金属製閉断面部材の製造方法
【課題】板状ワークを良好に閉断面化させることができる金属製閉断面部材の製造方法を提供する。
【解決手段】板状ワークＷ１から閉断面部材を製造するに際し、板状ワークを凸状にプレス成形するとともに頂面部Ｗ２に逆方向に突出する凸部Ｗ２ａを成形する第１成形工程と、板状ワークをダイ６１に保持した状態でパンチ６５により凸部を突出方向と逆方向にプレス成形し凸部を圧潰するとともに両側の側面部Ｗ３、Ｗ４を内方側へ変位させて板状ワークの内方側へ付勢した状態で該側面部の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅをパンチの両側面６５ｄ、６５ｃに当接させる第２成形工程と、パンチを板状ワークから抜き取り閉断面化させる第３成形工程とを備え、第２成形工程は、ダイの表面における板状ワークの凸部が圧潰された圧潰部Ｗ２ｄに対応する部位に凹部６３が設けられたダイを用いて行われる。
【解決手段】板状ワークＷ１から閉断面部材を製造するに際し、板状ワークを凸状にプレス成形するとともに頂面部Ｗ２に逆方向に突出する凸部Ｗ２ａを成形する第１成形工程と、板状ワークをダイ６１に保持した状態でパンチ６５により凸部を突出方向と逆方向にプレス成形し凸部を圧潰するとともに両側の側面部Ｗ３、Ｗ４を内方側へ変位させて板状ワークの内方側へ付勢した状態で該側面部の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅをパンチの両側面６５ｄ、６５ｃに当接させる第２成形工程と、パンチを板状ワークから抜き取り閉断面化させる第３成形工程とを備え、第２成形工程は、ダイの表面における板状ワークの凸部が圧潰された圧潰部Ｗ２ｄに対応する部位に凹部６３が設けられたダイを用いて行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属製の板状素材（板状ワーク）から閉断面状に形成された閉断面部材を製造する金属製閉断面部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、自動車等の車両において車体の基本構造の一部を構成するピラー部材、フロント及びリアのサイドフレーム、ダッシュパネルの前面下部に位置するダッシュクロスメンバ等の車体部材には、車体の強度及び剛性を確保し安全性を高める観点から高強度化及び高剛性化が求められ、しかも燃費性能向上のために軽量化が求められている。
【０００３】
これらの要請に応えるため、前記のような車体部材は、多くの場合、金属製の閉断面部材として構成されている。この金属製の閉断面部材の製造方法として、例えば鋼板などの金属製の板状ワークをプレス加工によりコ字形断面の両端部に外側へ張り出すフランジ部を一体成形した断面ハット状に形成し、この断面ハット状に形成された２枚の板状ワークのフランジ部を互いに重ね合わせて閉断面状にし、その後に、フランジ部を溶接して閉断面部材を製造する方法が一般に知られている。
【０００４】
断面ハット状に形成した２枚の板状ワークのフランジ部を互いに重ね合わせて製造する場合には、閉断面部材を製造するためにのみ用いる閉断面部材の両側に設けられるフランジ部によって軽量化が妨げられるとともにフランジ部を溶接する溶接部分が多くなることから、これを改善する方法として、１枚の板状ワークから閉断面部材を製造する方法がまた知られている。
【０００５】
１枚の板状ワークから閉断面部材を製造する方法として、例えば特許文献１には、概略方形の金属板の両側及び後端の３辺の縁部をフランジ部として残しかつ左右の中間に前後方向にのびる凸条を形成するように該凸条によって隔てられた左右２つの凹部を絞り加工する第１工程と、該凸条部分を潰して底部を形成するように固定部とパンチとの間で絞り加工しながら、該凹部の開口が向い合う方向に該フランジ部が突き合わされるまで該金属板の左右両半部分を曲げ合わす第２工程と、突き合わされた該フランジ部を溶接する第３工程とからなる吸熱用中空板状体の製造方法が開示されている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、金属板をプレス成形することで、断面平坦な連結部の両端から一対の閉断面構造体半部を立ち上がらせてなる半成品を製作する工程と、両閉断面構造体半部の間に挿入した偏平パンチにより連結部を内側から押圧して断面Ｖ字状に外側に隆起した屈曲部に成形しながら両閉断面構造体半部を更に立ち上がらせる工程と、両閉断面構造体半部間から偏平パンチを引き上げた後、両閉断面構造体半部の外端を相互に突き合わせて溶接する工程とを順次実行する閉断面構造体の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５３−６５２５７号公報
【特許文献２】特開２００６−１１６５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１に開示される方法を、複雑な閉断面形状を有する車体部材の製造に適用する場合には、閉断面化させるために固定部とパンチとの間で絞り加工することから、閉断面形状と同一形状の固定部とパンチを作る必要があり、複雑な閉断面形状を有する車体部材の製造に適用することはなかなか困難なものとなり得る。
【０００９】
これに対し、前記特許文献２に開示される方法によれば、断面平坦な連結部の両端から立ち上がる一対の閉断面構造体半部の間に挿入した偏平パンチにより該連結部を内側から押圧して断面Ｖ字状に外側に隆起する屈曲部を成形しながら両閉断面構造体半部を立ち上がらせ、両閉断面構造体半部間から偏平パンチを引き上げることにより両閉断面構造体半部の外端を相互に突き合わせて閉断面化することから、複雑な閉断面形状を有する車体部材の製造においても適用することが可能である。
【００１０】
しかしながら、偏平パンチにより断面平坦な連結部を内側から押圧して断面Ｖ字状に外側に隆起させ両閉断面構造体半部を立ち上がらせて閉断面化させる場合、偏平パンチを引き上げたときに、スプリングバックによって両閉断面構造体半部の外端を相互に突き合わせることができない場合があり、かかる場合には、両閉断面構造体半部を外方側から押圧することが必要となる。
【００１１】
そこで、この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたものであり、金属製の板状ワークから閉断面部材を製造するに際し、スプリングバックが生じることを抑制し、板状ワークを良好に閉断面化させることができる金属製閉断面部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本願の請求項１に係る金属製閉断面部材の製造方法は、金属製の板状ワークを凸状にプレス成形するとともに該板状ワークの凸状に成形される頂面部に該板状ワークの凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部を成形する第１成形工程と、前記板状ワークをダイに保持した状態でパンチにより前記凸部をその突出方向と逆方向にプレス成形することにより、該凸部を圧潰するとともに前記頂面部の両側の側面部をそれぞれ内方側へ変位させて該板状ワークの内方側へ付勢した状態で該側面部の端部をパンチの両側面にそれぞれ当接させる第２成形工程と、前記両側の側面部の端部がパンチの両側面にそれぞれ当接した状態で前記パンチを該板状ワークから抜き取り、前記両側の側面部をさらに内方側へ変位させて該板状ワークを閉断面化させる第３成形工程と、を備えた金属製閉断面部材の製造方法であって、前記第２成形工程は、前記ダイの表面における前記板状ワークの凸部の圧潰部に対応する部位に凹部が設けられたダイを用いて行われる、ことを特徴としたものである。
【００１３】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ダイに設けられる前記凹部は、断面曲線状又は断面角形状に形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１４】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記第１成形工程と前記第２成形工程の間に、前記板状ワークの側面部の頂面部側と反対側の端部を該板状ワークの内方側へ曲げ成形する曲げ成形工程をさらに備えている、ことを特徴としたものである。
【００１５】
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れか一に係る発明において、前記第３成形工程の後に、前記板状ワークの閉断面化された前記側面部の端部どうしを溶接する溶接工程をさらに備えている、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願の請求項１に係る金属製閉断面部材の製造方法によれば、第１成形工程において成形された板状ワークの頂面部における凸部を、第２成形工程においてパンチにより圧潰することにより板状ワークの側面部を内方側へ変位させて板状ワークの内方側へ付勢した状態で該側面部の端部をパンチの両側面にそれぞれ当接させ、第３成形工程でパンチを板状ワークから抜き取るので、板状ワークの両側の側面部がさらに内方側へ変位し、該板状ワークが閉断面化されることとなる。
【００１７】
その際に、ダイの表面における板状ワークの凸部の圧潰部に対応する部位に凹部が設けられたダイを用いて第２成形工程が行われることにより、凸部が圧潰されるときの変形量を大きくして板状ワークの側面部が板状ワークの内方側へ付勢する付勢力を大きくできるので、パンチを板状ワークから抜き取ったときに、スプリングバックが生じることを抑制することができ、板状ワークの側面部の端部どうしを良好に突き合わせ、板状ワークを良好に閉断面化させることができる。板状ワークを閉断面化させるために板状ワークの側面部を外方側から押圧する工程を別途設けることなく、板状ワークから良好に閉断面部材を製造することができる。更に、前記特許文献２に開示される方法では、閉断面化させるために外側に隆起する屈曲部を形成する必要があり、閉断面部材の形状が制限され、パンチにより押圧された部分が平坦な閉断面部材を製造することができないが、本願発明によれば、閉断面化させるために閉断面部材の形状が制限されることなく、パンチにより押圧された部分が平坦な閉断面部材を製造することができる。
【００１８】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、ダイに設けられる凹部は、断面曲線状又は断面角形状に形成されていることにより、前記効果をより具体的に実現することができる。
【００１９】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、第１成形工程と第２成形工程の間に、板状ワークの側面部の頂面部側と反対側の端部を板状ワークの内方側へ曲げ成形する曲げ成形工程をさらに備えていることにより、両側の側面部をそれぞれ内方側へ変位させる際に、側面部の内方側への変位を少なくし、より精度良く閉断面部材を製造することができる。
【００２０】
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、第３成形工程の後に、板状ワークの閉断面化された側面部の端部どうしを溶接する溶接工程をさらに備えていることにより、閉断面部材の接合強度を高めることができ、より強固な閉断面部材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る金属製閉断面部材を備えた自動車の車体構造を模式的に示す側面図である。
【図２】本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレームを概略的に示す斜視図である。
【図３】図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿ったフロントサイドフレームを概略的に示す断面図である。
【図４】板状ワークをプレス成形するための第１のプレス成形装置のプレス成形型を示す斜視図である。
【図５】図４におけるＹ５−Ｙ５線に沿ったプレス成形型の断面図である。
【図６】第１のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図である。
【図７】第１のプレス成形装置によってプレス成形された板状ワークを示す斜視図である。
【図８】図７におけるＹ８−Ｙ８線に沿った板状ワークの断面図である。
【図９】板状ワークの側面部の端部を曲げ成形するための曲げ成形装置の曲げ成形型を示す断面図である。
【図１０】曲げ成形工程を説明するための説明図である。
【図１１】曲げ成形工程を説明するための説明図である。
【図１２】板状ワークの凸部をプレス成形するための第２のプレス成形装置のプレス成形型を示す断面図である。
【図１３】第２のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図である。
【図１４】第２のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図である。
【図１５】第２のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図である。
【図１６】板状ワークの凸部をプレス成形するための第２のプレス成形装置の別のプレス成形型を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」などの特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る金属製閉断面部材を備えた自動車の車体構造を模式的に示す側面図である。本実施形態では、金属製の板状ワークを閉断面状に形成して製造する金属製閉断面部材として、図１に示すように自動車のサイドボディ１０に結合されるフロントサイドフレーム２０を例に説明するが、これに限定されるものでなく、サイドボティ１０に結合されるリアサイドフレーム３０などの閉断面状に形成されるその他の車体部材に適用してもよく、さらには、車体部材に限らず閉断面状に形成されるその他の金属製の閉断面部材に適用することも可能である。
【００２４】
図２は、本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレームを概略的に示す斜視図である。また、図３は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿ったフロントサイドフレームを概略的に示す断面図であり、図３の（ａ）は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線に沿ったフロントサイドフレームを概略的に示す断面図、図３の（ｂ）は、図２におけるＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿ったフロントサイドフレームを概略的に示す断面図である。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレーム２０は、長手方向に延びるとともに閉断面状に形成される閉断面部材として構成されており、上面部２１と、下面部２２と、右側面部２３と、左側面部２４と、上面部２１から右側面部２３に向かって右斜め下方に傾斜する第１の傾斜側面部２５と、上面部２１から左側面部２４に向かって左斜め下方に傾斜する第２の傾斜側面部２６と、下面部２２から右側面部２３に向かって右斜め上方に傾斜する第３の傾斜側面部２７と、下面部２２から左側面部２４に向かって左斜め上方に傾斜する第４の傾斜側面部２８によって中空部２９を有する断面略八角形状に形成されている。
【００２６】
フロントサイドフレーム２０は、上面部２１と下面部２２とが長手方向に沿って略平行に成形されるとともに短手方向の断面長さが略同一に成形されているが、図２に示すように、断面形状は長手方向において変化して成形されている。フロントサイドフレーム２０は、図３（ａ）に示す断面においては、左側面部２４、第１の傾斜側面部２５及び第３の傾斜側面部２７が、図３（ｂ）に示す断面における左側面部２４、第１の傾斜側面部２５及び第３の傾斜側面部２７のそれぞれの断面長さよりも短い断面長さを有するように形成され、右側面部２３、第２の傾斜側面部２６及び第４の傾斜側面部２８が、図３（ｂ）に示す断面における右側面部２３、第２の傾斜側面部２６及び第４の傾斜側面部２８のそれぞれの断面長さよりも長い断面長さを有するように形成されている。
【００２７】
また、フロントサイドフレーム２０では、下面部２２に対する第３の傾斜側面部２７の傾斜角度及び下面部２２に対する第４の傾斜側面部２８の傾斜角度はそれぞれ、長手方向に一定の所定の角度で形成されており、右側面部２３及び第１の傾斜側面部２５には中空部２９の内方側に窪む複数のビード３１が形成されている。
【００２８】
次に、このようにして構成される本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレーム２０の製造方法について説明する。
本実施形態では、フロントサイドフレーム２０を製造するに際し、先ず、例えば鋼板などの略平板状に形成された矩形状の金属製の板状素材（板状ワーク）を用意し、この板状ワークを凸状にプレス成形し、具体的にはドロー（絞り）成形し、フロントサイドフレーム２０の形状に応じた所定形状に成形する。
【００２９】
図４は、板状ワークをプレス成形するための第１のプレス成形装置のプレス成形型を示す斜視図であり、図５は、図４におけるＹ５−Ｙ５線に沿った第１のプレス成形装置のプレス成形型の断面図である。なお、図４では、プレス成形型のダイの下面に設けられる凹部とプレス成形型のブランクホルダ内に設けられるパンチとを実線で示し、図５では、ブランクホルダに保持される板状ワークも示している。
【００３０】
板状ワークＷ１をプレス成形するための第１のプレス成形装置は、図４及び図５に示すように、板状ワークＷ１を凸状にプレス成形するとともに板状ワークＷ１の凸状に成形される頂面部に板状ワークＷ１の凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部を成形するためのダイ４５及びパンチ４２であって相対的に移動されるダイ４５及びパンチ４２と、板状ワークＷ１をダイ４５と挟持するブランクホルダ４１とを有するプレス成形型（第１のプレス成形型）４０を備えている。
【００３１】
プレス成形型４０のダイ４５には、その下面４５ａに凹状に窪む凹部４５ｂが設けられ、凹部４５ｂ内に板状ワークＷ１をプレス成形するための成形空間４５ｃが形成されている。ダイ４５に設けられる凹部４５ｂは、フロントサイドフレーム２０の形状に応じて所定形状に形成され、略平面状に形成される底面部４５ｄと、底面部４５ｄから右斜め下方に傾斜する第１の傾斜壁部４５ｅと、第１の傾斜壁部４５ｅから垂直方向下方に延びる右縦壁部４５ｆと、底面部４５ｄから左斜め下方に傾斜する第２の傾斜壁部４５ｉと、第２の傾斜壁部４５ｉから垂直方向下方に延びる左縦壁部４５ｊとを備えている。また、凹部４５ｂの底面部４５ｄには、底面部４５ｄから成形空間４５ｃの内方側に向かって断面円弧状に突出する凸部４５ｍが設けられ、この凸部４５ｍは、図４に示すように、底面部４５ｄにおいて長手方向に連続して設けられている。
【００３２】
プレス成形型４０のパンチ４２は、ブランクホルダ４１の内周面部４１ａに外周面部４２ａが嵌め合わせられるとともに、図示しないパンチ移動機構によって上下方向に移動され、ダイ４５に対して相対的に移動されるようになっている。パンチ４２は、ダイ４５との間で板状ワークＷ１をプレス成形するために、フロントサイドフレーム２０の形状に応じて所定形状に形成され、パンチ４２の頭部は、略平面状に形成される上面部４２ｄと、上面部４２ｄから右斜め下方に傾斜する第１の傾斜壁部４２ｅと、第１の傾斜壁部４２ｅから垂直方向下方に延び外周面部４２ａの一部を構成する右縦壁部４２ｆと、上面部４２ｄから左斜め下方に傾斜する第２の傾斜壁部４２ｉと、第２の傾斜壁部４２ｉから垂直方向下方に延び外周面部４２ａの一部を構成する左縦壁部４２ｊとを備えている。また、パンチ４２の上面部４２ｄには、上面部４２ｄから断面円弧状に窪む凹部４２ｍが設けられ、この凹部４２ｍは、上面部４２ｄにおいて長手方向に連続して設けられている。
【００３３】
プレス成形型４０のブランクホルダ４１は、板状ワークＷ１をダイ４５に対して押さえるためのものであり、板状ワークＷ１を保持した状態で板状ワークＷ１をダイ４５と挟持するように、図示しないブランクホルダ移動機構によって上下方向に移動されるようになっている。
【００３４】
また、前記第１のプレス成形装置は、該第１のプレス成形装置を総合的に制御する第１のプレス成形装置用制御ユニット（不図示）を備えており、該第１のプレス成形装置用制御ユニットは、パンチ４２及びブランクホルダ４１の移動機構などの各種作動を制御する。なお、前記第１のプレス成形装置用制御ユニット、並びに後述する第２のプレス成形装置用制御ユニット及び曲げ成形装置用制御ユニットは、例えばマイクロコンピュータを主要部として構成されている。
【００３５】
このようにして構成されるプレス成形型４０を備えた第１のプレス成形装置では、板状ワークＷ１をブランクホルダ４１とダイ４５とにより挟持した状態で、パンチ４２をダイ４５の成形空間４５ｃ内に移動させて板状ワークＷ１をプレス成形することにより、フロントサイドフレーム２０の形状に応じて所定形状に板状ワークＷ１がプレス成形されるようになっている。なお、ダイ４５には、凹部４５ｂの第２の傾斜壁部４５ｉ及び左縦壁部４５ｊにビード３１の形状に応じて成形空間４５ｃの内方側に向かって突出するビード形成用突出部（不図示）が形成され、パンチ４２には、第２の傾斜壁部４２ｉ及び左縦壁部４２ｊにビード３１の形状に応じて凹状に窪むビード形成用溝部（不図示）が形成されている。
【００３６】
第１のプレス成形装置を用いて板状ワークＷ１をプレス成形する際には、図５に示すように、ブランクホルダ４１とダイ４５とが離間して配置され、パンチ４２の上面部４２ｄがブランクホルダ４１の上面部４１ｂよりも下方に配置された状態で、板状ワークＷ１がブランクホルダ４１の上面部４１ｂに保持される。そして、プレス成形型４０のブランクホルダ４１が上方へ移動され、ブランクホルダ４１とダイ４５とにより板状ワークＷ１の短手方向の両端部が挟持された後に、パンチ４２が上方へ移動され、パンチ４２がダイ４５の成形空間４５ｃ内に移動され、板状ワークＷ１がプレス成形される。
【００３７】
図６は、第１のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図であり、図６の（ａ）は、ブランクホルダとダイとにより板状ワークが挟持された後に、パンチが上方へ移動されて板状ワークがプレス成形されている状態を示し、図６の（ｂ）は、パンチがさらに上方へ移動されて板状ワークがさらにプレス成形された状態を示している。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、板状ワークＷ１がブランクホルダ４１とダイ４５により挟持された状態で、パンチ４２がダイ４５の成形空間４５ｃ内に移動されることにより、パンチ４２の上面部４２ｄによって板状ワークＷ１が断面台形状にプレス成形される。さらにパンチ４２が上方へ移動されると、図６（ｂ）に示すように、板状ワークＷ１がさらにプレス成形され、パンチ４２とダイ４５とにより板状ワークＷ１が所定形状に成形される。
【００３９】
図７は、第１のプレス成形装置によってプレス成形された板状ワークを示す斜視図であり、図８は、図７におけるＹ８−Ｙ８線に沿った板状ワークの断面図である。図７及び図８に示すように、板状ワークＷ１は、ブランクホルダ４１とダイ４５とにより挟持された板状ワークＷ１の短手方向の両端部を除く短手方向の中央部分がダイ４５に対するパンチ４２の移動方向に突出させられて凸状にプレス成形され、頂面部Ｗ２と、該頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４とを有している。
【００４０】
プレス成形された板状ワークＷ１は、ダイ４５に設けられる凹部４５ｂの底面部４５ｄとパンチ４２の上面部４２ｄとにより頂面部Ｗ２が成形され、頂面部Ｗ２には、底面部４５ｄに設けられた凸部４５ｍと上面部４２ｄに設けられた凹部４２ｍとにより板状ワークＷ１の凸状に突出する方向と逆方向に断面円弧状に突出する凸部Ｗ２ａが長手方向に連続して設けられている。また、頂面部Ｗ２は、図７に示すように、凸部Ｗ２ａによって凸部Ｗ２ａの右側に位置する右頂面部Ｗ２ｂと凸部Ｗ２ａの左側に位置する左頂面部Ｗ２ｃとに分割され、頂面部Ｗ２の凸部Ｗ２ａによって分割される部分Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃの短手方向における断面長さが長手方向において変化するように成形されている。
【００４１】
頂面部Ｗ２の右側には、ダイ４５に設けられる凹部４５ｂの第１の傾斜壁部４５ｅ及び右縦壁部４５ｆとパンチ４２の第１の傾斜壁部４２ｅ及び右縦壁部４２ｆとにより側面部Ｗ３が成形され、側面部Ｗ３は、凹部４５ｂの第１の傾斜壁部４５ｅとパンチ４２の第１の傾斜壁部４２ｅとにより成形され頂面部Ｗ２の右頂面部Ｗ２ｂから右斜め下方に傾斜する第１の右側面部Ｗ３ａと、凹部４５ｂの右縦壁部４５ｆとパンチ４２の右縦壁部４２ｆとにより成形され第１の右側面部Ｗ３ａから垂直方向下方に延びる第２の右側面部Ｗ３ｂとを有している。
【００４２】
一方、頂面部Ｗ２の左側には、ダイ４５に設けられる凹部４５ｂの第２の傾斜壁部４５ｉ及び左縦壁部４５ｊとパンチ４２の第２の傾斜壁部４２ｉ及び左縦壁部４２ｊとにより側面部Ｗ４が成形され、側面部Ｗ４は、凹部４５ｂの第２の傾斜壁部４５ｉとパンチ４２の第２の傾斜壁部４２ｉとにより成形され頂面部Ｗ２の左頂面部Ｗ２ｃから左斜め下方に傾斜する第１の左側面部Ｗ４ａと、凹部４５ｂの左縦壁部４５ｊとパンチ４２の左縦壁部４２ｊとにより成形され第１の左側面部Ｗ４ａから垂直方向下方に延びる第２の左側面部Ｗ４ｂを有している。
【００４３】
プレス成形された板状ワークＷ１にはまた、凹部４５ｂの第２の傾斜壁部４５ｉ及び左縦壁部４５ｊに形成される前記ビード形成用突出部とパンチ４２の第２の傾斜壁部４２ｉ及び左縦壁部４２ｊに形成される前記ビード形成用溝部とにより、側面部Ｗ４、具体的には第１及び第２の左側面部Ｗ４ａ、Ｗ４ｂにビードＷ４ｆが形成される。
【００４４】
また、頂面部Ｗ２に設けられる凸部Ｗ２ａ、右頂面部Ｗ２ｂ及び左頂面部Ｗ２ｃはそれぞれ、フロントサイドフレーム２０の下面部２２、第４の傾斜側面部２８及び第３の傾斜側面部２７の形状に応じて成形され、側面部Ｗ３の第１の右側面部Ｗ３ａがフロントサイドフレーム２０の左側面部２４の形状に応じて成形され、側面部Ｗ３の第２の右側面部Ｗ３ｂがフロントサイドフレーム２０の第２の傾斜側面部２６及び上面部２１の形状に応じて成形され、側面部Ｗ４の第１の左側面部Ｗ４ａがフロントサイドフレーム２０の右側面部２３の形状に応じて成形され、側面部Ｗ４の第２の左側面部Ｗ４ｂがフロントサイドフレーム２０の第１の傾斜側面部２５及び上面部２１の形状に応じて成形されている。
【００４５】
本実施形態では、板状ワークＷ１をブランクホルダ４１とダイ４５とにより挟持した状態で、パンチ４２をダイ４５の成形空間４５ｃ内に移動させているが、パンチ４２を固定した状態で、板状ワークＷ１を挟持したブランクホルダ４１とダイ４５とをパンチ４２に対して相対的に移動させてプレス成形するようにしてもよい。
【００４６】
このようにしてプレス成形型４０を備えた第１のプレス成形装置によって板状ワークＷ１がプレス成形された後、プレス成形された板状ワークＷ１は、図示しないブランキング手段によって、図８に示すブランキングラインＬ１の下側に位置する部分がブランキングされ、ブランクホルダ４１とダイ４５とにより挟持される板状ワークＷ１の短手方向における両端部Ｗ５が切り取られる。
【００４７】
次に、板状ワークＷ１は、側面部Ｗ３、Ｗ４の端部、具体的には、図８に示す側面部Ｗ３の第２の右側面部Ｗ３ｂの頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、及び、側面部Ｗ４の第２の左側面部Ｗ４ｂの頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ４ｅが内方側へ曲げ成形される。図９は、第１のプレス成形装置によってプレス成形された板状ワークの側面部の端部を曲げ成形するための曲げ成形装置の曲げ成形型を示す断面図である。
【００４８】
図９に示すように、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅを板状ワークＷ１の内方側へ曲げ成形するための曲げ成形装置は、凸状にプレス成形された板状ワークＷ１を保持するための第１のダイ５１と、第１のダイ５１の外周面５１ａに嵌め合わせられる第２のダイ５２と、第２のダイ５２を支持する第３のダイ５３と、第１のダイ５１の下方に配置される第４のダイ５４と、第１のダイ５１に対向して配置され、図示しないパンチ移動機構によって上下方向に移動可能に構成されるパンチ５５と、を有する曲げ成形型５０を備えている。
【００４９】
曲げ成形型５０の第１のダイ５１は、図示しない付勢手段によって上方へ付勢され、図９に示すように第４のダイ５４と離間した状態で配置されている。第１のダイ５１の上面５１ｂは、その右側部分が、プレス成形された板状ワークＷ１の側面部Ｗ４、具体的には第２の左側面部Ｗ４ｂの端部Ｗ４ｅを曲げ成形するために、第２の左側面部Ｗ４ｂの曲げ成形すべき端部Ｗ４ｅが第２のダイ５２の上方に位置付けられた状態でプレス成形された板状ワークＷ１を保持するように、頂面部Ｗ２及び側面部Ｗ４の形状に応じて形成されている。また、第１のダイ５１の上面５１ｂの左側部分は、プレス成形された板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、具体的には第２の右側面部Ｗ３ｂの端部Ｗ３ｅを曲げ成形するために、第２の右側面部Ｗ３ｂの曲げ成形すべき端部Ｗ３ｅが第２のダイ５２の上方に位置付けられた状態でプレス成形された板状ワークＷ１を保持するように、頂面部Ｗ２及び側面部Ｗ３の形状に応じて形成されている。
【００５０】
一方、曲げ成形型５０のパンチ５５は、第１のダイ５１の上面５１ｂの右側部分に保持された、プレス成形された板状ワークＷ１を押圧するための右側パンチ５５ａと、第１のダイ５１の上面５１ｂの左側部分に保持された板状ワークＷ１を押圧するための左側パンチ５５ｂとを備えている。
【００５１】
また、前記曲げ成形装置には、パンチ５５の移動機構を制御する曲げ成形装置用制御ユニットが備えられており、該制御ユニットは、パンチ５５、具体的には右側パンチ５５ａ及び左側パンチ５５ｂの上下方向の移動を制御する。
【００５２】
前記曲げ成形装置を用いて板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅを曲げ成形する際には、図９に示すように、第１のダイ５１が前記付勢手段によって上方へ付勢された状態で、プレス成形された板状ワークＷ１が、第１の左側面部Ｗ４ａを下側にして第１のダイ５１の上面５１ｂの右側部分に保持される。そして、曲げ成形型５０のパンチ５５が下方へ移動され、パンチ５５と第２のダイ５２とにより曲げ成形が行われる。
【００５３】
図１０及び図１１は、曲げ成形工程を説明するための説明図であり、図１０は、パンチが下降してパンチとプレス成形された板状ワークとが接触した状態を示し、図１１は、パンチがさらに下降して第１のダイと第４のダイとが接触し、プレス成形された板状ワークの側面部の端部が曲げ成形された状態を示している。
【００５４】
図１０に示すように、第１のダイ５１の上面５１ｂに板状ワークＷ１が保持された状態で、パンチ５５が下降されると、パンチ５５の右側パンチ５５ａと板状ワークＷ１とが接触する。この状態からさらに、パンチ５５が下方へ移動されると、パンチ５５の右側パンチ５５ａと第１のダイ５１とにより板状ワークＷ１を挟んだ状態でパンチ５５の右側パンチ５５ａと第２のダイ５２とにより側面部Ｗ４の第２の右側面部Ｗ４ｂの端部Ｗ４ｅが内方側へ曲げ成形され、図１１に示すように、第１のダイ５１が第４のダイ５４に接触すると、パンチ５５の下方への移動が停止され、曲げ成形を終了する。
【００５５】
板状ワークＷ１の側面部Ｗ４の端部Ｗ４ｅの曲げ成形が終了すると、パンチ５５が上方へ移動され、第１のダイ５１及び第１のダイ５１に保持された板状ワークＷ１が上方へ移動されて最初の位置に戻される。そして、図１１において二点鎖線で示すように、凸状にプレス成形された板状ワークＷ１を９０度回転させて、板状ワークＷ１が、第１の右側面部Ｗ３ａを下側にして第１のダイ５１の上面５１ｂの左側部分に保持され、同様にして、左側パンチ５５ｂと第２のダイ５２とにより側面部Ｗ３の第２の左側面部Ｗ３ｂの端部Ｗ３ｅが内方側へ曲げ成形される。
【００５６】
このようにして、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがともに内方側へ曲げ成形された後、板状ワークＷ１は、頂面部Ｗ２に設けられた凸部Ｗ２ａがその突出方向と逆方向である板状ワークＷ１の凸状に突出する方向にプレス成形され、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ内方側へ変位させられる。
【００５７】
図１２は、板状ワークの凸部をプレス成形するための第２のプレス成形装置のプレス成形型を示す断面図であり、図１２には、プレス成形型に保持された板状ワークも示している。また、図１３から図１５は、第２のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図であり、図１３には、板状ワークの凸部をプレス成形した状態が示され、図１４には、ストリッパ部材を回転移動した状態が示され、図１５には、板状ワークからパンチを抜き取った状態が示されている。
【００５８】
図１２に示すように、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをプレス成形するための第２のプレス成形装置は、板状ワークＷ１を保持するためのダイ６１と、ダイ６１の上方に配置され、ダイ６１に保持された板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをその突出方向と逆方向である板状ワークＷ１の凸状に突出する方向にプレス成形するためのパンチ６５とを有するプレス成形型（第２のプレス成形型）６０を備えている。
【００５９】
プレス成形型６０のダイ６１には、その中央部に板状ワークＷ１を保持するための突出部６２が設けられ、該突出部６２には、その上面６２ａの略中央部に、図１２から図１５では誇張して示しているが、上面６２ａより僅かに下側に断面曲線状に窪んで形成される凹部６３が形成されている。凹部６３は、上面６２ａにおける短手方向の断面長さＬ２１が、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの断面円弧長Ｌ１１と略同一若しくはそれより短い長さを有するように形成され、長手方向に連続して形成されている。この凹部６３は、後述するように、パンチ６５により板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをプレス成形して圧潰させるときに、ダイ６１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部に対応する部位に設けられている。
【００６０】
プレス成形型６０のダイ６１にはまた、突出部６２の左右両側に断面Ｌ字状に形成されたストリッパ部材６４ａ、６４ｂが取り付けられている。このストリッパ部材６４ａ、６４ｂは、後述するように、パンチ６５により板状ワークＷ１の頂面部Ｗ２における凸部Ｗ２ａをプレス成形し、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅをパンチ６５の側面に当接させた後に、板状ワークＷ１からパンチ６５を抜き取るときに板状ワークＷ１を押さえるためのものである。
【００６１】
ストリッパ部材６４ａ、６４ｂはそれぞれ、その下部が、図示しない回動駆動機構によってダイ６１に対して回動可能に取り付けられた回動軸６４ｃ、６４ｄに固定して取り付けられている。これにより、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂは、前記回動駆動機構の作動を制御することで、図１４に示すように、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂはそれぞれ、ダイ６１に取り付けられていない他方の端部が、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで回転移動されるようになっている。
【００６２】
プレス成形型６０のパンチ６５は、図１２に示すように、上面６５ａと、下面６５ｂと、右側面６５ｃと、左側面６５ｄとを備え、断面矩形状に形成され、長手方向に連続して形成されている。パンチ６５の下面６５ｂは、フロントサイドフレーム２０の下面部２２の形状に応じて形成され、その短手方向における断面長さが凸部Ｗ２ａの断面円弧状Ｌ１１と略同一の断面長さＬ３１を有するように形成されている。このようにして形成されたパンチ６５は、図示しないパンチ移動機構によって上下方向に移動されるようになっている。
【００６３】
また、前記第２のプレス成形装置には、該第２のプレス成形装置を総合的に制御する第２のプレス成形装置用制御ユニット（不図示）が備えられており、該第２のプレス成形装置用制御ユニットは、パンチ６５の移動機構及びストリッパ部材６４ａ、６４ｂの回動駆動機構などの各種作動を制御する。
【００６４】
このようにして構成されるプレス成形型６０を備えた第２のプレス成形装置は、板状ワークＷ１をプレス成形型６０のダイ６１に、該ダイ６１の上面６２ａに板状ワークＷ１の頂面部Ｗ２が配置されるように保持した状態で、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをパンチ６５により板状ワークＷ１の凸状に突出する方向にプレス成形して圧潰し、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させて側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅをそれぞれ板状ワークＷ１の弾性力によって板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５の側面６５ｄ、６５ｃに当接させて、その後に、パンチ６５を板状ワークＷ１から上方に抜き取ることにより、板状ワークＷ１の弾性力によって板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしを突き合わせて閉断面化することができるようになっている。
【００６５】
本実施形態では、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａは、パンチ６５が下死点まで移動して該凸部Ｗ２ａがプレス成形され圧潰されたとき、内方側へ変位する側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ６５の側面６５ｄ、６５ｃと当接しない場合、側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが突き合わせられ板状ワークＷ１が閉断面化されるように形成されており、ダイ６１に設けられる凹部６３は、パンチ６５が下死点まで移動して凸部Ｗ２ａが圧潰された圧潰部に対向する部位に形成されている。
【００６６】
第２のプレス成形装置を用いて板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをパンチ６５によりプレス成形する際には、図１２に示すように、板状ワークＷ１の頂面部Ｗ２がダイ６１の突出部６２の上面６２ａに保持され、板状ワークＷ１がプレス成形型６０のダイ６１に保持される。
【００６７】
板状ワークＷ１が、ダイ６１に保持されるとパンチ６５が下方へ移動され、図１３に示すように、凸部Ｗ２ａがパンチ６５によりその突出方向と逆方向である下方に押圧され、左頂面部Ｗ２ｃ及び側面部Ｗ４は、板状ワークＷ１を閉じる方向に（図１３において反時計回り方向に）内方側へ変位し、右頂面部Ｗ２ｂ及び側面部Ｗ３は、板状ワークＷ１を閉じる方向に（図１３において時計回り方向に）内方側へ変位する。
【００６８】
パンチ６５が下死点まで移動し、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａがパンチ６５によりプレス成形され圧潰されると、図１３に示すように、凸部Ｗ２ａが圧潰された圧潰部Ｗ２ｄが形成されるとともに、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ内方側へ変位させられて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃにそれぞれ当接する。側面部Ｗ３の端部Ｗ３ｅが板状ワークＷ１の内方側へ所定の付勢力Ｆ１で付勢した状態でパンチの左側面６５ｄに当接し、側面部Ｗ４の端部Ｗ４ｅが板状ワークＷ１の内方側へ所定の付勢力Ｆ２で付勢した状態でパンチ６５の右側面６５ｃに当接する。
【００６９】
そして、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ板状ワークＷ１の内方側へ変位され、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４が板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがそれぞれパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃと当接した後には、図１４に示すように、前記回動駆動機構の作動が制御されてストリッパ部材６４ａ、６４ｂが回転移動され、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂのダイ６１に取り付けられていない他方の端部が、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで移動される。
【００７０】
本実施形態では、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをパンチ６５により圧潰した後に、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂを回転移動させているが、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａを圧潰するパンチ６５の移動に連動させてストリッパ部材６４ａ、６４ｂを回転移動させ、ダイ６１に取り付けられていないストリッパ部材６４ａ、６４ｂの他方の端部を板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで移動させるようにしてもよい。
【００７１】
両側の側面部Ｗ３、Ｗ４が板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃにそれぞれ当接するとともに、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂの端部が板状ワークＷ１の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで移動した後、図１５に示すように、パンチ６５が上方へ移動され、パンチ６５が板状ワークＷ１から抜き取られる。
【００７２】
頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取ると、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４はそれぞれ付勢力Ｆ１、Ｆ２によってさらに板状ワークＷ１の内方側へ変位し、側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが突き合わせられ、板状ワークＷ１が閉断面化される。なお、板状ワークＷ１は、パンチ６５を抜き取るときにストリッパ部材６４ａ、６４ｂにより押さえられている。
【００７３】
図１２から図１５では、板状ワークＷ１をダイ６１に保持した状態でパンチ６５により凸部Ｗ２ａをプレス成形することにより、該凸部Ｗ２ａを圧潰するとともに頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃに当接させる工程と、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取り閉断面化させる工程とを説明するために、フロントサイドフレーム２０の図３（ａ）に示す断面に対応する断面について示しているが、図３（ｂ）に示す断面に対応する断面などのその他の断面についても同時にプレス成形され、閉断面化される。
【００７４】
図１５に示すように、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが突き合わせられ板状ワークＷ１が閉断面化された後には、板状ワークＷ１の閉断面化された側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが、例えばレーザ溶接などの溶接によって接合され、１枚の板状ワークＷ１から閉断面部材としてのフロントサイドフレーム２０が製造される。
【００７５】
なお、本実施形態では、ドロー成形によって板状ワークＷ１を凸状にプレス成形し、板状ワークＷ１の頂面部Ｗ２に板状ワークＷ１の凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部Ｗ２ａを成形しているが、例えば張出し成形などのその他のプレス成形を用いて成形するようにしてもよい。また、本実施形態では、ダイ６１に設けられる凹部６３は、断面曲線状に形成されているが、断面矩形状や断面台形状など断面角形状に形成するようにしてよい。
【００７６】
このように、本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレーム２０の製造方法では、板状ワークＷ１を凸状にプレス成形するとともに板状ワークＷ１の凸状に成形される頂面部Ｗ２に板状ワークＷ１の凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部Ｗ２ａを成形する第１成形工程と、板状ワークＷ１をダイ６１に保持した状態でパンチ６５により凸部Ｗ２ａをその突出方向と逆方向にプレス成形することにより、凸部Ｗ２ａを圧潰するとともに頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅをパンチ６５の両側面Ｗ６５ｄ、６５ｃにそれぞれ当接させる第２成形工程と、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃにそれぞれ当接した状態でパンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取り、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をさらに内方側へ変位させて板状ワークＷ１を閉断面化させる第３成形工程とを備え、第２成形工程は、ダイ６１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部Ｗ２ｄに対応する部位に凹部６３が設けられたダイ６１を用いて行われる。
【００７７】
これにより、凸部Ｗ２ａが圧潰されるときの変形量を大きくして板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４が板状ワークＷ１の内方側へ付勢する付勢力Ｆ１、Ｆ２を大きくできるので、パンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取ったときに、スプリングバックが生じることを抑制することができ、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしを良好に突き合わせ、板状ワークＷ１を良好に閉断面化させることができる。板状ワークＷ１を閉断面化させるために板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４を外方側から押圧する工程を別途設けることなく、板状ワークＷ１から良好に閉断面部材２０を製造することができる。更に、本実施形態に係る製造方法では、閉断面化させるために閉断面部材の形状が制限されることなく、パンチにより押圧された部分が平坦な閉断面部材を製造することができる。
【００７８】
また、第１成形工程と第２成形工程の間に、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅを板状ワークＷ１の内方側へ曲げ成形する曲げ成形工程をさらに備えていることにより、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させる際に、側面部Ｗ３、Ｗ４の内方側への変位を少なくし、より精度良く閉断面部材を製造することができる。
【００７９】
更に、第３成形工程の後に、板状ワークＷ１の閉断面化された側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしを溶接する溶接工程をさらに備えていることにより、閉断面部材２０の接合強度を高めることができ、より強固な閉断面部材を製造することができる。
【００８０】
本実施形態では、板状ワークＷ１の板厚として１．２ｍｍのものを用いたときに凹部６３の最大深さを０．３ｍｍとすることで、すなわちパンチ６５とダイ６１との間に形成される空間（間隙）の最も大きい空間を板状ワークＷ１の板厚の１．２５倍とすることで、板状ワークＷ１を良好に閉断面化させることができた。なお、ダイ６１に設けられる凹部６３は、パンチ６５による凸部Ｗ２ａのプレス成形時に、パンチ６５とダイ６１との間に形成される空間の最も大きい空間が板状ワークＷ１の板厚の１．２から１．４倍とするように形成することが好ましい。
【００８１】
前述した実施形態では、第２のプレス成形装置のプレス成形型６０において、ダイ６１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部Ｗ２ｄに対応する部位に設けられる凹部６３が、ダイ６１の突出部６２の上面６２ａに連続して上面６２ａから窪んで形成されているが、上面６２ａと凹部６３との間にフロントサイドフレーム２０の第３の傾斜側面部２７及び第４の傾斜側面部２８の形状に応じた傾斜部を設けるようにしてもよい。
【００８２】
図１６は、板状ワークの凸部をプレス成形するための第２のプレス成形装置の別のプレス成形型を示す断面図である。図１６に示すプレス成形型７０は、プレス成形型６０のダイ６１の上面６２ａと凹部６３との間に傾斜部が設けられるとともにパンチ６５の下面の両側にも該傾斜部に対応する傾斜部が設けられること以外は、プレス成形型６０と同様であるので、同様の構成について同一符号を付して説明を省略する。なお、図１６では、プレス成形型７０に板状ワークＷ１が保持された状態が示されている。
【００８３】
図１６に示すように、プレス成形型７０のダイ７１には、上面７２ａから左斜め下方に傾斜する右傾斜部７２ｂ及び上面７２ａから右斜め下方に傾斜する左傾斜部７２ｃが設けられている。また、ダイ７１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部に対応する部位に、凹部７３が設けられ、該凹部７３は、図１６では誇張して示しているが、傾斜部７２ｂ、７２ｃの下端部をそれぞれ接続するフロントサイドフレーム２０の下面部２２の形状に応じた成形ラインＬ２より僅かに下側に断面曲線状に窪んで形成されている。この凹部７３は、成形ラインＬ２における短手方向の断面長さＬ４１が、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの断面円弧長Ｌ１１と略同一長さを有するように形成され、長手方向に連続して形成されている。
【００８４】
本実施形態では、ダイ７１の傾斜部７２ｂ、７２ｃはそれぞれ、長手方向に変化する頂面部Ｗ２の断面長さの最も短い断面長さと略同一の断面長さを有するように形成され、右傾斜部７２ｂが、左頂面部Ｗ２ｃの断面長さの最も短い断面長さと略同一の断面長さを有するように形成され、左傾斜部７２ｃが、右頂面部Ｗ２ｂの断面長さの最も短い断面長さと略同一の断面長さを有するように形成されている。また、傾斜部７２ｂ及び７２ｃの成形ラインＬ２に対する傾斜角度はそれぞれ、フロントサイドフレーム２０の第３の傾斜側面部２７及び第４の傾斜側面部２８の形状に応じて長手方向に略一定の所定の角度で形成されている。
【００８５】
プレス成形型７０のパンチ７５は、図１６に示すように、上面７５ａと、下面７５ｂと、右側面７５ｃ、左側面７５ｄと、下面７５ｂから右側面７５ｃに向かって右斜め上方に傾斜する右傾斜側面７５ｅと、下面７５ｂから左側面７５ｄに向かって左斜め上方に傾斜する左傾斜側面７５ｆとを備え、同一断面形状で長手方向に連続して形成されている。パンチ７５の下面７５ｂ、右傾斜側面７５ｅ及び左傾斜側面７５ｆはそれぞれ、フロントサイドフレーム２０の下面部２２、第３の傾斜側面部２７及び第４の傾斜側面部２８の形状に応じて形成され、パンチ７５の下面７５ｂは、その短手方向における断面長さＬ５１が凸部Ｗ２ａの断面円弧長Ｌ１１と略同一の断面長さを有するように形成されている。
【００８６】
このようにして構成されるプレス成形型７０を備えた第２のプレス成形装置を用いて、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをプレス成形する際においても、板状ワークＷ１が、ダイ７１に保持されるとパンチ７５が下方へ移動され、凸部Ｗ２ａがパンチ７５によりその突出方向と逆方向である下方に押圧される。これにより、左頂面部Ｗ２ｃ及び側面部Ｗ４は、右傾斜部７２ｂと上面７２ａとの交点を支点として板状ワークＷ１を閉じる方向に内方側へ変位し、右頂面部Ｗ２ｂ及び側面部Ｗ３は、左傾斜部７２ｃと上面７２ａとの交点を支点として板状ワークＷ１を閉じる方向に内方側へ変位する。
【００８７】
パンチ７５が下死点まで移動すると、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａがパンチ７５によりプレス成形され圧潰され、凸部Ｗ２ａが圧潰された圧潰部が形成されるとともに、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ内方側へ変位させられて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ７５の両側面７５ｄ、７５ｃにそれぞれ当接する。そして、前記回動駆動機構の作動が制御され、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂのダイ６１に取り付けられていない他方の端部が、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで移動される。
【００８８】
その後に、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取ると、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４はそれぞれさらに板状ワークＷ１の内方側へ変位し、側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが突き合わせられ、板状ワークＷ１が閉断面化される。
【００８９】
このように、プレス成形型７０を備えた第２のプレス成形装置においても、ダイ７１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部に対応する部位に凹部７３が設けられたダイ７１を用いて第２成形工程が行われることにより、パンチ７５を板状ワークＷ１から抜き取ったときに、スプリングバックが生じることを抑制することができ、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしを良好に突き合わせ、板状ワークＷ１を良好に閉断面化させることができる。
【００９０】
また、プレス成形型７０を備えた第２のプレス成形装置では、凸部Ｗ２ａによって頂面部Ｗ２の分割される部分Ｗ２ｃ、Ｗ２ｂの断面長さが長手方向において変化するように成形されている場合においても、傾斜部７２ｂ、７２ｃの断面長さがそれぞれ、頂面部Ｗ２の分割される部分Ｗ２ｃ、Ｗ２ｂの断面長さの最も短い部分と略同一に設定されることにより、フロントサイドフレーム２０の第３の傾斜側面部２７及び第４の傾斜側面部２８に対応する頂面部Ｗ２ｃ、Ｗ２ｂを長手方向において略等しいタイミングで立ち起こすことができ、プレス成形を安定して行うことができる。
【００９１】
以上のように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、金属製の板状ワークから閉断面部材を製造する金属製閉断面部材の製造に関し、例えばフロントサイドフレームやリアサイドフレーム、あるいはダッシュクロスメンバなどの閉断面状に形成される車体部材の製造において有効に適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
２０ フロントサイドフレーム
４０ 第１のプレス成形型
６０、７０ 第２のプレス成形型
６１、７１ 第２のプレス成形型のダイ
６３、７３ 第２のプレス成形型のダイに設けられた凹部
６５、７５ 第２のプレス成形型のパンチ
６５ｃ、６５ｄ、７５ｃ、７５ｄ 第２のプレス成形型のパンチの側面
Ｗ１ 板状ワーク
Ｗ２ 板状ワークの頂面部
Ｗ２ａ 板状ワークの頂面部に設けられる凸部
Ｗ３、Ｗ４ 板状ワークの側面部
Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅ 板状ワークの側面部の頂面部側と反対側の端部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属製の板状素材（板状ワーク）から閉断面状に形成された閉断面部材を製造する金属製閉断面部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、自動車等の車両において車体の基本構造の一部を構成するピラー部材、フロント及びリアのサイドフレーム、ダッシュパネルの前面下部に位置するダッシュクロスメンバ等の車体部材には、車体の強度及び剛性を確保し安全性を高める観点から高強度化及び高剛性化が求められ、しかも燃費性能向上のために軽量化が求められている。
【０００３】
これらの要請に応えるため、前記のような車体部材は、多くの場合、金属製の閉断面部材として構成されている。この金属製の閉断面部材の製造方法として、例えば鋼板などの金属製の板状ワークをプレス加工によりコ字形断面の両端部に外側へ張り出すフランジ部を一体成形した断面ハット状に形成し、この断面ハット状に形成された２枚の板状ワークのフランジ部を互いに重ね合わせて閉断面状にし、その後に、フランジ部を溶接して閉断面部材を製造する方法が一般に知られている。
【０００４】
断面ハット状に形成した２枚の板状ワークのフランジ部を互いに重ね合わせて製造する場合には、閉断面部材を製造するためにのみ用いる閉断面部材の両側に設けられるフランジ部によって軽量化が妨げられるとともにフランジ部を溶接する溶接部分が多くなることから、これを改善する方法として、１枚の板状ワークから閉断面部材を製造する方法がまた知られている。
【０００５】
１枚の板状ワークから閉断面部材を製造する方法として、例えば特許文献１には、概略方形の金属板の両側及び後端の３辺の縁部をフランジ部として残しかつ左右の中間に前後方向にのびる凸条を形成するように該凸条によって隔てられた左右２つの凹部を絞り加工する第１工程と、該凸条部分を潰して底部を形成するように固定部とパンチとの間で絞り加工しながら、該凹部の開口が向い合う方向に該フランジ部が突き合わされるまで該金属板の左右両半部分を曲げ合わす第２工程と、突き合わされた該フランジ部を溶接する第３工程とからなる吸熱用中空板状体の製造方法が開示されている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、金属板をプレス成形することで、断面平坦な連結部の両端から一対の閉断面構造体半部を立ち上がらせてなる半成品を製作する工程と、両閉断面構造体半部の間に挿入した偏平パンチにより連結部を内側から押圧して断面Ｖ字状に外側に隆起した屈曲部に成形しながら両閉断面構造体半部を更に立ち上がらせる工程と、両閉断面構造体半部間から偏平パンチを引き上げた後、両閉断面構造体半部の外端を相互に突き合わせて溶接する工程とを順次実行する閉断面構造体の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５３−６５２５７号公報
【特許文献２】特開２００６−１１６５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１に開示される方法を、複雑な閉断面形状を有する車体部材の製造に適用する場合には、閉断面化させるために固定部とパンチとの間で絞り加工することから、閉断面形状と同一形状の固定部とパンチを作る必要があり、複雑な閉断面形状を有する車体部材の製造に適用することはなかなか困難なものとなり得る。
【０００９】
これに対し、前記特許文献２に開示される方法によれば、断面平坦な連結部の両端から立ち上がる一対の閉断面構造体半部の間に挿入した偏平パンチにより該連結部を内側から押圧して断面Ｖ字状に外側に隆起する屈曲部を成形しながら両閉断面構造体半部を立ち上がらせ、両閉断面構造体半部間から偏平パンチを引き上げることにより両閉断面構造体半部の外端を相互に突き合わせて閉断面化することから、複雑な閉断面形状を有する車体部材の製造においても適用することが可能である。
【００１０】
しかしながら、偏平パンチにより断面平坦な連結部を内側から押圧して断面Ｖ字状に外側に隆起させ両閉断面構造体半部を立ち上がらせて閉断面化させる場合、偏平パンチを引き上げたときに、スプリングバックによって両閉断面構造体半部の外端を相互に突き合わせることができない場合があり、かかる場合には、両閉断面構造体半部を外方側から押圧することが必要となる。
【００１１】
そこで、この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたものであり、金属製の板状ワークから閉断面部材を製造するに際し、スプリングバックが生じることを抑制し、板状ワークを良好に閉断面化させることができる金属製閉断面部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本願の請求項１に係る金属製閉断面部材の製造方法は、金属製の板状ワークを凸状にプレス成形するとともに該板状ワークの凸状に成形される頂面部に該板状ワークの凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部を成形する第１成形工程と、前記板状ワークをダイに保持した状態でパンチにより前記凸部をその突出方向と逆方向にプレス成形することにより、該凸部を圧潰するとともに前記頂面部の両側の側面部をそれぞれ内方側へ変位させて該板状ワークの内方側へ付勢した状態で該側面部の端部をパンチの両側面にそれぞれ当接させる第２成形工程と、前記両側の側面部の端部がパンチの両側面にそれぞれ当接した状態で前記パンチを該板状ワークから抜き取り、前記両側の側面部をさらに内方側へ変位させて該板状ワークを閉断面化させる第３成形工程と、を備えた金属製閉断面部材の製造方法であって、前記第２成形工程は、前記ダイの表面における前記板状ワークの凸部の圧潰部に対応する部位に凹部が設けられたダイを用いて行われる、ことを特徴としたものである。
【００１３】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ダイに設けられる前記凹部は、断面曲線状又は断面角形状に形成されている、ことを特徴としたものである。
【００１４】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記第１成形工程と前記第２成形工程の間に、前記板状ワークの側面部の頂面部側と反対側の端部を該板状ワークの内方側へ曲げ成形する曲げ成形工程をさらに備えている、ことを特徴としたものである。
【００１５】
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れか一に係る発明において、前記第３成形工程の後に、前記板状ワークの閉断面化された前記側面部の端部どうしを溶接する溶接工程をさらに備えている、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願の請求項１に係る金属製閉断面部材の製造方法によれば、第１成形工程において成形された板状ワークの頂面部における凸部を、第２成形工程においてパンチにより圧潰することにより板状ワークの側面部を内方側へ変位させて板状ワークの内方側へ付勢した状態で該側面部の端部をパンチの両側面にそれぞれ当接させ、第３成形工程でパンチを板状ワークから抜き取るので、板状ワークの両側の側面部がさらに内方側へ変位し、該板状ワークが閉断面化されることとなる。
【００１７】
その際に、ダイの表面における板状ワークの凸部の圧潰部に対応する部位に凹部が設けられたダイを用いて第２成形工程が行われることにより、凸部が圧潰されるときの変形量を大きくして板状ワークの側面部が板状ワークの内方側へ付勢する付勢力を大きくできるので、パンチを板状ワークから抜き取ったときに、スプリングバックが生じることを抑制することができ、板状ワークの側面部の端部どうしを良好に突き合わせ、板状ワークを良好に閉断面化させることができる。板状ワークを閉断面化させるために板状ワークの側面部を外方側から押圧する工程を別途設けることなく、板状ワークから良好に閉断面部材を製造することができる。更に、前記特許文献２に開示される方法では、閉断面化させるために外側に隆起する屈曲部を形成する必要があり、閉断面部材の形状が制限され、パンチにより押圧された部分が平坦な閉断面部材を製造することができないが、本願発明によれば、閉断面化させるために閉断面部材の形状が制限されることなく、パンチにより押圧された部分が平坦な閉断面部材を製造することができる。
【００１８】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、ダイに設けられる凹部は、断面曲線状又は断面角形状に形成されていることにより、前記効果をより具体的に実現することができる。
【００１９】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、第１成形工程と第２成形工程の間に、板状ワークの側面部の頂面部側と反対側の端部を板状ワークの内方側へ曲げ成形する曲げ成形工程をさらに備えていることにより、両側の側面部をそれぞれ内方側へ変位させる際に、側面部の内方側への変位を少なくし、より精度良く閉断面部材を製造することができる。
【００２０】
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、第３成形工程の後に、板状ワークの閉断面化された側面部の端部どうしを溶接する溶接工程をさらに備えていることにより、閉断面部材の接合強度を高めることができ、より強固な閉断面部材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る金属製閉断面部材を備えた自動車の車体構造を模式的に示す側面図である。
【図２】本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレームを概略的に示す斜視図である。
【図３】図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿ったフロントサイドフレームを概略的に示す断面図である。
【図４】板状ワークをプレス成形するための第１のプレス成形装置のプレス成形型を示す斜視図である。
【図５】図４におけるＹ５−Ｙ５線に沿ったプレス成形型の断面図である。
【図６】第１のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図である。
【図７】第１のプレス成形装置によってプレス成形された板状ワークを示す斜視図である。
【図８】図７におけるＹ８−Ｙ８線に沿った板状ワークの断面図である。
【図９】板状ワークの側面部の端部を曲げ成形するための曲げ成形装置の曲げ成形型を示す断面図である。
【図１０】曲げ成形工程を説明するための説明図である。
【図１１】曲げ成形工程を説明するための説明図である。
【図１２】板状ワークの凸部をプレス成形するための第２のプレス成形装置のプレス成形型を示す断面図である。
【図１３】第２のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図である。
【図１４】第２のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図である。
【図１５】第２のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図である。
【図１６】板状ワークの凸部をプレス成形するための第２のプレス成形装置の別のプレス成形型を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」などの特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る金属製閉断面部材を備えた自動車の車体構造を模式的に示す側面図である。本実施形態では、金属製の板状ワークを閉断面状に形成して製造する金属製閉断面部材として、図１に示すように自動車のサイドボディ１０に結合されるフロントサイドフレーム２０を例に説明するが、これに限定されるものでなく、サイドボティ１０に結合されるリアサイドフレーム３０などの閉断面状に形成されるその他の車体部材に適用してもよく、さらには、車体部材に限らず閉断面状に形成されるその他の金属製の閉断面部材に適用することも可能である。
【００２４】
図２は、本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレームを概略的に示す斜視図である。また、図３は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿ったフロントサイドフレームを概略的に示す断面図であり、図３の（ａ）は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線に沿ったフロントサイドフレームを概略的に示す断面図、図３の（ｂ）は、図２におけるＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿ったフロントサイドフレームを概略的に示す断面図である。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレーム２０は、長手方向に延びるとともに閉断面状に形成される閉断面部材として構成されており、上面部２１と、下面部２２と、右側面部２３と、左側面部２４と、上面部２１から右側面部２３に向かって右斜め下方に傾斜する第１の傾斜側面部２５と、上面部２１から左側面部２４に向かって左斜め下方に傾斜する第２の傾斜側面部２６と、下面部２２から右側面部２３に向かって右斜め上方に傾斜する第３の傾斜側面部２７と、下面部２２から左側面部２４に向かって左斜め上方に傾斜する第４の傾斜側面部２８によって中空部２９を有する断面略八角形状に形成されている。
【００２６】
フロントサイドフレーム２０は、上面部２１と下面部２２とが長手方向に沿って略平行に成形されるとともに短手方向の断面長さが略同一に成形されているが、図２に示すように、断面形状は長手方向において変化して成形されている。フロントサイドフレーム２０は、図３（ａ）に示す断面においては、左側面部２４、第１の傾斜側面部２５及び第３の傾斜側面部２７が、図３（ｂ）に示す断面における左側面部２４、第１の傾斜側面部２５及び第３の傾斜側面部２７のそれぞれの断面長さよりも短い断面長さを有するように形成され、右側面部２３、第２の傾斜側面部２６及び第４の傾斜側面部２８が、図３（ｂ）に示す断面における右側面部２３、第２の傾斜側面部２６及び第４の傾斜側面部２８のそれぞれの断面長さよりも長い断面長さを有するように形成されている。
【００２７】
また、フロントサイドフレーム２０では、下面部２２に対する第３の傾斜側面部２７の傾斜角度及び下面部２２に対する第４の傾斜側面部２８の傾斜角度はそれぞれ、長手方向に一定の所定の角度で形成されており、右側面部２３及び第１の傾斜側面部２５には中空部２９の内方側に窪む複数のビード３１が形成されている。
【００２８】
次に、このようにして構成される本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレーム２０の製造方法について説明する。
本実施形態では、フロントサイドフレーム２０を製造するに際し、先ず、例えば鋼板などの略平板状に形成された矩形状の金属製の板状素材（板状ワーク）を用意し、この板状ワークを凸状にプレス成形し、具体的にはドロー（絞り）成形し、フロントサイドフレーム２０の形状に応じた所定形状に成形する。
【００２９】
図４は、板状ワークをプレス成形するための第１のプレス成形装置のプレス成形型を示す斜視図であり、図５は、図４におけるＹ５−Ｙ５線に沿った第１のプレス成形装置のプレス成形型の断面図である。なお、図４では、プレス成形型のダイの下面に設けられる凹部とプレス成形型のブランクホルダ内に設けられるパンチとを実線で示し、図５では、ブランクホルダに保持される板状ワークも示している。
【００３０】
板状ワークＷ１をプレス成形するための第１のプレス成形装置は、図４及び図５に示すように、板状ワークＷ１を凸状にプレス成形するとともに板状ワークＷ１の凸状に成形される頂面部に板状ワークＷ１の凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部を成形するためのダイ４５及びパンチ４２であって相対的に移動されるダイ４５及びパンチ４２と、板状ワークＷ１をダイ４５と挟持するブランクホルダ４１とを有するプレス成形型（第１のプレス成形型）４０を備えている。
【００３１】
プレス成形型４０のダイ４５には、その下面４５ａに凹状に窪む凹部４５ｂが設けられ、凹部４５ｂ内に板状ワークＷ１をプレス成形するための成形空間４５ｃが形成されている。ダイ４５に設けられる凹部４５ｂは、フロントサイドフレーム２０の形状に応じて所定形状に形成され、略平面状に形成される底面部４５ｄと、底面部４５ｄから右斜め下方に傾斜する第１の傾斜壁部４５ｅと、第１の傾斜壁部４５ｅから垂直方向下方に延びる右縦壁部４５ｆと、底面部４５ｄから左斜め下方に傾斜する第２の傾斜壁部４５ｉと、第２の傾斜壁部４５ｉから垂直方向下方に延びる左縦壁部４５ｊとを備えている。また、凹部４５ｂの底面部４５ｄには、底面部４５ｄから成形空間４５ｃの内方側に向かって断面円弧状に突出する凸部４５ｍが設けられ、この凸部４５ｍは、図４に示すように、底面部４５ｄにおいて長手方向に連続して設けられている。
【００３２】
プレス成形型４０のパンチ４２は、ブランクホルダ４１の内周面部４１ａに外周面部４２ａが嵌め合わせられるとともに、図示しないパンチ移動機構によって上下方向に移動され、ダイ４５に対して相対的に移動されるようになっている。パンチ４２は、ダイ４５との間で板状ワークＷ１をプレス成形するために、フロントサイドフレーム２０の形状に応じて所定形状に形成され、パンチ４２の頭部は、略平面状に形成される上面部４２ｄと、上面部４２ｄから右斜め下方に傾斜する第１の傾斜壁部４２ｅと、第１の傾斜壁部４２ｅから垂直方向下方に延び外周面部４２ａの一部を構成する右縦壁部４２ｆと、上面部４２ｄから左斜め下方に傾斜する第２の傾斜壁部４２ｉと、第２の傾斜壁部４２ｉから垂直方向下方に延び外周面部４２ａの一部を構成する左縦壁部４２ｊとを備えている。また、パンチ４２の上面部４２ｄには、上面部４２ｄから断面円弧状に窪む凹部４２ｍが設けられ、この凹部４２ｍは、上面部４２ｄにおいて長手方向に連続して設けられている。
【００３３】
プレス成形型４０のブランクホルダ４１は、板状ワークＷ１をダイ４５に対して押さえるためのものであり、板状ワークＷ１を保持した状態で板状ワークＷ１をダイ４５と挟持するように、図示しないブランクホルダ移動機構によって上下方向に移動されるようになっている。
【００３４】
また、前記第１のプレス成形装置は、該第１のプレス成形装置を総合的に制御する第１のプレス成形装置用制御ユニット（不図示）を備えており、該第１のプレス成形装置用制御ユニットは、パンチ４２及びブランクホルダ４１の移動機構などの各種作動を制御する。なお、前記第１のプレス成形装置用制御ユニット、並びに後述する第２のプレス成形装置用制御ユニット及び曲げ成形装置用制御ユニットは、例えばマイクロコンピュータを主要部として構成されている。
【００３５】
このようにして構成されるプレス成形型４０を備えた第１のプレス成形装置では、板状ワークＷ１をブランクホルダ４１とダイ４５とにより挟持した状態で、パンチ４２をダイ４５の成形空間４５ｃ内に移動させて板状ワークＷ１をプレス成形することにより、フロントサイドフレーム２０の形状に応じて所定形状に板状ワークＷ１がプレス成形されるようになっている。なお、ダイ４５には、凹部４５ｂの第２の傾斜壁部４５ｉ及び左縦壁部４５ｊにビード３１の形状に応じて成形空間４５ｃの内方側に向かって突出するビード形成用突出部（不図示）が形成され、パンチ４２には、第２の傾斜壁部４２ｉ及び左縦壁部４２ｊにビード３１の形状に応じて凹状に窪むビード形成用溝部（不図示）が形成されている。
【００３６】
第１のプレス成形装置を用いて板状ワークＷ１をプレス成形する際には、図５に示すように、ブランクホルダ４１とダイ４５とが離間して配置され、パンチ４２の上面部４２ｄがブランクホルダ４１の上面部４１ｂよりも下方に配置された状態で、板状ワークＷ１がブランクホルダ４１の上面部４１ｂに保持される。そして、プレス成形型４０のブランクホルダ４１が上方へ移動され、ブランクホルダ４１とダイ４５とにより板状ワークＷ１の短手方向の両端部が挟持された後に、パンチ４２が上方へ移動され、パンチ４２がダイ４５の成形空間４５ｃ内に移動され、板状ワークＷ１がプレス成形される。
【００３７】
図６は、第１のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図であり、図６の（ａ）は、ブランクホルダとダイとにより板状ワークが挟持された後に、パンチが上方へ移動されて板状ワークがプレス成形されている状態を示し、図６の（ｂ）は、パンチがさらに上方へ移動されて板状ワークがさらにプレス成形された状態を示している。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、板状ワークＷ１がブランクホルダ４１とダイ４５により挟持された状態で、パンチ４２がダイ４５の成形空間４５ｃ内に移動されることにより、パンチ４２の上面部４２ｄによって板状ワークＷ１が断面台形状にプレス成形される。さらにパンチ４２が上方へ移動されると、図６（ｂ）に示すように、板状ワークＷ１がさらにプレス成形され、パンチ４２とダイ４５とにより板状ワークＷ１が所定形状に成形される。
【００３９】
図７は、第１のプレス成形装置によってプレス成形された板状ワークを示す斜視図であり、図８は、図７におけるＹ８−Ｙ８線に沿った板状ワークの断面図である。図７及び図８に示すように、板状ワークＷ１は、ブランクホルダ４１とダイ４５とにより挟持された板状ワークＷ１の短手方向の両端部を除く短手方向の中央部分がダイ４５に対するパンチ４２の移動方向に突出させられて凸状にプレス成形され、頂面部Ｗ２と、該頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４とを有している。
【００４０】
プレス成形された板状ワークＷ１は、ダイ４５に設けられる凹部４５ｂの底面部４５ｄとパンチ４２の上面部４２ｄとにより頂面部Ｗ２が成形され、頂面部Ｗ２には、底面部４５ｄに設けられた凸部４５ｍと上面部４２ｄに設けられた凹部４２ｍとにより板状ワークＷ１の凸状に突出する方向と逆方向に断面円弧状に突出する凸部Ｗ２ａが長手方向に連続して設けられている。また、頂面部Ｗ２は、図７に示すように、凸部Ｗ２ａによって凸部Ｗ２ａの右側に位置する右頂面部Ｗ２ｂと凸部Ｗ２ａの左側に位置する左頂面部Ｗ２ｃとに分割され、頂面部Ｗ２の凸部Ｗ２ａによって分割される部分Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃの短手方向における断面長さが長手方向において変化するように成形されている。
【００４１】
頂面部Ｗ２の右側には、ダイ４５に設けられる凹部４５ｂの第１の傾斜壁部４５ｅ及び右縦壁部４５ｆとパンチ４２の第１の傾斜壁部４２ｅ及び右縦壁部４２ｆとにより側面部Ｗ３が成形され、側面部Ｗ３は、凹部４５ｂの第１の傾斜壁部４５ｅとパンチ４２の第１の傾斜壁部４２ｅとにより成形され頂面部Ｗ２の右頂面部Ｗ２ｂから右斜め下方に傾斜する第１の右側面部Ｗ３ａと、凹部４５ｂの右縦壁部４５ｆとパンチ４２の右縦壁部４２ｆとにより成形され第１の右側面部Ｗ３ａから垂直方向下方に延びる第２の右側面部Ｗ３ｂとを有している。
【００４２】
一方、頂面部Ｗ２の左側には、ダイ４５に設けられる凹部４５ｂの第２の傾斜壁部４５ｉ及び左縦壁部４５ｊとパンチ４２の第２の傾斜壁部４２ｉ及び左縦壁部４２ｊとにより側面部Ｗ４が成形され、側面部Ｗ４は、凹部４５ｂの第２の傾斜壁部４５ｉとパンチ４２の第２の傾斜壁部４２ｉとにより成形され頂面部Ｗ２の左頂面部Ｗ２ｃから左斜め下方に傾斜する第１の左側面部Ｗ４ａと、凹部４５ｂの左縦壁部４５ｊとパンチ４２の左縦壁部４２ｊとにより成形され第１の左側面部Ｗ４ａから垂直方向下方に延びる第２の左側面部Ｗ４ｂを有している。
【００４３】
プレス成形された板状ワークＷ１にはまた、凹部４５ｂの第２の傾斜壁部４５ｉ及び左縦壁部４５ｊに形成される前記ビード形成用突出部とパンチ４２の第２の傾斜壁部４２ｉ及び左縦壁部４２ｊに形成される前記ビード形成用溝部とにより、側面部Ｗ４、具体的には第１及び第２の左側面部Ｗ４ａ、Ｗ４ｂにビードＷ４ｆが形成される。
【００４４】
また、頂面部Ｗ２に設けられる凸部Ｗ２ａ、右頂面部Ｗ２ｂ及び左頂面部Ｗ２ｃはそれぞれ、フロントサイドフレーム２０の下面部２２、第４の傾斜側面部２８及び第３の傾斜側面部２７の形状に応じて成形され、側面部Ｗ３の第１の右側面部Ｗ３ａがフロントサイドフレーム２０の左側面部２４の形状に応じて成形され、側面部Ｗ３の第２の右側面部Ｗ３ｂがフロントサイドフレーム２０の第２の傾斜側面部２６及び上面部２１の形状に応じて成形され、側面部Ｗ４の第１の左側面部Ｗ４ａがフロントサイドフレーム２０の右側面部２３の形状に応じて成形され、側面部Ｗ４の第２の左側面部Ｗ４ｂがフロントサイドフレーム２０の第１の傾斜側面部２５及び上面部２１の形状に応じて成形されている。
【００４５】
本実施形態では、板状ワークＷ１をブランクホルダ４１とダイ４５とにより挟持した状態で、パンチ４２をダイ４５の成形空間４５ｃ内に移動させているが、パンチ４２を固定した状態で、板状ワークＷ１を挟持したブランクホルダ４１とダイ４５とをパンチ４２に対して相対的に移動させてプレス成形するようにしてもよい。
【００４６】
このようにしてプレス成形型４０を備えた第１のプレス成形装置によって板状ワークＷ１がプレス成形された後、プレス成形された板状ワークＷ１は、図示しないブランキング手段によって、図８に示すブランキングラインＬ１の下側に位置する部分がブランキングされ、ブランクホルダ４１とダイ４５とにより挟持される板状ワークＷ１の短手方向における両端部Ｗ５が切り取られる。
【００４７】
次に、板状ワークＷ１は、側面部Ｗ３、Ｗ４の端部、具体的には、図８に示す側面部Ｗ３の第２の右側面部Ｗ３ｂの頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、及び、側面部Ｗ４の第２の左側面部Ｗ４ｂの頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ４ｅが内方側へ曲げ成形される。図９は、第１のプレス成形装置によってプレス成形された板状ワークの側面部の端部を曲げ成形するための曲げ成形装置の曲げ成形型を示す断面図である。
【００４８】
図９に示すように、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅを板状ワークＷ１の内方側へ曲げ成形するための曲げ成形装置は、凸状にプレス成形された板状ワークＷ１を保持するための第１のダイ５１と、第１のダイ５１の外周面５１ａに嵌め合わせられる第２のダイ５２と、第２のダイ５２を支持する第３のダイ５３と、第１のダイ５１の下方に配置される第４のダイ５４と、第１のダイ５１に対向して配置され、図示しないパンチ移動機構によって上下方向に移動可能に構成されるパンチ５５と、を有する曲げ成形型５０を備えている。
【００４９】
曲げ成形型５０の第１のダイ５１は、図示しない付勢手段によって上方へ付勢され、図９に示すように第４のダイ５４と離間した状態で配置されている。第１のダイ５１の上面５１ｂは、その右側部分が、プレス成形された板状ワークＷ１の側面部Ｗ４、具体的には第２の左側面部Ｗ４ｂの端部Ｗ４ｅを曲げ成形するために、第２の左側面部Ｗ４ｂの曲げ成形すべき端部Ｗ４ｅが第２のダイ５２の上方に位置付けられた状態でプレス成形された板状ワークＷ１を保持するように、頂面部Ｗ２及び側面部Ｗ４の形状に応じて形成されている。また、第１のダイ５１の上面５１ｂの左側部分は、プレス成形された板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、具体的には第２の右側面部Ｗ３ｂの端部Ｗ３ｅを曲げ成形するために、第２の右側面部Ｗ３ｂの曲げ成形すべき端部Ｗ３ｅが第２のダイ５２の上方に位置付けられた状態でプレス成形された板状ワークＷ１を保持するように、頂面部Ｗ２及び側面部Ｗ３の形状に応じて形成されている。
【００５０】
一方、曲げ成形型５０のパンチ５５は、第１のダイ５１の上面５１ｂの右側部分に保持された、プレス成形された板状ワークＷ１を押圧するための右側パンチ５５ａと、第１のダイ５１の上面５１ｂの左側部分に保持された板状ワークＷ１を押圧するための左側パンチ５５ｂとを備えている。
【００５１】
また、前記曲げ成形装置には、パンチ５５の移動機構を制御する曲げ成形装置用制御ユニットが備えられており、該制御ユニットは、パンチ５５、具体的には右側パンチ５５ａ及び左側パンチ５５ｂの上下方向の移動を制御する。
【００５２】
前記曲げ成形装置を用いて板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅを曲げ成形する際には、図９に示すように、第１のダイ５１が前記付勢手段によって上方へ付勢された状態で、プレス成形された板状ワークＷ１が、第１の左側面部Ｗ４ａを下側にして第１のダイ５１の上面５１ｂの右側部分に保持される。そして、曲げ成形型５０のパンチ５５が下方へ移動され、パンチ５５と第２のダイ５２とにより曲げ成形が行われる。
【００５３】
図１０及び図１１は、曲げ成形工程を説明するための説明図であり、図１０は、パンチが下降してパンチとプレス成形された板状ワークとが接触した状態を示し、図１１は、パンチがさらに下降して第１のダイと第４のダイとが接触し、プレス成形された板状ワークの側面部の端部が曲げ成形された状態を示している。
【００５４】
図１０に示すように、第１のダイ５１の上面５１ｂに板状ワークＷ１が保持された状態で、パンチ５５が下降されると、パンチ５５の右側パンチ５５ａと板状ワークＷ１とが接触する。この状態からさらに、パンチ５５が下方へ移動されると、パンチ５５の右側パンチ５５ａと第１のダイ５１とにより板状ワークＷ１を挟んだ状態でパンチ５５の右側パンチ５５ａと第２のダイ５２とにより側面部Ｗ４の第２の右側面部Ｗ４ｂの端部Ｗ４ｅが内方側へ曲げ成形され、図１１に示すように、第１のダイ５１が第４のダイ５４に接触すると、パンチ５５の下方への移動が停止され、曲げ成形を終了する。
【００５５】
板状ワークＷ１の側面部Ｗ４の端部Ｗ４ｅの曲げ成形が終了すると、パンチ５５が上方へ移動され、第１のダイ５１及び第１のダイ５１に保持された板状ワークＷ１が上方へ移動されて最初の位置に戻される。そして、図１１において二点鎖線で示すように、凸状にプレス成形された板状ワークＷ１を９０度回転させて、板状ワークＷ１が、第１の右側面部Ｗ３ａを下側にして第１のダイ５１の上面５１ｂの左側部分に保持され、同様にして、左側パンチ５５ｂと第２のダイ５２とにより側面部Ｗ３の第２の左側面部Ｗ３ｂの端部Ｗ３ｅが内方側へ曲げ成形される。
【００５６】
このようにして、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがともに内方側へ曲げ成形された後、板状ワークＷ１は、頂面部Ｗ２に設けられた凸部Ｗ２ａがその突出方向と逆方向である板状ワークＷ１の凸状に突出する方向にプレス成形され、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ内方側へ変位させられる。
【００５７】
図１２は、板状ワークの凸部をプレス成形するための第２のプレス成形装置のプレス成形型を示す断面図であり、図１２には、プレス成形型に保持された板状ワークも示している。また、図１３から図１５は、第２のプレス成形装置によるプレス成形工程を説明するための説明図であり、図１３には、板状ワークの凸部をプレス成形した状態が示され、図１４には、ストリッパ部材を回転移動した状態が示され、図１５には、板状ワークからパンチを抜き取った状態が示されている。
【００５８】
図１２に示すように、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをプレス成形するための第２のプレス成形装置は、板状ワークＷ１を保持するためのダイ６１と、ダイ６１の上方に配置され、ダイ６１に保持された板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをその突出方向と逆方向である板状ワークＷ１の凸状に突出する方向にプレス成形するためのパンチ６５とを有するプレス成形型（第２のプレス成形型）６０を備えている。
【００５９】
プレス成形型６０のダイ６１には、その中央部に板状ワークＷ１を保持するための突出部６２が設けられ、該突出部６２には、その上面６２ａの略中央部に、図１２から図１５では誇張して示しているが、上面６２ａより僅かに下側に断面曲線状に窪んで形成される凹部６３が形成されている。凹部６３は、上面６２ａにおける短手方向の断面長さＬ２１が、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの断面円弧長Ｌ１１と略同一若しくはそれより短い長さを有するように形成され、長手方向に連続して形成されている。この凹部６３は、後述するように、パンチ６５により板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをプレス成形して圧潰させるときに、ダイ６１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部に対応する部位に設けられている。
【００６０】
プレス成形型６０のダイ６１にはまた、突出部６２の左右両側に断面Ｌ字状に形成されたストリッパ部材６４ａ、６４ｂが取り付けられている。このストリッパ部材６４ａ、６４ｂは、後述するように、パンチ６５により板状ワークＷ１の頂面部Ｗ２における凸部Ｗ２ａをプレス成形し、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅをパンチ６５の側面に当接させた後に、板状ワークＷ１からパンチ６５を抜き取るときに板状ワークＷ１を押さえるためのものである。
【００６１】
ストリッパ部材６４ａ、６４ｂはそれぞれ、その下部が、図示しない回動駆動機構によってダイ６１に対して回動可能に取り付けられた回動軸６４ｃ、６４ｄに固定して取り付けられている。これにより、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂは、前記回動駆動機構の作動を制御することで、図１４に示すように、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂはそれぞれ、ダイ６１に取り付けられていない他方の端部が、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで回転移動されるようになっている。
【００６２】
プレス成形型６０のパンチ６５は、図１２に示すように、上面６５ａと、下面６５ｂと、右側面６５ｃと、左側面６５ｄとを備え、断面矩形状に形成され、長手方向に連続して形成されている。パンチ６５の下面６５ｂは、フロントサイドフレーム２０の下面部２２の形状に応じて形成され、その短手方向における断面長さが凸部Ｗ２ａの断面円弧状Ｌ１１と略同一の断面長さＬ３１を有するように形成されている。このようにして形成されたパンチ６５は、図示しないパンチ移動機構によって上下方向に移動されるようになっている。
【００６３】
また、前記第２のプレス成形装置には、該第２のプレス成形装置を総合的に制御する第２のプレス成形装置用制御ユニット（不図示）が備えられており、該第２のプレス成形装置用制御ユニットは、パンチ６５の移動機構及びストリッパ部材６４ａ、６４ｂの回動駆動機構などの各種作動を制御する。
【００６４】
このようにして構成されるプレス成形型６０を備えた第２のプレス成形装置は、板状ワークＷ１をプレス成形型６０のダイ６１に、該ダイ６１の上面６２ａに板状ワークＷ１の頂面部Ｗ２が配置されるように保持した状態で、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをパンチ６５により板状ワークＷ１の凸状に突出する方向にプレス成形して圧潰し、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させて側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅをそれぞれ板状ワークＷ１の弾性力によって板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５の側面６５ｄ、６５ｃに当接させて、その後に、パンチ６５を板状ワークＷ１から上方に抜き取ることにより、板状ワークＷ１の弾性力によって板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしを突き合わせて閉断面化することができるようになっている。
【００６５】
本実施形態では、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａは、パンチ６５が下死点まで移動して該凸部Ｗ２ａがプレス成形され圧潰されたとき、内方側へ変位する側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ６５の側面６５ｄ、６５ｃと当接しない場合、側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが突き合わせられ板状ワークＷ１が閉断面化されるように形成されており、ダイ６１に設けられる凹部６３は、パンチ６５が下死点まで移動して凸部Ｗ２ａが圧潰された圧潰部に対向する部位に形成されている。
【００６６】
第２のプレス成形装置を用いて板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをパンチ６５によりプレス成形する際には、図１２に示すように、板状ワークＷ１の頂面部Ｗ２がダイ６１の突出部６２の上面６２ａに保持され、板状ワークＷ１がプレス成形型６０のダイ６１に保持される。
【００６７】
板状ワークＷ１が、ダイ６１に保持されるとパンチ６５が下方へ移動され、図１３に示すように、凸部Ｗ２ａがパンチ６５によりその突出方向と逆方向である下方に押圧され、左頂面部Ｗ２ｃ及び側面部Ｗ４は、板状ワークＷ１を閉じる方向に（図１３において反時計回り方向に）内方側へ変位し、右頂面部Ｗ２ｂ及び側面部Ｗ３は、板状ワークＷ１を閉じる方向に（図１３において時計回り方向に）内方側へ変位する。
【００６８】
パンチ６５が下死点まで移動し、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａがパンチ６５によりプレス成形され圧潰されると、図１３に示すように、凸部Ｗ２ａが圧潰された圧潰部Ｗ２ｄが形成されるとともに、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ内方側へ変位させられて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃにそれぞれ当接する。側面部Ｗ３の端部Ｗ３ｅが板状ワークＷ１の内方側へ所定の付勢力Ｆ１で付勢した状態でパンチの左側面６５ｄに当接し、側面部Ｗ４の端部Ｗ４ｅが板状ワークＷ１の内方側へ所定の付勢力Ｆ２で付勢した状態でパンチ６５の右側面６５ｃに当接する。
【００６９】
そして、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ板状ワークＷ１の内方側へ変位され、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４が板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがそれぞれパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃと当接した後には、図１４に示すように、前記回動駆動機構の作動が制御されてストリッパ部材６４ａ、６４ｂが回転移動され、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂのダイ６１に取り付けられていない他方の端部が、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで移動される。
【００７０】
本実施形態では、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをパンチ６５により圧潰した後に、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂを回転移動させているが、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａを圧潰するパンチ６５の移動に連動させてストリッパ部材６４ａ、６４ｂを回転移動させ、ダイ６１に取り付けられていないストリッパ部材６４ａ、６４ｂの他方の端部を板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで移動させるようにしてもよい。
【００７１】
両側の側面部Ｗ３、Ｗ４が板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃにそれぞれ当接するとともに、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂの端部が板状ワークＷ１の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで移動した後、図１５に示すように、パンチ６５が上方へ移動され、パンチ６５が板状ワークＷ１から抜き取られる。
【００７２】
頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取ると、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４はそれぞれ付勢力Ｆ１、Ｆ２によってさらに板状ワークＷ１の内方側へ変位し、側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが突き合わせられ、板状ワークＷ１が閉断面化される。なお、板状ワークＷ１は、パンチ６５を抜き取るときにストリッパ部材６４ａ、６４ｂにより押さえられている。
【００７３】
図１２から図１５では、板状ワークＷ１をダイ６１に保持した状態でパンチ６５により凸部Ｗ２ａをプレス成形することにより、該凸部Ｗ２ａを圧潰するとともに頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃに当接させる工程と、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取り閉断面化させる工程とを説明するために、フロントサイドフレーム２０の図３（ａ）に示す断面に対応する断面について示しているが、図３（ｂ）に示す断面に対応する断面などのその他の断面についても同時にプレス成形され、閉断面化される。
【００７４】
図１５に示すように、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが突き合わせられ板状ワークＷ１が閉断面化された後には、板状ワークＷ１の閉断面化された側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが、例えばレーザ溶接などの溶接によって接合され、１枚の板状ワークＷ１から閉断面部材としてのフロントサイドフレーム２０が製造される。
【００７５】
なお、本実施形態では、ドロー成形によって板状ワークＷ１を凸状にプレス成形し、板状ワークＷ１の頂面部Ｗ２に板状ワークＷ１の凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部Ｗ２ａを成形しているが、例えば張出し成形などのその他のプレス成形を用いて成形するようにしてもよい。また、本実施形態では、ダイ６１に設けられる凹部６３は、断面曲線状に形成されているが、断面矩形状や断面台形状など断面角形状に形成するようにしてよい。
【００７６】
このように、本実施形態に係る金属製閉断面部材としてのフロントサイドフレーム２０の製造方法では、板状ワークＷ１を凸状にプレス成形するとともに板状ワークＷ１の凸状に成形される頂面部Ｗ２に板状ワークＷ１の凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部Ｗ２ａを成形する第１成形工程と、板状ワークＷ１をダイ６１に保持した状態でパンチ６５により凸部Ｗ２ａをその突出方向と逆方向にプレス成形することにより、凸部Ｗ２ａを圧潰するとともに頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅをパンチ６５の両側面Ｗ６５ｄ、６５ｃにそれぞれ当接させる第２成形工程と、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ６５の両側面６５ｄ、６５ｃにそれぞれ当接した状態でパンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取り、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をさらに内方側へ変位させて板状ワークＷ１を閉断面化させる第３成形工程とを備え、第２成形工程は、ダイ６１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部Ｗ２ｄに対応する部位に凹部６３が設けられたダイ６１を用いて行われる。
【００７７】
これにより、凸部Ｗ２ａが圧潰されるときの変形量を大きくして板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４が板状ワークＷ１の内方側へ付勢する付勢力Ｆ１、Ｆ２を大きくできるので、パンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取ったときに、スプリングバックが生じることを抑制することができ、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしを良好に突き合わせ、板状ワークＷ１を良好に閉断面化させることができる。板状ワークＷ１を閉断面化させるために板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４を外方側から押圧する工程を別途設けることなく、板状ワークＷ１から良好に閉断面部材２０を製造することができる。更に、本実施形態に係る製造方法では、閉断面化させるために閉断面部材の形状が制限されることなく、パンチにより押圧された部分が平坦な閉断面部材を製造することができる。
【００７８】
また、第１成形工程と第２成形工程の間に、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅを板状ワークＷ１の内方側へ曲げ成形する曲げ成形工程をさらに備えていることにより、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ内方側へ変位させる際に、側面部Ｗ３、Ｗ４の内方側への変位を少なくし、より精度良く閉断面部材を製造することができる。
【００７９】
更に、第３成形工程の後に、板状ワークＷ１の閉断面化された側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしを溶接する溶接工程をさらに備えていることにより、閉断面部材２０の接合強度を高めることができ、より強固な閉断面部材を製造することができる。
【００８０】
本実施形態では、板状ワークＷ１の板厚として１．２ｍｍのものを用いたときに凹部６３の最大深さを０．３ｍｍとすることで、すなわちパンチ６５とダイ６１との間に形成される空間（間隙）の最も大きい空間を板状ワークＷ１の板厚の１．２５倍とすることで、板状ワークＷ１を良好に閉断面化させることができた。なお、ダイ６１に設けられる凹部６３は、パンチ６５による凸部Ｗ２ａのプレス成形時に、パンチ６５とダイ６１との間に形成される空間の最も大きい空間が板状ワークＷ１の板厚の１．２から１．４倍とするように形成することが好ましい。
【００８１】
前述した実施形態では、第２のプレス成形装置のプレス成形型６０において、ダイ６１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部Ｗ２ｄに対応する部位に設けられる凹部６３が、ダイ６１の突出部６２の上面６２ａに連続して上面６２ａから窪んで形成されているが、上面６２ａと凹部６３との間にフロントサイドフレーム２０の第３の傾斜側面部２７及び第４の傾斜側面部２８の形状に応じた傾斜部を設けるようにしてもよい。
【００８２】
図１６は、板状ワークの凸部をプレス成形するための第２のプレス成形装置の別のプレス成形型を示す断面図である。図１６に示すプレス成形型７０は、プレス成形型６０のダイ６１の上面６２ａと凹部６３との間に傾斜部が設けられるとともにパンチ６５の下面の両側にも該傾斜部に対応する傾斜部が設けられること以外は、プレス成形型６０と同様であるので、同様の構成について同一符号を付して説明を省略する。なお、図１６では、プレス成形型７０に板状ワークＷ１が保持された状態が示されている。
【００８３】
図１６に示すように、プレス成形型７０のダイ７１には、上面７２ａから左斜め下方に傾斜する右傾斜部７２ｂ及び上面７２ａから右斜め下方に傾斜する左傾斜部７２ｃが設けられている。また、ダイ７１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部に対応する部位に、凹部７３が設けられ、該凹部７３は、図１６では誇張して示しているが、傾斜部７２ｂ、７２ｃの下端部をそれぞれ接続するフロントサイドフレーム２０の下面部２２の形状に応じた成形ラインＬ２より僅かに下側に断面曲線状に窪んで形成されている。この凹部７３は、成形ラインＬ２における短手方向の断面長さＬ４１が、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの断面円弧長Ｌ１１と略同一長さを有するように形成され、長手方向に連続して形成されている。
【００８４】
本実施形態では、ダイ７１の傾斜部７２ｂ、７２ｃはそれぞれ、長手方向に変化する頂面部Ｗ２の断面長さの最も短い断面長さと略同一の断面長さを有するように形成され、右傾斜部７２ｂが、左頂面部Ｗ２ｃの断面長さの最も短い断面長さと略同一の断面長さを有するように形成され、左傾斜部７２ｃが、右頂面部Ｗ２ｂの断面長さの最も短い断面長さと略同一の断面長さを有するように形成されている。また、傾斜部７２ｂ及び７２ｃの成形ラインＬ２に対する傾斜角度はそれぞれ、フロントサイドフレーム２０の第３の傾斜側面部２７及び第４の傾斜側面部２８の形状に応じて長手方向に略一定の所定の角度で形成されている。
【００８５】
プレス成形型７０のパンチ７５は、図１６に示すように、上面７５ａと、下面７５ｂと、右側面７５ｃ、左側面７５ｄと、下面７５ｂから右側面７５ｃに向かって右斜め上方に傾斜する右傾斜側面７５ｅと、下面７５ｂから左側面７５ｄに向かって左斜め上方に傾斜する左傾斜側面７５ｆとを備え、同一断面形状で長手方向に連続して形成されている。パンチ７５の下面７５ｂ、右傾斜側面７５ｅ及び左傾斜側面７５ｆはそれぞれ、フロントサイドフレーム２０の下面部２２、第３の傾斜側面部２７及び第４の傾斜側面部２８の形状に応じて形成され、パンチ７５の下面７５ｂは、その短手方向における断面長さＬ５１が凸部Ｗ２ａの断面円弧長Ｌ１１と略同一の断面長さを有するように形成されている。
【００８６】
このようにして構成されるプレス成形型７０を備えた第２のプレス成形装置を用いて、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａをプレス成形する際においても、板状ワークＷ１が、ダイ７１に保持されるとパンチ７５が下方へ移動され、凸部Ｗ２ａがパンチ７５によりその突出方向と逆方向である下方に押圧される。これにより、左頂面部Ｗ２ｃ及び側面部Ｗ４は、右傾斜部７２ｂと上面７２ａとの交点を支点として板状ワークＷ１を閉じる方向に内方側へ変位し、右頂面部Ｗ２ｂ及び側面部Ｗ３は、左傾斜部７２ｃと上面７２ａとの交点を支点として板状ワークＷ１を閉じる方向に内方側へ変位する。
【００８７】
パンチ７５が下死点まで移動すると、板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａがパンチ７５によりプレス成形され圧潰され、凸部Ｗ２ａが圧潰された圧潰部が形成されるとともに、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ内方側へ変位させられて板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態で該側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅがパンチ７５の両側面７５ｄ、７５ｃにそれぞれ当接する。そして、前記回動駆動機構の作動が制御され、ストリッパ部材６４ａ、６４ｂのダイ６１に取り付けられていない他方の端部が、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の頂面部Ｗ２側と反対側の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅの上側まで移動される。
【００８８】
その後に、頂面部Ｗ２の両側の側面部Ｗ３、Ｗ４がそれぞれ板状ワークＷ１の内方側へ付勢した状態でパンチ６５を板状ワークＷ１から抜き取ると、両側の側面部Ｗ３、Ｗ４はそれぞれさらに板状ワークＷ１の内方側へ変位し、側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしが突き合わせられ、板状ワークＷ１が閉断面化される。
【００８９】
このように、プレス成形型７０を備えた第２のプレス成形装置においても、ダイ７１の表面における板状ワークＷ１の凸部Ｗ２ａの圧潰部に対応する部位に凹部７３が設けられたダイ７１を用いて第２成形工程が行われることにより、パンチ７５を板状ワークＷ１から抜き取ったときに、スプリングバックが生じることを抑制することができ、板状ワークＷ１の側面部Ｗ３、Ｗ４の端部Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅどうしを良好に突き合わせ、板状ワークＷ１を良好に閉断面化させることができる。
【００９０】
また、プレス成形型７０を備えた第２のプレス成形装置では、凸部Ｗ２ａによって頂面部Ｗ２の分割される部分Ｗ２ｃ、Ｗ２ｂの断面長さが長手方向において変化するように成形されている場合においても、傾斜部７２ｂ、７２ｃの断面長さがそれぞれ、頂面部Ｗ２の分割される部分Ｗ２ｃ、Ｗ２ｂの断面長さの最も短い部分と略同一に設定されることにより、フロントサイドフレーム２０の第３の傾斜側面部２７及び第４の傾斜側面部２８に対応する頂面部Ｗ２ｃ、Ｗ２ｂを長手方向において略等しいタイミングで立ち起こすことができ、プレス成形を安定して行うことができる。
【００９１】
以上のように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、金属製の板状ワークから閉断面部材を製造する金属製閉断面部材の製造に関し、例えばフロントサイドフレームやリアサイドフレーム、あるいはダッシュクロスメンバなどの閉断面状に形成される車体部材の製造において有効に適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
２０ フロントサイドフレーム
４０ 第１のプレス成形型
６０、７０ 第２のプレス成形型
６１、７１ 第２のプレス成形型のダイ
６３、７３ 第２のプレス成形型のダイに設けられた凹部
６５、７５ 第２のプレス成形型のパンチ
６５ｃ、６５ｄ、７５ｃ、７５ｄ 第２のプレス成形型のパンチの側面
Ｗ１ 板状ワーク
Ｗ２ 板状ワークの頂面部
Ｗ２ａ 板状ワークの頂面部に設けられる凸部
Ｗ３、Ｗ４ 板状ワークの側面部
Ｗ３ｅ、Ｗ４ｅ 板状ワークの側面部の頂面部側と反対側の端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の板状ワークを凸状にプレス成形するとともに該板状ワークの凸状に成形される頂面部に該板状ワークの凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部を成形する第１成形工程と、前記板状ワークをダイに保持した状態でパンチにより前記凸部をその突出方向と逆方向にプレス成形することにより、該凸部を圧潰するとともに前記頂面部の両側の側面部をそれぞれ内方側へ変位させて該板状ワークの内方側へ付勢した状態で該側面部の端部をパンチの両側面にそれぞれ当接させる第２成形工程と、前記両側の側面部の端部がパンチの両側面にそれぞれ当接した状態で前記パンチを該板状ワークから抜き取り、前記両側の側面部をさらに内方側へ変位させて該板状ワークを閉断面化させる第３成形工程と、を備えた金属製閉断面部材の製造方法であって、前記第２成形工程は、前記ダイの表面における前記板状ワークの凸部の圧潰部に対応する部位に凹部が設けられたダイを用いて行われる、ことを特徴とする金属製閉断面部材の製造方法。
【請求項２】
前記ダイに設けられる前記凹部は、断面曲線状又は断面角形状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の金属製閉断面部材の製造方法。
【請求項３】
前記第１成形工程と前記第２成形工程の間に、前記板状ワークの側面部の頂面部側と反対側の端部を該板状ワークの内方側へ曲げ成形する曲げ成形工程をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属製閉断面部材の製造方法。
【請求項４】
前記第３成形工程の後に、前記板状ワークの閉断面化された前記側面部の端部どうしを溶接する溶接工程をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１から３の何れか一に記載の金属製閉断面部材の製造方法。
【請求項１】
金属製の板状ワークを凸状にプレス成形するとともに該板状ワークの凸状に成形される頂面部に該板状ワークの凸状に突出する方向と逆方向に突出する凸部を成形する第１成形工程と、前記板状ワークをダイに保持した状態でパンチにより前記凸部をその突出方向と逆方向にプレス成形することにより、該凸部を圧潰するとともに前記頂面部の両側の側面部をそれぞれ内方側へ変位させて該板状ワークの内方側へ付勢した状態で該側面部の端部をパンチの両側面にそれぞれ当接させる第２成形工程と、前記両側の側面部の端部がパンチの両側面にそれぞれ当接した状態で前記パンチを該板状ワークから抜き取り、前記両側の側面部をさらに内方側へ変位させて該板状ワークを閉断面化させる第３成形工程と、を備えた金属製閉断面部材の製造方法であって、前記第２成形工程は、前記ダイの表面における前記板状ワークの凸部の圧潰部に対応する部位に凹部が設けられたダイを用いて行われる、ことを特徴とする金属製閉断面部材の製造方法。
【請求項２】
前記ダイに設けられる前記凹部は、断面曲線状又は断面角形状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の金属製閉断面部材の製造方法。
【請求項３】
前記第１成形工程と前記第２成形工程の間に、前記板状ワークの側面部の頂面部側と反対側の端部を該板状ワークの内方側へ曲げ成形する曲げ成形工程をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属製閉断面部材の製造方法。
【請求項４】
前記第３成形工程の後に、前記板状ワークの閉断面化された前記側面部の端部どうしを溶接する溶接工程をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１から３の何れか一に記載の金属製閉断面部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−９８３７０（Ｐ２０１１−９８３７０Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５４０５６（Ｐ２００９−２５４０５６）
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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