(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外縁の一部に他の領域よりも曲率の大きいコーナー部を有する底面と、底面の外縁から立ち上がった縦壁部とを有する製品を、ブランク材に絞り加工を施すことにより底面の材料を縦壁部に流入させながら成形するプレス成形方法であって、
ブランク材の底面に相当する領域に予め複数の脆弱部を形成することにより、底面の外縁の前記他の領域付近の材料がコーナー部付近に回り込むように材料の流動を制御するプレス成形方法。
【請求項２】
ブランク材の底面に相当する領域に予め複数の脆弱部を形成することにより、コーナー部へ向けて外縁と直交する方向に流動する底面の材料の流動量よりも、前記他の領域へ向けて外縁と直交する方向に流動する底面の材料の流動量が多くなるように制御する請求項１のプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り加工によるプレス成形方法に関し、特に、底面から縦壁部に材料を流入させることにより縦壁部を引き伸ばすプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絞り加工によるプレス成形は、ブランク材をプレスして縦壁部を引き伸ばしながら所定の形状に成形する方法である。例えば特許文献１には、ビードの形状等を調整して材料の流入量を制御することにより、シワや割れの発生を防止する方法が示されている。また特許文献２には、ブランク材のホルダ圧を調整して材料の流入量を制御することにより、シワや割れの発生を防止する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０２３２６号公報
【特許文献２】特開２００２−８６２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
絞り加工によるプレス成形では、通常、縦壁部の外側領域から材料を流入させながら縦壁部を引き伸ばす。しかし、例えば自動車のバックドアインナのように縦壁部が二重になっている場合（図２の縦壁部５及び縦壁部７を参照）、外側の縦壁部へは外側領域から材料を流入させることができるが、内側の縦壁部へは、外側の縦壁部で外側領域からの材料の流動が阻害されるため、外側領域から材料を流入させることが難しい。このため、内側の縦壁部は、縦壁部の内側領域（底面３）から材料を流入させながら引き伸ばされる。
【０００５】
このように、底面から縦壁部に材料を流入させるプレス成形において、図１４に示すように底面１０１の外縁１０２がコーナー部１０３及び直線部１０５からなる場合、図１５に示すように、底面１０１の直線部１０５付近では材料が外縁１０２の延在方向に引き伸ばされることなく外縁１０２と直交する方向に引っ張られるが（Ｌ１＝Ｌ１’）、底面１０１のコーナー部１０３付近では材料が外縁１０２の延在方向に引き伸ばされながら外縁１０２と直交する方向に引っ張られるため破断が生じ易い（Ｌ２＜Ｌ２’）。このため、底面１０１を十分に引き伸ばすことができず、絞り深さ（縦壁部の高さ）が小さい製品しか成形することができなかった。
【０００６】
また、上記のように、底面１０１の直線部１０５付近では、材料が外縁１０２と直交する方向に平行移動するため材料の流動抵抗は小さい。一方、底面１０１のコーナー部１０３付近では、材料が外縁１０２の延在方向に引き伸ばされながら外縁１０２と直交する方向に引っ張られるため、外縁１０２と直交する方向の材料の流動抵抗は相対的に大きい。このように、直線部１０５付近とコーナー部１０３付近とで、外縁１０２と直交する方向の材料の流動抵抗が異なるため、同方向の流動量が不均一となる。この場合、例えば底面１０１にビードを設けたり（特許文献１参照）ホルダ圧を調整したり（特許文献２参照）することで、直線部１０５における材料の流動を規制し、底面１０１における材料の流動量を均一にすることも考えられる。しかし、材料の流動量を均一化しても、コーナー部１０３付近で材料が外縁１０２の延在方向に引っ張られる事情は変わらないため、コーナー部１０３付近における破断を防止できるわけではない。むしろ、ビードやホルダ圧で直線部１０５における材料の流動を妨げることで、底面１０１から縦壁部１０４への材料の流入量が少なくなり、縦壁部１０４に破断が生じる恐れがある。
【０００７】
また、ビードにより底面における材料の流動を制御する場合、底面を両面から押さえるホルダを設け、このホルダにビードを形成する必要がある。また、ホルダ圧により底面における材料の流動を制御する場合、底面を両面から押さえる複数のホルダを設け、各ホルダの圧力を制御する必要がある。何れの場合でも、ブランク材の端部を保持するブランクホルダとは別に底面を押さえるホルダを設ける必要が生じるため、装置コストの高騰を招く。特に、ホルダ圧で材料の流動を制御する場合は、プレス成形ごとにホルダ圧が微妙に変化することは避けられないため、安定した条件でプレス成形することが難しく、品質にバラツキが生じる恐れがある。
【０００８】
本発明は、底面から縦壁部に材料を流入させるプレス成形において、コーナー部や縦壁部に破断を生じさせることなく絞り深さの深い製品でも成形可能であり、低コスト且つ安定した条件で生産可能な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するためになされた本発明は、外縁の一部に他の領域よりも曲率の大きいコーナー部を有する底面と、底面の外縁から立ち上がった縦壁部とを有する製品を、ブランク材に絞り加工を施すことにより底面の材料を縦壁部に流入させて成形するプレス成形方法であって、ブランク材の底面に相当する領域に予め複数の脆弱部を形成することにより、底面の外縁の前記他の領域付近の材料がコーナー部付近に回り込むように材料の流動を制御するものである。
【００１０】
このように、本発明に係るプレス成形方法では、底面の材料を縦壁部に流入させて成形するにあたり、プレス成形時に底面の外縁の前記他の領域（例えば直線部）付近の材料をコーナー部付近に回り込ませることにより、コーナー部に材料を十分に供給してコーナー部における破断を防止することができる（図１０参照）。
【００１１】
ところで、図１４に示す製品のプレス成形において、プレス後期（プレス完了直前）には、底面１０１の外縁１０２がほぼ完全に折れ曲がって材料の流動が妨げられるため、底面の直線部の材料をコーナー部へ回り込ませることは非常に困難となる。従って、上記のような底面の直線部からコーナー部への材料の供給は、プレス初期に行うことが望ましい。そこで、本発明のプレス成形方法では、ブランク材のうち、底面に相当する領域に予め複数の脆弱部を形成し、この脆弱部の数、位置、及び形状を適宜設定することで、底面における材料の流動量を制御する。このように、ビードやホルダ圧で材料の流動を妨げるのではなく、脆弱部を形成して材料の流動を促進することで、プレス初期に底面を引き伸ばすことが可能となる。また、脆弱部の形成により底面の材料の流動を制御することで、底面を押さえるホルダを設ける必要はないため、装置コストの高騰を回避できる。さらに、ホルダ圧ではなく、底面の脆弱部で材料の流動を制御することで、底面の脆弱部の諸元さえ決定すれば安定した成形条件で生産することが可能となる。
【００１２】
上記のプレス成形方法において、ブランク材の底面に相当する領域に予め複数の脆弱部を形成することにより、コーナー部へ向けて外縁と直交する方向に流動する底面の材料の流動量よりも、コーナー部以外の領域へ向けて外縁と直交する方向に流動する底面の材料の流動量が多くなるように制御することができる。このように、コーナー部とそれ以外の領域（例えば直線部）における材料の流動量を均一化するのではなく、流動量の差をあえて拡大することで、直線部の材料をコーナー部へ回り込ませることができる。
【００１３】
脆弱部は、ブランク材の引張強度を低下させるものであればよく、例えばブランク材を貫通する穴部やスリット、あるいはブランク材の表面を機械加工等により部分的に除去することにより形成される薄肉部で構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係るプレス成形方法によれば、底面に脆弱部を形成して底面の直線部付近の材料をコーナー部付近へ向けて流動させることにより、コーナー部や縦壁部の破断を防止し、絞り深さの深い製品でも成形できる。また、底面を挟持するホルダを省略可能であるため、装置コストが低減できると共に、ホルダ圧に関わらず安定した条件で生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】バックドアインナの正面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線における断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るプレス成形方法に用いるブランク材の平面図である。
【図５】バックドアインナのプレス成形金型の断面図である。
【図６】図５の金型を用いたプレス成形の様子を示す断面図である。
【図７】図５の金型を用いたプレス成形の様子を示す断面図である。
【図８】図５の金型を用いたプレス成形の様子を示す断面図である。
【図９】図８の拡大断面図である。
【図１０】図８の状態のブランク材１０の平面図である。
【図１１】穴部付近の平面図である。
【図１２】他の実施形態に係るプレス成形方法に用いるブランク材の平面図である。
【図１３】図１２のブランク材を絞り加工により引き伸ばした状態を示す平面図である。
【図１４】底面の外縁にコーナー部を有するワークの斜視図である。
【図１５】図１４のワークをプレス成形する際のコーナー部付近の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
本実施形態では、図１〜３に示すような自動車のバックドアインナ１をプレス成形する方法について説明する。バックドアインナ１は、平板状のブランク材に絞り加工を施すことにより成形され、ガラスが装着される窓穴２を有する底面３と、底面３の外縁４の全周からインナ側（図２の上方、図３の左側）に立ち上がった環状の縦壁部５と、縦壁部５のインナ側端部から外側に延びた平坦部６と、平坦部６の外縁からアウタ側（図２の下方、図３の右側）に立ち上がった縦壁部７とを有する。底面３の外縁４の一部には、他の領域よりも曲率の大きいコーナー部８が形成され、図示例の底面３の外縁４は直線部９とコーナー部８とからなる略矩形状を成している。
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係るプレス成形方法を説明する。まず、プレス成形に先立って、図４に示すように、ブランク材１０のうち、成形品（バックドアインナ１）の底面３に相当する領域、特に、窓穴２に相当する領域１１（点線で示す）に、複数の脆弱部としての穴部１２を形成する。図示例では、楕円形状や細長トラック形状の穴部１２を設けている。
【００１９】
本実施形態に係るプレス成形は、図５に示す金型を用いて行われる。この金型は、固定側となるパンチ２０と、可動側となるダイ３０と、ブランク材１０の端部を挟持するブランクホルダ４０とを備える。パンチ２０には、バックドアインナ１の縦壁部５、平坦部６、及び縦壁部７を成形する凸部２１が設けられる。ダイ３０には、凸部２１が嵌合して縦壁部５、平坦部６、及び縦壁部７を成形する凹部３１と、ブランク材１０に底面３を成形するための成形面３２が設けられる。ブランクホルダ４０は、パンチ２０に対して昇降可能に設けられた下側ホルダ４１と、ダイ３０に対して昇降可能に設けられた上側ホルダ４２とからなる。尚、金型の構成は上記に限らず、例えば、上型ホルダ４２をダイ３０と一体に設けても良い。
【００２０】
まず、図６に示すように、固定側のパンチ２０及び下側ホルダ４１の上にブランク材１０を載置した状態で、ダイ３０及び上側ホルダ４２を降下させる。そして、上側ホルダ４２及び下側ホルダ４１でブランク材１０の端部の全周を挟持固定する。
【００２１】
さらにダイ３０及び上側ホルダ４２を降下させると、図７に示すように、パンチ２０の凸部２１とダイ３０の凹部３１とが嵌合し始める。このとき、外側の縦壁部７が成形され始めると共に、ダイ３０の成形面３２がブランク材１０に押し付けられて引き伸ばされ、底面３が成形され始める。
【００２２】
さらにダイ３０及び上側ホルダ４２を降下させると、図８に示すように、内側の縦壁部５が成形され始める。詳しくは、図９に拡大して示すように、底面３から縦壁部５に材料を流入させながら縦壁部５が引き伸ばされる。このとき、図１０に示すように、ブランク材１０の底面３のうち、外縁４から内側に離隔した窓穴２に相当する領域１１に予め複数の穴部１２が形成されているため、底面３の外側への伸びが促進され、縦壁部５に材料が流入し易くなっている。特に、ブランク材１０に設ける穴部１２の数、位置、及び形状を適宜設定することにより、直線部９へ向けて外縁４と直交する方向に流動する底面３の材料（図１０に白抜き矢印Ａで示す）の流動量が、コーナー部８へ向けて外縁４と直交する方向に流動する底面３の材料（図１０に白抜き矢印Ｂで示す）の流動量よりも多くなるように制御している。図示例では、底面３の中央部を通る図中上下方向及び左右方向における引張強さが、底面３の対角線方向における引張強さよりも弱くなるように、複数の穴部１２の数、位置、及び形状が設定される。このように、直線部９へ向けた材料の流動を促進すると共に、コーナー部８へ向けた材料の流動を相対的に規制することで、底面３の材料は外縁４付近で直線部９からコーナー部８へ向けて回り込む（図９の鎖線矢印参照）。これにより、コーナー部８に材料が十分に供給され、コーナー部８における破断を防止することができる。
【００２３】
また、上記のように複数の穴部１２を設けることで底面３の伸びが促進されるため、底面３の外縁４の折り曲げ角度が小さいうちに（図９参照）、すなわち、底面３における材料の流動が外縁４で規制される前に、直線部９からコーナー部８へ材料を十分に流動させることができるため、コーナー部８における破断を確実に防止できる。
【００２４】
また、図１０に示すように、複数の穴部１２を非円形（図示例では楕円形あるいは細長トラック形状）とすることで、各穴部１２による底面３の伸びの促進効果に異方性を持たせることができる。例えば、図１１に示すように、矩形領域Ｐに一つの楕円形の穴部１２を設けた場合、楕円形状の穴部１２の長辺方向Ｃにおける矩形領域Ｐの引張強さは、短辺方向Ｄにおける矩形領域Ｐの引張強さよりも大きくなる。このように、各穴部１２の形状に異方性を持たせることで、かかる穴部１２を複数組み合わせた場合の設計の自由度が広がり、底面３の材料の流動量を制御しやすくなる。
【００２５】
上記のように、複数の穴部１２で底面３の材料の流動を制御することで、パンチ２０やダイ３０に対して昇降して底面３を上下から挟持するホルダを省略することができるため、装置（金型）のコストを低減できる。また、所定の数、位置、及び形状の穴部１２をブランク材１０に形成しさえすれば、安定した条件でプレス成形を行うことができるため、品質を安定化することができる。
【００２６】
また、上記のように底面３から縦壁部５に材料を流入させることで、平坦部６から縦壁部５への材料の流入を抑えることができる。このため、平坦部６の引き伸ばし量が小さくなり、シワの発生等による平滑性の低下を防止できる。平坦部６は、自動車のバックドアを閉めたときに密閉シール面として機能する場合があるが、この場合でも上記のように平坦部６の平滑性を高めることで、シール性の向上が図られる。
【００２７】
そして、さらにダイ３０及び上側ホルダ４２を降下させ、製品の底面３、内側の縦壁部５、平坦部６、及び外側の縦壁部７をダイ３０とパンチ２０とで挟み込むことにより、プレス成形が完了する（図示省略）。その後、金型から取り出した成形品のうち、不要な部分（窓穴２、及び、製品の外側領域）を除去することで、図１に示すバックドアインナ１が完成する。
【００２８】
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、ブランク材１０の底面３に相当する領域に設ける脆弱部として、図１２に示すようなスリット１３を設けることができる。具体的には、底面３の外縁４の直線部９と平行な方向に延びるスリット１３が、各直線部９の内側で、底面３の対角線上を避けた位置に形成される。このブランク材１０をプレス成形すると、底面３が引き伸ばされ、図１３に示すように各スリット１３が各直線部９と直交する方向に広がる。これにより、底面３における直線部９へ向けての材料の流動が促進されると共に（白抜き矢印Ａ）、コーナー部８へ向けての材料の流動が相対的に規制され（白抜き矢印Ｂ）、その結果、直線部９からコーナー部８へ向けて材料が流動し（鎖線矢印）、コーナー部８における破断が防止される。
【００２９】
また、上記の実施形態では、底面を上下から挟持するホルダを省略しているが、必ずしも省略しなければならないわけではなく、プレス成形金型に、ブランク材１０の底面３を上下から挟持して流動を制御するホルダを設けても良い。ただし、プレス初期は、底面３を十分引き伸ばしてコーナー部８における破断を防止する必要があるため、ホルダはプレス後期（型締め直前）に底面３を挟持することが好ましい。
【００３０】
また、本発明に係るプレス成形方法を適用可能な製品はバックドアインナ１に限らず、底面の外縁にコーナー部を有し、底面から縦壁部に材料を流動させて成形する製品であれば、他の部品でも適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１     バックドアインナ
２     窓穴
３     底面
４     外縁
５     縦壁部
６     平坦部
７     縦壁部
８     コーナー部
９     直線部
１０   ブランク材
１１   窓穴に相当する領域
１２   穴部（脆弱部）
１３   スリット（脆弱部）
２０   パンチ
２１   凸部
３０   ダイ
３１   凹部
３２   成形面
４０   ブランクホルダ
４１   下側ホルダ
４２   上側ホルダ
【図１】
0005594883.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005594883.tif 000013
【図１３】
0005594883.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0005594883.tif 000016