(57)【要約】【課題】複数の軽量化孔部が形成された３次元曲面部を有する複雑な形状の製品を効率良く成形することができるとともに、素材の歩留を高めることができるエキスパンドドロー成形法を提供すること。【解決手段】板状素材に複数のスリット形状部を形成した後、該板状素材をドロー成形しながらエキスパンド成形することによって、前記スリット形状部を拡げて軽量化孔部１，２，３を形成すると同時に、該軽量化孔部１，２，３を含むエキスパンド部Ｗａを３次元曲面状に成形して製品Ｗを得る。ここで、前記スリット形状部の形状と寸法を製品の強度と最終形状に応じて決定する。又、前記エキスパンド成形時のエキスパンド量とエキスパンド方向を前記スリット形状部と製品Ｗの最終形状に応じて決定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状素材に複数のスリット形状部を形成した後、該板状素材をドロー成形しながらエキスパンド成形することによって、前記スリット形状部を拡げて軽量化孔部を形成すると同時に、該軽量化孔部を含むエキスパンド部を３次元曲面状に成形することを特徴とする３次元曲面部を有する製品のエキスパンドドロー成形法。
【請求項２】
前記スリット形状部の形状と寸法を製品の強度と最終形状に応じて決定することを特徴とする請求項１記載の３次元曲面部を有する製品のエキスパンドドロー成形法。
【請求項３】
前記エキスパンド成形時のエキスパンド量とエキスパンド方向を前記スリット形状部と製品の最終形状に応じて決定することを特徴とする請求項１又は２記載の３次元曲面部を有する製品のエキスパンドドロー成形法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一部に３次元曲面部を有する製品のエキスパンドドロー成形法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車部品のルーフボウ等は、相手物受け面として中央部に両端部よりも広い３次元曲面部を有しており、この種の製品には軽量化のために中抜き加工が施されている。
【０００３】
ところで、軽量化のために中抜き加工が施された製品の成形法としては、従来から次の１）〜３）に示すような方法が知られている。
【０００４】
１）先ず最初に図６（ａ）に示す板状素材Ｗ’を図６（ｂ）に示すように絞り又はフォーム成形を行って成形品Ｗ”を得た後、その成形品Ｗ”から図６（ｃ）に示すように不要部分を中抜き加工によって除去して軽量化孔部１０１，１０２を形成して製品Ｗを得る方法。
【０００５】
２）図７（ａ）に示す平板素材Ｗ’の長手方向に亘ってスリット２０１’，２０２’を連続的に形成した後、該板状素材Ｗ’をスリット２０１’，２０２’と直角方向に引っ張って拡幅（エキスパンド）することによって、スリット２０１’，２０２’を拡げて図７（ｂ）に示すように軽量化孔部２０１，２０２を形成し、エキスパンド部以外の部分を折り曲げてチャンネル状の製品Ｗとする方法（特許文献１参照）。
【０００６】
３）図８（ａ）に示すように平板素材Ｗ’の所定エリアに多数のスリット３０１’を千鳥状に形成した後、該平板素材Ｗ’をスリット３０１’に対して直角方向にエキスパンドすることによって、図８（ｂ）に示すような多数の開口３０１を備えたエキスパンドメタル部を有する製品Ｗを得る方法（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３０８９２３号公報
【特許文献２】特開平４−２３８６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記１）〜３）に挙げた従来の成形法は、中央部に幅広の３次元曲面部を有するルーフボウ等の製品の成形に対応することができないという問題がある。
【０００９】
即ち、１）の方法では、中抜き部が３次元曲面を成す製品に対しては一度の中抜き加工によって複数の軽量化孔部を同時に形成することは不可能であり、複数回の中抜き加工を要するために加工能率が悪く現実的ではない。又、成形後に不要部分を除去して軽量化孔部を形成するため、軽量化孔部が占める面積が大きい製品では、素材を無駄に使用することとなり、歩留が悪いという問題がある。
【００１０】
又、２）及び３）の方法では、製品幅方向のエキスパンド量が一定であるため、断面形状が長手方向に一定の平面状を成すエキスパンド部を有する製品に適用が限定され、断面形状が長手方向に変化する３次元曲面を成すエキスパンド部を有する製品を成形することは不可能である。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、複数の軽量化孔部が形成された３次元曲面部を有する複雑な形状の製品を効率良く成形することができるとともに、素材の歩留を高めることができるエキスパンドドロー成形法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、板状素材に複数のスリット形状部を形成した後、該板状素材をドロー成形しながらエキスパンド成形することによって、前記スリット形状部を拡げて軽量化孔部を形成すると同時に、該軽量化孔部を含むエキスパンド部を３次元曲面状に成形することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スリット形状部の形状と寸法を製品の強度と最終形状に応じて決定することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記エキスパンド成形時のエキスパンド量とエキスパンド方向を前記スリット形状部と製品の最終形状に応じて決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数のスリット形状部が形成された板状素材をドロー成形しながらエキスパンド成形することによって、前記スリット形状部を拡げて軽量化孔部を形成すると同時に、該軽量化孔部を含むエキスパンド部を３次元曲面状に成形するようにしたため、エキスパンド部の幅方向のエキスパンド量を長手方向に変化させることができ、３次元曲面を成すエキスパンド部に複数の軽量化孔部を成形と同時に形成することができ、複数の軽量化孔部が形成された３次元曲面部を有する複雑な形状の製品を効率良く成形することができる。
【００１６】
又、本発明によれば、板状素材には開口面積の小さなスリット形状部が形成され、このスリット形状部がエキスパンド成形によって幅方向に拡げられて大きな開口面積の軽量化孔部が形成されるため、板状素材への中抜き量が小さく抑えられ、素材の無駄を省いて歩留を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１はスリット形状部が抜き加工された板状素材の斜視図、図２は外形形状が抜き加工された板状素材の斜視図、図３（ａ），（ｂ）は図２のＡ−Ａ線断面部の成形前後の成形過程を示す断面図、図４（ａ），（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面部の成形前後の成形過程を示す断面図、図５は最終製品の斜視図である。
【００１９】
本実施の形態は、図５に示すような長手方向中央部に３次元曲面部（エキスパンド部）Ｗａを有する自動車のルーフボウを本発明方法によって成形するものであって、成形に際しては、先ず、図１に示すように、矩形平板状の金属プレートから成る板状素材Ｗ’の長手方向中央部に複数のスリット形状部１’，２’，３’を抜き加工によって形成する。即ち、板状素材Ｗ’の長手方向中央には十字状のスリット形状部１’が形成され、該スリット形状部１’を中心としてその長手方向両側に長手方向に長い左右一対のスリット形状部２’と１つのスリット形状部３’が対称的に形成されている。ここで、各スリット形状部１’，２’，３’の形状と寸法は、図５に示す最終製品（ルーフボウ）Ｗの強度と最終形状に応じて決定される。
【００２０】
上述のように板状素材Ｗ’に複数のスリット形状部１’，２’，３’が形成されると、図１に示す板状素材Ｗ’の左右の長辺部を抜き加工して図２に示すような外形形状を有する板状素材Ｗ”を得る。即ち、この板状素材Ｗ”は、複数のスリット形状部１’，２’，３’が形成された長手方向中央部が幅広に成形され、この幅広の中央部から長手方向端部に向かって幅が狭くなるよう成形されている。
【００２１】
以上のようにして複数のスリット形状部１’，２’，３’と外形形状が抜き加工された板状素材Ｗ”は、図３及び図４に示すプレス機構によってドロー成形されながら同時にエキスパンド成形されることによって、図５に示すような最終製品Ｗへと成形される。
【００２２】
即ち、図２に示す板状素材Ｗ”の長手方向中央部（Ａ−Ａ線断面部）の成形前後の状態を図３（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すが、同図において、１１は不図示のプレス機の上型に固定されたダイであって、該ダイ１１の幅方向中央には、下方が開口する凹溝１１ａが形成されており、この凹溝１１ａの上面（天井面）は、図５に示す最終製品Ｗの３次元曲面部（エキスパンド部）Ｗａの表面形状に沿った凹状の３次元曲面を成しており、同凹溝１１ａの高さ及び幅寸法は、図５に示す最終製品Ｗの長手方向中央部の高さ及び幅寸法に設定されている。
【００２３】
又、前記ダイ１１の下方には、不図示のプレス機の下型に固定されたポンチ１２が設けられており、このポンチ１２には、ダイ１１の前記凹溝１１ａに嵌合する凸部１２ａが一体に形成されている。尚、ポンチ１２の凸部１２ａの頂面は、図５に示す最終製品Ｗの３次元曲面部（エキスパンド部）Ｗａの表面形状に沿った凸状の３次元曲面を形成している。そして、このポンチ１２の幅方向両端部にはクッションピン１３が上下動可能に挿通しており、該クッションピン１３の上端にはホルダ１４が水平に取り付けられている。
【００２４】
而して、図２に示す板状素材Ｗ”の成形に際しては、図３（ａ）に示すように、クッションピン１３を上動させてホルダ１４をポンチ１２の凸部１２ａ外周に沿って持ち上げ、該ホルダ１４の上面とポンチ１２の頂部とを同一平面上に位置させる（つまり、面一状態とする）。そして、その状態で図２に示す板状素材Ｗ”をホルダ１４とポンチ１２上に水平に載置し、不図示のプレス機を駆動してダイ１１の下面で板状素材Ｗ”の周縁部をホルダ１４との間で挟持する。
【００２５】
次に、図３（ａ）に示す状態からプレス機によってダイ１１を下動させると、該ダイ１１は、ホルダ１４との間で板状素材Ｗ”の周縁部を挟持した状態でホルダ１４を押し下げつつ下動し、その凹溝１１ａがポンチ１２の凸部１２ａに上方から嵌合していくため、板状素材Ｗ”の長手方向中央部は、ダイ１１とポンチ１２によってドロー成形されながらエキスパンド成形されることとなり、図３（ｂ）に示すように、ダイ１１の凹溝１１ａに沿ったチャンネル状に成形されると同時に、図３（ａ）に示す幅の狭いスリット形状部１’がエキスパンドによって幅方向に拡げられて図３（ｂ）に示す幅が広くて開口面積の大きな軽量化孔部１が形成される。
【００２６】
又、図２に示す板状素材Ｗ”のＢ−Ｂ線断面部の成形前後の状態を図４（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すが、この部分においても、図４（ａ）に示すようにホルダ１４とポンチ１２上に水平に載置された板状素材Ｗ”は、ダイ１１とポンチ１２によってドロー成形されながらエキスパンド成形され、図４（ｂ）に示すように、ダイ１１の凹溝１１ａに沿ったチャンネル状に成形されると同時に、図４（ａ）に示す幅の狭いスリット形状部３’がエキスパンドによって幅方向に拡げられて幅が広くて開口面積の大きな軽量化孔部３が形成される。
【００２７】
尚、板状素材Ｗ”の他の部分も以上の同様にダイ１１とポンチ１２によってドロー成形されながらエキスパンド成形され、図５に示す最終製品Ｗが成形される。
【００２８】
而して、本発明方法によって成形された最終製品Ｗにおいては、長手方向中央部に３次元曲面部Ｗａが形成され、この３次元曲面部には、幅の狭いスリット形状部１’，２’，３’（図１及び図２参照）がエキスパンド成形によって幅方向に拡げられた軽量化孔部１，２，３が成形と同時に形成される。この結果、本実施の形態では、軽量化孔部１，２，３によって製品Ｗを１５〜２０％軽量化することができた。尚、エキスパンド成形時のエキスパンド量とエキスパンド方向は、板状素材Ｗ’に形成されたスリット形状部１’，２’，３’と製品Ｗの最終形状に応じて決定され、これらは製品Ｗの長手方向に一定ではなく、長手方向に変化するよう設定されている。
【００２９】
以上のように、本発明に係る成形法においては、複数のスリット形状部１’，２’，３’が形成された板状素材Ｗ”をドロー成形しながらエキスパンド成形することによって、前記スリット形状部１’，２’，３’を拡げて軽量化孔部１，２，３を形成すると同時に、該軽量化孔部１，２，３を含むエキスパンド部Ｗａを３次元曲面状に成形するようにしたため、エキスパンド部Ｗａの幅方向のエキスパンド量を長手方向に変化させることができ、３次元曲面を成すエキスパンド部Ｗａに複数の軽量化孔部１，２，３を成形と同時に形成することができ、複数の軽量化孔部１，２，３が形成された３次元曲面部（エキスパンド部）Ｗａを有する複雑な形状の製品Ｗを効率良く成形することができる。
【００３０】
又、本発明に係る成形法よれば、板状素材Ｗ’（Ｗ”）には開口面積の小さなスリット形状部１’，２’，３’が形成され、これらのスリット形状部１’，２’，３’がエキスパンド成形によって幅方向に拡げられて大きな開口面積の軽量化孔部１，２，３が形成されるため、板状素材Ｗ’（Ｗ”）への中抜き量が小さく抑えられ、素材の無駄を省いて歩留を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、ルーフボウ等の自動車部品に限らず、一部に３次元曲面部を有する任意の製品の成形に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】スリット形状部が抜き加工された板状素材の斜視図である。
【図２】外形形状が抜き加工された板状素材の斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図２のＡ−Ａ線断面部の成形前後の成形過程を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面部の成形前後の成形過程を示す断面図である。
【図５】最終製品の斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は従来の成形法（その１）をその工程順に示す斜視図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は従来の成形法（その２）をその工程順に示す斜視図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は従来の成形法（その３）をその工程順に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１〜３      軽量化孔部
１’〜３’  スリット形状部
１１        ダイ
１２        ポンチ
１３        クッションピン
１４        ホルダ
Ｗ          最終製品
Ｗ’，Ｗ”  板状素材
Ｗａ        ３次元曲面部（エキスパンド部）
【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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