JP7350607B2

JP7350607B2 - 自動車用パネルの製造方法

Info

Publication number: JP7350607B2
Application number: JP2019186991A
Authority: JP
Inventors: 拓史小林; 圭輔赤崎
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2039-10-10
Also published as: JP2021062383A

Description

本発明は、自動車用パネルの製造方法に関する。

従来、自動車用パネルとして、例えば自動車のドアの外面を構成するアウタパネルが知られている。このアウタパネルは、金属製の板材をプレス成形することによって製造される。アウタパネルには稜線をなすキャラクタラインが意匠性のために施され、近年では、意匠性の向上のためにキャラクタラインがより先鋭であることが求められているが、従来の製造方法によって板材をより先鋭なキャラクタラインを有する形状にプレス成形すると成形不良や面性状の不良が生じる虞があった。下記特許文献１では、成形不良及び面性状の不良の発生を抑制しつつ、より先鋭なキャラクタラインを形成することが可能なアウタパネルの製造方法が提案されている。

具体的に、下記特許文献１に提案された製造方法では、二段階のプレス成形でアウタパネルを製造しており、当該製造方法は、まず板材を中間形状にプレス成形する第１プレス工程と、その第１プレス工程で成形された中間形状の板材を先鋭なキャラクタラインを有する最終的なアウタパネルの目標形状に成形する第２プレス工程とを有する。前記中間形状は、キャラクタライン付近のみ目標形状よりも曲率半径が大きく緩やかに湾曲した形状であり、キャラクタライン付近以外は目標形状に等しい形状である。第１プレス工程において、このような中間形状に板材を一旦成形してから、第２プレス工程で先鋭なキャラクタラインを成形することにより、成形不良及び面性状の不良の発生を抑制しつつ、先鋭なキャラクタラインを形成することが可能となっている。

特許第５９５９７０２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された製造方法では、製造コストが増大するとともに、製造されるアウタパネルの歩留まりが低下する虞があり、また、成形痕がアウタパネルに残る虞がある。

具体的には、特許文献１に開示された製造方法では、第１プレス工程で板材を中間形状に成形するための金型と、第２プレス工程で板材を目標形状に成形するための金型とを個別に用意する必要があるため、金型のためのコストが増加し、その結果、製造コストが増大する。また、板材を目標形状に成形する工程を第１プレス工程と第２プレス工程の２回の工程に分けて行うことから、その各プレス工程毎に歩留まりが生じ、最終的に製造されるアウタパネルの歩留まりが低下する。また、第１プレス工程で板材を中間形状に成形する際についた成形痕は第２プレス工程で解消されず、その成形痕が最終的に製造されたアウタパネルに残る虞がある。

本発明の目的は、より先鋭なキャラクタラインを形成できるとともに、製造コストの増加及び製造される自動車用パネルの歩留まりの低下を抑制でき、且つ、製造された自動車用パネルに成形痕が残るのを防ぐことが可能な自動車用パネルの製造方法を提供することである。

本発明により提供される自動車用パネルの製造方法は、所定の厚さを有する板状のブランク材をプレス成形することにより、キャラクタラインを有する目標形状の自動車用パネルを製造する方法である。この製造方法は、凹部を有するダイと前記凹部に向き合うように配置された凸部を有するパンチとの間に前記ブランク材を配置し、そのブランク材のうち前記目標形状に成形される成形対象領域の周りの周辺部をホルダで保持する保持工程と、前記ダイと前記パンチの一方を他方へ接近させることにより前記凹部と前記凸部との間で前記成形対象領域を前記目標形状に成形する成形工程と、を備える。前記凹部の内面は、当該凹部の底で前記凸部の頂部と対向する位置に設けられた谷線部を有する。前記成形工程では、前記頂部に前記成形対象領域を押し当てて、当該成形対象領域を前記キャラクタラインが形成される箇所であるキャラクタライン形成箇所を頂点として曲げ変形させ、その曲げ変形された前記成形対象領域のうち前記キャラクタライン形成箇所に対して一方側に隣接した第１隣接箇所と前記キャラクタライン形成箇所に対して前記第１隣接箇所と反対側に隣接した第２隣接箇所とを前記凹部の内面と前記凸部の前記頂部との間で挟み込み、この挟み込まれた時点において前記キャラクタライン形成箇所と前記凹部の前記内面の前記谷線部との間には隙間が残されており、その後、当該第１隣接箇所及び当該第２隣接箇所の両方の厚さが前記所定の厚さよりも小さくなるように当該第１隣接箇所及び当該第２隣接箇所を前記凹部の内面と前記頂部との間でプレス成形することにより、前記厚さが小さくなった分の材料が前記第１隣接箇所と前記第２隣接箇所との間の領域へ流動し、前記キャラクタライン形成箇所の厚さが補填される。

この自動車用パネルの製造方法では、成形工程において、キャラクタライン形成箇所の両側の第１隣接箇所及び第２隣接箇所をダイの凹部の内面とパンチの頂部との間で挟み込むことによりキャラクタライン形成箇所付近の材料が第１及び第２隣接箇所の両外側へ流れるのを抑制してキャラクタライン形成箇所付近の薄肉化を抑制できるとともに、第１及び第２隣接箇所の厚さが元々の所定の厚さよりも小さくなるようにその第１及び第２隣接箇所をプレス成形することによりその第１及び第２隣接箇所の厚さが減少した分の材料をキャラクタライン形成箇所付近に流動させてキャラクタライン形成箇所付近の厚さを補填でき、その結果、キャラクタライン形成箇所付近の外面の扁平化を抑制して、より先鋭なキャラクタラインを形成することができる。

しかも、この製造方法では、１回の成形工程で、ブランク材の成形対象領域を、キャラクタラインを有する目標形状にプレス成形することができるので、従来のように二段階のプレス成形を行う場合に比べて金型のためのコストを削減でき、その結果、自動車用パネルの製造コストの増加を抑制できる。また、プレス成形を二段階に分けて行う場合には各段階毎に歩留まりが生じるため、最終的に製造される自動車用パネルの歩留まりは低下するが、この製造方法では、１回の成形工程で成形対象領域を目標形状に成形できるので、製造される自動車用パネルの歩留まりの低下を抑制できる。さらに、二段階のプレス成形を行う場合には、一段階目のプレス成形でブランク材についた成形痕が最終的に製造される自動車用パネルに残る虞があるが、この製造方法では１回の成形工程で成形対象領域を目標形状に成形できるので、自動車用パネルに一段階目のプレス成形による成形痕が残るのを防ぐことができる。

前記凹部の内面は、前記谷線部に対して一方側に配置されて当該谷線部から離れるにつれて前記パンチ側へ向かうように延びる第１内側面部と、前記谷線部に対して前記第１内側面部と反対側に配置されて前記谷線部から離れるにつれて前記パンチ側へ向かうように延びる第２内側面部とを有し、前記凸部の外面は、前記頂部に対して一方側に配置されて前記第１内側面部と対向する第１外側面部と、前記頂部に対して前記第１外側面部と反対側に配置されて前記第２内側面部と対向する第２外側面部とを有し、前記頂部は、前記第１外側面部から前記第１内側面部側へ突出する第１突出部と、前記第２外側面部から前記第２内側面部側へ突出する第２突出部を有し、前記成形工程では、前記第１隣接箇所が前記第１内側面部に接触した状態で前記第１突出部が当該第１隣接箇所に食い込むように前記ダイと前記パンチの一方を他方へ接近させることによって当該第１隣接箇所の厚さが前記所定の厚さよりも小さくなるように当該第１隣接箇所をプレス成形するとともに、前記第２隣接箇所が前記第２内側面部に接触した状態で前記第２突出部が当該第２隣接箇所に食い込むように前記ダイと前記パンチの一方を他方へ接近させることによって当該第２隣接箇所の厚さが前記所定の厚さよりも小さくなるように当該第２隣接箇所をプレス成形することが好ましい。

こうすれば、第１及び第２突出部によって、ブランク材の成形対象領域のうちキャラクタラインが形成される外面と反対の裏面側から第１及び第２隣接箇所をそれらの厚さが小さくなるようにプレス成形することができ、自動車用パネルの外面のうちキャラクタラインの両側に隣接した位置にプレス成形による痕が残るのを防ぐことができる。

以上のように、本発明の自動車用パネルの製造方法によれば、より先鋭なキャラクタラインを形成できるとともに、製造コストの増加及び製造される自動車用パネルの歩留まりの低下を抑制でき、且つ、製造された自動車用パネルに成形痕が残るのを防ぐことができる。

本発明の一実施形態による自動車用パネルの製造工程を模式的に示す縦断面図である。本発明の一実施形態による自動車用パネルの製造工程を模式的に示す縦断面図である。本発明の一実施形態による自動車用パネルの製造工程を模式的に示す縦断面図である。図３中のキャラクタライン形成箇所付近の拡大図である。本発明の一実施形態による自動車用パネルの製造工程を模式的に示す縦断面図である。図５中のキャラクタライン形成箇所付近の拡大図である。実施例による自動車用パネルの製造方法で用いられるパンチの凸部の頂部付近及びそれに対向するダイの凹部の谷線部付近の縦断面の拡大図である。実施例による製造方法で製造した自動車用パネルに生じる相当塑性歪みの分布図である。比較例による自動車用パネルの製造方法で用いられるパンチの凸部の頂部付近及びそれに対向するダイの凹部の谷線部付近の縦断面の拡大図である。比較例による製造方法で製造した自動車用パネルに生じる相当塑性歪みの分布図である。本発明の第１変形例による自動車用パネルの製造方法で用いられるパンチの凸部の頂部付近及びそれに対向するダイの凹部の谷線部付近の縦断面の拡大図である。本発明の第２変形例による自動車用パネルの製造方法で用いられるパンチの凸部の頂部付近及びそれに対向するダイの凹部の谷線部付近の縦断面の拡大図である。本発明の第３変形例による自動車用パネルの製造方法で用いられるパンチの凸部の頂部付近及びそれに対向するダイの凹部の谷線部付近の縦断面の拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１～図３及び図５は、本発明の一実施形態による自動車用パネル１の製造工程を模式的に示している。図１～図３及び図５では、自動車用パネル１と、その自動車用パネル１の素材であるブランク材１００と、自動車用パネル１をプレス成形するための金型であるパンチ１０及びダイ２０と、ブランク材１００を保持するためのホルダ３０とが、自動車用パネル１に形成されるキャラクタライン２と交差し且つブランク材１００のプレス方向に沿う方向の縦断面で示されている。また、図４は、図３中のキャラクタライン形成箇所１０３付近の拡大図であり、図６は、図５中のキャラクタライン形成箇所１０３付近の拡大図である。

本実施形態による製造方法では、ブランク材１００をプレス成形することにより、稜線であるキャラクタライン２を有する目標形状の自動車用パネル１（図５参照）を製造する。この自動車用パネル１の形状は、キャラクタライン２を頂点として屈曲した形状である。

本実施形態による製造方法では、まず、パンチ１０及びダイ２０を用意する。

パンチ１０は、自動車用パネル１の目標形状に対応した形状の凸部１１を有する。このパンチ１０の凸部１１は、その突出方向の先端へ向かうにつれて幅が小さくなるように形成されており、その幅方向の中央に、最も突出した部位である頂部１２を有する。なお、幅方向は、自動車用パネル１に形成されるキャラクタライン２に対して交差し且つプレス方向に対して直交する方向に相当し、各図における左右方向に相当する。凸部１１の外面は、第１外側面部１４と、第２外側面部１６とを有する。

第１外側面部１４は、前記幅方向において頂部１２に対して一方側に位置している。第１外側面部１４は、前記幅方向において頂部１２から一方側へ離れるにつれて頂部１２の突出方向と反対方向へ向かうように延びる斜面である。この第１外側面部１４は、後述のようにプレス成形装置にパンチ１０及びダイ２０が装着された状態で、プレス方向に沿う方向においてダイ２０の凹部２２の第１内側面部２６と対向し且つその第１内側面部２６と平行に配置される。

第２外側面部１６は、前記幅方向において頂部１２に対して第１外側面部１４と反対側に位置している。第２外側面部１６は、前記幅方向において頂部１２から第１外側面部１４と反対側へ離れるにつれて頂部１２の突出方向と反対方向へ向かうように延びる斜面である。この第２外側面部１６は、後述のようにプレス成形装置にパンチ１０及びダイ２０が装着された状態で、プレス方向に沿う方向においてダイ２０の凹部２２の第２内側面部２７と対向し且つその第２内側面部２７と平行に配置される。

頂部１２は、第１外側面部１４の延長線上及び第２外側面部１６の延長線上よりも突出している。具体的に、頂部１２は、後述のようにプレス成形装置にパンチ１０及びダイ２０が装着された状態において第１外側面部１４からダイ２０の第１内側面部２６側へ突出する第１突出部１２ａと、同状態において第２外側面部１６からダイ２０の第２内側面部２７側へ突出する第２突出部１２ｂと、を有する。第１突出部１２ａは、頂部１２のうちの最も突出した地点である先端１２ｃに対して第１外側面部１４側に位置し、第２突出部１２ｂは、先端１２ｃに対して第２外側面部１６側に位置する。また、頂部１２の外面全体は、円弧状の断面形状をなす曲面となっている。

ダイ２０は、自動車用パネル１の目標形状に対応した形状であってパンチ１０の凸部１１の形状に概ね対応した形状の凹部２２と、その凹部２２の周りに位置する外周部２４とを有する。

凹部２２の内面は、谷線部２５と、第１内側面部２６と、第２内側面部２７と、を有する。

谷線部２５は、凹部２２の幅方向の中央において凹部２２の底に位置し、後述のようにプレス成形装置にパンチ１０及びダイ２０が装着された状態で、そのパンチ１０とダイ２０によるプレス方向においてパンチ１０の凸部１１の頂部１２と対向する位置に設けられている。また、この谷線部２５は、後述の成形工程においてブランク材１００のキャラクタライン形成箇所１０３とプレス方向において対向する。

第１内側面部２６は、前記幅方向において谷線部２５に対して一方側に配置されている。この第１内側面部２６は、前記幅方向において谷線部２５から一方側へ離れるにつれて凹部２２の開口側へ向かうように延びる斜面である。この第１内側面部２６は、後述のようにプレス成形装置にパンチ１０及びダイ２０が装着された状態で、前記幅方向において谷線部２５から一方側へ離れるにつれてパンチ１０側へ延び、その状態で、プレス方向に沿う方向においてパンチ１０の第１外側面部１４と対向し且つその第１外側面部１４と平行に配置される。

第２内側面部２７は、前記幅方向において谷線部２５に対して第１内側面部２６と反対側に配置されている。この第２内側面部２７は、前記幅方向において谷線部２５から第１内側面部２６と反対側へ離れるにつれて凹部２２の開口側へ向かうように延びる斜面である。この第２内側面部２７は、後述のようにプレス成形装置にパンチ１０及びダイ２０が装着された状態で、前記幅方向において谷線部２５から第１内側面部２６と反対側へ離れるにつれてパンチ１０側へ延び、その状態で、プレス方向に沿う方向においてパンチ１０の第２外側面部１６と対向し且つその第２外側面部１６と平行に配置される。第２内側面部２７は、谷線部２５において第１内側面部２６と繋がっている。

そして、当該第１実施形態による製造方法では、以上のような構成のパンチ１０とダイ２０を図略のプレス成形装置に装着する。この際、ダイ２０とパンチ１０とを上下に分かれて配置するとともに、ダイ２０を凹部２２が下向きになる姿勢で配置し、パンチ１０を凸部１１が上向きになる姿勢で且つその凸部１１がダイ２０の凹部２２の真下に位置するように配置する（図１参照）。より具体的には、凸部１１の頂部１２の先端１２ｃ（頂点）が凹部２２の谷線部２５の真下に位置するようにパンチ１０をダイ２０に対して配置する。このとき、ダイ２０の第１内側面部２６が、パンチ１０の第１外側面部１４に対して平行に配置されるとともに、プレス方向に沿う方向（上下方向）において第１外側面部１４から離間した状態でその第１外側面部１４に対向するように配置される。また、ダイ２０の第２内側面部２７が、パンチ１０の第２外側面部１６に対して平行に配置されるとともに、プレス方向に沿う方向（上下方向）において第２外側面部１６から離間した状態でその第２外側面部１６に対向するように配置される。また、パンチ１０は、その凸部１１の中心軸がプレス成形装置によるプレス方向に沿う姿勢で配置される。

次に、図１に示すように、ブランク材１００をホルダ３０によって保持する保持工程を行う。この保持工程では、ブランク材１００のうち目標形状に成形される領域である成形対象領域１０１の周りの周辺部１０２をホルダ３０で保持する。そして、この保持工程では、ダイ２０の凹部２２に対してブランク材１００の成形対象領域１０１が対向するようにブランク材１００が配置された状態で当該ブランク材１００の周辺部１０２をダイ２０に対してホルダ３０で固定することによって保持する。

具体的に、ブランク材１００は、アルミニウムや鋼等の金属製の平板である。当該保持工程では、ブランク材１００の成形対象領域１０１がダイ２０の凹部２２の真下に位置するとともにパンチ１０の凸部１１の上方でその凸部１１に対向するように配置され、その状態でブランク材１００のうち成形対象領域１０１の周りに位置する部分である周辺部１０２をダイ２０の外周部２４に対してホルダ３０で挟み込むことによって保持する。これにより、周辺部１０２は、ダイ２０に対して固定される。このダイ２０とホルダ３０との間での周辺部１０２の保持力は、後述の成形工程においてブランク材１００の成形対象領域１０１がパンチ１０によって押されて曲げ変形されるときに、当該周辺部１０２が幅方向内側へ移動するのを阻止可能な大きさの力である。

次に、ブランク材１００の成形対象領域１０１を前記目標形状にプレス成形する成形工程を行う。

この成形工程では、プレス成形装置により、ダイ２０をパンチ１０へ向かって降下させる（接近させる）。それによって、図２に示すように、ダイ２０に固定されたブランク材１００の成形対象領域１０１をパンチ１０の凸部１１の頂部１２に押し当てて、当該成形対象領域１０１をその成形対象領域１０１のうちキャラクタライン２が形成される箇所であるキャラクタライン形成箇所１０３を頂点として曲げ変形させる。この曲げ変形の過程において、成形対象領域１０１及びパンチ１０の凸部１１がダイ２０の凹部２２内に入り込む。

そして、図３に示すように、ダイ２０がさらに降下してパンチ１０にさらに接近し、曲げ変形された成形対象領域１０１がダイ２０の凹部２２の内面に接触する。この時点で、図４に示すように、成形対象領域１０１のうちキャラクタライン形成箇所１０３に対して一方側に隣接した第１隣接箇所１０４がパンチ１０の頂部１２とダイ２０の凹部２２の第１内側面部２６との間に挟み込まれるとともに、成形対象領域１０１のうちキャラクタライン形成箇所１０３に対して他方側に隣接した第２隣接箇所１０６がパンチ１０の頂部１２とダイ２０の凹部２２の第２内側面部２７との間に挟み込まれる。具体的には、第１隣接箇所１０４が頂部１２の第１突出部１２ａと凹部２２の第１内側面部２６との間に挟み込まれるとともに、第２隣接箇所１０６が頂部１２の第２突出部１２ｂと凹部２２の第２内側面部２７との間に挟み込まれる。この時点では、成形対象領域１０１のうち第１隣接箇所１０４と第２隣接箇所１０６との間の部分は、ダイ２０の凹部２２の内面から離間している。換言すれば、成形対象領域１０１のうち第１隣接箇所１０４と第２隣接箇所１０６との間のキャラクタライン形成箇所１０３付近の部分と、凹部２２の内面のうち谷線部２５付近の部分との間に隙間が残っている。

その後、成形工程の終期において、図５に示すように、さらにダイ２０が降下して、凹部２２の第１内側面部２６に対して垂直な方向における頂部１２の第１突出部１２ａの外面と第１内側面部２６との間の間隔、及び、凹部２２の第２内側面部２７に対して垂直な方向における頂部１２の第２突出部１２ｂの外面と第２内側面部２７との間の間隔がブランク材１００の元々の所定の厚さよりも小さくなる位置までダイ２０がパンチ１０に接近し、ダイ２０が下死点に達する。

この成形工程の終期では、図６に示すように、第１及び第２隣接箇所１０４，１０６の厚さがブランク材１００の元々の所定の厚さよりも小さくなるようにその第１及び第２隣接箇所１０４，１０６がパンチ１０の頂部１２とダイ２０の凹部２２の内面との間でプレス成形される。具体的には、第１隣接箇所１０４の厚さが元々の厚さよりも小さくなるように当該第１隣接箇所１０４が頂部１２の第１突出部１２ａと凹部２２の第１内側面部２６との間でプレス成形される。すなわち、第１隣接箇所１０４が第１内側面部２６に接触した状態で第１突出部１２ａが第１隣接箇所１０４に食い込むように押し付けられ、その第１隣接箇所１０４の厚さが小さくなる。また、第２隣接箇所１０６の厚さが元々の厚さよりも小さくなるように当該第２隣接箇所１０６が頂部１２の第２突出部１２ｂと凹部２２の第２内側面部２７との間でプレス成形される。すなわち、第２隣接箇所１０６が第２内側面部２７に接触した状態で第２突出部１２ｂが第２隣接箇所１０６に食い込むように押し付けられ、その第２隣接箇所１０６の厚さが小さくなる。

そして、第１及び第２隣接箇所１０４，１０６の厚さが減少した結果、それらの箇所の厚さが減少した分の材料が第１隣接箇所１０４と第２隣接箇所１０６との間の領域へ流動する。その結果、成形対象領域１０１のキャラクタライン形成箇所１０３付近の部分と凹部２２の内面の谷線部２５付近の部分との間の隙間が埋まるようにキャラクタライン形成箇所１０３付近の部分が成形され、そのキャラクタライン形成箇所１０３の外面にキャラクタライン２が形成される。

以上の成形工程は、連続的に行われる。すなわち、ダイ２０は、下死点に達するまで連続的に降下し、成形対象領域１０１はキャラクタライン２を有する目標形状になるまで連続的に成形される。

以上のようにして、本実施形態による自動車用パネル１の製造方法が行われる。

本実施形態による製造方法では、成形工程において、ブランク材１００の成形対象領域１０１のうちキャラクタライン形成箇所１０３の両側の第１隣接箇所１０４及び第２隣接箇所１０６をダイ２０の凹部２２の内面とパンチ１０の頂部１２との間で挟み込むため、成形対象領域１０１のうちキャラクタライン形成箇所１０３付近の材料が第１及び第２隣接箇所１０４，１０６の両外側へ流れるのを抑制してキャラクタライン形成箇所付近の薄肉化を抑制できる。

さらに、本実施形態による製造方法では、前記のように第１隣接箇所１０４及び第２隣接箇所１０６を凹部２２の内面と頂部１２との間で挟み込んだ後、その第１及び第２隣接箇所１０４，１０６の厚さがブランク材１００の元々の所定の厚さよりも小さくなるようにその第１及び第２隣接箇所１０４，１０６をプレス成形するため、その第１及び第２隣接箇所１０４，１０６の厚さが減少した分の材料をそれらの隣接箇所１０４，１０６の間のキャラクタライン形成箇所１０３付近へ流動させてキャラクタライン形成箇所１０３付近の厚さを補填でき、その結果、キャラクタライン形成箇所１０３付近の外面の扁平化を抑制して、より先鋭なキャラクタライン２を形成することができる。

しかも、本実施形態による製造方法では、１回の連続的なプレス成形（成形工程）で、ブランク材１００の成形対象領域１０１を、キャラクタライン２を有する目標形状に成形できる。このため、従来のように二段階のプレス成形を行う場合に比べて金型のためのコストを削減でき、その結果、自動車用パネル１の製造コストの増加を抑制できる。

また、プレス成形を二段階に分けて行う場合には各段階毎に歩留まりが生じるため、最終的に製造される自動車用パネル１の歩留まりは低下するが、本実施形態による製造方法では、１回のプレス成形で成形対象領域１０１を目標形状に成形して自動車用パネル１を製造できるため、自動車用パネル１の歩留まりの低下を抑制できる。

さらに、二段階のプレス成形を行う場合には、一段階目のプレス成形でブランク材についた成形痕が最終的に製造される自動車用パネル１に残る虞があるが、本実施形態による製造方法では、１回の連続的なプレス成形で成形対象領域１０１を目標形状に成形して自動車用パネル１を製造できるため、自動車用パネル１に成形痕が残るのを防ぐことができる。

また、本実施形態による製造方法では、成形工程の終期において、第１隣接箇所１０４がダイ２０の第１内側面部２６に接触した状態でパンチ１０の頂部１２の第１突出部１２ａが当該第１隣接箇所１０４に食い込むようにダイ２０をパンチ１０へ接近させることによって当該第１隣接箇所１０４の厚さが元々の所定の厚さよりも小さくなるように当該第１隣接箇所１０４をプレス成形するとともに、第２隣接箇所１０６がダイ２０の第２内側面部２７に接触した状態でパンチ１０の頂部１２の第２突出部１２ｂが当該第２隣接箇所１０６に食い込むようにダイ２０をパンチ１０へ接近させることによって当該第２隣接箇所１０６の厚さが元々の所定の厚さよりも小さくなるように当該第２隣接箇所１０６をプレス成形する。このため、第１及び第２突出部１２ａ，１２ｂによって、ブランク材１００の成形対象領域１０１のうちキャラクタライン２が形成される外面と反対の裏面側から第１及び第２隣接箇所１０４，１０６をそれらの厚さが小さくなるようにプレス成形することができ、自動車用パネル１の外面のうちキャラクタライン２の両側に隣接した位置にプレス成形による痕が残るのを防ぐことができる。

次に、本実施形態の製造方法による効果を調べたシミュレーションについて説明する。

具体的には、このシミュレーションでは、本実施形態の製造方法によって製造した自動車用パネル１では、キャラクタライン２（キャラクタライン形成箇所１０３）付近に生じる歪みがどのようになるかについて調べた。

このシミュレーションでは、実施例として、本実施形態による上述の製造方法で用いられるパンチ１０及びダイ２０と同様のものを用いて上述の製造方法と同様のプロセスで自動車用パネル１を製造した場合を設定した。図７には、その実施例で用いられるパンチ１０の凸部１１の頂部１２付近及びそれに対向するダイ２０の凹部２２の谷線部２５付近の構成が示されている。

また、比較例として、従来から一般的に用いられる形状のパンチ、具体的には図９に示すように凸部２１１がその外面の第１外側面部２１４及び第２外側面部２１６の各々の延長線上よりも突出していない頂部２１２を有するパンチ２１０を用い、当該パンチ２１０の頂部２１２によりブランク材の成形対象領域を曲げ変形させた後、その成形対象領域がダイ２２０の凹部２２２の内面に接触した時点で成形工程を終了すること以外は、前記実施形態の上述の製造方法と同様にして自動車用パネル２０１（図１０参照）を製造した場合を設定した。

そして、その実施例と比較例のそれぞれで製造した場合の自動車用パネルに生じる前記引っ張り方向の歪み、具体的には相当塑性歪みをシミュレーションにて調べた。図８には、そのシミュレーションによって得られた実施例の自動車用パネル１の相当塑性歪み分布が示されている。また、図１０には、そのシミュレーションによって得られた比較例の自動車用パネル２０１の相当塑性歪み分布が示されている。

比較例（図１０参照）では、自動車用パネル２０１のうちキャラクタライン形成箇所２０３の両側に亘る範囲βにおいて相当塑性歪みが生じている。この歪みは、前記実施形態と同様に成形対象領域２２１の周辺部がホルダとダイの外周部との間で保持された状態で成形工程においてキャラクタライン形成箇所２０３がパンチ２１０の頂部２１２（図９参照）に押し当てられて成形対象領域２２１が曲げ変形されることによって生じるものであり、キャラクタライン形成箇所２０３から幅方向の両外側への引っ張り方向の歪みであると考えられる。この歪みが生じた結果、キャラクタライン形成箇所２０３付近が薄肉化し、それに伴ってキャラクタライン形成箇所２０３付近の部分の外面が扁平化して、自動車用パネル２０１に形成されるキャラクタライン２０２の先鋭度が低下している。

これに対し、実施例では、図８に示すように自動車用パネル１のうちキャラクタライン形成箇所１０３の両側に亘る範囲α１において相当塑性歪みが生じているが、その範囲α１のうちの内側の範囲α２において特に大きな歪みが生じている。この範囲α２は、成形対象領域１０１のうち第１隣接箇所１０４から第２隣接箇所１０６に亘る範囲である。この範囲α２に大きな歪みが生じているのは、成形工程の終期において第１及び第２隣接箇所１０４，１０６がパンチ１０の頂部１２とダイ２０の凹部２２の内面との間で第１及び第２隣接箇所１０４，１０６の厚さが元々の所定の厚さよりも小さくなるようにプレス成形され、それによって、第１及び第２隣接箇所１０４，１０６の厚さが減少した分の材料がキャラクタライン形成箇所１０３へ向かって流動したことによるものと考えられる。この実施例でも前記比較例と同様に成形対象領域１０１の曲げ変形によって生じる引っ張り方向の歪みによりキャラクタライン形成箇所１０３付近の薄肉化が生じるが、前記のような材料の流動によってキャラクタライン形成箇所１０３付近の厚さが補填される。その結果、キャラクタライン形成箇所１０３付近の部分の外面の扁平化が抑制されてキャラクタライン２がより先鋭に形成される。

（変形例）
本発明による自動車用パネルの製造方法は、前記のようなものに必ずしも限定されない。例えば、本発明による自動車用パネルの製造方法に以下のような技術を採用可能である。

具体的には、本発明による製造方法で用いられるパンチの頂部の形状は、必ずしも前記実施形態における頂部１２の形状に限定されるものではなく、成形工程においてブランク材１００の成形対象領域１０１を、キャラクタライン形成箇所１０３を頂点として曲げ変形させることができるとともに、その成形工程の終期においてキャラクタライン形成箇所１０３の両側の第１隣接箇所１０４及び第２隣接箇所１０６の厚さがブランク材１００の元々の厚さよりも小さくなるように当該第１隣接箇所１０４及び当該第２隣接箇所１０６をプレス成形することが可能な形状であれば任意の形状を採用してもよい。図１１～図１３には、本発明の各変形例による製造方法で用いられるパンチ１０の頂部１２の形状が示されているとともに、ダイ２０が下死点に達した状態でのパンチ１０の頂部１２付近及びダイ２０のうちパンチ１０の頂部１２に対向する部分付近が部分的に示されている。

図１１に示されている第１変形例では、パンチ１０の頂部１２のうち幅方向の中央付近（先端１２ｃ付近）の領域である先端領域１２ｄが大きな曲率半径を有する円弧状の断面形状をなす外面を有し、当該頂部１２のうち先端領域１２ｄの両側の第１突出部１２ａと第２突出部１２ｂとが先端領域１２ｄの外面の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する円弧状の断面形状をなす外面をそれぞれ有する。

また、図１２に示されている第２変形例では、パンチ１０の頂部１２の先端面１７が平面になっている。

また、図１３に示されている第３変形例では、頂部１２の第１突出部１２ａのうちダイ２０の凹部２２の第１内側面部２６と対向する面１８が第１外側面部１４と概ね同様の傾斜角度を有する斜面となっているとともに、頂部１２の第２突出部１２ｂのうちダイ２０の凹部２２の第２内側面部２７と対向する面１９が第２外側面部１６と概ね同様の傾斜角度を有する斜面となっている。

以上のような第１～第３変形例によるパンチ１０のいずれにおいても、頂部１２の第１突出部１２ａが第１外側面部１４からダイ２０の第１内側面部２６側へ突出し且つ頂部１２の第２突出部１２ｂが第２外側面部１６からダイ２０の第２内側面部２７側へ突出している。そして、このような第１～第３変形例によるパンチ１０を用いた場合であっても、成形工程の終期（ダイ２０が下死点に達した状態）では、ダイ２０の凹部２２の第１内側面部２６に垂直な方向におけるその第１内側面部２６とパンチ１０の頂部１２の第１突出部１２ａの外面との間の間隔、及び、ダイ２０の凹部２２の第２内側面部２７に垂直な方向におけるその第２内側面部２７とパンチ１０の頂部１２の第２突出部１２ｂの外面との間の間隔は、ブランク材１００の元々の所定の厚さよりも小さくなる。そのため、成形工程の終期においてブランク材１００の成形対象領域１０１のうちキャラクタライン形成箇所１０３の両側の第１隣接箇所１０４及び第２隣接箇所１０６の厚さがブランク材１００の元々の所定の厚さよりも小さくなるように第１隣接箇所１０４及び第２隣接箇所１０６をプレス成形することができる。

また、パンチ１０の凸部１１の第１外側面部１４は、プレス成形装置にパンチ１０及びダイ２０が装着された状態で、必ずしもダイ２０の凹部２２の第１内側面部２６と平行になるような傾斜角度を持つものでなくてもよく、第１内側面部２６と異なる傾斜角度を持つものであってもよい。また、同様にパンチ１０の凸部１１の第２外側面部１６は、プレス成形装置にパンチ１０及びダイ２０が装着された状態で、必ずしもダイ２０の凹部２２の第２内側面部２７と平行になるような傾斜角度を持つものでなくてもよく、第２内側面部２７と異なる傾斜角度を持つものであってもよい。

また、自動車用パネル１の製造方法において、成形工程の終期にブランク材１００の成形対象領域１０１の第１及び第２隣接箇所１０４，１０６をそれらの厚さが元々の厚さよりも小さくなるようにダイ２０の凹部２２の内面とパンチ１０の頂部１２との間でプレス成形する結果、第１隣接箇所１０４の外面がダイ２０の凹部２２の第１内側面部２６に強く押し付けられるとともに、第２隣接箇所１０６の外面がダイ２０の凹部２２の第２内側面部２７に強く押し付けられる。その結果、成形された自動車用パネル１の外面のうちキャラクタライン２に対して両側にそれぞれ隣接した位置にダイ２０に対する接触痕が残る可能性も考えられる。その対策としてダイ２０の第１内側面部２６のうちブランク材１００の第１隣接箇所１０４に接触する部分とダイ２０の第２内側面部２７のうちブランク材１００の第２隣接箇所１０６に接触する部分とにそれぞれゴムシート等の緩衝材を設置し、その緩衝材によって前記のような接触痕がつくのを抑制してもよい。

また、成形工程では、位置が固定されたパンチ１０へ向かってダイ２０を接近させる代わりに、位置が固定されたダイ２０へ向かってパンチ１０を接近させ、凸部１１によってブランク材１００の成形対象領域１０１を曲げ変形させてもよい。

また、成形工程におけるダイ２０もしくはパンチ１０の移動方向は、必ずしも上下方向に沿う方向に限定されず、任意の方向に設定されてもよい。

また、ダイ２０を凹部２２が上向きになる姿勢で配置し、パンチ１０をその凸部１１が下向きになる姿勢で、且つ、その凸部１１が凹部２２の真上に位置するように配置してもよい。

１自動車用パネル
２キャラクタライン
１０パンチ
１１凸部
１２頂部
１２ａ第１突出部
１２ｂ第２突出部
１４第１外側面部
１６第２外側面部
２０ダイ
２５谷線部
２６第１内側面部
２７第２内側面部
３０ホルダ
１００ブランク材
１０１成形対象領域
１０２周辺部
１０３キャラクタライン形成箇所

Claims

所定の厚さを有する板状のブランク材をプレス成形することにより、キャラクタラインを有する目標形状の自動車用パネルを製造する方法であって、
凹部を有するダイと前記凹部に向き合うように配置された凸部を有するパンチとの間に前記ブランク材を配置し、そのブランク材のうち前記目標形状に成形される成形対象領域の周りの周辺部をホルダで保持する保持工程と、
前記ダイと前記パンチの一方を他方へ接近させることにより前記凹部と前記凸部との間で前記成形対象領域を前記目標形状に成形する成形工程と、を備え、
前記凹部の内面は、当該凹部の底で前記凸部の頂部と対向する位置に設けられた谷線部を有し、
前記成形工程では、前記頂部に前記成形対象領域を押し当てて、当該成形対象領域を前記キャラクタラインが形成される箇所であるキャラクタライン形成箇所を頂点として曲げ変形させ、その曲げ変形された前記成形対象領域のうち前記キャラクタライン形成箇所に対して一方側に隣接した第１隣接箇所と前記キャラクタライン形成箇所に対して前記第１隣接箇所と反対側に隣接した第２隣接箇所とを前記凹部の内面と前記凸部の前記頂部との間で挟み込み、この挟み込まれた時点において前記キャラクタライン形成箇所と前記凹部の前記内面の前記谷線部との間には隙間が残されており、その後、当該第１隣接箇所及び当該第２隣接箇所の両方の厚さが前記所定の厚さよりも小さくなるように当該第１隣接箇所及び当該第２隣接箇所を前記凹部の内面と前記頂部との間でプレス成形することにより、前記厚さが小さくなった分の材料が前記第１隣接箇所と前記第２隣接箇所との間の領域へ流動し、前記キャラクタライン形成箇所の厚さが補填される、自動車用パネルの製造方法。
前記凹部の内面は、前記谷線部に対して一方側に配置されて当該谷線部から離れるにつれて前記パンチ側へ向かうように延びる第１内側面部と、前記谷線部に対して前記第１内側面部と反対側に配置されて前記谷線部から離れるにつれて前記パンチ側へ向かうように延びる第２内側面部とを有し、
前記凸部の外面は、前記頂部に対して一方側に配置されて前記第１内側面部と対向する第１外側面部と、前記頂部に対して前記第１外側面部と反対側に配置されて前記第２内側面部と対向する第２外側面部とを有し、
前記頂部は、前記第１外側面部から前記第１内側面部側へ突出する第１突出部と、前記第２外側面部から前記第２内側面部側へ突出する第２突出部を有し、
前記成形工程では、前記第１隣接箇所が前記第１内側面部に接触した状態で前記第１突出部が当該第１隣接箇所に食い込むように前記ダイと前記パンチの一方を他方へ接近させることによって当該第１隣接箇所の厚さが前記所定の厚さよりも小さくなるように当該第１隣接箇所をプレス成形するとともに、前記第２隣接箇所が前記第２内側面部に接触した状態で前記第２突出部が当該第２隣接箇所に食い込むように前記ダイと前記パンチの一方を他方へ接近させることによって当該第２隣接箇所の厚さが前記所定の厚さよりも小さくなるように当該第２隣接箇所をプレス成形する、請求項１に記載の自動車用パネルの製造方法。