特許 7454433 ハット形状成形部品の製造方法、および金型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-13

(45)【発行日】2024-03-22

(54)【発明の名称】ハット形状成形部品の製造方法、および金型

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/26 20060101AFI20240314BHJP

   B21D 22/22 20060101ALI20240314BHJP

   B21D 24/04 20060101ALI20240314BHJP

   B21D 22/24 20060101ALI20240314BHJP

【ＦＩ】

B21D22/26 D

B21D22/22

B21D24/04 A

B21D22/24

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020070393

(22)【出願日】2020-04-09

(65)【公開番号】P2021167002

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2023-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000219233

【氏名又は名称】東プレ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】高橋 輝

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－０４６６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１９４９６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０８９１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１３１８７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ２２／２６

Ｂ２１Ｄ ２２／２２

Ｂ２１Ｄ ２４／０４

Ｂ２１Ｄ ２２／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する一対の長辺部分および対向する一対の短辺部分を有する金属板をプレス成形して、ハット形状成形部品を製造する方法であって、
前記金属板の少なくとも前記一対の長辺部分をブランクホルダによって保持した状態で、上型および下型を用いて前記金属板をハット形状に成形する絞り加工を行うと共に、
前記金属板における前記ブランクホルダによって保持しない前記一対の短辺部分の少なくとも一方を、前記上型および前記下型を用いて上下方向に曲げる曲げ加工を行い、
前記絞り加工を前記曲げ加工より先行して開始する、
ハット形状成形部品の製造方法。

【請求項2】

下死点における前記上型と前記下型との隙間は、前記曲げ加工により前記金属板を上下方向に曲げる箇所よりも金型外側において、前記金属板の厚さよりも大きい、請求項１に記載のハット形状成形部品の製造方法。

【請求項3】

前記絞り加工および前記曲げ加工を行う工程の後に、前記金属板における前記曲げ加工により曲げた部分を切断して除去するトリムカット加工を行う、請求項１又は２に記載のハット形状成形部品の製造方法。

【請求項4】

対向する一対の長辺部分および対向する一対の短辺部分を有する金属板をプレス成形して、ハット形状成形部品を製造するための金型であって、
上下方向に互いに対向する上型および下型と、
前記金属板の少なくとも前記一対の長辺部分を保持するブランクホルダと、を備え、
前記上型および前記下型は、前記金属板を前記ブランクホルダによって保持しながら成形する絞り加工と、前記金属板における前記ブランクホルダによって保持しない前記一対の短辺部分の少なくとも一方を上下方向に曲げる曲げ加工と、が行われ、且つ、前記絞り加工が前記曲げ加工より先行して開始されるように構成され、
下死点における前記上型と前記下型との隙間は、前記曲げ加工により前記金属板を上下方向に曲げる箇所よりも金型外側において、前記金属板の厚さよりも大きい、
金型。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハット形状成形部品の製造方法、および金型に関する。

【背景技術】

【0002】

金型を用い、略矩形状の金属板（鋼板）をプレス成形して、ハット形状成形部品を製造する方法が公知である。

【0003】

特許文献１には、周縁にアール部を有する下型および上型で、略矩形状の板材をプレス成形するプレス成形方法が開示されている。このプレス成形方法は、板材のうち対向する二辺の端部をブランクホルダで押さえ、他の二辺の端部を押さえず、他の二辺の端部を下型のアール部よりも内方に且つトリムラインよりも外方にセットすることにより、プレス成形品の歩留りを向上させるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－５７８７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前述のような略矩形状板材のプレス成形品の製造方法では、金属板の全周をブランクホルダで押さえた場合よりもプレス成形品の歩留りは向上する。しかしながら、ハット形状成形部品において、ブランクホルダで押えない金属板の端部近傍（製品内）に、へこみまたは出っ張り等の部材余りが発生する成形がある場合、しわの発生を制御できない。さらに、製品外（トリムラインよりも金型外側の製品外の部分）においても、しわが発生し、金属板に発生したしわを上型と下型とで潰すことにより、金型を損傷する可能性がある。

【0006】

そこで、本発明は、ブランクホルダで押さえない金属板の端部近傍における製品内のしわの発生を低減し、且つ製品外に発生するしわを上型と下型とで潰すことによる金型の損傷を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係るハット形状成形部品の製造方法は、対向する一対の長辺部分および対向する一対の短辺部分を有する金属板をプレス成形して、ハット形状成形部品を製造する方法である。金属板の少なくとも一対の長辺部分をブランクホルダによって保持した状態で、上型および下型を用いて金属板をハット形状に成形する絞り加工を行う。また、金属板におけるブランクホルダによって保持しない一対の短辺部分の少なくとも一方を、上型および下型を用いて上下方向に曲げる曲げ加工を行う。

【0008】

本発明の一態様に係る金型は、対向する一対の長辺部分および対向する一対の短辺部分を有する金属板をプレス成形して、ハット形状成形部品を製造するための金型である。金型は、上下方向に互いに対向する上型および下型と、金属板の少なくとも一対の長辺部分を保持するブランクホルダと、を備える。上型および下型は、金属板におけるブランクホルダによって保持しない一対の短辺部分の少なくとも一方を、上下方向に曲げるように構成される。下死点における上型と下型との隙間は、曲げ加工により金属板を上下方向に曲げる箇所よりも金型外側において、金属板の厚さよりも大きい。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様に係るハット形状成形部品の製造方法、および金型によれば、ブランクホルダによって保持しない金属板の端部近傍（製品内の部分）にへこみまたは出っ張り等の部材余りが発生する成形がある場合でも、しわの発生が低減され、精度の高いプレス成形品を得ることができる。さらに、製品外の部分にしわが発生しても、そのしわを上型と下型とで潰すことによる金型の損傷を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る金型を用いてプレス成形したハット形状成形部品の斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る金型の断面図である。

【図3A】下型およびブランクホルダの斜視図である。

【図3B】プレス成形後のブランク材、下型およびブランクホルダの斜視図である。

【図4A】金属板に対して曲げ加工を行う工程の説明図である。

【図4B】金属板に対して曲げ加工を行う工程の説明図である。

【図4C】金属板に対して曲げ加工を行う工程の説明図である。

【図4D】金属板に対して曲げ加工を行う工程の説明図である。

【図5】下死点における上型および下型の要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

【0012】

以下、ハット形状断面を持つハット形状成形部品１（図１参照）を製造する方法、およびハット形状成形部品１のプレス成形に用いる金型１０（図２参照）を一例として説明する。

【0013】

図１に示すハット形状成形部品１は、センターピラーアウターリンフォースメントと称されるものであって、車両のセンターピラーの内部に形成される補強部品であり、一般的に高張力鋼板等から構成される。

【0014】

なお、図１において、符号２０は、センターピラーアウターリンフォースメント（ハット形状成形部品１）が結合されるプレス成形品であって、ルーフサイドレールアウターと称されるものを示す。

【0015】

図１に示すように、ハット形状成形部品１は、ハット形状成形部品１の素材となるブランク材２と同様に、対向する一対の長辺部分３ａ，３ｂと、対向する一対の短辺部分４ａ，４ｂとを有して略矩形状に形成される。

【0016】

ハット形状成形部品１は、全体形状としては、天板部５と、一対の側壁部６と、側壁部６からハット形状成形部品１の短手方向外側へとそれぞれ延出するフランジ部７とを有してハット形状断面に形成される。

【0017】

本実施形態に係るハット形状成形部品１の製造方法は、以下の工程から構成される。本実施形態に係るハット形状成形部品１の製造方法における工程は、全て金型を用いるプレス加工によるものである。

【0018】

具体的には、本実施形態に係るハット形状成形部品１の製造方法は、ブランク加工を行う工程、プレス成形（絞り加工、曲げ加工）を行う工程、トリミング加工を行う工程、並びにその他の加工を行う工程とを有して構成される。

【0019】

以下、各工程について説明する。

【0020】

１．ブランク加工
この工程では、細長い略矩形状のハット形状成形部品１を成形するために、平面視で略矩形状の平板である金属板（ブランク材）２を準備（製作）する。このブランク材２としては、例えば、ＳＰＦＣ（自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板）等の鋼板であって、引張強さが３４０Ｎ／ｍｍ^２以上で、厚さ（板厚）Ｔ（図５参照）が１．０ｍｍ～２．３ｍｍの鋼板が用いられる。

【0021】

本実施形態では、ブランク材２として、引張強さが１４７０Ｎ／ｍｍ^２で、板厚Ｔが１．６ｍｍのＳＰＦＣ（自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板）を用いる。

【0022】

ブランク材２は、製品（完成品）であるハット形状成形部品１の形状から平板状に展開した外形形状を有する。このため、ブランク材２は、少なくとも、対向する一対の長辺部分３ａ，３ｂと、対向する一対の短辺部分４ａ，４ｂとを有して略矩形状に形成される。

【0023】

このブランク加工を行う工程は、通常行われる工程であり一般的なものであるので、詳細な説明は省略する。

【0024】

２．プレス成形（絞り加工、曲げ加工）
この工程では、ブランク材２を、金型１０（上型１１および下型１３）を用い、プレス成形により、細長い略矩形状のハット形状成形部品１に成形する。

【0025】

図２及び図３Ａに示すように、プレス成形（絞り加工、曲げ加工）に用いる金型１０は、例えば、上下方向に互いに対向する上型１１（ダイ１２）および下型１３（ポンチ１４）と、ブランクホルダ１５と、クッションピン１６とを有して構成される。

【0026】

本実施形態における絞り加工は、上記構成を用いた上向き絞り金型により実施される。

【0027】

本実施形態では、ブランク材２の全周をブランクホルダ１５によって保持（ブランクホールド）してプレス成形するのではない。本実施形態では、ブランク材２の対向する一対の長辺部分３ａ，３ｂをブランクホルダ１５によって保持し、対向する一対の短辺部分４ａ，４ｂはブランクホルダ１５によって保持せずにプレス成形する。

【0028】

ブランク材２をブランクホルダ１５によって保持しながらハット形状断面にプレス成形する工程は、絞り加工を行う工程である。本実施形態における絞り加工は、一工程（一段階）で行うが、ハット形状断面の深さが深い（側壁部６の高さが高い）場合は、多段工程（多段階）に分けて実施することも可能である。

【0029】

以下に、ブランク材２における絞り加工が実施される一対の長辺部分３ａ，３ｂの加工手順を図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。

【0030】

図３Ａには、ブランク材２の一対の長辺部分３ａ，３ｂを保持するブランクホルダ１５が示される。

【0031】

プレス機（図示なし）にセットされた上型１１（ダイ１２）および下型１３（ポンチ１４）が開いている状態において、ブランク材２がブランクホルダ１５上に保持される。

【0032】

プレス機の作動により、ブランク材２は対向する一対の長辺部分３ａ，３ｂがダイ１２とブランクホルダ１５によって挟持される。

【0033】

次いで、プレス成形が開始され、ダイ１２とブランクホルダ１５によって挟持されたブランク材２がポンチ１４を用い絞り加工される。この絞り加工は、後述する曲げ加工より先行して開始される。

【0034】

そして、さらに絞り加工が進み、上型１１がプレス下死点の位置（下死点）に到達すると、図３Ｂに示すように、プレス成形（絞り加工）が完了する。

【0035】

ブランク材２の対向する一対の短辺部分４ａ，４ｂのうち、一方の短辺部分４ｂはブランクホルダ１５によって保持せずに曲げ加工が行われる。本実施形態における曲げ加工は、一方の短辺部分４ｂのみに対して行うが、ハット形状成形部品１の形状（製品形状）によっては（例えば、バンパーリンフォースメント）、一対の短辺部分４ａ，４ｂの両方に対して行うことも可能である。

【0036】

以下に、ブランク材２における曲げ加工が実施される短辺部分４ｂの加工手順を図４Ａから図４Ｄを用いて説明する。

【0037】

図４Ａから図４Ｄは、ブランク材２におけるブランクホルダ１５によって保持せずに曲げ加工が行われる短辺部分４ｂ（天板部５の長手方向）の概略的な断面図であり、プレス成形開始からプレス成形完了までの曲げ加工の加工手順を示す。

【0038】

図４Ａに示すように、プレス成形が開始され、ダイ１２とブランクホルダ１５によって挟持されたブランク材２の絞り加工が曲げ加工より先行して開始されて、下型１３（ポンチ１４）における凸状の頂点部（下型頂点部）１７がブランク材２に当接する。

【0039】

図４Ｂに示すように、さらに絞り加工が進み、下型１３（ポンチ１４）と上型１１（ダイ１２）とにより、ブランク材２におけるブランクホルダ１５によって保持しない短辺部分４ｂが凸状に持ち上げるように曲げられる曲げ加工が開始される。

【0040】

図４Ｃに示すように、さらに曲げ加工が進み、上型１１（ダイ１２）における凸状の頂点部（上型頂点部）１８がブランク材２に当接する。

【0041】

図４Ｄに示すように、さらに曲げ加工が進み、上型１１がプレス下死点の位置に到達すると、プレス成形（曲げ加工）が完了する。

【0042】

図３Ｂで示したようにブランク材２がプレス成形されるときに、図４Ａから図４Ｄに示すように、ブランク材２におけるブランクホルダ１５によって保持されない短辺部分４ｂが上下方向に曲げられて凸状に形成される。このようにすることにより、ブランク材２は、ブランクホルダ１５によって保持されない短辺部分４ｂの凸状部と、ダイ１２とブランクホルダ１５によって挟持される一対の長辺部分３ａ，３ｂとで長手方向に引っ張りながらプレス成形される。

【0043】

ブランク材２の短手方向のブランクホールド並びに長手方向の引っ張りにより、ハット形状成形部品１の端部近傍の天板部５または側壁部６等にへこみまたは出っ張り等の部材余りが生じる場合でも、端部近傍（製品内の部分）のしわの発生が低減される。このため、本実施形態によれば、精度の高いプレス成形品（ハット形状成形部品１）を得ることが可能である。

【0044】

ハット形状成形部品１の長手方向の端部（短辺部分４ｂ）においては、短手方向に対して絞り加工を行いながら長手方向に対して曲げ加工を実施することにより材料余りが発生し、凸状の下型頂点部１７よりも金型外側においてしわが多く発生し得る。ただし、プレス成形後のブランク材２にしわが多く発生した部分は、最終的に切断されて製品となるハット形状成形部品１から除去される(トリムカット)。

【0045】

図５に示すように、本実施形態では、プレス下死点の位置における上型１１および下型１３の隙間（間隔）は、曲げ加工によりブランク材２を凸状に曲げる下型頂点部１７では、ブランク材２の厚さＴと同等である（隙間Ｇａ）。この隙間（金型接線方向と直角方向での隙間）は、下型頂点部１７からブランク材２の長手方向外側（金型外側）に向けて徐々に増加され、金型最外部では「板厚Ｔ＋所定厚さ」の隙間Ｇｂとされる。

【0046】

本実施形態では、前述の所定厚さが３．０ｍｍとされて、プレス下死点の位置における上型１１と下型１３との隙間は、金型最外部において、４．６ｍｍ（１．６ｍｍ（板厚Ｔ）＋３．０ｍｍ（所定厚さ））とされる（隙間Ｇｂ）。

【0047】

その一方、プレス下死点の位置における上型１１および下型１３の隙間は、曲げ加工によりブランク材２を凸状に曲げる下型頂点部１７よりもブランク材２の長手方向内側（金型内側）では、ブランク材２の厚さＴと同等とされる（隙間Ｇｃ）。ブランク材２における下型頂点部１７よりも金型内側の部分は、ダイ１２とブランクホルダ１５によって挟持され、幅方向に引っ張られながらプレス成形されるため、部材が伸びて、当該部分ではしわが発生し難いためである。

【0048】

前述のプレス成形は、ブランク材２の対向する一対の長辺部分３ａ，３ｂをダイ１２とブランクホルダ１５によって挟持し、一対の短辺部分４ａ，４ｂの一方（短辺部分４ｂ）に対して曲げ加工を行う例を示した。これに限定はされず、ハット形状成形部品１の形状（製品形状）によっては、ブランク材２の対向する一対の長辺部分３ａ，３ｂをダイ１２とブランクホルダ１５によって挟持し、一対の短辺部分４ａ，４ｂの両方に対して曲げ加工を行うことも可能である。

【0049】

３．トリミング加工
この工程では、プレス成形後のハット形状成形部品１の短辺部分４ｂにおける不要な外周部分（製品外の部分）が、金型を用いてトリミング加工（切断、除去）されて、製品の外形形状が定まる。

【0050】

本実施形態では、プレス成形後のハット形状成形部品１における短辺部分４ｂにおいて、下型頂点部１７よりも金型内側のトリムラインＴＬ（図３Ｂ参照）でトリミング加工が実施される。

【0051】

このトリミング加工を行う工程自体は、通常行われる工程であり一般的なものであるので、詳細な説明は省略する。

【0052】

４．その他の加工
前述の工程以外にも、その他の工程を行う。

【0053】

その他の工程では、例えば、トリムカット加工を行う工程の後に、ハット形状成形部品１に残留しているひずみを矯正し、ハット形状成形部品１における他の部品との組み付け部の面精度を高めるためのリストライク加工が実施される。また、例えば、他の部品との組み付けのときに使用するピアス孔をハット形状成形部品１に形成するピアス孔加工等も実施される。

【0054】

その他の工程の一例であるリストライク加工およびピアス孔加工は、通常行われる工程であり一般的なものであるので、詳細な説明は省略する。

【0055】

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

【0056】

（１）本実施形態に係るハット形状成形部品１の製造方法は、対向する一対の長辺部分３ａ，３ｂと対向する一対の短辺部分４ａ，４ｂとを有するブランク材２をプレス成形して、ハット形状成形部品１を製造する方法である。ブランク材２の少なくとも一対の長辺部分３ａ，３ｂをブランクホルダ１５によって保持した状態で、上型１１および下型１３を用いてブランク材２をハット形状に成形する絞り加工を行う。ブランク材２におけるブランクホルダ１５によって保持しない一対の短辺部分４ａ，４ｂの少なくとも一方を、上型１１および下型１３を用いて上下方向に曲げる曲げ加工を行う。

【0057】

プレス成形の工程においてハット形状成形部品１の短辺部分４ｂを凸状に曲げる曲げ加工を行うことにより、ブランク材２を長手方向に引っ張りながらプレス成形（絞り加工）をすることができる。このため、ブランク材２におけるブランクホルダ１５によって保持しない短辺部分４ｂの端部近傍（製品内の部分）でのしわの発生が低減され、精度の高いプレス成形品であるハット形状成形部品１を得ることができる。

【0058】

また、本実施形態に係るハット形状成形部品１の製造方法によれば、ポンチ１４、ダイ１２、およびブランクホルダ１５といった一般的な金型構造を用いてプレス成形を行うことができ、生産性を落とさずに高品質のハット形状成形部品１を生産することができる。

【0059】

（２）絞り加工を曲げ加工より先行して開始する。

【0060】

このようにすることにより、ブランク材２を長手方向に引っ張りながらプレス成形（絞り加工）をすることができ、ブランク材２におけるブランクホルダ１５によって保持しない短辺部分４ｂ（製品内の部分）に部材余りが発生する成形がある場合でもしわの発生が低減される。

【0061】

（３）下死点における上型１１と下型１３との隙間は、曲げ加工によりブランク材２を上下方向に曲げる箇所（下型頂点部１７）よりも金型外側において、ブランク材２の厚さＴよりも大きい（隙間Ｇｂ）。

【0062】

プレス成形の工程においてハット形状成形部品１の短辺部分４ｂ（製品外の部分）にしわが発生しても、そのしわを金型１０（上型１１および下型１３）によって潰すことが回避されるため、金型１０の損傷を効果的に抑制することができる。

【0063】

（４）絞り加工および曲げ加工を行う工程の後に、ブランク材２における曲げ加工により曲げた部分を切断して除去するトリムカット加工を行う。

【0064】

プレス成形の後に、ハット形状成形部品１の短辺部分４ｂにおける不要な外周部分（製品外の部分）を切断して除去することにより、ハット形状成形部品１の製品品質の向上を図ることが可能である。

【0065】

（５）本実施形態に係る金型１０は、対向する一対の長辺部分３ａ，３ｂと対向する一対の短辺部分４ａ，４ｂとを有するブランク材２をプレス成形して、ハット形状成形部品１を製造するためのものである。金型１０は、上下方向に互いに対向する上型１１および下型１３と、ブランク材２の少なくとも一対の長辺部分３ａ，３ｂを保持するブランクホルダ１５と、を備える。上型１１および下型１３は、ブランク材２におけるブランクホルダ１５によって保持しない一対の短辺部分４ａ，４ｂの少なくとも一方を、上下方向に曲げるように構成される。下死点における上型１１と下型１３との隙間は、曲げ加工によりブランク材２を上下方向に曲げる箇所（下型頂点部１７）よりも金型外側において、ブランク材２の厚さＴよりも大きい（隙間Ｇｂ）。

【0066】

プレス成形の工程においてハット形状成形部品１の短辺部分４ｂを凸状に曲げる曲げ加工を行うことにより、ブランク材２を長手方向に引っ張りながらプレス成形（絞り加工）をすることができる。このため、ブランク材２におけるブランクホルダ１５によって保持しない短辺部分４ｂ（製品内の部分）でのしわの発生が低減され、精度の高いプレス成形品であるハット形状成形部品１を得ることができる。

【0067】

プレス成形の工程においてハット形状成形部品１の短辺部分４ｂ（製品外の部分）にしわが発生しても、そのしわを金型１０（上型１１および下型１３）によって潰すことが回避されるため、金型１０の損傷を効果的に抑制することができる。

【0068】

また、本実施形態に係る金型１０によれば、ポンチ１４、ダイ１２、およびブランクホルダ１５といった一般的な金型構造を用いてプレス成形を行うことができ、生産性を落とさずに高品質のハット形状成形部品１を生産することができる。

【0069】

ところで、本発明のハット形状成形部品の製造方法は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

【符号の説明】

【0070】

１ ハット形状成形部品（センターピラーアウターリンフォースメント）
２ ブランク材（金属板）
１０ 金型
１１ 上型
１３ 下型
１５ ブランクホルダ
１７ 凸状の頂点部（下型頂点部）
Ｔ 厚さ（板厚）
Ｇｂ 隙間
ＴＬ トリムライン

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】