JP6662142B2 - 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。

自動車のドアは、ドアインナーパネル及びドアアウターパネル等を組み合わせて製造される。自動車のドアは、ウインドウ、ウインドウ駆動装置、音響スピーカ、取っ手等が取り付けられる。ドアインナーパネル及びドアアウターパネルの間にそれらを収納するため、空間を設ける必要がある。空間を設けるために例えば、ドアインナーパネルに縦壁部が設けられる。加えて、自動車のドアが閉じられたとき車内を密閉する必要がある。車内を密閉するために例えば、ドアインナーパネルに段差部が設けられる。縦壁部の段差部を設けた部分をピラー等と対向させ、車内の密閉性を高くする。

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。そのため、金属板を大きく変形させる場合がある。この場合、プレス加工後のドアインナーパネルに割れ、シワ等が発生することがある。特に、ドアインナーパネルが段差部を有し、かつ隣接する縦壁部を有する場合、プレス加工後のドアインナーパネルに割れ、シワ等が発生しやすくなる。

この不都合を解消するため、ドアインナーパネルの材料（ブランク材）には加工性の高い金属板が用いられることが多い。加工性の高い金属板は延性が高いため、材料を変形させても割れ、シワ等が発生しにくい。

ドアインナーパネルを含むパネル状成形品の製造方法は、国際公開第２０１４／０８４１５１号（特許文献１）に開示されている。

特許文献１に開示されたパネル状成形品の製造方法は、縦壁部成形工程とフランジ部成形工程とを含む。縦壁部成形工程は、ブランク材をパンチとダイとでプレス加工し、縦壁部全域を成形する。その後工程であるフランジ部成形工程は、パッドとパンチとで天板部を挟み、パンチとダイとで縦壁部を挟んだ状態でフランジ部を成形する。縦壁部成形工程では、ブランク材の端部が拘束されていないため、縦壁部のスプリングバックが生じにくい。フランジ部成形工程では、天板部、縦壁部が金型によって拘束されるため、フランジ部を高精度で成形できる、と特許文献１には開示されている。

国際公開第２０１４／０８４１５１号

しかしながら、特許文献１の製造方法では、成形難易度が高い形状を成形すると、割れ、シワ等が発生することがある。ここでいう成形難易度が高い形状とは、プレス加工後のパネル状成形品が段差部を有し、かつ隣接する縦壁部を有する形状等である。

本発明の目的は、成形難易度が高い形状であっても、割れ、シワ等の欠陥が少ない高強度なパネル状成形品の製造方法を提供することである。

本発明の実施形態によるパネル状成形品の製造方法は、天板部と、縦壁部と、段差部とを有するパネル状成形品の製造に適用される。天板部は多角形である。縦壁部は、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる。段差部は、縦壁部のうちで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る。

製造方法は、準備工程と、中間プレス加工工程と、プレス加工工程と、を含む。準備工程では、金属板からなるブランク材を準備する。中間プレス加工工程では、冷間で、ブランク材にプレス加工を施す。これにより、天板部が成形されるとともに、縦壁部が段差部の高さまで成形された中間成形品を得る。プレス加工工程では、冷間で、中間成形品にプレス加工を施す。これにより、パネル状成形品を得る。

プレス加工工程では、第１ダイと、第２ダイと、パンチと、ブランクホルダとを備えたプレス装置を用いる。第１ダイは、天板部及び段差部の外縁までの形状が形成される。第２ダイは、第１ダイの外側に配置される。パンチは、第１ダイに対向し、天板部及び段差部の形状が形成される。ブランクホルダは、第２ダイに対向する。第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟んだ状態で、第１ダイとパンチとに対し、第２ダイとブランクホルダとを相対的に移動しパネル状成形品を成形する。

本発明によるパネル状成形品の製造方法は、成形難易度が高い形状であっても、割れ、シワ等の欠陥が少なく高強度なパネル状成形品を得ることができる。

図１は、第１実施形態の製造方法によって成形されたドアインナーパネルの斜視図である。 図２Ａは、中間プレス加工工程後の状況を示す斜視図である。 図２Ｂは、プレス加工工程途中の状況を示す斜視図である。 図２Ｃは、プレス加工工程後の状況を示す斜視図である。 図３は、第１実施形態のプレス加工工程で用いられるプレス装置を模式的に示す断面図である。 図４Ａは、第１実施形態の中間成形品がプレス装置に配置された段階を示す断面図である。 図４Ｂは、第１ダイとパンチとで中間成形品を挟み込む段階を示す断面図である。 図４Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す断面図である。 図５は、従来のプレス装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。 図６は、第２実施形態の製造方法によって成形されたドアインナーパネルを模式的に示す斜視図である。 図７Ａは、中間プレス加工工程後の状況を示す斜視図である。 図７Ｂは、プレス加工工程途中の状況を示す斜視図である。 図７Ｃは、プレス加工工程後の状況を示す斜視図である。 図８Ａは、第２実施形態の中間成形品がプレス装置に配置された段階を示す断面図である。 図８Ｂは、第１ダイとパンチとで中間成形品を挟み込む段階を示す断面図である。 図８Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す断面図である。 図９は、従来のプレス装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。 図１０Ａは、第３実施形態の中間成形品がプレス装置に配置された段階を示す断面図である。 図１０Ｂは、第１ダイとパンチとで中間成形品を挟み込む段階を示す断面図である。 図１０Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す断面図である。

本発明の実施形態によるパネル状成形品の製造方法は、天板部と、縦壁部と、段差部とを有するパネル状成形品の製造に適用される。天板部は多角形である。縦壁部は、天板部の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる。段差部は、縦壁部のうちで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る。

製造方法は、準備工程と、中間プレス加工工程と、プレス加工工程と、を含む。準備工程では、金属板からなるブランク材を準備する。中間プレス加工工程では、冷間で、ブランク材にプレス加工を施す。これにより、天板部が成形されるとともに、縦壁部が段差部の高さまで成形された中間成形品を得る。プレス加工工程では、中間成形品にプレス加工を施す。これにより、パネル状成形品を得る。

プレス加工工程では、第１ダイと、第２ダイと、パンチと、ブランクホルダとを備えたプレス装置を用いる。第１ダイは、天板部及び段差部の外縁までの形状が形成される。第２ダイは、第１ダイの外側に配置される。パンチは、第１ダイに対向し、天板部及び段差部の形状が形成される。ブランクホルダは、第２ダイに対向する。第１ダイとパンチとによって中間成形品を挟んだ状態で、第１ダイとパンチとに対し、第２ダイとブランクホルダとを相対的に移動しパネル状成形品を成形する。

本実施形態のパネル状成形品の製造方法は、成形難易度が高い形状のパネル状成形品を割れ、シワ等の欠陥を抑制して製造できる。成形難易度が高い形状は上述したように、パネル状成形品の隣接する縦壁部に段差部を有する形状等である。

好ましくは、上記製造方法は以下の（１）又は（２）の構成とすることができる。

（１）パネル状成形品の天板部は、凹部を有する。中間プレス加工工程では、中間成形品の天板部の領域のうちでパネル状成形品の凹部に対応する位置に隆起部を成形する。プレス加工工程では、第１ダイは、中間成形品の隆起部に対応する位置に開口部を有する。第２ダイは、第１ダイの開口部に対応する位置に突起を有する。突起により、中間成形品の隆起部の領域をパネル状成形品の凹部にプレス加工する。

（２）パネル状成形品の天板部は、凸部を有する。中間プレス加工工程では、中間成形品の天板部の領域のうちでパネル状成形品の凸部に対応する位置に陥没部を成形する。プレス加工工程では、パンチは、中間成形品の陥没部に対応する位置に配置される開口部と、開口部に対応する位置に配置される突起と、を有する。突起により、中間成形品の陥没部の領域をパネル状成形品の凸部にプレス加工する。

これにより、天板部に凹部又は凸部を形成しても、パネル状成形品の割れ、シワ等を抑制できる。

好ましくは、プレス加工工程後のパネル状成形品の引張強度は、３９０ＭＰａ以上、９８０ＭＰａ以下である。この場合、パネル状成形品は自動車用ドアインナーパネルに適する。また、上述の金属板はテーラードブランクとすることができる。この場合、ドアインナーパネルの衝突特性が向上し、更にドアインナーパネルの軽量化ができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。本実施形態では例として、パネル状成形品が鋼板からなり、自動車用ドアインナーパネルの場合を説明する。

［第１実施形態］
［成形品］
図１は、後述する第１実施形態の製造方法によって成形されたドアインナーパネルの斜視図である。図１を参照して、ドアインナーパネル１は、天板部２、縦壁部４及び段差部５を備える。天板部２は多角形である。天板部２の形状は例えば、四角形でもよいし、五角形でもよい。天板部２の多角形の頂点は、Ｒ形状であってもよい。図１では例として、天板部２が五角形である場合を示す。ドアインナーパネル１では、天板部２の１辺はベルトラインＢＬを形成する。

縦壁部４は、天板部２の辺のうちの少なくとも２以上の各辺から伸びる。図１では例として、五角形の天板部２の４つの辺２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄから縦壁部４が伸びる場合を示す。しかしながら、縦壁部４が伸びる天板部２の辺の数は４つに限定されない。縦壁部４は、天板部２の２以上の隣接する辺の各辺から伸びていればよい。天板部２の２以上の隣接する各辺から縦壁部４が伸びる場合、各辺から伸びる各縦壁部も隣接する。図１では例として、縦壁部４は天板部２に対して垂直に伸びる場合を示す。しかしながら、縦壁部４は天板部２に対して厳密に垂直でなくてもよい。

段差部５は、天板部２につながる縦壁部４Ａから天板部２の外側に伸びる。段差部５の外縁は、フランジ部６につながる縦壁部４Ｂに繋がる。図１では例として、段差部５の面は天板部２と平行である場合を示す。しかしながら、段差部５の面は、厳密に平行でなくてもよい。図１では例として、３つの隣接する縦壁部４が段差部５を有する場合を示す。しかしながら、段差部５を有する縦壁部４の数は３つに限定されない。２以上の隣接する縦壁部４が段差部５を有していればよい。言い換えると、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。図１では例として、段差部５が１段の場合を示す。しかしながら、段差部５の段数は１段に限定されない。縦壁部４は、複数の段差部５を有してもよい。

天板部の辺から伸びる縦壁部を有し、隣接する少なくとも１組の縦壁部に段差部を有するドアインナーパネルは成形難易度が高い。そのため、プレス加工の際に割れ、シワ等の欠陥が発生しやすい。従来は複雑な形状の成形品を加工する場合、延性が高い低強度鋼板をプレス加工していたため、衝突特性が低かった。本実施形態のパネル状成形品の製造方法を適用することで、成形品の引張強度が３９０ＭＰａ以上、９８０ＭＰａ以下の高強度であっても、成形難易度が高い形状のドアインナーパネルを割れ、シワ等の欠陥を抑制して成形できる。

ここで、ドアインナーパネルの引張強度の下限は衝突特性の観点から規定される。ドアインナーパネルの衝突特性を確保するためには、ドアインナーパネルの引張強度は３９０ＭＰａ以上であるのが好ましい。しかしながら、ドアインナーパネルの引張強度の下限は、３９０ＭＰａに限定されない。本実施形態の製造方法は、引張強度が３９０ＭＰａよりも低いドアインナーパネルの製造にも適用できる。要するに、衝突特性が補強部材等で確保されるのであれば、ドアインナーパネルの引張強度は３９０ＭＰａよりも低くても問題はない。補強部材は、例えば、ドアインパクトビームである。

一方、ドアインナーパネルの引張強度の上限は成形性の観点から規定される。冷間での成形性を確保するためには、ドアインナーパネルの引張強度は９８０ＭＰａ以下であるのが好ましい。ドアインナーパネルの引張強度が９８０ＭＰａよりも高ければ、ドアインナーパネルに割れ、シワ等が生じやすい。より好ましくは、本実施形態の製造方法によって成形されるドアインナーパネルの引張強度の上限は７８０ＭＰａであり、さらに好ましくは５９０ＭＰａである。

［製造方法］
第１実施形態の製造方法は、準備工程と、中間プレス加工工程と、プレス加工工程と、を備える。中間プレス加工工程で中間成形品を成形した後、プレス加工工程で中間成形品をドアインナーパネルに成形する。

図２Ａ〜図２Ｃは、第１実施形態で製造されるドアインナーパネルの成形過程を示す図である。図２Ａは、中間プレス加工工程後の状況を示す。図２Ｂは、プレス加工工程途中の状況を示す。図２Ｃは、プレス加工工程後の状況を示す。以下、図２Ａ〜図２Ｃを参照して、各工程を説明する。

［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。ブランク材は、例えば、鋼板を所望の寸法に切断して得られる。

［中間プレス加工工程］
中間プレス加工工程では、冷間で、ブランク材にプレス加工を施し、中間成形品を得る。具体的には、中間プレス加工工程では、一般的なプレス装置でブランク材を冷間で絞り成形する。

図２Ａに示すように、中間プレス加工工程では、天板部２と、縦壁部４Ａと、フランジ部６Ａとを有する中間成形品１Ａを得る。そのフランジ部６Ａは、後工程で段差部５とフランジ部６（図２Ｃ参照）に成形される。したがって、中間プレス加工工程で成形される縦壁部４Ａは、製品の段差部５（図２Ｃ参照）の高さまで成形される。

［プレス加工工程］
プレス加工工程では、冷間で、下記のプレス装置を用いて中間成形品をドアインナーパネルに成形する。

図３は、第１実施形態のプレス加工工程で用いられるプレス装置を模式的に示す断面図である。図３を参照して、プレス装置１０は、パンチ１１、第１ダイ１２、第２ダイ１３、及びブランクホルダ１４を備える。

パンチ１１は、先端面１１Ａ、及び段差面１１Ｂを備える。先端面１１Ａは、ドアインナーパネルの天板部２の形状が形成される。段差面１１Ｂは、ドアインナーパネル１の段差部５の形状が形成される。段差面１１Ｂから先端面１１Ａまでの高さは、ドアインナーパネル１の段差部５から天板部２までの高さに相当する。

ブランクホルダ１４はパンチ１１の外側に隣接して配置される。ブランクホルダ１４は先端面１４Ａを有する。ブランクホルダ１４は図示しない駆動装置によって昇降することができる。ブランクホルダ１４の先端面１４Ａは、第２ダイ１３の基準面１３Ａと対向する。ブランクホルダ１４は、第２ダイ１３の基準面１３Ａとの間に中間成形品１Ａを挟み込む。

第１ダイ１２は、型底面１２Ａ及び先端面１２Ｂを備える。型底面１２Ａは、パンチ１１の先端面１１Ａと対向する。型底面１２Ａは、ドアインナーパネルの天板部の形状が形成される。第１ダイ１２の先端面１２Ｂは、パンチ１１の段差面１１Ｂと対向する。先端面１２Ｂは、ドアインナーパネルの段差部の外縁までの形状が形成される。すなわち、第１ダイ１２の型底面１２Ａ及びパンチ１１の先端面１１Ａは、図１に示すドアインナーパネル１の天板部２を成形する。第１ダイ１２の先端面１２Ｂ及びパンチ１１の段差面１１Ｂは、図１に示すドアインナーパネル１の段差部５を成形する。第１ダイ１２は、第２ダイ１３に弾性部材１５を介して取り付けられる。弾性部材１５は例えば、ばね、油圧シリンダである。

第２ダイ１３は、基準面１３Ａを備える。基準面１３Ａは、ブランクホルダ１４の先端面１４Ａと対向する。第２ダイ１３は図示しない駆動装置によって昇降することができる。第２ダイ１３を降下させると、第１ダイ１２がパンチ１１に押し込まれる。これにより、ドアインナーパネルが成形される。すなわち、第２ダイ１３の基準面１３Ａ及びブランクホルダ１４の先端面１４Ａは、図１に示すドアインナーパネル１のフランジ部６を成形する。

本実施形態のプレス装置１０は、パンチ１１及びブランクホルダ１４を装置下方に有し、第１ダイ１２及び第２ダイ１３を装置上方に有する場合を示す。しかしながら、これらの配置は図３に示す場合に限定されない。すなわち、プレス装置１０は、パンチ１１及びブランクホルダ１４と、第１ダイ１２及び第２ダイ１３との配置は上下反転してもよい。要するに、パンチ１１及びブランクホルダ１４が、第１ダイ１２及び第２ダイ１３に対して相対的に移動する構成であればよい。

図４Ａ〜図４Ｃは、第１実施形態のプレス加工工程を模式的に示す断面図である。図４Ａは、中間成形品がプレス装置に配置された段階を示す。図４Ｂは、第１ダイとパンチとで中間成形品を挟み込む段階を示す。図４Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す。

図４Ａを参照して、中間成形品１Ａはプレス装置１０に配置される。中間成形品１Ａが配置された後、第１ダイ１２及び第２ダイ１３は降下する。

図４Ｂを参照して、第１ダイ１２の型底面１２Ａとパンチ１１の先端面１１Ａとで中間成形品１Ａの天板部２を挟む。また、第１ダイ１２の先端面１２Ｂとパンチ１１の段差面１１Ｂとで中間成形品１Ａのフランジ部６Ａを挟む。中間成形品１Ａのフランジ部６Ａの領域のうち、第１ダイ１２の先端面１２Ｂとパンチ１１の段差面１１Ｂとで挟まれる領域は、ドアインナーパネル１の段差部５（図４Ｃ参照）となる。

第１ダイ１２とパンチ１１とによって中間成形品１Ａを挟んだ後、第２ダイ１３をさらに降下させる。第２ダイ１３を降下させ、第２ダイ１３の基準面１３Ａとブランクホルダ１４の先端面１４Ａとで中間成形品１Ａのフランジ部６Ａを挟む。中間成形品１Ａのフランジ部６Ａのうち、第２ダイ１３の基準面１３Ａとブランクホルダ１４の先端面１４Ａとで挟まれる領域は、ドアインナーパネル１の縦壁部４Ｂ及びフランジ部６（図４Ｃ参照）となる。

図４Ｃを参照して、第２ダイ１３を下死点まで降下させ、ドアインナーパネル１の段差部５を成形する。段差部５を成形するとき、第１ダイ１２とパンチ１１とにより中間成形品１Ａの天板部２は拘束される。第１ダイ１２は、弾性部材を介して第２ダイ１３に取り付けられているからである。また、第２ダイ１３とブランクホルダ１４とにより中間成形品１Ａのフランジ部６Ａも拘束される。これにより、ドアインナーパネルの段差部５付近に発生するシワを抑制することができる。以下、この点を詳述する。

［割れ及びシワの抑制］
図５は、従来のプレス装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。図５では、従来のプレス装置のダイの段差面付近を拡大して示す。図５を参照して、プレス装置２００では、パンチ２１０の先端面２１０Ａ及び２１０Ｂはパンチ２１０に一体的に形成される。そのため、パンチ２１０の先端面２１０Ａ及び２１０Ｂは同時に、ダイ２２０の型底面２２０Ａ及び段差面２２０Ｂに到達する。先端面２１０Ａは、先端面２１０Ｂよりもブランク材Ｓを押し込む距離が長い。そのため、図５に示すように、パンチ２１０をダイ２２０に押し込んだとき、始めに先端面２１０Ａがブランク材Ｓを押し込む。このとき、ブランク材Ｓの一部分Ｓ１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５に示すように、パンチ２１０の先端面２１０Ａがブランク材Ｓを加工中、ブランク材Ｓ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Ｓ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Ｓ１に流入しやすい。領域Ｓ１に材料が流入した状態で、領域Ｓ１がプレス加工されると、領域Ｓ１にシワが発生しやすい。領域Ｓ１に流入した余分な材料が存在するためである。また、プレス加工中、拘束されていない領域Ｓ１は、引張方向に力（張力）を受ける。領域Ｓ１が張力を受けた状態で、領域Ｓ１がプレス加工されると、領域Ｓ１で割れが発生しやすい。特に、ブランク材Ｓの板厚が薄い場合、割れが発生しやすい。

これに対し、本実施形態のドアインナーパネルの製造方法は、プレス加工工程を２つに分離し、ドアインナーパネルを成形するプレス加工工程で２つに分割されたダイを用いる。そのため、第１ダイ１２とパンチ１１とにより中間成形品１Ａのフランジ部６Ａ（図５のＳ１に相当）を拘束しながら、段差部５を成形する。したがって、プレス加工中に段差部５（図５のＳ１に相当）に材料が流入しにくく、また、段差部５に張力も生じにくい。したがって、成形難易度が高い形状であっても、ドアインナーパネルの割れ、シワ等を抑制できる。

ここで、第１実施形態では第２ダイ１３を降下させて段差部５を成形する場合を示す。第２ダイ１３を降下させる代わりに、パンチ１１を上昇させてもよい。要するに、第１ダイ１２とパンチ１１とに対し、第２ダイ１３とブランクホルダ１４とを相対的に移動させればよい。

第１実施形態で製造されるドアインナーパネルの天板部は、凹部又は凸部を有してもよい。凹部又は凸部は、ドアインナーパネルを補強する。凹部又は凸部は、中間プレス加工工程で成形されてもよいし、プレス加工工程で成形されてもよい。強度の観点から凹部又は凸部の深さは、深い方が好ましい。しかしながら、凹部又は凸部の深さが深すぎると、凹部又は凸部の周辺で割れが生じることがある。以下の第２実施形態では、このような深い凹部又は凸部を成形する方法を説明する。

［第２実施形態］
［成形品］
図６は、第２実施形態の製造方法によって成形されたドアインナーパネルを模式的に示す図である。第２実施形態では、第１実施形態のドアインナーパネル１の天板部２に凹部３が追加されたドアインナーパネル２０を成形する。上記のとおり、凹部の深さが深いと、凹部の周辺で割れが生じやすい。このため、通常、そのような深い凹部は複数工程で段階的に成形される。第２実施形態の凹部は、そのような深い凹部を対象とする。

凹部３は例えば、天板部２の車両上側の辺ＢＬを含む上側の縁部（ベルトライン部）に沿って設けられる。この場合、凹部３は、ベルトライン部を補強するベルトラインリインフォースメントの役割を担う。また、凹部３は例えば、天板部２の中央部に設けられてもよい。この場合、凹部３は、天板部２を補強するドアインパクトビームの役割を担う。

上述したように、従来の製造方法では、プレス加工後の段差部にシワが生じることがあった。このシワを抑制するため、加工性の高い（強度の低い）鋼板でドアインナーパネルを成形していた。しかし、ドアインナーパネルには高い衝突特性が要求される。そのため、加工性の高い鋼板からなるドアインナーパネルには、ドアインパクトビーム等の補強部材が取り付けられていた。補強部材の取り付けは、工数の増加、材料コストの増加となる。

そこで、本実施形態の製造方法で、高強度のブランク材をドアインナーパネルに成形することによって、割れ、シワ等を抑制しつつドアインナーパネルの衝突特性を向上させることができる。さらに、第２実施形態の製造方法によって天板部に凹部又は凸部を付与することで、補強部材をドアインナーパネルと一体化させることが可能となる。

一方でさらに高い衝突特性を得るためには、天板部の凹部又は凸部をより深くする必要がある。しかし、深い凹部又は凸部を１工程で成形すると、凹部又は凸部周りに割れが発生する場合がある。この不都合を解決するには、凹部又は凸部を複数工程（例えば２工程）に分けて成形することが必要となる。しかし、天板部の凹又は凸形状を２工程に分けて成形すると２工程目において凹部又は凸部の周りに過大なシワが発生する場合がある。

第２実施形態の製造方法は、複数工程に分けて天板部に凹部を成形してもシワの発生を抑制できる。そのため、ドアインパクトビーム等の補強部材を取り付けなくても、天板部を補強できる。

［製造方法］
図７Ａ〜図７Ｃは、第２実施形態で成形されるドアインナーパネルの成形過程を示す図である。図７Ａは、中間プレス加工工程後の状況を示す。図７Ｂは、プレス加工工程途中の状況を示す。図７Ｃは、プレス加工工程後の状況を示す。

第２実施形態の製造方法は、第１実施形態の製造方法と比較して、以下の点で相違する。
・中間プレス加工工程では、中間成形品の天板部の領域のうちでパネル状成形品（ドアインナーパネル）の凹部に対応する位置に隆起部を成形する。
・プレス加工工程では、中間成形品の隆起部の領域をパネル状成形品（ドアインナーパネル）の凹部にプレス加工する。
以下、図７Ａ〜図７Ｃを参照して、各工程を説明する。

［中間プレス加工工程］
中間プレス加工工程では、第１実施形態と同様に、冷間で、ブランク材にプレス加工を施し、中間成形品を得る。第２実施形態では、中間成形品の天板部に隆起部を成形する。

図７Ａに示すように、中間成形品２０Ａの天板部２は隆起部３Ａを有する。隆起部３Ａの領域は、後のプレス加工工程でドアインナーパネル２０の凹部３に成形される（図７Ｃ参照）。したがって、隆起部３Ａは、ドアインナーパネル２０の凹部３が形成される位置に成形される。

隆起部３Ａは、ドアインナーパネル２０の凹部３の幅よりも広くなるように緩やかに成形されるのが好ましい。但し、隆起部３Ａの断面周長が凹部３の断面周長の０．８倍〜１．２倍になることが好ましい。中間プレス加工工程において、隆起部３Ａの周囲で割れ、シワ等の発生を防止するためである。後述するように、中間成形品２０Ａに隆起部３Ａを設ける理由は、後のプレス加工工程で中間成形品２０Ａの天板部２とパンチ１１の先端面１１Ａとの間の隙間をなくすためである。

［プレス加工工程］
図８Ａ〜図８Ｃは、第２実施形態のプレス加工工程を模式的に示す断面図である。図８Ａは、中間成形品がプレス装置に配置された段階を示す。図８Ｂは、第１ダイとパンチとで中間成形品を挟み込む段階を示す。図８Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す。なお、図８Ａ〜図８Ｃでは、プレス装置の要部を拡大して示す。

図８Ａを参照して、プレス装置５０は、第１実施形態のプレス装置１０と比較して、以下の点で相違する。
・第１ダイ３２が開口部３９を有する。開口部３９は、中間成形品２０Ａの隆起部３Ａに対応する位置に設けられる。
・第２ダイ３３は、突起３８を有する。突起３８は、第１ダイ３２の開口部３９（中間成形品２０Ａの隆起部３Ａ）に対応する位置に設けられる。プレス加工の際、第２ダイ３３の突起３８は、第１ダイ３２の開口部３９を上方から貫通する。
その他の構成は、第１実施形態のプレス装置１０と同じである。

中間成形品２０Ａはプレス装置５０に配置される。中間成形品２０Ａが配置された後、第１ダイ３２及び第２ダイ３３は降下する。

図８Ｂを参照して、最初に第１ダイ３２とパンチ３１とで中間成形品２０Ａの天板部２を挟む。第２ダイ３３がさらに降下すると、突起３８が中間成形品２０Ａの隆起部３Ａの領域を凹部に成形し始める。突起３８が凹部を成形している間、天板部２は第１ダイ３２とパンチ３１とによって挟まれる。第１ダイ３２は、弾性部材１５を介して第２ダイに取り付けられているからである。

図８Ｃを参照して、第２ダイ３３とブランクホルダ１４とで中間成形品２０Ａのフランジ部６Ａを挟んだ後、第２ダイ３３をさらに降下させ段差部５を成形する。このとき、第１実施形態と同様に、第２ダイ３３とブランクホルダ１４とでフランジ部６Ａは拘束される。したがって、段差部５に割れ、シワ等が生じにくい。さらに、突起３８が隆起部３Ａの領域を凹部３に成形している間も、第１ダイ３２とパンチ３１とによって天板部２は拘束される。これにより、成形された凹部３の周辺に生じるシワを抑制できる。以下、この点を詳述する。

［凹部周辺のシワの抑制］
従来、加工性の低い鋼板からなるドアインナーパネルの天板部に凹部を成形する場合、凹部の深さが深い場合は割れを抑制するため複数回の工程に分けて徐々に凹部を成形していた。しかし、凹部が形成された中間成形品をプレス加工すると、凹部周辺にシワが発生することがある。

図９は、従来のプレス装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。凹部３００が形成された中間成形品２００をプレス装置に配置すると、凹部３００の底面３００Ａがパンチ３１０の先端面３１０Ａに接する。したがって、天板部２２０とパンチ３１０の先端面３１０Ａとの間に隙間ＳＰが存在する。この隙間ＳＰにより、天板部２２０がパンチ３１０の先端面３１０Ａに密着しないため、プレス加工後に凹部３００の周辺にシワが生じやすい。

これに対し、第２実施形態の製造方法では、プレス加工工程の前に、隆起部３Ａを有する中間成形品２０Ａを成形する。隆起部３Ａを有する中間成形品２０Ａをプレス装置に配置すると、図８Ａに示すように、天板部２とパンチ３１の先端面３１Ａが接する。すなわち、天板部２とパンチ３１の先端面３１Ａとの間に隙間がない。これにより、プレス加工後に凹部３周辺にシワが生じにくい。

［第３実施形態］
［成形品］
第３実施形態では、第１実施形態のドアインナーパネル１の天板部２に凸部が追加されたドアインナーパネルを成形する。第３実施形態の凸部は、第２実施形態の凹部と同様の深い凸部を対象とする。要するに、第３実施形態のドアインナーパネルは、第２実施形態のドアインナーパネル２０の凹部３が凸部に代わった形状である。第３実施形態のドアインナーパネルの凸部は、第２実施形態の凹部３と同様の役割を担う。また、第３実施形態のドアインナーパネルの凸部を成形する際は、第２実施形態の凹部３と同様の理由によりシワが発生しやすい。以下、凸部を有するドアインナーパネルの製造方法を説明する。

［製造方法］
第３実施形態の製造方法は、第１実施形態の製造方法と比較して、以下の点で相違する。
・中間プレス加工工程では、中間成形品の天板部の領域のうちでパネル状成形品（ドアインナーパネル）の凸部に対応する位置に陥没部を成形する。
・プレス加工工程では、中間成形品の陥没部の領域をパネル状成形品（ドアインナーパネル）の凸部にプレス加工する。

図１０Ａ〜図１０Ｃは、第３実施形態のプレス加工工程を模式的に示す断面図である。図１０Ａは、中間成形品がプレス装置に配置された段階を示す。図１０Ｂは、第１ダイとパンチとで中間成形品を挟み込む段階を示す。図１０Ｃは、第２ダイの降下が完了した段階（下死点）を示す。以下、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して、各工程を説明する。

［中間プレス加工工程］
中間プレス加工工程では、第１実施形態と同様に、冷間で、ブランク材にプレス加工を施し、中間成形品を得る。第３実施形態では、中間成形品の天板部に陥没部を成形する。

図１０Ａに示すように、中間成形品３０Ａの天板部２は陥没部１６Ａを有する。陥没部１６Ａの領域は、後のプレス加工工程でドアインナーパネルの凸部に成形される。したがって、陥没部１６Ａは、ドアインナーパネルの凸部が形成される位置に成形される。

［プレス加工工程］
図１０Ａを参照して、プレス装置６０は、第１実施形態のプレス装置１０と比較して、以下の点で相違する。
・パンチ６１は、中間成形品３０Ａの陥没部１６Ａに対応する位置に配置される開口部６９と、開口部６９に対応する位置に配置される突起６８と、を有する。プレス加工の際、パンチ６１の突起６８は、パンチ６１の開口部６９を下方から貫通する。
その他の構成は、第１実施形態のプレス装置１０と同じである。

中間成形品３０Ａはプレス装置６０に配置される。中間成形品３０Ａが配置された後、第１ダイ６２及び第２ダイ６３は降下する。

図１０Ｂを参照して、最初に第１ダイ６２とパンチ６１とで中間成形品３０Ａの天板部２を挟む。第２ダイ６３がさらに降下すると、突起６８が中間成形品３０Ａの陥没部１６Ａの領域を凸部に成形し始める。突起６８が凸部を成形している間、天板部２は第１ダイ６２とパンチ６１とによって挟まれる。第１ダイ６２は、弾性部材１５を介して第２ダイ６３に取り付けられているからである。

第３実施形態では、パンチ６１は弾性部材２５を介してプレス装置６０の基台に取り付けられる。突起６８は、プレス装置６０の基台に直接取り付けられる。すなわち、突起６８は、弾性部材を介してプレス装置６０に取り付けられない。そのため、第１ダイ６２及び第２ダイ６３が降下すると、突起６８がパンチ６１の開口部６９を貫通する。

図１０Ｃを参照して、第２ダイ６３とブランクホルダ１４とで中間成形品３０Ａのフランジ部６Ａを挟んだ後、第２ダイ６３をさらに降下させ段差部５を成形する。このとき、第１実施形態と同様に、第２ダイ６３とブランクホルダ１４とでフランジ部６Ａは拘束される。したがって、段差部５に割れ、シワ等が生じにくい。さらに、突起６８が陥没部１６Ａの領域を凸部１６に成形している間も、第１ダイ６２とパンチ６１とによって天板部２は拘束される。これにより、成形された凸部１６の周辺に生じるシワを抑制できる。

上述の実施形態において、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：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。テーラードブランクを用いると、必要な箇所に限定して強度を強化することができ、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、衝突特性を向上することができ、さらに軽量化を望める。

上述の説明では、ドアインナーパネルの材料が鋼板である場合を説明した。しかし、ドアインナーパネルの材料は鋼板に限定されず、金属板であればよい。金属板は、例えば、アルミニウム板、アルミニウム合金板、複層鋼板、チタン板、マグネシウム板等である。また、上述の説明では、パネル状成形品がドアインナーパネルである場合を説明した。しかし、パネル状成形品はドアインナーパネルに限定されない。パネル状成形品は、優れた衝突特性が要求される製品に適用できる。そのような製品は、自動車の他に、例えば、車両、建設機械、航空機等である。

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

１、２０ パネル状成形品（ドアインナーパネル）
１Ａ、２０Ａ、３０Ａ 中間成形品
２ 天板部
３ 凹部
３Ａ 隆起部
４、４Ａ、４Ｂ 縦壁部
５ 段差部
１０、５０、６０、２００ プレス装置
１１、３１、６１、２１０ パンチ
１２、３２、６２ 第１ダイ
１３、３３、６３ 第２ダイ
３８、６８ 突起
３９、６９ 開口部
１４、２３０ ブランクホルダ
１６ 凸部
１６Ａ 陥没部
Ｓ ブランク材

Claims (4)

1. パネル状成形品の製造方法であって、
   前記パネル状成形品は、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以上の各辺から伸びる縦壁部と、前記縦壁部のうちで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、を有し、
   前記製造方法は、
   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、前記天板部が成形されるとともに、前記縦壁部が前記段差部の高さまで成形された中間成形品を得る中間プレス加工工程と、
   冷間で、前記中間成形品にプレス加工を施し、前記パネル状成形品を得るプレス加工工程と、を含み、
   前記プレス加工工程では、
   前記天板部及び前記段差部の外縁までの形状が形成された第１ダイと、
   前記第１ダイの外側に配置された第２ダイと、
   前記第１ダイに対向し、前記天板部及び前記段差部の形状が形成されたパンチと、
   前記第２ダイに対向するブランクホルダと、
   を備えたプレス装置を用い、
   前記第１ダイと前記パンチとによって前記中間成形品を挟んだ状態で、前記第１ダイと前記パンチとに対し、前記第２ダイと前記ブランクホルダとを相対的に移動し前記パネル状成形品を成形し、
   前記プレス加工工程後の前記パネル状成形品の引張強度は、３９０ＭＰａ以上、９８０ＭＰａ以下である、パネル状成形品の製造方法。
2. 請求項１に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
   前記パネル状成形品の前記天板部は、凹部を有し、
   前記中間プレス加工工程では、
   前記中間成形品の前記天板部の領域のうちで前記パネル状成形品の前記凹部に対応する位置に隆起部を成形し、
   前記プレス加工工程では、
   前記第１ダイは、前記中間成形品の前記隆起部に対応する位置に開口部を有し、
   前記第２ダイは、前記第１ダイの前記開口部に対応する位置に突起を有し、
   前記突起により、前記中間成形品の前記隆起部の領域を前記パネル状成形品の前記凹部にプレス加工する、パネル状成形品の製造方法。
3. 請求項１に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
   前記パネル状成形品の前記天板部は、凸部を有し、
   前記中間プレス加工工程では、
   前記中間成形品の前記天板部の領域のうちで前記パネル状成形品の前記凸部に対応する位置に陥没部を成形し、
   前記プレス加工工程では、
   前記パンチは、前記中間成形品の前記陥没部に対応する位置に配置される開口部と、前記開口部に対応する位置に配置される突起と、を有し、
   前記突起により、前記中間成形品の前記陥没部の領域を前記パネル状成形品の前記凸部にプレス加工する、パネル状成形品の製造方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
   前記金属板はテーラードブランクである、パネル状成形品の製造方法。

Images