JP2010179347A - ホットプレス成形部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置決め孔の精度を確保でき、また位置決め孔の遅れ破壊を抑え、さらに位置決め孔を時間をかけないで形成できるホットプレス成形部品およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ホットプレス成形部品１０は、ホットプレスで成形され、位置決め孔３２，３３を設ける部位に位置決め孔より大きなガイド孔２７，２８を有するプレス成形部材１２と、プレス成形プレート１４，１６に設けられ、ガイド孔２７，２８内の所望位置に位置決めされた位置決め孔３２，３３を有するプレス成形プレート１４，１６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホットプレス成形部品を所定位置に位置決めするための位置決め孔を備えたホットプレス成形部品およびその製造方法に関する。

従来、素材鋼板（以下、「素板材」という）を金型で成形する際に焼入れ処理を施す成形方法として、いわゆるホットプレス（ホットスタンプ）成形方法が知られている。
このホットプレス成形方法によれば、素板材を加熱し、加熱した素板材を熱間状態において金型でプレス成形することで素板材に焼入れ処理を施して高張力鋼の成形部材を得ることが可能である（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−２０５４５３号公報

ここで、ホットプレス成形方法で成形されたプレス成形部材に、取付孔や位置決め孔（以下、「位置決め孔」という）を備えることが考えられる。
しかし、ホットプレス成形方法で素板材をプレス成形する場合、素板材は通常８００〜１２００℃程度に加熱されている。このため、素板材が柔らかくなり、ホットプレス成形の際に位置決め孔を穿設（形成）することは難しい。

そこで、ホットプレス成形部材に位置決め孔を備える方法として、ホットプレス成形前の素板材に位置決め孔を形成する方法や、ホットプレス成形後の成形部材に位置決め孔を形成する方法が知られている。
しかし、ホットプレス成形前の素板材に位置決め孔を形成した場合、素板材をホットプレス成形する際に位置決め孔が変形する虞があり、位置決め孔の精度を確保することが難しい。

ところで、ホットプレス成形後の成形部材に位置決め孔を形成する手段として、プレス金型やレーザなどを用いて位置決め孔を加工する方法が知られている。
しかし、ホットプレス成形されたプレス成形部材は成形時に焼入れ処理が施されている。このため、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にプレス金型で位置決め孔を穿設（形成）すると、位置決め孔の成形面（加工面）において残留応力が高くなり、成形面（加工面）に遅れ破壊が発生することが考えられる。
一方、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にレーザで位置決め孔を加工（形成）すると、位置決め孔の加工時間が長くなりプレス成形部材のコストを抑える妨げになる。

本発明は、位置決め孔の精度を確保でき、また、位置決め孔の遅れ破壊を抑え、さらに、位置決め孔を時間をかけないで形成できるホットプレス成形部品およびその製造方法を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ホットプレス成形部品を所定位置に位置決めするための位置決め孔を備えたホットプレス成形部品において、ホットプレスで成形され、前記位置決め孔を設ける部位に前記位置決め孔より大きなガイド孔を有するプレス成形部材と、前記プレス成形部材に設けられ、前記ガイド孔内の所望位置に位置決めされた前記位置決め孔を有する位置決め部材と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ホットプレス成形部品を所定位置に位置決めするための位置決め孔を備えたホットプレス成形部品の製造方法において、ホットプレス成形前の素板材において、前記位置決め孔を設ける部位に前記位置決め孔より大きなガイド孔を形成する工程と、前記ガイド孔を形成した前記素板材をホットプレスでプレス成形部材に成形する工程と、前記プレス成形部材に前記位置決め孔を有する位置決め部材を設け、前記位置決め孔を前記ガイド孔内の所望位置に位置決めする工程と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、プレス成形部材に位置決め孔より大きなガイド孔を備えた。プレス成形部材に位置決め部材を設けることで、位置決め部材に備えた位置決め孔をガイド孔内において所望位置に調整することができる。
これにより、ホットプレス成形部品の位置決め孔を所望位置に精度よく設けることができる。

さらに、プレス成形部材に位置決め孔より大きなガイド孔を備えることで、ガイド孔の精度を比較的ラフにできる。
よって、プレス成形部材をホットプレス成形する前に、プレス成形部材の素板材にガイド孔を予め形成することが可能になる。

素板材にガイド孔を形成することで、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にプレス金型でガイド孔を形成する必要がない。
これにより、ガイド孔の成形面（加工面）の残留応力を小さく抑えることができ、加工面に遅れ破壊が発生することを防止できる。

加えて、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にレーザでガイド孔を形成する必要がない。
よって、レーザでガイド孔を形成するために必要な比較的長い加工時間を不要にできる。これにより、ガイド孔を時間をかけないで形成でき、ホットプレス成形部品のコストを抑えることができる。

請求項２に係る発明では、ホットプレス成形前の素板材に、位置決め孔より大きなガイド孔を予め形成した。
素板材にガイド孔を形成することで、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にプレス金型でガイド孔を形成する必要がない。
これにより、ガイド孔の成形面（加工面）の残留応力を小さく抑えることができ、加工面に遅れ破壊が発生することを防止できる。

さらに、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にレーザでガイド孔を形成する必要がない。
よって、レーザでガイド孔を形成するために必要な比較的長い加工時間を不要にできる。これにより、ガイド孔を時間をかけないで形成でき、ホットプレス成形部品のコストを抑えることができる。

加えて、プレス成形部材に位置決め部材を設け、位置決め部材に備えた位置決め孔をガイド孔内において所望位置に調整することができる。
これにより、ホットプレス成形部品の位置決め孔を所望位置に精度よく設けることができる。

本発明に係るホットプレス成形部品を示す斜視図である。 （ａ）は図１の２ａ部拡大図、（ｂ）は図２（ａ）の分解図である。 （ａ）は図２（ａ）の３ａ矢視図、（ｂ）は図３（ａ）の３ｂ−３ｂ断面図である。 本発明に係るプレス成形部材を成形する製造工程を説明する図である。 本発明に係るプレス成形部材に位置決めプレートを位置決めする製造工程を説明する図である。 本発明に係るプレス成形部材に位置決めプレートを接合する製造工程を説明する図である。 本発明に係るホットプレス成形部品をインナパネルに位置決めする例を説明する。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

実施例に係るホットプレス成形部品１０について説明する。
図１に示すように、ホットプレス成形部品１０は、ホットプレスで成形されたプレス成形部材１２と、プレス成形部材１２に設けられた左右の位置決めプレート（位置決め部材）１４，１６とを備えている。

プレス成形部材１２は、素板材１８（図４参照）をホットプレスで成形することで焼入れ処理が施された鋼製の部材である。
このプレス成形部材１２は、例えば、自動車に備えるサイドシルのインナパネルに用いられる。

すなわち、プレス成形部材１２は、略矩形状に形成された壁部２１と、壁部２１の一辺２１ａから折り曲げられた第１折曲部２２と、壁部２１の他辺２１ｂから折り曲げられた第２折曲部２３と、第１折曲部２２から張り出された第１フランジ２４と、第２折曲部２３から張り出された第２フランジ２５とを備えている。

プレス成形部材１２は、壁部２１、第１折曲部２２、第２折曲部２３、第１フランジ２４および第２フランジ２５で、いわゆる断面略ハット状に形成されている。

壁部２１の右端部２１ｃのうち、後述する右位置決め孔３２を設ける部位に右ガイド孔（ガイド孔）２７が孔径Ｄ１（図２（ｂ）参照）で形成されている。
また、壁部２１の左端部２１ｄのうち、後述する左位置決め孔３３を設ける部位に左ガイド孔（ガイド孔）２８が形成されている。
左ガイド孔２８は、右ガイド孔２７と左右対称の孔であり、右ガイド孔２７と同様に孔径Ｄ１で形成されている。

さらに、壁部２１や第１折曲部２２などには、プレス成形部材１２の軽量化を図るために複数の孔２９が形成されている。

図２、図３に示すように、右位置決めプレート１６は、壁部２１の右端部２１ｃにおいて外側面２１ｅに、右端部１６ａがスポット溶接で設けられた鋼製のプレートである。
この右位置決めプレート１６は、例えば、略矩形状にプレス形成（プレス加工）される際に、左端部１６ｂに右位置決め孔（位置決め孔）３２が、孔径Ｄ２（図２（ｂ）参照）で穿設（形成）されている。

右位置決めプレート１６をプレス成形（プレス加工）する際に右位置決め孔３２を穿設（形成）することで、右位置決め孔３２をレーザなどで加工する場合と比較して、右位置決め孔３２を時間をかけないで簡単に形成することができる。
よって、右位置決めプレート１６のコストを抑えるとともに、生産性を高めることができる。

ここで、右位置決め孔３２の孔径Ｄ２は、右ガイド孔２７の孔径Ｄ１と比較して小さく設定されている。
換言すれば、右ガイド孔２７は、右位置決め孔３２と比較して大きな孔に形成されている。
よって、右位置決め孔３２の位置を、右ガイド孔２７内において調整するように移動することが可能である。
このように、右ガイド孔２７内において右位置決め孔３２の位置を調整することで、右位置決め孔３２を所望位置に精度よく位置決めすることができる。

図１に示す左位置決めプレート１４は、右位置決めプレート１６と左右対称の部材であり、右端部１４ａが壁部２１の左端部２１ｄ（詳しくは、外側面２１ｆ）にスポット溶接で設けられ、左端部１４ｂに左位置決め孔（位置決め孔）３３が形成されている。

左位置決め孔３３の位置を、右位置決め孔３２と同様に、左ガイド孔２８内において調整することが可能である。
左ガイド孔２８内において左位置決め孔３３の位置を調整するように移動することで、左位置決め孔３３を所望位置に精度よく位置決めすることができる。

右位置決め孔３２および左位置決め孔３３は、ホットプレス成形部品１０を所定位置に精度よく位置決めするための孔である。
例えば、右位置決め孔３２および左位置決め孔３３を係止部材（図示せず）に嵌合することで、ホットプレス成形部品１０を所定位置に精度よく位置決めすることができる。

つぎに、ホットプレス成形部品１０の製造方法（製造工程）を図４〜図６に基づいて説明する。
図４（ａ）において、素板材１８に右ガイド孔２７および左ガイド孔２８を形成する。
さらに、素板材１８に、軽量化を図るために複数の孔２９を形成する。

右ガイド孔２７は、素板材１８の右端部１８ａのうち、右位置決め孔３２を設ける部位１８ｂに合わせて形成される。
同様に、左ガイド孔２８は、素板材１８の左端部１８ｃのうち、左位置決め孔３３を設ける部位１８ｄに合わせて形成される。

図４（ｂ）において、右ガイド孔２７、左ガイド孔２８および複数の孔２９を形成した素板材１８を、ホットプレスでプレス成形部材１２に成形する。
具体的には、右ガイド孔２７、左ガイド孔２８および複数の孔２９を形成した素板材１８を加熱し、加熱した素板材１８を熱間状態において金型でプレス成形する。
このように、加熱した素板材１８を熱間状態においてプレス成形することで、素板材１８に焼入れ処理を施して高張力鋼のプレス成形部材１２が得られる。

このように、プレス成形部材１２に左右の位置決め孔３３，３２より大きな左右のガイド孔２８，２７を備えることで、左右のガイド孔２８，２７の精度を比較的ラフにできる。よって、プレス成形部材１２をホットプレス成形する前に、素板材１８に左右のガイド孔２８，２７を予め形成することが可能になる。

素板材１８に左右のガイド孔２８，２７を予め形成することで、焼入れ処理が施されたプレス成形部材１２にプレス金型で左右のガイド孔２８，２７を形成する必要がない。
これにより、左右のガイド孔２８，２７の成形面（加工面）の残留応力を小さく抑えることができ、加工面に遅れ破壊が発生することを防止できる。

加えて、焼入れ処理が施されたプレス成形部材１２にレーザで左右のガイド孔２８，２７を形成する必要がない。
よって、レーザで左右のガイド孔２８，２７を形成するために必要な比較的長い加工時間を不要にできる。
これにより、左右のガイド孔２８，２７を時間をかけないで形成でき、ホットプレス成形部品１０のコストを抑えることができる。

図５（ａ）において、プレス成形部材１２を位置決め治具４１の載置部４２に載せる。同時に、載置部４２の左ピン４３に左ガイド孔２８を嵌合するとともに、載置部４２の右ピン４４に右ガイド孔２７を嵌合する。

ここで、左右のピン４３，４４は、ピン外径Ｄ３に形成されている。
そして、ピン外径Ｄ３、孔径Ｄ２および孔径Ｄ１は、ピン外径Ｄ３＜孔径Ｄ２＜孔径Ｄ１の関係が成立する。

特に、孔径Ｄ１およびピン外径Ｄ３は、右ピン４４に右ガイド孔２７を嵌合した状態で、右ピン４４と右ガイド孔２７との間に比較的大きな隙間が生じるように設定されている。
同様に、孔径Ｄ１およびピン外径Ｄ３は、左ピン４３に左ガイド孔２８を嵌合した状態で、左ピン４３と左ガイド孔２８との間に比較的大きな隙間が生じるように設定されている。

よって、素板材１８をプレス成形部材１２にホットプレスで成形する際に、右ガイド孔２７や左ガイド孔２８が変形しても、右ガイド孔２７や左ガイド孔２８の変形を許容範囲内に抑えることができる。
これにより、右ピン４４に右ガイド孔２７を嵌合させるとともに、左ピン４３に左ガイド孔２８を嵌合させることができる。

図５（ｂ）において、右ピン４４に右位置決め孔３２を嵌合させて、右位置決めプレート１６をプレス成形部材１２（具体的には、壁部２１の右端部２１ｃのうち外側面２１ｅ）に載せる。
同様に、左ピン４３に左位置決め孔３３を嵌合させて、左位置決めプレート１４をプレス成形部材１２（具体的には、壁部２１の左端部２１ｄのうち外側面２１ｆ）に載せる。

ここで、図５（ａ）に示すように、右位置決め孔３２および左位置決め孔３３の孔径Ｄ２と、右ガイド孔２７および左ガイド孔２８の孔径Ｄ１は、孔径Ｄ２＜孔径Ｄ１の関係が成立している。

よって、右ピン４４に右位置決め孔３２を嵌合する際に、右位置決め孔３２の位置を、右ガイド孔２７内において正規の位置に調整するように移動することが可能である。
このように、右ガイド孔２７内において右位置決め孔３２の位置を調整することで、右位置決め孔３２を所望位置に位置決めすることができる。

同様に、左ピン４３に左位置決め孔３３を嵌合する際に、左位置決め孔３３の位置を、左ガイド孔２８内において正規の位置に調整するように移動することが可能である。
このように、左ガイド孔２８内において左位置決め孔３３の位置を調整することで、左位置決め孔３３を所望位置に位置決めすることができる。

図６（ａ）において、右位置決め孔３２を所望位置に位置決めした状態で、右位置決めプレート１６の右端部１６ａをプレス成形部材１２の右端部２１ｃ（具体的には、右端部２１ｃの外側面２１ｅ）にスポット溶接で接合する。

右位置決めプレート１６と同様に、図５（ｂ）に示す左位置決めプレート１４を左位置決め孔３３を所望位置に位置決めした状態で、左位置決めプレート１４の右端部１４ａをプレス成形部材１２の左端部２１ｄ（具体的には、右端部２１ｄの外側面２１ｆ）にスポット溶接で接合する。

図６（ｂ）において、右位置決め孔３２および左位置決め孔３３間の間隔が所定の長さＬ１に確保することができる。
これにより、左位置決め孔３３および右位置決め孔３２を所望位置に精度よく位置決めすることができる。

つぎに、ホットプレス成形部品１０の右位置決め孔３２を用いてインナパネル５０を連結する例を図７に基づいて説明する。
図７（ａ）において、ホットプレス成形部品１０の右位置決め孔３２にインナパネル５０の左位置決め孔５２を位置決めした状態で、ホットプレス成形部品１０の右端部１０ａおよびインナパネル５０の左端部５０ａを重ね合わせる。

ここで、インナパネル５０は、ホットプレスによる成形ではなく、通常のプレス成形で成形された部材である。
よって、インナパネル５０を金型でプレス成形する際に、インナパネル５０の左端部５０ａに左位置決め孔５２を直接形成し、インナパネル５０の右端部５０ｂに右位置決め孔５３を直接形成することが可能である。
すなわち、ホットプレス成形部品１０のように左右の位置決めプレート１４，１６を用いることなく、インナパネル５０に左位置決め孔５２および右位置決め孔５３が形成されている。

図７（ｂ）において、ホットプレス成形部品１０の右端部１０ａおよびインナパネル５０の左端部５０ａを重ね合わせた状態で溶接することで、ホットプレス成形部品１０およびインナパネル５０を一体に接合する。
この状態で、ホットプレス成形部品１０の右位置決め孔３２にインナパネル５０の左位置決め孔５２が位置決めされている。

右位置決め孔３２に左位置決め孔５２が位置決めされることで、ホットプレス成形部品１０の右端部１０ａの正規の位置に、インナパネル５０の左端部５０ａが精度よく位置決めした状態で接合される。
よって、ホットプレス成形部品１０の左位置決め孔３３およびインナパネル５０の右位置決め孔５３を所望位置に精度よく設けることができる。

これにより、左位置決め孔３３および右位置決め孔５３間の間隔を所定の長さＬ２に確保することができる。
したがって、左位置決め孔３３および右位置決め孔５３を係止部材（図示せず）に嵌合することで、ホットプレス成形部品１０およびインナパネル５０を所定位置に精度よく位置決めすることができる。

なお、本発明に係るホットプレス成形部品１０は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例では、右ガイド孔２７および左ガイド孔２８を孔径Ｄ１の円形に形成する例について説明したが、これに限らないで、右ガイド孔２７および左ガイド孔２８を楕円形や長孔などの他の形状に形成することも可能である。

また、前記実施例では、ホットプレス成形部品１０を、自動車に備えるサイドシルのインナパネルに適用する例について説明したが、これに限らないで、ホットプレス成形部品１０をピラーなどの他の部材に適用することも可能である。

さらに、前記実施例では、位置決め部材として左右の位置決めプレート１４，１６を２つプレス成形部材１２に備える例について説明したが、これに限らないで、３つ以上の位置決め部材を備えることも可能である。

また、前記実施例では、左右の位置決め部材として、左右の位置決めプレート（鋼製のプレート）１４，１６を用い、左右の位置決めプレート１４，１６をプレス成形（プレス加工）する際に左右の位置決め孔３３，３２を穿設（形成）する例について説明したが、左右の位置決め部材は鋼製のプレートに限定するものではない。

例えば、左右の位置決め部材として樹脂製の部材を用い、この樹脂製の部材をプレス成形部材１２の左右の端部に射出成形（インサート成形）などで一体に設けることも可能である。
プレス成形部材１２の左右の端部に樹脂製の部材を射出成形（インサート成形）などで設けることで、左右の位置決め孔をレーザなどで加工する場合と比較して時間をかけないで簡単に形成することができ、コストを抑えるとともに、生産性を高めることができる。

さらに、前記実施例では、ホットプレス成形部品１０に左右の位置決め孔３３，３２を精度よく備える例について説明したが、これに限らないで、取付孔などの他の孔を精度よく備えることも可能である。

また、前記実施例で示したホットプレス成形部品１０、プレス成形部材１２、左位置決めプレート１４、右位置決めプレート１６、右ガイド孔２７、左ガイド孔２８、右位置決め孔３２および左位置決め孔３３などの形状は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明は、ホットプレス成形部品を所定位置に位置決めするための位置決め孔を有するホットプレス成形部品を備えた自動車への適用に好適である。

１０…ホットプレス成形部品、１２…プレス成形部材、１４…左位置決めプレート（位置決め部材）、１６…右位置決めプレート（位置決め部材）、２７…右ガイド孔（ガイド孔）、２８…左ガイド孔（ガイド孔）、３２…右位置決め孔（位置決め孔）、３３…左位置決め孔（位置決め孔）。

Claims (2)

1. ホットプレス成形部品を所定位置に位置決めするための位置決め孔を備えたホットプレス成形部品において、
   ホットプレスで成形され、前記位置決め孔を設ける部位に前記位置決め孔より大きなガイド孔を有するプレス成形部材と、
   前記プレス成形部材に設けられ、前記ガイド孔内の所望位置に位置決めされた前記位置決め孔を有する位置決め部材と、
   を備えたことを特徴とするホットプレス成形部品。
2. ホットプレス成形部品を所定位置に位置決めするための位置決め孔を備えたホットプレス成形部品の製造方法において、
   ホットプレス成形前の素板材において、前記位置決め孔を設ける部位に前記位置決め孔より大きなガイド孔を形成する工程と、
   前記ガイド孔を形成した前記素板材をホットプレスでプレス成形部材に成形する工程と、
   前記プレス成形部材に前記位置決め孔を有する位置決め部材を設け、前記位置決め孔を前記ガイド孔内の所望位置に位置決めする工程と、
   を備えたことを特徴とするホットプレス成形部品の製造方法。

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