JP2017148847A - プレス成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】コーナーフランジ部を一工程で成形することができ、伸び変形によるコーナー中心及びその近傍でのひずみの局在化を抑制して伸びフランジ割れを防止し、品質と生産性を両立可能なプレス成形型を提供すること。【解決手段】内向きコーナー部４１の内端縁４３から起立するコーナーフランジ部４２を成形可能なプレス成形型１は、ダイコーナー部２１を有するダイ２と、パンチコーナー部３１を有するパンチ３とを備える。該パンチコーナー部は、ストローク方向Ｘの先端面３３において、コーナー中心Ｃ１の両側の２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂの間に凹部３２ｃを有する輪郭形状であり、上記先端面と平行な断面の輪郭形状は、上記断面が上記先端面から離れるにつれて上記凹部が小さくなると共に上記２つの弧状凸部が接近して外向きコーナー形状に収束する。【選択図】図１

Description

本発明は、コーナー部の端縁から起立するフランジ部を伸びフランジ成形するためのプレス成形型に関する。

近年、車体軽量化のために、自動車部品にアルミニウム合金板が適用されるようになっている。自動車部品として、例えばサンルーフ用のガラス開口部にフランジ部を成形する場合、一般に、矩形バーリング加工によって矩形穴に沿う縦壁状のフランジ部が成形される。アルミニウム合金板には、予め打ち抜き加工や切削加工によって矩形穴が設けられ、矩形穴より大きい矩形パンチを押し込むことによって、矩形穴の穴縁部をパンチ進行方向に押し曲げ、フランジ部が成形される。

その際、アルミニウム合金板は軟鋼板と比較して伸びフランジ性に劣るため、コーナー部での伸びフランジ割れが問題となりやすい。例えば、矩形穴では、直辺部の穴縁はパンチの進行方向に押し曲げられる単純なフランジ成形となるが、コーナー部の穴縁はパンチの進行方向に対してブランクシートが垂直方向に伸ばされながら押し曲げられる伸びフランジ成形となる。そのため、コーナー部でコーナー半径やフランジ長さが制限される。

一方、伸びフランジ成形を伴うプレス成形において、伸びフランジ割れ防止技術が種々検討されている。例えば、特許文献１には、予め設定した以上の伸び変形をするフランジ部の位置を最大伸びフランジ変形部として特定する工程と、特定した最大伸びフランジ変形部の両側若しくは片側に対し板厚方向に変形した予変形部を形成する予変形工程と、を備え、予変形部を形成後に、最終成形工程であるフランジ成形加工を施す方法が開示されている。

特開２０１５−１３９７８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、予変形工程において予変形部を板縁側で変形を大きくし、予変形工程での断面線長増加量を成形品での断面線長増加量以下に設定するとしているものの、そのための具体的な成形方法については示されていない。また、予変形工程と最終成形工程の複数の工程が必要となり、設備コスト及び生産性の観点から不利である。さらに、鋼板に比べアルミニウム合金板は成形し難いため、前記方法では所望の成形が出来ない等の問題がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、伸びフランジ成形を伴うコーナーフランジ部を、一工程で成形することができ、ひずみが局在化することを抑制して伸びフランジ割れを防止可能であり、品質と生産性を両立させることができるプレス成形型を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、内向きコーナー部の内端縁から起立するコーナーフランジ部を成形可能なプレス成形型であって、
上記内向きコーナー部に沿うダイコーナー部を有するダイと、該ダイコーナー部と協働するパンチコーナー部を有するパンチとを備えており、
該パンチコーナー部は、上記パンチの相対的なストローク方向の先端面において、コーナー中心の両側に配置される２つの弧状凸部と、当該２つの弧状凸部の間に形成される凹部とからなる輪郭形状を有し、
上記先端面と平行な断面の輪郭形状は、上記断面が上記先端面から離れるにつれて上記凹部が小さくなると共に上記２つの弧状凸部が接近して、外向きコーナー形状に収束する、プレス成形型にある。

上記プレス成形型は、パンチコーナー部の先端面が、２つの弧状凸部とその間の凹部からなる輪郭形状を有するので、ダイとブランクホルダーでブランクシートを挟持してパンチがダイに対して相対動作するとき、まず、コーナー中心の両側において、２つの弧状凸部がブランクシートと先に接触する。また、２つの弧状凸部の間の凹部は、先端面からストローク方向に離れるほど小さくなるので、ブランクシートと当接する領域は、プレス成形の進行につれて、徐々にコーナー中心へ広がる。したがって、パンチコーナー部が、ブランクシートの内向きコーナー部の内端縁を押し広げながら前進するとき、当初は、ブランクシートのコーナー中心に対応する部位は成形されず、コーナーの両端の部位が、２つの弧状凸部によって成形される。

その後、２つの弧状凸部が接近して外向きコーナー形状に収束することにより、コーナー中心においても成形されるが、それまでにコーナー両端及びその近傍の部位で伸びフランジ成形によりフランジ部の線長が増加しているので、コーナー中心及びその近傍の部位においてフランジ部の線長の増加が抑制される。その結果、ひずみの局在化が抑制されて、伸びフランジ割れが防止可能となる。よって、内向きコーナー部の内端縁から起立するフランジ部を、一工程で成形し、しかも高品質な製品を生産性よく製造することができる。

実施形態１における、プレス成形型の主要部の概略構造を示す斜視図。 実施形態１における、プレス成形型を構成するパンチの主要部の構造を示す全体斜視図。 実施形態１における、プレス成形型で成形されるブランクシートの全体形状を示す平面図。 実施形態１における、プレス成形型で成形されるブランクシートの成形前後の形状を示す要部拡大平面図。 実施形態１における、パンチの先端面におけるパンチコーナー部の輪郭形状と、先端面に平行な断面におけるパンチコーナー部の輪郭形状変化を示す平面図。 実施形態１における、プレス成形型を構成するパンチとダイの成形前の位置関係を示す主要部斜視図。 実施形態１における、プレス成形方法を説明するための主要部斜視図。 実施例１における、パンチとブランクシートの成形前の位置関係を示す要部拡大斜視図。 実施例１における、パンチとブランクシートの成形途中の状態を示す要部拡大斜視図。 実施例１における、パンチとブランクシートの成形完了後の状態を示す要部拡大斜視図。 実施例１における、パンチのストロークに伴うパンチのコーナー中心とＲ止まりの位置におけるブランクシートの成形状態を示す要部拡大断面図。 比較例１における、従来のパンチの構造を示す全体斜視図。 比較例１における、従来のパンチとブランクシートの成形前の位置関係を示す主要部斜視図。 比較例１における、従来のパンチとブランクシートの成形途中の状態を示す要部拡大斜視図。 比較例１における、従来のパンチとブランクシートの成形途中の状態を示す要部拡大斜視図。 比較例１における、パンチのストロークに伴うパンチのコーナー中心とＲ止まりの位置におけるブランクシートの成形状態を示す要部拡大断面図。 実施例及び比較例における、パンチのコーナー中心、コーナー１／４及びＲ止まりの位置における肩半径の、パンチコーナー部のコーナー半径に対する比率を示す図。

上記プレス成形型においては、上記パンチコーナー部における、上記先端面と側端面が交わる部分であるパンチ肩部は、上記コーナー中心に近いほど肩半径が大きいことが好ましい。これにより、プレス成形の進行につれて凹部が小さくなる輪郭形状となり、ひずみを抑制する効果が高い。

また、上記パンチコーナー部は、コーナー両端部であるＲ止まりにおける肩半径が、上記内向きコーナー部のコーナー半径の２０％以下であることが好ましい。この場合は、Ｒ止まりの近傍において、プレス成形が早期に進行する。これにより、比較的ひずみが小さくなるＲ止まりにおいて、積極的に伸びフランジ成形を施し、コーナー中心及びその近傍の部位においてひずみの増大を防止できる、すなわち、ひずみの局在化を抑制できる。

また、上記パンチコーナー部は、上記コーナー中心における肩半径が、上記内向きコーナー部のコーナー半径の８０％〜１００％であることが好ましい。この場合は、コーナー中心において、凹部がより大きくなる。これにより、コーナー中心での伸びフランジ成形を遅らせることができ、コーナー中心に至るまでの間に積極的な伸びフランジ成形を行うことによりコーナー中心及びその近傍の部位においてひずみの局在化を抑制できる。

また、上記内向きコーナー部を設けるブランクシートとしては、種々の金属板を採用可能であるが、特に、アルミニウム合金板の場合は、上記プレス成形型の利用が有効である。

（実施形態１）
次に、プレス成形型に係る実施形態１について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、プレス成形型１は、ダイコーナー部２１を有するダイ２と、該ダイコーナー部２１と協働するパンチコーナー部３１を有するパンチ３とを備えている。ダイ２とパンチ３との間には、内向きコーナー部４１を有するブランクシート４が配置される。プレス成形型１は、ブランクシート４の板面に垂直な方向をストローク方向Ｘ（すなわち、図中の上下方向）として、ダイ２に対してパンチ３を相対移動させることにより、ブランクシート４の内向きコーナー部４１及びその両端の直辺部４Ｓを、所望のフランジ形状にプレス成形する。

なお、図１、図２は、４隅がＲ形状である矩形穴を有するブランクシート４のプレス成形型１の主要部分を示すものである。図３は、ブランクシート４の一例であり、その１／４形状（例えば、図３中の点線で区画される形状）を成形する成形型１の一部を図１、図２に示している。図４は、ブランクシート４の内向きコーナー部４１の１つを拡大して示している。

図３、図４に示すように、ダイコーナー部２１の輪郭線（例えば、図３、図４中に破線で示す）は、ブランクシート４の内向きコーナー部４１に沿う形状となっている。ブランクシート４のプレス成形により、内向きコーナー部４１は、ダイコーナー部２１の輪郭線の位置で折り曲げられ、折り曲げ位置を内端縁４３として起立するコーナーフランジ部４２が形成される。コーナーフランジ部４２は、ブランクシート４の２辺の方向であり互いに直交するａ方向とｂ方向を含むａｂ平面から、ストローク方向Ｘに立ち上がる。このようなコーナーフランジ部４２を有する内向きコーナー部４１は、例えば、車両サンルーフ用のガラス開口部等において、矩形の開口部の各コーナー部を構成することができる。

ブランクシート４は、アルミニウム合金以外の材料からなる板材、例えば、軟鋼板等で構成されていてもよい。アルミニウム合金板は、軽量化に有効であるが、伸びフランジ性が軟鋼板に比べて劣ることから、本発明を適用することによる効果が大きい。プレス成形型１のダイ２及びパンチ３は、公知の金型用鋼材等にて構成することができる。

図１において、ブロック状のダイ２は、ブランクシート４の４隅がＲ形状である矩形穴４Ａ（例えば、図３参照）と略相似形状で、矩形穴４Ａより一回り大きい矩形筒穴２Ａを有している。ダイ２は、矩形筒穴２Ａの筒壁を構成する内向きのコーナー部を、ブランクシート４の内向きコーナー部４１に沿うダイコーナー部２１としている。この矩形筒穴２Ａの内側に、ブランクシート４の矩形穴４Ａが位置している。また、矩形筒穴２Ａの内側には、ブロック状のパンチ３が配置され、矩形筒穴２Ａの軸方向をストローク方向Ｘとして、相対動作可能となっている。パンチ３は、外向きコーナー形状の外形を有するパンチコーナー部３１が、ダイコーナー部２１に対向して配置される。

ダイ２の下方には、ブランクシート４が載置されるブランクホルダー５が、昇降可能に設けられる。図示するプレス成形前の状態において、ブランクシート４は、ダイ２とブランクホルダー５との間に挟持され、矩形穴４Ａに沿う所定幅の穴縁部が、ダイ２の内側に突出して、パンチ３の上方に位置している。

図２において、パンチ３は、相対的なストローク方向Ｘにおける先端面（すなわち、図中の上面）３３につらなる、パンチコーナー部３１の両側に直辺部３５を有する。パンチコーナー部３１は、コーナー中心Ｃ１の両側に配置される２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂと、当該２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂの間に形成される凹部３２ｃとからなる輪郭形状を有する。パンチコーナー部３１の両端部、すなわち２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂと直辺部３５との境界は、それぞれＲ止まりＣ２、Ｃ３となる。なお、パンチ３は、ダイ２の矩形筒穴２Ａに沿う矩形ブロック状であり、図中には、１つのパンチコーナー部３１を有するパンチ３の一部を示している。

具体的には、図５に示すように、パンチコーナー部３１は、先端面３３と平行な断面の輪郭形状が、先端面３３から離れるにつれて凹部３２ｃが小さくなると共に、２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂが接近する形状となっている。２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂは、最終的に一体となって凹部３２ｃが消失し、所定の外向きコーナー形状に収束する。パンチ３は、凹部３２ｃが消失する断面から、先端面３３とは反対側の端面までは、ダイ２の矩形筒穴２Ａと相似形状の外形を有し、ダイコーナー部２１に沿う所定の外向きコーナー形状を有する。

パンチ３は、先端面３３と側端面３４が交わる部分を、曲面状のパンチ肩部３Ｓとしており、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｓは、直辺部３５においては一定である。パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｓは、パンチコーナー部３１においては、コーナー中心Ｃ１に向けて肩半径Ｒｓが滑らかに変化し、コーナー中心Ｃ１に近いほど肩半径Ｒｓが大きくなる。好適には、パンチコーナー部３１のＲ止まりＣ２、Ｃ３からコーナー１／４（すなわち、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３と、コーナー中心Ｃ１の中間位置）にかけては、肩半径Ｒｓが緩やかに漸増し、コーナー１／４からコーナー中心Ｃ１にかけては、肩半径Ｒｓの変化がより大きくなるように漸増する。

図６に示すように、ダイ２は、曲面状のダイ肩部２Ｓを有している。ダイ肩部２Ｓは、ダイコーナー部２１とその両側の直辺部２２とからなり、ダイ肩部２Ｓの肩半径は一定である。ダイ肩部２Ｓに対してパンチ肩部３Ｓが相対移動すると、所定の肩半径Ｒｓを有する形状のパンチコーナー部３１と、ダイコーナー部２１とが協働して、ブランクシート４の内向きコーナー部４１を、所望のコーナーフランジ形状のコーナーフランジ部４２とする。コーナーフランジ部４２を成形する際のひずみと、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｓとの関係については、後述する。

次に、上記構成のプレス成形型１を用いて、ブランクシート４をプレス成形する方法について説明する。
図７の上図に示すように、ブランクシート４の下方にパンチ３を配置し、図示しないパンチ駆動部を用いて、パンチ３を、上下方向をストローク方向Ｘとして昇降動作させる。パンチ３が上昇すると、先端面において、パンチ肩部３Ｓが進行方向に位置するブランクシート４の穴縁部に当接する。図７の下図に示すように、パンチ３が上昇するにつれて、パンチ肩部３Ｓがブランクシート４の矩形穴４Ａを押し広げる。これに伴い、ダイ肩部２Ｓ（例えば、図６参照）に沿って、ブランクシート４の穴縁部が折り曲げられ、内端縁４３から所定高さで立ち上がるフランジ部４Ｆが形成される。フランジ部４Ｆには、ダイコーナー部２１とパンチコーナー部３１とによって、内向きコーナー部４１にコーナーフランジ部４２が形成されると共に、ダイ肩部２Ｓの直辺部２２とパンチ肩部３Ｓの直辺部３５とによって、コーナーフランジ部４２に続く直辺状のフランジ部４４が形成される。なお、図７はダイ２とブランクホルダー５の記載は省略している。

このとき、上記した図４中に矢印で示すように、コーナーフランジ部４２は、周方向に広がりながら、ダイコーナー部２１のコーナー形状（例えば、コーナー半径ＲｃDie＝７０ｍｍ）に沿うように立ち上がる。つまり、成形前後において、コーナーフランジ部４２となるブランクシート４の内向きコーナー部４１は、フランジ部の線長が増加する、伸びフランジ成形となる。成形前の内向きコーナー部４１の内端縁部（例えば、コーナー半径ＲｃBlank sheet＝７０ｍｍ）が、伸びフランジ成形される場合、成形後のコーナーフランジ部４２のコーナー半径Ｒｃが小さく、フランジ長さＬが大きいほど、ひずみが大きくなることが確認されている。なお、コーナー半径Ｒｃは、ダイコーナー部２１のコーナー半径ＲｃDieと概略等しく、フランジ長さＬは、内向きコーナー部４１の両端部及び直辺部４Ｓのフランジ長さＬｓと概略等しい。フランジ長さＬｓは、コーナー中心部のフランジ長さＬｃ（例えば、１６ｍｍ）に対して、Ｌｃ／√２（例えば、８√２ｍｍ＝１１．３ｍｍ）で表される。

一方で、例えば、車両サンルーフ用の開口部等に適用される場合には、開口部に形成されるコーナーフランジ部４２は、コーナー半径Ｒがより小さく、フランジ長さＬがより大きいことが望まれている。そのため、伸びフランジ成形による割れが懸念され、コーナーフランジ部４２において、伸びフランジ成形によるひずみを極力小さくすることが求められる。このことは、伸びフランジ成形性が乏しいアルミニム合金板で特に重要視されている。

そこで、上記図２に示したパンチコーナー部３１は、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３側に２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂを有し、その間の凹部３２ｃは、ブランクシート４に当接しない。２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂは、積極的に伸びを付与しながら、プレス成形の進行につれて接近しているため、コーナー中心Ｃ１における伸びを抑制できる。これにより、ダイコーナー部２１とパンチコーナー部３１が協働して、ブランクシート４の矩形穴４Ａの穴縁部を押し広げながら、コーナーフランジ部４２をプレス成形する際の、コーナー中心Ｃ１におけるひずみの局在化を抑制することができる。

パンチコーナー部３１の２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂと凹部３２ｃからなる輪郭形状は、パンチ肩部３Ｓの肩半径Ｒｓによって決まる。好適には、コーナーフランジ部４２のコーナー半径Ｒｃに対して、肩半径Ｒｓを適切に調整することで、ひずみをより小さくできる。例えば、コーナー半径Ｒｃに対するパンチコーナー部３１のＲ止まりＣ２、Ｃ３における肩半径Ｒｓの比率（すなわち、Ｒｓ／Ｒｃ）は、２０％以下とすることが望ましい。これにより、パンチコーナー部３１と直辺部３５とのＲ止まりＣ２、Ｃ３において、肩半径Ｒｓが比較的小さくなり、直辺部３５と同等のタイミングで、コーナーフランジ部４２を円周方向に伸ばしながら立ち上げることができる。

また、パンチコーナー部３１のコーナー中心Ｃ１におけるＲｓ／Ｒｃは、好適には、８０％〜１００％とすることが望ましい。これにより、コーナー中心Ｃ１の近傍において、肩半径Ｒｓの大きさに応じて凹部３２ｃが大きくなり、ブランクシート４の成形されない部位が広くなる。また、プレス成形の進行と共に凹部３２ｃが徐々に小さくなって、所定の形状を付与することができる。パンチコーナー部３１のコーナー１／４におけるＲｓ／Ｒｃは、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３とコーナー中心Ｃ１におけるＲｓ／Ｒｃの間にあればよく、好適には、４０％〜６０％とすることが望ましい。

次に、上記構成のプレス成形型１を用いて、ブランクシート４の４つの内向きコーナー部４１にコーナーフランジ部４２をプレス成形した実施例について、コーナーフランジ部４２に発生するひずみの抑制効果を評価した。
（実施例１〜実施例８）
ブランクシート４は、厚さ１．２ｍｍのアルミニウム合金（例えば、６０００系アルミニウム合金）からなる板材を用いた。成形後のコーナーフランジ部４２のコーナー半径Ｒｃを、７０ｍｍとし、コーナー中心のフランジ長さＬｃは、１６ｍｍとし、Ｒ止まり及び直辺部４Ｓのフランジ長さＬｓは、１１．３ｍｍとした。パンチ３は、パンチコーナー部３１のコーナー中心Ｃ１におけるＲｓ／Ｒｃを、８０．２％〜９８．４％、コーナー１／４におけるＲｓ／Ｒｃを、４３．７％〜５６．５％の範囲となるように、パンチ肩部３Ｓの形状を変化させた（すなわち、実施例１〜実施例８）。パンチ肩部３ＳのＲ止まりＣ２、Ｃ３におけるＲｓ／Ｒｃは、１４．６％で一定とした。

上記図７に示したプレス成形方法により、ダイ２とブランクホルダー５の間にブランクシート４を挟持し、パンチ３を上昇させて、矩形穴４Ａの穴縁部にフランジ部４Ｆを形成したときの、成形過程における最大主ひずみの推移を調べた。最大主ひずみは、有限要素法を用いた成形シミュレーションにより、パンチ３の上昇に伴いコーナーフランジ部４２の各部位に生じる歪み分布から求められ、成形完了時の最大値を最大主ひずみε1とした。表１に、実施例１〜実施例８のパンチ３について、各部におけるＲｓ／Ｒｃと、コーナーフランジ部４２に生じる最大主ひずみε1の関係を示した。

図８〜図１０には、一例として、実施例１のパンチ３を用いたコーナーフランジ部４２の成形過程を示している。図８に示す成形前の状態において（すなわち、ストローク量＝０ｍｍ）、ブランクシート４の矩形穴４Ａから露出するパンチ３の先端面３３には、内向きコーナー部４１のコーナー中心Ｃ１の近傍に凹部３２ｃが位置する。この状態から、図９に示すようにパンチ３が上昇するとき（すなわち、ストローク量＝２０ｍｍ）、凹部３２ｃの両側の２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂが、ブランクシート４に当接し、内向きコーナー部４１にコーナーフランジ部４２を徐々に立ち上げる。

パンチ肩部３Ｓは、直辺部３５との境界となりひずみが相対的に小さい部位であるＲ止まりＣ２、Ｃ３で、先にブランクシート４に当接し、コーナーフランジ部４２の成形が進行する。このとき、２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂは、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３側でＲｓ／Ｒｃが小さく、コーナー中心Ｃ１に向かってＲｓ／Ｒｃが滑らかに漸増するので、成形が進行するにつれて、２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂの輪郭線は外側へ大きくなる。これにより、２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂに当接する領域が徐々に広がる。一方、凹部３２ｃに対応するコーナー中心Ｃ１及びその近傍では、ブランクシート４に当接していない。

さらにパンチ３が上昇すると、２つの弧状凸部３２ａ、３２ｂが接近すると共に、凹部３２ｃが小さくなり、成形される領域が、コーナー中心Ｃ１側へ広がる。図１０に示すように、コーナー中心Ｃ１においてパンチ肩部３Ｓの下端が露出する位置まで上昇すると（すなわち、ストローク量＝９０ｍｍ）、コーナーフランジ部４２の成形が完了する。

図１１には、実施例１のパンチ３による成形過程を、コーナー中心Ｃ１とその両側のＲ止まりＣ２、Ｃ３における断面で比較して示している。図中の工程Ｓ１（すなわち、ストローク量＝１０ｍｍ）では、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３においては、パンチ３の上昇と共に、ブランクシート４の成形が開始されるが、コーナー中心Ｃ１においては、凹部３２ｃにより、パンチ３とブランクシート４は離れている。図中の工程Ｓ２（すなわち、ストローク量＝３０ｍｍ）において、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３ではコーナーフランジ部４２が略直角に立ち上がっているが、コーナー中心Ｃ１では、パンチ３とブランクシート４は離れたままである。ただし、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３での成形の進行に伴い、コーナー中心Ｃ１においても、ダイコーナー部２１のダイ肩部２Ｓに沿って、ブランクシート４が徐々に立ち上がる。

図中の工程Ｓ３（すなわち、ストローク量＝５０ｍｍ）では、コーナー中心Ｃ１における成形が進行しているが、パンチコーナー部３１の凹部３２ｃが徐々に小さくなることにより、ブランクシート４の変形も徐々に進行する。図中の工程Ｓ４（すなわち、ストローク量＝７０ｍｍ）のように、凹部３２ｃがコーナーフランジ部４２の上端位置に達すると、成形がほぼ完了し、内端縁４３から略直角に起立するコーナーフランジ部４２が形成される。

このように、パンチ３の肩半径Ｒｓがコーナー中心Ｃ１側ほど大きく、コーナー中心Ｃ１の位置に、ストローク方向Ｘに大きさが変化する凹部３２ｃを有することで、ブランクシート４と接触するタイミングが制御可能となる。具体的には、先端面３３側では、パンチコーナー部３１の直辺部３５との境界となるＲ止まりＣ２、Ｃ３及びその近傍が、ブランクシート４と接触し、先端面３３から離れるにつれて、接触領域がコーナー中心Ｃ１側へ広がる。その際に、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３でフランジ成形が完了しても、コーナー中心Ｃ１及びその近傍ではフランジ成形は完了しておらず、成形のタイミング差が生じることで、先にフランジ成形が施されるＲ止まりＣ２、Ｃ３及びその近傍でのフランジ部の線長の増加に寄与する。その後、パンチ３の上昇に伴い、次第にコーナー中心Ｃ１に向かって成形領域が拡大するが、それまでに、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３側で優先的にフランジ部の線長が増加しているので、コーナー中心Ｃ１及びその近傍でのフランジ部の線長の増加が抑制される。その結果、コーナー中心Ｃ１及びその近傍にひずみが局在化するのを抑制することができると考えられる。

（比較例１）
比較のため、パンチ３の形状を変更した以外は、実施例１と同様の方法で、ブランクシートのプレス成形を行った。図１２に示すように、パンチ６は、パンチ肩部６Ｓの肩半径を一定とし、パンチコーナー部６１のコーナー中心Ｃ１、コーナー１／４、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３におけるＲｓ／Ｒｃを、いずれも１４．６％とした。パンチ６以外のプレス成形型1の構成は、同様とし、ブランクシート４にコーナーフランジ部４２を形成した時の最大主ひずみε1を求めて、結果を表１に併記した。

図１３〜図１６には、比較例１のパンチ６を用いたコーナーフランジ部４２の成形過程と、各部の断面を示している。図１３に示す成形前の状態から（すなわち、ストローク量＝０ｍｍ）、図１４、図１５、図１６に示すようにパンチ６が上昇するとき（すなわち、ストローク量＝８ｍｍ、１６ｍｍ）、パンチコーナー部６１のパンチ肩部６Ｓが一定であるために、コーナー中心Ｃ１においても同時に成形が進行する。その場合、コーナー中心Ｃ１及びその近傍でフランジ部の線長の増加が、特に大きくなる。

表１に示すように、比較例１では、Ｒｓ／Ｒｃが１４．６％で一定であり、最大主ひずみε1は０．２３３となっている。これに対して、実施例１では、コーナーフランジ部４２の各部のＲｓ／Ｒｃを、コーナー中心Ｃ１へ向けて大きくすることにより、最大主ひずみε1は０．２０９に低減している。実施例２〜実施例８についても、最大主ひずみε1が０．２１０〜０．２２２と、いずれも比較例１よりもひずみが抑制されている。

図１７には、実施例１〜実施例４におけるコーナーフランジ部４２の各部のＲｓ／Ｒｃを、比較例１のコーナーフランジ部４２のＲｓ／Ｒｃと比較して示している。実施例１〜実施例４では、コーナーフランジ部４２のＲ止まりＣ２、Ｃ３におけるＲｓ／Ｒｃは、比較例１と同じで２０％以下の範囲にあり、コーナー１／４では、Ｒｓ／Ｒｃが４０％〜６０％の範囲内に、コーナー中心Ｃ１では、Ｒｓ／Ｒｃが８０％〜１００％の範囲内にある。このように、好適には、Ｒ止まりＣ２、Ｃ３から、コーナー１／４、コーナー中心Ｃ１へ向けて、Ｒｓ／Ｒｃが大きくなり、さらに各部におけるＲｓ／Ｒｃが上記範囲内にあるときに、比較例１に対するひずみの抑制効果が得られる。

上記実施形態においては、４つの内向きコーナー部４１を有する矩形穴に４つのコーナーフランジ部４２を形成する場合について説明したが、プレス成形型1は、少なくとも１つの内向きコーナー部４１をプレス成形するものであればよい。このとき、ブランクシート４は、矩形穴のような穴状の開口部に限らず、長手方向に湾曲した形状で、１つ又は２つ以上の内向きコーナー部４１を有する開口部であってもよい。

また、上記実施形態においては、車両サンルーフ用のガラス開口部に設けた内向きコーナー部に、その内端縁から起立するコーナーフランジ部４２を形成する場合について説明したが、これに限るものではない。本発明のプレス成形型1及びそれを用いたプレス成形方法は、車両用又は車両用以外の種々の部材に設けた開口部に適用することができ、同様の効果が得られる。

１ プレス成形型
２ ダイ
２１ ダイコーナー部
２Ｓ ダイ肩部
３ パンチ
３１ パンチコーナー部
３Ｓ パンチ肩部
４ ブランクシート
４１ 内向きコーナー部
４２ コーナーフランジ部
５ ブランクホルダー

Claims (5)

1. 内向きコーナー部の内端縁から起立するコーナーフランジ部を成形可能なプレス成形型であって、
   上記内向きコーナー部に沿うダイコーナー部を有するダイと、該ダイコーナー部と協働するパンチコーナー部を有するパンチとを備えており、
   該パンチコーナー部は、上記パンチの相対的なストローク方向の先端面において、コーナー中心の両側に配置される２つの弧状凸部と、当該２つの弧状凸部の間に形成される凹部とからなる輪郭形状を有し、
   上記先端面と平行な断面の輪郭形状は、上記断面が上記先端面から離れるにつれて上記凹部が小さくなると共に上記２つの弧状凸部が接近して、外向きコーナー形状に収束する、プレス成形型。
2. 上記パンチコーナー部における、上記先端面と側端面が交わる部分であるパンチ肩部は、上記コーナー中心に近いほど肩半径が大きい、請求項１に記載のプレス成形型。
3. 上記パンチコーナー部は、コーナー両端部であるＲ止まりにおける肩半径が、上記内向きコーナー部のコーナー半径の２０％以下である、請求項１又は２に記載のプレス成形型。
4. 上記パンチコーナー部は、上記コーナー中心における肩半径が、上記内向きコーナー部のコーナー半径の８０％〜１００％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス成形型。
5. 上記内向きコーナー部を設けるブランクシートは、アルミニウム合金板からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレス成形型。