JP2019058916A - ホットプレス製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットプレス製品の品質を向上させるのに有利となるホットプレス製品の製造方法を提供する。【解決手段】ホットプレス製品の製造方法は、板材を加熱して、成形しながら焼き入れを行うものであって、板材に下孔１２を形成する孔形成工程と、孔形成工程で下孔１２が形成された板材を加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱された板材を金型で成形しながら、金型に配設されているバーリングパンチ５０を用いて下孔１２にバーリング部１４を形成する成形工程とを含む。下孔１２は、複数の凸部２０ａ〜２０ｃと複数の凹部２２ａ〜２２ｃとが１つずつ交互に連続する開口形状を有する。複数の凸部２０ａ〜２０ｃに接する外接円ＣＣの直径は、バーリングパンチ５０のパンチ径よりも大きい。また、複数の凹部２２ａ〜２２ｃに接する内接円ＣＩの直径は、バーリングパンチ５０のパンチ径よりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、ホットプレス製品の製造方法に関する。

従来、鋼板等の板材を加熱し、加熱された板材を、金型を用いてプレス成形しながら冷却して焼き入れ処理を施す、ホットプレス（熱間プレス）と呼ばれる加工方法がある。ホットプレスでは、例えば、後工程における位置基準や、最終的に形成されたホットプレス製品を車体部品として組み付ける際の組み付け基準として利用される位置決め孔が板材に形成される場合がある。ここで、ホットプレスの後工程としては、例えば、ホットプレス成形品から不要な部分を切除する工程などが想定される。この切除工程では、遅れ破壊等の発生を抑えるなどの理由から、レーザー加工が採用される場合が多い。

しかし、ホットプレスでは、加熱による板材の熱膨張と、プレス成形による板材の熱収縮とが起こるため、位置決め孔の位置精度を確保することが難しい。この位置精度が確保されていないと、位置決め孔をレーザー加工の位置決め基準に用いる場合には、レーザー加工の精度に影響するので、結果として、最終形態であるホットプレス製品の品質を低下させるおそれがある。

そこで、ホットプレス前に位置決め孔とは別の孔を母材に形成しておき、ホットプレスにより母材をプレス成形した後、母材上の孔に位置決め孔が合うように、位置決め孔を有するプレートを母材に溶接して製造される成形品が存在する（特許文献１参照）。

一方、位置精度を向上させるために、予め存在する孔にバーリング加工を施し、形成されたバーリング部を位置決め孔等として用いることもあり得る（特許文献２参照）。特許文献２には、このようなバーリング加工が、ホットプレスによる成形工程でも採用され得ることが記載されている。

特開２０１０−１７９３４７号公報 米国特許第６２９３１３４号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術では、母材とは別に、位置決め孔を有するプレートを予め準備しなければならない。また、プレス成形後に、位置決め治具を基準としてプレートを母材に溶接することは、生産効率の点でも望ましくない。

一方、ホットプレスでは、バーリング部が形成される下孔と、バーリング部を形成する工具であるバーリングパンチとの位置決めについて考えると、板材に生じる熱膨張又は熱収縮に起因し、冷間加工の場合に比べて精度を維持することが難しい。したがって、特許文献２に開示されている技術をホットプレスに適用した場合には、下孔とバーリングパンチとに芯ズレが生じやすくなるので、結果として、バーリング部を構成するフランジ部に割れが生じるおそれがある。

そこで、本発明は、ホットプレス製品の品質を向上させるのに有利となるホットプレス製品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の態様は、板材を加熱して、成形しながら焼き入れを行うホットプレス製品の製造方法であって、板材に下孔を形成する孔形成工程と、孔形成工程で下孔が形成された板材を加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱された板材を金型で成形しながら、金型に配設されているバーリングパンチを用いて下孔にバーリング部を形成する成形工程と、を含み、下孔は、複数の凸部と複数の凹部とが１つずつ交互に連続する開口形状を有し、複数の凸部に接する外接円の直径は、バーリングパンチのパンチ径よりも大きく、複数の凹部に接する内接円の直径は、バーリングパンチのパンチ径よりも小さい。

本発明によれば、ホットプレス製品の品質を向上させるのに有利となるホットプレス製品の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る製造工程に含まれる各工程を説明する図である。 孔形成工程で形成される下孔の開口形状の第１例を示す図である。 孔形成工程で形成される下孔の開口形状の第２例を示す図である。 孔形成工程で形成される下孔の開口形状の第３例を示す図である。 成形工程で用いられる金型の構成を示す図である。 成形工程で形成されたバーリング部を裏面側から見た図である。 本発明を用いて製造されるホットプレス製品の他の例を示す図である。 湾曲している天板部にバーリング部が形成されている状態を示す図である。 従来のバーリング部に生じ得る割れを説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ここで、以下に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は、例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。また、実質的に同一の機能及び構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本発明に直接関係のない要素については図示を省略する。さらに、以下の各図では、金型によるプレス方向として鉛直方向をＺ方向と規定し、Ｚ軸に垂直な平面内に、Ｘ軸と、Ｘ軸に垂直なＹ軸とを取る。

ホットプレスとは、板材を加熱し、加熱された板材を、金型を用いてプレス成形しながら冷却して焼き入れ処理を施す加工方法をいう。また、本実施形態に係る製造方法が製造対象とするホットプレス製品とは、製造工程中にホットプレスによる加工工程が含まれる物品をいう。ホットプレス製品は、例えば、車両の各種構造体に採用され得る。

図１は、本実施形態に係るホットプレス製品１００の製造工程に含まれる各工程における製造状態を時系列で示す斜視図である。ホットプレス製品１００の製造工程は、孔形成工程と、加熱工程と、成形工程と、レーザー加工工程とを含む。
（孔形成工程）
まず、第１工程としての孔形成工程について説明する。図１（ａ）は、孔形成工程により、下孔１２が形成された板材１０を示す斜視図である。板材１０は、ホットプレス製品１００の素材板である。素材板としては、ホットプレス用の板状鋼材を用い得る。板材１０の板厚ｔは、例えば、１．０〜２．０（ｍｍ）である。

孔形成工程では、板材１０に、貫通孔である下孔１２が形成される。下孔１２は、例えばレーザー加工工程において用いられる位置決め孔となる部位である。下孔１２が形成される位置は、ホットプレス製品１００の形状に依存するが、例えば、図１に示すように、複数の下孔１２が一定の間隔で一直線上に並ぶように設定される。なお、孔形成工程で用いられる加工装置の種類等は、特に限定するものではない。

図２は、下孔１２の開口形状の第１例を示す図である。下孔１２は、ＸＹ平面に相当する板材１０の主平面に対して垂直に貫通する。以下、下孔１２の開口形状とは、開口の平面形状をいう。また、開口平面とは、板材１０の主平面に対して平行となる開口上の平面をいう。

下孔１２は、それぞれ複数、好適には３つ以上の凸部２０と凹部２２とが、直線部２４を介して１つずつ交互に連続する開口形状を有する。ここで、下孔１２の開口平面の重心位置を開口中心Ｐ_０と規定すると、凸部２０及び凹部２２は、それぞれ、開口平面上で、開口中心Ｐ_０から放射状に外側に向かう方向を基準として規定される。具体的には、凸部２０は、開口中心Ｐ_０から外側に向かって突出する方向を凸として規定される。一方、凹部２２は、外側から開口中心Ｐ_０に向かって凹む方向を凹として規定される。すなわち、凸部２０は、開口中心Ｐ_０に対して凹部２２よりも遠い位置にある。以下、図２に示すように、凸部２０及び凹部２２がそれぞれ３つ存在する場合を例示する。

３つの凸部２０ａ〜２０ｃは、開口中心Ｐ_０を基準として、互いに等間隔すなわち１２０（°）間隔で配設される。凸部２０の形状は、円弧であり、例えば半円である。以下、凸部２０が半円であり、この場合の凸部２０の半径をＲ_ＣＶと表記する。また、３つの凸部２０ａ〜２０ｃは、それぞれ、開口中心Ｐ_０を中心とした外接円Ｃ_Ｃに接する。

３つの凹部２２ａ〜２２ｃは、開口中心Ｐ_０を基準として、互いに、等間隔すなわち１２０（°）間隔で、かつ、それぞれ隣り合う凸部２０と６０（°）ずれて配設される。凹部２２の形状は、円弧である。以下、凹部２２の半径をＲ_ＣＣと表記する。また、３つの凹部２２ａ〜２２ｃは、それぞれ、開口中心Ｐ_０を中心とした内接円Ｃ_Ｉに接する。

凸部２０と凹部２２とは、直線部２４を介して接続される。一例として、第１凸部２０ａに関して、第１凸部２０ａの一端は、第１直線部２４ａの一端と接続する。そして、第１直線部２４ａの他端は、第３凹部２２ｃの一端と接続する。一方、第１凸部２０ａの他端は、第２直線部２４ｂの一端と接続する。そして、第２直線部２４ｂの他端は、第１凹部２２ａの一端と接続する。なお、その他の第２凸部２０ｂ及び第３凸部２０ｃに関しても同様である。以下、凸部２０と直線部２４とが接する点を第１接点Ｐ_１と表記する。また、凹部２２と直線部２４とが接する点を第２接点Ｐ_２と表記する。

第１接点Ｐ_１では、凸部２０と直線部２４とが接線で結ばれる。したがって、第１接点Ｐ_１における開口部分は、段差が抑えられた滑らかな形状となる。同様に、第２接点Ｐ_２では、凹部２２と直線部２４とが接線で結ばれる。したがって、第２接点Ｐ_２における開口部分も、段差が抑えられた滑らかな形状となる。

また、１つの凸部２０の両端部に位置する各第１接点Ｐ_１に個々に接し、互いに向かい合う２つの直線部２４は、概ね平行である。以下、このように互いに向かい合う２つの直線部２４の間隔をＷと表記する。なお、図２に示す例では、互いに向かい合う２つの直線部２４は、平行である。

これらの点を考慮すると、下孔１２の開口形状は、外接円Ｃ_Ｃと内接円Ｃ_Ｉとに交互に接する波状の閉曲線であると言える。加えて、本実施形態では、下孔１２の開口形状は、以下の条件を満たす。

第１に、凸部２０の半径Ｒ_ＣＶと、凹部２２の半径Ｒ_ＣＣとの間には、式（１）に示す関係が成り立つ。

Ｒ_ＣＶ＜Ｒ_ＣＣ （１）
式（１）の関係を満たす場合、互いに向かい合う２つの直線部２４の間隔Ｗが狭くなるので、結果として、その後の成形工程において実施されるバーリング加工により形成されるフランジ部５２の面積を十分に大きくすることができる。なお、バーリング加工については、以下の成形工程に関する説明と併せて詳説する。

第２に、外接円Ｃ_Ｃの直径をＤ_Ｃとし、内接円Ｃ_Ｉの直径をＤ_Ｉとし、バーリング加工において用いられるバーリングパンチ５０のパンチ径をＤ_Ｂとすると、これらの間には、式（２）に示す関係が成り立つ。

Ｄ_Ｉ＜Ｄ_Ｂ＜Ｄ_Ｃ （２）
式（２）の関係を満たす場合、成形工程においてバーリング加工が実施されたときに、凹部２２を含む板材１０の一部が必ず折れ曲がる。

第３に、パンチ径Ｄ_Ｂは、直線部２４と交差する。すなわち、バーリング加工時のバーリングパンチ５０の外周は、１つの直線部２４に係る第１接点Ｐ_１と第２接点Ｐ_２との間にあることになる。この条件を満たす場合、バーリング加工時には、いずれの凸部２０ａ〜２０ｃにも、フランジ部５２の曲げ部が位置することはない。

上記の各種寸法の一例としては、以下の通りである。ここで、前提条件として、板材１０としては、板厚ｔが１．４（ｍｍ）のホットプレス用板状鋼材を用いるものとする。また、バーリング加工において用いられるバーリングパンチ５０のパンチ径Ｄ_Ｂは、１６（ｍｍ）であるものとする。この場合、外接円Ｃ_Ｃの直径Ｄ_Ｃは、２４．７（ｍｍ）とし得る。内接円Ｃ_Ｉの直径Ｄ_Ｉは、６．６（ｍｍ）とし得る。凸部２０の半径Ｒ_ＣＶは、１．５（ｍｍ）とし得る。凹部２２の半径Ｒ_ＣＣは、１０（ｍｍ）とし得る。また、互いに向かい合う２つの直線部２４の間隔Ｗは、３．０（ｍｍ）とし得る。

なお、下孔１２の開口形状は、図２に示す形状に限定されない。上述した各種の条件を満たすのであれば、下孔１２の開口形状を以下のような形状とすることもあり得る。

まず、図２に示す例では、下孔１２の開口形状は、それぞれ３つの凸部２０及び凹部２２で構成される外形を有するものとした。しかし、本発明では、凸部２０及び凹部２２がそれぞれ複数、好適には３つ以上存在すれば、下孔１２の開口形状として成立する。

図３は、下孔１２の開口形状の第２例を示す図である。なお、図３において、図２に示す下孔１２の各部分に対応する部分には、それぞれ同一の符号を付す。

図３（ａ）は、それぞれ４つの凸部２０及び凹部２２で構成される外形を有する下孔１２の開口形状を示している。この場合、４つの凸部２０ａ〜２０ｄは、開口中心Ｐ_０を基準として、互いに９０（°）間隔で配設される。一方、４つの凹部２２ａ〜２２ｄは、開口中心Ｐ_０を基準として、互いに９０（°）間隔で、かつ、それぞれ隣り合う凸部２０と４５（°）ずれて配設される。

図３（ｂ）は、それぞれ５つの凸部２０及び凹部２２で構成される外形を有する下孔１２の開口形状を示している。この場合、５つの凸部２０ａ〜２０ｅは、開口中心Ｐ_０を基準として、互いに７２（°）間隔で配設される。一方、５つの凹部２２ａ〜２２ｅは、開口中心Ｐ_０を基準として、互いに７２（°）間隔で、かつ、それぞれ隣り合う凸部２０と３６（°）ずれて配設される。

また、図２に示す例では、下孔１２の開口形状は、特に以下の点を前提として規定されていた。第１の前提として、外接円Ｃ_Ｃ、内接円Ｃ_Ｉ及びバーリングパンチ５０のそれぞれの中心は、開口中心Ｐ_０で一致するものとした。また、第２の前提として、凸部２０及び凹部２２のそれぞれは、開口中心Ｐ_０を基準として、互いに等間隔で配設されるものとした。しかし、本発明では、これらの前提を必ずしも必要としない。

図４は、下孔１２の開口形状の第３例を示す図である。なお、図４において、図２に示す下孔１２の各部分に対応する部分には、それぞれ同一の符号を付す。

図４（ａ）は、第１の前提に関連し、内接円Ｃ_Ｉの中心とバーリングパンチ５０の中心とが、開口中心Ｐ_０で一致するものの、外接円Ｃ_Ｃの中心Ｐ_Ｃが、開口中心Ｐ_０からずれている場合を示している。この場合、開口中心Ｐ_０からの距離が、凸部２０ｂ又は凸部２０ｃのいずれかまでよりも、凸部２０ａまでの方が長くなる。

図４（ｂ）は、第１の前提に関連し、外接円Ｃ_Ｃの中心Ｐ_Ｃ、内接円Ｃ_Ｉの中心Ｐ_Ｉ、及び、バーリングパンチ５０の中心Ｐ_Ｂのそれぞれが、開口中心Ｐ_０とは不一致である場合を示している。この場合、開口中心Ｐ_０から凸部２０ａ〜２０ｃまでの距離が、それぞれ異なる。

図４（ｃ）は、第２の前提に関連し、開口中心Ｐ_０を基準として、凸部２０ａと凸部２０ｂ、及び、凸部２０ａと凸部２０ｃは、互いに１３５（°）間隔であるが、凸部２０ｂと凸部２０ｃとは９０（°）間隔で配設される場合を示している。

図４の各図に示すような形状とすることには、以下のような利点がある。例えば、金型４０を用いて以下の成形工程を行うと、板材１０や成形品３０の形状、下孔１２の位置、又は、金型４０の構成などに起因して、板材１０がいずれかの方向にずれやすいことが予め把握される場合がある。その場合には、成形工程にて形成されたバーリング部１４の形状が所望の形状となるように、板材１０がずれやすい方向に合わせて、図４の各図に示すように予め異形状に下孔１２を設定してもよい。

さらに、孔形成工程は、次の加熱工程の前に独立して実施されてもよいし、又は、シート状又はロール状の材料を切断して板材１０に成形する工程と同時に実施されてもよい。

（加熱工程）
次に、第２工程としての加熱工程では、孔形成工程において下孔１２が形成された板材１０が加熱される。加熱温度は、例えば、７００〜９５０（°Ｃ）である。なお、加熱工程で用いられる加熱装置の種類等は、特に限定するものではない。

（成形工程）
次に、第３工程としての成形工程について説明する。図１（ｂ）は、成形工程により成形された後の成形品３０の外観を示す斜視図である。成形工程では、加熱工程により加熱された板材１０は、以下で説明する金型４０を用いて、成形品３０となるように成形される。

成形品３０は、全体形状としては、天板部３１と、第１側板部３２と、第２側板部３３と、第１フランジ部３４と、第２フランジ部３５とを含む。以下、成形品３０を側面から見たときに、天板部３１の上面（図１（ｂ）において表示されている面）がある側を表面側と表現し、天板部３１の下面（図１（ｂ）において表示されていない面）がある側を裏面側と表現する。

天板部３１は、ホットプレス成形後も、成形前の板材１０の主平面と平行である平板部である。天板部３１の平面形状は、例えばＸ方向を長手方向とする矩形である。

第１側板部３２は、長手方向に沿って延びる第１端部３６で天板部３１に連接し、第１端部３６を曲げ部としてＺ方向に向けて曲げられた平板部である。ただし、第１側板部３２は、天板部３１の平面方向に対して垂直ではなく、第１端部３６を基準とした天板部３１と第１側板部３２との交差角度は、鈍角である。

第２側板部３３は、長手方向に沿って延びる第２端部３７で天板部３１に連接し、第２端部３７を曲げ部としてＺ方向に向けて曲げられた平板部である。ただし、第２側板部３３は、天板部３１の平面方向に対して垂直ではなく、第２端部３７を基準とした天板部３１と第２側板部３３との交差角度は、鈍角である。図１（ｂ）に示す例では、第１端部３６と第２端部３７とは、平行である。

第１フランジ部３４は、長手方向に沿って延びる第３端部３８で第１側板部３２に連接し、第３端部３８を曲げ部として、天板部３１の平面に対して平行となるように曲げられた平板部である。図１（ｂ）に示す例では、第１端部３６と第３端部３８とは、平行である。

第２フランジ部３５は、長手方向に沿って延びる第４端部３９で第２側板部３３に連接し、第４端部３９を曲げ部として、天板部３１の平面に対して平行となるように曲げられた平板部である。図１（ｂ）に示す例では、第２端部３７と第４端部３９とは、平行である。

ここで、天板部３１の幅寸法に相当する第１端部３６と第２端部３７との間の長さは、第３端部３８と第４端部３９との間の長さよりも短い。したがって、成形品３０を長手方向に沿って見たときの側面形状は、いわゆるハット（ｈａｔ）状となる。

また、成形品３０は、孔形成工程において形成されている下孔１２を、成形工程においてさらに変形させることで形成されたバーリング部１４を有する。

図５は、成形工程で用いられる金型の構成及び状態を示す断面図である。このうち、図５（ａ）は、加熱工程で加熱された板材１０から成形品３０の形状に成形する金型４０の構成であって、その成形途中の状態（中間成形品４１）を示す図である。図５（ｂ）は、板材１０が成形品３０に成形された状態を示す図である。すなわち、図５（ｂ）は、図示しないプレス機械の動作が下死点で保持された状態を示したものである。

金型４０は、互いに板材１０を挟み込んで押圧するダイ４２とパンチ４４とを含む。ダイ４２は、板材１０の裏面に接し、成形品３０の裏面側の形状に合う形状を有する下型である。また、ダイ４２は、パンチ４４が重ね合わされたときに、パンチ４４に固定されているバーリングパンチ５０が収容される収容空間４２ａを有する。パンチ４４は、板材１０の表面に接し、成形品３０の表面側の形状に合う形状を有する上型である。

また、金型４０は、パンチ４４にスプリング４６を介して支持される押さえパッド４８と、バーリングパンチ５０とを有する。押さえパッド４８は、ダイ４２上に載置されている板材１０を表面側から押さえ付けて、板材１０の位置を安定化させる。押さえパッド４８は、スプリング４６を介して支持されているので、パンチ４４がダイ４２に向かって接近している間も板材１０を押さえ続け、板材１０のズレを抑止する。

図５（ａ）に示す金型４０では、バーリングパンチ５０は、ダイ４２とパンチ４４とによる板材１０の挟み込み動作に合わせて、下孔１２にバーリング加工を施し、バーリング部１４を形成する。バーリングパンチ５０は、断面形状が円の棒体であり、一端がパンチ４４に固定され、他端が下孔１２に接触する。バーリングパンチ５０は、バーリング加工時、Ｚ方向と平行な移動軸Ａ_Ｘに沿って移動する。なお、バーリングパンチ５０のパンチ径Ｄ_Ｂに関する寸法条件は、上記のとおりである。さらに、ダイ４２とパンチ４４により板材１０には曲げ加工も行われ、図５（ａ）に示すような中間成形品４１の形になる。

図５（ｂ）に示す金型４０では、パンチ４４、バーリングパンチ５０、押さえパッド４８及びスプリング４６を含む上型がプレス機械の下死点の位置にある。したがって、パンチ４４とダイ４２との形状により、板材１０は、中間成形品４１を経て、成型品３０の形状に成形される。すなわち、図５（ａ）に示す中間成形品４１では成形が未完であった第１側板部３２、第２側板部３３、第１フランジ部３４及び第２フランジ部３５の成形が、図５（ｂ）に示す段階で完了する。

このとき、バーリングパンチ５０が収容空間４２ａ内に深く挿入された状態で、バーリング部１４の成形は完了する。押さえパッド４８は、スプリング４６による継続した圧縮作用により、天板部３１の押圧状態が維持される。この状態で数秒間保持されると、板材１０は、加熱工程で加熱された温度から急冷され、焼き入れ処理された成型品３０が完成する。

図６は、バーリング部１４を裏面側から見た斜視図である。

図６（ａ）は、下孔１２に対してバーリングパンチ５０がほぼずれなくバーリング加工されたバーリング部１４を示す図である。パンチ径Ｄ_Ｂは、内接円Ｃ_Ｉの直径Ｄ_Ｉよりも大きく、外接円Ｃ_Ｃの直径Ｄ_Ｃよりも小さく、また、それぞれの直線部２４ａ〜２４ｆと交差する。したがって、バーリングパンチ５０が下孔１２を貫通すると、パンチ径Ｄ_Ｂに合う端部１６を曲げ部として、下孔１２の凹部２２がそれぞれ含まれる３つの凸形のフランジ部５２ａ〜５２ｃが、バーリングパンチ５０の外周面に沿って折れ曲がる。このようにして成形されたバーリング部１４の形状をみると、バーリング加工により変形したのは、３つのフランジ部５２ａ〜５２ｃだけである。換言すれば、下孔１２の３つの凸部２０ａ〜２０ｃは、変形されずにそのままの形で残存する。また、３つのフランジ部５２ａ〜５２ｃには、割れが生じていない。

図６（ｂ）は、下孔１２に対してバーリングパンチ５０がずれてバーリング加工されたバーリング部１４を示す図である。すなわち、例えば、バーリングパンチ５０を下孔１２の開口中心Ｐ_０から凹部２２ｃの方向にずれた状態でバーリング加工を施すと、３つのフランジ部５２ａ〜５２ｃのうちフランジ部５２ｃが他のフランジ部５２ａ，５２ｂよりも高く成形される。一方、凸部２０ａ〜２０ｃは、変形されずにそのままの形で残存する。この場合も、フランジ部５２ａ〜５２ｃのいずれにも、割れが生じていない。

（レーザー加工工程）
最後に、第４工程としてのレーザー加工工程について説明する。図１（ｃ）は、レーザー加工工程を経て最終成形されたホットプレス製品１００の外観を示す斜視図である。レーザー加工工程では、成形工程で成形されたバーリング部１４を位置決め基準としてレーザー加工を行い、成形品３０から不要部を切除して、ホットプレス製品１００の形状に仕上げる。図１（ｃ）に示す例では、開口形状が円である２つの孔６０を不要部と想定している。なお、レーザー加工工程で用いられるレーザー加工装置の種類等は、特に限定されるものではない。

レーザー加工装置は、不図示であるが、成形工程でのバーリング加工で用いられたバーリングパンチ５０のパンチ径Ｄ_Ｂと略同径のロケートピンを有する。レーザー加工装置は、まず、成形品３０を加工時の所定の位置に搭載した後、バーリング部１４にロケートピンを挿入する。ロケートピンとバーリングパンチ５０は略同径であるから、ロケートピンは、バーリングパンチ５０で成形されたバーリング部１４に、ガタなく挿入される。そして、レーザー加工装置は、ロケートピンの位置を基準として、成形品３０上の不要部の位置を特定し、切除する。すなわち、バーリング部１４は、レーザー加工装置によって位置決め基準として用いられる位置決め孔である。

なお、本レーザー加工工程では、図７に示すホットプレス製品１０１に示すように、天板部３１のバーリング部１４をレーザー加工にて切断し、孔６１を形成してもよい。

次に、本実施形態による効果について説明する。

本実施形態に係るホットプレス製品１００の製造方法は、板材１０を加熱して、成形しながら焼き入れを行う。この製造方法は、板材１０に下孔１２を形成する孔形成工程と、孔形成工程で下孔１２が形成された板材１０を加熱する加熱工程とを含む。また、この製造方法は、加熱工程で加熱された板材１０を金型４０で成形しながら、金型４０に配設されているバーリングパンチ５０を用いて下孔１２にバーリング部１４を形成する成形工程を含む。ここで、下孔１２は、複数の凸部２０ａ〜２０ｃと複数の凹部２２ａ〜２２ｃとが１つずつ交互に連続する開口形状を有する。複数の凸部２０ａ〜２０ｃに接する外接円Ｃ_Ｃの直径Ｄ_Ｃは、バーリングパンチ５０の直径Ｄ_Ｂよりも大きい。複数の凹部２２ａ〜２２ｃに接する内接円Ｃ_Ｉの直径Ｄ_Ｉは、バーリングパンチ５０の直径Ｄ_Ｂよりも小さい。

本実施形態に係る製造方法によれば、まず、下孔１２の開口形状が上記のように規定され、その上で、内接円Ｃ_Ｉの直径Ｄ_Ｉがパンチ径Ｄ_Ｂよりも小さい。その結果、成形工程におけるバーリング加工で形成されるフランジ部は、全体が円筒形ではなく、図６に示すような、下孔１２の凹部２２がそれぞれ含まれる３つの凸形のフランジ部５２ａ〜５２ｃとなる。そのため、成形工程において、下孔１２に対するバーリングパンチ５０のプレス位置が設定位置からずれる、いわゆる芯ズレが生じても、すべてのフランジ部５２ａ〜５２ｃが無理なく折れ曲がる。したがって、形成されたバーリング部１４は、例えば、最終的に形成されたホットプレス製品１００を車体部品として組み付ける際の組み付け基準としての位置決め孔として用いることができる。すなわち、ホットプレス製品１００は、このような組み付けに際して位置精度等に影響を与えない、品質の高いものとなる。

一方、外接円Ｃ_Ｃの直径Ｄ_Ｃがパンチ径Ｄ_Ｂよりも大きいので、成形工程においてバーリング部１４が形成された後も、下孔１２のうち、３つの凸部２０ａ〜２０ｃ、及び、それぞれの凸部２０に連接する直線部２４の一部は、板材１０の天板部３１にそのまま残る。そのため、成形工程において、下孔１２に対するバーリングパンチ５０のプレス位置が設定位置からずれて、フランジ部５２のいずれかが、より大きな力を受けたとしても、その力の一部を凸部２０側に分散させることができる。したがって、フランジ部５２は、局所的に想定以上の大きな力を受けにくい形状であるため、フランジ部５２の割れの発生を抑止することができる。すなわち、ホットプレス製品１００は、バーリング部１４のフランジ部５２に割れが発生していない、品質の高いものとなる。

ここで、比較例として、従来のホットプレス製品の製造方法により形成されたバーリング部８０について説明する。図９は、バーリング部８０を裏面側から見た斜視図である。ここでは、本実施形態における天板部３１に、本実施形態における下孔１２に代えて、従来の下孔が形成されていたと想定する。ただし、従来の下孔の開口形状は、円である。また、バーリング部８０は、円形の下孔に対して、下孔の直径よりも大きなパンチ径のバーリングパンチを用いて形成されたものとする。

図９（ａ）は、正常なバーリング部８０の形状を示す図である。バーリング部８０は、最終的に、円筒形のフランジ部８２を有する形状となる。例えば、下孔に対するバーリングパンチのプレス位置が設定位置から大きくずれていなければ、下孔の外周領域にはバーリングパンチからの力が均等にかかるので、フランジ部８２に割れが生じづらい。

図９（ｂ）は、フランジ部８２に割れ８４が生じているバーリング部８０の形状を示す図である。図９（ａ）の場合に対して、下孔に対するバーリングパンチのプレス位置が設定位置から大きくずれていると、下孔の外周領域の一部に、バーリングパンチからの力が局所的に大きくかかる部分が生じる。特に、下孔の開口形状が単なる円である場合には、下孔の外周領域全体が折れ曲がる領域となるため、局所的に大きな力がかかると、その力の逃げ場が失われ、結果として、割れ８４の発生という形で力が発散される。このような割れ８４がホットプレス製品に残存していると、例えば、ホットプレス製品が車両の構造体に設置された場合、なんらかの衝撃を受けたときに、割れ８４の部分から破壊が生じるおそれがあり、望ましくない。

また、本実施形態に係る製造方法は、成形工程で形成されたバーリング部１４を基準として、成形品３０にレーザー加工を行うレーザー加工工程を含む。

本実施形態に係る製造方法によれば、形成されたバーリング部１４は、後工程として、成形品３０にレーザー加工を行う必要がある場合に、レーザー加工装置によって位置決め基準として用いられる位置決め孔として用いることができる。したがって、ホットプレス製品１００は、位置精度が維持されたレーザー加工装置によりレーザー加工が行われるので、品質の高いものとなる。

また、本実施形態に係る製造方法では、凹部２２の形状は、円弧であり、凹部２２は、円弧の接線となる直線部２４を介して凸部２０に連接される。

本実施形態に係る製造方法によれば、下孔１２の凹部２２の形状が円弧であり、直線部２４は、凹部２２に対して接線として連接されるので、その接点である第２接点Ｐ_２の部分は、段差や角のない滑らかな形状となる。したがって、成形工程におけるバーリング加工時には、材料が伸びやすく、凹部２２を含むフランジ部５２に、より割れが発生しづらくなる。

また、本実施形態に係る製造方法では、バーリングパンチ５０の外周は、直線部２４と交差する。

本実施形態に係る製造方法によれば、結果として、バーリング部１４におけるフランジ部５２の曲げ部に相当する端部１６が直線部２４と交差することになる。したがって、下孔１２に対するバーリングパンチ５０のプレス位置が設定位置からずれたとしても、下孔１２の凸部２０に端部１６が位置することがないので、フランジ部５２に、より割れが発生しづらくなる。

また、本実施形態に係る製造方法では、バーリングパンチ５０の外周は、直線部２４の外端よりも内側で、下孔１２と対向する。

上記の効果に関してさらに詳述すると、仮にバーリングパンチ５０のプレス位置が設定位置からずれて、端部１６が凸部２０と交差した位置でバーリング加工を施されると、凸部２０がフランジ部５２の曲げ部になり、この部分より割れが発生するおそれがある。したがって、端部１６が凸部２０以外の部分、すなわち直線部２４の外端（第１接点Ｐ_１）よりも内側で、下孔１２と対向すれば、割れの発生を抑止できる。

また、本実施形態に係る製造方法では、凸部２０の形状は、円弧であり、凸部２０の円弧の半径Ｒ_ＣＶは、凹部２２の円弧の半径Ｒ_ＣＣよりも小さい。

又は、本実施形態に係る製造方法では、例えば、凸部２０の一方の端部に連接された直線部２４ａと、他方の端部に連接された直線部２４ｂとは、互いに平行である。

本実施形態に係る製造方法によれば、凸部２０が半円の円弧で、直径が凹部２２よりも小さく、又は、互いに向かい合う直線部２４は平行であるので、このような条件下では、互いに向かい合う直線部２４間の間隔Ｗが狭くなる。したがって、バーリング部１４におけるフランジ部５２の面積を十分に大きく取ることができるので、バーリング部１４を用いた位置決め精度の維持に、より有利となる。

また、本実施形態に係る製造方法では、成形工程において、板材１０の下孔１２が形成されている面は、バーリングパンチ５０の移動軸Ａ_Ｘに対して傾斜して加工することも可能である。

上記の説明では、成形品３０の天板部３１が水平となるように金型４０内に設置され、一方、バーリングパンチ５０の移動軸Ａ_Ｘは、下孔１２に対して垂直となっていた（図５参照）。また、例えば、垂直でない面にバーリング加工を施す場合は、加工部分だけが垂直な面を有する座面を予め成形し、この座面に対して加工を行っていた。これに対して、本実施形態に係る製造方法によれば、金型４０のプレス方向と一致するバーリングパンチ５０の移動方向が、成形品３０のバーリング形成面に対して垂直となっていなくても、バーリング部１４を形成することができる。

図８は、一例として、断面が湾曲している天板部７２を有する成形品７０を想定し、天板部７２にバーリング部７４を形成した状態を示す断面図である。ただし、成形前の板材に形成されている下孔の形状は、上記説明のとおりである。

例えば、天板部７２における、鉛直軸に対して７５（°）傾斜している面上に、下孔の位置が形成されていたと仮定する。この場合、バーリングパンチ５０は、バーリング部形成面に対して傾斜した角度（移動軸Ａ_Ｘ上）で、３つの凹部２２を個別に曲げ、フランジ部７４ａを含む３つのフランジ部を形成する。このとき、曲げのタイミングは同時ではなく、それぞれが少しずつずれる。

これに対して、図９（ａ）に例示するような従来の円筒形のフランジ部８２を想定した場合、傾斜した角度でバーリングパンチ５０が下孔に当接するので、バーリングパンチ５０の先端において、部分的にタイミングのズレが生じる。すると、先に当接した部分より材料の破断が生じて、バーリング部８０が成形できないことも考えられる。しかし、本実施形態における下孔１２には、バーリング部７４を成形することができる。

したがって、本実施形態によれば、バーリングパンチ５０の移動方向がバーリング部形成面に対して垂直でなくても、垂直な面を有する座面等を成形品に予め設定しなくてもよいので、設計の自由度が向上する。

なお、上記説明では、バーリング部１４においてフランジ部５２が鉛直方向下方に向かうように形成されるものとしたが、鉛直方向上方に向かうように形成されていてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０ 板材
１２ 下孔
１４ バーリング部
２０ 凸部
２２ 凹部
２４ 直線部
３０ 成形品
４０ 金型
５０ バーリングパンチ
１００ ホットプレス製品
Ａ_Ｘ バーリングパンチの移動軸
Ｃ_Ｃ 外接円
Ｃ_Ｉ 内接円
Ｄ_Ｂ バーリングパンチのパンチ径
Ｄ_Ｃ 外接円の直径
Ｄ_Ｉ 内接円の直径

Claims (8)

1. 板材を加熱して、成形しながら焼き入れを行うホットプレス製品の製造方法であって、
   前記板材に下孔を形成する孔形成工程と、
   前記孔形成工程で前記下孔が形成された前記板材を加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程で加熱された前記板材を金型で成形しながら、前記金型に配設されているバーリングパンチを用いて前記下孔にバーリング部を形成する成形工程と、
   を含み、
   前記下孔は、複数の凸部と複数の凹部とが１つずつ交互に連続する開口形状を有し、
   前記複数の凸部に接する外接円の直径は、前記バーリングパンチのパンチ径よりも大きく、
   前記複数の凹部に接する内接円の直径は、前記バーリングパンチのパンチ径よりも小さい、
   ホットプレス製品の製造方法。
2. 前記成形工程で形成された前記バーリング部を基準として、成形品にレーザー加工を行うレーザー加工工程を含む請求項１に記載のホットプレス製品の製造方法。
3. 前記凹部の形状は、円弧であり、
   前記凹部は、円弧の接線となる直線部を介して前記凸部に連接される、
   請求項１又は２に記載のホットプレス製品の製造方法。
4. 前記バーリングパンチの外周は、前記直線部と交差する請求項３に記載のホットプレス製品の製造方法。
5. 前記バーリングパンチの外周は、前記直線部の外端よりも内側で、前記下孔と対向する請求項３に記載のホットプレス製品の製造方法。
6. 前記凸部の形状は、円弧であり、
   前記凸部の円弧の半径は、前記凹部の円弧の半径よりも小さい請求項３乃至５のいずれか１項に記載のホットプレス製品の製造方法。
7. 前記凸部の一方の端部に連接された前記直線部と、他方の端部に連接された前記直線部とは、互いに平行である請求項３乃至６のいずれか１項に記載のホットプレス製品の製造方法。
8. 前記成形工程において、前記板材の前記下孔が形成されている面は、前記バーリングパンチの移動軸に対して傾斜している請求項１乃至７のいずれか１項に記載のホットプレス製品の製造方法。

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