(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の金属製ベースワークに板状の金属製パッチワークが溶接されてなるパッチワークブランクを下側のパンチと上側のダイによってプレスしてプレス成形品を得る方法であって、
上記パッチワークブランクを上記パッチワークが上記ベースワークの上側に重ねられた姿勢で上記パンチとダイの間に搬入し、
上記パッチワークブランクを、上記ベースワークの上記パッチワークが設けられている部分が上記パンチ側に上記パッチワークの板厚分凹み、上記ダイのプレス成形面によって上記ベースワークと上記パッチワークが面一になるように、プレス成形することを特徴とするプレス成形方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記パッチワークブランクを熱間でプレス成形することを特徴とするプレス成形方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記パッチワークブランクを上記パッチワークが上記プレス成形品の稜線を形成するようにプレス成形することを特徴とするプレス成形方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記プレス成形品として、腹壁部の両サイドに相対する縦壁部を有する断面ハット形の車両用ボディメンバーを得るものであり、上記パッチワークを上記車両用ボディメンバーの腹壁部と縦壁部とがなす稜線を形成するように設けることを特徴とするプレス成形方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
上記ベースワーク及び上記パッチワークの少なくとも一方は亜鉛めっき皮膜を有し、該亜鉛めっき皮膜を介して上記ベースワークと上記パッチワークが重ね合わされていることを特徴とするプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス成形用ブランクとして、板状のベースワークに該ベースワークよりも小さな板状のパッチワークが溶接されてなるパッチワークブランクは一般に知られている。例えば、特許文献１には、ベースワークとしての合金化溶融亜鉛めっき鋼板とパッチワークとしての小さな鋼板を重ね合わせてなるブランクを熱間プレス成形してハット形の横断面形状を有するプレス成形品（例えば、車両用ボディメンバー）を得ることが記載されている。また、同文献には、プレス成形品のパッチワークが重ね合わされた部分では、プレス成形時にめっき皮膜の亜鉛が溶融して母材鋼板の結晶粒界に浸入し、母材鋼板に表面割れを生ずることも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８４２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、パッチワークブランクのプレス成形において、図７に示すように、ベースワークａの上側にパッチワークｂを重ねた状態で下側のパンチｃと上側のダイｄでプレス成形するようにすると、次の問題がある。
【０００５】
この場合、上側のダイｄのプレス成形面には、パッチワークｂの板厚分の凹みｅを設けることになるが、その凹みｅの一部がアンダーカット部となる問題である。図７の例では、プレス成形精度を高めるために、ダイｄのプレス成形面に鎖線で示すようにパッチワークｂの下端側に回り込んだ成形部ｆを設けたいところ、この成形部ｆがアンダーカット形状になる。なお、図７及び後述の図８、図９において、×印は溶接を意味する。
【０００６】
しかし、金型の加工具は同図における下方からしか入らないため、当該成形部ｆを設けることができない。仮に、特殊な方法で成形部ｆを設けたとしても、アンダーカット形状になるため、プレス成形品をダイｄから離型することが難しくなる。そのため、ダイｄのプレス成形面を実線で示すようにアンダーカット部ができないようにせざるを得ない。その場合、プレス成形面の形状が求めようとするプレス成形品の形状に対応しなくなるため、得られるプレス成形品の形状精度が悪化する（成形不良）。また、熱間プレス成形では、パッチワークｂの下端部とダイｄの間の隙間が大きくなるため、プレス成形品の冷却不良ひいては焼入れ不良を招く。
【０００７】
一方、図８に示すように、パッチワークｂをベースワークａの下側に設けた場合には上記アンダーカットの問題はないが、プレス加工ラインでのブランクの搬送において、下側になったパッチワークｂがコンベヤに接触して、搬送不良を招き易くなる。例えば、図９に示すように、パッチワークｂがベースワークａの片側に偏倚したブランクをローラーコンベヤｇで搬送するケースでは、ブランクがコンベア上で傾いた状態になるため、直進せずに搬送位置にずれを生ずる。
【０００８】
以上に述べたパッチワークブランクのプレス成形についての問題は、片面が部分的に隆起して板厚が厚くなった差厚鋼板をプレス成形する場合においても、同様に存する問題である。
【０００９】
そこで、本発明は、パッチワークブランクよりなる強度が高いプレス成形品を得ることを課題とする。
【００１０】
また、本発明は、パッチパークブランクや差厚鋼板のプレス成形において、成形不良を招くことなく、強度が高いプレス成形品を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ここに開示するプレス成形方法は、板状の金属製ベースワークに板状の金属製パッチワークが溶接されてなるパッチワークブランクを下側のパンチと上側のダイによってプレスしてプレス成形品を得る方法であって、
上記パッチワークブランクを上記パッチワークが上記ベースワークの上側に重ねられた姿勢で上記パンチとダイの間に搬入し、
上記パッチワークブランクを、上記ベースワークの上記パッチワークが設けられている部分が上記パンチ側に上記パッチワークの板厚分凹み、上記ダイのプレス成形面によって上記ベースワークと上記パッチワークが面一になるように、プレス成形することを特徴とする。
【００１２】
このプレス成形方法によれば、パッチワークブランクをパッチワークがベースワークの上側に重ねられた姿勢でパンチとダイの間に搬入することにより、搬送不良（位置ずれ）の問題を生ずることを避けることができる。そして、ベースワークのパッチワークに対応する部分をパンチ側にパッチワークの板厚分凹ませ、ダイのプレス成形面によってベースワークとパッチワークが面一になるように成形するから、ダイのプレス成形面にはパッチワークのための凹みを設ける必要がなく、プレス成形精度を高める上で有利になる。また、ベースワーク側に凹みが形成されることによって、得られるプレス成形品に凹凸が増え、それにより、断面係数が大きくなり、強度が高いプレス成形品が得られる。
【００１３】
好ましい実施形態では、上記パッチワークブランクを熱間でプレス成形する。従って、ベースワーク側に凹みを形成するものの、熱間プレスであるから、プレス加工力が大きく増大することが避けられる。
【００１４】
ここに、ベースワーク及びパッチワークを鋼板製にすると、熱間プレス成形後に急冷することによって焼入れ効果を得ることができる。また、ベースワーク及びパッチワークは、非めっき材であってもよいが、防錆のために、例えば、アルミニウムめっき、亜鉛めっき等を施したものであってもよい。
【００１５】
好ましい実施形態では、上記パッチワークブランクを上記パッチワークが上記プレス成形品の稜線を形成するようにプレス成形する。パッチワークがプレス成形品の稜線を形成することにより、プレス成形品の補強に有利になる。
【００１６】
好ましい実施形態では、上記プレス成形品として、腹壁部の両サイドに相対する縦壁部を有する断面ハット形の車両用ボディメンバーを得る。
【００１７】
好ましい実施形態では、上記パッチワークが上記断面ハット形の車両用ボディメンバーの腹壁部と縦壁部とがなす稜線を形成するように設けられる。従って、パッチワークの一部が縦壁部を形成するものの、上述の如く、ダイのプレス成形面にはパッチワークのための凹みを設ける必要がない。
【００１８】
このことは、上記縦壁部を立てることができること、つまり、腹壁部と縦壁部がなす鈍角を９０度に近づけること（例えば、１００度以下に、さらには９５度以下にすること）ができることを意味する。すなわち、ダイのプレス成形面の上記縦壁部を成形する部分を垂直に近い状態にしても、パッチワーク用の凹みを設ける必要がないから、図７に示すアンダーカット部ができる問題は生じない。
【００１９】
よって、腹壁部と縦壁部がなす角度を腹壁部に近い側よりも離れた側が大きくなるように縦壁部の中間部において変化させてなるハット形断面構造を得ることができる。このような相対する縦壁部各々が中間で屈曲している断面構造によれば、凹凸が増えて断面係数が増大することにより、パッチワークによる補強と相俟って、強度が高いボディメンバーが得られる。
【００２０】
好ましい実施形態では、上記ベースワーク及び上記パッチワークの少なくとも一方は亜鉛めっき皮膜を有し、該亜鉛めっき皮膜を介して上記ベースワークと上記パッチワークが重ね合わされている。
【００２１】
ここに、一般にベースワークとパッチワークの間に亜鉛めっき皮膜が介在するケースでは、亜鉛が溶融した状態でベースワーク又はパッチワークに引張変形を加えると、亜鉛が引張変形を受けたワークの結晶粒界に浸入してワークの強度が低下する。これに対して、上記プレス成形方法の場合、ベースワークのパッチワークが設けられた部分はパンチ側に凹むように成形されるから、引張変形量は小さい。パッチワークもベースワークの凹み変形に追従するように変形するから、同じく、引張変形量が小さくなる。よって、亜鉛めっき皮膜がベースワークとパッチワークの間に介在する当該ケースにおいて、亜鉛がワークに浸入することが避けられ、プレス成形品の強度が確保される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るプレス成形方法によれば、パッチワークブランクから成形不良を招くことなく、強度が高いプレス成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】プレス成形装置にブランクを搬入した状態を示す断面図。
【図２】プレス成形途中段階のプレス成形装置を示す断面図。
【図３】プレス成形品の断面図。
【図４】プレス成形前のパンチ、ダイ及びブランクを示す断面図。
【図５】プランクをパンチ及びダイでプレスした状態を示す断面図。
【図６】車両の骨格を形成するサイドアッセンブリーの正面図。
【図７】従来例を示す断面図。
【図８】別の従来例を示す断面図。
【図９】ブランクとローラーコンベヤの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２５】
＜プレス成形装置＞
図１に示す実施形態に係るプレス成形装置１は、熱間プレス成形装置であり、加熱されたパッチワークブランク２を下側のパンチ３と上側のダイ４によってプレス成形し、パンチ３及びダイ４によるプレス状態で冷却することによって焼入れされた高張力鋼製プレス成形品を得る。
【００２６】
このプレス成形装置１ではプレス成形品の冷却に水冷が採用されている。すなわち、冷媒として水を用いている。図示は省略するが、パンチ３及びダイ４各々の内部には冷却水を通す冷媒流路が形成され、各々のプレス成形面１４，２５に冷却水の噴出口と冷却水の吸込口が開口している。パンチ３及びダイ４のプレス成形面１４，２５とプレス成形品の間に冷却水を供給することで、プレス成形品を急冷して焼き入れする。なお、パンチ３及びダイ４各々に冷媒流路を形成し、冷媒を噴出させることなく、パンチ２及びダイ４を介してプレス成形品を間接的に冷却することもできる。
【００２７】
パッチワークブランク２は、板状のベースワーク５に該ベースワークよりも小さな板状のパッチワーク６が溶接されてなる。本例のベースワーク５及びパッチワーク６は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）である。パッチワークブランク２は、パッチワーク６がベースワーク５の上側に重ねられた姿勢でローラーコンベヤにより搬送され、その姿勢のままパンチ３とダイ４の間に搬入される。
【００２８】
図１に示すプレス成形装置１において、１１はパンチ３を保持するパンチホルダ、１２はダイ４を保持するダイホルダである。ダイ４は、油圧シリンダ１３によってダイホルダ１２に取り付けられ、油圧シリンダ１３の作動によりダイホルダ１２に対して昇降する。ダイホルダ１２はプレス機械の昇降するスライダ（図示省略）に取り付けられる。
【００２９】
ブランク２のトリミングのために、パンチ３のプレス成形面１４の両側縁にトリミング用切刃１５が設けられ、ダイホルダ１２にトリム刃１６が設けられている。ブランク２は、プレス成形時にその両側部が中央部に引き寄せられていく。そのときにブランク２の両側部が切刃１５を擦らないように（切刃１５が摩耗しないように）、ブランク２の両端部を受けて該ブランク２が切刃１５に接触することを妨げる切刃防護部材１７がパンチ３の両側に設けられている。切刃防護部材１７のブランク受け面は切刃１５よりも少し高くなっている。
【００３０】
切刃防護部材１７は、パンチホルダ１１に設けられた斜面に支持されていて、ブランク２のトリミング時には下降するトリム刃１６と干渉しないように、図２に矢符で示すようにパンチ３の側方へ退避する。すなわち、切刃防護部材１７は、プレス成形時には付勢手段によってブランク２を受ける防護位置に位置付けられ、トリミング時にはダイホルダ１２に設けられたカムドライバー１８に押され上記斜面を摺動してパンチ３からその側方へ離れるように退避する。パンチホルダ１１におけるパンチ３の両側位置には、ブランク２のトリミングで発生するスクラップを受けるスクラップ受け１９が設けられている。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態のプレス成形で得るプレス成形品２１は、腹壁部２２と、腹壁部２２の両側縁に続く相対する縦壁部２３と、縦壁部２３の端部に続く外側へ張り出したフランジ部２４とを有する断面ハット形の車両用ボディメンバーである。相対する縦壁部２３の各々はその中間に屈曲部２３ａを有し、屈曲部２３ａよりも腹壁部２２に近い側２３ｂは腹壁部２２とのなす角度が１００度以下の鈍角になっており、屈曲部２３ａよりも腹壁部２２から遠い側２３ｃは腹壁部２２とのなす角度が１１０度以上１３０度以下の大きな鈍角になっている。
【００３２】
パッチワーク６は、腹壁部２２と片サイドの縦壁部２３の腹壁部２２に近い側２３ｂとに跨がるように当該断面ハット形プレス成形品２１の外面側（表面側）に設けられており、言わば、外パッチである。このパッチワーク６は、プレス成形品２１の腹壁部２２と片サイドの縦壁部２３とがなす稜線２１ａを形成している。ベースワーク５は、パッチワーク６が設けられている部分がパッチワーク６の板厚分だけ内側（裏面側）に凹み、その結果、ベースワーク５の外面とパッチワーク６の外面が面一になっている。
【００３３】
上記ハット形断面のプレス成形品２１を得るべく、図４に示すように、ダイ４は、断面ハット形のダイ穴２６を備え、このダイ穴２６の内部（穴底の両側部）に、プレス成形品２１の稜線２１ａを形成するための凹形状の稜線成形部２５ａを有する。
【００３４】
一方、パンチ３は、ダイ穴２６よりも所定の大きさ（ベースワーク５の板厚）だけ小さなダイ穴形状に対応した凸部２０を備え、この凸部２０の頂部の両側部にプレス成形品２１の稜線２１ａを形成するための凸形状の稜線成形部１４ａ，１４ｂを有する。一方の稜線成形部１４ａの少なくとも一部とその両側近傍部は、上記凹形状の稜線成形部２５ａの部位の上記所定の大きさだけ小さなダイ穴形状より一定の深さ凹んだ形状になっている。
【００３５】
すなわち、パンチ３のプレス成形面１４には、腹壁部２２を成形する成形面と片サイドの縦壁部２３（上記近い側２３ｂ）を成形する成形面に跨がって、パッチワーク６の板厚分の凹み１４ｃが形成されている。この凹み１４ｃは、プレス成形面１４におけるベースワーク５とパッチワーク６が重なった部分を成形する箇所に設けられており、ベースワーク５を部分的に凹ませるためのものである。
【００３６】
また、パンチ３のプレス成形面１４の縦壁部２３を成形する部分の中間には、プレス成形品２１の屈曲部２３ａを成形する屈曲部１４ｄが設けられている。この屈曲部１４ｃに対応して、ダイ４のプレス成形面２５の縦壁部２３を成形する部分の中間に上記屈曲部２３ａを成形する屈曲部２５ａが設けられている。
【００３７】
ダイ４のプレス成形面２５にはパッチワーク６を収めるための凹みは設けられていない。すなわち、パンチ３側にパッチワーク６の板厚分の凹み１４ｃを設けたことにより、ダイ４のプレス成形面２５には凹みを設ける必要がない。従って、ダイ４のプレス成形面２５の縦壁部２３を成形する部分を垂直に近い状態にしても、図７に示すアンダーカット部ができる問題は生じない。
【００３８】
＜プレス成形方法＞
パッチワークブランク２をパッチワーク６がベースワーク５の上側に重ねられた姿勢でローラーコンベヤにより直進で搬送し、その姿勢のまま図１に示すようにパンチ３とダイ４の間に搬入する。この搬入において、パッチワーク６はコンベヤのローラーには接触せず、従って、パッチワークブランク２は傾くことがないため、搬送方向が直進から逸れることが避けられる。
【００３９】
図２に示すように、ダイ４が下降すると、ブランク２はパンチ３とダイ４に挟まれて上向きの凸になるように変形する。このとき、ブランク２の両側縁は、切刃１５の直ぐそばに配置された切刃防護部材１７に当接した状態になる。よって、ブランク２は切刃防護部材１７に妨げられ、切刃１５には接触しない。
【００４０】
ダイ４の下降につれてブランク２のプレス成形が進み、トリム刃１６がブランク２に当たる直前から切刃防護部材１７がトリム刃１６と干渉しないように退避していく。ダイ４がブランク２を完全にプレスした状態になった時点で油圧シリンダ１３がダイホルダ１２に対してダイ４を相対的に下降させた状態から相対的に上昇させる状態に切り替わる。
【００４１】
これにより、ダイホルダ１２がさらに下降し、トリム刃１６がパンチ２の両側縁の切刃１５とすれ違うことによってブランク２のトリミングが行なわれる。このとき、切刃防護部材１７はパンチ３から側方に離れているから、トリム刃１６は切刃防護部材１７に干渉しない。トリミングによって生ずるスクラップはスクラップ受け１９に受けられる。続いて、パンチ３及びダイ４各々のプレス成形面に開口した噴出口から冷却水がパンチ３及びダイ４各々のプレス成形面とプレス成形品の間に供給されて、プレス成形品が焼入れされる。
【００４２】
図５に示すように、パンチ３のプレス成形面１４にパッチワーク６の板厚分の凹み１４ｃが形成されているから、ダイ４がブランク２をプレスした状態になると、ベースワーク５のパッチワーク６が設けられている部分が凹み１４ｃに落ち込む。すなわち、ベースワーク５の当該部分はパンチ３側にパッチワーク６の板厚分凹む。ベースワーク５に凹み５ａが形成される結果、ベースワーク５の外面とパッチワーク６の外面はダイ４のプレス成形面２５によって面一になるように成形される。
【００４３】
上述の如く、ベースワーク５のパッチワーク６が設けられている部分は、パンチ３のプレス成形面１４の凹み１４ｃに落ち込むから、当該プレス成形による引張変形量は小さい。パッチワーク６もベースワーク５の凹み変形に追従するように変形するから、同じく、引張変形量が小さくなる。よって、ベースワーク５とパッチワーク６の間に介在する亜鉛めっき皮膜が溶融しても、亜鉛がワーク５，６に浸入することが避けられ、プレス成形品の強度が確保される。
【００４４】
また、上記プレス成形方法によれば、ベースワーク５に凹み５ａが形成されることによって、得られるプレス成形品２１の稜線が増える。また、相対する縦壁部２３各々の中間は屈曲部２３ａは稜線を構成する。このように稜線が増えて断面係数が増大することにより、パッチワーク６による補強と相俟って、強度が高いボディメンバーが得られる。
【００４５】
＜本発明の適用例＞
図６は車両（自動車）の骨格を形成するサイドアッセンブリーに本発明を適用した例を示す。同図において、３１はフロントピラーアウタ、３２はセンターピラーアウタ、３３はルーフサイドレールアウタ、３４はサイドシルアウタメンバーである。フロントピラーアウタ３１の上端部はルーフサイドレールアウタ３３の先端部に接合され、フロントピラーアウタ３１の下端部はサイドシルアウタメンバー３４の先端部に接合されている。センターピラーアウタ３２の上端部はルーフサイドレールアウタ３３の長さ方向中間部に接合され、センターピラーアウタ３２の下端部はサイドシルアウタメンバー３４の長さ方向中間部に接合されている。
【００４６】
フロントピラーアウタ３１は、上部材３１ａと下部材３１ｂを破線部位で予め接合したパッチワーク付きのテーラードブランクを熱間プレス成形することによって形成されている。センターピラーアウタ３２は、上部材３２ａと下部材３２ｂを破線部位で予め接合したパッチワーク付きのテーラードブランクを熱間プレス成形することによって形成されている。ルーフサイドレールアウタ３３は、パッチワーク付きのブランクを熱間プレス成形することによって形成されている。サイドシルアウタメンバー３４は、前部材３４ａと後部材３４ｂを破線部位で予め接合したパッチワーク付きのテーラードブランクを熱間プレス成形することによって形成されている。フロントピラーアウタ３１、センターピラーアウタ３２、ルーフサイドレールアウタ３３及びサイドシルアウタメンバー３４は、いずれもＧＡによって形成され、断面形状がハット形になっている。
【００４７】
フロントピラーアウタ３１では、その上端部と下端部にパッチワーク６Ａ，６Ｂが各々腹壁部両サイドの稜線を形成するように外パッチとして設けられている。センターピラーアウタ３２では、その上部にパッチワーク６Ｃが腹壁部両サイドの稜線を形成するように外パッチとして設けられている。ルーフサイドレールアウタ３３では、センターピラーアウタ３２とＴ字状に交差する部分とそこから前方に延びる部分にパッチワーク６Ｄ，６Ｅが各々腹壁部両サイドの稜線を形成するように外パッチとして設けられている。サイドシルアウタメンバー３４では、その前端部からフロントピラーアウタ３１に続く部分と該部分からセンターピラーアウタ３２に向かって延びる部分にパッチワーク６Ｆ，６Ｇが各々腹壁部片サイド（サイドシル上縁側）の稜線を形成するように外パッチとして設けられ、センターピラーアウタ３２とＴ字状に交差する部分にパッチワーク６Ｈが腹壁部片サイド（サイドシル下縁側）の稜線を形成するように外パッチとして設けられている。
【００４８】
フロントピラーアウタ３１、センターピラーアウタ３２、ルーフサイドレールアウタ３３及びサイドシルアウタメンバー３４各々のパッチワーク６Ａ〜６Ｈが設けられた部分では、ベースワークがパッチワークの板厚分だけ内側に凹み、パッチワーク６Ａ〜６Ｈ各々はそれらが設けられているベースワークと面一になっている。
【００４９】
なお、本発明が上記車両のボディメンバーに限らず、一般構造物のプレス成形に適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５０】
１    プレス成形装置
２    パッチワークブランク
３    パンチ
４    ダイ
５    ベースワーク
６，６Ａ〜６Ｈ    パッチワーク
１４    プレス成形面
１４ａ    凸形状の稜線成形部
１４ｂ    凸形状の稜線成形部
１４ｃ    凹み
２０    凸部
２１    プレス成形品
２１ａ    稜線
２２    腹壁部
２３    縦壁部
２３ａ  屈曲部（稜線）
２５    プレス成形面
２５ａ    凹形状の稜線成形部
２６    凹部
３１〜３４  プレス成形品
【図１】
0006681239.tif 000002
【図２】
0006681239.tif 000003
【図３】
0006681239.tif 000004
【図４】
0006681239.tif 000005
【図５】
0006681239.tif 000006
【図６】
0006681239.tif 000007
【図７】
0006681239.tif 000008
【図８】
0006681239.tif 000009
【図９】
0006681239.tif 000010