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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-25
(45)【発行日】2023-02-02
(54)【発明の名称】プレス成形品の製造方法及びブランク
(51)【国際特許分類】
B21D 22/22 20060101AFI20230126BHJP
B21D 24/04 20060101ALI20230126BHJP
【ＦＩ】
B21D22/22
B21D24/04 A
B21D24/04 Z
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022568532
(86)(22)【出願日】2022-08-23
(86)【国際出願番号】 JP2022031656
【審査請求日】2022-11-10
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】菅原 稔
(72)【発明者】
【氏名】田中 康治
(72)【発明者】
【氏名】野崎 貴行
(72)【発明者】
【氏名】山本 昂
【審査官】永井 友子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－１７０５２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平４－２８４２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１９２９７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－１１２０２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２１Ｄ ２２／２２
Ｂ２１Ｄ ２４／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブランクを第一プレス金型の支持面と第三プレス金型の支持面とで挟むこと、第二プレス金型を前記第一プレス金型に押し込んで前記ブランクを絞り成形すること、
を含み、
前記第一プレス金型のプレス穴の縁の稜線は湾曲して延在する湾曲領域を備え、
前記ブランクの垂直方向からみたとき、
前記湾曲領域の前記稜線の延在方向の第１の端部を通る第１の法線を直線Ｌ１、
前記湾曲領域の前記稜線の延在方向の第２の端部を通る第２の法線を直線Ｌ２、
前記直線Ｌ１と前記ブランクの端部との交点を交点Ｍ、前記直線Ｌ２と前記ブランクの端部との交点を交点Ｎ、
前記交点Ｍを通り、前記直線Ｌ１に垂直な直線を直線Ｌ４、
前記交点Ｎを通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線を直線Ｌ３、
前記直線Ｌ３と前記直線Ｌ４の交点を交点Ｏ、
前記交点Ｍと前記交点Ｏを結ぶ線分を線分ＭＯ、
前記交点Ｎと前記交点Ｏを結ぶ線分を線分ＮＯ、
と定義したとき、
前記ブランクを前記第一プレス金型と前記第三プレス金型で挟んだとき、
前記ブランクの前記交点Ｍと前記交点Ｎの間の角端部１１は前記線分ＭＯと前記線分ＮＯを全て含み、
前記角端部１１の一部は前記線分ＭＯと前記線分ＮＯの間の領域の外側にある、
プレス成形品の製造方法。
【請求項2】
各辺がブランクの縁と外側のみを通る第１の長方形の角に隣接する、１辺の長さが前記第１の長方形の短辺の４０％の正方形の領域において、前記ブランクは各辺が前記ブランクの縁と内側のみを通る第２の長方形の２つの辺の両方に接し、前記第２の長方形の２つの辺と前記ブランクの２つの接点を通り、角が前記第１の長方形と重なる長方形の領域において、前記ブランクは前記第１の長方形の２つの辺の両方に接するブランク。
【請求項3】
前記第１の長方形の前記角から前記第１の長方形の短辺の長さの１０％以内の範囲で前記第１の長方形の前記２つの辺の両方に接する請求項２に記載のブランク。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プレス成形品の製造方法及びブランクに関する。
【背景技術】
【0002】
ＣＡＦＥ（Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ Ａｖｅｒａｇｅ Ｆｕｅｌ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）に基づく規制等のＣＯ２排出量削減を目標として、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の展開が急速に進められている。現在は高価格帯の電気自動車が主流であるが、電気自動車の低価格化のためには鉄鋼材料等の金属を採用した部品の開発が必要である。その一例として、鉄鋼材料等を採用した、バッテリーボックス、フロントピラーロア、ドアインナー等の成形技術の開発が行なわれている。
【0003】
通常、これらの部品（例えば、トレー）は、底板部、縦壁部及びフランジ部を含むように構成され、縦壁部が湾曲した角部（コーナー部とも称する）を有し、複数の部材を溶接して組み立てることで製造される。しかし、従来の成形技術では角部の曲率半径が比較的小さい場合やプレス成形の深さが深い場合、角部近傍のフランジにおいてしわが生じることがあった。詳細には、トレーのような形状の製品を絞り成形で製造することは一般に行われている。トレーの角部に隣接するフランジは絞り成形された結果、しわが発生することがある。このフランジの成形は縮みフランジ成形と呼ばれる。成形に伴い、フランジの周長方向の幅が縮んでいくからである。フランジの周長方向の幅が縮んだ結果、しわが発生する。この傾向は加工対象が高強度材であるほど顕著になる。また、トレーの縦壁の高さが高くなる成形になるほどフランジの縮み量が増えるため、フランジにしわが発生しやすくなる。縮みフランジで発生したしわは、被加工材がフランジからトレーの縦壁に引き込まれても残留する。すなわち、トレーの縦壁にもしわが発生する。トレーの角部の曲率半径が小さくてもフランジと縦壁にしわが発生しやすくなる。更にトレーの角部の曲率半径が小さいと、トレーの角部から伸びる縦壁の稜線において、縦壁の稜線に沿った亀裂が発生することがある。この亀裂はトレーの角部の曲率半径が小さいほど発生しやすい。また、この亀裂は加工対象が高強度材であるほど発生しやすい。
【0004】
フランジ部のしわを抑制する手法として、例えば特許文献１の技術では、金型の押さえ面にビードを設け、絞り成形時の材料の流れる方向を制御しようと試みている。しかしながら、特許文献１の技術では、プレス成形後の製品にビードの跡や疵がつく可能性が高く、外観を損なう虞がある。また特許文献１の技術では、高強度の鉄鋼材料等をプレス成形する場合、所望の効果が発揮できない可能性が高く、安定した生産を行うことが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】日本国特許第２５６０４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
発明者らは、しわやき裂の発生を抑制する原因について鋭意検討した。
幾何学的にはトレーの角部の外側のフランジは、縦壁に向かって引き込まれるに従い幅が狭くなるので縮む。また、トレーの角部の外側のフランジにしわの発生した成形品では、成形品の縁にもしわが発生している。このことからトレーの角部の外側のフランジは全体が縮み変形をしていると考えがちである。
トレーのフランジと縦壁の間の稜線が真直ぐな箇所と角部とではフランジから縦壁に向かう流入抵抗が異なるため、成形前後で稜線が真直ぐな箇所に隣接するフランジと角部の稜線に隣接するフランジの相対的な位置に着目すると、成形後は角部の稜線に隣接するフランジとその周辺が稜線から離れるように膨らんでいる。このことから、実際にはフランジの端部（被加工材の縁）は引き伸ばされているのではないかと発明者らは考えた。この仮説は、有限要素解析や実際にブランクに傷をつけて成形した結果、正しいと確認できた。
発明者らは更に検討を重ね、ブランクの中にブランクの角の２等分線を垂直に横切る長方形の領域を想定したとき、成形時に長方形の領域が成形に伴いブランクの角に向かって凸のアーチ形状に変形すると発明者らは考えた。アーチ形状の凹側が圧縮変形してしわが発生すると発明者らは考えた。アーチ形状の凸側は引張変形するが、この引張変形を緩和すればアーチ形状への変形が緩和され、その結果アーチ形状の凹側の圧縮変形も緩和されてしわの発生が抑制できると発明者らは考えた。具体的には、発明者らは、真直ぐに延在するダイ穴の縁とブランクの縁の間隔に比べ、ダイ穴の角部の縁とブランクの縁の間隔を従来に比べ広くすることで、アーチ形状への変形を抑制できることに想到した。発明者らは、ダイ穴の縁とブランクの縁の位置関係をこのようにすることによってしわの発生を抑制できることに想到した。更に、発明者らは、上述のトレーの角部の曲率半径が小さい場合にトレーの角部から伸びる縦壁の稜線で発生する亀裂を抑制することに想到した。
幾何学的にはトレーの角部の外側のフランジは、縦壁に向かって引き込まれるに従い幅が狭くなるので縮む。また、トレーの角部の外側のフランジにしわの発生した成形品では、成形品の縁にもしわが発生している。このことからトレーの角部の外側のフランジは全体が縮み変形をしていると考えがちである。
トレーのフランジと縦壁の間の稜線が真直ぐな箇所と角部とではフランジから縦壁に向かう流入抵抗が異なるため、成形前後で稜線が真直ぐな箇所に隣接するフランジと角部の稜線に隣接するフランジの相対的な位置に着目すると、成形後は角部の稜線に隣接するフランジとその周辺が稜線から離れるように膨らんでいる。このことから、実際にはフランジの端部（被加工材の縁）は引き伸ばされているのではないかと発明者らは考えた。この仮説は、有限要素解析や実際にブランクに傷をつけて成形した結果、正しいと確認できた。
発明者らは更に検討を重ね、ブランクの中にブランクの角の２等分線を垂直に横切る長方形の領域を想定したとき、成形時に長方形の領域が成形に伴いブランクの角に向かって凸のアーチ形状に変形すると発明者らは考えた。アーチ形状の凹側が圧縮変形してしわが発生すると発明者らは考えた。アーチ形状の凸側は引張変形するが、この引張変形を緩和すればアーチ形状への変形が緩和され、その結果アーチ形状の凹側の圧縮変形も緩和されてしわの発生が抑制できると発明者らは考えた。具体的には、発明者らは、真直ぐに延在するダイ穴の縁とブランクの縁の間隔に比べ、ダイ穴の角部の縁とブランクの縁の間隔を従来に比べ広くすることで、アーチ形状への変形を抑制できることに想到した。発明者らは、ダイ穴の縁とブランクの縁の位置関係をこのようにすることによってしわの発生を抑制できることに想到した。更に、発明者らは、上述のトレーの角部の曲率半径が小さい場合にトレーの角部から伸びる縦壁の稜線で発生する亀裂を抑制することに想到した。
【0007】
ここで、プレス成形前後の加工対象の点の移動について説明する。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、有限要素解析結果に基づく、従来のプレス成形前後の加工対象の点(ａ,ｂ,ｃ,ｄ)の移動を説明するための説明図である。図１７Ａは、有限要素解析結果に基づく、従来のプレス成形前の加工対象の点を示す説明図である。図１７Ｂは、有限要素解析結果に基づく、プレス成形後の加工対象の点を示す説明図である。
点ａと点ｂは成形後に金型の稜線（ダイ穴の縁）の湾曲部の端部にあった点である。点ｃと点ｄは成形後に金型の湾曲部の端部を通る金型の稜線の延在方向に垂直な線上にあるプレス成形品の端部の点である。有限要素解析ソフトに備えられた製品形状から展開図のようにブランク形状を逆算する機能を用いると、図１７Ｂの加工対象の点(ａ,ｂ,ｃ,ｄ)は成形前の図１７Ａの位置になる。
成形に伴う加工対象の流入には、真直ぐな金型の稜線に吸い込まれる流入ＦＡと金型の稜線の湾曲部に吸い込まれる流入ＦＢがある。流入ＦＡには加工対象が金型の稜線で曲げられる変形抵抗がある。流入ＦＢには加工対象が金型の稜線で曲げられる変形抵抗に加え、加工対象が金型の稜線の湾曲部に近づくほど流入方向を横断する向きに加工対象が圧縮される変形抵抗がある。すなわち、流入ＦＡより流入ＦＢの方が変形抵抗は高い。このため、流入ＦＡと流入ＦＢの流入量は均一ではない。流入ＦＡと流入ＦＢの流入量が均一ではない結果、成形品のフランジの幅（金型の稜線から成形品の縁までの幅）は流入ＦＢの発生する箇所で広くなる。また、流入ＦＢの発生する箇所の周囲の流入ＦＡの発生する箇所でも流入ＦＢの発生する箇所から押し出された加工対象により成形品のフランジの幅は広くなる。別の観点では、流入ＦＢの発生する箇所の周囲の流入ＦＡの発生する箇所でも流入ＦＢの発生する箇所から流入ＦＡに巻き込まれて引っ張り出された加工対象により成形品のフランジの幅は広くなる。
点ａ,点ｂ,点ｃ,点ｄに囲まれた領域Ｈは成形により金型の稜線の湾曲部が凸に湾曲する向きと同じ方向にアーチ状に凸に変形する。図１７Ａで斜線で示す領域Ｈは、成形後のコーナー部フランジに相当する範囲である。図１７Ａの領域Ｈは、成形後、図１７Ｂで斜線で示す領域Ｈに変形する。図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、成形に伴い点ａ,点ｂ,点ｃ,点ｄは移動する。例えば、点ａは、図１７Ｂに示すような流入軌跡となる。
成形により点ａ,点ｂの間が接近するため成形品にしわが発生する。発明者は点ａ,点ｂ,点ｃ,点ｄに囲まれた領域Ｈがアーチ状に変形するのを緩和できればしわの発生が抑制できると考えた。点ｃ,点ｄ間が伸びるのを抑制できればアーチ状に変形するのを緩和できると考えられる。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、有限要素解析結果に基づく、従来のプレス成形前後の加工対象の点(ａ,ｂ,ｃ,ｄ)の移動を説明するための説明図である。図１７Ａは、有限要素解析結果に基づく、従来のプレス成形前の加工対象の点を示す説明図である。図１７Ｂは、有限要素解析結果に基づく、プレス成形後の加工対象の点を示す説明図である。
点ａと点ｂは成形後に金型の稜線（ダイ穴の縁）の湾曲部の端部にあった点である。点ｃと点ｄは成形後に金型の湾曲部の端部を通る金型の稜線の延在方向に垂直な線上にあるプレス成形品の端部の点である。有限要素解析ソフトに備えられた製品形状から展開図のようにブランク形状を逆算する機能を用いると、図１７Ｂの加工対象の点(ａ,ｂ,ｃ,ｄ)は成形前の図１７Ａの位置になる。
成形に伴う加工対象の流入には、真直ぐな金型の稜線に吸い込まれる流入ＦＡと金型の稜線の湾曲部に吸い込まれる流入ＦＢがある。流入ＦＡには加工対象が金型の稜線で曲げられる変形抵抗がある。流入ＦＢには加工対象が金型の稜線で曲げられる変形抵抗に加え、加工対象が金型の稜線の湾曲部に近づくほど流入方向を横断する向きに加工対象が圧縮される変形抵抗がある。すなわち、流入ＦＡより流入ＦＢの方が変形抵抗は高い。このため、流入ＦＡと流入ＦＢの流入量は均一ではない。流入ＦＡと流入ＦＢの流入量が均一ではない結果、成形品のフランジの幅（金型の稜線から成形品の縁までの幅）は流入ＦＢの発生する箇所で広くなる。また、流入ＦＢの発生する箇所の周囲の流入ＦＡの発生する箇所でも流入ＦＢの発生する箇所から押し出された加工対象により成形品のフランジの幅は広くなる。別の観点では、流入ＦＢの発生する箇所の周囲の流入ＦＡの発生する箇所でも流入ＦＢの発生する箇所から流入ＦＡに巻き込まれて引っ張り出された加工対象により成形品のフランジの幅は広くなる。
点ａ,点ｂ,点ｃ,点ｄに囲まれた領域Ｈは成形により金型の稜線の湾曲部が凸に湾曲する向きと同じ方向にアーチ状に凸に変形する。図１７Ａで斜線で示す領域Ｈは、成形後のコーナー部フランジに相当する範囲である。図１７Ａの領域Ｈは、成形後、図１７Ｂで斜線で示す領域Ｈに変形する。図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、成形に伴い点ａ,点ｂ,点ｃ,点ｄは移動する。例えば、点ａは、図１７Ｂに示すような流入軌跡となる。
成形により点ａ,点ｂの間が接近するため成形品にしわが発生する。発明者は点ａ,点ｂ,点ｃ,点ｄに囲まれた領域Ｈがアーチ状に変形するのを緩和できればしわの発生が抑制できると考えた。点ｃ,点ｄ間が伸びるのを抑制できればアーチ状に変形するのを緩和できると考えられる。
【0008】
発明者らは、ブランクの角部を外側に引き伸ばせば、点ｃ,点ｄ間が伸びるのを抑制できると考えた。図１８Ａ及び図１８Ｂは、有限要素解析結果に基づく、本開示のプレス成形前後の加工対象の点(ａ,ｂ,ｃ,ｄ)の移動を説明するための説明図である。図１８Ａは、有限要素解析結果に基づく、本開示のプレス成形前の加工対象の点を示す説明図である。図１８Ｂは、有限要素解析結果に基づく、本開示のプレス成形後の加工対象の点を示す説明図である。
図１８Ａの点線は従来のブランクの形状を示す。点ｅは点ｂ,点ｃを通る直線とブランクの縁の交点である。同様に、点ｆは点ａ,点ｄを通る直線とブランクの縁の交点である。図１８Ａに示すように、点ｃ,点ｄより外側にブランク（被加工材）が広がっている。これにより、成形により点ｃと点ｄとの間が伸びることが緩和されることを見出した。その理由は主に２つある。第１に、加工対象が金型の稜線の湾曲部に同じ長さ引き込まれたとしても、点ｃと点ｄとの間隔の接近する割合より点ｅと点ｆとの間隔の接近する割合は小さい。すなわち、ブランクの点ｃと点ｄより端にある箇所はブランクの点ｃと点ｄが接近するのを阻害する。第２に、点ｃと点ｅとの間（点ｄと点ｆとの間）の分、流入ＦＡにより引き込まれる箇所が増えたため、点ｃと点ｄとの間を伸ばす応力が緩和される。応力が緩和されると伸び変形も緩和される。
図１８Ａの点線は従来のブランクの形状を示す。点ｅは点ｂ,点ｃを通る直線とブランクの縁の交点である。同様に、点ｆは点ａ,点ｄを通る直線とブランクの縁の交点である。図１８Ａに示すように、点ｃ,点ｄより外側にブランク（被加工材）が広がっている。これにより、成形により点ｃと点ｄとの間が伸びることが緩和されることを見出した。その理由は主に２つある。第１に、加工対象が金型の稜線の湾曲部に同じ長さ引き込まれたとしても、点ｃと点ｄとの間隔の接近する割合より点ｅと点ｆとの間隔の接近する割合は小さい。すなわち、ブランクの点ｃと点ｄより端にある箇所はブランクの点ｃと点ｄが接近するのを阻害する。第２に、点ｃと点ｅとの間（点ｄと点ｆとの間）の分、流入ＦＡにより引き込まれる箇所が増えたため、点ｃと点ｄとの間を伸ばす応力が緩和される。応力が緩和されると伸び変形も緩和される。
【0009】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる、プレス成形品の製造方法及びブランクを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
（１）本開示の一態様に係るプレス成形品の製造方法は、ブランクを第一プレス金型の支持面と第三プレス金型の支持面とで挟むこと、第二プレス金型を前記第一プレス金型に押し込んで前記ブランクを絞り成形すること、を含み、前記第一プレス金型のプレス穴の縁の稜線は湾曲して延在する湾曲領域を備え、前記ブランクの垂直方向からみたとき、前記湾曲領域の前記稜線の延在方向の第１の端部を通る第１の法線を直線Ｌ１、前記湾曲領域の前記稜線の延在方向の第２の端部を通る第２の法線を直線Ｌ２、前記直線Ｌ１と前記ブランクの端部との交点を交点Ｍ、前記直線Ｌ２と前記ブランクの端部との交点を交点Ｎ、前記交点Ｍを通り、前記直線Ｌ１に垂直な直線を直線Ｌ４、前記交点Ｎを通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線を直線Ｌ３、前記直線Ｌ３と前記直線Ｌ４の交点を交点Ｏ、前記交点Ｍと前記交点Ｏを結ぶ線分を線分ＭＯ、前記交点Ｎと前記交点Ｏを結ぶ線分を線分ＮＯ、と定義したとき、前記ブランクの前記交点Ｍと前記交点Ｎの間の角端部は前記線分ＭＯと前記線分ＮＯを全て含み、前記角端部の一部は前記線分ＭＯと前記線分ＮＯの間の領域の外側にある。
【0011】
上記の構成からなるプレス成形品の製造方法では、ブランクに対して適切な流動制御領域を定義することができるため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。
【0012】
（２）本開示の一態様に係るブランクは、各辺がブランクの縁と外側のみを通る第１の長方形の角に隣接する、１辺の長さが前記第１の長方形の短辺の４０％の正方形の領域において、前記ブランクは各辺が前記ブランクの縁と内側のみを通る第２の長方形の２つの辺の両方に接し、前記第２の長方形の２つの辺と前記ブランクの２つの接点を通り、角が前記第１の長方形と重なる長方形の領域において、前記ブランクは前記第１の長方形の２つの辺の両方に接する。
（３）上記（２）に記載のブランクは、前記第１の長方形の前記角から前記第１の長方形の短辺の長さの１０％以内の範囲で前記第１の長方形の前記２つの辺の両方に接してもよい。
（３）上記（２）に記載のブランクは、前記第１の長方形の前記角から前記第１の長方形の短辺の長さの１０％以内の範囲で前記第１の長方形の前記２つの辺の両方に接してもよい。
【0013】
上記の構成からなるブランクでは、金型のコーナー領域に対応するブランクの角部の板面において流動制御領域が規定されているため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。
【発明の効果】
【0014】
本開示のプレス成形品の製造方法及びブランクによれば、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本開示の一実施形態に係る第一プレス金型のコーナー領域の付近を示す概略的な斜視図である。
【図2】本開示の一実施形態に係る第一プレス金型のコーナー領域の付近を示す図であって、底面に垂直な方向の平面視での概略的な平面図である。
【図4】本開示の一実施形態に係る一組のプレス金型を説明するための概略的な斜視図である。
【図5A】本開示の一実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための概略的な平面図である。
【図5C】比較例のプレス成形品の製造方法を説明するための概略的な平面図である。
【図6】本開示の一実施形態に係るプレス成形品の製造方法の変形例を説明するための概略的な平面図である。
【図7】本開示の一実施形態に係るブランクの変形例を説明するための概略的な平面図である。
【図8】本開示の一実施形態に係るコーナー領域を説明するための概略的な斜視図である。
【図9A】本開示を好ましく用いることができる製品の一例を示す図である。
【図9B】本開示を好ましく用いることができる製品の一例を示す図である。
【図10】本開示を好ましく用いることができる製品の一例を示す図である。
【図11】本開示を好ましく用いることができる製品の一例を示す図である。
【図12】本開示を好ましく用いることができる製品の一例を示す図である。
【図13A】実験例１のブランクの概略的な平面図である。
【図13B】実験例１のブランクをプレス成形した場合に有限要素解析して得られた最大主ひずみの分布を示す図である。
【図14】実験例２のブランクの概略的な平面図である。
【図15】実験例３のブランクの概略的な平面図である。
【図16】実験例４のブランクの概略的な平面図である。
【図17A】有限要素解析結果に基づく、従来のプレス成形前の加工対象の点を示す説明図である。
【図17B】有限要素解析結果に基づく、従来のプレス成形後の加工対象の点を示す説明図である。
【図18A】有限要素解析結果に基づく、本開示のプレス成形前の加工対象の点を示す説明図である。
【図18B】有限要素解析結果に基づく、本開示のプレス成形後の加工対象の点を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明者らは、プレス成形品のフランジ部に生じるしわを抑制するために、プレス成形されるブランクの形状を検討したところ、従来のブランクの形状に余剰部を設けることで、プレス成形時の材料の流動方向を制御でき、フランジ部のしわやコーナー部とその近傍における割れの抑制につながることを見出した。しかし一方、本発明者らは、単に余剰部を設けただけでは、このようなしわを効果的に抑制することができないことも見出した。そして、鋭意検討の結果、ブランクの形状や金型の形状に応じた適切な領域を設定することで、プレス成形品のフランジ部のしわを効果的に抑制できることを見出した。
【0017】
以下、本開示の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されないことは自明である。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。また、以下の実施形態の各構成要素は、互いに組み合わせることができる。
【0018】
（プレス成形品の製造方法）
本実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、ブランクを第一プレス金型の支持面と第三プレス金型の支持面とで挟むこと（ブランク挟持工程）、第二プレス金型を前記第一プレス金型に押し込んでブランクを絞り成形すること（ブランク絞り成形工程）、を含む。
先ず、ブランク挟持工程及びブランク絞り成形工程を実施可能なプレス金型の一例について説明する。
本実施形態に係るプレス成形品の製造方法は、ブランクを第一プレス金型の支持面と第三プレス金型の支持面とで挟むこと（ブランク挟持工程）、第二プレス金型を前記第一プレス金型に押し込んでブランクを絞り成形すること（ブランク絞り成形工程）、を含む。
先ず、ブランク挟持工程及びブランク絞り成形工程を実施可能なプレス金型の一例について説明する。
【0019】
（プレス金型）
図１に、本実施形態に係るプレス成形品の製造方法に採用可能なプレス金型（第一プレス金型１００）の一例を示す。また、図２は、第一プレス金型１００の側面１２０のコーナー領域１２１の付近を示す概略的な図であって、底面１１０に垂直な方向の平面視での平面図を示す。図１及び図２の例では、Ｘ軸は側面１２０の一方の平面領域（平面領域１２２ａ）が延在する方向と平行であり、Ｙ軸は側面１２０の他方の平面領域（平面領域１２２ｂ）が延在する方向と平行であり、Ｚ軸は底面１１０の垂線に平行である。
図１に、本実施形態に係るプレス成形品の製造方法に採用可能なプレス金型（第一プレス金型１００）の一例を示す。また、図２は、第一プレス金型１００の側面１２０のコーナー領域１２１の付近を示す概略的な図であって、底面１１０に垂直な方向の平面視での平面図を示す。図１及び図２の例では、Ｘ軸は側面１２０の一方の平面領域（平面領域１２２ａ）が延在する方向と平行であり、Ｙ軸は側面１２０の他方の平面領域（平面領域１２２ｂ）が延在する方向と平行であり、Ｚ軸は底面１１０の垂線に平行である。
【0020】
図１は第一プレス金型１００の側面１２０のコーナー領域１２１の付近を示す概略的な斜視図である。図１に示す第一プレス金型１００は、底面１１０と、底面１１０から立ち上がりかつ底面１１０に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域１２１を有する側面１２０と、稜線１３０を介して側面１２０と接続される支持面１４０とを備える。
【0021】
底面１１０は、略平面状の面であってもよい。底面１１０は、その外縁１１１において側面１２０と接続される。底面１１０の外縁１１１の全てが側面１２０と接続されていてもよく、外縁１１１の一部が側面１２０と接続されていてもよい。外縁１１１の一部は、側面１２０のコーナー領域１２１に対応する、角部１１１ａを備えている。底面１１０と側面１２０とは、外縁１１１に沿って設けられた底面側稜線１１２を介して接続されていてもよい。底面側稜線１１２の各点における底面側稜線１１２の延在方向に垂直な断面視では、底面１１０と側面１２０とは底面側稜線１１２を介して滑らかに接続されている。底面側稜線１１２のうちで側面１２０のコーナー領域１２１と接続される部分を隅部１１２ａと称する。底面１１０は、プレス成形品に凹凸部を設けるための、底面１１０の面外方向に向く凹部又は凸部を有していてもよい。
【0022】
側面１２０は、底面１１０に接続されかつ、底面１１０の面外方向に向けて立ち上がる。側面１２０の一部又は全部は、底面１１０の垂線と平行であってもよく、底面１１０の垂線に対して傾いていてもよい。側面１２０は、図１又は図２に示すように、底面１１０に垂直な方向の平面視において湾曲するコーナー領域１２１を有する。コーナー領域１２１は、終端部１２１ａ及び終端部１２１ｂにおいて側面１２０の平面領域１２２（平面領域１２２ａ及び平面領域１２２ｂ）に接続されている。コーナー領域１２１は、底面１１０に垂直な方向の平面視において異なる曲率半径を有する他のコーナー領域、あるいは緩やかに湾曲する側面１２０の領域と接続されてもよい。あるいは、コーナー領域１２１の終端部は側面１２０の端部であってもよい。図１及び図２の例では、底面１１０に垂直な方向の平面視において平面領域１２２ａと平面領域１２２ｂとは直交しているが、底面１１０に垂直な方向の平面視において平面領域１２２ａと平面領域１２２ｂとがなす角は、これに限定されない。
【0023】
側面１２０は、底面１１０が接続される側の端部とは反対側の端部において、稜線１３０を介して支持面１４０と接続される。稜線１３０の各点における稜線１３０の延在方向に垂直な断面視で、支持面１４０は、側面１２０に対して底面１１０と反対側に設けられている。側面１２０のコーナー領域１２１と接続される稜線１３０の部分を湾曲領域１３１と称する。稜線１３０の湾曲領域１３１は、終端部１３１ａ及び終端部１３１ｂにおいて稜線１３０の直線領域１３２（直線領域１３２ａ及び直線領域１３２ｂ）に接続されている。湾曲領域１３１は、底面１１０に垂直な方向の平面視において異なる曲率半径を有する他の湾曲領域、あるいは緩やかに湾曲する稜線１３０の領域と接続されてもよい。あるいは、湾曲領域１３１の終端部は稜線１３０の端部であってもよい。湾曲領域１３１の終端部（終端部１３１ａ及び終端部１３１ｂ）は、後述する終端点（第１の端部）Ｐ１及び終端点（第２の端部）Ｐ２をそれぞれ含む。
【0024】
図３に、図２のＡ－Ａ’の位置を通る平面で第一プレス金型１００を断面視した概略的な断面図を示す。図３に示すように、底面１１０と側面１２０のコーナー領域１２１とは底面側稜線１１２の隅部１１２ａを介して滑らかに接続され、側面１２０のコーナー領域１２１と支持面１４０とは稜線１３０の湾曲領域１３１を介して滑らかに接続されている。図３の例では、側面１２０のコーナー領域１２１は、底面１１０の垂線に対して傾いている。しかし、コーナー領域１２１は、底面１１０と直交する各断面において、底面１１０に対して垂直であってもよい。第一プレス金型１００はプレス穴１２３を有する。第一プレス金型１００と後述する第二プレス金型２００が近接する方向に相対的に移動することで、第二プレス金型２００がプレス穴１２３に押し込まれる。プレス穴１２３の縁（第二プレス金型２００側の縁）の稜線１３０は、湾曲して延在する湾曲領域１３１を備える。
【0025】
第一プレス金型１００は、コーナー領域１２１を一又は複数備えていてもよい。第一プレス金型１００の底面１１０はプレス成形品の底板部と対応し、側面１２０はプレス成形品の縦壁部と対応し、支持面１４０はプレス成形品のフランジ部に対応する。
【0026】
上述した第一プレス金型１００と、第二プレス金型２００と、第三プレス金型３００とを含む一組のプレス金型１０００によってプレス成形が実施される。第一プレス金型１００、第二プレス金型２００及び第三プレス金型３００を含む、一組のプレス金型１０００の一例を図４に示す。図４では、４つのコーナー領域１２１を備える第一プレス金型１００を含むプレス金型１０００を例示するが、プレス金型としてはこの形状に限定されず、コーナー領域１２１の数や底面１１０の形状は特に限定されない。
【0027】
第二プレス金型２００は、第一プレス金型１００の底面１１０に対応する底面２１０と、第一プレス金型１００の側面１２０に対応する側面２２０と、第一プレス金型１００のコーナー領域１２１に対応するコーナー領域２２１を備えている。第二プレス金型２００の底面２１０と側面２２０の外面形状は、第一プレス金型１００の底面１１０と側面１２０の外面形状と対応する形状とされている。被加工材であるブランクを第一プレス金型１００と第二プレス金型２００の間に配置した状態で、第一プレス金型１００の底面１１０と第二プレス金型２００の底面２１０が近接する方向（プレス方向）に、第一プレス金型１００と第二プレス金型２００を相対的に移動させることで、第一プレス金型１００と第二プレス金型２００との間でブランクを塑性変形させる。第一プレス金型１００は、ダイとも称される。第二プレス金型２００は、パンチとも称される。
【0028】
第三プレス金型３００は、第一プレス金型１００の支持面１４０に対応する支持面３４０を備えている。第一プレス金型１００の支持面１４０と第三プレス金型３００の支持面３４０は対向して配置され、第一プレス金型１００の支持面１４０と第三プレス金型３００の支持面３４０によって、被加工材であるブランクを挟持できる。ブランクは、第一プレス金型１００の支持面１４０と第三プレス金型３００の支持面３４０によって、その面外方向に移動せず、面内方向で移動できるように挟持される。第一プレス金型１００と第三プレス金型３００とによってブランクを挟持した状態で第一プレス金型１００と第二プレス金型２００を相対的に移動させる際には、第二プレス金型２００は第三プレス金型３００と相対的に移動する。第三プレス金型３００は、ホルダーとも称される。
【0029】
第一プレス金型１００、第二プレス金型２００及び第三プレス金型３００は、それぞれが単一の部材から構成されてもよく、それぞれが分割された分割金型から構成されてもよい。またプレス金型１０００は、これらの金型以外の金型を備えていてもよい。
【0030】
ブランク１０の角端部１１について説明する。図５Ａは、本開示の本実施形態に係るプレス成形品の製造方法を説明するための概略的な平面図である。図５Ａは、板状のブランク１０の板面に垂直な方向の平面視である。図５Ｂでは、図５Ａで示すブランク１０の角端部１１のうちの一部の角端部１１付近を示している。図５Ｂは、ブランク１０をダイ（第一プレス金型１００）の上に置いてブランクホルダ（第三プレス金型３００）で挟んだときのダイ穴（プレス穴１２３）の稜線１３０とブランク１０の縁の位置を示す。
ブランク１０の垂直方向からみたとき、湾曲領域１３１の稜線１３０の延在方向の第１の端部Ｐ１を通る第１の法線を直線Ｌ１、湾曲領域１３１の稜線１３０の延在方向の第２の端部Ｐ２を通る第２の法線を直線Ｌ２、Ｌ１とブランク１０の端部との交点を交点Ｍ、直線Ｌ２とブランク１０の端部との交点を交点Ｎ、交点Ｍを通り、直線Ｌ１に垂直な直線を直線Ｌ４、交点Ｎを通り、直線Ｌ２に垂直な直線を直線Ｌ３、直線Ｌ３と直線Ｌ４の交点を交点Ｏ、交点Ｍと交点Ｏを結ぶ線分を線分ＭＯ、交点Ｎと交点Ｏを結ぶ線分を線分ＮＯ、と定義する。ブランク１０の交点Ｍと交点Ｎの間の端部を角端部１１とする。角端部１１は、交点Ｍと交点Ｎを結ぶ線分ＭＮから、ブランク１０の外側の部分である。図５Ｂに示すように、ブランク１０を第一プレス金型１００と第三プレス金型３００で挟んだとき、角端部１１は線分ＭＯと線分ＮＯを全て含み、角端部１１の一部は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にある。なお、線分ＭＯと線分ＮＯは、従来のブランクの端部の形状である。線分ＭＯと線分ＮＯに挟まれる領域の外側にブランク１０の角端部１１の縁があり、ブランク１０の角端部１１の縁は線分ＭＯと線分ＮＯに挟まれる領域の内側にはない。
ブランク１０の垂直方向からみたとき、湾曲領域１３１の稜線１３０の延在方向の第１の端部Ｐ１を通る第１の法線を直線Ｌ１、湾曲領域１３１の稜線１３０の延在方向の第２の端部Ｐ２を通る第２の法線を直線Ｌ２、Ｌ１とブランク１０の端部との交点を交点Ｍ、直線Ｌ２とブランク１０の端部との交点を交点Ｎ、交点Ｍを通り、直線Ｌ１に垂直な直線を直線Ｌ４、交点Ｎを通り、直線Ｌ２に垂直な直線を直線Ｌ３、直線Ｌ３と直線Ｌ４の交点を交点Ｏ、交点Ｍと交点Ｏを結ぶ線分を線分ＭＯ、交点Ｎと交点Ｏを結ぶ線分を線分ＮＯ、と定義する。ブランク１０の交点Ｍと交点Ｎの間の端部を角端部１１とする。角端部１１は、交点Ｍと交点Ｎを結ぶ線分ＭＮから、ブランク１０の外側の部分である。図５Ｂに示すように、ブランク１０を第一プレス金型１００と第三プレス金型３００で挟んだとき、角端部１１は線分ＭＯと線分ＮＯを全て含み、角端部１１の一部は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にある。なお、線分ＭＯと線分ＮＯは、従来のブランクの端部の形状である。線分ＭＯと線分ＮＯに挟まれる領域の外側にブランク１０の角端部１１の縁があり、ブランク１０の角端部１１の縁は線分ＭＯと線分ＮＯに挟まれる領域の内側にはない。
【0031】
このように、ブランク１０の角端部１１の一部は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にある。すなわち、ブランク１０は角端部１１が外側に張り出した形状である。換言すれば、角端部１１は、ブランク１０の角の外側に向かって凸形状である。また、角端部１１はブランク１０の角の外側に向かってアーチ形状とも言える。ブランク１０の角端部１１をこのような形状とすることで、角端部１１での引張変形が緩和され、しわの発生が抑制される。
【0032】
なお、ブランク１０中の全ての角部において角端部１１が設定される必要はなく、その一部のみに角端部１１が設定されてもよい。
【0033】
本実施形態に係るプレス成形品の製造方法では、ブランクに対して適切な角端部１１を定義することができるため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。コーナー部においては特に隅部１１２ａの割れを抑制できる。隅部１１２ａはプレス成形の開始から終了に亘って引き伸ばされ続ける箇所であって、最も割れが発生しやすい箇所である。
【0034】
（プレス成形品の製造方法の変形例）
図６は、本開示の一実施形態に係るプレス成形品の製造方法の変形例を説明するための概略的な平面図である。図６は、ブランク１０をダイ（第一プレス金型１００）の上に置いてブランクホルダ（第三プレス金型３００）で挟んだときのダイ穴の稜線１３０とブランク１０の縁の位置を示している。なお、図６では、ブランク１０の角端部のうちの１箇所の角端部１１付近を示している。
図６に示す変形例においても、図５Ｂと同様に、ブランク１０の角端部１１の一部は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にある。すなわち、ブランク１０は角部が外側に張り出した形状である。換言すれば、角端部１１は、ブランク１０の角の外側に向かって凸形状である。また、角端部１１はブランク１０の角の外側に向かってアーチ形状とも言える。ブランク１０の角端部１１をこのような形状とすることで、角端部１１での引張変形が緩和され、しわの発生が抑制される。
図６は、本開示の一実施形態に係るプレス成形品の製造方法の変形例を説明するための概略的な平面図である。図６は、ブランク１０をダイ（第一プレス金型１００）の上に置いてブランクホルダ（第三プレス金型３００）で挟んだときのダイ穴の稜線１３０とブランク１０の縁の位置を示している。なお、図６では、ブランク１０の角端部のうちの１箇所の角端部１１付近を示している。
図６に示す変形例においても、図５Ｂと同様に、ブランク１０の角端部１１の一部は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にある。すなわち、ブランク１０は角部が外側に張り出した形状である。換言すれば、角端部１１は、ブランク１０の角の外側に向かって凸形状である。また、角端部１１はブランク１０の角の外側に向かってアーチ形状とも言える。ブランク１０の角端部１１をこのような形状とすることで、角端部１１での引張変形が緩和され、しわの発生が抑制される。
【0035】
（ブランク）
本実施形態に係るブランク１０について詳述する。本実施形態では、長方形状（矩形状）であるブランク１０について、図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ｂでは、ブランク１０の角端部１１のうちの一部の角端部１１付近を示しているが、角端部１１とはブランク１０の板面に垂直な方向の平面視において、略直線状のブランク１０の第１の辺Ｓ１と第２の辺Ｓ２が交わる箇所である。
図５Ａ及び図５Ｂの視野は、各辺がブランク１０の縁と外側のみを通る第１の長方形Ｒ１の角に隣接する、１辺の長さが長方形の切板の短辺の４０％の正方形の領域Ａ１を想定している。図５Ｃに示すような、この領域Ａ１内に金型の稜線１３００の角部が入らないほど深くブランク１０を成形すると、本開示の知見を用いても割れの発生が懸念される。この領域Ａ１内に金型の稜線１３００の角部が入らずに割れの発生しない程度の成形を行う場合、フランジの幅が過剰になる。すなわち、歩留まりが悪い。上記領域Ａ１において、ブランク１０は各辺がブランク１０の縁と内側のみを通る第２の長方形Ｒ２の２つの辺の両方に接し、第２の長方形Ｒ２の２つの辺とブランク１０の２つの接点を通り、角が第１の長方形Ｒ１と重なる長方形の領域Ａ２において、ブランク１０は第１の長方形Ｒ１の２つの辺の両方に接する。図５Ｂに示すように、領域Ａ２において、ブランク１０は第１の長方形Ｒ１の２つの辺の両方において、２つの点Ｘ１，Ｘ２に接する。また、２つの点Ｘ１，Ｘ２から長方形の切板の角までブランク１０の縁と長方形の切板の縁が一致していてもよい。更に、２つの点Ｘ１，Ｘ２は長方形の切板の角から長方形の切板の短辺の長さの１０％以内の範囲内にあることが望ましい。これらのようにすることでブランク１０の角端部１１の引張変形をより緩和することができる。
本実施形態に係るブランク１０について詳述する。本実施形態では、長方形状（矩形状）であるブランク１０について、図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ｂでは、ブランク１０の角端部１１のうちの一部の角端部１１付近を示しているが、角端部１１とはブランク１０の板面に垂直な方向の平面視において、略直線状のブランク１０の第１の辺Ｓ１と第２の辺Ｓ２が交わる箇所である。
図５Ａ及び図５Ｂの視野は、各辺がブランク１０の縁と外側のみを通る第１の長方形Ｒ１の角に隣接する、１辺の長さが長方形の切板の短辺の４０％の正方形の領域Ａ１を想定している。図５Ｃに示すような、この領域Ａ１内に金型の稜線１３００の角部が入らないほど深くブランク１０を成形すると、本開示の知見を用いても割れの発生が懸念される。この領域Ａ１内に金型の稜線１３００の角部が入らずに割れの発生しない程度の成形を行う場合、フランジの幅が過剰になる。すなわち、歩留まりが悪い。上記領域Ａ１において、ブランク１０は各辺がブランク１０の縁と内側のみを通る第２の長方形Ｒ２の２つの辺の両方に接し、第２の長方形Ｒ２の２つの辺とブランク１０の２つの接点を通り、角が第１の長方形Ｒ１と重なる長方形の領域Ａ２において、ブランク１０は第１の長方形Ｒ１の２つの辺の両方に接する。図５Ｂに示すように、領域Ａ２において、ブランク１０は第１の長方形Ｒ１の２つの辺の両方において、２つの点Ｘ１，Ｘ２に接する。また、２つの点Ｘ１，Ｘ２から長方形の切板の角までブランク１０の縁と長方形の切板の縁が一致していてもよい。更に、２つの点Ｘ１，Ｘ２は長方形の切板の角から長方形の切板の短辺の長さの１０％以内の範囲内にあることが望ましい。これらのようにすることでブランク１０の角端部１１の引張変形をより緩和することができる。
【0036】
第１の長方形Ｒ１は、各辺がブランクの縁と外側のみを通る。第１の長方形Ｒ１は、長方形の切板の形状である。第２の長方形Ｒ２は、各辺がブランクの縁と内側のみを通る。第２の長方形は、交点Ｏを角にして交点Ｎと交点Ｍを通る。
第１の長方形Ｒ１の角に隣接する、１辺の長さが第１の長方形Ｒ１の短辺の４０％の正方形の領域Ａ１において、ブランク１０は第２の長方形Ｒ２の２つの辺の両方に接する。図５Ｂで図示した領域において、ブランク１０の縁は交点Ｍと交点Ｎを通る。
第２の長方形Ｒ２の２つの辺とブランクの２つの接点と第１の長方形Ｒ１と重なる長方形の領域Ａ２において、ブランク１０は第１の長方形Ｒ１の２つの辺の両方に接する。切板の縁と直線Ｌ１と直線Ｌ２に囲まれた領域において、ブランク１０の縁は切板の縁に接する。但し、実際のブランク１０の切り出しにおいては、切板の縁までブランクに使用する必要はない。
第１の長方形Ｒ１の角に隣接する、１辺の長さが第１の長方形Ｒ１の短辺の４０％の正方形の領域Ａ１において、ブランク１０は第２の長方形Ｒ２の２つの辺の両方に接する。図５Ｂで図示した領域において、ブランク１０の縁は交点Ｍと交点Ｎを通る。
第２の長方形Ｒ２の２つの辺とブランクの２つの接点と第１の長方形Ｒ１と重なる長方形の領域Ａ２において、ブランク１０は第１の長方形Ｒ１の２つの辺の両方に接する。切板の縁と直線Ｌ１と直線Ｌ２に囲まれた領域において、ブランク１０の縁は切板の縁に接する。但し、実際のブランク１０の切り出しにおいては、切板の縁までブランクに使用する必要はない。
【0037】
このような形状のブランク１０の交点Ｍと交点Ｎの位置とダイのダイ穴（プレス穴１２３）の稜線１３０を、上述したプレス成形品の製造方法で説明したように配置してプレス成形を行うと、本開示のプレス成形品の製造方法を実施できる。
【0038】
（ブランクの変形例）
図７は、本開示の一実施形態に係るブランクの変形例を説明するための概略的な平面図である。
図７は、本開示の一実施形態に係るブランクの変形例を説明するための概略的な平面図である。
【0039】
図５Ａから図７の例では、長方形状（矩形状）のブランク１０を示しているが、ブランク１０の形状はこれに限定されず、課題達成の設定対象となる角部にのみ角端部１１が設けられてもよい。角端部１１の一部は、プレス成型後、プレス成形品のフランジの一部となってもよい。プレス成形品のフランジをトリミングして形状を整えてもよい。この場合、ブランク１０は、ブランク１０の角部において角端部１１を包含する形状である。
【0040】
ブランク１０は、鋼板、アルミ合金板、チタン合金板、又はこれらの複合材であってもよい。ブランク１０としては、引張強度が２７０から４４０ＭＰａの鋼板を用いることが、材料伸びの点からより好ましい。またブランク１０は、高強度鋼板であってもよく、例えば、引張強度が９８０ＭＰａ以上の鋼板であってもよい。本実施形態に係るブランク１０の引張強度が高い場合にも、しわや割れの抑制効果が得られる。また、ブランク１０には、防錆、防食の目的で、めっき処理等の加工が施されていてもよい。
【0041】
本実施形態に係るブランク１０では、ブランク１０の角部の板面において角端部１１が規定されている。そのため、このブランク１０よりプレス成形されるプレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。
【0042】
上記実施形態において、上記の角端部１１を設定する対象とするコーナー領域は、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視において、側面に対して底面側から支持面側へ凸となるコーナー領域とする。すなわち、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視において、側面に対して支持面側から底面側へ凸となるコーナー領域は、上記実施形態の対象とはならない。例えば、図８に示す第一プレス金型の側面領域Ｂは、側面に対して支持面側から底面側へ凸となっており、本開示に係る角端部１１の設定方法の対象とはならない。
【0043】
上記実施形態において、底面に垂直な方向の平面視において互いに異なる曲率半径を有する複数のコーナー領域が接続されている場合、これら複数のコーナー領域を一つのコーナー領域として、上記の角端部を設定する。例えば、図８に示す第一プレス金型の側面領域Ｃでは、コーナー領域１２１’とコーナー領域１２１’’という互いに異なる曲率半径を有する複数のコーナー領域を備える。図８に示す第一プレス金型の側面領域Ｃは、側面に対して底面側から支持面側へ凸となっており、本開示に係る角端部１１の設定方法の設定対象とできる。
【0044】
上記実施形態に係るブランクの板厚は、ブランクをプレス成形して得られるプレス成形品に求められる特性によって適宜設定することがより好ましい。ブランクの板厚は、被加工材である金属板の平均板厚であってもよい。平均板厚は、金属板の複数の任意の点（例えば、縦壁部や底板部に成形される範囲における３点）における板厚の平均値としてもよい。また金属板の板厚は、予成形品の縦壁予成形部又は底板予成形部の板厚、又はプレス成形品の縦壁部又は底板部の板厚と実質的に同じであってもよい。また金属板の板厚は、第一金型と第二金型と間のクリアランス、又は第四金型と第五金型と間のクリアランスと実質的に同じであってもよい。
【0045】
角部の曲率半径が小さいと割れやしわの問題が顕在化する。そういった場合においても、本開示のプレス成形方法を実施すれば、割れやしわの発生を抑制できる。引張強さが９８０ＭＰａ以上のブランク１０において、割れの問題が顕在化するダイのダイ穴（プレス穴１２３）の稜線１３０の延在方向の湾曲は、湾曲の最も小さな曲率半径が２０ｍｍ以下である。この曲率半径は、ブランクの板厚の３０倍に相当する。すなわち、引張強さが９８０ＭＰａ以上のブランクにおいて、ダイ穴の縁の稜線１３０の延在方向の湾曲の最も小さな曲率半径がブランクの３０倍以下のとき、本開示のプレス成形方法を実施すれば、割れやしわの発生を抑制できる。
また、プレス深さが大きい場合も割れやしわの問題が顕在化する。その場合でも本開示のプレス成形方法によって割れしわの発生を抑制できる。
また、プレス深さが大きい場合も割れやしわの問題が顕在化する。その場合でも本開示のプレス成形方法によって割れしわの発生を抑制できる。
【0046】
上記実施形態において、終端点Ｐ１における稜線の接線と終端点Ｐ２における稜線の接線とのなす角度は特に限定されない。例えば、図６に示すような鋭角とすることができる。また、第一プレス金型の底面に垂直な方向の平面視において、終端点Ｐ１における稜線の接線と終端点Ｐ２における稜線の接線とのなす角度が３０°以上１５０°以下であることがより好ましい。また、上記実施形態において、第一プレス金型の側面の平面領域は、底面に垂直な方向の平面視においてその曲率半径が５００ｍｍ以上である領域とすることが好ましい。また、上記実施形態において、第一プレス金型の側面の高さがブランク１０の板厚の２０倍以上２００倍以下であることがより好ましい。
【0047】
上記実施形態において、ブランク１０のフランジ部の幅が非対称でもよい。すなわち、線分ＯＭの長さと線分ＯＮの長さが異なってもよい。このような場合においても、ブランク１０に対して適切な流動制御領域を定義することができるため、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できる。
【0048】
上記実施形態において、プレス成形品は、最終製品であってもよく、さらに加工（プレス成形、切削、曲げ、溶接、加熱・冷却、めっき、塗装）を施して最終製品とするための中間品であってもよい。
【0049】
上記実施形態に係るプレス成形品は、第一プレス金型のコーナー領域に対応するコーナー部を有する、車両用のバッテリーボックスに代表されるバッテリーボックス、フロントピラーロア、ドアインナー、等の車両用の部品に好ましく用いることができる。図９Ａ～図１２は、本開示に係るプレス成形品の製造方法及びブランクを好ましく用いることができる製品の一例を説明するための図である。図９Ａに例示するプレス成形品はバッテリーボックスのコーナー部品３０１であり、二つのコーナー部３３１及び３３１’を有している。図９Ｂに例示するプレス成形品はバッテリーボックスのコーナー部品３０２であり、コーナー部３３２を有している。これらのプレス成形品を他の部材と接合するなどして、バッテリーボックス全体を形成するようにしてもよい。図１０に例示するプレス成形品は、コーナー部３３３を有するフロントピラー３０３である。このような全体がＬ字形状に湾曲した部材にも本開示は好ましく適用できる。図１１に例示するプレス成形品は、Ｃピラーのスティフナー３０４であり、コーナー部３３４近傍において縦壁が高くなっている。このように、縦壁の高さが均一ではない部材にも本開示は好ましく適用できる。図１２に例示するプレス成形品は、ドアインナー３０５である。本開示は、ドアインナー３０５のような曲率半径や開き角が異なる複数のコーナー部３３５及び３３５’を有するプレス成形品にも好ましく適用できる。
【実施例】
【0050】
以下に、本開示の実施例について説明する。
本実施例では、図１３Ａ、図１４、図１５、図１６に示すような形状の角部を有する各ブランクについてプレス成形を行い、プレス成形品のフランジ部における有限要素解析によるひずみ分布を検証した。図１３Ａ、図１４、図１５、図１６で示す図では、各ブランクの一部の角部付近を示している。全てのブランクに共通して、ブランクの引張強度は２７０ＭＰａ、板厚は０．８ｍｍとした。
本実施例では、図１３Ａ、図１４、図１５、図１６に示すような形状の角部を有する各ブランクについてプレス成形を行い、プレス成形品のフランジ部における有限要素解析によるひずみ分布を検証した。図１３Ａ、図１４、図１５、図１６で示す図では、各ブランクの一部の角部付近を示している。全てのブランクに共通して、ブランクの引張強度は２７０ＭＰａ、板厚は０．８ｍｍとした。
【0051】
各ブランク５００，６００，７００，１０について、プレス成形をした場合を有限要素解析して得られた最大主ひずみの分布を検証した。主ひずみとは、せん断ひずみがゼロになる座標系Ｃｐを基準としたときの垂直ひずみ３成分である。この主ひずみは、値の大きい方から順に「最大主ひずみ（ε１）」、「中間主ひずみ（ε２）」、「最小主ひずみ（ε３）」と定義さる。最大主ひずみは、一般に材料にかかる最大の引張りひずみの評価に使用される。この最大主ひずみが大きければ割れやすいと判断することができる。なお、最大主ひずみは一般の有限要素解析ソフトで求められる。一般に成形解析で用いられているソフトの機能として、製品形状から展開図のようにブランク形状を逆算する機能（展開ブランク解析）がある。この機能を使って解析することで、展開ブランクの形状を基準に検討するのが当業者の一般的なブランク設計である。
【0052】
（実験例１）
図１３Ａは、実験例１のブランク５００の概略的な平面図である。ブランク５００の角端部５１１は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の内側にある。すなわち、ブランク５００は従来例である。
図１３Ｂにおいて、ブランク５００を二点鎖線、成形後の形状を実線で示す。実験例１の最大主ひずみの最大値を示した箇所は図１３Ｂの点線で示す丸で囲まれる箇所（湾曲領域付近）であり、最大値は０．８５であった。
（実験例２）
図１４は、実験例２のブランク６００の概略的な平面図である。ブランク６００の角端部６１１は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の内側にある。すなわち、ブランク６００は従来例である。
実験例２の最大主ひずみの最大値を示した箇所は図１３Ｂの点線で示す丸で囲まれる箇所に相当する箇所であり、最大値は１．０９であった。つまり、当業者の一般的なブランク設計ではプレス成形品が割れやすくなることが分かった。
（実験例３）
図１５は、実験例３のブランク７００の概略的な平面図である。ブランク７００の角端部７１１の一部は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にあるが、角端部７１１は線分ＭＯと線分ＮＯを全て含んでいない。
実験例３の最大主ひずみの最大値を示した箇所は図１３Ｂの点線で示す丸で囲まれる箇所に相当する箇所であり、最大値は０．９２であった。つまり、角端部７１１の一部が線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にあったとしても、角端部７１１が線分ＭＯと線分ＮＯを全て含んでいないと、プレス成形品が割れやすくなることが分かった。
（実験例４）
図１６は、実験例４のブランク１０の概略的な平面図である。ブランク１０の角端部１１の全ては線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にある。すなわち、ブランク１０は発明例である。
実験例４の最大主ひずみの最大値を示した箇所は図１３Ｂの点線で示す丸で囲まれる箇所に相当する箇所であり、最大値は０．７３であった。ブランク１０は、従来例に比べ最大主ひずみに改善が見られた。
図１３Ａは、実験例１のブランク５００の概略的な平面図である。ブランク５００の角端部５１１は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の内側にある。すなわち、ブランク５００は従来例である。
図１３Ｂにおいて、ブランク５００を二点鎖線、成形後の形状を実線で示す。実験例１の最大主ひずみの最大値を示した箇所は図１３Ｂの点線で示す丸で囲まれる箇所（湾曲領域付近）であり、最大値は０．８５であった。
（実験例２）
図１４は、実験例２のブランク６００の概略的な平面図である。ブランク６００の角端部６１１は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の内側にある。すなわち、ブランク６００は従来例である。
実験例２の最大主ひずみの最大値を示した箇所は図１３Ｂの点線で示す丸で囲まれる箇所に相当する箇所であり、最大値は１．０９であった。つまり、当業者の一般的なブランク設計ではプレス成形品が割れやすくなることが分かった。
（実験例３）
図１５は、実験例３のブランク７００の概略的な平面図である。ブランク７００の角端部７１１の一部は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にあるが、角端部７１１は線分ＭＯと線分ＮＯを全て含んでいない。
実験例３の最大主ひずみの最大値を示した箇所は図１３Ｂの点線で示す丸で囲まれる箇所に相当する箇所であり、最大値は０．９２であった。つまり、角端部７１１の一部が線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にあったとしても、角端部７１１が線分ＭＯと線分ＮＯを全て含んでいないと、プレス成形品が割れやすくなることが分かった。
（実験例４）
図１６は、実験例４のブランク１０の概略的な平面図である。ブランク１０の角端部１１の全ては線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にある。すなわち、ブランク１０は発明例である。
実験例４の最大主ひずみの最大値を示した箇所は図１３Ｂの点線で示す丸で囲まれる箇所に相当する箇所であり、最大値は０．７３であった。ブランク１０は、従来例に比べ最大主ひずみに改善が見られた。
【0053】
実施例より、従来例に比べ改善するには、角端部１１が線分ＭＯと線分ＮＯを全て含み、且つ、角端部１１の一部が線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にあることが必要であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本開示のプレス成形品の製造方法及びブランクによれば、プレス成形品のフランジ部におけるしわやコーナー部とその近傍における割れの発生を抑制できるため、産業上極めて有用である。
【符号の説明】
【0055】
１０ ブランク
１１ 角端部
１２ 縁部
１００ 第一プレス金型
１１０ 底面
１２０ 側面
１２１ コーナー領域
１３０ 稜線
１３１ 湾曲領域
１４０ 支持面
２００ 第二プレス金型
３００ 第三プレス金型
１１ 角端部
１２ 縁部
１００ 第一プレス金型
１１０ 底面
１２０ 側面
１２１ コーナー領域
１３０ 稜線
１３１ 湾曲領域
１４０ 支持面
２００ 第二プレス金型
３００ 第三プレス金型
【要約】
このプレス成形品の製造方法は、ブランク（１０）を第一プレス金型（１００）の支持面（１４０）と第三プレス金型（３００）の支持面（３４０）とで挟むこと、第二プレス金型（２００）を第一プレス金型（１００）に押し込んでブランク（１０）を絞り成形すること、を含み、第一プレス金型（１００）のプレス穴（１２３）の縁の稜線（１３０）は湾曲して延在する湾曲領域（１３１）を備え、所定の角端部（１１）を定義したとき、ブランク（１０）の交点Ｍと交点Ｎの間の角端部（１１）は線分ＭＯと線分ＮＯを全て含み、角端部（１１）の一部は線分ＭＯと線分ＮＯの間の領域の外側にある。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】