(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンボス部(10)が多数形成されたブランク材(B）に、型のプロフィル(F)に跨がって前記エンボス部(10)が複数個存在し得るように、最終工程としての張り出し成形若しくは深絞り成形を施すプレス成形方法であって、
前記各エンボス部(10)は、中心(O)から等角放射状に３〜４本の枝部(13)が伸びたものであり、各枝部(13)の先端部(13a)が曲率半径(r)の湾曲部として形成され、各先端部(13a)間を凹状湾曲部(13c)により繋ぐことにより、外形が閉鎖された曲線のみにより形成され、前記エンボス部(10)をシート状の素材プレート全面に渡り所定ピッチ(P)で縦横に連続するように張り出し成形したことを特徴とするプレス成形方法。
【請求項２】
前記各エンボス部(10)は、前記凹状湾曲部(13c)に隣位の他のエンボス部(10)の枝部(13)が入り込むように成形したことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形方法。
【請求項３】
前記各エンボス部(10)は、前記素材プレート(S）の表面に対し所定の傾斜角を持って立ち上げられた周壁部(12)と、平坦な上面部(11)とを有する断面台形状としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の凹凸状のエンボス部を形成したブランク材を用いて行なうプレス成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、アルミメッキ鋼板のように伸び性が悪いブランク材を使用して深絞り成形する場合には、絞り部に亀裂や割れあるいは皺等が発生する虞れがある。
【０００３】
このため、従来からブランク材に多数の浅いエンボス部を予備形成した後に、当該エンボス部を押し潰しながら絞り成形を行う方法が採られている（例えば、特許第２５４１３６７号参照）。
【０００４】
また、特公昭４５−２７７０３号公報に開示されているように、予めブランク材に凹凸のある歪模様を形成することにより、材料に引張歪を与え、材料の引張曲線の特性を調整した後に、プレス成形する方法もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の方法は、後の絞り成形する位置を考慮し、所定の部分を対象として浅いエンボス部を予備成形しなければならず、しかも後の絞り成形によりエンボス部分が伸びる方向も考慮しなければならないので、予備成形といっても型打ちであるため、通常の絞り成形と同様で、成形に慎重を要し、面倒な作業となっている。
【０００６】
また、このエンボス部を成形する範囲は、後の絞り成形のプロフィル部分が対象となっているので、絞り時に最も伸びが必要となる型のエッジ部分、つまり型のプロフィルに沿った部分には、エンボス部が存在せず、このエンボス部を有するブランク材を用いて行なう成形の効果が半減する虞れがある。
【０００７】
さらに、エンボス部が形成された範囲より大きな形状のものを絞り成形する場合には、エンボス部が形成された材料は、有効に使用できず、成形が限定され、汎用性のないものとなっている。
【０００８】
後者の方法は、材料の表面に凹凸のある歪模様を形成するので、材料の持っている固有の降伏点や引張曲線が改良でき、またこの材料を用いて成形する場合に、凹凸表面に潤滑油が保有されるので、加工性も向上することになるが、このように材料の表面に凹凸模様を形成すれば、この凹部と絞り成形のプロフィルが一致したとき、亀裂や割れの原因となる。また、予備成形自体が極めて面倒な作業となり、コスト的にも不利となる虞れがある。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、伸びの悪い素材プレートであっても、予備成形工程を省略し、簡単に低コストで絞り成形できるプレス成形方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
（１）エンボス部が多数形成されたブランク材に、型のプロフィルに跨がって前記エンボス部が複数個存在し得るように、最終工程としての張り出し成形若しくは深絞り成形を施すプレス成形方法であって、前記各エンボス部は、中心から等角放射状に３〜４本の枝部が伸びたものであり、各枝部の先端部が曲率半径の湾曲部として形成され、各先端部間を凹状湾曲部により繋ぐことにより、外形が閉鎖された曲線のみにより形成され、前記エンボス部をシート状の素材プレート全面に渡り所定ピッチで縦横に連続するように張り出し成形したことを特徴とするプレス成形方法。
【００１１】
（２）前記各エンボス部は、前記凹状湾曲部に隣位の他のエンボス部の枝部が入り込むように成形したことを特徴とする前記（１）のプレス成形方法。
【００１２】
（３）前記各エンボス部は、前記素材プレートの表面に対し所定の傾斜角を持って立ち上げられた周壁部と、平坦な上面部とを有する断面台形状としたことを特徴とする前記（１）又は（２）のプレス成形方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るプレス成形工程を示す概略断面図、図２は同成形工程で成形される状態を示すもので、（Ａ）はブランク材、（Ｂ）は張り出し成形された製品をそれぞれ示す斜視図、図３はエンボス部の成形状態を示す概略断面図、図４は張り出し成形工程を示す断面図である。
【００１６】
本発明の実施の形態に係るプレス成形方法について概説すれば、図１に示すように、コイル状に巻回されたシート状の素材プレートＳを引き出した直後に、エンボス部１０を成形し、このエンボス部１０を有する素材プレートＳを所定の形状に打ち抜いて、ブランク材Ｂを形成する。そして、このエンボス部１０が形成されたブランク材Ｂを用いて最終成形を施し、最終成形品Ｗとする。
【００１７】
このエンボス部１０については、後に詳述するが、当該エンボス部１０が形成されたブランク材Ｂは、図２（Ａ）に示すように、多数の所定形状のエンボス部１０が突設された円板状である。この円板状は、図２（Ｂ）に示す最終成形品Ｗの形状と歩留まりを考慮して決定されたものであるが、最終成形品Ｗの形状によっては、このような円板状のみでなく、矩形状等どのような外形形状を有しているものであっても良いことはいうまでもない。
【００１８】
さらに本実施の形態を詳述する。まず、図３に示す型を用いてエンボス部１０を成形する。本実施の形態では、素材プレートＳを引き出した直後に、エンボス部１０を後述する張り出しにより成形し、そして打ち抜きによりブランク材Ｂを形成している。したがって、このエンボス部１０の成形に当たっては、複数の型を準備する必要はなく、ただ１つの型を用いるのみで、大半の成形に共用化できることになる。
【００１９】
例えば、この型としては、図３に示すように、相対的に近接離間する上型１ａと下型１ｂとから構成されたものが使用されている。この上型１ａには、平坦な型面２の全面に、エンボスの形状をした多数の凸部３が設けられ、下型１ｂには、平坦な型面４の全面に前記各凸部３と凹凸嵌合される凹部５が設けられている。
【００２０】
そして、上型１ａと下型１ｂとの間に素材プレートＳを配置した状態で、両型を近接離間することにより，前記凸部３と凹部５との凹凸嵌合により素材プレートＳの全面に多数のエンボス部１０を張り出し成形するようになっている。
【００２１】
ここにおいて、張り出し成形は、ブランクホルダーを使用しない成形であり、一般に成形に先立ってブランク材等のワークを挟圧保持する必要がなく、次々と流れてくる素材プレートＳに対してエンボス部１０を成形するのみである。したがって、エンボス部１０の成形は、極めて容易に成形でき、型費も高価なものとならないので、成形性、コストの面からも極めて有利となる。
【００２２】
ただし、このエンボス成形に当たっては、必ずしも前述した上下方向に近接離間する一対の型である必要はなく、外周面に前記エンボス部１０を成形するための所定形状の凹部５と凸部３を有する一対のローラにより構成し、このローラ間に素材プレートＳを通し、張り出し成形するようにしたものであってもよい。
【００２３】
次に、ブランク材Ｂを打抜き成形する。この打抜きは、図１に示すように上下一対の型６を使用し、両型の剪断によりエンボス部１０が形成された素材プレートＳからブランク材Ｂを成形する。ただし、このような打抜きを行なわず、単に所定長のものを切断するのみであってもよい。
【００２４】
そして、エンボス部１０が形成されたブランク材Ｂを用いて、図４に示されているような成形型７により張り出し成形する。この成形型７も相対的に近接離間する上型７ａと下型７ｂとから構成されている。この上型７ａには、最終成形品Ｗの形状に対応した凹部８が形成され、下型７ｂには当該凹部８に嵌合する凸部９が形成されている。なお、本実施の形態では最終成形を張り出し成形としているが、本発明は、これのみに限定されるものではなく、最終成形を、ブランクホルダーを使用した通常の深絞り成形としてもよい。
【００２５】
特に、本実施の形態では、前記エンボス部１０は、凹部８と凸部９の各エッジ部８ａ，９ａにより形成されるプロフィルを跨ぐように存在しているので、前記張り出し成形時に材料が十分に行き渡り、割れ等の発生を防止できる。
【００２６】
ここにおいて、「プロフィルを跨ぐ」とは、張り出し成形する成形型７のエッジ部分により特定されるプロフィルがエンボス部１０自体の上を横切るのみでなく、エンボス部１０相互間を通る場合も含む意味である。
【００２７】
本実施の形態のエンボス部１０について詳述する。図５は本実施の形態のエンボス部を例示したもので、（Ａ）は複数の逆Ｙ字形状のエンボス部を示す平面図、（Ｂ）は１つの逆Ｙ字形状のエンボス部を示す平面図、（Ｃ）は図（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００２８】
本実施の形態のエンボス部１０は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、概して逆Ｙ字形状のものであり、これがブランク材Ｂ全面に渡り所定ピッチＰで縦横に連続して入り組むように張り出し成形されている。
【００２９】
このエンボス部１０は、最終の張り出し成形時の材料補給を行ない、割れ等の発生を防止するために、成形時の型のプロフィルを跨ぐように存在していることが好ましく、またブランク材Ｂの任意の断面が波形状となるように、当該ブランク材Ｂ全面に形成されていることが好ましい。
【００３０】
ブランク材全体を使用して成形する場合や、ブランク材を部分的に用いて成形する場合に、エンボス部１０が型のプロフィルを跨ぐように存在していると、ブランク材の任意な位置で成形しても、極部的な伸びが発生する部分に対する材料補給がより確実になり、割れや皺の発生を防止できる。つまり、本実施の形態のブランク材Ｂは、予めエンボス部１０が形成されているので、成形時に材料の引張込みや引き伸し等を行なわなくても、このエンボス部１０を余剰材料として使用することができるので、割れや皺の発生が防止できる。
【００３１】
このエンボス部１０の個々の大きさと相互間のピッチＰは、ブランク材Ｂを用いて成形するとき、型のプロフィルに跨がって複数個存在し得るように設定すればよい。
【００３２】
各エンボス部１０は、図５（Ｃ）に示すように、エンボス自体の成形性を考慮して、上面１１が平坦で周壁部１２が素材プレートＳの表面に対し所定の傾斜角θを有する断面台形状としたものであり、また図５（Ｂ）に示すように、Ｙ字の各枝部１３の先端部１３ａは半径ｒの湾曲部とし、当該先端部１３ａは、半径Ｒの基礎円１４より突出され、その各中心線１３ｂは、１２０゜の等分位置である。つまり、中心Ｏから等角放射状に３本の枝部１３が伸びている。また、各先端部１３ａ間は、凹状湾曲部１３ｃにより繋がれている。
【００３３】
このようにエンボス部１０は、外形が閉鎖された曲線のみにより形成されているので、任意の方向から材料を引張る力が作用しても、材料補給され割れや皺の発生が少なく、円滑に張り出し成形が可能となる。例えば、このエンボス部１０の一部が直線部分を有していると、この直線部分に対して直角方向の力が作用したとき、エンボス部は、その成形によりある程度弱められ、簡単に破断する虞れがあるので、直線部は避けることが好ましい。
【００３４】
このエンボス部１０は、特に限定されるものではないが、より具体的には、板圧ｔが０．６ｍｍの溶融アルミメッキ鋼板の場合、先端部１３ａの半径ｒは、２．５ｍｍ、基礎円１４の半径Ｒは、５．５ｍｍ程度とすることが成形する上からは好ましい。また、このエンボス部１０は、周壁部１２の傾斜角θは、当該エンボス部１０の変形容易性を考慮すれば、４５゜とすることが好ましい。
【００３５】
さらに、このエンボス部１０を、伸び性が悪い溶融アルミメッキ鋼板（肉厚ｔ＝０．６ｍｍ）に形成するに当たってのピッチＰ（各エンボス部１０の中心Ｏ間の距離）は、１５ｍｍとする。
【００３６】
このようにして形成されたエンボス部付きブランク材Ｂがどの程度の伸びを有しているかを実験により検証した。
この実験は、エンボス部１０の高さｈが異なる４種類のブランク材Ｂ（本実験では、エンボス部のないもの、高さｈが１．０ｍｍ，１．６５ｍｍ，１．９ｍｍのもの）を用意するとともに、張り出し成形時の深さＨ（本実験では、４．３〜６ｍｍまで）を変化させて行なった。ただし、高さｈが２．０ｍｍ以上のものは、実質的にエンボス部を形成したとき、材料余り等が生じる虞れがあるので割愛した。
【００３７】
結果は、図６に示すものが得られた。ここにおいて、亀裂が入ったものには×印（図中破線）、ネッキングが入ったものには△印（図中破線）、亀裂もネッキングもないものには○印（図中実線）を付した。
【００３８】
この図から明らかなように、エンボス部１０を形成していない場合に比し、エンボス部１０の高さｈが
１．０ｍｍの時には、        ２．３％、
１．６５ｍｍの時には、    １１．６％、
１．９ｍｍの時には、      １７．４％、
という張り出し成形の深さＨをより深くすることができることが判明した。
【００３９】
なお、図中一点鎖線で示すものは、亀裂もネッキングもない、良好な結果が得られる張り出し成形の限界深さＨである。
【００４０】
この結果から明らかなように、個々のエンボス部１０の高さｈは、伸び性が悪い溶融アルミメッキ鋼板をブランク材Ｂとして使用しても、板厚ｔの数倍、計算上からは３〜４倍程度であれば、６ｍｍ弱の張り出し成形が可能となる。
【００４１】
ただし、「割れ」は材料の伸び量と関係し、「皺」の発生は余剰となった材料の吸収力と関係することから、エンボス部１０の形成に当たっては、伸びと材料の吸収という両者のバランスを考慮して行なう必要がある。
【００４２】
つまり、張り出し成形したときに、割れや皺が生じることなく、エンボス部１０が潰され、全体がほぼ平坦な良好な仕上がりとするには、エンボス部１０の大きさや高さは極力大きく張り出すことが好ましく、エンボス部１０相互間のピッチは小さく、エンボス部１０の密度が比較的「密」であることが好ましいが、「皺」の発生と関係する余剰材料の吸収力からすれば、エンボス部１０の大きさや高さｈは極力小さく、その密度は比較的「粗」であることが好ましい。
【００４３】
したがって、割れや皺がない良好な仕上がりとするには、両者の兼ね合いを考慮しなければならないが、実験によれば、張り出し成形する金型のプロフィルの大きさにもよるが、直径２０〜４０ｍｍ、高さＨが２〜６ｍｍのものに、エンボス部１０が２〜８個程度の密度で存在していることが好ましく、しかもプロフィルに沿ってエンボス部１０が存在していることが好ましいことが判明している。
【００４４】
前述したエンボス部１０は、逆「Ｙ」字状のものであるが、本発明はこれのみでなく、図７に示すように、十字形状としたものを、それぞれブランク材Ｂの全面に渡り所定ピッチで縦横に連続しかつ相互に入り組むように形成したものも十分使用することができる。ただし、エンボス部１０の形状を定めるに当たり、直線部分が存在していないエンボス部１０を使用することが好ましい。直線部分が存在しているものの場合、この直線部分で割れなどが生じる可能性があるからである。
【００４５】
逆「Ｙ」字状のエンボス部１０を形成した鉄板と、エンボス部１０を形成していない鉄板に、それぞれ同じ張り出し成形した実験例を下記する。
【００４６】
本例は、０．６ｍｍの板厚ｔのＳＡ１（溶融アルミメッキ鋼板）に、上面側の一辺の長さが６ｍｍ、下面側の一辺の長さが１２ｍｍ、エンボスの高さｈが３ｍｍの、台状のエンボス部１０を、千鳥状に多数入り組んで形成した。
【００４７】
この材料を使用して、予備形成なしに、上面の直径ｄ1 が２０ｍｍ、下面の直径ｄ2 が２７ｍｍ、深さが１０ｍｍのほぼ台形の凸状部を張り出し成形した。２０個形成した凸状部のうち全ての凸状部の湾曲角部に割れや皺は生じなかった。
【００４８】
一方、同様な実験をエンボス部１０を形成していないＳＡ１でも行なった。この結果、２０個形成した凸状部のうち１８個の凸状部の湾曲角部において割れが見られた。エンボス部１０が形成されていない材料は、張り出し成形による材料の引き込みの影響を受けるために、このような結果となったものと思われる。
【００４９】
したがって、エンボス部１０が形成された材料を使用すれば、予備成形を行なわず、直接最終張り出し成形成形しても、エンボス部１０による材料補給により凸状部の湾曲角部に割れや皺が生じる可能性が大幅に低減し、伸び性が悪い材料を使用しても、所定の張り出し成形を直接行なうことができることが分かる。
【００５０】
上述したように本実施の形態は、予備絞り工程を実施すること無く、最終工程としての張り出し成形若しくは深絞り成形を実施しても、割れや皺が生じない成形が可能となり、これにより従来よりも工程数が一つ減少できることから、成形時間が短縮され、成形、加工効率も高いものとなり、また予備絞り成形用の金型が不要になるので、コスト的にも有利となるという優れた効果を奏する。
【００５１】
ただし、本実施の形態により形成された最終成形品Ｗは、表面に前記エンボスの形状が残ることから、例えば、自動車のボンネットの裏面に取り付けられるレインホースメントプレート等のように、外観的に目視されない部位に使用されるものに対して実施されることが好ましい。
【００５２】
本発明は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができるもので、例えば、上述した実施の形態では、個々のエンボス部１０は、Ｙ字形状、十字形状の２種類のみを上げているが、本発明は、これのみに限定されるものではなく、ブランク材Ｂの任意の断面が波形状となるものであってかつ閉鎖した曲線のみから構成された形状のものであれば、種々の形状が考えられる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明は、ブランク材に多数形成されたエンボス部を、中心から等角放射状に３〜４本の枝部が伸び、各枝部の先端部が湾曲部とされ、各先端部間を凹状湾曲部により繋ぐことにより、外形を曲線のみにより形成したものとし、このエンボス部が型のプロフィルに跨がって複数個存在し得るように、最終工程としての張り出し成形若しくは深絞り成形を施すので、伸びの悪い素材プレートであっても、簡単に低コストで最終成形ができる。
【００５４】
また、エンボス部の成形自体も、極めて容易に成形でき、型費もかからず、成形性、コストの面からも極めて有利となる。
【００５５】
請求項２に記載の発明は、エンボス部を、凹状湾曲部に隣位の他のエンボス部の枝部が入り込むような形状とすれば、材料補給が促進され、皺やネッキング等の発生がより防止される。
【００５６】
請求項３に記載の発明は、各エンボス部を、素材プレートの表面に対し所定の傾斜角を持って立ち上げられた周壁部と、平坦な上面部とを有する断面台形状とすれば、エンボス部を容易に成形でき、前述した材料補給が一層円滑になされ、簡単に最終成形を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係るプレス成形工程を示す概略断面図である。
【図２】  同成形工程で成形される状態を示すもので、（Ａ）はブランク材、（Ｂ）は張り出し成形された製品をそれぞれ示す斜視図である。
【図３】  エンボス部の成形状態を示す概略断面図である。
【図４】  張り出し成形工程を示す断面図である。
【図５】  本実施の形態のエンボス部を例示したもので、（Ａ）は逆Ｙ字形状のエンボス部を示す平面図、（Ｂ）は１つの逆Ｙ字形状のエンボス部を示す平面図、（Ｃ）は図（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】  逆Ｙ字形状のエンボス部が形成された材料の実験結果を示す説明図である。
【図７】  本発明の他の実施の形態に係るエンボス部を示す平面図である。
【符号の説明】
１０…エンボス部、
１２…周壁部、
１３…エンボス部の枝部、
１３ａ…エンボス部の先端部、
１３ｃ…凹状湾曲部、
Ｂ…ブランク材、
ｄ1 …深絞りする穴の直径、
ｈ…エンボス部の高さ、
Ｏ…エンボス部の中心、
Ｐ…エンボス部のピッチ、
ｒ…先端部の曲率半径、
Ｓ…素材プレート、
ｔ…素材プレートの肉厚。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図５】
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