KR102115465B1 - 패널형 성형품, 차량용 도어, 및, 패널형 성형품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

충돌 특성이 우수한 패널형 성형품을 제공한다.
패널형 성형품(1)은, 다각형 형상의 천판부(2)와, 복수의 세로벽부(5)와, 플랜지부(7)를 구비한다. 세로벽부(5)는, 천판부(2)의 외측 가장자리의 변 중 적어도 2 이상의 각 변으로부터 연장된다. 플랜지부(7)는, 세로벽부(5)의 하단과 연결되며, 천판부(2)의 연재 방향으로 연장된다. 천판부(2)의 가장자리부(3)는, 천판부(2)의 외측 가장자리 중 세로벽부(5)와 연결되는 변을 포함한다. 오목부(4)는, 가장자리부(3)의 내측에 배치되며, 가장자리부(3)로부터 패여 있다. 서로 이웃하는 적어도 1세트의 세로벽부(5)의 각각은, 제1 세로벽부(5A)와, 단차부(6)와, 제2 세로벽부(5B)를 포함한다. 단차부(5)는, 제1 세로벽부(5A)의 하단과 연결되며, 천판부(2)의 연재 방향으로 연장된다. 제2 세로벽부(5B)는, 단차부(6)의 외측 가장자리와 연결되며, 제1 세로벽부(5A)의 연재 방향으로 연장된다. 플랜지부(7)는 제2 세로벽부(5B)의 하단과 연결된다.

Description

패널형 성형품, 차량용 도어, 및, 패널형 성형품의 제조 방법

본 발명은, 패널형 성형품, 차량용 도어, 및, 패널형 성형품의 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세한 것은, 자동차 등의 차량용 도어 이너 패널에 적절한 패널형 성형품, 자동차 등의 차량에 적용 가능한 차량용 도어, 및, 패널형 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차 등의 차량용 도어는, 주로 도어 이너 패널과 도어 아우터 패널을 조합하여 제조된다. 상기 차량용 도어에는, 윈도우, 윈도우 구동 장치, 음향 스피커, 손잡이 등의 다양한 부품이 부착된다. 이러한 부품을 수납하기 위해, 도어 이너 패널과 도어 아우터 패널 사이에는 공간이 필요하다. 그 때문에, 예를 들면, 도어 이너 패널에는 세로벽부가 설치되고, 세로벽부에 의해, 상기 공간이 형성된다. 또, 자동차의 도어가 닫혔을 때, 도어에 의해 차내가 밀폐될 필요가 있다. 그 때문에, 예를 들면, 도어 이너 패널의 세로벽부에 단차부가 설치된다. 단차부가 차체의 필러 등과 대향함으로써, 차내의 밀폐성이 확보된다.

상기 도어 이너 패널은, 강판을 프레스 가공하여 성형된다. 일반적으로, 도어 이너 패널의 형상은 복잡하기 때문에, 프레스 가공에 의해, 강판을 크게 변형시킨다. 그 때문에, 성형된 도어 이너 패널에 균열, 주름 등이 발생하는 경우가 있다. 균열, 및 주름 등의 발생을 억제하기 위해, 통상, 도어 이너 패널의 소재에는, 가공성이 높은 연강판이 이용된다.

그러나, 연강판의 강도는 낮다. 그 때문에, 연강판으로 성형된 도어 이너 패널의 강도는 낮다. 따라서, 도어 이너 패널에는 보강 부재(예：벨트라인 리인포스먼트, 도어 임펙트 빔 등)이 부착되는 경우가 많다.

도어 이너 패널은 예를 들면, 일본국 특허공개 2007-296953호 공보(특허 문헌 1), 일본국 특허공개 2008-94353호 공보(특허 문헌 2) 및 일본국 특허공개 2013-112133호 공보(특허 문헌 3)에 개시되어 있다.

특허 문헌 1에 개시된 도어 이너 패널은, 벨트라인 리인포스먼트를 구비한다. 벨트라인 리인포스먼트는, 도어 이너 패널의 벨트 라인부에서의 차량 전후 방향을 따라 접합된다. 이것에 의해, 벨트라인 리인포스먼트가 차량 전후 방향의 충돌 하중을 부담하여, 벨트 라인부에 작용하는 굽힘 모멘트를 효과적으로 저감할 수 있다고 특허 문헌 1에는 기재되어 있다.

특허 문헌 2에 개시된 도어 이너 패널에서는, 차량의 측면에서 충돌 하중이 부하되었을 때, 도어 이너 패널과 벨트라인 리인포스먼트가 접촉하여, 도어 이너 패널의 하중 흡수부가 변형된다. 이것에 의해, 하중 흡수부는 도어 이너 패널의 두께 방향으로 부하되는 하중의 일부를 흡수하기 때문에, 도어 이너 패널의 강성이 확보된다고 특허 문헌 2에는 기재되어 있다.

특허 문헌 3에 개시된 사이드 도어에서는, 핫 스탬핑에 의해 성형된 벨트라인 리인포스먼트의 후단부 및 전단부가, 본체부보다 저강도 및 저강성이다. 이것에 의해, 차체의 전면으로부터 충돌 하중이 부하되었을 때, 벨트라인 리인포스먼트의 후단부가 소성 변형되어, 센터 필러와의 접촉 면적이 증가한다. 그 때문에, 벨트라인 리인포스먼트의 후단부의 변형은, 충돌의 에너지를 흡수할 수 있다고 특허 문헌 3에는 기재되어 있다.

일본국 특허공개 2007-296953호 공보 일본국 특허공개 2008-94353호 공보 일본국 특허공개 2013-112133호 공보

그러나, 특허 문헌 1, 2 및 3의 도어 이너 패널에는, 충돌 특성을 확보하기 위해 벨트라인 리인포스먼트 등의 별개의 보강 부재가 불가결하다. 그 때문에, 특허 문헌 1, 2 및 3의 도어 이너 패널로부터 제조되는 도어는, 생산 효율이 낮고, 비용도 비싸다.

본 발명의 목적은, 충돌 특성이 우수한 패널형 성형품, 그 패널형 성형품을 포함하는 차량용 도어, 및, 패널형 성형품의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 실시 형태에 의한 패널형 성형품의 소재는 금속판이다. 패널형 성형품은, 다각형 형상의 천판부와, 복수의 세로벽부와, 플랜지부를 구비한다. 세로벽부는, 천판부의 외측 가장자리의 변 중 적어도 2 이상의 각 변으로부터 연장된다. 플랜지부는, 세로벽부의 하단과 연결되며, 천판부의 연재(延在) 방향으로 연장된다. 천판부는, 가장자리부와, 오목부를 포함한다. 가장자리부는, 천판부의 외측 가장자리 중 세로벽부와 연결되는 변을 포함한다. 오목부는, 가장자리부의 내측에 배치되며, 가장자리부로부터 패여 있다. 복수의 세로벽부 중, 서로 이웃하는 적어도 1세트의 세로벽부의 각각은, 제1 세로벽부와, 단차부와, 제2 세로벽부를 포함한다. 단차부는, 제1 세로벽부의 하단과 연결되며, 천판부의 연재 방향으로 연장된다. 제2 세로벽부는, 단차부의 외측 가장자리와 연결되며, 제1 세로벽부의 연재 방향으로 연장된다. 플랜지부는, 제2 세로벽부의 하단과 연결된다.

차량용 도어는, 상기 패널형 성형품과, 도어 아우터 패널과, 윈도우 부재를 구비한다. 도어 아우터 패널은, 패널형 성형품의 차량 외측에 배치되며, 패널형 성형품과 접합된다. 이 때, 도어 아우터 패널은, 패널형 성형품의 플랜지부와 접합되고, 패널형 성형부의 오목부는, 도어 아우터 패널측으로 패여 있다. 윈도우 부재는, 패널형 성형품의 오목부에 수용 가능하며, 패널형 성형품의 차량 내측에 배치된다.

본 실시 형태에 의한 패널형 성형품의 제조 방법은, 강판을 소재로 하는 패널형 성형품의 제조 방법이다. 패널형 성형품은, 상기 구성을 구비한다. 본 제조 방법은, 강판으로 이루어지는 블랭크재를 준비하는 준비 공정과, 블랭크재에 프레스 가공을 실시함으로써, 천판부를 성형함과 함께, 제1 세로벽부 및 단차부의 높이까지 성형하여, 중간 성형품을 제조하는 중간 프레스 가공 공정과, 최종 프레스 가공 장치를 이용하여, 중간 성형품에 프레스 가공을 실시하여 패널형 성형품을 제조하는 최종 프레스 가공 공정을 구비한다. 최종 프레스 가공 장치는, 패널형 성형품 중 천판부부터 단차부의 외측 가장자리까지의 형상에 대응하는 단면 형상을 포함하는 중앙 다이와, 중앙 다이의 외측이며 중앙 다이의 옆에 배치되는 블랭크 홀더와, 중앙 다이에 대향하며, 패널형 성형품 중 천판부로부터 단차부까지의 형상에 대응하는 단면 형상을 포함하는 중앙 펀치와, 중앙 펀치의 외측이며 중앙 펀치의 옆에 배치되고, 블랭크 홀더에 대향하는 외측 펀치를 구비한다. 최종 프레스 가공 공정에서는, 중앙 다이 상에 중간 성형품을 배치하고, 중앙 펀치 및 중앙 다이에 의해 중간 성형품을 사이에 끼우고, 또한, 외측 펀치 및 블랭크 홀더에 의해 중간 성형품을 사이에 끼우는 전(前) 공정과, 중간 성형품을 사이에 끼운 채로의 중앙 펀치 및 중앙 다이에 대해, 중간 성형품을 사이에 끼운 채로의 외측 펀치 및 블랭크 홀더를 상대적으로 이동시켜, 제2 세로벽부 및 플랜지부를 성형하여 패널형 성형품을 성형하는 후 공정을 포함한다.

본 발명에 의한 패널형 성형품은, 충돌 특성이 우수하다. 또, 본 발명에 의한 패널형 성형품의 제조 방법은, 충돌 특성이 우수한 패널형 성형품을 제조할 수 있다.

도 1은, 본 실시 형태의 패널형 성형품의 사시도이다.
도 2는, 차량용 도어의 차량 상하 방향에 수직인 단면도이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 패널형 성형품이 도어 이너 패널로서 적용된 차량용 도어의 차량 상하 방향에 수직인 단면도이다.
도 4는, 도 1과는 상이한 패널형 성형품의 사시도이다.
도 5는, 패널형 성형품의 중간품인 중간 성형품의 단면도이다.
도 6a는, 중간 프레스 가공 공정의 한 공정을 나타내는 모식도이다.
도 6b는, 도 6a에 계속되는 공정을 나타내는 모식도이다.
도 6c는, 도 6b에 계속되는 공정을 나타내는 모식도이다.
도 7a는, 도 6a~도 6c와 상이한 중간 프레스 가공 공정의 제1 중간 프레스 가공 공정의 한 공정을 나타내는 모식도이다.
도 7b는, 도 7a에 계속되는 공정을 나타내는 모식도이다.
도 7c는, 도 7b에 계속되는 공정을 나타내는 모식도이다.
도 8a는, 도 7a~도 7c의 공정 후에 실시되는 제2 중간 프레스 가공 공정에서의 한 공정을 나타내는 모식도이다.
도 8b는, 도 8a에 계속되는 공정을 나타내는 모식도이다.
도 8c는, 도 8b에 계속되는 공정을 나타내는 모식도이다.
도 9는, 중간 프레스 가공 공정 후에 실시되는 가열 공정을 나타내는 모식도이다.
도 10a는, 최종 프레스 가공 공정에서 사용하는 최종 프레스 가공 장치의 모식도이다.
도 10b는, 도 9의 가열 공정 후에 실시되는 최종 프레스 가공 공정의 한 공정을 나타내는 모식도이다.
도 10c는, 도 10b에 계속되는 공정을 나타내는 모식도이다.
도 10d는, 도 10c에 계속되는 공정을 나타내는 모식도이다.
도 10e는, 도 10d에 계속되는 공정을 나타내는 모식도이다.
도 11은, 프레스 공정 중의 주름 등의 발생에 대해서 설명하기 위한 모식도이다.

본 실시 형태에 의한 패널형 성형품의 소재는 금속판이다. 패널형 성형품은, 다각형 형상의 천판부와, 복수의 세로벽부와, 플랜지부를 구비한다. 세로벽부는, 천판부의 외측 가장자리의 변 중 적어도 2 이상의 각 변으로부터 연장된다. 플랜지부는, 세로벽부의 하단과 연결되며, 천판부의 연재 방향으로 연장된다. 천판부는, 가장자리부와, 오목부를 포함한다. 가장자리부는, 천판부의 외측 가장자리 중 세로벽부와 연결되는 변을 포함한다. 오목부는, 가장자리부의 내측에 배치되며, 가장자리부로부터 패여 있다. 복수의 세로벽부 중, 서로 이웃하는 적어도 1세트의 세로벽부의 각각은, 제1 세로벽부와, 단차부와, 제2 세로벽부를 포함한다. 단차부는, 제1 세로벽부의 하단과 연결되며, 천판부의 연재 방향으로 연장된다. 제2 세로벽부는, 단차부의 외측 가장자리와 연결되며, 제1 세로벽부의 연재 방향으로 연장된다. 플랜지부는, 제2 세로벽부의 하단과 연결된다.

이와 같이, 본 실시 형태의 패널형 성형품은, 천판부에 오목부를 구비한다. 그 때문에, 패널형 성형품의 충돌 특성이 높아진다. 예를 들어, 패널형 성형품을 아우터 패널 등과 조합한 경우, 조합한 제품의 충돌 특성이 향상된다. 구체적으로는, 아우터 패널 등이 충돌 하중에 의해 변형되면, 변형된 아우터 패널 등이 패널형 성형품의 천판부의 오목부에 닿는다. 이것에 의해, 오목부가 충돌 에너지를 흡수한다. 이와 같이, 본 실시 형태의 패널형 성형품의 충돌 특성이 높기 때문에, 이 패널형 성형품이 탑재된 제품의 충돌 특성도 높아진다.

상술한 패널형 성형품은, 냉간 프레스 가공으로 성형되어도 되고, 온간 프레스 가공으로 성형되어도 되고, 열간 프레스 가공으로 성형되어도 된다. 또, 패널형 성형품 중, 천판부로부터 단차부까지의 높이까지 프레스 성형된 중간 성형품에 대해, 핫 스탬핑을 실시하여, 패널형 성형품을 제조해도 된다.

상기 패널형 성형품에 있어서, 가장자리부의 폭(W)(mm)은, 천판부의 최대폭(L)(mm)과의 관계에서, 식 (1)을 만족해도 된다.

10＜W＜0.2×L (1)

패널형 성형품의 가장자리부의 폭(W)이 식 (1)을 만족하면, 오목부의 영역이 충분히 확보된다. 즉, 오목부에 의해 흡수할 수 있는 충돌 에너지가 크다. 따라서, 패널형 성형품의 충돌 특성이 더 향상된다.

상기 패널형 성형품에 있어서, 상기 가장자리부로부터 오목부의 저면까지의 높이는, 가장자리부로부터 단차부까지의 높이보다 커도 된다.

이 경우, 패널형 성형품을 아우터 패널 등과 조합하여 차량용 도어를 구성한 경우, 패널형 성형품의 오목부와 아우터 패널 사이의 거리가 짧아진다. 즉, 패널형 성형품의 오목부가 아우터 패널의 가까이에 배치된다. 그 때문에, 패널형 성형품의 오목부가, 충돌 시의 빠른 단계에서 아우터 패널 등에 닿는다. 따라서, 차량용 도어 등의 충돌 특성이 더 향상된다.

패널형 성형품의 소재인 금속판은 강판이어도 된다. 이 경우, 강판의 인장 강도는 340MPa 이상이며, 바람직하게는, 600MPa 이상이며, 더 바람직하게는 1200MPa 이상이다.

이 경우, 패널형 성형품의 판두께를 얇게 할 수 있으며, 또한, 상기 오목부가, 벨트라인 리인포스먼트, 도어 임펙트 빔 등의 보강 부재를 대체할 수 있다. 따라서, 패널형 성형품의 새로운 경량화가 가능해진다.

상기 천판부의 오목부는 또한, 오목부의 저면에, 저면으로부터 패인 선형의 함몰부, 및, 저면으로부터 돌출하는 선형의 융기부 중 적어도 한쪽을 포함해도 된다. 구체적으로는, 천판부의 오목부는, 함몰부를 포함하고, 융기부를 포함하지 않아도 된다. 천판부의 오목부는, 함몰부를 포함하지 않고, 융기부를 포함해도 된다. 천판부의 오목부는, 함몰부 및 융기부를 포함해도 된다. 상기 「선형」이란, 직선형이어도 되고, 곡선형이어도 된다. 파형이어도 된다. 선형의 함몰부 및/또는 선형의 융기부가 복수 포함되는 경우, 복수의 함몰부 및/또는 융기부의 연재 방향은, 교차해도 된다.

상기 패널형 성형품의 소재인 금속판은, 테일러드 블랭크여도 된다. 이 경우, 필요한 개소에 한정해서 강도를 강화할 수 있으며, 판두께를 감소시킬 수도 있다.

상기 패널형 성형품은, 자동차 등의 차량용의 도어 이너 패널이어도 된다. 이 경우, 패널형 성형품은, 상기 천판부의 외측 가장자리의 복수의 변 중, 자동차의 차량 상측에 대응하는 변에 가장자리부 및 세로벽부를 갖지 않아도 된다.

상기 패널형 성형품을 자동차 등의 차량용 도어의 도어 이너 패널로서 적용하는 경우, 차량용 도어는, 상기의 패널형 성형품과, 도어 아우터 패널과, 윈도우 부재를 구비한다. 도어 아우터 패널은, 패널형 성형품의 차량 외측에 배치되며, 패널형 성형품과 접합된다. 이 때, 도어 아우터 패널은, 패널형 성형품의 플랜지부와 접합되고, 패널형 성형부의 오목부는, 도어 아우터 패널측으로 패여 있다. 윈도우 부재는, 패널형 성형품의 오목부에 수용 가능하며, 패널형 성형품의 차량 내측에 배치된다.

이 경우, 차량용 도어의 아우터 패널에 충돌 하중이 부하되었을 때, 충돌의 빠른 단계에서 패널형 성형품의 오목부가 도어 아우터 패널 등에 닿는다. 따라서, 차량용 도어의 충돌 특성이 향상된다.

여기서, 윈도우 부재란, 투과성을 가지는 부재이며, 예를 들어, 윈도우 유리이다. 윈도우 부재는 예를 들어, 투과성을 가지는 수지로 구성되어도 된다.

본 실시 형태에 의한 패널형 성형품의 제조 방법은, 강판을 소재로 하는 패널형 성형품의 제조 방법이다. 패널형 성형품은, 상기 구성을 구비한다. 본 제조 방법은, 준비 공정과, 중간 프레스 가공 공정과, 최종 프레스 가공 공정을 구비한다. 준비 공정에서는, 강판으로 이루어지는 블랭크재를 준비한다. 중간 프레스 가공 공정에서는, 블랭크재에 프레스 가공을 실시함으로써, 천판부를 성형함과 함께, 제1 세로벽부 및 단차부의 높이까지 성형하여, 중간 성형품을 제조한다.

최종 프레스 가공 공정에서는, 최종 프레스 가공 장치를 이용하여, 중간 성형품에 프레스 가공을 실시하여 패널형 성형품을 제조한다.

최종 프레스 가공 장치는, 중앙 다이와, 블랭크 홀더와, 중앙 펀치와, 외측 펀치를 구비한다.

중앙 다이는, 패널형 성형품 중 천판부부터 단차부의 외측 가장자리까지의 형상에 대응하는 단면 형상을 포함한다.

블랭크 홀더는, 중앙 다이의 외측이며 중앙 다이의 옆에 배치된다.

중앙 펀치는, 중앙 다이에 대향하며, 패널형 성형품 중 천판부부터 단차부의 외측 가장자리까지의 형상에 대응하는 단면 형상을 포함한다.

외측 펀치는, 중앙 펀치의 외측이며 중앙 펀치의 옆에 배치되고, 블랭크 홀더에 대향한다.

최종 프레스 가공 공정은, 전 공정과, 후 공정을 포함한다.

전 공정에서는, 중앙 다이 상에 중간 성형품을 배치하고, 중앙 펀치 및 중앙 다이에 의해 중간 성형품을 사이에 끼우고, 또한, 외측 펀치 및 블랭크 홀더에 의해 중간 성형품을 사이에 끼운다.

후 공정에서는, 중간 성형품을 사이에 끼운 채로의 중앙 펀치 및 중앙 다이에 대해, 중간 성형품을 사이에 끼운 채로의 외측 펀치 및 블랭크 홀더를 상대적으로 이동시켜, 제2 세로벽부 및 플랜지부를 성형하여 패널형 성형품을 성형한다.

본 실시 형태의 패널형 성형품의 제조 방법은, 중간 프레스 가공 공정 및 최종 프레스 가공 공정의 2단계의 프레스 가공에 의해, 패널형 성형품을 성형한다. 이 경우, 성형 난이도가 높은 형상의 패널형 성형품이어도, 프레스 가공 중에서의 주름이나 균열의 발생을 억제하여, 패널형 성형품을 제조할 수 있다. 여기서 말하는 성형 난이도가 높은 형상이란, 상술한 바와 같이, 패널형 성형품에 있어서, 서로 이웃하는 복수의 세로벽부에, 단차부가 형성되어 있는 형상 등이다.

상기 제조 방법은 또한, 최종 프레스 가공 공정 전에, 중간 성형품을 가열하는 가열 공정을 구비해도 된다. 이 경우, 최종 프레스 가공 공정은, 가열된 중간 성형품에 프레스 가공을 실시하면서 담금질을 실시하여, 패널형 성형품을 제조한다.

이 경우, 최종 프레스 가공 공정의 전 공정은, 제1 공정 및 제2 공정을 포함한다.

제1 공정에서는, 중앙 다이 상에 가열된 중간 성형품을 배치하여, 중앙 펀치 및 중앙 다이에 의해 중간 성형품을 사이에 끼우고, 또한, 외측 펀치를 중간 성형품에 접촉시킨다.

제2 공정에서는, 외측 펀치를 중간 성형품에 접촉시킨 후, 중앙 펀치 및 중앙 다이에 의해 중간 성형품을 사이에 끼운 채로, 또한, 블랭크 홀더를 중간 성형품에 접촉시켜 외측 펀치 및 블랭크 홀더에 의해 중간 성형품을 사이에 끼운다.

이 경우, 제1 공정에 있어서, 외측 펀치가 중간 성형품에 접촉할 때까지, 블랭크 홀더가 중간 성형품에 접촉하지 않는다. 그리고, 외측 펀치가 중간 성형품에 접촉한 후, 제2 공정에 있어서, 블랭크 홀더는 중간 성형품과 접촉한다. 그 때문에, 프레스 개시 전에 중간 성형품이 블랭크 홀더와 접촉함으로써 중간 성형품의 온도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 중간 성형품의 가공성을 유지한 채로, 최종 프레스 가공 공정에 있어서 핫 스탬핑을 실시할 수 있다.

상기 제1 공정에서는, 블랭크 홀더의 단면의 높이가 중앙 다이의 단면 중 패널형 성형품의 단차부에 대응하는 단차면부의 높이보다 낮아지도록, 블랭크 홀더를 배치해도 된다.

상기의 제조 방법에 있어서, 강판은 테일러드 블랭크여도 된다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시의 형태에 의한 패널형 성형품, 차량용 도어, 및, 패널형 성형품의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.

또한, 본 실시 형태에서는 일례로서, 패널형 성형품이 자동차의 사이드 도어용의 도어 이너 패널인 경우에 대해서 설명한다. 그러나, 패널형 성형품은, 자동차의 사이드 도어용의 도어 이너 패널에 한정되지 않는다. 패널형 성형품은 예를 들어, 리어 도어 등의 사이드 도어 이외의 도어의 도어 이너 패널이어도 된다. 또, 패널형 성형품은 도어 이너 패널에 한정되지 않는다. 패널형 성형품은, 충돌 특성이 요구되는 부재에 적용할 수 있다.

도 1을 참조하여, 도어 이너 패널인 패널형 성형품(1)은, 천판부(2), 복수의 세로벽부(5), 및, 플랜지부(7)를 구비한다. 본 명세서에 있어서, 패널형 성형품(1) 중, 플랜지부(7)로부터 천판부(2)를 향하는 방향을 상방향(도 1 중의 화살표 U), 천판부(2)로부터 플랜지부(7)를 향하는 방향을 하방향(도 1 중의 화살표 D)으로 정의한다. 또한, 도어 이너 패널인 패널형 성형품(1)이 자동차 등의 차량용의 도어에 장착된 경우의, 차량의 상방향(VU) 및 하방향(VD)을 도 1에 나타낸다.

도 1을 참조하여, 패널형 성형품(1)의 소재는 금속판이다. 패널형 성형품(1)은 예를 들면, 금속판을 프레스 가공하여 성형된다.

도 1에 있어서, 패널형 성형품(1)의 소재인 금속판의 판두께는 대략 일정하다. 따라서, 패널형 성형품(1)의 판두께는 전역에 걸쳐 대략 일정하다. 단, 프레스 가공에 의한 성형에 의해, 패널형 성형품(1)의 판두께가 다소 변동되어도 된다. 패널형 성형품(1)의 판두께는 예를 들어, 0.3~2.3mm이다.

패널형 성형품(1)의 천판부(2)는 다각형 형상이다. 천판부(2)의 형상은, 예를 들면, 사각형 형상이어도 되고, 오각형 형상이어도 된다. 오각형 이상의 다각형 형상이어도 된다. 본 명세서에 말하는 「다각형 형상」은, 다각형의 모서리부(꼭짓점)가 둥근 형상(예를 들면 R형상)을 가지고 있어도 된다. 도 1에서는, 예로서, 천판부(2)가 오각형 형상인 경우를 나타낸다.

천판부(2)는, 가장자리부(3)와, 오목부(4)를 포함한다. 가장자리부(3)는, 천판부(2)의 외측 가장자리(OE)를 따라, 외측 가장자리(OE) 중 적어도 일부에 배치된다. 가장자리부(3)는, 천판부(2)의 외측 가장자리(OE)의 복수의 변 중, 세로벽부(5)와 연결되는 변을 포함한다. 도 1에서는, 가장자리부(3)는, 외측 가장자리(OE)를 구성하는 복수의 변(2A~2E) 중, 세로벽부(5)와 연결되는 변(2A~2D)을 포함한다. 한편, 외측 가장자리(OE) 중, 차량 상측(화살표 VU측)에 상당하는 변(2E)에는, 가장자리부(3) 및 세로벽부(5)가 형성되어 있지 않다. 변(2E)은 이른바 벨트 라인을 형성하고 있다.

오목부(4)는, 천판부(2)에 있어서, 가장자리부(3)의 내측에 배치되며, 가장자리부(3)로부터 패여 있다. 오목부(4)는, 저면부(4A)와 측면부(4B)를 포함한다. 오목부(4)는, 패널형 성형품(1)의 상하 방향(주로 도 1 중의 화살표 U방향)으로부터의 외력(충격)에 대한 충격 특성을 높인다. 이 점에 대해서는 후술한다. 도 1에 나타내는 천판부(2)는 관통 구멍 등의 개구부를 가지지 않았다. 그러나, 천판부(2)는 관통 구멍 등의 개구부를 가지고 있어도 된다. 천판부(2)가 개구부를 가지는 경우, 그 개구부는, 다른 부재를 끼워 넣기 위한 것이어도 되고, 패널형 성형품(1)의 경량화를 목적으로 한 것이어도 된다.

복수의 세로벽부(5)는, 천판부(2)의 외측 가장자리(OE)의 복수의 변 중 적어도 2 이상의 변으로부터 연장되어 있다. 세로벽부(5)는, 천판부(2)의 연재 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 도 1에서는, 세로벽부(5)는, 천판부(2)의 연재 방향과 직교하여, 패널형 성형품(1)의 하방(화살표 D방향)으로 연장되어 있다. 바꾸어 말하면, 세로벽부(5)는, 천판부(2)에 대해 수직으로 연장되어 있다. 그러나, 세로벽부(5)는, 천판부(2)의 연재 방향에 대해 직교하고 있지 않아도 되고, 천판부(2)에 대해 수직으로 연장되지 않아도 된다.

각 세로벽부(5)의 상단은, 대응하는 각 변(2A~2D)과 연결되어 있다. 도 1에서는, 복수의 세로벽부(5)가 변(2A~2D)으로부터 하방(D)으로 연장되어 있다. 그러나, 복수의 세로벽부(5)는, 천판부(2)의 외측 가장자리(OE)의 복수의 변 중 적어도 서로 이웃하는 2개의 변으로부터 연장되어 있으면 충분하다.

상술한 대로, 도어 이너 패널로서의 패널형 성형품(1)은, 천판부(2)의 외측 가장자리의 변(2E)에는 가장자리부(3) 및 세로벽부(5)를 갖지 않는다. 패널형 성형품(1)이 도어 이너 패널로서 사이드 도어에 장착된 경우, 변(2E)은 윈도우 부재의 출입구측이 되기 때문이다.

복수의 세로벽부(5) 중, 서로 이웃하는 적어도 1세트의 세로벽부(5)의 각각은, 제1 세로벽부(5A)와, 단차부(6)와, 제2 세로벽부(5B)를 포함한다. 즉, 단차부(6)를 포함하는 세로벽부(5)는 계단형이다.

제1 세로벽부(5A) 및 제2 세로벽부(5B)는, 천판부(2)의 연재 방향에 교차하여 연장된다. 제1 세로벽부(5A) 및 제2 세로벽부(5B)는 서로 평행이어도 되고, 평행이 아니어도 된다. 제1 세로벽부(5A)는, 천판부(2)의 연재 방향에 대해 직교하고 있어도 되고, 직교하고 있지 않아도 된다. 제2 세로벽부(5B)는, 천판부(2)의 연재 방향에 대해 직교하고 있어도 되고, 직교하고 있지 않아도 된다.

단차부(6)는, 천판부(2)의 연재 방향으로 연장된다. 단차부(6)의 내측 가장자리(6A)는, 제1 세로벽부(5A)의 하단과 연결된다. 단차부(6)의 외측 가장자리(6B)는, 제2 세로벽부(5B)의 상단과 연결된다. 도 1에 나타내는 단차부(6)는, 대략 평탄한 표면을 가진다. 단차부(6)의 표면은 엄밀히 평탄하지 않고, 다소의 요철을 가지고 있어도 된다. 단차부(6)의 연재 방향은, 천판부(2)의 연재 방향과 평행이어도 되고, 평행이 아니어도 된다. 바람직하게는, 단차부(6)의 표면에 존재하는 요철의 곡률은 0.01 미만이다.

플랜지부(7)는, 복수의 세로벽부(5) 중, 복수의 제2 세로벽부(5B)의 하단에 연결된다. 플랜지부(7)는, 천판부(2)의 연재 방향으로 연장되어 있다. 플랜지부(7)의 연재 방향은, 천판부(2)의 연재 방향과 평행이어도 되고, 평행이 아니어도 된다.

도 1에서는, 연속해서 배치되는 4개의 세로벽부(5)가 계단형이며, 단차부(6)를 포함한다. 즉, 도 1에서는, 서로 이웃하는 2개의 세로벽부(5)의 세트가 3개(변(2A)과 연결되는 세로벽부(5) 및 변(2B)과 연결되는 세로벽부(5)의 세트, 변(2B)과 연결되는 세로벽부(5) 및 변(2C)과 연결되는 세로벽부(5)의 세트, 변(2C)과 연결되는 세로벽부(5) 및 변(2D)과 연결되는 세로벽부(5)의 세트)이며, 그 3세트가 모두 단차부(6)를 포함한다. 그러나, 단차부(6)를 포함하는 계단형의 세로벽부(5)의 세트수는 3세트에 한정되지 않는다. 패널형 성형품(1)은, 인접하는 세로벽부(5)의 복수의 세트 중 적어도 1세트(즉, 서로 이웃하는 2개의 세로벽부(5))가 단차부(6)를 포함하고 있으면 된다.

또, 도 1에서는, 계단형의 세로벽부(5)가 1단의 단차부(6) 만을 포함한다. 그러나, 단차부(6)의 수는 1단에 한정되지 않고, 계단형의 세로벽부(5)가 복수의 단차부(6)를 포함하고 있어도 된다. 즉, 세로벽부(5)가 복수단의 계단형이어도 된다. 이 경우, 제2 세로벽부(5B)의 하단은 플랜지부(7)의 내측 가장자리와 연결되어 있으며, 제2 세로벽부(5B)의 상단이 최하단이 되는 단차부(6)의 외측 가장자리와 연결된다. 또, 최하단의 단차부(6)의 내측 가장자리가, 제1 세로벽부(5A)의 하단과 연결된다. 그리고, 제1 세로벽부(5A)의 상방에, 최하단 이외의 다른 계단형의 구성(적어도 1 이상의 다른 단차부 및 다른 세로벽부)이 형성된다.

본 실시 형태의 패널형 성형품(1)의 천판부(2)는, 상술한 대로, 가장자리부(3)의 내측에, 가장자리부(3)로부터 패인 오목부(4)를 포함한다. 오목부(4)에 의해, 패널형 성형품(1)은, 우수한 충돌 특성을 가진다. 이하, 이 점에 대해서 설명한다.

도 2는, 일반적인 자동차용 사이드 도어의 차량 상하 방향에 수직인 단면도이다. 사이드 도어는, 도어 아우터 패널(A) 및 도어 이너 패널(100)을 조합하여 제조된다. 공간(SP)은, 도어 아우터 패널(A)과 도어 이너 패널(100) 사이에 형성되는 공간이다. 공간(SP)에는, 음향 스피커, 윈도우, 윈도우 구동 장치 등이 수납된다.

자동차가 측면 충돌한 경우, 도어 아우터 패널(A)에 하중(P)(도 2 중의 흰색 화살표)이 부하된다. 이 때, 하중(P)에 의해 도어 아우터 패널(A)이 변형됨과 함께, 도어 이너 패널(100)의 세로벽부(500)가 변형된다. 이 변형에 의해, 도어 이너 패널(100)의 세로벽부(500)는 하중(P)에 의한 충돌 에너지를 흡수한다. 따라서, 사이드 도어의 충돌 특성을 향상시키기 위해서는, 도어 이너 패널의 충돌 특성을 향상시킬 필요가 있다.

그러나, 종래의 도어 이너 패널(100)의 소재는 강도가 낮은 연강판이다. 상술한 바와 같이, 도어 이너 패널의 형상은 복잡하기 때문에, 소재의 강판의 강도가 높으면, 프레스 가공이 곤란해지기 때문이다. 연강판은 예를 들면, 인장 강도가 330MPa 이하의 강판이다. 따라서, 연강판으로 이루어지는 종래의 차량용의 사이드 도어에서는, 통상, 도 2에 나타내는 대로, 도어 이너 패널(100)과는 별개의 보강 부재(101)가, 도어 아우터 패널(A)과 도어 이너 패널(100) 사이에 배치되며, 사이드 도어의 충돌 특성을 높인다. 보강 부재(101)는 예를 들면, 벨트라인 리인포스먼트, 도어 임펙트 빔 등이다.

도 2를 참조하여, 보강 부재(101)를 구비한 사이드 도어에서는, 하중(P)에 의해 도어 아우터 패널(A)이 차량 내측으로 변형되었을 때, 변형된 도어 아우터 패널(A)은 우선, 보강 부재(101)에 닿는다. 그 때문에, 충돌 에너지는, 도어 이너 패널(100) 뿐만이 아니라 보강 부재(101)에도 흡수된다. 그 결과, 사이드 도어의 충돌 특성이 향상된다.

이에 반해, 본 실시 형태의 패널형 성형품(1)을 도어 이너 패널로서 차량용 도어에 탑재한 경우, 보강 부재(101)를 이용하지 않아도, 차량용 도어의 충돌 특성을 높일 수 있다. 도 3은, 본 실시 형태의 패널형 성형품(1)이 적용된 차량용 도어의 차량 상하 방향에 수직인 단면도이다. 본 예에서는, 차량용 도어는 차량 측면에 부착되는 사이드 도어이다.

도 3을 참조하여, 차량용 도어는, 도어 이너 패널로서 탑재되는 패널형 성형품(1)과, 도어 아우터 패널(A)과, 윈도우 부재(8)를 구비한다. 윈도우 부재(8)는 투과성을 가지는 부재이며, 예를 들어, 윈도우 유리이다. 윈도우 부재(8)는 예를 들어, 투과성을 가지는 수지로 구성되어도 된다.

도어 아우터 패널(A)은, 패널형 성형품(1)보다 차량 외측에 배치된다. 패널형 성형품(1)은, 도어 아우터 패널(A)보다 차량 내측에 배치된다. 패널형 성형품(1)은, 도어 아우터 패널(A)과 접합된다. 구체적으로는, 패널형 성형품(1)의 플랜지부(7)가, 도어 아우터 패널(A)과 접합된다. 이 때, 패널형 성형품(1)의 오목부(4)는, 도어 아우터 패널(A)측으로 패여 있다. 윈도우 부재(8) 중 적어도 일부는, 오목부(4) 내에 수납 가능하게 배치된다.

상술한 대로, 본 실시 형태의 패널형 성형품(1)에서는, 가장자리부(3)보다 패인 오목부(4)가 천판부(2)에 형성되어 있다. 그 때문에, 패널형 성형품(1)을 도어 아우터 패널(A)과 접합한 경우, 도 3에 나타내는 대로, 오목부(4)의 저면부(4A)가, 도어 아우터 패널(A) 근방에 배치된다. 따라서, 충돌에 의해 도어 아우터 패널(A)이 차량 내측으로 변형되었을 때, 도어 아우터 패널(A)은 오목부(4)에 닿는다. 이 경우, 충돌 에너지는, 패널형 성형품(1)의 세로벽부(5) 뿐만이 아니라 오목부(4)에도 흡수된다. 그 때문에, 패널형 성형품(1)이 변형되기 어려워, 패널형 성형품(1) 및 사이드 도어의 충돌 특성이 향상된다.

이상대로, 본 실시 형태의 패널형 성형품(1)의 오목부(4)는, 도 2의 보강 부재(101)를 대체할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 패널형 성형품(1)이 적용된 사이드 도어는, 보강 부재(101)를 구비하지 않아도, 충돌 특성이 우수하다.

도 1의 패널형 성형품(1)의 소재는 강판이다. 그러나, 패널형 성형품(1)의 소재는 강판에 한정되지 않고, 금속판이면 된다. 금속판은, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금, 복층 강판, 티탄, 마그네슘 등이다.

패널형 성형품의 형상은 상술한 대로 복잡하다. 그 때문에, 패널형 성형품(1)의 소재가 강판인 경우, 종전의 프레스 가공법에 의해 패널형 성형품(1)을 제조하면, 주름 등의 결함이 생길 수 있다. 그러나, 후술하는 제조 방법을 적용하면, 패널형 성형품(1)을, 주름 등의 결함을 억제하면서, 제조할 수 있다. 또한, 후술하는 핫 스탬핑 공정을 실시하면, 강판을 소재로 하는 패널형 성형품(1)의 인장 강도를 600MPa 이상으로 할 수 있어, 바람직하게는, 1200MPa 이상으로 할 수 있다. 그 때문에, 오목부(4)가 보강 부재(101)를 충분히 대체할 수 있다. 또한, 후술하는 최종 프레스 가공 공정을 냉간 프레스로 실시한 경우, 강판으로 이루어지는 패널형 성형품(1)의 인장 강도는 예를 들어, 340MPa 이상이다.

본 실시 형태의 패널형 성형품의 소재가 강판인 경우, 바람직하게는, 그 미크로 조직은 마텐자이트를 함유한다. 더 바람직하게는, 강판의 미크로 조직은 마텐자이트를 주체로 하고, 인장 강도는 상술한 대로, 바람직하게는 600MPa 이상이며, 더 바람직하게는, 1200MPa 이상이다. 강판의 바람직한 비커스 경도는 바람직하게는 HV180 이상이며, 더 바람직하게는, HV380 이상이다. 인장 강도는 JIS Z 2241(2011)에 준거하여 측정되며, 비커스 경도는 JIS Z 2244(2009)에 준거하여 측정된다.

여기서, 「마텐자이트를 주체로 한다」란, 예를 들어, 미크로 조직 중의 마텐자이트의 면적율이 70% 이상인 것을 의미한다. 바람직한 마텐자이트의 면적율은 80% 이상이며, 더 바람직하게는 90% 이상이며, 더 바람직하게는 95% 이상이며, 가장 바람직하게는 100%이다. 미크로 조직 중의 마텐자이트는, 뜨임 마텐자이트여도 된다. 주지의 방법으로 미크로 조직 중의 마텐자이트의 면적율과 뜨임 조건(뜨임 온도)을 적당히 조정함으로써, 패널형 성형품의 인장 강도를 600MPa 이상으로 할 수 있다.

패널형 성형품(1)의 소재가 강판인 경우, 그 강판의 화학 조성은 예를 들어, 질량%로, C：0.11~0.50%, Si：0.15~0.25%, Mn：0.08~1.50%, B：0~0.0030, 및 Cr：0~0.25%를 함유한다. 상기 강판의 화학 조성은 예를 들어, 질량%로, C：0.11~0.50%, Si：0.15~0.25%, 및, Mn：0.08~1.50%, B：0~0.0030, 및 Cr：0~0.25%를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어져 있어도 된다. 상기 강판은 또, B：0.0020~0.0030%, 및, Cr：0.15~0.25%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유해도 된다.

상술한 대로, 패널형 성형품의 소재의 강판의 미크로 조직은, 마텐자이트를 함유한다. 이 미크로 조직은, 후술하는 핫 스탬핑에 의해 얻어진다. 패널형 성형품의 소재의 강판은, 마텐자이트를 함유하는 미크로 조직을 가지면, 상기 화학 조성에 한정되지 않는다.

패널형 성형품(1)이 도어 이너 패널인 경우, 각 부위의 전형적인 치수의 일례는 다음과 같다.

· 전체 길이(플랜지부(7)를 포함한다)：800~1300mm

· 전체 폭(플랜지부(7)를 포함한다)：600~800mm

· 천판부(2)의 전체 길이：700~1200mm

· 천판부(2)의 전체 폭：500~700mm

· 제1 세로벽부(5A)의 높이：30~100mm

· 제2 세로벽부(5B)의 높이：30~100mm

· 단차부의 최소폭：20~40mm

· 소재 강판의 판두께：0.3~2.3mm(바람직하게는 0.5~1.8mm)

바람직하게는, 패널형 성형품(1)의 가장자리부(3)의 폭(W)(단위는 mm, 도 1 참조)는, 천판부(2)의 최대폭(L)(mm)과의 관계에서, 식 (1)을 만족하는 것이 바람직하다. 천판부(2)의 최대폭(L)은, 천판부(2)(가장자리부(3) 및 오목부(4)를 포함한다)를 평면에서 보았을 때(도 1에 있어서, 천판부(2)를 화살표 D방향에서 보았을 경우)에서의, 천판부(2)의 외측 가장자리(OE) 상의 임의의 2점을 연결하는 거리 중, 최대의 거리를 의미한다.

10＜W＜0.2×L (1)

패널형 성형품(1)이 자동차의 사이드 도어의 도어 이너 패널인 경우, 천판부(2)의 최대폭(L)은, 천판부(2)의 차량 전후 방향의 폭이다.

가장자리부(3)의 폭(W)이 10mm보다 크면, 가장자리부(3)의 폭(W)을 충분히 확보할 수 있다. 그 때문에, 가장자리부(3)를 포함하는 세로벽부(5)의 강도가 높아, 충돌 하중이 부하되었을 때에 세로벽부(5)가 넘어지기 어려워진다. 또한, 가장자리부(3)의 폭(W)이 0.2×L 이하이면, 오목부(4)의 크기를 충분히 확보할 수 있다. 이 경우, 오목부(4)가 충돌 에너지를 충분히 흡수할 수 있어, 보강 부재(101)의 역할을 충분히 할 수 있다. 가장자리부(3)의 폭(W)은, 식 (1)을 만족하는 범위에서, 작은 것이 더 바람직하다. 또, 가장자리부(3)의 폭(W)은 전역에 걸쳐 일정한 것이 더 바람직하다. 천판부(2)의 오목부(4)의 영역을 확보할 수 있기 때문이다.

도 3을 참조하여, 가장자리부(3)와 오목부(4)의 저면부(4A) 사이의 거리(H)(즉, 측면부(4B)의 높이에 상당. 이하, 오목부(4)의 높이라고도 한다)는, 가장자리부(3)와 단차부(6) 사이의 거리(H1)(이하, 단차부(6)의 높이라고도 한다)보다 큰 것이 바람직하다. 이 경우, 사이드 도어에 패널형 성형품(1)을 적용한 경우, 오목부(4)의 저면부(4A)가 도어 아우터 패널(A) 근방에 배치된다. 따라서, 충돌에 의해 도어 아우터 패널(A)이 차량 내측으로 변형되었을 때, 오목부(4)는 빠른 단계에서 도어 아우터 패널(A)에 닿는다. 이것에 의해, 패널형 성형품(1)을 도어 이너 패널에 적용한 경우, 충돌 특성이 향상된다.

도 3을 참조하여, 가장자리부(3)의 표면과 플랜지부(7)의 표면 사이의 거리(H0)를, 패널형 성형품(1)의 전체 높이(H0)로 정의한다. 이 경우, 바람직하게는, 단차부(6)의 높이(H1)(mm)는, 식 (2)을 만족한다.

0.25×H0＜H1＜H (2)

패널형 성형품(1)이 도어 이너 패널에 적용된 경우, 패널형 성형품(1)의 단차부(6)는, 차체의 필러(B) 등에 대향하며, 차내를 밀폐한다(도 3 참조). 차내의 밀폐성을 높이기 위해, 단차부(6)와 필러(B) 등 사이에는 시일 부재가 배치된다.

단차부(6)의 높이(H1)가 0.25×H0보다 크면, 제2 세로벽부(5B)의 높이를 충분히 확보할 수 있다. 이 경우, 제2 세로벽부(5B)에 부착되는 시일 부재의 면적을 충분히 확보할 수 있기 때문에, 차내의 밀폐성을 높일 수 있다.

오목부(4)의 배치 위치는, 도어 아우터 패널(A)에 가까운 것이 바람직하다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 윈도우 부재(8)는, 패널형 성형품(1)의 차량 내측에 배치되며, 패널형 성형품(1)의 오목부(4) 내에 수용된다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 오목부(4)의 저면부(4A)는, 도어 아우터 패널(A)과 윈도우 부재(8) 사이에 존재한다.

그러나, 본 실시 형태의 패널형 성형품(1)이 적용되는 사이드 도어의 구조는, 도 3에 한정되지 않는다. 패널형 성형품(1)과 도어 아우터 패널(A) 사이에 윈도우 부재(8) 등의 부품이 수용되어도 된다. 요컨데, 패널형 성형품(1)의 오목부(4)의 높이(H)는, 성형하는 재료의 재질, 성형성 등을 고려하여 결정된다. 그 때문에, 윈도우 부재(8)의 배치는, 오목부(4)의 높이(H)를 고려하여 결정된다.

도 4는, 도 1과는 상이한 본 실시 형태의 패널형 성형품(10)의 사시도이다. 도 4를 참조하여, 패널형 성형품(10)은, 패널형 성형품(1)의 오목부(4)의 저면부(4A)에 또한, 하나 또는 복수의 함몰부(11)를 포함한다.

함몰부(11)는 예를 들면, 오목부(4)의 저면부(4A)에 선형으로 형성된다. 여기서 「선형」이란 예를 들어, 직선형, 곡선형, 파형 등이다. 패널형 성형품(10)의 그 외의 구성은, 도 1 중의 패널형 성형품(1)과 동일하다. 이하, 오목부(4)의 저면부(4A)에 함몰부(11)를 설치한 패널형 성형품(10)에 대해서 설명한다.

함몰부(11)가 저면부(4A)에 형성되면, 함몰부(11)가 설치된 저면부(4A)의 단면 2차 모멘트가 증가한다. 즉, 함몰부(11)는, 패널형 성형품(10)의 오목부(4)의 강도를 높인다. 따라서, 함몰부(11)가 설치된 오목부(4)는, 충돌 에너지를 보다 흡수할 수 있다. 특히, 벨트 라인(변(2E))을 포함하는 오목부(4)의 차량 상측의 영역(12)(이하, 「벨트 라인 영역」이라고도 한다)에, 이 벨트 라인 영역(12)을 따라 함몰부(11)가 설치되는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 함몰부(11)는, 저면부(4A) 중, 벨트 라인을 구성하는 변(2E) 근방에, 변(2E)을 따라 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 도어 이너 패널로서 적용된 패널형 성형품(1)의 벨트 라인이 보강된다. 즉, 함몰부(11)는 벨트라인 리인포스먼트의 역할을 한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 함몰부(11)가 벨트 라인을 구성하는 변(2E)에 대해 비스듬하게 연장되도록, 오목부(4)의 저면부(4A)에 형성되어도 된다. 이 경우, 함몰부(11)는 오목부(4)의 저면부(4A) 전역을 보강할 수 있다. 오목부(4)의 저면부(4A)에는, 함몰부(11) 대신에 융기부를 형성해도 된다. 함몰부(11)와 융기부 양쪽을 설치해도 상관없다. 오목부(4)의 저면부(4A)에, 함몰부(11) 및/또는 융기부를 형성함으로써, 오목부(4)의 단면 2차 모멘트가 증가한다.

상술한 설명에서는, 사이드 도어용의 도어 이너 패널을 예로서, 본 실시 형태의 패널형 성형품을 설명했다. 그러나, 본 실시 형태의 패널형 성형품은 사이드 도어용의 도어 이너 패널에 한정되지 않는다. 본 실시 형태의 패널형 성형품은 예를 들어, 리어 도어용의 이너 패널 등, 사이드 도어 이외의 도어 이너 패널에도 적용할 수 있다. 본 실시 형태의 패널형 성형품은 또한, 도어 이너 패널에 한정되지 않는다. 패널형 성형품은, 우수한 충돌 특성이 요구되는 부재에 적용할 수 있다. 그러한 부재는, 예를 들면, 자동차, 전철, 기동차, 건설기계 중 자주(自走)하는 것, 농업 기계 중 자주하는 것, 산업 기계 중 자주하는 것, 및, 항공기 등의 차량에 적용 가능하며, 특히, 이들의 차량용 도어로서 특히 적합하다.

상술한 실시 형태에 있어서, 패널형 성형품(1)의 소재인 강판을 테일러드 블랭크로 해도 된다. 테일러드 블랭크는, 테일러드 용접 블랭크(이하, 「TWB」라고도 한다)와, 테일러드 롤드 블랭크(이하, 「TRB」라고도 한다)로 크게 구별된다. TWB는, 판두께, 인장 강도 등이 상이한 복수종의 강판을 용접(예：맞댐 용접)에 의해 일체화한 것이다. 한편, TRB는, 강판을 제조할 때에 압연 롤의 간격을 변경함으로써, 판두께를 변화시킨 것이다. 테일러드 블랭크를 이용하면, 필요한 개소에 한정해서 강도를 강화할 수 있어, 판두께를 감소시킬 수도 있다. 또, 테일러드 블랭크를 이용한 패널형 성형품도 차량용의 도어 이너 패널에 적용할 수 있다. 이것에 의해, 충돌 특성을 향상시킬 수 있어, 더 경량화를 기대할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 패널형 성형품(1)에서는, 천판부(2)는 가장자리부(3)의 내측에 오목부(4)를 포함한다. 이 오목부(4)에 의해, 패널형 성형품(1)은, 종전에 도어 이너 패널과 도어 임펙트 빔으로 대표되는 보강 부재를 일체화한 형상을 가진다. 따라서, 패널형 성형품(1)이 충돌 특성이 우수하며, 도어 임펙트 빔 등의 보강 부재(101)를 생략할 수 있다.

본 실시 형태의 패널형 성형품의 강도는 높은 것이 바람직하다. 바람직하게는, 패널형 성형품의 인장 강도는 600MPa 이상이며, 더 바람직하게는, 1200MPa 이상이다. 인장 강도의 증가에 수반하여, 도어 이너 패널이 충돌 에너지를 보다 많이 흡수할 수 있기 때문이다. 그러나, 패널형 성형품(1)의 소재가 강판인 경우, 프레스 가공에 의해, 강도가 높은 패널형 성형품을 제조하기 어렵다. 고강도 강판을 소재로서 사용한 경우, 고강도 강판의 가공성은 낮기 때문에, 복잡한 형상을 가지는 패널형 성형품(1)을 프레스 가공으로 성형하기 어렵기 때문이다.

그러나, 다음에 설명하는 본 실시 형태의 패널형 성형품의 제조 방법을 적용하면, 소재가 강판이어도, 고강도의 패널형 성형품(1)을 제조할 수 있다. 이하, 강판으로 이루어지는 패널형 성형품의 제조 방법의 일례를 설명한다.

[제조 방법]

본 실시 형태의 제조 방법은, 준비 공정과, 중간 프레스 가공 공정과, 가열 공정과, 최종 프레스 가공 공정을 포함한다. 본 예에서는, 최종 프레스 가공 공정에 있어서, 핫 스탬핑을 실시한다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다. 또한, 최종 프레스 가공 공정을 냉간 프레스로 실시하는 경우, 가열 공정은 생략된다. 최종 프레스 가공 공정을 냉간 프레스로 실시하는 경우에 대해서는 후술한다.

[준비 공정]

준비 공정에서는, 강판으로 이루어지는 평판형의 블랭크재를 준비한다. 블랭크재로서의 강판의 화학 조성은, 후술하는 핫 스탬핑 공정에 의해, 미크로 조직이 마텐자이트를 함유하면, 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게는, 강판의 화학 조성은, 질량%로, 탄소(C)：0.11% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 강판이 0.11% 이상의 C를 함유하면, 핫 스탬핑 공정 후의 패널형 성형품의 강도가 높다. 더 바람직하게는, 강판의 화학 조성은, 상술한 패널형 성형품(1)의 설명에서 기재했던 대로이다.

또한, 블랭크재로서의 강판은, 표면 처리된 강판이어도 된다. 표면 처리된 강판이란, 예를 들면, 표면에 아연 도금층을 가지는 아연 도금 강판이다. 블랭크재는 개구부를 가지지 않은 것이어도 되고, 개구부를 가지고 있는 것이어도 된다.

[중간 프레스 가공 공정]

프레스 가공 공정에서는, 냉간, 온간 또는 열간으로, 블랭크재에 프레스 가공을 실시하여, 도 5에 나타내는 중간 성형품(1A)을 제조한다.

도 5를 참조하여, 중간 성형품(1A)은, 패널형 성형품(1)과 비교해, 천판부(2)와 제1 세로벽부(5A)가 형성되며, 단차부(6)에 상당하는 중간 플랜지부(7A)의 높이(H1)까지 성형된 중간품이다. 구체적으로는, 중간 성형품(1A)은, 천판부(2)와, 제1 세로벽부(5A)와, 중간 플랜지부(7A)를 구비한다. 제1 세로벽부(5A)는, 천판부(2)와 중간 플랜지부(7A) 사이에 배치된다. 제1 세로벽부(5A)의 일단은, 천판부(2)의 외측 가장자리의 변과 연결되며, 타단은 중간 플랜지부(7A)와 연결되어 있다. 제1 세로벽부(5A)는, 천판부(2)의 연재 방향과 교차하여 연장된다. 중간 플랜지부(7A)는, 제1 세로벽부(5A)의 타단으로부터, 천판부(2)의 연재 방향으로 연장된다. 중간 플랜지부(7A)는, 천판부(2)의 연재 방향과 평행이어도 되고, 평행이 아니어도 된다. 천판부(2)의 가장자리부(3)의 표면에서 중간 플랜지부(7A)의 표면까지의 높이는, 패널형 성형품(1)에서의 가장자리부(3)의 표면으로부터 단차부(6)의 표면까지의 높이(H1)와 동일하다.

제1 세로벽부(5A)는, 최종 제품인 패널형 성형품(1)의 제1 세로벽부(5A)에 대응한다. 중간 플랜지부(7A)는, 최종 제품인 패널형 성형품의 단차부(6)를 포함한다. 요컨데, 중간 성형품(1A)은, 제2 세로벽부(5B), 단차부(6), 및 플랜지부(7)를 성형하기 전의, 패널형 성형품(1)의 도중 단계의 중간품이다.

중간 프레스 가공 공정에서는, 처음에, 블랭크재로부터 오목부(4)를 성형한다(제1 중간 프레스 가공 공정). 다음에, 금형에 의해 오목부(4)를 사이에 끼운 상태로, 가장자리부(3), 제1 세로벽부(5A), 및, 중간 플랜지부(7A)를 성형한다(제2 중간 프레스 가공 공정). 즉, 중간 프레스 가공 공정에서는, 블랭크재에 프레스 가공을 실시함으로써, 천판부(2) 및 제1 세로벽부(5A)를 성형하여 단차부(6)의 높이까지 성형함으로써, 중간 성형품(1A)을 성형한다.

중간 성형품(1A)을 성형할 때, 제2 중간 프레스 가공 공정에 있어서, 오목부(4)를 금형(펀치 및 다이) 사이에 끼워 구속하면서, 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)를 성형한다. 그 때문에, 프레스 가공에 기인한 주름 등의 결함이 발생하기 어렵다. 이하, 중간 프레스 가공 공정의 2개의 실시 형태(제1 실시 형태 및 제2 실시 형태)를 예시한다. 제1 실시 형태에서는, 제1 및 제2 중간 프레스 가공 공정을, 동일 금형(펀치 및 다이)을 이용하여 실시한다. 제2 실시 형태에서는, 제1 중간 프레스 가공 공정과 제2 중간 프레스 가공 공정에서 상이한 금형(펀치 및 다이)을 이용한다. 이하, 각 실시 형태를 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 6a~도 6c는, 제1 실시 형태에서의 중간 프레스 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 6a는, 블랭크재(S)를 중간 프레스 가공 장치(20)에 배치하는 공정(블랭크재 배치 공정)을 나타낸다. 도 6b는, 프레스 가공에 의해 오목부(4)를 성형하는 공정(제1 중간 프레스 가공 공정)을 나타낸다. 도 6c는, 프레스 가공에 의해 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)를 성형하는 공정(제2 중간 프레스 가공 공정)을 나타낸다.

본 실시 형태의 중간 프레스 가공 공정에서는, 도 6a에 나타내는 중간 프레스 가공 장치(20)를 이용한다. 중간 프레스 가공 장치(20)는, 상형으로서 중앙 펀치(21)와, 중간 펀치(22)와, 외측 펀치(23)를 구비하고, 하형으로서 중앙 다이(24)와, 블랭크 홀더(25)를 구비한다. 상형과 하형은 쌍이 된다.

중앙 펀치(21)의 펀치 단면(블랭크재(S)에 닿아 프레스 가공하는 단면)은, 중간 성형품(1A)의 오목부(4)에 대응하는 형상을 가진다. 구체적으로는, 중앙 펀치(21)의 펀치 단면 및 그 펀치 단면 근방의 측면의 형상은, 오목부(4)의 저면부 및 측면부의 형상에 대응한다.

중간 펀치(22)는, 중앙 펀치(21)의 외측이며, 외측 펀치(23)의 내측에 배치된다. 중간 펀치(22)의 펀치 단면의 형상은, 천판부(2)의 가장자리부(3)의 형상에 대응한다. 중간 펀치(22)는, 중앙 펀치(21)와의 사이에 클리어런스를 가진다.

외측 펀치(23)는, 중간 펀치(22)의 외측이며, 중간 펀치(22)의 옆에 배치된다. 외측 펀치(23)는, 중간 펀치(22)와의 사이에 클리어런스를 가진다.

중앙 다이(24)의 단면(블랭크재(S)에 닿는 단면)은, 중앙 펀치(21)의 펀치 단면 및 중간 펀치(22)의 펀치 단면에 대향한다. 중앙 다이(24)의 다이 단면의 형상은, 천판부(2)의 형상에 대응한다. 구체적으로는, 중앙 다이(24)의 다이 단면은, 오목부(4)에 상당하는 오목부(24A)와, 가장자리부(3)에 상당하는 가장자리부(24B)를 포함한다.

블랭크 홀더(25)는, 중앙 다이(24)의 외측이며, 중앙 다이(24)의 옆에 배치된다. 블랭크 홀더(25)는, 중앙 다이(24)와의 사이에 클리어런스를 가진다. 블랭크 홀더(25)의 단면은, 외측 펀치(23)의 펀치 단면과 대향한다. 블랭크 홀더(25)는, 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)를 성형하기 위해 이용된다.

도 6a를 참조하여, 중앙 펀치(21), 중간 펀치(22) 및 외측 펀치(23)는, 상형 홀더(26)에 지지된다. 중앙 펀치(21), 중간 펀치(22) 및 외측 펀치(23)는, 서로 상대적으로 이동 가능(승강 가능)하다. 예를 들어, 중간 펀치(22)와 상형 홀더(26) 사이에는 도시하지 않은 가압 부재가 배치되며, 외측 펀치(23)와 상형 홀더(26) 사이에, 도시하지 않은 가압 부재가 배치되어도 된다. 가압 부재는 예를 들어, 유압 실린더, 가스 실린더, 스프링, 고무 등이다.

중간 펀치(22) 및 외측 펀치(23)를 중앙 펀치(21)에 대해 상대적으로 승강시키는 가압 부재는 1개여도 되고, 상기대로, 각 펀치에 독립적으로 설치되어도 된다. 중앙 펀치(21)와 상형 홀더(26) 사이에 도시하지 않은 가압 부재가 설치되어도 된다. 요컨데, 중앙 펀치(21), 중간 펀치(22), 및, 외측 펀치(23)가 상대적으로 서로 독립적으로 승강 가능하면, 이러한 펀치의 이동 방법은 특별히 한정되지 않는다.

중앙 다이(24) 및 블랭크 홀더(25)는, 하형 홀더(27)에 지지된다. 블랭크 홀더(25)는, 중앙 다이(24)에 대해 상대적으로 상하 방향으로 승강 가능하다. 예를 들어, 블랭크 홀더(25)와 하형 홀더(27) 사이에는 도시하지 않은 가압 부재가 설치된다. 가압 부재는 예를 들어, 상술한 대로다.

상형 홀더(26)는, 도시하지 않은 승강 장치(슬라이드)가 부착된다. 승강 장치는 구동하여, 상형 홀더(26)를 상하 방향으로 승강시킨다. 하형 홀더(27)는, 도시하지 않은 볼스터 플레이트에 부착된다.

중간 프레스 가공 장치(20)는, 중앙 펀치(21), 중간 펀치(22), 및, 외측 펀치(23)와, 중앙 다이(24), 및, 블랭크 홀더(25)를 구비하면, 그 외의 구성은 도 6a에 한정되지 않는다. 예를 들면, 중앙 펀치(21), 중간 펀치(22) 및 외측 펀치(23)는, 각각 개별적으로 승강하는 복수의 슬라이드의 각각에 부착되어도 된다.

중간 프레스 가공 장치(20)를 이용한 중간 프레스 가공 공정의 상세는 다음과 동일하다. 처음에, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 평판형의 블랭크재(S)를, 중간 프레스 가공 장치(20)의 상형과 하형 사이에 배치한다. 이 때, 상형의 중앙 펀치(21)의 펀치 단면과, 중간 펀치(22)의 펀치 단면과, 외측 펀치(23)의 펀치 단면이, 대략 동일한 평면 내가 되도록 각 펀치를 배치한다. 즉, 이 때, 펀치(21)~펀치(23)의 펀치 단면은, 대략 동일한 높이에 배치되어 있다. 마찬가지로, 중앙 다이(24)의 가장자리부(24B)와, 블랭크 홀더(25)의 단면이 대략 동일 평면 내가 되도록 해 둔다. 즉, 중앙 다이(24)의 가장자리부(24B)와, 블랭크 홀더(25)의 단면이 대략 동일한 높이가 되도록 배치해 둔다. 이것에 의해, 블랭크재(S)는, 중앙 다이(24)의 가장자리부(24B) 및 블랭크 홀더(25)의 단면과 접촉하여, 중앙 다이(24) 및 블랭크 홀더(25) 상에 배치된다.

계속해서, 제1 중간 프레스 가공 공정을 실시한다. 구체적으로는, 승강 장치(슬라이드)를 구동하여 상형 홀더(26)를 강하시킨다. 예를 들면, 펀치(21~23)가 블랭크재(S)의 상표면과 접촉할 때까지, 펀치(21~23)의 각 단면의 높이는 동일한 채로, 펀치(21~23)를 강하시킨다.

강하가 진행되면, 중앙 펀치(21), 중간 펀치(22) 및 외측 펀치(23)가 블랭크재(S)의 상표면과 접촉한다. 이 때, 블랭크재(S)는, 중앙 펀치(21)의 펀치 단면과, 중앙 다이(24)의 가장자리부(24B) 사이에 끼워져 구속된다. 블랭크재(S)는 또한, 외측 펀치(23)의 펀치 단면과, 블랭크 홀더(25)의 단면 사이에 끼워져 구속된다.

그 후, 블랭크재(S)가 중간 펀치 및 중앙 다이(24)의 가장자리부(24B) 사이에 끼워지고, 또한, 외측 펀치(23) 및 블랭크 홀더(25) 사이에 끼워진 채로, 중간 펀치(22) 및 외측 펀치(23)에 대해 중앙 펀치(21)가 상대적으로 더 강하하여, 블랭크재(S)를 프레스 가공(드로잉 가공)하여 오목부(4)를 성형한다(도 6b 참조).

오목부(4)의 성형이 완료되었을 때, 블랭크재(S)의 오목부(4)는, 중앙 펀치(21)의 펀치 단면과 중앙 다이(24)의 오목부(24A) 사이에 끼워져 구속된다. 즉, 제1 중간 프레스 가공이 완료되었을 때, 블랭크재(S)는, 펀치(21~23)와, 중앙 다이(24) 및 블랭크 홀더(25) 사이에 끼워진다.

계속해서, 제2 중간 프레스 가공을 실시하여, 중간 성형품(1A)의 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)를 성형한다(제2 중간 프레스 가공 공정). 구체적으로는, 중앙 펀치(21) 및 중간 펀치(22)와, 중앙 다이(24)로 블랭크재(S)를 사이에 끼운 채로, 또한, 외측 펀치(23) 및 블랭크 홀더(25)로 블랭크재(S)를 사이에 끼운 채로, 중앙 펀치(21), 중간 펀치(22) 및 중앙 다이(24)에 대해 외측 펀치(23) 및 블랭크 홀더(25)를 상대적으로 강하시켜, 블랭크재(S)에 대해 프레스 가공을 실시한다(도 6c 참조). 이 때, 블랭크재(S)에 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)가 성형되어, 중간 성형품(1A)이 성형된다.

중간 프레스 가공 공정에서는, 제1 중간 프레스 가공 공정에서 오목부(4)를 성형하고, 다음에 계속되는 제2 중간 프레스 가공 공정에서 오목부(4)의 외측에 배치되는 가장자리부(3A), 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)를 성형한다. 만일, 오목부(4)의 성형보다 전에, 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)를 성형한 경우, 블랭크재(S) 중, 제1 세로벽부(5A)보다 내측의 부분에서는, 재료가 끌어당겨진 상태가 된다. 재료가 끌어당겨진 상태로, 중앙 펀치(21)를 강하시키면, 중앙 다이(24)의 오목부(24A)로 끌어들이는 재료가 부족해진다. 즉, 오목부(4)의 성형에 필요한 재료가 부족해진다. 그 때문에, 중간 성형품(1A)의 오목부(4)의 판두께가 변동되거나, 오목부(4)에 균열이 발생한다. 본 실시 형태의 중간 프레스 가공 공정에서는, 제1 중간 프레스 가공 공정에 있어서 오목부(4)를 성형하고, 그 후, 제2 중간 프레스 가공 공정에서 오목부(4)보다 외측의 가장자리부(3), 제1 세로벽부(5A), 및, 중간 플랜지부(7A)를 성형한다. 이 경우, 제1 중간 프레스 가공 공정에 있어서, 중앙 다이(24)의 오목부(24A)로 끌어들일 수 있는 재료가 충분히 있다. 그 때문에, 오목부(4)가 성형되기 쉽다. 또한, 제1 중간 프레스 가공 공정에서 오목부(4)를 성형한 후, 중앙 펀치(21), 중간 펀치(22) 및 중앙 다이(24)로 오목부(4)가 형성된 블랭크재(S)를 사이에 끼우고 구속한 채로, 외측 펀치(23) 및 블랭크 홀더(25)에 의해 프레스 가공을 실시하여, 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)를 성형하여, 중간 성형품(1A)을 제조한다. 그 때문에, 중간 성형품(1A)에 있어서, 주름이나 균열 등의 결함의 발생이 억제된다.

또한, 도 6a에 있어서, 중앙 펀치(21), 중간 펀치(22) 및 외측 펀치(23)가 블랭크재(S)의 상표면에 접촉했을 때, 중간 펀치(22)의 펀치 단면과 중앙 다이(24)의 가장자리부(24B)의 단면의 간격(갭), 및, 외측 펀치(23)의 펀치 단면과 블랭크 홀더(25)의 단면의 간격(갭)은, 각각, 블랭크재(S)의 판두께에 0.1mm 정도(보다 구체적으로는 예를 들면 0.05~0.3mm)의 가산 치수를 더한 갭 치수로 유지되는 것이 바람직하다. 이 갭 치수는 예를 들면, 다음의 구성에 의해 실현될 수 있다. 중앙 다이(24)의 가장자리부(24B)의 외측 가장자리, 및/또는, 블랭크 홀더(25)의 단면의 외측 가장자리의 일부에 스페이서(도시하지 않음)를 설치한다. 스페이서는 상기 가산 치수의 두께를 가지며, 중간 펀치(22)의 펀치 단면 및/또는 외측 펀치(23)의 펀치 단면과 접촉한다. 이것에 의해, 블랭크재(S)는, 중간 펀치(22)의 펀치 단면과 중앙 다이(24)의 가장자리부(24B)의 단면의 간격(갭), 및, 외측 펀치(23)의 펀치 단면과 블랭크 홀더(25)의 단면의 간격(갭)에, 느슨하게 끼워진 상태로 접촉한다. 그 때문에, 제1 중간 프레스 가공에 있어서 오목부(4)를 성형하는 경우, 중앙 다이(24)의 오목부(24A)에 재료를 끌어들이기 쉽다. 도 6b에 있어서도 마찬가지이다. 단, 이 갭에 의해 주름이 생기기 쉬워지는 경우, 갭을 설치하지 않고, 주름이 발생하지 않을 정도로 블랭크재(S)에 대해 끼워넣는 힘을 가해도 된다.

[제2 실시 형태]

제1 실시 형태에서는, 1대의 중간 프레스 가공 장치(20)를 이용하여 제1 중간 프레스 가공 공정 및 제2 중간 프레스 가공 공정을 실시했다. 그러나, 제1 중간 프레스 가공 공정 및 제2 중간 프레스 가공 공정을 별개의 중간 프레스 가공 장치(별개의 금형)를 이용하여 실시하고, 블랭크재(S)를 중간 성형품(1A)으로 성형해도 된다. 이하, 2대의 중간 프레스 가공 장치를 이용한 프레스 가공 공정의 제2 실시 형태를 설명한다.

본 실시 형태에 의한 중간 프레스 가공 공정도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 블랭크재 배치 공정과, 제1 중간 프레스 가공 공정과, 제2 중간 프레스 가공 공정을 포함한다.

도 7a는, 제1 중간 프레스 가공 공정에 이용되는 제1 중간 프레스 가공 장치(30)의 모식도이다. 도 7a를 참조하여, 제1 중간 프레스 가공 장치(30)는, 일반적인 프레스 가공 장치이다. 제1 중간 프레스 가공 장치(30)는, 상형으로서 중앙 펀치(31)와, 블랭크 홀더(33)를 구비하고, 하형으로서 다이(32)를 구비한다.

중앙 펀치(31)의 펀치 단면은, 중간 성형품(1A)의 천판부(2)의 오목부(4)의 저면부(4A)에 대응하는 형상을 가지며, 중앙 펀치(31) 중, 펀치 단면에 인접하는 펀치 측면은, 천판부(2)의 오목부(4)의 측면부(4B)에 대응하는 형상을 가진다.

블랭크 홀더(33)는, 중앙 펀치(31)의 외측이며, 중앙 펀치(31)의 옆에 배치된다. 중앙 펀치(31) 및 블랭크 홀더(33)는, 상형 홀더(34)에 지지되어 있다. 블랭크 홀더(33)와 상형 홀더(34) 사이에는, 도시하지 않은 가압 부재가 배치되며, 블랭크 홀더(33)는 가압 부재에 의해 중앙 펀치(31)에 대해 상대적으로 승강 가능하게 상형 홀더(34)에 지지된다. 가압 부재는 제1 실시 형태의 중간 프레스 가공 장치(20)의 가압 부재와 동일하다.

상형 홀더(34)는, 도시하지 않은 승강 장치(슬라이드)에 부착되어 있다. 중앙 펀치(31) 및 블랭크 홀더(33)는, 각각 개별적으로 승강하는 슬라이드에 부착되어도 된다.

다이(32)는, 단면 중 중앙 펀치(31)의 단면과 대향하는 부분에 개구부를 가진다. 다이(32)의 단면 중, 개구부 이외의 부분은, 블랭크 홀더(33)의 단면과 대향한다. 다이(32)는, 하형 홀더(35)에 지지된다.

본 실시 형태의 중간 프레스 가공 공정에서는, 처음에, 제1 중간 프레스 가공 장치(30)의 다이(32)의 단면에 블랭크재(S)를 배치한다(블랭크재 배치 공정). 이 때, 블랭크재(S)는, 중앙 펀치(31) 및 블랭크 홀더(33)와, 다이(32) 사이에 배치된다.

이 때, 일례로서, 중앙 펀치(31)의 단면과 블랭크 홀더(33)의 단면은, 대략 동일한 평면 내에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 중앙 펀치(31)의 단면과 블랭크 홀더(33)의 단면은 대략 동일한 높이에 배치되어 있다.

계속해서, 제1 중간 프레스 가공 공정을 실시한다. 상형 홀더(34)를 도시하지 않은 슬라이드에 의해 강하시킨다. 상형 홀더(34)의 강하를 계속하면, 중앙 펀치(31)의 단면 및 블랭크 홀더(33)의 단면이 블랭크재(S)와 접촉한다(도 7b 참조). 이 때, 블랭크재(S)가, 블랭크 홀더(33)와 다이(32) 사이에 끼워진다.

블랭크재(S)가 블랭크 홀더(33)와 다이(32) 사이에 끼워진 후, 상형 홀더(34)를 블랭크 홀더(33)에 대해 상대적으로 더 강하시킨다. 이 때, 블랭크 홀더(33)가 블랭크재(S)를 사이에 끼운 채로, 중앙 펀치(31)가 더 강하하여 블랭크재(S)에 밀어넣어져, 오목부(4)를 성형한다(도 7c 참조). 본 실시 형태의 제1 중간 프레스 가공 공정은, 상술한 주지의 방법에 의해 블랭크재(S)를 프레스 가공한다. 그 때문에, 다이(32) 및 블랭크 홀더(33)의 동작의 상세 설명은 생략한다.

제1 중간 프레스 가공 공정에 의해 블랭크재(S)에 오목부(4)를 성형한 후, 제2 중간 프레스 가공 공정을 실시한다. 도 8a~도 8c는, 본 실시 형태의 제2 중간 프레스 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 8a는, 오목부(4)가 성형된 블랭크재(S)를 제2 중간 프레스 가공 장치(40)에 배치하는 공정을 나타낸다. 도 8b는, 오목부(4)가 성형된 블랭크재(S)를 끼워넣는 공정을 나타낸다. 도 8c는, 중간 성형품(1A)을 성형하는 공정을 나타낸다.

도 8a를 참조하여, 제2 중간 프레스 가공 공정에서 사용되는 제2 중간 프레스 가공 장치(40)는, 상형으로서 중앙 펀치(41)와, 외측 펀치(42)를 구비하고, 하형으로서 중앙 다이(43)와, 블랭크 홀더(44)를 구비한다.

중앙 펀치(41)의 펀치 단면 형상은, 중간 성형품(1A)의 천판부(2)(오목부(4) 및 가장자리부(3))의 형상에 대응한다. 외측 펀치(42)는, 중앙 펀치(41)의 외측이며, 중앙 펀치(41)의 옆에 배치된다. 외측 펀치(42)는 중앙 펀치(41)와의 사이에 클리어런스를 가진다. 본 예에서는, 외측 펀치(42)의 단면은 평탄하다.

중앙 다이(43)의 단면 형상은, 중간 성형품(1A)의 천판부(2)(오목부(4) 및 가장자리부(3))의 형상에 대응하고, 중앙 다이(43)의 단면과 연결되는 측면 부분의 형상은, 중간 성형품(1A)의 제1 세로벽부(5A)의 형상에 대응한다. 중앙 다이(43)의 단면은, 중앙 펀치(41)의 펀치 단면에 대향한다. 블랭크 홀더(44)는, 중앙 다이(43)의 외측이며 중앙 다이(43)의 옆에 배치된다. 블랭크 홀더(44)는 중앙 다이(43)와의 사이에 클리어런스를 가진다. 본 예에서는, 블랭크 홀더(44)의 단면은 평탄하고, 외측 펀치(42)의 단면과 대향한다.

도 8a에 나타내는 바와 같이, 중앙 펀치(41) 및 외측 펀치(42)는, 상형 홀더(45)에 지지된다. 중앙 펀치(41)와 상형 홀더(45) 사이에는, 도시하지 않은 가압 부재가 설치된다. 가압 부재는 제1 실시 형태의 가압 부재와 동일하다. 중앙 펀치(41)는, 외측 펀치(42)에 대해 상대적으로 승강 가능하게 상형 홀더(45)에 지지되어 있다. 상형 홀더(45)는, 도시하지 않은 승강 장치(슬라이드)에 부착된다.

중앙 다이(43) 및 블랭크 홀더(44)는, 하형 홀더(46)에 지지된다. 블랭크 홀더(44)와 하형 홀더(46) 사이에는 도시하지 않은 가압 부재가 설치된다. 블랭크 홀더(44)는, 중앙 다이(43)에 대해 상대적으로 승강 가능하게 하형 홀더(46)에 지지된다.

제2 중간 프레스 가공 장치(40)는, 도 8a에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제2 중간 프레스 가공 장치(40)에 있어서, 중앙 펀치(41) 및 외측 펀치(42)가, 각각 개별적으로 승강하는 슬라이드에 부착되어도 된다.

도 8a에 나타내는 바와 같이, 오목부(4)가 성형된 블랭크재(S)를 제2 중간 프레스 가공 장치(40)의 중앙 다이(43) 및 블랭크 홀더(44)의 단면 상에 배치한다. 이 때, 중앙 다이(43)의 단면 중 오목부(4)에 대응하는 부분에는, 제1 중간 프레스 가공 공정에서 블랭크재(S)에 형성된 오목부(4)가 접촉한다. 또한, 중앙 다이(43)의 단면 중 가장자리부(3)에 대응하는 부분과, 블랭크 홀더(44)의 단면은, 대략 동일한 평면 내에 배치되며, 대략 동일한 높이에 배치되어 있다. 따라서, 제1 중간 프레스 가공 후의 블랭크재(S) 중, 오목부(4) 이외의 부분은, 중앙 다이(43)의 단면 중 가장자리부(3)에 대응하는 부분과, 블랭크 홀더(44)의 단면에 접촉한다. 한편, 중앙 펀치(41)의 단면 중, 가장자리부(3)에 대응하는 부분과, 외측 펀치(42)의 단면은, 대략 동일한 평면 내에 배치되며, 대략 동일한 높이에 배치되어 있다.

오목부(4)가 성형된 블랭크재(S)를 중앙 다이(43) 및 블랭크 홀더(44)에 배치한 후, 상형 홀더(45)를 강하시킨다. 그 결과, 도 8b에 나타내는 대로, 중앙 펀치(41)의 펀치 단면 및 외측 펀치(42)의 펀치 단면이, 블랭크재(S)와 접촉한다. 즉, 블랭크재(S) 중, 오목부(4)와 가장자리부(3)에 상당하는 부분이, 중앙 펀치(41) 및 중앙 다이(43) 사이에 끼워지고, 그 이외의 부분은, 외측 펀치(42) 및 블랭크 홀더(44) 사이에 끼워진다.

그 후, 상형 홀더(45)를 더 강하시킨다. 이 경우, 중앙 펀치(41) 및 중앙 다이(43)가 오목부(4) 및 가장자리부(3)를 포함하는 블랭크재(S)를 사이에 끼우고, 외측 펀치(42) 및 블랭크 홀더(44)가 블랭크재(S)를 사이에 끼운 채로, 외측 펀치(42) 및 블랭크 홀더(44)가, 중앙 펀치(41) 및 중앙 다이(43)에 대해 상대적으로 강하한다. 그 때문에, 블랭크재(S)가 프레스 가공되어, 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)가 성형되고, 중간 성형품(1A)이 제조된다(도 8c). 요컨데, 블랭크재(S)의 오목부(4) 및 가장자리부(3)가 구속된 채로, 프레스 가공이 실시되어, 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)가 성형된다.

제2 실시 형태에 있어서도, 블랭크재(S)에 대해 처음에 오목부(4)를 성형하고, 그 후, 오목부(4)보다 외측에 배치되는 가장자리부(3), 제1 세로벽부(5A) 및 중간 플랜지부(7A)를 성형한다. 그 때문에, 제1 실시 형태와 동일한 이유에 의해, 중간 성형품(1A)에 주름이나 균열 등의 결함이 발생하기 어렵다.

또한, 도 7b에 있어서, 중앙 펀치(31)의 단면 및 블랭크 홀더(33)의 단면이 블랭크재(S)와 접촉했을 때, 블랭크 홀더(33)의 단면과 다이(32)의 단면의 간격(갭)은, 블랭크재(S)의 판두께에 0.1mm 정도(보다 구체적으로는 예를 들면 0.05~0.3mm)의 가산 치수를 더한 치수로 유지되는 것이 바람직하다. 이 갭 치수는 예를 들면, 다음 구성에 의해 실현될 수 있다. 다이(32)의 단면의 외측 가장자리의 일부에 스페이서(도시하지 않음)를 설치한다. 스페이서는 상기 가산 치수의 두께를 가지며, 블랭크 홀더(33)와 접촉한다. 이것에 의해, 블랭크재(S)는, 다이(32)와 블랭크 홀더(33) 사이에 느슨하게 끼워진 상태로 접촉한다. 단, 이 갭에 의해 주름이 생기기 쉬워지는 경우, 갭을 설치하지 않고, 주름이 발생하지 않을 정도로 블랭크재(S)에 대해 끼워넣는 힘을 가해도 된다.

마찬가지로, 도 8b에 있어서, 중앙 펀치(41)의 단면 및 외측 펀치(42)의 단면이, 블랭크재(S)와 접촉했을 때, 외측 펀치(42)의 단면과 블랭크 홀더(44)의 단면의 간격(갭)은, 블랭크재(S)의 판두께에 0.1mm 정도(보다 구체적으로는 예를 들면 0.05~0.3mm)의 가산 치수를 더한 치수로 유지되는 것이 바람직하다. 이 갭 치수는 예를 들면, 다음 구성에 의해 실현될 수 있다. 블랭크 홀더(44)의 단면의 외측 가장자리의 일부에 스페이서(도시하지 않음)를 설치한다. 스페이서는 상기 가산 치수의 두께를 가지며, 외측 펀치(42)와 접촉한다. 이것에 의해, 블랭크재(S)는, 외측 펀치(42)와 블랭크 홀더(44) 사이에 느슨하게 끼워진 상태로 접촉한다.

상술한 중간 프레스 가공 공정에서는, 냉간으로 프레스 가공을 실시해도 되고, 온간으로 프레스 가공을 실시해도 된다. 여기서 말하는 냉간이란 상온(25℃ 정도)을 의미한다. 또, 온간이란, 블랭크재(S)의 소재인 강판의 100℃~A₁ 변태점 미만의 온도를 의미한다. 또, 블랭크재(S)를 A₁ 변태점 이상으로 가열하여, 열간으로 프레스 가공을 실시해도 된다. 여기서 말하는 열간이란, A₁ 변태점 이상을 의미한다.

[가열 공정 및 최종 프레스 가공 공정]

중간 프레스 가공 공정에 의해 제조된 중간 성형품(1A)을, 가열 공정에서 가열한다. 또한, 가열된 중간 성형품(1A)에 대해, 최종 프레스 가공 장치를 이용하여, 가열된 중간 성형품(1A)에 프레스 가공을 실시하면서 담금질을 실시하여(즉, 핫 스탬핑을 실시하여), 패널형 성형품(1)을 제조한다. 이하, 가열 공정 및 최종 프레스 가공 공정에 대해서 상세히 서술한다.

[가열 공정]

가열 공정에서는, 가열 장치를 이용하여 중간 성형품(1A)을 가열한다. 예를 들면, 도 9에 나타내는 대로, 중간 성형품(1A)을 배치식의 가열로(60)에 장입하여 가열한다. 가열 공정에서는, 중간 성형품(1A)을, 중간 성형품(1A)의 소재의 강판을 A₁ 변태점 이상으로 가열하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 A₃ 변태점 이상으로 가열한다. 바람직한 가열 온도는 700℃ 이상이며, 더 바람직하게는 900℃ 이상이다. 가열 온도의 바람직한 상한은 980℃이다. 배치식의 가열로를 이용하는 방법 이외에서는, 통전에 의해 가열해도 된다.

중간 성형품(1A)을 A₁ 변태점 이상으로 가열하면, 후술하는 핫 스탬핑(담금질) 후의 미크로 조직이 마텐자이트를 포함한다. 그 때문에, 패널형 성형품의 강도가 높아진다. 가열 온도는, 소재의 강종 및 성형 난이도 등에 따라 적당히 설계 가능하다. 가열 후, 중간 성형품(1A)을 가열로(60)로부터 추출하고, 핫 스탬핑 공정을 실시한다.

[최종 프레스 가공 공정]

본 예에서는, 최종 프레스 가공 공정에 있어서, 최종 프레스 가공 장치를 이용하여, 가열된 중간 성형품(1A)에 대해 핫 스탬핑을 실시한다. 이것에 의해, 도어 이너 패널로 대표되는 패널형 성형품(1)이 제조된다.

핫 스탬핑이란, 가열된 중간 성형품(1A)에 대해, 프레스 가공을 실시하면서 급냉하여 담금질을 실시하는 것을 의미한다. 핫 스탬핑에 의해, 강판을 소재로 하는 패널형 성형품(1)의 미크로 조직이 마텐자이트를 포함하며, 패널형 성형품(1)의 강도가 높아진다.

[최종 프레스 가공 장치]

도 10a는, 최종 프레스 가공 공정에서 이용하는 최종 프레스 가공 장치(50)의 모식도이다. 도 10a를 참조하여, 최종 프레스 가공 장치(50)는, 상형으로서 중앙 펀치(51)와, 외측 펀치(52)를 구비하고, 하형으로서 중앙 다이(53)와, 블랭크 홀더(54)를 구비한다.

중앙 펀치(51)의 펀치 단면 형상은, 패널형 성형품(1)의 천판부(2)(오목부(4) 및 가장자리부(3))에 대응하고, 펀치 단면 근방의 측면 형상은, 제1 세로벽부(5A)의 형상에 대응한다. 외측 펀치(52)는, 중앙 펀치(51)의 외측이며, 중앙 펀치(51)의 옆에 배치된다. 외측 펀치(52)는, 중앙 펀치(51)와의 사이에 클리어런스를 가진다. 본 예에서는, 외측 펀치(52)의 단면(52A)은 대략 평탄하고, 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)과 대향한다.

중앙 다이(53)는, 단면(53A)과, 측면(53c)을 포함한다. 단면(53A)은, 오목부(531)와, 가장자리부(532)와, 세로벽부(533)와, 단차면부(534)를 포함한다. 오목부(531)의 형상은, 패널형 성형품(1)의 오목부(4)의 형상에 대응한다. 가장자리부(532)는, 오목부(531)의 외측이며, 오목부(531)에 인접해서 배치된다. 가장자리부(532)는, 오목부(531)와 연결되어 있다. 가장자리부(532)의 형상은, 패널형 성형품(1)의 가장자리부(3)의 형상에 대응한다. 세로벽부(533)는, 가장자리부(532)의 외측 가장자리로부터 하방으로 연장되어 있다. 세로벽부(533)의 형상은, 패널형 성형품(1)의 제1 세로벽부(5A)에 대응한다. 단차면부(534)는, 세로벽부(533)의 외측이며, 세로벽부(533)의 하단에 연결되어 있다. 단차면부(534)의 형상은, 패널형 성형품(1)의 단차부(6)의 형상에 대응한다. 따라서, 단차면부(534)와 가장자리부(532) 사이의 높이는, 패널형 성형품(1)의 단차 높이(H1)에 상당한다.

측면(53c)은, 단차면부(534)의 외측 가장자리로부터, 최종 프레스 가공 장치(50)의 하방으로 연장된다. 측면(53c)의 형상은, 패널형 성형품(1)의 제2 세로벽부(5B)의 형상에 대응한다. 중앙 다이(53)의 단면(53A)은, 중앙 펀치(51)의 단면과 대향한다.

블랭크 홀더(54)는, 중앙 다이(53)의 외측이며, 중앙 다이(53)의 옆에 배치된다. 블랭크 홀더(54)는, 중앙 다이(53)와의 사이에 클리어런스를 가진다. 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)은 평탄하다. 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)은, 외측 펀치(52)의 단면(52A)과 대향한다.

중앙 펀치(51) 및 외측 펀치(52)는, 상형 홀더(55)에 지지된다. 중앙 펀치(51)는, 외측 펀치(52)에 대해 상대적으로 승강 가능하게 상형 홀더(55)에 부착된다. 예를 들어, 중앙 펀치(51)는, 도시하지 않은 가압 부재를 통하여, 상형 홀더(55)에 지지된다. 그러나, 예를 들면, 중앙 펀치(51) 및 외측 펀치(52)가, 각각 개별적으로 승강 가능하게 상형 홀더(55)에 부착되어도 된다. 상형 홀더(55)는, 도시하지 않은 승강 장치(슬라이드)에 부착되어 있으며, 승강 가능하다.

중앙 다이(53) 및 블랭크 홀더(54)는, 하형 홀더(56)에 지지된다. 블랭크 홀더(54)는, 중앙 다이(53)에 대해 상대적으로 승강 가능하게 하형 홀더(56)에 지지된다. 예를 들어, 블랭크 홀더(54)는, 도시하지 않은 가압 부재를 통하여 하형 홀더(56)에 지지된다. 그러나, 중앙 다이(53) 및 블랭크 홀더(54)가, 각각 개별적으로 승강 가능하게 하형 홀더(56)에 부착되어도 된다.

도 10a에 나타내는 대로, 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)의 초기 높이는, 중앙 다이(53)의 단차면부(534)의 높이보다 낮다. 예를 들어, 초기(프레스 가공 전)에서의 단면(54A)의 높이와 단차면부(534)의 높이는, 도 10a에 나타내는 초기 높이차(h0)가 형성된다. 초기 높이차(h0)는 예를 들어, 1.0~5.0mm이다.

상술한 최종 프레스 가공 장치(50)를 이용한 최종 프레스 가공 공정은, 다음의 전 공정 및 후 공정을 포함한다.

전 공정：중앙 다이(53) 상에 중간 성형품(1A)을 배치하고, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼우고, 또한, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운다.

후 공정：중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로의 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 대해, 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로의 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)를 상대적으로 이동시켜, 패널형 성형품(1)을 제조한다.

전 공정에서 중간 성형품(1A)의 중앙부를 중앙 다이(53) 및 중앙 펀치(51) 사이에 끼우면서, 후 공정에서 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로의 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)를 상대적으로 이동시켜 프레스 가공을 실시함으로써, 패널형 성형품(1)에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

최종 프레스 가공 공정에서 핫 스탬핑을 실시하는 경우는 또한, 상기 전 공정은, 다음의 제1 공정과, 제2 공정을 포함한다.

제1 공정：중간 성형품(1A)을 배치하고, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼우고, 또한, 외측 펀치(52)를 중간 성형품(1A)에 접촉시킨다.

제2 공정：외측 펀치(52)를 중간 성형품(1A)에 접촉시킨 후, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로, 또한, 블랭크 홀더(54)를 중간 성형품과 접촉시키고, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운다.

제1 공정 및 제2 공정을 실시하여, 외측 펀치(52)가 접촉할 때까지 블랭크 홀더(54)를 중간 성형품(1A)과 접촉시키지 않음으로써, 후 공정에서 프레스 가공을 실시하기 전에 중간 성형품(1A)의 프레스 가공을 실시하는 부분의 온도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 후 공정의 프레스 가공 시에 있어서, 중간 성형품(1A)의 가공성을 유지하면서, 충분한 담금질성을 확보할 수 있다. 이하, 전 공정, 후 공정에 대해서 설명한다.

[전 공정]

본 예와 같이 최종 프레스 가공 공정에 있어서 핫 스탬핑을 실시하는 경우, 전 공정은, 상기 제1 공정 및 제2 공정을 포함한다.

[제1 공정]

제1 공정에서는, 처음에, 도 10b에 나타내는 대로, 가열 공정에서 가열된 중간 성형품(1A)을 최종 프레스 가공 장치(50)의 중앙 다이(53) 및 블랭크 홀더(54) 상에 배치한다.

중간 성형품(1A)을 중앙 다이(53) 상에 배치했을 때, 중앙 다이(53)의 단면(53A)의 오목부(531)는 중간 성형품(1A)의 오목부(4)와 접촉하고, 중앙 다이(53)의 단면(53A)의 가장자리부(532)는 중간 성형품(1A)의 가장자리부(3)와 접촉하며, 중앙 다이(53)의 단면(53A)의 세로벽부(533)는 중간 성형품(1A)의 제1 세로벽부(5A)와 접촉한다. 그리고, 중앙 다이(53)의 단면(53A)의 단차면부(534)는, 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지부(7A)와 접촉한다.

한편, 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)은, 초기 높이차(h0)만큼 단차면부(534)보다 낮게 배치되어 있다. 그 때문에, 중간 성형품(1A)을 중앙 다이(53) 상에 배치했을 때, 중간 성형품(1A)은 블랭크 홀더(54)에 접촉하지 않고 중앙 다이(53)에 배치된다.

중앙 다이(53) 상에 중간 성형품(1A)을 배치한 후, 중앙 펀치(51) 및 외측 펀치(52)를 강하시킨다. 이 때, 중앙 펀치(51)의 펀치 단면 중, 패널형 성형품(1)의 단차부(6)에 상당하는 단면 부분과, 외측 펀치(52)의 단면(52A)이 거의 동일한 높이를 유지한 채로 강하한다.

중앙 펀치(51) 및 외측 펀치(52)를 강하시켜, 도 10c에 나타내는 대로, 중앙 펀치(51)와 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운다. 이 때, 중앙 펀치(51)가 중간 성형품(1A)과 접촉하는 것과 거의 동시에, 외측 펀치(52)의 단면(52A)이 중간 성형품(1A)(의 중간 플랜지부(7A))에 접촉한다. 이 때, 도 10c에 나타내는 대로, 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)은 중간 성형품(1A)에 접촉하고 있지 않다. 즉, 제1 공정에서는, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼우고, 또한, 블랭크 홀더(54)를 중간 성형품(1A)과 접촉시키지 않고 외측 펀치(52)를 중간 성형품에 접촉시킨다.

이 때, 중간 플랜지부(7A)가 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)과 접촉하지 않기 때문에, 프레스 가공이 실시되기 전에, 중간 플랜지부(7A)의 온도가 저하되기 어렵다. 따라서, 프레스 가공 전의 중간 성형품(1A)의 온도의 저하를 억제할 수 있어, 양호한 가공성을 유지할 수 있다.

초기 높이차(h0)는, 바람직하게는, 1.0~5.0mm이다. 초기 높이차(h0)가 1.0mm 이상이면, 외측 펀치(52)를 중간 성형품(1A)에 접촉시켰을 때, 블랭크 홀더(54)와 중간 성형품(1A) 사이에 충분한 간극을 확보할 수 있다. 이 경우, 외측 펀치(52)의 단면(52A)이 중간 성형품(1A)과 접촉하기 전에, 중간 성형품(1A)이 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)에 접촉하지 않는다. 그 때문에, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)가 중간 성형품(1A)을 사이에 끼우고 프레스 가공을 실시하기 전에, 중간 성형품(1A)의 온도가 저하되는 것을 충분히 억제할 수 있다. 그 결과, 중간 성형품(1A)의 가공성의 저하를 억제할 수 있으며, 또한, 충분한 담금질을 실시할 수 있다.

초기 높이차가 5.0mm 이하이면, 블랭크 홀더(54)와 중간 성형품(1A)의 간극이 너무 커지지 않고, 적절한 간극 간격이 된다. 그 때문에, 외측 펀치(52)가 중간 성형품(1A)과 접촉하고 나서 중간 성형품(1A)이 블랭크 홀더(54)에 접촉할 때까지의 시간을 짧게 할 수 있어, 프레스 가공에 의한 주름 등이 더 발생하기 어려워진다.

초기 높이차(h0)는 1.0~5.0mm에 한정되지 않는다. 도 10c에 나타내는 대로, 외측 펀치(52)의 단면(52A)을 중간 성형품(1A)과 접촉시켰을 때에, 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)이 중간 성형품(1A)에 접촉하지 않으면, 초기 높이차(h0)는 특별히 한정되지 않는다.

[제2 공정]

중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)가 중간 성형품(1A)을 사이에 끼우고, 외측 펀치(52)를 중간 성형품(1A)에 접촉시킨 후, 제2 공정에서는, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로, 또한, 블랭크 홀더(54)를 중간 성형품(1A)과 접촉시켜 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운다(도 10d 참조).

본 예에서는, 외측 펀치(52)를 중간 성형품(1A)에 접촉시킨 후, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로, 외측 펀치(52)를 중앙 펀치(51)에 대해 상대적으로 강하시킨다. 이것에 의해, 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지부(7A)가 약간 변형되고, 그 결과, 중간 플랜지부(7A)가 외측 펀치(52)의 단면(52A) 뿐만이 아니라, 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)과도 접촉한다. 이것에 의해, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해, 중간 성형품(1A)(의 중간 플랜지부(7A))를 사이에 끼운다.

이상대로, 외측 펀치(52)가 중간 성형품(1A)에 접촉할 때까지, 블랭크 홀더(54)는 중간 성형품(1A)과 접촉하지 않는다. 바꾸어 말하면, 외측 펀치(52)가 중간 성형품(1A)과 접촉한 후(예를 들면, 외측 펀치(52)가 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지부(7A)와 접촉하고 나서 외측 펀치(52)가 더 1.0~5.0mm 강하한 후), 블랭크 홀더(54)가 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지부(7A)와 접촉한다. 이것에 의해, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운다.

[후 공정]

전 공정(의 제2 공정)에 있어서 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지부(7A)를 사이에 끼운 후, 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로의 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 대해, 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로의 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)를 상대적으로 이동시켜, 도 10e에 나타내는 대로, 제2 세로벽부(5B) 및 플랜지부(7)를 성형하여, 패널형 성형품(1)을 성형한다. 본 예에서는, 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로의 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)를 더 강하시켜, 프레스 가공(핫 스탬핑)을 실시한다. 그리고, 외측 펀치(52)가 중간 플랜지부(7A)와 접촉하고 나서 패널형 성형품(1)의 제2 세로벽부(5B)의 높이에 상당하는 거리까지 외측 펀치(52)를 강하시켰을 때, 외측 펀치(52)의 강하를 정지시킨다. 이상의 공정에 의해, 패널형 성형품(1)이 제조된다.

또한, 중앙 펀치(51), 외측 펀치(52), 중앙 다이(53) 및 블랭크 홀더(54)의 내부에는, 물 등의 냉각 매체가 순환되고 있다. 그 때문에, 프레스 가공 중의 중간 성형품(1A)은 급냉된다. 즉, 최종 프레스 가공 공정에서는, 중간 성형품(1A)을, 프레스 가공하면서 급냉(담금질)한다.

상술한 대로, 최종 프레스 가공 공정에서는, 중간 성형품(1A)을 프레스 가공하면서 담금질한다. 그 때문에, 패널형 성형품(1)의 미크로 조직은 마텐자이트를 함유한다. 그 때문에, 고강도의 패널형 성형품(1)을 제조할 수 있다.

본 실시의 형태에서는 또한, 전 공정에 있어서, 처음에, 외측 펀치(52)를 중간 성형품(1A)과 접촉시킨 후(제1 공정), 블랭크 홀더(54)를 중간 성형품(1A)과 접촉시킨다(제2 공정). 만일, 중간 성형품(1A)을 중앙 다이(53)에 배치했을 때, 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)이 중앙 다이(53)의 단차면부(534)와 동일한 높이이면, 프레스 가공을 받을 예정인 중간 플랜지부(7A)에 블랭크 홀더(54)가 접촉되어 버린다. 이 경우, 외측 펀치(52)가 중간 플랜지부(7A)와 접촉하기 전에, 중간 플랜지부(7A)의 온도는 저하되어 버린다. 그 때문에, 프레스 가공이 곤란해진다. 또, 충분한 담금질을 실시하는 것이 곤란해진다.

이에 반해, 본 실시 형태에서는, 중간 성형품(1A)을 중앙 다이(53) 상에 배치했을 때, 블랭크 홀더(54)를 중간 성형품(1A)에 접촉시키지 않는다. 그리고, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼우고, 또한, 외측 펀치(52)를 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지부(7A)에 접촉시킨 후, 블랭크 홀더(54)를 중간 플랜지부(7A)에 접촉시킨다. 그 때문에, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해 프레스 가공이 실시되기 전에, 중간 플랜지부(7A)의 온도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 중간 플랜지부(7A)의 온도 저하에 기인해 중간 성형품(1A)의 가공성이 저하되는 것을 억제할 수 있어, 중간 성형품(1A)에 대해 충분한 담금질을 실시하기 쉬워진다.

또한, 외측 펀치(52)와 블랭크 홀더(54)로 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지부(7A)를 사이에 끼운 상태에 있어서, 외측 펀치(52)의 단면(52A)과 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)의 간격(갭)이, 중간 성형품(1A)의 판두께에 0.1mm 정도 가산한 치수(예를 들면, 중간 성형품(1A)의 판두께에 0.05~0.3mm 가산한 치수)로 유지되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 블랭크 홀더(54)는, 단면(54A)의 외측 가장자리의 일부에, 도시하지 않은 스페이서를 가진다. 스페이서는, 중간 성형품(1A)의 판두께에 0.1mm 정도 가산한 치수(예를 들면, 중간 성형품(1A)의 판두께에 0.05~0.3mm 가산한 치수)의 두께를 가진다. 그 때문에, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)가 중간 성형품(1A)을 사이에 끼웠을 때, 외측 펀치(52)는 블랭크 홀더(54)의 스페이서와 접촉한다. 그 때문에, 외측 펀치(52)와 블랭크 홀더(54)의 간극이 상기 치수가 된다. 이 경우, 외측 펀치(52)와 블랭크 홀더(54)에 의해, 중간 성형품(1A)은 느슨하게 끼워진 상태가 된다. 그 때문에, 프레스 가공 시에 중간 성형품(1A)이 과잉하게 구속되지 않고, 변형에 따라 재료가 끌어들여지기 쉽다. 그 때문에, 원활하게 프레스 가공이 실시된다.

또한, 핫 스탬핑 공정에 있어서, 단차부(6), 제2 세로벽부(5B), 및 플랜지부(7)를 성형할 때, 중간 성형품(1A)의 천판부(2)와, 중간 플랜지부(7A) 중 단차부(6)에 성형되는 영역이, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53) 사이에 끼워져 구속된다. 이것에 의해, 패널형 성형품(1)에 주름 등의 결함이 발생하기 어렵다. 이하, 이 점에 대해서 상세히 서술한다.

[균열, 및 주름의 억제]

도 11은, 종래의 최종 프레스 가공 장치에 의한 프레스 가공 중의 상태를 나타내는 단면도이다. 도 11에서는, 종래의 최종 프레스 가공 장치의 펀치의 단차면 부근을 확대해 나타낸다. 종래의 최종 프레스 가공 장치(200)에서는, 펀치(220)의 단차면부(220B) 및 기준 단면(220C)은 일체적으로 형성되어 있다. 그 때문에, 프레스 가공 중에 있어서, 펀치(220)의 단면부(220A) 및 단차면부(220B)가 다이(210)의 단면부(210A) 및 단차면부(210B)에 도달하는 것보다도 빨리, 펀치(220)의 기준 단면(220C)이 블랭크 홀더(230)의 단면(230C)에 도달한다. 이 때, 펀치(220)의 단차면부(220B)에 밀어넣어지는 블랭크재(S)의 영역(S1)은 구속되어 있지 않다. 즉, 블랭크재(S)의 영역(S1)은, 다이(210) 및 펀치(220)와 접촉되지 않는다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 다이(210) 및 펀치(220)가 블랭크재(S)를 가공하고 있는 동안, 블랭크재(S)는, 펀치(220)의 단면부(220A)측으로 끌어들여진다. 그 때문에, 블랭크재(S)의 재료가, 블랭크 홀더(230)와 펀치(220) 사이에 끼워지는 영역에서, 영역(S1)에 유입되기 쉽다. 영역(S1)에 재료가 유입된 상태로, 영역(S1)이 프레스되면, 영역(S1)에 주름이 발생하기 쉬워진다. 영역(S1)에 유입된 여분의 재료가 존재하기 때문이다. 또, 프레스 중에 있어서, 구속되어 있지 않은 영역(S1)은 장력을 받는다. 영역(S1)이 장력을 받은 상태로, 영역(S1)이 프레스되면, 영역(S1)에서 균열이 발생하기 쉬워진다. 블랭크재(S)의 판두께가 얇은 경우 특히, 균열이 발생하기 쉽다.

이에 반해, 본 실시 형태에서는, 프레스 가공 공정을, 중간 프레스 가공 공정과 최종 프레스 가공 공정의 2개로 분리한다. 그리고, 중간 프레스 가공 공정에 있어서, 패널형 성형품(1)의 단차부(6)의 높이까지 성형된 중간 성형품(1A)을 미리 성형한다. 또한, 최종 프레스 가공 공정에 있어서, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)의 오목부(4), 가장자리부(3), 제1 세로벽부(5A) 및 단차부(6)에 상당하는 영역을 사이에 끼우고 구속한 채로, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)가 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지부(7A)를 사이에 끼우고 프레스 가공을 실시한다. 이 경우, 중간 성형품(1A) 중, 프레스 가공되는 영역에 있어서, 구속되어 있지 않은 자유로운 영역(도 11 중의 영역(S1)과 같은 영역)이 극히 적다. 그 때문에, 주름이나 균열의 발생이 억제된다.

프레스 가공 공정을 중간 프레스 가공 공정과 최종 프레스 가공 공정으로 나누어 2단계로 실시하는 것에 의한 상기 주름 및 균열의 발생의 억제 효과는, 최종 프레스 가공 공정에서 핫 스탬핑을 실시했을 때에도 얻어지며, 후술과 같이, 제조 공정에 있어서 가열 공정을 생략하고, 최종 프레스 가공 공정에서 냉간 프레스를 실시한 경우에 있어서도, 마찬가지로 얻어진다.

또한, 최종 프레스 가공 공정에 있어서 핫 스탬핑을 실시하는 경우에, 상기 전 공정을, 제1 공정과 제2 공정으로 나누지 않고 실시해도 된다. 즉, 외측 펀치(52)가 중간 성형품(1A)과 접촉하기 전에, 블랭크 홀더(54)가 중간 성형품(1A)과 접촉해도 된다. 이 경우여도, 중간 프레스 가공 공정과 최종 프레스 가공 공정에서 2단계의 프레스 가공을 실시함으로써, 주름 등의 발생을 억제할 수 있다. 단, 최종 프레스 가공 공정에 있어서 핫 스탬핑을 실시하는 경우에는, 최종 프레스 가공 공정의 전 공정을, 상기 제1 공정 및 제2 공정으로 나누어 실시하는 것이 바람직하다. 핫 스탬핑 전의 중간 성형품(1A)의 프레스 가공 부분의 온도 저하를 억제할 수 있기 때문에, 핫 스탬핑 시의 중간 성형품(1A)의 가공성을 유지할 수 있으며, 또한, 담금질성을 충분히 확보할 수 있기 때문이다.

상술한 패널형 성형품(1)의 균열 및 주름의 억제는, 중간 프레스 가공 공정에 있어서, 블랭크재(S)를 중간 성형품(1A)으로 성형할 때에 있어서도 마찬가지이다. 중간 프레스 가공 공정에서는, 제2 중간 프레스 가공 공정에 있어서 블랭크재(S)에 가장자리부(3) 및 제1 세로벽부(5A)를 성형하는 경우, 제1 중간 프레스 가공 공정에서 이미 성형한 오목부(4) 및 가장자리부(3)에 성형되는 영역을 구속한다(도 6b 및 도 6c, 도 8b 및 도 8c 참조). 즉, 제2 중간 프레스 가공 공정에 있어서, 도 11 중의 블랭크재(S) 중의 S1 영역과 같은, 자유로운 영역이 적다. 따라서, 성형된 중간 성형품(1A)에 주름 등이 발생하기 어렵다.

상술한 대로, 중간 프레스 가공 공정에서는, 냉간으로, 중간 성형품(1A)을 성형해도 된다. 냉간 가공에 있어서도, 프레스 가공 시, 도 11 중의 S1 영역과 같은 자유로운 영역이 존재하면, 주름 등이 생기기 쉽다. 이에 반해, 본 실시 형태의 중간 프레스 가공 공정에서는, 상술한 대로, 제2 중간 프레스 가공 공정에 있어서, 오목부(4) 및 가장자리부(3)가 형성되는 영역을 구속하면서, 가장자리부(3) 및 제1 세로벽부(5A)를 성형한다. 따라서, 중간 프레스 가공 공정이 냉간에 의한 가공이어도, 온간으로 의한 가공이어도, 열간으로 의한 가공이어도, 중간 성형품(1A)에 주름 등이 발생하기 어렵다.

또한, 최종 프레스 가공 공정에 있어서, 핫 스탬핑을 실시하는 경우, 블랭크재(S)는 펀치, 다이, 및 블랭크 홀더와의 접촉에 의해 냉각된다. 그런데, 도 11과 같은 종래의 최종 프레스 가공 장치를 이용하여 핫 스탬핑을 실시하는 경우, 블랭크재(S)의 일부분(S1)은, 상술한 이유에 의해 냉각되지 않는다. 블랭크재(S)의 일부분(S1)은, 펀치(220)가 도 11에 나타내는 위치보다 더 강하했을 때, 냉각된다. 요컨데, 일체적으로 형성된 펀치(220)에 의해, 세로벽부에 단차를 가지는 패널형 성형품을 성형하는 경우, 상술한 바와 같이 블랭크재(S)의 일부분(S1)은 다른 부분보다 늦게 냉각된다.

블랭크재(S)의 냉각이 부분적으로 늦어진 경우, 블랭크재(S)에 강도, 연성차가 발생한다. 그 때문에, 최종 프레스 가공 공정에 있어서 핫 스탬핑을 실시하는 경우는 또한, 패널형 성형품에 균열, 주름 등이 발생하기 쉬워진다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 도어 이너 패널로 대표되는 패널형 성형품(1)의 서로 이웃하는 세로벽부(5)가 단형상이며, 단차부(6)를 가지는 경우, 특별히 균열, 주름 등이 발생하기 쉽다.

이에 반해, 본 실시 형태에서는, 상술한 대로, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)의 오목부(4), 가장자리부(3), 제1 세로벽부(5A) 및 단차부(6)에 상당하는 영역을 사이에 끼우고 구속한 채로, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)가 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지(7A)를 사이에 끼우고 프레스 가공을 실시한다. 이 경우, 중간 성형품(1A) 중, 프레스 가공되는 영역에 있어서, 구속되어 있지 않은 자유로운 영역이 적다. 그 때문에, 최종 프레스 가공 공정에 있어서 핫 스탬핑을 실시해도, 주름 등의 발생이 억제된다.

상술한 실시의 형태에서는, 성형되는 패널형 성형품(1)의 소재가 강판인 경우를 설명했다. 그러나, 본 실시 형태의 제조 방법은, 상술한 대로, 강판 이외의 금속판을 소재로 하는 패널형 성형품(1)의 제조에도 적용할 수 있다. 금속판은, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금, 복층 강판, 티탄, 마그네슘 등이다.

[최종 프레스 가공 공정에서 핫 스탬핑 대신에 냉간 프레스를 실시하는 경우]

상술한 실시의 형태에서는, 가열 공정을 실시하고, 최종 프레스 가공 공정에 있어서 핫 스탬핑을 실시했다. 그러나, 상기 제조 공정에 있어서, 중간 성형품(1A)에 대해 가열 공정을 생략하고, 최종 프레스 가공 공정에 있어서 냉간 프레스를 실시함으로써, 패널형 성형품(1)을 제조해도 된다. 블랭크재가 강판인 경우, 최종 프레스 가공 공정에 있어서 냉간 프레스를 실시하여 제조되는 패널형 성형품(1)의 인장 강도는 340MPa 이상이 바람직하다. 이하, 최종 프레스 가공 공정에 있어서, 냉간 프레스를 실시하는 경우에 대해서, 이하, 설명한다.

최종 프레스 가공 공정에 있어서 냉간 프레스를 실시하는 경우의 최종 프레스 가공 장치는, 도 10a에 나타내는 최종 프레스 가공 장치(50)와 동일한 구성을 구비한다. 단, 중앙 펀치(51), 외측 펀치(52), 중앙 다이(53), 및 블랭크 홀더(54) 내에 냉각 매체를 순환시키지 않아도 된다. 또, 냉간 프레스를 실시하는 경우, 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)은, 중앙 다이(53)의 단차면부(534)와 동일한 높이에 배치되어도 된다.

도 10a와 동일 구성의 최종 프레스 가공 장치를 이용하여 냉간 프레스에 의해 패널형 성형품(1)을 제조하는 제조 방법은, 준비 공정과, 중간 프레스 가공 공정과, 최종 프레스 가공 공정을 구비한다. 즉, 냉간 프레스를 실시하는 경우, 핫 스탬핑을 실시하는 경우와 비교해, 가열 공정이 생략된다.

최종 프레스 가공 공정은, 다음의 전 공정 및 후 공정을 포함한다.

전 공정：중앙 다이(53) 상에 (상온의) 중간 성형품(1A)을 배치하고, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼우고, 또한, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운다.

후 공정：중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로의 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 대해, 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로의 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)를 상대적으로 이동시켜, 패널형 성형품(1)을 제조한다.

이하, 각 공정의 상세를 설명한다.

[전 공정]

냉간 프레스에 의해 중간 성형품(1A)으로부터 패널형 성형품(1)을 제조하는 경우, 최종 프레스 가공 공정 내의 전 공정에 있어서, 중앙 다이(53) 및 블랭크 홀더(54) 상에, 중간 성형품(1A)을 배치한다. 배치 후, 중앙 펀치(51) 및 외측 펀치(52)를 강하시킨다. 이 때, 중앙 펀치(51)의 단면 중 패널형 성형품(1)의 단차부(6)에 상당하는 단면 부분과, 외측 펀치(52)의 단면(52A)의 높이를 대략 동일하게 한 채로, 중앙 펀치(51) 및 외측 펀치(52)를 강하시킨다. 그 결과, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼우고, 또한, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해 중간 성형품(1A) 중 중간 플랜지부(7A)를 사이에 끼운다.

[후 공정]

전 공정을 실시한 후, 중앙 펀치(51) 및 중앙 다이(53)에 의해 중간 성형품(1A)을 사이에 끼운 채로, 또한, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)에 의해 중간 성형품(1A)의 중간 플랜지부(7A)를 사이에 끼운 채로, 외측 펀치(52) 및 블랭크 홀더(54)를 더 강하시킨다. 이것에 의해, 중간 플랜지부(7A)가 프레스 가공되어, 제2 세로벽부(5B) 및 플랜지부(7)가 성형되고, 패널형 성형품(1)이 제조된다.

또한, 핫 스탬핑 대신에 냉간 프레스를 실시하는 경우, 전 공정은 제1 공정 및 제2 공정으로 나누지 않아도 된다. 제1 공정 및 제2 공정은, 핫 스탬핑 실시 전에 중간 성형품(1A)의 가공 부분(외측 가장자리 부분)의 온도가 저하되는 것을 억제하기 위한 공정이다. 따라서, 중간 성형품(1A)을 가열하지 않고 프레스하는 냉간 프레스의 경우, 중간 성형품(1A)은 고온은 아니기 때문에, 전 공정을 제1 및 제2 공정으로 나누지 않아도 된다.

이상대로, 최종 프레스 가공 공정에 있어서, 핫 스탬핑 대신에 냉간 프레스를 실시한 경우여도, 상술한 중간 프레스 가공 공정 및 최종 프레스 가공 공정을 실시함으로써, 최종 프레스 가공 공정에 있어서 핫 스탬핑을 실시한 경우와 마찬가지로, 패널형 성형품에 주름 및 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

도 4에 나타내는 바와 같은, 오목부(4)에 함몰부(11) 및/또는 융기부를 포함하는 패널형 성형품(10)을 제조하는 경우, 함몰부(11) 및/또는 융기부를 중간 프레스 가공 공정에서 제조할 수 있다. 또한, 중간 프레스 가공 공정에 있어서, 함몰부(11) 및/또는 융기부에 대응하는 중간 함몰부 및 또는 중간 융기부를 오목부(4)로 성형해 두고, 그 후, 최종 프레스 가공 공정에서, 함몰부(11) 및 융기부를 성형해도 된다.

상술한 프레스 가공 장치(중간 프레스 가공 장치(20, 30 및 40), 및, 최종 프레스 가공 장치(50)를 포함한다)에 있어서, 펀치, 다이, 및 블랭크 홀더의 배치는, 각 도에 나타내는 경우에 한정되지 않는다. 각 프레스 가공 장치에 있어서, 펀치, 다이, 블랭크 홀더 등으로 구성되는 상형 및 하형의 배치가 상하 반전되어 있어도 된다.

[실시예]

본 실시 형태의 제조 방법에 의한 효과를 확인하기 위해, FEM(유한 요소법)에 의한 해석을 실시했다. 본 발명예에서는, 도 6에 나타내는 중간 프레스 가공 장치(20), 및, 도 10a에 나타내는 최종 프레스 가공 장치(50)를 이용한 제1 실시 형태의 제조 방법에 의해, 도 1에 나타내는 패널형 성형품(1)(도어 이너 패널)을 제조하는 것을 상정했다. 한편, 비교예에서는, 도 11에 나타내는 종래의 핫 스탬핑 장치를 이용함으로써, 본 발명예와 동일한 패널형 성형품(도어 이너 패널)을 제조하는 것을 상정했다. 본 발명예 및 비교예에 대해, 다음의 해석 방법을 실시하여, 해석 결과로부터 패널형 성형품의 주름의 발생 상황을 평가했다.

[해석 조건]

해석에 이용한 소재(발명예에서는 중간 성형품(1A), 비교예에서는 블랭크재)는, 질량%로, C：0.21%, Si：0.25%, Mn：1.20%, B：0.0020%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 강판으로 했다. 블랭크재의 판두께는 1.2mm로 했다. 담금질 후의 재료 특성은, 비커스 경도 HV：448, 항복 강도：448MPa, 인장 강도：1501MPa, 및, 파단 연신율：6.4%로 했다. 소재의 가열 온도는 750℃로 했다. 핫 스탬핑에서의 금형의 이동 속도는 40m/s 상당으로 했다. 핫 스탬핑에서의 금형과 소재의 마찰 계수는 0.4로 했다. 해석에는, 범용의 FEM 해석 소프트(LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY 사제, 상품명 LS-DYNA)에 의한 열-성형 연성 해석을 이용했다.

본 발명예 및 비교예에서는 모두, 도어 이너 패널로서의 패널형 성형품의 제치수를 이하대로 했다.

· 전체 길이(플랜지부 포함한다)：950mm

· 전체 폭(플랜지부 포함한다)：670mm

· 천판부의 전체 길이：830mm

· 천판부의 전체 폭：600mm

· 제1 세로벽부의 높이：40mm

· 제2 세로벽부의 높이：40mm

· 단차부의 최소폭：40mm

본 발명예의 핫 스탬핑에 있어서, 블랭크 홀더(54)의 단면(54A)의 초기 높이를 중앙 다이(53)의 단차면부(534)에서 3.0mm 낮은 높이로 설정했다. 따라서, 본 발명예에서는, 중앙 펀치(51) 및 외측 펀치(52)가 중간 성형품(1A)에 접촉하고 나서 외측 펀치(52)가 3.0mm 더 강하한 후, 블랭크 홀더(54)가 중간 성형품(1A)과 접촉했다.

[평가 방법]

본 발명예 및 비교예의 패널형 성형품에 대해서, 단차부(6)의 표면에 생긴 요철의 곡률을 조사했다. 곡률은, 하기의 식을 이용하여 산출했다.

(곡률[1/m])=(1/(곡률 반경))

단차부(6)의 표면에 수직인 복수의 단면(斷面) 각각에 있어서, 단차부(6)의 표면에 존재하는 요철의 곡률 반경을 산출하고, 그 중의 최소값을 상기 식 중의 곡률 반경으로서 채용했다. 곡률이 0.01 이상인 경우, 패널형 성형품에 주름이 발생했다고 판단했다.

[해석 결과]

발명예에서는, 곡률이 0.01 이상이 되는 단면은 없었다. 따라서, 주름은 발생하지 않았다고 할 수 있었다. 한편, 비교예에서는, 곡률이 0.01 이상이 되는 단면이 많았다. 따라서, 주름이 발생했다고 할 수 있었다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 설명했다. 그러나, 상술한 실시 형태는 본 발명을 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상술한 실시 형태를 적당히 변경하여 실시할 수 있다.

1, 10 패널형 성형품 1a 중간 성형품
2 천판부 3 가장자리부
4 오목부 5 세로벽부
6 단차부 7 플랜지부
8 윈도우 부재 50 최종 프레스 가공 장치

Claims (13)

1. 금속판으로 이루어지는 패널형 성형품으로서,
   다각형 형상의 천판부와,
   상기 천판부의 외측 가장자리의 변 중 적어도 2 이상의 각 변으로부터 연장되는 복수의 세로벽부와,
   상기 세로벽부의 하단과 연결되며, 상기 천판부의 연재(延在) 방향으로 연장되는 플랜지부를 구비하고,
   상기 천판부는,
   상기 천판부의 외측 가장자리 중 상기 세로벽부와 연결되는 변을 포함하는 가장자리부와,
   상기 가장자리부의 내측에 배치되며, 상기 가장자리부로부터 패인 오목부를 포함하고,
   복수의 상기 세로벽부 중, 서로 이웃하는 적어도 1세트의 상기 세로벽부의 각각은,
   제1 세로벽부와,
   상기 제1 세로벽부의 하단과 연결되며, 상기 천판부의 연재 방향으로 연장되는 단차부와,
   상기 단차부의 외측 가장자리와 연결되며, 상기 제1 세로벽부의 연재 방향으로 연장되는 제2 세로벽부를 포함하고,
   상기 플랜지부는, 상기 제2 세로벽부의 하단과 연결되고,
   상기 패널형 성형품은 차량용의 도어 이너 패널이며,
   상기 천판부의 외측 가장자리의 복수의 변 중, 차량 상측에 대응하는 상기 변에 상기 가장자리부 및 상기 세로벽부를 갖지 않는, 패널형 성형품.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가장자리부의 폭 W(mm)는, 상기 천판부의 최대폭 L(mm)과의 관계에서, 식 (1)을 만족하는, 패널형 성형품.
   10＜W＜0.2×L (1)
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 가장자리부로부터 상기 오목부의 저면까지의 높이는, 상기 가장자리부로부터 상기 단차부까지의 높이보다 큰, 패널형 성형품.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 금속판은 강판이며, 상기 강판의 인장 강도는 340MPa 이상인, 패널형 성형품.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 강판의 인장 강도는 600MPa 이상인, 패널형 성형품.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 천판부의 상기 오목부는, 또한,
   상기 오목부의 저면에, 상기 저면으로부터 패인 선형의 함몰부, 및, 상기 저면으로부터 돌출하는 선형의 융기부 중 적어도 한쪽을 포함하는, 패널형 성형품.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 금속판은 테일러드 블랭크인, 패널형 성형품.
8. 삭제
9. 차량에 탑재 가능한 차량용 도어로서,
   청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 패널형 성형품과,
   상기 패널형 성형품의 차량 외측에 배치되며, 상기 패널형 성형품과 접합되는 도어 아우터 패널과,
   상기 오목부에 수용 가능하며, 상기 패널형 성형품의 차량 내측에 배치되는 윈도우 부재를 구비하는, 차량용 도어.
10. 청구항 1에 기재된 패널형 성형품의 제조 방법으로서,
    상기 금속판으로서 강판으로 이루어지는 블랭크재를 준비하는 준비 공정과,
    상기 블랭크재에 프레스 가공을 실시함으로써, 상기 천판부를 성형함과 함께, 상기 제1 세로벽부 및 상기 단차부의 높이까지 성형하여, 중간 성형품을 제조하는 중간 프레스 가공 공정과,
    최종 프레스 가공 장치를 이용하여, 상기 중간 성형품에 프레스 가공을 실시하여 상기 패널형 성형품을 제조하는 최종 프레스 가공 공정을 구비하고,
    상기 최종 프레스 가공 장치는,
    상기 패널형 성형품 중 상기 천판부로부터 상기 단차부의 외측 가장자리까지의 형상에 대응하는 단면(端面) 형상을 포함하는 중앙 다이와,
    상기 중앙 다이의 외측이며 상기 중앙 다이의 옆에 배치되는 블랭크 홀더와,
    상기 중앙 다이에 대향하며, 상기 패널형 성형품 중 상기 천판부로부터 상기 단차부까지의 형상에 대응하는 단면 형상을 포함하는 중앙 펀치와,
    상기 중앙 펀치의 외측이며 상기 중앙 펀치의 옆에 배치되고, 상기 블랭크 홀더에 대향하는 외측 펀치를 구비하고,
    상기 최종 프레스 가공 공정에서는,
    상기 중앙 다이 상에 상기 중간 성형품을 배치하고, 상기 중앙 펀치 및 상기 중앙 다이에 의해 상기 중간 성형품을 사이에 끼우고, 또한, 상기 외측 펀치 및 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 중간 성형품을 사이에 끼우는 전(前) 공정과,
    상기 중간 성형품을 사이에 끼운 채로의 상기 중앙 펀치 및 상기 중앙 다이에 대해, 상기 중간 성형품을 사이에 끼운 채로의 상기 외측 펀치 및 상기 블랭크 홀더를 상대적으로 이동시켜, 상기 제2 세로벽부 및 상기 플랜지부를 성형하여 상기 패널형 성형품을 성형하는 후 공정을 포함하는, 패널형 성형품의 제조 방법.
11. 청구항 10에 있어서, 또한,
    상기 최종 프레스 가공 공정 전에, 상기 중간 성형품을 가열하는 가열 공정을 구비하고,
    상기 최종 프레스 가공 공정은, 가열된 상기 중간 성형품에 프레스 가공을 실시하면서 담금질을 실시하여, 상기 패널형 성형품을 제조하고,
    상기 최종 프레스 가공 공정의 상기 전 공정은,
    상기 중앙 다이 상에 가열된 상기 중간 성형품을 배치하고, 상기 중앙 펀치 및 상기 중앙 다이에 의해 상기 중간 성형품을 사이에 끼우고, 또한, 상기 외측 펀치를 상기 중간 성형품에 접촉시키는 제1 공정과,
    상기 외측 펀치를 상기 중간 성형품에 접촉시킨 후, 상기 중앙 펀치 및 상기 중앙 다이에 의해 상기 중간 성형품을 사이에 끼운 채로, 또한, 상기 블랭크 홀더를 상기 중간 성형품에 접촉시켜 상기 외측 펀치 및 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 중간 성형품을 사이에 끼우는 제2 공정을 포함하는, 패널형 성형품의 제조 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 공정에서는, 상기 블랭크 홀더의 단면의 높이가 상기 중앙 다이의 단면 중 상기 패널형 성형품의 상기 단차부에 대응하는 단차면부의 높이보다 낮아지도록, 상기 블랭크 홀더를 배치하는, 패널형 성형품의 제조 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 강판은 테일러드 블랭크인, 패널형 성형품의 제조 방법.

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