JP5896516B2 - ブランク材及びこれを用いたプレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブランク材及びこれを用いたプレス成形方法に関する。

１枚のブランク材に対して複数個の成形品をプレス成形する複数個取りのプレス成形が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１−２９９７１９号公報

ところで、自動車のバックドアインナパネルをプレス成形する場合、例えば図１０に示すように、ブランク材１０１のうち、窓部を形成するための領域（窓部形成領域）１０２に予め穴１０３を形成し、このブランク材１０１をプレス成形すれば、成形部への材料の流入促され（矢印参照）、成形不良を防止できる。

この場合、ブランク材１０１から除去された穴１０３の材料は無駄になるため、この部分に別部品を一体成形すれば、歩留まりが高められる。しかし、図１１に示すように、ブランク材２０１の窓部形成領域２０２に別部品を一体成形すると、窓部形成領域２０２の周縁の材料が内側と外側に引っ張られるため（矢印参照）、成形部への材料の流入が阻害され、成形不良が生じる恐れがある。

そこで、例えば図１２に示すように、ブランク材３０１に、窓部形成領域３０２の全周に穴３０６を形成すれば、プレス成形する際に穴３０６が広がることで、成形部（外側領域３０４及び内側領域３０５）に材料が流入しやすくなる。これにより、成形不良を防止しながら、窓部形成領域３０２に別部品を一体成形することができる。しかし、この場合、成形品うち、穴３０６の形成領域は製品として使用することができないため、ブランク材３０１の使用効率（歩留まり）が低下する。

上記のような問題は、バックドアインナパネルに限らず、窓部を有する部品において、窓部に別部品を一体にプレス成形する場合には同様に生じる。

本発明が解決すべき課題は、窓部を有する外側部品と、窓部に設けられた内側部品とを一体に絞り成形するにあたり、成形不良を防止すると共に、歩留まりの向上を図ることにある。

前記課題を解決するためになされた本発明は、窓部を有する外側部品、及び、窓部に設けられた内側部品を一体に絞り成形するために用いられるブランク材であって、窓部を形成するための窓部形成領域を有する外側領域と、窓部形成領域に設けられた内側領域とを備え、窓部形成領域の周縁のうち、成形量が相対的に小さい第１領域で、外側領域と内側領域とを連続させると共に、成形量が相対的に大きい第２領域に、窓部形成領域の周縁に沿って穴を形成したものである。

このように、ブランク材の窓部形成領域の周縁のうち、成形量が相対的に大きい第２領域に穴を設けることで、外側領域及び内側領域への材料の流入が促進されるため、成形不良を防止できる。また、窓部形成領域の一部（第１領域）で外側領域と内側領域とを連続させているため、例えば図１２に示すように内側部材の全周に穴が形成される場合と比べて、ブランク材における穴の形成領域が減じられ、歩留まりが高められる。このとき、外側領域と内側領域とを連続させることで成形部への材料の流入量は小さくなるが、成形量が相対的に小さい第１領域で外側領域と内側領域とを連続させることで、流入量の低減の影響を抑えることができる。

ところで、例えば図９に示すように、ブランク材６１の窓部形成領域６５の三辺に沿って連続した一つの穴６２を形成した場合、内側領域６３の一辺（図中下辺６３ａ）が、外側領域６４から完全に切り離された自由端となる。この場合、成形工程を施したときに、内側領域６３の下辺６３ａの流入を制御することができず、過剰な流入によるシワの発生を招く恐れがある。また、内側領域６３に自由端が設けられると、打ち抜き工程を施した後のブランク材６１を搬送する際や、ブランク材６１をプレス成形金型にセットする際に、内側領域６３の下辺６３ａが浮き上がって周辺と干渉する恐れがある。

そこで、穴が形成された窓部形成領域の第２領域に、外側領域と内側領域とを連結する連結部を設ければ、連結部の数や大きさを調整することにより、成形工程における内側領域への材料の流入量を制御することができる。これにより、材料の過剰な流入によるシワの発生や、材料の流入不足による製品の欠けを防止できる。また、連結部で外側部材と内側部材とを連結することで、内側部材の浮き上がりを防止することができるため、ブランク材の搬送時や金型へのセット時に内側部材が周辺と干渉する事態を防止できる。

上記のようなブランク材の外側領域及び内側領域にそれぞれ絞り加工を施して、窓部を有する外側部品と、窓部の一辺に連続した内側部品とを一体にプレス成形すれば、効率よくブランク材を利用できる。

以上のように、本発明によれば、窓部を有する外側部品と、窓部に設けられた内側部品とを一体に絞り成形するにあたり、成形不良を防止できると共に、歩留まりの向上を図ることができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係るプレス成形方法で成形された成形品の平面図であり、（ｂ）は（ａ）図のＹ−Ｙ線における断面図である。 本発明の実施形態に係るブランク材の平面図である。 上記プレス成形方法の成形工程で使用するプレス成形金型の断面図である（図４のＸ−Ｘ断面図）。 上記プレス成形金型の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による成形途中の様子を示す断面図である。 上記プレス成形金型による成形完了時の様子を示す断面図である。 他の実施形態に係るブランク材の平面図である。 他の実施形態に係るブランク材の平面図である。 他の実施形態に係るブランク材の平面図である。 参考例に係るブランク材の平面図である。 参考例に係るブランク材の平面図である。 参考例に係るブランク材の平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）に、本実施形態のプレス成形方法により成形される成形品Ｗの一例を示す。この成形品Ｗは、窓部Ａ１を有する外側部品Ａと、外側部品Ａの窓部Ａ１の上縁に連続した内側部品Ｂとを一体に有する。外側部品Ａは、例えばドアインナパネルであり、本実施形態ではバックドアインナパネルである。内側部品Ｂは、例えばフレーム部材であり、本実施形態ではフレームバックである。尚、以下では、成形品Ｗ及びブランク材１の説明において、バックドアインナパネルを車体に取り付けた状態の上下方向（図１（ａ）の上下方向）及び車幅方向（図１（ａ）の左右方向）を、それぞれ上下方向及び幅方向と言う。

外側部品Ａの窓部Ａ１の周囲には、縦壁部が形成される。図１（ｂ）に示すように、窓部Ａ１の上側の縦壁部Ａ２の深さＤ２は、窓部Ａ１の下側の縦壁部Ａ３の深さＤ３よりも小さい（Ｄ２＜Ｄ３）。また、窓部Ａ１の幅方向両側の縦壁部Ａ４の深さＤ４（図示省略）は、上側の縦壁部Ａ２の深さＤ２よりも浅い（Ｄ４＜Ｄ２）。

上記の成形品Ｗは、打ち抜き工程及び成形工程を経て成形される。打ち抜き工程は、矩形状のブランク材１’の所定箇所を切断除去することにより、本発明の一実施形態に係るブランク材１を形成する工程であり、図示しないプレス金型を用いて行われる。本実施形態では、図２に示すように、ブランク材１’の外周の所定箇所（図示例では、幅方向両端の下方部分）を切断除去すると共に、ブランク材１’に略コの字状に配された複数の穴２を形成することにより、内側領域３と外側領域４とを有するブランク材１を形成する。

外側領域４は、外側部品Ａの窓部Ａ１（図１参照）を形成するための略矩形状の窓部形成領域５を有し、この窓部形成領域５に略矩形状の内側領域３が設けられる。外側領域４の窓部形成領域５の下辺５ａは、プレス方向深さが最も深い縦壁部Ａ３に流入する部分となる。一方、窓部形成領域５の上辺５ｃは、縦壁部Ａ３よりもプレス方向深さが浅い縦壁部Ａ２に流入する部分となり、幅方向両辺は、プレス方向深さがさらに浅い縦壁部Ａ４に流入する部分となる。すなわち、窓部形成領域の周囲の成形量は、幅方向両側辺５ｂ、上辺５ｃ、下辺５ａの順に大きくなる。本実施形態では、窓部形成領域５の下辺５ａが、相対的に成形量の大きい第２領域を構成し、窓部形成領域５の上辺５ｃが、相対的に成形量の小さい第１領域を構成する。

ブランク材１には、窓部形成領域５の周縁の三辺（下辺５ａ及び幅方向両側辺５ｂ）に沿って穴２が形成される。すなわち、内側領域３の三方が略コの字形状の穴２で囲まれている。窓部形成領域５の残りの一辺（上辺５ｃ）には、穴２が形成されておらず、窓部形成領域５の上辺５ｃを介して外側領域４と内側領域３とが連続している。窓部形成領域５の下辺５ａ及び幅方向両側辺５ｂの少なくとも一箇所には、内側領域３と外側領域４とを連結する連結部６が形成される。図示例では、窓部形成領域５の下辺５ａの複数箇所（両端および幅方向中央部）に、内側領域３と外側領域４とを上下に連結する複数の連結部６が設けられる。窓部形成領域５の上辺５ｃ（第１領域）における、外側領域４と内側領域３とを連続させた部分の周縁方向長さＬ１は、窓部形成領域５の下辺５ａ（第２領域）における、外側領域４と内側領域３とを連続させた部分の周縁方向長さＬ２（＝Ｌ２１＋Ｌ２２＋Ｌ２３）よりも長い。

成形工程は、図３に示すプレス成形金型１０を用いて行われる。プレス成形金型１０は、ダイ２０と、パンチ３０と、外側ブランクホルダ４１及び内側ブランクホルダ４２とを有する。

ダイ２０は、図示しない駆動部により昇降可能とされる。ダイ２０の下面には、成形面及び押さえ面が設けられる。具体的には、ダイ２０の下面に、外側部品Ａを成形するための外側成形面２１と、内側部品Ｂを成形するための内側成形面２２とが設けられる。また、ダイ２０の下面に、外側ブランクホルダ４１とでブランク材１を挟持する環状の押さえ面２３と、内側ブランクホルダ４２とでブランク材１を挟持する略コの字形状の押さえ面２４とが設けられる。

パンチ３０は固定型とされ、その上面には成形面が設けられる。具体的には、図３及び図４に示すように、パンチ３０の上面に、外側部品Ａを成形するための外側成形面３１と、内側部品Ｂを成形するための内側成形面３２とが設けられる。

外側ブランクホルダ４１は、図４に示すように、パンチ３０の全周を囲む環状に形成される。内側ブランクホルダ４２は、略コの字形状をなし、パンチ３０に設けられた穴３３に嵌め込まれる。両ブランクホルダ４１，４２は、いずれも昇降可能とされ、所定のクッション圧で上向きに付勢されている。

上記のプレス成形金型１０による成形工程は、以下のように行われる。まず、図３に示すように、外側ブランクホルダ４１及び内側ブランクホルダ４２の上に、複数の穴２が形成されたブランク材１（図２参照）を載置する。このとき、ブランク材１の内側領域３と外側領域４とが連結部６により連結されているため、外側領域４に対する内側領域３の下辺の移動が規制され、ブランク材１の搬送時やプレス成形金型１０へのセット時に内側領域３が周辺と干渉する事態を防止できる。

次に、ダイ２０を下降させ、ダイ２０とブランクホルダ４１，４２とでブランク材１を上下から挟持する。具体的には、ダイ２０の押さえ面２３と外側ブランクホルダ４１とでブランク材１の外周部を挟持すると共に、ダイ２０の押さえ面２４と内側ブランクホルダ４２とでブランク材１の窓部形成領域５の周縁を挟持する。このとき、ダイ２０の押さえ面２４及び内側ブランクホルダ４２は何れも略コの字形状を成しているため、窓部形成領域５の幅方向両側辺５ｂ及び下辺５ａは挟持されるが、内側領域３と外側領域４とを連続させた窓部形成領域５の上辺５ｃ（第１領域）は挟持されない。

さらにダイ２０を下降させると、図５に示すように、ダイ２０の外側成形面２１及び内側成形面２２と、パンチ３０の外側成形面３１及び内側成形面３２とで、ブランク材が成形され始める。このとき、ブランク材１に穴２が形成されていることで、内側領域３及び外側領域４への材料流入が阻害されず、成形品質が高められる。特に、図２に示すように、成形量の大きい窓部形成領域５の下辺５ａに穴２を配することで、下辺５ａが縦壁部Ａ３（図１参照）にスムーズに流入する。さらに、ワレの発生しやすい窓部Ａ１（鎖線参照）のコーナーの内側に穴２を配することで、窓部Ａ１のコーナーに積極的に材料を流入させることができるため、外側領域４におけるワレの発生を確実に防止することができる。また、窓部形成領域５の上辺５ｃは、ダイ２０及びブランクホルダ４１，４２で挟持されていないため、内側領域３と外側領域４との間で上辺５ｃを介して材料が自由に流動し、外側部品Ａと内側部品Ｂとが一つの部品として成形される。

こうしてブランク材１にプレス成形が施される際、成形開始直後は、ブランク材１の内側領域３の下辺と外側領域４とが連結部６を介してつながっているため、内側領域３及び外側領域４が互いに引っ張り合うことで材料が十分に引き伸ばされる。すなわち、連結部６が、内側領域３の下辺の流入を規制する、いわゆるビードのような機能を果たす。そして、成形が進むと、連結部６が自然に切断される（図５に切断部をＰで示す）。従って、連結部６の数や位置、あるいは太さ（幅方向寸法）を調整することにより、内側部品Ｂのシワの発生や肉不足を防止し、成形品質をさらに高めることができる。また、プレス成形時の材料の引っ張り力を利用して連結部６を切断することで、別途の切断機構を設ける必要がないため、金型を簡素化できると共に、切粉の発生を回避することができる。

そして、さらにダイ２０を下降させ、下死点に達すると、図６に示すようにプレス成形が完了し、外側部品Ａ及び内側部品Ｂが一体に成形される。その後、ダイ２０を上昇させ、プレス成形品を金型１０から取り出すことにより、図１に示すように、外側部品Ａと内側部品Ｂとが一体に成形された成形品Ｗが得られる。この成形品Ｗは、外側部品Ａと内側部品Ｂとの境界部に穴が形成されておらず、境界部の直近まで製品として使用することができるため、歩留まりが高められる。また、境界部はブランクホルダにより挟持されないため、この部分にブランクホルダで挟持するための領域を設ける必要がなく、歩留まりがさらに高められる。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、図７に示すブランク材５１は、図２に示すブランク材１と比べて穴５２の形状を異ならせ、窓部形成領域５５に設けた内側領域５３を、幅方向外側に迫り出させている。具体的には、内側領域５３の幅方向両端が、内側領域５３と外側領域５４との境界部よりも幅方向外側に位置している。これにより、内側領域５３が広げられ、歩留まりがさらに高められる。

また、図８に示すブランク材６１は、略楕円形状の窓部形成領域６５を有する。この窓部形成領域６５の下縁６５ａ及び幅方向両側縁６５ｂに略コの字状の穴６２を形成すると共に、窓部形成領域６５の上縁６５ｃで内側領域６３と外側領域６４とを連続させている。

図９に示すブランク材７１は、略コの字形状を成した一つの連続した穴７２を形成し、内側領域７３と外側領域７４とを区画している。すなわち、上記の実施形態のブランク材１に設けた連結部６を省略している。この場合でも、内側領域７３の上側に穴が設けられないため、図１２のように内側領域３０５の全周に穴３０７を形成する場合と比べて、歩留まりを高めることができる。ただし、この実施形態では、内側領域７３の下辺７３ａが自由端となるため、成形性や搬送作業性を鑑みると、上記の実施形態のように連結部６を設けることが好ましい。

また、上記の実施形態では、ブランク材１の窓部形成領域５の上辺５ｃで、内側領域３と外側領域４とを連続させた場合を示したが、これに限られない。例えば、窓部形成領域５の下辺５ａの成形量が、上辺５ｃの成形量よりも小さい場合、下辺５ａで内側領域３と外側領域４とを連続させると共に、その他の三辺（上辺５ｃ及び幅方向両側辺５ｂ）に沿って穴を形成してもよい。さらに、窓部形成領域５の幅方向両側辺５ｂの成形量が他の辺よりも小さい場合は、幅方向一方の側辺５ｂで内側領域３と外側領域４とを連続させると共に、その他の三辺に沿って穴を形成してもよい。

このように、窓部形成領域５の周縁のうち、成形量の小さい領域（すなわち、縦壁部のプレス方向深さが浅い箇所）で、内側領域と外側領域とを連続させることが好ましい。また、窓部形成領域５の周縁のうち、成形品Ｗにおける内側部品Ｂと外側部品Ａとの形状が近い領域で、内側領域３と外側領域４とを連続させることが好ましい。従って、窓部形成領域５の周囲の成形量及び成形品Ｗの形状を考慮して、窓部形成領域５の何れの辺で内側領域３と外側領域４とを連続させるかを決定すればよい。例えば、外側部品Ａがバックドアインナパネルである場合、上記のように、窓部Ａ１の下側の縦壁部Ａ３のプレス方向深さＤ３が、窓部Ａ１の上側の縦壁部Ａ２のプレス方向深さＤ２よりも深いため、窓部形成領域５の周縁のうち、上辺５ｃの成形量が下辺５ａの成形量よりも小さい。また、外側部品Ａの窓部Ａ１のうち、上縁が最も直線に近い形状であるため、略直線状の内側部品Ｂに形状が最も近い。従って、窓部形成領域５の上辺５ｃで、内側領域３と外側領域４とを連続させることが好ましい。

１ ブランク材
２ 穴
３ 内側領域
４ 外側領域
５ 窓部形成領域
５ａ 下辺（第２領域）
５ｃ 上辺（第１領域）
６ 連結部
１０ プレス成形金型
２０ ダイ
３０ パンチ
４１，４２ ブランクホルダ
Ａ 外側部品
Ａ１ 窓部
Ｂ 内側部品

Claims (2)

1. 窓部を有する外側部品、及び、前記窓部に設けられた内側部品を一体に絞り成形するために用いられるブランク材であって、
   前記窓部を形成するための窓部形成領域を有する外側領域と、前記窓部形成領域に設けられた内側領域とを備え、
   前記窓部形成領域の周縁のうち、成形量が相対的に小さい第１領域で、前記外側領域と前記内側領域とを連続させると共に、成形量が相対的に大きい第２領域に、前記窓部形成領域の周縁に沿って穴を形成し、
   前記第２領域に、前記外側領域と前記内側領域とを連結する連結部を設けたブランク材。
2. 窓部を有する外側部品、及び、前記窓部に設けられた内側部品を一体に絞り成形するためのプレス成形方法であって、
   前記窓部を形成するための窓部形成領域を有する外側領域と、前記窓部形成領域に設けられた内側領域とを備え、前記窓部形成領域の周縁のうち、成形量が相対的に小さい第１領域で、前記外側領域と前記内側領域とを連続させると共に、成形量が相対的に大きい第２領域に、前記窓部形成領域の周縁に沿って穴を形成し、前記第２領域に、前記外側領域と前記内側領域とを連結する連結部を設けたブランク材を形成し、
   前記ブランク材の前記外側領域及び前記内側領域にそれぞれ絞り加工を施すことにより、前記外側部品及び前記内側部品を一体に成形するプレス成形方法。

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