JP2020011721A - パネル状成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図1を参照して、ドアインナーパネル1は、天板部2、開口部3、縦壁部4、段差部5及びフランジ部6を備える。天板部2の平面形状は多角形である。多角形は、たとえば、四角形でもよいし、五角形でもよい。多角形の角部は、R形状であってもよい。図1では、例として、天板部2の平面形状が五角形である場合を示す。ドアインナーパネル1において、天板部2の車両上側の辺はベルトラインBLを形成する。本実施形態では、鋼板の板厚が一定である場合を説明する。したがって、ドアインナーパネル1の板厚も全域にわたり一定である。ただし、厳密には、プレス成形により、板厚のわずかな増減は生じる。
図5は、第2実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図5に示す第2実施形態のドアインナーパネル1は、前記第1実施形態のドアインナーパネル1の構成を基本とする。後述する第3及び第4実施形態でも同様とし、重複する説明は適宜省略する。
図6は、第3実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図6を参照して、第3実施形態のドアインナーパネル1では、五角形の天板部2の5つの辺のうち、ベルトラインBLを除く4辺から縦壁部4が伸び、隣接する4つの縦壁部4のうちの3つの縦壁部4に段差部5が設けられる場合を示す。
図7は、第4実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図7を参照して、第4実施形態のドアインナーパネル1では、前記図1に示す第1実施形態の開口部が複数に分割される。すなわち、天板部2に複数の開口部が設けられる。図7では、例として、2つの開口部3A及び3Bが設けられる場合を示す。
本実施形態のドアインナーパネルの製造方法は、準備工程と、加熱工程と、ホットスタンピングによるプレス成形工程と、を備える。準備工程では鋼板からなるブランク材を準備する。加熱工程ではブランク材を加熱する。プレス成形工程では、加熱されたブランク材をプレス加工すると同時に、成形されたドアインナーパネルを焼入れする。本実施形態のプレス成形工程では、プレス加工装置として、ホットスタンピング装置を用いる。
図8は、本実施形態のドアインナーパネルを製造するためのホットスタンピング装置を模式的に示す断面図である。図8を参照して、ホットスタンピング装置10は、上型として、パンチ11及びブランクホルダ14を備え、下型として、ダイ15を備える。
準備工程では、鋼板からなるブランク材を準備する。本実施形態のドアインナーパネルの鋼板は、質量%で、炭素(C):0.11%以上含有するのが好ましい。鋼板が0.11%以上の炭素を含有する場合、ホットスタンピング後のドアインナーパネルの強度を高くすることができる。
加熱工程では、図示しない加熱装置によってブランク材は加熱される。ブランク材が鋼板の場合、加熱温度は700℃以上が好ましい。加熱温度はたとえば、900℃である。加熱温度は、材料、成形難易度等によって適宜設定される。ホットスタンピングでは、ブランク材を加熱し軟化させるため、複雑な形状を成形することができる。複雑な形状はたとえば、図1に示すドアインナーパネル1のような隣接する縦壁部4が段差部5を有する形状等がある。
図9A〜図9Cは、本実施形態のプレス成形工程を模式的に示す断面図である。図9Aはブランクホルダ14でブランク材Sを挟み込む段階を示す。図9Bは第2パンチ13による押し込みが完了したときの状態を示す。図9Cは第1パンチ12による押し込みが完了したときの状態を示す。
図10は、一般的なホットスタンピング装置によるプレス加工中の状態を示す断面図である。図10では、一般的なホットスタンピング装置のダイの段差面付近を拡大して示す。図10を参照して、ホットスタンピング装置200では、パンチ210の先端面210A及び210Bはパンチ210に一体的に造形される。そのため、パンチ210の先端面210A及び210Bは同時に、ダイ220の型底面220A及び段差面220Bに到達する。先端面210Aは、先端面210Bよりもブランク材Sを押し込む距離が長い。そのため、図10に示すように、パンチ210を下降させたとき、始めに先端面210Aがブランク材Sを押し込む。このとき、ブランク材Sの一部分S1は、パンチ210の先端面210B及びダイ220の段差面220Bによって拘束されていない。つまり、ブランク材Sの一部分S1は、パンチ210の先端面210B及びダイ220の段差面220Bと接触しない。
図11A〜図11Cは、図9A〜図9Cとは異なるプレス成形工程を模式的に示す断面図である。図11Aはブランクホルダ14でブランク材Sを挟み込む段階を示す。図11Bは第2パンチ13による押し込みが完了したときの状態を示す。図11Cは第1パンチ12による押し込みが完了したときの状態を示す。
図12は、第5実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図13A及び図13Bは、図12に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図である。これらの図のうち、図13Aは、開口部を打ち抜く前の状態を示す。図13Bは、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
図14は、第6実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図14に示す第6実施形態のドアインナーパネル1は、前記図12に示す第5実施形態のドアインナーパネルを前記第3実施形態に準じて変形したものである。
図15は、第7実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図16A及び図16Bは、図15に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図である。これらの図のうち、図16Aは、開口部を打ち抜く前の状態を示す。図16Bは、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。図15に示す第7実施形態のドアインナーパネル1は、前記図12に示す第5実施形態のドアインナーパネル1を前記第4実施形態に準じて変形したものである。
図17は、第8実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図17に示す第8実施形態のドアインナーパネル1は、前記図15に示す第7実施形態のドアインナーパネルを前記第4実施形態に準じて変形したものである。
図18は、第9実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図19A及び図19Bは、図18に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図である。これらの図のうち、図19Aは、開口部を打ち抜く前の状態を示す。図19Bは、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
図22は、第10実施形態のドアインナーパネルの斜視図である。図23A及び図23Bは、図22に示すドアインナーパネルの素材を示す斜視図である。これらの図のうち、図23Aは、開口部を打ち抜く前の状態を示す。図23Bは、開口部を打ち抜いた後、ホットスタンピングに供される直前の状態を示す。
ブランク材は、質量%で、C:0.21%、Si:0.25%、Mn:1.2%、B:0.0014%を含有し、残部がFe及び不純物からなる鋼板とした。焼入れ後の材料特性は、ビッカース硬さ:448、降伏強さ:448MPa、引張強さ:1501MPa、及び破断伸び:6.4%とした。ブランク材の加熱温度は750℃とした。機械特性のひずみ速度依存性を考慮して、ダイに対する第1及び第2パンチの移動速度は、40m/s相当とした。パンチ、ダイ及びブランクホルダに対するブランク材の摩擦係数は0.4とした。解析には、汎用のFEM(有限要素法)ソフト(LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY社製、商品名LS−DYNA)による熱−成形連成解析を用いた。
上記の各プレス成形の解析によって得られるドアインナーパネルの板厚減少率及びその表面の曲率分布を調査した。板厚減少率は、下記の式(1)を用いて算出した。
(板厚減少率 [%])=((プレス成形前の板厚)−(プレス成形後の板厚))/(プレス成形前の板厚)×100 (1)
(曲率 [1/m])=(1/(曲率半径)) (2)
図25A及び図25Bは、本発明例1の解析結果を示す。図25Aは本発明例1のドアインナーパネルの板厚減少率を示す。図25Bは本発明例1のドアインナーパネルの曲率分布を示す。図25Aを参照して、本発明例1では、板厚減少率の最大値は16.5%であった。したがって、ドアインナーパネルに割れは発生しなかったといえる。図25Bを参照して、本発明例1では、ドアインナーパネルの段差部において、曲率の絶対値が0.01以上の部分は見られなかった。したがって、シワは発生しなかったといえる。
2 天板部
21 ベルトライン部
22 境界部
3、3A、3B、31、31A、31B 開口部
4、4A、4B 縦壁部
5 段差部
6 フランジ部
7、8 凹部
10 ホットスタンピング装置
12 第1パンチ
13 第2パンチ
14 ブランクホルダ
15 ダイ
30 TRB
BL ベルトライン
S ブランク材
Claims (8)
- 母材が焼入れマルテンサイト組織の鋼板からなり、引張強度が1200MPa以上であるパネル状成形品であって、
多角形の天板部と、
前記天板部に形成された開口部と、
前記天板部の辺のうちの少なくとも2以上の隣接する辺から伸びる縦壁部と、を備え、
前記縦壁部のうちで隣接する縦壁部の組の少なくとも1組の各縦壁部は、段差部を有し、
前記開口部の外縁が前記天板部の周縁部に沿うように、前記開口部が設けられる、パネル状成形品。 - 請求項1に記載のパネル状成形品であって、
前記パネル状成形品は自動車用のドアインナーパネルであり、前記天板部の辺のうちの車両上側の辺に前記縦壁部を有しない、パネル状成形品。 - 請求項2に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の前記車両上側の辺を含む車両上側の縁部に、この車両上側の縁部に沿って凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が設けられる、パネル状成形品。 - 請求項2又は請求項3に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部は、前記開口部を複数に分割する境界部を有し、前記境界部に、この境界部に沿って凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が設けられる、パネル状成形品。 - 請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の下側の辺を含む下側の縦壁部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い、パネル状成形品。 - 請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の前側の辺を含む前側の縦壁部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い、パネル状成形品。 - 請求項2〜請求項6のいずれか1項に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部の前記車両上側の辺を含む車両上側の縁部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い、パネル状成形品。 - 請求項2〜請求項7のいずれか1項に記載のパネル状成形品であって、
前記天板部は、前記開口部を複数に分割する境界部を有し、前記境界部の領域の板厚が、この領域に隣接する領域の板厚よりも厚い、パネル状成形品。
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