JP6638806B2 - パネル状成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パネル状成形品の製造方法に関する。さらに詳しくは、自動車用ドアインナーパネルに適したパネル状成形品の製造方法に関する。
本願は、２０１６年３月１６日に日本に出願された特願２０１６−０５２７６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

自動車のドアは、主にドアインナーパネルとドアアウターパネルとを組み合わせて製造される。自動車のドアには、ウインドウ、ウインドウ駆動装置、音響スピーカ、及び取っ手等が取り付けられる。これらを収納するため、ドアインナーパネルとドアアウターパネルとの間に空間が必要である。そのため、例えば、ドアインナーパネルには縦壁部が設けられる。また、自動車のドアが閉じられたとき、ドアによって車内を密閉する必要がある。そのため、例えば、ドアインナーパネルの縦壁部に段差部が設けられる。縦壁部の段差部が車体のピラー等と対向することにより、車内の密閉性が確保される。

自動車のサイドドア等に使用されるドアインナーパネルは、鋼板等の金属板をプレス加工して成形される。一般に、ドアインナーパネルの形状は複雑であるため、金属板をドアインナーパネルに成形する際に金属板を大きく変形させる場合がある。この場合、成形されたドアインナーパネルに、割れまたはシワ等が発生することがある。そのため、ドアインナーパネルの素材として加工性の高い金属板が用いられる。加工性の高い金属板は強度が低いため、この金属板より成形されたドアインナーパネルの強度も低くなる。したがって、ドアインナーパネルには、ベルトラインリインフォースメント、またはドアインパクトビーム等の補強部材が取り付けられることが多い。

ここで、特許文献１〜４には、金属板をプレス加工して、Ｂピラー等の自動車部材を製造する方法が開示されている。
具体的には、特許文献１では、縦壁部を有する第１の成形体及び第２の成形体を溶接し、その溶接成形体を熱間プレス又はロールによって加工することにより、単位重量当りの耐荷重性能を向上させる技術が開示されている。

また、特許文献２では、成形中に発生する壁そりの曲率とシワ押さえ力との関係を予め求めておき、この関係に基づいて、壁そりの曲率が小さくなるようにシワ押さえ力を付与することにより、寸法精度が高い、高強度鋼板の台形部材を成形する技術が開示されている。

また、特許文献３では、プレス加工装置のダイ及びホルダを連動させて被加工板をプレス加工することにより、成形途中の被加工板の破断またはシワの発生を防止するとともに、成形終了後の成形品の寸法精度を確保する技術が開示されている。

また、特許文献４では、熱間プレス成形をする際に、ダイとホルダとの間隔を制御することにより、成形品のシワを抑制する技術が開示されている。

日本国特開２０１３−１８９１７３号公報 日本国特開２００１−３８４２６号公報 日本国特開２０１１−１４７９７０号公報 日本国特開２０１１−５０９７１号公報

しかしながら、特許文献１〜４に開示された方法は、金属板を成形難易度が低い形状に成形するものである。そのため、特許文献１〜４に開示された方法により、ドアインナーパネルのような、成形難易度が高い形状（隣接する各縦壁部が段差部を有する形状）を成形した場合、割れまたはシワ等の成形不良が発生することがある。
また、一般的に、熱間プレス成形は、冷間プレス成形と比較して、成形性が高いため、高強度の鋼板を、成形不良発生を抑制しつつプレス成形することができる。しかしながら、熱間プレス成形を行う場合には、熱間プレス成形用の設備を導入する必要があり、設備費等のコストが増大する。そのため、冷間プレス成形にて高強度鋼板を高精度に加工することの技術的意義は大きい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金属板をプレス加工して成形難易度が高い形状に成形する際に、割れまたはシワ等の成形不良発生を抑制することが可能なパネル状成形品の製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下を採用する。
（１）本発明の一態様に係るパネル状成形品の製造方法は、多角形の天板部と、前記天板部の辺のうちの少なくとも２以上の隣接する辺から延びる縦壁部と、前記縦壁部のうち、隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部に設けられた段差部とを有するパネル状成形品を製造する方法であって、引張強度が３９０ＭＰａ以上９８０ＭＰａ以下の金属板からなるブランク材を準備する準備工程と；冷間で前記ブランク材にプレス加工を施し、前記ブランク材を前記パネル状成形品に成形するプレス成形工程と；を有し、前記プレス成形工程で、前記パネル状成形品の形状が造形された型彫刻部を有するダイと、前記ダイに対向してかつ、前記天板部の形状が造形された先端面を有する第１パンチと、前記第１パンチの外側に隣接してかつ前記ダイに対向すると共に、前記段差部の形状が造形された先端面を有する第２パンチと、前記第２パンチの外側の少なくとも一部に隣接してかつ、前記ダイに対向するブランクホルダと、を有し、前記第１パンチ、前記第２パンチ、及び前記ブランクホルダがそれぞれ個別に可動するプレス加工装置を用い、前記ダイと、前記ブランクホルダ、前記第１パンチ及び前記第２パンチとの間に前記ブランク材を配置し、前記ダイに対して、前記ブランクホルダ、前記第１パンチ、及び前記第２パンチを相対的に移動させて、前記ブランク材に前記第１パンチ及び前記第２パンチを押し込み、前記第２パンチによる前記ブランク材への押し込みが前記第１パンチによる前記ブランク材への押し込みよりも先に完了する。
（２）上記（１）に記載の態様において、前記プレス成形工程で、前記第２パンチによる前記ブランク材への押し込みが完了したとき又はその押し込みが完了した後に、前記第１パンチによる前記ブランク材への押し込みが始まってもよい。
（３）上記（１）に記載の態様において、前記プレス成形工程で、前記第２パンチによる前記ブランク材への押し込みが完了する前に、前記第１パンチによる前記ブランク材への押し込みが始まってもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の態様において、前記プレス加工装置の前記ダイの前記型彫刻部は、前記ブランクホルダと対向する基準面から前記第２パンチと対向する段差面までの深さをｄ１（ｍｍ）とし、前記基準面から前記第１パンチと対向する型底面までの深さをｄ２（ｍｍ）としたとき、ｄ２≧４０、及び、ｄ１／ｄ２＜０．８を満足してもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の態様において、前記ブランク材が鋼板であってもよい。
（６）上記（５）に記載の態様において、前記鋼板がテーラードブランクであってもよい。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の態様において、前記ブランク材が、前記天板部に対応する位置に開口部を有していてもよい。

本発明の上記各態様によれば、金属板をプレス加工して成形難易度が高い形状に成形する際に、割れまたはシワ等の成形不良発生を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るドアインナーパネルを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るプレス加工装置を示す断面図である。 上記プレス加工装置を示す断面図であって、成形初期の状態を示す図である。 上記プレス加工装置を示す断面図であって、成形中期の状態を示す図である。 上記プレス加工装置を示す断面図であって、成形終期の状態を示す図である。 従来のプレス加工装置を示す部分断面図であって、成形途中の状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るプレス加工装置を示す断面図であって、成形初期の状態を示す図である。 上記プレス加工装置による製造方法の続きを示す断面図である。 上記プレス加工装置による製造方法の続きを示す断面図であって、成形中期の状態を示す図である。 上記プレス加工装置による製造方法の続きを示す断面図であって、成形終期の状態を示す図である。 第１パンチ及び第２パンチの動作タイミングと、板厚減少率及び曲率との関係を示すグラフである。 上記第１実施形態に係るドアインナーパネルの変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については同一符号を付すことにより、それらの重複説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るドアインナーパネル１（パネル状成形品）を示す斜視図である。ドアインナーパネル１は、金属板であり、かつ開口部３１を有するブランク材Ｓ（図２参照）をプレス成形することにより製造される。
ブランク材Ｓの材質は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、マグネシウム、または鋼等の金属である。なお、ブランク材Ｓとして、鋼板を用いることが好ましい。また、ブランク材Ｓとして、複層鋼板を用いることもできる。
ブランク材Ｓは、均一な板厚を有するとともに、その板厚が例えば０．６〜１．８ｍｍである。また、ブランク材Ｓの引張強度は、３９０〜９８０ＭＰａであることが好ましく、５９０〜９８０ＭＰａであることがより好ましく、７９０〜９８０ＭＰａであることがさらに好ましい。

図１に示すように、ドアインナーパネル１は、開口部３を有する天板部２と、この天板部２の外縁に形成されてかつ、段差部５を有する縦壁部４と、この縦壁部４の外縁に形成されたフランジ部６とを備えている。なお、ドアインナーパネル１は、上述のように、均一な板厚を有するブランク材Ｓより製造されるため、ドアインナーパネル１の板厚は全域にわたり一定となっている。ただし、厳密には、プレス成形により、板厚のわずかな増減は生じる。

天板部２の平面形状は、五角形である。なお、天板部２の平面形状は五角形に限られず、例えば四角形であってもよい。すなわち、天板部２の平面形状は多角形であればよい。また、天板部２の角部には、Ｒ部を設けてもよい。
なお、図１において、符号ＢＬで示す、天板部２の一辺は、ドアインナーパネル１が自動車車体に配置された際にベルトラインＢＬとなる。すなわち、ドアインナーパネル１は、上記の一辺ＢＬが車両上側に位置するように、自動車車体に配置される。そして、ベルトラインＢＬがウインドウの出入り口側になる。そのため、ベルトラインＢＬには縦壁部は存在していない。

縦壁部４は、五角形の天板部２の５つの辺のうち、車両上側の辺（ベルトラインＢＬ）を除く４つの辺２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄから延びている。そして、これら４つの辺から延びる各縦壁部４は互いに隣接している。なお、縦壁部４は、上記４つの辺から延びる場合に限られず、天板部２の辺のうち、少なくとも２以上の隣接する辺から延びていればよい。
このように、ドアインナーパネル１の天板部２には縦壁部４が形成されているため、ドアインナーパネル１とドアアウターパネルとを組み合わせた際に、これらの間にウインドウ等を収納するための空間が形成される。

４つの隣接する縦壁部４の各々は、天板部側縦壁部４Ａと、フランジ部側縦壁部４Ｂと、これらを接続する段差部５とを有している。具体的には、段差部５は、天板部２に対して略垂直に繋がる天板部側縦壁部４Ａから外側に向かってかつ、天板部２に対して略平行に延びている。すなわち、段差部５の面は、天板部２の表面に対して平行となっている。そして、段差部５の外縁は、フランジ部６に対して略垂直に繋がるフランジ部側縦壁部４Ｂに繋がっている。
なお、図１では、４つの隣接する縦壁部４が段差部５を有する場合を示している。すなわち、隣接する縦壁部４の組が３つあり、その３組が共に段差部５を有する場合を示している。しかしながら、段差部５を有する縦壁部４の組数は３組に限られず、隣接する縦壁部４の組のうちの少なくとも１組が段差部５を有していればよい。また、図１では、１段の段差部５が縦壁部４に設けられる場合を示しているが、段差部５の段数は１段に限定されず、複数段であってもよい。

天板部２は、その周縁部を残すように設けられた五角形状の開口部３を有している。開口部３の形状は、五角形に限られず、例えば、円、楕円、または五角形以外の多角形等であってもよい。そして、ドアインナーパネル１では、開口部３に音響スピーカ、及び取っ手等が取り付けられる。
なお、ドアインナーパネル１の天板部２は、開口部３を有していなくてもよい。ただし、ドアインナーパネル１が鋼板をプレス成形して製造される場合、ドアインナーパネル１の天板部２は、鋼板の伸びフランジ変形によって成形される。そのため、開口部３を有する天板部２を成形する場合、開口部３を有しない天板部２を成形する場合に比べて、鋼板が伸びフランジ変形しやすくなり、成形不良が生じにくくなる。したがって、この観点からは、ドアインナーパネル１の天板部２が開口部３を有していることが好ましい。

ここで、ドアインナーパネル１のように、互いに隣接する縦壁部４に段差部５が設けられるパネル状成形品は、成形の難易度が高いため、プレス成形の際に割れまたはシワ等の成形不良が発生しやすい。そのため、従来、複雑な形状の成形品を成形する場合、素材として延性の高い低強度鋼板を用いていた。低強度鋼板は、引張強度が３４０ＭＰａ未満の鋼板である。その結果、パネル状成形品の衝突特性の向上に限界があった。パネル状成形品の衝突特性を向上させるため、低強度鋼板からなるドアインナーパネルには、ベルトラインリインフォースメント、またはドアインパクトビーム等の補強部材が取り付けられる。しかしながら、補強部材の取り付けは、製造コストが高い。

そこで、本発明者らは、高強度（引張強度が３９０ＭＰａ以上）のブランク材を成形難易度の高い形状に成形する方法を検討した。ブランク材の強度が高ければ、成形されたドアインナーパネルの強度も高い。これにより、ドアインナーパネルを、ベルトラインリインフォースメント等の補強部材によって補強しなくて済む。すなわち、事実上、ドアインナーパネルとベルトラインリインフォースメント等とが一体化される。また、ドアインナーパネルに補強部材を取り付ける場合であっても、従来の補強部材よりも低廉価の材料（薄肉材、または低強度材など）を使用しても衝突特性を満足させることができる。また、追加で取り付ける補強部材の形状を簡素にすることができる。そのため、高強度のブランク材を用いることは、例えば製造コストの観点から優位性を持つ。
以下、上述のドアインナーパネル１の製造方法の一例について説明する。なお、以下の製造方法では、引張強度が３９０ＭＰａ以上の鋼板からなるブランク材Ｓよりドアインナーパネル１を製造する場合を例示する。

［製造方法］
本実施形態に係るドアインナーパネルの製造方法は、準備工程と、プレス成形工程とを有する。準備工程では、鋼板からなるブランク材Ｓを準備する。プレス成形工程では、ブランク材Ｓをプレス加工して、ブランク材Ｓをドアインナーパネル１に成形する。
なお、本実施形態では、ブランク材Ｓを、開口部３を有するドアインナーパネル１に成形するため、図２に示すように、ブランク材Ｓは、ドアインナーパネル１の天板部２に対応する位置に開口部３１を有している。

［プレス加工装置１０］
図２は、本実施形態に係るドアインナーパネル１を製造するためのプレス加工装置１０を示す断面図である。図２に示すように、プレス加工装置１０は、上型として、パンチ１１及びブランクホルダ１４と、下型として、ダイ１５を備えている。

パンチ１１は、ダイ１５に対向する第１パンチ１２と、この第１パンチ１２の外側に隣接してかつダイ１５に対向する第２パンチ１３とを有している。換言すれば、第１パンチ１２は、その先端面１２Ａがダイ１５の型底面１６Ａと対向するように配置されている。また、第２パンチ１３は、その内面１３Ｂが第１パンチ１２の側面１２Ｂと対向してかつ、先端面１３Ａがダイ１５の段差面１６Ｂに対向するように配置されている。
そして、パンチ１１は、ブランク材Ｓをダイ１５の型彫刻部１６に押し込んで、ブランク材Ｓをドアインナーパネル１に成形する。そのため、第１パンチ１２の先端面１２Ａには、ドアインナーパネル１の天板部２の形状が造形されている。また、第２パンチ１３の先端面１３Ａには、ドアインナーパネル１の段差部５の形状が造形されている。

ブランクホルダ１４は、第２パンチ１３の外側の少なくとも一部に隣接して配置されている。ブランクホルダ１４の先端面１４Ａは、ダイ１５の基準面１６Ｃと対向している。そして、ブランクホルダ１４は、ダイ１５の基準面１６Ｃとの間にブランク材Ｓを挟み込む。

ダイ１５は、型彫刻部１６を有している。型彫刻部１６は、型底面１６Ａ、段差面１６Ｂ、及び基準面１６Ｃを有している。型底面１６Ａは、第１パンチ１２の先端面１２Ａと対向している。段差面１６Ｂは、第２パンチ１３の先端面１３Ａと対向している。

第１パンチ１２、第２パンチ１３、及びブランクホルダ１４は、スライド（不図示）に取り付けられた上型ホルダ１７に支持されている。第２パンチ１３及びブランクホルダ１４と、上型ホルダ１７との間には、加圧部材（不図示）が設けられている。加圧部材は、例えば、油圧シリンダ、ガスシリンダ、ばね、またはゴム等である。
ダイ１５は、ボルスタプレート（不図示）に取り付けられた下型ホルダ１８に固定されている。
なお、プレス加工装置１０は、図２に示す構成に限られず、例えば、第１パンチ１２、第２パンチ１３、及びブランクホルダ１４が、それぞれ個別に可動するスライドに取り付けられてもよい。

ダイ１５の型底面１６Ａ、及び第１パンチ１２の先端面１２Ａは、ドアインナーパネル１の天板部２を成形する。ダイ１５の段差面１６Ｂ、及び第２パンチ１３の先端面１３Ａは、ドアインナーパネル１の段差部５を成形する。ダイ１５の基準面１６Ｃ、及びブランクホルダ１４の先端面１４Ａは、ドアインナーパネル１のフランジ部６を成形する。

ダイ１５では、基準面１６Ｃから段差面１６Ｂまでの深さｄ１と、基準面１６Ｃから型底面１６Ａまでの深さｄ２とが、ｄ２≧４０ｍｍ、かつ、ｄ１／ｄ２＜０．８の条件を満たすように設定されていることが好ましい。ここで、深さｄ１及び深さｄ２は、それぞれ、図１に示すドアインナーパネル１の高さｈ１及び高さｈ２に対応する。なお、高さｈ１は、フランジ部６から段差部５までの高さ（フランジ部６の外面６Ａから段差部５の外面５Ａまでの距離：図１参照）であり、高さｈ２は、フランジ部６から天板部２までの高さ（フランジ部６の外面６Ａから天板部２の外面２Ｅまでの距離：図１参照）である。
上記の条件を満たすようにｄ１及びｄ２を設定する理由は、ｄ２＜４０ｍｍの場合、ウインドウ等を収納する空間が小さすぎるからであり、ｄ１／ｄ２≧０．８の場合、天板部２と段差部５との距離が近いため、車内の密閉性が低くなるからである。

次に、本実施形態に係る製造方法の各工程について説明する。
［準備工程］
準備工程では、鋼板からなるブランク材を準備する。本実施形態に係る製造方法は、ブランク材Ｓの引張強度が、３９０ＭＰａ以上９８０ＭＰａ以下である場合に特に有効である。ブランク材の引張強度が３９０ＭＰａ未満である場合、成形されたドアインナーパネルの衝突特性が低くなり、ブランク材Ｓの引張強度が９８０ＭＰａよりも大きい場合、ブランク材Ｓの加工性が低くなり、成形難易度が高い形状のドアインナーパネルを成形しにくいからである。
また、本実施形態に係る製造方法は、鋼板の厚みｔが、０．６ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である場合に特に有効である。厚みｔが０．６ｍｍ未満の場合、成形されたドアインナーパネルの衝突特性が低く、厚みｔが１．８ｍｍよりも大きい場合、車体の軽量化の観点から優位性が低くなるからである。

［プレス成形工程］
図３Ａ〜図３Ｃは、プレス加工装置１０を示す断面図であって、本実施形態に係るプレス成形工程を説明するための図である。図３Ａは、ブランクホルダ１４とダイ１５とによりブランク材Ｓを挟み込んだ状態を示す。図３Ｂは、第２パンチ１３による押し込みが完了したときの状態を示す。図３Ｃは、第１パンチ１２による押し込みが完了したときの状態を示す。
そして、本実施形態に係るプレス成形工程は、冷間で実施される。

図３Ａに示すように、ブランク材Ｓは、プレス加工装置１０のダイ１５の直上に配置される。そして、ブランク材Ｓが配置された後、スライド（不図示）が下降する。これにより、ブランクホルダ１４の先端面１４Ａとダイ１５の基準面１６Ｃとでブランク材Ｓを挟み込む。
なお、ブランクホルダ１４とダイ１５によるブランク材Ｓの抑え込みは、パンチ１１による成形開始前に完了している必要はなく、第２パンチの成形が完了するまでに行われればよい。

図３Ａに示す状態からスライドが更に下降すると、パンチ１１がブランク材Ｓを押し込み、ブランク材Ｓがダイ１５内に引き込まれる。そして、図３Ｂに示すように、第２パンチ１３とダイ１５とによりブランク材を抑え込むまで（第２パンチ１３が底突くまで）パンチ１１が下降すると、第２パンチ１３によるブランク材Ｓの押し込みが完了する。
ここで、「ブランク材を抑え込む」とは、第２パンチ１３の先端面１３Ａとダイ１５の段差面１６Ｂとの間にブランク材が完全に挟み込まれ、それ以上押し込むことができなくなることを意味する。また、個々のパンチによる「ブランク材の押し込みの完了」とは、ブランク材を抑え込む状態になることを意味する。

なお、図３Ｂは、第１パンチ１２の先端面１２Ａ及び第２パンチ１３の先端面１３Ａが同じ高さとなるように、第２パンチ１３の下死点までパンチ１１を下降させた場合（第１パンチ１２の先端面１２Ａと第２パンチ１３の先端面１３Ａとが面一の状態を維持するように、パンチ１１を下降させた場合）を示している。すなわち、本実施形態では、第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了したと同時に、第１パンチ１２によるブランク材Ｓへの押し込みが始まる。
そのため、図３Ｂの状態では（第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了したとき）、ダイ１５の基準面１６Ｃから第１パンチ１２の先端面１２Ａまでの距離ｐ１（ｍｍ）と、深さｄ１（ｍｍ）とが等しくなっている。

また、第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａの高さ位置は、第２パンチ１３の先端面１３Ａと同じ高さ位置に限定されない。すなわち、第２パンチ１３の押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａは、第２パンチ１３の先端面１３Ａよりも高い位置にあってもよい。すなわち、第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了した後に、第１パンチ１２によるブランク材Ｓへの押し込みが始まってもよい。
ただし、いずれの場合であっても、第１パンチ１２による押し込みは、第２パンチ１３による押し込みよりも先に完了しない。

第２パンチ１３による押し込みが完了した後、図３Ｃに示すように、第１パンチ１２はさらに下降し、ブランク材Ｓは第１パンチ１２により押し込まれる。そして、第１パンチ１２が下死点まで下降することにより、ブランク材Ｓの加工が完了し、ドアインナーパネル１を得ることができる。この際、ブランク材Ｓのうち、第２パンチ１３により押し込まれた部分は、第２パンチ１３により拘束されている。これにより、ドアインナーパネル１の段差部５にシワが発生することを抑制できる。以下、この点について説明する。

［割れ及びシワの抑制］
図４は、従来のプレス加工装置２００を用いて、開口部を有しないブランク材Ｖをプレス加工した場合における加工途中の状態を示す部分断面図である。なお、図４では、従来のプレス加工装置２００のダイ２２０の段差面付近を拡大して示している。
図４に示すように、プレス加工装置２００では、パンチ２１０の先端面２１０Ａ及び２１０Ｂが、パンチ２１０に一体的に造形されている。そのため、パンチ２１０の先端面２１０Ａ及び２１０Ｂは、ダイ２２０の型底面２２０Ａ及び段差面２２０Ｂに同時に到達する。ここで、先端面２１０Ａは、先端面２１０Ｂよりもブランク材Ｖを押し込む距離が長い。そのため、図４に示すように、パンチ２１０を下降させると、始めに先端面２１０Ａがブランク材Ｖを押し込む。このとき、ブランク材Ｖの一部分Ｖ１は、パンチ２１０の先端面２１０Ｂ、及びダイ２２０の段差面２２０Ｂによって拘束されていない。

図４に示すように、パンチ２１０を下降させて、パンチ２１０の先端面２１０Ａがブランク材Ｖを押し込むと、ブランク材Ｖは、ダイ２２０の型底面２２０Ａ側に引き込まれる。そのため、ブランク材Ｖの材料が、ブランクホルダ２３０とダイ２２０とによって挟まれている領域から、領域Ｖ１に流入しやすい。領域Ｖ１に材料が流入した状態で、領域Ｖ１がプレス加工されると、領域Ｖ１にシワが発生しやすい。そして、領域Ｖ１にシワが発生した状態で、ブランク材Ｖにパンチ２１０の先端面２１０Ａが押し込まれると、このシワによって、領域Ｖ１から領域Ｖ２への材料の流れ込みが阻害される。その結果、領域Ｖ２に対応するドアインナーパネル１の天板部側縦壁部４Ａ（図１参照）に割れが発生しやすくなる。特に、ブランク材の板厚が薄い場合、割れが発生しやすい。

これに対して、本実施形態に係るドアインナーパネルの製造方法では、上述のように、第１パンチ１２及び第２パンチ１３を有するプレス加工装置１０を用いる（図２参照）。そして、図１に示すドアインナーパネル１の天板部２及び段差部５は、互いに分離した別個のパンチ（第１パンチ１２、第２パンチ１３）で成形される。さらに、第２パンチ１３による押し込みは、第１パンチ１２による押し込みよりも先に完了する。
これらにより、第２パンチ１３によって押し込まれるブランク材Ｓの一部に他の部分からの材料の流入が抑制される。そのため、第２パンチ１３の押し込みによる、段差部５のシワ発生を抑制することができる。また、ブランク材が開口部を有する場合（ブランク材Ｓを用いる場合）、第１パンチ１２により押し込まれるブランク材Ｓの部位へ材料が天板部から流入する。したがって、ブランク材Ｓよりドアインナーパネル１を製造する際に、段差部５のシワ発生、及び天板部側縦壁部４Ａの割れ発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、開口部３１を有するブランク材Ｓを用いる場合を示した（ブランク材Ｓの開口部３１は、ドアインナーパネル１の開口部３に相当する）。すなわち、ブランク材Ｓを、その開口部３１とダイ１５の型底面１６Ａとが対向するようにプレス加工装置１０に載置して、パンチ１１を下死点まで下降させることにより、天板部２に開口部３を有するドアインナーパネル１を製造する場合を示した。
これに対して、例えば、開口部を有しないドアインナーパネル１を製造する場合には、開口部を有しないブランク材Ｓをプレス加工すればよい。
ただし、ブランク材Ｓが開口部を有する場合（すなわち、開口部を有するドアインナーパネルを製造する場合）、天板部２は伸びフランジ成形により成形される。具体的には、第１パンチ１２がブランク材Ｓを加工するとき、開口部の外縁は開口部が広がる方向に伸びる。そのため、第１パンチ１２を押し込む際に割れが発生しにくい。このような観点からは、開口部を有するブランク材Ｓをプレス加工することが好ましい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

上記の第１実施形態では、プレス加工装置１０を用いて、ブランク材Ｓをプレス加工する場合を示した。これに対して、本実施形態では、図５Ａ〜図５Ｄに示すプレス加工装置１０’を用いて、ブランク材Ｓをドアインナーパネル１に成形する。なお、本実施形態に係るプレス加工装置１０’は、上記の第１実施形態に係るプレス加工装置１０に対して、第１パンチ１２及び第２パンチ１３の動作タイミングが異なっている。

図５Ｃに示すように、本実施形態に係るプレス成形工程では、第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａが第２パンチ１３の先端面１３Ａよりも下方に位置している。具体的には、第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了したとき、ダイ１５の基準面１６Ｃから第１パンチ１２の先端面１２Ａまでの距離ｐ１（ｍｍ）が、ｄ１（ｍｍ）よりも大きくなっている。すなわち、本実施形態に係るプレス成形工程では、第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了する前に、第１パンチ１２によるブランク材Ｓへの押し込みが始まり（図５Ｂ参照）、かつ、第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了したとき（図５Ｃ参照）、第１パンチ１２によるブランク材Ｓへの押し込みが完了していない。
そして、図５Ｃに示す状態から、第１パンチ１２を下死点までさらに下降させることにより、ブランク材Ｓが第１パンチ１２によってさらに押し込まれ、ブランク材Ｓのプレス加工が完了する（図５Ｄ参照）。

本実施形態に係る製造方法では、上記第１実施形態と同様に、第１パンチ１２による押し込みが完了する前に、第２パンチ１３がブランク材を抑え込む。そのため、段差部５のシワ発生、及び天板部側縦壁部４Ａの割れ発生を抑制することができる。
また、本実施形態に係る製造方法では、第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了する前に、第１パンチ１２によるブランク材Ｓへの押し込みが始まる。これに対して、上記第１実施形態に係る製造方法では、第２パンチ１３によるブランク材Ｓへの押し込みが完了したとき、第１パンチ１２によるブランク材Ｓへの押し込みが始まる（図３Ｂおよび図３Ｃ参照）。そのため、本実施形態に係る製造方法は、上記第１実施形態に係る製造方法と比較して、天板部２の板厚減少率を低減することができる。
この点について詳述すると、上記第１実施形態の場合、第１パンチ１２によるブランク材Ｓへの押し込みの際、ブランク材Ｓのうち、第２パンチ１３によって拘束されている部分より内側の部分（図３Ｂ参照）には、上記拘束されている部分から材料が流入しにくくなるため、ドアインナーパネル１の天板部２の板厚減少率が大きくなる。一方、本実施形態の場合、図５Ｃに示すように、第２パンチ１３によってブランク材Ｓが拘束される前に、第１パンチ１２がブランク材Ｓをある程度押し込んでいるため、天板部２の板厚減少率が、上記第１実施形態の場合に比べて小さくなる。したがって、段差部５及び天板部側縦壁部４Ａにおける成形不良発生を抑制しつつ、天板部２の割れ発生を抑制する観点からは、本実施形態の方が好ましい。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。

＜実施例１＞
上記第１実施形態に係るプレス加工装置１０、及び上記第２実施形態に係るプレス加工装置１０’を用いた、開口部を有するブランク材Ｓ（図２参照）のプレス加工を想定し、各プレス加工の解析を行った。解析結果から、各プレス加工によって得られるドアインナーパネルの板厚減少率及び曲率を評価した。ここで、本発明例１として、上記第１実施形態に係るプレス加工装置１０を用いたプレス加工を想定した。また、本発明例２として、上記第２実施形態に係るプレス加工装置１０’を用いたプレス加工を想定した。さらに、比較例として、図４に示した従来のプレス加工装置２００を用いたプレス加工を想定した。

［解析条件］
ブランク材として、以下の表１に示す５種類の鋼板を用いた。なお、表１に示すように、これら５種類の鋼板は、化学成分及び引張強度が互いに異なっている。また、これら５種類の鋼板の厚みは、０．８ｍｍとした。
機械特性のひずみ速度依存性を考慮して、ダイに対する第１及び第２パンチの移動速度は、４０ｍｍ／ｓ相当とした。パンチ、ダイ、及びブランクホルダに対するブランク材の摩擦係数は、０．４とした。解析には、汎用のＦＥＭ（有限要素法）ソフト（ＬＩＶＥＲＭＯＲＥ ＳＯＦＴＷＡＲＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、商品名「ＬＳ−ＤＹＮＡ」）を用いた。

また、ドアインナーパネルの成形深さｈ２（ｍｍ）（図１参照）と、本発明の作用効果との関係を検証するため、深さ寸法が異なるダイを２種類用いた。具体的には、成形深さが浅いドアインナーパネル（４０＜ｈ２（ｍｍ）＜８０）を成形するために、上記２種類のダイの一方は、深さｄ２が７５ｍｍ、深さｄ１が３０ｍｍとした。また、成形深さが深いドアインナーパネル（８０＜ｈ２（ｍｍ）＜１２０）を成形するために、上記２種類のダイの他方は、深さｄ２が１１５ｍｍ、深さｄ１が３０ｍｍとした。すなわち、上記一方のダイを用いて成形されたドアインナーパネルは、ｈ２が７５ｍｍであり、ｈ１が３０ｍｍである。また、上記他方のダイを用いて成形されたドアインナーパネルは、ｈ２が１１５ｍｍであり、ｈ１が３０ｍｍである。

本発明例１では、第１パンチと第２パンチとが同時にブランク材に接触するように設定した。すなわち、本発明例１では、図３Ｂに示すように、第２パンチ１３による押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａの高さ位置と、第２パンチ１３の先端面１３Ａの高さ位置とが同一であった。
一方、本発明例２では、第１パンチ１２の先端面１２Ａは、第２パンチ１３の先端面１３Ａよりも下方に位置していた。すなわち、本発明例２では、図５Ｃに示すように、第２パンチ１３による押し込みが完了したとき、第１パンチ１２の先端面１２Ａが第２パンチ１３の先端面１３Ａよりも４０ｍｍ下方に位置するように設定した。比較例では、分離されずに一体化したパンチを用いた。

［評価方法］
上記の各プレス成形の解析によって得られたドアインナーパネルの板厚減少率Ｐ（％）、及び、上記ドアインナーパネルの表面の曲率Ｑ（１／ｍｍ）の分布を調査した。ここで、板厚減少率Ｐ（％）は、プレス成形前の板厚ｔ１（ｍｍ）（ブランク材の板厚）、及びプレス成形後の板厚ｔ２（ｍｍ）から下記の式（１）により求めた。
Ｐ＝（（ｔ１−ｔ２）／ｔ１）×１００ ・・・式（１）

また、曲率Ｑ（１／ｍｍ）は、ドアインナーパネルの曲率半径ｒ（ｍｍ）から下記の式（２）により求めた。
Ｑ＝１／ｒ ・・・式（２）

ここで、式（２）の曲率半径ｒは、ドアインナーパネルの表面に垂直な複数の断面の各々における、ドアインナーパネルの表面の曲率半径の絶対値とした。すなわち、式（２）によって得られた曲率Ｑも絶対値となる。なお、曲率は、第１パンチが下死点に到達する１ｍｍ手前の状態で評価した。
そして、得られた板厚減少率及び曲率の分布から、板厚減少率及び曲率のそれぞれについて最大値を求めた。そして、板厚減少率の最大値が２０％よりも大きい場合、ドアインナーパネルに割れが発生したと判断した。また、曲率の絶対値が０．０１ｍｍ^−１よりも大きい場合、ドアインナーパネルにシワが発生したと判断した。

［解析結果］
以下の表２及び表３に解析結果を示す。表２は、深さｄ２が７５ｍｍ、深さｄ１が３０ｍｍのダイを用いてドアインナーパネルを成形した結果（成形深さが浅い場合に相当）である。一方、表３は、深さｄ２が１１５ｍｍ、深さｄ１が３０ｍｍのダイを用いてドアインナーパネルを成形した結果（成形深さが深い場合に相当）である。
なお、表２及び表３において、ドアインナーパネルに割れ（板厚減少率が２０％超）またはシワ（曲率の絶対値が０．０１ｍｍ^−１超）の少なくとも一方が発生した場合には、成形不良が発生したと判断し、「ＮＧ」と表示している。一方、ドアインナーパネルに割れ及びシワの双方が発生しなかった場合には、成形不良が発生しなかったと判断し、「ＯＫ」と表示している。

表２に示すように、本発明例１では、引張強度が９８０ＭＰａの鋼板をプレス加工した場合には、成形不良（ドアインナーパネル１の天板部２に割れ）が発生した。一方、他の鋼板（引張強度が２７０ＭＰａ、３９０ＭＰａ、５９０ＭＰａ、７８０ＭＰａの鋼板）をプレス加工した場合には、成形不良が発生しなかった。また、本発明例２では、いずれの鋼板をプレス加工した場合であっても、成形不良が発生しなかった。
これらに対し、比較例では、引張強度が２７０ＭＰａの鋼板をプレス加工した場合には成形不良が発生しなかったものの、他の鋼板（引張強度が３９０ＭＰａ、５９０ＭＰａ、７８０ＭＰａ、９８０ＭＰａの鋼板）をプレス加工した場合には、成形不良（ドアインナーパネル１の天板部側縦壁部４Ａに割れ、及び、段差部５にシワ）が発生した。

表２に示す結果により、本発明例１及び２は、比較例と比較して、より高強度の鋼板をプレス加工した場合であっても、天板部側縦壁部４Ａの割れ発生、及び段差部５のシワ発生を抑制できることを確認できた。また、本発明例１と本発明例２とを比較すると、本発明例２の方が、より高強度の鋼板を、天板部２の割れ発生を抑制しつつプレス加工できることを確認できた。

表３に示すように、本発明例１では、引張強度が７８０ＭＰａ、９８０ＭＰａの鋼板をプレス加工した場合に、天板部２に割れが発生した。これに対して、本発明例２では、表２の結果と同様、いずれの鋼板を用いても成形不良が発生しなかった。
表２及び表３の結果を比較することにより、本発明例２は、本発明例１に比べて、成形深さが深い場合であっても、成形不良発生を抑制できることを確認できた。すなわち、本発明例２では、成形深さが深いドアインナーパネル１（天板部２の高さｈ２が８０ｍｍ超１２０ｍｍ未満）を好適に製造できることがわかった。

＜実施例２＞
次に、実施例２として、上記第１実施形態に係るプレス加工装置１０と、上記第２実施形態に係るプレス加工装置１０’とを用いて、第１パンチ及び第２パンチの動作タイミングと、板厚減少率及び曲率との関係を調査した。

［解析条件］
ブランク材として、実施例１の表１のうち、引張強度が５９０ＭＰａの鋼板を用いた。なお、鋼板の厚みは、実施例１の場合と同じ０．８ｍｍとした。
また、実施例１で用いたダイと異なる寸法のダイを１種類用意した。具体的には、深さｄ１が３０ｍｍ、深さｄ２が６０ｍｍのダイを用意した。
そして、プレス加工装置１０及びプレス加工装置１０’のそれぞれにおいて、第２パンチ１３が底突いた時点（第２パンチ１３が下死点に到達した時点）の第１パンチ１２の位置（ダイ１５の基準面１６Ｃから第１パンチ１２の先端面１２Ａまでの距離ｐ１：図３Ｂ及び図５Ｃ参照）を変えた条件で、ドアインナーパネル１を製造した。
これら以外の解析条件は、実施例１の解析条件と同じである。

［評価方法］
上記の式（１）を用いて、天板部の板厚減少率の分布を調査した。そして、この分布から、天板部の板厚減少率の最大値を求めた。これ以外については、実施例１の評価方法と同じである。

［解析結果］
図６に解析結果を示す。図６において、横軸は、ｄ１に対するｐ１の比率ｐ１／ｄ１を表し、縦軸は、板厚減少率（％）及び曲率の絶対値（１／ｍｍ）を表している。なお、板厚減少率（％）は、天板部の板厚減少率の最大値である。
ここで、ｐ１／ｄ１が１以下のプロットは、プレス加工装置１０を用いて得られた結果を示す。そして、ｐ１／ｄ１＝１のプロットは、第２パンチ１３による押し込みが完了したときに、第１パンチ１２の先端面１２Ａの高さ位置と、第２パンチ１３の先端面１３Ａの高さ位置とが同一である条件（図３Ｂ参照）でドアインナーパネルを製造した場合の結果である。また、ｐ１／ｄ１＜１のプロットは、第２パンチ１３が底突いた時点で、第１パンチ１２の先端面１２Ａの高さ位置が、ダイ１５の基準面１６Ｃ及び段差面１６Ｂ間にある条件（０＜ｐ１＜ｄ１）でドアインナーパネルを製造した場合の結果である。
また、ｐ１／ｄ１＞１のプロットは、プレス加工装置１０’を用いて得られた結果を示す。なお、上述のように、本実施例では、深さｄ１が３０ｍｍ、深さｄ２が６０ｍｍのダイを用いたことから、ｐ１／ｄ１＝２のプロットは、第１パンチ１２及び第２パンチ１３の押し込みが同時に完了する場合、すなわち、従来のプレス加工装置２００（図４参照）を用いて製造した場合に相当する。

図６に示すように、ｐ１／ｄ１＝１を境として、ｐ１／ｄ１が大きいほど、曲率が大きくなった。この結果から、プレス加工装置１０（第１実施形態）の方が、プレス加工装置１０’（第２実施形態）に比べて、シワの発生を抑制できることを確認できた。
一方、ｐ１／ｄ１＝１を境として、ｐ１／ｄ１が大きいほど、天板部の板厚減少率が小さくなった。この結果から、プレス加工装置１０’（第２実施形態）の方が、プレス加工装置１０（第１実施形態）に比べて、天板部の割れ発生を抑制できることを確認できた。
さらに、１．１≦ｐ１／ｄ１≦１．７の場合、板厚減少率が１５％以下でありかつ、曲率が０．０１ｍｍ^−１以下となった。すなわち、ｐ１／ｄ１をこの範囲に設定することにより、天板部の割れ、及び、段差部のシワの双方を抑制できることがわかった。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲がこれらの実施形態のみに限定されるものではない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記第１実施形態では、４つの隣接する縦壁部４（３組の縦壁部４）が段差部５を有する場合を示した。しかしながら、図７に示すように、３つの隣接する縦壁部４（２組の縦壁部４）が段差部５を有するドアインナーパネルとしてもよい。

また、例えば、上記第１実施形態では、１つの第１パンチ１２と、１つの第２パンチ１３とを有するプレス加工装置１０により、ドアインナーパネル１を製造する場合を説明した。しかしながら、例えば、第２パンチ１３が、複数に分割されていてもよい。すなわち、１つの第１パンチと、２つの第２パンチを有するプレス加工装置を用いてもよい。

また、例えば、上記第１実施形態では、プレス加工装置１０が、パンチ１１及びブランクホルダ１４を上方に有するとともに、ダイ１５を下方に有する場合を示した。しかしながら、パンチ１１及びブランクホルダ１４と、ダイ１５との配置を上下反転してもよい。すなわち、プレス加工装置１０は、パンチ１１及びブランクホルダ１４が、ダイ１５に対して相対的に移動する構成としてもよい。

また、例えば、上記第１実施形態では、ドアインナーパネル１の天板部２が、１つの開口部３を有する場合を示した。しかしながら、ドアインナーパネル１の天板部２が、複数の開口部３を有していてもよい。

また、例えば、上記各実施形態に係る製造方法に用いたブランク材Ｓとして鋼板を用いる場合、この鋼板をテーラードブランクとしてもよい。テーラードブランクは、テーラード溶接ブランク（以下、「ＴＷＢ」ともいう）と、テーラードロールドブランク（以下、「ＴＲＢ」ともいう）に大別される。ＴＷＢは、板厚、引張強度等が異なる複数種の鋼板を溶接（例えば、突き合わせ溶接）によって一体化したものである。一方、ＴＲＢは、鋼板を製造する際に圧延ロールの間隔を変更することによって、板厚を変化させたものである。このテーラードブランクを用いると、必要な箇所のみ高強度化することができるため、板厚を減少することもできる。また、テーラードブランクを用いたパネル状成形品も自動車用のドアインナーパネルに適用できる。これにより、ドアインナーパネルの衝突特性を向上することができ、更に軽量化を望める。

また、上記各実施形態では、パネル状成形品として自動車用ドアインナーパネルを製造する場合を示した。しかしながら、上記の用途のみに限られず、例えば、車両、建設機械、または航空機等に用いることができる。

１： ドアインナーパネル（パネル状成形品）
２： 天板部
３： 開口部
４： 縦壁部
４Ａ： 天板部側縦壁部
４Ｂ： フランジ部側縦壁部
５： 段差部
６： フランジ部
１０： プレス加工装置
１２： 第１パンチ
１３： 第２パンチ
１４： ブランクホルダ
１５： ダイ
ＢＬ： ベルトライン
Ｓ： ブランク材

Claims (7)

1. 多角形の天板部と、前記天板部の辺のうちの少なくとも２以上の隣接する辺から延びる縦壁部と、前記縦壁部のうち、隣接する縦壁部の組の少なくとも１組の各縦壁部に設けられた段差部とを有するパネル状成形品を製造する方法であって、
   引張強度が３９０ＭＰａ以上９８０ＭＰａ以下の金属板からなるブランク材を準備する準備工程と；
   冷間で前記ブランク材にプレス加工を施し、前記ブランク材を前記パネル状成形品に成形するプレス成形工程と；
   を有し、
   前記プレス成形工程で、
   前記パネル状成形品の形状が造形された型彫刻部を有するダイと、
   前記ダイに対向してかつ、前記天板部の形状が造形された先端面を有する第１パンチと、
   前記第１パンチの外側に隣接してかつ前記ダイに対向すると共に、前記段差部の形状が造形された先端面を有する第２パンチと、
   前記第２パンチの外側の少なくとも一部に隣接してかつ、前記ダイに対向するブランクホルダと、
   を有し、前記第１パンチ、前記第２パンチ、及び前記ブランクホルダがそれぞれ個別に可動するプレス加工装置を用い、
   前記ダイと、前記ブランクホルダ、前記第１パンチ及び前記第２パンチとの間に前記ブランク材を配置し、前記ダイに対して、前記ブランクホルダ、前記第１パンチ、及び前記第２パンチを相対的に移動させ、前記ブランク材に前記第１パンチ及び前記第２パンチを押し込み、
   前記第２パンチによる前記ブランク材への押し込みが前記第１パンチによる前記ブランク材への押し込みよりも先に完了する
   ことを特徴とするパネル状成形品の製造方法。
2. 前記プレス成形工程で、前記第２パンチによる前記ブランク材への押し込みが完了したとき又はその押し込みが完了した後に、前記第１パンチによる前記ブランク材への押し込みが始まる
   ことを特徴とする請求項１に記載のパネル状成形品の製造方法。
3. 前記プレス成形工程で、前記第２パンチによる前記ブランク材への押し込みが完了する前に、前記第１パンチによる前記ブランク材への押し込みが始まる
   ことを特徴とする請求項１に記載のパネル状成形品の製造方法。
4. 前記プレス加工装置の前記ダイの前記型彫刻部は、
   前記ブランクホルダと対向する基準面から前記第２パンチと対向する段差面までの深さをｄ１（ｍｍ）とし、前記基準面から前記第１パンチと対向する型底面までの深さをｄ２（ｍｍ）としたとき、ｄ２≧４０、及び、ｄ１／ｄ２＜０．８を満足する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパネル状成形品の製造方法。
5. 前記ブランク材が鋼板である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパネル状成形品の製造方法。
6. 前記鋼板がテーラードブランクである
   ことを特徴とする請求項５に記載のパネル状成形品の製造方法。
7. 前記ブランク材が、前記天板部に対応する位置に開口部を有する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のパネル状成形品の製造方法。

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