CN103648673A

CN103648673A - 热压成形方法以及热压装置

Info

Publication number: CN103648673A
Application number: CN201180072104.8A
Authority: CN
Inventors: 铃木孝宜; 石田健二郎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2014-03-19
Also published as: JP5704237B2; WO2013005318A1; JPWO2013005318A1; DE112011105406T5; US20140130564A1

Abstract

本发明提供能够以足够的冷却速度对工件进行淬火的热压成形方法以及热压装置。热压成形工序S1是使用热压装置1对工件W进行冲压加工并且同时进行冷却的工序。热压装置1具备设置成彼此的成形面相对的下模10以及上模20，在下模10的顶面10a设置多个焊道12·12···，以使得工件W中的难以与下模10的成形面以及位于下止点的上模20的成形面接触的部分成形为阶梯形状。

Description

热压成形方法以及热压装置

技术领域

本发明涉及对加热了的工件进行冲压加工并且同时进行冷却的热压成形方法以及热压装置。

背景技术

以往，对被加热到出现奥氏体组织的温度以上的钢板等工件进行冲压加工并且同时实施淬火处理的热压成形广为人知，所述冲压加工通过安装有包括上模以及下模的模具的冲压装置来进行，所述淬火处理利用由模具与工件的接触而实现的冷却。

在热压成形中，公知有通过在模具的内部形成供冷却水流动的水路来冷却模具、在淬火时使工件良好地冷却的技术（例如，参照专利文献1）。

但是，由于由冲压加工引起的工件的板厚的增减、模具的制作时的成形面的精度误差以及冲压加工时的模具的挠曲等的影响，在淬火时在工件与模具之间会产生间隙（clearance）。与此相伴，在工件中的与模具之间的间隙达到预定值以上的部分，在淬火时与模具的成形面接触的接触面积减小，从而不能保证足够的冷却速度，产生硬度变得比期望的值小这一问题。

例如，如图8所示，在使平板状的工件W成形为所谓的帽形形状的情况下，因为在实施了冲压加工的工件W的位于最上部的顶板部Wt与模具之间容易产生比较大的间隙，所以顶板部Wt的硬度很可能变得比期望的值小。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-7442号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的课题在于提供能够以足够的冷却速度来对工件进行淬火的热压成形方法以及热压装置。

用于解决问题的技术方案

本发明的热压成形方法，在使用设置成彼此的成形面相对的下模以及上模对已加热了的工件进行冲压加工的同时，进行冷却，该方法中，进行所述工件的冲压加工，使得所述工件中的难以与所述下模的成形面以及位于下止点的所述上模的成形面接触的部分成形为阶梯形状。

本发明的热压装置，其具备设置成彼此的成形面相对的下模以及上模，在通过所述下模以及所述上模夹着已加热了的工件进行冲压加工的同时，在使所述下模的成形面以及所述上模的成形面与所述工件的表面接触的状态进行保持从而将所述工件冷却，其中，所述下模以及所述上模中的至少一方的成形面形成为凹凸面，使得所述工件中的难以与所述下模的成形面以及位于下止点的所述上模的成形面接触的部分成形为阶梯形状。

在本发明的热压装置中，优选，在所述下模以及所述上模中的一方的成形面上，在左右方向上的中途部，沿前后方向连续地形成有朝向另一方的成形面突出的凸部，在所述下模以及所述上模中的另一方的成形面上，在左右方向上的中途部，沿前后方向连续地形成有与所述凸部的形状相配合地凹陷的凹部，形成有所述凸部的成形面包括：在该凸部的突出端部沿左右方向延展的顶面；从该顶面的左右方向上的两端部向与所述凸部的突出方向相反的方向延展的两个侧面；以及从该两个侧面的延展端部沿左右方向向外延展的两个基端面，所述顶面形成为凹凸面。

发明效果

根据本发明，能够以足够的冷却速度来对工件进行淬火并能够抑制工件的局部硬度变得比期望的值小。

附图说明

图1是示出本发明所涉及的热压装置的图。

图2是示出焊道的立体图。

图3是示出上模位于下止点的热压装置的图。

图4是示出使模具的成形面凹入所形成的焊道的图。

图5是示出工件的冲压加工中途的图。

图6是示出焊道的其他的样式的立体图。

图7是示出焊道的其他的样式的立体图。

图8是示出以往的热压装置的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图2来对本发明所涉及的热压装置的一实施方式即热压装置1进行说明。

热压装置1是对工件W实施热压成形的装置。

工件W是作为热压装置1的加工对象的钢板，通过通电加热等被加热到出现奥氏体组织的温度以上的温度。

此外，为了便于说明，将图1中的上下方向规定为热压装置1的上下方向，将图1中的左右方向规定为热压装置1的左右方向。进而，将图1中的纸面跟前侧规定为热压装置1的前方，同样地将纸面进深侧规定为热压装置1的后方。

如图1所示，热压装置1具备设置为相互的成形面相对的下模10以及上模20。

下模10是与上模20相对应的模具，通过对预定的金属块进行NC加工而制成。下模10构成为冷却水在其内部流动。

在下模10的成形面（上表面）上形成有向上方突出的凸部11。

凸部11是下模10的成形面向上方突出而形成的部位，其在下模10的成形面的左右方向上的中途部（大致中央部）沿前后方向连续地形成。

在下模10中，顶面10a、侧面10b、10b以及基端面10c、10c形成为所谓的帽形形状的成形面，该顶面10a在凸部11的突出端部（最上部）沿左右方向延展，该侧面10b、10b从顶面10a的左右方向上的两端部向与凸部11的突出方向相反的方向（下方）延展，该基端面10c、10c从侧面10b、10b的延展端部（下端部）沿左右方向向外延展。

在下模10的顶面10a上设置有多个焊道（bead）12·12···。

如图2所示，焊道12从顶面10a向上方突出，并形成为从凸部11的前端部附近到后端部附近，圆弧位于上侧的半圆状的截面沿前后方向连续。换言之，焊道12具有将具有与前后方向平行的轴心的圆柱沿该轴心二等分而得到的形状，并配置为该平面（将上述圆柱二等分时的切断面）与顶面10a接触。

焊道12沿左右方向相互隔开预定间隔地设置有多个（在本实施方式中为三个）。

焊道12由与下模10同种类的金属或者具有比下模10高的硬度的金属制成。焊道12通过在顶面10a进行堆焊后进行NC加工以使得该起部分成为预定的形状或者在从预定的金属块制作下模10的阶段进行NC加工以使得顶面10a成为预定的形状等来形成。

这样，焊道12设置为用来使下模10的顶面10a为凹凸面。

如图1所示，上模20是与下模10相对应的模具，通过对预定的金属块进行NC加工而制成。上模20构成为冷却水在其内部流动。

在上模20的成形面（下表面）上凹部21形成为配合凸部11的形状地向上方凹入。

凹部21是上模20的成形面向上方凹入所形成的部位，该凹部21在上模20的成形面的左右方向上的中途部（大致中央部）沿前后方向连续地形成。

在上模20中，底面20a、侧面20b、20b以及基端面20c、20c形成所谓的帽形形状的成形面，该底面20a在凹部21的最深部（最上部）沿左右方向延展，该侧面20b、20b从底面20a的左右方向上的两端部向与凹部21的凹入方向相反的方向（下方）延展，该基端面20c、20c从侧面20b、20b的延展端部（下端部）沿左右方向向外延展。

在如以上那样构成的热压装置1中，通过使上模20向下模10接近地下降到下止点，从而将加热了的板状的工件W夹入下模10与上模20的成形面之间并对该工件W进行冲压加工，使工件W成形为所谓的帽形形状，同时通过在使工件W的表面接触下模10的成形面以及上模20的成形面的状态下进行保持，从而对工件W进行冷却并制作作为产品的工件W。

以下，参照图3～图7来对本发明所涉及的热压成形方法的一实施方式即热压成形工序S1进行说明。

热压成形工序S1是使用热压装置1对工件W实施热压成形的工序。

在热压成形工序S1中，通过使上模20向下模10接近地下降到下止点，将加热了的板状的工件W夹入下模10与上模20的成形面之间并对该工件W进行冲压加工，同时对工件W实施利用由下模10、上模20与工件W的接触所实现的冷却的淬火处理。

如图3所示，在热压成形工序S1中对工件W进行冲压加工时，因为在下模10的顶面10a设置有多个焊道12·12···，所以工件W的位于最上部的顶板部Wt（与顶面10a相对应的部分）沿多个焊道12·12···的形状而成形为阶梯形状。即，多个焊道12·12···是用于使顶面10a为凹凸面从而赋予工件W阶梯形状的构件。

此处，所谓工件W的“阶梯形状”是工件W朝向下模10的成形面以及上模20的成形面突出地弯曲而成的形状。本实施方式中的工件W是朝向下模10的成形面（顶面10a）突出的部分形成有两处而朝向上模20的成形面（底面20a）突出的部分形成有三处的波型的阶梯形状。

这样，因为工件W的顶板部Wt成形为朝向下模10的成形面以及上模20的成形面突出，所以与顶板部Wt未成形为阶梯形状的情况相比，在热压成形工序S1中对工件W进行淬火时，顶板部Wt与下模10的成形面中未设置焊道12的部分以及上模20的成形面接触的接触面积变大。

进而，因为工件W的顶板部Wt按照设置于下模10的顶面10a的多个焊道12·12···的形状而成形，所以在热压成形工序S1中对工件W进行淬火时，顶板部Wt沿成为下模10的成形面的一部分的多个焊道12·12···地与下模10的成形面接触，与在下模10的顶面10a未设置多个焊道12·12···的情况相比，顶板部Wt与下模10的成形面接触的接触面积变大。

由此，在热压成形工序S1中对工件W进行淬火时，在工件W的顶板部Wt能够确保足够的冷却速度，能够抑制顶板部Wt的硬度变得比期望的值小。

此外，在本实施方式中，在下模10的顶面10a设置多个焊道12·12···，以使得工件W的顶板部Wt成形为阶梯形状。

这是因为：在成形为帽形形状的工件W进行淬火时，在工件W的顶板部Wt与下模、上模之间容易产生比较大的间隙（参照图8），顶板部Wt的硬度很可能变得比期望的值小。

即，在下模10的顶面10a设置多个焊道12·12···，以使得工件W中的难以与下模10的成形面以及位于下止点的上模20的成形面接触的部分成形为阶梯形状。

此处，所谓工件W中的与下模10的成形面以及位于下止点的上模20的成形面“难以接触的部分”，是指在工件W淬火时以往的未设置多个焊道12·12···的下模、上模与工件W之间的间隙量（距离）为预定值以上的部分，还是热压成形后的硬度为预定值以下（变得不足）的部分。该部分能够通过预先模拟等进行特定。

这样，通过在下模10的顶面10a设置多个焊道12·12···，能够将难以与下模10的成形面以及位于下止点的上模20的成形面接触的顶板部Wt成形为阶梯形状。

因此，在热压成形工序S1中对工件W进行淬火时，能够增大工件W的顶板部Wt与下模10、上模20的成形面的接触面积，来抑制顶板部Wt的硬度的下降并确保工件W整体具有良好的硬度。

另外，与此相伴，不需要为了使得模具与工件W良好地接触而进行重新制作模具的作业等，能够削减制作模具时的人工的工时。进而，通过增加模具的成形面与工件W的接触面积，能够缩短工件W的淬火所需要的时间，进而能够提高产品的生产速度。

此外，在本实施方式中，仅在下模10的顶面10a设置了多个焊道12·12···，但是不限定于此，只要能将顶板部Wt成形为阶梯形状即可。

例如，也可以除了在下模10的顶面10a设置的多个焊道12·12···之外还在上模20的底面20a设置多个与焊道12同样的焊道、或者仅在上模20的底面20a设置多个与焊道12同样的焊道等。

另外，如图4所示，也可以在下模10以及上模20分别设置使模具的成形面凹入所形成的焊道112以及焊道122，而不是如焊道12那样地从模具的成形面突出的焊道。

焊道112以圆弧位于下侧的半圆状的截面沿前后方向连续的方式形成于下模10的顶面10a，且沿左右方向相互隔开预定间隔地设置有两个。焊道112设置为用于使下模10的顶面10a成为凹凸面。

焊道122以圆弧位于上侧的半圆状的截面沿前后方向连续地方式形成于上模20的底面20a，且沿左右方向相互隔开预定间隔地设置有三个。焊道112设置为用于使上模20的底面20a成为凹凸面。

焊道112以及焊道122沿左右方向以彼此位置错开的方式交替地配置。

此外，在形成焊道112以及焊道122那样的焊道的情况下，只要能以切削模具的成形面的方式进行NC加工即可。

另外，在本实施方式中，采用了将工件W的顶板部Wt成形为阶梯形状那样的模具形状，但是在判断为工件W中的顶板部Wt以外的部分难以与下模10的成形面以及位于下止点的上模20的成形面接触的情况下，只要采用在下模10的基端面10c、10c设置焊道等使工件W的顶板部Wt以外的部分成形为阶梯形状那样的模具形状即可。

另外，在本实施方式中，在下模10的位于最上部的成形面即顶面10a设置有多个焊道12·12···。

如图5所示，在构成为使上模20下降到下止点的热压装置1中，在工件W的冲压加工时，工件W比较早地与下模10的位于最上部的成形面即顶面10a接触。换言之，最终成为顶板部Wt的部分比较早地被加工。

因此，在上模20到达了下止点附近（例如，比下止点靠上方1mm处）的时刻，工件W的顶板部Wt被成形为阶梯形状。即，多个焊道12·12···配置于在上模20到达了下止点附近的时刻使工件W的顶板部Wt被成形为阶梯形状那样的位置。

由此，能够从工件W的冲压加工中途的阶段开始，增加工件W的顶板部Wt与下模10的成形面的接触面积，而进一步抑制顶板部Wt的硬度的下降。

另外，在本实施方式中，沿左右方向隔开预定间隔地设置了三个将圆柱二等分而得到的形状的焊道12（参照图2），但是只要能够赋予工件W阶梯形状即可，不限定焊道的结构。

例如，如图6所示，也可以将扁平形状的焊道212沿前后方向相互隔开预定间隔地设置两个。

焊道212从顶面10a向上方突出并具有平坦的上表面，以使得从上方观察呈矩形。焊道212从下模10的顶面10a的左端部附近连续地形成至右端部附近，并且从下模10的顶面10a的前后方向上的一端部附近连续地形成至中央部附近。焊道212设置为用于使下模10的顶面10a成为凹凸面。

另外，如图7所示，也可以将半球状的焊道312相互隔开预定间隔地设置多个。

焊道312具有使球体二等分而得到的形状，且配置为其平面（将球体二等分时的切断面）与顶面10a接触。焊道312沿左右方向相互隔开预定间隔地设置有三个，该三个焊道312再沿前后方向相互隔开预定间隔地设置有多个。焊道312设置为用于使下模10的顶面10a成为凹凸面。

此外，在本实施方式中，使用了形成有凸部11的下模10以及形成有凹部21的上模20，但是，也可以使用形成有凹部的下模以及形成有凸部的上模。

另外，本实施方式的下模10以及上模20设为用于将工件W成形为帽形形状的形状，但是不限定于该形状，也可以设为其他的模具形状。

产业上的可利用性

本发明能够利用于对加热了的工件进行冲压加工并且同时进行冷却的热压成形以及热压装置。

附图标记说明

1热压装置

10下模

10a顶面

10b侧面

10c基端面

11凸部

12焊道

20上模

20a底面

20b侧面

20c基端面

21凹部

Claims

1.一种热压成形方法，在使用设置成彼此的成形面相对的下模以及上模对已加热了的工件进行冲压加工的同时，进行冷却，其特征在于，

进行所述工件的冲压加工，使得所述工件中的难以与所述下模的成形面以及位于下止点的所述上模的成形面接触的部分成形为阶梯形状。

2.一种热压装置，其具备设置成彼此的成形面相对的下模以及上模，

在通过所述下模以及所述上模夹着已加热了的工件进行冲压加工的同时，在使所述下模的成形面以及所述上模的成形面与所述工件的表面接触的状态进行保持从而将所述工件冷却，该热压装置的特征在于，

所述下模以及所述上模中的至少一方的成形面形成为凹凸面，使得所述工件中的难以与所述下模的成形面以及位于下止点的所述上模的成形面接触的部分成形为阶梯形状。

3.根据权利要求2所述的热压装置，其特征在于，

在所述下模以及所述上模中的一方的成形面上，在左右方向上的中途部，沿前后方向连续地形成有朝向另一方的成形面突出的凸部，

在所述下模以及所述上模中的另一方的成形面上，在左右方向上的中途部，沿前后方向连续地形成有与所述凸部的形状相配合地凹陷的凹部，

形成有所述凸部的成形面包括：在该凸部的突出端部沿左右方向延展的顶面；从该顶面的左右方向上的两端部向与所述凸部的突出方向相反的方向延展的两个侧面；以及从该两个侧面的延展端部沿左右方向向外延展的两个基端面，

所述顶面形成为凹凸面。