JP2008068282A - Hot press working apparatus and hot press working method - Google Patents

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JP2008068282A JP2006248831A JP2006248831A JP2008068282A JP 2008068282 A JP2008068282 A JP 2008068282A JP 2006248831 A JP2006248831 A JP 2006248831A JP 2006248831 A JP2006248831 A JP 2006248831A JP 2008068282 A JP2008068282 A JP 2008068282A
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Masaki Furuhashi
正樹 古橋
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Aisin Takaoka Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot press working apparatus and a hot press working method by which a press forming, a cutting work in the state, where the load on cutting tool is satisfactorily reduced, and a quenching can be applied to heated metal plate as a series of stages. <P>SOLUTION: The apparatus of hot press working is provided with a lower die 10 and an upper die 20 which are relatively approachable and separable and trimming edges 5 as a cutting tool provided on the side of the upper die 20. The lower die 10 and the upper die 20 respectively have pressing parts 12, 23 for cutting object parts with the cutting object part of the metal plate or the vicinity with the trimming edges 5 are pinched by cooperation. In the pressing part 12 for the cutting object of the lower die and the pressing part 23 for the cutting object of the upper die, a Peltier module 3 respectively incorporated. Each Peltier module 3 is electrically connected to a direct current power source 7 through a current control circuit 6 for controlling the direction of the current of the direct current which flows through the Peltier module. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、加熱された金属板材に対してプレス成形、切除加工及び焼入れを一連の工程として施すための熱間プレス加工装置及び熱間プレス加工方法に関する。   The present invention relates to a hot press working apparatus and a hot press working method for performing press forming, cutting and quenching as a series of steps on a heated metal plate material.

金属加工の分野では、出発材となる鋼板をその焼入温度まで加熱し、高温状態にある鋼板を相対的に低温の金型でプレスすることにより、プレス成形と焼入れとを同時に行うホットプレス加工法(熱間プレス加工法)が知られている。但し多くの場合、単純な熱間プレス加工だけで所望形状の金属製品が得られるわけではないので、熱間プレス加工で得られた一次成形品に対しトリミングや孔あけ等の機械的な切除加工を施して最終製品を得るのが一般的である。しかしながら、プレス成形後の切除加工は、プレス成形と同時の焼入れによって硬度を増した一次成形品に対するものであったため、トリム刃等の切除加工具が非常に傷み易く、切除加工具の寿命が短縮傾向にあるという問題があった。   In the field of metal processing, hot press processing that simultaneously performs press forming and quenching by heating the steel plate as the starting material to its quenching temperature and pressing the steel plate in a high temperature state with a relatively low temperature mold. The method (hot pressing method) is known. However, in many cases, it is not possible to obtain a metal product of the desired shape by simple hot pressing. Therefore, mechanical cutting such as trimming and drilling is performed on the primary molded product obtained by hot pressing. In general, the final product is obtained. However, the excision processing after press molding was for the primary molded product whose hardness was increased by quenching at the same time as press molding. There was a problem of tending.

かかる工具短命化の問題を解決するための対策として、特許文献1は鋼材のホットプレス加工方法及び装置を開示する。特許文献1の加工装置では、上型(可動型)に対向する下型をダイクッションで浮動支持することにより、型合わせ後も上下両型を幾分の相対移動可能に構成すると共に、下型の側に切除加工手段としての加工刃(22)及びトリム刃(26)を設けている。そして、ホットプレス加工に際しては、焼入温度まで加熱された鋼材を上下型でプレスする過程において、加工刃及びトリム刃による穿孔及びトリミングを同時進行的に施すと共に、その穿孔等の後で、上型がダイクッションの反発力に抗して下型を押圧し、ダイクッションが縮みきった位置で上型が下型を押圧し続けて鋼材を急冷することにより、切除加工直後の鋼材に対して焼入れを施している。特許文献1の加工方法によれば、上下型間に挟まれた高温の鋼材が、本格的な焼入れを受ける前の実質的に未硬化な状態で穿孔及びトリミングを施されるため、加工刃及びトリム刃の負担を軽減してこれら切除加工具の寿命の大幅短縮を防止できる、とのことである。   As a measure for solving the problem of shortening the tool life, Patent Literature 1 discloses a hot press working method and apparatus for steel. In the processing apparatus of Patent Document 1, the lower die opposite to the upper die (movable die) is supported by floating with a die cushion so that both the upper and lower die can be moved relatively to each other even after die matching. A machining blade (22) and a trim blade (26) are provided on the side as cutting means. In hot pressing, in the process of pressing the steel material heated to the quenching temperature with the upper and lower molds, drilling and trimming with the machining blade and the trim blade are performed simultaneously, and after the drilling, the upper The die presses the lower die against the repulsive force of the die cushion, and the upper die keeps pressing the lower die at the position where the die cushion is fully contracted, thereby rapidly cooling the steel material, so that Quenched. According to the processing method of Patent Document 1, since the high-temperature steel material sandwiched between the upper and lower molds is drilled and trimmed in a substantially unhardened state before being subjected to full-scale quenching, It is said that it is possible to reduce the burden on the trim blade and prevent the shortening of the life of these cutting tools.

特開2005−248253号公報JP 2005-248253 A

しかしながら、特許文献1のホットプレス加工装置及び方法によっても、加工刃やトリム刃等の切除加工具を十分に延命させることは現実には難しいと思われる。なぜなら、ダイクッションが縮みきった位置で上下型による本格的な焼入れが行われる前のプレス成形の過程で既に、加熱状態にある鋼材の全体が低温の下型及び上型に接触する。つまり、型への接触時点から、鋼材全体が冷やされることによる鋼材全体の硬化が始まっているのである。それ故、そのような鋼材に作用する切除加工具の負担(機械的な負荷)が十分に軽減されるとは言い難い。   However, even with the hot press working apparatus and method disclosed in Patent Document 1, it seems that it is actually difficult to sufficiently extend the life of cutting tools such as working blades and trim blades. This is because, in the press molding process before full quenching by the upper and lower molds is performed at the position where the die cushion is fully contracted, the entire steel material in a heated state comes into contact with the lower mold and the upper mold at a low temperature. That is, from the point of contact with the mold, the entire steel material is cured by being cooled. Therefore, it is difficult to say that the burden (mechanical load) of the cutting tool that acts on such a steel material is sufficiently reduced.

本発明の目的は、加熱された金属板材に対し、プレス成形、切除加工具の負担を十分に軽減した状態での切除加工及び焼入れを一連の工程として施すことが可能な熱間プレス加工装置及び熱間プレス加工方法を提供することにある。そして、切除加工具の延命を図ると共に、プレス成形及び切除加工が施された金属板材に対し焼入れを施すことにある。   An object of the present invention is to provide a hot press working apparatus capable of performing cutting and quenching as a series of processes in a state in which the burden of a press forming and cutting tool is sufficiently reduced on a heated metal plate. It is to provide a hot press working method. In addition to extending the life of the cutting tool, the metal plate material that has been press-molded and cut is subjected to quenching.

本発明の熱間プレス加工装置は、相対接近離間可能な第1及び第2の型、並びに、前記第1及び第2の型のうちの一方の側に設けられた切除加工具を備え、加熱された金属板材に対してプレス成形、切除加工及び焼入れを施すための熱間プレス加工装置であって、前記第1及び第2の型は、前記切除加工具による前記金属板材の切除対象部位又はその近傍を協働して挟圧可能な切除対象押圧部をそれぞれに有しており、前記第1の型の切除対象押圧部及び前記第2の型の切除対象押圧部のうちの少なくとも一方には、ペルチェモジュールが組み込まれていることを特徴とするものである。より好ましくは、前記ペルチェモジュールは、そのペルチェモジュールを流れる直流電流の向きを制御する電流制御回路を介して直流電源に電気的に接続されている熱間プレス加工装置である。   The hot press working apparatus of the present invention includes first and second molds that can be relatively approached and separated, and a cutting tool provided on one side of the first and second molds. A hot press working apparatus for press forming, cutting and quenching the formed metal plate material, wherein the first and second molds are parts to be cut of the metal plate material by the cutting tool or Each has an excision target pressing portion capable of clamping in cooperation with the vicinity thereof, and at least one of the first type excision target pressing portion and the second type excision target pressing portion. Is characterized in that a Peltier module is incorporated. More preferably, the Peltier module is a hot press working apparatus that is electrically connected to a DC power source via a current control circuit that controls the direction of a DC current flowing through the Peltier module.

本発明の熱間プレス加工方法は、相対接近離間可能な第1及び第2の型、並びに、前記第1及び第2の型のうちの一方の側に設けられた切除加工具を備え、前記第1及び第2の型は、前記切除加工具による金属板材の切除対象部位又はその近傍を協働して挟圧可能な切除対象押圧部をそれぞれに有しており、前記第1の型の切除対象押圧部及び前記第2の型の切除対象押圧部のうちの少なくとも一方には、ペルチェモジュールが組み込まれている熱間プレス加工装置を用いた、金属板材の熱間プレス加工方法である。そして、前記ペルチェモジュールに直流電流を流して当該ペルチェモジュールが組み込まれている切除対象押圧部の表面を予め加熱する予熱工程と、加熱された金属板材を前記第1及び第2の型の間に配置し、これら第1及び第2の型でプレス成形するプレス成形工程と、前記プレス成形時に前記第1の型の切除対象押圧部と前記第2の型の切除対象押圧部とによって挟圧される前記金属板材の前記切除対象部位に対し、前記プレス成形とほぼ同期して前記切除加工具による切除加工を施す切除加工工程と、前記切除加工と同時又はその直後に、前記ペルチェモジュールを流れる直流電流の向きを逆転させ、当該ペルチェモジュールが組み込まれている切除対象押圧部の表面を加熱から一転して冷却することにより、当該切除対象押圧部に接触する前記金属板材の切除対象部位又はその近傍に対し焼入れを施す局部焼入れ工程とを順次実行することを特徴とする熱間プレス加工方法である。   The hot press working method of the present invention includes first and second molds that can be relatively approached and separated, and a cutting tool provided on one side of the first and second molds, Each of the first and second molds has a cutting target pressing portion that can be clamped in cooperation with the cutting target portion of the metal plate or the vicinity thereof by the cutting tool. It is a hot pressing method of a metal plate material using a hot pressing device in which a Peltier module is incorporated in at least one of the cutting target pressing portion and the second type cutting target pressing portion. Then, a preheating step for preheating the surface of the pressing portion to be cut in which the Peltier module is incorporated by passing a direct current through the Peltier module, and the heated metal plate material between the first and second molds. And press-molding with these first and second molds, and the first mold to be cut and the second mold to be cut are pressed by the first mold and the second mold to be cut when pressed. A cutting step of cutting the portion to be cut of the metal plate material with the cutting tool substantially synchronously with the press forming, and a direct current flowing through the Peltier module simultaneously with or immediately after the cutting. By reversing the direction of the current and cooling the surface of the excision target pressing part in which the Peltier module is incorporated, the surface of the excision target pressing part is cooled by turning from heating to cooling. A hot pressing method, wherein the sequentially executing a local quenching step of performing quenching to be resected or near the site of the metal plate material.

[作用]
本発明のポイントは、熱間プレス加工装置にペルチェモジュールが組み込まれている点にある。ペルチェモジュールでは、それを流れる直流電流の向きに応じて、当該モジュールの表裏両面のうちの一方が加熱され、他方が冷却される。かかるペルチェモジュールの特性を利用することで、ペルチェモジュールが組み込まれている第1の型の切除対象押圧部及び/又は第2の型の切除対象押圧部の各表面の温度を加熱状態又は冷却状態のいずれかに適宜コントロールすることができ、ひいては、当該切除対象押圧部の表面に接する金属板材の切除対象部位又はその近傍における金属組織の状態を制御可能となる。
[Action]
The point of the present invention is that a Peltier module is incorporated in a hot press working apparatus. In the Peltier module, one of the front and back surfaces of the module is heated and the other is cooled according to the direction of the direct current flowing therethrough. By utilizing the characteristics of the Peltier module, the temperature of each surface of the first type excision target pressing part and / or the second type excision target pressing part in which the Peltier module is incorporated is heated or cooled. Thus, the state of the metal structure at or near the excision target portion of the metal plate that is in contact with the surface of the excision target pressing portion can be controlled.

本発明の熱間プレス加工方法は、本発明の熱間プレス加工装置を用いて実施される。先ず、熱間プレス加工装置のペルチェモジュールに直流電流を流すことで、ペルチェモジュールが組み込まれている切除対象押圧部の表面を予め加熱する(予熱工程)。すると、第1の型及び/又は第2の型において、ペルチェモジュールが組み込まれている切除対象押圧部の表面は加熱状態となり、その切除対象押圧部以外の表面は非加熱状態(つまり相対的に低温の状態)におかれる。次に、加熱された金属板材を第1及び第2の型の間に配置し、これら第1及び第2の型でプレス成形する(プレス成形工程)。すると、第1及び第2の型の付形作用により金属板材は両型の形状に応じた形状にプレス成形される。但し、ペルチェモジュールで予熱された切除対象押圧部によって押圧される金属板材の切除対象部位又はその近傍では、顕著な温度低下がなく直ちに焼きが入らないのに対し、非加熱状態にある切除対象押圧部以外の型部位によって押圧される金属板材の残部には、金属板材と型との間の大きな温度差に基づいて焼きが入る。   The hot press working method of the present invention is carried out using the hot press working apparatus of the present invention. First, the surface of the excision object pressing portion in which the Peltier module is incorporated is preheated by applying a direct current to the Peltier module of the hot press working apparatus (preheating step). Then, in the first mold and / or the second mold, the surface of the excision target pressing part in which the Peltier module is incorporated is in a heated state, and the surface other than the excision target pressing part is in an unheated state (that is, relatively (Low temperature). Next, the heated metal plate material is disposed between the first and second molds, and press-molded with these first and second molds (press molding process). Then, the metal plate material is press-molded into a shape corresponding to the shape of both molds by the shaping action of the first and second molds. However, at or near the excision target part of the metal plate pressed by the excision target pressing part preheated by the Peltier module, there is no noticeable temperature drop and no immediate baking, whereas the excision target press in the non-heated state The remainder of the metal plate material pressed by the mold part other than the part is baked based on a large temperature difference between the metal plate material and the mold.

上記プレス成形時に第1の型の切除対象押圧部と第2の型の切除対象押圧部とによって挟圧される金属板材の切除対象部位に対し、上記プレス成形とほぼ同期して切除加工具による切除加工を施す(切除加工工程)。この段階では、上述のように金属板材の切除対象部位又はその近傍は焼入れが施されておらず未硬化であるので、切除加工具による切除加工が非常に円滑に施される。よって、切除加工具の負担も軽く刃こぼれ等も生じにくい。更には、切除加工と同時又はその直後に、前記ペルチェモジュールを流れる直流電流の向きを逆転させ、当該ペルチェモジュールが組み込まれている切除対象押圧部の表面を加熱から一転して冷却する(局部焼入れ工程)。すると、その切除対象押圧部に接触している金属板材の切除対象部位又はその近傍に対しても焼入れが施される。   By using the cutting tool almost synchronously with the press molding for the cutting target portion of the metal plate material sandwiched between the first mold cutting target pressing portion and the second mold cutting target pressing portion during the press molding. Excision processing is performed (excision processing step). At this stage, as described above, the portion to be cut of the metal plate or the vicinity thereof is not hardened and is not hardened, so that the cutting with the cutting tool is performed very smoothly. Therefore, the burden on the cutting tool is light and blade spills are less likely to occur. Further, at the same time as or immediately after the excision process, the direction of the direct current flowing through the Peltier module is reversed, and the surface of the excision target pressing portion in which the Peltier module is incorporated is changed from heating to cooling (local quenching). Process). Then, quenching is performed also on the portion to be cut of the metal plate material in contact with the pressing portion to be cut or the vicinity thereof.

このように本発明の熱間プレス加工方法によれば、ペルチェモジュールが組み込まれていない切除対象押圧部以外の型部位によって押圧される金属板材の部分には、プレス成形と同時に焼入れが施されるのに対し、ペルチェモジュールが組み込まれている切除対象押圧部によって押圧される金属板材の切除対象部位又はその近傍には、プレス成形段階では焼入れが施されず、切除加工具による切除加工と同時又はその直後にペルチェモジュールを流れる直流電流の向きを逆転させることを契機として焼入れが施される。従って、プレス成形及び切除加工が施された金属板材の全体に対して満遍なく焼入れが施される。   As described above, according to the hot press working method of the present invention, the portion of the metal plate material pressed by the mold portion other than the cutting target pressing portion in which the Peltier module is not incorporated is subjected to quenching simultaneously with press molding. On the other hand, at or near the cutting target portion of the metal plate pressed by the cutting target pressing portion in which the Peltier module is incorporated, quenching is not performed at the press molding stage, and at the same time as cutting processing by the cutting tool or Immediately after that, quenching is performed by reversing the direction of the direct current flowing through the Peltier module. Accordingly, the entire metal plate material that has been subjected to press forming and cutting processing is uniformly quenched.

本発明の熱間プレス加工装置及び熱間プレス加工方法によれば、加熱された金属板材に対し、プレス成形、切除加工具の負担を十分に軽減した状態での切除加工及び焼入れを一連の工程として施すことができる。そして、切除加工具の延命を図ると共に、プレス成形及び切除加工が施された金属板材の全体に対して満遍なく焼入れを施すことができる。   According to the hot press working apparatus and the hot press working method of the present invention, a series of steps of cutting and quenching in a state in which the burden of the cutting tool is sufficiently reduced on the heated metal plate material. Can be applied as In addition, the life of the cutting tool can be extended, and the entire metal plate material subjected to the press molding and cutting can be uniformly quenched.

本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態の熱間プレス加工装置は、固定土台である下型ベース1と、その下型ベース1の上方に配設された上型ベース2とを備えている。上型ベース2は図示しない支持駆動機構によって垂直方向(上下方向)に移動可能に支持されており、その結果、下型ベース1に対して接近及び離間可能となっている。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the hot press working apparatus of this embodiment includes a lower mold base 1 that is a fixed base, and an upper mold base 2 disposed above the lower mold base 1. The upper mold base 2 is supported by a support drive mechanism (not shown) so as to be movable in the vertical direction (up and down direction). As a result, the upper mold base 2 can be approached and separated from the lower mold base 1.

下型ベース1の上には、第1の型又は固定型としての下型10が固定設置されている。この下型10は、上方に向けて盛り上がった中央凸部11と、その中央凸部11を間に挟んで左右に配置された二つのダイ部12とを備えており、全体として上に凸の横断面形状を有している。左右のダイ部12は下型10の一部をなすものであり、各ダイ部12には水平な上面12a及び垂直な側面12bがそれぞれ形成されている。   On the lower mold base 1, a lower mold 10 as a first mold or a fixed mold is fixedly installed. The lower mold 10 includes a central convex portion 11 that swells upward and two die portions 12 that are disposed on the left and right sides of the central convex portion 11. It has a cross-sectional shape. The left and right die portions 12 form a part of the lower mold 10, and each die portion 12 is formed with a horizontal upper surface 12a and a vertical side surface 12b.

各ダイ部の水平な上面12aは、プレス成形時に前記中央凸部11と共にワーク(加工対象物)としての金属板材Mを押圧して金属板材Mのプレス成形に関与する付形用の押圧表面である。他方、各ダイ部の垂直な側面12bは、後述する上型側のトリム刃5と協働して金属板材Mの左右端部のトリム加工にかかわる固定側刃面として機能するものである。そして、左右のダイ部12の各々の内部には、ペルチェモジュール3が組み込まれている。各ダイ部12に組み込まれたペルチェモジュール3は、外部からの給電制御に基づき、各ダイ部12の上面12a(押圧表面)を加熱又は冷却する。   The horizontal upper surface 12a of each die portion is a pressing surface for shaping that is involved in press forming of the metal plate material M by pressing the metal plate material M as a work (work object) together with the central convex portion 11 during press forming. is there. On the other hand, the vertical side surface 12b of each die part functions as a fixed side blade surface involved in trim processing of the left and right end portions of the metal plate M in cooperation with an upper die side trim blade 5 described later. A Peltier module 3 is incorporated in each of the left and right die parts 12. The Peltier module 3 incorporated in each die part 12 heats or cools the upper surface 12a (pressing surface) of each die part 12 based on external power feeding control.

上型ベース2の下側には、第2の型又は可動型としての上型20が、スプリング4を介して上型ベース2に対し垂直方向に若干相対移動可能に連結支持されている。図2及び図3に示すように、上型20は、上型本体21と、その上型本体21の下面左右両側に一体装着される左右の入れ子部23とからなっている。より具体的には、上型20は、下面側に開口した中央凹部22を有する上型本体21と、その中央凹部22を間に挟んで左右に配置された二つの入れ子部23とを備えており、全体として下に凹の横断面形状を有している。左右の入れ子部23は上型20の一部をなすものであり、各入れ子部23には水平な下面23a及び垂直な側面23bがそれぞれ形成されている。   On the lower side of the upper mold base 2, an upper mold 20 as a second mold or a movable mold is connected and supported via a spring 4 so as to be slightly movable relative to the upper mold base 2 in the vertical direction. As shown in FIGS. 2 and 3, the upper mold 20 includes an upper mold main body 21 and left and right nesting portions 23 that are integrally attached to the left and right sides of the lower surface of the upper mold main body 21. More specifically, the upper mold 20 includes an upper mold main body 21 having a central concave portion 22 opened on the lower surface side, and two nesting portions 23 arranged on the left and right sides of the central concave portion 22. It has a concave cross-sectional shape as a whole. The left and right nesting portions 23 form part of the upper mold 20, and a horizontal lower surface 23 a and a vertical side surface 23 b are formed in each nesting portion 23.

各入れ子部の水平な下面23aは、プレス成形時に前記上型本体21と共にワークとしての金属板材Mを押圧して金属板材Mのプレス成形に関与する付形用の押圧表面である。他方、各入れ子部の垂直な側面23bは、上型本体21の左右の垂直な側面21aと連続することで、後述するトリム刃5用の摺動ガイド面を提供するものである。そして、左右の入れ子部23の各々の内部には、ペルチェモジュール3が組み込まれている。各入れ子部23に組み込まれたペルチェモジュール3は、外部からの給電制御に基づき、各入れ子部23の下面23a(押圧表面)を加熱又は冷却する。   The horizontal lower surface 23a of each nesting part is a pressing surface for shaping that presses the metal plate material M as a workpiece together with the upper die body 21 during press forming and participates in the press forming of the metal plate material M. On the other hand, the vertical side surface 23b of each nesting portion is continuous with the left and right vertical side surfaces 21a of the upper die main body 21, thereby providing a sliding guide surface for the trim blade 5 described later. A Peltier module 3 is incorporated in each of the left and right nesting portions 23. The Peltier module 3 incorporated in each nesting part 23 heats or cools the lower surface 23a (pressing surface) of each nesting part 23 based on external power feeding control.

図1に示すように、上型ベース2の下側には更に、切除加工具としての左右一対のトリム刃5が設けられている。両トリム刃5は上型ベース2に固定されているため、上型ベース2及び上型20と共に、下型ベース1及び下型10に対し接近及び離間可能である。但し、前記スプリング4の伸縮に応じて上型本体21が上型ベース2に対し相対変位する際には、両トリム刃5は、上型本体の左右の側面21a及び左右の入れ子部の各側面23bに沿って垂直方向に相対移動する。   As shown in FIG. 1, a pair of left and right trim blades 5 as a cutting tool is further provided below the upper mold base 2. Since both the trim blades 5 are fixed to the upper mold base 2, the trim blade 5 can approach and separate from the lower mold base 1 and the lower mold 10 together with the upper mold base 2 and the upper mold 20. However, when the upper mold main body 21 is displaced relative to the upper mold base 2 in accordance with the expansion and contraction of the spring 4, both the trim blades 5 are provided on the left and right side surfaces 21a of the upper mold main body and the respective side surfaces of the left and right nesting portions. Relative movement in the vertical direction along 23b.

この熱間プレス加工装置によれば、下型10と上型20との接合時又は最接近時には、下型の中央凸部11に対して上型の中央凹部22が嵌合すると共に、下型10の左右のダイ部の上面12aに対して上型20の左右の入れ子部の下面23aがそれぞれ当接可能である。また、上型側の両トリム刃5は、下型のダイ部上面12aと上型の入れ子部下面23aとに挟圧されて両部12,23間に保持された金属板材Mの左右端部(切除対象部位)に対し、ダイ部の側面12bに沿ったトリム加工(具体的には垂直切断)を施すための切除加工具である。従って、本実施形態における下型のダイ部12及び上型の入れ子部23は、「切除加工具による金属板材Mの切除対象部位又はその近傍を協働して挟圧可能な切除対象押圧部」と位置付けられる。   According to this hot press working apparatus, when the lower mold 10 and the upper mold 20 are joined or closest, the upper mold central concave portion 22 is fitted to the lower mold central convex portion 11, and the lower mold The lower surfaces 23a of the left and right nesting portions of the upper mold 20 can come into contact with the upper surfaces 12a of the left and right die portions 10 respectively. Further, both the upper and lower trim blades 5 are sandwiched between the lower die portion upper surface 12a and the upper mold nesting portion lower surface 23a, and the left and right end portions of the metal plate M held between the two portions 12 and 23. This is a cutting tool for performing trim processing (specifically, vertical cutting) along the side surface 12b of the die portion with respect to (the part to be cut). Therefore, the lower die part 12 and the upper mold nesting part 23 in this embodiment are “a cutting target pressing part that can be clamped in cooperation with the cutting target part of the metal plate M or its vicinity by the cutting tool”. Is positioned.

図1に示すように、下型10及び上型20に組み込まれた合計4つのペルチェモジュール3は、各ペルチェモジュール3を流れる直流電流の向きを制御する電流制御回路6を介して直流電源7に電気的に接続されている。ここで、ペルチェモジュールについて簡単に説明する。ペルチェモジュール3とは、図5に示すようなP型半導体及びN型半導体の接合対からなる熱電冷却素子30を一構成単位として、図4に示すように、複数個の熱電冷却素子30を電気的に直列接続してユニット化したものをいう。ペルチェモジュール3を構成する熱電冷却素子30にあっては、特定の一方向に直流電流を流すことによって、素子の上面31及び下面32のうち一方が加熱されると共に他方が冷却され、又、直流電流の向きを逆転させることによって素子の上下面31,32における加熱・冷却の関係が切り替わる。ちなみに、直流電流の流れの向きが図4及び図5に示す向きの場合には、熱電冷却素子の上面31が冷却面(吸熱面)となり、下面32が加熱面(放熱面)となる。図5の回路図において二つのスイッチ33,34を同時に切り替えると、直流電流の流れの向きが逆転し、熱電冷却素子の上面31が加熱面(放熱面)となり、下面32が冷却面(吸熱面)となる。なお、図5において、熱電冷却素子30と電池35(直流電源)との間に介在する回路(前記二つのスイッチ33,34を含む回路)は、ペルチェモジュール3を流れる直流電流の向きを制御する電流制御回路6の一例を示すものである。   As shown in FIG. 1, a total of four Peltier modules 3 incorporated in the lower mold 10 and the upper mold 20 are connected to a DC power supply 7 via a current control circuit 6 that controls the direction of the DC current flowing through each Peltier module 3. Electrically connected. Here, the Peltier module will be briefly described. The Peltier module 3 is composed of a thermoelectric cooling element 30 composed of a junction pair of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor as shown in FIG. 5, and a plurality of thermoelectric cooling elements 30 are electrically connected as shown in FIG. A unit that is connected in series. In the thermoelectric cooling element 30 constituting the Peltier module 3, one of the upper surface 31 and the lower surface 32 of the element is heated and the other is cooled by passing a direct current in a specific direction, and the other is cooled. By reversing the direction of the current, the heating / cooling relationship on the upper and lower surfaces 31, 32 of the element is switched. Incidentally, when the direction of the direct current flow is the direction shown in FIGS. 4 and 5, the upper surface 31 of the thermoelectric cooling element is a cooling surface (heat absorption surface), and the lower surface 32 is a heating surface (heat radiation surface). When the two switches 33 and 34 are simultaneously switched in the circuit diagram of FIG. 5, the direction of the direct current flow is reversed, the upper surface 31 of the thermoelectric cooling element becomes a heating surface (heat dissipation surface), and the lower surface 32 becomes a cooling surface (heat absorption surface). ) In FIG. 5, a circuit (a circuit including the two switches 33 and 34) interposed between the thermoelectric cooling element 30 and the battery 35 (DC power supply) controls the direction of the DC current flowing through the Peltier module 3. An example of the current control circuit 6 is shown.

次に、本実施形態の熱間プレス加工装置を用いた金属板材Mの熱間プレス加工方法について、図1、図6及び図7を参照しながら説明する。   Next, the hot press processing method of the metal plate material M using the hot press processing apparatus of this embodiment is demonstrated, referring FIG.1, FIG.6 and FIG.7.

熱間プレス加工の開始に先立ち、図1に示すように、下型10から上型20を離間させた状態で上型ベース2、トリム刃5及び上型10を上方に待機させておく。この待機時に直流電源7から電流制御回路6を介して、下型10及び上型20のそれぞれのペルチェモジュール3に直流電流を供給する。各ペルチェモジュール3に直流電流を流すことで、下型の左右ダイ部の上面12a及び上型の左右入れ子部の下面23aを加熱し、これら上面12a及び下面23aの表面温度を約600〜700℃に昇温させる。なお、ペルチェモジュール3が組み込まれた下型の左右ダイ部12及び上型の左右入れ子部23を除く、下型10及び上型20の中央部は非加熱状態にあり、それらの中央部の表面温度はほぼ常温(例えば30℃前後)に保たれる。   Prior to the start of hot pressing, as shown in FIG. 1, the upper mold base 2, the trim blade 5, and the upper mold 10 are kept on standby in a state where the upper mold 20 is separated from the lower mold 10. During this standby time, a direct current is supplied from the direct current power supply 7 to the respective Peltier modules 3 of the lower mold 10 and the upper mold 20 via the current control circuit 6. By passing a direct current through each Peltier module 3, the upper surface 12a of the lower left and right die portions and the lower surface 23a of the upper left and right nested portions are heated, and the surface temperature of these upper surface 12a and lower surface 23a is about 600 to 700 ° C. Let the temperature rise. The central portions of the lower die 10 and the upper die 20 are in a non-heated state except for the lower left and right die portions 12 and the upper left and right nested portions 23 in which the Peltier module 3 is incorporated. The temperature is kept approximately at room temperature (for example, around 30 ° C.).

次に、ワークとしての金属板材Mを図示しない加熱装置で焼入温度にまで加熱する。例えば、金属板材Mが鉄製の高張力鋼板である場合には850〜1050℃の温度に加熱する。そして、この高温状態にある金属板材Mを加熱装置から熱間プレス加工装置に高速搬送し、図1に示すように、下型10の中央凸部11上に載置することで下型10及び上型20間に配置する。金属板材Mの配置完了後間髪を入れず上型ベース2を下動させ、図6に示すように、下型10及び上型20で金属板材Mを挟圧することにより、金属板材Mをプレス成形する。   Next, the metal plate M as a workpiece is heated to a quenching temperature by a heating device (not shown). For example, when the metal plate M is a high-strength steel plate made of iron, it is heated to a temperature of 850 to 1050 ° C. Then, the metal plate M in a high temperature state is conveyed at high speed from the heating device to the hot press working device, and placed on the central convex portion 11 of the lower die 10 as shown in FIG. It arrange | positions between the upper mold | types 20. After the arrangement of the metal plate M is completed, the upper mold base 2 is moved downward without inserting a gap, and the metal plate M is pressed by the lower mold 10 and the upper mold 20 as shown in FIG. To do.

このプレス成形工程での上下型の付形作用により、金属板材Mは下型10及び上型20の接合時形状に応じた所定形状にプレス成形される。そして、下型10及び上型20において非加熱状態にある下型の中央凸部11及び上型の中央凹部22(つまり切除対象押圧部以外の型部位)によって押圧される金属板材Mの中央部には、プレス成形と同時に焼入れが施される。これに対し、ペルチェモジュール3で予熱された下型ダイ部12及び上型入れ子部23によって挟圧される金属板材Mの左右端部(即ち切除対象部位)付近では、金属板材Mと下型ダイ部12及び上型入れ子部23との間に大きな温度差が無く顕著な温度低下が無いために焼きが入らない。それ故この段階では、金属板材Mの中央部は左右端部に先行して焼入れによる硬化が始まるが、金属板材Mの左右端部は600℃以上の温度を保っており硬化は始まらない。   By the shaping action of the upper and lower molds in this press molding process, the metal plate material M is press-molded into a predetermined shape corresponding to the shape when the lower mold 10 and the upper mold 20 are joined. And the central part of the metal plate M which is pressed by the lower mold central convex part 11 and the upper mold central concave part 22 (that is, the mold part other than the excision target pressing part) in the non-heated state in the lower mold 10 and upper mold 20 Is quenched simultaneously with press molding. On the other hand, in the vicinity of the left and right end portions (that is, the portion to be cut) of the metal plate M sandwiched between the lower die portion 12 and the upper die insert portion 23 preheated by the Peltier module 3, the metal plate material M and the lower die Since there is no large temperature difference between the portion 12 and the upper mold insert portion 23 and there is no significant temperature drop, no baking occurs. Therefore, at this stage, the central portion of the metal plate M starts hardening by quenching prior to the left and right ends, but the left and right ends of the metal plate M maintain a temperature of 600 ° C. or higher and the hardening does not start.

図6の状態から引き続き上型ベース2をスプリング4の反発力に抗して下動させ、図7に示すように、下型10上に停止する上型20に対して上型ベース2及びトリム刃5を更に下動させることにより、下型ダイ部12及び上型入れ子部23によって挟圧保持された金属板材Mの左右端部に対しトリム加工を施す。このトリム加工によれば、上型本体の側面21a及び上型入れ子部の側面23bに沿って上から下に摺動するトリム刃5と、下型ダイ部の側面12b(即ち固定側刃面)とが交差する過程で、金属板材Mの左右端部が切り落とされる。なお、このトリム加工段階では、金属板材Mの左右端部に連なる部位が焼入れ硬化されていないこと、及び、当該部位がペルチェモジュール3からの熱によってある程度の軟化状態に保たれていることのために、トリム刃5による金属板材Mの切断が非常に円滑に行われる。従って、トリム刃5の負担も軽くなり、刃こぼれ等もほとんど生じない。   The upper mold base 2 and the trim are continuously moved from the state shown in FIG. 6 against the upper mold 20 stopped on the lower mold 10 as shown in FIG. By further lowering the blade 5, trim processing is performed on the left and right end portions of the metal plate M held by the lower die portion 12 and the upper die insert portion 23. According to this trim processing, the trim blade 5 that slides from top to bottom along the side surface 21a of the upper die main body and the side surface 23b of the upper die nesting portion, and the side surface 12b of the lower die portion (that is, the fixed side blade surface). In the process of crossing, the left and right ends of the metal plate M are cut off. In this trim processing stage, the part connected to the left and right ends of the metal plate M is not quenched and hardened, and the part is kept in a certain softened state by the heat from the Peltier module 3. Moreover, the cutting of the metal plate material M by the trim blade 5 is performed very smoothly. Therefore, the load on the trim blade 5 is reduced and the blade spills hardly occur.

更に本実施形態では、トリム刃5によるトリム加工の開始とほぼ同時に、電流制御回路6が各ペルチェモジュール3を流れる直流電流の向きを逆転させる。例えば、下型10への接合により停止した上型20に対するトリム刃5の相対変位の発生をセンサーで感知した場合に、電流制御回路6によって直流電流の向きを逆転させる。各ペルチェモジュール3を流れる直流電流の向きの逆転により、下型の左右ダイ部の上面12a及び上型の左右入れ子部の下面23aがそれまでの加熱から一転して冷却され、これら上面12a及び下面23aの表面温度が常温又はそれ以下の温度にまで低下する。すると、下型のダイ部12及び上型の入れ子部23に挟圧された金属板材Mの部位にも焼入れが施される。   Furthermore, in this embodiment, the current control circuit 6 reverses the direction of the direct current flowing through each Peltier module 3 almost simultaneously with the start of trim processing by the trim blade 5. For example, when the sensor detects the occurrence of relative displacement of the trim blade 5 with respect to the upper die 20 stopped by joining to the lower die 10, the direction of the direct current is reversed by the current control circuit 6. Due to the reversal of the direction of the direct current flowing through each Peltier module 3, the upper surface 12a of the left and right die portions of the lower mold and the lower surface 23a of the left and right nested portions of the upper mold are cooled from the previous heating. The surface temperature of 23a falls to room temperature or below. Then, the part of the metal plate M sandwiched between the lower die portion 12 and the upper die insert portion 23 is also quenched.

このように本実施形態の熱間プレス加工方法によれば、非加熱状態にある下型の中央凸部11及び上型の中央凹部22によって押圧される金属板材Mの中央部には、プレス成形と同時に焼入れが施されるのに対し、ペルチェモジュール3が組み込まれた下型のダイ部12及び上型の入れ子部23に挟圧される金属板材Mの左右端部付近には、プレス成形段階では焼入れが施されず、トリム刃5によるトリム加工とほぼ同時にペルチェモジュール3を流れる直流電流の向きを逆転させることを契機としてトリム加工後に焼入れが施される。こうして、プレス成形及びトリム加工後の金属板材Mの全体に対して満遍なく焼入れが施される結果となる。   As described above, according to the hot pressing method of the present embodiment, the center portion of the metal plate M pressed by the lower mold central convex portion 11 and the upper mold central concave portion 22 in a non-heated state is press-formed. At the same time, while quenching is performed, in the vicinity of the left and right ends of the metal plate M sandwiched between the lower die portion 12 and the upper die insert portion 23 in which the Peltier module 3 is incorporated, a press forming step is performed. In this case, quenching is not performed, and quenching is performed after trim processing, triggered by reversing the direction of the direct current flowing through the Peltier module 3 almost simultaneously with trim processing by the trim blade 5. Thus, the entire metal plate M after press forming and trim processing is uniformly quenched.

以上説明したように本実施形態によれば、加熱された金属板材Mに対し、プレス成形、トリム刃5の負担を十分に軽減した状態でのトリム加工及び焼入れを一連の工程として施すことができる。それ故、トリム刃5の延命を図ることができると共に、プレス成形及びトリム加工が施された金属板材Mの全体に対し満遍なく焼入れを施すことができる。   As described above, according to the present embodiment, the heated metal sheet M can be subjected to press forming, trim processing and quenching in a state where the burden on the trim blade 5 is sufficiently reduced as a series of steps. . Therefore, the life of the trim blade 5 can be extended, and the entire metal plate M that has been press-formed and trimmed can be hardened uniformly.

[変更例]上記実施形態では、切除加工具としてトリム刃5を使用する熱間プレス加工装置及び方法を説明したが、切除加工具として孔あけ加工用パンチ8を使用する熱間プレス加工装置及び方法に本発明を適用することもできる。例えば図8(A)に示すように、上型20の一部に孔あけ加工用パンチ8を当該上型20に対して相対移動可能に設けると共に、下型10には前記孔あけ加工用パンチ8に対応するパンチ受容孔(貫通孔)9を設ける。更に、孔あけ加工用パンチ8を取り囲んでいる上型20の切除対象押圧部25に対してペルチェモジュール3を組み込むと共に、パンチ受容孔9を取り囲んでいる下型10の切除対象押圧部15に対してもペルチェモジュール3を組み込んで、熱間プレス加工装置を構築する。そして、加熱された金属板材Mを下型の切除対象押圧部15及び上型の切除対象押圧部25によって挟圧するプレス成形にほぼ同期して、図8(B)に示すように、金属板材Mに孔あけ加工用パンチ8を貫通させて孔あけ加工を施す。孔あけ加工の前後で各ペルチェモジュール3を流れる直流電流の向きを逆転させることにより、上下型の切除対象押圧部15,25の表面を加熱状態から冷却状態に切り替える。この方法によれば、金属板材Mに対する孔あけ加工と、それに続く金属板材Mの孔の周辺部位への焼入れとを連続的且つ円滑に施すことができる。   [Modification] In the above embodiment, the hot press working apparatus and method using the trim blade 5 as the cutting tool have been described, but the hot press working apparatus using the punch 8 for punching as the cutting tool and The present invention can also be applied to a method. For example, as shown in FIG. 8A, a punching punch 8 is provided in a part of the upper die 20 so as to be movable relative to the upper die 20, and the punching punch is provided in the lower die 10. A punch receiving hole (through hole) 9 corresponding to 8 is provided. Further, the Peltier module 3 is incorporated into the cutting target pressing portion 25 of the upper mold 20 surrounding the punching punch 8 and the cutting target pressing portion 15 of the lower mold 10 surrounding the punch receiving hole 9. However, a Peltier module 3 is incorporated to construct a hot press working device. Then, as shown in FIG. 8B, the metal plate M is almost synchronized with the press forming in which the heated metal plate M is clamped by the lower die cutting target pressing portion 15 and the upper die cutting target pressing portion 25. The punch 8 for punching is made to penetrate through the hole. By reversing the direction of the direct current flowing through each Peltier module 3 before and after drilling, the surfaces of the upper and lower cut target pressing portions 15 and 25 are switched from the heated state to the cooled state. According to this method, the drilling process for the metal plate material M and the subsequent quenching of the peripheral portions of the holes of the metal plate material M can be performed continuously and smoothly.

[変更例]上記実施形態では、上型20の側にトリム刃5を設けたが、下型10の側に同様のトリム刃を設けてもよい。   [Modification] In the above embodiment, the trim blade 5 is provided on the upper die 20 side, but a similar trim blade may be provided on the lower die 10 side.

[変更例]上記実施形態では、下型10及び上型20の双方にペルチェモジュール3を組み込んだが、下型10又は上型20のいずれか一方のみにペルチェモジュール3を組み込んでもよい。   [Modification] In the above embodiment, the Peltier module 3 is incorporated in both the lower mold 10 and the upper mold 20, but the Peltier module 3 may be incorporated only in either the lower mold 10 or the upper mold 20.

一実施形態に従う熱間プレス加工装置の概略を示す正面図。The front view which shows the outline of the hot press processing apparatus according to one Embodiment. 図1の二点鎖線で囲んだ部分を拡大して示す部分断面図。The fragmentary sectional view which expands and shows the part enclosed with the dashed-two dotted line of FIG. 上型を分解して示す分解斜視図。The disassembled perspective view which decomposes | disassembles and shows an upper mold | type. ペルチェモジュールの概略を示す斜視図。The perspective view which shows the outline of a Peltier module. ペルチェモジュールの熱電冷却素子の電気的構成を示す概略回路図。The schematic circuit diagram which shows the electric constitution of the thermoelectric cooling element of a Peltier module. 熱間プレス加工装置によるプレス成形工程を示す正面図。The front view which shows the press molding process by a hot press processing apparatus. 熱間プレス加工装置による切除加工工程及び局部焼入れ工程を示す正面図。The front view which shows the cutting process process and local quenching process by a hot press processing apparatus. (A)及び(B)は、切除加工の別例を示す概略断面図。(A) And (B) is a schematic sectional drawing which shows another example of excision processing.

符号の説明Explanation of symbols

3…ペルチェモジュール、5…トリム刃(切除加工具)、6…電流制御回路、7…直流電源、8…孔あけ加工用パンチ(切除加工具)、10…下型(第1の型又は固定型)、12…ダイ部(切除対象押圧部)、15…切除対象押圧部、20…上型(第2の型又は可動型)、23…入れ子部(切除対象押圧部)、25…切除対象押圧部、M…ワークとしての金属板材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Peltier module, 5 ... Trim blade (cutting tool), 6 ... Current control circuit, 7 ... DC power supply, 8 ... Punch for drilling (cutting tool), 10 ... Lower mold (first mold or fixing) Mold), 12 ... Die part (removal target pressing part), 15 ... Resection target pressing part, 20 ... Upper mold (second mold or movable mold), 23 ... Nesting part (removal target pressing part), 25 ... Resection target Press part, M ... Metal plate material as a workpiece.

Claims (3)

相対接近離間可能な第1及び第2の型、並びに、前記第1及び第2の型のうちの一方の側に設けられた切除加工具を備え、加熱された金属板材に対してプレス成形、切除加工及び焼入れを施すための熱間プレス加工装置であって、
前記第1及び第2の型は、前記切除加工具による前記金属板材の切除対象部位又はその近傍を協働して挟圧可能な切除対象押圧部をそれぞれに有しており、前記第1の型の切除対象押圧部及び前記第2の型の切除対象押圧部のうちの少なくとも一方には、ペルチェモジュールが組み込まれていることを特徴とする熱間プレス加工装置。
First and second molds that can be relatively approached and separated, and a cutting tool provided on one side of the first and second molds, press-molded against a heated metal plate, A hot press machine for cutting and quenching,
Each of the first and second molds has an excision target pressing portion capable of pinching by cooperating with or near the excision target portion of the metal plate material by the excision processing tool. A hot press working apparatus, wherein a Peltier module is incorporated in at least one of the cutting target pressing portion of the mold and the cutting target pressing portion of the second mold.
前記ペルチェモジュールは、そのペルチェモジュールを流れる直流電流の向きを制御する電流制御回路を介して直流電源に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の熱間プレス加工装置。   2. The hot press working apparatus according to claim 1, wherein the Peltier module is electrically connected to a DC power source via a current control circuit that controls a direction of a DC current flowing through the Peltier module. 相対接近離間可能な第1及び第2の型、並びに、前記第1及び第2の型のうちの一方の側に設けられた切除加工具を備え、前記第1及び第2の型は、前記切除加工具による金属板材の切除対象部位又はその近傍を協働して挟圧可能な切除対象押圧部をそれぞれに有しており、前記第1の型の切除対象押圧部及び前記第2の型の切除対象押圧部のうちの少なくとも一方には、ペルチェモジュールが組み込まれている熱間プレス加工装置を用いた、金属板材の熱間プレス加工方法であって、
前記ペルチェモジュールに直流電流を流して当該ペルチェモジュールが組み込まれている切除対象押圧部の表面を予め加熱する予熱工程と、
加熱された金属板材を前記第1及び第2の型の間に配置し、これら第1及び第2の型でプレス成形するプレス成形工程と、
前記プレス成形時に前記第1の型の切除対象押圧部と前記第2の型の切除対象押圧部とによって挟圧される前記金属板材の前記切除対象部位に対し、前記プレス成形とほぼ同期して前記切除加工具による切除加工を施す切除加工工程と、
前記切除加工と同時又はその直後に、前記ペルチェモジュールを流れる直流電流の向きを逆転させ、当該ペルチェモジュールが組み込まれている切除対象押圧部の表面を加熱から一転して冷却することにより、当該切除対象押圧部に接触する前記金属板材の切除対象部位又はその近傍に対し焼入れを施す局部焼入れ工程と
を順次実行することを特徴とする熱間プレス加工方法。
The first and second molds capable of relatively approaching and separating, and a cutting tool provided on one side of the first and second molds, wherein the first and second molds are Each of the cutting target pressing portions that can be clamped in cooperation with the cutting target portion of the metal plate material or the vicinity thereof by the cutting tool is provided, and the cutting target pressing portion of the first mold and the second mold At least one of the excision target pressing parts is a hot pressing method of a metal plate using a hot pressing device in which a Peltier module is incorporated,
A preheating step of preheating the surface of the pressing portion to be cut in which a direct current is supplied to the Peltier module and the Peltier module is incorporated;
A press forming step of placing a heated metal plate between the first and second molds and press-molding with the first and second molds;
In synchronism with the press forming, with respect to the portion to be cut of the metal plate material sandwiched between the cut target pressing portion of the first mold and the cut target pressing portion of the second mold at the time of the press forming. A resection process for performing resection with the resection tool;
Simultaneously with or immediately after the excision processing, the direction of the direct current flowing through the Peltier module is reversed, and the surface of the excision target pressing portion in which the Peltier module is incorporated is cooled by reversing from heating. A hot press working method characterized by sequentially executing a local quenching step of quenching a portion to be excised of the metal plate material in contact with the target pressing portion or the vicinity thereof.
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