特許 6354864 プレス成形品、並びにそのプレス成形品の製造方法及び製造設備列

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6354864

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】プレス成形品、並びにそのプレス成形品の製造方法及び製造設備列

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/26 20060101AFI20180702BHJP

   B21D 22/20 20060101ALI20180702BHJP

   B21D 24/00 20060101ALI20180702BHJP

   B21D 5/01 20060101ALI20180702BHJP

【ＦＩ】

   B21D22/26 D

   B21D22/20 E

   B21D22/26 C

   B21D24/00 F

   B21D24/00 H

   B21D24/00 G

   B21D5/01 D

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-571857(P2016-571857)

(86)(22)【出願日】2016年1月25日

(86)【国際出願番号】JP2016000338

(87)【国際公開番号】WO2016121358

(87)【国際公開日】20160804

【審査請求日】2017年6月28日

(31)【優先権主張番号】特願2015-12269(P2015-12269)

(32)【優先日】2015年1月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大塚 研一郎

(72)【発明者】

【氏名】中澤 嘉明

(72)【発明者】

【氏名】西村 隆一

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 雅寛

【審査官】 石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１６１０５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１１５８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８１５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−３１７９７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ２２／２６

Ｂ２１Ｄ ５／０１

Ｂ２１Ｄ ２２／２０

Ｂ２１Ｄ ２４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

引張強さが５９０ＭＰａ以上の金属板からなり、一対の平坦部と、前記一対の平坦部をつなぐ曲げ部と、を備えたプレス成形品であって、
断面において、前記曲げ部の頂部付近から遠ざかるにつれて板厚が増加し、更に、前記曲げ部の端付近から遠ざかるにつれて板厚が減少した後に再び増加し、更に、前記曲げ部の端の位置から元の板厚の１．５倍離れた位置よりも以遠で板厚が元の板厚となる、プレス成形品。

【請求項2】

請求項１に記載のプレス成形品であって、
前記曲げ部の端の位置から元の板厚の１．５倍離れた位置までにおける板厚の平均値ｔ_２と、前記曲げ部の前記頂部における板厚ｔ_１と、の比（ｔ_２／ｔ_１）が、１．０１未満である、プレス成形品。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のプレス成形品であって、
天板部と、二つの縦壁部と、前記天板部と前記各縦壁部をつなぐ稜線部と、を備え、
前記天板部及び前記縦壁部が前記平坦部を構成するとともに、前記稜線部が前記曲げ部を構成する、プレス成形品。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のプレス成形品であって、
天板部と、二つの縦壁部と、前記天板部と前記各縦壁部をつなぐ上側稜線部と、二つのフランジ部と、前記各縦壁部と前記各フランジ部をつなぐ下側稜線部と、を備え、
前記天板部及び前記縦壁部が前記平坦部を構成するとともに、前記上側稜線部が前記曲げ部を構成する、及び／又は、前記縦壁部及び前記フランジ部が前記平坦部を構成するとともに、前記下側稜線部が前記曲げ部を構成する、プレス成形品。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のプレス成形品であって、
引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼板からなる、プレス成形品。

【請求項6】

一対の平坦部と、前記一対の平坦部をつなぐ曲げ部と、を備え、且つ前記曲げ部の曲げ半径がＲ_２で前記一対の平坦部のなす内角がθ_２であるプレス成形品を製造するための方法であって、
前記製造方法は、
引張強さが５９０ＭＰａ以上の金属板を準備する素材準備工程と、
金型を用いて前記金属板にプレス加工を施し、前記プレス成形品の前記曲げ部に対応する部分に曲げ半径がＲ_１（ｍｍ）で内角がθ_１（°）の曲げ部を備える中間成形品を成形する第１成形工程と、
金型を用いて前記中間成形品にプレス加工を施し、前記中間成形品の前記曲げ部の部分に曲げ半径がＲ_２（ｍｍ）で内角がθ_２（°）の曲げ部を備える前記プレス成形品を成形する第２成形工程と、を含み、
前記中間成形品の前記曲げ半径Ｒ_１及び前記内角θ_１、並びに前記プレス成形品の前記曲げ半径Ｒ_２及び前記内角θ_２が、下記の式（１）〜（３）の条件を満足する、プレス成形品の製造方法。
１．０５＜Ａ_１／Ａ_２ …（１）
１．０＜Ｒ_１／Ｒ_２ …（２）
Ａ_１／Ａ_２＜６．０／（Ｒ_１／Ｒ_２） …（３）
上記の式中、Ａ_１（°）は、下記の式（Ａ）で表わされる、前記中間成形品の前記内角θ_１の補角であり、Ａ_２（°）は、下記の式（Ｂ）で表わされる、前記プレス成形品の前記内角θ_２の補角である。
Ａ_１＝１８０−θ_１ …（Ａ）
Ａ_２＝１８０−θ_２ …（Ｂ）

【請求項7】

請求項６に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記中間成形品の前記曲げ半径Ｒ_１及び前記内角θ_１、並びに前記プレス成形品の前記曲げ半径Ｒ_２及び前記内角θ_２が、下記の式（１）、（４）及び（５）の条件を満足する、プレス成形品の製造方法。
１．０５＜Ａ_１／Ａ_２ …（１）
１．５＜Ｒ_１／Ｒ_２ …（４）
Ａ_１／Ａ_２＜３．５／（Ｒ_１／Ｒ_２） …（５）

【請求項8】

請求項６又は７に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記第１成形工程では、前記金型としてパンチ及びダイを用い、
前記第２成形工程では、前記金型としてパンチ及びダイを用いる、プレス成形品の製造方法。

【請求項9】

請求項８に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記第２成形工程では、プレス加工に際し、前記ダイに設けられたダイパッドと前記パンチに設けられたインナーパッドとにより、前記中間成形品を押さえて位置決めする、プレス成形品の製造方法。

【請求項10】

一対の平坦部と、前記一対の平坦部をつなぐ曲げ部と、を備え、且つ前記曲げ部の曲げ半径がＲ_２で前記一対の平坦部のなす内角がθ_２であるプレス成形品を製造するための設備列であって、
前記製造設備列は、
前記プレス成形品の前記曲げ部に対応する部分に曲げ半径がＲ_１（ｍｍ）で内角がθ_１（°）の曲げ部を備える中間成形品を成形するためのパンチ及びダイを備える第１プレス装置と、
前記中間成形品の前記曲げ部の部分に曲げ半径がＲ_２（ｍｍ）で内角がθ_２（°）の曲げ部を備える前記プレス成形品を成形するためのパンチ及びダイを備える第２プレス装置と、を含み、
前記中間成形品の前記曲げ半径Ｒ_１及び前記内角θ_１、並びに前記プレス成形品の前記曲げ半径Ｒ_２及び前記内角θ_２が、下記の式（１）〜（３）の条件を満足する、プレス成形品の製造設備列。
１．０５＜Ａ_１／Ａ_２ …（１）
１．０＜Ｒ_１／Ｒ_２ …（２）
Ａ_１／Ａ_２＜６．０／（Ｒ_１／Ｒ_２） …（３）
上記の式中、Ａ_１（°）は、下記の式（Ａ）で表わされる、前記中間成形品の前記内角θ_１の補角であり、Ａ_２（°）は、下記の式（Ｂ）で表わされる、前記プレス成形品の前記内角θ_２の補角である。
Ａ_１＝１８０−θ_１ …（Ａ）
Ａ_２＝１８０−θ_２ …（Ｂ）

【請求項11】

請求項１０に記載のプレス成形品の製造設備列であって、
前記中間成形品の前記曲げ半径Ｒ_１及び前記内角θ_１、並びに前記プレス成形品の前記曲げ半径Ｒ_２及び前記内角θ_２が、下記の式（１）、（４）及び（５）の条件を満足する、プレス成形品の製造設備列。
１．０５＜Ａ_１／Ａ_２ …（１）
１．５＜Ｒ_１／Ｒ_２ …（４）
Ａ_１／Ａ_２＜３．５／（Ｒ_１／Ｒ_２） …（５）

【請求項12】

請求項１０又は１１に記載のプレス成形品の製造設備列であって、
前記第２プレス装置は、更に、前記ダイに設けられたダイパッドと、前記パンチに設けられたインナーパッドと、を備え、プレス加工の際に前記ダイパッドと前記インナーパッドとにより前記中間成形品を押さえて位置決めする、プレス成形品の製造設備列。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車、自動車以外の各種の車両、一般機械、船舶等に用いられるプレス成形品に関し、特に、曲げ部を有するプレス成形品、並びにそのプレス成形品を製造するための方法及び設備列に関する。

【背景技術】

【0002】

曲げ部を有するプレス成形品は、例えば、自動車車体の骨格部材（例：クロスメンバ、サイドメンバ、サイドシル、ピラー等）、及び自動車の各種の部品（例：ドアーインパクトビーム、トーコントロールリンク、サスペンションアーム等）に用いられる。このプレス成形品は、素材である鋼板にプレスによる曲げ加工が施されることによって得られる。近年、地球環境保全のために燃費の向上が求められ、更に衝突時の安全性の向上も求められる。このため、プレス成形品には、高強度鋼板を採用した薄肉化が推進されている。しかし、素材の高強度化とその加工性（特に曲げ性）は相反する関係にある。

【0003】

図１Ａ及び図１Ｂは、従来の一般的な曲げ加工方法の概要を示す断面図である。これらの図のうち、図１Ａは曲げ加工の状況を示し、図１Ｂは、図１Ａに示す曲げ加工を経て製造されたプレス成形品２を示す。従来の曲げ加工方法では、プレス成形品２の曲げ部５の成形は、１工程のプレス加工によって行われる。具体的には、図１Ａに示すように、パンチ３及びダイ４を用いて鋼板１に曲げ加工が施される。これにより、図１Ｂに示すように、曲げ部５を有するプレス成形品２が成形される。

【0004】

一般に、鋼板１の曲げ性は限界Ｒ／ｔによって評価される。ここで、Ｒは、割れが発生することなく曲げ加工を行える最小曲げ半径であり、ｔは鋼板１の板厚である。近年、上記の骨格部材の素材として、伸びが小さい引張強さが９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板が用いられ始めている。また、足回り部品（例：サスペンションアーム）の素材として、引張強さが５９０ＭＰａ以上の高強度鋼板が用いられている。要するに、鋼板１の強度が高くなることに伴って、限界Ｒ／ｔが大きくなる傾向にある。そのため、プレス成形品２の曲げ部５の曲げ半径を小さく設計した場合、鋼板１が割れる。一方、プレス成形品２の曲げ部５の曲げ半径を大きく設計した場合、骨格部材や足回り部品の剛性が低下し、その衝突エネルギ吸収性能が低下する。したがって、曲げ部５を有するプレス成形品２を高強度鋼板から製造する際、限界Ｒ／ｔを小さくできる加工方法が強く求められている。

【0005】

図２Ａ〜図２Ｃは、特開２０１０−１７２９１２号公報（特許文献１）に開示された曲げ加工方法の概要を示す断面図である。これらの図のうち、図２Ａは１工程目の加工の状況を示し、図２Ｂは２工程目の加工の状況を示す。図２Ｃは、図２Ａ及び図２Ｂに示す曲げ加工を経て製造されたプレス成形品７を示す。

【0006】

特許文献１の曲げ加工方法では、プレス成形品７の曲げ部８の成形は、２工程に分けられたプレス加工によって行われる。具体的には、図２Ａに示すように、１工程目のプレス加工では、パンチ９及びダイ１０を用いて鋼板６に曲げ加工が施される。パンチ９及びダイ１０は、プレス成形品７の曲げ部８の曲げ半径Ｒ_２よりも大きな曲げ半径Ｒ_１の形状を鋼板６に与える。これにより、図２Ｂに示すように、曲げ半径Ｒ_１の曲げ部１１を有する中間成形品１２が成形される。

【0007】

２工程目のプレス加工では、図２Ｂに示すように、パンチ１３及びダイ１４を用いて中間成形品１２に加工が施される。パンチ１３及びダイ１４は、プレス成形品７の曲げ部８の曲げ半径Ｒ_２の形状を中間成形品１２に与える。これにより、図２Ｃに示すプレス成形品７が成形される。

【0008】

特許文献１の曲げ加工方法によれば、１工程目のプレス加工において、曲げ半径Ｒ_１が大きいため、割れが発生しない。更に、２工程目のプレス加工において、曲げ部８の外表面に生じる引張ひずみが小さくなり、割れの発生を抑制できる。

【0009】

特許文献１の曲げ加工方法では、２工程目で用いるパンチ１３の先端角度θ_２は、１工程目で用いるパンチ９の先端角度θ_１と同じである。つまり、プレス成形品７の曲げ部８の内角は、中間成形品１２の曲げ部１１の内角と同じである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１０−１７２９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

特許文献１には、引張強さが８８９ＭＰａで伸びが５９％と高いステンレス鋼板を用いて、曲げ部を有するプレス成形品を製造する場合、限界Ｒ／ｔを０にできることが開示されている。しかし、特許文献１の曲げ加工方法によっても、例えば高強度鋼板のように引張強さが高くて伸びが小さい金属板を用いた場合、曲げ部で割れが発生するおそれがある。したがって、限界Ｒ／ｔを確実に小さくできることが求められる。

【0012】

本発明の目的の一つは、小さな曲げ半径の曲げ部を有し、引張強さが５９０ＭＰａ以上のプレス成形品であっても、曲げ部の外表面の引張ひずみが小さくて割れが抑制されたプレス成形品を提供することである。また、本発明の他の目的は、そのようなプレス成形品を製造できる製造方法及び製造設備列を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一実施形態によるプレス成形品は、引張強さが５９０ＭＰａ以上の金属板からなり、一対の平坦部と、前記一対の平坦部をつなぐ曲げ部と、を備える。このプレス成形品では、断面において、前記曲げ部の頂部付近から遠ざかるにつれて板厚が増加し、更に、前記曲げ部の端付近から遠ざかるにつれて板厚が減少した後に再び増加し、更に、前記曲げ部の端の位置から元の板厚の１．５倍離れた位置よりも以遠で板厚が元の板厚となる。

【0014】

上記のプレス成形品において、前記曲げ部の端の位置から元の板厚の１．５倍離れた位置までにおける板厚の平均値ｔ_２と、前記曲げ部の前記頂部における板厚ｔ_１と、の比「ｔ_２／ｔ_１」が、１．０１未満である、ことが好ましい。

【0015】

上記のプレス成形品は、天板部と、二つの縦壁部と、前記天板部と前記各縦壁部をつなぐ稜線部と、を備える場合、前記天板部及び前記縦壁部が前記平坦部を構成するとともに、前記稜線部が前記曲げ部を構成する、ことが好ましい。

【0016】

上記のプレス成形品は、天板部と、二つの縦壁部と、前記天板部と前記各縦壁部をつなぐ上側稜線部と、二つのフランジ部と、前記各縦壁部と前記各フランジ部をつなぐ下側稜線部と、を備える場合、前記天板部及び前記縦壁部が前記平坦部を構成するとともに、前記上側稜線部が前記曲げ部を構成するか、及び／又は、前記縦壁部及び前記フランジ部が前記平坦部を構成するとともに、前記下側稜線部が前記曲げ部を構成する、ことが好ましい。

【0017】

上記のプレス成形品は、引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼板からなる、ことが好ましい。引張強さは７８０ＭＰａ以上であってもよいし、９８０ＭＰａ以上であってもよい。

【0018】

本発明の一実施形態によるプレス成形品の製造方法は、一対の平坦部と、前記一対の平坦部をつなぐ曲げ部と、を備え、且つ前記曲げ部の曲げ半径がＲ_２で前記一対の平坦部のなす内角がθ_２であるプレス成形品を製造するための方法である。前記製造方法は、素材準備工程と、第１成形工程と、第２成形工程と、を含む。素材準備工程では、引張強さが５９０ＭＰａ以上の金属板を準備する。第１成形工程では、金型を用いて前記金属板にプレス加工を施し、前記プレス成形品の前記曲げ部に対応する部分に曲げ半径がＲ_１（ｍｍ）で内角がθ_１（°）の曲げ部を備える中間成形品を成形する。第２成形工程では、金型を用いて前記中間成形品にプレス加工を施し、前記中間成形品の前記曲げ部の部分に曲げ半径がＲ_２（ｍｍ）で内角がθ_２（°）の曲げ部を備える前記プレス成形品を成形する。そして、前記中間成形品の前記曲げ半径Ｒ_１及び前記内角θ_１、並びに前記プレス成形品の前記曲げ半径Ｒ_２及び前記内角θ_２が、下記の式（１）〜（３）の条件を満足する。
１．０５＜Ａ_１／Ａ_２ …（１）
１．０＜Ｒ_１／Ｒ_２ …（２）
Ａ_１／Ａ_２＜６．０／（Ｒ_１／Ｒ_２） …（３）
上記の式中、Ａ_１（°）は、下記の式（Ａ）で表わされる、前記中間成形品の前記内角θ_１の補角であり、Ａ_２（°）は、下記の式（Ｂ）で表わされる、前記プレス成形品の前記内角θ_２の補角である。
Ａ_１＝１８０−θ_１ …（Ａ）
Ａ_２＝１８０−θ_２ …（Ｂ）

【0019】

上記の製造方法において、前記中間成形品の前記曲げ半径Ｒ_１及び前記内角θ_１、並びに前記プレス成形品の前記曲げ半径Ｒ_２及び前記内角θ_２が、下記の式（１）、（４）及び（５）の条件を満足する、ことが好ましい。
１．０５＜Ａ_１／Ａ_２ …（１）
１．５＜Ｒ_１／Ｒ_２ …（４）
Ａ_１／Ａ_２＜３．５／（Ｒ_１／Ｒ_２） …（５）

【0020】

上記の製造方法において、前記第１成形工程では、前記金型としてパンチ及びダイを用い、前記第２成形工程では、前記金型としてパンチ及びダイを用いる、ことが好ましい。この場合、前記第２成形工程では、プレス加工に際し、前記ダイに設けられたダイパッドと前記パンチに設けられたインナーパッドとにより、前記中間成形品を押さえて位置決めする、ことが好ましい。

【0021】

本発明の一実施形態によるプレス成形品の製造方法は、一対の平坦部と、前記一対の平坦部をつなぐ曲げ部と、を備え、且つ前記曲げ部の曲げ半径がＲ_２で前記一対の平坦部のなす内角がθ_２であるプレス成形品を製造するための設備列である。前記製造設備列は、第１プレス装置と、第２プレス装置と、を含む。第１プレス装置は、前記プレス成形品の前記曲げ部に対応する部分に曲げ半径がＲ_１（ｍｍ）で内角がθ_１（°）の曲げ部を備える中間成形品を成形するためのパンチ及びダイを備える。第２プレス装置は、前記中間成形品の前記曲げ部の部分に曲げ半径がＲ_２（ｍｍ）で内角がθ_２（°）の曲げ部を備える前記プレス成形品を成形するためのパンチ及びダイを備える。そして、前記中間成形品の前記曲げ半径Ｒ_１及び前記内角θ_１、並びに前記プレス成形品の前記曲げ半径Ｒ_２及び前記内角θ_２が、上記の式（１）〜（３）の条件を満足する。

【0022】

上記の製造設備列において、前記中間成形品の前記曲げ半径Ｒ_１及び前記内角θ_１、並びに前記プレス成形品の前記曲げ半径Ｒ_２及び前記内角θ_２が、上記の式（１）、（４）及び（５）の条件を満足する、ことが好ましい。

【0023】

上記の製造設備列において、前記第２プレス装置は、更に、前記ダイに設けられたダイパッドと、前記パンチに設けられたインナーパッドと、を備え、プレス加工の際に前記ダイパッドと前記インナーパッドとにより前記中間成形品を押さえて位置決めする、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0024】

本発明のプレス成形品は、小さな曲げ半径の曲げ部を有し、引張強さが５９０ＭＰａ以上であり、曲げ部の外表面の引張ひずみが小さくて割れが抑制されている。本発明の製造方法及び製造設備列は、そのようなプレス成形品を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1A】図１Ａは、従来の一般的な曲げ加工方法の概要を示す断面図であり、曲げ加工の状況を示す。

【図1B】図１Ｂは、図１Ａに示す曲げ加工を経て製造されたプレス成形品を示す。

【図2A】図２Ａは、特許文献１に開示された曲げ加工方法の概要を示す断面図であり、１工程目の加工の状況を示す。

【図2B】図２Ｂは、特許文献１に開示された曲げ加工方法の概要を示す断面図であり、２工程目の加工の状況を示す。

【図2C】図２Ｃは、図２Ａ及び図２Ｂに示す曲げ加工を経て製造されたプレス成形品を示す。

【図3A】図３Ａは、本実施形態によるプレス成形品の一例を示す断面図であり、プレス成形品の全体を示す。

【図3B】図３Ｂは、図３Ａに示すプレス成形品の曲げ部及びその近傍を示す。

【図4】図４は、曲げ部の頂部からの距離と板厚との関係の一例を示す図である。

【図5】図５は、曲げ部の頂部からの距離と曲げ部の表層ひずみとの関係の一例を示す図である。

【図6】図６は、曲げ部の端の位置から元の板厚の１．５倍離れた位置までにおける平坦部の板厚の平均値ｔ_２と、曲げ部の頂部の板厚ｔ_１と、の比「ｔ_２／ｔ_１」の一例を示す図である。

【図7A】図７Ａは、本実施形態によるプレス成形品の製造方法の基本的概念を示す断面図であり、１工程目の加工の状況を示す。

【図7B】図７Ｂは、本実施形態によるプレス成形品の製造方法の基本的概念を示す断面図であり、２工程目の加工の状況を示す。

【図7C】図７Ｃは、図７Ａ及び図７Ｂに示す加工を経て製造されたプレス成形品を示す。

【図8A】図８Ａは、第１実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、１工程目の加工における加工前の状態を示す。

【図8B】図８Ｂは、第１実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、１工程目の加工における加工完了時の状態を示す。

【図9A】図９Ａは、第１実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、２工程目の加工における加工前の状態を示す。

【図9B】図９Ｂは、第１実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、２工程目の加工における加工初期の状態を示す。

【図9C】図９Ｃは、第１実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、２工程目の加工における加工完了時の状態を示す。

【図10A】図１０Ａは、第２実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、１工程目の加工における加工前の状態を示す。

【図10B】図１０Ｂは、第２実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、１工程目の加工における加工完了時の状態を示す。

【図11A】図１１Ａは、第２実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、２工程目の加工における加工前の状態を示す。

【図11B】図１１Ｂは、第２実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、２工程目の加工における加工初期の状態を示す。

【図11C】図１１Ｃは、第２実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、２工程目の加工における加工完了時の状態を示す。

【図12A】図１２Ａは、第３実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、１工程目の加工における加工前の状態を示す。

【図12B】図１２Ｂは、第３実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、１工程目の加工における加工完了時の状態を示す。

【図13A】図１３Ａは、第３実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、２工程目の加工における加工前の状態を示す。

【図13B】図１３Ｂは、第３実施形態の製造方法の概要を示す断面図であり、２工程目の加工における加工完了時の状態を示す。

【図14】図１４は、曲げ部の外角比「Ａ_１／Ａ_２」と曲げ部の表層ひずみとの関係を示す図である。

【図15】図１５は、曲げ部の周長比「Ｌ_１／Ｌ_２」と曲げ部の表層ひずみとの関係を示す図である。

【図16】図１６は、本実施形態の製造方法による成形条件をまとめた図である。

【図17】図１７は、実施例の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記の知見（ａ）〜（ｃ）を得た。

【0027】

（ａ）一対の平坦部と、この一対の平坦部をつなぐ曲げ部と、を備えたプレス成形品について検討する。このプレス成形品において、曲げ部の曲げ半径はＲ_２（ｍｍ）であり、一対の平坦部のなす内角はθ_２（°）である。引張強さが５９０ＭＰａ以上の高強度鋼板を素材とし、２工程に分けられたプレス加工によってプレス成形品を製造する。１工程目のプレス加工では、金型としてパンチ及びダイを用い、鋼板におけるプレス成形品の曲げ部に対応する部分に、曲げ半径がＲ_１で（ｍｍ）で内角がθ_１（°）の曲げ部を有する中間成形品を成形する。２工程目のプレス加工では、金型としてパンチ及びダイを用い、中間成形品の曲げ部を曲げ半径がＲ_２（ｍｍ）で内角がθ_２（°）の曲げ部に成形されたプレス成形品を成形する。

【0028】

ここで、曲げ部での割れの発生を抑制するためには、曲げ部の外表面に生じる引張ひずみ（以下、「表層ひずみ」ともいう）が小さければよい。曲げ部に生じる表層ひずみの大きさには、１工程目で成形される曲げ部の周長Ｌ_１（ｍｍ）と、２工程目で成形される曲げ部の周長Ｌ_２（ｍｍ）と、の周長比「Ｌ_１／Ｌ_２」が関与する。曲げ部の周長Ｌ_１及びＬ_２は、曲げ部の断面における周方向の長さであり、下記の式（ｉ）及び（ii）によって表わされる。
Ｌ_１＝π×Ｒ_１×（１８０−θ_１）／１８０ …（ｉ）
Ｌ_２＝π×Ｒ_２×（１８０−θ_２）／１８０ …（ii）

【0029】

また、１工程目で成形される曲げ部の内角θ_１の補角（すなわち外角）Ａ_１（°）は、下記の式（Ａ）で表わされる。２工程目で成形される曲げ部の内角θ_２の補角（すなわち外角）Ａ_２（°）は、下記の式（Ｂ）で表わされる。
Ａ_１＝１８０−θ_１ …（Ａ）
Ａ_２＝１８０−θ_２ …（Ｂ）

【0030】

上記の式（ｉ）、（ii）、（Ａ）及び（Ｂ）より、曲げ部の周長比「Ｌ_１／Ｌ_２」は下記の式（iii）で表わされる。
Ｌ_１／Ｌ_２＝（Ａ_１×Ｒ_１）／（Ａ_２×Ｒ_２） …（iii）

【0031】

したがって、曲げ部に生じる表層ひずみの大きさには、１工程目で成形される中間成形品の曲げ部の曲げ半径Ｒ_１及び内角θ_１（外角Ａ_１）、並びに２工程目で成形されるプレス成形品の曲げ部の曲げ半径Ｒ_２及び内角θ_２（外角Ａ_２）が、相互に関与する。

【0032】

上記の曲げ半径Ｒ_１及び内角θ_１（外角Ａ_１）、並びに上記の曲げ半径Ｒ_２及び内角θ_２（外角Ａ_２）が、下記の式（１）〜（３）の条件を満足すれば、１工程目のプレス加工及び２工程目のプレス加工を経ることにより、曲げ部に生じる表層ひずみの発生領域が拡大する。その結果、プレス成形品の曲げ部の表層ひずみが小さくなる。これにより、引張強さが５９０ＭＰａ以上の鋼板を素材として用いる場合であっても、割れの発生を抑制でき、より小さな曲げ半径の曲げ部を有するプレス成形品を製造できる。より好ましくは、上記の曲げ半径Ｒ_１及び内角θ_１（外角Ａ_１）、並びに上記の曲げ半径Ｒ_２及び内角θ_２（外角Ａ_２）が、下記の式（１）、（４）及び（５）の条件を満足する。
１．０５＜Ａ_１／Ａ_２ …（１）
１．０＜Ｒ_１／Ｒ_２ …（２）
Ａ_１／Ａ_２＜６．０／（Ｒ_１／Ｒ_２） …（３）
１．５＜Ｒ_１／Ｒ_２ …（４）
Ａ_１／Ａ_２＜３．５／（Ｒ_１／Ｒ_２） …（５）

【0033】

上記の式（１）は、１工程目で成形される曲げ部の外角Ａ_１が、２工程目で成形される曲げ部の外角Ａ_２よりも大きいことを意味する。つまり、上記の式（１）は、上記の式（Ａ）及び（Ｂ）より、１工程目で成形される曲げ部の内角θ_１が、２工程目で成形される曲げ部の内角θ_２よりも小さいことを意味する。各内角θ_１及びθ_２（外角Ａ_１及びＡ_２）の大きさは、プレス成形品の設計寸法に応じて定められる。実用的には、各内角θ_１及びθ_２の大きさは、９０°〜１２０°の範囲内で定められる。

【0034】

上記の式（２）及び（４）は、１工程目で成形される曲げ部の曲げ半径Ｒ_１が、２工程目で成形される曲げ部の曲げ半径Ｒ_２よりも大きいことを意味する。各曲げ半径Ｒ_１及びＲ_２の大きさは、プレス成形品の設計寸法に応じて定められる。具体的には、以下のとおりである。

【0035】

曲げ部に割れが生じるおそれのあるＲ／ｔは０．５〜３．０である。ここで、Ｒは曲げ加工時の曲げ半径であり、ｔは、曲げ加工が施される金属板の板厚である。通常、プレス成形品の平坦部の平均板厚、すなわち素材である金属板の板厚は、薄板の場合、０．５〜３．２ｍｍ程度である。厚板の場合、その板厚は３．２〜３０ｍｍ程度であり、３０ｍｍ以上を超える場合もある。本実施形態では、このような各種の板厚を有する金属板の曲げ加工について、曲げ部に割れが生じるおそれのある場合を対象とする。

【0036】

つまり、板厚が例えば０．５ｍｍの場合、プレス成形品の曲げ部の曲げ半径Ｒ、すなわち２工程目で成形される曲げ部の曲げ半径Ｒ_２は０．２５〜１．５ｍｍ程度である。この場合、１工程目で成形される曲げ部の曲げ半径Ｒ_１は０．２６〜８．２ｍｍ程度であり、好ましくは０．３８〜５．２ｍｍ程度である。板厚が例えば１．０ｍｍの場合、上記の曲げ半径Ｒ_２は０．５〜３．０ｍｍ程度である。この場合、上記の曲げ半径Ｒ_１は０．５５〜１６．０ｍｍ程度であり、好ましくは０．８〜１０．０ｍｍ程度である。板厚が例えば３．２ｍｍの場合、上記の曲げ半径Ｒ_２は１．５〜９．０ｍｍ程度である。この場合、上記の曲げ半径Ｒ_１は１．６〜４９．０ｍｍ程度であり、好ましくは２．３〜３１．０ｍｍ程度である。板厚が例えば３０ｍｍの場合、上記の曲げ半径Ｒ_２は１５〜９０ｍｍ程度である。この場合、上記の曲げ半径Ｒ_１は１６〜４９４ｍｍ程度であり、好ましくは２３〜３１４ｍｍ程度である。

【0037】

特に、上記の式（１）〜（３）の条件が満たされた場合、前記図１Ａに示す従来の曲げ加工方法（１工程のみのプレス加工）の場合よりも表層ひずみが小さくなる。

【0038】

更に、上記の式（１）、（４）及び（５）の条件が満たされた場合、前記図２Ａ及び図２Ｂに示す特許文献１の曲げ加工方法（２工程に分けられたプレス加工）の場合よりも表層ひずみが小さくなる。

【0039】

要するに、プレス成形品の曲げ部の曲げ半径Ｒ_２は、金属板の板厚ｔに従い、曲げ部に割れが生じるおそれのあるＲ／ｔの範囲内で定められる。曲げ部に割れが生じるおそれのあるＲ／ｔは、上記のとおり０．５〜３．０である。特に、金属板の延性が高い場合、Ｒ／ｔの上限は２．０である。金属板の延性が更に高い場合、Ｒ／ｔの上限は１．０である。更に、１工程目で成形される曲げ部の曲げ半径Ｒ_１の大きさは、上記の曲げ半径Ｒ_２に基づき、上記の式（１）〜（３）の条件より定められ、より好ましくは上記の式（１）、（４）及び（５）の条件より定められる。その際、後述する図１６より、Ｒ_１／Ｒ_２は、５．５未満であることが好ましく、より好ましくは３．５未満である。

【0040】

（ｂ）上記（ａ）に示す曲げ加工方法によって製造されたプレス成形品は、曲げ部及びその近傍において特有の板厚分布を有する。具体的には、断面において、曲げ部の頂部付近から遠ざかるにつれて板厚が増加し、更に、曲げ部の端付近から遠ざかるにつれて板厚が減少した後に再び増加し、更に、曲げ部の端の位置から元の板厚の１．５倍離れた位置よりも以遠で板厚が元の板厚となる。ここで、「曲げ部の頂部付近」とは、頂部から±０．１ｍｍの範囲内の１点を意味する。「曲げ部の端付近」とは、曲げ部の端、すなわち曲げ部と平坦部との境界から±０．１ｍｍの範囲内の１点を意味する。「元の板厚」とは、素材である鋼板の平均板厚を意味する。この「元の板厚」は、平坦部の平均板厚に相当する。

【0041】

このようなプレス成形品は三点曲げ特性及び軸圧壊特性に優れる。前記図１Ａに示す従来の曲げ加工方法では、曲げ部の板厚、特に曲げ部の頂部の板厚が過大に減少するのに対し、上記（ａ）に示す曲げ加工方法では、曲げ部の頂部の板厚が大きく減少することなく、曲げ部周辺の平坦部で板厚が減少するからである。例えば、プレス成形品が車両に搭載される部材である場合、衝突等によってその部材が変形する際、その部材の稜線部（曲げ部）が衝撃荷重を負担する。したがって、稜線部（曲げ部）の板厚が確保された、上記（ａ）に示す曲げ加工方法によるプレス成形品は、三点曲げ特性及び軸圧壊特性に優れる。

【0042】

（ｃ）上記（ａ）に示す曲げ加工方法では、上記のとおり、１工程目で成形される中間成形品の曲げ部の内角θ_１が、２工程目で成形されるプレス成形品の曲げ部の内角θ_２よりも小さい。これに起因し、２工程目のプレス加工の際、中間成形品が金型上で不安定になるかもしれない。この場合、２工程目のプレス加工において、金型として、ダイ及びパンチがいずれも中間成形品を押さえるためのパッドを備えればよい。ダイが備えるパッドはダイパッドと称され、パンチが備えるパッドはインナーパッドと称される。

【0043】

本発明は上記の知見に基づいて完成されたものである。以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下では、先ず、プレス成形品について説明し、続いて、そのプレス成形品の製造に適した製造方法及び製造設備列について説明する。

【0044】

［プレス成形品］
図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態によるプレス成形品の一例を示す断面図である。これらの図のうち、図３Ａはプレス成形品の全体を示し、図３Ｂは曲げ部及びその近傍を示す。

【0045】

本実施形態のプレス成形品２０は、引張強さが５９０ＭＰａ以上の金属板からなる。引張強さは、７８０ＭＰａ以上であってもよいし、９８０ＭＰａ以上であってもよく、１１８０ＭＰａ以上であってもよい。このような引張強さを有する金属板としては、高強度鋼板が適する。ただし、金属板として、アルミニウム板、チタン板、ステンレス鋼板、マグネシウム板等を用いることもできる。金属板としては、引張強さが１１８０ＭＰａ以上の高強度鋼板が好ましい。

【0046】

図３Ａに示すように、本実施形態のプレス成形品２０は、ハット形の断面形状を有し、天板部２１と、二つの縦壁部２３ａ、２３ｂと、二つの上側稜線部２２ａ、２２ｂと、二つのフランジ部２５ａ、２５ｂと、二つの下側稜線部２４ａ、２４ｂと、を備える。上側稜線部２２ａ、２２ｂは、天板部２１と縦壁部２３ａ、２３ｂをつなぐ。下側稜線部２４ａ、２４ｂは、縦壁部２３ａ、２３ｂとフランジ部２５ａ、２５ｂをつなぐ。

【0047】

このようなプレス成形品２０は、２工程に分けられたプレス加工（曲げ加工）を含む本実施形態の製造方法によって製造される。天板部２１及び縦壁部２３ａは一対の平坦部を構成し、これらの平坦部をつなぐ上側稜線部２２ａは曲げ部２６を構成する。同様に、天板部２１及び縦壁部２３ｂは一対の平坦部を構成し、これらの平坦部をつなぐ上側稜線部２２ｂは曲げ部２７を構成する。また、縦壁部２３ａ及びフランジ部２５ａは一対の平坦部を構成し、これらの平坦部をつなぐ下側稜線部２４ａは曲げ部２８を構成する。同様に、縦壁部２３ｂ及びフランジ部２５ｂは一対の平坦部を構成し、これらの平坦部をつなぐ下側稜線部２４ｂは曲げ部２９を構成する。

【0048】

図３Ｂには、本実施形態のプレス成形品２０の曲げ部２６及びその近傍を代表的に示し、その輪郭を実線で示す。その他の曲げ部２７〜２９及びその近傍の状況は、図３Ｂに示す状況と同様である。更に、図３Ｂには、前記図１Ａに示す従来の曲げ加工方法によって得られたプレス成形品２の曲げ部５の輪郭を破線で示し、前記図２Ａ及び図２Ｂに示す特許文献１の曲げ加工方法によって得られたプレス成形品７の曲げ部８の輪郭を二点鎖線で示す。

【0049】

図３Ｂに示すように、本実施形態のプレス成形品２０は、曲げ部２６及びその近傍において特有の板厚分布を有する。具体的には、曲げ部２６の頂部２６ａ付近から遠ざかるにつれて、板厚が増加する。更に、曲げ部２６の端（いわゆる曲げＲ止り）２６ｂ付近から遠ざかるにつれて、板厚が減少した後に再び増加する。更に、曲げ部２６の端２６ｂの位置から元の板厚ｔ_０の１．５倍離れた位置２６ｃよりも以遠で、板厚が元の板厚ｔ_０となる。

【0050】

このような板厚分布は、本実施形態の製造方法によって得られる。本実施形態の製造方法では、曲げ部２６周辺の平坦部（例：天板部２１及び縦壁部２３ａ）で板厚を減少させ、これにより曲げ部２６（例：上側稜線部２２ａ）の板厚の減少を抑制する。例えば、このような板厚分布を有するハット形断面のプレス成形品が車両に搭載される部材である場合、衝突等によってその部材が変形する際、その部材の上側稜線部２２ａ、２２ｂが衝撃荷重を負担する。この場合、曲げ部２６である上側稜線部２２ａ、２２ｂの板厚が確保されているため、その部材は三点曲げ特性及び軸圧壊特性に優れる。

【0051】

図４は、プレス成形品の断面において、曲げ部の頂部からの距離と板厚との関係の一例を示す図である。図５は、プレス成形品の断面において、曲げ部の頂部からの距離と曲げ部の表層ひずみとの関係の一例を示す図である。図４及び図５において、丸印は、本実施形態の製造方法によって得られたプレス成形品２０（以下、「本発明例」ともいう）を示す。三角印は、前記図１Ａに示す従来の曲げ加工方法によって得られたプレス成形品２（以下、「比較例１」ともいう）を示す。四角印は、前記図２Ａ及び図２Ｂに示す特許文献１の曲げ加工方法によって得られたプレス成形品７（以下、「比較例２」ともいう）を示す。

【0052】

図６は、プレス成形品の断面において、曲げ部の端の位置から元の板厚の１．５倍離れた位置までにおける平坦部の板厚の平均値ｔ_２と、曲げ部の頂部の板厚ｔ_１と、の比「ｔ_２／ｔ_１」の一例を示す図である。図６には、本発明例のプレス成形品２０と、比較例１のプレス成形品２と、比較例２のプレス成形品７とを並べて示す。

【0053】

本発明例、比較例１及び比較例２のプレス成形品２０、２及び７のいずれも、曲げ部２６、５及び８の曲げ半径Ｒ_２が１．５ｍｍであり、曲げ部２６、５及び８の外角Ａ_２が９０°である。比較例１のプレス成形品２の曲げ部５は、１工程のみのプレス加工によって成形されたものである。

【0054】

比較例２のプレス成形品７の曲げ部８は、２工程に分けられたプレス加工によって成形されたものである。具体的には、１工程目のプレス加工によって、プレス成形品７の曲げ部８の曲げ半径Ｒ_２よりも大きい３ｍｍの曲げ半径Ｒ_１となる曲げ部が成形され、２工程目のプレス加工によって１．５ｍｍの曲げ半径Ｒ_２となる曲げ部８が成形された。つまり、曲げ半径比「Ｒ_１／Ｒ_２」が２．０とされた。また、１工程目で成形される曲げ部の外角Ａ_１と、２工程目で成形される曲げ部の外角Ａ_２とは、同じ９０°にされた。つまり、外角比「Ａ_１／Ａ_２」が１．０とされた。要するに、比較例２のプレス成形品７は、上記の式（１）〜（５）のうち、上記の式（２）及び（４）のみ満足する条件で成形されたものである。

【0055】

本発明例のプレス成形品２０の曲げ部２６は、２工程に分けられたプレス加工によって成形されたものである。具体的には、１工程目のプレス加工によって、プレス成形品２０の曲げ部２６の曲げ半径Ｒ_２よりも大きい３ｍｍの曲げ半径Ｒ_１となる曲げ部が成形され、２工程目のプレス加工によって１．５ｍｍの曲げ半径Ｒ_２となる曲げ部２６が成形された。つまり、曲げ半径比「Ｒ_１／Ｒ_２」が２．０とされた。また、１工程目のプレス加工によって、プレス成形品２０の曲げ部２６の外角Ａ_２よりも大きい１２０°の外角Ａ_１となる曲げ部が成形され、２工程目のプレス加工によって９０°の外角Ａ_２となる曲げ部２６が成形された。つまり、外角比「Ａ_１／Ａ_２」が１．３３とされた。要するに、本発明例のプレス成形品２０は、上記の式（１）〜（５）のいずれも満足する条件で成形されたものである。

【0056】

図４中の三角印で示すように、比較例１では、曲げ部５の頂部の板厚が大きく減少している。これに対し、図４中の四角印で示すように、比較例２における曲げ部８の頂部の板厚減少は、比較例１の板厚減少よりも小さい。同様に、図４中の丸印で示すように、本発明例における曲げ部２６の頂部の板厚減少は、比較例１の板厚減少よりも小さい。

【0057】

更に、本発明例のプレス成形品２０における曲げ部２６の頂部２６ａの板厚は、比較例１のプレス成形品７における曲げ部８の頂部の板厚よりも大きい。しかも、本発明例のプレス成形品２０における曲げ部２６周辺の平坦部で板厚が減少した領域は、比較例２のプレス成形品７における曲げ部８周辺の平坦部で板厚が減少した領域よりも広い。

【0058】

この理由は、図５からも理解される。すなわち、本発明例のプレス成形品２０の曲げ部近傍に生じる表層ひずみ（図５中の丸印参照）は、比較例２のプレス成形品７の曲げ部近傍に生じる表層ひずみ（図５中の四角印参照）と比較し、広範囲にわたって発生するためである。

【0059】

更に、図６に示すように、本発明例のプレス成形品２０における板厚比「ｔ_２／ｔ_１」は１．０１未満であって、比較例１のプレス成形品２及び比較例２のプレス成形品７における板厚比「ｔ_２／ｔ_１」よりも小さい。つまり、本実施形態の製造方法により、曲げ部周辺の平坦部の板厚が減少する代わりに、曲げ部２６の頂部２６ａの板厚の減少が抑制される。

【0060】

このようなプレス成形品２０における板厚比「ｔ_２／ｔ_１」は、１．０１未満であるのが好ましく、より好ましくは１．００以上１．０１未満である。

【0061】

本実施形態のプレス成形品は、曲げ部の曲げ半径が例えば０〜３ｍｍと小さい。しかも、プレス成形品は、上記した板厚分布を有する。そのため、プレス成形品は、静荷重が負荷された場合の曲げ剛性及び捩じり剛性に優れる。また、衝撃荷重が負荷された場合、曲げ部の頂部を起点とした座屈が抑制され、高い初期荷重と高い衝撃エネルギ吸収量が得られる。これにより、プレス成形品は、三点曲げ特性及び軸圧壊特性に優れる。したがって、本実施形態のプレス成形品は、例えば、自動車車体の骨格部材（例：クロスメンバ、サイドメンバ、サイドシル、ピラー等）、及び自動車の各種部品（例：ドアーインパクトビーム、トーコントロールリンク、サスペンションアーム等）に適する。

【0062】

なお、本実施形態のようにハット形断面のプレス成形品２０の場合、曲げ部である上側稜線部２２ａ、２２ｂ及び下側稜線部２４ａ、２４ｂは、いずれも上記した曲げ半径と板厚分布を有することが好ましい。ただし、プレス成形品としての性能を満たす限り、上側稜線部２２ａ、２２ｂ及び下側稜線部２４ａ、２４ｂのうちのいずれか一方が、上記した曲げ半径と板厚分布を有しても構わない。

【0063】

また、プレス成形品は、上記したハット形断面のものに限定されない。例えば、フランジ部を有しない溝形断面のプレス成形品であってもよい。溝形断面のプレス成形品は、天板部と、二つの縦壁部と、天板部と各縦壁部をつなぐ稜線部と、を備える。この場合、天板部及び縦壁部が一対の平坦部を構成し、これらの平坦部をつなぐ稜線部が曲げ部を構成する。

【0064】

［プレス成形品の製造方法及び製造設備列］
図７Ａ〜図７Ｃは、本実施形態によるプレス成形品の製造方法の基本的概念を示す断面図である。これらの図のうち、図７Ａは１工程目の加工の状況を示し、図７Ｂは２工程目の加工の状況を示す。図７Ｃは、図７Ａ及び図７Ｂに示す加工を経て製造されたプレス成形品３７を示す。

【0065】

図８Ａ、図８Ｂ及び図９Ａ〜図９Ｃは、具体的な一例として第１実施形態の製造方法の概要を示す断面図である。図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１１Ａ〜図１１Ｃは、具体的な一例として第２実施形態の製造方法の概要を示す断面図である。図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａ及び図１３Ｂは、具体的な一例として第３実施形態の製造方法の概要を示す断面図である。これらの図のうち、図８Ａ、図８Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１２Ａ及び図１２Ｂは、１工程目の加工の状況を示す。図８Ａ、図１０Ａ及び図１２Ａは、加工前の状態を示し、図８Ｂ、図１０Ｂ及び図１２Ｂは、加工完了時の状態を示す。また、図９Ａ〜図９Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１３Ａ及び図１３Ｂは、２工程目の加工の状況を示す。図９Ａ、図１１Ａ及び図１３Ａは、加工前の状態を示し、図９Ｂ及び図１１Ｂは、加工初期の状態を示し、図９Ｃ、図１１Ｃ及び図１３Ｂは、加工完了時の状態を示す。これらの図における一点鎖線は中心線である。

【0066】

本実施形態では、プレス成形品は、２工程に分けられたプレス加工によって製造される。つまり、図７Ａ〜図１３Ｂに示すように、プレス成形品３７は、１工程目の第１成形工程、及び２工程目の第２成形工程を順に経て製造される。第１成形工程では、第１プレス装置３０を用いたプレス加工によって、素材である金属板３５から中間成形品３６が成形される。第２成形工程では、第２プレス装置４０を用いたプレス加工によって、中間成形品３６からプレス成形品３７が成形される。このように第１プレス装置３０と第２プレス装置４０は、一連の製造設備列を構成する。

【0067】

図７Ａ、図８Ａ、図８Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、第１プレス装置３０は、金型として、対になる第１パンチ３１と第１ダイ３２を備える。更に、図８Ａ、図８Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す第１及び第２実施形態では、ダイパッド３８とインナーパッド（図示省略）を備える。ダイパッド３８は第１ダイ３２に設けられ、インナーパッドは第１パンチ３１に設けられる。ダイパッド３８とインナーパッドは、第１成形工程のプレス加工の際、金属板３５を押さえて位置決めする。ただし、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す第３実施形態のように、ダイパッドとインナーパッドは備えなくてもよい。

【0068】

図７Ｂ、図９Ａ〜図９Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、第２プレス装置４０は、金型として、対になる第２パンチ３３及び第２ダイ３４を備える。更に、図９Ａ〜図９Ｃ、及び図１１Ａ〜図１１Ｃに示す第１及び第２実施形態では、ダイパッド３９とインナーパッド（図示省略）を備える。ダイパッド３９は第２ダイ３４に設けられ、インナーパッドは第２パンチ３３に設けられる。ダイパッド３９とインナーパッドは、第２成形工程のプレス加工の際、中間成形品３６を押さえて位置決めする。ただし、図１３Ａ〜図１３Ｂに示す第３実施形態のように、ダイパッドとインナーパッドは備えなくてもよい。

【0069】

図７Ｂ、図９Ａ〜図９Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、第２プレス装置４０の第２パンチ３３は、プレス成形品３７の曲げ部３７ｃを成形するために肩部３３ａを有する。この肩部３３ａにつながる一対の面のなす角度は、プレス成形品３７の曲げ部３７ｃの内角θ_２と同じである。つまり、肩部３３ａの角度の外角は、プレス成形品３７の曲げ部３７ｃの外角Ａ_２と同じである。また、肩部３３ａの半径は、プレス成形品３７の曲げ部３７ｃの曲げ半径Ｒ_２と同じである。

【0070】

一方、図７Ａ、図８Ａ、図８Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、第１プレス装置３０の第１パンチ３１は、中間成形品３６の曲げ部３６ｃを成形するために肩部３１ａを有する。この肩部３１ａにつながる一対の面のなす角度は、プレス成形品３７の曲げ部３７ｃの内角θ_２よりも小さくて、中間成形品３６の曲げ部３６ｃの内角θ_１と同じである。つまり、肩部３１ａの角度の外角は、プレス成形品３７の曲げ部３７ｃの外角Ａ_２よりも大きくて、中間成形品３６の曲げ部３６ｃの外角Ａ_１と同じである。また、肩部３１ａの半径は、プレス成形品３７の曲げ部３７ｃの曲げ半径Ｒ_２よりも大きくて、中間成形品３６の曲げ部３６ｃの曲げ半径Ｒ_１と同じである。

【0071】

そして、中間成形品３６の曲げ部３６ｃの曲げ半径Ｒ_１及び内角θ_１（外角Ａ_１）、並びにプレス成形品３７の曲げ部３７ｃの曲げ半径Ｒ_２及び内角θ_２（外角Ａ_２）が、上記の式（１）〜（３）、又は上記の式（１）、（４）及び（５）の条件を満足するように、第１パンチ３１の肩部３１ａの半径及び角度（外角）、並びに第２パンチ３３の肩部３３ａの半径及び角度（外角）は設定されている。

【0072】

本実施形態の製造方法では、このような第１プレス装置３０と第２プレス装置４０を用いてプレス成形品３７が製造される。まず、図７Ａ、図８Ａ、図１０Ａ及び図１２Ａに示すように、素材準備工程にて、素材となる金属板３５を準備する。この金属板３５は、上記のとおり、引張強さが５９０ＭＰａ以上の金属板（例：高強度鋼板）である。

【0073】

第１成形工程では、図７Ａ、図８Ａ、図８Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、第１パンチ３１及び第１ダイ３２を用い、場合によっては更にダイパッド３８とインナーパッドを用い、金属板３５にプレス加工が施される。その際、第１パンチ３１の肩部３１ａ及び第１ダイ３２によって、プレス成形品３７の曲げ部３７ｃに対応する部分に曲げ部３６ｃが成形される。これにより、曲げ半径がＲ_１で内角がθ_１（外角がＡ_１）の曲げ部３６ｃを有する中間成形品３６が成形される。

【0074】

次に、第２成形工程では、図７Ｂ、図９Ａ〜図９Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、第２パンチ３３及び第２ダイ３４を用い、場合によっては更にダイパッド３９とインナーパッドを用い、中間成形品３６にプレス加工が施される。その際、第２パンチ３３の肩部３３ａ及び第２ダイ３４によって、中間成形品３６の曲げ部３６ｃの部分に曲げ部３７ｃが成形される。これにより、曲げ半径がＲ_２で内角がθ_２（外角がＡ_２）の曲げ部３６ｃを有するプレス成形品３７が成形される。

【0075】

図７Ｂ、図９Ｃ、図１１Ｃ及び図１３Ｂに示すプレス成形品３７は、例えば、図３Ａに示すハット形断面のプレス成形品２０、又は溝形断面のプレス成形品等である。前者の場合、プレス成形品３７の曲げ部３７ｃは、例えば、プレス成形品２０の上側稜線部２２ａ、２２ｂ、及び下側稜線部２４ａ、２４ｂである。プレス成形品３７の曲げ部３７ｃにつながる平坦部３７ａ、３７ｂは、例えば、プレス成形品２０の天板部２１、縦壁部２３ａ、２３ｂ、及びフランジ部２５ａ、２５ｂである。

【0076】

本実施形態の製造方法によれば、曲げ部３７ｃ周辺の平坦部３７ａ、３７ｂで板厚を減少させ、曲げ部３７ｃの板厚の減少を抑制することができる。これにより、曲げ部３７ｃに生じる表層ひずみの発生領域が拡大し、曲げ部の表層ひずみが小さくなる。したがって、本実施形態の製造方法によれば、曲げ部での割れの発生を抑制でき、より小さな曲げ半径の曲げ部３７ｃを有するプレス成形品３７を製造できる。

【0077】

図１４は、曲げ部の外角比「Ａ_１／Ａ_２」と曲げ部の表層ひずみとの関係を示す図である。図１４において、丸印は本発明例の製造方法による場合を示し、三角印は比較例１の製造方法による場合を示し、四角印は比較例２の製造方法による場合を示す。なお、本発明例及び比較例２の場合、１工程目のプレス加工におけるＲ／ｔは２．１４であり、２工程目のプレス加工におけるＲ／ｔは１．０７であった。また、比較例１の場合、１工程のみのプレス加工におけるＲ／ｔは１．０７であった。

【0078】

図１４に示すように、外角比「Ａ_１／Ａ_２」が１．０５を超えると、曲げ部の表層ひずみが比較例１及び比較例２のいずれよりも小さくなることがわかる。つまり、外角比「Ａ_１／Ａ_２」が１．０５を超える条件であれば、割れを抑制しつつ、より小さな曲げ半径の曲げ部を成形できることがわかる。この条件は、上記の式（１）を満たす条件に相当する。

【0079】

図１５は、曲げ部の周長比「Ｌ_１／Ｌ_２」と曲げ部の表層ひずみとの関係を示す図である。図１５において、丸印は本発明例の製造方法による場合を示し、三角印は比較例１の製造方法による場合を示し、四角印は比較例２の製造方法による場合を示す。

【0080】

本発明例、比較例１及び比較例２のいずれの製造方法の場合も、最終的なプレス成形品の曲げ部の曲げ半径Ｒ_２は１．５ｍｍとし、その曲げ部の外角Ａ_２を９０°とした。比較例１の製造方法では、１工程のみのプレス加工によって曲げ部を成形した。

【0081】

比較例２の製造方法では、２工程に分けられたプレス加工によって曲げ部を成形した。比較例２の場合、１工程目のプレス加工（第１成形工程）によって成形する曲げ部について、外角Ａ_１をプレス成形品の外角Ａ_２と同じに維持しつつ、曲げ半径Ｒ_１をプレス成形品の曲げ半径Ｒ_２よりも大きい範囲内で種々変更した。

【0082】

本発明例の製造方法では、２工程に分けられたプレス加工によって曲げ部を成形した。本発明例の場合、１工程目のプレス加工（第１成形工程）によって成形する曲げ部について、曲げ半径Ｒ_１をプレス成形品の曲げ半径Ｒ_２よりも大きい範囲内で種々変更し、更に外角Ａ_１をプレス成形品の外角Ａ_２よりも大きい範囲内で種々変更した。

【0083】

図１５から、以下のことが示される。丸印で示す本発明例と三角印で示す比較例１とを比較したとき、周長比「Ｌ_１／Ｌ_２」が１．０を超え６．０未満であれば、曲げ部の表層ひずみが比較例１よりも小さくなることがわかる。ここで、周長比「Ｌ_１／Ｌ_２」は上記の式（iii）で表わされる。更に、丸印で示す本発明例は、いずれも曲げ半径比「Ｒ_１／Ｒ_２」が１．０を超える。したがって、上記の式（３）を満たし、更に式（２）を満たす条件であれば、比較例１よりも表層ひずみが小さくなり、割れに対して本発明例の効果があることがわかる。

【0084】

丸印で示す本発明例と四角印で示す比較例２とを比較したとき、周長比「Ｌ_１／Ｌ_２」が１．０を超え３．５未満であれば、曲げ部の表層ひずみが比較例２よりも小さくなることがわかる。ここで、周長比「Ｌ_１／Ｌ_２」は上記の式（iii）で表わされる。更に、丸印で示す本発明例のうち、表層ひずみが比較例２よりも小さいものは、曲げ半径比「Ｒ_１／Ｒ_２」が１．５を超える。したがって、上記の式（５）を満たし、更に式（３）を満たす条件であれば、比較例２よりも表層ひずみが小さくなり、割れに対して本発明例の効果があることがわかる。

【0085】

図１６は、本実施形態の製造方法による成形条件をまとめた図である。図１６において、横軸は曲げ部の曲げ半径比「Ｒ_１／Ｒ_２」であり、縦軸は曲げ部の周長比「Ｌ_１／Ｌ_２」である。中間成形品の曲げ半径Ｒ_１及び外角Ａ_１、並びにプレス成形品の曲げ半径Ｒ_２及び外角Ａ_２が、「Ａ_１／Ａ_２＝１．０５」の直線と、「Ｒ_１／Ｒ_２＝１．０」の直線と、「Ａ_１／Ａ_２＝６．０／（Ｒ_１／Ｒ_２）」の双曲線とで囲まれる範囲に設定されれば、比較例１よりも割れが抑制される。つまり、上記の式（１）〜（３）の条件を満足すればよい。更に、中間成形品の曲げ半径Ｒ_１及び外角Ａ_１、並びにプレス成形品の曲げ半径Ｒ_２及び外角Ａ_２が、「Ａ_１／Ａ_２＝１．０５」の直線と、「Ｒ_１／Ｒ_２＝１．５」の直線と、「Ａ_１／Ａ_２＝３．５／（Ｒ_１／Ｒ_２）」の双曲線とで囲まれる範囲に設定されれば、比較例２よりも割れが抑制される。つまり、より好ましくは、上記の式（１）、（４）及び（５）の条件を満足すればよい。また、図１６より、Ｒ_１／Ｒ_２は、５．５未満であることが好ましく、より好ましくは３．５未満である。

【実施例】

【0086】

図３Ａに示すハット形断面のプレス成形品を成形する解析を行った。この解析では汎用の構造解析ソフトＬＳ−ＤＹＮＡを用いた。比較例１として、前記図１Ａに示す従来の曲げ加工方法によって、Ｎｏ．１のプレス成形品を成形した。Ｎｏ．１の成形では、１工程のみのプレス加工におけるＲ／ｔは１．０７とした。

【0087】

比較例２として、前記図２Ａ及び図２Ｂに示す特許文献１の曲げ加工方法によって、Ｎｏ．２、４及び６のプレス成形品を成形した。Ｎｏ．２、４及び６のいずれでも、２工程目のプレス加工におけるＲ／ｔは１．０７とした。１工程目のプレス加工におけるＲ／ｔは、Ｎｏ．２では１．４２とし、Ｎｏ．４では２．１４とし、Ｎｏ．６では２．８５とした。

【0088】

本発明例として、本実施形態の製造方法によって、Ｎｏ．３、５及び７のプレス成形品を成形した。Ｎｏ．３、５及び７のいずれでも、２工程目のプレス加工におけるＲ／ｔは、比較例２と同様に１．０７とした。１工程目のプレス加工におけるＲ／ｔは、Ｎｏ．３では比較例２のＮｏ．２と同様に１．４２とし、Ｎｏ．５では比較例２のＮｏ．４と同様に２．１４とし、Ｎｏ．７では比較例２のＮｏ．６と同様に２．８５とした。Ｎｏ．３、５及び７のいずれでも、外角比「Ａ_１／Ａ_２」は１．３３とした。

【0089】

また、Ｎｏ．１〜７のいずれでも、素材である金属板として、引張強さが１１８０ＭＰａ級で板厚が１．４ｍｍの高強度鋼板を用いた。その鋼板の具体的な機械特性は、下記のとおりとした。
・ＹＰ（降伏点）：８０１ＭＰａ
・ＴＳ（引張強さ）：１１９７ＭＰａ
・Ｅｌ（伸び）：１３．６％

【0090】

Ｎｏ．１〜７の各プレス成形品について、曲げ部頂部の外表面の曲げ方向（断面の周方向）における対数ひずみを求めた。結果を図１７に示す。

【0091】

図１７に示すように、本発明例（Ｎｏ．３、５及び７）の表層ひずみは、比較例１（Ｎｏ．１）及び比較例２（Ｎｏ．２、４及び６）のいずれの表層ひずみよりも、小さくなった。したがって、本実施形態の製造方法によれば、割れを抑制しつつ、より小さな曲げ半径の曲げ部を有するプレス成形品を製造できることが明らかになった。

【0092】

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0093】

３０ 第１プレス装置
３１ 第１パンチ
３１ａ 肩部
３２ 第１ダイ
４０ 第２プレス装置
３３ 第２パンチ
３３ａ 肩部
３４ 第２ダイ
３５ 金属板
３６ 中間成形品
３６ｃ 曲げ部
３７ プレス成形品
３７ａ 平坦部
３７ｂ 平坦部
３７ｃ 曲げ部

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】