JP4550249B2 - 車体パネルの製造方法 - Google Patents
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- B21D28/32—Perforating, i.e. punching holes in other articles of special shape
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属の板材を用いた車体パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体パネルは板材を所望の形状に成形したもので、その製造方法には、例えば、特開平６−２３８３７８号公報「薄板材の成形装置および薄板成形体の離型方法」に示されたものがある。同公報の段落番号［００１９］〜［００２１］によれば、この薄板成形体の離型方法は次の通りである。ただし、以下の説明は原文の要約である。
【０００３】
まず、同公報の図１の金型容器４（符号は公報記載のものを流用した。以下同様。）と天板６との間にアルミニウム合金製の薄板材２を配置するとともに、金型容器４と天板６とで薄板材２の周縁部２ａを挟持する。そして、薄板材２を５００℃前後に加熱し、薄板材２と天板６との間にガスを供給して薄板材２を金型容器４に押圧し、成形加工を施す。その後、天板６とヘッド１０とで周縁部２ａを挟持しながら薄板材２を金型容器４から離型させる。
この場合は、薄板材２を金型容器４に押圧することで、成形加工は完了するが、要求される精度によっては、さらに加工（縁切り工程や曲げ工程）を必要とするものがある。そのような車体パネルに対応する製造方法の一例を次図で説明する。
【０００４】
図１１は従来の車体パネルの製造方法の一例を示す図である。なお、成形形状は上記公報とは異なる。
（１）：ブランキングで、ブランク材１０１を打ち抜く。
（２）：ドローで、ブランク材１０１を加熱若しくは常温にて絞り成形し、絞り成形品１０２を得る。
（３）：トリミングで、絞り成形品１０２の周縁部１０３を切断し、輪郭１０４を仕上げる。
（４）：フランジングで、絞り成形品１０２の曲げ成形を実施する。
（５）：ピアシング、及びリストライキングで、穴１０４・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）の穴開け加工、及び全体の仕上げ成形を行い、車体パネル１０５を得る。
【０００５】
このように、絞り成形品１０２をさらに各々の金型でプレス加工することで、複雑な形状を精度良く、安い生産コストで得ることができる。すなわち、ブランキング〜リストライキングで上記公報の薄板材２を成形すると、より複雑な成形加工を施すことができるとともに、成形精度を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の技術では、ガスを供給して薄板材２を金型容器４に押圧し、成形加工を施すものであり、ガスの圧力のみで薄板材２を隅まで鋭く、且つ精度よく曲げることは難しい。精度よく金型容器４の型を転写するには長時間、押圧する必要があり、生産効率が低下する。
また、図１１の製造方法で所望の精度を得ることはできるが、５回のプレス作業を実施するため、生産設備費が嵩み、且つ生産効率が低下する。
【０００７】
一方、公報の技術では、薄板材２の押さえに周縁部２ａを使用し、さらに、離型の際の押し出しで周縁部２ａを使用した。しかし、周縁部２ａは、最終製品としては使用しない部分であり、使用済みとなった時点で、除去され、廃棄処分となる。すなわち、図１１の（３）トリミングで、周縁部１０３を切断し、廃棄する。高価なアルミニウム合金製板材の廃棄量が多くなると、生産コストが嵩むため、板材の歩留りを高める必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、生産設備費を抑えることができ、生産効率を向上させることができ、板材の歩留りを向上させることができる車体パネルの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、加熱手段で所定の温度に加熱した状態のブランク材を位置規制部材にて位置決めしつつ固定金型に載せ、この状態で可動金型を固定金型に合せることで、ブランク材の周縁部を非拘束で成形する熱間絞り工程と、この絞り成形品を型閉状態に保持しながら、絞り成形品の第１端部を可動金型の外型の圧下で曲げ成形することで曲げ部を形成する曲げ工程と、外型の圧下とほぼ同時のタイミングで、固定金型に設けられているアンダカット曲げ型をシリンダでシリンダの前進方向へ前進させて絞り成形品を型閉状態に保持しながら、絞り成形品の第２端部をアンダカット形状に曲げるアンダカット曲げ工程と、このアンダカット曲げ部をアンダカット曲げ型でそのまま加圧保持しながら、アンダカット曲げ部に穴を開ける穴開け工程と、第１端部のみを可動金型へ向けて突出し、第１端部側から成形品を剥がしながら、アンダカット曲げ部を水平方向に移動させ、アンダカット曲げ部と固定金型との干渉を避けることで成形品を離型する離型工程と、からなる一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施することを特徴とする。
【００１０】
熱間絞り工程と、曲げ工程と、アンダカット曲げ工程と、穴開け工程と、離型工程と、からなる一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、金型の設備費を抑えることができる。
また、一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、ブランク材から車体パネルを成形するのに手間がかからない。
【００１１】
熱間絞り工程では、ブランク材の周縁部を挟んで押えることなしにブランク材の周縁部を非拘束で絞り成形するので、ブランク材に周縁部を設ける必要はなく、板材からの廃棄処分量は減少する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体パネルの製造方法のフローチャートであり、ＳＴはステップを示す。
ＳＴ０１：加熱した状態のブランク材を位置規制部材にて位置決めしつつ固定金型に載せ、ブランク材の周縁部を押えることなしに絞り成形する。
【００１３】
ＳＴ０２：絞り成形品を型閉状態に保持しながら、絞り成形品の第１端部を曲げ、曲げ部を形成する。
ＳＴ０３：絞り成形品を型閉状態に保持しながら、絞り成形品の第２端部をアンダカット形状に曲げる。
ＳＴ０４：アンダカット曲げ部を加圧保持しながら、アンダカット曲げ部に穴を開ける。
ＳＴ０５：第１端部を突出し、成形品を離型する。
これらのＳＴ０１〜ＳＴ０５の工程をプレス機の１サイクル中で実施する。
次に、ＳＴ０１〜ＳＴ０５を具体的に説明する。
【００１４】
図２は本発明に係るブランク材の加工要領説明図である。
まず、ブランク材１１を形成する。アルミニウム合金製素材１２からブランク材１１・・・をブランキングで打ち抜く。ブランク材１１は、車体パネルを成形するためのもので、縁１３には周縁部１４を設けずに、縁１３を仕上り寸法に形成したものである。アルミニウム合金製素材１２は、例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（６０００系）の板材である。
【００１５】
図２に示すように、ブランク材１１を形成する工程では、ブランク材１１を周縁部１４のない仕上り寸法に形成するので、ブランク材１１の表面積は周縁部１４を設けた場合に比較して小さく、アルミニウム合金製素材１２からより多くのブランク材１１を得ることができるとともに、アルミニウム合金製素材１２の廃棄量は減少し、ブランク材１１を形成する際の板材の歩留りを向上させることができる。
【００１６】
図３は本発明に係るブランク材の加熱要領説明図である。
ブランク材１１を加熱手段１５で所定の温度に加熱する。加熱手段１５は、加熱炉本体１６と、熱源１７と、載せ台１８とを備えたもので、載せ台１８にブランク材１１を置き、所望の熱処理を実施するものである。
【００１７】
この加熱では、ブランク材１１の所定温度は、５００〜５５０℃の範囲に設定した。５００〜５５０℃の範囲内であれば、ブランク材１１の溶解を心配することなく、ブランク材１１の伸びを大きくすることができる。その結果、後工程での成形に重厚なプレス機を必要とせず、後の一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施することができる。
【００１８】
また、５００〜５５０℃の範囲内であれば、機械的特性が低下し、ブランク材の塑性変形の抵抗は極めて小さくなり、成形の際のスプリングバックは極めて小さい。従って、成形精度の向上を図ることができる。
そのため、所望の昇温速度で５００〜５５０℃まで昇温する。そして、この温度状態のブランク材１１を次図の金型に載せる。
【００１９】
図４は本発明に係る熱間絞り工程の第１説明図である。
ブランク材１１を絞り成形用金型２０に載せる。具体的には、絞り成形用金型２０は固定金型２１と、可動金型２２と、からなる。２３はプレス機である。
【００２０】
固定金型２１は、凸状の型２４と、周囲に配置した位置規制部材２５，２５と、アンダカット曲げ型２６と、このアンダカット曲げ型２６に設けたカム機構２７と、図左の押し出し手段２８と、を備えたものである。
可動金型２２は、内型３１と、外型３２と、この外型３２の下方に形成した駆動部３３と、内型３１をスライドさせるスライド機構３４（ガイド手段３４ａ、リターンスプリング３４ｂ）と、を備えたものである。
【００２１】
このような可動金型２２を上限で待機させ、型開状態で、加熱した状態のブランク材１１を位置規制部材２５・・・にて位置決めしつつ固定金型２１の型２４上に想像線の如く載せる。なお、ブランク材１１は加熱した状態にあり、機械的性質は低下し、そのため、縁１３は自重で下がる。
その後、可動金型２２の圧下を矢印▲１▼の如く開始する。
【００２２】
図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る熱間絞り工程の第２説明図である。
（ａ）において、可動金型２２を固定金型２１に合せ、且つ第１段目の荷重Ｆ１で加圧し、ブランク材１１の周縁部１４（図２参照）を挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部１４を非拘束で絞り成形し、絞り成形品３６とする。
その際、ブランク材１１の温度を５００〜５５０℃の範囲内に保ちながら成形する。
【００２３】
（ｂ）は（ａ）の（ｂ）部拡大図であり、位置規制部材２５にたわんだブランク材１１の縁１３を突き当て、挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部を非拘束で絞り成形したことを示す。
（ｃ）は（ａ）の（ｃ）部拡大図であり、同様に、位置規制部材２５にたわんだブランク材１１の縁１３を突き当て、挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部を非拘束で絞り成形したことを示す。複数の位置規制部材２５を用いることで、ブランク材１１の位置決めを行うことができる。
【００２４】
図に示すように、ブランク材１１の周縁部１４（図２参照）を挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部を非拘束で絞り成形するので、アルミニウム合金製素材の廃棄処分量を少なくすることができ、板材の歩留りを向上させることができる。
【００２５】
また、熱間絞り工程では、位置規制部材２５にブランク材１１の縁１３を突き当て、ブランク材１１の周縁部を挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部を非拘束で絞り成形するので、周縁部を切断除去するためのトリミング（縁切り）工程を設ける必要はなく、トリミング工程をブランク材の形成工程に集約し、工程の集約を図ることができる。従って、生産設備費（金型コスト、プレス機コスト）を抑えることができ、且つ生産効率の向上を図ることができる。
【００２６】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る曲げ工程の説明図である。
（ａ）において、熱間絞り工程に引続き連続的に、絞り成形品３６に曲げ部３８を形成する。具体的には、可動金型２２の内型３１で絞り成形品３６を型閉状態に保持しながら、第２段目の荷重Ｆ２によって可動金型２２の外型３２を矢印▲２▼の如く圧下し、絞り成形品３６の第１端部３７を曲げ成形し、曲げ部３８を形成する。そして、一旦、可動金型２２の下降を停止する。
【００２７】
（ｂ）は（ａ）の（ｂ）部拡大図であり、第１端部３７を曲げ成形し、曲げ部３８を形成するとともに、第１端部３７が押し出し手段２８に臨んだことを示す。
（ｃ）は（ａ）の（ｃ）部拡大図であり、絞り成形品３６の第２端部４１を示す。第２端部４１のアンダカット曲げは次図に示すように成形するが、タイミングは第１端部３７の曲げ成形とほぼ同時に実施する。
【００２８】
図７は本発明に係るアンダカット曲げ工程の説明図である。
第２端部４１をアンダカット形状に曲げる。具体的には、図６と同じように絞り成形品３６を型閉状態に保持しながら、アンダカット曲げ型２６をシリンダ４２で前進させ、アンダカット曲げ型２６で第２端部４１を加圧し、絞り成形品３６の第２端部４１をアンダカット形状に曲げ、アンダカット曲げ部４３を形成する。
【００２９】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る穴開け工程の説明図である。
（ａ）において、アンダカット曲げ型２６でそのままアンダカット曲げ部４３を加圧保持し、一旦停止状態の可動金型２２の下降を再開する。
（ｂ）において、可動金型２２を矢印▲３▼の如く圧下し、下降する駆動部３３でカム機構２７のポンチ４５を矢印▲４▼方向に駆動し、アンダカット曲げ部４３に貫通した穴４６を開け、成形品４７を得る。
穴開け完了後、可動金型２２を上昇させつつ、アンダカット曲げ型２６を矢印▲５▼の如く後退させる。
【００３０】
図９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る離型工程の説明図である。
（ａ）において、可動金型２２を上昇させ、型開を行った後、押し出し手段２８で離型を行う。
（ｂ）において、押し出し手段２８のシリンダ５１を矢印▲６▼の如く前進させ、押し出しブロック５２を矢印▲７▼の如く突出し、成形品４７の第１端部３７側から離型する。
【００３１】
（ｃ）において、成形品４７を剥がしながら、アンダカット曲げ部４３を水平方向（矢印▲８▼方向）に移動させ、成形品４７の全体を離型する。アンダカット曲げ部４３を水平方向（矢印▲８▼方向）に移動させることで、アンダカット曲げ部４３が型２４と干渉するのを避けることができる。
最後に成形品４７を取り出し、車体パネル５３を得るとともに、車体パネル５３を製造する１サイクルは完了する。引続き、図４に戻って、プレス機による２サイクル目を実施する。
【００３２】
このように、図４〜図９に示す、熱間絞り工程と、曲げ工程と、アンダカット曲げ工程と、穴開け工程と、離型工程と、からなる一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、絞り成形用金型２０以外に金型を用意する必要はなく、金型の数量を減らすことができ、生産設備費を抑えることができる。
【００３３】
また、一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、連続的に成形することができるとともに、同時並行的に加工することができ、加工時間の短縮を図ることができる。従って、生産効率を向上させることができる。
【００３４】
図１０（ａ），（ｂ）は車体パネルの製造方法の比較図である。
（ａ）は、図１１を写したもので、従来の車体パネルの製造方法を示し、成形品の一例として、車体パネル１０５を示す。（１）のブランキングの後は、ドロー→トリミング→フランジング→リストライキング（ピアシング含む）の４工程を要し、合計５工程で車体パネル１０５を製造する。
【００３５】
（ｂ）は、本発明の車体パネルの製造方法を示し、成形品の一例として、車体パネル５１を示す。（１）のブランキングの後は、一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施し、（２）に示す車体パネル５１を製造する。
図から明らかなように、本発明によれば車体パネル５１を２工程で製造することができる。従って、生産設備費を抑えることができ、且つ生産効率を向上させることができ、さらに板材の歩留りを向上させることができる。
【００３６】
尚、本発明の実施の形態に示した図２のブランク材１１の形状は一例であり、自動車の外観のデザインや車体の部位により形状は異なる。
図４の位置規制部材２５，２５の配置位置は一例であり、規制する位置はブランク材の形状によって異なる。また、位置規制部材２５，２５の形状、数量はその都度変えてもよい。
絞り成形用金型２０の構成は一例であり、この構成に限定するものではない。
例えば、金型の型に加熱手段を内蔵させてもよく、また、ピンの形態や配置位置は任意である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、熱間絞り工程と、曲げ工程と、アンダカット曲げ工程と、穴開け工程と、離型工程と、からなる一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、金型の数量を減らし、生産設備費を抑えることができる。
また、一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、加工時間の短縮を図ることができ、生産効率を向上させることができる。
【００３８】
熱間絞り工程では、所定の温度に加熱した状態のブランク材を位置規制部材にて位置決めしつつ固定金型に載せ、可動金型を加圧し、ブランク材の周縁部を挟んで押えることなしにブランク材の周縁部を非拘束で絞るので、ブランク材に周縁部を設けずに省き、廃棄処分の量を減らすことができる。従って、板材の歩留りを向上させることができる。
【００３９】
また、熱間絞り工程では、ブランク材の周縁部を挟んで押えることなしにブランク材の周縁部を非拘束で絞るので、下流の工程にトリミング工程を設定する必要がなく、生産設備費を抑えることができるとともに、生産効率を向上させることができる。
アンダカット曲げ工程では、外型の圧下とほぼ同時のタイミングで、固定金型に設けられているアンダカット曲げ型で絞り成形品の第２端部をアンダカット形状に曲げるので、同時並行的に加工することができ、加工時間の短縮を図ることができる。従って、生産効率を向上させることができる。
離型工程では、第１端部側から成形品を剥がしながら、アンダカット曲げ部を水平方向に移動させ、アンダカット曲げ部と固定金型との干渉を避けることで成形品を離型するので、アンダカット曲げ部が固定金型と干渉するのを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車体パネルの製造方法のフローチャート
【図２】本発明に係るブランク材の加工要領説明図
【図３】本発明に係るブランク材の加熱要領説明図
【図４】本発明に係る熱間絞り工程の第１説明図
【図５】本発明に係る熱間絞り工程の第２説明図
【図６】本発明に係る曲げ工程の説明図
【図７】本発明に係るアンダカット曲げ工程の説明図
【図８】本発明に係る穴開け工程の説明図
【図９】本発明に係る離型工程の説明図
【図１０】車体パネルの製造方法の比較図
【図１１】従来の車体パネルの製造方法の一例を示す図
【符号の説明】
１１…ブランク材、１４…周縁部、１５…加熱手段、２１…固定金型、２２…可動金型、２３…プレス機、２５…位置規制部材、２８…押し出し手段、３２…外型、３６…絞り成形品、３７…第１端部、３８…曲げ部、４１…第２端部、４３…アンダカット曲げ部、４６…穴、５３…車体パネル。
【発明の属する技術分野】
本発明は金属の板材を用いた車体パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体パネルは板材を所望の形状に成形したもので、その製造方法には、例えば、特開平６−２３８３７８号公報「薄板材の成形装置および薄板成形体の離型方法」に示されたものがある。同公報の段落番号［００１９］〜［００２１］によれば、この薄板成形体の離型方法は次の通りである。ただし、以下の説明は原文の要約である。
【０００３】
まず、同公報の図１の金型容器４（符号は公報記載のものを流用した。以下同様。）と天板６との間にアルミニウム合金製の薄板材２を配置するとともに、金型容器４と天板６とで薄板材２の周縁部２ａを挟持する。そして、薄板材２を５００℃前後に加熱し、薄板材２と天板６との間にガスを供給して薄板材２を金型容器４に押圧し、成形加工を施す。その後、天板６とヘッド１０とで周縁部２ａを挟持しながら薄板材２を金型容器４から離型させる。
この場合は、薄板材２を金型容器４に押圧することで、成形加工は完了するが、要求される精度によっては、さらに加工（縁切り工程や曲げ工程）を必要とするものがある。そのような車体パネルに対応する製造方法の一例を次図で説明する。
【０００４】
図１１は従来の車体パネルの製造方法の一例を示す図である。なお、成形形状は上記公報とは異なる。
（１）：ブランキングで、ブランク材１０１を打ち抜く。
（２）：ドローで、ブランク材１０１を加熱若しくは常温にて絞り成形し、絞り成形品１０２を得る。
（３）：トリミングで、絞り成形品１０２の周縁部１０３を切断し、輪郭１０４を仕上げる。
（４）：フランジングで、絞り成形品１０２の曲げ成形を実施する。
（５）：ピアシング、及びリストライキングで、穴１０４・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）の穴開け加工、及び全体の仕上げ成形を行い、車体パネル１０５を得る。
【０００５】
このように、絞り成形品１０２をさらに各々の金型でプレス加工することで、複雑な形状を精度良く、安い生産コストで得ることができる。すなわち、ブランキング〜リストライキングで上記公報の薄板材２を成形すると、より複雑な成形加工を施すことができるとともに、成形精度を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の技術では、ガスを供給して薄板材２を金型容器４に押圧し、成形加工を施すものであり、ガスの圧力のみで薄板材２を隅まで鋭く、且つ精度よく曲げることは難しい。精度よく金型容器４の型を転写するには長時間、押圧する必要があり、生産効率が低下する。
また、図１１の製造方法で所望の精度を得ることはできるが、５回のプレス作業を実施するため、生産設備費が嵩み、且つ生産効率が低下する。
【０００７】
一方、公報の技術では、薄板材２の押さえに周縁部２ａを使用し、さらに、離型の際の押し出しで周縁部２ａを使用した。しかし、周縁部２ａは、最終製品としては使用しない部分であり、使用済みとなった時点で、除去され、廃棄処分となる。すなわち、図１１の（３）トリミングで、周縁部１０３を切断し、廃棄する。高価なアルミニウム合金製板材の廃棄量が多くなると、生産コストが嵩むため、板材の歩留りを高める必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、生産設備費を抑えることができ、生産効率を向上させることができ、板材の歩留りを向上させることができる車体パネルの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、加熱手段で所定の温度に加熱した状態のブランク材を位置規制部材にて位置決めしつつ固定金型に載せ、この状態で可動金型を固定金型に合せることで、ブランク材の周縁部を非拘束で成形する熱間絞り工程と、この絞り成形品を型閉状態に保持しながら、絞り成形品の第１端部を可動金型の外型の圧下で曲げ成形することで曲げ部を形成する曲げ工程と、外型の圧下とほぼ同時のタイミングで、固定金型に設けられているアンダカット曲げ型をシリンダでシリンダの前進方向へ前進させて絞り成形品を型閉状態に保持しながら、絞り成形品の第２端部をアンダカット形状に曲げるアンダカット曲げ工程と、このアンダカット曲げ部をアンダカット曲げ型でそのまま加圧保持しながら、アンダカット曲げ部に穴を開ける穴開け工程と、第１端部のみを可動金型へ向けて突出し、第１端部側から成形品を剥がしながら、アンダカット曲げ部を水平方向に移動させ、アンダカット曲げ部と固定金型との干渉を避けることで成形品を離型する離型工程と、からなる一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施することを特徴とする。
【００１０】
熱間絞り工程と、曲げ工程と、アンダカット曲げ工程と、穴開け工程と、離型工程と、からなる一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、金型の設備費を抑えることができる。
また、一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、ブランク材から車体パネルを成形するのに手間がかからない。
【００１１】
熱間絞り工程では、ブランク材の周縁部を挟んで押えることなしにブランク材の周縁部を非拘束で絞り成形するので、ブランク材に周縁部を設ける必要はなく、板材からの廃棄処分量は減少する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体パネルの製造方法のフローチャートであり、ＳＴはステップを示す。
ＳＴ０１：加熱した状態のブランク材を位置規制部材にて位置決めしつつ固定金型に載せ、ブランク材の周縁部を押えることなしに絞り成形する。
【００１３】
ＳＴ０２：絞り成形品を型閉状態に保持しながら、絞り成形品の第１端部を曲げ、曲げ部を形成する。
ＳＴ０３：絞り成形品を型閉状態に保持しながら、絞り成形品の第２端部をアンダカット形状に曲げる。
ＳＴ０４：アンダカット曲げ部を加圧保持しながら、アンダカット曲げ部に穴を開ける。
ＳＴ０５：第１端部を突出し、成形品を離型する。
これらのＳＴ０１〜ＳＴ０５の工程をプレス機の１サイクル中で実施する。
次に、ＳＴ０１〜ＳＴ０５を具体的に説明する。
【００１４】
図２は本発明に係るブランク材の加工要領説明図である。
まず、ブランク材１１を形成する。アルミニウム合金製素材１２からブランク材１１・・・をブランキングで打ち抜く。ブランク材１１は、車体パネルを成形するためのもので、縁１３には周縁部１４を設けずに、縁１３を仕上り寸法に形成したものである。アルミニウム合金製素材１２は、例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（６０００系）の板材である。
【００１５】
図２に示すように、ブランク材１１を形成する工程では、ブランク材１１を周縁部１４のない仕上り寸法に形成するので、ブランク材１１の表面積は周縁部１４を設けた場合に比較して小さく、アルミニウム合金製素材１２からより多くのブランク材１１を得ることができるとともに、アルミニウム合金製素材１２の廃棄量は減少し、ブランク材１１を形成する際の板材の歩留りを向上させることができる。
【００１６】
図３は本発明に係るブランク材の加熱要領説明図である。
ブランク材１１を加熱手段１５で所定の温度に加熱する。加熱手段１５は、加熱炉本体１６と、熱源１７と、載せ台１８とを備えたもので、載せ台１８にブランク材１１を置き、所望の熱処理を実施するものである。
【００１７】
この加熱では、ブランク材１１の所定温度は、５００〜５５０℃の範囲に設定した。５００〜５５０℃の範囲内であれば、ブランク材１１の溶解を心配することなく、ブランク材１１の伸びを大きくすることができる。その結果、後工程での成形に重厚なプレス機を必要とせず、後の一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施することができる。
【００１８】
また、５００〜５５０℃の範囲内であれば、機械的特性が低下し、ブランク材の塑性変形の抵抗は極めて小さくなり、成形の際のスプリングバックは極めて小さい。従って、成形精度の向上を図ることができる。
そのため、所望の昇温速度で５００〜５５０℃まで昇温する。そして、この温度状態のブランク材１１を次図の金型に載せる。
【００１９】
図４は本発明に係る熱間絞り工程の第１説明図である。
ブランク材１１を絞り成形用金型２０に載せる。具体的には、絞り成形用金型２０は固定金型２１と、可動金型２２と、からなる。２３はプレス機である。
【００２０】
固定金型２１は、凸状の型２４と、周囲に配置した位置規制部材２５，２５と、アンダカット曲げ型２６と、このアンダカット曲げ型２６に設けたカム機構２７と、図左の押し出し手段２８と、を備えたものである。
可動金型２２は、内型３１と、外型３２と、この外型３２の下方に形成した駆動部３３と、内型３１をスライドさせるスライド機構３４（ガイド手段３４ａ、リターンスプリング３４ｂ）と、を備えたものである。
【００２１】
このような可動金型２２を上限で待機させ、型開状態で、加熱した状態のブランク材１１を位置規制部材２５・・・にて位置決めしつつ固定金型２１の型２４上に想像線の如く載せる。なお、ブランク材１１は加熱した状態にあり、機械的性質は低下し、そのため、縁１３は自重で下がる。
その後、可動金型２２の圧下を矢印▲１▼の如く開始する。
【００２２】
図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る熱間絞り工程の第２説明図である。
（ａ）において、可動金型２２を固定金型２１に合せ、且つ第１段目の荷重Ｆ１で加圧し、ブランク材１１の周縁部１４（図２参照）を挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部１４を非拘束で絞り成形し、絞り成形品３６とする。
その際、ブランク材１１の温度を５００〜５５０℃の範囲内に保ちながら成形する。
【００２３】
（ｂ）は（ａ）の（ｂ）部拡大図であり、位置規制部材２５にたわんだブランク材１１の縁１３を突き当て、挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部を非拘束で絞り成形したことを示す。
（ｃ）は（ａ）の（ｃ）部拡大図であり、同様に、位置規制部材２５にたわんだブランク材１１の縁１３を突き当て、挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部を非拘束で絞り成形したことを示す。複数の位置規制部材２５を用いることで、ブランク材１１の位置決めを行うことができる。
【００２４】
図に示すように、ブランク材１１の周縁部１４（図２参照）を挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部を非拘束で絞り成形するので、アルミニウム合金製素材の廃棄処分量を少なくすることができ、板材の歩留りを向上させることができる。
【００２５】
また、熱間絞り工程では、位置規制部材２５にブランク材１１の縁１３を突き当て、ブランク材１１の周縁部を挟んで押えることなしにブランク材１１の周縁部を非拘束で絞り成形するので、周縁部を切断除去するためのトリミング（縁切り）工程を設ける必要はなく、トリミング工程をブランク材の形成工程に集約し、工程の集約を図ることができる。従って、生産設備費（金型コスト、プレス機コスト）を抑えることができ、且つ生産効率の向上を図ることができる。
【００２６】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る曲げ工程の説明図である。
（ａ）において、熱間絞り工程に引続き連続的に、絞り成形品３６に曲げ部３８を形成する。具体的には、可動金型２２の内型３１で絞り成形品３６を型閉状態に保持しながら、第２段目の荷重Ｆ２によって可動金型２２の外型３２を矢印▲２▼の如く圧下し、絞り成形品３６の第１端部３７を曲げ成形し、曲げ部３８を形成する。そして、一旦、可動金型２２の下降を停止する。
【００２７】
（ｂ）は（ａ）の（ｂ）部拡大図であり、第１端部３７を曲げ成形し、曲げ部３８を形成するとともに、第１端部３７が押し出し手段２８に臨んだことを示す。
（ｃ）は（ａ）の（ｃ）部拡大図であり、絞り成形品３６の第２端部４１を示す。第２端部４１のアンダカット曲げは次図に示すように成形するが、タイミングは第１端部３７の曲げ成形とほぼ同時に実施する。
【００２８】
図７は本発明に係るアンダカット曲げ工程の説明図である。
第２端部４１をアンダカット形状に曲げる。具体的には、図６と同じように絞り成形品３６を型閉状態に保持しながら、アンダカット曲げ型２６をシリンダ４２で前進させ、アンダカット曲げ型２６で第２端部４１を加圧し、絞り成形品３６の第２端部４１をアンダカット形状に曲げ、アンダカット曲げ部４３を形成する。
【００２９】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る穴開け工程の説明図である。
（ａ）において、アンダカット曲げ型２６でそのままアンダカット曲げ部４３を加圧保持し、一旦停止状態の可動金型２２の下降を再開する。
（ｂ）において、可動金型２２を矢印▲３▼の如く圧下し、下降する駆動部３３でカム機構２７のポンチ４５を矢印▲４▼方向に駆動し、アンダカット曲げ部４３に貫通した穴４６を開け、成形品４７を得る。
穴開け完了後、可動金型２２を上昇させつつ、アンダカット曲げ型２６を矢印▲５▼の如く後退させる。
【００３０】
図９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る離型工程の説明図である。
（ａ）において、可動金型２２を上昇させ、型開を行った後、押し出し手段２８で離型を行う。
（ｂ）において、押し出し手段２８のシリンダ５１を矢印▲６▼の如く前進させ、押し出しブロック５２を矢印▲７▼の如く突出し、成形品４７の第１端部３７側から離型する。
【００３１】
（ｃ）において、成形品４７を剥がしながら、アンダカット曲げ部４３を水平方向（矢印▲８▼方向）に移動させ、成形品４７の全体を離型する。アンダカット曲げ部４３を水平方向（矢印▲８▼方向）に移動させることで、アンダカット曲げ部４３が型２４と干渉するのを避けることができる。
最後に成形品４７を取り出し、車体パネル５３を得るとともに、車体パネル５３を製造する１サイクルは完了する。引続き、図４に戻って、プレス機による２サイクル目を実施する。
【００３２】
このように、図４〜図９に示す、熱間絞り工程と、曲げ工程と、アンダカット曲げ工程と、穴開け工程と、離型工程と、からなる一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、絞り成形用金型２０以外に金型を用意する必要はなく、金型の数量を減らすことができ、生産設備費を抑えることができる。
【００３３】
また、一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、連続的に成形することができるとともに、同時並行的に加工することができ、加工時間の短縮を図ることができる。従って、生産効率を向上させることができる。
【００３４】
図１０（ａ），（ｂ）は車体パネルの製造方法の比較図である。
（ａ）は、図１１を写したもので、従来の車体パネルの製造方法を示し、成形品の一例として、車体パネル１０５を示す。（１）のブランキングの後は、ドロー→トリミング→フランジング→リストライキング（ピアシング含む）の４工程を要し、合計５工程で車体パネル１０５を製造する。
【００３５】
（ｂ）は、本発明の車体パネルの製造方法を示し、成形品の一例として、車体パネル５１を示す。（１）のブランキングの後は、一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施し、（２）に示す車体パネル５１を製造する。
図から明らかなように、本発明によれば車体パネル５１を２工程で製造することができる。従って、生産設備費を抑えることができ、且つ生産効率を向上させることができ、さらに板材の歩留りを向上させることができる。
【００３６】
尚、本発明の実施の形態に示した図２のブランク材１１の形状は一例であり、自動車の外観のデザインや車体の部位により形状は異なる。
図４の位置規制部材２５，２５の配置位置は一例であり、規制する位置はブランク材の形状によって異なる。また、位置規制部材２５，２５の形状、数量はその都度変えてもよい。
絞り成形用金型２０の構成は一例であり、この構成に限定するものではない。
例えば、金型の型に加熱手段を内蔵させてもよく、また、ピンの形態や配置位置は任意である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、熱間絞り工程と、曲げ工程と、アンダカット曲げ工程と、穴開け工程と、離型工程と、からなる一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、金型の数量を減らし、生産設備費を抑えることができる。
また、一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施するので、加工時間の短縮を図ることができ、生産効率を向上させることができる。
【００３８】
熱間絞り工程では、所定の温度に加熱した状態のブランク材を位置規制部材にて位置決めしつつ固定金型に載せ、可動金型を加圧し、ブランク材の周縁部を挟んで押えることなしにブランク材の周縁部を非拘束で絞るので、ブランク材に周縁部を設けずに省き、廃棄処分の量を減らすことができる。従って、板材の歩留りを向上させることができる。
【００３９】
また、熱間絞り工程では、ブランク材の周縁部を挟んで押えることなしにブランク材の周縁部を非拘束で絞るので、下流の工程にトリミング工程を設定する必要がなく、生産設備費を抑えることができるとともに、生産効率を向上させることができる。
アンダカット曲げ工程では、外型の圧下とほぼ同時のタイミングで、固定金型に設けられているアンダカット曲げ型で絞り成形品の第２端部をアンダカット形状に曲げるので、同時並行的に加工することができ、加工時間の短縮を図ることができる。従って、生産効率を向上させることができる。
離型工程では、第１端部側から成形品を剥がしながら、アンダカット曲げ部を水平方向に移動させ、アンダカット曲げ部と固定金型との干渉を避けることで成形品を離型するので、アンダカット曲げ部が固定金型と干渉するのを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車体パネルの製造方法のフローチャート
【図２】本発明に係るブランク材の加工要領説明図
【図３】本発明に係るブランク材の加熱要領説明図
【図４】本発明に係る熱間絞り工程の第１説明図
【図５】本発明に係る熱間絞り工程の第２説明図
【図６】本発明に係る曲げ工程の説明図
【図７】本発明に係るアンダカット曲げ工程の説明図
【図８】本発明に係る穴開け工程の説明図
【図９】本発明に係る離型工程の説明図
【図１０】車体パネルの製造方法の比較図
【図１１】従来の車体パネルの製造方法の一例を示す図
【符号の説明】
１１…ブランク材、１４…周縁部、１５…加熱手段、２１…固定金型、２２…可動金型、２３…プレス機、２５…位置規制部材、２８…押し出し手段、３２…外型、３６…絞り成形品、３７…第１端部、３８…曲げ部、４１…第２端部、４３…アンダカット曲げ部、４６…穴、５３…車体パネル。
Claims (1)
- 加熱手段で所定の温度に加熱した状態のブランク材を位置規制部材にて位置決めしつつ固定金型に載せ、この状態で可動金型を固定金型に合せることで、ブランク材の周縁部を非拘束で成形する熱間絞り工程と、
この絞り成形品を型閉状態に保持しながら、絞り成形品の第１端部を前記可動金型の外型の圧下で曲げ成形することで曲げ部を形成する曲げ工程と、
前記外型の圧下とほぼ同時のタイミングで、前記固定金型に設けられているアンダカット曲げ型をシリンダで該シリンダの前進方向へ前進させて絞り成形品の第２端部をアンダカット形状に曲げるアンダカット曲げ工程と、
このアンダカット曲げ部を前記アンダカット曲げ型でそのまま加圧保持しながら、アンダカット曲げ部に穴を開ける穴開け工程と、
前記第１端部のみを前記可動金型へ向けて突出し、前記第１端部側から前記成形品を剥がしながら、前記アンダカット曲げ部を水平方向に移動させ、前記アンダカット曲げ部と前記固定金型との干渉を避けることで成形品を離型する離型工程と、からなる一連の工程をプレス機の１サイクル中で実施することを特徴とする車体パネルの製造方法。
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