(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割面で型開したときの一方の金型及び他方の金型と、一方の金型に設けた局部押し込み型及び前記局部押し込み型に連続して形成され、流体が充填される充填室と、車体パネルのためのブランク材とを準備し、
前記一方の金型及び他方の金型同士を閉じてブランク材の周縁部を把持し、このブランク材を所定の温度に加熱した状態で一方の金型と前記ブランク材とで形成した空間に流体を流し込み、ブランク材を他方の金型に密着させて成形を行う工程と、前記充填室内の前記流体と前記他方の金型とによる成形を継続しながら、非密着部位に局部押し込み型を加圧し、他方の金型に合せるとともに、密着させて曲げ成形を実施し、且つ、前記充填室内の前記流体と前記他方の金型とで曲げ成形を実施する工程と、を備えていることを特徴とする車体パネルの成形方法。
【請求項２】
前記各々の成形では、他方の金型に形成した凸状の型にブランク材を密着させることを特徴とする請求項１記載の車体パネルの成形方法。
【請求項３】
前記各々の成形では、他方の金型に形成した凹状の型にブランク材を密着させることを特徴とする請求項１記載の車体パネルの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属の板材を用いた車体パネルの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体パネルは板材を所望の形状に成形したもので、その製造方法には、例えば、特開平６−２３８３７８号公報「薄板材の成形装置および薄板成形体の離型方法」に示されたものがある。同公報の段落番号［００１９］〜［００２１］によれば、この薄板成形体の離型方法は次の通りである。ただし、以下の説明は原文の要約である。
【０００３】
まず、同公報の図１の金型容器４（符号は公報記載のものを流用した。以下同様。）と天板６との間にアルミニウム合金製の薄板材２を配置するとともに、金型容器４と天板６とで薄板材２の周縁部２ａを挟持する。そして、薄板材２を５００℃前後に加熱し、薄板材２と天板６との間にガスを供給して薄板材２を金型容器４に押圧し、成形加工を施す。その後、天板６とヘッド１０とで周縁部２ａを挟持しながら薄板材２を金型容器４から離型させる。
このように、従来の技術は、薄板材２の周縁部２ａを挟持しながら離型するようにしたので、離型用のフォークを用いる必要がなく、作業性を高めることができるというものである。従って、成形の１サイクルは短くなる。このような成形サイクルについて次図で簡単に説明する。
【０００４】
図１４（ａ），（ｂ）は従来の成形サイクルの一例を示した図である。
（ａ）は、成形状態を示し、固定金型１０１の型１０２にブランク材１０３を流体１０４で押し付け、成形を行う。そして、離型し、成形品を取り出す。
（ｂ）は、（ａ）の成形の成形サイクルを示し、横軸を時間Ｍとし、縦軸を流体の圧力Ｐとしたものである。
この場合、ブランク材を押し付ける最高圧力はＰ３で、離型を時間Ｍ８〜時間Ｍ９の間で行い、時間Ｍ９で成形は完了する。これらの成形に要する時間はＭ９であり、成形の１サイクルは時間Ｍ９である。すなわち、上記公報の離型は（ｂ）の時間Ｍ８〜時間Ｍ９で行った離型に相当し、公報の技術では、時間Ｍ８〜時間Ｍ９の時間を短縮することができ、サイクルタイムを短くすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報の技術では、ガスを供給して薄板材２を金型容器４に押圧し、成形加工を施すものであり、ガスの圧力のみで薄板材２を隅まで鋭く、且つ精度よく曲げることは難しい。精度よく金型容器４の型を転写するには高圧で長時間、押圧する必要があり、生産効率が低下する。
一例として、ガスの圧力を図１４（ｂ）の圧力Ｐ３とした場合、図１４（ａ）のブランク材１０３は型１０２の鋭くて深い凹部１０５，１０６，１０７に密着し難く、曲げ加工に要する時間はＭ８と長くなる。すなわち、公報の技術では、薄板材２の曲げ加工に要する時間が長くなるため、生産効率は低下する。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、生産効率の向上を図ることができ、成形精度の向上を図ることができる車体パネルの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、分割面で型開したときの一方の金型及び他方の金型と、一方の金型に設けた局部押し込み型及び局部押し込み型に連続して形成され、流体が充填される充填室と、車体パネルのためのブランク材とを準備し、一方の金型及び他方の金型同士を閉じてブランク材の周縁部を把持し、このブランク材を所定の温度に加熱した状態で一方の金型とブランク材とで形成した空間に流体を流し込み、ブランク材を他方の金型に密着させて成形を行う工程と、充填室内の流体と他方の金型とによる成形を継続しながら、非密着部位に局部押し込み型を加圧し、他方の金型に合せるとともに、密着させて曲げ成形を実施し、且つ、充填室内の流体と他方の金型とで曲げ成形を実施する工程と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
まず、一方の金型の空間に流体を流し込み、ブランク材を他方の金型に密着させて成形を行い、その状態から引続き、局部押し込み型で成形を行う。
局部押し込み型による成形では、局部押し込み型で他方の金型にブランク材を密着させるので、成形に要する時間は極めて短い。その結果、１サイクルのサイクルタイムは短くなる。
また、局部押し込み型で他方の金型にブランク材を密着させるので、流体での塑性変形が困難な部位でも塑性変形し、精度よく成形できる。
【０００９】
請求項２は、各々の成形では、他方の金型に形成した凸状の型にブランク材を密着させることを特徴とする。
他方の金型に形成した凸状の型にブランク材を密着させるので、流体で押し付ける面を車体パネルの表の面に配置し、型に密着する面を車体パネルの裏の面に配置することができる。すなわち、流体で押し付ける側にはきずや圧痕はほとんど発生せず、手間がかからない。
【００１０】
請求項３は、各々の成形では、他方の金型に形成した凹状の型にブランク材を密着させることを特徴とする。
他方の金型に形成した凹状の型にブランク材を密着させるので、密着した範囲を車体パネルとして使用することができ、周縁部以外のブランク材の廃棄量は減少する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体パネルの成形方法のフローチャート（第１実施例）であり、ＳＴはステップを示す。
ＳＴ０１：一方の金型、他方の金型、一方の金型に設けた局部押し込み型、及びブランク材を準備する。
ＳＴ０２：一方の金型及び他方の金型を閉じ、ブランク材の周縁部を把持する。
【００１２】
ＳＴ０３：ブランク材を加熱した状態で一方の金型に流体を流し込み、他方の金型にブランク材を密着させて成形を行う。
ＳＴ０４：この成形状態から非密着部位に局部押し込み型を加圧し、他方の金型に合せるとともに、密着させて曲げ成形を実施する。
ＳＴ０５：離型後、成形した車体パネルを取り出す。
次に、ＳＴ０１〜ＳＴ０５を具体的に説明する。
【００１３】
図２は本発明に係る車体パネルの成形方法の第１説明図（第１実施例）である。
まず、ブランク材１１を形成する。具体的には、アルミニウム合金製素材１２からブランク材１１・・・（・・・は複数を示す。）をブランキングで打ち抜く。その際、ブランク材１１には、周縁部１３を設ける。
アルミニウム合金製素材１２は、例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（６０００系）、若しくはＡｌ−Ｍｇ系合金（５０００系）の板材である。
【００１４】
図３は本発明に係る車体パネルの成形方法の第２説明図（第１実施例）である。
ブランク材１１をプレス機１５に取付けた金型１６にセットする。具体的には、金型１６は、一方の金型であるところの可動金型１７と、他方の金型であるところの固定金型１８とからなる。
【００１５】
可動金型１７は、中央に形成した局部押し込み型２１と、充填室２２と、この充填室２２に流体を導く流路２３と、この流路２３に接続した管２４と、周囲に設けた分割面２５と、を備えたものである。管２４は、可動金型１７の移動に追従して自由に曲るもので、可動金型１７の移動距離に合せて可動部分の長さを設定したものである。
【００１６】
固定金型１８は、中央に形成した凸状の型２７と、この型２７の周囲に設けたブランクホルダ２８と、を備えたものであり、型２７は、狭くて比較的深い凹部３１，３２，３３を備えたものである。３４は、リターンスプリングである。
【００１７】
図のように可動金型１７を上限で待機させ、型開状態で、固定金型１８との間にブランク材１１を運び入れ、セットする。
その後、可動金型１７を矢印▲１▼の如く下降させる。
【００１８】
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る車体パネルの成形方法の第３説明図（第１実施例）である。
（ａ）：下降させた可動金型１７で型閉を行い、可動金型１７とブランクホルダ２８とでブランク材１１の周縁部１３を把持する。そして、図に示していない加熱手段でブランク材１１を所定の温度に加熱する。
【００１９】
この加熱では、ブランク材１１の所定温度は、４７５〜５００℃の範囲に設定した。
４７５℃未満であれば、ブランク材に用いたアルミニウム合金の温度が低過ぎ、塑性変形の抵抗が大きい。
一方、所定温度が５００℃を超えると、曲げの程度によっては表面の荒れが目立ちやすくなる。
所望の昇温速度で４７５〜５００℃まで昇温した後、その温度を保ったまま可動金型１７を圧下する。
【００２０】
（ｂ）：可動金型１７を圧下させるとともに、ブランクホルダ２８をリターンスプリング３４に抗して下降させ、固定金型１８の凸状の型２７にブランク材１１を押し付ける。
【００２１】
図５は本発明に係る車体パネルの成形方法の第４説明図（第１実施例）である。
型２７にブランク材１１を押し付けた後、可動金型１７の充填室２２とブランク材１１とで形成した空間３５に圧力Ｐ３の流体３６を流し込む。そして、しわを伸ばすとともに、凸状の型２７にブランク材１１を押し付け、型２７に密着させて成形を行う。
【００２２】
この図５に示す成形工程では、圧力Ｐ３の流体３６でブランク材１１を塑性変形させ、成形を行うので、可動金型１７にブランク材１１の全面を押す型を加工する必要がなく、金型の製造コストを低減することができる。
【００２３】
この成形の際、ブランク材１１の全面には圧力Ｐ３が均等に作用するため、ブランク材１１は撓むとともに、塑性変形し、ほとんどの表面は型２７に密着する。逆に、型２７の凹部３１，３２，３３に対向する所ではブランク材１１の応力が勝り、ブランク材１１を大きく撓ませることができず、凹部３１，３２，３３に密着しない非密着部位４１，４２，４３が発生する。
【００２４】
図６は本発明に係る車体パネルの成形方法の第５説明図（第１実施例）である。
流体３６で成形した状態から続けて、可動金型１７をさらに圧下する。具体的には、ブランク材１１に残った非密着部位４１，４２，４３に可動金型１７の局部押し込み型２１を加圧し、この局部押し込み型２１を固定金型１８の凹部３１，３２，３３に合せるとともに、凹部３１，３２，３３にブランク材１１を密着させ曲げ成形を行い、車体パネル４４を成形する。
【００２５】
このように図６に示す成形工程では、可動金型１７の局部押し込み型２１を加圧し、局部押し込み型２１と固定金型１８の凸状の型２７とでブランク材１１に残った非密着部位４１，４２，４３を曲げ成形するので、非密着部位４１，４２，４３を成形する時間は極めて短い。
【００２６】
また、局部押し込み型２１と凸状の型２７とでブランク材１１に残った非密着部位４１，４２，４３を成形するので、型２７にブランク材１１を確実に密着させることができるとともに、塑性変形させることができ、成形精度の向上を図ることができる。
【００２７】
さらに、図６に示す成形工程では、流体３６で固定金型１８の凸状の型２７にブランク材１１を密着させ、流体３６で車体パネルの表の面となる側を押すので、成形の際に、車体パネルの表側となる成形面にきずや圧痕はほとんど発生せず、生産性の向上を図ることができる。
【００２８】
図７は本発明に係る車体パネルの成形方法の第６説明図（第１実施例）である。
最後に、車体パネル４４を取り出す。詳しくは、流体を排出後、可動金型１７を上昇させ、型開を行い、固定金型１８のブランクホルダ２８で車体パネル４４を矢印▲２▼の如く突出し、離型を行う。そして、車体パネル４４を取り出し、成形の１サイクルは完了する。引続き、図３に戻って２サイクル目を実施する。
【００２９】
図８は成形サイクルの比較図であり、横軸を時間Ｍとし、縦軸を流体の圧力Ｐとしたものである。なお、時間Ｍ１はセット完了、時間Ｍ２は昇温完了、時間Ｍ３は圧力Ｐ１に達する時間、時間Ｍ４は圧力Ｐ２に達する時間、時間Ｍ５は型の加圧開始時間、時間Ｍ６は流体並びに型による加圧完了を示す。
【００３０】
図の破線は、比較例であり、図１４（ｂ）を写したもので、従来の成形サイクルを示し、１サイクルに要する時間はＭ９である。
実線は、実施例であり、本発明の車体パネルの成形方法の成形サイクルを示し、曲げ成形は時間Ｍ６で完了し、１サイクルに要する時間はＭ７である。
図から明らかなように時間Ｍ７は時間Ｍ９より短く、成形のサイクルタイムは短い。
従って、本発明方法によれば、サイクルタイムを短くすることができ、生産効率の向上を図ることができる。
【００３１】
次に、本発明に係る車体パネルの成形方法の別実施例を示す。
図９（ａ），（ｂ）は別実施例の第１説明図（第２実施例）であり、上記図２〜図７に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
【００３２】
（ａ）：ブランク材１１をプレス機１５に取付けた金型５０にセットする。具体的には、金型５０は、一方の金型であるところ固定金型５１と、他方の金型であるところの可動金型５２と、からなる。
【００３３】
固定金型５１は、中央に形成した局部押し込み型５３と、充填室５４と、この充填室５４に流体を導く流路５５と、この流路５５に接続した管５６と、周囲に設けたブランクホルダ２８と、を備えたものである。管５６は、プレス機１５にパイプクランプ５６ａで固定したものである。
【００３４】
可動金型５２は、中央に形成した凹状の型５７と、周囲に設けた分割面２５と、突き出し機構５８と、を備えたものであり、型５７は、狭くて比較的深い凹部６１，６２，６３を備えたものである。
このような金型５０にブランク材１１を運び入れ、セットする。
【００３５】
（ｂ）：可動金型５２とブランクホルダ２８とでブランク材１１の周縁部１３を把持し、図に示していない加熱手段でブランク材１１を所定の温度に加熱する。
【００３６】
図１０は別実施例の第２説明図（第２実施例）である。
可動金型５２を圧下させるとともに、ブランクホルダ２８をリターンスプリング３４に抗して下降させ、流体を流し始める。
【００３７】
図１１は別実施例の第３説明図（第２実施例）である。
流体３６を充填室５４とブランク材１１とで形成した空間３５に流し込み、凹状の型５７にブランク材１１を押し付け、型５７に密着させて成形を行う。
この成形の際、ブランク材１１の全面には圧力Ｐ３が均等に作用するため、ブランク材１１は撓むとともに、塑性変形し、ほとんどの表面は型５７に密着する。逆に、型５７の凹部６１，６２，６３に対向する所ではブランク材１１の応力が勝り、ブランク材１１を大きく撓ませることができず、凹部６１，６２，６３に密着しない非密着部位６４，６５，６６が発生する。
【００３８】
図１２は別実施例の第４説明図（第２実施例）である。
流体３６で成形した状態から続けて、可動金型５２をさらに圧下する。具体的には、ブランク材１１に残った非密着部位６４，６５，６６に固定金型５１の局部押し込み型５３を加圧し、この局部押し込み型５３を可動金型５２の凹部６１，６２，６３に合せるとともに、凹部６１，６２，６３にブランク材１１を密着させ曲げ成形を行い、車体パネル６７を成形する。
【００３９】
このように図１２に示す成形工程では、図２〜図８に示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、固定金型５１の局部押し込み型５３と可動金型５２の凹状の型５７とでブランク材１１に残った非密着部位６４，６５，６６を成形するので、非密着部位６４，６５，６６を成形する時間は極めて短い。従って、サイクルタイムを短くすることができ、生産効率の向上を図ることができる。また、成形精度の向上を図ることができる。
【００４０】
さらに、図１２に示す成形工程では、流体３６で可動金型５２の凹状の型５７に密着させた範囲を製品として車体パネルに使用することができるため、車体パネルとして使用せずにブランク材１１から切って処分する所は把持した周縁部１３のみであり、廃棄量を少なくすることができる。従って、生産コストの低減を図ることができる。
【００４１】
図に示す第２実施例の成形では、固定金型５１に流路５５を形成し、管５６をプレス機１５にパイプクランプ５６ａで固定し、固定金型５１に流体を流すので、管５６を移動させるための手段を設ける必要はなく、金型コストを抑えることができる。
【００４２】
図１３（ａ），（ｂ）は別実施例の第５説明図（第２実施例）である。
（ａ）：流体を排出後、可動金型５２を上昇させ、型開を行う。
（ｂ）：最後に、可動金型５２の突き出し機構５８を矢印▲３▼の如く突き出して車体パネル６７を離し、離型する。そして、車体パネル６７を取り出し、成形の１サイクルは完了する。引続き、図９に戻って２サイクル目を実施する。
【００４３】
尚、本発明の実施の形態に示した図３及び図９の金型１６，５０は、一例であり、これらに限定するものではなく、構成や型の形状は任意である。例えば、複数の成形工程を１工程に集約した金型でもよい。
実施の形態では、流体の後に型で成形したが、車体パネルの形状や型の形状によっては、逆に、局部押し込み型で成形し、その後に、流体を流して成形することも可能である。
【００４４】
また、場合によっては、局部押し込み型での加圧開始と流体の流入開始を同時に行うことも可能である。
金型の凸状の型を可動金型に形成することも可能であり、凹状の型を固定金型に形成することも可能である。
離型の方法や流路の位置並びに本数は任意である。
さらに、流体のみに限定するものではなく、気体でもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、一方の金型及び他方の金型同士を閉じてブランク材の周縁部を把持し、このブランク材を所定の温度に加熱した状態で一方の金型とブランク材とで形成した空間に流体を流し込み、ブランク材を他方の金型に密着させて成形を行う工程と、充填室内の流体と他方の金型とによる成形を継続しながら、非密着部位に局部押し込み型を加圧し、他方の金型に合せるとともに、密着させて曲げ成形を実施し、且つ、充填室内の流体と他方の金型とで曲げ成形を実施する工程と、を備えているので、流体での成形が困難な部位を短時間で成形することができ、サイクルタイムを短くすることができる。従って、生産効率の向上を図ることができる。
【００４６】
また、一方の金型に設けた局部押し込み型を他方の金型に加圧し、他方の金型にブランク材を密着させて曲げ成形を実施するので、流体での成形が困難な部位を精度よく成形することができる。従って、成形精度の向上を図ることができる。
【００４７】
請求項２では、他方の金型に形成した凸状の型にブランク材を密着させるので、流体で押し付ける面を車体パネルの表の面に配置し、型に密着する面を車体パネルの裏の面に配置することができる。すなわち、流体で押し付ける側にはきずや圧痕はほとんど発生せしない。従って、生産性の向上を図ることができる。
【００４８】
請求項３では、他方の金型に形成した凹状の型にブランク材を密着させるので、密着した範囲を車体パネルとして使用することができ、周縁部以外にブランク材から出る廃棄の量を少なくすることができる。従って、生産コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車体パネルの成形方法のフローチャート（第１実施例）
【図２】本発明に係る車体パネルの成形方法の第１説明図（第１実施例）
【図３】本発明に係る車体パネルの成形方法の第２説明図（第１実施例）
【図４】本発明に係る車体パネルの成形方法の第３説明図（第１実施例）
【図５】本発明に係る車体パネルの成形方法の第４説明図（第１実施例）
【図６】本発明に係る車体パネルの成形方法の第５説明図（第１実施例）
【図７】本発明に係る車体パネルの成形方法の第６説明図（第１実施例）
【図８】成形サイクルの比較図
【図９】別実施例の第１説明図（第２実施例）
【図１０】別実施例の第２説明図（第２実施例）
【図１１】別実施例の第３説明図（第２実施例）
【図１２】別実施例の第４説明図（第２実施例）
【図１３】別実施例の第５説明図（第２実施例）
【図１４】従来の成形サイクルの一例を示した図
【符号の説明】
１１…ブランク材、１３…周縁部、１７…一方の金型（可動金型）、１８…他方の金型（固定金型）、２１，５３…局部押し込み型、２５…分割面、２７…凸状の型、３５…空間、４１，４２，４３，６４，６５，６６…非密着部位、４４，６７…車体パネル、５１…一方の金型（固定金型）、５２…他方の金型（可動金型）、５７…凹状の型。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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