JP2024043966A - プレス成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジ部を有するプレス成型品の製造方法において、被加工材におけるフランジ部に対応する部分には十分な余肉部を成形することが難しい場合でも、スプリングバックの量を低減することができる技術を提供する。【解決手段】プレス成形品は、壁部と、壁部から延出するフランジ部であって他の部材と接合するための接合面を形成するフランジ部と、を有する。プレス成形品の製造方法は、被加工材における壁部とフランジ部との稜線が形成される部分に余肉部を成形することと、余肉部を潰して、余肉部が成形されていた部分に圧縮応力を付与することと、を備える。【選択図】図７

Description

本開示は、プレス成形品の製造方法に関する。

成形後に金型の荷重から解放されたプレス成形品には、内部応力の弾性回復現象に起因する形状の変化であるスプリングバックが生じる。金型は、スプリングバックの量を見込んで設計される。スプリングバックの量は小さいことが好ましい。

例えば特許文献１には、フランジ部を有するプレス成型品を製造する方法が記載されている。特許文献１に記載の方法では、第１工程において被加工材におけるフランジ部に対応する部分に潰しビードが成形され、第２工程において当該潰しビードが潰される。これにより、潰しビードが成形されていた部分に圧縮応力が付与されるため、プレス成形によりフランジ部に発生していた引張応力が低減し、スプリングバックの量が低減される。

特許第５３８０８９０号公報

特許文献１に記載の方法により製造されたプレス成形品には、フランジ部における潰しビードが成形されていた部分にビード痕が残る。フランジ部は他の部材との接合面を形成するところ、接合面における接合予定位置にビード痕が重なった場合には、接合不良の原因になる可能性がある。

そこで、接合不良の発生を抑制する観点から、被加工材には、フランジ部における接合予定位置に対応する位置を避けた領域に、潰しビードを成形することが考えられる。しかしながら、このように限られた領域では、スプリングバックの量を低減するために十分な潰しビードを成形することが難しい場合があった。

なお、このような課題は、潰しビードだけでなく、プレス成形品の製造過程において潰される他の余肉部についても、同様に生じ得る。

本開示の一局面は、フランジ部を有するプレス成型品の製造方法において、被加工材におけるフランジ部に対応する部分には十分な余肉部を成形することが難しい場合でも、スプリングバックの量を低減することができる技術を提供する。

本開示の一態様は、壁部と、壁部から延出するフランジ部であって他の部材と接合するための接合面を形成するフランジ部と、を有するプレス成形品の製造方法である。プレス成形品の製造方法は、被加工材における壁部とフランジ部との稜線が形成される部分に余肉部を成形することと、余肉部を潰して、余肉部が成形されていた部分に圧縮応力を付与することと、を備える。

このような構成によれば、被加工材におけるフランジ部に対応する部分には十分な余肉部を成形することが難しい場合でも、プレス成形品におけるスプリングバックの量を低減することができる。

本開示の一態様では、余肉部は、被加工材における稜線が形成される面が凹んだ形状であってもよい。このような構成によれば、比較的容易に余肉部を成形することができる。

本開示の一態様では、フランジ部は、稜線に沿った方向に湾曲した形状であってもよい。余肉部は、被加工材における稜線の中央部に対応する位置に少なくとも成形されてもよい。このような構成によれば、プレス成形品におけるスプリングバックの量を一層低減することができる。

本開示の一態様では、余肉部は、被加工材における稜線の一端に対応する位置から稜線の他端に対応する位置まで連続するように成形されてもよい。

本開示の一態様では、余肉部は、被加工材における稜線が形成される部分に複数成形されてもよい。

本開示の一態様では、被加工材は、高張力鋼材により構成されていてもよい。このような構成によれば、スプリングバックの量が大きくなりやすい高張力鋼材について、成形精度を向上させることができる。

プレス成形品の斜視図である。 プレス成形品の上面図である。 プレス成形品の正面図である。 プレス成形品の側面図である。 第１曲げ工程を説明するための模式的な断面図である。 第２曲げ工程を説明するための模式的な断面図である。 第１曲げ工程が行われた後の被加工材の上面図である。 余肉部を説明するための模式図である。 余肉部を説明するための図８とは異なる模式図である。 余肉部の第１変形例を説明するための模式図である。 余肉部の第２変形例を説明するための模式図である。 余肉部の第３変形例を説明するための模式図である。 余肉部の第４変形例を説明するための模式図である。 余肉部の第５変形例を説明するための模式図である。

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．プレス成形品の構成］
図１～図４に示すプレス成形品１は、車両のルーフリンフォースメントである。車両のルーフリンフォースメントとは、車両のルーフ構造を構成する骨格部品である。プレス成形品１は、車室の上方において車幅方向に延びるように配置される。図１～図４に示される「上下」及び「左右」の方向は、プレス成形品１が車両に配置された状態における上下方向及び左右方向である。本実施形態のプレス成形品１は、車両における左右のセンターピラーの上端同士の間に架設される。本実施形態のプレス成形品１は、いわゆるルーフセンターリンフォースメントである。

車両において、プレス成形品１の上側には、ルーフパネルが配置される。ルーフパネルは、車両の屋根を構成する外板である。ルーフパネルは、プレス成形品１に接合される。また、車両において、ルーフパネルの内側には、プレス成形品１と隣接してルーフ補強部材が配置され得る。ルーフ補強部材は、車両のルーフ構造を補強する部材である。ルーフ補強部材が配置される場合、ルーフ補強部材はプレス成形品１に接合され得る。

プレス成形品１は、全体として長尺な形状である。図３に示すように、プレス成形品１は、長手方向に弓なりに湾曲した形状である。図１に示すように、プレス成形品１は、本体部２と、２つの壁部３と、２つのフランジ部４と、を備える。

本体部２は、平面視にて長方形状の板状の部分である。本体部２は、中央の帯状の部分が、その両側の帯状の部分に対して段差状に高くなるように形成されている。

２つの壁部３は、本体部２における短手方向の端縁から延出する板状の部分である。２つの壁部３は、本体部２における当該端縁からそれぞれ起立している。以下では、本体部２と壁部３との成す角度θ１を、第１角度θ１という。２つの壁部３それぞれについての第１角度θ１は、設計に応じて同一である場合もあれば互いに異なる場合もある。また、以下では、本体部２と壁部３との稜線Ｌ１を、第１稜線Ｌ１という。第１稜線Ｌ１はプレス成形品１の下面に位置するが、図１では、図示の都合上、プレス成形品１の上面における対応する位置に第１稜線Ｌ１が示されている。なお、プレス成形品１の上面及び下面とは、プレス成形品１が車両に配置された状態におけるプレス成形品１の上面及び下面を指す。

２つのフランジ部４は、２つの壁部３の先端からそれぞれ延出する板状の部分である。２つのフランジ部４は、２つの壁部３の先端からプレス成形品１の外側へそれぞれ延出している。言い換えれば、各フランジ部４は、隣接する壁部３を基準として、本体部２側と反対側へ張り出している。以下では、壁部３とフランジ部４との成す角度θ２を、第２角度θ２という。２つのフランジ部４それぞれについての第２角度θ２は、設計に応じて同一である場合もあれば互いに異なる場合もある。また、以下では、壁部３とフランジ部４との稜線Ｌ２を、第２稜線Ｌ２という。

前述したように、プレス成形品１は、長手方向に弓なりに湾曲した形状である。このため、図３に示すように、フランジ部４は、第２稜線Ｌ２に沿った方向に弓なりに湾曲した形状である。第２稜線Ｌ２は、プレス成形品１の長手方向に湾曲している。

図１に示すように、フランジ部４は、プレス成形品１が他の部材と接合するための接合面４１を形成する。本実施形態では、フランジ部４の上面が、接合面４１に該当する。本実施形態のプレス成形品１は、ルーフパネル及びルーフ補強部材と接合されることが想定されている。

具体的には、フランジ部４の接合面４１には、複数のマスチック部４２が成形されている。マスチック部４２は、接合面４１が凹んだ形状の部分である。本実施形態のマスチック部４２は、第２稜線Ｌ２に沿って延びる溝状の部分（いわゆるビード）である。マスチック部４２にマスチックシーラー等の接着剤が充填された状態において、マスチック部４２を覆うように他の部材が接合面４１に重ね合わされることにより、当該他の部材とプレス成形品１とが接合される。つまり、マスチック部４２は、他の部材との接合予定位置に該当する。本実施形態では、ルーフパネルが、マスチック部４２によりプレス成形品１と接合される。

また、他の部材が接合面４１に重ね合わされ、接合面４１におけるマスチック部４２が成形されていない領域においてスポット溶接されることにより、当該他の部材とプレス成形品１とが接合される。つまり、接合面４１におけるスポット溶接の打点が形成される位置も、他の部材との接合予定位置に該当する。本実施形態では、ルーフ補強部材が、接合面４１におけるスポット溶接によりプレス成形品１と接合される。

プレス成形品１は、引張強度の高い高張力鋼材により構成されている。例えば、プレス成形品１は、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高張力鋼材により構成されてもよいし、引張強度が１１８０ＭＰａ以上の高張力鋼材により構成されてもよい。本実施形態のプレス成形品１は、引張強度が１４３０ＭＰａの高張力鋼材により構成されている。

［２．プレス成形品の製造方法］
次に、プレス成形品１の製造方法について説明する。プレス成形品１の製造方法には、図５に示す第１曲げ工程と、図６に示す第２曲げ工程と、が含まれる。

［２－１．第１曲げ工程］
図５に示すように、第１曲げ工程では、被加工材１０に対して、上型１０１及び下型１０２を用いたプレス成形が行われる。被加工材１０は、プレス成形品１の材料となる板状の部材である。第１曲げ工程が行われる前の被加工材１０は、平板状である。

第１曲げ工程では、以下の予備曲げ加工、本体部成形加工、マスチック部成形加工及び余肉部成形加工が、１つの工程として行われる。言い換えれば、これらの加工が同時に行われる。図７には、第１曲げ工程が行われた後、すなわち第１曲げ工程に含まれる全ての加工が行われた後の被加工材１０が、上面視にて示されている。

＜予備曲げ加工＞
予備曲げ加工では、被加工材１０が、完成品のプレス成形品１における第１稜線Ｌ１及び第２稜線Ｌ２に対応する位置で折り曲げられる。この段階では、被加工材１０は、前述した第１角度θ１及び第２角度θ２までは折り曲げられず、第１角度θ１及び第２角度θ２よりも大きい角度に折り曲げられる。

＜本体部成形加工＞
本体部成形加工では、被加工材１０における完成品の本体部２に対応する部分が、本体部２として設計されている形状に成形される。

＜マスチック部成形加工＞
マスチック部成形加工では、被加工材１０における完成品のフランジ部４に対応する部分に、マスチック部４２が成形される。

＜余肉部成形加工＞
余肉部成形加工では、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される部分に、図７に示す余肉部１１が成形される。余肉部１１は、プレス成形によって完成品のフランジ部４に発生する引張応力を低減するために、被加工材１０に一時的に成形され、被加工材１０を完成品のプレス成形品１の形状に成形する過程で潰される部分である。被加工材１０には、完成品のプレス成形品１における２つの第２稜線Ｌ２のそれぞれに対応して、第２稜線Ｌ２が形成される部分が２つ存在する。本実施形態では、これら第２稜線Ｌ２が形成される２つの部分のいずれにも、余肉部１１が成形される。

図８は、図７に示す被加工材１０を正面視した状態における、完成品の第２稜線Ｌ２に対応する部分の形状を示す模式図である。図８には、余肉部１１が成形されなかった場合における被加工材１０の形状が二点鎖線で示されている。

図７及び図８に示すように、余肉部１１は、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される面が凹んだ形状の部分である。より詳細には、余肉部１１は、第２稜線Ｌ２に対応する方向に沿って延びる溝状の部分（いわゆるビード）である。余肉部１１は、被加工材１０における第２稜線Ｌ２の中央部に対応する位置に成形される。

図９は、図６に示す第１曲げ工程が行われた後の被加工材１０の断面における、円IXで囲まれた部分の形状を示す模式図である。図９には、完成品のプレス成形品１における余肉部１１が成形されていた部分の断面形状が、二点鎖線で示されている。なお、実際には、第１曲げ工程では前述したように被加工材１０が第１角度θ１及び第２角度θ２までは折り曲げられないため、第１曲げ工程が行われた後の被加工材１０と完成品のプレス成形品１とは、図９のように綺麗には重ならない。

図９に示すように、被加工材１０における第２稜線Ｌ２に対応する方向と垂直な断面における、余肉部１１の表面に沿った長さｄ１は、完成品のプレス成形品１の第２稜線Ｌ２と垂直な断面における、余肉部１１が成形されていた部分の表面に沿った長さｄ２よりも長い。このため、後述するように余肉部１１が潰された場合には、余肉部１１が成形されていた部分に圧縮応力が付与される。

［２－２．第２曲げ工程］
図６に示すように、第２曲げ工程では、第１曲げ工程が行われた後の被加工材１０に対して、上型２０１及び下型２０２を用いたプレス成形が行われる。第２曲げ工程では、以下の本曲げ加工及び潰し成形加工が、１つの工程として行われる。言い換えれば、これらの加工が同時に行われる。第１曲げ工程が行われた後の被加工材１０に対して、第２曲げ工程が行われる、すなわち第２曲げ工程に含まれる全ての加工が行われることにより、被加工材１０からプレス成形品１が得られる。

＜本曲げ加工＞
本曲げ加工では、被加工材１０が、第１曲げ工程における予備曲げ加工で折り曲げられた箇所で、更に深い角度まで折り曲げられる。被加工材１０は、完成品のプレス成形品１における角度が設計値である第１角度θ１及び第２角度θ２となるような角度に折り曲げられる。

＜潰し成形加工＞
潰し成形加工では、被加工材１０に成形されている余肉部１１が潰される。余肉部１１が潰されることとは、第１曲げ工程において余肉部１１が成形されなかった場合における被加工材１０の形状に近付けるように成形されることを意味する。

被加工材１０には、余肉部１１が潰されることにより、余肉部１１が成形されていた部分に圧縮応力が付与される。その結果、完成品のプレス成形品１において、プレス成形によりフランジ部４に発生していた引張応力が低減される。

［３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。

（３ａ）プレス成形品１の製造方法では、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される部分に余肉部１１が成形され、その後に潰される。

このような構成によれば、余肉部１１が潰されることにより、余肉部１１が成形されていた部分に圧縮応力が付与されるため、完成品のプレス成形品１において、フランジ部４に発生していた引張応力を低減することができる。したがって、被加工材１０における完成品のフランジ部４に対応する部分には十分な余肉部を成形することが難しい場合でも、完成品のプレス成形品１において、スプリングバックの量を低減することができる。

（３ｂ）余肉部１１は、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される面が凹んだ形状である。このような構成によれば、比較的容易に余肉部１１を成形することができる。

（３ｃ）余肉部１１は、被加工材１０における第２稜線Ｌ２の中央部に対応する位置に成形される。

完成品のプレス成形品１において、フランジ部４は、第２稜線Ｌ２に沿った方向に弓なりに湾曲した形状である。このため、プレス成形により発生した引張応力は、フランジ部４における第２稜線Ｌ２に沿った方向の中央の領域に集中しやすいと考えられる。上記のような構成によれば、完成品のフランジ部４における引張応力が集中しやすい領域と隣接する位置において、余肉部１１が成形されて潰されるため、フランジ部４に発生していた引張応力をより効果的に低減することができる。すなわち、完成品のプレス成形品１において、スプリングバックの量を一層低減することができる。

（３ｄ）上記実施形態では、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される２つの部分の双方に、余肉部１１が成形されて潰される。

このような構成によれば、完成品における２つのフランジ部４のいずれについても、プレス成形により発生していた引張応力を低減することができる。したがって、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される２つの部分の一方のみに余肉部１１が成形されて潰される場合と比較して、完成品のプレス成形品１全体としてのスプリングバックの量を一層低減することができる。

（３ｅ）本実施形態では、被加工材１０が高張力鋼材により構成されている。このため、被加工材が引張強度の低い鋼材により構成される場合と比較して、完成品のプレス成形品１においてスプリングバックの量が大きくなりやすい。

このような場合でも、プレス成形品１の製造過程において、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される部分に余肉部１１を成形して潰すことにより、プレス成形品１の成形精度を向上させることができる。

［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（４ａ）上記実施形態では、余肉部１１は、第２稜線Ｌ２に対応する方向に沿って延びる溝状の部分である。このような場合、図１０及び図１１に示すように、第２稜線Ｌ２に対応する方向に沿った余肉部１１ａ，１１ｂの長さは、特に限定されない。例えば、図１１に示すように、余肉部１１ｂが、被加工材１０における第２稜線Ｌ２の一端に対応する位置から第２稜線Ｌ２の他端に対応する位置まで連続するように成形されてもよい。なお、図１１では、図示の都合上、余肉部１１ｂが第２稜線Ｌ２の両端に対応する位置までは延びていないが、実際の余肉部１１ｂは、当該両端に対応する位置まで延びている。

（４ｂ）上記実施形態では、余肉部１１は、被加工材１０における第２稜線Ｌ２の中央部に対応する位置に成形される。しかし、余肉部は、必ずしも、被加工材１０における第２稜線Ｌ２の中央部に対応する位置に成形されなくてもよい。例えば、図１２及び図１３に示すように、余肉部１１ｃ，１１ｄが、被加工材１０における第２稜線Ｌ２の中央部に対応する位置には成形されず、第２稜線Ｌ２の中央部を挟んだ両側に対応する位置の少なくとも一方に成形されてもよい。

（４ｃ）上記実施形態では、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される２つの部分に、それぞれ１つの余肉部１１が成形される。しかし、１つの第２稜線Ｌ２に対応して成形される余肉部の数は、特に限定されない。例えば、図１３及び図１４に示すように、１つの第２稜線Ｌ２に対応して、複数の余肉部１１ｄ，１１ｅが成形されてもよい。

（４ｄ）また例えば、上記実施形態のように被加工材１０に複数の第２稜線Ｌ２が形成される場合に、必ずしも、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される複数の部分の全てについて、余肉部１１が成形されなくてもよい。

（４ｅ）上記実施形態では、余肉部１１は、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される面が凹んだ形状である。しかし、余肉部の形状は、特に限定されない。例えば、余肉部は、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される面が膨らんだ形状であってもよい。このような場合でも、被加工材１０における第２稜線Ｌ２に対応する方向と垂直な断面における、余肉部の表面に沿った長さが、完成品のプレス成形品１の第２稜線Ｌ２と垂直な断面における、余肉部が成形されていた部分の表面に沿った長さよりも長くなるように成形することにより、余肉部を潰すことによって余肉部が成形されていた部分に圧縮応力を付与することができる。

（４ｆ）上記実施形態では、被加工材１０における第２稜線Ｌ２が形成される部分に余肉部１１が成形される。このような場合に、被加工材１０における完成品のフランジ部４に対応する部分に、更に余肉部が成形されてもよい。

（４ｇ）上記実施形態では、プレス成形品１は、全体として長尺な形状であって、長手方向に弓なりに湾曲した形状である。しかし、プレス成形品の形状は、特に限定されない。壁部と当該壁部から延出するフランジ部とを有する、他の形状のプレス成形品についても、製造過程において、被加工材における壁部とフランジ部との稜線が形成される部分に余肉部を成形してその後に潰すことによって、完成品におけるスプリングバックの量を低減することができる。

（４ｈ）上記実施形態では、第１曲げ工程において、予備曲げ加工、本体部成形加工、マスチック部成形加工及び余肉部成形加工が同時に行われるが、これらの加工は必ずしも同時に行われなくてもよい。また、例えばこれらの加工が同時ではなく順々に行われる場合、その順序は特に限定されない。

同様に、上記実施形態では、第２曲げ工程において、本曲げ加工及び潰し成形加工が同時に行われるが、これらの加工は必ずしも同時に行われなくてもよい。また、例えばこれらの加工が同時ではなく順々に行われる場合、その順序は特に限定されない。

（４ｉ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

［本明細書が開示する技術思想］
［項目１］
壁部と、前記壁部から延出するフランジ部であって他の部材と接合するための接合面を形成する前記フランジ部と、を有するプレス成形品の製造方法であって、
被加工材における前記壁部と前記フランジ部との稜線が形成される部分に余肉部を成形することと、
前記余肉部を潰して、前記余肉部が成形されていた部分に圧縮応力を付与することと、
を備える、プレス成形品の製造方法。

［項目２］
項目１に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記余肉部は、前記被加工材における前記稜線が形成される面が凹んだ形状である、プレス成形品の製造方法。

［項目３］
項目１又は項目２に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記フランジ部は、前記稜線に沿った方向に湾曲した形状であり、
前記余肉部は、前記被加工材における前記稜線の中央部に対応する位置に少なくとも成形される、プレス成形品の製造方法。

［項目４］
項目１から項目３までのいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記余肉部は、前記被加工材における前記稜線の一端に対応する位置から前記稜線の他端に対応する位置まで連続するように成形される、プレス成形品の製造方法。

［項目５］
項目１から項目３までのいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記余肉部は、前記被加工材における前記稜線が形成される部分に複数成形される、プレス成形品の製造方法。

［項目６］
項目１から項目５までのいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法であって、
前記被加工材は、高張力鋼材により構成されている、プレス成形品の製造方法。

１…プレス成形品、１０…被加工材、１１…余肉部、２…本体部、３…壁部、４…フランジ部、４１…接合面、４２…マスチック部、Ｌ１…第１稜線、Ｌ２…第２稜線。

Claims (6)

1. 壁部と、前記壁部から延出するフランジ部であって他の部材と接合するための接合面を形成する前記フランジ部と、を有するプレス成形品の製造方法であって、
   被加工材における前記壁部と前記フランジ部との稜線が形成される部分に余肉部を成形することと、
   前記余肉部を潰して、前記余肉部が成形されていた部分に圧縮応力を付与することと、
   を備える、プレス成形品の製造方法。
2. 請求項１に記載のプレス成形品の製造方法であって、
   前記余肉部は、前記被加工材における前記稜線が形成される面が凹んだ形状である、プレス成形品の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプレス成形品の製造方法であって、
   前記フランジ部は、前記稜線に沿った方向に湾曲した形状であり、
   前記余肉部は、前記被加工材における前記稜線の中央部に対応する位置に少なくとも成形される、プレス成形品の製造方法。
4. 請求項１又は請求項２に記載のプレス成形品の製造方法であって、
   前記余肉部は、前記被加工材における前記稜線の一端に対応する位置から前記稜線の他端に対応する位置まで連続するように成形される、プレス成形品の製造方法。
5. 請求項１又は請求項２に記載のプレス成形品の製造方法であって、
   前記余肉部は、前記被加工材における前記稜線が形成される部分に複数成形される、プレス成形品の製造方法。
6. 請求項１又は請求項２に記載のプレス成形品の製造方法であって、
   前記被加工材は、高張力鋼材により構成されている、プレス成形品の製造方法。