JP5967223B2

JP5967223B2 - 絞り成形方法

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Publication number: JP5967223B2
Application number: JP2014554469A
Authority: JP
Inventors: 晴二井上; 雄介松野; 泰村上
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: BR112015015533A2; EP2939754A1; JPWO2014104047A1; RU2623511C2; EP2939754B1; MX2015008248A; BR112015015533B1; MX341852B; EP2939754A4; US20150343514A1; RU2015131005A; US9592544B2; CN104918727A; WO2014104047A1

Description

本発明は、板状材料を絞り成形する際に、絞り成形部の外側の絞りビードによって絞り型内への材料の流入量を調整するようにした絞り成形方法に関する。

板状材料をプレス加工により絞り成形する際には、絞り成形型内に流入する材料の量を調整するため、板状材料の周縁部を上下型に設定した凹凸形状の絞りビードで挟み込むようにしている。この絞リビードを製品形状外に設けた場合には、絞り加工終了後に、絞りビードを設けた部位が不要となるので除去する必要があり、その除去する分材料の歩留まりの低下を招く。

そのため、複数の凸形状を絞り成形する際に、後に絞り成形する凸形状に近似した形状の絞リビードを材料の端部に形成する方法が特許文献１に提案されている。凸形状に近似した形状の絞リビードは、後に絞り成形する際に製品形状（凸形状）となるので、除去する必要がなくなる。

特開昭６３−１６８１９号公報

上記した絞り成形方法は、絞りビードを製品形状に近似する形状とする必要があるので、絞り成形部（製品）の形状に制約が生じ、製品形状の自由度の低下を招く。

本発明は、絞リビードを用いて絞り成形する際に、材料の歩留まりの低下を抑えつつ、製品形状の自由度を高めることができる絞り成形方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様に係る絞り成形方法では、絞り成形部を成形する板状材料の絞り型内への流入量を調整するための絞りビードを、前記板状材料の前記絞り成形部の外側に形成し、前記形成した絞りビードを利用して前記板状材料に前記絞り成形部を絞り成形し、前記絞り成形部を絞り成形した後に、前記絞りビードを平坦に潰す。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る絞り成形方法を示す加工工程図である。図１Ｂは、図１Ａに続く絞り成形方法を示す加工工程図である。図１Ｃは、図１Ｂに続く絞り成形方法を示す加工工程図である。図２は、図１Ａに対応する絞り成形加工時の全体を示す断面図である。図３Ａは、図１Ａの加工工程に対応するワークの形状を示す形状説明図である。図３Ｂは、図１Ｂの加工工程に対応するワークの形状を示す形状説明図である。図３Ｃは、図１Ｃの加工工程に対応するワークの形状を示す形状説明図である。図４は、第１の実施形態に係る絞り成形方法が適用される自動車のボディサイドを示す側面図である。図５Ａは、図４のＶＡ−ＶＡ断面図である図５Ｂは、図５Ａの要部の断面図である。図６Ａは、第２の実施形態に係る絞り成形方法を示す加工工程図である。図６Ｂは、図６Ａに続く絞り成形方法を示す加工工程図である。図６Ｃは、図６Ｂに続く絞り成形方法を示す加工工程図である。図７Ａは、本発明の実施形態に係る絞り成形方法を適用したリアホイルハウス部分のアウタパネルを示す側面図である。図７Ｂは、絞り成形時の図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面図である。図８Ａは、本発明の実施形態に係る絞り成形方法を適用したスペアタイヤ収納部が形成されたフロアパネルの平面図である。図８Ｂは、フロアパネルのリアフロアパネルとの接合部周辺の図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ断面図である。図９Ａは、本発明の実施形態に係る絞り成形方法を適用したリアホイルハウス部分のインナパネルの側面図である。図９Ｂは、図９Ａのインナパネルをボディサイドとともに示す側面図である。図１０は、本発明の実施形態に係る絞り成形方法を適用したダッシュアッパパネルの平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る絞り成形方法を示しており、板状材料であるワーク１を図２のようにプレス加工により絞り成形する。ここでのプレス成形品は、図４に示すような自動車の車体構成部品であるボディサイドアウタパネル３の下部に位置するサイドシル５に適用する。

図４中の矢印ＦＲで示す方向が車体前方側である。サイドシル５と上部のルーフレール７とは、車体前方側から後方側に向けて配置されるフロントピラー９、センタピラー１１、リアピラー１３によって連結している。フロントピラー９の後方及びセンタピラー１１の前方にはフロンドドア開口部１５が形成される一方、センタピラー１１の後方及びリアピラー１３の前方にはリアドア開口部１７が形成される。

サイドシル５は、図５Ａ、５Ｂに示すように、シルアウタ１９と、シルインナ２１と、これら相互間に配置されるレインフォース２３とを備えている。これら三つの部材の上部のフランジ１９ａ，２１ａ，２３ａを重ね合わせるとともに、下部のフランジ部１９ｂ，２１ｂ，２３ｂを重ね合わせて、それぞれスポット溶接によって接合固定する。本実施形態では、このうちシルアウタ１９に対する絞り成形加工について説明する。

図２及び図１Ａに示すように、ワーク１をシルアウタ１９となるよう絞り成形加工する際には、絞り成形型として、上型２５、ポンチで構成される下型２７及び、ブランクホルダ２９を使用する。上型２５の凹部２５ａと下型２７の先端部２７ａとの間で、ワーク１（シルアウタ１９）の車体外側に突出する絞り成形部となる凸部１ａを絞り成形する。その際、上型２５とブランクホルダ２９とで、凸部１ａの両側に位置するフランジ部１ｂ,１ｃを上下から挟み込むようにして押さえ付ける。ブランクホルダ２９は、ポンチで構成される下型２７の周囲を囲むように環状（筒状）となっている。

ワーク１のフランジ部１ｂ,１ｃには、凸部１ａと同方向に突出する絞りビード１ｄ，１ｅを形成する。絞りビード１ｄ，１ｅは、図２中で紙面に直交する方向に延設してあるが、連続した一つのものでもよく、複数のものを断続的に設けてもよい。このような絞りビード１ｄ，１ｅに対応して、上型２５にはビード用凹部２５ｂ，２５ｃを、ブランクホルダ２９にはビード用凸部２９ａ，２９ｂを、それぞれ設けている。

ワーク１に対し製品の主要部分となる凸部１ａを形成するべく絞り成形する際に、絞りビード１ｄ，１ｅを形成することで、凸部１ａを形成する絞り型内への材料の流入量を調整して、安定した製品形状を確保する。なお、絞りビード１ｄ，１ｅの形状や大きさは、図に示されるものに限定されるわけではなく、絞り成形する凸部１ａの形状や大きさによって適宜変更可能であり、例えば、図２で下方に突出していてもよい。

図２、図１Ａのように絞りビード１ｄ，１ｅを利用して絞り成形加工を行った後は、型開き後に取り出したワーク１に対し、フランジ部１ｂの一部（絞りビード１ｄの一部を含む）を切断加工によって除去する。図１Ｂは、図２に対応する図１Ａに対し、図２の絞り成形型から取り出した絞り成形後のワーク１のフランジ部１ｂの一部を除去している状態を示す。ワーク１は、上押さえ型３１と下押さえ型３３とで上下から挟み込むようにして押さえている。

この状態で、切断刃３５を下方に移動させることで、フランジ部１ｂの一部（絞りビード１ｄの一部を含む）を切断加工よって除去し、スクラップ材３７を発生させる。すなわち、絞りビード１ｄを、その一部を除去している。図３Ｂには、上記切断加工による切断位置を切断線Ｃ１として示している。

フランジ部１ｂの一部（絞りビード１ｄの一部を含む）を除去した後は、絞りビード１ｄの残りの部分を平坦に潰す加工を行う。図１Ｃは、この平坦に潰す加工を行っている状態を示す。ワーク１は、ダイ３９上に載せてあり、その際、絞りビード１ｄを有するフランジ部１ｂがダイ３９上に接触した状態となっている。

ワーク１をダイ３９上に載せた状態で、上方からポンチ４１を下降させて加圧することで、絞りビード１ｄを潰し加工して平坦にする。これにより、絞りビード１ｄを有するフランジ部１ｂの一部が、図５Ｂに示したシルアウタ１９のフランジ部１９ｂに対応する平坦部分１ｆとなる。

一方、図２におけるワーク１の右側に位置するフランジ部１ｃは、図３Ｂのように切断線Ｃ２の位置で絞りビード１ｅの全体を切断加工によって除去し、絞りビード１ｅを含むスクラップ材４３を発生させる。この切断加工については、図１Ｂに示した切断加工と同様な方法で行う。

以上のような加工作業によって、図３Ｃに示すようなサイドシル５のシルアウタ１９が完成する。図５Ａ、５Ｂに示すシルインナ２１及びレインフォース２３についても、上記したシルアウタ１９と同様な絞り加工が可能である。

なお、図２に示したシルアウタ１９に対する絞り加工は、図４に示すボディサイドアウタパネル３の全体に対するプレス加工に伴ってなされる。その際、フロンドドア開口部１５及びリアドア開口部１７は、絞り加工する前に、あらかじめ打ち抜き加工しておく。

上記のようにして絞り加工したシルアウタ１９は、同様にして絞り加工したシルインナ２１及びレインフォース２３と図５Ｂに示したようにスポット溶接によって接合固定する。このとき本実施形態では、シルアウタ１９の下部のフランジ部１９ｂを形成するにあたり、絞りビード１ｄの全体を含むようにしてワーク１のフランジ部１ｂを除去するのではなく、絞りビード１ｄの一部を含むようにしてフランジ部１ｂを除去する。つまり、絞りビード１ｄは、その一部を残して製品であるシルアウタ１９に含まれるようにしている。

そして、絞りビード１ｄの一部を図１Ｃのようにして平坦に潰し、この潰した部分がフランジ部１９ｂの一部となるようにして、フランジ部１９ｂをシルインナ２１のフランジ部２１ｂに、レインフォース２３のフランジ部２３ｂを介して接合する。これによって、潰した部分の絞りビード１ｄを含む部分が、製品であるシルアウタ１９のフランジ部１９ｂ内に含まれることになる。

絞りビード１ｄを平坦に潰すことによってフランジ部分に対するスポット溶接が容易となり、フランジ相互の密着度も高まる。これにより、サイドシル５の下部に位置して路面に近い位置にあるフランジ部１９ｂを備えるフランジ部分での水密性も向上する。

この際、本実施形態では、前述したように、絞りビード１ｄの全体を含むようにしてフランジ部１ｂを除去するのではなく、絞りビード１ｄの一部を含むようにしてフランジ部１ｂを除去している。これにより、絞りビード１ｄの少なくとも一部が製品内に組み込まれることになる。

このため、シルアウタ１９のフランジ部１９ｂの突出長さ（図５Ｂ中で上下方向の長さ）を同一とした場合に、絞りビード１ｄの全体を含むようにしてフランジ部１ｂを除去する場合に比較して、材料の歩留まりがよく、歩留まり低下を抑えることができる。また、絞りビード１ｄは、絞り成形後、製品となる前に平坦となるよう潰してフランジ部１９ｂとして使用する。このため、製品形状、特に製品の主要部分となる凸部１ａの形状としては制約を受けにくく、製品形状の自由度低下を抑えることができる。また、フランジ部１９ｂは、平坦に形成することで、車体の下部で見えにくい部位ではあるが、見える部位ではあるので、外観品質の向上も達成できる。

なお、上記した実施形態では、絞りビード１ｄを、フランジ部１ｂに一つ形成した場合を示したが、フランジ部１ｂに複数形成してあってもよい。その場合には、絞りビード１ｄの数が多い分絞り成形時の材料の流入量をより確実に抑えることができる。そして、最も凸部１ａに近い位置にある絞りビード１ｄのみを残してそれより外側の他の絞りビード１ｄを含む部分のフランジ部１ｂを除去する。これによって、複数の絞りビード１ｄをすべて残したままそのすべての絞りビード１ｄを潰す場合に比較して加圧力が小さくて済み、潰し加工が容易となる。なお、この場合でも、最も凸部１ａに近い位置にある絞りビード１ｄの一部を残して図１Ｂのように除去するようにしてもよい。

図６Ａ〜６Ｃは、本発明の第２の実施形態に係る絞り成形方法を示しており、図１Ａ〜図１Ｃに対応する加工工程図である。第２の実施形態では、ワーク１を絞り成形した状態の図６Ａから次の図６Ｂの加工工程で、絞りビード１ｄを、図１Ｃで使用したダイ３９とポンチ４１とによって平坦に潰している。その後は、図６Ｃに示すように、図１Ｂで使用した下押さえ型３３及び切断刃３５と、上押さえ型３１Ａとを用いて、絞りビード１ｄの潰した部分の一部を残すようにして切断加工してスクラップ材３７Ａを発生させる。

これにより、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、絞りビード１ｄを有するフランジ部１ｂの一部が、図５Ｂに示したシルアウタ１９のフランジ部１９ｂに対応する平坦部分１ｆとなる。よって、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、絞りビード１ｄの全体を含むようにしてフランジ部１ｂを除去する場合に比較して、材料の歩留まりがよく、歩留まり低下を抑えることができる。また、絞りビード１ｄは、絞り成形後、製品となる前に平坦となるよう潰してフランジ部１９ｂとして使用するので、製品形状としては制約を受けにくく、製品形状の自由度低下を抑えることができる。

ここで、図１Ａ〜１Ｃに示した第１の実施形態では、絞りビード１ｄの一部を除去した後に残りの絞りビード１ｄを潰している。一方、図６Ａ〜６Ｃに示した第２の実施形態では、第１の実施形態とは逆に、絞りビード１ｄを潰した後にフランジ部１ｂの一部を除去している。

第１の実施形態のように、図１Ｃで絞りビード１ｄを潰す際に絞りビード１ｄの一部を除去してあると、除去していない場合に比較して、絞りビード１ｄが小さい形状となるので、潰し加工が容易になって作業性が向上する。これにより、製品となるシルアウタ１９のフランジ部１９ｂをより精度よく平坦に加工でき、その後のスポット溶接作業も精度よく行えて製品の信頼性も向上する。

一方、第２の実施形態のように、図６Ｃでフランジ部１ｂの一部を除去する際に絞りビード１ｄを潰して平坦にしてあると、潰していない場合に比較して、切断加工が容易であり、切断後のフランジ部１９ｂの寸法精度をより高めることができる。

上記した第１及び第２の実施形態では、絞りビード１ｄをプレス加工によって平坦に潰す際の絞りビード１ｄに付与される加圧力を、絞り成形部である凸部１ａをプレス成形する際に絞りビード１ｄに付与される加圧力より強くする。これにより、フランジ部１９ｂをより平坦に潰すことができ、外観品質をより高めることができる。

また、上記した第１及び第２の実施形態では、絞りビード１ｄを平坦に潰す際に、凸部１ａの外側の絞りビード１ｄ部分のみを加圧する。この場合、絞りビード１ｄを潰す際の加圧力が、凸部１ａを含むようにして加圧する場合に比較して、加圧力が小さくて済み、プレス型も小さくて済むので、プレス作業が容易になるとともに設備費を削減できる。

なお、上記した第１及び第２の実施形態では、絞りビード１ｄの一部が残るように（つまり、絞りビード１ｄの一部が除去されないように）フランジ部１ｂの一部を切断加工よって除去しているが、これに限定されない。絞りビード１ｄの全体が残るように（つまり、絞りビード１ｄの全体が除去されないように）フランジ部１ｂの一部を切断加工よって除去してもよい。この場合においても上記した効果を奏することができる。

図７Ａは、自動車のリアホイルハウス部分のアウタパネルを示す。図７Ｂは、図７Ａに示すアウタパネルに対して、本発明の実施形態に係る絞り成形方法を適用した例を示す。アウタパネルとなる板状材料としてのワーク４７は、上型４９と下型５１とによって規定の形状に絞り成形加工される。図７Ｂに示すワーク４７は、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面部分に相当する。図７Ａ中の矢印ＦＲで示す方向が車体前方側である。

ワーク４７の図７Ｂ中で右側の端部４７ａは、上型４９と下部のブランクホルダ５３とによって保持し、同左側の端部４７ｂは上下のブランクホルダ５５，５７によって保持する。そして、上型４９と下部のブランクホルダ５３との間の端部４７ａには絞りビード４７ｃを設けるとともに、上下のブランクホルダ５５，５７相互間の端部４７ｂには絞りビード４７ｄを設けている。上型４９、下型５１、ブランクホルダ５３，５５，５７によって絞り成形型を構成している。

本例では、図７Ｂ中で右側の端部４７ａにおける絞りビード４７ｃに対し、図１Ｂ、１Ｃと同様に、その一部を切断線Ｃ３の位置にて除去した後に、残りの一部の絞りビード４７ｃを平坦に潰す加工を実施する。絞りビード４７ｃを平坦に潰すことによってこの潰した部分に対するスポット溶接が容易となり、溶接部分の密着度も高まって水密性も向上する。左側の端部４７ｂ側については、切断線Ｃ４の位置にて切断加工して絞りビード４７ｄのすべてを除去する。なお、本例でも、図６Ａ〜６Ｃに示した第２の実施形態と同様に、絞りビード４７ｃを潰した後に、この潰した部分の絞りビード４７ｃの一部を含むようにして端部４７ａの一部を除去してもよい。

したがって、本例においても、絞りビード４７ｃの全体を含むようにしてワーク４７の一方の端部４７ａを除去する場合に比較して、材料の歩留まりがよく、歩留まり低下を抑えることができる。また、絞りビード４７ｃは絞り成形後、製品となる前に平坦となるよう潰した状態で使用するので、製品形状としては制約を受けににくく、製品形状の自由度低下を抑えることができる。また、絞りビード４７ｃを平坦に潰すことで、ホイールハウス内にあってタイヤを外さないと見えにくい部位ではあるが、タイヤを外したときに見えるので、そのときの外観品質も向上する。

図８Ａは、自動車後部における図示しないスペアタイヤを収納するタイヤ収納凹部５９ａを備えるフロアパネル５９を示す。図８Ｂは、図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ断面図であり、図８Ａのフロアパネル５９に対して、本発明を適用した例を示す。なお、図８Ａ中の矢印ＦＲで示す方向が車体前方側である。図８Ｂに示すように、フロアパネル５９の車体前方側にリアフロアパネル６１の車体後方側の端部を重ね合わせて接合する。

本発明を適用するフロアパネル５９は、リアフロアパネル６１に接合される側の端部５９ｂに絞りビード５９ｃを形成している。絞りビード５９ｃを、フロアパネル５９全体の絞り成形時に形成し、その後この絞りビード５９ｃを潰して、この潰した部分をリアフロアパネル６１に溶接部６３にてスポット溶接により溶接接合する。絞りビード５９ｃを潰した後の端部５９ｂは、必要に応じてスポット溶接前に切断線Ｃ５の位置で切断して除去しておく。

これにより、本例においては、絞りビード５９ｃを設けた部位全体を製品内に組み込んでおり、絞りビード５９ｃを含むようにして端部５９ｂを切断する場合に比較して、切断によって廃棄する部分が少なくなり、材料の歩留まり低下を抑制することができる。

また、フロアパネル５９とリアフロアパネル６１との接合部分には、図示しないフロアカバーを被せるので、このフロアカバーによって前記した接合部分は通常見えない状態となっている。しかし、フロアカバーを外すことによって上記した接合部分は見えるので、絞りビード５９ｃを潰してあることで、外観品質の向上も達成できる。

その他、本発明の実施形態を適用可能な部位としては、図９Ａ、９Ｂに示すリアホイルハウス部分におけるリアホイルハウスインナパネル６５のＤ部やＥ部、さらに図１０に示すダッシュアッパパネル６７の車幅方向両側付近の取付フランジ６７ａ，６７ｂを含むＦ部やＧ部がある。取付フランジ６７ａ，６７ｂは、図示しないダッシュロアパネルに結合される。

図９Ａ、９Ｂ及び図１０に示した各部位（Ｄ部、Ｅ部及びＦ部、Ｇ部）においても、製品の絞り成形加工時に絞りビードを形成し、絞り成形後に絞りビードを潰して、その一部もしくは全部を製品内に組み込む。

上記のように、本発明の実施形態によれば、絞り成形部を絞り成形する際に使用した絞りビードを潰すことで、潰した部分を製品の一部として利用でき、材料の歩留まりの低下を抑えることができる。また、絞りビードは絞り成形後に潰してしまうので、製品形状としては制約を受けににくくなり、製品形状の自由度低下を抑えることができる。

特願２０１２−２８２１９２号（出願日：２０１２年１２月２６日）の全内容は、ここに援用される。

以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

１，４７ワーク（板状材料）
１ａ凸部（絞り成形部）
１ｄ，４７ｃ，５９ｃ絞りビード
２５，４９上型（絞り成形型）
２７，５１下型（絞り成形型）
２９ブランクホルダ（絞り成形型）
５３，５５，５７ブランクホルダ（絞り成形型）

Claims

絞り成形部を成形する板状材料の絞り型内への流入量を調整するための絞りビードを、前記板状材料の前記絞り成形部の外側に形成し、
前記形成した絞りビードを利用して前記板状材料に前記絞り成形部を成形し、
前記絞り成形部を成形した後に、前記絞りビードを平坦に潰し、
前記絞りビードを平坦に潰した後に、前記板状材料の前記絞り成形部の外側の所定部分を除去する
絞り成形方法。
前記絞りビードを平坦に潰す際、前記絞り成形部をプレス成形するときの前記絞りビードに付与される加圧力よりも大きい加圧力で前記絞りビードをプレス加工によって潰す
請求項１に記載の絞り成形方法。
前記所定部分は、前記潰した絞りビードの一部を含む
請求項１または２に記載の絞り成形方法。
前記所定部分は、前記潰した絞りビードを含まない
請求項１または２に記載の絞り成形方法。
前記絞りビードを潰す際、前記板状材料の前記絞り成形部の外側の前記絞りビード部分に対してのみ加圧力を付与する
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の絞り成形方法。
前記絞りビードを平坦に潰した後、前記潰された絞りビードを他の部材のフランジと接合する
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の絞り成形方法。
前記潰された絞りビードを前記他の部材のフランジと接合する工程において、前記潰された絞りビードを前記他の部材のフランジとスポット溶接により接合する
請求項６に記載の絞り成形方法。