特開 2024-112513 金属板のプレス成形品及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024112513

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】金属板のプレス成形品及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/20 20060101AFI20240814BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

B21D22/20 Z

B21D22/26 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017582

(22)【出願日】2023-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100155457

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】宅見 優輝

(72)【発明者】

【氏名】山本 求

【テーマコード（参考）】

4E137

【Ｆターム（参考）】

4E137AA10

4E137AA11

4E137BA01

4E137BB01

4E137CA02

4E137CA09

4E137CA24

4E137CA26

4E137EA07

4E137GA01

4E137GB02

(57)【要約】

【課題】大開口と所定の立体形状とを併せ持つ金属板のプレス成形品を精度良くかつ効率良く量産可能とする。
【解決手段】板幅方向の一端１ａが拘束され、板幅方向の他端１ｂが拘束されていないプレス成形品１（を構成する金属板）にプレス加工を施すことにより、板幅方向に延びた切り残し２により区分される二つの開口３，４を一端１ａと他端１ｂとの間に形成すると共に、切り残し２よりも一端１ａ側の被成形部６を所定形状に成形する打ち抜き成形工程を有するプレス成形品の製造方法である。上記金属板のうち切り残し２の形成予定部２’に、被成形部６を所定形状に成形するのに伴って切り残し２を板幅方向の途中部分で分断する薄肉部７を形成してから上記打ち抜き成形工程を実施する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

板幅方向の一端を拘束すると共に板幅方向の他端を拘束しない状態で施されるプレス加工により、板幅方向に延びた切り残しにより区分される複数の開口が前記一端と前記他端との間に形成されると共に、前記切り残しよりも前記一端側の被成形部が所定形状に成形される金属板のプレス成形品であって、
前記切り残しの形成予定部に設けられた薄肉部を有し、前記被成形部が所定形状に成形されるのに伴って前記薄肉部が裂けることを特徴とする金属板のプレス成形品。

【請求項2】

板幅方向の一端が拘束され、板幅方向の他端が拘束されていない金属板にプレス加工を施すことにより、板幅方向に延びた切り残しにより区分される複数の開口を前記一端と前記他端との間に形成すると共に、前記切り残しよりも前記一端側の被成形部を所定形状に成形する打ち抜き成形工程を有し、
前記金属板のうち前記切り残しの形成予定部に、前記被成形部を所定形状に成形するのに伴って前記切り残しを板幅方向の途中部分で分断するための薄肉部を形成してから前記打ち抜き成形工程を実施することを特徴とする金属板のプレス成形品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属板のプレス成形品及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば自動車の車体の側壁は、平板状の金属板（ブランク材）にプレス加工を施すことによって製品形状に仕上げられた、いわゆるプレス成形品とされるのが一般的である（特許文献１）。プレス加工時に使用されるプレス金型は、１サイクル動作中に、成形、切断及び切り抜き（トリミング）等の作業を一つ、あるいは二つ以上実施可能な構成を備えている。

【0003】

プレス金型に設けたトリム刃で金属板（ブランク材、あるいはプレス成形品を構成する金属板。「金属板」と言う場合、以下同様。）の一部をトリミングするのに伴って生じるスクラップは、プレス金型（の下型）に設けられたスクラップ通路を介してプレス金型の外側に排出される。但し、プレス金型の強度等を考慮すると、スクラップ通路の通路断面積（開口面積）を際限なく大きくすることはできないことから、一度のトリミングで形成できる開口の大きさには限度がある。そのため、金属板に大開口を形成する必要がある場合には、トリミングを複数回（一般的には二回）に分けて実施し、トリミング毎に生じるスクラップのサイズを小さくするという対策が採られる。

【0004】

金属板に大開口を形成すべく、トリミングを二回に分けて実施する場合の加工手順の一例を図５に基づいて簡単に説明する。まず、図５の左図に示すように、金属板１００に形成すべき大開口１０１を区分（ここでは二分割）する直線状の切り残し１０２を設けるようにして、切り残し１０２を挟む両側に小開口１０３，１０４を形成する（一次トリミング）。その後、図５の右図に示すように、上記切り残し１０２を完全に切り抜く（二次トリミング）。これにより、切り残し１０２によって区分されていた２つの小開口１０３，１０４が繋がり、大開口１０１が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－１０１２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

金属板１００に大開口１０１を形成するために実施する上記二回のトリミングのうち一回目のトリミング（一次トリミング）と、所定の成形加工とがプレス金型の１サイクル動作中に実施される場合がある。この切り抜き成形工程においては、プレス金型に対して金属板１００の一部が位置ズレし、所定形状のプレス成形品を得ることができない場合があることが判明した。その詳細を図６に基づいて説明する。

【0007】

図６は、図５の左図に示す一次トリミング済の中間成形品を得るための切り抜き成形工程の実施態様を、図５の左図のＸ－Ｘ線矢視断面で見たときの概略図である。この切り抜き成形工程では、図６に示すように、金属板１００のうち板幅方向の一端１００ａを下型１１０及び第１上型１１１で拘束すると共に板幅方向の他端１００ｂを拘束していない状態で、下記の加工が金属板１００に施される。
・金属板１００の一端１００ａと他端１００ｂとの間で板幅方向に延びる直線状の切り残し１０２（図５参照）により区分される複数（二つ）の開口１０３，１０４を形成する、第２上型１１２に設けたトリム刃１１３によるトリミング加工。
・上記一端１００ａと上記切り残し１０２との間に設けた被成形部１０５を第２上型１１２に設けた型部１１２ａで所定形状に成形する成形加工。

【0008】

上記態様で被成形部１０５を所定形状に成形する際には、金属板１００の他端１００ｂ（のうち特に切り残し１０２に隣接する部分）を一端１００ａ側に変位させるような板幅方向の引張力（図６の下側の図中に示す黒塗り矢印を参照）が切り残し１０２（の形成予定部）に作用する。この場合、下記のような問題が生じ易くなる。
（１）金属板１００の他端１００ｂのうち切り残し１０２に隣接する部分が所定位置よりも一端１００ａ側に変位する結果、金属板１００の他端１００ｂに望外の変形が生じ、二次トリミング時に切り残し１０２を精度良く切り抜くことが難しくなる。
（２）小開口１０３，１０４形成用のトリム刃１１３に金属板１００が食い付き、金属板１００（成形品）とトリム刃１１３をスムーズに分離することが難しくなる、
などといった問題が生じ易い。

【0009】

例えば、小開口１０３，１０４形成用のトリム刃１１３の動作タイミングを調整する、あるいは上記の位置ズレを見越して切り残し１０２を切り抜くトリム刃（二次トリミング用のトリム刃）の形状や位置を調整する等の対策を講じれば、上記（１）の問題発生を回避できると考えられるが、これらの調整作業は煩雑で多大な手間を要する。一方、例えば、第２上型１１２に出没自在の突き出しピンを設け、トリミング後に突き出しピンを金属板１００（成形品）に突き当てることにより成形品を強制的に分離するようにすれば、上記（２）の問題発生を回避することができる。しかしながら、突き出し機構を追加的に設けることによる設備コストの増大や、突き出しピンが成形品に突き当たることによる不良発生等が懸念されることから、安易に採用することができない。

【0010】

係る実情に鑑み、本発明の主な目的は、トリミングを二回に分けて実施することで得られる大開口を有する所定形状の金属板のプレス成形品を精度良くかつ効率良く量産可能とするための技術手段を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するため、本発明では、板幅方向の一端を拘束すると共に板幅方向の他端を拘束しない状態で施されるプレス加工により、板幅方向に延びた切り残しにより区分される複数の開口が上記一端と上記他端との間に形成されると共に、上記切り残しよりも上記一端側の被成形部が所定形状に成形される金属板のプレス成形品であって、上記切り残しの形成予定部に設けられた薄肉部を有し、上記被成形部が所定形状に成形されるのに伴って上記薄肉部が裂けることを特徴とする金属板のプレス成形品、を提供する。

【0012】

上記の構成を有する本発明に係る金属板のプレス成形品を、その板幅方向に延びる切り残しにより区分される複数の開口を板幅方向の一端（プレス金型による被拘束部）と他端（非拘束部）との間に形成すると共に、上記切り残しよりも上記一端側に設けた被成形部を所定形状に成形するためのプレス加工に供すると、上記切り残しの形成予定部に設けた薄肉部が裂けることにより、上記切り残し（の形成予定部）が板幅方向の途中部分で二分割される。この場合、被成形部の成形中に切り残しを介しての一端側と他端側間での応力伝達ができなくなるので、切り残しを介して他端側が一端側に引っ張られることに由来する上記（１）（２）の問題発生を回避することができる。そのため、上記（１）（２）の問題発生を回避するための、前述したような手間及びコストのかかる対策を講じずとも、大開口と所定の立体形状とを併せ持つ金属板のプレス成形品を精度良くかつ効率良く量産することができる。

【0013】

また、上記の目的を達成するため、板幅方向の一端が拘束され、板幅方向の他端が拘束されていない金属板にプレス加工を施すことにより、板幅方向に延びた切り残しにより区分される複数の開口を上記一端と他端との間に形成すると共に、上記切り残しよりも上記一端側の被成形部を所定形状に成形する打ち抜き成形工程を有し、
上記金属板のうち上記切り残しの形成予定部に、上記被成形部を所定形状に成形するのに伴って上記切り残しを板幅方向の途中部分で分断するための薄肉部を形成してから上記打ち抜き成形工程を実施することを特徴とする金属板のプレス成形品の製造方法を提供する。

【0014】

上記の製造方法によっても、上述した本発明に係る金属板のプレス成形品と同様の作用効果を享受することができる。

【0015】

上記の薄肉部は、例えばコイニング加工によって形成することができる。

【発明の効果】

【0016】

以上より、本発明によれば、トリミングを二回に分けて実施することで得られる大開口と、所定の立体形状とを併せ持つ金属板のプレス成形品を精度良くかつ効率良く量産することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係るプレス成形品の成形手順を説明するための部分概略平面図であり、（ａ）図は一次中間成形品の部分概略平面図、（ｂ）図は二次中間成形品の部分概略平面図、（ｃ）図は三次中間成形品の部分概略平面図である。

【図2】図１（ｂ）に示す二次中間成形品を得るための切り抜き成形工程の初期段階を示す概略断面図であって、（ａ）図は、上記切り抜き成形工程で使用するプレス金型を図１（ａ）中のＡ－Ａ断面で見た図、（ｂ）図は、上記プレス金型を図１（ａ）中のＢ－Ｂ断面で見た図である。

【図3】図１（ｂ）に示す二次中間成形品を得るための切り抜き成形工程の途中段階を示す概略断面図であって、（ａ）図は、上記切り抜き成形工程で使用するプレス金型を図１（ａ）中のＡ－Ａ断面で見た図、（ｂ）図は、上記プレス金型を図１（ａ）中のＢ－Ｂ断面で見た図である。

【図4】図１（ｂ）に示す二次中間成形品を得るための切り抜き成形工程の最終段階を示す概略断面図であって、（ａ）図は、上記切り抜き成形工程で使用するプレス金型を図１（ａ）中のＡ－Ａ断面で見た図、（ｂ）図は、上記プレス金型を図１（ａ）中のＢ－Ｂ断面で見た図である。

【図5】プレス加工によって金属板に大開口を形成すべく、トリミングを二回に分けて実施する場合の加工手順の一例を説明するための概略図である。

【図6】金属板に大開口を形成するために実施する二回のトリミングのうち一回目の一次トリミングを実施するのと同時に所定の成形加工を実施する切り抜き成形工程の実施態様の一例を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態を図面（図１～図４）に基づいて説明する。

【0019】

図１（ａ）～（ｃ）は、本発明に係る金属板のプレス成形品の製造方法を実施する過程で得られるプレス成形品１の部分概略平面図であり、図１（ａ）～（ｃ）のそれぞれに示すプレス成形品１は、平板状をなした金属板としての鋼板（ブランク材）にプレス加工を施す第１プレス工程で得られる一次中間成形品１Ａ、一次中間成形品１Ａにプレス加工を施す第２プレス工程で得られる二次中間成形品１Ｂ、及び二次中間成形品１Ｂにプレス加工を施す第３プレス工程で得られる三次中間成形品１Ｃである。

【0020】

本実施形態では、自動車の車体の側壁（サイドメンバ）を構成するプレス成形品１に設けるべきドア開口やガラス開口等に代表される複数の開口部のうち、自動車の前後方向にスライド移動するスライドドアの支持部材が挿入される長孔５と、所定の立体形状とを併せ持つプレス成形品１としての三次中間成形品１Ｃ［図１（ｃ）参照］を製造するに際して本発明を適用している。つまり、長孔５は、一度のトリミングでは形成することが難しい長寸の開口寸法を有している。なお、図１の紙面左右方向及び上下方向は、それぞれ、自動車の前後方向及び高さ方向に対応するものとする。また、自動車の高さ方向でもある図１の紙面上下方向が本発明で言う「板幅方向」に対応する。

【0021】

図１（ａ）に示す一次中間成形品１Ａは、図２（ａ）中の拡大図に示すように、他所よりも板厚が小さい薄肉部７を有する。この薄肉部７は、図１（ｂ）に示す二次中間成形品１Ｂに設けられる切り残し２の形成予定部２’に設けられており、例えば、平板状の鋼板（ブランク材）を図２（ａ）（ｂ）に示すような所定の立体形状（一次中間成形品１Ａ）にプレス成形する際に形成される。薄肉部７の形成方法は特に問わないが、一次中間成形品１Ａの成形と同時に実施できる加工法、例えばコイニング加工によって薄肉部７を形成することができる。本実施形態の薄肉部７は、鋼板の板長方向に延びた直線状の形態を有する。

【0022】

図１（ｂ）に示す二次中間成形品１Ｂは、図１（ｃ）に示す三次中間成形品１Ｃに設けられる大開口としての長孔５をその長手方向で区分（二分割）するように鋼板の板幅方向に延びた切り残し２と、切り残し２を挟んでその両側に設けられた（切り残し２により区分された）２つの小開口３，４とを有する。切り残し２は、その長手方向（鋼板の板幅方向）の途中部分に設けられた分断部８によって二分割されている。分断部８は、一次中間成形品１Ａに設けた薄肉部７に対応する位置に形成されている。

【0023】

以下、図２～図４を参照して、上記の二次中間成形品１Ｂを得るために実施される第２プレス工程について説明する。この第２プレス工程で使用するプレス金型は、その１サイクル動作中に一次中間成形品１Ａの一部をトリミングしつつ、一次中間成形品１Ａを所定形状（二次中間成形品２Ａ）に成形する。そのため、この第２プレス工程は、本発明で言う「切り抜き成形工程」に相当する。

【0024】

図２～図４に示すように、第２プレス工程で二次中間成形品１Ｂを得るために使用するプレス金型１０は、下型１１と、下型１１と協働して一次中間成形品１Ａ（を構成する鋼板）の板幅方向の一端１ａを拘束する第１上型１２と、第１上型１２とは別に設けられた第２上型１３と、トリム刃１４とを備える。第１上型１２、第２上型１３及びトリム刃１４は互いに独立して昇降可能となっている。

【0025】

第２上型１３には、一次中間成形品１Ａの一部を所定形状に成形するための型部１３ａが設けられている。本実施形態の型部１３ａは、一次中間成形品１Ａのうち、下型１１及び第１上型１２により拘束される一端１ａと切り残し２の形成予定部２’との間に設けられた凸状の被成形部６を凹状に成形する。そのため、下型１１には、成形すべき凹状形態に倣った凹状部が設けられている。

【0026】

トリム刃１４は、一次中間成形品１Ａの一部（切り残し２の形成予定部２’を挟んで離間した２つの領域。以下、被トリム部とも言う。）をトリミングすることにより２つの小開口３，４を形成する。

【0027】

プレス金型１０は概ね以上の構成を有し、以下に説明するように動作することにより、図１（ａ）に示す一次中間成形品１Ａを図１（ｂ）に示す二次中間成形品１Ｂに加工する。まず、図２（ａ）（ｂ）に示すように、下型１１上に一次中間成形品１Ａを載置した後、第１上型１２が下降し、下型１１と第１上型１２とで一次中間成形品１Ａ（を構成する鋼板）の板幅方向の一端１ａが拘束される。その一方、一次中間成形品１Ａの板幅方向の他端１ｂ（に設けたフランジ部）は拘束されない。

【0028】

次いで、トリム刃１４の刃先が一次中間成形品１Ａ（の被トリミング部）に接触するよりも先に、第２上型１３の型部１３ａが一次中間成形品１Ａの被成形部６に接触するように、第２上型１３が下降する。そのため、第２プレス工程の初期段階（開始直後）においては、一次中間成形品１Ａの被トリミング部はトリミングされず、凸状の被成形部６を凹状に成形する成形加工のみが実施される。

【0029】

第２上型１３の型部１３ａによる被成形部６の成形加工がある程度進行すると、図３（ｂ）に示すように、トリム刃１４が下降してその刃先が一次中間成形品１Ａ（の被トリミング部）に切り込み、一次中間成形品１Ａの被トリミング部がトリミングされる。これにより一次中間成形品１Ａに、鋼板の板幅方向に延びた直線状の切り残し２と、切り残し２により区分された２つの小開口３，４とが形成される。小開口３，４が形成されることにより生じたスクラップ９は、下型１１に設けられたスクラップ通路１１ａを介してプレス金型１０（下型１１）の外側に排出される。そして、第２上型１３が下降限に到達すると、図４（ａ）（ｂ）及び図１（ｂ）に示すようなプレス成形品１、すなわち、切り残し２、及びこの切り残し２により区分された２つの小開口３，４を有すると共に、一次中間成形品１Ａの被成形部６が凹状に成形された二次中間成形品１Ｂが得られる。

【0030】

図示は省略するが、第３プレス工程においては、二次中間成形品１Ｂに設けられた切り残し２がトリミングされる。これにより、図１（ｃ）に示すようなプレス成形品１、詳細には、切り残し２がトリミングされて２つの小開口３，４が繋がることにより形成された長孔５を有する三次中間成形品１Ｃが得られる。

【0031】

ここで、一次中間成形品１Ａに対して成形加工及びトリミングを施す切り抜き成形工程としての第２プレス工程は、上記のように一次中間成形品１Ａの一端１ａを拘束する一方、他端１ｂを拘束しない状態で行われる。このため、第２上型１３の型部１３ａによる被成形部６の成形（型部１３ａの下降移動）が進展するのに伴い、一次中間成形品１Ａのうち被成形部６よりも他端１ｂ側の領域には、他端１ｂを一端１ａ側に変位させるような引張力が作用する。このような引張力が作用している状況下でトリム刃１４によるトリミングが行われると、トリム刃１４に一次中間成形品１Ａが食い付いてしまい、トリム刃１４をスムーズに分離することが難しくなる。また上記の引張力が作用した結果、一次中間成形品１Ａの他端１ｂが所定位置（初期位置）から一端１ａ側に変位してしまうと、所定の立体形状や開口形状等を有する二次中間成形品１Ｂ、ひいては製品を得ることができなくなる可能性がある。

【0032】

この点、本実施形態の一次中間成形品１Ａのうち切り残し２の形成予定部２’、つまりトリム刃１４によるトリミングで形成される２つの小開口３，４間の領域には、他所よりも板厚が小さい薄肉部７を設けていることから［図２（ａ）参照］、型部１３ａによる一次中間成形品１Ａの被成形部６の成形が進行している状態でトリム刃１４が一次中間成形品１Ａに切り込むのに伴って切り残し２（の形成予定部２’）にこれを一端１ａ側に変位させるような引張力が作用すると、薄肉部７（の肉）が裂け、切り残し２を板幅方向の途中部分で分断（二分割）した分断部８が形成される。

【0033】

このように、切り残し２（の形成予定部２’）が二分割されると、切り残し２を介しての一次中間成形品１Ａの一端１ａ側と他端１ｂ側との間での応力伝達ができなくなるので、一次中間成形品１Ａの他端１ｂを一端１ａ側に変位させるような引張力が他端１ｂに作用し難くなる。そのため、一次中間成形品１Ａの他端１ｂ（の一部）が初期位置から一端１ａ側に位置ズレするのを防止することができることに加え、一次中間成形品１Ａに対してトリム刃１４が食い付くのを防止することができる。これにより、多大な手間やコストを必要とする種々の対策を講じずとも、大開口としての長孔５と所定の立体形状とを併せ持つプレス成形品１としての三次中間成形品１Ｃを精度良くかつ効率良く量産することができる。

【0034】

上記態様で分断部８を形成するには、第２上型１３に設けた型部１３ａが一次中間成形品１Ａの被成形部６を所定形状に成形している最中に、一次中間成形品１Ａの所定箇所にトリム刃１４を切り込ませる必要がある。但し、型部１３ａによる被成形部６の成形が終了する間際に一次中間成形品１Ａの所定箇所にトリム刃１４を切り込ませる（分断部８を形成する）と、一次中間成形品１Ａの他端１ｂの一端１ａ側への変位を効果的に防止することができない可能性がある。そのため、トリム刃１４によるトリミングは、型部１３ａによる被成形部６の成形が開始された直後に行うようにするのが好ましいと言える。

【0035】

以上、本発明の一実施形態について説明を行ったが、本発明の実施の形態はこれに限定されるわけではない。例えば、コスト面等で問題がなければ、プレス成形品１としての一次中間成形品１Ａに設ける薄肉部７は、切削等の機械加工で形成しても構わない。また、薄肉部７は、被成形部６を所定形状に成形するのに伴って当該部分の肉が裂けるように形成されていれば良い。従って、薄肉部７は図示例で挙げたような直線状以外の形態（例えば、円弧状の凹凸が交互に設けられた波形形状や、尖頭形状の凹凸が交互に設けられたジグザグ形状）に形成しても構わない。また、本発明に係るプレス成形品の製造方法は、板幅方向に延びた切り残し２が２つ以上設けられ、形成すべき大開口が３つ以上の小開口に区分されるプレス成形品１としての二次中間成形品１Ｂを得る際にも好ましく適用することができる。

【符号の説明】

【0036】

１ プレス成形品
１ａ 一端
１ｂ 他端
１Ａ 一次中間成形品
１Ｂ 二次中間成形品
１Ｃ 三次中間成形品
２ 切り残し
２’ （切り残しの）形成予定部
３ 小開口
４ 小開口
５ 長孔（大開口）
６ 被成形部
７ 薄肉部
８ 分断部
１０ プレス金型
１１ 下型
１２ 第１上型
１３ 第２上型
１４ トリム刃

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】