JP7246349B2 - プレス成形方法及びプレス成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形方法及びプレス成形金型に関する。

自動車の車体を構成するパネル部品は、金属板にプレス成形を施すことにより形成されることが多い。例えば、図１１に示すサイドアウタパネルＷは、点線で示すブランク材Ｗ’にプレス成形を施して形成される。具体的には、図１２に示すように、ダイ１０１とブランクホルダ１０２、１０３でブランク材Ｗ’の端部を挟持した状態でこれらを一体に降下させ、ブランク材Ｗ’をパンチ１０４に押し付けることで、天板部Ｗ１、縦壁部Ｗ２、及びフランジ部Ｗ３を有するサイドアウタパネルＷが成形される（図１３参照）。この場合、ダイ１０１及びブランクホルダ１０２、１０３で挟持されたフランジ部Ｗ３の材料が縦壁部Ｗ２に流入しながら成形されるため（図１３の矢印参照）、ブランク材Ｗ’の端部（縁）の位置が縦壁部Ｗ２側に移動する。

ところで、図１１に点線で示す成形前のブランク材Ｗ’には、予め、ドア開口部に相当する領域に穴Ｗ４、Ｗ５が形成される。このブランク材Ｗ’を成形すると、図中に矢印で示すように、穴Ｗ４、Ｗ５の周囲の材料が成形領域（天板部Ｗ１及び縦壁部Ｗ２。図１１でハッチングを付した領域。）側に流入し、穴Ｗ４、Ｗ５が広がる。このとき、穴Ｗ４、Ｗ５の周囲のフランジ部Ｗ３は、周方向に引っ張られながら縦壁部Ｗ２に流入する（このような成形は「伸びフランジ成形」とも称される。）。このように、フランジ部Ｗ３に引張応力が加わることで、フランジ部Ｗ３の端部（縁）に割れＰが生じる恐れがある（この端部の割れは「コバ割れ」とも称される。）。

例えば、下記の特許文献１では、ブランク材のうち、伸びフランジ成形が施される部位に、予め余肉部（予成形部）を形成している。これにより、ブランク材の周長が増大するため、伸びフランジ成形する際にフランジ部に加わる引張応力が緩和され、コバ割れが防止される。

また、下記の特許文献２では、ダイ及びブランクホルダの押さえ面のうち、伸びフランジ成形を施す部位に、平面より周長が長い余肉付与部を設けている。

特開２０１５－１３９７８３号公報 特開２００８－１１９７３６号公報

上記特許文献１では、成形前のブランク材に余肉部を設ける新たな工程が必要となるため、工数増によるコストアップを招く。

これに対し、上記特許文献２のように、ダイ及びブランクホルダの押さえ面に余肉付与部を設けることで、同一の金型内で余肉部の成形と製品のプレス成形を行うことができるため、余肉部を成形するための別途の工程を要しない。

しかし、特許文献２の方法によっても、以下のような不具合が生じる。すなわち、ダイ及びブランクホルダの押さえ面に設けた余肉付与部でブランク材に余肉部を成形しながら、両押さえ面の平坦部でブランク材を挟持する。このとき、余肉部を成形する際には、余肉部の周辺が押さえ面で挟持されていないため、余肉部の周辺に歪（微小な湾曲）が生じる。このような歪が生じた余肉周辺の領域を、両押さえ面の平坦部で挟持することで、シワ（「ホールドシワ」とも言う。）が生じる恐れがある。このようなホールドシワが製品の意匠面に残ると、プレス成形品の品質が低下する。

そこで、本発明は、工数増によるコストアップや、ホールドシワの発生による品質低下を招くことなく、伸びフランジ成形される部位のコバ割れを防止することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、パンチ、ダイ、及びブランクホルダを有するプレス成形金型で、ブランク材に、伸びフランジ成形を含むプレス成形を施すための方法であって、前記ダイ及び前記ブランクホルダで前記ブランク材を挟持する工程と、前記ブランク材のうち、前記ダイ及び前記ブランクホルダで挟持された領域の、前記パンチで成形される領域と反対側に隣接する領域に、前記ブランク材の縁の実長を増大させる余肉部を成形する工程と、前記ブランク材をパンチに押し付けてプレス成形を施す工程とを有するプレス成形方法を提供する。

また、前記課題を解決するために、本発明は、パンチ、ダイ及びブランクホルダを備え、ブランク材に、伸びフランジ成形を含むプレス成形を施すための金型であって、前記ブランクホルダの、前記パンチと反対側に隣接する余肉部成形型を有し、前記ダイ及び前記ブランクホルダで前記ブランク材を挟持した状態で、前記余肉部成形型により、前記ブランク材の縁の実長を増大させる余肉部を成形するプレス成形金型を提供する。

上記のように、ダイとブランクホルダでブランク材を挟持した状態で、余肉部成形型でブランク材に余肉部を成形することにより、余肉部の周辺におけるホールドシワの発生を回避できる。その後、ブランク材をパンチに押し付けることで、ブランク材の端部が、成形領域に流入しながら材料流入方向と直交する方向に引っ張られる（伸びフランジ成形）。このとき、余肉部によりブランク材の縁の実長が増大されているため、ブランク材の端部に加わる引張応力が緩和されてコバ割れを防止できる。

以上のように、本発明によれば、余肉部を形成する別途の工程を要することなく、余肉部の周辺におけるホールドシワの発生を回避しながら、伸びフランジ成形が施される部位のコバ割れを防止することができる。

ブランク材の平面図である。 本発明の一実施形態に係るプレス成形金型の断面図（図３のプレス成形品のＹ－Ｙ線に相当する断面図）であり、プレス成形開始前の状態を示す。 上記プレス成形金型の下型（パンチ及びブランクホルダ）の平面図である。 上記プレス成形金型の第二ブランクホルダ及び余肉部成形型の斜視図であり、余肉部成形型を下端位置に配した状態を示す。 上記プレス成形金型の第二ブランクホルダ及び余肉部成形型の斜視図であり、余肉部成形型を上端位置に配した状態を示す。 上記プレス成形金型の断面図であり、ダイとブランクホルダでブランク材を挟持した状態を示す。 上記プレス成形金型の断面図であり、ブランク材に余肉部を成形した状態を示す。 余肉部が成形されたブランク材の平面図である。 余肉部の斜視図である。 上記プレス成形金型の断面図であり、プレス成形が完了した状態を示す。 従来のプレス成形金型で成形されたプレス成形品の平面図である。 従来のプレス成形金型の断面図（図１１のプレス成形品のＸ－Ｘ線に相当する断面図）である。 従来のプレス成形金型の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態では、自動車の車体のパネル部品、特に、サイドアウタパネルＷをプレス成形により形成する。尚、サイドアウタパネルＷは、図１１に示すものと同様であるため、重複説明は省略する。

まず、平坦な金属板（鋼板）を打ち抜いて、図１に示すブランク材Ｗ’を形成する。ブランク材Ｗ’のうち、ドア開口部に相当する領域には穴Ｗ４、Ｗ５が設けられる。

次に、上記のブランク材Ｗ’を、図２に示すプレス成形金型にセットする。このプレス成形金型は、ダイ１と、ブランクホルダと、パンチ２とを有する。本実施形態では、図３の平面図に示されるように、ブランクホルダとして、ブランク材Ｗ’の外周に沿って設けられた第一ブランクホルダ３と、リア側の穴Ｗ４の縁に沿って設けられた第二ブランクホルダ４と、フロント側の穴Ｗ５の縁に沿って設けられた第三ブランクホルダ５とが設けられる。各ブランクホルダ３、４、５の上面には、平坦な押さえ面３ａ、４ａ、５ａが設けられる。ダイ１の下面のうち、ブランクホルダ３、４、５の押さえ面３ａ、４ａ、５ａと上下方向に対向する領域には、平坦な押さえ面１ａが設けられる（図２参照）。尚、ブランクホルダの押さえ面３ａ、４ａ、５ａ及びダイ１の押さえ面１ａには、材料流入を制御するビードを設けてもよい。

プレス成形金型には、成形面７ａを有する余肉部成形型７が設けられる。余肉部成形型７は、第二ブランクホルダ４の、パンチ２と反対側に隣接して設けられる（図２参照）。余肉部成形型７は、第二ブランクホルダ４とは独立して型開閉方向（本実施形態では上下方向）に移動可能とされる。本実施形態では、図４に示すように、第二ブランクホルダ４の内周面に設けられた上下方向に延びる溝４ｂに、余肉部成形型７が昇降可能な状態で配される。具体的には、成形面７ａが第二ブランクホルダ４の押さえ面４ａよりも下方に配された位置（図４参照）と、成形面７ａが押さえ面４ａよりも上方に突出した位置（図５参照）との間で、余肉部成形型７が昇降可能とされる。

余肉部成形型７の成形面７ａは、ブランク材Ｗ’の材料流入方向と直交する方向、本実施形態では、ブランク材Ｗ’の縁の延在方向（図４、５の左右方向）で、上向きに凸となるように湾曲した曲面を有する。図示例では、成形面７ａの高さが、材料流入方向、すなわち、ブランク材Ｗ’の縁と直交する方向（図２の左右方向）でパンチ２に近接するほど低くなっている。ダイ１の下面のうち、余肉部成形型７の成形面７ａと上下方向に対向する領域には、成形面７ａに対応した形状の凹部１ｂが設けられる（図２参照）。

ダイ１を降下させる前の状態では、ブランクホルダ３、４、５の押さえ面３ａ、４ａ、５ａは、パンチ２よりも上方に配される。また、余肉部成形型７の成形面７ａは、第二ブランクホルダ４の押さえ面４ａよりも下方に配される（図４参照）。この状態で、ブランクホルダ３、４、５の押さえ面３ａ、４ａ、５ａの上に、ブランク材Ｗ’を載置する（図２及び図３参照）。

そして、ダイ１を降下させ、ダイ１の押さえ面１ａとブランクホルダ３、４、５の押さえ面３ａ、４ａ、５ａとで、ブランク材Ｗ’の外縁及び穴Ｗ４、Ｗ５の縁に沿った領域を挟持する（図６参照）。その後、ダイ１をさらに降下させ、ブランクホルダ３、４、５を押し下げながら、ダイ１、ブランクホルダ３、４、５、及びブランク材Ｗ’を一体に降下させる。このとき、第二ブランクホルダ４が押し下げられることで、余肉部成形型７が第二ブランクホルダ４に対して相対的に上昇し、余肉部成形型７の成形面７ａが第二ブランクホルダ４の押さえ面４ａから上方に突出する（図５参照）。これにより、ブランク材Ｗ’のうち、ダイ１と第二ブランクホルダ４とで挟持された領域の、パンチ２で成形される領域と反対側に隣接する領域に、余肉部Ｑが成形される（図７参照）。

余肉部Ｑは、ブランク材Ｗ’のうち、伸びフランジ成形が施される領域あるいはその近傍に設けられる。具体的には、ブランク材Ｗ’の縁のうち、成形領域側（パンチ２側）に凹んだ凹曲線あるいはその近傍に余肉部Ｑが形成される。本実施形態では、ブランク材Ｗ’のリア側の穴Ｗ４のうち、最も曲率が大きい部分（下端）付近の２箇所に余肉部Ｑが形成される（図８参照）。

余肉部Ｑは、上向きに凸となるように湾曲した曲面状を成している（図９参照）。図示例では、余肉部Ｑの高さが、ブランク材Ｗ’の穴Ｗ４の縁で最も高く、成形領域側（図９の奥側）へ行くにつれて徐々に低くなっている。余肉部Ｑを設けることにより、余肉部Ｑを成形する前の平坦な状態と比べて、ブランク材Ｗ’の穴Ｗ４の縁の実長が増大する。

こうしてブランク材Ｗ’に余肉部Ｑを成形すると、余肉部Ｑの周辺に歪（僅かな変形）が生じる可能性がある。本実施形態では、上記のように、ダイ１及びブランクホルダ４でブランク材Ｗ’を挟持して拘束した状態で、余肉部Ｑを成形しているため、余肉部Ｑの周辺に歪が生じにくくなり、ホールドシワの発生が回避される。特に、本実施形態では、ブランク材Ｗ’のうち、余肉部Ｑに隣接する全ての領域がダイ１の押さえ面１ａとブランクホルダ４の押さえ面４ａとで挟持されるため、余肉部Ｑの周辺の歪がより発生しにくくなる。

その後、ダイ１をさらに降下させることで、ブランク材Ｗ’がパンチ２の成形面２ａに押し付けられ、天板部Ｗ１、縦壁部Ｗ２、及びフランジ部Ｗ３を有するサイドアウタパネルＷが成形される（図１０参照）。このとき、ダイ１を降下させながら成形が進むにつれて、ブランク材Ｗ’の端部（外縁及び穴Ｗ４、Ｗ５の縁）付近の材料が、成形領域（天板部Ｗ１及び縦壁部Ｗ２）側に流入する。このとき、ブランク材Ｗ’の縁の凹曲線付近の領域には、流入方向と直交する方向で両側に引っ張られる「伸びフランジ成形」が施される。本実施形態では、この伸びフランジ成形が施される部位、特に、縁の曲率が大きい部位（本実施形態では、リア側ドア開口部の穴Ｗ４の下部）の近傍に、余肉部Ｑが設けられる。この余肉部Ｑにより、ブランク材Ｗ’の縁の実長が平坦面よりも増大されているため、伸びフランジ成形による引張応力が緩和され、縁の割れ（コバ割れ）が回避される。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、余肉部Ｑは、伸びフランジ成形が施される部位の近傍に限らず、伸びフランジ成形が施される部位に設けてもよい。また、余肉部Ｑを、リア側の穴Ｗ４の上部や、フロント側の穴Ｗ５、あるいはブランク材の外縁に沿った領域に余肉部Ｑを設けてもよい。また、余肉部Ｑの形状は上記に限らず、ブランク材Ｗ’の端部の材料流入方向と直交する方向（縁に沿う方向）で凹曲面状や波型としてもよい。

また、上記の実施形態では、パンチ２を固定型とし、ダイ１を可動型とした場合を示したが、これとは逆に、ダイ１を固定型と、パンチ２を可動型としてもよい。また、本発明は、伸びフランジ成形を含むプレス成形であれば、自動車のパネル部品以外のプレス成形品を成形する場合にも適用することができる。

１ ダイ
２ パンチ
３ 第一ブランクホルダ
４ 第二ブランクホルダ
５ 第三ブランクホルダ
７ 余肉部成形型
７ａ 成形面
Ｑ 余肉部
Ｗ サイドアウタパネル
Ｗ’ ブランク材

Claims (2)

1. パンチ、ダイ、ブランクホルダ、及び余肉部成形型を有するプレス成形金型で、ブランク材の縁から離間した成形領域をパンチに押し付けることにより、ブランク材に、伸びフランジ成形を含むプレス成形を施すための方法であって、
   前記ダイ及び前記ブランクホルダで前記ブランク材の縁に沿った領域を挟持する工程と、
   その状態で、前記余肉部成形型を前記ブランクホルダに対して相対移動させることにより、前記余肉部成形型で、前記ブランク材の縁のうち、前記成形領域側に凹んだ凹曲線あるいはその近傍に、前記ブランク材の縁の実長を増大させる余肉部を成形する工程と、
   その後、前記ダイ及び前記ブランクホルダで前記ブランク材の縁に沿った領域を挟持した状態で、前記ブランク材の前記成形領域を前記パンチに押し付けてプレス成形を施す工程とを有するプレス成形方法。
2. パンチ、ダイ及びブランクホルダを備え、前記ダイ及び前記ブランクホルダで、ブランク材の縁に沿った領域を挟持した状態で、前記ブランク材の縁から離間した成形領域を前記パンチに押し付けることにより、前記ブランク材に、伸びフランジ成形を含むプレス成形を施すための金型であって、
   前記ブランクホルダの、前記パンチと反対側に隣接し、前記ブランクホルダに対して相対移動可能な余肉部成形型を有し、
   前記ダイ及び前記ブランクホルダで前記ブランク材を挟持した状態で、前記余肉部成形型を前記ブランクホルダに対して相対移動させることにより、前記ブランク材の縁のうち、前記成形領域側に凹んだ凹曲線あるいはその近傍に、前記ブランク材の縁の実長を増大させる余肉部を成形するプレス成形金型。

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