JP7610908B2 - プレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形方法に関する。

例えば自動車の車体における金属製のパネル部品は、ブランク材に絞り加工等のプレス成形を施すことで所定形状に構成される。一般に、絞り加工に使用されるプレス成形装置（金型）は、可動側となるダイと、固定側となるパンチと、ブランク材の端部を保持するブランクホルダと、を備える。

特許文献１には、上記のプレス成形装置を使用してブランク材に凸曲げ部及び縦壁部を形成するプレス成形方法が開示されている。このプレス成形方法は、ダイとブランクホルダによってブランク材の端部を把持した状態で、このブランク材をパンチに押し付けることで、ブランク材に凸面状の張り出し部を形成する予備成形工程（張出工程）と、予備成形工程後に、張り出し部を有するブランク材（中間材）から凸曲げ部及び縦壁部を有する成形品を成形する本成形工程（絞り工程）とを備える。

上記のプレス成形方法では、予備成形工程によって、予めブランク材の中央側の材料を引き伸ばし、薄肉状の張り出し部を形成することができる。この張り出し部を本成形工程によって凸曲げ部に成形することで、凸曲げ部の厚さを縦壁部よりも薄肉にでき、成形品を軽量化することができる。

特開２０１９－３８０２５号公報

上記のプレス成形方法において、凸曲げ部とともに縦壁部をも薄肉にできれば、成形品の更なる軽量化が可能となる。しかしながら、この場合には、ブランク材に対してより広い範囲に張り出し部を形成する必要がある。このため、張り出し部が大型化し、本成形工程においてダイとブランクホルダとによってブランク材を把持する場合に、張り出し部の一部がダイの一部に接触し、本成形工程を妨げるおそれがあった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、成形品を軽量化することを技術的課題とする。

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、第一成形装置によってブランク材から中間成形品を成形する予備成形工程と、第二成形装置によって中間成形品から最終成形品を成形する本成形工程と、を備えるプレス成形方法において、第一成形装置は、第一ダイと、第一ダイの下方に配置される第一パンチと、を備え、第二成形装置は、第二ダイと、第二ダイの下方に配置される第二パンチと、を備え、予備成形工程では、第一ダイ及び第一パンチによってブランク材に下方に凹む凹部を成形することで、凹部を有する中間成形品を成形し、本成形工程では、中間成形品の凹部を第二成形装置の第二パンチに対向するように下方に向けて配置した状態で、中間成形品に絞り加工を施すことを特徴とする。

かかる構成によれば、予備成形工程でブランク材に形成した凹部を、本成形工程において、第二成形装置の第二パンチに対向するように下方に向けて配置することで、凹部が第二成形装置の第二ダイに接触することを防止することができる。したがって、本発明では、予備成形工程において、ブランク材に対してより広い範囲を成形することができる。これにより、成形品を従来よりも軽量化することが可能となる。

上記構成のプレス成形方法において、第一成形装置の第一ダイは、中間成形品の凹部を成形するための凹部成形面を有してもよい。

本発明によれば、成形品を軽量化することが可能となる。

プレス成形方法を説明するためのブランク材及び成形品の断面図である。 予備成形工程を行う第一成形装置の断面図である。 予備成形工程を行う第一成形装置の断面図である。 予備成形工程を行う第一成形装置の断面図である。 本成形工程を行う第二成形装置の断面図である。 本成形工程を行う第二成形装置の断面図である。 中間成形品の例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図７は、本発明に係るプレス成形方法の一実施形態を示す。

本発明に係るプレス成形方法は、ブランク材１から中間成形品２を成形する予備成形工程と、予備成形工程によって成形された中間成形品２に絞り加工を施すことによって最終成形品３を成形する本成形工程とを備える。

なお、予備成形工程や本成形工程により、中間成形品２及び最終成形品３の厚みには部分的な差が生じ、均一ではなくなるが、図１乃至図７では、便宜上その厚みを一定として図示している。

図１（ａ）に示すように、ブランク材１は、例えば矩形状に構成される金属板（例えば鋼板）である。ブランク材１は、一方の端部１ａから他方の端部１ａまでの全長にわたり、一定の厚みを有する。図１（ｂ）に示すように、ブランク材１は、予備成形工程によって凹凸状の張り出し部を有する中間成形品２となる。

中間成形品２は、端部４と、端部４よりも内側の位置で凹む凹部（凹状の張り出し部）５と、凹部５よりも内側の位置で上方に突出する凸部（凸状の張り出し部）６とを有する。凹部５は、端部４よりも下方に凹んでいる。換言すると、凹部５は、下方に突出する凸部と見做すこともできる。凹部５は、凸部６の周囲を囲むように構成される。凸部６は、端部４及び凹部５よりも上方に突出している。凹部５及び凸部６における中間成形品２の厚みは、端部４と比較して薄肉とされている。

図１（ｂ）に示すように、凹部５は、下端部７と、側壁部８ａ，８ｂとを有する。側壁部８ａ，８ｂは、下端部７よりも内側（凸部６側）に位置する第一側壁部８ａと、下端部７よりも外側（端部４側）に位置する第二側壁部８ｂとを含む。

図１（ｃ）に示すように、最終成形品３は、フランジ状の端部９と、端部９よりも内側で上方に突出する凸曲げ部１０とを有する。端部９は、本成形工程後のトリミング加工によって除去され得る部分（除去予定部）である。凸曲げ部１０は、上壁部１１と、上壁部１１と端部９とを繋ぐ側壁部１２とを有する。この最終成形品３は、本成形工程後に、例えば自動車のリアフロアパンその他の部品に加工される。

図２乃至図４は、予備成形工程を実行する第一成形装置を示す。第一成形装置１３は、第一ダイ１４と、第一パンチ１５と、第一ブランクホルダ１６とを備える。

第一ダイ１４は、図示しない駆動装置によって昇降可能に構成される可動型である。第一ダイ１４は、ブランク材１を成形する成形面１４ａ，１４ｂを有する。成形面１４ａ，１４ｂは、中間成形品２の凹部５をブランク材１に形成するための凹部成形面１４ａと、中間成形品２の凸部６をブランク材１に形成するための凸部成形面１４ｂとを含む。凹部成形面１４ａは、下方に突出する凸状曲面として構成される。凸部成形面１４ｂは、上方に向かって凹む凹状曲面として構成される。

第一パンチ１５は、第一ダイ１４の下方に配置される。第一パンチ１５は、図示しない駆動装置によって昇降可能に構成される可動型である。第一パンチ１５は、ブランク材１を成形する成形面１５ａ，１５ｂを有する。成形面１５ａ，１５ｂは、中間成形品２の凹部５をブランク材１に形成するための凹部成形面１５ａと、中間成形品２の凸部６をブランク材１に形成するための凸部成形面１５ｂとを含む。凹部成形面１５ａは、下方に凹む凹状曲面として構成される。凸部成形面１５ｂは、上方に突出する凸状曲面として構成される。

第一ブランクホルダ１６は、上ブランクホルダ１６ａと、下ブランクホルダ１６ｂとを含むが、この構成に限定されるものではない。各ブランクホルダ１６ａ，１６ｂは、図示しない駆動装置によって昇降可能に構成される。

図２に示すように、予備成形工程では、まずブランク材１の端部１ａを第一成形装置１３の第一ブランクホルダ１６により把持する。上ブランクホルダ１６ａ及び下ブランクホルダ１６ｂは、予備成形工程の前後でブランク材１の全幅（全長）が変化しないように、所定のクッション圧にてブランク材１の端部１ａを挟持する。

次に、第一成形装置１３は、ブランク材１の上方に位置する第一ダイ１４を下降させるとともに、ブランク材１の下方に位置する第一パンチ１５を上昇させる。これにより、第一ダイ１４の成形面１４ａ，１４ｂと、第一パンチ１５の成形面１５ａ，１５ｂをブランク材１に接触させる。

図３及び図４に示すように、第一ダイ１４と第一パンチ１５の動作により、第一ダイ１４の凹部成形面１４ａ及び第一パンチ１５の凹部成形面１５ａは、ブランク材１の一部に凹部５を成形する。また、第一ダイ１４の凸部成形面１４ｂ及び第一パンチ１５の凸部成形面１５ｂは、ブランク材１の一部に凸部６を成形する。図４に示すように、第一ダイ１４が下死点まで到達し、第一パンチ１５が上死点まで到達すると、凹部５及び凸部６を有する中間成形品２が形成される。

この予備成形工程では、第一ブランクホルダ１６がブランク材１の端部１ａを移動不能に把持した状態で成形を行うため、中間成形品２は、凹部５及び凸部６の成形により伸びが生じて、ブランク材１よりも線長が長くなる。このことから凹部５及び凸部６の厚さは端部４の厚さよりも薄くなる。このように中間成形品２の線長がブランク材１よりも長くなることから、予備成形工程を行わない通常の成形方法と比較して、材料を縮小でき、製造コストを低減することが可能となる。

図５及び図６は、本成形工程を実行する第二成形装置を示す。第二成形装置１７は、第二ダイ１８と、第二パンチ１９と、第二ブランクホルダ２０とを備える。

第二ダイ１８は、図示しない駆動装置によって昇降可能に構成される可動型である。第二ダイ１８は、中間成形品２に対して最終成形品３の凸曲げ部１０を成形するための凹状の成形面１８ａ，１８ｂと、第二ブランクホルダ２０とともに中間成形品２の端部４を挟む押さえ面１８ｃと、を有する。

成形面１８ａ，１８ｂは、主として最終成形品３の上壁部１１を成形するための上面１８ａと、主として最終成形品３の側壁部１２を成形するための側面１８ｂとを含む。押さえ面１８ｃは、下方に面する平坦面として構成される。

第二パンチ１９は、第二ダイ１８の下方に配置される固定型である。第二パンチ１９は、中間成形品２から最終成形品３を成形するための凸状の成形面１９ａ，１９ｂを有する。成形面１９ａ，１９ｂは、主として最終成形品３の上壁部１１を成形するための上面１９ａと、主として最終成形品３の側壁部１２を成形するための側面１９ｂとを含む。

第二ブランクホルダ２０は、第二ダイ１８の押さえ面１８ｃの下方に配置されている。第二ブランクホルダ２０は、図示しない駆動装置によって昇降可能に構成される。

図５に示すように、本成形工程では、第二パンチ１９の上方位置において、第二ダイ１８の押さえ面１８ｃと第二ブランクホルダ２０とによって中間成形品２の端部４を把持する。この場合において、中間成形品２は、凹部５が下方に向くように配置される。

中間成形品２が第二ダイ１８と第二ブランクホルダ２０とによって保持された初期の状態において、中間成形品２の凹部５及び凸部６は、第二ダイ１８の成形面１８ａ，１８ｂから離れており、これらに接触しない。

この状態において、第二パンチ１９の上面１９ａは、中間成形品２の断面における二つの凹部５の間に位置する。すなわち、第二パンチ１９における上面１９ａの幅寸法Ｗ１は、中間成形品２の断面における二つの凹部５の間隔（二つの下端部７の間隔）Ｗ２よりも小さい。また、中間成形品２の凹部５は、第二パンチ１９の側面１９ｂと対向する（隣り合う場合を含む）ように、側面１９ｂから離れた位置にある。

第二ダイ１８及び第二ブランクホルダ２０によるクッション圧は、予備成形工程における第一ブランクホルダ１６のクッション圧よりも小さい。このため、本成形工程の前後における中間成形品２の全幅は可変となる。

次に、第二ダイ１８と第二ブランクホルダ２０を一体的に下降させて中間成形品２を第二パンチ１９に接触させる。この場合において、第二パンチ１９の上面１９ａは、中間成形品２の凸部６にその下面側から接触する。また、第二パンチ１９の側面１９ｂは、第二ダイ１８の側面１８ｂよりも先に、中間成形品２の凹部５に接触する。具体的には、第二パンチ１９の側面１９ｂは、凹部５の第二側壁部８ｂよりも先に、凹部５の第一側壁部８ａに接触する。

第二ダイ１８及び第二ブランクホルダ２０の下降に伴って、第二ダイ１８の成形面１８ａ，１８ｂ及び第二パンチ１９の成形面１９ａ，１９ｂによる中間成形品２の成形が進行する。成形の進行に応じて、第二ダイ１８と第二ブランクホルダ２０に挟持されている中間成形品２の端部４における一部の材料が第二ダイ１８と第二パンチ１９の間に流入する。

図６に示すように、第二ダイ１８が下死点まで到達することで、凸曲げ部１０を有する最終成形品３が形成される。

図７は、予備成形工程によって成形された中間成形品の他の例を示す。

図７（ａ）に示す中間成形品２では、凸部６の形状が上記の実施形態と異なる。この中間成形品２における凸部６は、端部４及び凹部５から上方に突出しておらず、上下方向において端部４と同位置にある平坦の部分により構成される。

図７（ｂ）に示す中間成形品２では、上記の実施形態における凸部６を備えていない。すなわち、中間成形品２は、下方に突出する凹部５のみを有する。

以上説明した本実施形態に係るプレス成形方法によれば、予備成形工程によってブランク材１に形成した凹部５を、本成形工程において、第二成形装置１７の第二パンチ１９に対向するように下方に向けて配置することで、凹部５及び凸部６が第二ダイ１８の成形面１８ａ，１８ｂに接触することを防止することができる。

したがって、予備成形工程では、ブランク材１に対して従来よりも広い範囲を成形することができる。すなわち、中間成形品２において、最終成形品３（凸曲げ部１０）における上壁部１１に対応する凸部６だけでなく、側壁部１２に対応する凹部５をも薄肉状に引き伸ばすことができる。

このようにすることで、中間成形品２の材料費が下がり、しかも最終成形品３の上壁部１１のみならず側壁部１２をも軽量化でき、最終成形品を従来よりも軽量化することが可能となる。これにより、最終成形品の製造コストを可及的に低減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態では、凸曲げ部１０を簡略化して例示したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、自動車における各種のパネル部品を成形する場合に適用可能である。

上記の実施形態では、第一成形装置１３の第一パンチ１５が可動型として構成された例を示したが、第一成形装置１３の構成は上記実施形態に限定されない。例えば、第一成形装置１３の第一パンチ１５は、固定型であってもよい。

１ ブランク材
２ 中間成形品
３ 最終成形品
５ 中間成形品の凹部
１３ 第一成形装置
１４ 第一ダイ
１４ａ 第一ダイの凹部成形面
１５ 第一パンチ
１７ 第二成形装置
１８ 第二ダイ
１９ 第二パンチ

Claims (2)

1. 第一成形装置によってブランク材から中間成形品を成形する予備成形工程と、第二成形装置によって中間成形品から最終成形品を成形する本成形工程と、を備えるプレス成形方法において、
   第一成形装置は、第一ダイと、第一ダイの下方に配置される第一パンチと、を備え、
   第二成形装置は、第二ダイと、第二ダイの下方に配置される第二パンチと、を備え、
   予備成形工程では、第一ダイ及び第一パンチによってブランク材に下方に凹む凹部を成形することで、凹部を有する中間成形品を成形し、
   本成形工程では、中間成形品の凹部を第二成形装置の第二パンチに対向するように下方に向けて配置した状態で、中間成形品に絞り加工を施し、
   中間成形品は、端部と、端部よりも内側の位置で凹む凹部と、凹部よりも内側の位置で上方に突出する凸部と、を有し、
   凹部は、端部よりも下方に凹んでおり、かつ凸部の周囲を囲むように構成され、
   凸部は、端部及び凹部よりも上方に突出しており、
   最終成形品は、フランジ状の端部と、この端部よりも内側で上方に突出する凸曲げ部と、を有し、
   凸曲げ部は、上壁部と、上壁部とフランジ状の端部とを繋ぐ側壁部と、を有することを特徴とするプレス成形方法。
2. 第一成形装置の第一ダイは、ブランク材を成形する成形面を有し、
   成形面は、中間成形品の凹部をブランク材に形成するための凹部成形面と、中間成形品の凸部をブランク材に形成するための凸部成形面と、を含む請求項１に記載のプレス成形方法。

Images