(57)【要約】【課題】本発明は、アウタ意匠面内に意匠凹部を有するようなアルミニウム合金アウタパネルの、通常のプレス成形条件の範囲で外観品質と形状精度とを両立させた、プレス成形方法を提供することを目的とする。【解決手段】アウタ意匠面内に意匠凹部を有するアルミニウム合金アウタパネルのプレス成形方法であって、ダイス１aのクッション面５に設けた成形補助凸部６と、ブランクホルダー１０の表面１１に設けた成形補助凹部１３とで、ブランク３０のホールディング時にブランク３０の周縁３１、３２を挟持し、ブランク３０の中央部をパンチの成形面２１に沿うように予め曲げ変形させた上で成形を行う。【選択図】図１
2014028379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体外方に向かって張り出したアウタ意匠面内に、車体内方に向かって凹むとともに車体前後方向に向かって延在する意匠凹部を有するアルミニウム合金アウタパネルのプレス成形方法であって、アルミニウム合金薄板からなるブランクを、ダイス、ブランクホルダー、パンチからなる金型と直接接触させて冷間にてプレス成形するに際し、前記意匠凹部を成形する前記ダイスの凸状成形面を車体前後方向に向かって平行に延長した前記ダイスのクッション面の位置に、前記ダイスの凸状成形面と同じ方向に凸な成形補助凸部を前記ダイスのクッション面の幅方向に亘って設ける一方、前記ブランクホルダー表面にも前記ダイスのクッション面に設けた前記成形補助凸部に係合する断面形状を有する成形補助凹部を前記ブランクホルダー表面の幅方向に亘って設け、前記ダイスのクッション面と前記ブランクホルダー表面とによる前記ブランクのホールディング時に、前記ブランクホルダー表面の前記成形補助凹部と前記ダイスのクッション面の成形補助凸部とで前記ブランクの周縁を挟持して、これによって、前記ブランクの中央部を、前記パンチの成形面に、前記意匠凹部に対応する凹状成形面を含めて沿うように予め変形させた上で、前記ダイスとパンチとによって前記ブランク中央部の成形を行い、前記意匠凹部を含めたアウタ意匠面を形成することを特徴とするアウタパネルのプレス成形方法。
【請求項２】
前記ブランクホルダー表面の前記成形補助凹部の最大深さと、前記ダイスのクッション面の前記成形補助凸部の最大高さとが、前記意匠凹部の最大深さの５０％〜１５０％の範囲である請求項１に記載のアウタパネルのプレス成形方法。
【請求項３】
前記ダイスのクッション面と前記ブランクホルダー表面の断面形状であって、前記パンチの成形面に対応する領域の断面形状が、前記成形補助凹部や成形補助凸部を除いて、前記アウタパネル端部の断面形状と一致している請求項１または２に記載のアウタパネルの成形方法。
【請求項４】
前記アルミニウム合金薄板の板厚が０．７ｍｍ〜１.２ｍｍであり、５０００系または６０００系アルミニウム合金からなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアウタパネルの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，自動車車体用のアウタパネルの成形方法に関し、形状が複雑で成形が難しいアルミニウム合金アウタパネルの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のフード（ボンネット）、フェンダー、ドア、ラゲージ（トランクリッド）、ルーフなどのパネル構造体には、従来から用いられている鋼板のプレス成形品に代えて、アルミニウム合金薄板のプレス成形品が用いられるようになっている。
【０００３】
前記パネル構造体を構成するアウタパネル（外板）は、自動車の外観となるため、インナパネル（内板）などに比べて、表面に傷（キズ）が無く、形状精度に優れるなどの厳しい外観品質が要求される。そして、その成形に際しては、アウタ意匠面（面内）のキャラクターラインがシャープに見えるなど、デザイン（意匠）を忠実に再現する厳しい形状精度も同時に求められる。
【０００４】
自動車車体用のアウタパネルにおいて、アウタ意匠面内にデザインされたキャラクターラインの形状との関係で、特に成形が難しいアウタパネルの例を図９に斜視図で示す。
【０００５】
この図９のアウタパネル１００の例では、車体外方（図の上方）に向かって張り出したアウタ意匠面１０２内に、凹みである二つの意匠凹部１０４a、１０４bが互いに間隔を設けてデザインされて設けられている。このような意匠凹部１０４a、１０４bは「リバース部」とも呼ばれ、その意匠凹部の周縁部（両側）には、小肩Ｒのシャープなキャラクターライン（稜線あるいは彫り込みのように成形された特徴的なライン）１０７a、１０８a（意匠凹部１０４a）、１０７b、１０８b（意匠凹部１０４b）が設けられている。
【０００６】
通常のプレス成形において、このようなリバース部１０４を形成する場合、成形末期のプレス下死点近傍で、ブランク（以下、素材とも言う）を、ダイスの成形面とパンチの成形面とに押し付けることになる。ただ、この際、このリバース部１０４近傍では、ブランク周縁側（製品外周部側）からの張力が比較的加わりにくく、特にスプリングバックが大きいアルミニウム合金薄板が成形素材の場合には、所定の形状が得られないことが問題になる。
【０００７】
インナパネルが成形対象の場合には、前記プレス下死点で、インナパネルの表面側（車体内方側）から、金属製の金型で意匠凹部周辺部を挟持し、材料流入が生じないように強く保持しながら、意匠凹部を形成するなどの対策により、前記リバース部のような意匠凹部の形状精度の確保ができる。しかし、前記した通り、外観品質が問題になるアウタパネル（以下、製品、成形品とも言う）では、金型と素材ブランクとが接触した際に発生するキズを、例え微小であっても防止する必要がある。このため、インナパネルのように、アウタパネルの表面側（車体外方側）から金属製の金型で加圧する手段は採用できない。
【０００８】
そこで一般的には、製品外周部からの張力を高くして、素材をパンチの成形面に「なつかせる」（パンチの成形面形状に沿わせる、なじませる、近接させる意味）対策が行われる。ただ、意匠凹部１０４となる素材ブランク部分は、意匠凹部１０４aに仮想の点線１０６で示す通り、本来は直線的である。そのため、前記キャラクターラインや意匠凹部１０４の断面に対して、垂直方向（図９の場合は車体上下方向）への張力を高くしても、パンチの凹部成形面やダイスの凸部成形面になじまず、形状精度が確保しにくい。この結果、意匠凹部１０４の断面に略平行な方向（図９の場合は車体前後方向）への張力を高くして、素材をパンチの成形面になつかせることになる。
【０００９】
しかし、この意匠凹部１０４の成形が始まるのは成形末期であり、この成形末期では、パネル外周部からの張力は、パンチ肩より中央側にはあまり伝わらず、意匠凹部１０４を部分的に成形する、パンチの凹部成形面には有効な張力が作用しない。そして、スプリングバック抑制のために張力を高く設定しすぎると、意匠凹部１０４周辺の凸状部（頂点部）であるキャラクターライン１０７、１０８と、パンチとの接触部に局部的に歪が集中して、破断が生じやすくなる問題が新たに生じる。また、それ以外にも、下死点近傍でこの意匠凹部１０４が形成される際には、キャラクターライン１０７、１０８などの凸形状部と接触していた素材部位が、意匠凹部１０４の中心側に流れ込み、線ズレと呼ばれる外観不良（成形不良部）が生じることも問題であった。
【００１０】
近年、自動車の軽量化を目的とし、前記パネル構造体には、アルミニウム合金薄板材が多用されるようになってきている。しかし、アルミニウム合金薄板材は、鋼板に比べて破断限界が低く、弾性率が低いために、スプリングバックも大きくなる。つまり、アルミニウム合金薄板をブランクとして、アウタパネルの場合，成形時の形状精度を確保することが、鋼板に比べてさらに難しくなるといえる。
【００１１】
一方、自動車のアウタパネルのデザインに対する要望はさらに厳しくなっており、前記キャラクターラインをよりシャープに見せるために、その断面肩Ｒをより小さく、また、前記リバース部をより深くしたいなどの要望が多くなってきている。しかし、このように製品形状が厳しくなると、鋼材よりも成形性に劣るアルミニウム合金板材で、所定の製品形状精度を得ることはますます難しくなり、このような成形困難を理由にアルミニウム合金薄板材の採用が見送られるという状況もしばしば見られる。
【００１２】
以上、ドアのアウタパネルを例として、キャラクターラインとリバース形状部における成形上の課題を説明したが、このようなキャラクターラインは、車を特徴付ける、あるいは印象付けるために、車体前後方向に亘って、長く連続的に設けられていることが多い。そして、ドア以外にも、フェンダーやフード、トランクリッド、あるいはルーフなどの他のアウタパネル（外板部品）でも同様に設けられる場合があり、前記した成形上の課題は共通している。
【００１３】
このようなアウタパネルにおける形状精度を確保するために、前記通常の冷間でのプレス成形中に、成形条件を途中で変化させる等成形方法を工夫することで、破断、しわ、面ひずみなどの形状精度不良を同時に抑制する例も、従来からいくつか報告されている。
【００１４】
このうち、可動金型などの特殊な金型を用いる特許文献１、２、３などの方法は、金型構造が大型化し、複雑な機構を設ける必要があること、また、製品外周部に設ける余肉の大型化が不可欠であるため、歩留まり低下によるコストアップが問題になる。
【００１５】
ＢＨＦ（しわ押さえ力）を制御して成形性を向上させる試みも、特許文献４で提案されている。この方法はＢＨＦが影響する製品外周部の破断−しわ両立には一定の効果がある。しかし、前記したリバース部など製品中央近傍の成形における形状精度不良の問題に対しては、あまり効果は得られない。
【００１６】
また、ダイス側からパンチ側に荷重を加えることで、前記リバース部の形状精度を確保しようとする試みもいくつか見られる。特許文献５の方法などはその一例であるが、ダイス側から金型を素材に接触させて凹部を形成するため、前記したように、アウタ意匠面の傷が発生しやすく、アウタパネルへの適用は難しい。
【００１７】
また、特許文献６などに一例を示す電磁成形の適用については、非接触で荷重を加えることができるため、アウタパネル表面傷の問題は生じない。しかし、高い面圧が瞬間的に加わる成形方法であるために、素材が金型と接触した後に跳ね返りの変形が生じ、却って形状精度が悪くなる可能性もある。
【００１８】
また、特許文献７は、ゴムなどの弾性体あるいはそれを介した液圧などにより素材をパンチ金型に押し付けるものであり、前記アウタパネル表面傷の問題も生じにくく、形状精度も得られやすい。しかし、液圧を用いて加工する関係上、生産速度が遅くなり、生産性の低さが避けがたい。
【００１９】
それ以外にも，特許文献８などに一例を示す通り、温間成形などの部分的な加熱により、成形性を向上させようとする試みも一般的に行われる。しかし、素材および工具の熱収縮あるいは熱膨張による形状および材質変化、また、加熱に伴うコストアップに加えて、生産速度低下に伴うコストアップなども問題になり、大量生産品への適用は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開2007-268608号
【特許文献２】特開2009-56491号
【特許文献３】特許4801645号
【特許文献４】特開平9-225549号
【特許文献５】特開平8-66730号
【特許文献６】特許4061189号
【特許文献７】特開2008-213037号
【特許文献８】特開2010-227978号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
以上の通り、アルミニウム合金ブランクを冷間にてプレス成形する通常のプレス成形では、アウタ意匠面内に意匠凹部を有するような成形が難しいアウタパネルを、外観品質と形状精度とを両立させて成形できる有効な手段は、これまであまり提案されていなかったのが実状である。
【００２２】
したがって、本発明は、アウタ意匠面内に意匠凹部を有するようなアルミニウム合金アウタパネルの、通常のプレス成形条件の範囲で外観品質と形状精度とを両立させた、プレス成形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】
【００２３】
上記目的達成のために、本発明の要旨は、車体外方に向かって張り出したアウタ意匠面内に、車体内方に向かって凹むとともに車体前後方向に向かって延在する意匠凹部を有するアルミニウム合金アウタパネルのプレス成形方法であって、アルミニウム合金薄板からなるブランクを、ダイス、ブランクホルダー、パンチからなる金型と直接接触させて冷間にてプレス成形するに際し、前記意匠凹部を成形する前記ダイスの凸状成形面を車体前後方向に向かって平行に延長した前記ダイスのクッション面の位置に、前記ダイスの凸状成形面と同じ方向に凸な成形補助凸部を前記ダイスのクッション面の幅方向に亘って設ける一方、前記ブランクホルダー表面にも前記ダイスのクッション面に設けた前記成形補助凸部に係合する断面形状を有する成形補助凹部を前記ブランクホルダー表面の幅方向に亘って設け、前記ダイスのクッション面と前記ブランクホルダー表面とによる前記ブランクのホールディング時に、前記ブランクホルダー表面の前記成形補助凹部と前記ダイスのクッション面の成形補助凸部とで前記ブランクの周縁を挟持して、これによって、前記ブランクの中央部を、前記パンチの成形面に、前記意匠凹部に対応する凹状成形面を含めて沿うように予め変形させた上で、前記ダイスとパンチとによって前記ブランク中央部の成形を行い、前記意匠凹部を含めたアウタ意匠面を形成することである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の特徴は、ダイスのクッション面と対向するブランクホルダーの面に、前記意匠凹部に対応するとともに、互いに係合してブランクの外周（周縁部）を挟持する、成形補助用の凸部および凹部とを各々設けることである。
【００２５】
この簡単な構成によって、成形初期におけるブランク（外周）のホールディング時に、このブランク中央部をパンチの成形面に、前記意匠凹部の成形面を含めて、沿うように（なつかせるように）予め変形させることができる。これは、ブランクのホールディング時に、前記成形を補助する凹凸部でブランク周縁を挟持することによって、ブランク中央部もパンチ成形面に沿うように、曲げ変形させることができるからである。
【００２６】
これによって、ブランクをホールディングする段階で、パンチ成形面と接触するブランク中央部を、既にアウタ意匠面に近い形態に変形させることが可能になる。このため、パンチを変位させて成形を開始する場合に、ブランクが金型になじみやすくなり、前記意匠凹部の形状精度も確保しやすくなるなど、後述する通り、種々の形状精度に資する効果が生じる。
【００２７】
その上で、本発明では、特別な成形装置や手順の付加や変更は必要なく、前記した通常のプレス成形の装置や手順によって、前記ブランク中央部の成形を行い、意匠凹部を含めたアウタ意匠面を、形状精度良く、外観品質に優れて形成することができる。すなわち、本発明は、アウタ意匠面内に意匠凹部を有するようなアルミニウム合金アウタパネルの成形において、通常のプレス成形条件の範囲で、外観品質と形状精度とを両立させることができる。
【００２８】
しかも、本発明は、ブランクをホールディング（挟持）する、前記ダイスのクッション面と前記ブランクホルダー表面にこのような凹凸を設けるという、装置の改良だけで済む。すなわち、通常の冷間プレス成形で、前記ダイスのクッション面と前記ブランクホルダー表面の形状を変更するのみで対応可能であり、現行工程と同じタクトタイムで生産可能であり、本発明の採用によって工程のコストアップも生じない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明で用いるプレス成形金型の一態様を示す斜視図である。
【図２】本発明で用いるプレス成形金型の他の態様を示す、部分断面図である。
【図３】本発明で用いるプレス成形金型の他の態様を示す斜視図である。
【図４】図１の金型によるプレス成形の態様を工程順に示す断面図である。
【図５】従来のプレス成形の態様を工程順に示す断面図である。
【図６】従来のプレス成形の解析結果を示す説明図である。
【図７】本発明効果の解析結果を示す説明図である。
【図８】本発明効果の解析結果を示す説明図である。
【図９】課題となるアウタパネルの意匠面の外観形状を示すダイフェースの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３１】
前提とするプレス成形：
先ず、本発明が前提とする「通常のプレス成形」とは、アルミニウム合金薄板からなるブランク（以下、素材、素材板とも言う）を、予め（プレス成形に先立ち）局部的に加熱、冷却して、部分的に軟質な部分を設けることもなく、そのままの状態（部位によらず均一な強度）で、冷間にて成形することを言う。そして、プレス成形中にも、温間や熱間の状態にブランクを加熱することなく、また、特殊な液体（液圧）などの圧力媒体を用いることなく、ブランクをダイス、ブランクホルダー、パンチからなる金型と直接接触させ、冷間にてプレス成形することを言う。
【００３２】
アウタパネル：
先ず、本発明が成形の対象とする自動車車体用のアルミニウム合金アウタパネルにつき、ドアアウタパネルを例にとって説明する。このドアアウタパネルの代表例は前記図９であり、連続する縦壁１０３によって周縁が形成され、車体外方（図の上方）に向かって張り出したアウタ意匠面１０２を有した断面がＨＡＴ型の形状を有している。また、平坦な周縁部１０５a、１０５b、１０５c、１０５dを四周囲に有した、平面視で略矩形の形状をしている。
【００３３】
ちなみに、本発明で使用する「意匠面」「意匠凹部」などの「意匠」を付けた用語は、機能的に、また外観美観用にデザインされた形状、模様の意味であり、意匠面の形状精度が特に要求される形状あるいは部分のことを言う。
【００３４】
前記図９のドアアウタパネルで、特徴的な形状と、その成形の問題とを改めて以下に詳細に説明する。ドアアウタパネル１００は、車体外方（図の上方）に向かって張り出したアウタ意匠面１０２内に、車体の上下方向（図の左上から右下の方向）に互いに間隔をあけて、二つの意匠凹部（リバース部）１０４a、１０４bを有している。これら意匠凹部１０４a、１０４bは、車体内方（図の下方）に向かって凹むとともに、車体前後方向（図の左下から右上の方向）に向かって、一定の幅を有して延在する、半円状（円弧状）の断面形状を有し、意匠凹部１０４aの方が、１０４bよりも幅や深さが大きくデザインされている。
【００３５】
これらの意匠凹部には、その半円状の凹部が立ち上がり、アウタ意匠面とつながる幅方向の両縁部に、車両前後方向に延在する、小肩Ｒのシャープなキャラクターライン（畝状に延在する角部）１０７、１０８が各々設けられている。１０７a、１０８aは意匠凹部１０４aのキャラクターライン、１０７b、１０８bは意匠凹部１０４bのキャラクターラインであり、これらのキャラクターラインが、意匠凹部（リバース部）１０４の意匠性（意匠的な価値）を各々高めている。
【００３６】
この他、図９において、１０９は、ドアアウタパネルに特有の、ドアを開閉操作するドアハンドルの取りつけ部となる、平面視で略円形あるいは楕円形の意匠凹部である。
【００３７】
これら意匠凹部１０４やキャラクターライン１０７、１０８の本数、形状や大きさ、延在する方向、あるいは幅は、勿論、車種、車体、ドアなどの設計やデザインによって、千差万別である。例えば、図９では、意匠凹部１０４は、車体前後方向に亘って同じ幅で延在しているが、この幅が一方にいくほど小さくなって、アウタ意匠面１０２の端部で収束したり、途中で無くなったりする場合もある。また、後述する図３では、前記意匠凹部１０４のほかに、間隔をあけてもう１本の意匠凹部（図３のダイス１ｂで言う成形凸部４ｂ）が、車体前後方向でかつ斜め方向に存在している。
【００３８】
通常のプレス成形において、このようなリバース部１０４を形成する場合、前記した通り、アウタ意匠面１０２を成形した後の成形末期であるプレス下死点近傍で成形することになる。この成形は、ダイス側に設けられる凸状成形面で、素材ブランクをパンチ側の凸状成形面に押し付けて行い、リバース部１０４を形成する。この際、このリバース部１０４近傍は、ブランク(製品)の中央部であるために、ブランク外周からの張力が加わりにくい。このため、スプリングバックが大きいアルミニウム合金薄板の場合には、このスプリングバックを前記張力によって抑制できず、特に所定の形状が得られない。
【００３９】
本発明の金型：
そこで、本発明では、金型であるダイスのクッション面とブランクホルダー表面に、前記意匠凹部に対応するとともに、互いに係合する前記成形を補助する凸部および凹部とを各々設ける。図１〜３を用いて、この態様を以下に具体的に説明する。
【００４０】
先ず、図１は、アルミニウム合金薄板からなるブランク３０を、ダイス１a、ブランクホルダー１０、パンチ２０からなる金型と直接接触させて冷間にてプレス成形する態様を、斜視図にて例示している。
【００４１】
ダイス：
図１において、先ず、図の上方に位置するダイス１aは、そのダイフェース（成形面）だけで示し、ダイス全体の形状（箱型）の立体的な図示を省略している。このダイス１aの中央部のダイフェース（成形面）の形状自体は、従来と同じく、前記図９のドアアウタパネルの形状に一致あるいは対応している。すなわち、前記図９のアウタパネル１００のアウタ意匠面１０２と縦壁１０３に対応して、これらを成形するための、図の上方に凹な凹状成形面２と、この成形面２を囲む、図の上方に凹な縦壁状成形面３を有する。
【００４２】
そして、ブランク３０を成形して、前記図９のアウタパネル１００のアウタ意匠面１０２面内にある、各意匠凹部１０４aと意匠凹部１０４bとを成形するための、図の下方に凸な凸状成形面４a、４b（リバース部成形面）を、平坦な成形面２の面内に間隔をあけて各々有する。このうち、凸状成形面４aは意匠凹部１０４a、凸状成形面４bは意匠凹部１０４bを成形する。また、この凸状成形面４aの周縁（延在方向の両側）には、前記意匠凹部１０４aのキャラクターライン１０７a、１０８aを成形するために、凸状成形面４aに沿って、図の上方に凹な凹状成形面８a、８bを有する。また、凸状成形面４bの周縁（延在方向の両側）にも、同様に、前記意匠凹部１０４bのキャラクターライン１０７b、１０８bを成形するために、凸状成形面４bに沿って、図の上方に凹な凹状成形面８c、８dを有する。
【００４３】
９は、図９のドアハンドルの取りつけ部１０９を成形する、図の下方に凸な凸状成形面である。また、成形の際の材料の流入量を調節するために、通常設けられる、図の下方に凸なビード（凸状）７a、７b、７cが、ダイス１aのクッション面５a、５b、５cの長手方向に亘って各々設けられている。
【００４４】
本発明の特徴として、ダイス１aの両側面側のクッション面５a、５bには、成形補助のための、図の下方に向かって凸な４個（４箇所）の凸部６a、６b、６c、６dを、クッション面５a、５bの、前記凸状成形面４a、４bに対応する位置で、かつ幅方向（車体の前後方向）に亘って各々延在させて、それぞれ設けている。凸部６a、６bは凸状成形面４aに対応し、凸部６c、６dは凸状成形面４bに対応している。
【００４５】
前記ドアアウタパネルの各意匠凹部（図９の１０４a、１０４b）は、ドアアウタパネルの両側端部にまで至って各々延在している。このため、これらの意匠凹部を成形する凸状成形面４a、４bも、ダイス１aの成形面２の両側端部である縦壁状成形面３にまで至って各々延在させている。したがって、クッション面５a、５bに設ける成形補助凸部６a、６b、６c、６dは、凸状成形面（リバース部成形面）４a、４bを、車体前後方向（図１の左下から右上方向）に向かって平行に延長したクッション面５a、５bの位置に、その軸心を、凸状成形面４a、４bの軸心と、互いに一致あるいは平行させて設けている。ここで、ダイス１aの四周囲のうちの他のクッション面５c、５dには、対応する意匠凹部の成形面が存在せず、このような成形補助凸部を設ける必要がない。
【００４６】
ここで、これら成形補助凸部６a、６b、６c、６dの断面形状は、意匠凹部を成形する凸状成形面４a、４bと同じ方向に凸であれば良い。この凸方向が逆となるなど、凸状成形面４a、４bの凸方向と互いに違うと、その機能を発揮できない。したがって、前記凸状成形面（リバース部成形面）４a、４bの断面形状に、あるいはこれら成形補助凸部同士の断面形状として、互いに大きさや形を一致させても良く、また互いに一致せずとも良い。例えば、凸状成形面４a、４bの断面形状と、あるいはこれら成形補助凸部同士の断面形状として、形状が同じで、大きさが大きいあるいは小さいような、相似する断面形状を有するようにしても良い。また、ブランク３０のホールディング時にブランク３０の中央部をパンチ２０の成形面に沿うように予め曲げ変形させることができるのであれば、意匠凹部を成形する前記凸状成形面４aとの、大きさや形状の違いは許容される。
【００４７】
すなわち、後述するブランクホルダー１０の表面１１a、１１bにも設けた成形補助凹部１３a、１３b、１３c、１３dとの係合で、成形初期のブランク３０のホールディング時にブランク３０の周縁を、これらの成形補助の凹凸面に沿わせるように変形（曲げ変形）させて挟持できる形状であれば良い。また、このブランク３０の中央部をパンチ２０の成形面２１に、凹状成形面（リバース部成形面）２４aを含めて沿うように、予め曲げ変形させることができる形状や位置、大きさであれば良い。
【００４８】
ブランクホルダー：
図１において、次に、図の中央に位置するブランクホルダー１０自体は、従来と同じく、中央部がパンチ２０が貫通する空間１２となった、四周囲を各クッション面が囲む、平面視で略矩形の形状を有する。また、成形の際の材料の流入量を調節するために、前記ダイス１aのクッション面５a、５b、５cに各々設けられるビード７a、７b、７cに対応（係合）するように、通常通り、上に凹なビード（凹溝）１４a、１４b、１４cが、クッション面１１a、１１b、１１cの長手方向に亘って各々設けられる。
【００４９】
本発明の特徴は、ブランクホルダー両側面の表面１１a、１１bに、成形補助のための、図の上方に向かって凹な、成形補助のための凹部１３a、１３b、１３c、１３dを設けている。これらブランクホルダー両側面の表面１１a、１１bは、図の上方に位置するダイス１aの両側面のクッション面５a、５bに各々対応する。成形補助凹部１３a、１３bは、図の上方に位置するダイス１aのクッション面５a、５bに設けた成形補助凸部６a、６bと各々対応して（向き合って）いる。また、成形補助凹部１３c、１３dは、図の上方に位置するダイス１aのクッション面５a、５bに設けた成形補助凸部６c、６dと各々対応して（向き合って）いる。そして、これら対応する凹凸部同士が各々係合して（噛み合って）、成形初期のブランク３０のホールディング時に、ブランク３０の周縁を互いに挟持する。
【００５０】
このために、成形補助凹部１３a、１３b、１３c、１３dは、ブランクホルダー両側面の表面１１a、１１bの、前記ダイスの成形補助凸部に互いに対応する位置で、前記幅方向（車体の前後方向）に亘って延在させて、各々設けている。このうち、成形補助凹部１３a、１３bは、ダイスの成形補助凸部６a、６bに対応し、成形補助凹部１３c、１３dは、ダイスの凸部６c、６dに対応している。
【００５１】
これら成形補助凹部１３を設ける位置や断面形状は、各々その対応するダイス１ａ側の成形補助凸部６a、６b、６c、６dに、各々互いに係合でき、係合した場合に、ブランクを挟持できる位置や断面形状を有するようにする。図１の例では、ダイス１aのクッション面５a、５bに設けた成形補助凸部６a、６b、６c、６dの位置に対応した、ブランクホルダーの表面１１a、１１bの位置に、成形補助凹部１３a、１３b、１３c、１３dを各々設けている。また、成形補助凹部１３a、１３b、１３c、１３dの断面形状も、成形補助凸部６a、６b、６c、６dの断面形状と互いに一致あるいは相似させるなどして、互いに係合できるようにしている。
【００５２】
より具体的に、成形補助凹部１３をブランクホルダーの表面１１a、１１bに設ける位置は、図１の例では、ダイスの成形補助凸部６a、６b、６c、６dと、成形補助凹部１３a、１３b、１３c、１３dとの軸心同士を互いに一致あるいは平行させて設けている。これら成形補助凹部１３a、１３b、１３c、１３dの断面形状は、ダイスの成形補助凸部６a、６b、６c、６dの下に凸な断面形状に対して、上に凹な断面形状であれば良い。この方向が逆となるとその機能を発揮できない。
【００５３】
これら成形補助凹部１３a、１３b、１３c、１３dの断面形状は、後述する図２の通り、成形補助凸部６a、６b、６c、６dの断面形状、あるいは凸状成形面４aの断面形状、更にはこれら成形補助凹部同士の断面形状として、必ずしも同じ、または一致や相似させなくても良い。要は、ダイス１a側の成形補助凸部６a、６bと、ブランクホルダー１０の表面１１a、１１bに設けた成形補助凹部１３a、１３bとが、互いに係合できる形状であれば、互いに異なる断面形状であっても良い。そして、成形初期のブランク３０のホールディング時に、ブランク３０の周縁３１、３２をこれらの成形補助の凹凸面に沿わせるように変形（曲げ変形）させて挟持し、このブランク３０の中央部をパンチ２０の成形面２１に、前記意匠凹部に対応する凹状成形面２４aを含めて沿うように、予め曲げ変形させることができる形状や位置、大きさであれば良い。
【００５４】
成形補助凹凸部やクッション部断面形状の設計：
図２は、これら成形補助凹凸部の断面形状の変形例を示しており、上方のダイス１a側のクッション面の成形補助凸部６a、６bの半円形の断面形状に対して、ブランクホルダー１０側表面の成形補助凹部１３a、１３bは、ドロービードの断面形状のような矩形の断面形状をしている。図２において、３０は、成形初期のブランク３０のホールディング時に、これらの成形補助凹凸部の係合によって上下方向から挟持されようとしている、ブランク３０の周縁部（３１、３２）である。
【００５５】
ここで、以上説明した、ブランクホルダー表面およびこれに対向するダイスのクッション面に設ける、成形補助のための凹凸部の最大深さ、あるいは最大高さの目安は、前記したブランクの挟持および曲げ変形効果を発揮するために、アウタパネルの意匠凹部の最大深さの５０％〜１５０％の範囲とすることが好ましい。アウタパネルの意匠凹部の最大深さの５０％未満では、成形初期のブランク３０のホールディング時に、ブランク３０の周縁３１、３２を挟持しても、ブランク３０の中央部をパンチ２０の成形面２１に、凹状成形面（リバース部成形面）２４aを含めて沿うように、予め曲げ変形させる力が弱くなる可能性がある。また、アウタパネルの意匠凹部の最大深さの１５０％を越えると、却ってブランク３０の中央部の曲げ変形が過度となって、形状精度が低下する可能性がある。
【００５６】
また、ブランクホルダー両側面の表面や、これに対応（対向）するダイス両側面のクッション面などの、パンチの成形面に対応する領域の断面形状は、アウタパネルの対応する周縁部あるいは端部の断面形状と略一致していることが好ましい。具体的には、ブランクホルダー両側面の表面１１a、１１b、ダイス１aのクッション面５a、５bなどの、互いに向き合う面における、パンチの成形面（２１、２２、２３、２６など）に対応する領域のみの断面形状が対象となる。但し、このような断面形状の一致は、前記成形補助のための凹凸部には必要なく、この領域を除く。これによって、破断が生じやすいアウタパネル端部の成形高さが、部位に寄らず略一定になり、前記各表面やクッション面にブランクが面接触することで、よりブランクの成形中の破断が生じにくくなる。
【００５７】
パンチ：
図１において、次に、図の下方に位置するパンチ（ポンチ）２０自体の形状、構造は従来と同じである。すなわち、図の上方に凸な凸状成形面２１と、これを囲む、図の上方に凸な縦壁状成形面２２とを有する。また、その成形面２１内に、前記意匠凹部（リバース部）１０４a、１０４bを成形する、図の上方に凹な凹状成形面２３a、２３bや、これに沿った、キャラクターライン成形用の、図の上方に凸な成形面２４a、２４b、２４c、２４dを有する。そして、パンチ（ポンチ）２０の凸状成形面２１と縦壁状成形面２２とは、ダイス１ａ側の凹状成形面２や縦壁状成形面３と互いに係合して、前記図９のアウタパネル１００のアウタ意匠面１０２と縦壁１０３を成形する。
【００５８】
また、パンチの凹状成形面２３aは、両側のキャラクターライン成形面２４a、２４b、あるいは隣接する端部傾斜成形面２６とともに、ダイス１ａ側の凸状成形面４aや凹状成形面８a、８bと互いに係合して、アウタパネル１００の意匠凹部１０４aやキャラクターライン１０７a、１０８aとその周囲部を成形する。同様に、パンチの凹状成形面２３ｂは、両側のキャラクターライン成形面２４c、２４dとともに、ダイス１ａ側の凸状成形面４bや凹状成形面８c、８dと互いに係合して、アウタパネル１００の意匠凹部１０４bやキャラクターライン１０７b、１０８bとその周囲部を成形する。更に、図の上方に凹な成形面２５が、ダイス側の前記成形面９と係合して、図９のドアハンドルの取りつけ部意匠面１０９を成形する。
【００５９】
他の実施態様：
図３は、図１と同様にダイス１ｂのダイフェースのみを斜視図で示し、本発明の他の実施態様を示している。図３は、図９のアウタパネルにおける意匠凹部１０４aの他に、間隔をあけてもう１本の意匠凹部１０４bを設けている点は図９と同様であるが、図９の意匠凹部１０４aと平行な意匠凹部１０４bとは違って、斜め方向に存在している場合を示している。
【００６０】
図３において、このもう１本の意匠凹部１０４bは、ダイス１ｂでのキャラクターライン成形用の、下に凹な成形面８c、８dと、これらに囲まれた下に凸な成形面４bとして、図１の成形面４bと同じ番号で表現されている。この場合、前記図１では成形補助凸部を設けなかった、ダイス１bの他のクッション面５cに、新たに、成形補助のための下方に向かって凸な凸部６dをクッション面５cの幅方向（車体の前後方向）に亘って延在させて設ける。また、ダイス１bの側面側のクッション面５aにも、更に新たな、成形補助のための下方に向かって凸な凸部６cを、クッション面５aの幅方向（車体の前後方向）に亘って延在させて設けている。
【００６１】
この場合には、図示はしないが、このダイス１bの成形補助凸部を設けたクッション面に対応した、前記ブランクホルダー１０の表面１１a、１１bにも、図１の場合と同様に、成形補助凹部１３a、１３ｂを設けている。そして、更に、表面１１aや表面１１cにも、ダイス１bのクッション面５cに新たに設けた成形補助凸部６dや、クッション面５aに新たに設けた成形補助凸部６cなどに係合する成形補助凹部１３を、ブランクホルダー１０の表面の幅方向に亘って設ける。また、図示はしないが、パンチ側には、その成形面内に、前記二つの意匠凹部１０４a、１０４bを成形する、図の上方に凹な凹状成形面や、これに沿った、キャラクターライン成形用の、図の上方に凸な成形面を設ける。
【００６２】
このように、本発明では、これらダイスとブランクホルダーとの互いに係合する（向き合う）前記各面に、成形補助用の凹凸を、ドアアウタパネルの意匠凹部と、係合する相手方の前記各面の成形補助用の凹凸と互いに係合するように設ける。例えば、ダイスの意匠凹部を成形する凸状成形面４a、４bが、ダイス１aのダイフェースの両側端部にまで至って延在しているゆえに、ダイスの前記クッション面やブランクホルダーの前記表面に、成形補助の凹凸部を対応させて設けている。これに対して、もしダイスの意匠凹部を成形する凸状成形面４a、４bなどが、ダイス１aのクッション面のいずれか、あるいは両方にまで至らず、途中で成形面がなくなっている場合には、凸状成形面４a、４bが至って（到達して）いない、ダイスとブランクホルダーとの前記各面に成形補助の凹凸部を設ける必要はない。
【００６３】
プレス成形：
以上説明したうち、図１の金型を用いて、アルミニウム合金薄板ブランクをプレス成形して、図９のアウタパネルを成形する態様を、図４、５を用いて以下に説明する。図４は、図１の金型を用いた本発明のプレス成形方法を、金型の断面図で示している。なお、図５は、比較のために、従来の金型を用いたプレス成形方法を、同じく金型の断面図で示している。
【００６４】
図４、５の各図において、最も上方の実線がダイス１aの成形面２、３を示している。その下の実線がダイス１aのクッション面５a、５bに、挟持されてブランク３０が重なり合って示されている。そして、そのすぐ下の点線が、ブランク３０を挟持するブランクホルダー１０の表面１１a、１１bを示している。更に、一番下の細線がパンチ２０と、その各成形面２３、２４、２６を示している。
【００６５】
図４において、先ず、図４の上方は、ダイス１aとブランクホルダー１０とのクッション面および表面同士によって、ブランク３０をホールディングしている状態を示している。そして、それだけでなく、更に、図の右側では、ブランクホルダー１０の表面の成形補助凹部１３a、１３bと、ダイスのクッション面の成形補助凸部６a、６bとで、ブランク３０の周縁を、これらの凹凸面に沿わせるように曲げ変形させて各々挟持する。また、図の左端では、ブランクホルダー１０の表面の成形補助凹部１３c、１３dと、ダイスクッション面の成形補助凸部６ｃ、６ｄとで、ブランク３０の周縁を、同様に、これらの凹凸面に沿わせるように曲げ変形させて各々挟持する。そして、この曲げ変形をブランク３０の中央部にまで波及させて、ブランク３０の中央部を、パンチ２０の成形面２１に、前記意匠凹部に対応する凹状成形面２３a、２３bを含めて沿うように、予め曲げ変形させている。
【００６６】
その上で、成形途中（ブランク中央部の成形）を示す図４の中央の図や、成形下死点を示す図４の下方の図のように、ダイス１aとパンチ２０とによって、ブランク３０の中央部の成形を行い、意匠凹部を含めたアウタ意匠面を形成する。
【００６７】
作用効果：
このように、本発明は、成形初期におけるブランク（外周）のホールディング時に、図４の上方の図の矢印Ａで示すように、ブランク中央部を、意匠凹部に対応する凹状成形面を含めて、パンチの成形面に沿うように予め曲げ変形させることができる。これによって、ブランクをホールディングする段階で、パンチ成形面と接触するブランク中央部を、既にアウタ意匠面に近い形態に変形させることが可能になる。そして、パンチを変位させて成形を開始する場合に、ブランクが金型になじみやすくなり、前記意匠凹部の形状精度も確保しやすくなるなど、種々の形状精度に資する効果が生じる。
【００６８】
また、前記ホールディング段階で、パンチ成形面の意匠面に近い形態にブランクが変形することで、ブランク各部位の絞り深さが、比較的一定になる効果もある。すなわち、図４の真ん中の図の矢印Ｂで示すように、パンチとブランクとが面で接触しやすくなり、ブランクの各部が比較的均等に成形荷重を受け持つ、局部的な成形荷重の集中が無くなり、成形の際のひずみも均一に入りやすくなる。このため、破断につながるようなひずみ集中が発生しにくく，破断限界が向上する．言い換えれば，破断が生じない限界張力が高くなることで，製品内にしっかりと張力を加えることが可能になり、その分、スプリングバックが抑制されて形状精度が向上できる。
【００６９】
更に、ブランクのホールド段階で、ある程度パンチ成形面に対応した形状が得られることで、前記意匠凹部に対応した肉余りが、ホールディングの段階でブランク側に設定される。このため、この意匠凹部部位を形成（成形）する際の線長変化が小さくなり、キャラクターラインとの接触部がずれることで生じる線ズレが生じにくくなる利点もある。
【００７０】
その上で、本発明では、特別な成形装置や手順の付加や変更は必要なく、前記した通常のプレス成形の装置や手順によって、前記ブランク中央部の成形を行い、前記意匠凹部を含めたアウタ意匠面を、形状精度良く、外観品質に優れて形成することができる。しかも、本発明は、ダイスとブランクホルダーとの前記各面にこのような凹凸を設けるという、装置の改良だけで済む。すなわち、通常の冷間プレス成形で、ダイスとブランクホルダーとの前記各面の形状を変更するのみで対応可能であり、現行工程と同じタクトタイムで生産可能であり、本発明の採用によって工程のコストアップも生じない。
【００７１】
これに対して、図５に示す従来例では、その上方の図に、図４と同じく、ダイス１aとブランクホルダー１０とのクッション面および表面同士によって、ブランク３０をホールディングしている状態を示している。
【００７２】
この図５の上方の図に示す通り、ブランクホルダー１０の表面には、本発明の成形補助凹部１３や、ダイスのクッション面の成形補助凸部６が一切無い。このため、ブランク３０の中央部を、パンチ２０の成形面２１に、前記意匠凹部に対応する凹状成形面２３a、２３bを含めて沿うように、予め曲げ変形させる手段がない。このため、必然的に、ブランク３０の中央部を、特に意匠凹部に対応する凹状成形面２３を含めて、パンチの成形面２１に沿わせることができない。このため、矢印Ｃで示すように、パンチとブランクとが局所的に接触しやすくなり、この接触部に局部的な成形荷重が集中して、成形の際のひずみも集中し、破断につながりやすくなる。このように、破断限界が低下するため、破断が生じない限界張力が低くなり、製品内にしっかりと張力を加えることが出来ない。このため、スプリングバックを抑制できず、形状精度を向上できない。
【００７３】
素材アルミニウム合金薄板：
ブランクとしての素材アルミニウム合金薄板の板厚は、アウタパネルとしての、軽量化の観点と成形性や必要剛性の兼ね合いからして、０．７ｍｍ〜１.２ｍｍが好ましい。そして、この薄板レベルでのアウタパネルとして必要な強度や成形性からすると、アルミニウム合金薄板は、ＪＩＳに規定される、５０００系または６０００系アルミニウム合金からなることが好ましい。
【実施例】
【００７４】
図１の金型を用い、図４の工程にてアルミニウム合金薄板ブランクをプレス成形し、図９のアウタパネルを成形する工程を解析して、本発明の効果を確かめた。解析方法は、成形工程をシェル要素でモデル化し、ＣＡＥ解析には汎用の動的陽解法ソフトＰＡＭ−ＳＴＡＭＰを用いた。
【００７５】
解析の条件として、素材ブランクは６０００系アルミニウム合金板材で、板厚が１．０ｍｍ、０.２％耐力が１３９ＭＰaの冷間圧延薄板の調質後の板とした。この薄板に、一般的な鋼板洗浄油使用条件にて、金型とブランクとの間の摩擦係数を０．１４と設定した。しわ押さえ力（ＢＨＦ）は１００トンとした。
【００７６】
解析結果：
成形中のブランクの変形形態を図６、７、８に、金型とともに断面図で示す。図６は前記図５に示した従来技術であって、図の一番上側に実線で示すダイスの成形面に対して、細線で示すブランクの形状は、ブランクホルダーの形に応じて略一定Ｒの円弧状の形状になっている。このため、予めブランクをダイスの成形面形状に沿わせることができず、前記図５と同様に、断面、各部の成形高さの差（ブランクホールド時のブランク形状とダイス形状とのプレス方向距離）およびパンチ金型とのタッチ差（パンチ金型とブランクが接触するタイミングの差）が大きくなっている。これによって、成形高さが最も高い頂点部の、下死点での板厚減少率が高くなる傾向となり、後述する本発明加工方法に比べて，破断が生じる可能性が高いと予想できる。
【００７７】
これに対して、図７、８は、前記図４と同様、本発明例であって（各々本願発明と記載）、図８は、図７よりも、縦壁高さ（図９の縦壁１０３）を大きく設定した場合である。また、図７、８において、矢印で示す「製品凹部に対応」する部分が、アウタパネルの意匠凹部に相当する部分である。
【００７８】
これら図７、８から、本発明例では、ブランクのホールディング段階で、パンチ成形面の意匠面に近い形態にブランクが変形していることが分かる。そして、これによって、成形高さの差が小さく、ブランク各部位の絞り深さが比較的一定になっており、パンチ金型とブランク各部が接触するタイミングがほぼ同じ（同時）になるという効果が裏付けられる。このため、成形高さが最も高い頂点部の、下死点での板厚減少率は著しく小さくなり、破断は生じないと予想できる。また、スプリングバックに伴う変位量も小さく、形状精度も高くなると予想できる。したがって、縦壁高さ（図９の縦壁１０３）をより大きく成形できることも予想できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上、本発明は、アウタ意匠面内に意匠凹部を有するようなアルミニウム合金アウタパネルの、通常のプレス成形条件の範囲で外観品質と形状精度とを両立させた、プレス成形方法を提供できる。このため、自動車用のアルミニウム合金アウタパネルの成形に好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１：ダイス、２、３：成形面、４：リバース部成形面、５：クッション面、６：成形補助凸部、７：ビード、８：凹状成形面、９：ドアハンドル取りつけ部成形面、１０：ブランクホルダー、１１：表面、１２：中央部の空間、１３：成形補助凹部、１４：ビード、２０：パンチ、２１：凸状成形面、２２：縦壁状成形面、２３：凹状成形面、２４：キャラクターライン成形面、２５：ドアハンドル取りつけ部成形面、２６：端部傾斜成形面、３０：ブランク、３１、３２：ブランク端部、１００:アウタパネル、１０２：アウタ意匠面、１０３：縦壁、１０４:意匠凹部、１０５：周縁部、１０６：仮想直線部、１０７、１０８：キャラクターライン、１０９：ドアハンドル取りつけ部
【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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