JPWO2017131193A1 - パネル状成形品、車両用ドア、及び、パネル状成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
10<W<0.2×L (1)
最終プレス加工工程では、最終プレス加工装置を用いて、中間成形品にプレス加工を施してパネル状成形品を製造する。
最終プレス加工装置は、中央ダイと、ブランクホルダと、中央パンチと、外側パンチとを備える。
中央ダイは、パネル状成形品のうち天板部から段差部の外縁までの形状に対応する端面形状を含む。
ブランクホルダは、中央ダイの外側であって中央ダイの隣に配置される。
中央パンチは、中央ダイに対向し、パネル状成形品のうち天板部から段差部の外縁までの形状に対応する端面形状を含む。
外側パンチは、中央パンチの外側であって中央パンチの隣に配置され、ブランクホルダに対向する。
最終プレス加工工程は、前工程と、後工程とを含む。
前工程では、中央ダイ上に中間成形品を配置して、中央パンチ及び中央ダイにより中間成形品を挟み、さらに、外側パンチ及びブランクホルダにより中間成形品を挟む。
後工程では、中間成形品を挟んだままの中央パンチ及び中央ダイに対して、中間成形品を挟んだままの外側パンチ及びブランクホルダを相対的に移動して、第2縦壁部及びフランジ部を成形してパネル状成形品を成形する。
この場合、最終プレス加工工程の前工程は、第1工程及び第2工程を含む。
第1工程では、中央ダイ上に加熱された中間成形品を配置して、中央パンチ及び中央ダイにより中間成形品を挟み、さらに、外側パンチを中間成形品に接触させる。
第2工程では、外側パンチを中間成形品に接触させた後、中央パンチ及び中央ダイにより中間成形品を挟んだまま、さらに、ブランクホルダを中間成形品に接触させて外側パンチ及びブランクホルダにより中間成形品を挟む。
・全長(フランジ部7を含む):800〜1300mm
・全幅(フランジ部7を含む):600〜800mm
・天板部2の全長 :700〜1200mm
・天板部2の全幅 :500〜700mm
・第1縦壁部5Aの高さ :30〜100mm
・第2縦壁部5Bの高さ :30〜100mm
・段差部の最小幅 :20〜40mm
・素材鋼板の板厚 :0.3〜2.3mm(好ましくは0.5〜1.8mm)
10<W<0.2×L (1)
0.25×H0<H1<H (2)
本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、加熱工程と、最終プレス加工工程とを含む。本例では、最終プレス加工工程において、ホットスタンピングを実施する。以下、各工程について説明する。なお、最終プレス加工工程を冷間プレスで実施する場合、加熱工程は省略される。最終プレス加工工程を冷間プレスで実施する場合については後述する。
準備工程では、鋼板からなる平板状のブランク材を準備する。ブランク材としての鋼板の化学組成は、後述のホットスタンピング工程により、ミクロ組織がマルテンサイトを含有すれば、特に限定されない。好ましくは、鋼板の化学組成は、質量%で、炭素(C):0.11%以上含有するのが好ましい。鋼板が0.11%以上のCを含有すれば、ホットスタンピング工程後のパネル状成形品の強度が高い。さらに好ましくは、鋼板の化学組成は、上述のパネル状成形品1の説明で記載したとおりである。
プレス加工工程では、冷間、温間又は熱間で、ブランク材にプレス加工を施し、図5に示す中間成形品1Aを製造する。
図6A〜図6Cは、第1実施形態での中間プレス加工工程を模式的に示す断面図である。図6Aは、ブランク材Sを中間プレス加工装置20に配置する工程(ブランク材配置工程)を示す。図6Bは、プレス加工により凹部4を成形する工程(第1中間プレス加工工程)を示す。図6Cは、プレス加工により第1縦壁部5A及び中間フランジ部7Aを成形する工程(第2中間プレス加工工程)を示す。
第1実施形態では、1台の中間プレス加工装置20を用いて第1中間プレス加工工程及び第2中間プレス加工工程を実施した。しかしながら、第1中間プレス加工工程及び第2中間プレス加工工程を別個の中間プレス加工装置(別個の金型)を用いて実施して、ブランク材Sを中間成形品1Aに成形してもよい。以下、2台の中間プレス加工装置を用いたプレス加工工程の第2実施形態を説明する。
中間プレス加工工程により製造された中間成形品1Aを、加熱工程で加熱する。さらに、加熱された中間成形品1Aに対して、最終プレス加工装置を用いて、加熱された中間成形品1Aにプレス加工を施しつつ焼入れを実施して(つまり、ホットスタンピングを実施して)、パネル状成形品1を製造する。以下、加熱工程及び最終プレス加工工程について詳述する。
加熱工程では、加熱装置を用いて中間成形品1Aを加熱する。例えば、図9に示すとおり、中間成形品1Aをバッチ式の加熱炉60に装入して加熱する。加熱工程では、中間成形品1Aを、中間成形品1Aの素材の鋼板をA1変態点以上で加熱するのが好ましく、さらに好ましくはA3変態点以上に加熱する。好ましい加熱温度は700℃以上であり、さらに好ましくは900℃以上である。加熱温度の好ましい上限は980℃である。バッチ式の加熱炉を用いる方法以外では,通電によって加熱してもよい.
本例では、最終プレス加工工程において、最終プレス加工装置を用いて、加熱された中間成形品1Aに対してホットスタンピングを施す。これにより、ドアインナーパネルに代表されるパネル状成形品1が製造される。
図10Aは、最終プレス加工工程で用いる最終プレス加工装置50の模式図である。図10Aを参照して、最終プレス加工装置50は、上型として中央パンチ51と、外側パンチ52とを備え、下型として中央ダイ53と、ブランクホルダ54とを備える。
前工程:中央ダイ53上に中間成形品1Aを配置して、中央パンチ51及び中央ダイ53により中間成形品1Aを挟み、さらに、外側パンチ52及びブランクホルダ54により中間成形品1Aを挟む。
後工程:中間成形品1Aを挟んだままの中央パンチ51及び中央ダイ53に対して、中間成形品1Aを挟んだままの外側パンチ52及びブランクホルダ54を相対的に移動して、パネル状成形品1を製造する。
第1工程:中間成形品1Aを配置して、中央パンチ51及び中央ダイ53により中間成形品1Aを挟み、かつ、外側パンチ52を中間成形品1Aに接触させる。
第2工程:外側パンチ52を中間成形品1Aに接触させた後、中央パンチ51及び中央ダイ53により中間成形品1Aを挟んだまま、さらに、ブランクホルダ54を中間成形品と接触させて、外側パンチ52及びブランクホルダ54とにより中間成形品1Aを挟む。
本例のように最終プレス加工工程においてホットスタンピングを実施する場合、前工程は、上記第1工程及び第2工程を含む。
[第1工程]
第1工程では、初めに、図10Bに示すとおり、加熱工程にて加熱された中間成形品1Aを最終プレス加工装置50の中央ダイ53及びブランクホルダ54上に配置する。
中央パンチ51及び中央ダイ53が中間成形品1Aを挟み、外側パンチ52を中間成形品1Aに接触させた後、第2工程では、中央パンチ51及び中央ダイ53により中間成形品1Aを挟んだまま、さらに、ブランクホルダ54を中間成形品1Aと接触させて外側パンチ52及びブランクホルダ54により中間成形品1Aを挟む(図10D参照)。
前工程(の第2工程)において外側パンチ52及びブランクホルダ54により中間成形品1Aの中間フランジ部7Aを挟んだ後、中間成形品1Aを挟んだままの中央パンチ51及び中央ダイ53に対して、中間成形品1Aを挟んだままの外側パンチ52及びブランクホルダ54を相対的に移動して、図10Eに示すとおり、第2縦壁部5B及びフランジ部7を成形して、パネル状成形品1を成形する。本例では、中間成形品1Aを挟んだままの外側パンチ52及びブランクホルダ54をさらに降下して、プレス加工(ホットスタンピング)を実施する。そして、外側パンチ52が中間フランジ部7Aと接触してからパネル状成形品1の第2縦壁部5Bの高さに相当する距離まで外側パンチ52を降下したとき、外側パンチ52の降下を停止する。以上の工程により、パネル状成形品1が製造される。
図11は、従来の最終プレス加工装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。図11では、従来の最終プレス加工装置のパンチの段差面付近を拡大して示す。従来の最終プレス加工装置200では、パンチ220の段差面部220B及び基準端面220Cは一体的に形成されている。そのため、プレス加工中において、パンチ220の端面部220A及び段差面部220Bがダイ210の端面部210A及び段差面部210Bに到達するよりも早く、パンチ220の基準端面220Cがブランクホルダ230の端面230Cに到達する。このとき、パンチ220の段差面部220Bに押し込まれるブランク材Sの領域S1は、拘束されていない。つまり、ブランク材Sの領域S1は、ダイ210及びパンチ220と接触しない。
上述の実施の形態では、加熱工程を実施して、最終プレス加工工程においてホットスタンピングを実施した。しかしながら、上記製造工程において、中間成形品1Aに対して加熱工程を省略し、最終プレス加工工程において冷間プレスを実施することにより、パネル状成形品1を製造してもよい。ブランク材が鋼板である場合、最終プレス加工工程において冷間プレスを実施して製造されるパネル状成形品1の引張強度は340MPa以上が好ましい。以下、最終プレス加工工程において、冷間プレスを実施する場合について、以下、説明する。
前工程:中央ダイ53上に(常温の)中間成形品1Aを配置して、中央パンチ51及び中央ダイ53により中間成形品1Aを挟み、さらに、外側パンチ52及びブランクホルダ54により中間成形品1Aを挟む。
後工程:中間成形品1Aを挟んだままの中央パンチ51及び中央ダイ53に対して、中間成形品1Aを挟んだままの外側パンチ52及びブランクホルダ54を相対的に移動して、パネル状成形品1を製造する。
冷間プレスにより中間成形品1Aからパネル状成形品1を製造する場合、最終プレス加工工程内の前工程において、中央ダイ53及びブランクホルダ54上に、中間成形品1Aを配置する。配置後、中央パンチ51及び外側パンチ52を降下する。このとき、中央パンチ51の端面のうちパネル状成形品1の段差部6に相当する端面部分と、外側パンチ52の端面52Aとの高さを略同じにしたまま、中央パンチ51及び外側パンチ52を降下する。その結果、中央パンチ51及び中央ダイ53により中間成形品1Aを挟み、かつ、外側パンチ52及びブランクホルダ54により中間成形品1Aのうちの中間フランジ部7Aを挟む。
前工程を実施した後、中央パンチ51及び中央ダイ53により中間成形品1Aを挟んだまま、かつ、外側パンチ52及びブランクホルダ54により中間成形品1Aの中間フランジ部7Aを挟んだまま、外側パンチ52及びブランクホルダ54をさらに降下する。これにより、中間フランジ部7Aがプレス加工され、第2縦壁部5B及びフランジ部7が成形されて、パネル状成形品1が製造される。
解析に用いた素材(発明例では中間成形品1A、比較例ではブランク材)は、質量%で、C:0.21%、Si:0.25%、Mn:1.20%、B:0.0020%を含有し、残部がFe及び不純物からなる鋼板とした。ブランク材の板厚は1.2mmとした。焼入れ後の材料特性は、ビッカース硬さHV:448、降伏強さ:448MPa、引張強さ:1501MPa、及び、破断伸び:6.4%とした。素材の加熱温度は750℃とした。ホットスタンピングでの金型の移動速度は40m/s相当とした。ホットスタンピングにおける金型と素材との摩擦係数は0.4とした。解析には、汎用のFEM解析ソフト(LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY社製、商品名LS−DYNA)による熱−成形連成解析を用いた。
・全長(フランジ部含む):950mm
・全幅(フランジ部含む):670mm
・天板部の全長:830mm
・天板部の全幅:600mm
・第1縦壁部の高さ:40mm
・第2縦壁部の高さ:40mm
・段差部の最小幅:40mm
本発明例及び比較例のパネル状成形品について、段差部6の表面に生じた凹凸の曲率を調査した。曲率は、下記の式を用いて算出した。
(曲率[1/m])=(1/(曲率半径))
発明例では、曲率が0.01以上となる断面はなかった。したがって、シワは発生しなかったといえた。一方、比較例では、曲率が0.01以上となる断面が多かった。したがって、シワが発生したといえた。
1A 中間成形品
2 天板部
3 縁部
4 凹部
5 縦壁部
6 段差部
7 フランジ部
8 ウインドウ部材
50 最終プレス加工装置
Claims (13)
- 金属板からなるパネル状成形品であって、
多角形状の天板部と、
前記天板部の外縁の辺のうちの少なくとも2以上の各辺から延びる複数の縦壁部と、
前記縦壁部の下端とつながり、前記天板部の延在方向に延びるフランジ部とを備え、
前記天板部は、
前記天板部の外縁のうち前記縦壁部とつながる辺を含む縁部と、
前記縁部の内側に配置され、前記縁部から凹んだ凹部とを含み、
複数の前記縦壁部のうち、互いに隣り合う少なくとも一組の前記縦壁部の各々は、
第1縦壁部と、
前記第1縦壁部の下端とつながり、前記天板部の延在方向に延びる段差部と、
前記段差部の外縁とつながり、前記第1縦壁部の延在方向に延びる第2縦壁部とを含み、
前記フランジ部は、前記第2縦壁部の下端とつながる、パネル状成形品。 - 請求項1に記載のパネル状成形品であって、
前記縁部の幅W(mm)は、前記天板部の最大幅L(mm)との関係で、式(1)を満たす、パネル状成形品。
10<W<0.2×L (1) - 請求項1又は請求項2に記載のパネル状成形品であって、
前記縁部から前記凹部の底面までの高さは、前記縁部から前記段差部までの高さよりも大きい、パネル状成形品。 - 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であって、
前記金属板は鋼板であり、前記鋼板の引張強度は340MPa以上である、パネル状成形品。 - 請求項4に記載のパネル状成形品であって、
前記金属板は鋼板であり、前記鋼板の引張強度は600MPa以上である、パネル状成形品。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の前記凹部はさらに、
前記凹部の底面に、前記底面から凹んだ線状の陥没部、及び、前記底面から突出する線状の隆起部のうちの少なくとも一方を含む、パネル状成形品。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のパネル状成形品であって、
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。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のパネル状成形品であって、
前記パネル状成形品は車両用のドアインナーパネルであり、
前記天板部の外縁の複数の辺のうち、車両上側に対応する前記辺に前記縁部及び前記縦壁部を有さない、パネル状成形品。 - 車両に搭載可能な車両用ドアであって、
請求項7に記載のパネル状成形品と、
前記パネル状成形品の車両外側に配置され、前記ドアインナーパネルと接合されるドアアウターパネルと、
前記凹部に収容可能であり、前記パネル状成形品の車両内側に配置されるウインドウ部材と、を備える、車両用ドア。 - 請求項1に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記鋼板からなるブランク材を準備する準備工程と、
前記ブランク材にプレス加工を施すことにより、前記天板部を成形するとともに、前記第1縦壁部及び前記段差部の高さまで成形して、中間成形品を製造する中間プレス加工工程と、
最終プレス加工装置を用いて、前記中間成形品にプレス加工を施して前記パネル状成形品を製造する最終プレス加工工程とを備え、
前記最終プレス加工装置は、
前記パネル状成形品のうち前記天板部から前記段差部の外縁までの形状に対応する端面形状を含む中央ダイと、
前記中央ダイの外側であって前記中央ダイの隣に配置されるブランクホルダと、
前記中央ダイに対向し、前記パネル状成形品のうち前記天板部から前記段差部までの形状に対応する端面形状を含む中央パンチと、
前記中央パンチの外側であって前記中央パンチの隣に配置され、前記ブランクホルダに対向する外側パンチとを備え、
前記最終プレス加工工程では、
前記中央ダイ上に前記中間成形品を配置して、前記中央パンチ及び前記中央ダイにより前記中間成形品を挟み、さらに、前記外側パンチ及び前記ブランクホルダにより前記中間成形品を挟む前工程と、
前記中間成形品を挟んだままの前記中央パンチ及び前記中央ダイに対して、前記中間成形品を挟んだままの前記外側パンチ及び前記ブランクホルダを相対的に移動して、前記第2縦壁部及び前記フランジ部を成形して前記パネル状成形品を成形する後工程とを含む、パネル状成形品の製造方法。 - 請求項10に記載のパネル状成形品の製造方法であってさらに、
前記最終プレス加工工程前に、前記中間成形品を加熱する加熱工程を備え、
前記最終プレス加工工程は、加熱された前記中間成形品にプレス加工を施しつつ焼入れを実施して、前記パネル状成形品を製造し、
前記最終プレス加工工程の前記前工程は、
前記中央ダイ上に加熱された前記中間成形品を配置して、前記中央パンチ及び前記中央ダイにより前記中間成形品を挟み、さらに、前記外側パンチを前記中間成形品に接触させる第1工程と、
前記外側パンチを前記中間成形品に接触させた後、前記中央パンチ及び前記中央ダイにより前記中間成形品を挟んだまま、さらに、前記ブランクホルダを前記中間成形品に接触させて前記外側パンチ及び前記ブランクホルダにより前記中間成形品を挟む第2工程とを含む、パネル状成形品の製造方法。 - 請求項11に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記第1工程では、前記ブランクホルダの端面の高さが前記中央ダイの端面のうち前記パネル状成形品の前記段差部に対応する段差面部の高さよりも低くなるよう、前記ブランクホルダを配置する、パネル状成形品の製造方法。 - 請求項12に記載のパネル状成形品の製造方法であって、
前記鋼板は、テーラードブランクである、パネル状成形品の製造方法。
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