JP2008100267A - パネル部材の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】縁部を巻締めしたパネル部材の成形に係る工程数を抑えると共に、所望の形状からなる予備曲げ部を容易に成形することで、外観品質の高い縁部を有するパネル部材の成形を可能とするパネル部材の成形方法を提供する。
【解決手段】パネル部材１０の成形方法は、板部材２２に絞り成形を施して成形品形状Ｐに成形する工程と、板部材２２の成形品外部位Ｏを切除して、成形品形状Ｐを有するアウタパネル１４を成形する工程と、切除された先端面１４ａを含むアウタパネル１４の縁部を、カールパンチ４２によりカール状に成形する工程とを有する。そして、カールパンチ４２によりカール状に成形されるアウタパネル１４の縁部には、予備曲げ部１４ｂが形成されており、該予備曲げ部１４ｂは前記絞り成形を施す工程にて形成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、縁部を巻締めしたパネル部材の成形方法に関する。

例えば、自動車のボンネット、トランク及びドア等を構成するパネル部材は、板部材を成形品形状（製品形状）に成形したアウタパネルとインナパネルを重ね、これらの縁部を締結することで成形する。

従来、このようなパネル部材を成形する場合には、先ず、板部材からアウタパネル等に用いられる部位以外の部位（成形品外部位、製品外部位）を切除し、その後、成形品形状へと絞り成形を行っていた。

特許文献１には、自動二輪車のフェンダや自動車のバンパのような三次元形状からなるパネルを成形する際に、金属板を成形品の展開形状に打抜くと同時に、カール成形用の予備曲げ部を成形した後、該金属板に曲げ成形（絞り成形）を施して成形品形状に成形することが記載されている。そして、前記予備曲げ部にはカールダイによりカール成形を施すことで、成形品の縁部をカール状に成形し、該縁部でのエッジ部の露出を抑制している。

特公昭６３−５８６５０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、前記展開形状への打抜き時に予備曲げ部を形成すると共に、該予備曲げ部を折曲垂下させるため、所望の角度や曲率半径を有する予備曲げ部を形成することが困難である。このため、所望の形状からなるカール状の縁部を成形することが難しい。

そこで、前記のような問題を解決するため、例えば、板部材を成形品形状に絞り成形すると共に、成形品外部位を切除した後、板部材の切除された端部を含む縁部を曲げて、予備曲げ部を形成することが考えられる。

ところが、このような場合には、絞り成形を行う工程及び成形品外部位を切除する工程に加えて、予備曲げ部を成形する工程が必要となる。このため、パネル部材の成形に要する工程数が増加し、生産効率の低下やコスト向上を惹起することになる。また、パネル部材の成形に伴う工程数の増加により、加工不良の増加も懸念される。

さらに、通常、前記予備曲げ部は極めて短い寸法とされるため、その曲げ加工が難しく、特に、板厚が厚い板部材等では正確に形成することが困難となる。

本発明は、係る従来の課題を考慮してなされたものであり、縁部を巻締めしたパネル部材の成形に係る工程数を抑えると共に、所望の形状からなる予備曲げ部を容易に成形することで、外観品質の高い縁部を有するパネル部材の成形を可能とするパネル部材の成形方法を提供することを目的とする。

本発明に係るパネル部材の成形方法は、縁部を巻締めしたパネル部材の成形方法であって、板部材を成形品形状にプレス成形する工程と、前記プレス成形された板部材の成形品外部位を切除して、成形品形状を有するパネル部材に成形する工程と、前記切除された端部を含むパネル部材の縁部を、カール曲げ型によりカール状に成形する工程とを有し、前記カール曲げ型によりカール状に成形される前記パネル部材の縁部には、予備曲げ部が形成されており、該予備曲げ部は前記プレス成形を施す工程にて形成することを特徴とする。

このような方法によれば、板部材にプレス成形を施して成形品形状に形成する工程において、同時に、カール成形時に利用される予備曲げ部を成形しておくことにより、前記予備曲げ部を高精度に所望の形状に形成できる。このため、カール成形時、縁部での座屈の発生が抑制され、極めて外観品質が高く、締結強度も高い縁部を有するパネル部材を成形することができる。しかも、前記プレス成形に係る工程と予備曲げ部を成形する工程とが同時に行われるため、パネル部材の成形に要する工程数を抑制することができる。従って、生産効率の向上や生産コストの低減が可能となる。

また、前記予備曲げ部の曲率半径をＲ１とし、前記カール曲げ型の巻上げ部の曲率半径をＲ２とした場合に、０．７Ｒ２＜Ｒ１＜Ｒ２、を満たすように設定することにより、カール成形時、パネル部材の縁部がカール曲げ型の巻上げ部に突き当たり、円滑なカール成形が阻害されることを有効に防止することができる。これにより、パネル部材の縁部における座屈の発生が抑制され、一層外観のよい縁部を有するパネル部材を成形することができる。

本発明によれば、縁部を巻締めしたパネル部材を成形する場合において、板部材にプレス成形を施して成形品形状に形成すると同時に、パネル部材の縁部に予備曲げ部を成形するため、該予備曲げ部を高精度に所望の形状に形成することができる。従って、縁部をカール成形する際、該縁部での座屈の発生が抑制されるため、極めて外観品質が高く、締結強度も高い縁部を有するパネル部材を成形することができる。

また、本発明によれば、前記プレス成形に係る工程と予備曲げ部を成形する工程とを同時に行うことにより、パネル部材の成形に要する工程数を抑制することができ、生産効率の向上や生産コストの低減が可能となる。

以下、本発明に係るパネル部材の成形方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るパネル部材の成形方法により成形されたパネル部材１０の適用例である自動車後部ドア１２の一部切欠斜視図である。図２は、図１中の矢印ＩＩ方向（車外側から自動車後部ドア１２外側を見た方向）からの自動車後部ドア１２の一部省略正面図である。

自動車後部ドア１２は、アウタパネル１４とインナパネル１６が重ねられ、縁部１８が巻締めにより締結されたパネル部材１０と、該パネル部材１０の上部に設けられた窓枠２０とから構成される。この場合、前記巻締めにより締結された縁部１８は、図２中の矢印Ｅ１で示す部分、つまり、自動車後部ドア１２を構成するパネル部材１０の大部分に亘って三次元的に延在している。このような縁部１８では、アウタパネル１４の先端面（端部）１４ａとインナパネル１６の先端面（端部）１６ａとが内側に内包された状態で巻締め締結されている（図９Ｂ及び図９Ｃ参照）。なお、図２中の矢印Ｅ２で示す部分、つまり、窓枠２０の下端側を構成する部分では、例えば、アウタパネル１４及びインナパネル１６の縁部は夫々パネル部材１０の内側に向けて折り曲げ成形されている。

次に、以上のように構成されるパネル部材１０を成形するための本実施形態に係るパネル部材の成形方法について、図３のフローチャートに基づき説明する。

図３は、本実施形態に係るパネル部材１０の成形方法の手順を示すフローチャートである。この成形方法では、板部材（例えば、板金素材）からパネル部材としてアウタパネル１４及びインナパネル１６を成形した後、これらアウタパネル１４及びインナパネル１６の縁部を巻締めして締結することによりパネル部材１０を成形する。

先ず、図３におけるステップＳ１において、板部材２２に絞り成形（ドロー成形、プレス成形）を施してアウタパネル１４の成形品形状（製品形状）Ｐを成形する（図４及び図５参照）。図４は、板部材２２に絞り成形を施してアウタパネル１４の成形品形状を成形した状態を示す概略平面図であり、図５は、図４中の線Ｖ−Ｖにおける一部省略縦断面図である。

このような絞り成形を行う方法としては、例えば、図６に示すように、先ず、絞り成形金型２３を構成する絞りダイ２４と、絞りパンチ２６及びブランクホルダ２７との間に、図示しない位置決め手段により板部材２２をセットする。前記絞りダイ２４の成形凹部２４ａは、アウタパネル１４の外面と略同形状に設定される。前記絞りパンチ２６の成形凸部２６ａは、アウタパネル１４の内面と略同形状に設定される。

次いで、図７に示すように、絞りパンチ２６を固定した状態で、昇降手段（図示せず）により絞りダイ２４を下降させると共に、ブランクホルダ２７を下降させて、絞りダイ２４の成形凹部２４ａと、絞りパンチ２６の成形凸部２６ａとの間で板部材２２を挟み込む。これにより、前記成形凹部２４ａ及び成形凸部２６ａの形状に沿って板部材２２が絞り成形（プレス成形）され、アウタパネル１４の成形品形状Ｐが成形される。この場合、ブランクホルダ２７はその上面と、前記絞りダイ２４の成形凹部２４ａ（絞りビード２４ｃ）との間で板部材２２をクランプした状態で絞りダイ２４と共に下降され、該板部材２２を絞りパンチ２６へとガイドする機能を果たす。そして、ブランクホルダ２７は、その上面が隣接する絞りパンチ２６の成形凸部２６ａの面と面一となる状態まで下降されて停止され、前記板部材２２の端部付近を絞りダイ２４と共に成形する。

ここで、本実施形態に係るパネル部材１０の成形方法では、前記成形凹部２４ａ及び成形凸部２６ａにおいて、パネル部材１０の縁部１８が構成される部分（図２中の矢印Ｅ１で示す部分）に対応した位置に、予備曲げ成形部２４ｂ、２６ｂ（夫々図６中の点線２４ｂ、２６ｂで示す）を設けておく。これにより、アウタパネル１４及びインナパネル１６の縁部を巻締め締結する際に用いる予備曲げ部（フランジ）１４ｂを前記絞り成形と同時に成形することができる（図９Ａ参照）。

なお、絞りダイ２４の成形凹部２４ａ及びブランクホルダ２７の上面には、図４に示す板部材２２における成形品形状Ｐの外側、すなわち、成形品（製品）であるアウタパネル１４（パネル部材１０）に利用されない部分である成形品外部位（製品外部位）Ｏに対応する位置に、絞りビード（ドロービード）２４ｃ、２７ａを設けている。従って、前記絞り成形時、絞りビード２４ｃ、２７ａにより板部材２２でのしわの発生を有効に抑えることができる。しかも、絞りビード２４ｃ、２７ａにより板部材２２に形成されるビード部２２ａは、成形品外部位Ｏに位置するため、成形品形状Ｐに影響を及ぼすこともない。

次に、ステップＳ２において、上記のようにアウタパネル１４の成形品形状Ｐが成形された板部材２２から該成形品形状Ｐ部分を打抜き、パネル部材であるアウタパネル１４を成形する。すなわち、板部材２２から、前記ビード部２２ａを含む成形品外部位Ｏを切除する。

このような打抜き成形（切除）を行う方法としては、例えば、図８に示すように、板部材２２の成形品形状Ｐが成形された部分を、トリム成形金型２９を構成する上型３０と下型３２の間にクランプする。これら上型３０及び下型３２には、前記成形品形状Ｐからなるアウタパネル１４の外面及び内面と略同形状の固定凹部３０ａ及び固定凸部３２ａが設けられている。従って、前記板部材２２を正確且つ強固に、しかも広い接触面積でクランプすることができる。

この際、前記成形品形状Ｐ（アウタパネル１４）の切除された端部（先端面１４ａ）となるカット位置Ｃが、上型３０及び下型３２の側面３０ｂ、３２ｂに沿うようにしてセットされる。

次いで、上型３０及び下型３２の側面３０ｂ、３２ｂに沿って、昇降手段（図示せず）により刃型３４を下降させ、該刃型３４の刃面３４ａにより、前記カット位置Ｃにおいて板部材２２を切断する。これにより、板部材２２から、前記成形品外部位Ｏが切除され、アウタパネル１４が打抜き成形される。

ここで、本実施形態に係るパネル部材１０の成形方法では、前記カット位置Ｃを、成形品であるアウタパネル１４の予備曲げ部１４ｂの先端面１４ａに一致する位置としておく。これにより、パネル部材１０において、図２中の矢印Ｅ１にて示す部分に延在する縁部１８と略一致した予備曲げ部１４ｂが成形される。つまり、前記予備曲げ部１４ｂが、アウタパネル１４の縁部に延在して形成される（図９Ａ参照）。

次いで、ステップＳ３において、前記ステップＳ１、Ｓ２と略同工程を他の板部材に施すことにより、インナパネル（パネル）１６を成形する。この場合のインナパネル１６の成形方法は、前記ステップＳ１、Ｓ２にて説明したアウタパネル１４の場合と略同一であるため、詳細な説明を省略する。そして、このように成形されるインナパネル１６の縁部にも、前記アウタパネル１４と同様に、予備曲げ部（フランジ）１６ｂが成形される（図９Ａ参照）。

なお、このようなインナパネル１６は、通常、前記アウタパネル１４に比べて成形品の絞り形状がきつく、前記絞り成形金型２３による絞り成形だけでは所望の成形品形状まで成形を行うことが困難な場合がある。このような場合には、絞り成形工程に続けて、リストライキング型による成形工程を行い、このリストライキング工程において前記予備曲げ部１６ｂを成形することが好ましい。

以上のようにして、板部材２２からアウタパネル１４及びインナパネル１６が成形されると、本実施形態に係るパネル部材１０の成形方法では、次に、これらアウタパネル１４及びインナパネル１６の縁部を巻締めして締結し、パネル部材１０を成形する。

すなわち、ステップＳ４において、図９Ａに示すように、アウタパネル１４及びインナパネル１６を、アウタパネル１４の先端面１４ａがインナパネル１６の先端面１６ａから距離Ｌずれた状態で重ねて配置する。この場合、アウタパネル１４及びインナパネル１６の縁部（先端側）には、前記絞り成形により形成された予備曲げ部１４ｂ、１６ｂが形成されている。

次に、ステップＳ５において、図９Ｂに示すように、インナパネル１６から距離Ｌずれたアウタパネル１４の縁部にカール成形を施して巻締めし、カール状（略円形状）の縁部１８を形成する。

この場合のカール成形方法としては、例えば、図１０に示すように、重ねたアウタパネル１４及びインナパネル１６を載置台３６の載置面３６ａ上に載置して、押さえパッド３８により押圧固定する。その後、円弧状凹部からなるカール部（巻上げ部）４０を有するカールパンチ４２を載置面３６ａ上で摺動させながら移動させる。そうすると、アウタパネル１４の縁部（先端側）が、インナパネル１６の縁部（先端側）を巻き込むようにして巻締め締結され、縁部１８が成形される。これにより、アウタパネル１４及びインナパネル１６の各先端面１４ａ、１６ａが内側に内包され、外観品質に優れた縁部１８を有するパネル部材１０を確実に成形することができる（図９Ｂ及び図１０参照）。

この場合、本実施形態に係るパネル部材１０の成形方法では、図１１に示すように、アウタパネル１４の予備曲げ部１４ｂを曲率半径Ｒ１として曲げ成形しておき、カールパンチ４２のカール部４０を前記曲率半径Ｒ１よりも多少大きな曲率半径Ｒ２として構成しておく。つまり、前記曲率半径Ｒ１、Ｒ２の関係を、０．７Ｒ２＜Ｒ１＜Ｒ２、より好ましくは、０．８Ｒ２＜Ｒ１＜Ｒ２と設定しておく。そうすると、カールパンチ４２のカール部４０を構成する壁面へのアウタパネル１４の先端面１４ａの当接や、前記カール部４０の下部に構成された下あご４４へのアウタパネル１４の予備曲げ部１４ｂの根元部分の当接を有効に防止することができる。

すなわち、前記曲率半径Ｒ１、Ｒ２の関係を前記のように設定しておくと、カール成形時、アウタパネル１４の縁部（先端面１４ａや予備曲げ部１４ｂ）がカールパンチ４２に突き当たり、円滑なカール成形が阻害されることを防止することができる。これにより、アウタパネル１４やインナパネル１６の縁部における座屈の発生が有効に防止され、一層外観のよい縁部１８が成形される。

ところで、本実施形態では、アウタパネル１４の予備曲げ部１４ｂを前記絞り成形に係る工程で成形している。すなわち、絞り成形金型２３の成形凹部２４ａ及び成形凸部２６ａに配設した予備曲げ成形部２４ｂ、２６ｂにて、予備曲げ部１４ｂが成形される。

この場合、前記絞り成形金型２３に用いられる絞りダイ２４及び絞りパンチ２６は、通常の曲げ成形（ベンド）金型に比べて、板部材２２が接触する受け部分（成形凹部２４ａ及び成形凸部２６ａ）の面積を広く構成することができる。従って、前記絞り成形金型２３において板部材２２は極めて高精度に位置決めされ、成形されるため、予備曲げ部１４ｂを高精度に所望の形状に成形することが可能となる。つまり、本実施形態では、前記曲率半径Ｒ１、Ｒ２の関係（０．７Ｒ２＜Ｒ１＜Ｒ２）を容易且つ正確に実現することができるため、一層確実に外観品質の高い縁部１８を成形することができる。

次に、ステップＳ６において、図９Ｃに示すように、前記カール成形で成形した縁部１８をさらに成形するシーム成形を行う。該シーム成形では、前記縁部１８が扁平に変形するように押圧することで該縁部１８を潰し、その巻締め強度を一層向上させ、縁部１８の外観品質を一層向上させる。

この場合のシーム成形方法としては、例えば、図１２に示すように、載置面３６ａ上でのカール成形後、押さえパッド３８によりアウタパネル１４及びインナパネル１６を固定した状態でカールパンチ４２を退避（後退）させる。次いで、シームパンチ（潰し型）４５を下降され、該シームパンチ４５に形成されたシーム部（潰し部）４６にて縁部１８を扁平に変形させながら潰すことによりシーム成形を施す。このとき、縁部１８が扁平に変形する過程では、アウタパネル１４及びインナパネル１６の内部で塑性流動が生じるため、縁部１８におけるアウタパネル１４の根元部分での曲率半径が十分に小さくなり、ダレの発生が防止される。これにより、縁部１８の外観を一層向上させることができる。

以上のように、本実施形態に係るパネル部材１０の成形方法によれば、板部材２２に絞り成形（プレス成形）を施す工程において、同時に、予備曲げ部１４ｂ（１６ｂ）を成形する。この場合、前記絞り成形金型２３では、板部材２２は極めて高精度にセットされて成形されるため、前記予備曲げ部１４ｂ（１６ｂ）を高精度に所望の形状に形成することができる。

従って、アウタパネル１４の予備曲げ部１４ｂでの曲率半径Ｒ１と、カールパンチ４２のカール部４０での曲率半径Ｒ２との関係を容易且つ正確に所望の値、例えば、０．７Ｒ２＜Ｒ１＜Ｒ２、に設定することができる。このため、カール成形時、アウタパネル１４の縁部を構成する先端面１４ａや予備曲げ部１４ｂがカールパンチ４２に突き当たり、円滑なカール成形が阻害されることを有効に防止することができる。これにより、縁部１８での座屈の発生が抑制され、極めて外観品質が高く、締結強度も高い縁部１８を成形することができる。また、このように高い締結強度を有する縁部１８を成形することにより、パネル部材１０の剛性を向上させることができる。

さらに、上記のように板部材２２に絞り成形を施す工程において、同時に、予備曲げ部１４ｂ（１６ｂ）を成形するため、絞り成形を施す工程及び成形品外部位Ｏを切除する工程の後、前記予備曲げ部１４ｂ、１６ｂを成形する工程を行う必要がない。従って、パネル部材１０の成形に要する工程数を抑制することができ、生産効率の向上や生産コストの低減が可能となり、加工不良の発生も低減できる。

また、本実施形態に係るパネル部材１０の成形方法では、該成形方法により成形されるパネル部材１０の適用箇所、例えば、ドアやボンネット等における必要な締結強度や要求される外観形状等に応じて、カール成形のみを施す方法と、シーム成形まで施す方法とを適宜用いることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、上記実施形態では、成形されるパネル部材１０として、アウタパネル１４及びインナパネル１６の２枚のパネル部材から成形されるものとしたが、これに限らず、該パネル部材を１枚や３枚以上としても本発明に係るパネル部材の成形方法は適用可能である。

本発明の一実施形態に係るパネル部材の成形方法により成形されたパネル部材の適用例である自動車後部ドアの一部切欠斜視図である。 図１中の矢印ＩＩ方向からの自動車後部ドアの一部省略正面図である。 本実施形態に係るパネル部材の成形方法の手順を示すフローチャートである。 板部材に絞り成形を施してアウタパネルの成形品形状を成形した状態を示す概略平面図である。 図４中の線Ｖ−Ｖにおける一部省略縦断面図である。 板部材を絞り成形金型にセットした状態を示す一部省略縦断面図である。 図６に示す絞り成形金型により板部材をアウタパネルの成形品形状に成形した状態を示す一部省略縦断面図である。 図４に示すアウタパネルの成形品形状を成形した板部材をトリム成形金型により打抜き成形している状態を示す一部省略縦断面図である。 図９Ａは、本実施形態に係るパネル部材の縁部を締結する前に、アウタパネル及びインナパネルを重ねた状態を示す一部省略縦断面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示すアウタパネル及びインナパネルの縁部をカール成形した状態を示す一部省略縦断面図であり、図９Ｃは、図９Ｂに示すカール成形後の縁部をシーム成形した状態を示す一部省略縦断面図である。 図９Ａに示すアウタパネル及びインナパネルの縁部にカール成形を施している状態を示す一部省略縦断面図である。 図９Ａに示すアウタパネル及びインナパネルの縁部にカール成形を施す直前の状態を示す一部省略縦断面図である。 図９Ｂに示すパネル部材の縁部にシーム成形を施している状態を示す一部省略縦断面図である。

符号の説明

１０…パネル部材 １２…自動車後部ドア
１４…アウタパネル １４ａ、１６ａ…先端面
１４ｂ、１６ｂ…予備曲げ部 １６…インナパネル
１８…縁部 ２２…板部材
２３…絞り成形金型 ２４…絞りダイ
２４ｂ、２６ｂ…予備曲げ成形部 ２６…絞りパンチ
２７…ブランクホルダ ２９…トリム成形金型
３０…上型 ３２…下型
３４…刃型 ３４ａ…刃面
３６…載置台 ３８…押さえパッド
４０…カール部 ４２…カールパンチ
４５…シームパンチ ４６…シーム部
Ｃ…カット位置 Ｏ…成形品外部位
Ｐ…成形品形状 Ｒ１、Ｒ２…曲率半径

Claims (2)

1. 縁部を巻締めしたパネル部材の成形方法であって、
   板部材を成形品形状にプレス成形する工程と、
   前記プレス成形された板部材の成形品外部位を切除して、成形品形状を有するパネル部材に成形する工程と、
   前記切除された端部を含むパネル部材の縁部を、カール曲げ型によりカール状に成形する工程と、
   を有し、
   前記カール曲げ型によりカール状に成形される前記パネル部材の縁部には、予備曲げ部が形成されており、該予備曲げ部は前記プレス成形を施す工程にて形成することを特徴とするパネル部材の成形方法。
2. 請求項１記載のパネル部材の成形方法において、
   前記予備曲げ部の曲率半径をＲ１とし、前記カール曲げ型の巻上げ部の曲率半径をＲ２とすると、
   ０．７Ｒ２＜Ｒ１＜Ｒ２
   を満たすことを特徴とするパネル部材の成形方法。

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