、冷間で実施される。

［配置工程］
図６は、ブランクの平面図である。図６では、例として、センターピラーに成形されるブランクを示す。ブランク１０は、端１５を含む第１領域１１、第１領域１１よりも内側に位置する第２領域１２、第２領域１２よりも内側に位置する第３領域１３を含む。ブランク１０の第１領域１１の端１５は、プレス品の伸びフランジ部の端となる部分である。例えば図４中の符号１１１で示される部分がプレス品の伸びフランジ部の端となる部分に相当する。ブランクの内側とは、ブランクの伸びフランジ部の端１５から離れる方向の領域を意味する。第１領域１１は、ブランクの伸びフランジ部の端１５から所定の距離の領域である。この所定の距離は、プレス品の形状による。すなわち、後述するように、第１領域１１は、伸びフランジ部の端１５からダイと最初に接触するブランクの位置までの領域である。第３領域１３は、後述するように、パッドとパンチとで拘束されるブランクの領域である。第２領域１２は、第１領域１１と第３領域１３との間の領域である。

ブランク１０は、所定の形状に成形された鋼板等の金属板である。配置工程の前に、金属板を打抜き加工等により所定の形状に成形し、ブランクは得られる。ブランクの所定の形状は、成形するプレス品の形状に対応する。なお、本実施形態ではブランクの材料が鋼であることを前提に説明する。しかしながら、ブランクはこれに限定されない。ブランクは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）等であってもよい。

図７は、第１実施形態の配置工程を示す断面図である。図７を参照して、配置工程では、ブランク１０をプレス装置１に配置する。より具体的には、ブランク１０の第３領域１３をパンチ頂部３１の上に配置する。配置工程では、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２はパンチ３と接触していない。

［第３領域拘束工程］
図８は、第１実施形態の第３領域拘束工程を示す断面図である。図８を参照して、第３領域拘束工程は、配置工程後に実施される。第３領域拘束工程では、パッド４とパンチ３とを近づける。より具体的には、パッド４はダイ２にスプリング等の弾性部材７を介して取り付けられている。したがって、ダイ２をパンチ３に向けて下降させることで、パッド４もパンチに近づく。プレス方向において、パッド先端部４１は突起部６の先端部２５よりもパンチ３側に突出している。そのため、ダイ２を下降させると、突起部６がブランクに接触する前に、パッド４とパンチ３とでブランクを拘束できる。

パッド４とパンチ３との接近は、パッドがパンチ上のブランク１０に接触する前に停止する。すなわち、第３領域拘束工程では、パッド４とパンチ３とでブランクの第３領域１３を隙間ＳＰを空けて拘束する。換言すれば、パッド４はブランク１０と接触せず、パッド４とブランク１０との間に隙間ＳＰがある。要するに、第３領域拘束工程では、パッド先端部４１とパンチ頂部３１とプレス方向に沿った距離はブランクの第３領域１３の板厚よりも大きい。パッド４とブランク１０とを接触させないために、パンチ頂部３１上にはディスタンスブロック５が設けられる。ディスタンスブロック５はブランクの第３領域１３の板厚よりも大きい厚さを有し、ブランクの第３領域１３のパッド４側の表面よりもパッド４側に向かって突出する。これにより、パッド４とパンチ３との接近が停止する。プレス品の成形が完了するまで、すなわちダイ２が下死点に到達するまで、この隙間は維持される。

第３領域拘束工程後、ブランクを曲げ成形してもブランクの第３領域の材料は、隙間ＳＰによりパッドとパンチとでブランクを隙間を空けずに完全に挟む場合と比べて流動しやすい。そのため、伸びフランジ部を含むプレス品を成形しても、成形中、伸びフランジ部にブランクの第３領域の材料が流れ込みやすく、伸びフランジ部の破断を抑制できる。また、第３領域拘束工程では、パッド４とブランクの第３領域１３との隙間は所定の距離以下であり、小さい。そのため、曲げ成形中にブランクの第３領域１３がパンチ頂部３１から大きく離れない。したがって、プレス品の、特に天板部のシワの発生を抑制できる。

好ましくは、パッド４とパンチ３とでブランクの第３領域１３を拘束したとき、パッド先端部４１とパンチ頂部３１との間の距離は、ブランクの第３領域１３の板厚の１２０％以下である。上述したように、パッド曲げ成形でのシワの抑制は、成形中にパンチ頂部３１からブランク１０が離れることを抑制することで実現される。パッド４とブランク１０との隙間が大きくなれば、成形中にブランクがパッドから離れやすくなり、シワが発生する可能性が高くなる。そのため、パッド４とブランク１０との隙間は小さい方が好ましい。したがって、ブランク拘束時のパッド先端部４１とパンチ頂部３１との間の距離の上限は、ブランクの第３領域１３の板厚の１２０％以下である。より好ましくは、ブランク拘束時のパッド４とパンチ頂部３１との間の距離の上限は、ブランクの第３領域１３の板厚の１１０％以下である。さらに好ましくは、ブランク拘束時のパッド４とパンチ頂部３１との間の距離の上限は、ブランクの第３領域１３の板厚の１０５％以下である。

一方、パッド４とパンチ３とでブランクの第３領域１３を拘束したとき、パッド先端部４１とパンチ頂部３１との間の距離の下限は、特に限定されない。ブランクの拘束時、パッド４とブランク１０との間に少しでも隙間が有れば、曲げ成形中にブランクの第３領域の材料が伸びフランジ部に流れ込みやすくなる。したがって、ブランク拘束時のパッド４とパンチ頂部３１との間の距離の下限は特に限定されない。

［第１領域押し込み工程］
図９は、第１実施形態の第１領域押し込み工程を示す断面図である。図９を参照して、第１領域押し込み工程は、第３領域拘束工程後に実施される。第１領域押し込み工程では、ダイ２をさらに下降させ、ダイ２とパンチ３とを近づける。この際、パッド４は弾性部材７を介してダイ２に取り付けられるため、弾性部材７が縮むことでパッド４とダイ２との距離が近づく。また、パンチ頂部３１にはディスタンスブロック５が設けられている。したがって、パッド４とパンチ頂部３１との距離は第３領域拘束工程での距離で維持されたまま、ダイ２のみがパンチ３に近づく。

ダイ２には突起部６が設けられている。プレス方向において、突起部６の先端部２５はダイ２のその他の部分と比べてパンチ３に向かって最も突出している。そのため、ダイ２が下降すると、突起部６がブランク１０に最初に接触する。また、突起部６はダイ２の最も外側に設けられる。したがって、突起部６はブランクの端１５から所定の距離の第１領域１１と接触する。ダイ２がさらに下降すると、ダイの突起部６によってブランクの第１領域がパンチ３側に押し込まれる。その結果、ブランクの第３領域１３と第２領域１２との境界（パンチ肩部３０と接触する部分）を起点として、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２がダイの突起部６によって曲げられる。

第１領域押し込み工程では、ブランクの第２領域１２はダイ２及びパンチ３と接触しない。より具体的には、ダイの突起部６の内側（パッド４側）に隣接して設けられるダイ頂部２３よりも、突起部６はパンチ３側に突出している。そのため、突起部６の内側の、ダイ頂部２３とパンチ底部３３との間には空間が存在する。第１領域押し込み工程では、第２領域１２はこの空間内に存在するため、第２領域１２はダイ２及びパンチ３と接触しない。また、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２が曲がり始めると、第１領域１１と突起部６との接触部分は、徐々にブランクの端１５側に相対的に移動する。

第１領域押し込み工程では、ブランクの第１領域１１の突起部６との接触部分は、徐々にブランクの端１５側に相対的に移動するため、ダイ２が下死点に到達する前にブランクの第１領域１１側の端（伸びフランジ部の端１５）はダイの突起部６から抜ける。より具体的には、伸びフランジ部の端１５が突起部６の内側端２４よりも第３領域１３側（パッド４側）に移動する。これにより、第１領域押し込み工程は終了する。第１領域押し込み工程が終了した時、ダイ２は下死点に到達していない。すなわち、第１領域押し込み工程は、後述する第２領域加工工程よりも先に終了する。

［第２領域加工工程］
図１０は、第１実施形態の第２領域加工工程を示す断面図である。図１０を参照して、第２領域加工工程は、第１領域押し込み工程の開始後に実施される。すなわち、第２領域加工工程は、第１領域押し込み工程の開始後、第１領域押し込み工程の終了前（すなわち、突起部６から伸びフランジ部の端１５が抜ける前）に実施されてもよい。第２領域加工工程は、第１領域押し込み工程の終了後に実施されてもよい。第２領域加工工程ではパンチ３及びダイ２とブランクの第２領域１２とが接触する。

ダイ２の突起部６がブランクの第１領域１１と接触した後、ダイ２が下降し続けると、一定時間後、ダイ２のダイ頂部２３がブランクの第２領域１２と接触する。ダイ２がさらに下降することでブランクの第２領域１２は、ダイ頂部２３によってパンチ３側に押し込まれる。上述したように、ダイ２が下死点に到達する前にブランクの第１領域１１は突起部６の内側、すなわちダイ頂部２３とパンチ底部３３との間の空間に移動する。そのため、ブランクの第１領域１１がダイ頂部２３と対向する領域に移動した後、ダイ２が下死点に到達するまで、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２はダイ頂部２３によってパンチ３側に押し込まれる。

図１１は、第１実施形態の第２領域加工工程終了時を示す断面図である。図１１を参照して、ダイ２が下死点に到達すると、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２は、ハット断面形状のプレス品の縦壁部及びフランジ部に成形される。これにより、第２領域加工工程は終了し、プレス品が得られる。

以上説明したように、第１実施形態のプレス品を生産する方法では、第３領域拘束工程でパッドとパンチとがブランクの第３領域を隙間を空けて拘束する。この隙間は、所定の距離以下の小さな隙間であるため、曲げ成形中、ブランクの第３領域がパンチから大きく離れない。これにより、パッドとパンチとの間に余剰な材料が生じにくく、シワの発生が抑制される。また、曲げ成形中に第３領域の材料が第１領域及び第２領域側（すなわち伸びフランジ部側）に流れ込みやすい。そのため、伸びフランジ部で材料の流れ込み不足による破断が抑制される。さらに、プレス曲げ成形の本工程である第２領域加工工程の前に、第１領域押し込み工程において予めブランクの第１領域を押し込んでブランクを曲げる。これにより、第２領域加工工程におけるパンチ（又はダイ）の成形ストロークに、第１領域押し込み工程における突起部６の高さを成形ストロークとして加えることができる。そうすると、突起部６の高さ分、第１領域押し込み工程において先行的に曲げ成形を始めるため、成形中にブランクが曲げられる時間が長い。したがって、一成形ストロークにおけるブランクの第３領域からの材料の流動をより増大させることができる。これによって、伸びフランジ部に流れる材料が多くなり、板厚減少率が抑制される。ゆえに、伸びフランジ部の破断がさらに抑制される。

以上、本発明の第１実施形態について説明した。しかしながら、本発明の実施形態はこれに限定されない。以下、本発明の他の実施形態について説明する。

［第２実施形態］
［プレス装置］
第２実施形態のプレス装置について説明する。第２実施形態のプレス装置は、後述する第２実施形態のプレス品を生産する方法を実施するための装置である。第２実施形態のプレス装置は、第１実施形態のプレス装置と比べて、突起部が設けられず、パンチにインナーパッドが設けられる。なお、以下の説明では第１実施形態と重複する説明は省略する。

図１２は、第２実施形態のプレス装置を示す断面図である。図１２を参照して、プレス装置１は、パンチ３と、ダイ２と、パッド４と、ディスタンスブロック５とを含む。

パンチ３は、パンチ頂部３１と、パンチ縦壁部３２と、パンチ底部３３と、インナーパッド３４と、凹部２６とを含む。インナーパッド３４は、インナーパッド先端部３５を含む。インナーパッド先端部３５は、プレス方向においてパンチ頂部３１よりもダイ２側に突出する。すなわち、インナーパッド先端部３５は、パンチ頂部３１よりも鉛直方向において上方に配置される。インナーパッド先端部３５及びパンチ頂部３１はプレス品の天板部の形状に対応する形状を有する。

インナーパッド３４は、凹部２６に弾性部材７を介して取り付けられる。弾性部材７は例えば、スプリング、ダイクッション、油圧シリンダ等である。インナーパッド先端部３５は、パッド４のパッド先端部４１とプレス方向において対向する。ダイ２が上死点の位置であるとき、パッド４のパッド先端部４１はダイのダイ頂部２３よりもパンチ３側に突出する。したがって、ダイ２が下降すると、最初にパッド先端部４１とインナーパッド先端部３５とでブランクの第３領域を拘束できる。

ディスタンスブロック５は、インナーパッドのインナーパッド先端部３５上に配置される。ディスタンスブロック５は、パッド４とプレス方向において対向する位置に配置される。

［プレス品を生産する方法］
第２実施形態のプレス品を生産する方法について説明する。第２実施形態では、このインナーパッドによりパンチよりもダイ側でブランクが拘束される。ブランクの拘束位置がダイ側に寄る分、ブランクの第１領域と接触するパンチ（又はダイ）の成形ストロークを増大させることができる。したがって、第１実施形態と同様に、伸びフランジ部の破断を抑制することができる。第２実施形態のプレス品を生産する方法は、冷間で実施される。

［配置工程］
図１３は、第２実施形態の配置工程を示す断面図である。図１３を参照して、配置工程では、ブランク１０の第３領域１３をパンチ頂部３１からパッド４側に向かって突出するインナーパッド３４の上に配置する。ブランクの第３領域１３がインナーパッド３４と接触する。

［第３領域拘束工程］
図１４は、第２実施形態の第３領域拘束工程を示す断面図である。図１４を参照して、第３領域拘束工程では、ダイ２をパンチ３に向けて下降させ、パッド４とパンチ３のインナーパッド３４とを近づける。パッド先端部４１はダイ頂部２３よりもパンチ３側に突出している。そのため、ダイ２を下降させると、ダイ頂部２３がブランクに接触する前に、パッド４とインナーパッド３４とでブランクを拘束できる。

パンチのインナーパッド３４上にはディスタンスブロック５が設けられる。したがって、第３領域拘束工程では、パッド４とパンチのインナーパッド３４とでブランクの第３領域１３を隙間ＳＰを空けて拘束する。そのため、伸びフランジ部を含むプレス品を成形しても、成形中、伸びフランジ部にブランクの第３領域１３の材料が流れ込みやすく、伸びフランジ部の破断が抑制できる。また、パッド４とブランクの第３領域１３との隙間ＳＰは所定の距離以下であり、小さい。そのため、曲げ成形中にブランクの第３領域１３がパンチ３のインナーパッド先端部３５から大きく離れない。したがって、プレス品の、特に天板部のシワの発生が抑制できる。

［第１領域押し込み工程］
図１５は、第２実施形態の第１領域押し込み工程を示す断面図である。図１５を参照して、第１領域押し込み工程では、さらにダイ２を下降させる。ディスタンスブロック５によって、パッド４とインナーパッド３４との距離は第３領域拘束工程での距離で維持されたまま、ダイ２のみがパンチ３に近づく。

ダイ２のダイ頂部２３は、プレス方向においてダイ２のその他の部分と比べてパンチ３に向かって最も突出している。また、ダイ頂部２３はダイ２の最も外側に設けられる。したがって、ダイ頂部２３はブランクの端（伸びフランジ部の端１５）から所定の距離の第１領域１１と接触する。ダイ２がさらに下降すると、ダイ頂部２３によってブランクの第１領域１１がパンチ３側に押し込まれる。

インナーパッド先端部３５は、プレス方向においてパンチ頂部３１よりもダイ２側に突出している。また、パンチ頂部３１は、インナーパッド先端部３５よりも外側に配置される。したがって、ブランクの第３領域１３がインナーパッド先端部３５と接触し、ブランクの第２領域１２はパンチ頂部３１及びダイ２とは接触しない。また、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２が曲がり始めると、ブランクの第１領域１１はダイ頂部２３の内側端と接触するようになり、第１領域１１とダイ頂部２３との接触面積が減少する。第１領域１１のダイ頂部２３との接触部分は、徐々にブランクの端１５側に相対的に移動する。

［第２領域加工工程］
図１６は、第２実施形態の第２領域加工工程を示す断面図である。図１６を参照して、ダイ頂部２３がブランク１０の第１領域１１と接触した後、ダイ２がさらに下降すると、一定時間後にダイの肩部を起点としてブランクの第２領域が折れ曲がる。これにより、第２領域加工工程が開始される。そして、ダイのダイ縦壁部２２とブランクの第２領域１２とが接触する。また、パンチのパンチ頂部３１とブランクの第２領域１２とが接触する。

図１７は、第２実施形態の第２領域加工工程終了時を示す断面図である。図１７を参照して、ダイ２が下死点に到達すると、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２は、ハット断面形状のプレス品の縦壁部及びフランジ部に成形される。これにより、第２領域加工工程は終了し、プレス品が得られる。

以上説明したように、第２実施形態のプレス品を生産する方法においても、第３領域拘束工程でパッドとパンチ（インナーパッド）とがブランクの第３領域を隙間を空けて拘束する。この隙間は、所定の距離以下の小さな隙間であるため、曲げ成形中、ブランクの第３領域がインナーパッドから大きく離れない。これにより、パッドとインナーパッドとの間に余剰な材料が生じにくく、シワの発生が抑制される。また、ブランクの第１領域及び第２領域の曲げ成形中に、第３領域の材料が第１領域及び第２領域側（すなわち伸びフランジ部側）に流れ込みやすい。そのため、伸びフランジ部で材料の流れ込み不足による破断が抑制される。さらに、ダイによってブランクの第１領域が先行的にパンチ側に押し込まれる。ダイと第１領域との接触から一定時間後にブランクの第２領域がダイと接触する。これにより、本実施形態においては、第２領域加工工程におけるパンチの成形ストロークに、第１領域押し込み工程におけるインナーパッドの高さ（インナーパッド先端部３５とパンチ頂部３１との距離）を成形ストロークとして加えることができる。これによって、第１の実施形態と同様に、伸びフランジ部に流れる材料が多くなり、板厚減少率が抑制される。ゆえに、伸びフランジ部の破断がさらに抑制される。

［第３実施形態］
［プレス装置］
第３実施形態のプレス装置について説明する。第３実施形態のプレス装置は、後述する第３実施形態のプレス品を生産する方法を実施するための装置である。第３実施形態のプレス装置は、第１実施形態のプレス装置の突起部及び第２実施形態のパンチのインナーパッドの双方が設けられる。なお、以下の説明では第１実施形態及び第２実施形態と重複する説明は省略する。

図１８は、第３実施形態のプレス装置を示す断面図である。図１８を参照して、プレス装置１は、パンチ３と、ダイ２と、パッド４と、ディスタンスブロック５とを含む。

パンチ３は、パンチ頂部３１と、パンチ縦壁部３２と、パンチ底部３３と、インナーパッド３４とを含む。ディスタンスブロック５は、インナーパッドのインナーパッド先端部３５上に配置される。

ダイ２は、突起部６と、ダイ頂部２３と、ダイ縦壁部２２と、凹部２１とを含む。突起部６は、ダイ頂部２３の外側に配置され、ダイの各部分のうち最もパンチ３側に向けて突出する。ダイ２が上死点の位置であるとき、パッド先端部４１はダイの突起部６よりもパンチ３側に突出する。

［プレス品を生産する方法］
第３実施形態のプレス品を生産する方法について説明する。第３実施形態では、第１実施形態の突起部及び第２実施形態のインナーパッドの双方を含むプレス装置を用いる。第３実施形態のプレス品を生産する方法は、冷間で実施される。

［配置工程］
図１９は、第３実施形態の配置工程を示す断面図である。図１９を参照して、配置工程では、ブランク１０の第３領域１３をインナーパッド３４の上に配置する。

［第３領域拘束工程］
図２０は、第３実施形態の第３領域拘束工程を示す断面図である。図２０を参照して、第３領域拘束工程では、ダイ２をパンチ３に向けて下降させ、パッド４とパンチ３のインナーパッド３４とを近づける。パッド先端部４１は突起部６よりもパンチ３側に突出している。そのため、ダイ２を下降させると、突起部６がブランク１０に接触する前に、パッド４とインナーパッド３４とでブランクを拘束できる。

パンチのインナーパッド３４上にはディスタンスブロック５が設けられる。したがって、第３領域拘束工程では、パッド４とパンチのインナーパッド３４とでブランクの第３領域１３を隙間ＳＰを空けて拘束する。そのため、伸びフランジ部を含むプレス品を成形しても、成形中、伸びフランジ部にブランクの第３領域の材料が流れ込みやすく、伸びフランジ部の破断が抑制できる。また、パッド４とブランクの第３領域１３との隙間ＳＰは所定の距離以下であり、小さい。そのため、曲げ成形中にブランクの第３領域１３がインナーパッド先端部３５から大きく離れない。したがって、プレス品の、特に天板部のシワの発生が抑制できる。

［第１領域押し込み工程］
図２１は、第３実施形態の第１領域押し込み工程を示す断面図である。図２１を参照して、第１領域押し込み工程は、さらにダイ２を下降させ、ダイ２とパンチ３とを近づける。ディスタンスブロック５によって、パッド４とインナーパッド３４との距離は第３領域拘束工程での距離で維持されたまま、ダイ２のみがパンチ３に近づく。

ダイ２が下降すると、パンチ３側に突出している突起部６が最初にブランク１０の第１領域１１に接触する。ダイ２がさらに下降すると、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２がダイの突起部６によって第２領域１２と第３領域１３との境界を起点として曲げられる。

［第２領域加工工程］
図２２は、第３実施形態の第２領域加工工程を示す断面図である。図２２を参照して、第２領域加工工程では、ダイのダイ頂部２３とブランクの第２領域１２とが接触する。また、第２領域加工工程では、パンチのパンチ頂部３１とブランクの第２領域１２とが接触する。上述したように、突起部６が設けられることによってブランク１０の第１領域１１と接触するダイ２の成形ストロークが増大する。これに加えて、インナーパッド３４が設けられるため、ブランク１０の第１領域１１と接触するダイ２の成形ストロークがさらに増大する。そのため、第１領域押し込み工程の開始後、ブランクの第２領域１２の加工が開始されるまでのブランクの第２領域１２がパンチ３及びダイ２と接触しない一定時間がさらに長くなる。これにより、成形中にブランクの第３領域１３から伸びフランジ部へ材料が流動する時間が長くなり、伸びフランジ部での破断が抑制される。

図２３は、第３実施形態の第２領域加工工程終了時を示す断面図である。図２３を参照して、ダイ２が下死点に到達すると、第２領域加工工程は終了し、プレス品が得られる。

要するに、第３実施形態のプレス品を生産する方法では、突起部６による伸びフランジ部への材料の流れ込み効果に加えて、インナーパッド３４による伸びフランジ部への材料の流れ込み効果も加わる。したがって、第１実施形態及び第２実施形態と比べてさらに伸びフランジ部での破断が抑制される。

［第４実施形態］
第４実施形態では、加熱されたブランクからプレス品を成形する。すなわち、第４実施形態のプレス品を生産する方法は、熱間又は温間で実施される。例えば、ホットスタンプでは、プレス装置が加熱されたブランクを曲げ成形し、ダイが下死点に到達すると成形されたプレス品を急冷し、焼入れを行う。これにより、マルテンサイト組織を含むプレス品、すなわち高強度のプレス品が得られる。したがって、ホットスタンプでプレス品を成形し、焼入れを施す場合には、ブランクは鋼製である必要がある。

［プレス装置］
第４実施形態のプレス装置について説明する。第４実施形態のプレス装置として、上述した第１実施形態～第３実施形態のプレス装置のいずれも用いることができる。

好ましくは、突起部６はダイ２及びパンチ３よりも熱伝達率が低い。ホットスタンプの場合、ダイ２が下死点に到達した際、成形されたブランク（プレス品）を焼入れするため、ダイ２及びパンチ３の熱伝達率は高い方が好ましい。一方、上述したように、配置工程後ダイ２が下降し始めると、突起部６が最初にブランクに接触する。したがって、曲げ成形中のブランクの材料の流動のしやすさを確保する観点から、突起部６はブランクを冷却しない方が望ましい。また、ダイ２が下死点に到達した際、突起部６はプレス品とは接触しない。ホットスタンプを例にとると、突起部６はプレス品を焼入れしないため、熱伝達率が低くてもよい。

［プレス品を生産する方法］
第４実施形態のプレス品を生産する方法について説明する。

上述した第１実施形態～第３実施形態のいずれにおいても熱間、温間又はホットスタンプ等、加熱したブランクを加工対象とすることができる。以下の第４実施形態の説明では、例として、第１実施形態のプレス装置を用いてプレス品をホットスタンプにより生産する方法を説明する。第４実施形態のプレス品を生産する方法は、第１実施形態のプレス品を生産する方法に加えて、加熱工程と、冷却工程とを含む。

［ブランクの加熱］
ブランクの加熱は、図示しない加熱装置によって行われる。加熱装置は特に限定されない。加熱装置は例えば、連続式加熱炉、バッチ式加熱炉等がある。加熱方法も特に限定されない。加熱方法は例えば、ガス加熱、誘導加熱等がある。

例えば、ホットスタンプの場合、加熱工程では、ブランクをその材料のＡ１変態点以上に加熱し得る。この場合、加熱温度は例えば、７００℃～９００℃である。鋼を材料とするブランクをＡ１変態点以上に加熱することで、ブランク（プレス品）の焼入れ後、プレス品の組織がマルテンサイトとなる。そのため、プレス品の強度が高まる。なお、ホットスタンプ（すなわち焼入れ）を行わない場合は、加熱温度は特に限定されない。この場合は、ブランクの素材、ブランクの強度、成形するプレス品の形状等を考慮してブランクの加熱温度を適宜設定すればよい。ブランクの加熱後、搬送路、ロボットアーム等を用いて加熱されたブランクをプレス装置に配置する、すなわち配置工程を実施する。配置工程の説明は省略する。

第４実施形態では、配置工程の前にブランクが加熱される場合について説明している。しかしながら、ブランクの加熱はこの場合に限定されない。例えば、ブランクの加熱は、配置工程後、第３領域拘束工程の前に実施してもよいし、第３領域拘束工程の開始と同時又は開始後、第３領域拘束工程の終了前に実施してもよいし、第３領域拘束工程の終了と同時又は終了後に実施してもよい。要するに、金型によるブランクの変形が開始されるまでに加熱工程が実施されていればよい。配置工程後にブランクを加熱する場合、誘導加熱装置等を用いてブランクを加熱すればよい。

なお、加熱温度は、ダイ２が下降を開始した時点において、室温よりも高い温度、例えば２００℃以上であればよい。かかるブランクの加熱温度は、放射温度計で測定される。

［第３領域拘束工程］
図８を参照して、第３領域拘束工程では、ディスタンスブロック５によりブランクの第３領域１３とパッド先端部４１との間に隙間ＳＰが存在する。ホットスタンプにおける、この第３領域拘束工程の効果について説明する。

初めに述べたように、伸びフランジ部を含むプレス品を絞り成形すると、伸びフランジ部の縦壁部及びフランジ部では破断が生じやすい。一方で、破断を抑制するために一般的な曲げ成形により伸びフランジ部を含むプレス品を成形すると、天板部にシワが発生しやすい。このような難成形のプレス品を成形する方法として、熱間又は温間でのプレス成形が知られている。しかしながら、プレス品の形状がより複雑であれば、熱間又は温間でのプレス成形であっても、伸びフランジ部において破断が生じたり、天板部にシワが発生することがある。

第４実施形態の第３領域拘束工程では、パッド４とパンチ３とによってブランクの第３領域１３を隙間を空けて拘束する。したがって、ブランクの第３領域の材料は、パッド４とパンチ３とでブランクを隙間を空けず完全に挟む場合と比べて流動しやすい。この効果は、上述した冷間（第１～第３実施形態）と同様に熱間又は温間でのプレス成形においても得られる。また、第３領域拘束工程では、パッド４とブランクの第３領域１３との隙間は所定の距離以下であり、小さい。そのため、熱間又は温間でのプレス成形においてもプレス品の天板部のシワの発生が抑制できる。

加熱されたブランクの第３領域１３は、パンチ頂部３１と接触する。パンチ頂部３１との接触により、ブランクの第３領域１３が抜熱されるため、ブランクの第３領域１３を冷却（ホットスタンプの場合は焼入れ）できる。

［第１領域押し込み工程］
図９を参照して、第３領域拘束工程後ダイ２による曲げ成形が始まると、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２は、第２領域１２と第３領域１３との境界を起点として曲がる。この際、ブランクの第３領域はパッド４とパンチ３とで完全に挟まれていないため、ブランクの第３領域１３も僅かにパンチ頂部３１から離れ、パッド先端部４１に接触することがある。この接触は、ブランクの材料の流動に対して抵抗となる。しかしながら、加熱されたブランクの延性は高いため、ブランクの第１領域１１及び第２領域１２が曲がっても、ブランクの第３領域１３はパンチ頂部３１から離れにくい。加熱されたブランクの第３領域１３とパンチ頂部３１との接触が抑制される。そのため、伸びフランジ部を含む難成形のプレス品を成形しても、成形中、伸びフランジ部にブランクの第３領域の材料が流れ込みやすく、伸びフランジ部の破断が抑制できる。

また上述したように、第１領域押し込み工程では、ダイ２（突起部６）がブランクの第１領域１１をパンチ３側に押し込むため、ブランクの第２領域１２はダイ２、パッド４及びパンチ３と接触しない。したがって、第１領域押し込み工程においては第２領域１２は冷却されにくい。そのためこの後の第２領域加工工程において、ブランクの第２領域１２の材料がさらに流動しやすくなり、伸びフランジ部の破断が抑制できる。

さらに、後述するように、プレス品を冷却するために金型が冷却される場合があるが、ブランクの第１領域１１と接触する突起部６は、この場合であっても冷却されない。すなわち、突起部６がブランクの第１領域１１と接触しても、ブランクの第１領域１１は冷却れされにくい。なぜなら、上述したように、ダイ２が下死点に到達した際、突起部６はブランクと接触しないからである。突起部がブランクをほとんど冷却しないため、第１領域押し込み工程では、ブランクの第１領域の温度低下は小さい。したがって、ブランクの第１領域が抜熱されることによる、ブランクの高温領域の局所変形が抑制される。すなわち、ブランクの破断が抑制される。

［第２領域加工工程］
図９を参照して、上述した第１実施形態と同様に、ダイ２の突起部６がブランクの第１領域１１と接触した後、ダイ２が下降し続けると、一定時間後、ダイ２のダイ頂部２３がブランクの第２領域１２と接触する。このように、ブランクの第２領域１２が金型と接触するタイミングを遅らせることで、ブランクの第２領域１２と第１領域１１との冷却時間の差が小さくなり、冷却ムラ（ホットスタンプでは焼入れムラ）を低減することができる。ダイ２がさらに下降することでブランクの第２領域１２は、ダイ頂部２３によってパンチ３側に押し込まれる。その後、ダイ２が下死点に到達する。

第１領域押し込み工程及び第２領域加工工程において、パンチ３及びダイ２はブランク１０よりも低温であるため、パンチ３及び／又はダイ２がブランク１０と接触すれば、ブランク１０は冷却される。なお、積極的にプレス品を冷却するためにパンチ３及び／又はダイ２（すなわち金型）を冷却していてもよい。例えば、金型に冷却媒体を流す冷却路を設けてもよいし、ブランクを直接水冷してもよい。ホットスタンプの場合、焼入れが終了すると、高強度のプレス品が得られる。なお、プレス品の冷却速度は、材料に合わせて適宜設定される。

本実施形態のプレス品を生産する方法の効果を数値計算により調べた。本発明例として本発明例１～本発明例３の３パターンの計算を行った。比較例として、比較例１～比較例５の５パターンの計算を行った。

本発明例１では、第１実施形態のプレス装置を想定し、プレス品を成形した。本発明例２では、第２実施形態のプレス装置を想定し、プレス品を成形した。本発明例３では、第３実施形態のプレス装置を想定し、プレス品を成形した。本発明例１～本発明例３のいずれも熱間プレスを想定した。

比較例１では、本発明例１においてディスタンスブロックを除いたプレス装置を想定し、プレス品を成形した。比較例２では、本発明例２においてディスタンスブロックを除いたプレス装置を想定し、プレス品を成形した。比較例３では、一般的なパッド曲げ成形のプレス装置を想定し（図２参照）、プレス品を成形した。比較例１～比較例３のいずれも熱間プレスを想定した。

［計算条件］
本発明例１～本発明例３及び比較例１～比較例３で共通する計算条件について説明する。数値計算は、Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製ソフトウェアＬＳ－ＤＹＮＡを用いて行った。計算方法は、有限要素法（ＦＥＭ）を用いた。ブランクは、板厚１．６ｍｍ、常温時の引張強さ６００ＭＰａの鋼板であった。ブランクの加熱温度は、９００℃であった。パンチは下型として固定し、ダイの下降速度は４０００ｍｍ／ｓｅｃであった。ダイが下死点に到達した際に弾性部材からパッドに加えられる荷重は、４９０００Ｎであった。

図２４は、本実施例で成形したプレス品のモデルの斜視図である。図２４を参照して、本実施例では、天板部１６、縦壁部１７及びフランジ部１８を含むＬ字に９０度湾曲したプレス品の成形を想定した。プレス品のＬ字に湾曲した領域、すなわち伸びフランジ部１４は、半径３０ｍｍの１／４円であった。

本発明例１～本発明例３及び比較例１～比較例３で異なる計算条件について説明する。

図５を参照して、本発明例１及び比較例１では、ダイ２が上死点の位置のとき、プレス方向においてパッド４のパッド先端部４１は、プレス方向においてパッド４側に位置する突起部の先端部２５よりも６６ｍｍパンチ３に近かった。本発明例１及び比較例１では、ダイ２が上死点の位置のとき、プレス方向において突起部の先端部２５は、ダイ頂部２３よりも２５ｍｍパンチ３に近かった。

図１２を参照して、本発明例２及び比較例２では、ダイ２が上死点の位置のとき、プレス方向においてパッド４のパッド先端部４１は、ダイ頂部２３よりも６６ｍｍパンチ３に近かった。ダイ２が上死点の位置のとき、プレス方向においてインナーパッド３４のインナーパッド先端部３５は、パンチ頂部３１よりも１０ｍｍダイ２に近かった。ダイが下死点に到達した際に弾性部材からインナーパッドに加えられる荷重は、９８０００Ｎであった。

図１８を参照して、本発明例３では、ダイ２が上死点の位置のとき、プレス方向においてパッド４のパッド先端部４１は、突起部の先端部２５よりも６６ｍｍパンチ３に近かった。本発明例３では、ダイ２が上死点の位置のとき、プレス方向において突起部の先端部２５は、ダイ頂部２３よりも２５ｍｍパンチ３に近かった。本発明例３では、ダイ２が上死点の位置のとき、プレス方向においてインナーパッド３４のインナーパッド先端部３５は、パンチ頂部３１よりも１０ｍｍダイ２に近かった。ダイが下死点に到達した際に弾性部材からインナーパッドに加えられる荷重は、９８０００Ｎであった。

比較例３では、ダイ２が上死点の位置のとき、プレス方向においてパッド４のパッド先端部４１は、ダイ２のダイ頂部２３よりも６６ｍｍパンチ３に近かった。

本発明例１～本発明例３において、ディスタンスブロックのプレス方向の長さは、１．８ｍｍであった。すなわち、ブランクとパッド先端部との間に０．２ｍｍの隙間を設けた。

［計算結果］
図２４を参照して、本発明例１～本発明例３及び比較例１～比較例３において、伸びフランジ部１４における板厚減少率を算出した。板厚減少率の数値が大きいほど、板厚が減少し、破断が生じやすいことを意味する。なお、板厚減少率は、以下の式によって算出した。
（板厚減少率［％］）＝（成形前の板厚－成形後の板厚）×１００／（成形前の板厚）

破断の評価として、破断が最も生じやすい伸びフランジ部１４の湾曲中央の縦壁部１７とフランジ部１８との境界の板厚減少率を算出した。また、破断のしにくさの評価として、伸びフランジ部１４の縦壁部１７とフランジ部１８において板厚減少率が１７％以上である領域の面積を算出した。算出した値から比較例１の値を１００とした、本発明例１～本発明例３、比較例１～比較例３の割合を算出した。

計算結果を表１に示す。

本発明例１～本発明例３では、伸びフランジ部１４の湾曲中央の板厚減少率は比較例での値以下であった。すなわち、本発明例１～本発明例３では、伸びフランジ部の破断が比較例よりも抑制された。また、本発明例１～本発明例３では、板厚減少率が１７％以上である領域の面積は比較例よりも小さかった。すなわち、本発明例１～本発明例３では、縦壁部およびフランジ部の破断の発生する確率のある範囲が比較例よりも抑制された。なお、本発明例１～３においては、天板部１６の板厚減少率は、シワの発生の可能性のある程度にまで大きくはなかった。

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

上述の実施形態では、ダイを上型、パンチを下型として配置する場合について説明した。しかしながら、パンチを上型、ダイを下型としてもよい。要するに、上述した実施形態のプレス装置の上下が反転してもよい。

上述の実施形態において、プレス品は製品でなくてもよい。すなわち、本実施形態のプレス品を生産する方法で得られたプレス品をさらに、曲げ成形、絞り成形、切削加工等してもよい。

上述の実施形態では、断面視で、ハット断面形状のプレス品の片側を成形する場合について説明した。しかしながら、本実施形態のプレス品を生産する方法において、断面視で、ハット断面形状のプレス品の両側を成形してもよいことは言うまでもない。また、プレス品は断面視で両側に伸びフランジ部を含んでいなくてもよい。すなわち、プレス品は断面視で片側にのみ伸びフランジ部を含んでいてもよい。

本実施形態のプレス品を生産する方法は伸びフランジ部を含むプレス品の生産に用いられる。伸びフランジ部を含むプレス品は例えば、４輪自動車のフロントピラー、センターピラー、リアピラー、フロントバンパー、リアバンパー、ロアアーム等の車体を構成する部品である。

１：プレス装置
２：ダイ
３：パンチ
４：パッド
５：ディスタンスブロック
６：突起部
７：弾性部材
１０：ブランク
１１：第１領域
１２：第２領域
１３：第３領域
１４：伸びフランジ部
１５：伸びフランジ部の端
２１：凹部
２２：ダイ縦壁部
２３：ダイ頂部
２４：突起部の内側端
２５：突起部の先端部
３１：パンチ頂部
３２：パンチ縦壁部
３３：パンチ底部
３４：インナーパッド
３５：インナーパッド先端部
４１：パッド先端部

Claims (6)

1. パンチ、前記パンチと対向するダイ及び前記パンチと対向するパッドを含むプレス装置によって、曲げ成形により伸びフランジ部を含むプレス品を生産する方法であって、
   前記プレス品の伸びフランジ部の端となる部分を含む第１領域、前記第１領域よりも内側に位置する第２領域、前記第２領域よりも内側に位置する第３領域を含むブランクを前記プレス装置に配置する配置工程と、
   前記配置工程後、前記パッドと前記パンチとを近づけ、前記パッドと前記パンチとで前記ブランクと前記パッドとの間に隙間を空けて前記第３領域を拘束する第３領域拘束工程と、
   前記第３領域拘束工程後、前記ダイと前記パンチとを近づけ、前記ダイと前記第１領域を接触させ、前記ダイによって前記第１領域を前記パンチ側に押し込む第１領域押し込み工程と、
   前記第１領域押し込み工程の開始後、前記パンチと前記第２領域を接触させ、かつ、前記ダイと前記第２領域を接触させて、前記パンチ及び前記ダイによって前記第２領域を加工する第２領域加工工程と、を備え、
   前記ダイは、前記ダイのダイ頂部よりも前記パンチに向かって突出する突起部を含み、
   前記第１領域押し込み工程では、前記突起部と前記第１領域を接触させ、前記突起部によって前記第１領域を前記パンチ側に押し込み、前記伸びフランジ部の端を前記突起部の内側端よりも前記第３領域側に移動させる、プレス品を生産する方法。
2. パンチ、前記パンチと対向するダイ及び前記パンチと対向するパッドを含むプレス装置によって、曲げ成形により伸びフランジ部を含むプレス品を生産する方法であって、
   前記プレス品の伸びフランジ部の端となる部分を含む第１領域、前記第１領域よりも内側に位置する第２領域、前記第２領域よりも内側に位置する第３領域を含むブランクを前記プレス装置に配置する配置工程と、
   前記配置工程後、前記パッドと前記パンチとを近づけ、前記パッドと前記パンチとで前記ブランクと前記パッドとの間に隙間を空けて前記第３領域を拘束する第３領域拘束工程と、
   前記第３領域拘束工程後、前記ダイと前記パンチとを近づけ、前記ダイと前記第１領域を接触させ、前記ダイによって前記第１領域を前記パンチ側に押し込む第１領域押し込み工程と、
   前記第１領域押し込み工程の開始後、前記パンチと前記第２領域を接触させ、かつ、前記ダイと前記第２領域を接触させて、前記パンチ及び前記ダイによって前記第２領域を加工する第２領域加工工程と、を備え、
   前記パンチは、前記パンチの先端加工部よりも前記ダイに向かって突出し、前記ダイ又は前記パンチが下死点に到達した際に前記パンチの凹部に収容されるインナーパッドを含み、
   前記配置工程において、前記第３領域が前記インナーパッドに対応する位置になるように前記ブランクを配置し、
   前記第３領域拘束工程では、前記パッドと前記インナーパッドとを近づけ、前記パッドと前記インナーパッドとで隙間を空けて前記第３領域を拘束する、プレス品を生産する方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプレス品を生産する方法であって、
   前記第３領域拘束工程では、前記パッドと前記パンチとの間の隙間は前記ブランクの板厚の１２０％以下である、プレス品を生産する方法。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のプレス品を生産する方法であって、
   前記第２領域加工工程では、前記ダイ又は前記パンチを下死点に到達させ、前記第２領域の加工の終了と同時に前記第１領域の加工も終了させる、プレス品を生産する方法。
5. 請求項４に記載のプレス品を生産する方法であって、
   前記ブランクは、前記第１領域押し込み工程の開始前に予め加熱される、プレス品を生産する方法。
6. 請求項５に記載のプレス品を生産する方法であって、
   前記ブランクは鋼製であり、
   前記ブランクの加熱温度は７００℃以上である、プレス品を生産する方法。

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